الزمن يولد من شكل الكون ✛
ساعة الحائط في المطبخ توقّع، وكل نقرة تحملنا بلا هوادة من الفطور إلى الغداء. هذا مألوف جدًا لدرجة أنه يبدو قانونًا طبيعيًا، لكن الفيزياء تقول غير ذلك. في معادلات أينشتاين، الزمن قابل للعكس: يمكنك إرجاع شريط الفيلم للخلف، ولن يفضح أي إطار الخدعة. الاتجاه يظهر فقط عندما ننظر إلى الكون ككل، كمسرح تؤدي فيه الديناميكا الحرارية مسرحية الزمن.
يجب أن يكون المسرح مميزًا. أولًا، يجب أن يكون متزامنًا: جميع الممثلين لديهم إيقاع مشترك، والخطوط العالمية للجسيمات لا تلتوي حول بعضها البعض. مثل هذا الكون يُسمى متزامنًا، بزمن كوني موحد. ثانيًا، يجب ألا يحتوي على حلقات مغلقة، وإلا فإن البطل، إذا طاف حول المسرح في دائرة، سيعود إلى ماضيه الخاص. ثالثًا، في بداية المسرحية، يكون المسرح شبه فارغ ومنظمًا: موتر وايل (Weyl tensor)، الذي يصف التشوهات المدية، يتلاشى عند الانفجار العظيم. هذه هي فرضية الماضي: إنتروبيا منخفضة عند لحظة الولادة.
سابقًا، كانت هذه الشروط مبعثرة في مقالات منفصلة: تحدث أحدهم عن السهم الديناميكي الحراري، وآخر عن قابلية التوجيه الزمني، وثالث عن منع الحلقات. جمعها المؤلف في سلسلة واحدة وأظهر كيف تعتمد كل خطوة على سابقتها. أولًا، التزامن: بدونه لا يمكن حتى تقطيع الزمكان إلى لحظات "الآن". ثم التفرد الابتدائي المنتظم، وإلا لما كانت للمسرحية مقدمة نقية. وأخيرًا، قابلية التوجيه الشاملة والترتيب الزمني، بحيث لا يقود أي مسار إلى الماضي.
لكن الهندسة تُجهز المسرح فقط، ولا تمثل المسرحية. هي بحد ذاتها لا تخلق اتجاهًا: سهم الزمن يولد من نمو الإنتروبيا. الزمكان يوفر الديكور المناسب، لكن الممثل هو الديناميكا الحرارية. في علم الكون الكمي، يختفي الديكور: معادلة ويلر-ديويت (Wheeler-DeWitt equation)، المعادلة الأساسية للكون الكمي، لا تحتوي على الزمن إطلاقًا. يظهر الزمن فقط في التقريب شبه الكلاسيكي، عندما يصبح الكون كبيرًا وكلاسيكيًا. هكذا توحي الفيزياء الأساسية: الزمن ليس معطى أوليًا، بل خاصية ناشئة للكل.
إذا كان الزمن يعتمد فعلًا على الشكل الشامل للكون، فإن الجاذبية الكمية يجب أن تفسر لماذا تميزت من الرغوة الكمية تلك الهندسة التي تسمح بسهم الزمن. ربما لن تفرض النظريات المستقبلية شروطًا ابتدائية، بل ستستنتجها من مبادئ أعمق. طريق آخر هو البحث عن ظواهر أخرى مرتبطة بشكل الكون مثل الزمن. حتى الآن، هذه معرفة خالصة: لا توجد تطبيقات عملية واضحة، لكن لاختيار النماذج الكونية وللنقاشات الفلسفية حول طبيعة الزمن، يقدم العمل قائمة تحقق واضحة.
كون غودل هو حل دقيق لمعادلات أينشتاين يحتوي على منحنيات شبيهة بالزمن مغلقة: يمكن للمرء أن يعود إلى ماضيه الخاص. في مثل هذا الكون، لا يمكن لسهم الزمن أن يوجد عالميًا، على الرغم من أن الإنتروبيا قد تزداد محليًا.
في رواية كورت فونيغوت "مسلخ الخامسة"، يرى الفضائيون من ترالفامادور كل الزمن دفعة واحدة، الماضي والحاضر والمستقبل موجودون في آن واحد. هذا توضيح أدبي لنظرية الزمن من النوع B، والتي تقابلها المقالة بالنوع A. إذا كان الكون لا يحقق الشروط الهندسية الموصوفة، لكانت التجربة البشرية للزمن مشابهة لتجربة الترالفامادوريين، بلا "الآن" المميز وبلا اتجاه.