वास्तवमा के हो समय ?

अर्पित एक्सप्लेन्सबाट साभार ।

ब्रम्हाण्डमा निरन्तर बढिरहने एउटा चिज कुनै छ भने त्यो समय हो । यसकारण नै भनिन्छ, समय कसैको लागि रोकिँदैन । अनि समयलाई कसैले रोक्न सक्दैन । व्यक्ति आफैं रोकिन सक्छ, उसले लगाएको आफ्नो घडीलाई बन्द गर्न सक्छ । तर चाहेर पनि समयलाई कहिल्यै रोक्न सक्दैन । यसकारण नै समय बहुमूल्य छ भन्ने गरिन्छ ।

समयलाई अलि नियालेर अध्ययन गर्याे भने यसमा रहस्य देखिन्छ । ब्रम्हाण्डमा रहेका सबै वस्तुमध्ये भिन्न देखिन्छ । पदार्थ, ऊर्जा र अन्तरिक्षजस्तै यसको कुनै भौतिक स्वरुप देखिँदैन । तर कुनै पनि वस्तुभन्दा समय अझ बढी वास्तविक छ । ब्रम्हाण्डमा तपाईं मात्र हुनुहुन्छ भने पनि समयसँगै हुनुहुने छ । तर समय यति सामान्य बनेको छ कि, हामी यसबारे कहिल्यै पनि सोच्दैनौं ।

आज भने हामी यस लेखमा विज्ञानको नजरबाट समयबारे चर्चा गर्ने छौं । तपाईंलाई कसैले समय कति भयो भनेर सोधे तुरुन्तै घडी हेरेर यति बजेर यति मिनेट गयो भन्नुहुन्छ । कसैले चलचित्र कति लामो थियो भनेर सोधे यति लामो थियो भनेर भन्नुहुन्छ । घडीको टिकटिक आवाजले हामीलाई समयको महसुस गराइरहेको हुन्छ । सोहीकारण हामी तिनै घडीलाई समय मान्छौं । तर यी घडीहरू पहिले थिएनन् । समय भने अवश्य थियो । उडाउँदै/अस्ताउँदै गरेको सूर्य, चन्द्रमाको बदलिरहने रुप, फेरिरहने मौसमको चक्र ।

यी यस्ता कुराहरूलाई हाम्रा प्राचीन पुर्खाहरूले समय मापन गर्न प्रयोग गर्थे । अहिले भने प्रविधिका कारण समय मापन गर्ने तरिका फेरिएको छ । अहिले इलेक्ट्रिक घडीदेखि अटोमिक घडीसम्म समय मापन गर्न प्रयोग भइरहेको छ । तर यी सबै समय नाप्ने मापक हुन् । समय होइन । यदि अलि गहिरिएर ब्रम्हाण्डमा हेर्ने हो भने केही न केही वस्तु चलिरहेको देख्छौं । परिवर्तन भइरहेको देख्छौं । परिवर्तन कहिल्यै रोकिँदैन । परिवर्तन अपरिवर्तनीय हुन्छ । अर्थात् घटेको घटनालाई परिवर्तन गर्न सकिँदैन ।

मैले त्यो निर्णय नलिएको भए हुन्थ्यो, भूतकालमा गएर निर्णय सच्च्याउन पाए हुन्थ्यो भनेर प्राय: हामी सबैले कतै न कतै सोचेका हुन सक्छौं । तर सबैलाई थाहा छ, हामी त्यस्तो गर्न सक्दैनौं । त्यो सम्भव छैन । यस नजरबाट हेर्दा निरन्तर बगिरहने धारा नै समय हो । यसले समय जहिल्यै अगाडि बढ्छ भन्ने विशेषताबारे हामीलाई प्रष्ट पार्छ । जुन हामी सबैले सत्य मान्छौं । यसलाई भौतिक विज्ञानको भाषामा ‘एरो अफ टाइम’ अर्थात् ‘समयको तीर’ भनिन्छ । किनकी विगतबाट भविष्यतिर समय बढ्ने गर्छ । यसकारण कुनै चिज पहिले नयाँ र पछि पुरानो हुँदै जान्छ ।

यस्तो कहिल्यै हुँदैन कि पहिले पुरानो र अहिले नयाँ हुन्छ । पहिले फुटेको अन्डा पछि कहिल्यै सग्लो हुँदैन । चियाबाट निस्किएर दुध, चिनी र चियापत्ति कहिल्यै पहिलेको अवस्थामा पुग्दैनन् । किनकी ब्रम्हाण्डको आधारभूत सम्पत्ति (Fundamental property of universe) का त्यस्तो हुन सक्दैन । ब्रम्हाण्डमा जहिल्यै ‘डिस्अर्डर’ बढ्दै छ ।

किनकी ब्रम्हाण्डको विशेषता ‘अर्डर’देखि ‘डिस्अर्डर’ जानु हो । ‘अर्डर’ र ‘डिस्अर्डर’को बीचमा एउटा तीर बनायौं भने त्यो सधैं ‘अर्डर’देखि ‘डिस्अर्डर’ तर्फ नै फर्किएको हुन्छ । अर्थात् पहिले ‘अर्डर’ हुन्छ अनि मात्र ‘डिस्अर्डर’ । विज्ञानको भाषामा यसलाई एन्ट्रोपी (Entropy) को नामले चिनिन्छ । ब्रम्हाण्डको यो विशेषताले नै समय र समयको दिशालाई परिभाषित गर्ने गर्छ ।

यसकारण कतिपयले एन्ट्रोपीले दिलाउने कुनै अनुभावलाई नै हामी समय मान्ने गर्छन् । तर यसले के समय एउटा अनुभव वा धारणा मात्र हो ? यसको कुनै अस्तित्व छ ? समय वास्तविक हो वा भ्रम ? जस्ता प्रश्न खडा गर्छ ।

मानिसले आफ्नो इन्द्रीयहरूले मूल्याङ्कन गर्न सक्ने कुरालाई मात्र वास्तविक मान्ने गर्छ । तर विज्ञानमा कुनै कुरा वास्तविक मान्ने तरिका फरक छ । कुनै प्राकृतिक घटनाको सही व्याख्या गरेका वैज्ञानिक सिद्धान्तलाई मात्र विज्ञानमा वास्तविक मान्ने गरिन्छ । जस्तो: खुला आँखाले देख्न नसकिने क्वार्क जस्ता सबोटोमिक पार्टिकललाई हामी वास्तविक मान्छौं ।

किनकी क्वार्कहरूलाई भौतिक विज्ञानले पुष्टि गरिसकेको छ । सोहीकारण खुला आँखाले नदेख्दा पनि त्यो वास्तविक छ । अल्बर्ट आइन्स्टाइनले आफ्नो सापेक्षताको सिद्धान्त (General relativity) मा समयलाई व्याख्या गरेका छन् । त्यस सिद्धान्तका लागि समय एउटा महत्त्वपूर्ण तत्व हो । तर उनको त्यस सिद्धान्तले ब्रम्हाण्डको कुनै घटनालाई सही तरिकाले व्याख्या गर्दैन । जस्तै; ब्ल्याक होलको सिङ्गुलारिटी (singularity-अन्तरिक्षमा भएको एउटा बिन्दु जसमा असीम घनत्व सहितको पिण्ड हुन्छ) मा के हुन्छ ? भनेर उनको सिद्धान्तले भन्दैन ।

साथै क्वान्टम सिद्धान्तसँग उनको सिद्धान्त मिल्दैन । क्वान्टम सिद्धान्तमा समयको तीरको दिशा तय गरिएको छैन । यो सिद्धान्त अनुसार समयको तीर अगाडि वा पछाडि जान सक्छ भनेर मान्न सकिन्छ । तर यसले कुनै ठूलो फरक पार्दैन । सायद सापेक्षता र क्वान्टम सिद्धान्त नमिल्नुमा सबैभन्दा ठूलो बाधक कुरा यही हुन सक्छ । किनकी सापेक्षताको सिद्धान्त अनुसार समय एउटा आयाम हो । तर क्वान्टम सिद्धान्तमा समयको तीरबारे केही बताइएको छैन ।

चार आयामको ब्रम्हाण्डमा आधारित ब्लक युनिभर्स (block universe) ले अन्तरिक्ष तीन आयाम र समय एक आयाम हुन्छ भनेर व्याख्या गर्छ । ब्लक युनिभर्स समयको एउटा त्यस्तो सिद्धान्त हो जसले समयमा सबै क्षणहरु एकै साथ हुन्छन् भनेर बताउँछ । अर्थात भूत, वर्तमान र भविष्य सबै समान अस्तित्वमा रहन्छन् भनेर व्याख्या गर्छ । समय एउटा व्यक्तिपरक अवधारणा (subjective conception) हो । जुन अनुभव व्यक्ति अनुसार फरक फरक हुने गर्छ । त्यसो भए के समय एउटा भ्रम हो ? यसको जवाफ अवश्य होइन ।

केही वैज्ञानिकहरूले समयलाई इमर्जेन्ट प्रोपर्टी (Emergent property) हुन सक्छ भनेर समेत विश्वास गर्ने गर्छन् । यसलाई उदाहरणबाट बुझौं: अटोमेकिक सिद्धान्तबाट समुद्रमा रहेको पानीको अणुको विशेषताबारे थाहा पाउन सकिन्छ । त्यो पानीको अणु कुन कुन तत्व मिलेर बनेको छ? उनीहरूबीच कस्तो प्रकारको रासायनिक बन्ड छ ? उनीहरूको रसायनिक विशेषता के के हुन् ?

यी सबै कुरा अटोमेकिक सिद्धान्तले बुझाउँछ । तर अटोमेकिक सिद्धान्तले समुद्रमा आउने छालकाबारे भने बताउँदैन । समुद्रमा आउने छाल पानीको अणुको ‘इमर्जेन्ट प्रोपर्टी’ हो । त्यो छाल खर्बौ अणुहरू मिलेपछि आउने गर्छ । ठीक उसै गरी समय पनि यो ब्रम्हाण्डको इमर्जेन्ट प्रोपर्टी हो । जो ब्रम्हाण्डमा हुने गतिविधिका कारण उत्पादन हुने गर्छ । जसरी समुद्रको छाल वास्तविक हो त्यसरी नै समय पनि वास्तविक हो । यति वास्तविक कि समयको विचारबिना प्रकृतिको व्याख्या गर्ने वैज्ञानिक सिद्धान्त, त्यसमा आधारित गणितीय समिकरणले काम गर्दैनन् ।

आइन्स्टाइनको प्रख्यात सिद्धान्त ‘थ्यौरी अफ जनरल एन्ड स्पेसल रिलेटिभिटी’मा तीन आयामको अन्तरिक्षमा समयलाई चार आयामका रुपमा देखाइएको छ । यस सिद्धान्तले पछिल्लो अनुसन्धानहरूबाट निस्किएको केही प्रश्नहरूको उत्तर दिन्छ । जस्तो: प्रकाशको गति सबै अवस्था कसरी एउटै हुन्छ ? एउटै स्रोतबाट आउने प्रकाशको गति एउटा गतिशिल वा स्टेशनरी अभ्जर्भर (stationary observer) का लागि एउटै कसरी हुन्छ ?

अब यो कुरालाई हामी उदाहरणबाट हेरौं । कल्पना गर्नुहोस्, राजमार्गमा एउटा कार प्रतिघण्टा १०० किलोमिटरको गतिमा गुडिरहेको छ । प्रहरीको एउटा गाडी सडक छेवैमा छ । त्यहाँ उनीहरूसँग स्पीडगन पनि छ । त्यसबाट उनीहरूले उक्त कारको गति मापन गर्छन् । स्पीडगनले प्रतिघण्टा १०० किलोमिटर नै कारको गति देखाउँछ । अब प्रहरीको गाडी पनि प्रतिघण्टा ४० किलोमिटरको गतिमा कारको दिशातर्फ नै गुडिरहेको कल्पना गर्नुहोस् ।

त्यसबेला स्पीडगनबाट उक्त कारको गति हेर्दा फरक नतिजा देखिन्छ । किनकी प्रहरीको गाडी त्यो कारको दिशामा एउटा निश्चित गतिमा गुडिरहेको छ । यस्तोमा त्यो कारको गतिबाट प्रहरी गाडीको गति घट्छ । अर्थात् अब स्पीडगनले उक्त कारको गति प्रतिघण्टा ६० किलोमिटर देखाउँछ । जुन दुवै गाडीको ‘सापेक्षित गति’ हो । तर प्रहरीको गाडी विपरीत दिशाबाट आइरहेको छ भने दुवैको गति जोडिन्छ ।

त्यसबेला स्पिडगनले कारको गति प्रतिघण्टा १४० किलोमिटर देखाउँछ । अब त्यो कारको ठाउँमा प्रकाशलाई राखेर राखौं । माथिका दुवै अवस्थामा प्रकाशको गति मापन गर्दा के हुन्छ? सामान्यरुपमा माथिको घटना जस्तै नतिजा आउनु पर्ने हो । अर्थात् प्रकाशको दिशामा जाँदा गति कम र प्रकाशको विपरीत दिशामा जाँदा गति बढी हुन पर्ने हो । तर त्यस्तो नभएर दुवै अवस्थामा प्रकाशको गति एउटै हुन्छ । यो कुनै सैद्धान्तिक कुरा होइन । यो परीक्षण भएर प्रमाणित भएको कुरा हो । तर यस्तो कसरी सम्भव हुन्छ ? यसको उत्तर अल्बर्ट आइन्स्टाइनले दिएका छन् । उनका अनुसार प्रकाशको गति समान राख्न समय ढिलो हुन्छ साथै स्पेस पनि साँघुरो हुन्छ ।

यसलाई पनि सरल तरिकाले बुझौं । आइन्स्टाइनका अनुसार समय सबै ठाउँमा एउटै हुँदैन । गतिवान अब्जर्भरका लागि गतिहीन अब्जर्भरको तुलनामा समय ढिलो चल्छ । त्यसैले प्रकाशको गतिमा कुनै फरक पर्दैन । यसलाई यसरी बुझौं । कुनै पनि वस्तुको गति नाप्न दूरीलाई समयले भाग गर्नु पर्छ । वैज्ञानिक जगतमा प्रकाशले एक सेकेन्डमा ३ लाख किलोमिटर दूरी पार गर्छ भनिन्छ । अब प्रकाशको गति नाप्न प्रयास गरिरहेका चालमा भएको र नभएको दुई ओटा अब्जर्भरको कल्पना गर्नुहोस् ।

यस्तो अवस्थामा चालमा नभएको अब्जर्भरको समय चालमा भएको अब्जर्भरको भन्दा ढिलो चलिरहेको हुन्छ । अर्थात् पहिलो अब्जर्भरको १ सेकेन्ड दोस्रो अब्जरभरको १ सेकेन्डभन्दा थोरै बढी हुन्छ । सेकेन्डको अवधि लामो भएका कारण बिना कुनै अवरोध ३ लाख किलोमिटरको दूरी प्रकाशले सहजै पार गर्छ । कुनै पनि वस्तुको गति जति बढी हुन्छ त्यसको समय उही अनुपातमा ढिलो हुने गर्छ । यसैकारण हरेक अवस्थामा प्रकाशको गति एउटै हुन्छ । यसको अर्थ ब्रह्माण्डको स्थान अनुसार समय पनि फरक फरक हुन्छ । यसमा वस्तुको चालले मात्र नभएर गुरुत्वाकर्षण बलले पनि प्रभाव पार्ने आइन्स्टाइनले बताएका छन् ।

भन्नुको अर्थ तारा वा ब्ल्याक होल जस्ता ठूला वस्तुको समय पृथ्वी जस्ता साना वस्तुसँगको तुलनामा ढिलो चल्छ । सोही कारण ठूला वस्तुले अन्तरिक्ष समय (space time) लाई खुम्च्याइदिन्छ । त्यसकारण त्यहाँ समय ढिलो चल्छ । आइन्स्टाइनले यस घटनालाई ‘टाइम डायलेसन’ नाम दिएका थिए । उनले दिएको यो विचार यति अनौठो र अचम्मको थियो कि धेरैलाई पत्याउनै गाह्रो थियो ।

हामी त्यसबेलासम्म सबैका लागि समय एउटै हुन्छ भनेर सोच्थ्यौं । तर अब त्यस्तो रहेन । यस सिद्धान्त अनुसार अन्तरिक्षमा उच्च गतिमा यात्रा गर्ने मानिसको तुलनामा पृथ्वीमा रहेको मानिस छिटो बुढो हुन्छ । किनभने उसको समय तुलनात्मक रुपमा छिटो चल्छ । सिद्धान्तमा यो पनि भनिएको छ कि कोही प्रकाशको गतिमा यात्रा गर्छ भने उसका लागि समय रोकिन्छ । अर्थात् प्रकाशको गति भएको अन्तररिक्ष यानमा बसेको व्यक्तिका लागि धर्तीमा हजारौं वर्ष बित्दा ‍एक सेकेन्ड पनि बितेको हुँदैन ।

हुन त यो प्रयोगका हिसाबमा असम्भव छ । किनकी ब्रम्हाण्डको नियमले नै हामीलाई त्यसो गर्नबाट रोक्छ । प्रकाशको गतिमा हामीले कुनै अन्तररिक्ष यानलाई पुर्‍याउने प्रयास गर्यौ भने त्यसको पिण्ड (mass) ह्वात्तै बढ्ने छ । जुन प्रकाशको गतिमा असीमित (इन्फिनिट) हुन्छ । र असीमित पिण्डलाई उडान भर्न असीमित शक्तिको आवश्यकता पर्छ । यसकारण कुनै ठूलो वस्तुलाई प्रकाशको गति प्राप्त गर्नु असम्भव छ ।

केवल फोटोन, ग्राभिटोन जस्ता तौलविहिन वस्तुहरू मात्र प्रकाशको गतिमा जान सक्छन् । यो त सिद्धान्तको कुरा भयो । तर सन् १९७१ मा अमेरिकामा हाफिलि किटन (Hafele-Keating Experiment) नामक ‘टाइम डायलेसन’को एउटा परीक्षण गरिएको छ । त्यस परीक्षणमा सिङ्क (sync) गरिएका तीन ओटा एटोमिक घडी प्रयोग भएका थिए । पृथ्वीलाई दुई चक्कर लगाउने गरी हवाईजहाजमा राखेर तीमध्ये एउटालाई पूर्व र अर्कोलाई पश्चिम दिशामा उडाइएको थियो । एउटालाई भने जमिनमा नै राखिएको थियो ।

पछि तिनीहरूलाई तुलना गर्दा तीन वटै घडीको समयमा अन्तर आयो । जुन आइन्स्टाइनको सिद्धान्तले गरेको अनुमानसँग मिल्न पुगेको थियो  । त्यसपछि ‘टाइम डायलेसन’ वास्तवमै भएको प्रमाणित भएको थियो ।

त्यस्तै केही वर्षपछि ‘टाइम डायलेसन’को अर्को परीक्षणमा पनि गरिएको थियो । त्यसबेला भने सिङ्क गरिएका एटोमिक घडीहरूलाई पृथ्वीको सहतदेखि भिन्न भिन्न उचाईंमा अलग अलग समयका लागि राखिएको थियो । तर पृथ्विको गुरुत्वाकर्षणका कारण धर्तिमा भएको घडीको समयमा अन्तर आयो । जुन पृथ्वीको सहतभन्दा माथि राखिएका घडीहरूभन्दा ढिलो भएको थियो ।

सोहीकारण ‘टाइम डायलेसन’बाट जोगिन आजका जीपीएस स्याटलाइटहरूमा एटोमिक घडि प्रयोग गरिएको हुन्छ ।  यदि यसो नगरिए मोबाइल वा कारको जीपीएसले वास्तविक स्थान बताउन सक्दैनन् । किनकी टाइम डायलेसनका कारण जीपीएस स्याटलाइटको घडी जमिनमा रहेको घडिभन्दा दैनिक ३०/४० माइक्रोसेकेन्डले छिटो हुँदै गइरहेको हुन्छ ।

यो तपाईंलाई सामान्य लाग्न सक्छ तर स्याटलाइटले ५ देखि १० मिटरसम्मको स्थानमा सही नतिजा दिन घडीहरूबीच २० देखि ३० न्यायोसेकेन्डको तालमेल हुनु पर्ने गणितले बताउँछ । यसैलाई आधार मान्ने हो भने ३०/४० माइक्रोसेकेन्ड धेरै ठूलो हो । त्यसबाट जीपीएस स्याटलाइटले दिने नतिजामा १०० मिटरभन्दा धेरैको फरक पर्न जान्छ ।​