أحد صفحات التقدم العلمي للنشر
غير مصنف

فتى الفيزياء المشاكس

فتى الفيزياء المشاكس(*)

ثار <ليونارد سسكند>(1) وهو مراهق ولم تتوقف ثورته أبدا. وهو يُصِرُّ
.اليوم على أن الحقيقة قد تبقى إلى الأبد بعيدة المنال عن فهمنا لها

مقابلة أجراها <P. بيرن>

 

باختصار

من هو
<L. سسكند>

تخصصه/ما يشغله
فيزيائي نظري، عُرف خصوصا بريادته في نظرية الأوتار وفيزياء الثقب الأسود والكون المتعدد.

أين
جامعة ستانفورد

اهتماماته البحثية
ما هي الطبيعة العميقة للحقيقة الفيزيائية؟

الصورة الكاملة
ليس بمقدورنا أبدا تلمس تلك الحقيقة. فقد يستحيل وصف الكون ومكوناته وصفا واضحا تماما.

 

 

 

ينتشي <L. سسكند> [الفيزيائي في جامعة ستانفورد] فرحـا باكتشافـه الأفكار التي تبدل الصورة الراهنة للفيزياء. فقبل أربعين عاما شارك في بناء نظرية الأوتار(2) string theory التي وُوجِهَت بالاستخفاف في البداية إلى أن أصبحت أخيرا أولى المرشحات لتكون النظرية الموحِدة للطبيعة. ولسنوات بقي يعارض <هوكينگ> في افتراضه أن الثقوب السوداء لا تبتلع الأجسام فقط ولكنها تطحنها إلى غير رجعة، وهو ما يناقض الميكانيك الكمومي quantummechanics. وفي النهاية تراجع <هوكينگ>. وقد ساعد <سسكند> على تطوير المفهوم الحديث بوجود أكوان متوازية(3) مستندا إلى ما سمّاه «الأرض الطبيعية» landscape  لنظرية الأوتار. وقد أفسد ذلك حلم الفيزيائيين بتفسير الكون على أنه النتيجة الفريدة للمبادئ الأساسية في الفيزياء.

والفيزيائيون الذين يسعون إلى فهم أعمق مستويات الحقيقة يعملون الآن ضمن إطار نظري هو في معظمه من صنع <سسكند>. إلاّ أن أمرا طريفا استجد على الطريق. ف<سسكند> يتساءل الآن عما إذا كان فهم الحقيقة هو في «مقدور» الفيزيائيين.

ويساور <سسكند> القلق بأن الحقيقة قد تتجاوز قدرتنا المحدودة على تخيلها. وهو ليس أول من يعبر عن مثل هذا التحفظ. ففي العشرينات والثلاثينات من القرن الماضي انقسم مؤسسو الميكانيك الكمومي (من علماء الفيزياء) إلى معسكرين: الواقعيين واللاواقعيين. وكان <A. آينشتاين> وغيره من الواقعيين يرون أن هدف الفيزياء كله هو التوصل إلى نوع من الصورة الذهنية، مهما كانت غير مكتملة، حول الحقيقة الموضوعية. وكان اللاواقعيون مثل <N. بوهر> يقولون إن الصور الذهنية تحمل في طياتها بعض المخاطر؛ فعلى العلماء أن يحصروا عملهم في بناء واختبار التنبؤات القائمة على التجربة. ويعتقد <سسكند> أن تناقضات ومفارقات(4) الفيزياء الحديثة تؤيد تحفظات <بوهر>.

ومن الأمور التي قادت <سسكند> إلى هذا الاستنتاج مبدؤه (مبدأ <سسكند>) في تكاملية الثقوب السوداء الذي يقول إن هناك غموضا موروثا حول مصير الأشياء التي تسقط داخل ثقب أسود. فمن وجهة نظر الجسم الساقط فإنه يمر من دون حدوث شيء أثناء دخوله في محيط الثقب أو أفقه؛ ولكنه يتحطم عند وصوله إلى مركز الثقب أو نقطة التفرد(5). أما من وجهة نظر المراقب الخارجي، فإن الجسم يتحطم عند الأفق. إذن ما الذي يحدث بالفعل؟ وهذا السؤال وفق مبدأ تكاملية الثقب الأسود(6) لا معنى له: فكلا التفسيرين صحيحان.

هناك فكرة أخرى مرتبطة بهذه وتؤيد اللاواقعية، وهي المبدأ الهولوگرافي(7)الـــذي طوره <سسكند> بالتعاون مع <G. هوفت>(8) [من جامعة أوترخت الحائز على جائزة نوبل في منتصف التسعينات]. ويقول هذا المبدأ إن ما يحصل داخل أي حجم من الزمكان(9) يمكن تفسيره بما يحصل على السطح المحيط بهذا الحجم. ومع أننا نفكر عادة في أن الأجسام تتحرك داخل فضاء ثلاثي الأبعاد، فمن الممكن أيضا أن نفكر في الأجسام كبقع مسطحة تتحرك على سطوح ثنائية الأبعاد (كسطح كرة مثلا). إذن ما هي الحقيقة: الداخل أم السطح؟ والنظرية لا تجيب عن هذا السؤال. فالحقيقة، وفق هذا الافتراض الهولوگرافي، هي أن الأمر منظوري(10).

وعلى أمل الحصول على فهم أفضل للدور الذي يؤديه عند تخوم المعرفة الفيزيائية هذا التوتر القائم بين الأدلة الواقعية وبين التخمينات النظرية غير المثبتة، سألنا <سسكند> أن يشرح لنا كيف تطورت أفكاره.

ساينتفيك أمريكان (SA): كيف توصل ابن سبّاك من حي برونكس (في نيويورك) إلى التساؤل عن طبيعة الحقيقة؟

<سسكند> : في المدرسة الثانوية كنت جيدا جدا في الرياضيات، ولكنني كنت مشاكسا وقد وقعت في مشكلات كثيرة. ونتيجة لذلك لم يُسمَح لي بأخذ مقررات منتظمة في الفيزياء. وأُخبرت بأن عليّ أن أدرس فيزياء الآلات المحركة للسيارات بعد ذلك في الجامعة وكانت معهدا للهندسة وفيه أخذت أول مقرر في الفيزياء. وكنت فيها أفضل من جميع الآخرين بكثير، بمن فيهم أستاذ المقرر. ولحسن الحظ لم تتسبب قدرتي على القيام بأشياء لا يقدر هو (أي الأستاذ) عليها بالتشاحن بيننا. إلا أن أحد الأساتذة أخبرني بأنني لم أُخلق لأكون مهندسا وكان محقا في ذلك. «ماذا عليّ أن أفعل؟» أجاب: «حسنا، أنت ذو ذكاء خارق، فعليك أن تصبح عالما.»

http://oloommagazine.com/Images/Articles/2012/01-02/2012_01_02_13.jpg

 

(SA): هـل درســــت أي مقـــررات في الفلسفة؟

<سسكند> : نعم، في الجامعة. لقد أُعجبت كثيرا ببعض المفاهيم، إلا أن اهتمامي بها تضاءل بعد أن تعلقت بالفيزياء.

(SA): هل هناك من تحب من فلاسفة العلم؟

<سسكند> : أنا من الفيزيائيين القلائل الذين يحبون <Th. كوهن>. كان مؤرخا للعلوم من ناحية وعالم اجتماع من ناحية أخرى. وكان مصيبا في تشخيصه لما يحصل حين يتغير نمط التفكير العلمي(11). عندئذ تبدأ المفاهيم العلمية بالتغير الجذري. وفجأة تُطرح أفكار جديدة بالكامل وتصبح مفاهيم وتجريدات ذهنية جديدة أموراً مهمة: النسبية(12) أحدثت تغيرا كبيرا في نمط التفكير. وكذلك الأمر بالنسبة إلى الميكانيك الكمومي. وهكذا نظل نبتكر «واقعيات» realisms جديدة. وهذه لا تحل أبدا بالكامل محل الواقعيات السابقة. ولكنها في الأغلب تستبدل بها مفاهيم أكثر فعالية وأفضل في تفسيرها للطبيعة، كما أنها في الغالب شديدة الغرابة وتجعل الناس يتساءلون عما هو المقصود «بالحقيقة». ومن ثم يأتي الشيء الذي يعقب ذلك ويقلب الأمور من جديد رأسا على عقب. ونحن دائما نتفاجأ لأن طريقة التفكير القديمة خذلتنا، وكذلك الأمر والكتابات التي كانت والكتابات الرياضياتية التي يمكن أن نكون قد أوجدناها أصبحت ببساطة فاشلة.

http://oloommagazine.com/Images/Articles/2012/01-02/2012_01_02_14.jpg
تكشف ثقوب سوداء عن حدود إمكاناتنا لفهم الكون.

 

(SA): في خضم كل هذا القدر من إعادة النمذجة، هل هناك متسع لشيء كالحقيقة الموضوعية؟

<سسكند> : لابد أنه لدى كل فيزيائي نوع من الحس بأن هناك أشياء موضوعية، وأن مهمتنا هي أن نتحرك ونكتشف هذه الأشياء الموضوعية. ولا أعتقد أن بإمكانك القيام بذلك من دون أن يكون لديك الحس بوجود حقيقة موضوعية. والدليل على الموضوعية هو القدرة على إعادة إجراء التجربة (والحصول على ذات النتائج). لو أنك ركلت صخرة مرة لآذيت أصبع قدمك، وإذا ركلتها مرتين فستؤذي قدمك مرتين. كرر التجربة مرة بعد أخرى وسوف تعيد إنتاج المفعول ذاته.

أما وقد قلت ذلك فإن الفيزيائيين لا يتحدثون أبدا عن الحقيقة. فالمشكلة هي أن ما يعنيه الناس بكلمة «حقيقة» يتعلق بالبيولوجيا والتطور الطبيعي وتركيبنا الداخلي ومعماريتنا العصبية أكثر امتدادا وتتعلق بالفيزياء ذاتها. نحن أسرى الهندسة المعمارية لمنظومتنا العصبية. فنحن نستطيع تخيل بعض الأمور ولا نستطيع تخيل بعض الأمور الأخرى بصورة حسية.

كانت هندسة آينشتاين الرباعية الأبعاد صعبة التخيل بصورة حسية. وقد أصبحت قابلة للتخيل من خلال العلاقات الرياضياتية. وعندما ظهرت النسبية فجأة فلابد أن الكثيرين تساءلوا: ماذا حدث للزمن الحقيقي؟ ماذا حدث للفضاء «الحقيقي»؟ لقد أصبحت مخلوطة داخل هذا الشــيء غير المـألوف، ولكــن هنـــاك قــواعــد. والمهـــم أن هنـاك قـواعـد ريـاضيـــاتيـــة دقيقــة وواضحــة تـم تجريدهـــا (صياغتهــا) من النسـبية، وقــد بقيــت هــذه القــواعــد فيما اختفت بعيدا المفاهيم القديمة عن الحقيقة.

إذن ما أقوله، لنتخلص من كلمة «حقيقة». ولنجعل جميع نقاشاتنا خالية من هذه الكلمة. إنها عقبة في الطريق. إنها تفترض أشياء نادرا ما تكون مفيدة. إن كلمة «قابل لإعادة الإنتاج» أفضل من كلمة حقيقي.

(SA): ماذا عن الميكانيك الكمومي؟ وفق هذه النظرية فإن ركل الصخرة مرة أخرى وبالطريقة نفسها يمكن أن يؤدي إلى نتائج مختلفة.

<سسكند> : هذه هي المعضلة الكبيرة أليس كذلك؟ لقد تم اكتشاف أمرين في الميكانيك الكمومي زعزعا إدراكنا الكلاسيكي للحقيقة. الأول هو التشابك(13). ما قاله التشابك كان أمرا غريبا للغاية: أي بإمكانك أن تعرف كل ما يمكن معرفته عن منظومة فيزيائية مركبة من دون أن تعرف مع ذلك كل شيء عن العناصر المكونة لهذه المنظومة. وهذا مثال جيد على أننا غير مجهزين بيولوجيا بالقدرة على التجريد وكيف أن إحساسنا بالحقيقة يتعرض للزعزعة [انظر في هذا العدد «العيش في عالم كمومي»].

الأمر الآخر الذي ضرب بشدة فكرة الحقيقة الكلاسيكية كان مبدأ اللاتعيينuncertainty principle لـ<هايزنبرگ>. حين تحاول أن تصف جسما بتحديد مكانهposition وعزمه الحركي momentum (كما هو مألوف في الميكانيكا الكلاسيكية) فستواجه مشكلة. فوفق الميكانيك الكمومي, عليك أن تفكر في أن للجسم مكانا أو عزما حركيا ولكن ليس الاثنان معا.

(SA): هل هذا هو ما يقصده الفيزيائيون «بالتكاملية»؟

<سسكند> : بالضبط. لقد تبين أن رياضيات أفق الحدث event horizon للثقب الأسود تشبه كثيرا مبدأ اللاتعيين. فهنا أيضا السؤال هو: «أو» مقابل «و». فعلى مستوى كلاسيكي كلي فإن جسما يسقط أو لا يسقط داخل الثقب الأسود. هناك أجسام خارج الثقب الأسود وأجسام داخله. ولكن ما تعلمناه هو أن هذه طريقة خاطئة في التفكير. لا تحاول أن تفكر أن هناك أشياء تحدث خارج الثقب الأسود وأشياء تحدث داخله. هذه توصيفات معادة للشيء ذاته. أنت تصف بهذه الطريقة أو بتلك الطريقة. علينا أن نتخلى عن التفكير في أن لكل نتفــــة من المعلومات مكانا محددا. [انظر: «الثقوب السوداء ومفارقة المعلومات»، ، العددان 8/9 (1998) ، ص 44].

(SA): إذا فهمتك فهما صحيحا، فإن المبدأ الهولوگرافي يعمم مبدأ تكاملية الثقب الأسود على الكون كله.

<سسكند> : نعم. لنفترض أنك تحاول أن تصف منظومة ما بدقة هائلة. حتى تستكشف بدقة عالية ستحتاج إلى طاقة عظيمة. وفي النهاية الذي سيحدث عندما تحاول الحصول على الدقة أكثر فأكثر فإنك ستبدأ في تكوين ثقوب سوداء. فالمعلومات عن داخل الثقب الأسود موجودة على سطحه. فكلما ازدادت الدقة التي تصف بها منظومة ما، انتهيت إلى وضع معلومات على السطح.

هناك وصفان للحقيقة: إما أن الحقيقة هي حجم من الزمكان محاط بحدوده (تخومه) أو أن الحقيقة هي المساحة الحدودية. فأي الوصفين هو الحقيقة؟ ليس هناك طريقة للإجابة عن هذا السؤال. إما أن نفكر في الجسم كحجم من الفضاء أو كمجموعة متداخلة من المعلومات على الحدود المحيطة به. ولكن ليس الاثنان معا. إما الواحد أو الآخر. إنها علاقة ترسيم mapping من الواحد للآخر متداخلة بما لا يصدق.

(SA): كان الهدف الأصلي من نظرية الأوتار هو تقديم تفسير فريد للحقيقة. هي الآن تعطينا أكوانا متوازية. ما الذي حدث؟

<سسكند> : لقد تخلى جزء كبير من مجتمعنا الفيزيائي عن محاولة تفسير العالم على أنه فريد، على أنه العالم الوحيد الممكن رياضياتيا. إن فكرة الكون المتعدد(14) (وليس الكون الوحيد) هي الآن الخيار الوحيد هذا المضمار. وليس الجميع مشغولين بهذه الفكرة, ولكن لا توجد محاكمة دقيقة متماسكة ضدها.

في عام 1974 حصلت على خبرة مثيرة للاهتمام عن كيفية نشوء التوافق العلمي. كان الناس يعملون على نظرية الهدرونات. (جسيمات تحت-ذرية مثل الپروتونات والنيوترونات) وهي نظرية الكروموديناميك أو QCD التي كانت لا تزال غير مثبتة تجريبيا. وفي أحد المؤتمرات الفيزيائية وقفت وسألت: أيها الناس أريد أن أعرف ما تعتقدونه حول احتمال أن تكون النظرية QCD هي النظرية الصحيحة للهدرونات. وقمـــــــت بعمـــــل اسـتفتـــاء. لم يعــــــــط أي من المشــاركين للنظريـــــــة أكثـــــــر من 5% من احتمــــالات النجــاح. بعــد ذلك سألت: على ماذا تعملون؟ وجاء الجواب: QCD, QCD, QCD. كانوا جميعا يعملون على النظرية QCD. كان التوافق موجودا ولكن لسبب غريب ما كان الناس يريدون إظهار وجههم النقدي. أرادوا أن يكونوا صِعاب المراس (في تكوين آرائهم). هناك شيء من ذلك فيما يخص فكرة الكون المتعدد. الكثير من الفيزيائيين لا يريدون ببساطة الوقوف والقول: «انظر، نحن لا نعرف بديلا لهذه الفكرة».

الكون كبير جدا جدا. نحن نعلم بالتجربة أنه أكبر حجما بألف مرة على الأقل من الجزء الذي يمكننا أبدا أن نراه. إن نجاح مفهوم التضخم الكوني يفتح باب الاحتمال بأن الكون فيه تباينات على مقاييس كبيرة بما فيه الكفاية. نظرية الأوتار توفر عناصر (مثل عناصر اللعبة تنكرتوي Tinkertoy) يمكن تجميعها معا بعدد هائل من الطرق. لذا لا فائدة من البحث عن تفسيرات عن سبب أن جزءنا من العالم هو تماما بهذا الشكل لأن هناك أجزاء أخرى من العالم ليست تماما بهذا الشكل. ولا يمكن أن يكون هناك تفسير شامل لكل شيء أكثر مــن أنـــــه يمكن وجـــــود نظـــريـــة تقـــول إن معــــدل درجة حرارة كوكب ما هي 60 درجة فهرنهايتية. فكل من يحاول القيام بالحسابات ليثبت أن الكواكب لها درجة حرارة 60 فهرنهايت سيكون أحمق، لأن هناك الكثير من الكواكب التي لا تمتلك هذه الحرارة.

ولكن لا أحد يعرف القواعد التي تحكم الأكوان المتعددة. إنها صورة تخيلية. لا أحد يعرف كيف يستخدم ذلك بصورة تنبئية. فعملية التضخم الأبدي هذه تكون فقاعة بعد فقاعة بعد فقاعة وتنتج عدداً منها ومن جميع الأنواع. ذلك يعني أن نسبة احتمال وجود الواحدة إلى الأخرى هي لانهاية مقسومة على لانهاية، وهي نسبة لا يمكن تحديدها. نحن نرغب في الحصول على توزع احتمالي يقول إن شيئا هو أكثر احتمالا من شيء آخر وعندئذٍ نقوم بالتنبؤ. وهكذا فإننا ذهبنا على ما يبدو كصورة شديدة الوضوح إلى محاولة عبثية لحساب ما لانهاية له من الاحتمالات. إذا كانت هذه الفكرة ستنهار فإنها ستنهار لهذا السبب.

(SA): هل يمكن العمل في الفيزياء النظرية من دون التفكير فلسفيا؟

<سسكند> : جميع الفيزيائيين العظام لديهم جانب فلسفي محسوس القوة. لقد كان صديقي <D. فاينمان> يكره الفلسفة والفلاسفة، ولكنني كنت أعرفه جيدا، وكان له جانب فلسفي عميق. فالمسائل التي تختار التفكير حولها تتأثر بميولك الفلسفية. ولكنني أعتقد أن المفاجآت تحدث وتقلب انحيازاتك الفلسفية رأسا على عقب. فالناس لديهم تصور بأن للعلم قواعد واضحة وجاهزة: تقوم بإجراء التجارب فتحصل على النتائج ثم تفسرها؛ وفي النهاية لديك شيء. إلاّ أن العملية الفعلية للعلم هي إنسانية وشواشية(15) وقابلة للجدل كأي شيء آخر.

  مراجع للاستزادة

 

Farewell to Reason. Paul Feyerabend. Verso, 1988.

 

The Cosmic Landscape: String Theory and the Illusion of Intelligent Design. Leonard Susskind. Back Bay Books, 2006.

 

The Black Hole War: My Battle with Stephen Hawking to Make the World Safe for Quantum Mechanics. Leonard Susskind. Back Bay Books, 2009.

 

(*)BAD BOY OF PHYSICS

 

(1) Leonard Susskind
(2) انظـر: «الكـون الـذكي»، ، الـعــددان 7/8 (2007)، ص 744: كتابان جديدان يقولان إن الوقت قد حان لإسقاط نظرية الأوتار!
وانظــــر أيضـا: «نظريــة كــل شيء اللامــدركـــة»، العـددان 1/2 (2011)، ص 36.
(3) parallel universes

(4) paradoxes ج: مفارقة.

(5) singularity
(6) the principle of black hole complementarity
(7) the holographic principle

(8) Gerard’t Hooft

(9) spacetime زمكان: نحت من زمان – مكان.
(10) perspectival : رؤية الأشياء وفقا لعلاقاتها الصحيحة أو أهميتها النسبية.
(11) scientific paradigm

(12) relativity.

(13) entanglement
(14) multiverse
(15) chaotic

تسوق لمجلتك المفضلة بأمان

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

For security, use of Google's reCAPTCHA service is required which is subject to the Google Privacy Policy and Terms of Use.

I agree to these terms.

شاهد أيضاً
إغلاق
زر الذهاب إلى الأعلى