علوم

بقلم: كارلو روفيلي

ترجمة: د.محمد عبدالحليم غنيم

***

أحد أعظم ألغاز الفيزياء الحديثة هو شيء نختبره حرفيًا في كل لحظة من حياتنا. تصف الفيزياء العالم باستخدام صيغ تخبرنا كيف تتغير الأشياء كدالة للزمن، لكنها لا تشرح ما هو الوقت. يمكننا كتابة صيغ تخبرنا كيف تتغير الأشياء بالنسبة لموقعها، أو كيف تختلف نكهة الريزوتو كدالة لـ "الكمية المتغيرة من الزبدة". ومع ذلك، هناك شيء مختلف مع مرور الوقت. يبدو أن الزمن يتدفق بينما كمية الزبدة أو موقعها في الفضاء لا تتدفق. من أين يأتي الفرق؟

هناك طريقة أخرى لطرح المشكلة وهي طرح السؤال التالي: ما هو الحاضر؟ نقول أن الأشياء الحاضرة فقط هي الموجودة؛ الماضي لم يعد موجودا والمستقبل لم يوجد بعد. لكن في الفيزياء لا يوجد شيء يتوافق مع فكرة "الآن". قارن "الآن" بـ "هنا". "هنا" يعين المكان الذي يوجد فيه المتحدث. بالنسبة لشخصين مختلفين، تشير كلمة "هنا" إلى مكانين مختلفين. وبالتالي فإن كلمة "هنا" هي كلمة يعتمد معناها على المكان الذي يتم نطقها فيه. المصطلح التقني لهذا النوع من الكلام هو "المؤشر". تشير كلمة "الآن" أيضًا إلى اللحظة التي يتم فيها نطق الكلمة ويتم تصنيفها أيضًا على أنها مؤشرة.

لا أحد يحلم بالقول إن الأشياء "هنا" موجودة، في حين أن الأشياء غير الموجودة "هنا" غير موجودة. فلماذا إذن نقول إن الأشياء الموجودة "الآن" موجودة، وأن كل شيء آخر غير موجود؟ هل الحاضر هو شيء موضوعي في العالم، يتدفق، ويجعل الأشياء موجودة الواحدة تلو الأخرى، أم أنه ذاتي فقط، مثل "هنا"؟

قد يبدو هذا وكأنه مشكلة عقلية غامضة، لكن الفيزياء الحديثة حولتها إلى قضية ملحة، حيث أظهرت نظرية أينشتاين في النسبية الخاصة أن فكرة الحاضر هي أيضًا فكرة ذاتية. لقد توصل الفيزيائيون إلى نتيجة مفادها أن فكرة الحاضر المشترك في الكون كله هي تعميم لا يصلح. عندما توفي صديقه العظيم ميشيل بيسو، كتب أينشتاين رسالة مؤثرة إلى أخت ميشيل: "لقد تركت ميشيل هذا العالم الغريب قبلي بقليل". هذا لا يعني شيئا. الناس مثلنا، الذين يؤمنون بالفيزياء، يعرفون أن التمييز بين الماضي والحاضر والمستقبل ليس أكثر من وهم مستمر وعنيد.

وهم أم لا، ما الذي يفسر حقيقة أن الوقت يتدفق بالنسبة لنا؟ مرور الوقت واضح لنا جميعا. أفكارنا وكلامنا موجود في الوقت المناسب. إن بنية لغتنا نفسها تتطلب وقتًا – الشيء “يكون” أو “كان” أو “سيكون”. لقد أكد الفيلسوف الألماني مارتن هايدجر على "السكن في الزمن". هل من الممكن أن يكون تدفق الزمن الذي يعتبره هايدجر بدائيًا غائبًا عن أوصاف العالم؟

يخلص بعض الفلاسفة، وهم أتباع هايدجر الأكثر إخلاصًا بينهم، إلى أن الفيزياء غير قادرة على وصف الجوانب الأساسية للواقع، ويرفضونها باعتبارها شكلاً مضللاً من المعرفة. لكن في كثير من الأحيان في الماضي أدركنا أن حدسنا المباشر هو غير الدقيق. ولو أننا التزمنا بذلك، لظللنا نعتقد أن الأرض مسطحة وأن الشمس تدور حولها. لقد تطور حدسنا على أساس خبرتنا المحدودة. وعندما ننظر إلى الأمام قليلاً، نكتشف أن العالم ليس كما يبدو لنا: الأرض مستديرة، وفي كيب تاون أقدامهم مرفوعة ورؤوسهم إلى الأسفل.

على الرغم من أن تجربتنا مع مرور الوقت قد تبدو حية بالنسبة لنا، إلا أنها لا تعكس بالضرورة جانبًا أساسيًا من الواقع. ولكن إذا لم تكن أساسية، فمن أين تأتي؟

على مستوى ما، أعتقد أن الإجابة تكمن في العلاقة الحميمة بين الوقت والحرارة. هناك فرق يمكن اكتشافه بين الماضي والمستقبل فقط عندما يكون هناك تدفق للحرارة. ترتبط الحرارة بالاحتمالية ــ الحركة الإحصائية لأعداد كبيرة من الجسيمات ــ والاحتمال بدوره يرتبط بحقيقة أن تفاعلاتنا مع بقية العالم لا تسجل التفاصيل الدقيقة للواقع. ينبثق تدفق الزمن من الفيزياء، ولكن ليس في سياق الوصف الدقيق للأشياء كما هي. بل يظهر في سياق الإحصاء والديناميكا الحرارية. قد يحمل هذا مفتاح لغز الزمن. من الناحية الموضوعية، فإن "الحاضر" لا يوجد بالمعنى الموضوعي أكثر من وجود "هنا"، لكن التفاعلات المجهرية داخل العالم تدفع إلى ظهور ظواهر زمنية داخل نظام (على سبيل المثال، أنفسنا) يتفاعل فقط من خلال الوسيط. من عدد لا يحصى من المتغيرات.

إن ذاكرتنا ووعينا مبنيان على هذه الظواهر الإحصائية. بالنسبة لكائن افتراضي فائق الحساسية، لن يكون هناك "تدفق" للزمن؛ سيكون الكون كتلة واحدة من الماضي والحاضر والمستقبل، تمامًا كما وصفها أينشتاين. ولكن بسبب محدودية وعينا، فإننا لا ندرك سوى رؤية غير واضحة للعالم، ونعيش في الزمن. ومن هذا التركيز المحدود نحصل على تصورنا لمرور الوقت.

هل هذا واضح؟ لا، ليس كذلك. لا يزال هناك الكثير الذي يتعين فهمه. يقع الزمن في قلب مجموعة متشابكة من المشاكل التي يثيرها تقاطع الجاذبية وميكانيكا الكم والديناميكا الحرارية. ليس لدينا حتى الآن نظرية قادرة على جمع تلك الأجزاء الأساسية الثلاثة من معرفتنا بالعالم.

هناك دليل صغير نحو الحل، والذي يؤدي أيضًا إلى إجابة أعمق حول طبيعة الوقت، يأتي من عملية حسابية أجراها ستيفن هوكينج. باستخدام ميكانيكا الكم، أثبت هوكينج أن الثقوب السوداء لها درجة حرارة: فهي دائمًا ساخنة، وتنبعث منها حرارة مثل الموقد. لم يرصد أحد هذه الحرارة من قبل لأنها ضعيفة للغاية، لكن حسابات هوكينج مقنعة؛ وقد تكررت بطرق مختلفة، وحقيقة حرارة الثقوب السوداء مقبولة بشكل عام.

حرارة الثقوب السوداء هي تأثير كمي على جسم ما، الثقب الأسود، وهو ذو طبيعة جاذبية. إن الكميات الفردية للفضاء، والحبيبات الأولية للفضاء، هي التي تسخن سطح الثقوب السوداء. تتضمن هذه الظاهرة الجوانب الثلاثة للمشكلة: ميكانيكا الكم، والنسبية العامة، والعلوم الحرارية. فهو يربط كل شيء بالعمليات الإحصائية وراء التدفق (الظاهر) للوقت. لا يزال أمام الفيزيائيين طريق طويل ليقطعوه لفهم ذلك، ولكن مع التطورات الحديثة مثل اكتشاف موجات الجاذبية الناتجة عن تصادم الثقوب السوداء، فإنهم يقتربون أكثر.

في النهاية، يبدو أن حرارة الثقوب السوداء تشبه حجر رشيد في الفيزياء، مكتوبًا بمزيج من ثلاث لغات - الكم، والجاذبية، والديناميكا الحرارية - في انتظار فك رموزها من أجل الكشف عن الطبيعة الحقيقية للزمن.

***

......................

كارلو روفيلي/ Carlo Rovelli: (من مواليد 3 مايو 1956) هو عالم فيزياء نظرية إيطالي وكاتب عمل في إيطاليا والولايات المتحدة،، ومنذ عام 2000 في فرنسا.  ويشغل مدير مجموعة الجاذبية الكمومية في مركز الفيزياء النظرية في مرسيليا بفرنسا. ويعمل بشكل رئيسي في مجال الجاذبية الكمومية وهو مؤسس نظرية الجاذبية الكمومية الحلقية. وهو مؤلف كتاب الجاذبية الكمومية ذات الحلقة المتغيرة: مقدمة أولية للجاذبية الكمومية ونظرية الرغوة المغزلية (2014) وسبعة دروس موجزة في الفيزياء (2016). أحدث كتبه هو "الواقع ليس كما يبدو" (2016)، ترجمة سايمون كارنيل وإريكا سيغري. وفي عام 2019، أدرجته مجلة فورين بوليسي ضمن قائمة أكثر 100 مفكر عالمي تأثيرًا