تنصُّ فكرة الكون كوحدة زمكانية في أبسط أشكالها على أن كل شيء كان موجودًا أو سيكون موجودًا هو موجود «دائمًا». وتقول نسخة تفسير العوالم المتعددة منها إن أي «كون» وجد من قبل أو سيوجد فيما بعد هو موجود «دائمًا». وهذا يختلف جوهريا عن الطريقة التي يصل بها تفسير العوالم المتعددة إلى معظم الناس (خطأ)؛ إذ يمكنني شرح هذا بالاستعانة بمثال قطة شرودنجر التخيلي الشهير. من السمات الأساسية لميكانيكا الكم أن نتاج الأحداث في المستوى الأولي للذرات والجسيمات يتحدد بفعل الاحتمالات. ويتبيَّن هذا بوضوح في ظاهرة التحلل الإشعاعي. ففي عينة من مادة مشعة، سوف «يتحلل» نصف الذرات إلى شيء آخر في وقت محدد، يُطلق عليه عمر النصف. لكن لا توجد طريقة للتنبؤ بالذرات التي ستتحلل ومتى ستتحلل. فقد تتحلل إحدى الذرات في الحال، وقد لا تتحلل أخرى لملايين السنين، لكن لكل مائة ذرة تبدأ بها سيتبقى 50 منها فقط بعد مرور عمر النصف الأول. ولا يمكن معرفة الحالة التي تكون عليها ذرة فردية إلا من خلال النظر إليها؛ أي مراقبتها بطريقة ما. «يُفسر» هذا في إطار فكرة «الانهيار»، التي صارت لزمن طويل جدًّا الطريقة المعيارية للتفكير بشأن ميكانيكا الكم. كانت الفكرة أن كل ذرة توجد في «تراكب من الحالات»، فتكون متحللة وغير متحللة في الوقت ذاته، إلى أن «تنهار وتصبح على تلك الحالة أو الأخرى. وقد ابتكر شرودنجر تجربة قطته الفكرية لتسليط الضوء على عبثية هذه الفكرة.

طلب منا شرودنجر أن نتخيَّل قطةً في غرفة مغلقة بها الطعام والماء وكل وسائل الرفاهية المعتادة، إضافة إلى ما أطلق عليه «آلة شيطانية» مبنية على نظام كمومي. يمكن ضبط النظام بحيث تكون هناك احتمالية بنسبة 50:50 أن يكون النظام قد انهار وتحول إلى حالة أو أخرى. إن انهار النظام في أحد الاتجاهات، فهذا يعني أن شيئًا لم يحدث للقطة. وإن انهار في الاتجاه الآخر، فقد حفز إطلاق سُمّ قتل القطة. لكن ماذا كان الحال حين كان النظام في تراكب؟ أشار شرودنجر في عام 1935 إلى أن القطة حينها ستكون هي أيضًا في حالة تراكب؛ إذ تكون ميتة وحية في الوقت ذاته.

لا شك أن هذا هراء، لكن على مدار عقودٍ كان قلة من الناس قلقين إزاء ما كان يحدث فعليًّا ما دام أن بإمكانهم استخدام معادلات ميكانيكا الكم لحل مسائل الفيزياء. لكن شرودنجر نفسه توصل إلى فكرة أفضل، حين كان يعمل في دبلن، ونشر ورقةً علمية بعنوان «هل هناك قفزات كمومية؟» وذلك في عام 1952. اقترح شرودنجر أنه لا يوجد انهيار في النظام؛ لأن كل الاحتمالات الكمومية حقيقية. في هذا المثال البسيط، يوجد كونان متماثلان تمامًا حتى مرحلة إجراء التجربة على القطة؛ إذ حينها يصبحان مختلفين لأن أحد الكونين يحوي قطة على قيد الحياة، بينما في الآخر توجد قطة ميتة. حين نفتح باب الحجرة لنعرف ما إن كانت القطة حية أم ميتة، فإننا بذلك لا نُحدث أي انهيار، إنما نكتشف فقط في أي الكونين نعيش. لم تحظَ ورقة شرودنجر العلمية بالكثير من الاهتمام وبعد بضع سنوات حين توصل باحث أمريكي شاب إلى فكرة مشابهة، لم يكن قد سمع بها. كان اسم هذا الباحث هو هيو إيفريت وفي رسالته للدكتوراه التي تقدم بها لجامعة برينستون في عام 1957 وصف العوالم المتعدّدة في نموذجه على أساس مبدأ الانقسام. في حالة قطة شرودنجر، يعني هذا أننا في سياق «التجربة» نبدأ بقطة واحدة في كون واحد ثم بعد ذلك ينقسم الكون إلى كونين؛ أحدهما فيه قطة حية، والآخر فيه قطة ميتة. ظلت هذه النسخة من فكرة العوالم المتعدّدة مهملة هي الأخرى طيلة سنوات، لا سيما بسبب كل هذا القدر من الانقسام الذي اشتملت عليه، لكن النسخة المغايرة من فكرة العوالم المتعددة هي ما وصلت إلى الغالبية. وهذا أمر باعث على الأسف؛ لأن نسخة شرودنجر أسهل بكثير في فهمها وتعلُّمها؛ إلا أن كلتا الرؤيتين ظهرتا في أدب الخيال العلمي قبل أن تخضعا للدراسة العلمية الجادة.

تعتبر قصة «السفر جانبيًّا عبر الزمن» لموراي لينستر – التي نشرت في مجلة «أستوندينج» في عام 1934، قصة مثيرة للفضول بصفة خاصة؛ نظرًا إلى وجود أوجه شبه، وأيضًا أوجه اختلاف جوهرية بينها وبين رواية «الأول من أكتوبر متأخر للغاية». في القصة التي تدور أحداثها في عام خيالي هو العام 1935، تبدل أجزاء من سطح الأرض مكانها ليس مع نظرائها في الماضي أو المستقبل، بل مع نظراء لها من خطوط زمنية بديلة. فقد استقر الفايكنج في أجزاء من أمريكا الشمالية، وتسيطر روسيا القيصرية على كاليفورنيا، وفي أجزاء أخرى من القارة توجد مناطقُ فاز فيها الكونفدراليون بالحرب الأهلية الأمريكية، وغير ذلك. لكن على عكس قصة هويل، لا ينطوي أي من هذا على سفر عبر الزمن لا إلى الماضي ولا إلى المستقبل؛ فكل شيء يحدث في اتجاه واحد أو «جانبيًّا» على حد وصف لينستر. ومؤخرًا شكّل هذا النوع من تفسير العوالم المتعددة لفكرة «الأكوان المتوازية عند شرودنجر» الأساس للمسلسل التلفزيوني «المتزحلقون» (سلايدرز)، والذي أُذيع للمرة الأولى في النصف الثاني من تسعينيات القرن العشرين.

ظهرت نسخة إيفريت لفكرة العوالم المتعددة التي تتناولها في إطار فكرة «الانقسام» أيضًا في أعمال أدبية في ثلاثينيات القرن العشرين. فقد نُشرت قصة بعنوان «فروع الزمن» تأليف ديفيد دانييلز في عدد شهر أغسطس من عام 1935 لمجلة «ووندر ستوريز»، وتطرح لغزًا آخر للمسافرين عبر الزمن. يتأمل المسافر عبر الزمن في هذه القصة في عبثية محاولة تحسين الحاضر عن طريق تغيير الماضي:

ثمَّة أشياء مريعة حدثت في التاريخ كما تعلم. لكن لا جدوى من ذلك. فكر مثلا في الشهداء وما لاقوه من معاناة بإمكاني العودة وتجنيبهم تلك المظالم. ولكنهم ... كانوا سيظلون يلاقون ما لاقوه من تعاسة وشقاء؛ لأن تلك الأشياء حدثت في هذا الخط العالمي. بعبارة أخرى، الخط الزمني «المحسن» لم يفعل شيئًا سوى أنه انشق عن الخط الزمني الأصلي للمسافر عبر الزمن، والذي لم يتغير بدوره.

«بشكل ما، يعني السفر عبر الزمن أنك تسافر في الزمن وإلى أكوان أخرى في آن واحد. إذا عدت إلى الماضي، فسوف تلج إلى كون آخر. وبمجرد أن تصل إلى الماضي، فإنك بذلك تتخذ قرارًا وسيكون ثمة انقسام. ولن يتأثر كوننا بما تفعل أثناء زيارتك للماضي.»

رونالد مالیت، جامعة كونيتيكت

لكن جائزة إدخال شيء يقارب ميكانيكا الكم الحقيقية إلى أدب الخيال العلمي تذهب إلى جاك ويليامسون، الذي ظهرت قصَّته «فيلق الزمن» لأول مرة في مجلة «أستوندينج» في شكل حلقات مسلسلة في صيف عام 1938، وبعد ذلك نُشرت عدة مرات في شكل كتاب (وأصدقك القول، هذا هو الشيء الوحيد الجدير بالذكر بشأن هذه القصة). في القصة يوضّح أحد أشخاصها قائلًا:

باستبدال الجسيمات المادية بموجات الاحتمالية لا تظل خطوط العالم للأجسام هي تلك المسارات الثابتة والبسيطة التي كانت عليها من قبل. فالخطوط الجيوديسية تتمتّع بزيادة مطّردة في الفروع المحتملة، وتخضع لأهواء اللاحتمية دون الذرية.

وفي عام 1975 ألقى الكاتب هاري هاريسون محاضرة ¹ لفت خلالها الانتباه إلى هذا الأمر وفسر فكرة ويليامسون بلغة أبسط:

المستقبل في مفهوم نهر الزمن ثابت وغير قابل للتغيير. فإذا ما قررنا ونحن في طريقنا إلى العمل صباحًا أن نستقل الحافلة بدلًا من مترو الأنفاق ومتنا في حادث حافلة، فإن تلك الحادثة كانت مقدَّرة سلفًا. لكن إن كان الوقت دائم التفرع، فسيكون هناك مستقبلان؛ أحدهما نلقى فيه حتفنا في الحادث والآخر نظل فيه على قيد الحياة حيث نكون قد استقللنا مترو الأنفاق.

وقد أصبح هذا مجازا شائعًا فيما يُعرف بأدب الخيال السائد مثل فيلم «أبواب منزلقة» - الذي نادرًا ما يقرُّ بفضل الخيال العلمي عليه.

يقدم فريد هويل مرةً أخرى صورةً رائعة. ففي نقطة ما في رواية «الأول من أكتوبر متأخّر للغاية»، يقدِّم المنظر شرحًا تفصيليًا لما سيحدث لو جرى تزويد آلة لنهاية العالم بنظام كمومي بحيث إما يُدمَّر العالم أو لا يُدمَّر على نحو عشوائي بحت، فيما يُعد النسخة الأكثر تطرفا لسيناريو قطة شرودنجر:

اعتقادي أننا سننجو لا محالة فيما يبدو؛ لأن ثمة انقسامًا؛ إذ سينقسم العالم إلى عالمين، إلى كومتين منفصلتين تمامًا من الكوات في إحداها تمر نواة بعملية تحلُّل فتفجِّر القنبلة وتمحونا جميعًا. لكن الكوات في هذه الحالة لن تحتوي على أي شيء آخر ذي صلة بالحياة على الأرض ... أما في المجموعة الأخرى، فستكون الأرض بمأمن وستستمر حياتنا.

لكن حتى في سياق قصة هويل، سيكون من الصواب بالقدر نفسه أن نستحضر نسخة شرودنجر من تفسير العوالم المتعددة. فعوضًا عن وجود كومة واحدة تنقسم إلى اثنتين، توجد كومتان تحويان معلومات متماثلة في كل الكوات تصل إلى عددٍ معيَّن، إلى الحد الذي تنفجر عنده القنبلة أو لا تنفجر. بعد ذلك تصبح إحدى الكومتين خاوية، لكن الكوات ذات الأرقام الأعلى في الكومة الأخرى لا تزال ممتلئة بالمعلومات هل نحتاج فعلًا إلى استحضار ضوء الإدراك الخافت الذي يتراقص حول كومتَي الكوات؟ لا تقترح أحدث الأفكار بشأن ميكانيكا الكم ذلك، إذا ما حددنا محتويات الكوات – كما فعل هويل وإن كان بشكل عابر – بحالات كمومية للكون أو الأكوان. إن الفكرة الأساسية في رواية هويل هي أن كل الأزمنة المختلفة تمثل حالات كمومية صحيحة بالقدر نفسه؛ لكن ماذا لو أن كل «الزمكانات» المختلفة كانت حالات كمومية صحيحة؟

استكشف ديفيد دويتش، بجامعة أكسفورد، هذه الأفكار بالتفصيل. إن ما أشرت إليه باعتباره لقطات – أو كبسولات باربور الزمنية – يمكن أن يُعد حالات كمومية فردية، كحالتي الموت أو الحياة بالنسبة إلى القطة ولكن على نطاق كوني. فلو كان هناك كون واحد فقط، فإن التشبيه سيكون بكومة واحدة من الكوَّات تمثل الحالات الكمومية للكون بينما «يمر» الزمن. لكن إن كان هناك عوالم عدة – أو إن كان هناك كون متعدد – فعلينا إذن أن نتخيَّل مجموعةً من أكوام منفصلة، يمثَّل كلٌّ منها كونًا منفصلًا. غير أن هذا التشبيه قد يكون جامدًا أكثر مما ينبغي. ففي تشبيه المكتبة الخاص بي، يمكن قراءة قصة الكون من كومةٍ مختلطة من الصفحات على الأرض، والسبب وراء ذلك على حد تعبير دويتش أن:

أي لقطة من اللقطات إضافةً إلى قوانين الفيزياء، لا تحدد ماهية بقية اللقطات فحسب، بل تحدد ترتيبها كذلك، وتحدّد موضعها في تسلسل اللقطات. بصيغة أخرى، لكل لقطة طابع زمني» مشفّر في محتوياتها الفيزيائية.

وبتوسيع نطاق التشبيه، قد يكون أول ما تميل إليه هو الاعتقاد بأن الكون المتعدّد هو عبارة عن أكوام كثيرة كتلك الأكوام، تتجاور جميعًا جنبًا إلى جنب في نسق لا نهائي. لكن لا حاجة إلى أن تكون هذه الأكوام منفصلة. فيمكن لكل الصفحات التي تمثل كل الحالات الممكنة لكل الأكوان الممكنة أن تتجمع في كومة واحدة؛ لأن كل لقطة من لقطات دويتش لا تحتوي على طابع زمني فحسب، بل على طابع مكاني كذلك. ولو كان من الممكن النظر إلى الكومة من الخارج (وهو ما لا يمكن حدوثه)، لما كان هناك طريقة لتحديد أي اللقطات تنتمي لأي الأكوان، مثلما لا يمكنك تحديد الزمن الذي تنتمي إليه لقطة بعينها. يقول دويتش: «الأزمنة الأخرى هي مجرد حالات خاصة لأكوان أخرى.»

«قد يتحقق حلم السفر عبر الزمن ذات يوم، وقد لا يتحقق. لكن إذا تحقق، ينبغي ألا يتطلب تغييرًا جوهريا في رؤية العالم على الأقل بالنسبة إلى أولئك الذين يشاركونني بصورة عامة رؤية العالم التي أعرضها في هذا الكتاب.»

ديفيد دويتش، كتاب «نسيج الواقع»، ألين لين، 1997

لكن على الرغم من أن الأكوان المتشابهة – أو الأزمنة المتشابهة – لن تكون بالضرورة قريبة بعضها من بعض بنفس درجة القرب بين الأشياء في حياتنا اليومية، سيكون هناك، بطريقة ما، تماثل بين الحالات الكمومية المتشابهة؛ لأنها ستكون قريبة بعضها من بعض فيما يُطلق عليه الفيزيائيون «فضاء الطور». وبتشبيه مبسط للغاية، قد يكون هناك تشابه بين قط عتابي في حديقتي وقط عتابي في الهونولولو؛ لأن كليهما عتابي وكليهما قط؛ أي يحملان حمضًا نوويا متشابها. وهذا يقدِّم بعض التبرير العلمي لموضوع العديد من قصص الخيال العلمي : أن العوالم المتوازية «القريبة » تشبه عالمنا، وأنك كلما ارتحلت جانبيًّا في الزمن أكثر ، أصبح العالم أكثر اختلافًا. ² ويمكن أن نجد مثالًا جيدًا على هذا في رواية «الأرض الطويلة»، وهي سلسلة من القصص تعاون فيها تيري براتشيت مع ستيفن باكستر. في تلك القصص، يسافر الأبطال بين العوالم باستخدام جهاز رخيص يطلق عليه «السائر». لا بأس بهذا في الخيال العلمي، لكن كيف قد يكون من الممكن السفر جانبيًّا في الزمن إلى وقائع متوازية أو بديلة؟

لسوء حظ الراغبين في السير عبر الزمن، فإن الواقع يقول إن هذا من المرجح أن ينطوي على أنفاق الثقوب السوداء. قد لا يكون هذا شيئًا يمكن لنا تحقيقه اصطناعيا، وليس في المستقبل القريب بكل تأكيد. لكن هذا ليس سببًا للانصراف عن الفكرة؛ لأنها قد تحدث طبيعيًا كذلك، وطبقًا للفيزيائي لي سمولين بمعهد بريمتر المرموق في كندا، فإن هذا قد يفسر أصل الكون.

ديفيد دويتش

روبرت واليس /جيتي

تقوم هذه الفكرة على الفهم الحالي لكيفية نشأة الكون، كبذرة فائقة الكثافة من الطاقة نتجت عن تموج كمومي. ³ وتسببت عملية تُعرف بالتضخم في تمدد هذه البذرة، ثم تبع ذلك وقوع الانفجار العظيم وظهور النجوم والكواكب.

وهذا التمدُّد في اتجاه بعيد عن حالة من الكثافة الفائقة هو الصورة المطابقة تمامًا – في سياق نظرية النسبية العامة – لانهيار المادة من أجل تكوين ثقب أسود. وتخبرنا تلك المعادلات بأن هذا الانهيار سيستمر في طريقه حتى الوصول إلى نقطة ذات كثافة لا نهائية – أي متفردة – لكن لا يعتقد أي من علماء الفيزياء أن هذا يحدث فعلًا. فهم يعتقدون أن النظرية العامة تُصبح عند حدٍّ ما غير كافية لوصف ما يحدث (تماما مثل نظرية نيوتن عن الجاذبية التي رغم كونها جيدة إلى حد ما، فإنها غير كافية لشرح كيفية انثناء الضوء بفعل الشمس)، وهنا تتولى قوانين ميكانيكا الكم المهمة، وإن كنا لا نملك بعد المعادلات التي تصف التحول الذي يحدث. إن قوانين الكم تلك – والتي تعمل بالعكس – هي ما تصف الانبثاق المبدئي لكوننا من حالته الفائقة الكثافة. التكهن البديهي لذلك هو المادة حين تنهار إلى متفردة (لكن ليس على نحو كامل)، يُعكس التمدد عند نقطة ما. لكننا لا نرى ثقوبًا سوداء تلتف وتنفجر عائدة بداخل الكون، إذن ما الذي يحدث؟ الاستنتاج هو أن الكتلة والطاقة اللذين يتوجهان نحو المتفردة يحول مسارهما إلى داخل ثقب دودي بحيث يخرجان في مكان آخر. وهذا يتسق تمامًا وقوانين النظرية العامة. وكما أوضحت في تصوري السابع، فإن هذا «المكان الآخر» قد يكون زمنًا آخر. أو قد يكون، كما يبدو الآن، زمكانًا مختلفًا؛ أي كون آخر موجود بالفعل في الكون المتعدّد. غير أن سمولين يبحث في احتمالية أخرى في السيناريو الذي وضعه، سوف تمرُّ المادة التي تتمدد بعيدًا عن حالة الكثافة الفائقة بطورها الخاص من التضخم وتنمو لتصبح كونًا قائما بذاته، له زمكانه الرباعي الأبعاد الخاص به. ⁴ لقد أنجب أحد الأكوان كونًا آخر، وبما أننا نعرف الآن أن هناك وفرة من الثقوب السوداء في أرجاء الكون الذي نعيش فيه، فيبدو أن كوننا ماهر للغاية في إنتاج أكوان صغيرة.

ويتوقف معظم من يفكرون في هذا الأمر عند هذا الحد. لكن سمولين تساءل عن سبب خصوبة الكون بهذا الشكل. ويذهب في هذا الشأن إلى أن قوانين الفيزياء تسهل تشكيل الثقوب السوداء كثيرًا، وأن آلية عمل الاندماج النووي والأنفاق الكمومية، على سبيل المثال، لو كانت مختلفة ولو قليلًا، لما استطاعت النجوم المرور بالعمليات التي تنتج عنها الثقوب السوداء، وهناك أمثلة أخرى يمكنك أن تجدها في كتابه «حياة الكون». غير أن أحدًا لا يعرف – ولا تخبرنا المعادلات كذلك – لماذا تحظى هذه المعاملات بالقيم التي تحظى بها. وعلى حد علمنا، فإن قوانين الفيزياء قد تكون مختلفة بعض الشيء – أو حتى مختلفة تمامًا – في أكوان أخرى، وأن سلوك أشياء مثل النجوم سيختلف عن سلوك النجوم في كوننا. والنماذج الرياضية - أي تجارب المحاكاة - لهذه السيناريوهات منطقية تماما.

يخمن سمولين أن في كل مرة يُولد فيها كون وليد من ثقب أسود، ستكون قوانين الفيزياء التي يعمل على أساسها هذا الكون مختلفة قليلا عن القوانين السارية في الكون الأب، بطريقة يُشبهها سمولين بأبناء بيولوجيين يختلفون قليلا عن والديهم. في عالم البيولوجيا، يمثل هذا الاختلاف بالطبع الأساس الذي يعمل عليه الانتقاء الطبيعي، وهو القوة المحركة للتطور. ويرى سمولين أن هذا أكثر من مجرد تشبيه. فكون مثل كوننا، الذي يجيد إنتاج الثقوب السوداء، سيكون له الكثير من النسل، والسمات التي يرثها ذلك النسل ستنتشر على نطاق واسع عبر أرجاء الكون المتعدِّد؛ أما الكون الذي يصعب فيه خلق ثقوب سوداء، فسيخلّف نسلًا أقل، وستكون مثل هذه الأكوان نادرة. ويشير سمولين إلى أن كوننا هو نتاج عملية تطور من هذا النوع، وأنه نتج عن انهيار ثقب أسود في كون آخر. لكن تأثير كل هذا يظل قائمًا في سيناريوهات اللازمن لدى هويل ودويتش وباربور؛ لأن ما يهم هو الأحجام النسبية للأنواع المختلفة من الكون التي تنتشر عبر فضاء الطور. وفيما يتعلق بسيناريو اللازمن، يقول سمولين إنه «يمكن الدفع إذن بأن الانتقاء الطبيعي لا يخلق شيئًا جديدًا، وإنما يختار فقط من قائمة من الاحتمالات الموجودة دائمًا». من هذا المنظور، يتمتَّع الكون بالخصائص التي نراها؛ لأنه تطور ليصبح مُنتِجا كفئًا لأنواعٍ بعينها من النجوم، أو لأنه يشغل منطقة مأهولة من فضاء الطور، وذلك وفق المنظور البديل. ومن قبيل الصدفة فحسب أن أحد الآثار الجانبية لكل هذا يتمثل في أن العملية قد أنتجت على الأقل كوكبًا واحدًا يصلح لأن يكون موطنًا للحياة.

___________________________________________________
هوامش

(1) نشرت المحاضرة في كتاب بيتر نيكولس «استكشاف العجائب» الذي يضم مقتطفات أدبية مختارة.

(2) يرى دويتش ايضا هذا الامر تفسيرا لالية عمل اجهزة الكمبيوتر الكمومية، لكن هذه القصة طويلة لا يمكنني الخوض فيها في هذا المقام. انظر كتاب «الحوسبة بواسطة القطط الكمومية».

(3) انظر كتابي المنشور الكترونيا «ما قبل الانفجار العظيم».

(4) يقدم جريج بينفورد الجدير دائما بالثقة احدى الرؤى الخيالية الممتازة لهذا الموضوع في روايته «الكون».

مواضيع ذات صلة

أصول عدم الانعكاس

الانعكاس يولد الانعكاس

الاحتمالية في الميكانيكا الإحصائية

القابلية للانعكاس وعدم القابلية للانعكاس

نظرة في تعددية الفيزياء

الاختزال وعدم القابلية للانعكاس

الواقعية العلمية وتغيير النظريات

نقص الإثبات ومذهب الذرائعية ومذهب الواقعية

مشكلة التمييز: متى يكون المنهج علميا؟

المنهج العلمي: من الاستقراء إلى التكذيب وما بعده

مناهج العلوم وثمارها

!Parity is not conserved