الفصل التاسع

المفارقات والاحتمالات

قام كلُّ هجوم على تفسيرِ كوبنهاجن بتعزيزِ مكانته أكثر. وعندما حاول مفكِّرون من أمثال أينشتاين إيجادَ عيوبٍ في النظرية، واستطاع المدافعون عنها التفنيد والرد على دفوع المهاجمين، خرجت النظرية أقوى بعد تلك المحاكمات. ومن المؤكد أن تفسير كوبنهاجن «صحيح» من جهةِ أنه قابل للاستخدام، وأي تفسير آخر لقواعدِ الكَمِّ لا بد أن يتضمَّن تفسير كوبنهاجن كرؤيةٍ قابلة للاستخدام، وأنها تُمكِّن التجريبيين من التنبؤ بنتائج تجاربهم على الأقل بالمعنى الإحصائي — وتُمكِّن المهندسين من تصميمِ أنظمةِ الليزر والكمبيوتر وخلافه. وليس هناك داعٍ للخوض في كل العمل الأساسي الذي أدَّى إلى تفنيد جميع الأطروحات المضادة لتفسير كوبنهاجن؛ فقد اضطلع بهذه المهمة آخرون بشكلٍ جيد. لكن ربما يكون من أهم الآراء المهمة التي ذكرها هايزنبرج سابقًا سنة ١٩٥٨ في كتابه «الفيزياء والفلسفة». حيث ركَّز هايزنبرج على أن كل المقترحات المضادة «مجبرة على أن تضحِّي بالتماثل الأساسي لنظريةِ الكَمِّ (مثلًا بالتماثل بين الموجات والجسيمات أو بين الموضع والسرعة). وعليه فمن الممكن جدًّا أن نقترح أنه لا يمكن تجنُّبُ تفسيرِ كوبنهاجن إذا ظلت خصائص التماثل … سمةً أساسية في الطبيعة، وأن كل تجربة تُجرى حتى الآن تعضِّد هذه الرؤية.»

وقد أُدخل تحسينٌ على تفسير كوبنهاجن (ليس هجومًا ولا أطروحة مضادة) ما زال يتضمَّن هذا التماثل الأساسي، وأحسن صورة يمكن تقبُّلها لواقعِ الكَمِّ ستُشرح في الفصل الحادي عشر. وعلى كلٍّ، يكاد يكون غريبًا أن يغفل هايزنبرج عن ذكْرِ ذلك في كتابه المنشور سنة ١٩٥٨، حيث إن تلك الصورة الجديدة كانت قد ظهرت في ذلك الوقت بواسطةِ طالبِ دكتوراه في الولايات المتحدة. وعلى كلٍّ وقبل التطرُّق لهذا، من الصواب أن نقتفي أثرَ مسار اندماج النظرية بالتجربة الذي أُنجز بداية عام ١٩٨٢، وأرسى دون أدنى شكٍّ دقةَ تفسيرِ كوبنهاجن كرؤية قابلة للاستخدام في الواقعِ الكَمِّي. وتبدأ القصة بأينشتاين وتنتهي في معملٍ للفيزياء في باريس بعد ٥٠ عامًا، وهي واحدة من أعظم القصص في العالم.

الساعة في الصندوق

بدأ الجدل الكبير بين بور وأينشتاين حولَ تفسيرِ نظريةِ الكَمِّ عام ١٩٢٧ في مؤتمر سولفاي الخامس واستمر حتى وفاة أينشتاين عام ١٩٥٥. وراسل أينشتاين بورن حول الموضوع، ومن الممكنِ التقاطُ جانبٍ من هذا الجدل من «خطابات بورن-أينشتاين». كان محورُ هذا الجدل حول سلسلةٍ من الاختبارات الخيالية للتنبؤ بتفسير كوبنهاجن، ليست تجاربَ حقيقيةً أُجريت في المعمل، لكنها «تجارب ذهنية». حاول أينشتاين في هذه اللعبة أن يفكِّر في تجربةٍ يمكن فيها نظريًّا قياسُ شيئين مكمِّلين في اللحظة نفسِها — مثل موقع وكتلة الجسيم أو طاقته — بدقةٍ عند زمنٍ محدَّد، وهكذا. وعندئذٍ حاول بور وبورن أن يُظهِرا أن تجربةَ أينشتاين الذهنية لا يمكن ببساطة إجراؤها بالطريقة المطلوبة لسحْب البِساط من تحت أقدامِ النظرية. وتجربة «الساعة في الصندوق» هي أحد الأمثلة التي ستبيِّن كيف أُجريت اللعبة.

قال أينشتاين: تخيَّل صندوقًا به ثقبٌ في أحد جدرانه، مغطًّى بحاجزٍ يمكن فتحُه ثم إغلاقه ثانية بتحكُّمٍ من ساعةٍ داخل الصندوق. وبجانب الساعة وآلية فتح وإغلاق الثقب، يكون الصندوق مليئًا بالإشعاع. جهِّز التجربة بحيث يُفتح غطاء الثقب عند لحظة معينة حُدِّدَت مسبقًا بواسطة الساعة ليسمح بمرور فوتون واحد ليهرب قبل أن يغلق ثانية. زنِ الصندوق في البداية ثم اسمح للفوتون بالهرب، ثم زنِ الصندوق ثانية. ولأن الكتلة هي طاقة، فالفرق بين الوزنين سيدُلنا على طاقة الفوتون الذي هرب. وعليه فإننا — من حيث المبدأ — سنعرف كميةَ طاقة الفوتون بالضبط والزمن الذي استغرقه الفوتون للمرور خلال الثقب، داحضين بذلك مبدأ عدم اليقين.

fig21
شكل ٩-١: تجربة الساعة في الصندوق. المعدات المطلوبة لجعل التجربة قابلة للإجراء عمليًّا (أوزان، وزنبركات، وغيرها) تجعل من المستحيل دائمًا إزاحةُ عدم اليقين من قياس الطاقة والزمن معًا (انظر المتن).
فاز بور ذلك اليوم، كما كان يحدث دائمًا في مثل هذه المناقشات، عندما نظر إلى التفاصيل العملية لإمكانية إجراء القياسات. فلا بد من وزن الصندوق مما يتطلَّب تعليقه بواسطة زنبركٍ مثلًا، واقعٍ تحت تأثير مجال الجاذبية. وقبل أن يهرب الفوتون من الصندوق يسجِّل الشخص الوهمي الذي يُجري التجربة موقع المؤشر المثبت بقوة على المقياس. وبعد أن يهرب الفوتون يمكن لهذا الشخص من حيث المبدأ أن يضيف أوزانًا للصندوق ليعيدَ المؤشر إلى ما كان عليه. ويتضمَّن هذا نفسُه علاقاتِ عدم اليقين. ويمكن تحديد موقع المؤشر في حدودٍ وصفتها علاقاتُ هايزنبرج، وهناك عدمُ يقين في زخم الصندوق مرتبط بعدم اليقين هذا في موضع المؤشر. فكلما زادت درجة الدقة في قياس وزن الصندوق زاد عدم اليقين لكل المعرفة الهامة لزخمه. وحتى إذا حاولتَ إعادةَ الموقف إلى ما كان عليه بإضافةِ أوزان صغيرة للصندوق ليعودَ الزنبرك إلى موضعه الأصلي، وحساب الوزن الزائد لتغيير طاقة الفوتون الهارب، فإنك لن تستطيع أبدًا فعْلَ شيءٍ أفضلَ من اختزال عدم اليقين إلى الحدود المسموح بها في علاقة هايزنبرج، وفي هذه الحالة Et > ħ.

وتوجد هذه التفاصيل وتفاصيل تجاربَ ذهنيةٍ أخرى تضمَّنتها مناقشاتُ أينشتاين-بور في كتاب أبراهام باي «خفي هو الرب» … أكَّد باي أنه ليس هناك شيء غريب في إصرار بور على ذكْر الوصف الكامل والتفصيلي للتجارب الخيالية، وفي هذه الحالة تُستخدم صواميل ومسامير لتثبيتِ إطارِ الميزان في موضعه، والزنبرك الذي يسمح بقياس الكتلة لا بد أن يسمح للصندوق بالحركة، وبإضافة الأوزان الصغيرة الضرورية، وهكذا، ولا بد من تفسير نتائج كل هذه التجارب بمدلول مصطلحات اللغة الكلاسيكية؛ لغة الواقع اليومي. ومن الممكن تثبيت الصندوق في مكانه تمامًا، وعليه فلن يكون هناك عدمُ يقين حول الموقع، لكن سيكون من المستحيل قياسُ التغير في الكتلة. وتنشأ معضلةُ عدمِ يقينِ الكَمِّ لأننا نحاول أن نعبِّر عن الأفكار الكَمِّية بلغة حياتنا اليومية، ولذلك أصرَّ بور على استخدام المسامير والصواميل في تجاربه.

مفارقة أينشتاين وبودولسكي وروزين

تقبَّل أينشتاين انتقاداتِ بور لهذه التجربة ولتجاربَ ذهنيةٍ أخرى، وفي أوائل ثلاثينيات القرن العشرين تحوَّل أينشتاين إلى نوعٍ جديد من الاختبارات الخيالية لقواعدِ الكَمِّ. كانت الفكرة الأساسية لهذا المدخل الجديد هي استخدام معلومات تجريبية لجسيم واحد لاستنتاجِ خصائصَ مثل الموضع والزخم لجسيم آخر. ولم يُحَل هذا النوع من الجدل قط في حياة أينشتاين، ولكن جرى اختباره بنجاحٍ الآن، ليس عن طريق التجارب الفكرية المحسنة، بل عن طريقِ تجاربَ حقيقيةٍ في المعمل. ومرة أخرى يفوز بور ويخسر أينشتاين.

كانت حياة أينشتاين الشخصية في السنوات الأولى من ثلاثينيات القرن العشرين غيرَ مستقرة. فكان عليه أن يغادر ألمانيا، خوفًا من إدانته من قِبَل النظام النازي. وبحلول سنة ١٩٣٥ كان قد استقر في برينستون، وفي ديسمبر سنة ١٩٣٦ ماتت زوجته الثانية إلسا بعد صراعٍ طويلٍ مع المرض. واصل أينشتاين مع كل هذا الاضطراب مناوشاته حول تفسيرِ نظريةِ الكَمِّ، مع أنه هُزم بدفوع بور، إلا أنه لم يقتنع في قلبه بأن تفسيرَ كوبنهاجن وملحقاته من عدم اليقين وغياب السببية الصارمة لها الكلمة الأخيرة كوصف صحيح للعالم الواقعي. وقام ماكث جامر بوصف الالتواءات والانثناءات لما يدور بخَلد أينشتاين حول هذا الموضوع باستفاضةٍ في كتاب «فلسفة ميكانيكا الكَمِّ». التأم العديد من الخيوط في سنتي ١٩٣٤ و١٩٣٥ عندما عمل أينشتاين مع بوريس بودولسكي وناثان روزين في بحثٍ عرضوا فيه ما أصبح يُعرف بعنوان «مفارقة أينشتاين وبودولسكي وروزين» مع أن هذا البحث لا يصفُ في الواقع أيَّ تناقض على الإطلاق.1

كانت نقطةُ الجدل، وفقًا لأينشتاين ومساعديه، أن تفسير كوبنهاجن لا بد أن يكون منقوصًا، ولا بد من وجودِ شيءٍ ما يجعل عمل الساعة التي تحرِّك الكون مستمرة، وهذا فقط هو ما يعطي الانطباع بعدم اليقين وعدم التنبؤ على المستوى الكَمِّي خلال التغيرات الإحصائية.

قال أينشتاين وبودولسكي وروزين: تخيَّل جسيمين يتداخل كلٌّ منهما مع الآخر ثم يبتعدان أحدهما عن الآخر، ولا يتداخلان مع أي شيءٍ آخرَ إلى أن يقرِّر الشخص الذي يُجري التجربةَ فحصَ أحدِهما. ولكل جسيم زخمٌ خاص به، ويقع كلٌّ منهما في موقعٍ ما في الفضاء، وحتى بالنسبة إلى قواعدِ نظريةِ الكَمِّ فإنه مسموحٌ لنا بقياس الزخم الكلي للجسيمين معًا بدقه، بالإضافة إلى المسافة بينهما عندما كانا قريبين أحدهما من الآخر. وعندما نقرِّر قياسَ الزخم لأحدهما بعد فترةٍ طويلة فإننا نعلم تلقائيًّا ما يجب أن يكون عليه زخمُ الجسيم الآخر؛ حيث إن المجموع يجب ألا يتغيَّر. وبدلًا من ذلك نستطيع قياسَ الموقع الدقيق للجسيم الأول، وبنفس الأسلوب نستنتج موقعَ الجسيم الآخر. والآن قد ندفع بأن القياسات الفيزيائية لزخمِ الجسيم أ تُدمِّر معرفةَ موقعه الخاص، ومن ثم لن نستطيع أن نعرفَ موقعَه بالضبط، وكذلك بالمثل، فالقياسات الفيزيائية لموقع الجسيم أ تتسبَّب في اضطراب زخمه، الذي سيظل غيرَ معلوم، ولكن الأمر قد يبدو مختلفًا تمامًا لأينشتاين ورفاقه ليدفعوا بأن حالةَ الجسيم ب تعتمد على أي من القياسين نختار أن نُجري على الجسيم أ. كيف للجسيم ب أن «يعرف» هل يجب أن يكون له زخم محدَّد بدقة أو موقع محدَّد بدقة؟ ويبدو في عالمِ الكَمِّ أن إجراء قياسات على جسيم «هنا» يؤثِّر على شريكه «هناك»، وهذا يخالف السببية، وهو «الاتصال» التلقائي عبر الفضاء، وهو شيءٌ ما يُدْعى «الفعل عن بُعد».

انتهى بحث أينشتاين وبودولسكي وروزين بأنه إذا تقبَّلنا تفسيرَ كوبنهاجن، فإنه «يجعل واقعية [الموقع والزخم للنظام الثاني] تعتمد على عملية القياس التي أُجريت على النظام الأول، الأمر الذي لن يؤثِّر في النظام الثاني بأي شكل. ولا يوجد تعريف معقول للواقعية نتوقَّع أن يسمح بذلك.2 ويوضِّح هذا أين حادَ ذلك الفريق عن زملائهم وعن كل مدرسة كوبنهاجن. لم يعترض أحدٌ على منطق المناقشة، لكنهم اعترضوا على ما يكوِّن تعريفًا «معقولًا» للواقعية. استطاع بور ورفاقه أن يتعايشوا مع واقعيةٍ ليس فيها لموقعِ الجسيم الثاني وزخمه معنًى موضوعيٌّ إلى أن يُقاسا بصرفِ النظرِ عمَّا تم على الجسيم الأول. وليس هناك من شك أنه لا بد من الاختيار بين الواقعية الموضوعية وعالمِ الكَمِّ. لكن ظلَّ أينشتاين ضمن أقليةٍ تتشبَّث بالواقع الموضوعي وترفض تفسيرَ كوبنهاجن.

لكن أينشتاين كان رجلًا شريفًا ومستعدًّا دائمًا لتقبُّل الأدلة التجريبية المقنعة. ولو قُدِّر له أن يعيش ليرى الاختباراتِ التجريبيةَ الحديثة التي بيَّنت بجلاءٍ خطأَ تأثير أينشتاين وبودولسكي وروزين، لمالَ إلى الاعتراف بخطئه. فالواقعية الموضوعية ليس لها مكان في الوصف الأساسي للعالَم، لكن الفعل عن بُعد أو اللاسببية لها مثل هذا المكان. ولذلك فإن التحقُّق التجريبي من الأهمية بحيث يستحِقُّ أن نخصِّص له فصلًا قائمًا بذاته. ولكن أولًا، يجب أن نلقي نظرةً على بعض الاحتمالات المتناقضة الموروثة في قواعدِ الكَمِّ؛ الجسيمات التي تسافر إلى الوراء في الزمن، وأخيرًا قطة شرودنجر الشهيرة نصف الميتة.

السَّفر عبر الزمن

غالبًا يستخدم الفيزيائيون أداةً بسيطة لتمثيل حركة الجسيمات في الزمان والمكان مثل قطعةٍ من الورق أو سبورة. والفكرة ببساطة هي تمثيل سريان الزمن في اتجاهِ أعلى الصفحة من أسفل إلى أعلى والحركة في الفضاء عبر الصفحة، ويقلِّص هذا الأبعادَ الفراغية الثلاثة في بُعدٍ واحد، لكن ينتج عنه نسقٌ مألوف توًّا لأي إنسان تعامل مع الشكل البياني حيث يعبَّر عن الزمن بمحور y والفضاء بمحور x. ظهرت هذه الأشكال البيانية للزمكان كأداة لا تقدَّر بثَمن للفيزياء الحديثة في النظرية النسبية، التي يمكن استخدامُها لتمثِّل الكثيرَ من غرائب معادلات أينشتاين بمصطلحاتٍ هندسية، تكون في بعض الأحيان أسهلَ في التناول، وغالبًا تكون أسهلَ في الفهم. ولقد استُخدِمت في فيزياء الجسيمات بواسطة ريتشارد فاينمان في الأربعينيات من القرن العشرين، وفي هذا السياق عادةً تسمَّى «أشكال فاينمان»؛ في عالمِ الكَمِّ للجسيمات يمكن الاستعاضةُ عن تمثيل الزمان والمكان بمدلولِ الزخم والطاقة، وهو ما يناسب أكثرَ عند التعامل مع التصادمات بين الجسيمات، لكنني سألتزم هنا بوصف الزمكان البسيط.
fig22
شكل ٩-٢: حركة جسيم خلال الزمكان والمكان يمكن تمثيلها ﮐ «خط عالم».

ويمثِّل الخط في شكل فاينمان مسارَ الإلكترون. فالإلكترون الذي يقبع في مكانه ولا يتحرك أبدًا يعطي خطًّا يتحرك إلى أعلى الصفحة معبِّرًا عن حركةٍ في اتجاه الزمن فقط، أما الإلكترون الذي يغيِّر من مكانه ببطء، والذي يتحرك كذلك مع سريان الزمن فيمثِّله خطٌّ بزاويةِ ميلٍ ضئيلة بالنسبة إلى الخط الرأسي، لكن الإلكترون الذي يتحرك بسرعة فإنه يكوِّن زاويةً أكبرَ مع «خط العالم» لجسيمٍ ثابت. ويمكن أن تكون الحركة في الفراغ في أيٍّ من الاتجاهين اليسار أو اليمين، وربما يكون الخط هنا متعرجًا إذا حادَ الإلكترون نتيجةَ التصادم مع جسيماتٍ أخرى. ولكن في عالَمنا اليومي أو في أشكال عالم الزمكان البسيط في النظرية النسبية فإننا لن نتوقَّع لخطِّ العالَم أن يرجع للخلف ويتقدَّم إلى أسفل الصفحة؛ لأن هذا سيعني التحرُّك إلى الوراء في الزمن.

fig23
شكل ٩-٣: يتحرَّك الإلكترون خلال المكان والزمان ويُطلِق فوتونًا (أشعة ) ويرتدُّ بزاوية.
وإذا التزمنا بالإلكترون كمثال للتعامل نستطيع أن نرسم شكل فاينمان البسيط، مبينًا كيف يتحرَّك الإلكترون عبر الزمان والمكان ويتصادم بفوتون ويغيِّر من اتجاهه، وعندئذٍ يبعث بفوتون ويرتد في اتجاهٍ آخر. والفوتونات في هذا الوصف لمسلك الجسيم لها أهمية عظمى لأنها تعمل كحاملة للقوة الكهربية. فعندما يقترب إلكترونان أحدهما من الآخر فإنهما يتنافران ويتحرَّكان بعيدًا أحدهما عن الآخر مرةً ثانية، وذلك بسبب القوة الكهربية بين الشحنات المتماثلة. ويعرض شكل فاينمان مثلَ هذا الحدث: خطَّا عالَمٍ للإلكترون يتقابلان، فيترك عندها الإلكترون فوتونًا (الذي يرتد مبتعدًا) ويمتصُّه إلكترون آخر (الذي يندفع في الاتجاه الآخر).3 والفوتونات هي حاملة للمجال الكهربي، لكنها تستطيع القيام بما هو أكثر من ذلك. وقد بيَّن ديراك أن الفوتون الذي يحمل طاقةً كافية يمكن أن يُنتِج إلكترونًا وبوزيترونًا من الفراغ محوِّلًا طاقته إلى كتلتهما. وسيصبح البوزيترون (ثقب إلكترونٍ ذي طاقة سالبة) قصيرَ العمر؛ لأنه من المتوقَّع أن يلتقي بإلكترون في الحال ويتلاشى الاثنان في شكل جرعة طاقة إشعاعية، وللتبسيط يمكن تمثيل هذه الطاقة بفوتون مفرد.
fig24
شكل ٩-٤: جزء من تاريخ الإلكترون متضمن التداخل مع زوج من الفوتونات.

ومرةً أخرى، يمكن تمثيل التداخل الكلي ببساطة في شكل فاينمان. فالفوتون الذي يرحل عبْر الزمان والمكان يكوِّن تلقائيًّا زوجًا من إلكترون وبوزيترون، ويتحرك الإلكترون في مساره، ويقابل البوزيترون إلكترونًا آخر ويتلاشيان، ويترك الساحة فوتون آخر. لكن الاكتشاف الدرامي الذي توصَّل إليه فاينمان سنة ١٩٤٩ في وصف الزمكان، هو أن البوزيترون المتحرِّك إلى الأمام في الزمان يكافئ تمامًا الوصفَ الرياضي لتحرُّك إلكترون إلى الخلف في الزمان على مسارِ شكلِ فاينمان نفسِه. ومع أن الفوتونات هي نفسُها جسيماتٌ مضادة، إلا أنه ليس هناك اختلافٌ في هذا الوصفِ بين فوتون يتحرَّك إلى الأمام في الزمان، وآخرَ يتحرَّك إلى الوراء في الزمان. ولكل الأغراض العملية يمكن أن نمحو أسهم مسار الفوتون في الشكل ونعكس مسار البوزيترون لنجعله إلكترونًا. ويدُلنا شكل فاينمان نفسُه على قصة أخرى، عندما يتقدَّم إلكترون عبر الزمان والمكان ويقابل فوتونًا عالي الطاقة، فإنه يمتصه ثم يتشتَّت إلى الخلف في الزمان حتى يطلق فوتونًا نشطًا آخرَ ويرتدُّ بطريقةٍ ما إلى الأمام في الزمان مرة أخرى، وبدلًا من ثلاثة جسيمات، إلكترونين وبوزيترون في رقصة معقَّدة، يصبح لدينا جسيمة واحدة، إلكترون يتحرَّك بشكلٍ متعرِّج عبر الزمان والمكان متصادمًا مع الفوتونات هنا وهناك خلال مساره.

fig25
شكل ٩-٥: إلى اليسار تنتج أشعةُ جاما زوجًا من إلكترون/بوزيترون، ويقابل البوزيترون فيما بعدُ إلكترونًا ويتلاشيان معًا ويكوِّنان فوتونًا آخر. وإلى اليمين، يتحرك إلكترون منفرد بشكلٍ متعرج عبر الزمكان ويتداخل مع فوتونين تمامًا كما في شكل ٩-٤. ولكن في جزء من حياته، يتحرَّك هذا الإلكترون للوراء في الزمان. وهاتان الصورتان متكافئتان رياضيًّا.

وبمدلول هندسة الأشكال فإن هناك تشابهًا واضحًا بين مثال الإلكترون الذي يمتص فوتونًا ذا طاقةٍ منخفضة ويغيِّر من مساره قليلًا ثم ينبعث منه فوتون ويغيِّر من اتجاهه مرةً أخرى، وبين الإلكترون الذي يتشتَّت بعنفٍ عند التداخل مع فوتون يتحرَّك إلى الوراء في الزمن أثناء فترةٍ معينة من حياته. وهناك خطٌّ متعرِّج في كلتا الحالتين له ثلاثةُ مقاطع مستقيمة وزاويتان. والاختلاف هنا فقط أنه في الحالة الثانية تكون الزوايا أكثرَ حدةً عنها في الحالة الأولى. وكان جون ويلر أولَ مَن امتلك البصيرة ليقول إن النمطين المتعرِّجين يمثِّلان النوعَ نفسَه من الأحداث، لكن فاينمان كان أول مَن برهن على التطابق الرياضي المضبوط بين الحالتين.

fig26
شكل ٩-٦: على العموم يمكن كذلك وصفُ تلاشي زوجٍ من جسيمٍ وجسيمٍ مضاد كحدثِ تشتُّتٍ عنيف لدرجةِ أنه يبعث بالجسيم إلى الوراء في الزمان.

وهناك الكثيرُ مما يمكن استيعابُه أكثر حتى مما تقابله العينُ للوهلة الأولى. لذا دعونا نحلِّل الأمرَ جزءًا جزءًا:

أولًا: لقد ألقيت بهذه الملحوظةِ التي تتعلَّق بأن الفوتون هو نفسه جسيمه المضاد، ولهذا نستطيع أن نزيل الأسهم من مسارات الفوتون. فالفوتون الذي يتحرَّك إلى الأمام في الزمان هو نفسه الفوتون المضاد الذي يتحرك إلى الوراء في الزمان، ولكن الفوتون المضاد هو فوتون كذلك، وعليه فإن الفوتون المتحرِّك إلى الأمام في الزمان هو نفسه فوتون متحرِّك إلى الوراء في الزمان. فهل هذا غريب عليك؟ يجب أن يكون الأمر كذلك. وبعيدًا عن أي شيء آخر، فإن هذا يعني أننا عندما نرى ذرةً في حالةٍ مثارة تنبعث منها طاقةٌ وتسقط إلى الحالة الأرضية المستقرة، فإنه يمكن القول هنا إن طاقة كهرومغناطيسية تتحرَّك للوراء في الزمان ووصلت للذرة محدِثةً الانتقال. وهذا ليس من السهل تصوُّره؛ لأننا الآن لا نتكلم عن فوتون بمفرده يتحرَّك في خط مستقيم عبر المكان، بل نتحدَّث عن غلافٍ كروي متمدِّد من الطاقة الكهرومغناطيسية، وجبهة موجة تنتشر من الذرة في جميع الاتجاهات وتتشوَّه وتتشتَّت أثناء سيرها. وينتج عن عكسِ هذه الصورةِ عالَمٌ به جبهةُ موجةٍ كروية الشكل تمامًا متمركزة حول ذرتنا المختارة، لا بد أن تنشأ بواسطة الكون ناتجة من سلسلة من عمليات التشتُّت، تعمل معًا ثم تتجمَّع لتتقارب على هذه الذرة المعنية.

fig27
شكل ٩-٧: أرسى ريتشارد فاينمان التكافؤ الرياضي لكل أشكال الزمكان ذات الانثناء المزدوج.
ولا أود أن أستغرق بعمقٍ في هذا النوع من التفكير؛ لأن هذا سيبعدنا عن نظريةِ الكَمِّ ويدخلنا في علمِ أصل الكون. لكنها تحمل تضميناتٍ عميقة لمفهومنا عن الزمان، ولماذا نرى الزمان ينساب في اتجاهٍ واحد فقط. وببساطة شديدة فإن أيَّ شعاع ينطلق من ذرة سيُمتص بواسطةِ ذرة أخرى فيما بعد. وهذا محتمل فقط لأن معظم الذرات الأخرى موجودة في حالتها المستقرة؛ الأمر الذي يعني أن مستقبل الكون سيكون باردًا. وعدم التماثل هذا الذي نراه كسهمٍ للزمن هو عدم التماثل بين الحِقَب الأبرد والحِقَب الأسخن للكون. ومن الأسهل أن ننسِّق لمستقبلٍ أبردَ لإجراء الامتصاص اللازم إذا كان الكون متمددًا؛ لأن التمدُّد نفسَه له تأثير بارد، ونحن نعيش بالفعل في كون متمدد. ولذلك فطبيعة الكون كما نراه الآن مرتبطةٌ بشكلٍ وثيق بطبيعة الكون المتمدد.4

زمان أينشتاين

لكن ما الذي «يراه» الفوتون نفسُه كسهم للزمن؟ نحن نعرف من النظرية النسبية أن الساعات المتحركة تسير ببطء، وأنها تسير بإيقاعٍ أبطأ عندما تتحرك مقتربةً من سرعة الضوء، وبالفعل عند سرعة الضوء يتوقَّف الزمان ساكنًا فتتوقف الساعة. يتحرك الفوتون طبيعيًّا بسرعةٍ تعادل سرعة الضوء، وهو ما يعني أن الزمن لا يعني شيئًا للفوتون. فالفوتون الذي يترك نجمًا بعيدًا ويصل إلى الأرض قد يستغرق في هذه الرحلة آلاف السنين إذا قيس ذلك بساعات الأرض، ولكنه لا يستغرق أيَّ زمن على الإطلاق بالنسبة إلى الفوتون نفسِه. وقد يكون الفوتون الموجود من الخلفية الإشعاعية الكونية من وجهة نظرنا قد قطع نحو ١٥ ألف مليون سنة من الانفجار الكبير الذي بدأ به الكون الذي نعرفه، لكن الانفجار الكبير وحاضرنا يعنيان الزمانَ نفسَه بالنسبة إلى الفوتون. وليس هناك سهمٌ في مسار الفوتون في شكل فاينمان، ليس فقط لأن الفوتون هو نفسُه جسيمه المضاد، لكن لأن الحركة عبر الزمان بالنسبة إلى الفوتون ليست ذات معنًى، ولهذا فإن الفوتون هو جسيمه المضاد.

فشل المتصوِّفون ومبسِّطو الأمور الذين يبحثون في مساواة الفلسفة الشرقية بالفيزياء الحديثة في الوصول إلى هذه النقطة، وهي النقطة التي تخبرنا أن كلَّ شيء في الكون، الماضي والحاضر والمستقبل، متصلٌ بكل شيءٍ آخر بشبكةٍ من الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي «يرى» كل شيء في اللحظةِ نفسِها. ومن الطبيعي أن الفوتونات يمكن أن تُخلق وأن تُدمَّر، ولذلك فإن الشبكة ليست مكتملة، لكن مسار الفوتون في الواقع خلال الزمكان ربما يربط بين عيني وبين النجم القطبي. ولا توجد حركةٌ حقيقية في الزمان ترى مسارًا يتطوَّر من النجم إلى عيني، هذا مجرد إدراك حسي من وجهة نظري. وهناك وجهة نظر أخرى لها نفس القدْر من الصلاحية ترى المسارَ سمةً أبدية يتغيَّر حولها الكون، وأحد الأشياء التي تحدُث خلال هذه التغيُّرات في الكون أنه قد توجد عينِي والنجم القطبي عند نهايتين متضادتين للمسار.

fig28
شكل ٩-٨: لو أن كل مسارات الجسيم ثبتت بشكلٍ ما في الزمكان، فربما نرى حركةً وتداخلًا خادعين عندما يتحوَّل إدراكنا من الآن (الصورة في الجانب الأيمن) إلى الأمام خلال الزمن وإلى أعلى في الصفحة. فهل تَراقصُ الجسيمات مجرَّد خدعةٍ سببُها إدراكنا الحسي لسريان الزمان؟
وماذا عن مسارات الجسيمات الأخرى في أشكال فاينمان؟ وإلى أي مدًى هي «واقعية»؟ يمكننا أن نقول الشيء نفسَه تقريبًا عنها. تصوَّر شكلَ فاينمان وهو يحتوي على كل الزمان والمكان وبه مسارٌ لكل جسيم موجود بداخله. تصوَّر الآن مشاهدةَ ذلك الشكل من خلال شقٍّ ضيق يسمح فقط بتتبُّع شريحةٍ محدودةٍ من الزمان، وحرِّك الشقَّ بثباتٍ في اتجاه أعلى الصفحة. سنرى من خلال الشق تراقُصًا مُعقَّدًا لجسيماتٍ متداخلة، وتكوُّنَ أزواجٍ وتلاشياتٍ، وأحداثًا أكثرَ تعقيدًا بكثير، وبانوراما لتغيُّرٍ دائم. إلا أن كلَّ ما نفعله هو ملاحظةُ شيءٍ ما مثبَّت في المكان والزمان. إن إدراكنا الحسي هو الذي يتبدَّل وليس الواقع الأساسي. ولأننا نثبِّت أنظارنا على شقٍّ يتحرَّك بثباتٍ فإننا نرى بوزيترونًا يتحرَّك إلى الأمام بدلًا من إلكترون يتحرَّك إلى الوراء في الزمن، لكن كلا التفسيرين حقيقيٌّ بالقدْرِ نفسِه. ولقد ذهب جو ويلر أبعدَ من ذلك مشيرًا إلى أننا يمكن أن نتخيَّل جميع الإلكترونات في الكون مرتبطةً بعضها ببعض عن طريق تفاعلاتٍ لتشكِّل ممرًّا متعرجًا غايةً في التعقيد خلال الزمكان إلى الأمام وإلى الخلف. كان ذلك جزءًا من ومضةِ الإلهام الأصلية التي أدَّت إلى بحثِ فاينمان الحاسم — صورة «الإلكترون المنفرد الذي يتحرَّك الذي يتحرَّك للخلف وللأمام، ويواصل التحرُّك هكذا، على طيفِ الزمن لينسج نسيجًا غنيًّا»، ربما يحتوي على جميع الإلكترونات والبوزيترونات في العالم.»5 وفي صورةٍ مثل هذه سيكون كلُّ إلكترون ببساطةٍ في كل مكان في الكون جزءًا مختلفًا لخطِّ عالَمٍ واحد فقط؛ خط العالَم الوحيد لإلكترون «حقيقي».
ولا تصلح هذه الفكرة في عالَمنا، ولكي نجعلها صالحة يجب أن نتوقَّع أن نجد عددًا من الشرائح المنعكسة لخط العالَم، وعددًا من البوزيترونات مساويًا لعدد الشرائح الأمامية؛ إلكترونات. وفكرة الواقع الثابت مع كون رؤيتنا الشيء الوحيد المتغير ربما لا تصلح عند هذا المستوى البسيط؛ فكيف يمكن أن نتوافق مع مبدأ عدم اليقين؟6 ولكن هذه الأفكار معًا تقدِّم فهْمًا أفضلَ لطبيعة الزمن مما تقدمه خبرتنا اليومية. وانسياب الزمن في عالمنا اليومي مؤشرٌ إحصائي يسبِّبه بصورةٍ كبيرة تمدُّدُ الكون من حالةٍ أكثرَ سخونةً إلى حالةٍ أكثرَ برودة. وحتى عند هذا المستوى فإن معادلات النسبية تسمح بالسفر عبر الزمان، ويمكن استيعاب هذا المفهوم بسهولة جدًّا بمدلول أشكال الزمكان.7
ويمكن أن تكون الحركةُ في الفضاء في أي اتجاه ثم العودة مرة ثانية. أما الحركة في الزمان فتسير في اتجاهٍ واحد فقط في حياتنا اليومية بصرف النظر عما يحدث على مستوى الجسيم. ومن الصعب أن تتصوَّر أبعاد الزمكان الأربعة متعامدةً بعضها على بعض بزوايا قائمة، لكننا نستطيع إهمال أحد الأبعاد الأربعة ونتصوَّر ماذا تعني هذه القاعدة الصارمة إذا طبَّقتها على أحد الأبعاد الثلاثة التي تعوَّدنا عليها. ويبدو الأمر وكأنه يسمح لنا بالحركةِ إما إلى أعلى وأسفل أو إلى الأمام وإلى الخلف، لكن الحركة إلى الجوانب مفيدة، فالحركة مثلًا قد تكون ممكنةً لليسار فقط. أما الحركة إلى اليمين فممنوعة. فإذا جعلنا من ذلك القاعدةَ الأساسيةَ في لعبة الأطفال، وطلبنا من طفلٍ أن يجد طريقةً للوصول إلى جائزةٍ على الجانب الأيمن (إلى الخلف في الزمان) فإن الأمر لن يستغرق طويلًا حتى يجد الطفل مخرجًا من هذا المأزق. يدور ببساطة حول نفسِه ليواجه الجانب الآخر مبدِّلًا اليسار باليمين ثم يصل إلى الجائزة بأن يتحرك إلى اليسار. وبدلًا من ذلك يرقد على الأرض لتصبح الجائزة في الاتجاه «الأعلى» لرأسه. الآن تستطيع الحركة إلى «أعلى» لتقبض على الجائزة وإلى «أسفل» لتعود إلى مكانك الأصلي قبل أن تنهض لتقف مرةً ثانية وتعود إلى اتجاهك الشخصي في الفضاء بالنسبة إلى المشاهدين.8 وتقنية السَّفر عبر الزمن التي تسمح بها النظرية النسبية مشابهةٌ جدًّا لذلك. فهي تتضمَّن تشويهًا لنسيج الزمكان لدرجةِ أنه في منطقةٍ محلية من الزمكان يشير محورُ الزمن إلى اتجاهٍ مكافئ لأحد اتجاهات المكان الثلاثة في المنطقة غير المشوهة في الزمكان. ويأخذ أحدُ هذه الاتجاهات الأخرى للمكان دورَ الزمان ويحدث ذلك بتبديل الزمان بالمكان، ومثل هذا الترتيب قد يجعل السَّفر في الزمان حقيقةً؛ الأمر الذي يجعل السَّفرَ إلى الأمام ثم إلى الخلف مرةً ثانية ممكنًا.

أجرى فرانك تبلر، عالِم الرياضيات الأمريكي الحساباتِ التي تبرهن على أن مثل هذه الحيلة ممكنةٌ نظريًّا. فمن الممكن تشويه الزمكان بواسطةِ مجالِ جاذبية قوي، وآلة تبلر الخيالية للسفر عبر الزمن هي أسطوانة ذات كتلة كبيرة تحتوي على مادةٍ تعادل ما في شمسنا معبَّأة في حجم طوله ١٠٠كم ونصف قطره ١٠كم وكثيف مثل كثافة النواة في الذرة، ويدور مرتين كل ملِّي ثانية، ويجر من حوله نسيج الزمكان. ويتحرَّك سطح الأسطوانة بسرعةٍ تعادل نصف سرعة الضوء. هذا نوعٌ من الأشياء التي لن يبنيها أكثرُ المخترعين جنونًا في ساحةِ منزله الخلفية، ولكن المقصود هنا أن ذلك مسموحٌ به بواسطة كل قوانين الفيزياء التي نعرفها. وهناك جسمٌ في الكون له كتلة شمسِنا نفسِها وكثافة نواة الذرة ويدور حول نفسِه كل ١٫٥ ملِّي ثانية، لكنه أبطأ ثلاث مرات من آلة تبلر للسفر عبر الزمن. ويُطلق على هذا الجسم «النابض ذو الملِّي ثانية» الذي اكتُشف سنة ١٩٨٢. ومن المستبعَد تمامًا أن يكون هذا الشيء أسطوانيًّا؛ فمن المؤكد أن الدوران الشديد قد جعله مسطَّحًا على شكل فطيرة. ومع ذلك، فلا بد أن يكون هناك تشويه غريب للزمكان بالقرب منه. وربما لا يكون الزمن «الواقعي» للسفر مستحيلًا، لكنه مجرَّد غاية في الصعوبة وغير محتمل للغاية. وهذه النهاية الهشة لما يمكن أن يكون وتدًا صُمِّم ليجعل اعتياد السفر عبر الزمن عند المستوى الكَمِّي، على كل حال، يبدو أكثرَ قبولًا قليلًا. وتسمح نظريةُ الكَمِّ والنظرية النسبية بنوعٍ أو بآخر من السفر عبر الزمن، وأي شيء مقبول لهاتين النظريتين لا بد أن يؤخذ مأخذَ الجِد مع ما يبدو عليه هذا الشيء من تناقض. فالسفر عبر الزمان في الواقع هو جزءٌ لا يتجزأ من بعض السمات الغريبة في عالم الجسيمات؛ حيث يمكن فيها أن تحصل على شيءٍ من لا شيء، إذا كنت سريعًا بما فيه الكفاية.

شيء مقابل لا شيء

في سنة ١٩٣٥، اقترح هيديكي يوكاوا الذي كان في ذلك الوقت يبلغ من العمر ٢٨ عامًا ويعمل محاضرًا في الفيزياء بجامعة أوساكا، تفسيرًا لكيفية تماسك النيوترونات والبروتونات في نواة الذرة بالرغم من الشحنة الموجبة التي تميل إلى تفجيرِ النواة بواسطة القوى الكهربية. ومن الواضح أنه لا بد من وجودِ قوةٍ أقوى تتغلب على القوى الكهربية تحت الظروف المناسبة. وتحمل الفوتونات القوى الكهربية، وقد أقرَّ يوكاوا بأن هذه القوى النووية لا بد هي الأخرى أن تكون جسيمًا. أصبح الجسيم يُعرف ﺑ «الميزون»، وذلك باستخدامِ قواعدِ الكَمِّ للنواة. والميزونات مثل الفوتونات، هي الأخرى بوزونات لكن بحركةٍ مغزلية مقدارها الوحدة وليس صفرًا، وتختلف عن الفوتونات في أن متوسط عمرها قصير جدًّا، ولهذا السبب فإنها لا تُرى خارج النواة إلا تحت ظروف خاصة. وفي الوقت المناسب، اكتُشفت عائلة من الميزونات ليست بالضبط كما تنبَّأ يوكاوا، لكن قريبة من تنبُّئه بما فيه الكفاية، لتبيِّن أن فكرة تبادل الجسيمات النووية للميزونات كحاملٍ للقوى النووية القوية تعمل بشكلٍ مشابه لتبادل الفوتونات كحامل للقوى الكهربية، وقد نال يوكاوا عن استحقاقٍ جائزةَ نوبل في الفيزياء سنة ١٩٤٩.

هذا التأكيد على أن القوى النووية، إضافةً إلى القوى الكهربية، يمكن أن يُنظر إليها استنادًا إلى التفاعلات فحسب بمثابةِ حجر الزاوية لرؤية الفيزيائيين في العالَم اليوم. وتُعدُّ كل القوى الآن تفاعلاتٍ.

ولكن من أين تجيء تلك الجسيمات التي تحمل التفاعلات؟ تجيء من لا مكان؛ أي التوصُّل إلى شيءٍ من لا شيء، وفقًا لمبدأ عدم اليقين.

ينطبق مبدأ عدم اليقين على الخصائص التكاملية للزمان والطاقة، وينطبق أيضًا على الموقع والزخم. فكلما قلَّ عدم اليقين بالنسبة إلى الطاقة المتضمَّنة في حدثٍ على مستوى الجسيم زاد عدم اليقين لزمن هذا الحدث، والعكس صحيح. ولا يوجد إلكترون منعزل لأنه يستطيع أن يقترض طاقةً من علاقةِ عدمِ اليقين لفترةٍ وجيزة كافية من الزمن ويستخدم هذه الطاقة لتوليد فوتون. والعقبة هنا أنه بمجرد تكوُّن الفوتون لا بد له أن يُمتص ثانيةً بواسطة الإلكترون قبل أن «يلحظ» العالَم أن الحفاظ على الطاقة قد انتُهِك. وتُوجد الفوتونات لجزء ضئيل جدًّا من الثانية — أقل من ١٠ −١٥ من الثانية — لكنها تظهر وتختفي طوال الوقت حول الإلكترونات. ويبدو الأمر وكأن كلَّ إلكترون محاطٌ بسَحابة من الفوتونات «الافتراضية» التي تحتاج فقط إلى دفعة صغيرة؛ كمية قليلة من الطاقة من الخارج لتهرب وتصبح حقيقية. وعندما يتحرك إلكترون من حالةٍ مثارةٍ إلى حالةٍ أقلَّ إثارة في ذرةٍ ما، فإنه يعطي الطاقة الزائدة لواحد من الفوتونات الافتراضية ويجعله يطير حرًّا؛ فالإلكترون الذي يمتص طاقةً يتصيد داخله فوتونًا حرًّا. ويقدِّم النوعُ نفسُه من العملياتِ المادةَ اللاصقةَ التي تمسك بمحتويات النواة بعضها مع بعض.
fig29
شكل ٩-٩: في شكل فاينمان يتفاعل جسيمان بأن يتبادلا جسيمًا ثالثًا. وفي هذه الحالةِ تحديدًا من الممكن أن يكون الجسيمان إلكترونين يتبادلان فوتونًا ويتنافران أحدهما مع الآخر.
وإذا تكلمنا بطريقةٍ تقريبية، وحيث إن الكتلة والطاقة قابلتان للتبادل، فإن «مدى» أيِّ قوًى يتناسب عكسيًّا مع كتلة الجسيم التي تُوجِد المادةَ اللاصقة أو مع كتلةِ أخفِّ جسيم إذا كانت العملية تتضمَّن أكثرَ من جسيم. وحيث إن الفوتونات عديمة الكتلة فإن مدى القوى الكهرومغناطيسية يكون نظريًّا لا حدود له مع أنه يصبح متناهي الصِّغر عند مسافةٍ لا نهائية بعيدًا عن الجسيم المشحون. وللميزونات الافتراضية ليوكاوا مثل هذا المدى الدقيق ويُشار إليه بمدى القوى النووية القوية، ويجب أن تكون كتلتها ما بين ٢٠٠ إلى ٣٠٠ ضعف كتلة الإلكترون. وكجسيمات تُعتبر الميزونات ثقيلة الكتلة. وقد وجدت الميزونات المعينة المتضمَّنة في التفاعلات النووية القوية في الأشعة الكونية سنة ١٩٤٦ وأُطلق عليها ميزونات Pi أو بيونات. والبيون الذي لا يحمل شحنة أيِّ متعادل له كتلة مساوية ﻟ ٢٦٤ مرة كتلة الإلكترون، وكلٌّ من البيون الموجب والسالب يزن ٢٧٣ ضعف كتلة الإلكترون. وبصورة عامة فهي لها سُبْع كتلة البروتون. إلا أن بروتونين يتماسكان معًا في النواة بالتبادل المتكرر للبيونات التي تزن جزءًا محسوسًا من وزن البروتون نفسه، دون أن تفقد البروتونات نفسُها أيَّ كتلة. وهذا ممكن فقط لأن البروتونات قادرة على أن تستفيد من مبدأ عدم اليقين. يتخلق البيون ثم يقابل بروتونًا آخرَ ويختفي، في ومضةٍ من عدم اليقين مسموح بها بينما الكون «لا يلاحظ». ويمكن للبروتونات والنيوترونات — النوويات — أن تتبادل الميزونات فقط عندما تكون متقاربة جدًّا، وبالضرورة عندما «تتلامس» إذا استخدمنا تعبيرًا غيرَ ملائم من حياتنا اليومية. خلافًا لذلك، فإن البيونات الافتراضية لن تستطيع عبور الفجوة خلال الزمن المسموح بواسطة مبدأ اليقين. وعليه فإن النموذج يشرح بشكلٍ مفهوم جدًّا لماذا كان التفاعل النووي القوي هو قوة ليس لها أي تأثير على النوويات خارج النواة، ولها تأثير فعَّال جدًّا على النوويات داخل النواة.9

وهكذا فإن البروتون هو مركزُ سحابةٍ من النشاط أكثر من الإلكترون. وفي حين يتحرَّك البروتون الحر في مساره عبر المكان (والزمان) فإنه يطلق ويعيد امتصاصَ فوتونات افتراضية وميزونات افتراضية. ولا تزال هناك طريقةٌ أخرى للنظر إلى هذه الظاهرة. تخيَّل أن بروتونًا واحدًا فقط ينبعث منه بيون واحد فقط ويُعاد امتصاصه. أمر بسيط. لكن لتنظر إلى ذلك بطريقةٍ أخرى: أولًا هناك بروتون واحد، ثم بروتون واحد وبيون، وفي النهاية بروتون واحد مرة أخرى. ولأن البروتونات جسيماتٌ لا يمكن تمييز بعضها عن بعض فإننا أحرار لأن نقول إن البروتون الأول قد اختفى وأعطى طاقةَ كتلته علاوةً على القليل الذي اقترضه من مبدأ عدم اليقين ليكوِّن بيونًا وبروتونًا جديدًا. وفور ذلك يتصادم الجسيمان ويختفيان ليكوِّنا في هذه العملية بروتونًا ثالثًا، وتحتفظ بتوازن الطاقة في الكون. ولماذا التوقف هناك؟ ولماذا لا يتنازل بروتوننا الأصلي عن طاقته مع القليل من الزيادة ليكوِّن نيوترونًا وبيونًا موجب الشحنة؟ هذا ممكن. ولماذا حينئذٍ لا يستطيع بروتون أن يتبادل هذا البيون الموجب الشحنة مع نيوترون «ليصبح» نيوترونًا، والنيوترون «يصبح» بروتونًا؟ وهذا أيضًا ممكن تمامًا، مثل إمكانية حدوث العمليات العكسية المتضمَّنة للنيوترونات و«هي تتحوَّل» إلى بروتونات وبيونات سالبة الشحنة.

بدأت الأمور تتعقَّد الآن؛ حيث لا يوجد أيُّ سبب للتوقُّف هنا. فبالمثل يمكن لبيون وحدَه أن يتحوَّل إلى نيوترون وبروتون مضاد، وذلك لمدة قصيرة قبل أن يعود مرةً أخرى لحالته الطبيعية، ويمكن أن يحدث هذا لبيون افتراضي، هو نفسُه جزء من نسق فاينمان المكوَّن من بروتون أو نيوترون. ويمكن لبروتون أثناء تقدُّمه في طريقه أن ينفجر لينتج عن ذلك شبكةٌ من الجسيمات الافتراضية تطن وتتفاعل جميعها بعضها مع بعض، ثم تخفت عائدةً إلى ما كانت عليه، ويمكن النظر إلى جميع الجسيمات كناتج اتحاد جسيمات أخرى متضمنة فيما أطلق عليه فريتوف كابرا «الرقص الكوني». ولم تنتهِ القصة بعد. وحتى الآن لم نحصل على شيء من لا شيء، مع أننا قد حصلنا على الكثير مقابل القليل. والآن دعونا ندفع الأمورَ إلى أقصى ما يمكن.

fig30
شكل ٩-١٠: الفكرة القديمة «الفعل عن بُعد» إلى اليسار تم إحلالها بفكرة عمل الجسيمات كحاملات للقوى.

إذا كان هناك عدمُ يقين متأصل للطاقة المتاحةِ لجسيمٍ لفترة قصيرة كافية من الزمن، فمن الممكن أن نقول أيضًا إن هناك عدم يقين متأصل عما إذا كان الجسيم موجودًا أم لا في زمنٍ قصيرٍ كافٍ. وشريطة اتباع قواعد معينة مثل الحفاظ على الشحنة الكهربية، والتوازن بين الجسيمات والجسيمات المضادة، ليس هناك ما يوقف ظهورَ مجموعةٍ كاملة من الجسيمات من لا شيء يتَّحد بعضها مع بعض بعدَ ذلك، ثم تختفي قبل أن يلاحظ الكون ككل هذا التعارض. وقد يظهر إلكترون وبوزيترون من لا شيء على الإطلاق بشرطِ أن يختفيا بسرعةٍ كافية، ويمكن لبروتون وبروتون مضاد أن يفعلا الشيء نفسَه. ونستطيع القول بتحفُّظ شديد إن الإلكترون يستطيع فقط القيام بهذه الحيلة بمساعدة فوتون، وكذلك البروتونات بمساعدة ميزون ليقدِّما «التشتُّت» المطلوب. فالفوتون الذي ليس له وجود يكون زوجًا من بوزيترون/إلكترون يتلاشى بعد ذلك ليكوِّن الفوتون الذي كان قد كوَّنهما في بادئ الأمر، ولنتذكر: لا يعرف الفوتون الفرْق بين الحاضر والمستقبل. وكبديلٍ عن هذا، يمكن أن نتصوَّر الإلكترونَ وهو يقتفي أثرَ ذيله في دوامة من الزمن. يظهر أولًا قافزًا من الفراغ كما يخرج الأرنب من قبعة الساحر، ثم يرحل إلى الأمام في الزمن لمسافةٍ قصيرة قبل أن يلاحظ أنه أخطأ، معترفًا بعدم واقعيته فيعود مرة ثانية من حيث أتى — إلى الوراء عبر الزمن إلى نقطة البداية. وهناك يغيِّر من اتجاهه مرةً ثانية، وهكذا تتواصل الحلقة، وبمساعدة التفاعل مع فوتون — حدث تشتُّت عالي الطاقة — عند كل «طرف» من الحلقة.

fig31
شكل ٩-١١: طريقتان مختلفتان للنظر إلى تفاعل الجسيم نفسه — بمجرد تغيُّر نيوترينو داخل إلى نيوترينو مضاد خارج. وهذه عملية تفكُّك بانطلاق أشعة بيتا التي يتحوَّل فيها النيوترون إلى بروتون وإلكترون ونيوترينو.

ووفقًا لأفضل نظرياتنا عن سلوك الجسيمات، فإن الفراغ ما هو إلا كتلة مضطربة من الجسيمات الخيالية في حدِّ ذاتها، حتى إذا لم توجد جسيمات «حقيقية». وهذه ليست مجرَّد طنطنة عديمة الجدوى بواسطة المعادلات؛ لأنه من دون السماح لتأثير تلك التقلُّبات الفراغية، فإننا ببساطةٍ لن نصل إلى الحل الصحيح للمشكلات المتضمنة لتشتُّت الجسيمات حيث يشتِّت بعضها بعضًا. وهذا دليل قوي على أن النظرية — المبنية مباشرة على علاقات عدم اليقين، لو نذكر — صحيحة. فالجسيمات الافتراضية وتقلبات الفراغ أمرٌ واقعي كباقي نظريةِ الكَمِّ؛ واقعي كازدواجية الموجة/الجسيم، ومبدأ عدم اليقين، والفعل عن بُعد. وفي عالَمٍ مثل هذا ليس من العدل مطلقًا أن نطلق على لغز قطة شرودنجر أنه تناقض بالمرة.

fig32
شكل ٩-١٢: يمكن تمثيلُ القوى الأساسية بمدلول تبادل الجسيمات. وفي هذه الأمثلة يتفاعل جسيمان كثيفان (M) بتبادل الجرافيتون (G)، ويتداخل كواركان بتبادل الجلوون.
fig33
شكل ٩-١٣: كالعادة فإن اتجاه الزمن في هذه الأشكال أمرٌ اختياري. وفي الحالة (أ) يتحرك نيوترون وبروتون إلى أعلى الصفحة متفاعلَين بتبادل ميزون. وفي الحالة (ب) يتحرك نيوترون ونيوترون مضاد من اليسار إلى اليمين ليتقابلا ويتلاشيا وينتج ميزون، يتفكَّك بدوره وينتج زوجًا من بروتون/بروتون مضاد. وتُظهِر مثل هذه «التفاعلات المتقاطعة» كيف أن مفاهيم القوى والجسيمات تصبح غير قابلة للتمييز فيما بينها.
fig34
شكل ٩-١٤: بروتونان يتنافران أحدهما مع الآخر بتبادل بيون.
fig35
شكل ٩-١٥: يتفاعل إلكترونان بتبادل فوتون.
fig36
شكل ٩-١٦: بمساعدة بيون مشحون، يتحوَّل نيوترون إلى بروتون بواسطة التفاعل مع بروتون، الذي يصبح نيوترونًا.
fig37
شكل ٩-١٧: يمكن للبروتون أن يكوِّن أيضًا بيونًا «افتراضيًّا» بشرط أن يُعاد امتصاصه سريعًا.
fig38
شكل ٩-١٨: تنافُر بروتونين بتبادل بيون يبدو أكثرَ تعقيدًا عما يظهر في شكل ٩-١٤.

قطة شرودنجر

نُشرت مفارقة القطة الشهير لأول مرة سنة ١٩٣٥ (مجلة «العلوم الطبيعية»، المجلد ٢٣، صفحة ٨١٢) في السنةِ نفسِها التي ظهر فيها بحْث أينشتاين وبودولسكي وروزين. رأى أينشتاين في اقتراح شرودنجر أجملَ وسيلةٍ تبيِّن أن تمثيل المادة بموجة هو تمثيل منقوص للواقع،10 وما زال الجدل حول أينشتاين وبودولسكي وروزين وتناقض القطة يدور في نظريةِ الكَمِّ حتى اليوم. ولكن بخلاف جدل أينشتاين وبودولسكي وروزين لم نصل إلى حلٍّ مقنعٍ للجميع.

إلا أن المفهوم الذي وراء هذه التجربة الذهنية بسيط جدًّا. اقترح شرودنجر أننا يجب أن نتصوَّر صندوقًا يحتوي على مصدرٍ مشعٍّ وكشاف لتسجيل الجسيمات المشعة (ربما عدَّاد جايجر) وزجاجة تحتوي على سمٍّ مثل السيانيد، وقطة حية. وقد رُتِّبت الأدوات في الصندوق بحيث يمكن تشغيلُ الكشافِ لمدة كافية فقط لتحقق فرصة ٥٠٪ أن تتفكك إحدى الذرات من المادة المشعة، وأن يسجل الكشاف وجود جسيم. وإذا سجَّل الكشاف مثل هذا الحدث فستنكسر الزجاجة وتموت القطة، وإذا لم يحدث فستعيش القطة. وليس لدينا أي وسيلة لمعرفةِ ما حدث في التجربة إلى أن نفتح الصندوق وننظر داخله، ويحدث التفكُّك الإشعاعي بالصدفة البحتة، ولا يمكن التنبؤ به إلا بالمعنى الإحصائي. وطبقًا لتفسير كوبنهاجن الصارم، وتمامًا كما في تجربة الثقبين؛ حيث تكون فرصة الإلكترون في المرور من أحد الثقبين متساوية، وينتج من هذين الاحتمالين المتداخلين تراكبٌ للحالات، وعليه فإنه في هذه الحالة تتساوى فرصة حدوث التفكُّك الإشعاعي وعدم حدوث التفكك الإشعاعي، ويجب أن يؤدي ذلك إلى تراكب الحالات. وتخضع التجربة بأكملها، القطة وخلافه، للقاعدة القائلة بأن التراكب حقيقيٌّ إلى أن ننظر إلى التجربة، وعند هذه اللحظة فقط من المشاهدة تنهار الدالة الموجية إلى إحدى الحالتين. وإلى أن ننظر إلى الداخل فهناك عينة مشعة قد تكون تفكَّكت أو لم تتفكك، وزجاجة بها سمٌّ مكسورة أو سليمة، وقطة حية وميتة، أو لا حية ولا ميتة.

fig39
شكل ٩-١٩: يمكن أن يتحوَّل نيوترون لفترة وجيزة إلى بروتون زائد بيون مشحون على أن يعود الاثنان معًا بسرعة.
fig40
شكل ٩-٢٠: يمكن أن يكون البيون زوجًا من نيوترون/نيوترون مضاد افتراضي لفترةٍ وجيزة بالمثل.

يمكن أن نتصوَّر جسيمًا أوليًّا مثل إلكترون ليس هنا أو هناك، لكن في تراكبٍ ما للحالات، لكن يكون الأمر أكثرَ صعوبة أن نتخيل شيئًا مألوفًا مثل قطة في هذا الوضع من الحياة المعلَّقة. فكَّر شرودنجر في هذا المثال ليثبت أن هناك عيبًا في تفسير كوبنهاجن الصارم؛ حيث إنه من الواضح أن القطة لا يمكن أن تكون حية وميتة في آنٍ واحد. ولكن هل هذا أكثرُ «وضوحًا» من «حقيقة» أن الإلكترون لا يمكن أن يكون جسيمًا وموجةً في الوقت نفسه؟ لقد اختُبر الحسُّ السليم بالفعل كدليل للواقعِ الكَمِّي وتبيَّن أنه يُعوِزه الكثير. والشيء المؤكَّد الذي نعرفه هو أن عالِمَ الكَمِّ لا يثق بالحس السليم، ويعتقد فقط في الأشياء التي نستطيع رؤيتها أو تسجيلها بأجهزتنا دون لبْس. فلن نعرف ماذا يدور داخل الصندوق ما لم ننظر فيه.

استمر الجدل حول القطة في الصندوق لمدة ٥٠ عامًا. وقد قالت إحدى المدارس الفكرية إنه ليس هناك أيُّ مشكلة لأن القطة قادرة تمامًا على أن تقرِّر هي نفسُها ما إذا كانت حية أو ميتة، وأن وعي القطة كافٍ ليقدح انهيار الدالة الموجية. وفي هذه الحالة، أين سنضع خط النهاية؟ فهل النملة أو البكتيريا على علمٍ بما جرى؟ وإذا تحرَّكنا في اتجاهٍ آخر، وحيث إن هذه التجربة ليست سوى تجربة ذهنية فقط، فلنا أن نتصوَّر إنسانًا متطوعًا قد أخذ مكان القطة في الصندوق (يشار أحيانًا إلى المتطوع «صديق ويجنر» على اسم يوجين ويجنر الذي فكَّر بعمق حول تحويرات في تجربة القطة في الصندوق، وبالمصادفة كان يوجين صهر ديراك). ومن الواضح أن الإنسان في الصندوق ملاحظٌ واعٍ ولديه المقدرة من وجهة نظر ميكانيكا الكَمِّ أن يُحدِث انهيارًا لدالات الموجة. وعندما نفتح الصندوق مفترضين أننا محظوظون بما فيه الكفاية ونجد الإنسان ما زال حيًّا، فإننا سنكون متأكدين تمامًا أنه لن يشير إلى أي خبرة غريبة، بل إن الأمر ببساطة هو أن مصدر الإشعاع قد فشل في إنتاجِ أيِّ جسيم في الوقت المناسب. إلا أنه بالنسبة إلينا نحن الموجودين خارج الصندوق، الشيء الوحيد الصحيح حول ما يجري داخل الصندوق هو تراكب الحالات إلى أن ننظر داخله.

fig41
شكل ٩-٢١: شكل (زمكان) فاينمان لتفاعل حقيقي لعدة جسيمات كُشِفَ عنها بواسطة صورة غرفة الفقاعة، ووصفَها فريتوف كابرا في كتابه «طاوية الفيزياء».
fig42
شكل ٩-٢٢: يستطيع بروتون منفرد أن يدخل ضمن شبكة من التداخلات الخيالية مثل هذه، مأخوذة من كتاب «عالم الجسيمات الأولية» لمؤلفه كيه فورد بليسديل، نيويورك، ١٩٦٣. ويحدث مثل هذا التفاعل طيلة الوقت. وليس هناك جسيم منعزل كما قد يبدو لأول وهلة.

وسلسلة الأحداث بلا نهاية. تصوِّر أننا قد أعلنا التجربة مقدمًا إلى العالم الفضولي، ولكن لِنتجنَّب تدخُّل الإعلام أجرينا التجربة خلف الأبواب المغلقة. وحتى بعد فتح الصندوق وترحيبنا بصديقنا أو سحب الجثة من الصندوق إلى الخارج، لن يعرف مندوبو الإعلام في الخارج ما الذي يجري. فبالنسبة إليهم يكون البناء الذي به معملنا ككل في حالةٍ من تراكبٍ للحالات. وهكذا نعود إلى حالة تراجع لا نهائي.

fig43
شكل ٩-٢٣: يمكن أن يظهر بروتون، ونيوترون مضاد، وبيون لا شيء على الإطلاق، كتموجات للفراغِ لفترةٍ قصيرة من الزمن قبل التلاشي (أ). ويمكن تمثيل هذا التفاعلِ نفسِه كحلقة في الزمان، بواسطة بروتون ونيوترون يتعقَّب كلٌّ منهما الآخر حول دوامة من الزمان ترتبط بالبيون (ب). وكلٌّ من وجهتي النظر صحيحة بالقدْرِ نفسِه.
fig44
شكل ٩-٢٤: يمكن للبروتون أن يتعقَّب ذيله عبر الزمان بالطريقةِ نفسِها.

لكن لنفرض أننا وضعنا مكانَ صديقِ ويجنر حاسوبًا. يستطيع الحاسوب أن يسجِّل المعلومات عن التفكك الإشعاعي أو عن عدم حدوثه. فهل يستطيع الحاسوب أن يُحدِث انهيارًا للدالة الموجية (على الأقل داخل الصندوق)؟ ولمَ لا؟ إلا أنه وفقًا لوجهةِ نظرٍ أخرى ما يهم ليس الإدراك البشري لما أسفرت عنه التجربة أو حتى إدراك أي مخلوق حي، لكن الحقيقة أن ما نتج عن هذا الحدث على المستوى الكَمِّي قد سُجِّل أو ترك تأثيرًا على العالم الماكروي. وقد تكون الذرة المشعة في تراكبٍ للحالات، لكن بمجرد «نظر» عدَّاد جايجر لناتج التفكك، تصبح الذرة مجبرةً على الوجود في حالة أو في أخرى؛ أي أنها تفكَّكت أو لم تتفكك.

وهكذا يكتنف تجربة القطة في الصندوق تناقض، على خلاف تجربة أينشتاين وبودولسكي وروزين الذهنية. فمن المستحيل التوافُق مع تفسير كوبنهاجن الصارم دون قبول «واقع» القطة الحية/الميتة، وقد أدَّى ذلك بويجنر وجون ويلر إلى أن يعتبرا احتمالَ أن العالم ككل ربما يَدين بوجوده «الواقعي» إلى حقيقةِ أنه قد يُشاهد بواسطة الكائنات الذكية فقط، ويرجع ذلك إلى تراجعٍ غيرِ محدودٍ للسبب والأثر. وأغلب تناقضات كل الاحتمالات المتأصلة في نظريةِ الكَمِّ تنحدر مباشرةً من تجربة القطة لشرودنجر التي تقف فجأةً مما يسميه ويلر تجربة الاختيار المتأخر.

الكون التشاركي

كتب ويلر عدةَ آلاف من الكلمات في تفسيرِ نظريةِ الكَمِّ، وذلك في الكثير من النشرات العلمية المختلفة على مدى أربعة عقود.11 وقد ظهر أوضحُ تفسيرٍ لمفهومه عن «الكون التشاركي» في مساهمته في مؤتمر «بعض الغرائب في التناسب» (التي حرَّرها هاري وولف) وكان المؤتمر بمناسبة الاحتفال بمئوية ميلاد أينشتاين. حكى ويلر في تلك المساهمة (فصل ٢٢ من المجلد) نادرةً عن الزمن الذي كان يلعب فيه مع مجموعةٍ من الناس لعبة العشرين سؤالًا القديمة في حفل عشاء. وعندما حان دوره للخروج من الحجرة حتى يتفق الضيوف على الشيء الذي يجب أن يكون موضع السؤال، وقد تُرك خارج الحجرة «لفترة غير معقولة» من الزمن، وهذه إشارة مؤكَّدة لأحد أمرين؛ إما أن المشاركين كانوا يختارون كلمةً فريدة في صعوبتها، أو أنهم كانوا يفكِّرون في عملٍ مؤذٍ. وقد وجد هو بدوره أن الإجابات في البداية قد جاءت من كل ضيف في دوره سريعةً على أسئلته مثل «هل هذا الشيء حيوان؟» أو «هل هو أخضر؟» وكلما تقدَّم الوقت في اللعبة أصبحت الأسئلة تستغرق وقتًا أطولَ في الرد، وهو أمر غريب؛ حيث إنه من المفترض أن كل الحاضرين قد اتفقوا على ذلك الشيء، وأن الإجابة المطلوبة نعم أو لا. فلماذا يستغرق الشخص الموجَّه له السؤال وقتًا طويلًا في التفكير قبل أن يجيب؟ وفي النهاية، وعندما لم يتبقَّ لويلر سوى سؤال واحد، خمَّن ويلر «هل هو سحاب؟» وكانت الإجابة نعم مصحوبة بموجةٍ عارمةٍ من الضحك من قِبَل الجموع، وسُمح له بالاطلاع على السر.

كانت هناك خطة تآمرية على ألا يتفقوا على الشيء المطلوب تخمينه، لكن كان هناك اتفاقٌ على أن كل شخصٍ عندما يُسأل فعليه أن يعطي إجابةً نزيهة تتعلَّق بشيء حقيقي يدور في ذهنه ويتوافق مع كل الإجابات التي طُرحت من قبل. وكلما استمر الحاضرون في اللعب أصبح الأمر أكثرَ صعوبةً للسائل وللمطروح عليهم الأسئلة.

ما علاقة هذا بنظريةِ الكَمِّ؟ مثل مفهومنا عن العالَم الواقعي الموجود هناك عندما لا ننظر إليه، تصوَّر ويلر أن هناك إجابةً واقعية للشيء الذي يحاول التعرُّف عليه. لكن لم تكن هناك إجابة؛ فكلُّ ما كان واقعيًّا هي الإجابات عن الأسئلة، بالطريقة نفسها التي يكون بها الشيء الوحيد الذي نعرفه عن عالَمِ الكَمِّ هو نتائج تجاربنا، وقد نتج جواب السحاب بشكلٍ ما نتيجةَ طرح الأسئلة، وبالمنطق نفسِه فإن الإلكترونات كانت نتيجةَ عمليةِ التحقُّق التجريبي الدقيق. وتُركِّز القصة على أن المحور الأساسي لنظريةِ الكَمِّ هو أنه ليس هناك ظاهرة أولية يقال عنها ظاهرة إلى أن تُسجَّل كظاهرة. وهذه الطريقة في التسجيل من الممكن أن تؤدي حيَلًا غريبة في مفهومنا اليومي للواقع.

وليوضِّح ويلر هذه المقولة أجرى تجربةً ذهنية أخرى، وهي تحوير لتجربة الشقين، وفي هذه النسخة من اللعبة ربط الشقين بعدسةٍ لتركيز الضوء المار خلال المنظومة، وجرى استبدال الشاشة القياسية بعدسةٍ أخرى تجعل الفوتونات القادمة من كلا الشقين تتباعد. وكل فوتون يعبر خلال أحد الشقين يتجه إلى الشاشة الثانية، ثم يحيد لوجود العدسة الثانية في اتجاه الكشاف الموجود إلى اليسار، إلى جانب أن الفوتون الذي يعبر خلال الشق الآخر سيتجه إلى الكشاف الموجود ناحية اليمين. وبهذا الإعداد للتجربة، فإننا نعرف أيَّ شق مرَّ خلاله كل فوتون. وبكل تأكيد فإن مثل تلك النسخة من التجربة التي نراقب فيها كل شق، لكي نرى كل فوتون يمر، تمامًا كما في حالة التجربة التي لو سمحنا فيها لفوتون واحد عند زمنٍ معيَّن أن يمر خلال الجهاز، فإننا من دون أي لبْسٍ سنحدِّد المسار الذي يتبعه الفوتون، ولا يوجد هنا تداخل لعدم وجود أي تراكب للحالات.

والآن فلنعدِّل في الجهاز مرةً ثانية. نغطي العدسة الثانية بفيلم فوتوغرافي على شكل شرائح طولية كتلك المستخدَمة في النوافذ. ويمكن إغلاق هذه الشرائح الطولية لتكوِّن شاشةً محكمةً تمنع الفوتونات من العبور خلال العدسة والحيود. أو يمكن فتح هذه الشرائح لتسمح للفوتونات بالمرور كما كان في السابق. الآن عندما كانت الشرائح الطولية مغلقة، تصل الفوتونات إلى الشاشة كما في حالة تجربة الثقبين الكلاسيكية. وليس هناك وسيلةٌ تدُلنا من أي الثقبين مرَّ الفوتون، ويوجد الآن نسقُ تداخل كما لو أن كل فوتون منفرد قد مرَّ خلال الثقبين في اللحظةِ نفسها. وهنا تظهر الخدعة في هذه التجربة. فليس من الضروري أن نقرِّر ما إذا كانت الشرائح الطولية مفتوحة أو مغلقة إلا بعد مرور الفوتون خلال الثقبين. فمن الممكن أن ننتظر حتى يمر الفوتون خلال الشقين، وعندئذٍ نقرِّر هل سنجري تجربةً يمر فيها الفوتون خلال ثقب واحد أو خلال الثقبين معًا. وفي تجربة الاختيار المتأخر هذه هناك شيء نفعله له تأثيرٌ لا يمكن تتبُّعه من حيث ما الذي نستطيع قوله عن الماضي. فتاريخ فوتون واحد على الأقل يعتمد على اختيارنا كيفيةَ إجراء القياسات.

تأمَّل الفلاسفة مليًّا ولفترة طويلة في حقيقةِ أن التاريخ لا معنَى له، والماضي لا وجودَ له، إلا في الطريقة التي يُسجَّل بها في الوقت الحاضر، وتعزِّز تجربة ويلر للاختيار المتأخر هذا المفهومَ المجرَّد ليصبح في صورةِ مصطلحات صلبة وعملية. «ليس لنا بعد ذلك الحق في أن نقول «ما الذي يفعله الفوتون» — إلى أن يُسجَّل — أكثر من أن نقول «ما الكلمة التي في الحجرة؟» حتى تنتهي لعبة السؤال والرد عليه». (Some Strangeness, page 358.)

إلى أي مدًى يمكن الدفع بهذا المفهوم؟ سيخبرك طهاةُ الكَمِّ السعداء، وهم يجهِّزون أجهزةَ الحاسوب، ويتعاملون مع المادة الوراثية، أن كلَّ ذلك ما هو إلا تخمينات فلسفية ليس لها أي معنًى في حياتنا اليومية في العالم الماكروي. ولكن كل شيء في العالَم الماكروي يتكوَّن من جسيماتٍ تخضع لقواعدِ الكَمِّ. فكلُّ ما نطلق عليه واقعًا يتكوَّن من أشياءَ لا نستطيع اعتبارها واقعًا؛ «أي خيار لدينا عدا أن نقول بطريقةٍ ما، ربما سنكتشفها فيما بعد، إن كل الأشياء لا بد أن تُبنى على إحصائيات للمليارات فوق المليارات لمثل أفعال مشاركة المشاهد؟»

fig45
شكل ٩-٢٥: تجربة ويلر للشق الطولي المزدوج، والاختيار المتأخر.
fig46
شكل ٩-٢٦: يمكن تصوُّر العالم ككل مثل تجربة الاختيار المتأخر التي يوجد فيها المشاهدون الذين يلاحظون ماذا يحدث، هي التي تُضفي الواقع المتشابك على أصل كل شيء.

واصل ويلر غيرَ خائفٍ إطلاقًا ليصل إلى الفقرة الملهِمة الهائلة (تذكَّر رؤيته حول الإلكترون المنفرد الذي ينسج طريقه عبْر الزمان والمكان)، وذهب إلى اعتبار أن الكون ككل دائرةٌ مثارة ذاتيًّا وتشاركية. وبدءًا من الانفجار الكبير حيث يتمدَّد الكون ويبرد، ثم بعد آلاف الملايين من السنوات ينتج كائناتٍ قادرة على مراقبة الكون و«فعل المشاهدة التشاركية — عن طريق آليةِ تجربةِ الاختيار المتأخر — ويعطي هذا بدوره واقعًا متشابكًا للكون، ليس الآن فقط، ولكن منذ بدايته.» وبملاحظة فوتونات الخلفية الإشعاعية الكونية، صدى الانفجار الكبير، ربما نخلق الانفجار الكبير والكون. فإذا كان ويلر على صواب، فإن فاينمان كان أكثر قربًا مما كان يتصوَّر من الحقيقة عندما قال إن تجربة الثقبين «تحتوي على الغموض الوحيد».

لقد هِمْنا في عالَم الميتافيزيقيا متتبِّعين ويلر، وإنني لأتخيَّل أن كثيرًا من القراء يعتقدون أن كلَّ ما تم يعتمد على تجاربَ افتراضية ذهنية، وبذا فأنت تستطيع أن تلعب أيَّ لعبةٍ تشاء، وإنه فعلًا لا يَهُمُّ أن تلتزم بأي تفسيرات للواقع. وما نحتاج إليه هو بعض الأدلة القاطعة من تجاربَ حقيقيةٍ نبني عليها حكمنا حول أفضل اختيار للتفسير من بين كل الاختيارات الميتافيزيقية المتاحة، وكانت تجربة أسبكت في بداية ثمانينيات القرن العشرين هي البرهانَ القاطع الذي أمدَّنا به؛ برهانًا على أن غرابةَ الكَمِّ ليست فقط «واقعًا»، بل يمكن مشاهدتها وقياسها.

هوامش

(1) A. Einstein, B. Podolsky, and N. Rosen, “Can quantummechanical description of physical reality be considered complete?” Physical Review, volume 47, pp. 777–780, 1935. The paper is among those reprinted in the volume Physical Reality, edited by S. Toulmin, Harper & Row, 1970.
(2) Quoted by Pais, page 456.
(3) This is, of course, a great simplification. We should imagine the electron pair actually exchanging many photons as they interact. In the same way, in what follows I refer to “a photon” creating a positron/electron pair, where in reality we would be dealing with more than one photon, perhaps a pair of colliding gamma rays or an even more complex situation.
(4) These ideas are discussed in more detail, but in clear, non - mathematical language, in Chapter 6 of Jayant Narlikar’s The Structure of the Universe, Oxford University Press, 1977. Paul Davies’s Space and Time in the Modern Universe (Cambridge University Press, 1977) goes into even more detail, and some of the maths can be found in The Ultimate Fate of the Universe, by J. N. Islam (Cambridge University Press, 1983).
(5) Quote, based on Wheeler’s explanation of his vision, from Banesh Hoffmann’s The Strange Story of the Quantum (Pelican edition, 1963, page 217).
(6) Feynman really went much further than I have indicated in this simple exposition and did develop a treatment of world lines including probabilities, thereby producing a new version of quantum mechanics that was soon shown, by Freeman Dyson, to be exactly equivalent to the original versions of the theory in its results, but has since proved a much more powerful mathematical tool. More of this later.
(7) The implications of relativity theory for our understanding of the universe and the implications for time travel, are covered in more detail in my book Time Travel for Beginners (Hodder, London, 2008).
(8) I tried this on a few children and adults, separately. About half the children spotted the trick, but very few of the adults. Those who didn’t spot it complained of cheating; the fact is, according to Einstein’s equations, nature herself is not above this kind of cheating.
(9) In fact, Yukawa made his calculations the other way around. He knew the range of the strong nuclear force, and this enabled him to set limits on the uncertainty of time involved in the nucleon interactions. That in turn gave him a rough idea of the energy, or mass, of the particles that carry (or mediate) the interaction.
(10) See, for example, letters 16–18 in Schrödinger’s Letters on Wave Mechanics.
(11) He was born in 1911 and was just the right age to receive the full impact of the discoveries of the 1920s. Later generations have been all too willing to accept quantum theory as the received wisdom and use the quantum cookbook as the accepted rules of the game; to the older generation, relief that a consistent theory had been found, together with the natural effects of increasing age, reduced the pioneering drive. Wheeler’s and Feynman’s generation was inevitably the one that suffered the most soul searching about the meaning of it all, together with Einstein who, as usual, was an exception.

جميع الحقوق محفوظة لمؤسسة هنداوي © ٢٠٢٤