العلم

الضبط الدقيق لقوانين الطبيعة

  • لوك بارنز*
  • ترجمة: أحمد عبد العزيز
  • تحرير: محمد صلاح إدريس

يقترح جيلبرت كيث تشيسترتون أن “غريزة دهشتنا القديمة” تستيقظ عندما نفكر في كيف يمكن أن يكون العالم مختلفًا تمامًا. تُستكشف احتمالات الوجود في القصص الخيالية وتغذي أسئلة الأطفال التي لا نهاية لها حول سبب وجود الكون على ما هو عليه. هذا النوع من الفضول، إذا تُركَ دون رادعٍ في مرحلة الشباب، يمكن أن يتطور بسهولة إلى مهنة في الفيزياء.

أعمق نظريات الفيزيائيين عن الكون لها عدة نهايات فضفاضة؛ حيث يتركون مجموعة من الاحتمالات مفتوحة – الطرق التي يمكن أن يكون الكون عليها –. إنهم يصفون كوننا، ولكن يمكنهم بسهولة وصف الأكوان التي بدأت بشكل مختلف، أو التي لها خصائص أساسية مختلفة. إذا أردنا أن نعرف سبب وجود الكون كما هو، فنحن بحاجة إلى معرفة: لماذا من بين كل الاحتمالات الأخرى، كوننا هو الكون الفعلي؟ مثلما ألقى العلم الضوء على مكانتنا في النظام الشمسي والمجرة والكون ككل، يجب علينا أن نأخذ في الاعتبار مكانتنا في قوانين الطبيعة.

يميل الفيزيائيون إلى تصور تقدم العلم بطريقتين. يحلم العالم التجريبي ببيانات جديدة تقلب نظرياتنا الحالية. على سبيل المثال، في عام 1905 أطلق هنري بوانكاريه على عنصر الراديوم “ذلك الثائر العظيم في الوقت الحاضر”، وهي مادة تتوهج لأشهر متتالية بدون مصدر واضح للطاقة. ربما لا يتم حفظ الطاقة، أو ربما تمتلك الذرات مخزونًا داخليًا هائلًا من الطاقة. في كلتا الحالتين، يجب تغيير شيء ما في الفيزياء.

من ناحية أخرى، يسعى العالم النظري إلى رؤية إبداعية تشرح العالم بطريقة أبسط وأكثر أناقة وتوحيدًا. على سبيل المثال، عندما أسقط رائد فضاء أبولو ديفيد سكوت مطرقة وريشة على القمر، اصطدما بالأرض في نفس الوقت. كان هذا توضيحًا دراميًا للحقيقة المفهومة منذ فترة طويلة، ولكن لا تزال غير بديهية وهي أن الوزن لا يحدد مدى سرعة سقوط الجسم. لكن الأمر تطلب من عبقرية أينشتاين شرحًا نظريًا، وهو إظهار أن الجاذبية هي انحناء نسيج الزمكان، وهذا يفسر سبب سقوط المطرقة والريشة معًا؛ كما أن انحناء الزمكان الناجم عن كتلة القمر هو نفس الشيء لكليهما، وبالتالي كلاهما يسافر في نفس المسارات المستقيمة المحلية على طول انحناء الزمكان.

لا يزال التجريبيون يدرسون الظواهر المعقدة، مثل الاضطراب والموصلات الفائقة، ولا يزالون يقومون بأرصاد جديدة باستخدام مصادم فائق وتلسكوبات فضائية وأدوات أخرى، ولا يزالون يجدون جميع أنواع البيانات غير المبررة التي يجب على المنظرين حلها. ومع ذلك، فإن أساس كل هذه المساعي هو السؤال الذي أثار حفيظة علماء الفيزياء منذ أن افترض طاليس لأول مرة أن الماء هو المبدأ الموجد للكون: ما القوانين والمبادئ الأساسية للطبيعة؟

اليوم، يتم تلخيص أعمق فهمنا لقوانين الطبيعة في مجموعة من المعادلات، باستخدام هذه المعادلات يمكننا إجراء حسابات دقيقة للغاية لمعظم الظواهر الفيزيائية الأولية، الحسابات التي أكدتها الأدلة التجريبية. ولكن لعمل هذه التنبؤات، يتعين علينا إدخال بعض الأرقام التي لا يمكن حسابها من داخل هذه المعادلات نفسها، ولكنها مشتقة من قياسات مباشرة لبعض السمات الأساسية للكون المادي. تحدد هذه الأرقام كميات مهمة، مثل كتل الجسيمات الأساسية ومدى القوة في تفاعلاتهم المتبادلة. بعد تجارب مكثفة في ظل جميع أنواع الظروف، وجد الفيزيائيون أن هذه الأرقام لا تتغير على ما يبدو في أوقات وأماكن مختلفة، لذلك يُطلقُ عليها الثوابت الأساسية للطبيعة.

تمثل هذه الثوابت حافة معرفتنا. أطلق عالم الفيزياء الكبير ريتشارد فاينمان على أحدهم – ثابت البنية الدقيقة، الذي يميز مقدار القوة الكهرومغناطيسية بين الجسيمات الأولية المشحونة مثل الإلكترونات –  “أحد أعظم ألغاز الفيزياء: رقم سحري يأتي إلينا دون أن يفهمه الإنسان”. نظرية فيزيائية مبتكرة وأنيقة تتنبأ بالفعل بقيم هذه الثوابت ستكون من بين أعظم إنجازات فيزياء القرن الحادي والعشرين.

لقد حاول الكثير وفشلوا. ثابت البنية الدقيقة على سبيل المثال، يساوي تقريبًا 1/137، وهو رقم أنتج الكثير من الأعداد التي لا قيمة لها، حتى من بعض العلماء الجادين. تلقى معظم الفيزيائيين رسائل بريد إلكتروني ومنشورات غير مرغوب فيها من هواة متحمسين يعلنون في كثير من الأحيان وفي جميع الأحوال وباستخدام الجبر في المدارس الثانوية، أنهم فتحوا ألغاز الكون من خلال شرح ثوابت الطبيعة.

نظرًا لأن علماء الفيزياء لم يكتشفوا سببًا أساسيًا عميقًا لكون هذه الثوابت على ما هي عليه، فقد نسأل السؤال الذي يبدو بسيطًا: ماذا لو كانت مختلفة؟ ماذا سيحدث في عالم افتراضي تكون للثوابت الأساسية للطبيعة قيم أخرى؟

لا يوجد شيء خاطئ رياضيًا في هذه الأكوان الافتراضية. لكن هناك شيء واحد يفتقرون إليه دائمًا تقريبًا: الحياة، أو في الواقع أي شيء يشبه الحياة عن بعد. أو حتى التعقيد الذي تعتمد عليه الحياة لتخزين المعلومات، وجمع العناصر الغذائية والتكاثر. قد لا يحتوي الكون الذي يحتوي على تعديلات صغيرة في الثوابت الأساسية على أي من الروابط الكيميائية التي تعطينا الجزيئات، لذا سنقول وداعًا للحمض النووي، وكذلك الصخور والماء والكواكب. يمكن أن تجعل التعديلات الأخرى تشكُّل النجوم أو حتى الذرات مستحيلًا. ومع وجود بعض قيم الثوابت الفيزيائية، فإن الكون قد تلاشى من الوجود في جزء من الثانية. إن كون الثوابت مرتبة في ما هو من الناحية الرياضية التركيبة غير المحتملة للغاية التي تجعل كوننا الكبير والمعقد الحامل للحياة ممكنًا، هو ما يقصده الفيزيائيون عندما يتحدثون عن “ضبط” الكون من أجل الحياة.

 

التغيير والتبديل في الثوابت

دعونا ننظر في بعض الأمثلة للعواقب العديدة والمتنوعة للعبث بالثوابت الأساسية للطبيعة، والشروط الأولية للكون، والشكل الرياضي للقوانين نفسها.

أنت مكوَّنٌ من خلايا، الخلايا مصنوعة من جزيئات، الجزيئات مصنوعة من الذرات، والذرات مصنوعة من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. تتكون البروتونات والنيوترونات بدورها من كواركات. لم نر أي دليل على أن الإلكترونات والكواركات مكونة من أي شيء أدق (على الرغم من اكتشاف جسيمات أساسية أخرى، مثل بوزون هيغز ذي الشهرة الحديثة، بالإضافة إلى الكواركات والإلكترونات). تم تلخيص نتائج جميع تحقيقاتنا في اللبنات الأساسية للمادة والطاقة في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، والذي يعد أساسًا معادلةً طويلة. ضمن هذه المعادلة، هناك ستة وعشرون ثابتًا، تصف كتل الجسيمات الخمسة عشر الأساسية، جنبًا إلى جنب مع القيم اللازمة لحساب القوى بينها، وعدد قليل آخر. لقد قمنا بقياس كتلة الإلكترون بحوالي 9.1 × 10 أس –28 جرامًا، وهي حقًا صغيرة جدًا، إذا كان وزن كل إلكترون في التفاحة يعادل وزن حبة الرمل، فإن وزن التفاحة سيزيد عن وزن جبل إيفرست. المكونان الأساسيان الآخران للذرات، وهما الكواركات العلوية والسفلية، أكبر قليلًا، حيث يبلغ كتلة كل منهما 4.1 × 10-27 و 8.6 × 10-27 جرامًا على التوالي. هذه الأرقام بالنسبة لبعضها البعض وبالثوابت الأخرى للنموذج القياسي هي لغز للفيزياء، مثل ثابت البنية الدقيقة، لا نعرف لماذا هم على ما هم عليه.

ومع ذلك يمكننا حساب جميع الطرق التي يمكن أن يكون فيها الكون غير مناسب للحياة بشكل كارثي إذا كانت كتل هذه الجسيمات مختلفة. على سبيل المثال، إذا كانت كتلة الكوارك السفلية 2.6 × 10 أس –26 جرامًا أو أكثر، فقل وداعًا للجدول الدوري للعناصر! سيكون هناك عنصر كيميائي واحد فقط ولن توجد مركبات كيميائية، في تناقض صارخ مع ما يقرب من 60 مليون مركب كيميائي معروف في كوننا.

مع تعديلات أصغر على هذه الكتل، يمكننا صنع أكوان يكون فيها العنصر الوحيد المستقر هو الهيدروجين. مرة أخرى، قبّل كتاب الكيمياء المدرسي وقل له وداعًا، حيث سيكون لنا نوع واحد من الذرات وتفاعل كيميائي واحد. إذا كان وزن الكوارك العلوي 2.4 × 10 أس –26 جرامًا، فستكون الأمور أسوأ، كون من النيوترونات فقط، بدون عناصر، ولا ذرات، ولا كيمياء على الإطلاق.

إن الكون الذي نمتلكه مدهش للغاية في ظل النموذج القياسي؛ لأن الجسيمات الأساسية التي تتكون منها الذرات ــ على حد تعبير عالم الكونيات ليونارد سسكيند ــ “خفيفة للغاية”. بالمقارنة مع نطاق الكتل المحتملة التي يمكن أن تمتلكها الجسيمات الموصوفة في النموذج القياسي، فإن النطاق الذي يتجنب هذه الأنواع من الكوارث التي تقضي على التعقيد صغير للغاية. تخيل سبورة ضخمة، حيث تمثل كل نقطة على السبورة قيمة محتملة لكتل ​​الكوارك العلوية والسفلية. إذا أردنا تلوين أجزاء اللوحة التي تدعم الكيمياء التي تدعم الحياة، وجعل عملنا اليدوي مرئيًا للعين البشرية، فإن السبورة يجب أن يكون ارتفاعها حوالي عشر سنوات ضوئية (مائة تريليون كيلو مترًا).

وهذا فقط لكتل ​​بعض الجسيمات الأساسية. هناك أيضًا القوى الأساسية التي تفسر التفاعلات بين الجسيمات. القوة النووية الشديدة على سبيل المثال، هي الصمغ الذي يربط البروتونات والنيوترونات معًا في نوى الذرات. إذا كانت في كون افتراضي ضعيفة جدًا، فإن النواة غير مستقر ويختفي الجدول الدوري مرة أخرى. إذا كانت قوية جدًا، فإن الحرارة الشديدة للكون المبكر يمكن أن تحول كل الهيدروجين إلى هيليوم مما يعني أنه لا يمكن أن يكون هناك ماء، وأن 99.97% من 24 مليون مركب كربون اكتشفناها سيكون مستحيلًا أيضًا. وكما يظهر الرسم البياني (ستجده في الرابط الأصلي)، يجب أن تكون القوى، مثل الكتل في التوازن الصحيح.إذا كانت القوة الكهرومغناطيسية، المسؤولة عن جذب وتنافر الجسيمات المشحونة، قوية جدًا أو ضعيفة جدًا مقارنة بالقوة النووية الشديدة، فسيكون أي شيء من النجوم إلى المركبات الكيميائية مستحيلًا.

النجوم صعبة بشكل خاص عندما يتعلق الأمر بالثوابت الأساسية. إذا لم تكن كتل الجسيمات الأساسية صغيرة للغاية، فإن النجوم تحترق بسرعة كبيرة. تتمتع النجوم في كوننا أيضًا بقدرة رائعة على إنتاج كل من الكربون والأكسجين، وهما عنصران من أهم العناصر في علم الأحياء. ولكن التغيير بنسبة قليلة في المائة فقط في كتل الكواركات العلوية والسفلية، أو في القوى التي تربط الذرات معًا، كافٍ لزعزعة هذه القدرة، النجوم ستصنع إما الكربون أو الأكسجين، ولكن ليس كلاهما.

يبدو أن الأرقام التي تميز كوننا ككل مضبوطة بدقة. في عام 1998م، اكتشف علماء الفلك أن هناك شكلًا من أشكال الطاقة في كوننا له خاصية غير عادية وهي “الضغط السلبي” الذي يعمل بشكل يشبه شكلًا من أشكال الجاذبية الطاردة، مما يتسبب في تسارع توسع الكون. في مجموعة القيم المحتملة لهذه “الطاقة المظلمة” تتسبب الغالبية العظمى إما في توسع الكون بسرعة كبيرة بحيث لا يمكن لأي هيكل أن يتشكل، أو يتسبب في انهيار الكون مرة أخرى على نفسه بعد لحظات من الوجود.

 

خلف الثوابت

يشير عدم وجود تفسير للثوابت الأساسية في النموذج القياسي إلى أنه لا يزال هناك عمل يتعين القيام به. إن عالم فيزياء الجسيمات “ديفيد جروس” مغرم باقتباس ونستون تشرشل لزملائه العلماء عندما يتعلق الأمر بشرح ثوابت الطبيعة التي تبدو عشوائية في النموذج القياسي: “لا تستسلم أبدًا، أبدًا، لا تستسلم أبدًا!”

ربما في يوم من الأيام، إذا حَلَّتْ نظرية متفوقة محل النموذج القياسي، فلن يضطر الفيزيائيون إلى التساؤل عن هذه الثوابت لأنه سيتم استبدالها بصيغ رياضية مشتقة من قانون عميق للطبيعة؛[1] إذا أو عندما يستطيع الفيزيائيون أن يقولوا بثقة لماذا لا يمكن أن تكون ثوابت الطبيعة مختلفة، فلن يكون من المنطقي بعد ذلك التحدث عن عواقب تغيير قيمهم، وبالتالي فإن الضبط الدقيق سيكون أقل غموضًا.

ثم مرة أخرى، حتى النظرية الخالية من الثوابت الاعتباطية لن تفسر بالضرورة سبب سماح الكون بظهور كائنات حية مثلنا. إذا كانت هذه المعادلات الأعمق المأمولة تشبه جميع المعادلات الفيزيائية حتى الآن، فإنها أيضًا ستظل تتطلب شروطًا أولية تحدد القوانين كيف تتصرف الأشياء في الكون ضمن سيناريو معين؛ لكن القوانين لا تحدد السيناريو.[2]

والأهم من ذلك، أن أكثر ما ينتج عن نظرية خالية من الثوابث هو: إذا كنت تريد أن تفكر في أكوان مختلفة، فستحتاج إلى النظر في قوانين مختلفة، وليس مجرد ثوابت مختلفة في نفس القوانين. لذا، فبدلًا من الحديث عن ضبط الثوابت، سننظر في ضبط التناظرات والمبادئ المجردة.[3] هل يمكن أن تكون مجرد صدفة وحظ أنهم ينتجون في كوننا الخصائص والتفاعلات التي تتطلبها الهياكل المعقدة مثل الحياة؟ هذا المفهوم “يجهد السذاجة حقًا”، وفقًا لما قاله فرانك ويلكزيك، الذي تقاسم جائزة نوبل في الفيزياء عام 2004م مع ديفيد جروس. وكما كتب برنارد كار ومارتن ريس في ختام ورقة بحثية مبكرة مؤثرة حول مشكلة الضبط الدقيق، “لا يزال من اللافت للنظر أن العلاقات التي تمليها النظرية الفيزيائية تصادف أيضًا أن تكون ملائمة للحياة”.

 

أكوان أخرى؟

نهج آخر لحل مشكلة الضبط الدقيق يأتي من علم الكونيات، ودراسة أصول وبنية الكون. كان علم الكونيات من أهم العلوم الحديثة المبكرة، تحديدًا عمل كوبرنيكوس وكبلر وجاليليو لاكتشاف بنية النظام الشمسي. في عام 1596م قدّم كيبلر نظرية رياضية جميلة لشرح بعض الأرقام الكونية المهمة: المسافات إلى الكواكب الستة (المعروفة). في نموذجه، تم حمل الكواكب حول مجموعة من الكرات السماوية المتداخلة المتمركزة حول الشمس. داخل كل كرة كانت هناك واحدة من المواد الصلبة الخمس الأفلاطونية، الثماني الوجوه، والعشريني الوجوه، والعشري الوجوه، ورباعي الوجوه، والمكعب. تم ترتيب هذه الكرات الستة بشكل صحيح مفصولة عن خمسة أجسام صلبة أفلاطونية متباعدة بشكل صحيح بين الكواكب، بقدر ما يمكن لأي شخص في أواخر القرن السادس عشر أن يخبرك، والأكثر من ذلك أنها تفسر سبب وجود ستة كواكب فقط. حقائق قبيحة: هناك أكثر من ستة كواكب في النظام الشمسي، وفي كل الأحوال، فإن الكواكب لا تتبع المدارات الدائرية التي وصفها كيبلر. كان هذا النموذج بسيطًا جدًا ومثاليًا جدًا، تم تشكيل النظام الشمسي الحقيقي جزئيًا عن طريق الصدفة، بعد أن تشكل من انهيار قرص مضطرب من الغاز والغبار المحيط بالشمس الفتية. الحقائق حول نظامنا الشمسي مثل المسافات بين شمسنا وكواكبنا، وشكل مداراتها، هي متغيرات محلية، وليست حقائق عميقة مكتوبة في قوانين الطبيعة. كان من الممكن أن يكونوا مختلفين. في آلاف أنظمة الكواكب الأخرى التي لاحظناها في العقود الأخيرة، كانت مختلفة.

إذن ماذا لو كان البحث عن الصيغة الذهبية لميزات كوننا مثل ثابت البنية الدقيقة محكوم عليه بالفشل مثل نظام كيبلر الشمسي الأفلاطوني؟ ماذا لو كان هذا “الثابت” في الواقع مجرد متغير بيئي محلي، وليس شيئًا مكتوبًا بشكل ثابت في قوانين الطبيعة؟ لقد سبرنا الثوابت الأساسية باستخدام ملاحظات الكون البعيد ووجدناها دون تغيير. لكن بالطبع يمكننا أن نرى فقط حتى الآن، وبتفاصيل كثيرة، من خلال التلسكوبات الخاصة بنا. ألن يكون مفاجئًا إذا لم يتبين أن أيًا من الثوابت العشرين لدينا متغيرات؟

ضع في اعتبارك ما يعنيه هذا بالنسبة لسؤال الضبط الدقيق. إذا كانت “الثوابت” تختلف فعليًا من مكان لآخر ومن وقت لآخر، فلابد أن المجموعة الصحيحة من ثوابت الحياة ستظهر في مكان ما. وبالطبع، لا يمكن للحياة أن توجد إلا في مناطق تسمح بالحياة. هذا النوع من التفسير له شبيه في النظام الشمسي: لماذا الأرض، الكوكب الذي نعيش عليه، يدور حول الشمس داخل الشريط الضيق الذي يسمح لدرجة حرارته بالبقاء قريبة من تلك المطلوبة لإبقاء المياه سائلة؟ نظرًا لوجود الكثير من الكواكب والنجوم هناك، ومن المرجح جدًا أن الكائنات الحية قد تطورت لطرح هذه الأسئلة على الكواكب ذات الماء السائل.[4]

الكواكب الأخرى شيء. الأكوان الأخرى مختلفة تمامًا. قد تشير بعض نظرياتنا عن الحالات المبكرة جدًا لكوننا إلى أننا نعيش في “كون متعدد” كبير ومتنوع. علاوة على ذلك، تُظهر بعض النظريات التي توسع النموذج القياسي كيف يمكن تبديل الثوابت في الكون المبكر. لكن فيزياء فرضية الأكوان المتعددة تخمينية، ولا أمل في الملاحظات المباشرة للتحقق من هذه الأفكار والمساعدة في تحويلها إلى نظريات علمية ناضجة.

ومع ذلك، يمكن اختبار فرضيات أكوان متعددة معينة، على الأقل إلى حد ما. ضع في اعتبارك هذا المثال كتشبيه: تتوقع أليس أن مصنعًا معينًا سينتج تسعة وتسعين أداة ملونة باللون الأحمر وأداة واحدة زرقاء. يتوقع بوب العكس: تسعة وتسعون أداة زرقاء وواحدة حمراء. تصل حزمة واحدة من المصنع ويقومون بفتحها للعثور على أداة ملونة باللون الأحمر. بينما لم يتم تأكيد أو دحض أي من النظريتين بشكل حاسم، فمن الواضح أن الأدلة تفضل أليس. قارن الآن بين نظريتين للكون المتعدد: الأولى تتنبأ أنه من بين مائة كون تحتوي على حياة، تسعة وتسعون كون تحتوي أيضًا على طاقة مظلمة، بينما تتنبأ الثانية بأن واحدًا فقط من المائة سيحتوي على طاقة مظلمة. إن ملاحظتنا أن كوننا يحتوي على طاقة مظلمة تفضل النظرية الأولى. على الرغم من أن الكون الوحيد الذي يمكننا ملاحظته هو كون صالح للعيش، فلا يزال بإمكاننا اختبار نظريات الأكوان المتعددة من خلال التساؤل عما إذا كان كوننا نموذجيًا للأكوان التي تسمح بوجود الحياة في النظرية.

هل هذا علم؟ من ناحية أخرى، فإن فرضيات الأكوان المتعددة هي نظريات فيزيائية تقدم تنبؤات حول كوننا، أي حول ثوابت الطبيعة. هذه الثوابت هي بالضبط المكان الذي تنفد فيه نظرياتنا الحالية من الأفكار، لذا فإن الخروج بنظرية تتنبأ بها، حتى كمجموعة إحصائية، سيكون إنجازًا رائعًا. من ناحية أخرى، فإن النقطة الرئيسة لنظرية الأكوان المتعددة ــ كل تلك الأكوان الأخرى ذات الثوابت الأساسية المختلفة ــ هي أنها ستبقى إلى الأبد خارجة عن تأكيد الملاحظة. وحتى لو افترضنا وجود أكوان متعددة، فسنظل بحاجة إلى نظرية أكثر جوهرية لشرح كيفية إنشاء كل هذه الأكوان، والتي يمكن أن تثير جميع الأنواع نفسها من مشاكل الضبط الدقيق.[5]

 

الإحصاء والتفرد

يثير الضبط الدقيق للكون من أجل الحياة أيضًا مجموعة من القضايا الفلسفية المثيرة للاهتمام في المجالات العلمية الأخرى، يمكننا عادةً الحصول على المزيد من الأدلة، فقط قم بإجراء التجربة مرة أخرى، أو استمر في البحث عن الظواهر التي تتنبأ بها النظرية. لكن في علم الكونيات، يمكن لتلسكوباتنا أن ترى فقط حتى مقدار معين. ربما تتطلب الأسئلة العلمية اليائسة إجراءات علمية يائسة.

في العقود القليلة الماضية، أعطت التطورات في الدراسة الرياضية للاحتمالات العلماء أدوات جديدة لاختبار النظريات الفيزيائية. اعتمدت وجهات النظر القديمة للاحتمال على ما يسمى بالإحصاءات “المتكررة”. في ظل هذه النظرة التقليدية للإحصاء، فإن كلمة “احتمال” تعني شيئًا مثل التكرار الفعلي لحدث ما في التجربة. بالقول إن احتمال سقوط عملة ما على الوجه هو 50% فقط، يعني أنه إذا قلبت العملة 100 مرة، فإن تكرار ظهور وجه العملة سيكون تقريبا 50. النظرة الأحدث للاحتمال تسمى “البايزية” Bayesianism، نسبة لتوماس بايز، عالم لاهوت وعالم رياضيات القرن الثامن عشر الذي يشكل عمله الذي ألهم منذ فترة طويلة الأساس لاحتمال بايزي. بدلًا من النظر إلى الاحتمالية على أنها تكرار الأحداث في التجربة، يرى بايز الاحتمال من حيث درجات المعقولية. باستخدام احتمالية بايز، يمكننا مقارنة مدى احتمالية وجود نظريات مختلفة في ضوء الأدلة المتاحة.

بوجود صندوق أدوات بايز في متناول اليد، لا نحتاج إلى الإصرار على خط فاصل صارم بين الاستقراء المسؤول والتخمين المتهور. إذا كانت نظريات الأكوان المتعددة “الناجحة” ــ تلك التي تتنبأ بشكل صحيح بالثوابت الأساسية ــ شائعة جدًا، فلن يكون أي منها مرجحًا بشكل خاص في ضوء الأدلة المتاحة لدينا. فكر في محقق يحقق في جثة، ومسرح جريمة نظيف، وغرفة مليئة بالمشتبه بهم، دون مزيد من الأدلة، ستبقى القضية دون حل. بدلًا من ذلك، إذا كانت النظريات الأساسية للفضاء والزمان والمادة توفر آلية لتكوين مجموعة متنوعة من الأكوان تكون بسيطة وذات أسس جيدة في الفيزياء المعروفة، فقد يجد الكون المتعدد مكانًا في العلم كاستقراء معقول لنظرية قابلة للاختبار، أو على نفس القدر من الأهمية، قد يتم تجاهله، ليس كتخمين غير قابل للاختبار ولكن كفشل علمي. في الوقت الحالي لا توجد نظرية للكون المتعدد يمكن الادعاء بأنه قد تم اختبارها إلى هذا الحد.

علاوة على ذلك، لا يوجد شيء في نهج بايز يقيد تطبيقه على افتراضات حول العالم المادي. الاحتمالات هي درجات المعقولية، ويمكن من حيث المبدأ تطبيقها حيثما يقود فضول الإنسان. حتى لو كانت الحسابات الدقيقة للقيم العددية مستحيلة، يمكننا طرح الأسئلة الصحيحة.

عند التفكير في هذه المشكلات، فإن نهجنا في الاحتمال مهم. يدعونا ضبط الكون من أجل الحياة إلى تخيل أن بيئتنا الكونية غير محتملة. يبدو أن الدوران العشوائي للكون سيؤدي بالتأكيد إلى كون غير قادر على خلق، والحفاظ على التعقيد الذي تتطلبه الحياة. ولكن إذا كانت الاحتمالات تمليها النظريات الفيزيائية وتتعلق بأحداث فيزيائية، كما يعتقد المكرر، فلا يمكننا القول إن ثوابتنا غير محتملة. ليس لدينا نظرية فيزيائية تقف فوق الثوابت، تخبرنا أنها غير محتملة.

ومع ذلك، ضمن النهج البايزي، لا تقتصر الاحتمالات على النظريات الفيزيائية. يمكننا أن نقول، على سبيل المثال، أن المذهب الطبيعي  فكرة أن الأشياء المادية هي كل ما هو موجود أساسًا لا تعطينا أي سبب لتوقع أن يكون أي عالم معين أو مجموعة من القوانين أو الثوابت أكثر احتمالًا من أي عالم آخر، لأنه لا توجد حقائق حقيقية عن الكون الذي يقف فوق قوانين الطبيعة النهائية. وفقًا للمذهب الطبيعي، لا يوجد تفسير لسبب هذا بدلًا من قانون نهائي آخر، ولماذا أي قانون على الإطلاق، ولماذا قانون رياضي؛ لا يوجد تفسير، لاستعارة كلمات ستيفن هوكينج، “ما الذي ينفخ النار في المعادلات ويصنع كونًا لهم ليصفوه”. مثل المحقق غير المطلع في غرفة كبيرة من المشتبه بهم، فإن احتمالية النزعة الطبيعية تقع تحت رحمة كل طريقة ممكنة يمكن أن تكون عليها الحقيقة الملموسة.

لذا، ماذا لو تم وضع قانون الطبيعة المطلق أمامنا يومًا ما، مثل لغز الكلمات المتقاطعة المكتمل؟ أيا كان ما نفكر فيه بشأن هذا القانون يجب أن يكون أعمق من الفيزياء، إذا جاز التعبير. سنفكر في العلم أي أننا سنقوم بالفلسفة. حتى لو كانت الحقيقة الوحيدة حول ما هو أبعد من الفيزياء هي أنه “لا يوجد شيء خارج الفيزياء”، يجب أن نتذكر أن هذا بيان عن الفيزياء، وليس من الفيزياء.

المذهب الطبيعي ليس هو اللعبة الوحيدة التي في أيدينا عندما يتعلق الأمر بشرح سبب كون بعض قوانين الطبيعة هي القانون النهائي. يشمل منافسو المذهب الطبيعي البديهية على حد تعبير جون ليزلي، المؤيد الرئيسي لهذه النظرية، فهي “النظرية القائلة بأن العالم موجود لأنه يجب أن يكون”. الإيمان بالله هو بديل آخر، وبموجبه صمّم الله الكون وقوانينه وثوابته الأساسية. هاتان النظرتان يمكنهما التقليل من قائمة التفسيرات المرشحة لتفسير القوانين الأساسية للطبيعة، وتفضل هذه التفسيرات بشدة تلك الأكوان المحتملة التي تسمح بوجود أشكال حياة قيمة مثلنا. من خلال اقتراح أن المبادئ الفيزيائية الأساسية يتم معايرتها لجعل وجود كائنات مثلنا ممكنًا، يبدو أن التحقيقات في الضبط الدقيق تدعم هذه الأنواع من النظريات. سيحتاج التقييم الكامل لمزاياها أيضًا إلى النظر في بساطتها النسبية، والجوانب الأخرى للوجود البشري، مثل الخير والجمال والمعاناة.

هل نحن مميزون؟ هذا ليس نوع السؤال الذي يطرحه العلم عادة، ولسبب وجيه ليس لدينا مقياس خاص لقيمة تميزنا. ومع ذلك، فإن بعض الملاحظات لها مكانة خاصة في العلم. بدا أن الهوائي الخافت الذي اكتشفه هوائي أرنو بنزياس وروبرت ويلسون في عام 1964م غير ملحوظ؛ جميع الأدوات العلمية تعاني من الضوضاء. فقط عندما لفتت هذه التجربة انتباه روبرت ديكي وزملائه في جامعة برينستون، أدركوا أنهم اكتشفوا الخلفية الكونية الميكروية، وهي من مخلفات الكون المبكر.

يمكن أن تكون الحقائق خاصة بالنظرية. أي أنها يمكن أن تكون خاصة بسبب ما يمكننا الاستدلال عليها منها. يُظهر الضبط الدقيق أن الحياة يمكن أن تكون استثنائية للغاية بهذا المعنى. إن قدرة كوننا على خلق الحياة والحفاظ عليها نادرة بالفعل؛ حقيقة قابلة للتفسير بدرجة كبيرة ولكنها غير مفسرة حتى الآن. يمكن أن يشير هذا إلى الطريق إلى الفيزياء الأعمق، أو ما وراء هذا الكون، أو حتى إلى المبادئ التي تتجاوز قوانين الطبيعة النهائية.[6]


  • لوك بارنز هو واحد من أكثر علماء الفلك اهتماما بحجة الضبط الدقيق، له ورقة مشهورة غنية بالمصادر والمراجع الأكاديمية والتي تؤكد أن قوانين وثوابت الكون مضبوطة ضبطا دقيقا لظهور الحياة، وفند فيها كل ادعاءات عالم الفيزياء الملحد ڨيكتور ستينجر في كتابه: “مغالطة الضبط الدقيق: لماذا الكون ليس مصممًا من أجلنا”. يمكن أن تجدها على هذا الرابط (https://arxiv.org/abs/1112.4647

بالإضافة لذلك فله كتاب منشور من قبل دار نشر جامعة كامبريدج بعنوان: “كون محظوظ” يرد فيه على كافة الاعتراضات التي أثيرت على حجة الضبط الدقيق وهذا رابطه


[1] المقصود إذا وصل العلماء لنظرية أكثر أساسية من النموذج القياسي لفيزياء الجسميات الذي تظهر فيه الثوابت، ستكون معادلات هذه النظرية خالية من الثوابت الموجودة في النموذج القياسي، ثوابت النموذج القياسي سيتم اشتقاقها بعد ذلك من معادلات هذه النظرية الأساسية تماما كما يمكن اشتقاق نظرية نيوتن عن الجاذبية من نظرية أكثر عمقاً منها النظرية النسبية  (المترجم).

[2] المقصود أنه لو هناك نظام فيزيائي مثلا كرة تقذها، الكرة ستتبع قوانين الحركة لكن يجب أن تضع شروط أولية أولا علي النظام مثل السرعة الإبتدائية للكرة أو زاوية قذف الكرة وهذه الشروط تتحكم في النتيجة النهائية التي سيوجد عليها النظام مع مرور الزمن: المسافة التي ستسيرها الكرة بعد القذف مثلا، الكون بنفس الطريقة يتبع قوانين الطبيعة لكن يجب أن يبدأ من شروط أولية، وهذه الشروط الأولية التي بدأ منها الكون مضبوطة بدقة حتي تنشأ الحياة فمن أين جاءت هذه الشروط؟. (المترجم).

[3] التناظر في الفيزياء معناه الثبات حتى بعد إجراء تحويلات، علي سبيل المثال التناظر الزمني، بعض قوانين الفيزياء التي نعرفها متناظرة زمنياً أي لا تتغير سواء الزمن يجري من الماضي إلى المستقبل أو حتى لو عكست الزمن وجرى من المستقبل إلى الماضي  (المترجم).

[4] هذه وجهة نظر الكاتب ولا تعبر بالضرورة عن وجهة نظر الموقع.

[5] كما يقول عالم الفيزياء بول ديڨيز الأكوان المتعددة حتي لو فرضنا وجودها فهي لا تحل معضلة الضبط الدقيق، هي مجرد تنقل الضبط الدقيق من مكان لمكان آخر فقط, بدلا من أن تحتاج ضبطا دقيقا لثوابت وقوانين كوننا، سنحتاج ضبط دقيق للثوابت والقوانين التي تحكم “الآلية” التي تتولد بها الأكوان المتعددة مثل آلة خبز كبيرة تصنع عدد لانهائي من أرغفة الخبز، حتي تنتج الآلة أي خبز تحتاج هي نفسها إلي ضبط اولاً (https://arxiv.org/abs/astro-ph/0403047) يؤكد ذلك أيضاً عالم الكونيات الكبير جورج إليس (https://youtu.be/uYJ3j-IT8NA)] (المترجم).

[6] ملخص كل هذا الكلام لمن لم يفهم؛ باستخدام احتمال بايز يمكننا المقارنة بين نظرتين للوجود الطبيعانية Naturalism التي تقول لا وجود إلا للأشياء المادية، وبين الإيمان Theism الذي يقول إن هناك إله خارج العالم المادي صمم القوانين الطبيعية، هذا النوع من الاحتمالات كما ذكر لوك معتمد علي “درجة عقلانية” الاحتمالات، باستخدامه يمكن الاستنتاج بسهولة أن الإيمان أكثر عقلانية من المذهب الطبيعي، لأن المذهب الطبيعي غير قادر علي إعطاء تفسير لماذا صمم الكون نفسه بقوانين وثوابت تسمح بظهور الحياة؟ يوجد بليونات الاحتمالات الأخرى التي يمكن أن توجد عليها الثوابت والقوانين الأساسية للكون وكل هذه الاحتمالات لا تسمح بظهور الحياة، لم الكون اختار الاحتمالات الضئيلة التي سمحت بظهور الحياة؟ لا يمكنهم التفسير أو إعطاء سبب سوى أن يقول لك في المستقبل سنكتشف نظرية أكثر عمقا أو قانونا أكثر أساسية يفسر لم الثوابت اخذت قيما تسمح بظهور الحياة؛ لكن سنرجع مرة أخرى  لسؤال لم هناك قانون أساسي أصلا؟ لم هذا القانون الأساسي بالتحديد؟ لم القانون الأساسي للكون سمح بانبثاق ثوابت وقوانين مشتقة منه سمحت بظهور الحياة؟ هذا القانون الأساسي يمكنه هو الآخر أن يأخذ بلايين الأشكال الأخرى التي ينتج عنها ثوابت قوانين لا تسمح بظهور الحياة، لم أخذ الشكل الذي سمح بظهور حياة؟ مجرد أن يرجع المشكلة خطوة للوراء فقط كما في حالة الأكوان المتعددة، البعض الآخر يدرك ذلك فيقول هذه ضرورة فيزيائية الكون هكذا لأنه يجب أن يكون هكذا ولا نحتاج تفسيرا، أما الإيمان/ التصميم فيعطي تفسيرا عقلانيا لذلك، إله أراد خلق الحياة، فصمم القوانين بشكل يسمح بظهور الحياة.

https://quod.lib.umich.edu/e/ergo/12405314.0006.042/–reasonable-little-question-a-formulation-of-the-fine-tuning?rgn=main;view=fulltext] -المترجم.

أعجبني المقال

المصدر
thenewatlantis

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى