تأخذك إلى أعماق الفكر

هل الزمان وهم؟ ولماذا يبدو العالم متعلّقًا بالزمان؟

قد تنشأ مفاهيم مثل الزمان والتغيير من كونٍ يتّسم في الأصل بالثبوت

قد تظنّ أثناء قراءتك لهذه الجملة أنّ اللحظة الراهنة هي ما تحدث مجرياتها الآن. إنَّ للحظة الراهنة رونقٌ خاصٌ، فهي الحقيقة. وبالرغم من أنك في كثير من الأحيان قد تتذكر الماضي وتتوقع المستقبل، لكنك في النهاية تعيش في اللحظة الراهنة. وبالطبع، فاللحظة التي قرأت فيها تلك الجملة السابقة قد ذهبت أدراج الريح. بعبارة أخرى، يُشعرك الأمر كما لو أنّ الزمان يتدفق، بمعنى أنّ اللحظة الراهنة تُجدّد نفسها باستمرار. ونحن لدينا حدسٌ أنّ المستقبل مفتوحٌ حتى يصبح حاضرًا، وأن الماضي شيء ثابتٌ. وبتدفق الزمان، فإنّ الهيكل الخاص بهذا الماضي الثابت وتلك اللحظة الراهنة وذاك المستقبل المفتوح يمضي قدمًا إلى الأمام عبر الزمان. وهذا الهيكل محفورٌ في لغتنا وأفكارنا وتصرفاتنا.

وبالرغم من البساطة التي تتسم بها هذه الفكرة، لكنك لن تجد لها أثرًا في العلم. ولذلك فالمعادلات الفيزيائية لا تخبرنا عما يحدث في اللحظة الراهنة، لكن تلك المعادلات بمثابة خريطة خالية من أي رموزٍ من شأنها أن تخبرك عن مكانك فيها. وليس للحظة الحالية وجودٌ في تلك المعادلات الفيزيائية، وبالتالي لا يوجد أيُ تدفقٍ للزمن. وعلاوة على ذلك، فإن نظريات ألبرت أينشتاين عن الجاذبية تشير ليس فقط إلى عدم وجود حاضرٍ واحدٍ ذي رونقٍ خاصٍ، بل تشير أيضًا إلى أن جميع اللحظات على حد سواء هي أشياء حقيقية. وفي الواقع فالزمان ليس أكثر انفتاحًا من الماضي.

وقد اعترى المفكرون الحيرةَ طوال التاريخ بسبب الفجوة بين الفهم العلمي للزمان والفهم الاعتيادي له إذ أن تلك الفجوة اتسعت عندما جرّد العلماء الزمان تدريجيًا من تلك الصفات التي نسبناها له. وقد وصل الآن الخلاف بين الزمان الفيزيائي والزمان التجريبي لنتيجة منطقية إذ أنّ الكثيرين من علماء الفيزياء النظرية غدَوا يعتقدون أن الوقت ليس موجودًا من الأساس.

وقد كانت بوادر فكرة “الحقيقة اللازمنية” مذهلة جدًا لدرجةٍ جعلت من الصعب إدراك مدى تماسك تلك الفكرة. إنّ كل شيء نفعله مرتبطٌ بالزمان. والعالم هو عبارة عن سلسلة من الأحداث يربطها الزمان مع بعضها البعض. ويمكن لأي شخص -على سبيل المثال- أن يرى أنّ الشيب قد اعتلى شعر رجل عجوز ما وأن يرى أشياء أخرى تتحرك. لذلك نحن نرى التغيّر. والتغير هو اختلاف خصائص الأشياء بمرور الزمان. وبدون الزمان سوف يصيب العالم الجمود. وبذلك تواجه “النظرية اللازمنية” تحدياتٍ من أجل تفسير كيفية رؤيتنا للتغيير إذا لم يكن العالم يتغير حقًا.

وتحاول الأبحاث الحديثة القيام بهذا العمل الفذ. وعلى الرغم من أن الزمن قد لا يكون موجودًا من الناحية الجوهرية، إلا أن الزمن قد ينشأ عند مستويات أعلى – تمامًا مثل اتسام الطاولة بالصلابة بالرغم من أنها عبارة حشدٍ من الجسيمات تتكون في الغالب من فراغٍ. إذًا الصلابة هنا هي خاصية جماعية أو طارئة للجسيمات. والزمن هو الآخر يمكن أن يكون خاصية طارئة مهما كانت المكونات الأساسية للعالم.

إعلان

من الممكن أن يكون مفهوم “الزمن الطارئ” مفهومًا ثوريًا يشبه تطور نظريات النسبية وميكانيكا الكم في القرن الماضي. وقد قال آينشتاين أنّ الخطوة الأساسية في تطوير النسبية هي إعادة تشكيل مفهومنا عن الزمان. وفي الوقت الذي يسعى فيه علماء الفيزياء إلى تحقيق حلمه في توحيد النسبية مع ميكانيكا الكم، فإنهم يعتقدون أن الزمان أصبح مرة أخرى شيئًا محوريًا رئيسيًا.

ولقد عانت أفكارنا الثريّة الزاخرة عن الزمان سلسلة من التقلبات على مدار العصور. وللزمن -في الفيزياء- العديد من الوظائف للقيام بها ولكن مع تقدم مجال الفيزياء، استعانت هذه الوظائف بجهات خارجية واحدة تلو الأخرى. ربما لم تكن تلك الوظائف جلية في البداية، غير أن قوانين إسحاق نيوتن للحركة تتطلب “زمانًا” للحصول على العديد من السمات المحددة. ويوافق جميع المراقبين مبدئيًا على التسلسل الذي تقع فيه الأحداث. وبغض النظر عن وقت أو مكان وقوع الحدث، فالفيزياء الكلاسيكية تفترض أنه يمكنك القول بشكل موضوعي ما إذا كان الحدث قد وقع من قبل أو من بعد أو في آن واحد مع أي حدث آخر في الكون. وبالتالي يوفر الزمان ترتيبًا كاملًا لجميع الأحداث في العالم. والتزامن هو شيء مطلق وهو حقيقة مستقلة عن المراقبين. علاوة على ذلك، يجب أن يكون الوقت متواصلًا حتى نتمكن من تحديد سرعته وتسارعه.

وينبغي أن يكون للزمن الكلاسيكي فكرة “الدوام” -وهي ما يطلق عليها الفيزيائيون دالّة المسافة- حتى نتمكن من معرفة مدى تباعد الأحداث الزمنية عن بعضها البعض.
لنفترض أنّ العدّاء الأولمبي يوسين بولت يمكنه الركض بسرعة تصل إلى 27 ميلاً في الساعة، نحن هنا بحاجة إلى قياس ما هي الساعة. ومثل ترتيب الأحداث، تكون فكرة “الدوام” مستقلة عن المراقب. على سبيل المثال، إذا غادر أليس وبوب المدرسة في تمام الساعة الثالثة، وقد ذهبا من طريقين منفصلين، ثم التقيا في المنزل عند الساعة السادسة، فإنّ مقدار الوقت المنقضي لأليس يساوي مقدار الوقت المنقضي لبوب.

وقد اقترح نيوتن بصفة أساسية أنّ العالم يأتي مزودًا بساعة رئيسية. تُحوّل هذه الساعة بشكل فريد وموضوعي العالمَ إلى لحظات من الزمن. وتستمع فيزياء نيوتن إلى تكتكة هذه الساعة دون غيرها. بالإضافة إلى ذلك، شعر نيوتن أنّ الوقت يتدفق وأن هذا التدفق يعطينا سهمًا يخبرنا بأي اتجاه هو المستقبل، بالرغم من أنَ هذه المميزات الإضافية ليست مطلوبة تمامًا بموجب قوانينه.

قد يبدو زمان نيوتن موضة قديمة الآن، لكن تَأثِير اللحظة يكشف عن كمّ أنه مذهل. إنّ مميزاته المتعدّدة التي تشمل النظام والاستمرارية والدوام والتزامن والتدفق والسّهم -هي أشياء قابلة للفكّ منطقيًا، ومع ذلك فهي تلتصق ببعضها البعض في الساعة الرئيسية التي أطلق عليها نيوتن “الزمان”. وقد نجح هذا الجمع من المميزات بشكل جيد حتى أنه بقي لما يقرب من قرنين.

ثم جاءت جحافل أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين. في البداية جاء عمل الفيزيائي النمساوي لودفيج بولتزمان والذي جادل قائلًا: لأنّ قوانين نيوتن تعمل على قدم المساواة بشكل جيد في زمان يمضي إلى الأمام أو إلى الخلف، فليس للزمن أي سهم داخلي. واقترح بدلًا من ذلك أنّ التمييز بين الماضي والمستقبل ليس متأصلًا في الزمان ولكنه ينبع من عدم التناظر في كيفية تنظيم المادة في الكون.

ثم جاء أينشتاين متخلصًا من فكرة التزامن المطلق. ووفقًا لنظريته النسبية الخاصة، تعتمد الأحداث التي تقع في الزمان نفسه على السرعة التي تنتقل بها. ولذلك فالميدان الحقيقي للأحداث ليس الزمان أو المكان بل اتحادهما معًا في: الزمكان.
لذلك يختلف اثنان من المراقبين يتحرّكان بسرعات مختلفة حول مكان وزمان وقوع الحدث، لكنهما يتفقان على موقعه الزمكاني. والزمان والمكان هما مفهومان ثانويان، كما قال عالم الرياضيات هيرمان مينكوسكي عنهما -والذي كان أحد أساتذة جامعة أينشتاين-“إنهما محكومٌ عليهما بالتلاشي في الظلال الباهتة”.

وتزداد الأمور سوءًا في عام 1915 مع النظرية النسبية العامة لآينشتاين، والتي عززت النسبية الخاصة نحو الحالات التي تعمل فيها قوة الجاذبية. والجاذبية تشوّه الزمان بحيث لا يعنى الطريق الثاني هنا نفس الشيء في الطريق الثاني هناك. ومن الممكن فقط -في حالات نادرة- مزامنة الساعات والإبقاء عليها متزامنة حتى من حيث المبدأ. ولا يمكنك- وفقًا لمؤشر الزمان الفردي- أن تفكر بشكل عام في العالم بأنه آخِذ في التطور. وقد لا يكون العالم في الحالات القصوى محفورًا في لحظات الزمان على الإطلاق. ومن ثم يصبح من المستحيل القول بأنّ حدثًا ما وقع قبل أو بعد الآخر.

وللنسبية العامة العديد من الوظائف بالنسبة للكلمة الانجليزية “الزمان” المرفقة بها مثل: التوقيت الإحداثي والوقت المناسب والتوقيت العالمي. ومعًا يقومون بأداء العديد من الوظائف التي قام بها نيوتن مرة واحدة، ولكن لا يبدو أنّ أيًا منهم على حدة يستحق هذا اللقب. إما أنّ الفيزياء لا تستمع إلى هذه الساعات، أو إذا كانت كذلك، فإنّ تلك الساعات لا تنطبق إلا على بقع صغيرة من الكون أو على مراقبين معينين. وعلى الرغم من أنّ علماء الفيزياء اليوم يخافون من أنّ النظرية الموحدة ستضطر إلى القضاء على الزمان إلا أنه يمكن تقديم حجة جيدة مفادها أنّ الزمان قد خسر بالفعل بحلول عام 1915 وأننا لم نتمكن من التعامل معه بعد.

الوقت الكمي

إنّ أحد أهم أهداف الفيزياء الحديثة هو توحيد النسبية العامة مع ميكانيكا الكم وإنتاج نظرية واحدة تعالج كلًا من الجاذبية والجانب الكمومي للمادة ـ وهي نظرية الكم للجاذبية. إحدى العقبات كانت أن ميكانيكا الكم تتطلب زمانًا لامتلاك سمات تتناقض مع ما قلته حتى الآن.

تقول ميكانيكا الكم أنّ الأجسام لها مخزون غنيّ جدًا من السلوكيات أكثر مما يمكننا التقاطه بكميات كلاسيكية مثل الموقع والسرعة. ويتمّ إعطاء الوصف الكامل لجسم ما بواسطة دالة رياضية تسمى الحالة الكمية. هذه الحالة تتطور باستمرار عبر الزمان. وباستخدام تلك الحالة، يستطيع الفيزيائيون حساب احتمالات أيّ نتائج تجريبية في أي وقت. إذا أرسلنا إلكترونًا عبر جهاز يحرّكه إما لأعلى أو لأسفل، فقد لا تتمكن ميكانيكا الكم من إخبارنا على وجه اليقين بالنتائج المتوقعة.

بدلاً من ذلك، قد تعطينا الحالة الكمية فقط احتمالات النتائج. على سبيل المثال، هناك احتمال بنسبة 25 في المئة أن يتّجه الإلكترون نحو الأعلى واحتمال بنسبة 75 في المئة في أن يتجه إلى أسفل. وقد يعطي النظامان الموصوفان مع الحالات الكمومية المتطابقة نتائج مختلفة. وتكون نتائج التجارب هذه نتائج احتمالية.

وتتطلب التنبؤات الاحتمالية للنظرية “زمانًا” للحصول على ميزات معينة. أولاً، الزمن هو الذي يجعل التناقضات ممكنة. لا يمكن لحجر النرد المدحرج أن يعطي نتيجة رقم خمسة وثلاثة في نفس الوقت. يمكن أن تفعل ذلك فقط في أوقات مختلفة. وترتبط هذه الميزة بحقيقة أنّ احتمال ظهور النتيجة على كلّ من الأرقام الستة يجب أن يضاف ما يصل إلى 100 بالمائة، وإلا فإنّ مفهوم الاحتمال لن يكون ذا مغزى. الاحتمالات تضاف في الزمان وليس المكان. وينطبق الشيء نفسه على احتمالات أن يكون للجسيمات الكمية موقع معين أو زخم معين.

ثانيًا، إنّ الترتيب الزمني للقياسات الكمية يُحدث فرقًا. لنفترض أنني مررت إلكترونًا عبر جهاز ينحرف أولاً على طول الاتجاه العمودي، ثم على طول الاتجاه الأفقي. وعند ظهور الإلكترون أقيس زخم الدوران. ثم أكرّر التجربة، هذه المرة التي تحرف الإلكترون أفقيًا ثم رأسيًا، وأقيس زخم الدوران مرة أخرى. والنتيجة التي سأحصل عليها ستكون مختلفة إلى حدٍ كبيرٍ.

ثالثًا، توفر الحالة الكمية احتمالات للمكان في لحظة من الزمان. إذا كانت الحالة تشمل زوجًا من الجسيمات، فإنّ قياس جسيم واحد يؤثر في الحال على الآخر بغض النظر عن مكانه، مما يؤدي إلى “تصرّف شبحي يحدث عن بعد”، وهو ما تسبب في انزعاج أينشتاين من ميكانيكا الكم. السبب الذي ضايقه هو أنه لكي تتفاعل الجسيمات في نفس الوقت، يجب أن يكون للكون ساعة رئيسية، والتي تحرمها النسبية صراحةً.

إعلان

مصدر مصدر الترجمة
فريق الإعداد

إعداد: عبد الرحمن بلال

تدقيق لغوي: ضحى حمد

هذا المقال يعبر عن رأي كاتبه، ولا يعبر بالضرورة عن سياسة المحطة.