الفصل الأول

الأسئلة الكبرى

(١) مواجهة لغز الوجود

لآلاف السنين فكر البشر في العالم المحيط بهم محاولين معرفة إجابة أسئلة الوجود العظيمة: لماذا نحن هنا؟ كيف بدأ الكون؟ وكيف سينتهي؟ وكيف تكوّن العالم؟ ولماذا هو على النحو الذي هو عليه؟ وعلى مدار التاريخ الإنساني المدون بحث الناس عن إجابات لهذه الأسئلة «المطلقة» في الأديان والفلسفات، أو أعلنوا أنها تقع خارج نطاق الفهم البشري. لكن العديد من هذه الأسئلة صار جزءًا من العلم اليوم، ويزعم بعض العلماء أنهم على وشك تقديم إجابات لها.

عزز تطوران رئيسيان من ثقة العلماء من أن الإجابة قريبة المنال؛ أولهما: هو التقدم الهائل في علم الكونيات، والمقصود به دراسة البنية الكلية للكون وتطوره؛ فالملاحظات التي توفرها لنا الأقمار الصناعية، وتلسكوب الفضاء هابل، ومعدات المراقبة الأرضية المتقدمة اجتمعت معًا كي تغير من نظرتنا إلى الكون ومكان الإنسان داخل هذا الكون. ويتمثل التطور الثاني في فهمنا المتزايد للعالم الميكروسكوبي داخل نواة الذرة، وهو الموضوع المعروف باسم فيزياء جسيمات الطاقة العالية، وعادة يتم ذلك عن طريق المسارعات الجزيئية العملاقة (ما كانت تعرف في السابق باسم «محطمات الجزيئات») من النوع الموجود في معمل فيرميلاب قرب شيكاجو ومعمل سيرن على أطراف جينيف. بالجمع بين الاثنين يتوافر لدينا إشارات إيجابية عن ذلك الرابط العميق الذي لم يخضع للبحث من قبل بين عالم الجسيمات الدقيقة وعالم الأجرام الهائلة. إن علماء الكونيات مغرمون بالقول إن الانفجار العظيم، الذي نتج عنه مولد الكون منذ مليارات السنين، كان أكبر تجربة لفيزياء الجسيمات. تقودنا هذه التطورات الهائلة صوب أمر آخر أعظم، ألا وهو التوصل لوصف كامل موحد للطبيعة، «نظرية كل شيء» يكون فيها التوصيف الكامل للعالم المادي بأسره مدمجًا في مخطط تفسيري واحد.

(٢) الكون ملائم للحياة

من أكثر الحقائق أهمية — بل ربما أكثرها أهمية — بخصوص الكون أننا جزء منه. لكن ينبغي من البداية أن أقر بأن العديد من العلماء والفلاسفة يختلفون بشدة مع هذه العبارة؛ بمعنى أنهم لا يرون للحياة أو الوعي البشري أي أهمية في النظام الكوني، إلا أنني أولي أهمية كبيرة للحياة والعقل (الوعي)، وذلك لأسباب سأذكرها قريبًا. من الوهلة الأولى قد لا يبدو أن هناك علاقة بين الحياة وعلم الكونيات. من المؤكد بالطبع أن سطح كوكب الأرض تغير بفعل الحياة، لكن على النطاق العظيم للكون ما كوكب الأرض إلا نقطة متناهية الصغر. ومع ذلك هناك إحساس غير مباشر بأن وجود الحياة في الكون هو حقيقة كونية لها أهميتها؛ إذ إنه كي تظهر الحياة، ثم تتطور إلى كائنات واعية مثلنا، من الحتمي الوفاء بشروط معينة؛ فمن المتطلبات الأساسية للحياة — على الأقل الحياة كما نعرفها — وجود مخزون كافٍ من العناصر الكيميائية المتنوعة اللازمة لتكوين الكتلة البيولوجية. إن الكربون هو العنصر الأهم لظهور الحياة، إلا أن للأكسجين والهيدروجين والنيتروجين والكبريت والفسفور أهميتها هي الأخرى. ويعد الماء السائل من المكونات الضرورية للحياة هو الآخر. وتتطلب الحياة أيضًا مصدرًا للطاقة وبيئة مستقرة، وهو ما يتوفر في حالتنا عن طريق الشمس. كي تتطور الحياة لما بعد مستوى الميكروبات البسيطة، ينبغي أن تستمر هذه البيئة المشجعة للحياة على اعتدالها لوقت طويل، وقد استغرق الأمر مليارات السنين كي تصل الحياة على الأرض لمرحلة الذكاء.

على نطاق أشمل ينبغي أن يكون الكون قديمًا وباردًا بشكل ملائم بما يسمح بوجود مثل هذه الكيمياء المعقدة، وينبغي أن يتسم بقدر كاف من التنظيم بحيث يستوعب ذلك التكوين غير المحدود من المجرات والنجوم. أيضًا لا بد من وجود نوعية مناسبة من القوى بين جزيئات المادة كي تعمل على إيجاد ذرات مستقرة، وجزيئات معقدة، وكواكب، ونجوم. إن كان أي من الملامح الأساسية للكون مختلفًا — بداية من خصائص الذرات إلى توزيع المجرات — لكان من المحال ظهور الحياة.1 يتصادف أنه من أجل تحقيق هذه المتطلبات المتعددة ينبغي الالتزام بعدد من الشروط الصارمة في قوانين الفيزياء الأساسية التي تنظم حركة الكون، وهي صارمة إلى حد أن حقيقة أن الكون ملائم للحياة تبدو كأنها مدبرة، أو «مقصودة»، إذا استخدمنا الوصف القوي لعالم الكونيات البريطاني الراحل فريد هويل. بدا لهويل كما لو أن هناك قوى ما «تعدل» من قوانين الفيزياء.2 وقد كان محقًّا في فكرته هذه؛ فمن الظاهر يبدو الكون بالفعل كما لو أنه مصمم تصميمًا مقصودًا من أجل ظهور الحياة البشرية العاقلة. تمامًا مثل العصيدة في حكاية جولديلوكس والدببة الثلاثة، يبدو كأن الكون «ملائم تمامًا» للحياة، بصور عديدة مثيرة للاهتمام. ولا يمكن اعتبار أي تفسير علمي للكون كاملًا إذا لم يضع في الحسبان فكرة التصميم الحصيف تلك.

حتى وقت قريب كان «عامل جولديلوكس» محل تجاهل من جانب العلماء، لكن هذا الأمر يتغير الآن تغيرًا سريعًا. وكما سأناقش في الفصول التالية، صار العلم على وشك العثور على حل لغز ملاءمة الكون للحياة بهذا الشكل المذهل، لكن يتطلب هذا التفسير فهم كيفية بداية الكون وتطوره إلى شكله الحالي، ومعرفة المادة التي يتكون منها، وكيف يتشكل ويتركب بفعل قوى الطبيعة المختلفة. وأهم من كل ذلك يتطلب الأمر منا أن نتقصى طبيعة قوانين المادة نفسها.

(٣) الشفرة الكونية

على مدار التاريخ اقتنع العديد من المفكرين البارزين بأن العالم الذي نرصده بحواسنا ليس إلا تجسيدًا سطحيًّا لحقيقة خفية أعمق، من المفترض أن نعثر بها على إجابات أسئلة الوجود العظيمة. ظل هذا الاعتقاد مسيطرًا حتى إن مجتمعات بأكملها تشكلت وفقه. استعان الباحثون عن الحقيقة بطقوس وشعائر، واستخدموا العقاقير والتأمل من أجل الدخول في حالات أشبه بالغشية، واستشاروا الكهنة والمتصوفين ورجال الدين في محاولة منهم لكشف النقاب عن العالم الغامض الواقع خلف ذلك الذي ندركه. وقد ظل البحث عن سبيل لذلك العالم الخفي شغلًا شاغلًا لجميع الثقافات، بداية من أساطير سكان أستراليا الأصليين وصولًا إلى فكرة تذوق آدم وحواء الثمرة المحرمة لشجرة المعرفة.

لم يساعد الجدل الفكري والمنطق على التخلص من الفكرة الآسرة بوجود حقيقة خفية. شبَّه الفيلسوف اليوناني القديم أفلاطون عالمنا الظاهر بظل يتراقص على جدران أحد الكهوف، وكان أتباع فيثاغورث مقتنعين بأن الأرقام تحمل مغزى خفيًّا، ويذخر الإنجيل بإشارات عديدة للأعداد، على سبيل المثال الظهور المتكرر للرقمين ٧ و٤٠، أو ارتباط العدد ٦٦٦ بالشيطان. إن قوة الأرقام قادت إلى الاعتقاد بأنه بإمكان أرقام، وأشكال هندسية، ومعادلات بعينها أن تنشئ تواصلًا مع ذلك العالم الخارق للطبيعة، وأنه يمكن لشفرات غامضة، معروفة فقط للمطلعين، أن تكشف لنا عن أسرار الكون الخفية.3 لا تزال بقايا علم الأعداد العتيق موجودة في وقتنا هذا؛ إذ يعتقد بعض المؤمنين بالخرافات أن أرقامًا مثل ٨ و١٣ قد تكون جالبة للحظ السعيد أو التعيس.
لم تحقق محاولات اكتساب معلومات مفيدة عن العالم من خلال السحر والتصوف والشفرات الرياضية السرية أي نجاح. لكن منذ حوالي ٣٥٠ عامًا عثر أعظم ساحر عرفته البشرية على مفتاح الكون، شفرة كونية يمكنها فتح أبواب المعرفة. كان هذا الرجل هو إسحاق نيوتن، المتصوف وعالم اللاهوت والخيميائي، ورغم ميله للتصوف فإنه كان أكثر من أسهم في تغيير عصر السحر إلى عصر للعلم. أسهم نيوتن، مع عدد قليل من العلماء البارزين من بينهم نيكولاس كوبرنيكوس ويوهانز كبلر وجاليليو جاليلي، في ميلاد عصر العلم الحديث. إن كلمة science التي تعني «علم» بالإنجليزية مشتقة من الكلمة اللاتينية scientia التي تعني «المعرفة». في البداية لم يكن العلم إلا أسلوبًا غامضًا آخر من الأساليب الكثيرة التي تسعى للتغلب على قصور حواسنا على أمل الوصول إلى الحقيقة غير المرئية. لكن هذا النوع تحديدًا من «السحر» الذي وظفه العلماء الأوائل تضمن إجراءات خاصة لم تكن مألوفة حتى ذلك الوقت؛ على غرار إجراء الحسابات باستخدام الرموز الرياضية على قطع من الورق واستمالة المادة للتصرف على نحو غريب. اليوم نحن نأخذ هذه الأمور كأمور مسلم بها ونطلق عليها نظريات وتجارب علمية. لم يعد منهج البحث العلمي فرعًا من السحر؛ تلك الهواية الغريبة التي تمارسها جماعة مغلقة من الكهنة. إلا أن الألفة تولد الازدراء، وفي أيامنا هذه بات يُنظر إلى أهمية المنهج العلمي بنوع من عدم التقدير. وعلى وجه الخصوص لا يندهش الناس كثيرًا من أن العلم «ناجح» بالفعل، وأننا نملك بين يدينا مفتاح هذا الكون. لقد كان القدماء محقين؛ فأسفل ذلك التعقيد السطحي للطبيعة يكمن معنى ضمني، مكتوب بشفرة رياضية بارعة. تحتوي هذه الشفرة الكونية4 على القواعد السرية التي يسير العالم وفقًا لها. تعامل نيوتن وجاليليو وغيرهما من أوائل العلماء مع هذا البحث كنوع من السعي الديني؛ إذ كانوا يعتقدون أنه بالكشف عن الأنماط المنسوجة في عمليات الطبيعة سيتعرفون بشكل أكبر على عقلية الخالق.5 لا يتعامل أغلب العلماء المعاصرين مع العلم من المنظور الديني، ومع ذلك فهم يقبلون بوجود نص واضح تعمل الطبيعة وفقه، لأنهم لو لم يؤمنوا بذلك فسيفتقدون الدافع للبحث العلمي من الأساس، وهو الكشف عن شيء ذي معنى بشأن العالم لسنا على معرفة به بالفعل.

لم يكن العثور على مفتاح الكون أمرًا حتميًّا، ففي البداية لا يوجد سبب منطقي يحتم وجود هذا النص الرياضي الكامن في الطبيعة من الأساس. وحتى لو كان موجودًا فلا يوجد سبب واضح يجعل البشر قادرين على فهمه. إنك لن تستطيع قط بالنظر إلى العالم المادي تخمين أن أسفل سطح الظواهر الطبيعية المضطربة يكمن نظام مجرد لا يمكن رؤيته أو سماعه، فقط يمكن استنتاج وجوده. وحتى أصحاب أذكى العقول لا يمكنهم من واقع الخبرات اليومية وحدها أن يدركوا أن النظم الطبيعية المتباينة التي يتألف منها الكون متصلة، في أعماقها، بواسطة شبكة من العلاقات الرياضية المشفرة. ومع ذلك فقد كشف العلم عن وجود هذا النطاق الرياضي الخفي، وهكذا صرنا، نحن البشر، مطلعين على كيفية عمل الكون. إن الحيوانات الأخرى تشاهد نفس الظواهر مثلنا، لكن المخلوق الوحيد على سطح هذا الكوكب الذي تمكن من تفسيرها هو الإنسان العاقل.

كيف تحقق هذا؟ بشكل ما صمم الكون، ليس فقط وعيه الخاص، بل أيضًا فهمه الخاص. لقد تآزرت الذرات المتخبطة غير العاقلة كي لا توجد الحياة وحدها، ولا العقل وحده، بل الفهم أيضًا. وهكذا أنتج الكون المتطور بشرًا قادرين ليس فقط على مشاهدة العرض، بل على كشف حبكته أيضًا. ما الذي مكن شيئًا صغيرًا رقيقًا متكيفًا مع الحياة الأرضية كالمخ البشري أن يتوحد مع شمولية الكون والنغمة الرياضية الصامتة التي يرقص وفقًا لها؟ حسب علمنا، هذه هي المرة الأولى والوحيدة في أي مكان من الكون التي تفهمت فيها العقول الشفرة الكونية. وإذا زال البشر من الوجود في غمضة عين كونية فقد لا يحدث هذا مجددًا. قد يستمر الكون لتريليون عام أخرى، محاطًا بالغموض التام، خلا لحظة تنوير عابرة مرت على كوكب صغير يدور حول نجم عادي في مجرة لا يميزها شيء، ظهرت للوجود بعد ١٣٫٧ مليار عام من بداية كل شيء.

هل لا يمكن أن يكون هذا إلا مصادفة؟ هل حقيقة ارتباط أعمق مستويات الواقع مع ظاهرة طبيعية خاصة نطلق عليها «العقل البشري» قد لا تمثل سوى لحظة شذوذ وقتية عجيبة مرت بهذا الكون العبثي الذي بلا معنى؟ أم أن هناك حبكة أخرى أعمق تؤدي عملها؟

(٤) مفهوم القوانين

ربما أوصلت لك انطباعًا بأن نيوتن كان ينتمي لطائفة صغيرة توصلت إلى العلم بطريقة مفاجئة أثناء الاجتهاد الروحي، إلا أن هذا ليس صحيحًا. إن عملهم لم يجرِ في فراغ ثقافي، بل كان نتاجًا لتقاليد عديدة قديمة، إحداها جاء من الفلسفة الإغريقية، التي شجعت على فكرة أن العالم يمكن تفسيره بالمنطق والتفكير والحسابات الرياضية. تقليد آخر هو الزراعة، التي تعلم الناس منها النظام والفوضى عن طريق مراقبة دورات الطبيعة وإيقاعاتها، التي تقاطعها الكوارث المفاجئة غير المتوقعة. أيضًا لعبت الأديان دورًا، خاصة الديانات التوحيدية التي شجعت على الإيمان بفكرة العالم المخلوق المنظم. إن الافتراض الذي قام عليه العلم هو أن الكون المادي ليس اعتباطيًّا أو منافيًا للعقل، إنه ليس ركامًا لا معنى له من الأشياء والظواهر الموضوعة جنبًا إلى جنب بشكل عشوائي، بل هناك «نظام متسق» للأمور. عادة ما يعبَّر عن هذه الفكرة بالحكمة المأثورة التي تقول إن هناك نظامًا في الطبيعة. لكن العلماء تجاوزوا هذه الفكرة المبهمة ومضوا ليصوغوا نظامًا من «القوانين» الدقيقة.

إن وجود قوانين الطبيعة هو نقطة البدء التي ينطلق منها هذا الكتاب، بل في الحقيقة هو نقطة البدء للعلم نفسه، لكن من البداية سنواجه بلغز بديهي وعميق وهو:

(٤-١) من أين أتت قوانين الطبيعة؟

كما أشرت، فإن نيوتن وجاليليو، ومعاصريهما، نظروا إلى القوانين بوصفها أفكارًا في عقل الخالق، وأن الصيغ الرياضية الأنيقة هي تجسيد للخطة المنطقية الإلهية التي يسير الكون وفقًا لها. قليل من علماء اليوم هم من قد يصفون قوانين الطبيعة بمثل هذه الكلمات الغريبة. ومع ذلك يبقى التساؤل الخاص بماهية هذه القوانين ولماذا تتخذ الشكل الذي هي عليه، وكيف، في غير ضوء فكرة التدبير الإلهي، يمكن تفسيرها؟

من الناحية التاريخية شُبهت قوانين الطبيعة بالقانون المدني، الذي نشأ كوسيلة لتنظيم المجتمع الإنساني. يعود مفهوم القانون المدني إلى وقت استقرار أول المجتمعات، حين ظهر احتياج لنوع من السلطة للحيلولة دون الاضطراب المجتمعي. وبشكل تقليدي كان القائد المستبد يصوغ مجموعة من القواعد ثم يجبر العامة على الانصياع لها. وبما أن القواعد التي تناسب شخصًا قد لا تلائم آخر، اعتاد الحكام الالتجاء إلى السلطة الإلهية لتدعيم سلطاتهم. قد يكون إله مدينة ما ليس إلا تمثالًا حجريًّا موضوعًا بميدان المدينة، ويعين أحد الكهنة من أجل تأويل أوامر هذا الإله. إن فكرة التحول إلى سلطة عليا غير مادية كنوع من التأييد للقوانين المدنية موجودة في الوصايا العشر والتوراة لدى اليهود. واستمرت بقايا هذه الفكرة حتى العصر الحديث على صورة مفهوم الحق الإلهي الذي يحكم بموجبه الملوك.

أيضًا تم الالتجاء إلى القوى العليا الخفية بغرض دعم قوانين الطبيعة. في القرن الرابع قبل الميلاد وصف الفيلسوف الرواقي كليانثيز «الطبيعة الشاملة التي تقود كل شيء وفق القانون.»6 ربما تبدى نظام الطبيعة في أوضح صوره في السماء، نطاق الآلهة الأساسي. وفي الحقيقة، فإن مصطلح علم الفلك، astronomy بالإنجليزية، يعني «قانون النجوم». في القرن الأول قبل الميلاد أشار الشاعر الروماني لوكريتيوس إلى الطريقة التي تطلب بها الطبيعة «من كل شيء أن ينصاع للقانون الذي يحكم خلقه.»7 في القرن الأول الميلادي عبر ماركوس مانيليوس بوضوح عن مصدر النظام في الطبيعة حين كتب: «لقد أخضع الله الكون بأكمله للقانون.»8 كان هذا هو المبدأ الذي يعتنقه بإخلاص أتباع الديانات التوحيدية: أن الله هو الخالق وواضع القوانين، وهو الذي نظم الطبيعة وفق أغراضه الإلهية. ومن هذا المنطلق كتب عالم اللاهوت أوجستين: «إن المسلك المعتاد الذي تسلكه الطبيعة في الخلق بأكمله له قوانين طبيعية محددة.»9

بحلول القرن الثالث عشر كان علماء اللاهوت وطلاب العلم في أوروبا، أمثال روجر بيكون، قد وصلوا إلى نتيجة مفادها أن قوانين الطبيعة لها أساس رياضي، وهي الفكرة التي تعود جذورها إلى فيثاغورث. صارت جامعة أكسفورد وجهة لطلاب العلم الذين طبقوا الفلسفة الرياضية على دراسة الطبيعة. من أولئك الذين يطلق عليهم «حاسبو أكسفورد» توماس برادواردين (١٢٩٥–١٣٤٩)، الذي صار رئيس أساقفة كانتربيري. يُنسب لبرادواردين أول عمل علمي يعلن عن قانون رياضي فيزيائي عام بالمفهوم الحديث. في ظل هذه الخلفية ليس من المستغرب إذن أنه حين ظهر العلم الحديث في أوروبا المسيحية في القرنين السادس عشر والسابع عشر، كان من الطبيعي للعلماء الأوائل أن يؤمنوا بأن القوانين التي كانوا يكتشفونها في السماء والأرض كانت محض تجسيدات لخطة العمل الإلهية المثالية.

(٥) المكانة الخاصة لقوانين الفيزياء

اليوم، تحتل قوانين الفيزياء الموضع المركزي في العلم، بل في الواقع صار لها قدسية خاصة، وعادة ما يستشهد بها كأساس للواقع المادي. دعني أعطك مثالًا من الحياة اليومية، إذا ذهبت إلى بيزا في إيطاليا، ستتمكن من رؤية برج بيزا المائل الشهير (الآن عُدل وضعه بواسطة بعض الأعمال الهندسية بحيث يكون الميل آمنًا). يُروى أن جاليليو ألقى بعض الكرات من قمة البرج كي يبين كيفية سقوطها بفعل الجاذبية. وسواء كانت هذه القصة صحيحة أم لا، إلا أنه بالتأكيد أجرى بعض التجارب الدقيقة على الأجسام الساقطة، وبهذا تمكن من اكتشاف القانون التالي: إذا أسقطت كرة من قمة مبنى مرتفع وقست المسافة التي ستقطعها خلال ثانية واحدة، ثم كررت التجربة على ثانيتين، ثم ثلاث ثوان، وهكذا دواليك، ستجد أن المسافة التي تقطعها الكرة تتزايد بمقدار مربع زمن السقوط، فالكرة ستسقط في ثانيتين أربعة أضعاف مقدار سقوطها في ثانية واحدة، وتسعة أضعاف في ثلاث ثوان، وهكذا. يتعلم طلبة المدارس هذا القانون بوصفه من «حقائق الطبيعة» وفي المعتاد لا يولونه الكثير من التفكير. لكني أريد التوقف هنا وأسأل هذا السؤال: لماذا؟ لماذا يحكم هذا القانون الرياضي حركة الأجسام الساقطة؟ من أين تأتي القاعدة؟ ولماذا تنطبق هذه القاعدة وليست غيرها؟

دعني أعطك مثالًا آخر على قوانين الفيزياء، وهو قانون ترك تأثيرًا كبيرًا عليّ وأنا في أيام الدراسة، يخص هذا القانون الطريقة التي تفقد بها قطع المغناطيس القدرة على جذب بعضها بعضًا مع الابتعاد. ضع القطع بعضها إلى جوار بعض ثم قس قوة الجذب مع تزايد المسافة بينها. ستجد أن قوة الجذب تقل بمعدل مكعب المسافة، بمعنى أنك إذا ضاعفت المسافة بين قطعتي المغناطيس فستقل قوة الجذب إلى الثمن، وإذا ضاعفتها ثلاث مرات فستقل القوة إلى واحد على سبعة وعشرين، وهكذا. ومرة ثانية يحضرني نفس السؤال: لماذا؟

بعض قوانين الفيزياء تحمل اسم مكتشفيها على غرار قانون بويل للغازات الذي يخبرك بأنك إذا ضاعفت حجم كتلة ثابتة من الغاز مع الحفاظ على درجة الحرارة دون تغيير، يقل الضغط إلى النصف. أو قوانين كبلر لحركة الكواكب التي يقول أحدها إن مربع فترة الدوران يتناسب طرديًّا مع مكعب نصف قطر المدار. ربما يكون أشهرها هي قوانين نيوتن للحركة والجاذبية، ذلك الأخير الذي يقال إنه استُوحي من سقوط تفاحة من إحدى الأشجار. ينص قانون الجاذبية هذا على أن قوة الجاذبية تتناسب عكسيًّا مع مربع المسافة التي تفصل الجسمين. يعني هذا أن القوة التي تربط كوكب الأرض بالشمس وتمنعه من التحليق بعيدًا في الفضاء ستقل إلى الربع إذا كان مدار الأرض حول الشمس ضعف المدار الحالي. يعرف هذا القانون باسم قانون التربيع العكسي. يقدم الشكل رقم ١-١ توضيحًا لهذا القانون.
إن حقيقة انصياع العالم المادي للقوانين الرياضية قادت جاليليو إلى تلك العبارة الشهيرة التي قال فيها: «إن كتاب الطبيعة العظيم يمكن قراءته فقط بواسطة من يعرفون اللغة التي كتب بها، وهذه اللغة هي الرياضيات.»10 عُبِّر عن نفس النقطة بوضوح أكبر بعدها بثلاثة قرون على لسان عالم الفلك البريطاني جيمس جينز حين قال: «يبدو كأن الكون صُمم على نحو رياضي صرف.»11 إن هذا الجانب الرياضي هو الذي يجعل ما يعنيه الفيزيائيون بكلمة «نظرية»، التي كثيرًا ما يساء فهمها، ممكنًا. تستلزم الفيزياء النظرية كتابة معادلات تسجل (أو تُنَمْذِج، كما يقول العلماء) العالم الحقيقي في عالم رياضي من الأرقام والمعادلات الجبرية. بعد ذلك، من خلال العمل على الرموز الرياضية، يمكن لنا التوصل لما سيحدث في العالم الحقيقي، دون مشاهدة هذا الأمر وهو يحدث حدوثًا فعليًّا. يعني هذا أنه بتطبيق المعادلات التي تعبر عن القوانين المتصلة بالمشكلة محل الاهتمام، يمكن لعالم الفيزياء النظرية التنبؤ بالإجابة. على سبيل المثال، باستخدام قوانين نيوتن للحركة والجاذبية يمكن للمهندسين تحديد متى تصل المركبة الفضائية المنطلقة من الأرض إلى كوكب المريخ. أيضًا يمكنهم حساب كميات الوقود المطلوبة، وأفضل مدار مناسب، وعدد كبير من العوامل الأخرى قبل بدء المهمة الفعلية. وهذا الأمر ينجح! إن النموذج الرياضي يصف بأمانة ما سيحدث بالفعل في العالم الحقيقي. (بالطبع عند التطبيق العملي ربما يكون علينا تبسيط النموذج من أجل توفير وقت هذا التحليل وتكلفته، ما يجعل التنبؤات صحيحة فقط بمستوى معين من التقريب، بيد أن هذا ليس خطأ القوانين.)
fig1
شكل ١-١: قانون التربيع العكسي للجاذبية: تقل قوة التجاذب بين كتلتين m1 وm2 (قد تكونان نجمين أو كوكبين) مع زيادة المسافة بين مركزيهما وفق المنحنى البسيط الموضح.
حين كنت أدْرس بالجامعة كنت معجبًا بطالبة في نفس عامي الدراسي اسمها ليندسي. لم أكن أراها كثيرًا لأنها كانت تدرس الفن بالأساس وكنت أدرس أنا العلوم والرياضيات، لكننا كنا نلتقي في مكتبة الجامعة من وقت لآخر. ذات مرة كنت منهمكًا في إجراء بعض الحسابات، إنني حتى أذكر عمَّا كانت تدور: إذا ألقيت كرة في الهواء بسرعة معينة وبزاوية محددة، تمكنك قوانين نيوتن من معرفة المسافة التي ستقطعها الكرة في الهواء قبل أن تهبط على الأرض. تخبرنا المعادلة أنه للوصول إلى أبعد مدى ممكن عليك أن تلقي الكرة بزاوية قدرها ٤٥ درجة على المستوى الأفقي. إذا كانت الأرض التي تقف عليها منحدرة إلى أعلى يجب أن تكون الزاوية أكبر، ويعتمد مقدار الكبر على مقدار انحدار الأرض. كنت منهمكًا في حساب المدى الأبعد على أحد السطوح المائلة حين نظرت لي ليندسي وسألتني عما كنت أفعل. بعد أن شرحت لها الأمر بدت عليها الحيرة والتشكك وسألتني: «كيف يمكنك أن تعرف ما ستفعله الكرة بكتابة بعض الأرقام على قطعة من الورق؟» في ذلك الوقت لم ألق بالًا لسؤالها واعتبرته سخيفًا، فعلى أي حال هذا هو ما تعلمنا فعله! لكن على مر السنين بدأت أرى أن استجابتها العفوية تصف بدقة واحدًا من أعمق ألغاز العلم: لماذا تنعكس الطبيعة في صورة واقع رياضي؟ لماذا تنجح الفيزياء النظرية؟12

(٦) كم عدد القوانين الموجودة؟

مع تزايد فهم العلماء أكثر وأكثر لكيفية عمل الطبيعة بدأت تظهر إلى الضوء جميع أنواع القوانين التي لم يكن من السهل التوصل إليها من الملاحظة العرضية للعالم، على غرار القوانين المنظمة للمكونات الداخلية للذرة أو تكوين النجوم. تثير كثرة القوانين سؤالًا آخر تصعب إجابته وهو: كم يبلغ طول قائمة القوانين الكاملة؟ هل تضم عشرة قوانين؟ مائتين؟ هل يمكن أن تمتد القائمة إلى ما لا نهاية؟

ليست جميع القوانين مستقلة بعضها عن بعض، فبعد أن بدأ جاليليو وكبلر ونيوتن وبويل اكتشاف قوانين الفيزياء بوقت قصير وجد العلماء روابط تجمع هذه القوانين. على سبيل المثال، «تفسر» قوانين نيوتن للحركة والجاذبية قوانين كبلر الثلاثة الخاصة بحركة الكواكب، ما يجعلها بشكلٍ ما أعمق وأقوى. أيضًا تفسر قوانين نيوتن للحركة قانون بويل للغازات حين تُطبَّق بطريقة إحصائية على مجموعة ضخمة من الجزيئات المتحركة حركة فوضوية.

خلال الأربعة قرون التي تلت اكتشاف أول قوانين للفيزياء ظهر المزيد والمزيد من القوانين للضوء، واكتُشف المزيد والمزيد من الروابط أيضًا. إن قوانين الكهرباء، على سبيل المثال، وُجِدَ أنها مرتبطة بقوانين المغناطيسية، التي بدورها فسرت قوانين الضوء. هذه العلاقات المتبادلة قادت إلى قدر معين من الارتباك بشأن أي القوانين تعد «أساسية» وأيها مشتق من الأخرى. بدأ علماء الفيزياء في الحديث عن القوانين «الجوهرية» والقوانين «الثانوية»، وما يعنيه ذلك ضمنًا من أن تلك الأخيرة كانت مشتقة لأغراض الملاءمة والتبسيط لا أكثر. في بعض الأحيان يطلق علماء الفيزياء على هذه القوانين اسم «القوانين الفعالة» لتمييزها عن غيرها من القوانين الأصلية «الجوهرية»، تلك التي يمكن أن تندرج تحتها، على الأقل من ناحية المبدأ، القوانين الفعالة أو الثانوية. وفي هذا الجانب تختلف قوانين الفيزياء اختلافًا كبيرًا عن قوانين المجتمع المدني، التي هي خليط غير منظم من التشريعات المتوسعة دون حدود. كمثال متطرف على هذا الأمر سنجد أن قوانين الضرائب في أغلب البلاد تمتد لملايين الكلمات، لكن على النقيض من ذلك نجد أن «كتاب قواعد الطبيعة العظيم» (على الأقل كما نفهمه حاليًّا) يمكن أن تحتويه صفحة واحدة لا أكثر. إن عملية التبسيط وإعادة الترتيب، الممثلة في العثور على روابط بين القوانين وتقليلها إلى قوانين أكثر جوهرية، تجري بسرعة كبيرة، ومن المغري أن نفكر أنه، في جوهر الأمر كله، لا يوجد سوى حفنة من القوانين الجوهرية «الحقيقية»، بل قد يوجد قانون فائق واحد تُشتَق منه كافة القوانين الأخرى.

بما أن قوانين الفيزياء هي الأساس الذي يقوم عليه البحث العلمي بأسره، من المستغرب ألا تهتم سوى قلة من العلماء بمعرفة ما تعنيه هذه القوانين في الحقيقة. إذا تحدثت إلى علماء الفيزياء فستجد أن أغلبهم يتحدث عن هذه القوانين كما لو كانت أشياء حقيقية، ليست أجسامًا مادية بالطبع، بل علاقات مجردة بين كيانات مادية. إلا أن الأهم من ذلك هو أنها علاقات موجودة بالفعل «في مكان ما» من العالم، وليست فقط في عقولنا.

لأغراض الإيجاز لم أتوخ الحرص الشديد في مصطلحاتي، فإذا قلت لأحد علماء الفيزياء: «أرني قوانين الفيزياء» فسيحيلك إلى مجموعة من المراجع، عن الميكانيكا والجاذبية والكهرومغناطيسية والفيزياء النووية وغيرها. إلا أن السؤال الأكثر ملاءمة هو: هل القوانين الموجودة في الكتب هي بالفعل قوانين الفيزياء أم هي أفضل الاجتهادات بشأنها فقط؟ إن قلة نادرة من علماء الفيزياء هم من يزعمون أن القوانين الموجودة في الكتب اليوم هي في صورتها النهائية؛ إذ إن هذه القوانين على الأرجح هي أقرب ما توصلنا إليه عن القوانين الحقيقية فقط. إلا أن علماء الفيزياء يؤمنون بأنه مع تقدم العلم، ستلتقي القوانين الموجودة في الكتب في قانون واحد مطلق.13

(٧) هل القوانين حقيقية؟

هناك حقيقة كامنة في كل هذا، وسوف تصير لها أهمية كبيرة حين أناقش نشأة القوانين. بدأت فكرة القوانين كطريقة لنمذجة الأنماط الموجودة في الطبيعة التي تربط الأحداث المادية. صار الفيزيائيون على ألفة كبيرة بالقوانين حتى إنه في مرحلة ما باتت القوانين نفسها، وليس الأحداث التي تصفها، ترقى لمرتبة الحقيقة. لقد صارت للقوانين حياة خاصة بها. من العسير على غير العلماء أن يدركوا أهمية هذه الخطوة، لكن من الممكن الاستعانة بمثال من عالم الماليات؛ إن المال الموجود في جيبك يعني عملات نقدية ورقية أو معدنية — أشياء مادية يمكن مبادلتها بالبضائع المادية أو الخدمات — ومع ذلك فإن المال بمفهومه المجرد صار له حياة خاصة به هو الآخر؛ فالمستثمرون يمكن أن يزيد حجم مالهم (أو ينقص في حالتي) حتى دون أن يشتروا أو يبيعوا أشياء مادية. على سبيل المثال، هناك قواعد تحكم تداول العملات المختلفة التي في أحسن الظروف مرتبطة بشكل واهٍ بعملية الشراء الفعلية التي تدور في المتجر المجاور لك. وفي حقيقة الأمر هناك «أموال» أكثر بكثير تدور حول العالم، أغلبها يدور في الفضاء الافتراضي للإنترنت، التي قد لا تتجسد قط على صورة عملات ورقية ومعدنية. وعلى نحو مشابه يقال إن قوانين الفيزياء تسكن عالمًا مجردًا ولا تمس الواقع المادي إلا حين «تعمل». الأمر يبدو كأن القوانين موجودة في حالة انتظار، مستعدة للسيطرة على أي عملية مادية وتجبرها على الانصياع لها، تمامًا مثل قوانين تحويل الأموال الموجودة «في مكانها» حتى حين لا يكون هناك أي تحويل فعلي للأموال. هذه النظرة «الافتراضية» لقوانين الفيزياء التي تقضي بأنها تملك السيطرة على الطبيعة لها منتقدوها (تحديدًا الفلاسفة الذين يفضلون النظرة «الوصفية»).14 لكن أغلب علماء الفيزياء الذين يعملون على الموضوعات الجوهرية من أنصار الفكرة الأولى، حتى لو لم يقروا بهذا على نحو صريح.

لدينا، إذن، هذه الصورة عن قوانين الفيزياء الموجودة بالفعل في حالة استكانة في مستقرها السامي، وتتحكم في الشئون الدنيا. أحد الأسباب وراء هذا النوع من التفكير بشأن القوانين يتعلق بدور الرياضيات؛ بدأت الأعداد كوسيلة لتصنيف الأشياء المادية وتسجيلها مثل الخَرَز أو الأغنام. ومع تطور علم الرياضيات، وتوسعه فيما وراء الحسابات البسيطة ليشمل الهندسة والجبر والتفاضل والتكامل وغيرها من الفروع، بدأت هذه الكيانات والعلاقات الرياضية في اكتساب وجود مستقل. يؤمن الرياضيون أن عبارات على غرار «٣ × ٥ = ١٥» و«العدد ١١ عدد أولي» هي حقائق فطرية — وذلك بمعنى مطلق عام — دون أن تكون مقصورة على «ثلاثة خراف» أو «إحدى عشرة خرزة».

تفكر أفلاطون في حالة الأجسام الرياضية واختار أن يضع الأعداد والأشكال الهندسية المثالية في عالم مجرد من الصور المثالية. في هذه السماء الأفلاطونية يمكن، مثلًا، العثور على الدوائر المثالية، في مقابل تلك الدوائر التي نقابلها في عالمنا الحقيقي، والتي ستظل دومًا مجرد أشكال تقريبية للدوائر المثالية. يؤمن العديد من علماء الرياضيات المعاصرين بفكر أفلاطون هذا (على الأقل في عطلاتهم الأسبوعية). وهم يؤمنون أن الأجسام الرياضية لها وجود حقيقي لكن ليس في هذا الكون المادي. يرى علماء الفيزياء النظرية، المتشربون بهذا التقليد الأفلاطوني، أيضًا أنه من الطبيعي وضع القوانين الرياضية للفيزياء في عالم أفلاطوني. يوضح الشكل رقم ١-٢ هذه الفكرة، وفي الفصل الأخير سألقي نظرة نقدية على طبيعة القوانين الفيزيائية وأتساءل عما إذا صارت وجهة نظر أفلاطون مجرد ولع غير مرحب به على سبيل فهم الأساس الرياضي للكون.
fig2
شكل ١-٢: أين تقع قوانين الفيزياء؟ آمن أفلاطون بأن الأجسام الرياضية موجودة بالفعل، وأنها لا تقع في عالم الموجودات المادي بل في عالم مجرد من الأشكال المثالية، يمكن لذوي الذكاء المتقد الولوج إليه. يميل الفيزيائيون النظريون، الذين يعبرون عن قوانين الفيزياء في صورة معادلات رياضية، لاتباع هذا التقليد، وهم يفضلون تصور قوانين الفيزياء على أنها ذات وجود حقيقي، لكنه يسمو فوق الواقع المادي.

(٨) وداعًا فكرة التصميم؟

كانت الأديان أولى المحاولات المنهجية لتفسير الكون بصورة شاملة؛ إذ صورت العالم على أنه نتاج عقل أو عقول لكيانات فائقة يمكنها تنظيم الطبيعة أو الإخلال بتنظيمها وفق مشيئتها. في الهندوسية كان براهما هو الخالق وشيفا هو المدمر، وفي اليهودية نجد أن الرب يهوه هو الخالق والمدمر في الوقت ذاته، أما لدى السكان الأصليين في كيمبرلي بأستراليا كان هناك خالقان يعملان معًا في تآزر وهما والانجاندا، الكيان الفضائي الذكوري، الذي ينثر الماء على وانجود، الأفعى المغطاة بالهلام، كي يكونا اليورو يورو، العالم كما نراه.15 في مثل هذه الأنظمة تُقبل الأشياء على ما هي عليه لأن الإله (أو الآلهة) أرادتها أن تكون على هذا النحو. كرَّست الأديان الكبرى قرونًا عديدة من الدراسة في محاولة لجعل هذه التفسيرات الدينية مقنعة ومتسقة. وحتى في أيامنا هذه يبني الملايين نظرتهم للعالم استنادًا على التفسيرات الدينية للطبيعة.

كان العلم هو ثاني محاولة عظمى لتفسير العالم، لكن في هذه المرة بُنيت التفسيرات على أساس القوى المجردة والعمليات الطبيعية الفيزيائية وليس أنشطة العناصر الفائقة ذات الأغراض. وحين تعارضت التفسيرات العلمية مع التفسيرات الدينية، كان النصر للتفسيرات العلمية. وفي الأغلب الأعم تراجع عمل علماء اللاهوت كي يركز على الشئون الاجتماعية والأخلاقية، على غرار التنوير الروحي، مرتضين ترك عملية تفسير العالم المادي للعلماء. لا يزال هناك من يؤمنون بأن المطر تصنعه آلهة المطر لا نتاجًا لعمليات تتم في الغلاف الجوي، لكني لا أعتقد أن لهم فرصة نجاح لو دخلوا في مناظرة مع أحد علماء الطقس. فحين يتعلق الأمر بالظواهر المادية الفعلية تكون للتفسيرات العلمية الغلبة. لا يعني هذا أن العلماء نجحوا في تفسير كل شيء، إذ تظل بعض الفجوات الكبيرة باقية؛ على سبيل المثال، لا يعرف العلماء كيف بدأت الحياة، وموضوع الوعي البشري يثير حيرتهم لأبعد حد، وحتى بعض الظواهر المألوفة بشدة، كالدوامات الهوائية، ليست مفهومة بالكامل بعد. بيد أن هذا لا يعني أن علينا اللجوء للسحر أو المعجزات من أجل غلق هذه الفجوات، بل ما نحتاج إليه هو المزيد من التقدم في الفهم العلمي، وهذا هو الموضوع الذي سأناقشه بالتفصيل في الفصل العاشر.

عندما يتعلق الأمر بالأسئلة الميتافيزيقية على غرار: «لماذا توجد قوانين للطبيعة؟» يصير الموقف أقل وضوحًا، فهذه النوعية من الأسئلة لا تتأثر كثيرًا باكتشافات علمية محددة؛ إذ ظلت أسئلة عديدة كبيرة دون تغيير — منذ مولد الحضارة وإلى يومنا هذا — تثير حيرتنا. إن الأديان على اختلافها أتيحت لها مئات السنوات للتفكر في هذه الأسئلة بحرص، كما أن كبار رجال الدين، أمثال أنسِلم وتوما الإكويني، لم يكونوا أشخاصًا متدينين ضعاف عقول، بل كانوا عتاة مفكري عصورهم.

يعترف العديد من العلماء الذين يجاهدون من أجل الوصول إلى نظرية شاملة تامة للعالم المادي بصراحة بأن ما يحفزهم في مسعاهم هذا هو رغبتهم في نبذ فكرة التصميم — التي يرونها مضللة وخطيرة — نبذًا كليًّا. وهم يهدفون أيضًا للخلاص من أي أفكار جوفاء على غرار «المعنى» أو «الغرض» أو «التصميم». وهم لا يرضون بأي حل وسط، ويرون أن وجهة نظر العلم حيال العالم تتعارض تعارضًا لا يقبل المساومة مع وجهة نظر الدين. ويرون أن النصر حليفهم دون شك بفضل التفوق الفكري للعلم وطريقته المنهجية القوية.

لكن هل الأمر بهذه البساطة؟ حتى في عالم الأديان المنظم قد يعني مفهوم الإله أشياء متعددة لمختلف الأشخاص. من وجهة النظر المسيحية العامة، يصوَر الإله ببساطة على أنه القوة التي أوجدت العالم من العدم، وأنه يتدخل من وقت لآخر بالمعجزات كي يصلح المشكلات. مثل هذه النظرة قد تتعارض مع نظرة العلم للعالم. على النقيض من ذلك نجد أن تصور الإله لدى علماء اللاهوت المتنورين يقارب فكرة المصمم المعماري للكون، الذي يتجسد وجوده من خلال النظام المنطقي للكون، ذلك النظام الذي كشفه العلم. ومن الصعب على العلم أن يتحدى مثل هذه الفكرة عن الإله.

(٩) هل الكون بلا هدف؟

حتى الملحدون من العلماء سيتغنون بالحجم والجلال والتناغم والأناقة والبراعة المطلقة للكون، الذي لا يمثلون منه سوى جزء ضئيل هش. وبينما تتكشف أمام أعيننا تفاصيل الدراما الكونية، يظهر لنا أن هناك ما يشبه اﻟ «نَص» — خطة للأمور — يسير تطور الكون وفقًا له. هنا نجد أنفسنا مدفوعين لأن نسأل: من الذي كتب هذا النص؟ أم هل يمكن أن يكون النص، بشكل إعجازي، هو الذي كتب نفسه؟ هل تم الانتهاء من كتابة النص الكوني العظيم بالفعل، أم هل هذه العملية لا تزال متواصلة مع مرور الوقت؟ هل هذه هي الدراما الوحيدة المعروضة أمامنا؟ أم أن كوننا ما هو إلا عرض واحد ضمن عروض كثيرة؟

إن حقيقة التزام الكون بنظام دقيق، وأنه ليس مجرد فوضى من الأحداث العشوائية، تدفعنا للتعجب، سواء تبنينا فكرة التصميم أم لا، عما إذا كان هناك نوع من المعنى أو الغرض له، إلا أن العديد من العلماء يسارعون بإبداء رفضهم عند أدنى إيحاء بذلك الأمر. يقول ريتشارد فاينمان، الذي يعد من أبرع الفيزيائيين النظريين في منتصف القرن العشرين: «إن فهمنا المتزايد لكيفية سلوك العالم المادي يقنعنا وحسب بأن هذا السلوك يتسم بعدم وجود معنى.»16 يشاركه عالم الفيزياء النظرية والكونيات ستيفن واينبرج الرأي بقوله: «كلما صار العالم مفهومًا بشكل أكبر، بدا خاليًا من المعنى بشكل أكبر.»17 تعرض واينبرج للنقد الحاد من جانب زملائه بسبب كلماته تلك، ليس لأنها تنكر أن للكون هدفًا، بل لمجرد الإيحاء بأنه قد يكون له هدف.

من المؤكد أن مفاهيم مثل المعنى والغرض هي تصنيفات وضعها البشر، وعلينا التزام الحذر حين نحاول إسقاطها على العالم المادي، إلا أن جميع محاولات وصف الكون وصفًا علميًّا تعتمد على المفاهيم الإنسانية؛ فالعلم يتقدم تحديدًا عن طريق أخذ المفاهيم التي فكر بها البشر، والمستقاة عادة من الخبرات اليومية، ثم تطبيقها على الطبيعة. إن ممارسة العلم تعني محاولة فهم ما يحدث حولنا في العالم، ما «سيتجه إليه» حال الكون، وما «معناه». وإذا لم يكن هناك «معنى» كامن وراءه فلن يكون هناك سبب وجيه يدعونا للبحث العلمي في المقام الأول؛ لأنه لن يكون لدينا أساس منطقي يدعونا للإيمان بأننا بهذه الطريقة يمكننا الكشف عن حقائق إضافية متسقة ذات معنى عن العالم. وعلى هذا يحق لنا قلب مقولة واينبرج ونقول إنه كلما بدا الكون خاليًا من المعنى صار مستعصيًا على الفهم بشكل أكبر. بالطبع من الممكن أن يكون العلماء واهمين في اعتقادهم بأنهم سيعثرون على حقائق منظمة متسقة في عمل الطبيعة؛ إذ قد نكون نحن من يحيك نسيجًا من الأناقة الفكرية المبهرة مما لا يعدو محض تفاهات. وفي نهاية المطاف، قد لا يكون هناك سبب على الإطلاق وراء كون الأشياء على النحو التي هي عليه. إلا أن هذا قد يجعل الكون خدعة محبوكة بإحكام. هل يمكن لكون عبثي سخيف أن يحاكي بهذه البراعة كونًا ذا معنى؟ هذا هو أكبر أسئلة الوجود التي سنحاول مواجهتها ونحن نستمر في سعينا لاستيضاح حقائق الحياة والكون وكل شيء.

النقاط الأساسية

  • يهدف العلم الآن للإجابة على العديد من أسئلة الوجود الكبرى.

  • من الأسئلة الكبيرة ذلك السؤال الخاص بملاءمة الكون للحياة؛ إذ يبدو وكأن هذا «أمر مقصود».

  • يطيع الكون القوانين الرياضية؛ فهي مثل النص الذي تسير وفقه الطبيعة. كي تتفهم هذا الكتاب على النحو الأمثل يجب أن تقتنع بهذه الفكرة.

  • قوانين الفيزياء الرياضية هي أساس كل شيء. يرى كثير من علماء الفيزياء أنها حقيقية وأنها تسكن عالمًا أفلاطونيًّا ساميًا.

  • يكشف لنا العلم عن وجود نظام متسق للأشياء، إلا أن العلماء لا يفسرون ذلك بالضرورة على أنه دليل على وجود مغزى للكون. أغلب العلماء، لكن ليس جميعهم، إما ملحدون أو لاأدريون.

  • من المفترض بي، بصورة ما، أن أشرح كل هذا.

جميع الحقوق محفوظة لمؤسسة هنداوي © ٢٠٢٣