بداية فكرة الأكوان المتوازية و العوالم المتعددة
في عام 1954، جاء مرشح دكتوراه في جامعة برينستون يدعى هيو إيفريت الثالث بفكرة جذرية: أن هناك أكواناً موازية، تماماً مثل كوننا. هذه الأكوان كلها مرتبطة بكوننا. في الواقع، تتفرع عنه، وكوننا متفرع من الأكوان الأخرى أيضاً. ضمن هذه الأكوان الموازية، كانت لحروبنا نتائج مختلفة عن تلك التي نعرفها. تطورت الأنواع المنقرضة في عالمنا وتكيّفت في بلدان أخرى. في أكوان أخرى، نحن البشر قد انقرضنا.
هذه الفكرة تحير العقل، ومع ذلك، فهي لا تزال مفهومة. ظهرت مفاهيم الأكوان أو الأبعاد المتوازية التي تشبه كوننا في أعمال الخيال العلمي واستخدمت كتفسيرات للميتافيزيقيا. ولكن لماذا قد يخاطر عالم فيزيائي شاب صاعد بمهنته المستقبلية من خلال طرح نظرية عن الأكوان المتوازية؟
مع نظريته عن العوالم المتعددة، كان إيفريت يحاول الإجابة عن سؤال مزعج يتعلق بفيزياء الكم: لماذا تتصرف المادة الكمومية بطريقة متقطعة؟ المستوى الكمومي هو أصغر مستوى تم اكتشافه حتى الآن. بدأت دراسة الفيزياء الكوانتية في عام 1900، عندما أدخل الفيزيائي ماكس بلانك المفهوم إلى العالم العلمي. أسفرت دراسة بلانك عن الإشعاع عن بعض النتائج غير العادية التي تتناقض مع القوانين الفيزيائية الكلاسيكية. تشير هذه النتائج إلى وجود قوانين أخرى تعمل في الكون، تعمل على مستوى أعمق من المستوى الذي نعرفه.
مبدأ عدم التأكد (الريبة)
في فترة قصيرة إلى حد ما، لاحظ الفيزيائيون الذين درسوا مستوى الكم بعض الأشياء الغريبة عن هذا العالم الصغير. إن الجسيمات الموجودة على هذا المستوى لديها طريقة لأخذ أشكال مختلفة بشكل عشوائي. على سبيل المثال، لاحظ العلماء أن الفوتونات – وهي حزم صغيرة من الضوء – تعمل كجزيئات وموجات. تخيل أن تبدو وتتصرف كإنسان قوي عندما ينظر إليك أحد الأصدقاء، لكن عندما ينظر إليك مرة أخرى، سيجدك تأخذ شكلاً غازياً.
يعرف هذا باسم مبدأ عدم اليقين للعالم هايزنبيرغ. اقترح الفيزيائي فيرنر هايزنبرغ أنه بمجرد ملاحظة المادة الكمية، فإننا نؤثر على سلوكها. وبالتالي، لا يمكننا أبداً التأكد تماماً من طبيعة الجسم الكمومي أو خصائصه، مثل السرعة والموقع.
ويدعم هذه الفكرة تفسير كوبنهاغن لميكانيكا الكم. بحسب الفيزيائي الدنماركي نيلز بور، إن الجسيم الكمومي لا يتواجد في حالة واحدة أو أخرى، ولكن في كل حالاته الممكنة في وقت واحد. ويسمى المجموع الإجمالي للحالات المحتملة للكائن الكمومي “التابع الموجي”. تسمى حالة الكائن الموجود في جميع حالاته الممكنة في وقت واحد “التراكب الكمي“.
وفقاً لبور، عندما نلاحظ كائناً كمياً، فإننا نؤثر على سلوكه. تخترق الملاحظة تراكب الكائن ويضطر الجسم بشكل أساسي إلى اختيار حالة واحدة من تابعه الموجي. تفسر هذه النظرية السبب في أن الفيزيائيين قاموا بأخذ قياسات متعارضة من نفس الجسم الكوانتي: اختار الجسم حالات مختلفة أثناء القياسات المختلفة.
نظرية العوالم المتعددة
لقد وافق هيو إيفريت على الكثير مما اقترحه الفيزيائي نيلز بور الذي يحظى باحترام كبير في العالم الكمومي. وافق على فكرة التراكب، وكذلك مع فكرة وظائف الموجة. لكن إفيريت لم يتفق مع بور في أمر مهم واحد.
بالنسبة لإيفريت، فإن قياس كائن كَمِّي لا يجبره على أن يتخذ حالة واحدة أو أخرى. بدلاً من ذلك، يؤدي قياس مأخوذ من كائن كمومي إلى انقسام فعلي في الكون. الكون يتكرر حرفياً، ينقسم إلى كون واحد لكل نتيجة ممكنة من القياس. على سبيل المثال، لنفترض أن تابع الموجة للكائن هو جسيم وموجة. عندما يقيس الفيزيائي الجسيم، هناك نتيجتان محتملتان: إما أن يقاس كجسيم أو موجة. هذا التمييز يجعل من نظرية “العوالم الكثيرة” منافساً لتفسير كوبنهاجن لميكانيكا الكم.
عندما يقيس الفيزيائي الجسم، ينقسم الكون إلى عالمين مختلفين لاستيعاب كل من النتائج المحتملة. لذلك يجد عالِمٌ في أحد الكونين أن الجسم قد تم قياسه على شكل موجة. ويقوم نفس العالم في الكون الآخر بقياس الكائن كجسيم. هذا يفسر أيضاً كيف يمكن قياس الجسم نفسه في أكثر من حالة واحدة.
تفسير العوالم المتعددة بشكل مختلف
قد يكون التالي مزعجاً وغريباً، لكن تفسير العوالم المتعددة له تدخلات أكثر من مستوى الكم. إذا كان لفعل ما أكثر من نتيجة محتملة واحدة، فعندئذ – إذا كانت نظرية إيفريت صحيحة – فإن الكون ينقسم عند القيام بهذا الفعل. يحدث هذا أيضاً حتى عندما يختار الشخص عدم القيام بذلك الفعل.
هذا يعني أنك إذا وجدت نفسك في وضع كان فيه الموت محتملاً، فعندئذ في كون موازٍ لنا، أنت ستموت. هذا هو أحد الأسباب التي تجعل البعض يجدون تفسير العوالم المتعددة مزعجاً.
هناك جانب آخر مزعج لتفسير العوالم المتعددة، وهو أنها تقوض مفهومنا للوقت باعتباره خطياً. تخيل خطاً زمنياً يوضح تاريخ حرب فيتنام. فبدلاً من أن يكون هناك خط مستقيم يوضح الأحداث الجديرة بالملاحظة والتي تتقدم إلى الأمام، فإن الخط الزمني المستند إلى تفسير العوالم المتعددة سيظهر كل نتيجة محتملة لكل إجراء يتم اتخاذه. من هناك، سيتم تأريخ كل نتيجة محتملة للإجراءات المتخذة (كنتيجة للنتيجة الأصلية).
نظرية كل شيء
إن نظرية العوالم المتعددة وتفسير كوبنهاجن ليسا المنافسين الوحيدين الذين يحاولان تفسير المستوى الأساسي للكون. في الواقع، ميكانيكا الكم ليست هي الحقل الوحيد داخل الفيزياء الذي يبحث عن مثل هذا التفسير.
منذ أن تم تطوير علمهم، بدأ علماء الفيزياء في الهندسة العكسية للكون – لقد درسوا ما يمكن أن يلاحظوه وعملوا به خلفاً نحو مستويات أصغر وأصغر من العالم المادي. من خلال القيام بذلك، يحاول الفيزيائيون الوصول إلى المستوى النهائي والأكثر أساسية. إن هذا المستوى، كما يأملون، هو الذي سيكون بمثابة الأساس لفهم كل شيء آخر.
بعد نظريته النسبية الشهيرة، قضى ألبرت أينشتاين بقية حياته يبحث عن مستوى نهائي واحد من شأنه أن يجيب على جميع الأسئلة الفيزيائية. يشير الفيزيائيون إلى هذه النظرية الوهمية باعتبارها “نظرية كل شيء“. يعتقد علماء الفيزياء الكوانتية أنهم على درب العثور على تلك النظرية النهائية. ولكن هناك مجال آخر في الفيزياء يعتقد أن المستوى الكمومي ليس هو المستوى الأصغر، لذلك لا يمكنه أن يوصل إلى “نظرية كل شيء”.
نظرية الأوتار الفائقة
نشأت نظرية الأوتار من قبل الفيزيائي الياباني الأمريكي ميشيو كاكو. تقول نظريته أن اللبنات الأساسية لكل المادة وكذلك جميع القوى الفيزيائية في الكون – مثل الجاذبية – موجودة في مستوى أدنى من الكمومي. تشبه هذه اللبنات أحزمة مطاطية صغيرة – أو خيوط – تشكل الكواركات (الجسيمات الكوانتية)، وبدورها الإلكترونات والذرات والخلايا وما إلى ذلك. إن تحديد أي نوع من المادة يتم إنشاؤها بواسطة السلاسل وكيف تتصرف هذه المادة يعتمد على اهتزاز هذه السلاسل. وبهذه الطريقة يتألف كوننا بأكمله. ووفقًا لنظرية الأوتار، تحدث هذه التركيبة عبر 11 بُعداً منفصلاً.
مثل نظرية العوالم المتعددة، توضح نظرية الأوتار وجود أكوان متوازية. وفقاً لهذه النظرية، فإن الكون الخاص بنا يشبه الفقاعة الموجودة إلى جانب الأكوان المتوازية المشابهة. على خلاف نظرية العوالم المتعددة، تفترض نظرية الأوتار أن هذه الأكوان يمكن أن تتلامس مع بعضها البعض. تقول نظرية الأوتار أن الجاذبية يمكن أن تتدفق بين هذه الأكوان المتوازية. عندما تتفاعل هذه الأكوان، يحدث انفجار عظيم مثل الذي خلق كوننا.
في حين تمكن علماء الفيزياء من إنشاء آلات يمكنها الكشف عن المادة الكمومية، لم يتم بعد اكتشاف طريقة لملاحظة الأوتار، مما يجعلها – ونظرية بناءها – نظرية مجردة بالكامل دون أي إثبات عملي. لقد فقدت مصداقيتها من قبل البعض، على الرغم من أن آخرين يعتقدون أنها صحيحة.
إذن هل الأكوان المتوازية موجودة بالفعل؟ وفقا لنظرية العوالم الكثيرة، لا يمكننا أن نكون متأكدين حقاً، لأننا لا نستطيع أن نكون على علم بها. تم اختبار نظرية الأوتار على الأقل مرة واحدة – مع نتائج سلبية. على الرغم من ذلك، لا يزال الدكتور كاكو يعتقد أن الأبعاد المتوازية موجودة بالفعل.
لم يعش أينشتاين طويلاً بما فيه الكفاية ليرى بحثه عن ”نظرية كل شيء” يستمر من قبل آخرين. أو ربما، إذا كانت العوالم المتعددة حقيقة، فلا يزال أينشتاين على قيد الحياة في عالم مواز. ربما في ذلك الكون، وجد الفيزيائيون بالفعل “نظرية كل شيء”.
في عام 1954، جاء مرشح دكتوراه في جامعة برينستون يدعى هيو إيفريت الثالث بفكرة جذرية: أن هناك أكواناً موازية، تماماً مثل كوننا. هذه الأكوان كلها مرتبطة بكوننا. في الواقع، تتفرع عنه، وكوننا متفرع من الأكوان الأخرى أيضاً. ضمن هذه الأكوان الموازية، كانت لحروبنا نتائج مختلفة عن تلك التي نعرفها. تطورت الأنواع المنقرضة في عالمنا وتكيّفت في بلدان أخرى. في أكوان أخرى، نحن البشر قد انقرضنا.
هذه الفكرة تحير العقل، ومع ذلك، فهي لا تزال مفهومة. ظهرت مفاهيم الأكوان أو الأبعاد المتوازية التي تشبه كوننا في أعمال الخيال العلمي واستخدمت كتفسيرات للميتافيزيقيا. ولكن لماذا قد يخاطر عالم فيزيائي شاب صاعد بمهنته المستقبلية من خلال طرح نظرية عن الأكوان المتوازية؟
مع نظريته عن العوالم المتعددة، كان إيفريت يحاول الإجابة عن سؤال مزعج يتعلق بفيزياء الكم: لماذا تتصرف المادة الكمومية بطريقة متقطعة؟ المستوى الكمومي هو أصغر مستوى تم اكتشافه حتى الآن. بدأت دراسة الفيزياء الكوانتية في عام 1900، عندما أدخل الفيزيائي ماكس بلانك المفهوم إلى العالم العلمي. أسفرت دراسة بلانك عن الإشعاع عن بعض النتائج غير العادية التي تتناقض مع القوانين الفيزيائية الكلاسيكية. تشير هذه النتائج إلى وجود قوانين أخرى تعمل في الكون، تعمل على مستوى أعمق من المستوى الذي نعرفه.
مبدأ عدم التأكد (الريبة)
في فترة قصيرة إلى حد ما، لاحظ الفيزيائيون الذين درسوا مستوى الكم بعض الأشياء الغريبة عن هذا العالم الصغير. إن الجسيمات الموجودة على هذا المستوى لديها طريقة لأخذ أشكال مختلفة بشكل عشوائي. على سبيل المثال، لاحظ العلماء أن الفوتونات – وهي حزم صغيرة من الضوء – تعمل كجزيئات وموجات. تخيل أن تبدو وتتصرف كإنسان قوي عندما ينظر إليك أحد الأصدقاء، لكن عندما ينظر إليك مرة أخرى، سيجدك تأخذ شكلاً غازياً.
يعرف هذا باسم مبدأ عدم اليقين للعالم هايزنبيرغ. اقترح الفيزيائي فيرنر هايزنبرغ أنه بمجرد ملاحظة المادة الكمية، فإننا نؤثر على سلوكها. وبالتالي، لا يمكننا أبداً التأكد تماماً من طبيعة الجسم الكمومي أو خصائصه، مثل السرعة والموقع.
ويدعم هذه الفكرة تفسير كوبنهاغن لميكانيكا الكم. بحسب الفيزيائي الدنماركي نيلز بور، إن الجسيم الكمومي لا يتواجد في حالة واحدة أو أخرى، ولكن في كل حالاته الممكنة في وقت واحد. ويسمى المجموع الإجمالي للحالات المحتملة للكائن الكمومي “التابع الموجي”. تسمى حالة الكائن الموجود في جميع حالاته الممكنة في وقت واحد “التراكب الكمي“.
وفقاً لبور، عندما نلاحظ كائناً كمياً، فإننا نؤثر على سلوكه. تخترق الملاحظة تراكب الكائن ويضطر الجسم بشكل أساسي إلى اختيار حالة واحدة من تابعه الموجي. تفسر هذه النظرية السبب في أن الفيزيائيين قاموا بأخذ قياسات متعارضة من نفس الجسم الكوانتي: اختار الجسم حالات مختلفة أثناء القياسات المختلفة.
نظرية العوالم المتعددة
لقد وافق هيو إيفريت على الكثير مما اقترحه الفيزيائي نيلز بور الذي يحظى باحترام كبير في العالم الكمومي. وافق على فكرة التراكب، وكذلك مع فكرة وظائف الموجة. لكن إفيريت لم يتفق مع بور في أمر مهم واحد.
بالنسبة لإيفريت، فإن قياس كائن كَمِّي لا يجبره على أن يتخذ حالة واحدة أو أخرى. بدلاً من ذلك، يؤدي قياس مأخوذ من كائن كمومي إلى انقسام فعلي في الكون. الكون يتكرر حرفياً، ينقسم إلى كون واحد لكل نتيجة ممكنة من القياس. على سبيل المثال، لنفترض أن تابع الموجة للكائن هو جسيم وموجة. عندما يقيس الفيزيائي الجسيم، هناك نتيجتان محتملتان: إما أن يقاس كجسيم أو موجة. هذا التمييز يجعل من نظرية “العوالم الكثيرة” منافساً لتفسير كوبنهاجن لميكانيكا الكم.
عندما يقيس الفيزيائي الجسم، ينقسم الكون إلى عالمين مختلفين لاستيعاب كل من النتائج المحتملة. لذلك يجد عالِمٌ في أحد الكونين أن الجسم قد تم قياسه على شكل موجة. ويقوم نفس العالم في الكون الآخر بقياس الكائن كجسيم. هذا يفسر أيضاً كيف يمكن قياس الجسم نفسه في أكثر من حالة واحدة.
تفسير العوالم المتعددة بشكل مختلف
قد يكون التالي مزعجاً وغريباً، لكن تفسير العوالم المتعددة له تدخلات أكثر من مستوى الكم. إذا كان لفعل ما أكثر من نتيجة محتملة واحدة، فعندئذ – إذا كانت نظرية إيفريت صحيحة – فإن الكون ينقسم عند القيام بهذا الفعل. يحدث هذا أيضاً حتى عندما يختار الشخص عدم القيام بذلك الفعل.
هذا يعني أنك إذا وجدت نفسك في وضع كان فيه الموت محتملاً، فعندئذ في كون موازٍ لنا، أنت ستموت. هذا هو أحد الأسباب التي تجعل البعض يجدون تفسير العوالم المتعددة مزعجاً.
هناك جانب آخر مزعج لتفسير العوالم المتعددة، وهو أنها تقوض مفهومنا للوقت باعتباره خطياً. تخيل خطاً زمنياً يوضح تاريخ حرب فيتنام. فبدلاً من أن يكون هناك خط مستقيم يوضح الأحداث الجديرة بالملاحظة والتي تتقدم إلى الأمام، فإن الخط الزمني المستند إلى تفسير العوالم المتعددة سيظهر كل نتيجة محتملة لكل إجراء يتم اتخاذه. من هناك، سيتم تأريخ كل نتيجة محتملة للإجراءات المتخذة (كنتيجة للنتيجة الأصلية).
نظرية كل شيء
إن نظرية العوالم المتعددة وتفسير كوبنهاجن ليسا المنافسين الوحيدين الذين يحاولان تفسير المستوى الأساسي للكون. في الواقع، ميكانيكا الكم ليست هي الحقل الوحيد داخل الفيزياء الذي يبحث عن مثل هذا التفسير.
منذ أن تم تطوير علمهم، بدأ علماء الفيزياء في الهندسة العكسية للكون – لقد درسوا ما يمكن أن يلاحظوه وعملوا به خلفاً نحو مستويات أصغر وأصغر من العالم المادي. من خلال القيام بذلك، يحاول الفيزيائيون الوصول إلى المستوى النهائي والأكثر أساسية. إن هذا المستوى، كما يأملون، هو الذي سيكون بمثابة الأساس لفهم كل شيء آخر.
بعد نظريته النسبية الشهيرة، قضى ألبرت أينشتاين بقية حياته يبحث عن مستوى نهائي واحد من شأنه أن يجيب على جميع الأسئلة الفيزيائية. يشير الفيزيائيون إلى هذه النظرية الوهمية باعتبارها “نظرية كل شيء“. يعتقد علماء الفيزياء الكوانتية أنهم على درب العثور على تلك النظرية النهائية. ولكن هناك مجال آخر في الفيزياء يعتقد أن المستوى الكمومي ليس هو المستوى الأصغر، لذلك لا يمكنه أن يوصل إلى “نظرية كل شيء”.
نظرية الأوتار الفائقة
نشأت نظرية الأوتار من قبل الفيزيائي الياباني الأمريكي ميشيو كاكو. تقول نظريته أن اللبنات الأساسية لكل المادة وكذلك جميع القوى الفيزيائية في الكون – مثل الجاذبية – موجودة في مستوى أدنى من الكمومي. تشبه هذه اللبنات أحزمة مطاطية صغيرة – أو خيوط – تشكل الكواركات (الجسيمات الكوانتية)، وبدورها الإلكترونات والذرات والخلايا وما إلى ذلك. إن تحديد أي نوع من المادة يتم إنشاؤها بواسطة السلاسل وكيف تتصرف هذه المادة يعتمد على اهتزاز هذه السلاسل. وبهذه الطريقة يتألف كوننا بأكمله. ووفقًا لنظرية الأوتار، تحدث هذه التركيبة عبر 11 بُعداً منفصلاً.
مثل نظرية العوالم المتعددة، توضح نظرية الأوتار وجود أكوان متوازية. وفقاً لهذه النظرية، فإن الكون الخاص بنا يشبه الفقاعة الموجودة إلى جانب الأكوان المتوازية المشابهة. على خلاف نظرية العوالم المتعددة، تفترض نظرية الأوتار أن هذه الأكوان يمكن أن تتلامس مع بعضها البعض. تقول نظرية الأوتار أن الجاذبية يمكن أن تتدفق بين هذه الأكوان المتوازية. عندما تتفاعل هذه الأكوان، يحدث انفجار عظيم مثل الذي خلق كوننا.
في حين تمكن علماء الفيزياء من إنشاء آلات يمكنها الكشف عن المادة الكمومية، لم يتم بعد اكتشاف طريقة لملاحظة الأوتار، مما يجعلها – ونظرية بناءها – نظرية مجردة بالكامل دون أي إثبات عملي. لقد فقدت مصداقيتها من قبل البعض، على الرغم من أن آخرين يعتقدون أنها صحيحة.
إذن هل الأكوان المتوازية موجودة بالفعل؟ وفقا لنظرية العوالم الكثيرة، لا يمكننا أن نكون متأكدين حقاً، لأننا لا نستطيع أن نكون على علم بها. تم اختبار نظرية الأوتار على الأقل مرة واحدة – مع نتائج سلبية. على الرغم من ذلك، لا يزال الدكتور كاكو يعتقد أن الأبعاد المتوازية موجودة بالفعل.
لم يعش أينشتاين طويلاً بما فيه الكفاية ليرى بحثه عن ”نظرية كل شيء” يستمر من قبل آخرين. أو ربما، إذا كانت العوالم المتعددة حقيقة، فلا يزال أينشتاين على قيد الحياة في عالم مواز. ربما في ذلك الكون، وجد الفيزيائيون بالفعل “نظرية كل شيء”.
