مسارات الفضاء متعددة... على مدى 10500 كون

تكمن مشكلة الأتمتة الخلوية في أنها تعمل على شبكة موجودة مسبقاً، أدرك ولفرام بسرعة أنه يحتاج إلى شيء أساسي، أكثر بساطة. هذه هي الطريقة التي توصل بها إلى فكرة شبكة فضائية ذاتية التحديث Self-updating space network، هناك سمات ثابتة في الشبكات، مثل الدوامات في الماء، وهذه هي المادة Matter، في النهاية كل شيء ينشأ من الفضاء، لا يوجد شيء آخر. في الواقع هذا ليس صحيحاً تماماً. هناك شيء آخر.

يقول ولفرام: "إن الزمن الذي اعتقد كل شخص منذ آينشتاين أنه الشيء نفسه مثل المكان، هو ليس كذلك... الزمن هو في الواقع العملية الحاسوبية خطوة بخطوة". كانت إحدى مشكلات نهج ولفرام السابق هي أنه إذا وجد البرنامج الذي يولد الكون- وكان يعتقد أنه قد لا يزيد على أربعة أسطر من التعليمات البرمجية بلغة الحاسوب الخاصة به، ماثيماتيكا- فسيطرح حينها السؤال: لماذا هذا البرنامج وليس برنامجاً آخر؟ لذلك توصل ولفرام إلى فكرة أن الكون يجري إنشاؤه بكل البرامج الممكنة التي تعمل في وقت واحد. يذكر: "للوهلة الأولى يبدو الأمر مشوشاً بصورة لا تصدق. كيف يمكن أن ينتج أي شيء مفيد من هذا؟".

ويضيف: "لكن المعجزة هي أن كل شيء يأتي منه، بما في ذلك الركيزتان المزدوجتان للفيزياء الحديثة: نظرية آینشتاين في الجاذبية النسبية العامة ونظرية الكم".

الشيء الأساسي هو أن ندرك أننا لا ننظر إلى الكون من الخارج. هذا مستحيل. بدلا من ذلك نحن عبارة عن أجزاء من شبكة فضائية ذاتية التحديث ضمن شبكة الفضاء الشاملة ذاتية التحديث للكون. نحن لسنا مقيدين فقط في مقدار الحوسبة التي يمكننا الاضطلاع بها ومن ثم غير قادرين على إدراك معظم العمليات الحاسوبية غير القابلة للاختزال التي تحدث في كل مكان حولنا، ولكن نحن أيضاً محدودون بفعل بيولوجيتنا، الأمر الذي يجعلنا نفرض خيطاً Thread of time واحداً من الزمن على ما نراه.

يقول ولفرام: "على الرغم من حقيقة أن كل القواعد الممكنة تعمل بالفعل، فإن عينتنا ستكشف عن قاعدة واحدة لتوليد الكون".

قاب قوسين - بعد المنعطف

الأمر الأهم هو أن محدودياتنا الأساسية لا تسمح لنا برؤية ذرّات الفضاء. بدلا من ذلك نراها مرتبطة معا لتكوين سلسلة متصلة موصوفة في النسبية العامة، في نظرية آينشتاين، تتبع الكتل مثل الكواكب أقصر مسار، أو "الجيوديسية" Geodesic، عبر الزمكان.

الزمكان، بدوره، معوج Warped بفعل وجود الطاقة (بالمعنى الدقيق للكلمة، زخم الطاقة Energy-momentum). وفقا لولفرام، الطاقة في تصوره هذا لا تعدو أن تكون مجرد مقدار النشاط الذي يحدث في أي مكان بالشبكة، وهي هذه الحوسية التي تحني Bends في النهاية جيوديسية الأجسام الضخمة.

على النقيض من ذلك، تصف نظرية الكم العالم المجهري للذرات ومكوناتها، وتعرف في الظاهر على أنها غير متوافقة بصورة أساسية مع النسبية العامة، فعلى وجه التحديد لا يوجد شيء اسمه مسار فريد عبر الفضاء.

يمكن للذرّات أن تتّبع مسارات متعددة، ولكل منها احتمالات مرتبطة بها، وفقا لولفرام أدمج هذا التاريخ المتعدد في إطار العمل الخاص به، لأنه في كل مرة يحدث فيها جزء من شبكة فضائية، يمكن تحديثه ليس فقط بقاعدة واحدة، بل بقواعد متعددة محتملة، مما يؤدي إلى تواريخ متعددة. يقول: "نظرية الكم ليست مثبتة بإحكام، كما هي الحال في الفيزياء القياسية".

يذهب ولفرام أبعد من ذلك. إنه يتخيل "فضاء شعيبيا" Branchial space يجمع بين كل هذه التواريخ المتعددة. وهذا يتطلب أدوات ماثیماتیكا لتصوره، وهو أحد الأسباب التي تجعل علماء الفيزياء الآخرين، وليس مجرد البشر العاديين، يجدون صعوبة في متابعة ما يطرحه ولفرام.

لكن الأمر الرئيس الذي يدّعيه ولفرام هو أن النسبية العامة، مع انحنائها الجيوديسي، بفعل زخم الطاقة في الفضاء الطبيعي، هي بالضبط النظرية الكمومية نفسها مع انحنائها الجيوديسي بزخم الطاقة في الفضاء الشعيبي، ويقول: "إن النسبية العامة ونظرية الكم هما في الأساس النظرية نفسها!.. لم أتوقع قط اكتشاف مثل هذه النتيجة الجميلة.

هذه بالفعل نتيجة مذهلة في الفيزياء السائدة، توفر نظرية الأوتار String theory فقط إطاراً يوحد النسبية العامة ونظرية الكم، وإن كانت تعاني مشكلات كبيرة، ليس أقلها أنها لا تؤدي إلى كون واحد بل إلى كون متعدد يضم نحو 10500 كون. ومع ذلك هناك تلميح قوي، يعرف باسم "المبدأ الهولوغرافي" Holographic principle، وهو أن نظرية الكم والنسبية العامة مرتبطتان ارتباطاً وثيقاً، وأن نظرية الكم تتجلى على أنها النسبية العامة في فضاء ذي أبعاد أعلى. ويرى ولفرام أن عمله يؤكد هذا الارتباط. يعمل كارلو روفيلي Carlo Rovelli من جامعة إيكس مرسيليا Aix-Marseilles University على "الجاذبية الكمومية الحلقية" Loop gearfum gravity وهي منافسة لنظرية الأوتار وتحاول إظهار أن الزمكان Space-time، وصولا إلى مقياس بلانك Planck scale الصغير على نحو لا يمكن تصوره، يتكون من حلقات محدودة محبوكة معاً في شبكة متحولة معقدة.

هل هناك أي علاقة بين عمل ولفرام والجاذبية الكمية الحلقية؟ يقول روفيلي: "في الواقع ساورني الفضول حيال السؤال نفسه!".

في الواقع هناك آخرون ممن يجدون أن عمل ولفرام رائع حقاً. أحد هؤلاء هو غريغوري تشيتين Gregory Chaitin، الأرجنتيني الأميركي الذي اخترع مجالا في الرياضيات- هو نظرية المعلومات الخوارزمية Algorithmic information theory - عندما كان في الخامسة عشرة من عمره. يقول: "أنا شخصياً أعتقد أن عمله الجديد مثير جدا للاهتمام... ونعم، شيء مثل النسبية العامة وميكانيكا الكم يبزغان بصورة طبيعية يبدي تشيتين إعجابه بأصالة نهج ولفرام ويقول المسلي هو أن هذا متعامد (متميز) تماماً عما يفعله الآخرون. حتى الآن، كانت نظرية الأوتار هي النظرية الوحيدة المطروحة التي تحاول العمل على هذا المستوى. حالياً لدينا طرح آخر".

*ماركوس تشون

المصدر: مجلة مدار

سلسلة مقالات تنشر بالتنسيق مع «التقدم العلمي للنشر».

تابع قراءة الموضوع عبر الموقع الإلكتروني:

www.aspdkw.com

ماركوس تشون