هل يمكن أن ينشأ الكون من العدم؟
عاكساً
تماماً. إذ إنه يدفع المكان إلى التمدد بصورة انفجارية هائلة، بحيث ينتفخ
المكان من نقطة أصغر من الذرة بمليارات مليارات مليارات المرات إلى كرة
بحجم البرتقالة في لمح البصر (في فترة تقع بين واحد مقسوم على عشرة للقوة
خمس وثلاثين من الثانية وبين واحد مقسوم على عشرة للقوة اثنتين وثلاثين من
الثانية!). بذلك ضرب علماء الكون أكثر من عصفور بحجر واحد. إذ عثروا على
مصدر الانفجار الكوني الكبير في هذا الانتفاخ (التضخم، التورم) الصاعق الذي
يعانيه المكان في اللحظات الأولى من تولد الكون، بفعل حالة الفراغ الزائف
هذه. وعثروا فيه أيضا على مصدر المادة والطاقة في الكون، حيث إن تحلل
الفراغ الزائف إلى الفراغ الحقيقي المألوف أدى إلى تولد فيض الجسيمات الذي
تتكون منه مادة الكون. أضف إلى ذلك أن نظرية الانتفاخ (التضخم) تلك تخطت
كثيراً من الصعوبات والتناقضات المستعصية التي عانى منها التصور النسبي
العام للكون، والتي لا مجال لذكرها هنا بالنظر إلى طابعها الفني المعقد.
كما إنها وفرت أرضية نظرية مكينة لتفسير درجة التجانس المذهل، التي يبديها
الكون على مستوى ما بعد عناقيد المجرات، مقرونة بدرجة اللاتجانس الكبير
التي يبديها توزيع مادة المجرات في المكان.
ولكن، وبرغم هذه الانتصارات النظرية الكبيرة، ظلت معضلة النقطة المنفردة الأصلية قائمة. فمن أين جاءت حالة الفراغ الزائف في المقام الأول؟ ومن أين جاءت طاقته والمجالات (ما يسمى المجالات غير المتجهة) التي تحمل هذه الطاقة؟
وقد تطورت نظرية الانتفاخ (التضخم) الكوني هذه صوب تقديم حل لمشكلة النقطة المنفردة الأصلية، وذلك على يدي الفيزيائي الروسي، أندريه ليندا. إذ توصل ليندا إلى ما يسمى الانتفاخ الفوضوي. ومفاد هذه الفكرة أن الانفجار الكوني ليس حدثاً فريداً يحدث مرة واحدة، وإنما هو عملية متواصلة وسلسلة لانهائية من الأحداث، وأن المكان كيان لانهائي تتولد فيه فقاعات كونية تتمدد صوب اللانهاية بصورة متواصلة. فالانفجار الكوني لا يحدث في الآن ذاته في كل بقاع الكون، وإنما يصيب بقعة ويتخلف في بقعة أخرى. من ثم، فإنه ليس هناك بداية ولا نهاية للكون، بمعنى أن الأكوان (الفقاعات الكونية) تتوالد باستمرار عبر عملية الانتفاخ (التضخم) الكوني، وتخلق كل فقاعة كونية شروط توالد المزيد من الفقاعات الكونية داخلها، وكأن الكون هو شجرة لامتناهية التشعب من الفقاعات الكونية.
والسؤال هو: إلى أي مدى تحل هذه الفكرة مشكلة النقطة المنفردة الأصلية؟ وإلى أي مدى تحمل مضامين مفاهيمية واضحة ومنسجمة مع ذاتها؟ وبصورة خاصة، إلى أي مدى تحدد مفهوم الزمان بصورة منطقية منسجمة مع ذاتها؟
ولعله من السابق لأوانه البت في هذه الأسئلة.
(2) بدأت في مطلع السبعينيات من القرن العشرين تتردد فكرة غريبة مفادها أن قوانين الفيزياء تجيز نشوء الكون من العدم. لكن هذه الفكرة لم تبرز على أساس نظرية النسبية العامة، وإنما ضمن إطار نظرية الكونتم، التي أطلق شرارتها الأولى الفيزيائي الألماني، ماكس بلانك، في مطلع القرن العشرين. والحال أن فيزياء القرن العشرين تنازعتها نظريتان أساسيتان: نظرية النسبية العامة، التي وجدت حقلها الطبيعي في الكون بوصفه نظاما شاملاً، ونظرية الكونتم، التي وجدت حقلها الطبيعي في الذرة ونواتها والجسيمات دون النووية. وانطلقت كل من النظريتين في حقلها الطبيعي بمعزل تقريبا عن النظرية الأخرى. ومع تطورهما الطبيعي، برز حجم الاختلاف، لا بل التناقض، بينهما. ولم يقلق ذلك الفيزيائيين كثيراً ما ظل حقلا النظريتين بمنأى عن بعضهما. لكن تطور علم الكون، واعتماده المتنامي على تطور نظرية المادة، وتمكنه من معالجة حالات الكون في اللحظات الأولى بعد ولادته، كل ذلك أدى إلى تداخل الحقلين الكوني ودون النووي تداخلا عضويا لا انفكاك فيه ولا مفرّ منه، الأمر الذي دفع خيرة العقول النظرية صوب توحيد النظريتين المتناقضتين: النسبية العامة ونظرية الكونتم. وبرغم التطورات المهمة التي حدثت على هذا الصعيد في ريع القرن الأخير، إلا أن التوحيد المرجو لم يتحقق حتى الآن، ويسود المحاولات التي تمت حتى الآن جو كثيف من الغموض والضبابية.
وعلى أي حال، فقد قادت نظرية الكونتم إلى تصور جديد للفراغ (الخلاء) مفاده أن الفراغ يعج، بالضرورة وبحكم طبيعته، بفيض من الجسيمات (فوتونات، إلكترونات، كواركات، الخ…) قصيرة العمر. فلا مانع لنشوء الجسيمات دون النووية من قلب الفراغ، شريطة ألا يتخطى بقاؤها فترات خاطفة تتناسب وطاقتها. ومن ذلك نبع السؤال الكوني الآتي: لئن أباحت قوانين نظرية الكونتم نشوء الجسيمات دون النووية من الفراغ لفترات خاطفة، فهل من الممكن أن تبيح نشوء بذور مكانية كونية من العدم؟
وبرزت صعوبتان أساسيتان في الرد على هذا السؤال. وتكمن الصعوبة الأولى في عمر الكون الطويل. فالجسيمات المتولدة من الفراغ لا تبقى إلا للحظات خاطفة. ما الذي يبقي الكون لمليارات السنين، إذاً؟ وكان الجواب أن الكتلة (أو، الطاقة) الكلية للكون تساوي صفراً، بمعنى أن الطاقة الموجبة المتمثلة في كتلة الجسيمات تكافىء تماماً الطاقة السالبة المتمثلة في المجال الجاذبي للكون. من ثم، فإنه يمكن للكون أن يبقى لفترات طويلة جداً وفق قوانين الكونتم، التي تنص على أن هناك علاقة عكسية بين زمن البقاء وبين طاقة النظام المادي.
أما الصعوبة الثانية، فتكمن في الحجم الهائل للكون اليوم. إن البذرة الكونية تنشأ صغيرة جداً، بل تكون أصغر من البروتون بمليار مليار مرة. والسؤال هو: لماذا لا تنهار هذه البذرة تحت تأثير الجاذبية لتعود إلى العدم الذي انبثقت منه؟
والجواب، الذي يتبادر إلى الذهن هنا، هو أن كثيراً من هذه البذرات الكونية تنهار بالفعل قبل أن يتاح لها المجال للتحول إلى أكوان، لكن بعضها تتضمن حالات مادية تدفعها إلى الانتفاخ والتضخم الهائلين اللذين يحولانها إلى أكوان ضخمة على غرار كوننا.
لكن هاتين الإجابتين لا تفيان تماماً بالغرض، حيث إنهما تكتفيان ببيان الإمكانات ولا تحددان الاحتمالات، ولا الآليات المفصلة لنشوء البذور الكونية وتحولها إلى أكوان ضخمة. كما إن مفهوم العدم الذي تنطويان عليه مفهوم ضبابي مبهم يعوزه التحديد الدقيق. فهل هو المكان الفارغ من المادة والطاقة، أم إنه المكان الذي تكون فيه طاقة المجالات الأولية للمادة عند حدها الأدنى، أم إنه حالة انعدام المكان والزمان والمادة والطاقة؟ وما معنى ذلك كله وما إمكانيته؟
وقد نشأ علم الكون الكونتمي محاولة للإجابة عن هذه الأسئلة ولبيان الاحتمالات والآليات المفصلة لنشوء الكون من العدم. والفكرة الأساسية هنا هي أن هناك محيطاً من البذور الكونية الممكنة الحدوث والمتنوعة المضمون، أي من حيث طبيعة هندستها وحالة المادة. لكن احتمالات حدوثها، أي انبثاقها من العدم، ليست متساوية. فبعضها مهمل الاحتمال، وبعضها الآخر عظيم الاحتمال. ولكن كيف نحدد هذه الاحتمالات؟ إننا نحددها تماماً كما نحدد احتمالات الإلكترون أو الفوتون، أي بمبادىء الميكانيكا الكونتمية ومعادلاتها، بعد توسيعها وتعميمها بالطبع. وقد جرى توسيع هذه المبادىء وتعميمها كونيا بطريقتين: طريقة هوكنغ وهارتل من جهة وطريقة فايلنكن ولندا من جهة أخرى. وبرغم بعض النجاحات التفسيرية التي حققها علم الكون الوكنتمي ممثلا بهاتين الطريقتين، إلا أنه ما زال في بداية الطريق، وأمامه الكثير من التحديات والتوضيحات، كما إن جل مفهوماته ما زالت مبهمة وضبابية.
وفي بادىء الأمر، فهم بالعدم المكان الفارغ من المادة والطاقة، وانصبت الجهود على اشتقاق وجود المادة بتنوعها من المكان الفارغ، سواء أكان منحنيا أم غير منحن، ارتكازاً إلى فكرة أن المكان الفارغ غير مستقر بفعل الذبذبات الكونتمية، الأمر الذي يدفعه إلى “الانهيار” إلى كون يعج بالمادة. لكن علم الكون الكونتمي سرعان ما تخطى ذلك إلى اعتبار العدم ليس فقط حالة انعدام المادة بتنوعاتها الزاخرة، وإنما أيضا حالة انعدام المكان والزمان، فكان عليه وضع تصور لانبثاق المكان والزمان والمادة من قلب العدم بهذا المعنى تحديداً. ووجد ضالته في طرائق ميكانيك الكونتم بعد تعميمها إلى أقصى حد. ووضع نصب عينيه: (1) اشتقاق وجود البذرة المكانية وآليات نشوئها؛ (2) اشتقاق شروط انتفاخ المكان بسرعة خيالية تفوق سرعة الضوء بمرات عديدة؛ (3) اشتقاق قوانين المادة وقوانين الزمكان من طرائق ميكانيك الكونتم المعممة؛ (4) اشتقاق توزيع المادة في المكان، وبخاصة توزيع المجرات؛ (5) اشتقاق اتجاه الزمن وكونه يسير في الاتجاه ذاته في كل نقطة مكانية. وهي مهمات كبيرة تحتاج إلى جهود نظرية جبارة وإلى حسابات تستلزم أعتى الحواسيب الممكنة.
وهنا يبرز السؤال الفلسفي الآتي: هي إن العدم (اللامادة واللامكان واللازمان)، الذي يتكلم عنه علم الكون الكونتمي، هو اللاشيء أو اللاوجود فعلاً؟ هل إن علم الكون الكونتمي يناقض، بطرحه ذاك، المبدأ الأساس للعقلانية والقائل بأن لا شيء ينبع من العدم؟
هناك ميل واضح لدى بعض الفيزيائيين صوب صدم قرائهم وإثارة دهشتهم وتحدي مخيالهم ومسلماتهم بتكرار مقولة أن الكون نبع من العدم المطلق بالضرورة – ضرورة مبادىء ميكانيك الكونتم المعمم. ولربما كان هذا الميل يعبر عن نزعة تسلطية لدى أولئك الفيزيائيين ورغبة مهنية في إخضاع غير المتخصصين لسحر رؤيتهم، وفي ممارسة استعلائهم المعرفي، وبث الرهبة والخضوع في نفوس الآخرين، وجعلهم يشكون في كل مسلماتهم ومقومات تفكيرهم. إنه أقرب إلى الآيديولوجيا منه إلى العلم بمعناه النقدي الصارم. فهم يغفلون أولا أن هناك غموضاً وإبهاماً مفاهيميا لا يجوز إنكاره في علم الكون الكونتمي. فلئن كان الغموض المفاهيمي ملازماً لمكانيك الكونتم العادي والمألوف، فما بالك بعلم الكون الكونتمي، الذي يتضاعف منسوب غموضه! ومن جهة أخرى، فإن كون العدم ينصاع إلى مبادىء ميكانيك الكونتم المعمم يشير إلى أنه ليس عدماً مطلقا، وإنما هو نوع من الوجود بالقوة. إنه نوع من العودة إلى أرسطو. بل إن علماء الكون الكونتمي يتحدثون عن السوبرمكان، الذي يتكون من جميع الاحتمالات المكانية والمادية. ألا يشكل هذا السوبرمكان الوجود بالقوة الذي يتحول إلى وجود بالفعل بفضل مبادىء الكونتم المعممة؟
يبدو لي أن هناك تأويلين عقلانيين ممكنين للعدم في علم الكون الكونتمي: فإما أن يكون العدم حالة كمون أي وجوداً بالقوة لجميع الاحتمالات والممكنات، كما أسلفنا، وإما أن يكون حالة سابقة (منطقيا) على المكان والزمان والمادة، بحيث تتركب الأخيرة وتنبثق من قلب هذه الحالة الأولية. وما زلنا بالطبع في البدايات الأولى للتنظير لهذين التأويلين.
(3) لقد دلت التطبيقات الأولى لمكانيك الكونتم على أن هناك طولاً أدنى وفترة زمنية دنيا لا يمكن تخطيهما إلى ما دونهما. وعليه، فإن النقطة الأصلية المنفردة إن هي إلا وهم كلاسيكي، حيث إن القوانين الكونتمية تحظرها وتحظر الوصول إليها. فهناك حجم أدنى للمكان، أصغر بتريليونات تريليونات المرات من حجم الذرة، لكنه محدود وأعلى من الصفر. وقد ولدت هذه التطبيقات الأولى الأمل في أن تتمكن ميكانيك الكونتم من حل مشكلة النقطة الأصلية المنفردة، الأمر الذي حدا الفيزيائيين النظريين إلى تكثيف جهودهم لتوحيد ميكانيك الكونتم مع نظرية النسبية العامة في نظرية شاملة واحدة، أي لبناء نظرية كونتمية في الجاذبية. وهناك حاليا عدد من المحالولات لتحقيق ذلك، وفي مقدمتها علم الكون الكونتمي، السابق ذكره، ونظريات الخيوط الفائقة. وفي حال نظريات الخيوط الفائقة، فإنها ليست مجرد نظريات في المادة تضاف إلى نظرية النسبية العامة من خارجها، كما كان عليه الحال في التطبيقات الكونية السابقة، وإنما هي نظريات شاملة في الوجود المادي تنبع منها نظرية المادة ونظرية الزمكان (النسبية العامة) بصورة طبيعية. ومن هذه الزاوية، فهي تعد تحقيقا لحلم آينشتاين في بناء نظرية مجال موحد شاملة للمادة والمكان والزمان. لكن هذه النظريات ما زالت مبهمة المعنى الفيزيائي، كما إن تطبيقاتها الكونية ما زالت في بداياتها. وهناك أمل في أن تتمكن هذه النظريات من تجاوز مشكلة اللانهايات، التي أثخنت جسد نظرية المادة والجاذبية حتى الآن، بما في ذلك مشكلة النقطة الكونية الأصلية المنفردة.
ومن الأفكار المثيرة، بصدد حل مشكلة النقطة الكونية المنفردة، ما طرحه ستيفن هوكنغ بصدد الزمان في نظريته في علم الكون الكونتمي. إذ رأى هوكنغ أن الزمن يبدأ يتحول إلى نوع من البعد المكاني قبل أن يصل إلى نقطة الصفر (نقطة البداية). ويتم هذا التحول بصورة تدريجية. بذلك، وبرغم محدودية عمر الكون، فإنه ليست هناك نقطة بداية زمنية محددة للكون، ومن ثم ليست هناك نقطة كونية أصلية منفردة. كل ما في الأمر أن الزمان والمكان الثلاثي المألوف ينبثقان بفعل قوانين الكونتم من فضاء رباعي أولي سابق منطقيا على الزمان. فإذا عدنا بالزمان إلى الوراء، فإنه يتحول إلى بعد مكاني قبل الوصول بنا إلى النقطة المنفردة. وهو مخرج مرضٍ منطقيا لمشكلة النقطة المنفردة، وإن كان شديد الإبهام والتجريد وليس هناك ما يدعمه رصديا بصورة مباشرة. لكنها فكرة جريئة على أي حال، وتحمل في باطنها أمل بناء إطار نظري جديد قادر على استيعاب ظاهرة الخلق والنشوء الكوني استيعابا علميا عقلانيا.
وختاماً، فإنه ينبغي القول إن علم الكون دخل منذ مطلع تسعينيات القرن العشرين مرحلة جديدة في تاريخه تمثلت في تطوير أدوات كشف وتلسكوبات فضائية وأساليب في الرصد والحساب جديدة تتميز بدقتها المذهلة، التي تجعل من الممكن قياس الكميات الكونية بدقة قياسية، ومن ثم حسم كثير من المقولات الكونية، التي ظلت معلقة ردحاً طويلاً من الزمن. وبهذه التطورات المتسارعة صار بالإمكان الحسم بين النظريات الكونية، حتى تلك التي تتناول عملية الخلق والنشوء. لذلك فإننا لا نبالغ إن قلنا إن علم الكون وصل درجة النضج العلمي، وأنه لا ضير البتة في اعتباره علماً دقيقاً ناضجاً شأنه في ذلك شأن فروع الفيزياء الراسخة، كالفيزياء النووية وفيزياء الحالة الصلبة والفيزياء الفلكية. ولا شك أن العقد القادم سيكون عقد علم الكون، حيث من المتوقع أن يشهد ازدهاراً لا مثيل له في السابق، ويتجاوز بدرجات ما حققه هذا العلم من تطورات وقفزات طوال القرن العشرين الفائت.
المراجع
إذا أراد القارىء الكريم أن يتوسع في علم الكون من دون الدخول في التفصيلات الفنية والرياضية، فيمكنه الرجوع إلى الكتب والمقالات الآتية (الموجودة في مكتبتي الخاصة):
1. هشام غصيب، سيرورة التوحيد في الفيزياء المجال: الطريق إلى النسبية (من كوبرنيكوس إلى آينشتاين)، الجمعية العلمية الملكية والمنظمة الإسلامية للتربية والعلوم والثقافة، عمان، الأردن (1988).
2. هشام غصيب، دراسات في تاريخية العلم، دار التنوير العلمي والمؤسسة العربية للدراسات والنشر، عمان، الأردن (1993).
3. هشام غصيب، هل نشأ الكون من العدم؟ المضمون الفكري لنظرية النسبية العامة لآينشتاين، الأسس والمبادىء والاختبارات الأولى، المؤسسة العربية للدراسات والنشر، عمان وبيروت (1999).
4. Davies, P., God and the New Physics, Dent, London (1984).
5. Davies, P., Superforce: The Search for a Grand Unified Theory
of Nature, Heinemann, London (1984).
6. Davies, P., The Mind of God, Simon and Schuster, London (1992).
7. Eddington, A., The Expanding Universe, Cambridge Univ.
Press (1952).
8. Hawking, S., A Brief History of Time, Bantam, London (1988).
9. Hawking, S., and Israel, W., 300 Years of Gravitation, Cambridge
Univ. Press (1987).
10. Kaku, M., Hyperspace, Doubleday, London. (1994).
11. Layzer, D., Constructing the Universe, Scientific American
Library, New York (1984).
12. Narlikar, J. V., The Lighter Side of Gravity, Freeman, New
York (1982).
13. Pagels, H., Perfect Symmetry, Bantam, New York (1986).
14. Pagels, H., The Cosmic Code, Bantam, New York (1983).
15. Parker, B., Eintein’s Dream, Plenum, London (1988).
16. Singh, J., Modern Cosmology, Pelican, Penguin (1970).
17. Wald, R., Space Time and Gravity, Chicago (1977).
18. Wheeler, J., A Journey into Gravity and Spacetime, Scientific
American Library (1990).
19. Davies, P., About Time: Einstein’s Unfinished Revolution,
Simon and Schuster, New York (1996).
20. Davies, P., and Gribben, J., The Matter Myth, Simon and
Schuster, New York (1992).
21. Chown, M., Afterglow of Creation: From the Fireball to the
Discovery of Cosmic Ripples, Arrow, London (1993).
22. Callan, C., et. al., Cosmology and Newtonian Mechanics,
American Journal of Physics, (1964).
23. Hawking, S., and Penrose, R., The Nature of Space and Time,
Scientific American, (1997).
ولكن، وبرغم هذه الانتصارات النظرية الكبيرة، ظلت معضلة النقطة المنفردة الأصلية قائمة. فمن أين جاءت حالة الفراغ الزائف في المقام الأول؟ ومن أين جاءت طاقته والمجالات (ما يسمى المجالات غير المتجهة) التي تحمل هذه الطاقة؟
وقد تطورت نظرية الانتفاخ (التضخم) الكوني هذه صوب تقديم حل لمشكلة النقطة المنفردة الأصلية، وذلك على يدي الفيزيائي الروسي، أندريه ليندا. إذ توصل ليندا إلى ما يسمى الانتفاخ الفوضوي. ومفاد هذه الفكرة أن الانفجار الكوني ليس حدثاً فريداً يحدث مرة واحدة، وإنما هو عملية متواصلة وسلسلة لانهائية من الأحداث، وأن المكان كيان لانهائي تتولد فيه فقاعات كونية تتمدد صوب اللانهاية بصورة متواصلة. فالانفجار الكوني لا يحدث في الآن ذاته في كل بقاع الكون، وإنما يصيب بقعة ويتخلف في بقعة أخرى. من ثم، فإنه ليس هناك بداية ولا نهاية للكون، بمعنى أن الأكوان (الفقاعات الكونية) تتوالد باستمرار عبر عملية الانتفاخ (التضخم) الكوني، وتخلق كل فقاعة كونية شروط توالد المزيد من الفقاعات الكونية داخلها، وكأن الكون هو شجرة لامتناهية التشعب من الفقاعات الكونية.
والسؤال هو: إلى أي مدى تحل هذه الفكرة مشكلة النقطة المنفردة الأصلية؟ وإلى أي مدى تحمل مضامين مفاهيمية واضحة ومنسجمة مع ذاتها؟ وبصورة خاصة، إلى أي مدى تحدد مفهوم الزمان بصورة منطقية منسجمة مع ذاتها؟
ولعله من السابق لأوانه البت في هذه الأسئلة.
(2) بدأت في مطلع السبعينيات من القرن العشرين تتردد فكرة غريبة مفادها أن قوانين الفيزياء تجيز نشوء الكون من العدم. لكن هذه الفكرة لم تبرز على أساس نظرية النسبية العامة، وإنما ضمن إطار نظرية الكونتم، التي أطلق شرارتها الأولى الفيزيائي الألماني، ماكس بلانك، في مطلع القرن العشرين. والحال أن فيزياء القرن العشرين تنازعتها نظريتان أساسيتان: نظرية النسبية العامة، التي وجدت حقلها الطبيعي في الكون بوصفه نظاما شاملاً، ونظرية الكونتم، التي وجدت حقلها الطبيعي في الذرة ونواتها والجسيمات دون النووية. وانطلقت كل من النظريتين في حقلها الطبيعي بمعزل تقريبا عن النظرية الأخرى. ومع تطورهما الطبيعي، برز حجم الاختلاف، لا بل التناقض، بينهما. ولم يقلق ذلك الفيزيائيين كثيراً ما ظل حقلا النظريتين بمنأى عن بعضهما. لكن تطور علم الكون، واعتماده المتنامي على تطور نظرية المادة، وتمكنه من معالجة حالات الكون في اللحظات الأولى بعد ولادته، كل ذلك أدى إلى تداخل الحقلين الكوني ودون النووي تداخلا عضويا لا انفكاك فيه ولا مفرّ منه، الأمر الذي دفع خيرة العقول النظرية صوب توحيد النظريتين المتناقضتين: النسبية العامة ونظرية الكونتم. وبرغم التطورات المهمة التي حدثت على هذا الصعيد في ريع القرن الأخير، إلا أن التوحيد المرجو لم يتحقق حتى الآن، ويسود المحاولات التي تمت حتى الآن جو كثيف من الغموض والضبابية.
وعلى أي حال، فقد قادت نظرية الكونتم إلى تصور جديد للفراغ (الخلاء) مفاده أن الفراغ يعج، بالضرورة وبحكم طبيعته، بفيض من الجسيمات (فوتونات، إلكترونات، كواركات، الخ…) قصيرة العمر. فلا مانع لنشوء الجسيمات دون النووية من قلب الفراغ، شريطة ألا يتخطى بقاؤها فترات خاطفة تتناسب وطاقتها. ومن ذلك نبع السؤال الكوني الآتي: لئن أباحت قوانين نظرية الكونتم نشوء الجسيمات دون النووية من الفراغ لفترات خاطفة، فهل من الممكن أن تبيح نشوء بذور مكانية كونية من العدم؟
وبرزت صعوبتان أساسيتان في الرد على هذا السؤال. وتكمن الصعوبة الأولى في عمر الكون الطويل. فالجسيمات المتولدة من الفراغ لا تبقى إلا للحظات خاطفة. ما الذي يبقي الكون لمليارات السنين، إذاً؟ وكان الجواب أن الكتلة (أو، الطاقة) الكلية للكون تساوي صفراً، بمعنى أن الطاقة الموجبة المتمثلة في كتلة الجسيمات تكافىء تماماً الطاقة السالبة المتمثلة في المجال الجاذبي للكون. من ثم، فإنه يمكن للكون أن يبقى لفترات طويلة جداً وفق قوانين الكونتم، التي تنص على أن هناك علاقة عكسية بين زمن البقاء وبين طاقة النظام المادي.
أما الصعوبة الثانية، فتكمن في الحجم الهائل للكون اليوم. إن البذرة الكونية تنشأ صغيرة جداً، بل تكون أصغر من البروتون بمليار مليار مرة. والسؤال هو: لماذا لا تنهار هذه البذرة تحت تأثير الجاذبية لتعود إلى العدم الذي انبثقت منه؟
والجواب، الذي يتبادر إلى الذهن هنا، هو أن كثيراً من هذه البذرات الكونية تنهار بالفعل قبل أن يتاح لها المجال للتحول إلى أكوان، لكن بعضها تتضمن حالات مادية تدفعها إلى الانتفاخ والتضخم الهائلين اللذين يحولانها إلى أكوان ضخمة على غرار كوننا.
لكن هاتين الإجابتين لا تفيان تماماً بالغرض، حيث إنهما تكتفيان ببيان الإمكانات ولا تحددان الاحتمالات، ولا الآليات المفصلة لنشوء البذور الكونية وتحولها إلى أكوان ضخمة. كما إن مفهوم العدم الذي تنطويان عليه مفهوم ضبابي مبهم يعوزه التحديد الدقيق. فهل هو المكان الفارغ من المادة والطاقة، أم إنه المكان الذي تكون فيه طاقة المجالات الأولية للمادة عند حدها الأدنى، أم إنه حالة انعدام المكان والزمان والمادة والطاقة؟ وما معنى ذلك كله وما إمكانيته؟
وقد نشأ علم الكون الكونتمي محاولة للإجابة عن هذه الأسئلة ولبيان الاحتمالات والآليات المفصلة لنشوء الكون من العدم. والفكرة الأساسية هنا هي أن هناك محيطاً من البذور الكونية الممكنة الحدوث والمتنوعة المضمون، أي من حيث طبيعة هندستها وحالة المادة. لكن احتمالات حدوثها، أي انبثاقها من العدم، ليست متساوية. فبعضها مهمل الاحتمال، وبعضها الآخر عظيم الاحتمال. ولكن كيف نحدد هذه الاحتمالات؟ إننا نحددها تماماً كما نحدد احتمالات الإلكترون أو الفوتون، أي بمبادىء الميكانيكا الكونتمية ومعادلاتها، بعد توسيعها وتعميمها بالطبع. وقد جرى توسيع هذه المبادىء وتعميمها كونيا بطريقتين: طريقة هوكنغ وهارتل من جهة وطريقة فايلنكن ولندا من جهة أخرى. وبرغم بعض النجاحات التفسيرية التي حققها علم الكون الوكنتمي ممثلا بهاتين الطريقتين، إلا أنه ما زال في بداية الطريق، وأمامه الكثير من التحديات والتوضيحات، كما إن جل مفهوماته ما زالت مبهمة وضبابية.
وفي بادىء الأمر، فهم بالعدم المكان الفارغ من المادة والطاقة، وانصبت الجهود على اشتقاق وجود المادة بتنوعها من المكان الفارغ، سواء أكان منحنيا أم غير منحن، ارتكازاً إلى فكرة أن المكان الفارغ غير مستقر بفعل الذبذبات الكونتمية، الأمر الذي يدفعه إلى “الانهيار” إلى كون يعج بالمادة. لكن علم الكون الكونتمي سرعان ما تخطى ذلك إلى اعتبار العدم ليس فقط حالة انعدام المادة بتنوعاتها الزاخرة، وإنما أيضا حالة انعدام المكان والزمان، فكان عليه وضع تصور لانبثاق المكان والزمان والمادة من قلب العدم بهذا المعنى تحديداً. ووجد ضالته في طرائق ميكانيك الكونتم بعد تعميمها إلى أقصى حد. ووضع نصب عينيه: (1) اشتقاق وجود البذرة المكانية وآليات نشوئها؛ (2) اشتقاق شروط انتفاخ المكان بسرعة خيالية تفوق سرعة الضوء بمرات عديدة؛ (3) اشتقاق قوانين المادة وقوانين الزمكان من طرائق ميكانيك الكونتم المعممة؛ (4) اشتقاق توزيع المادة في المكان، وبخاصة توزيع المجرات؛ (5) اشتقاق اتجاه الزمن وكونه يسير في الاتجاه ذاته في كل نقطة مكانية. وهي مهمات كبيرة تحتاج إلى جهود نظرية جبارة وإلى حسابات تستلزم أعتى الحواسيب الممكنة.
وهنا يبرز السؤال الفلسفي الآتي: هي إن العدم (اللامادة واللامكان واللازمان)، الذي يتكلم عنه علم الكون الكونتمي، هو اللاشيء أو اللاوجود فعلاً؟ هل إن علم الكون الكونتمي يناقض، بطرحه ذاك، المبدأ الأساس للعقلانية والقائل بأن لا شيء ينبع من العدم؟
هناك ميل واضح لدى بعض الفيزيائيين صوب صدم قرائهم وإثارة دهشتهم وتحدي مخيالهم ومسلماتهم بتكرار مقولة أن الكون نبع من العدم المطلق بالضرورة – ضرورة مبادىء ميكانيك الكونتم المعمم. ولربما كان هذا الميل يعبر عن نزعة تسلطية لدى أولئك الفيزيائيين ورغبة مهنية في إخضاع غير المتخصصين لسحر رؤيتهم، وفي ممارسة استعلائهم المعرفي، وبث الرهبة والخضوع في نفوس الآخرين، وجعلهم يشكون في كل مسلماتهم ومقومات تفكيرهم. إنه أقرب إلى الآيديولوجيا منه إلى العلم بمعناه النقدي الصارم. فهم يغفلون أولا أن هناك غموضاً وإبهاماً مفاهيميا لا يجوز إنكاره في علم الكون الكونتمي. فلئن كان الغموض المفاهيمي ملازماً لمكانيك الكونتم العادي والمألوف، فما بالك بعلم الكون الكونتمي، الذي يتضاعف منسوب غموضه! ومن جهة أخرى، فإن كون العدم ينصاع إلى مبادىء ميكانيك الكونتم المعمم يشير إلى أنه ليس عدماً مطلقا، وإنما هو نوع من الوجود بالقوة. إنه نوع من العودة إلى أرسطو. بل إن علماء الكون الكونتمي يتحدثون عن السوبرمكان، الذي يتكون من جميع الاحتمالات المكانية والمادية. ألا يشكل هذا السوبرمكان الوجود بالقوة الذي يتحول إلى وجود بالفعل بفضل مبادىء الكونتم المعممة؟
يبدو لي أن هناك تأويلين عقلانيين ممكنين للعدم في علم الكون الكونتمي: فإما أن يكون العدم حالة كمون أي وجوداً بالقوة لجميع الاحتمالات والممكنات، كما أسلفنا، وإما أن يكون حالة سابقة (منطقيا) على المكان والزمان والمادة، بحيث تتركب الأخيرة وتنبثق من قلب هذه الحالة الأولية. وما زلنا بالطبع في البدايات الأولى للتنظير لهذين التأويلين.
(3) لقد دلت التطبيقات الأولى لمكانيك الكونتم على أن هناك طولاً أدنى وفترة زمنية دنيا لا يمكن تخطيهما إلى ما دونهما. وعليه، فإن النقطة الأصلية المنفردة إن هي إلا وهم كلاسيكي، حيث إن القوانين الكونتمية تحظرها وتحظر الوصول إليها. فهناك حجم أدنى للمكان، أصغر بتريليونات تريليونات المرات من حجم الذرة، لكنه محدود وأعلى من الصفر. وقد ولدت هذه التطبيقات الأولى الأمل في أن تتمكن ميكانيك الكونتم من حل مشكلة النقطة الأصلية المنفردة، الأمر الذي حدا الفيزيائيين النظريين إلى تكثيف جهودهم لتوحيد ميكانيك الكونتم مع نظرية النسبية العامة في نظرية شاملة واحدة، أي لبناء نظرية كونتمية في الجاذبية. وهناك حاليا عدد من المحالولات لتحقيق ذلك، وفي مقدمتها علم الكون الكونتمي، السابق ذكره، ونظريات الخيوط الفائقة. وفي حال نظريات الخيوط الفائقة، فإنها ليست مجرد نظريات في المادة تضاف إلى نظرية النسبية العامة من خارجها، كما كان عليه الحال في التطبيقات الكونية السابقة، وإنما هي نظريات شاملة في الوجود المادي تنبع منها نظرية المادة ونظرية الزمكان (النسبية العامة) بصورة طبيعية. ومن هذه الزاوية، فهي تعد تحقيقا لحلم آينشتاين في بناء نظرية مجال موحد شاملة للمادة والمكان والزمان. لكن هذه النظريات ما زالت مبهمة المعنى الفيزيائي، كما إن تطبيقاتها الكونية ما زالت في بداياتها. وهناك أمل في أن تتمكن هذه النظريات من تجاوز مشكلة اللانهايات، التي أثخنت جسد نظرية المادة والجاذبية حتى الآن، بما في ذلك مشكلة النقطة الكونية الأصلية المنفردة.
ومن الأفكار المثيرة، بصدد حل مشكلة النقطة الكونية المنفردة، ما طرحه ستيفن هوكنغ بصدد الزمان في نظريته في علم الكون الكونتمي. إذ رأى هوكنغ أن الزمن يبدأ يتحول إلى نوع من البعد المكاني قبل أن يصل إلى نقطة الصفر (نقطة البداية). ويتم هذا التحول بصورة تدريجية. بذلك، وبرغم محدودية عمر الكون، فإنه ليست هناك نقطة بداية زمنية محددة للكون، ومن ثم ليست هناك نقطة كونية أصلية منفردة. كل ما في الأمر أن الزمان والمكان الثلاثي المألوف ينبثقان بفعل قوانين الكونتم من فضاء رباعي أولي سابق منطقيا على الزمان. فإذا عدنا بالزمان إلى الوراء، فإنه يتحول إلى بعد مكاني قبل الوصول بنا إلى النقطة المنفردة. وهو مخرج مرضٍ منطقيا لمشكلة النقطة المنفردة، وإن كان شديد الإبهام والتجريد وليس هناك ما يدعمه رصديا بصورة مباشرة. لكنها فكرة جريئة على أي حال، وتحمل في باطنها أمل بناء إطار نظري جديد قادر على استيعاب ظاهرة الخلق والنشوء الكوني استيعابا علميا عقلانيا.
وختاماً، فإنه ينبغي القول إن علم الكون دخل منذ مطلع تسعينيات القرن العشرين مرحلة جديدة في تاريخه تمثلت في تطوير أدوات كشف وتلسكوبات فضائية وأساليب في الرصد والحساب جديدة تتميز بدقتها المذهلة، التي تجعل من الممكن قياس الكميات الكونية بدقة قياسية، ومن ثم حسم كثير من المقولات الكونية، التي ظلت معلقة ردحاً طويلاً من الزمن. وبهذه التطورات المتسارعة صار بالإمكان الحسم بين النظريات الكونية، حتى تلك التي تتناول عملية الخلق والنشوء. لذلك فإننا لا نبالغ إن قلنا إن علم الكون وصل درجة النضج العلمي، وأنه لا ضير البتة في اعتباره علماً دقيقاً ناضجاً شأنه في ذلك شأن فروع الفيزياء الراسخة، كالفيزياء النووية وفيزياء الحالة الصلبة والفيزياء الفلكية. ولا شك أن العقد القادم سيكون عقد علم الكون، حيث من المتوقع أن يشهد ازدهاراً لا مثيل له في السابق، ويتجاوز بدرجات ما حققه هذا العلم من تطورات وقفزات طوال القرن العشرين الفائت.
المراجع
إذا أراد القارىء الكريم أن يتوسع في علم الكون من دون الدخول في التفصيلات الفنية والرياضية، فيمكنه الرجوع إلى الكتب والمقالات الآتية (الموجودة في مكتبتي الخاصة):
1. هشام غصيب، سيرورة التوحيد في الفيزياء المجال: الطريق إلى النسبية (من كوبرنيكوس إلى آينشتاين)، الجمعية العلمية الملكية والمنظمة الإسلامية للتربية والعلوم والثقافة، عمان، الأردن (1988).
2. هشام غصيب، دراسات في تاريخية العلم، دار التنوير العلمي والمؤسسة العربية للدراسات والنشر، عمان، الأردن (1993).
3. هشام غصيب، هل نشأ الكون من العدم؟ المضمون الفكري لنظرية النسبية العامة لآينشتاين، الأسس والمبادىء والاختبارات الأولى، المؤسسة العربية للدراسات والنشر، عمان وبيروت (1999).
4. Davies, P., God and the New Physics, Dent, London (1984).
5. Davies, P., Superforce: The Search for a Grand Unified Theory
of Nature, Heinemann, London (1984).
6. Davies, P., The Mind of God, Simon and Schuster, London (1992).
7. Eddington, A., The Expanding Universe, Cambridge Univ.
Press (1952).
8. Hawking, S., A Brief History of Time, Bantam, London (1988).
9. Hawking, S., and Israel, W., 300 Years of Gravitation, Cambridge
Univ. Press (1987).
10. Kaku, M., Hyperspace, Doubleday, London. (1994).
11. Layzer, D., Constructing the Universe, Scientific American
Library, New York (1984).
12. Narlikar, J. V., The Lighter Side of Gravity, Freeman, New
York (1982).
13. Pagels, H., Perfect Symmetry, Bantam, New York (1986).
14. Pagels, H., The Cosmic Code, Bantam, New York (1983).
15. Parker, B., Eintein’s Dream, Plenum, London (1988).
16. Singh, J., Modern Cosmology, Pelican, Penguin (1970).
17. Wald, R., Space Time and Gravity, Chicago (1977).
18. Wheeler, J., A Journey into Gravity and Spacetime, Scientific
American Library (1990).
19. Davies, P., About Time: Einstein’s Unfinished Revolution,
Simon and Schuster, New York (1996).
20. Davies, P., and Gribben, J., The Matter Myth, Simon and
Schuster, New York (1992).
21. Chown, M., Afterglow of Creation: From the Fireball to the
Discovery of Cosmic Ripples, Arrow, London (1993).
22. Callan, C., et. al., Cosmology and Newtonian Mechanics,
American Journal of Physics, (1964).
23. Hawking, S., and Penrose, R., The Nature of Space and Time,
Scientific American, (1997).
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق