هل نشيع مبدأ اللاحتمية ؟

يوم كان الماركسيون يقولون بمبدأ الحتمية، كانت الطعون توجه اليهم من فيزياء اللاحتمية بصفة خاصة. ومن يقوى على مناطحة الفيزياء؟ كان اللاحتميون يحيلونهم الى "قطة شرودنغر"1 ولاحتمية ميكانيك الكم التي توصل اليها العالم الفيزيائي الألماني فيرنر هايزنبرغ في بداية الثلاثينات في قرننا الذي اشرف على التواري. وإذ لم يدخل في روع اينشتاين هذا المبدأ اللاحتمي، انبرى له العالم الدنماركي نيلزبور Niels Bohr بحججه "الدامغة" منتصراً لميكانيك الكم ومبدأ اللاحتمية. وشالت كفة الحتمية بعد ان رجحت كفة اللاحتمية منذ ثلاثينات هذا القرن حتى يومنا. ثم لما سقط المعسكر الاشتراكي قيل ان آخر حصون الحتمية تهاوت، دخلت الساحة كلياً لمبدأ اللاحتمية، وانتصرت "العلمية" على "العلموية"، و"الموضوعية" على "الايديولوجيا". وبدت الايديولوجيا اشبه بحديث خرافة مع اننا نعلم ان حضورها في العالم الرأسمالي ليس اخف وطأة.
واليوم نفاجأ بمن يعلن عن "نهاية اللاحتمية"! فما عدا مما بدا؟ وهل سيعاد النظر في العديد من الامور التي اريد لها ان تكون لاحتمية؟ لنستمع الى ما طالعتنا به مجلة "New Scientist" البريطانية في 6 آذار مارس 1999، تحت عنوان رئيسي: "نهاية الحتمية"، وآخر تفصيلي: "لوّح بتحية الوداع لمبدأ اللاحتمية، فلن تكون بحاجة اليه بعد الآن. ورحّب بميكانيك التشابك Entanglement". هذا ما يقوله مارك بوكانان:
كان الخلاف بين آينشتاين ونيلز بور Niels Bohr من اكبر السجالات في تاريخ العلم. كان آينشتاين في معسكر الحتمية، وبور في معسكر اللاحتمية. في اواخر العشرينات وأوائل الثلاثينات دخل هذان العالمان البارزان في نقاش طويل حول مستقبل الفيزياء. فآينشتاين لم يكن يتقبل بأي شكل من الاشكال العفوية واللاأدرية القطيعتين في ميكانيك الكم Quantum Mechanics. لكن نيلز بور برهن على ان آينشتاين كان مخطئاً، وكُتب الفوز لميكانيك الكم، على رغم كل عيوبه او كل مقوماته المرة، بكلمات بوكانان. وقد دحض بور آينشتاين بالاستناد الى مبدأ اللاحتمية الذي جاء به فيرنر هايزنبرغ: اذا حاولت ان تقيس موضع الالكترون او اي جُسيم كمي، فانك ستعكر سرعته او زخمه، كما يقول هايزنبرغ. اي انك لا تستطيع الوقوف على سرعة وموضع الجسيم في وقت معاً. هذا هو مبدأ اللاحتمية. وقد لجأ كل من بور وآينشتاين الى تجارب خيالية للبرهنة على آرائهما، لأن التكنولوجيا يومذاك كانت قاصرة عن تلبية حاجاتهما. اما اليوم فقد تغيرت الأمور، بعد مرور سبعين عاماً. لقد استطاع Gerhard Rempe وزملاؤه في جامعة كونستاتس في المانيا، بواسطة اشعة الليزر الحساسة، ان يقوموا بواحدة من اشهر التجارب التي تناقش حولها - نظرياً - آينشتاين وبور. ويبدو انهم سيستخدمونها ليقلبوا تاريخ الفيزياء رأساً على عقب.
ان ميكانيك الكم - القائم على مبدأ اللاحتمية، كما مرّ بنا - لا يزال طوداً شامخاً، لكن يبدو ان نيلز بور بنى مجده على نقاش لا أساس له من الصحة، كما يقول مارك بوكانان. لقد ضلل آينشتاين عن غير عمد، وعلى مدى سبعين عاماً اساء معظم الفيزيائيين فهم أهم نظرية في الفيزياء. ظلوا يعتقدون بأن سحر ميكانيك الكم يكمن في لاحتميته، او غموضه، بيد ان هناك حقيقة اخرى ينطوي عليها عالم الكم، هي ظاهرة ما يدعى بالتشابك Entanglement التي هي جوهر كل شيء.
هذه التجربة، في اطار منطقها، هي في غاية البساطة. انها التجربة المعروفة بتجربة الشقين الطوليين، التي تبرهن على واحد من اعمق اسرار ميكانيك الكم: كيف يصبح شيء موجة وجسيماً في وقت معاً؟ في هذه التجربة يظهر كيف ان الشعاعين المارين من خلال الشقين الطوليين يتصرفان كموجتين، اما ان تقوي احداهما الاخرى او تلغيها، يتوقف ذلك على اين يلتقيان. وهذا ما أثار اعصاب آينشتاين: كيف يتداخل جُسيم مع نفسه؟ كيف يعرف ان كلا الشقين الطوليين مفتوحان؟ ميكانيك الكم يقول انه يجب ان ينشطر بشكل ما الى جسيمين شبحين، يمر كل منهما من شق، ويتم تداخلهما في الجانب الآخر.
يفترض مبدأ هايزنبرغ القائل باللاحتمية انك اذا حددت موضع الجسم بدقة، فانك بذلك ستزيد من لاحتمية زخمه. ويقول نيلز بور ان هذا يحصل لأن الفوتونات وحدات الكم الضوئية تعطي دفعات زخمية عفوية، وتتعذر السيطرة عليها. وفي بداية التسعينات استطاع الفيزيائيون ان يحققوا هذه التجربة الذهنية في المختبر، وكانت النتائج معززة لما قاله بور وهايزنبرغ تماماً. اذا حاولت ان ترى اي طريق تسلك الجسيمات فانها تكف عن التصرف كأمواج، وتصبح الصورة على الشاشة بقعة كبيرة، وليس شكلاً متداخلاً.
ومنذ نصف قرن ظل الفيزيائيون يرددون هذه القصة، اي كيف ان مبدأ اللاحتمية يلعب دور السند الخفي لنظرية الكم. وأصبح الايمان بها بمثابة طقس الانتماء الى حظيرة الفيزياء. ولم يكن مستغرباً، والحالة هذه، ان تورث تجربة Gerhard Rempe رعباً في صفوفهم. فهي تبرهن على ان منطق بور كان قائماً على ضلال. وفي واقع الحال ان فكرة هذه التجربة طُرحت في 1991 من قبل عدد من العلماء في معهد ماكس بلانك Plank في المانيا. لقد استفاد علماء معهد ماكس بلانك من امكانية تبريد الذرات الى ما يقرب كثيراً من الصفر المطلق باستعمال اشعة الليزر. ذلك ان الذرات المبردة جداً تكون اطوال موجاتها طويلة، مما يسهّل رؤية تداخل صورها. ومع ذلك لم يكن بوسع احد ان يكتب له النجاح في تنفيذ التجربة الا في العام الماضي، على يد Gerhard Rempe وزملائه. يقول هذا العالم: "في تجربتنا لا توجد دفعات عفوية". ومع ذلك فان هذه التجربة لم تبرهن على خطأ مبدأ اللاحتمية، لأن قياس موضع الجسيم فيها كان غير دقيق الى درجة كبيرة. فماذا جرى اذن؟ هل لا يزال جوهر النظرية الكمية كما هو؟ وان هذه التجربة الوحيدة كانت خطوة لا أهمية لها؟... في جامعة كامبردج حاول الفيزيائي يوشي YU SHI اكتشاف حقيقة الامر. بحافز من تجربة Rempe، عاد الى مراجعة التجارب الذهنية التي "دحض" بور بواسطتها آينشتاين. وتوصل الى قرار جعله اقل انبهاراً بتفسير نيلز بور. لقد اعاد يو شي التجارب القديمة مستعملاً المعادلات الدقيقة لنظرية الكم التي تطرح التفسير الكامل الممكن للجسيم الكمي، واكتشف ان مبدأ اللاحتمية، على رغم كل ما قاله بور، لم يكن له علاقة بتدمير التداخل بين شعاعي الشقين. ويقول يو شي: "يعتقد الناس بأن بور كان مصيباً، وآينشتاين مخطئاً، غير ان هذا غير صحيح. ان فكرة بور القائمة على ان دفعة الزخم تحطم التداخل خاطئة".
ويقول بوكانان: تستطيع الذرة بحد ذاتها ان تتصرف كموجة. ومع الجهاز ذي الشقين الطوليين، تنشطر الذرة عملياً، وتمر من خلال الشقين كليهما. وإذا تحرك شبحا الذرة هذان في ممر لهما، فانهما سيلتحمان ويتداخلان على الشاشة.
لكن لنفرض انك أرسلت فوتوناً وحدة كم ضوئي من خلال احد الشقين الطوليين. اذا كانت هناك ذرة، فان الفوتون سيرتد ويحدد موضع الذرة. الا انه لما كانت هوية الذرة قد انشطرت بين الممرين، فانها ستجعل الفوتون ينشطر ايضاً. وسيرتد شبح الفوتون عن شبح الذرة في ذلك الشق الطولي، ويمضي في طريقه شبح فوتوو آخر. هذا هو جوهر عملية التشابك Entanglement: ان التفاعل يُزوج شبح كل ذرة مع شبح الفوتون المقابل له. وبارتباط شبحي الذرة بطفيلييهما شبحي الفوتون، فانهما يتزاوجان على نحو غير ملائم، وبذلك يزول التداخل.
في 1935، ادرك آينشتاين انه اذا تشابكت ذرتان، فان اي تأثير على احداهما سيؤثر على الاخرى، حتى لو كان ذلك على مسافة بعيدة. ونتيجة لذلك، شك آينشتاين في ان يكون التشابك حقيقياً. لكن التجارب بعد ذلك اكدت على ان هذا الترابط "اللاموضعي" لجزئين مختلفين من العالم يحصل في الواقع. ولأن هذه الحكاية رهيبة جداً، فقد صرف الفيزيائيون النظر عن حكاية التشابك، وفرّطوا بدورها في التجارب البسيطة.
وباهمالهم التشابك، اعتبر الفيزيائيون كلام نيلز بور إنجيلاً، كما يقول مارك بوكانان. ولا يزال معظمهم يشاطرون هذا العالم، اي نيلز بور، فكرته المتطرفة حول مبدأ هايزنبرغ القائل باللاحتمية. لكن بوكانان يعتقد بأن هذه المحاولات الجديدة في البرهنة على لاصوابية اللاحتمية وان لم يكن لها اي اثر على عمل الفيزيائيين في اعداد حساباتهم في ميدان ميكانيك الكم، فانها ستزعزع معتقداتهم. ويبدو ايضاً ان مبدأ اللاحتمية، والمكانة العالية التي يحتلها عالم الكم، لا يستندان كثيراً الى سمعة بور الكبيرة كفيزيائي، كما يقول بوكانان. ويشار الى ان بور كان معروفاً بأنه كان غامضاً في كتاباته. ومع ذلك فان العديد من الفيزيائيين يعتبرون هذا الغموض "عمقاً وحدّة ذهن"، حتى لو انهم لا يفهمون كلامه. ويقال ان نيلز بوركان يحب الكلام على "الحقائق العميقة، التي يكون نقيضها صحيحاً". واعترف ايضاً بأن "كل جملة اقولها ينبغي ان لا تفهم كتوكيد بل كتساؤل".
وبعد، ماذا سيكون مصير اللاحتمية في الفيزياء؟ هل سينتهي اجلها، ويردّ الاعتبار للحتمية؟ يفهم مما سبق ان القول الفصل سيكون للتكنولوجيا. فإذا كانت التكنولوجيات، منذ الثلث الأول من قرننا حتى يومنا هذا تقريباً، قاصرة عن ضرب عصفورين بحجر تحديد موضع الجسيم وزخمه في آن واحد، فلعلها تصبح قادرة على ذلك يوماً ما. ولا بد ان يدعونا هذا الى اعتبارها حكماً فصلاً في مثل هذه الأمور، بمعنى اننا لا ينبغي ان نتعصب لرأي قبل ان تعززه البيّنة التكنولوجية بصورة قاطعة. وإذا كانت اللاحتمية في الفيزياء تتعرض اليوم للامتحان، فلماذا نصرّ على الاتكاء عليها في الميادين الاجتماعية والفكرية؟ وفي كافة الاحوال، ان للعلوم الطبيعية منطقها وقوانيها أيضاً. وقد اخطأ الماركسيون، على ما نحسب، حين تصوروا ان قوانين العلوم الطبيعية يمكن ان تنسحب على المجتمع، ثم وجدوا انفسهم في ورطة حين جوبهوا بمبدأ اللاحتمية الفيزيائية، الذي ناقض الحتمية الماركسية. كما نحسب ان خصوم الماركسية كانوا متسرعين في تمسكهم بمبدأ اللاحتمية في الفيزياء وكأنه قانون مطلق وينبغي ان ينسحب على كل شيء في الوجود.
1 قطعة شرودنغر: تنسب حكايتها الى العالم النمساوي اروين شرودنغر 1887 - 1961 الذي اقترن اسمه بالميكانيك الموجي. ومفاد الفكرة اننا اذا وضعنا قطعة في صندوق مغلق ذي فتحتين صغيرتين جداً، وأطلقنا الكتروناً في الصندوق، فاما ان يدخل هذا الالكترون من الفتحة الأولى، ويتسبب في مقتل القطة او انه لن يصيب القطة اذا دخل من الفتحة الثانية. لكن الى ان يُفتح الصندوق وتُفحص محتوياته، فان القطة لن تكون ميتة ولا حية، بل الحالتين في آن معاً! وهذا للتوكيد على مبدأ اللاحتمية المتعلق بعدم القدرة على تحديد موضع وسرعة الجسيم الذري في آن واحد.