ستيفن ولفرام شخصية مؤثرة في مجالي البرمجة والرياضيات، فهو صاحب فكرة (ولفرام ألفا)، وهو موقع إلكتروني يحاول الإجابة عن الأسئلة باستخدام خوارزميات للبحث في قاعدة بيانات ضخمة من المعلومات، وهو العقل المدبر وراء (ماثمتيكا)، وهو نظام كمبيوتر يستخدمه العلماء حول العالم. أطلق ولفرام حديثًا مشروعًا جديدًا اسمه (مشروع فيزياء ولفرام)، وهو محاولة طموح لوضع فيزياء جديدة للكون. صرح ولفرام أن الفيزياء الجديدة هي الحوسبة، وكانت الفكرة الأساسية هي أن كل شيء يمكن اختصاره بتطبيق قوانين بسيطة على اللبنات الأساسية.
ما معنى (الفيزياء الجديدة)؟
لماذا قد نحتاج إلى نظرية كهذه، ولدينا بالفعل نظريتان ناجحتان نجاحًا استثنائيًا في الفيزياء؟ وهما النسبية العامة التي تفسر الجاذبية والبنية الكبرى للكون، وميكانيكا الكم، وهي نظرية المكونات الأساسية للمادة والجسيمات دون الذرية وتفاعلاتها، ألا يُعَد ذلك نجاحًا في حل معضلات الفيزياء؟
ليس تمامًا، ففي حين لدينا نظرية ممتازة تفسر تأثير الجاذبية على الأجسام الكبيرة كالنجوم والكواكب والبشر، فإننا لم نستوعب حتى الآن تأثير الجاذبية عند مستويات طاقة عالية جدًا، أو على الأشياء الصغيرة للغاية.
(تنهار) النسبية العامة عندما نحاول استخدامها لتفسير العالم الذي تحكمه ميكانيكا الكم، وهو عالم الأشياء الصغيرة، ما أدى إلى البحث عن لغز فيزيائي هو نظرية الجاذبية الكمية، التي ستجمع ما نعرفه عن النسبية العامة مع ما نعرفه عن ميكانيكا الكم لإنتاج نظرية فيزيائية جديدة كليًا.
أفضل نهج نملكه حاليًا نحو الجاذبية الكمية هو نظرية الأوتار، التي كانت قيد العمل مدة 50 عامًا أو نحو ذلك، وقد حققت بعض النجاح، رغم تزايد عدم الرضا عنها.
ما الجديد في نهج ولفرام ؟
يحاول ولفرام تقديم بديل لنظرية الأوتار، من طريق فرع من الرياضيات يُسمى نظرية المخططات، التي تتناول مجموعات من النقاط أو العقد المتصلة بخطوط أو حواف.
لنطرح مثالًا من منصات التواصل الاجتماعي: لنقل أننا بدأنا بشخص ما وليكن اسمه بيتي، والخطوة التالية هي أن يضيف كل شخص 3 أصدقاء. بتطبيق هذه القاعدة على بيتي، يصبح لديها 3 أصدقاء، يلي ذلك تطبيق القاعدة مرةً أخرى على جميع الأشخاص (ومنهم بيتي)، وسرعان ما ستتشكل شبكة أصدقاء تتمثل في مخطط معقد.
بتطبيق قاعدة بسيطة عدة مرات، تتشكل شبكة معقدة من النقاط والوصلات
يكمن اقتراح ولفرام في أنه يمكن نمذجة الكون بالطريقة ذاتها تقريبًا، ويقترح أن الهدف من الفيزياء هو وضع القوانين التي يخضع لها المخطط الكوني.
حجر الأساس لاقتراحه هو أن المخطط المعقد بشكل مناسب يشبه شكلًا هندسيًا، فمثلًا لنتخيل مكعبًا ومخططًا يمثله.
بنفس الطريقة التي تشكل بها مجموعة من النقاط والخطوط مكعبًا، يرى ولفرام أن الفضاء نفسه قد يكون شبكة تربط سلسلة من العقد معًا
يجادل ولفرام بأن المخططات المعقدة للغاية تمثل الأسطح والأحجام، فإضافة ما يكفي من العقد وربطها بخطوط كافية تشكل نوعًا من الشبكات. يرى ولفرام أنه يمكن التفكير في الفضاء ذاته بوصفه شبكةً تربط سلسلةً من العقد بهذا الأسلوب.
ما علاقة هذا بالفيزياء؟
كيف قد تساعد شبكة معقدة في مشروع التوفيق بين النسبية العامة وميكانيكا الكم؟ تتعامل نظرية الكم مع الأجسام القائمة بذاتها، التي تمتلك خصائص منفصلة، في حين تتعامل النسبية العامة مع الكون بوصفه استمراريًا، والجاذبية بوصفها قوةً مستمرة.
إذا تمكنا من تأسيس نظرية تحقق ما حققته النسبية العامة، ولكن بدءًا من كيانات مستقلة كالمخططات، فإن احتمالات المواءمة بينها وبين ميكانيكا الكم تبدو مبشرةً أكثر.
إذا استطعنا بناء تشكيلات هندسية تشبه ما قدمته النسبية العامة باستخدام بنية منفصلة، فستبدو الاحتمالات أفضل من ذي قبل.
قد يكون الفضاء شبكةً معقدة من النقاط المتصلة بواسطة قانون بسيط يتكرر عدة مرات
هل حان الوقت لنتحمس للنظرية الجديدة؟
يبدو مشروع ولفرام واعدًا، لكنه يحتوي تلميحات تدل على الغطرسة. يعارض ولفرام ما حققه أينشتاين وهوكينغ، دون أن يقدم أبحاثًا تضاهي ما قدماه في مجال الفيزياء.
نشر ولفرام بالفعل عدة أوراق بحثية في شبابه، لكن كان ذلك قبل 40 عامًا، إضافةً إلى كتاب (نوع جديد من العلوم)، وهو الأب الروحي لمشروع ولفرام الفيزيائي.
أيضًا فإن أسلوبه ليس استثنائيًا بالكامل، فهو مشابه لنهجين موجودين عن الجاذبية الكمية: نظرية المجموعة السببية ونظرية الجاذبية الكمية الحلقية، دون ذكر لأي منهما في تصميماته.
ومع ذلك، فإن مشروع ولفرام معتبر لثلاثة أسباب:
- يمتلك ولفرام جمهورًا واسعًا سيفعل الكثير لترويج النهج الذي يدافع عنه، خصوصًا أن أنصار الجاذبية الكمية الحلقية يشكون من هيمنة نظرية الأوتار داخل مجتمع الفيزياء، وقد يساهم ولفرام في تحول المنظومة المعرفية في الفيزياء.
- يقدم ولفرام نظرةً عامة دقيقة للغاية للمشروع، من المبادئ الأساسية لنظرية المخططات وصولًا إلى النسبية العامة، ما يسهل مواكبة النهج العام واحتمال تقديم مساهمات.
- المشروع (مفتوح المصدر) أو يقبل المساهمات، أي إنه يدعو المساهمين من محبي العلم، وفي غياب الحلول البديلة، يعطينا المشروع شيئًا نقوم به في الوقت الحالي.
اقرأ أيضًا:
الكون: فقاعة متوسعة في بعد إضافي
الكون في صندوق و بيانات فلكية كافية لملء ما يعادل 30 ألف من موسوعات ويكيبيديا
ترجمة: رولان جعفر
تدقيق: سمية المهدي
مراجعة: أكرم محيي الدين
