العلم الزائف في الفيزياء الأساسية

Sverre Holm

هل بالفعل استحق الفيزيائي الراحل ستيفن هوكينغ جائزة نوبل لإسهاماته في مجال الفيزياء؟ وإذا كانت نظريةٌ ما تبدو أنيقة رياضياً وتفسيرية، فهل يعفينا ذلك من إجراء تجارب للتحقق من صحتها كما هو حاصل في بعض نظريات الفيزياء الحديثة؟ وكيف يمكننا أن نفرق ونضع ترسيم واضح بين العلم الحقيقي والعلم الزائف؟ كل هذا وأكثر تجدونه في هذا المقال الشيق.

من أشهر الفيزيائيين المعاصرين، الفيزيائي النظري الذي وافته المنية قبل وقت قصير ستيفن هوكينج. والذي جعلنا دوماً نتساءل لماذا لم يتم منحه جائزة نوبل؟ ترتبط الإجابة على هذا السؤال بثلاثة أعمدة اساسية في العلم. أقيمت في أوائل القرن السابع عشر، والتي كانت ومازالت السمة المميزة للعلم منذ ذلك الحين:

(1) تطوير النماذج النظرية.

(2) التعبير عن هذه النماذج من خلال الرياضيات.

(3) التحقق منها عن طريق الملاحظة.

ولكن في وقتنا الحالي، العديد من الفيزيائيين النظريين يشككون في صحة الركن الثالث وهو مبدأ التحقق عن طريق الملاحظة. يحثُ عالما الكونيات إليس وسيلك (Ellis and Silk) قرّاءهم على “الدفاع عن سلامة الفيزياء” كما جاء في عنوان مقالهم في مجلة نيتشر (Nature) في عام 2014 الذي يتعارضون فيه مع العلماء الذين يدعون أنه متى ما كانت النظرية “أنيقة بما فيه الكفاية وتفسيرية” فلا داعي للاختبار التجريبي. ومن هذه النظريات المثيرة للجدل على وجه الخصوص نظرية الأوتار الفائقة عن الجسيمات والقوى الأولية، ونظرية التضخم للتوسع السريع في الفضاء في اللحظة التي تلت الانفجار الكبير.

التنبؤات غير القابلة للملاحظة

واحدة من النتائج المترتبة على نظرية التضخم هي أن الكون إذا كان في البداية قد تضخم أسرع من الضوء، فمن الممكن أن يكون قد انجرف إلى كيانات أو عوالم منفصلة لن تتمكن بعد ذلك من التواصل فيما بينها. وبالتالي فإن الأكوان المتعددة لا يمكن رصدها بطبيعتها. إن فرضية الأكوان المتعددة وغيرها من النظريات المثيرة للجدل الأخرى إما أنها تقدم تنبؤات لا يمكن التحقق منها، أو أنها تحقق الكثير من التنبؤات بأنها قادرة على تفسير كل شئ. دعى إليس وسيلك إلى عقد مؤتمر يتم فيه إشراك طرفي النقاش كما حدث في الواقع قرب نهاية عام 2015. وسوف نعود إلى هذا المؤتمر في وقت لاحق.

إذاً السؤال الآن هو كيف لنا أن نتحقق من النظريات التي افترضها الراحل ستيفن هوكينغ؟ يمكن أن تكون نظريته الخاصة بإشعاع الثقب الأسود قابلة للتحقق من حيث المبدأ، ولكن الإشعاع المتوقع رصده من مناطق الفضاء هذه ذات الجاذبية الفائقة يكون ضعيفًا للغاية بحيث لا يمكن رصده مباشرة. ولذلك بحث العلماء عن نماذج ومحاكيات مختبرية تشبه ظروف الثقوب السوداء، وهناك ادعاءات بأن مثل هذه التجارب من الممكن أن تكون قد أثبتت تنبؤات هوكينج. لكن حتى الآن لم يتم قبول ذلك بشكل عام، ولحسن الحظ، فإن لجنة نوبل مصرة على ضرورة دعم نظريات الفيزياء المدعمة بقابلية المراقبة وإجراء التجارب.

في الواقع، قد شارك هوكينج في كتابه مقالة في مجلة (ساينتفيك أمريكان) نُشرت في فبراير 2017 دافع فيها عن نظرية التضخم كمجال حقيقي للعلوم. كتب المقالة بعض مهندسي النظرية، جوث و ليند، وجاء ذلك كرد على إنجاز وستينهاردت ولوب في مقالهم بعنوان “نظرية التضخم الكوني في مواجهة التحديات”. وفي المقال الآنف ذكره، يلقي المؤلفون بظلالٍ من الشك حول ما إذا كان ينبغي اعتبار نظرية التضخم كعلم تجريبي بشكل مطلق أم لا. وفيما بعد تحولت، شتاينهاردت، وهي واحدة من كبار العلماء في مجال نظرية التضخم، إلى واحدةٍ من أكثر نقاد النظرية حماسة.

التحقق بالملاحظة هو المنهج العلمي

يقول البروفيسور سفيري في قسم المعلوماتية في جامعة أوسلو:

“في لحظاتي المتشائمة، أرى أن التقليل من أهمية التحقق عبر الملاحظة هو بداية الانحدار مرةً أخرى إلى حقبة العلم الإغريقي، حيث يمكن أن يتفوق التنظير على الملاحظة. المثال الأكثر شهرة هو الإصرار على المدارات الكوكبية الدائرية في نموذج مركزية الأرض في العصور القديمة. ترتكز هذه المدارات على نظرية أنيقة تقول أن السماء هي عالم الآلهة المثالية وأن هذا يتطلب مدارًا مثاليًا – وبالطبع لا يوجد شكل هندسي أكثر كمالًا من الدائرة! عُقدت هذه النظرية على الرغم من الملاحظات (الحركة التراجعية في الكواكب مثلاً) التي تتناقض مع هذا النموذج. بدلاً من ذلك، تمت مطابقة الملاحظات بإضافة المزيد من الدوائر، وعن طريق تعويض كل من المدارات والأرض من مركز المدار. كانت فكرة المدارات الدائرية قوية للغاية لدرجة أن نموذج مركزية كوبرنيكوس عُقد وأسس على هذه المدارات الدائرية!

وعلى النقيض من ذلك، فإن الطريقة العلمية الحديثة تشبه إلى حد ما مبدأ مونتسكيو لفصل السلطات إلى نظام تشريعي وتنفيذي وقضائي في حوكمة الدول. تم تشكيل مبدأ مونتسكيو لفصل السلطة من خلال عدة مؤثرات، من بينها النظام الدستوري البريطاني – وبالتالي يمكن القول أن نظام الضوابط والتوازنات له جذوره الضعيفة في الماجنا كارتا (الوثيقة العظمى البريطانية). وبالنسبة لمونتسكيو، اعتبر استقلال المحاكم ليكون أهم مؤثر. بالطريقة نفسها، فإن التجربة والملاحظة هما الحكمان النهائيان لأي نظرية فيزيائية. في الواقع، إنني أحب الطريقة التي عبر بها ريتشارد فاينمان الحائز على جائزة نوبل عن أهمية نظام الضوابط والتوازنات: إن العلم طريقة لمحاولة عدم خداع نفسك. المبدأ الأول هو أنه لا يجب عليك أن تخدع نفسك، وأنت أسهل شخص يُمكن خداعه.

واحدة من أفضل الأمثلة على أهمية التحقق من خلال الملاحظة تأتي من نظرية النسبية العامة. في عام 1915 فُسرت مشكلة واجهها الفيزيائيون منذ عقود، وهي مشكلة اضطراب صغير في مدار عطارد. خلال كسوف الشمس عام 1878، كان العديد من علماء الفلك يبحثون عن فولكان، وفولكان هو كوكب مفترض صغير اقتُرح ليكون موجودا في مدارٍ بين عطارد والشمس. كمحاولة لشرح خصائص مدار عطارد. لكن بطريقة ما لا يمكن حساب المدار المحتمل، والأهم من ذلك، لم يلاحظ حتى هذا الكوكب الافتراضي. ثم جاءت نظرية آينشتاين، التي حلت المشكلة ببراعة شديدة. كان هناك توقع آخر هو مضاعفة كمية انحراف الجاذبية للضوء مقارنة بنظرية نيوتن. تم التحقق من ذلك خلال كسوف آخر، وهو كسوف عام 1919، وأدى ذلك إلى شهرة اينشتاين عالمياً. كان اكتشاف موجات الجاذبية في عام 2016 واحدًا من العديد من الدلائل والبراهين على صحة نظرية أينشتاين.

إضافة إلى علماء الكونيات الآنف ذكرهم إليس وسيلك وشتاينهاردت، الكاتب العلمي جون هورغان هو أيضاً واحدٌ من أكثر النقاد توضيحًا للدور الجديد في العلوم. في كتابه (نهاية العلم-The End of Science) في عام 1996 (أعيد إصداره في عام 2015)، يُعبر هورغان عن مخاوفه من أن يتم إدراج العلم في وضعٍ مضاربي، بعد تجريبي والذي يسميه “علم السخرية” أو “العلوم الزائفة”. ويوصفه ” إنه نوع من العلوم لا يتقارب على الحقيقة لأنه لا يمكن التحقق منه تجريبيا. إن التمييز بين العلم الذي تم التحقق منه تجريبيا، وهو “العلم الحقيقي”، والعلم الزائف غير واضح.” ظل هورغان حرجًا ومشككاً فيما قد كتبه منذ أن تم نشر الكتاب.

تاريخ العلم كمبدأ توجيهي

ويكمل البروفيسور سفيري “عند الاستماع إلى آراءٍ كهذه، أشعر شخصياً بالقلق من أن العلم الحقيقي والعلم الزائف على وشك أن يتم الخلط بينهم. لذا من الجيد أن نستمع إلى ما يقوله المؤرخ هيلي كراغ (Helge Kragh) من أجل الحصول على منظور أشمل حول القضايا المطروحة. كان المؤرخ أحد المشاركين في مؤتمر “لماذا نثق بالنظريات؟” في ميونيخ (ديسمبر 2015)، الذي دعا إليه أليس وسيلك السابق ذكره.

وفي ورقة بحث بعنوان “النظريات الأساسية والتغييرات المعرفية: هل يمكن أن يكون تاريخ العلم بمثابة دليل؟”، يناقش كراغ مشكلة الترسيم بين العلم الحقيقي والعلم الزائف. ثم يقوم بعد ذلك ببعض المقارنات التاريخية المثيرة للاهتمام. وكمثال على تلك النظريات نظرية الدوامة للذرة التي طورها علماء بريطانيون في النصف الأخير من القرن التاسع عشر. كانت هذه النظرية تصف المادة في شكل جسيمات ذرية تحوم بشكلٍ عشوائي في سائل كوني، وعادة ما يتم تعريف هذا السائل على أنه الأثير. كان من المتوقع أن تفسر هذه النظرية (في النهاية) الجاذبية، وأصر أنصاره على التفاؤل بأنه مع تحقيق المزيد من التطويرات سيتم تحقيق هذا الهدف. لقد انجذبوا إلى الجمال الرياضي وأناقة النظرية بقدر ما هي قادرة على شرح ظاهرة الجاذبية. وفي هذا الصدد، قد تحمل هذه الصفات بعض الشبه إلى نظرية الأوتار.

أضف إلى ذلك تغير المناخ الفكري والديني على مدى أكثر من 100 عاما. في الماضي كان يعتقد أن وجود الإله يمكن إثباته نظرياً، والآن تُستخدم نظرية الأكوان المتعددة من قبل البعض لدحض وجود الإله نظرياً ولتشجيع الإلحاد. وحتى في حال إذا كانت هذه حجة معقولة فهي مسألةً أخرى. السؤال الأساسي هو: “لماذا يوجد شيء بدلاً من لا شيء”، وإدخال أكوان متعددة بدلاً من كون واحد لا يجيب على هذا السؤال بشكل أفضل من وجود كون واحد فقط.

ترسيم الحدود بين العلم والفلسفة

وبعد ما قلته، حتى الفيزيائيين المعروفين قد يكون لديهم فهم غير واضح إلى حد ما لترسيم آخر، وهو الترسيم ما بين العلم والفلسفة. توماس ناغل ذكر في كتابه العقل والعالم (2012):

“يدرك العلماء جيداً مدى عدم معرفتهم، لكن هذه مشكلة من نوع آخر – ليس مجرد الاعتراف بحدود ما هو مفهوم فعلاً، ولكن المشكلة الحقيقة هي في محاولة التعرف على ما يمكن وما لا يمكن فهمه من حيث المبدأ من خلال بعض الأساليب القائمة.”

وكمثال على هؤلاء العلماء الفيزيائي الراحل ستيفن هوكينج. في كتابه (التصميم العظيم) الذي نُشر في عام 2010 ادعى بأن: “الفلسفة قد ماتت ولم تحافظ على صمودها أمام تطورات العلم الحديثة، وخصوصاً في مجال الفيزياء. وأضحى العلماء هم مَن يحملون مصابيح الاكتشاف في رحلة التنقيب وراء المعرفة “. ولكن إذا كانت بالفعل الفلسفة قد ماتت بالنسبة لهوكينغ، فلماذا يمتلئ الكتاب بالكثير من الحجج الفيزيائية من ذلك، دون اعتبار كبير للتقاليد الفلسفية العظيمة الموجودة؟ عندما يتعلق الأمر بالمواضيع التي تلمس حدود الفلسفة، فمن الأفضل أن نستمع إلى الموسيقي بوب ديلن: “لا أضع إيماني في أحد، ولا حتى عالما”. على النقيض من هوكينج، فإن ديلن قد حاز على جائزة نوبل للآداب.

ويضيف البروفيسور سفيري ” مع هذا الفهم غير الواضح للحدود الفلسفية بين العديد من العلماء، قد يتساءل المرء إذا ما كان هناك فقط دوافع علمية محضة لفرضيات مثل نظرية الكون المتعدد. أعتقد أن مثل هذه القضايا ستصبح أكثر وضوحًا مع مرور الوقت. إذا لم تقدم النظريات نتائج ذات طبيعة علمية بحتة فسوف تختفي تدريجياً تماماً مثلما حصل في نظرية الدوامة.”

معظم العلماء مهتمون بالعلوم الاعتيادية

ويكمل “ولمزيد من دعم التفاؤل في العلم، يجب أن يقال ان معظم الفيزيائيين يتعاملون مع ما يمكن تسميته “العلم الاعتيادي” ولا يشاركون في تطوير النظريات الأساسية. يهتمون بحل المشاكل أو الألغاز ضمن النموذج الحالي دون التشكيك في الأمر كما يقول جون هورغان في كتابه الذي تم ذكره سابقاً.

إن عملي الخاص في شرح الخواص الميكانيكية لوسائط معقدة بهدف التصوير الطبي يمثل “علماً اعتيادياً”. ولكن هناك دائماً خطر من أن نظريات “العلم الإعتيادي” أيضاً (مثل تلك التي نستخدمها للمشتقات غير الصحيحة أو الجزئية)، قد تفقد الاتصال مع الفيزياء وتصبح مجرد نظرية رياضية أنيقة وجمالية.

ويختتم البروفيسور سفيري بقوله” أشارك إيليس وسيلك في قلقهم من أن استسهال شرط التحقق من خلال الملاحظة يفتح الباب أمام الدجالين ومروجي العلوم الزائفة للادعاء بأن أفكارهم جيدة على قدم المساواة كعلم حقيقي. لذلك، لا يمكن أبداً التخلي عن مبدأ التحقق بالملاحظة. يجب أن نتمسك بالفلسفة التي عبر عنها ريتشارد فينمان بوضوح: “مهما كُنت ذكياً، ومهما كانت نظريتك جميلة، فأنها ستكون خاطئة عندما لا تتوافق مع نتائج التجربة ” وفي غضون ذلك، نحن بانتظار هذه النظريات المضاربة والمثيرة للجدل إما لتقديم نتائج قوية أو لتتلاشى كسابقتها.”

المصطلح	التعريف
نظرية الأوتار- String Theory	هي مجموعة من الأفكار الحديثة حول تركيب الكون تستند إلى معادلات رياضية معقدة. تنص هذه المجموعة من الأفكار على أن الأشياء أو المادة مكونة من أوتار حلقية مفتوحة وأخرى مغلقة متناهية في الصغر لا سمك لها وأن الوحدة البنائية الأساسية للدقائق العنصرية، من إلكترونات وبروتونات ونيترونات وكواركات، عبارة عن أوتار حلقية من الطاقة تجعلها في حالة من عدم الاستقرار الدائم وفق تواترات مختلفة .
نظرية التضخم- inflation theory	وهي نظرية مقترحة لمرحلة زمنية قصيرة بعد الانفجار العظيم اشتد خلالها انتفاخ الكون وتضخم تضخماً كبيراً جداً، ويقترح حدوثها العلماء لكي يتفادوا عدم انكفاء الكون الناشئ على نفسه ثانيةً ويضيع إلى الفناء.
إشعاع الثقب الأسود (إشعاع هوكينغ)- Hawking radiation	هو إشعاع حراري تتنبأ الفيزياء بأنه يصدر عن الثقوب السوداء نتيجة لظواهر كمومية. و يعتقد أن إشعاع هوكينغ هو ما يتسبب في تقلص الثقوب السوداء واضمحلالها
الحركة التراجعية للكواكب- retrograde movement of the planets	تُعرَف الحركة التراجعية (أو كما عرفها العرب القدماء تحيُّر الكواكب) بأنها حركة في اتجاه معاكس لاتجاه حركة جسم آخر. ويمكن أن يشار إلى هذه الحركة في دوران جسم في مدار حول جسم آخر، أو في دوران جسم حول محور.
الماجنا كارتا (الوثيقة العظمى)	هي وثيقة إنجليزية صدرت لأول مرة عام 1215م. ثم صدرت مرة أخرى في عام 1216م. ولكن بنسخة ذات أحكام أقل، حيث ألغيت بعض الأحكام المؤقتة الموجودة في النسخة الأولى، خصوصاً تلك الأحكام التي توجه تهديدات صريحة إلى سلطة الحاكم وقد اعتمدت هذه الوثيقة قانونًا عام 1225م وما تزال النسخة التي صدرت عام 1297م ضمن كتب لوائح الأنظمة الداخلية لـ إنجلترا وويلز حتى الآن. و قد وصفت تلك النسخة بأنها “ الميثاق العظيم للحريات في إنجلترا والحريات في الغابة“. يحتوي ميثاق عام 1215م على أمور عدة منها مطالبة الملك بأن يمنح حريات معينة وأن يقبل بأن حريته لن تكون مطلقة، وأن يوافق علناً على عدم معاقبة أي “رجل حر” إلا بموجب قانون الدولة وهذا الحق ما زال قائماً حتى اليوم في هذه الدول.
نموذج مركزية كوبرنيكوس- Copernicus’ heliocentric model	في عام 1543 نشر كتاب كوبرنيكوس De revolutionibus orbium coelestium، الذي افترض أن الأرض والكواكب الأخرى تدور حول الشمس وليس الأرض.
مبدأ مونتسكيو لفصل السلطات- Montesqieu’s principle of separation of powers	هو مصطلح صاغه المفكر السياسي الفرنسي مونتسكيو، وفي إطار هذا النموذج، فإن الدولة مقسمة إلى فروع أو سلطات، كل سلطة منفصلة ومستقلة في صلاحيات ومجالات المسؤولية. العادي تقسيم السلطات إلى السلطة التنفيذية، والسلطة التشريعية، والسلطة القضائية.
نظرية النسبية العامة– General relativity theory	وهي النظرية الهندسية في الجاذبية نشرها ألبرت أينشتاين عام 1915 وتُمثل الوصف الحالي للجاذبية في الفيزياء الحديثة. تعمم النسبية العامة كل من النسبية الخاصة وقانون الجذب العام لنيوتن، بتقديمها لوصف موحد للجاذبية على أنها خاصية هندسية للزمان والمكان، أو الزمكان.