علم الممكن والمستحيل

علم الممكن والمستحيل: رحلة فيزيائي عبر عالم الوقائع المضادة

The Science of Can and Can’t: A Physicist’s Journey Through the Land of Counterfactuals

تأليف: Chiara Marletto

رحلة إلى أرض الاحتمالات المضادة للواقع

يقدم هذا الكتاب رؤية ثورية لإعادة صياغة قوانين الفيزياء من خلال مفهوم "الاحتمالات المضادة للواقع" (Counterfactuals)، التي تُعنى بما يمكن أو لا يمكن أن يحدث، وليس فقط بما هو حاصل. مارليتو، الباحثة في جامعة أكسفورد والشريكة في تطوير "نظرية الكونستركتور" (Constructor Theory) مع ديفيد دويتش، تسد فجوة في الفيزياء التقليدية التي تُهمل دراسة "الإمكانيات" لصالح "الواقع".

أزمة المنهج الفيزيائي التقليدي

تعتمد الفيزياء منذ نيوتن وحتى آينشتاين على "القوانين الديناميكية"، التي تصف تغير الأنظمة مع الزمن بناءً على شروط أولية. لكن هذا المنهج يعجز عن تفسير ظواهر مثل:

المعلومات: كيف لكتاب غير مقروء أن يغير سلوك قارئه لو قُرئ؟
الحرارة والعمل: لماذا لا يمكن عكس عملية تبدد الحرارة؟
هنا تظهر الحاجة إلى "الاحتمالات المضادة للواقع" كأداة أساسية.

مثال توضيحي:
قانون حفظ الطاقة يُصاغ تقليديًّا كمعادلة رياضية، لكن في رؤية مارليتو يصبح: "من المستحيل صنع آلة حركة دائمة". هذا التحويل يجعل القانون أكثر شمولاً.

نظرية الكونستركتور – الإطار النظري الجديد

تقترح النظرية استبدال "القوانين الديناميكية" بـ "مبادئ الإمكانية والاستحالة"، حيث:

الكونستركتور (Constructor): كيان قادر على إجراء تحولات في النظام دون استهلاكه (مثل آلة نسخ المعلومات).
التحول الممكن (Possible Task): ما يمكن للكونستركتور تنفيذه إلى ما لا نهاية.
التحول المستحيل (Impossible Task): ما يعجز عنه حتى لو توافرت كل الظروف.

التطبيقات العملية:

الحوسبة الكمومية: توصف معالجتها بأنها "تحول ممكن" يسمح بحل مسائل مستعصية على الحواسيب الكلاسيكية.
البيولوجيا النظرية: تفسير قدرة الكائنات الحية على التكاثر والتطور كـ "مهام ممكنة" ضمن قيود فيزيائية.

المعلومات والمعرفة – رؤية كونستركتورية

تعيد النظرية تعريف المفاهيم غير المادية:

المعلومات: ليست مجرد بتات، بل "خاصية مضادة للواقع". مثال:
- كتاب يُعدُّ حاملًا للمعلومات فقط لو كانت محتوياته قابلة للتغيير.
- كتاب مُجمد في حالة ثابتة يفقد قيمته المعلوماتية.
المعرفة: "معلومات قابلة للانتقال" (قابلة للنسخ والقلب دون تلف). تنتج عبر:
- التخمين والنقد (في العقل البشري).
- الانتخاب الطبيعي (في التطور البيولوجي).

التحديات الكبرى – من الثرموديناميك إلى الجاذبية الكمومية

أ. مشكلة اللارجعة في الثرموديناميك:

القانون الثاني (الإنتروبيا تزداد) يُفسر تقليديًّا إحصائيًّا. لكن مارليتو تصفه كـ "تحول مستحيل":

"استعادة الحرارة المبددة في فراغ الغرفة مستحيل دون بذل عمل إضافي".

ب. اختبار كمومية الجاذبية:

بالتعاون مع العالم فلاتكو فيدرال، اقترحت مارليتو تجربة تستخدم "الشاهود المضاد للكلاسيكية" (Witnesses of Nonclassicality) لفحص إذا كانت الجاذبية تخضع لقوانين الكم أم لا، مستندة إلى مبادئ كونستركتور.

القصص الخيالية – أدوات توضيحية

كل فصل في الكتاب يختتم بقصة قصيرة تجسد مفاهيمها:

الفصل الأول: طفلة تسأل والدها عن "جدوى الفيزياء" أثناء حل واجبها، تعكس صعوبة تبسيط المفاهيم المجردة.
فصل المعلومات: قصة عن كتاب قديم يُغير مصير قارئه لو وُجد في مكانه الصحيح، لتوضيح قوة "الاحتمالات المضادة".

هذه القصص صُممت برسومات من فيدرال نفسه، العالم المتعاون مع مارليتو.

التحديات

رغم الإشادة بـ "أصالة الأفكار" (نيو ساينتست) و"جمال الكتابة" (فيليب بولمان)، وُجهت انتقادات:

صعوبة اللغة: استخدام مصطلحات شائعة بمعانٍ جديدة (مثل "المعرفة") يُربك القارئ.
التأخر في تقديم المفاهيم: 50 صفحة قبل الدخول إلى صلب النظرية.
الغموض في الأمثلة:
- عند تحليل "مصنع طائرات" لتوضيح فكرة المعلومات، يرى النقاد أن تعطيل أي عنصر (المواد الخام، العمال) سيتوقف الإنتاج، وليس فقط تعليمات التصنيع.

رد مارليتو:

النظرية لا تزال قيد التطوير، وصعوبة التبسيط نابعة من تجريدية المفاهيم. التشبيه بـ "صيد السناك" (للويس كارول) يعكس سعي الفيزيائيين وراء حلول غير مضمونة، لكنها تستحق المغامرة.

ملخصا

تجاوز الجمود العلمي: آخر نظرية فيزيائية أساسية (النسبية والكم) تعود لمئة عام. الكونستركتور قد يُحدث ثورة في صياغة القوانين.
تأثيرات فلسفية: بدمج "الإمكانيات"، تفتح النظرية مجالًا لـ "الحرية الإنسانية" في كون حتمي ظاهريًّا.
تطبيقات مستقبلية:
- تصميم ذكاء اصطناعي قادر على التعامل مع الاحتمالات.
- بناء حاسوب كمومي متطور.

كلمات الختام:
"التأمل في الممكن لا يقل أهمية عن دراسة الواقع. فهو يمنحنا كونًا أكثر اكتمالاً، وأملًا، وإثارة" — مارليتو.

في الكتاب

المصدر	الاقتباس
ديفيد دويتش (مؤلف كتاب "بداية اللانهاية")	"دليل واضح وحاد ومبتكر... سيفتح أبوابًا لمفاهيم ستغير طريقة نظرتك للعالم"
جوليان باربور (فيزيائي)	"رؤية مارليتو قد تحل الجمود في توحيد الكم والجاذبية"
نيو ساينتست	"إعادة صياغة ثورية للفيزياء... تُعيد سحر العالم وتُثرِي وجودنا فيه"

المراجع العلمية

يذكر الكتاب أعمالاً أساسية لمارليتو وفريقها:

Marletto, C., Vedral, V. (2020). Witnessing nonclassicality beyond quantum theory. Phys. Rev. D.
Deutsch, D., Marletto, C. (2015). Constructor theory of information. Proc. R. Soc. A .

هذا الملخص يُلخص رحلة مارليتو في نقل نظرية معقدة إلى جمهور عام، مع الحفاظ على عمقها العلمي. الكتاب ليس مجرد عرض نظري، بل دعوة لإعادة تخيل "ما يمكن أن تكون عليه الفيزياء