Science And املحتويات 9
الحاسوب من العلم للخيال العلمي ظهر الحاسوب يف قصص الخيال العلمي بكثافة شديدة ،نحاول من خالل هذا املقال إلقاء الضوء عىل ذلك الظهور.
13
ومضات ..الجزء الثاني نستكمل ومضات النور التي أتت بعض العلامء عىل شكل أفكار ثورية ساهموا بها يف تغيري وجهة نظرنا عن العامل حولنا.
عىل الغالف
4
أضفت عىل هناك الكثري من املفاهيم والتأثريات ْ “نظرية النسبية” بُع ًدا غرائب ًيا ملن يسمع عنها أ ّو َل مرة. خصوصا يف الوقت األخري -أعداد من يريد أنومن َْت ً يعرف أكرث عن النظرية بشقيها ،لذلك حاولنا أن نُبني خريطة أو طريقة لدراسة منظمة للنظرية.
25
مراجعة لكتاب مبدأ الريبة.. أينشتاين ،بور ،هاينبرج ()1 عرض لواحد من الكتب الشهرية ج ًدا والجميلة كذلك ،وهو يتحدث عن الكوانتم وتأثرياتها الفلسفية ،والتي سببت واحدة من أشهر الجداالت الفلسفية العلمية يف بدايات القرن العرشين.
الضوء :أ ّول الرحالة واملؤرخني Credits: NASA
www.Sciandfimag.wordpress.com FB/groups/Science.and.Fiction.Magazine
20
نحاول يف هذا املقال أن نرتصد تاريخ التفكري يف الضوء بني وصول إىل نظرية ً العلامء ،مرورا بابن الهيثم وتأثريه الكبري النسبية ،درة تاج أعامل ألربت أينشتاين.
علم وخيال العدد السابع والعرشون (نوفمرب )2016
1
23
6.02 x10
عدد أفوجادرو (نسبة للعامل اإليطايل أفوجادرو) :هو عدد الجزيئات املوجودة يف واحد مول من املادة .لتتخيل ضخامة الرقم ،ميكنك أن تحوله لعدد من البنسات وتوزعه عىل سكان العامل ،ليصبح كل واحد عىل سطح الكرة األرضية مليونري. رئيس التحرير يارس أبوالحسب شارك يف التدقيق اللغوي عمر رشيف
الجروب الرسمي للمجلة FB/groups/sience.and. fiction املوقع الرسمي للمجلة sciandfimag.wordpress. com للمراسالت Sciafimag@gmail.com لتقييم األعداد ولالقرتاحات http://bit.ly/S_F_Raing
مازالت رحلة الخيال العلمي والعلوم مستمرة يف العدد الذي يحمل رقم ،27 وحاولنا كام نفعل دامئًا ،أن يكون متنو ًعا وجذابًا يف محتواه. عىل خالف أغلب األعداد السابقة بدأتُ -يارس أبوالحسب -العدد مبقال عن نظرية النسبية الخاصة ،النظرية العجيبة التي ألهمت الكثري الروايات الخيال علمية ،ودليل بسيط ملحاولة لفهم أكرث ُعمقًا لها. نعود بعده للخيال العلمي ،شغلنا الشاغل وحبيبنا املخلص ،يف مقال عن الحاسوب ووجوده وتطوره يف قصص الخيال العلمي ،بواسطة د .سائر بصمة جي. ويستكمل م .عبدالحفيظ ال َع ْمري ومضاته التي بدأها العدد السابق، ويستعرض ومضات جديدة لعلامء جدد كانت سب ًبا يف تغيري نظرتنا للعامل من حولنا. ويعود بعد ذلك أ .جوان حسني ،بعد غياب عن الكتابة يف علم وخيال ،مبقال جميل ج ًدا عن الضوء ،ذلك الرحالة الذي ال يكل ،ورحلة جديدة من رحالته يف عامل الضوء وتاريخه. ثم يُنهي أ .زكريا عبداملطلب العدد كام
العادة مبراجعة لكتاب جميل ج ًدا وعرض لواحد من الكتب الشهرية والذي يتحدث عن الكوانتم وتأثرياتها الفلسفية ،والتي سببت واحدة من أشهر الجداالت الفلسفية العلمية يف بدايات القرن العرشين .وننوه أن هذا هو الجزء األ ّول من املراجعة، ويأتيكم الجزء الثاين يف العدد القادم. أخ ًريا أحب أن أوضح نقطة أثارت بعض التساؤل لدى ق ّراء علم وخيال ،وهي أن هناك الكثري من املقاالت التي تُعرض عىل عددين يف جزأين .إذا ملاذا نفعل ذلك؟ اإلجابة هي أن أجيال اإلنرتنت أصبحت ال تهوى التطويل يف املقاالت .وعن تجربة، لو دخل أحدهم عىل مقال ووجده عرشة صفحات سيهمل قراءته متا ًما ،لهذا كان موضوع التقسيم هذا ،إضافة ملزيد من التنويع داخل العدد الواحد ،ما يسهم يف أن يقرأ القاريء أكرب كم ممكن من العدد. إذا ،تخيلوا .وليكن خيالكم رشيقا مهذبا كام هو حال “الخيال العلمي” .واتخذوا العلم طريقة للتفكري يف حيواتكم، وانتظروا الفارق.
رئيس التحرير
S ciAFiMa g@ gm a i l .c o m
دليلك لفهم
ّ نظرية النسبيةالخاصة
“
لقد أثبت أينشتاين يف نظرية النسبية الخاصة ...أن مشا ِه َدين مختلفني، يف حالتي حرك ٍة مختلفتني ،يشهدان حقائق مختلفة.
ليونارد سسكيند
ياسر أبوالحسب
كاتب خيال علمي ورئيس تحرير مجلة علم وخيال
Yasser.abuelhassab@gmail.com
ال ميكن أن نزعم أن نظرية النسبية بشقيها الخاصة تغيا جذريًا يف والعامة أللربت أينشتاين مل تسبب ُّ ً فهمنا لكثري من املفاهيم التي اعتاد عليها البرش عىل طول تاريخهم ،فالوقت ،واألطوال ،والكتل أصبحوا نسبيني غري مطلقني ،تعتمد قيمهم عىل الراصد الذي يرصدهم من إطاره املرجعي ،والجاذبية (التي اشتملت عليها نظرية النسبية العامة) أصبحت تؤثر يف الوقت فتطيله وتقرصه. أضفت عىل “نظرية كل تلك املفاهيم والتأثريات ْ النسبية” بُع ًدا غرائب ًيا ملن يسمع عنها أ ّو َل مرة .ومن َْت خصوصا يف الوقت األخري -أعداد من يريد أن يعرفً متخصصا أكرث عن النظرية بشقيها ،حتى لو مل يكن ً يف دراسة الفيزياء؛ لذلك فقد حاولت بكتابة هذا املقال أن أبني تجربتي الشخصية يف تعلم نظرية النسبية الخاصة ذات ًيا ،ولن تحتاج يف تلك الخطوات سوى عقل شغوف واتصال إنرتنت وورقة وقلم وآلة حاسبة. اعيت يف كتابة املقال أن يكون الدارس ال يعرف وقد ر ُ أي يشء عن النظرية؛ فالبداية ستكون من الصفر. أما بالنسبة للجدول الزمني ،فهو يعتمد عىل الشخص نفسه ،وبالتأكيد سيختلف من شخص آلخر ،وإن كنت أرى أن ثالثة أشهر إىل أربعة ستكون مدة جيدة إلكامل الخطوات .وتذكر أنك ال تلتزم بأي مدة أو كم معني ،فمتعة التعلم الذايت تكمن يف أننا نفعله بحريتنا ،بدون ضغط أو محددات. ملحوظة أخرية قبل أن نبدأ ،وهي أن ما سأذكره من عنارص (كتب أو كورسات) ميكن استبداله مبا يشابهها يف املحتوى ،وسأحاول أن أوضح أكرث من بديل يف كل مرحلة ليكون األمر أسهل. إذًا ،فلنبدأ..
لنلق نظرة عامة الخطوة األوىلِ :
ومبا أن دليلنا هذا يصلح ملن ال يعرف عن النسبية سوى اسمها ،وسوى أنها يشء غريب مريب؛ فال بد من اإلحاطة ولو بشكل سطحي غري ريايض باملبادئ العامة للنظرية .وليك تفعل ذلك؛ فهناك كتابان اعيت أنصح بهام ،سيقومان باملهمة عىل وجه رائع ،ر ُ يف اختيارهام السهولة والسالسة يف عرض املحتوى، إضافة إىل سهولة التوافر. الكتاب األول :النسبية ..مقدمة قصرية جدً ا ،راسل ستاندارد الكتاب متوفر مجانًا من مؤسسة هنداوي ،ضمن سلسلة مقدمة قصرية ج ًدا ،من هذا الرابط: http://www.hindawi.org/books/74950625 والكتاب عبارة عن فصلني ،أحدهام عن النسبية الخاصة ،واآلخر عن النسبية العامة .وما يهمنا هنا جزء النسبية الخاصة .وهو كتاب صغري ج ًدا (100 صفحة) ،إضافة لوجود عدد كبري من الكتب يف نهاية الكتاب ينصح بها الكاتب لالستزادة ،وأغلبها كام رأيت كتب مبسطة ليست أكادميية. ُ وبرصاحة ،مل أر كتابًا يبدأ مع القارئ من أبسط البديهيات لينطلق به إىل رحابة النظرية أكرث من هذا الكتاب الرائع .بداية من املبادئ التي اعتدنا عليها يف حياتنا ،مرو ًرا برسعة الضوء وعالقته باملبادئ وصول إىل النتائج ً التي قامت عليها نظرية النسبية، الغريبة للنظرية مثل متدد الزمن وغريها .والكتاب لألمانة به بعض الرياضيات ،ولكنها قليلة ج ًدا و ال تتجاوز بحال من األحوال رياضيات املرحلة اإلعدادية.
d Fiction
للرتجمة يف أكرث من طبعة آخرها من حوايل ثالثة شهور من تاريخ كتابة هذا املقال.
الكتب الثالثة السابقة تحدثت عن نظرية النسبية الخاصة كنت أفضل أن يكون والعامة ،ما يهمنا هو الخاصة ،وإن ُ ّ عندك فكرة عن نظرية النسبية العامة حتى تستطيع أن أيضا ملاذا ال تلم بسبب وجودها من األساس ،ولتعرف ً تصلح نظرية النسبية الخاصة يف بعض الحاالت.
“النسبية ..مقدمة قصرية ج ًّدا” ،راسل ستاندارد الكتاب الثاين :أينشتاين والنسبية ،د .مصطفى محمود كتاب شهري ج ًدا للدكتور مصطفى محمود الكاتب املرصي املعروف ،يتناول املباديء األساسية للنظرية ولكن بطريقة فلسفية كام يغلب علىى كتابات دكتور مصطفى محمود، وهذا ال مينع من أن الكتاب يصلح كخطوة أوىل نحو فهم النظرية .والكتاب طُبع أكرث من طبعة عىل مدار عرشات السنوات ،وستجده بسهولة عىل شبكة اإلنرتنت.
نسخة بنجوين لكتاب النسبية ..النظرية الخاصة والعامة أللربت أينشتاين
يتميز الكتاب األول (النسبية ..مقدمة قصرية ج ًدا) عن هذا الكتاب برتكيزه عىل املفاهيم العلمية دون التطرق ملفاهيم املدة املتوقعة للخطوة األوىل :أسبوع واحد لو قرأت كتابني من ثالثة ،وأسبوعان عىل األكرث لو قرأت الثالثة كتب، فلسفية إال بشكل عابر ج ًدا. تختلف من شخص آلخر. رمبا نستطيع أن نرشح كتابًا ثالثًا ،وهو كتاب ألربت أينشتاين نفسه ( النسبية ..النظرية الخاصة والعامة) ،ولكن الكتاب به جرعة أكرب من الرياضيات ،وإن كانت امليزة األكرب كام الخطوة الثانية :نحو عمق ريايض ترى هي أن الكتاب من كتابة مبدع النظرية ذاته .وإن كنت بعد الخطوة األوىل رصنا نعرف املبادئ العامة للنظرية، أمتنى ممن يقرأ هذا الكتاب أن يقرأه باللغة اإلنجليزية؛ لكن مل نعرف الكثري عن الرياضيات التي هي أساس كل حتى يعتاد املفاهيم اإلنجليزية ،والتي سيحتاجها الحقًا النظريات الفيزيائية .وقبل الدخول يف تفاصيل الخطوة يف قراءة املقاالت واملراجع اإلنجليزية يف املستوى املتقدم أحب أن أنوه عىل أن الرياضيات تُسهم يف صقل التصورات ّ من الخطوات التالية .أما النسخة العربية فأصدرتها الهيئة واإلحساس أكرث بنتائج النظرية ،إضافة أنها بعد كل يشء أي من النتائج تطبيقًا عمل ًيا ،وهذا املرصية العا ّمة للكتاب عام ،1999وأصدرها املركز القومي الزمة ملحاولة تطبيق ٍّ
6
علم وخيال العدد السابع والعرشون (نوفمرب )2016
www.Sciandfimag.wordpress.com FB/groups/Science.and.Fiction.Magazine
Science And
يشمل كل النظريات الفيزيائية .فكتب تبسيط العلوم وإن وميكنك التسجيل يف هذا الكورس من هنا: كانت جيدة إال أنها ت ُعطى نظرة عا ّمة ج ًّدا ّ عم تتحدث http://www.worldscienceu.com/courses/univer- عنه من نظريات ،وال تصلح ملن يريد أن يفهم النظريات sity/special-relativity فهام حقيقيًا.
وأفضل طريقة ألن تفعل ذلك ،هي الكورسات األونالين، طب ًعا ،عامل الكورسات األونالين أصبح زاخ ًرا مبا لذ وطاب واخرتت لك لكم واح ًدا من أفضل تلك الكورسات ،وهو من الكورسات حول النسبية وغريها من موضوعات الفيزياء كورس: املختلفة ،رمبا تستطيع أن تُفاضل بينها لتختار األنسب لك، Special Relativity, a math based introduction,وإن كان هذا الكورس هو أفضل اختيارايت. Brain Green كورسا املدة املتوقعة للخطوة الثانية :شهران ،إال لو اخرتت ً النسبية الخاصة ،مقدمة رياضية ،براين جرين آخر محدو ًدا بوقت معني أقل أو أكرث من الشهرين. أعتقد أ ّن براين جرين يعد واح ًدا من أفضل شارحي الفيزياء مؤخ ًرا .وذلك لقدرته الكبرية عىل التبسيط ،وهذا الكورس الخطوة الثالثة :املراجع يعد فرصة ذهبية ملن يريد أن يتعلم مقدمة رياضية عن النظرية .ويحتوي عىل مئات املسائل املحلولة وغري يف هذه الخطوة بالذات ،تحديد مراجع معينة سيكون املحلولة ،ويتطلب درجة معينة حتى تستطيع الحصول ُمجحفًا إىل حد كبري؛ ألن تنوع املراجع املوجودة يف النسبية بفرعيها ال يسعه مقال ،وال ميكن أن أحدد بنا ًء عىل تجربتي عىل شهادة إمتام الكورس. الصغرية أيها أصلح ،وإن كنت سأذكر املرجع الذي ذاكرت إضافة إىل براعة الربوفسيور جرين يف الرشح ،واستخدام منه وهو: الوسائل التفاعلية ،واملسائل ،فإن هذا الكورس يتميز بأنّه Modern physics.. third Edition غري محدد بوقت معني .تستطيع أن تستمع للمحارضات يف أي وقت ،وتحل الواجبات يف أي وقت ،فال موعد محدد Serway, Moses, Moyer لبدايته ،وال موعد محدد لنهايته .فقط استمع ودون املالحظات وحل املسائل واستمتع. ما يهمنا هنا الفصل األول والثاين الخاصني بالنسبية الخاصة ما عدا الجزء األخري من الفصل الثاين وهو الخاص بالنسبية العامة. الكتاب سلس ج ًدا يف الرشح ،وبه رسومات توضيحية جيدة، وبه أمثلة محلولة ،والكثري من املسائل غري املحلولة. ميكن أن تُذاكر من املرجع يف نفس الوقت الذي تذاكر فيه الكورسات ،يف الخطوة الثانية ،لكنني مل أفعل ذلك أل ّن ترتيب النقاط اختلف وقد يسبب يل هذا تشوشً ا. براين جرين ،وروعة الرشح www.Sciandfimag.wordpress.com FB/groups/Science.and.Fiction.Magazine
املدة املتوقعة للخطوة الثالثة :شهر.. علم وخيال العدد السابع والعرشون (نوفمرب )2016
7
d Fiction
ما الذي تنتظره إذًا؟ أين كشكولك اللطيف ،وآالتك الحاسبة الجميلة ،وقلمك الرشيق؟ فلتبدأ اآلن ..من قد يرتك متعة مثل هذه تفوته؟
ملحوظات رسيعة: .1ميكن أن تضيف يف الخطوة األوىل كورس يقدمه براين جرين يف ذات املوضوع ولكنه ال يحتوى عىل رياضيات. ستحصل منه فقط عىل معلومات عامة عن النظرية .عىل نفس املوقع ،ميكنك التسجيل من هنا: رشح سلس ورسومات توضيحية يف املرجع الجميل
http://www.worldscienceu.com/courses/university/space-time-and-einstein
.2بكل تأكيد لو أردت أن تحرتف النظرية ،فهناك قراءة هذه الخطوات الثالثة السابقة كفيلة بأن ت ُعطيك نظرة األبحاث الحديثة واألوراق العلمية ملواكبة التطورات حولها. رياضية ونظرية عىل “النسبية الخاصة” تلك النظرية التي ثم بعد ذلك تستطيع أن تدخل مجال البحث ..نعم ،يكون أعادت تشكيل عدة مفاهيم ،وساهمت يف دفع الفيزياء لك أوراقك العلمية وأفكارك حول النظرية. خطوات كبرية نحو املستقبل.
سديم ،LDN عىل بعد 1000سنة ضوئية Courtsy: @NASA
8
علم وخيال العدد السابع والعرشون (نوفمرب )2016
www.Sciandfimag.wordpress.com FB/groups/Science.and.Fiction.Magazine
الحاسوب من العلم إلى الخيال العلمي مل يعد بإمكان أي شخص متمدن اليوم أن يستغني عن الحاسوب ،فقد بات جزءاً ال يتجزأ من حياتنا ،كام أنه حقق نجاحات فاقت خيال مخرتعيه األوائل .وكثرية هي االخرتاعات التي كان للخيال العلمي فيها الفضل ،لكن األمر كان مختلفاً يف حالة الحاسوب ،فقد تم اخرتاعه ثم انطلق به الخيال مجنحاً نحو آفاق املستقبل. الحاسوب آلة تقوم بأداء العمليات الحسابية استجابة لربنامج مصمم لهدف محدد .وقد تضمنت املحاوالت األوىل لبناء هذه اآللة أجهزة كانت نظم برمجتها ترتكز إىل البطاقات املثقبة التي تحدد األشكال يف األنوال املدارة بقدرة آلية. اخرتع تشارلز باباج بعض األجهزة البسيطة من هذا النوع لكن محاولته -لتطوير أداة ميكانيكية تحليلية يف ثالثينات القرن التاسع عرش كانت فعالة برفقة إدا لوفيالس ابنة اللورد بايرون -أحبطت لعدم مالمئة اآلالت امليكانيكية املعارصة.
كثرياً ما عملت اآلالت الحاسبة امليكانيكية تحت وطأة النظام العرشي ،ويف ثالثينات القرن العرشين فإن فكرة تطوير حاسبات متثل فيها األرقام الثنائية مبفاتيح كهربائية (تشغيل/ إطفاء) مهدت الطريق لجيل جديد من اآلالت باستعامل متابعات ميكانيكية كهربائية. ومع أن قلة من األدمغة امليكانيكية املوصوفة عىل نحو غري واضح والتي تهب اإلنسان اآليل ذكاء صنعي ،قد صورت يف خيال القرن التاسع عرش مل توصف اآلالت والعمليات الرياضياتية التي تحمل أي شبه لنظام الحوسبة الحديث حتى األيام املبكرة من الخيال العلمي ذي املوضوعات املثرية.
د .سائر بصمة جي
باحث علمي سوري ،له العديد من الكتابات واألبحاث حول العلوم والخيال العلمي ،ومخترع.
Saerbasmaji@gmail.com
Science And وقد تضمنت األمثلة األبكر روايات مثل (العبث) عام 1929لــ إس .ميك ،وهي رواية مبكرة عن التحليل التنبؤي والجهاز االبتكاري رياضياتياً الذي صور يف (عندما أخفقت الذرات) عام 1930لجون كامبيل.أما (الحكومة امليكانيكية) عام 1932مليلز بريفر فقد تطلعت إىل اليوم الذي يقوم فيها الدماغ امليكانييك بحيث يؤمتن عىل مهمة حكم العامل. يف عام 1936تخيل ألن تورينغ (آلة تورينغ) وهي منشأ افرتايض محدد رياضياتياً قام باخرتاعه إليضاح نظرية الحساب امليكانييك ووضع األسس املنهجية للعمل الذي نفذ يف ميدان بلتشييل خالل الحرب العاملية الثانية ،والذي تضمن إنشاء حاسوب بدايئ هو كولوسوس املخصص ملهمة حل رموز شفرة (اللغز) املستعملة من قبل األملان. أسطول وجيش الواليات املتحدة أقاما مرشوعات مامثلة خاصة بهام ،وقد كان أول حاسوب إلكرتوين تم كشف النقاب عنه للشعب يف عام 1945واسم إينياك ،إذ شيد للجيش يف مدرسة مور للهندسة الكهربائية يف جامعة بنسلفانيا .وقد بني جون فون نيومان كيف أن تصميم إينياك ميكنه من استعامله للربامج املخزنة إلكرتونياً. ويف الوقت الذي شيدت فيه آلة إدفاك يف مور عام ،1949فإن واحدة مامثلة كانت تشيد يف بريطانيا. العب آخر دخل بشكل مبكر إىل السوق التجاري وهو (بوروس أطلس) هذه الحاسبات الكبرية املبكرة مألت غرفة ضخمة واحتاجت لصيانة متواصلة لتقاوم مشكلة الصاممات املفرغة الحامية أكرث مام ينبغي .وقد كانت املعلومات تخزن وتزود من بطاقات مثقبة ،مع أنها كانت تستبدل تدريجياً بأجهزة رشيط مغناطييس التي استبدلت بعدئذ تباعاً بسواقات القرص الصلب التي سوقت بشكل ابتدايئ من قبل رشكة IBMعام .1957 لقد أيقظت والدة إينياك كُتـ َّــاب الخيال العلمي عىل نحو مفاجئ إىل إمكانية الحاسبات ،وقد كانت صورة الضخم ونسيالته هي التي سيطرت عىل مفهومهم بشأن كيف كانت الحاسبات وماذا ميكن أن تصبح. أما الروايات عن الثورة البرشية ضد ذكاء اآللة فقد
كانت سابقاً يشء مألوفاً وإن حلول الحاسبات الفعلية فقد اعتربت بشكل واسع كمصادقة عىل هذه املخاوف. إسحق أسيموف الذي كان سابقاً منهمكاً يف مقاومة عقدة فرانكتشتاين (وهو بطل رواية شهرية يلم به الخراب عىل يد مارد صنعه هو بنفسه) كان واحدا ً من قلة استطلعوا ذاك التيار الصاعد من القلق يف القصص مثل (الرصاع املمكن اجتنابه) عام .1950أما يف (الجواب) املوجز عام 1954لفريدريك براون؛ وفيه فإن حاسوباً جديدا ً يطرح عليه سؤال :ما إذا كان يوجد رب؟ فيجيب :نعم اآلن يوجد رب. إ ّن الدفاع الذي أع ّد ضد جنون االضطهاد الرائج بوساطة قطع أدبية منشورة عىل سبيل الدعاية مثل (سيكونوا يف الواقع منصفني) عام ( 1957يعرف أيضاً باسم آلة إىل األبد) بقلم فرانك راييل ومارك كليفتون الذي أظهر يأسهام يف إرسافهام الجديل .لقد قرصت صور االضطهاد الحاسويب املحتمل نادرا ً نفسها عىل اسرتاتيجيات تقدير استقرايئ معتدلة يف (الحرف Zوالغشاء) عام ،1951وفيها فإن عامل حاسوب وإبداعه يقعان يف أيدي السوفييت .و(سام هول) عام 1953 لباول أندرسون ،أما الروايات عن الثورة التي اقرتحت طرائق البرشية ضد ذكاء اآللة ميكن أن تخدم فقد كانت سابقاً يشء األغراض السياسية مألوفاً وإن حلول الحاسبات لالستبداد البرشي ،الفعلية فقد اعتربت بشكل وقد تقدمت إىل واسع كمصادقة عىل هذه درجات قصوى من املخاوف .إسحق أسيموف الهيمنة السياسية كان واحداً من قلة استطلعوا االستبدادية. ذاك التيار الصاعد من القلق انتقل يف القصص. ثم أندرسون برسعة ليتصور مجتمعاً مستقبلياً يحكمه مبارشة (تيكرون) عمالق يف (الهدف طويل الطريق) عام ،1955وقد أظهرت األوجه املخفية لتلك اإلمكانية عىل نحو غزير يف خياالت جامحة إخطارية (أي تثري املخاوف وتنبه إىل الخطر من غري داع) منوعة مثل:
www.Sciandfimag.wordpress.com FB/groups/Science.and.Fiction.Magazine
10
“
علم وخيال العدد السابع والعرشون (نوفمرب )2016
(الغد أحياناً يأيت) عام 1951لفرانسيس راير ،و(املغامرة )2115عام 1954يعرف أيضاً (مبلك ميكانييك) لــ إي.توب ،و(املرتاب توماس) عام 1956لوينستون بربرن، و(مطرقة فولكانو) عام 1956لفليب ديك ،و(أكرب من الحياة) عام 1960لدينو بوزايت ،و(رائد الفضاء اذهب إىل الوطن) عام 1962مليلتون ليسيه ،و(ماتريكس) عام .1970 يف استجابة لهذا السيل من القلق فإن جواب أسيموف األكرث شهرة يف (السؤال األخري) عام 1956مل يكن لينكر إمكانية الحاسوب ألن يصبح سيدا ً ،وال يجد مانعاً أن يصري طاملا أنه سيكون سيدا ً صالحاً ،لكن هذا الجواب مل يهدئ من روعة القلق الكبري. قصص مثل (عربة السعادة) عام 1958آلرثر هاديل، وفيها حاسوب يعمل لصالح رئاسة أمريكا ،و(حكاية الحاسوب الضخم) عام 1966ألولوف جوهانسون ،الذي ُح ِّدث عن مناقشة لـــ (كتاب اآلالت) لصموئيل بتلر، كلها جسدت اإلحساس نفسه بالتهديد يف أطرافها القامتة الدقيقة. إن منوذج تطور الحاسوب املستقبيل الذي تخيله الخيال العلمي يف خمسينات وستينات القرن العرشين كان غري متأثر نسبياً باستبدال الصاممات اإللكرتونية بالرتانزستورات ،لكن دمر عىل نحو مفاجئ بالتطور الجديد الحاسم الذي أجاز ألعداد ضخمة من الرتانزستورات أن تطبع يف طبقات من رقاقة السيليكون وتصبح املعالج املكروي الذي طرح يف السوق باسم إنتل 4004عام .1971 الحاسبات املحمولة عىل منت سلسلة رحالت أبولو القمرية ،استعملت يف الهبوط عىل القمر عام ،1969وقد صنعت من أجزاء مركزية من الحديد -نيكل ومنسوجة عىل نحو متصل بأسالك مغطاة بالبالستيك ،حيث بدت فجأة غري بارعة أبدا ً. عندما حلت الرقاقات 8080و 8008عام 1974محل الرقاقة ،4004أصبح واضحاً أن حاسبات املستقبل سوف تصبح أصغر مفضلة ذلك عىل أن تصبح أضخم ،وأن القدرة الحسابية ألطلس سوف تصبح رسيعاً متاحة عىل
11
علم وخيال العدد السابع والعرشون (نوفمرب )2016
d Fiction
الحاسبات املكتبية وكل أنواع اآلالت ستوظف قريباً مع الحاسبات اإلدارية ذات التعقيد املتفاوت. لقد سوقت الحاسبات الشخصية بشكل ابتدايئ كأطقم تجمع ذايت مثل Altai 8800الذي طرح عام ،1975 لكن تطوير نظام التشغيل CP/Mوطرح رشكة أبلII بشا بعهد جديد ثبت عندما طرحت IBM عام 1977؛ َّ حاسوبها الشخيص األول ومستعملة نظام التشغيل MS/ DOSمليكروسوفت عام .1981ثم لحقتها أبل بنظام مكنتوش عام 1984املزود بواجهة رسومية للمستخدم. وقد لوحظ رسيعاً أن قصة الخيال العلمي الوحيدة يف أربعينات القرن العرشين التي تخيلت أي يشء من بعد يشبه الحاسوب الشخيص كانت (منطق يدعى جوي) عام 1946لويل جينكس .قلة من هذه اآلالت أبرزت جنباً إىل جنب مع عاملقة خمسينات القرن العرشين ،إن (يوماً ما) عام 1956إلسحق أسيموف تخيلت حاسوباً مكتبياً استعمل إلنتاج قصص لألطفال ،يف حني أن (اللهو الذي قاموا به) عام 1957استعمل أداة مامثلة يف التثقيف الرسمي. من ناحية أخرى ،بإمكان املرء أن يجد تخيالت طموحة أكرث يف األجزاء اإلعالنية للمجالت املعارصة ،فقد نرشت مجلة (املجرة) عام 1956إعالنات ملجموعة تركيب (دماغ كهربايئ) والذي عىل نحو مزعوم ألف املوسيقى وحسب ولعب األلعاب. ومع أن كتاب خيال علمي أكرث استثمروا يف املنتج؛ فإن عددا ً أقل رمبا دهشوا متاماً بالتقدمات الرسيعة يف بواكر سبعينات القرن العرشين ،يف حني تلكأت تخيالتهم بوضوح وراء الدراسات املستقبلية امليلودرامية مثل (مكتبة الحاسوب /آالت الحلم) عام 1974لتيد نيلسون، و(الصغري الجبار) عام 1979لكريستوفر إيفان. مع قرب حدوث ثورة الحاسوب الشخيص عام 1974 احتفل بها يف عدد أيار من مجلة (النظري) يف مقالة ستيفن كاليس عن (الحاسبات املصغرة) فإن خيال املجلة كان بطيء اإلجابة .حتى أسيموف كان ال يزال يصوغ قطعاً أدبي ًة للدعاية مثل (الحياة وأوقات مالتيفاك) عام ،1975 www.Sciandfimag.wordpress.com FB/groups/Science.and.Fiction.Magazine
Science And يف مصطلحات تقليدية يف منتصف العقد ،وأن الحاسبات العمالقة املستبدة استمرت يف متثيل دور مهم يف أعامل مثل (بحث رعاة بقر الـ )DNAعام 1976مليك فارين. مع أن تضخيم تلك الرواية الخيايل لنزعتها الواضحة سابقاً نحو الجنون عكس حقيقة أن الفكرة الكاملة قد أصبحت إىل حد ما خارج السيطرة. االستكشاف الخيايل للطيف الجديد من اإلمكانيات املستقبلية بدأ -من ناحية ثانية -عىل نحو كفؤ يف (راكب موجة الصدمة) عام 1975لجون برونر ،الذي كان توقعه بنا ًء عىل الوفرة الضخمة من الحاسبات املربوطة يف شبكة تضمن التطوير الفوري املحتمل لديدان وفريوسات الحاسوب .كام تخيل الفوىض الشديدة التي ميكن أن تحدثها هذه الكينونات الربمجية. الزيادة الهندسية يف قدرة املعالجة سببت رسيعاً والدة قانون مور الذي الحظ أن قدرة التقانة الحاسوبية كان تتضاعف كل مثانية عرش شهر ،وهي عالقة اعتربت صحيحة طوال املراحل النهائية من القرن العرشين .يف ذاك الوقت فإن إمكانية اعتبارها صحيحة سوف يستمر كان باعثاً عىل نظرية أن الصعود األيس للمنحني سوف يحدث تفردا ً تقانياً. صور املستقبل الغني بالحاسوب أصبحت شيئاً مألوفاً جدا ً إىل حد أن الفكرة نادرا ً ما احتاجت ألن توضع بصورة عناوين مثل (عامل الحاسوب) عام 1983إليفان فوغت، حيث بدا أنه ال توجد حاجة للتقديرات االستقرائية الخيالية العلمية ألفكار مثل فن الحاسوب عندما متكنت الحاسبات الشخصية البسيطة من تشغيل برامج تنتج صورا ً كسورية (فراكتلية) بواسطة رياضيات الشواش. لقد نزع كتاب الخيال العلمي ألن يهملوا األنواع املعتدلة من التطبيق التي ركزت عليها النصوص املستقبلية ،وأن يتقدموا برسعة إىل الحدود القصوى. يف منقلب القرن العرشين فإن تأمالت عن املستقبل القريب مثل (األوقات املواتية يف فايرمونت هاي) عام 2001الذي يصف التبني العريض للفرص التقانية الجديدة من قبل املراهقني و(التوتات الصغرية جدا ً) عام 2003 www.Sciandfimag.wordpress.com FB/groups/Science.and.Fiction.Magazine
لريتشارد لوفيت ،التي تدرس مشكلة الرسائل املزعجة يف الربيد االلكرتوين بدت مدهشة يف تحفظها املتواضع. لقد بجل الخيال العلمي السيرببونك يف مثانينات وتسعينيات القرن العرشين تطور الذكاء الصنعي اإلفرادي يف الحاسبات الصغرية نسبياً ،لكنه حافظ أيضاً عىل تعهده بفكرة أن شبكة عاملية النطاق من الحاسبات الصغرية ستكون مجرد رحم فيه ،فإن هذه الذكاءات ستواصل بحثها عن السيطرة السياسية االستبدادية والسيادية الفعلية. لقد رفض الحاسوب الفائق تسليم خلفيته البعيدة التخيلية متاماً لقوى الفوضوية لكن ببساطة عدل تركيبه البنيوي األسايس ليالئم البيئة التخيلية الجديدة .مثة تركيب بنيوي بديل إضايف ظهر يف حاسبات فائقة مثل الذي أبرز يف سلسلة (كالكولور) لسيان ماك مولني التي استهلت بشكل أويل بـــ (أصوات الضوء) عام .1994 التواريخ الخيارية التي تتساءل كيف ميكن ملحرك باباج أن يحول العامل فيام لو كان ممكن صنعه وقد ظهرت يف (بلد العميان) عام 1987مليشل فالين ،و(محرك التمييز) عام .1990 إن (جيورجيا يف ذاكريت) عام 1993لتشارلز شفيلد تلتفت بأفكارها إىل املايض إلنشاء ( DEUCEاختصارا ً لـ :املحرك الحاسب الشامل اإللكرتوين الرقمي) 1958 وتفرتض البحث عن املحرك التحلييل املفقود لباباج. ومنحت إدا لوفالس دورا ً أكرث شهرة يف (همس األقراص) عام 2002لجون مياين. املقتطفات األدبية املختارة للو أندريس (حياة بدون شبكة) عام 2003تتصور عوامل بديلة بدون إنرتنت وهي فكرة أصبحت سابقاً متحدية اقل بعرشين سنة بعد أن بدا ورود الظاهرة إعجازي تقريباً. وال يزال الحاسوب مبا امتلكه وسيمتلكه من قدرات، يدفع بالخيال العلمي قدماً نحو عوامل جديدة ،رمبا تبرصنا أكرث بجوهر العالقة التي ستكون عليها بني اإلنسان واآللة. علم وخيال العدد السابع والعرشون (نوفمرب )2016
12
ومضات
“
النور..
(الجزء الثاني)
مل أكن راض ًيا عن نظرية النسبية الخاصة؛ ألنها كانت محدودة باألطر املرجعية التي تتحرك برسعة ثابتة مقارنة بعضها ببعض، ومن ثم مل تكن قابلة للتطبيق عىل الحركة العامة لألطر .وصارعت يف سبيل إزالة هذا القصور ،وأردت صياغة املشكلة يف الحالة األعم. م .عبدالحفيظ العمري كاتب ومترجم علمي يمني له العديد من الكتب المترجمة والمقاالت المنشورة.
facebook.com/atomsandequations
أسعد خاطرة يف حيايت ويف الفيزياء يقابلنا العامل املشهور ألربت آينشتاين )Albert Einstein (1879-1955بخاطرته التي قال عنها أنها (أسعد خاطرة يف حيايت)! والتي يرويها بنفسه قائال “ :مل أكن راض ًيا عن نظرية النسبية الخاصة؛ ألنها كانت محدودة باألطر املرجعية التي تتحرك برسعة ثابتة مقارنة بعضها ببعض ،ومن ثم مل تكن قابلة للتطبيق عىل الحركة العامة لألطر. وصارعت يف سبيل إزالة هذا القصور ،وأردت صياغة املشكلة يف الحالة األعم. يف عام ١٩٠٧م ،طلب مني يوهانز ستارك كتابة مقال عن نظرية النسبية الخاصة يف جريدة «جاهربش دير راديواكتيفيتات» .وأثناء كتابته ،بدأت أدرك أن كل قوانني الطبيعة ما عدا قانون الجاذبية ميكن دراستها يف إطار النسبية الخاصة .وأردت أن أكتشف السبب وراء ذلك ،لكني مل أستطع بكل بساطة .كانت أقل النقاط إرضاء يل هي التالية :عىل الرغم من أن النظرية تعطي بوضوح العالقة بني السكون والطاقة ،فإن العالقة بني السكون والكتلة أو طاقة مجال الجاذبية مل تكن تظهر بوضوح .وشعرت بأن هذه املشكلة لن تحل يف إطار نظرية النسبية الخاصة. جالسا يوم ما ،فجأة حدثت االستنارة .كنت ويف ٍ ً عىل مقعد يف مكتبي مبكتب براءات االخرتاع ببرين، وفجأة خطرت يل فكرة :إذا سقط رجل سقوطًا ح ًّرا، فلن يشعر بوزنه .جلست مرتبكًا ،لقد تركت َّيف هذه التجربة الذهنية أث ًرا كب ًريا وقادتني إىل نظرية للجاذبية األرضية. هذه الخاطرة كانت مبدأ التكافؤ Equivalence principle؛ حيث تكون قوة الجاذبية – بشكل محيل – مساوية لقوة التسارع ،والذي قاد بعد ذلك
للنظرية النسبية العامة .
ألربت أينشتاين وحتى ال نذهب بعيدا عن آينشتاين ؛ فكلنا نذكر الخطاب الذي أرسله إىل الرئيس األمرييك روزفلت يستحثه عىل االهتامم ببحوث الذرة خوفا من توصل أملانيا النازية – آنذاك – إىل السالح الذري قبل الحلفاء. الذي كان وراء هذه الخطاب هو العامل املجري ليو زيالرد )Leo Szilard (1898 - 1964هذا الرجل لديه قصة حول الخاطرة التي حول التفاعالت املتسلسل للنيوترونات يذكرها لويس وولربت يف كتابه (طبيعة العلم غري الطبيعية) ”:يف عام 1933نرشت جريدة التاميز مقولة عىل لسان عامل الطبيعيات لورد راذرفورد يقول مبقتضاها – بعد أن حطّم الذرة “ : -إن كل من ينتظر أن يصبح تحطيم الذرات مصدرا للطاقة هو مخرف”. قرأ املقال ليو زيالرد الذي قال عن املقال فيام
بعد “ إن هذا جعلني أتساءل – وأنا أسري يف شوارع لندن ،وأذكر أين توثقفت عن عالمة مرور حمراء يف شارع ساوثهامبيتون – عام إذا كان من املمكن إثبات خطأ لورد راذرفورد ،ويف هذه اللحظة بالذات وردت لخاطري فكرة التفاعالت املتسلسل للنيوترونا ت �Neu ، tron chain reactionوكانت هذه نقطة حاسمة يف تاريخ القنبلة الذرية”. الخاطرة كانت “ إذا أطلق عىل الذرة نيوترونا واحدا وأدى ذلك إىل انشطارها وانطالق نيوترونني ،فسيكون لدينا رد فعل متسلسل ”.وسجل براءة اخرتاع لتلك الفكرة عام 1934م. نلتقي مع فتى الفيزياء املشاكس – كام سميته مجلة العلوم األمريكية -ليونارد سسكيند Leonard ) Susskind(1940استاذ الفيزياء النظرية يف جامعةستانفورد ،الذي لديه خاطرة حول اكتشاف نظرية املبدأ الهولوجرامي holographic principle عندما طُلب منه عام 1981م استضافة مؤمتر علمي عن الفيزياء ،فدعا سسكيند العامل االنجليزي ستيفن هوكينج Stephen Hawkingالذي ألقى محارضة عن الثقوب السوداء ذكر فيها أنه عند تاليش الثقب األسود تتالىش معلومات األجسام التي ابتلعها غائبة بشكل تدريجي ،وهنا كان الجدل ألن هذه الفكرة تنتهك إحدى املبادئ األساسية يف الفيزياء وهي أن املعلومات ال ميكن أن تتالىش! لكن هذا الجدل ُحسم بعد 12عاما بخسارة هوكينج النقاش الذي اعرتف أن معلومات الثقب األسود مطبوعة عىل أفق الحدث -event horizonالذي يحدد حدود الثقب األسود -فتهرب تلك املعلومات عندما يتبخر الثقب األسود. هذا قاد الفيزيائيني النظريني ليونارد سسكيند وجرياردت هوفت Gerard’t Hooftالقرتاح أن كامل
15
علم وخيال العدد السابع والعرشون (نوفمرب )2016
d Fiction
أيضا يف حدوده - الكون ميكن أن يحمل معلومات ً بالنتيجة تلك ،فواقعنا ميكن أن يكون إسقاط تلك املعلومات يف الفضاء ضمن الحدود .وهو ما يعرف باملبدأ الهولوجرايف holographic principle
الفيزيايئ املشاغب سسكيند أما كيف جاءت لسسكيند هذه الفكرة ،فيحدثنا عنها قائال “ :البصرية التي صارت تعرف مببدأ الهولجرايف جاءتني ببساطة يف يوم ما ] يف عام 1993م[عندما كنت اتسكع يف قسم الفيزياء ومررت بصورة هولوجرام، التي ملا رأيتها تبادر إىل ذهني أن هناك فرقا كبريا جدا بني صورة الهولوجرام والصورة العادية؛ عندما ترى هولوجرام تستطيع النظر حولها ورؤية ما يوجد وراء رأس املرأة التي يف الصورة ،وليس رؤية السطح فحسب ،بل ستطيع رؤية ما وراءها. هناك منطق يف كونها تسطري حقا عىل األبعاد الثالثة الكاملة ،فعندما مررت بجانبها قلت لنفيس مازحا لعل أفق الثقب األسود يشء من قبيل الصورة الهولوجرامية، فاملواد التي تقع يف أرس الثقب األسود هي ثالثية األبعاد، أما مادة األفق فهي ثنائية األبعاد ،لكن رمبا بطريقة www.Sciandfimag.wordpress.com FB/groups/Science.and.Fiction.Magazine
Science And أو بأخرى مادة األفق كالهولوجرام تستحوذ عىل األبعاد الثالثة كاملة للمواد التي تقع يف الثقب األسود”.
وقريب من الصورة الهولوجرامية نلتقي مع دنيس جابور – الذي التقيناه سابقا يف املقدمة – حصل عىل جائزة نوبل يف الفيزياء يف عام ١٩٧١م ،الخرتاعه طريقة التصوير التجسيمي (الهلوجرامي) لألشياء بأشعة الليزر ومساهمته يف تطويرها .يف األصل ،كان جابور يرغب يف تطوير املجهر اإللكرتوين يف سبيل رؤية الشبكات الذرية ،بل حتى الذرات منفردة .مل يكن األمر عبارة عن تحسني منظور اآلالت وإمنا كيفية استخراج قدر أكرب من املعلومات من الصورة التي يعطيها الجهاز. وقد روى جابور بنفسه قصة اكتشافه الذي يرجع إىل عام ١٩٤٨م قائال ”:كانت نقطة االنطالق يف اكتشايف هي رغبتي يف تحسني املجهر اإللكرتوين . كنت أفكر فيه وأدركت أنه كان يتوقف عند حدود انفصال الشبكات الذرية أو عند ظهور ذرة منعزلة .كام أنه كان من الصعب تصنيع عدسة ذرية جيدة ،ففكرتُ ملاذا ال أصنع عدسة سيئة ثم آخذ صورة سيئة وأعمل عىل تحسينها .واستلزم هذا الحصول عىل صورة تحتوي عىل معلومات كاملة .كانت الصور العادية خالية من أي أطوار .وكانت فكريت هي إضافة طور منطي .كانت فكرة واضحة لكونها قابلة للتنفيذ. جاءتني الفكرة البسيطة بإعادة تكوين الصورة األصلية يف يوم عيد الفصح منذ حوايل خمسة وعرشين عا ًما، جالسا باملدرجات يف انتظار بدء مباراة تنس. كنت ً
دنيس جابور
داروين نفسه يطلب رأيه فيها ! إنه العامل ألفريد راسل واال س �Alfred Russel Wal ،)١٩١٣–١٨٢٣( laceالذي كان عام ١٨٥٨م ،يف جزيرة مولوك لجمع الفراشات والخنافس ،ومن هناك يحدثنا عن ومضة النور التي أرشدته لفكرة التطور قائال“ : كنت أعاين من حمى شديدة ومتقطعة ،وكل يوم كان يل أن أستلقي عدة ساعات بسبب حاالت السخونة ع َّ والربودة الحادة .يف ذلك الوقت ،مل يكن لدي ما أفعله سوى التفكري يف أكرث ما يثري اهتاممي. يوم ما تذكرت كتاب «مبدأ السكان» ملالتوس، ويف ٍ الذي كنت قرأته قبل عرشين عا ًما .وظللت أفكر يف وصفه ملعطالت النمو :املرض ،والحوادث ،والحروب، واملجاعة ،وغريها؛ التي كانت تبقي عدد سكان األجناس املتوحشة يف مست ًوى متوسط أقل بكثري من معدل الشعوب املتحرضة .وعىل الفور خطرت يل فكرة أن وللطب واألحياء نصيب أيضا دون توقف يف عامل هذه العوامل أو مثيالتها تعمل ً ال تذكر نظرية التطور إال ويذكر العامل تشارلز داروين الحيوان. )١٨٨٢–١٨٠٩( Charles Darwin فلامذا ميوت بعضها ،بينام يعيش البعض اآلخر؟ كانت رغم أن هناك من أبدع الفكرة نفسها ،بل وراسل بها اإلجابة واضحة :يف املجمل ،ميتلك األكرث جدارة القدرة www.Sciandfimag.wordpress.com FB/groups/Science.and.Fiction.Magazine
علم وخيال العدد السابع والعرشون (نوفمرب )2016
16
d Fiction
عىل البقاء .فينجو األوفر صحة من املرض ،واألقوى أو حالة أي مرض شبه ٍ معد ،لكنه كان مير دون عدوى .كان األرسع أو األوسع حيلة ينجو من األعداء ،ويتغلب عىل املرىض املجاورون ملريض التيفوس ال يلتقطون مرضه، املجاعة األكرث قدرة عىل الصيد أو من ميتلك قدرة أكرب لكن بشكل شبه يومي يف أوقات تفيش الوباء ،كنت ألحظ انتشار العدوى يف البيوت ويف أحياء العاصمة واملدينة، عىل الهضم ،وهكذا دواليك. وبدا يل فجأة أن هذه العملية التي تنظم األنواع من وحتى بني موظفي املستشفى املخصص الستقبال املرىض. شأنها بالرضورة تحسني الساللة .ففي كل جيل ،تضمحل كان األطباء واملمرضات يصابون باملرض يف ريف تونس، العنارص األَقل ،وال يبقى سوى العنارص األرقى؛ أي ال لكن ليس يف قاعات املستشفى. يف صباح أحد األيام — مثل أي يوم — أردت وأنا ينجح يف البقاء سوى األصلح … وظللت أنتظر عىل أحر من الجمر انتهاء الحمى ألدون مأخوذ بالتفكري يف لغز كيفية انتقال عدوى حمى التيفوس دون أن أفكر فيه بصورة واعية (أؤكد ذلك)؛ مقال يف هذا األمر”. برسعة هذه املالحظات ألكتب ً أن أ ْعرب باب املستشفى عندما استوقفني جسد إنسان ود ّون تلك الفكرة وبلورها وأرسلها إىل داروين ،وذلك ملقى عىل الدرجات. لتوصيلها إىل الجيولوجي اإلنجليزي الشهري سري تشارلز كان مشه ًدا معتا ًدا أن نرى فقراء من السكان الوطنيني مصابني بحمى التيفوس يف حالة هذيان وحمى ،يسريون اليل !)١٨٧٥–١٧٩٧( Charles Lyell تلك األفكار نفسها التي كانت تراود داروين من قبل ،كاملجانني حتى يجدوا ملجأً يتساقطون عليه منهكني. فكان طلب واالس مفاجأة له ،لكنه حفّزه لينرش أفكاره كالعادة ،عربت فوق الجسد املسجى ،ويف تلك اللحظة فظهر كتاب داروين «أصل األنواع» يف الرابع والعرشين بالتحديد داهمتني لحظة االستنارة .وعندما دخلت حل للمشكلة. من أكتوبر ١٨٥٩م .وأقر واالس نفسه بأسبقية داروين املستشفى يف اللحظة التالية ،كنت أملك ًّ كنت أعرف ،دون أدىن شك ،أنه هذا هو الحل وليس لفكرة التطور. غريه .ففجأة أظهر يل هذا الجسد املمدد والباب الذي ارمتى أمامه الحاجز الذي ميكن نذهب إىل الطب حيث يروي عامل البكترييا الفرنيس شارل وظللت أنتظر عىل أحر من الجمر أن يتوقف عنده التيفوس .فليك نيكول Charles Nicolleانتهاء الحمى ألدون برسعة هذه يتوقف هذا املرض ،وهو مرض ٍ معد يف كل أرجاء البالد ،يف ً مقال يف هذا ( )١٩٣٦–١٨٦٦كيفية اكتشافه املالحظات ألكتب العاصمة نفسها ليصبح غري مرض لعامل انتقال حمى التيفوس األمر”. مبجرد عبور باب املستشفى، أثناء عمله مدي ًرا ملعهد باستري كان ال بد من أن العامل املسبب يف تونس قائال “ :كل يوم، كل من تردد سنوات عديدة عىل املستشفى للعدوى ال يتجاوز هذا املكان؛ إذن ما الذي يحدث يف شأين شأن ٍّ اإلسالمي بتونس ،كنت أرى يف القاعات مرىض التيفوس هذه املرحلة؟ خلعنا ثياب املريض ومالبسه الداخلية نامئني بجوار مرىض آخرين مصابني بأمراض أخرى .مثل وحلقنا له وحممناه .ال بد أن ما يسبب له املرض يشء من سبقوين ،كنت أشاهد يوم ًّيا ودون اهتامم هذا غريب عليه ،يشء يحمله يف مالبسه الداخلية ،عىل الوضع الغريب ،خاصة يف ظل هذا االختالط املرفوض يف جلده .لن يكون سوى القمل ،كان السبب هو القمل.
“
17
علم وخيال العدد السابع والعرشون (نوفمرب )2016
www.Sciandfimag.wordpress.com FB/groups/Science.and.Fiction.Magazine
Science And وأخ ًريا انكشف يل ما كنت أجهله ،األمر الذي مل يالحظْه أي من الذين بحثوا يف مرض التيفوس منذ بداية التاريخ ٌّ (فالتيفوس مرض يعود إىل العصور السحيقة لإلنسانية)، انكشف يل الحل القاطع املثمر لطريقة انتقال املرض”. وقد حصل عىل جائزة نوبل يف الطب عام 1928م عن هذا االكتشاف.
وأخريا نختم بقصة اكتشاف التكاثر العذر ي �Parthe – nogenesisشكل من أشكال التكاثر الالجنيس وهو التناسل عن طريق بويضة غري مخصبة يوجد يف اناث يتطور فيها الجنني أو البذرة بدون إخصاب من الذكور، وهذه الظاهرة تالحظ يف النحل وتنتج حرشة تشبه النحل وتظهر بني ذكور النحل أو عند بعض النباتات- إن اكتشاف هذا النوع من التكاثر قدمه العامل الفرنيس يوجني باتايون )Eugène Bataillon (1864-1953الذي يحيك قصته قائال “ :يف صباح يوم أحد بشهر مارس عام متأمل ١٩١٠م ،وقفت مسلوب اللب أمام عدسة املجهر ً لوحة مبهرة :حضانة بيض متعدد املني للكالميت (نوع من الضفادع) مكسوة بالحيوانات املنوية للسمندل، وكان البيض مغطًى بهذه العنارص الذكورية الغريبة ذات الرؤوس الكبرية التي ظهرت عىل األلواح وكأنها رءوس إبر جراح. وفجأة وردت إىل ذهني فكرة أن أي صدمة طفيفة، كوخزة رفيعة من زجاج أو معدن ،قد يكون لها نفس األثر الذي للحرارة أو لفرط التوتر العضيل .لكن بالطبع مل يكن لدي سوى عامل جديد من التكاثر العذري الفاشل .وعىل الفور ،أعددت سلسلة من أنابيب االختبار الزجاجية وقمت بتوزيع بيض أنثى بالغة عىل األنابيب. ووجدت أن البيض املوضوع جافًّا أصبح مغطًى باملاء. ٍ حينئذ جاوزت نتائجها إنها تجربة كالسيكية اآلن لكن كل اآلمال. يا ترى ما هو العامل الرباين املسبب لهذه النتيجة غري العادية التي طاملا سعى إليها الناس دون جدوى؟ طويل للوصول إىل الحل”. قىض باتايون وقتًا ً
www.Sciandfimag.wordpress.com FB/groups/Science.and.Fiction.Magazine
18
وحتى ال نذهب بعيدا عن نيكول وعن الطب ،فقصة اكتشافه التشخيص املناعي للتيفوئيد الذي قدمه فرناند فيدال )Fernand Widal (1862-1929يرويها العامل شارل نيكول قائال “ :كان فرناند فيدال— أثناء مروره بالقسطنطينية — يتحدث مع أخيه موريس حول مسألة التحام امليكروبات ،كام كانت معروفة يف ذلك الوقت استنا ًدا إىل مالحظات هربرت درهام وماكس جروبر .أثبت هذان العاملان أن دم الحيوانات املصاب ببعض أنواع امليكروبات يكتسب خاصية التجمع يف مجموعات تلتحم مبيكروبات من نوع واحد .ونحن مدينون ألعاملهم بالقدرة عىل التعرف عىل ميكروب من آخر مجاور ومشابه له بطريقة محددة ومناسبة. ويكون املصل املحدد هو الكاشف عن امليكروب. وفجأة يقلب فيدال األمر يف ذهنه ،فبدا له أنه مبا أننا نستطيع التعرف عىل امليكروب بفضل املصل املحدد، فإنه ميكن — عن طريق زرع امليكروب — اكتشاف وجود الخواص املحددة داخل مصل املريض .ومن ثم فإن ميكروب حمى التيفوئيد سيلتحم مبجرد إضافة نقطة من مصل دموي مأخوذ من شخص مصاب بهذا املرض .ولن يكون ألي مصل آخر نفس رد الفعل. عاد فيدال برسه هذا إىل باريس ،ومىض يجري التجارب الالزمة التي أكدت فرضيته .ومن هنا تأسست طريقة هذا غيض من فيض القصص التي تتحدث عن ومضات التشخيص املناعي (املصيل) لألمراض التي أصبحت النور التي تسطع كمصباح متوهج يف ظالم البحث عن شائعة االستعامل ومفيدة عىل املستوى اليومي. الحل. علم وخيال العدد السابع والعرشون (نوفمرب )2016
الهوامش والمراجع • اإلبداع يف الفن والعلم ،د.حسن أحمد عيىس، العدد( 24الكويت :سلسلة عامل املعرفة ،يناير .)1979 • ارتقاء اإلنسان ،جاكوب برونفسيك ،ترجمة :د. موفق شخاشريو ،العدد(39الكويت :سلسلة عامل املعرفة ،مارس .)1981 • بول ديراك وجامل الفيزياء ،مجلة العلوم األمريكية ،عدد أغسطس -سبتمرب.1995 • تاريخ العلم ،جون جريبني ،ترجمة :شوقي جالل ،ج ،2العدد ( 390الكويت :سلسلة عامل املعرفة ،يوليو .)2012 • تاريخ العلوم ،كلود برزنسيك ،ترجمة :سارة رجايئ يوسف ،ط(1القاهرة :مؤسسة هنداوي للتعليم والثقافة .)2015، • طبيعة العلم غري الطبيعية ،لويس وولربت ، ترجمة :د.سمري حنا صادق (القاهرة :املركز القومي للرتجمة .)2001، • العقل والحاسوب وقوانني الفيزياء ،روجر برنوز، ترجمة :محمد وائل االتايس وبسام املعرصاين،ط(1دمشق: دار طالس. )1998، • فلسفة الكوانتم ،روالن أومنيس ،ترجمة :د.أحمد فؤاد باشا و د.مينى طريف الخويل ،العدد (350الكويت :سلسلة عامل املعرفة ،إبريل .)2008 • كون أنشتاين ،ميشو كاكو ،ترجمة :شهاب ياسني ،ط(2القاهرة :مؤسسة هنداوي للتعليم والثقافة .)2012، • ما هو الواقع؟ ،فيلم وثائقي عرضته قناة البي يب يس الرابعة بتاريخ 17يناير 2011م.
d Fiction
حلقات زحل كما تبدو من المركبة كاسيني. Image Credit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
19
علم وخيال العدد السابع والعرشون (نوفمرب )2016
www.Sciandfimag.wordpress.com FB/groups/Science.and.Fiction.Magazine
الضوء أول الرحالة والمؤرخين ّ
“
لكنه رحالة ومؤرخ من نوع آخر غري ذلك النوع الذي اعتدناه يف منط الرحالة واملؤرخني .إنه خازن ذاكرة األيام بصورتها الحقيقية.
أ .جوان حسين
سوري ،إجازة في العلوم الفيزيائية والكيميائية من جامعة حلب ،سوريا .مقيم في اسطنبول ،تركيا.
Gwan79@yahoo.com
زمن آلخر. فعل أينشتاين كام قلت “تحدث أشياء مسلية ً عند رسعة الضوء”؛ ففي الفيزياء مهام حاولت لن تصل برسعتك إىل رسعة الضوء ،فأقرب األشياء التي تصل رسعتها قريبة من رسعة الضوء تصل إىل رسعة 99.9%من رسعة الضوء كأشعة غاما، وللضوء حاجز كالصوت ،بوسع تقنياتنا الحديثة أن تخرتق مجال الصوت لكن مل تتمكن بعد القدرة العلمية البرشية من اخرتاق حاجز الضوء وأغلب الظن أنها لن تتمكن من ذلك هذا ما يراه بعض العلامء من املسلّامت الكونية (قانون ثابت) كام هي قوانني الجاذبية ،الجاذبية ذلك الجبار الذي يتحكم بكل الساموات .وقد الحظ دارسو الضوء أنه ينتقل بكل رسعته و البالغة 3x108مرت يف الثانية الواحدة بغض النظر عن رسعة أو بطء املنبع الضويئ .أشار إمبدوقليس اإلغريقي إىل أن رسعة الضوء محدودة ،ولكن أرسطو عارض ذلك وقال أن الضوء هو تعبري عن يشء ساكن. عند الصينيني القدماء الحظ الفيلسوف (مو تزو) أنه ميكن تسخري الضوء لرسم صورة داخل غرفة مغلقة متا ًما وكان ذلك أول وصف للكامرية قليل ما وصل من كتابات ذلك الفيلسوف؛ لكن ً ألن األمرباطور (تشني) التي سميت الصني عىل اسمه أحرق كتبه وكتب غريه من الفالسفة .يف العامل اإلسالمي القديم بداي ًة وافق الفالسفة املسلمون املبكرون عىل وجهة نظر أرسطو يف أن رسعة الضوء غري محدودة.
بعد تكرار خسائر الورشة التي أنشأها والد ألربت أينشتاين السيد “هريمان أينشتاين” يف ميونخ ،انتقلت عائلته عام 1894إىل مدينة بافيا يف إيطاليا ،واستغل ألربت أينشتاين الذي كان حينها يف الخامسة عرشة من عمره الفرصة لالنسحاب من املدرسة التي كان يدرس فيها يف مدينة ميونخ التي كره فيها النظام الصارم والروح الخانقة وهناك من يدعي أنه كان طال ًبا قليل االستيعاب وقد رسب يف مادة الرياضيات. أمىض بعدها أينشتاين سن ًة مع والديه يف مدينة ميالنو حتى تبني أن من الواجب عليه تحديد طريقه يف الحياة فأنهى دراسته الثانوية يف مدينة آروا السويرسية ،وتق َّدم بعدها إىل امتحانات املعهد االتحادي السويرسي للتقنية يف زيورخ عام ،1895وقد أحب أينشتاين طرق التدريس فيه ،وكان كث ًريا ما يقتطع من وقته ليدرس الفيزياء مبفرده ،أو ليعزف عىل كامنه، إىل أن اجتاز االمتحانات وتخ َّرج يف عام ،1900 لكن ُمد ِّرسيه مل يُرشِّ حوه للدخول إىل الجامعة. تقول الحكاية إن والد أينشتاين أعطى ابنه بوصلة عندما كان هذا الطفل يف الخامسة من عمره .تفحصها الصغري باندهاش و أدرك حينها أن مثّة قو ًة يف الفضاء تؤث ّر يف إبرة البوصلة وتح ّركها. “أعط الطفل كتابًا فإنه سيغري الكون” وهذا ما حدث مع ألربت أينشتاين. حني كان ياف ًعا أخذته أفكاره خالل أحالم يقظته تسأل (كيف سيبدو العامل لو سافرت برسعة الضوء؟) .مع األيام سافر أينشتاين يف عام ،1021نرش الفيزيايئ ابن الهيثم كتاب برسعة الضوء من خالل أفكاره وكتب لنا البرصيات .عاش سيد الضوء ابن الهيثم يف مدينة نظريتَ ْيه النسبية الخاصة والعامة ليصل علم البرصة وكان لديه رغبة عميقة يف فهم الطبيعة. الفيزياء لقوانني ال تتغري من شعب آلخر أو من كان يطرح عىل نفسه سؤال “كيف نرى؟” .يف
كتابه البرصيات استخدم تجارب لدعم نظرية الولوج يف اإلبصار ،حيث ينتقل الضوء من جرم إىل العني مستخد ًما آالت مثل كامريا أو بسكيورا (صندوق مظلم) .األمر الذي أدى بابن الهيثم ألن يقرتح أن حتم رسعة محددة وأن رسعة الضوء للضوء لذلك؛ ً تتغري إذ تنقص يف األجسام األكرث كثافة .وقد جادل بأن الضوء هو “مادة محسوسة” يتطلب انتشارها وقتًا حتى لو كان مخف ًيا عن حواسنا .كام أن ابن الهيثم خالف فكرة من سبقوه يف أن العني هي من ترسل شعا ًعا نرى عىل إثر ذلك األشياء؛ إذ قال إن النجوم بعيدة ج ًدا ع ّنا وال ميكننا أن نطلق من أعيننا الضوء إليها .وتقول كتب التاريخ إن ابن الهيثم أول من اكتشف أن الضوء يتحرك بخطوط مستقيمة.
“
d Fiction
الكيلومرتات ليصل األرض .و يف مطلع القرن السابع عرش ،آمن يوهانس كپلر أن رسعة الضوء غري محدودة ألن الفراغ ليس فيه معوقات للضوء ،وجادل فرانسيس بيكون أن رسعة الضوء مل تكن بالرضورة غري محدودة؛ إذ إن شيئًا يوجد ميكنه السفر برسعة أعىل من أن ندركها .وقد جادل رينيه ديكارت بأنه لو كانت رسعة الضوء محدودة ،فإن الشمس واألرض والقمر سيظهران عىل غري خط واحد أثناء الخسوف القمري .وألننا ال نشاهد عدم االتّساق هذا؛ فقد استنتج ديكارت أن رسعة الضوء غري محدودة .كام وقد حاول غاليليو قياس رسعة الضوء لكنه فشل. املوجة الضوئية ذو طبيعة ثنوية (ثنائية) ،فهو عبارة عن طبيعتني موجية و ُج َسيمية وهو عىل خالف
تقول الحكاية إن والد أينشتاين أعطى ابنه بوصلة عندما كان هذا الطفل يف الخامسة من عمره .تفحصها الصغري باندهاش و أدرك حينها أن مثّة قو ًة يف الفضاء تؤثّر يف إبرة البوصلة وتح ّركها. “أعط الطفل كتا ًبا فإنه سيغري الكون” وهذا ما حدث مع ألربت أينشتاين.
وعىل إثر ذلك أجرى تجاربه يف الحجرة املظلمة ليبني كيف يك ّون الضو ُء الصورةَ ،واستطاع تشكيل صورة من كان يقف خارج الحجرة عىل الجدار الداخيل للحجرة من خالل ثقب صغري. يف القرن الحادي عرش ،قال أبو الريحان البريوين أن الضوء له رسعة محددة والحظ أن رسعة الضوء تكون أعىل من رسعة الصوت .ويف عام 1574وافق الفليك العثامين والفيزيايئ تقي الدين بن معروف مع ابن الهيثم عىل أن رسعة الضوء ثابتة ،ولكنها تتغري يف األجسام األكثف ،واقرتح أن الضوء سيستغرق طويل للوصول من النجوم التي تبعد ماليني ً وقتًا
22
علم وخيال العدد السابع والعرشون (نوفمرب )2016
األمواج الصوتية ال يحتاج ملادة ينتقل عربها .ميتلك خواص ال يشبهه فيها يشء؛ فالجسم األسايس الضوء َّ للضوء (الطبيعة الجسمية) يسمى الفوتو ن �PHO TONوهو جسيم أويل عديم الكتلة وهذا ما يسمح بتأثريه وتفاعله ملسافات طويلة .أدرجه العلامء يف عائلة بوزون ضمن مجموعة بوزون قيايس ،واكتشفه العامل ماكس بالنك .ففي عام 1900وصف الفيزيايئ ماكس بالنك الضوء وكل أشكال الطاقة اإلشعاعية كمت وكل كم من بأنها تيارات من جسيامت تسمى ّ الطاقة حزمة وال ميكن تقسيمها ،والفوتون كم من الطاقة الكهرومغناطيسية .عام ،1902الحظ العامل www.Sciandfimag.wordpress.com FB/groups/Science.and.Fiction.Magazine
Science And الفيزيايئ فيليب أنتون لينارد أن كمية الطاقة املعطاة إللكرتون اعتمدت فقط عىل لون الضوء الذي سطع عىل القطب الكهربايئ .ويف عام 1905توصل العامل الفيزيايئ ألربت أينشتاين إىل أن طاقة الفوتون تعتمد عىل طولها املوجي أو ترددها؛ فمثال فوتون الضوء البنفسجي له طاقة أعىل من فوتون الضوء األحمر ألن ضوء البنفسجي له تردد أعىل مام للضوء األحمر. ويف عام 1922اكتشف العامل الفيزيايئ آرثر كومبتون دليل قويًّا ظاهرة عرفت بتأثري كومبتون ،الذي كان ً عىل أن الفوتونات هي يف الواقع جسيامت فعندما تصطدم فوتونات األشعة السينية مع اإللكرتونات ينحرف كال الجسيمني عن مسارهام املبديئ ويعطي فوتون األشعة السينية بعض طاقته لإللكرتون؛ ونتيجة لذلك يسقط فوتون األشعة السينية عىل تردد أقل. إن عمر الكون وحجمه ،ومادة النجوم ،وقوانني الزمان واملكان مدونة بالضوء ،فالضوء يحمل سرية ذاك اليشء .تلك األشياء موجودة منذ القدم لكننا مل نكن نعرف كيف نحدد ماهيتها إىل أن متكن العلامء من اكتشاف طريقة لرؤية أرسار الكون من خالل الشفرة املخبأة يف الضوء. وليم هرشل هو أول من فهم أن املنظار هو آلة الزمن .فبالنظر إىل السامء نرى املايض ،الضوء القادم من النجوم هو صورة النجم عندما أطلق ذلك الضوء يف ذلك الوقت .قد يكون النجم بعي ًدا عن زماننا ماليني السنني .القمر يبعد عنا ثانية ضوئية واحدة، أما الضوء القادم من الشمس فيحتاج ملا يقارب مثاين دقائق ضوئية ليصل إلينا ،مع مالحظة أننا نستخدم قياس الساعة الضوئية ضمن مجال األرض والشمس، أما بعد الشمس نستخدم قياس السنة الضوئية. أقدم ضوء وصل إلينا حتى تاريخ كتابة هذه الكلامت كان قاد ًما من مجرات تبعد عنا 13.4 مليار سنة ضوئية ،والتقطه تلسكوب هابل .يرى
الفيزيائيون أن لحظة خروج ذلك الضوء من منبعه قبل 13.4مليار سنة ضوئية مل تكن مجرة درب التبانة التي ينتسب كوكبنا األرض لها موجودة بعد. كان نيوتن يف العرشينات من عمره عندما متكن كأول شخص من فك لغز قوس قزح فقد توصل إىل ما نعرفه اليوم بأن الضوء األبيض هو مزيج من ألوان الطيف (طيف قوس قزح) وقد أطلق نيوتن عبارة طيف عىل ألوان قوس قزح وجاء بهذه الكلمة من كلمة يونانية تعني الشبح (أو الظهور)؛ حيث يُعد نيوتن هو من ابتكر املوشور من خالل دراسته لظاهرة انكسار الضوء .وتوقف هنا يف بحثه هذا حتى عام 1800أي بعد 150سنة من اكتشاف نيوتن أللوان الطيف ليتعرث صدفة العامل ِول َيم هرشل عىل عوامل غري مرئية تعيش معنا .تساءل هرشل ،هل كل لون من ألوان الطيف يحمل الحرارة ذاتها؟أم لكل لون حرارة مختلفة؟ فقام ليجيب عن تساؤله هذا بالتجربة التالية .وض َع صفحة بيضاء أسقط عليها ألوان الطيف الناتجة عن مرور الضوء عرب املوشور وثبت عىل كل لون ميزان حرارة فتوصل إىل نتيجة مفادها أن للون األحمر درجة حرارة أدىن من درجة حرارة اللون األزرق .لكن ما أذهله أن امليزان الذي كان موضو ًعا بجانب اللون األحمر عىل الورقة البيضاء دل عىل درجة حرارة أعىل .وبهذا استشعر هرشل نو ًعا جدي ًدا من الضوء هو األشعة تحت الحمراء أعيننا ال تراها لكن جلدنا يتحسس حرارتها. عندما يتحرك الضوء يف الفراغ يكون محاطًا بالظالم، والضوء عىل خالف األمواج الصوتية ال يحتاج إىل مادة (وسط) تركبه املوجة الضوئية لتنتقل من خاللها مع العلم أن طول موجة الضوء أقرص من طول املوجة الصوتية بكثري .عند حركة الضوء األبيض يف الفراغ فإن كل ألوانه املرافقة له تتحرك بنفس الرسعة إال أنه عندما يصطدم بالزجاج بزاوية ما (املوشور)
www.Sciandfimag.wordpress.com FB/groups/Science.and.Fiction.Magazine
23
علم وخيال العدد السابع والعرشون (نوفمرب )2016
d Fiction
فرانهوفر يرشح (املطياف) السبكرتوسكوب Spectroscope تتباطأ رسعة الضوء ويغري اتجاهه داخل املوشور ليخرج الضوء بألوانه التي نعرفها .هذا هو مبدأ عمل املوشور اختالف يف الرسعة وإرسال املوجات قليل. باتجاهات مختلفة ً أول من قام بتجارب املوشور هو جوزيف فرانهوفر حيث نظر إىل الضوء القادم عرب املوشور من خالل منظار فالحظ وجود خطوط طول سوداء بني األلوان. هذه الخطوط السوداء بني األلوان هي شفرة من الكون سميت بطيف فرانهوفر وكان هذا االكتشاف هو السبب يف نشأة فيزياء الفلك .لكن ما الرسالة التي حملتها تلك الخطوط السوداء؟ اللون هو الطريقة التي تدرك بها أعيننا كم تحوي األمواج الطولية من طاقة وللعلم أن املوجة ذات الطول األعىل تحمل طاقة أقل .تنشأ تلك الخطوط أمواج طولية معينة لهذا اللون السوداء عندما تُ تص ٌ ويحدث يف مستوى أصغر بكثري من العامل الذي نعمل به إذ يحدث يف مستوى الذرات .فهذه الخطوط السوداء ناتجة عن انتقال اإللكرتون من مداره ملدار آخر يف نفس النواة فاإللكرتون عندما يهبط من مداره ملدار أقل منه يصدر طاقة عىل هيئة إشعاع يتبعرث ذلك اإلشعاع وال يصل إلينا منه يشء فتدل عليه تلك الخطوط السوداء كظل.
24
علم وخيال العدد السابع والعرشون (نوفمرب )2016
هذا الكون مختبئ يف املادة املظلمة ال يصدر عنها أي ضوء وهذه املادة املظلمة ال متتص الضوء وال تعكسه ،هذه املادة املظلمة موجودة بسبب جاذبيتها فقط و التي تجذب املجرات جمي ًعا وتتحرك النجوم داخلها .ولو كانت هذه املادة املظلمة متتص الضوء ،ما وصل إلينا يشء منه.
الهوامش والمراجع -1أساسيات الفيزياء لـ فريدريك ج يوش ..و ... دتفيد أ .جريد -2أرسع من رسعة الضوء لـ جواو ماكيو يجو -3تاريخ املوجز للزمن لـ ستيفن هنوكنج -4قصة الفيزياء لـ لويد فرن ..و ..جيفرسون هني ويفر -5موسوعة الفلك و الكون إعداد إلفانا مصطفى حمود www.Sciandfimag.wordpress.com FB/groups/Science.and.Fiction.Magazine
And Fiction
مراجـعات
م ـ ـ ــبدأ الري ـ ـ ـبـ ـ ـ ـ ـ ـ ــة
أينشتاين ،هايزنبرج ،بور والصراع من أجل روح العلم
“
دافيد لندلي
يف سن السادسة والعرشين ،وبعد مرور زكريا عبدالمطلب ُمعلم مصري. سنوات أربع منذ حصول ذلك الشاب األملاين zakariaahmad123@hotmail.comعىل الدكتوراة يف الفيزياء من جامعة ميونخ ،قرر بجرأة يُحسد عليها أن يدق املسامر األخري يف نعش الفيزياء الكالسيكية وأن يعلن عن قيام رصح جديد للعلم تتوارى معه مبادئ السببية والحتمية ،التي سادت لقرون طوال؛ ليسود مبدأ الريبة (مبدأ عدم التحديد) أو (عدم التأكد) الذي يعد لبنة أساسية الكم الجديدة التي يعد يف بناء ما يسمى نظري َة ّ رشودنغر من روادها األوائل مع أقرانه بورون وبول ديراك. تلك النظرية التي احتاجت لرياضيات من نوع جديد فظهرت مصفوفات هايزنربغ جن ًبا إىل جنب كل بطريقته رس ٌّ مع معادلة رشودنغر املوجية ليف َ سلوك اإللكرتونات كام مل يفعل أحد من قبل ،وإن كان رشودنغر قد وضع معادلته لتفرس سلوك جسم تقليدي من وجهة نظره وأيده يف ذلك أينشتني الذي تحدى وجهة النظر االحتاملية عند هايزنربغ.
25
علم وخيال العدد السابع والعرشون (نوفمرب )2016
www.Sciandfimag.wordpress.com FB/groups/Science.and.Fiction.Magazine
Science A
ورصح بقوله الشهري (إن الله ال يلعب الرند) ،فإن هايزنربغ مىض بنظرية الكم إىل آخر الشوط ليعلنها رصيحة ومبساندة من أستاذه بور وأعلن رصاحة عن مبدئه الخالد «تستطيع أن تقيس رسعة الجسم ،وقد تستطيع أن تحدد موضعه، لكن ال ميكنك أن تنجز املهمتني م ًعا بدقة ،فكلام زادت دقتك يف تحديد أحدهام ،قلت دقتك يف تحديد اآلخر» إذن هي الريبة والعجز عن املعرفة التامة واإلحاطة بالعامل من حولنا. عجز ليس مرده إىل القصور البرشي أو إىل عيوب آالت القياس ،بل يعود إىل طبيعة الجسم نفسه ،وعند هذه النقطة بالذات بدأ الرصاع. وألن امليدان مل يكن خال ًيا لهايزنربغ وحده؛ فقد توالت االعرتاضات عىل أفكاره الثورية ولعل أهمها ما جاء به أينشتني ومساعدوه ،بودلسيك وروزن يف تجربتهم الذهنية الشهرية (ا ب ر). واعرتاضات رشودنغر يف تجربته الذهنية بدورها ،تجربة القطة الشهرية (قطة رشودنغر الحبيسة وحدها مع قنينة السم واملادة املشعة ،تلك القطة التي وضع هايزنربغ ح ًّدا ملعرفتنا التامة مبصريها ،وما زالت القطة املسكينة إىل اليوم شاهد ًة عىل ذلك الرصاع املحتدم حول روح العلم. ذلك الرصاع الذي يأخذنا الكتاب موضع العرض اليوم إىل حلباته متنقلني عىل بساط الزمن ما بني لندن ومانشسرت وميونخ وغونتغن وكوبنهاغن وباريس وكاليفورنيا). كتابنا اليوم يأيت تحت عنوان «مبدأ الريبة ،هايزنربغ وبور وأينشتني ،والرصاع من أجل روح العلم». ومؤلف الكتاب هو ديفيد لنديل ،املحرر العلمي والحائز عىل الدكتوراة يف الفيزياء الفلكية. بينام توىل مهمة نقله للعربية الدكتورنجيب املحجوب الحصادي ،الحاصل عىل الدكتوراة يف فلسفة العلوم من جامعة ويسكنسن. يتصدر الكتاب مقدمة وافية للدكتور الحصادي بني فيها ما يعنيه مبدأ الريبة من إنكار للمبدأ الحتمي الذي طاملا فرض هيمنته عىل الفكر اإلنساين. www.Sciandfimag.wordpress.com FB/groups/Science.and.Fiction.Magazine
كام بني أهمية مبدأ الريبة من حيث إنه يضع قي ًدا لـقدرة اإلنسان عىل التوصل إىل فهم حقيقي للعامل الفيزيايئ من حوله ،فكل ما هنالك مجرد احتامالت ،كام مثن املرتجم يف مقدمته جهود املؤلف يف عرضه ملحتوى الكتاب يف إطار رسدي ملحمي حيث يأخذنا يف رحلة أوديسية عرب تخوم العلم لنلتقي ببرش من لحم ودم يخوضون رصا ًعا من أجل روح العلم. فالكتاب يتناول رصا ًعا ضاريًا ،أو يف حقيقة األمر معركة فكرية جبارة بني عقول متميزة صنع أصحابها مج ًدا تلي ًدا حتى أنه ال يخلو كتاب علمي يف العامل من ذكر أسامئهم وال يزال طالب العلم حول العامل يلهجون بأسامء هايزنربغ وس َمرفيلد وماكس بورون ورشودنغر وباويل ودي برويل ُ ومن قبلهم بور وأينشتني يف هذا الكتاب سوف نقرتب من هذه الشخصيات كام مل نفعل من قبل ،سوف نعيش مع عباقرة تتصارع عقولهم وتتالقى أجسادهم يف أروقة الجامعات ومعاهد العلم حول العامل تجمعهم املؤمترات العلمية لكنهم يف النهاية برش ،يحبون ويكرهون ،لهم نزواتهم وتؤثر فيهم ظروف املجتمع ،وحني تصبح ضغوط املجتمع فوق االحتامل يهجرون األوطان بحثًا عن مناخ يوفر لهم حرية البحث العلمي.
وبدأ تراب أيب الهول يف الحركة
يف الفصلني األول والثاين من الكتاب نعود بالزمن مع الكاتب إىل عام 1827لندخل إىل معمل العامل الكبري حبوب لقاح (روبرت براون) حيث نراقبه يف أثناء فحصه َ نبات Clarke pulchellaتحت امليكروسكوب ،ونرى مدى حريته يف تفسري الحركة الدائبة لحبوب اللقاح يف املاء ،ثم نرى عالمات الحرية تزداد عىل وجهه حني استبدل مساحيق غري بحبوب اللقاح فتاتًا من لحاء األشجار ،ثم َ عضوية ومن ضمنها مسحوق من قطعة صخرية من متثال قيم عىل املتحف الربيطاين، أيب الهول حصل عليها بصفته ً علم وخيال العدد السابع والعرشون (نوفمرب )2016
26
d Fiction
وكاد الرجل يفقد عقله ،فهاهو الفتات الصخري يتحرك ،وماذا يحدث داخل ذلك الكيان العجيب املس ّمى الذرة؟ خالل املاء يف رعشات محمومة ،وت َذكّر ما سبق أن علمه مع وهنا يظهر الرجل املناسب يف الوقت والزمان املناسبني السيد باي ووتر من ليفربول الذي الحظ ذلك الهياج من متا ًما ،جاء إرنست رذرفورد من نيوزلندا ليدرس عىل يد جي جي تومسون ،الرجل وأجيال ً قبل .ويبدو أن عاملنا الكبري من بعده ستكتفي بالحرية ،أمام سوف نعيش مع عباقرة تتصارع عقولهم الذي أثبت أن أشعة الكاثود وتتالقى أجسادهم يف أروقة الجامعات هي سيل من اإللكرتونات لغز تلك الرعشات املحمومة. وبوفاة براون دون أن يكشف رس ومعاهد العلم حول العامل تجمعهم املؤمترات ليحصد جائزة نوبل ويضع الحركة التي سميت باسمه ،رأينا العلمية لكنهم يف النهاية برش ،يحبون منوذ ًجا للذرة ُعرف باسمه العلم يويل ظهره لتلك الحركات ويكرهون ،لهم نزواتهم وتؤثر فيهم ظروف (ذرة تومسون) حيث الغامضة ونأى العلامء بأنفسهم املجتمع. تتحرك اإللكرتونات بشكل ما يف ٍ وسط هالمي موجب. عنها ،حتى جاء األملاين (كريستيان فايرن) باقرتاح يرجع تلك الحركة إىل الصدمات بني الجسيامت املادية الدقيقة وجزيئات املاء ،ومييض بنا قطار كيف يقرر اإللكرتون الزمان لنحط الرحال يف عام 1905لنتابع جهود الشاب بوصول نيلز بور إىل كامربدج يف سبتمرب ،1907يف سن ذي الستة والعرشين عا ًما حينها ،ألربت أينشتني وهو يضع السادسة والعرشين ،كان عىل موعد مع القدر ،فقد التفسري الصحيح للحركة الرباونية ليبدأ معها عهد الدراسات كانت مناوشاته مع جي جي تومسون والصعوبات التي اإلحصائية ويتعاظم دور الرياضيات يف وصف العامل الذري .واجهها يف التعود عىل أسلوب الحياة اإلنجليزية ،داف ًعا
“
غموض موضع حرية عظيمة
القرن التاسع عرش عىل وشك االنتهاء ،والعامل يحفل بالعديد من الذرات ،فلِعلامء الفيزياء ذراتهم التي تشبه كرات البليارد ،وتحكمها قوانني الحرارة ،أما علامء الكيمياء فلهم ذراتهم التي تتفاعل م ًعا ،لتتجمع يف شكل جزيئات، وال يبدو يف األفق من يشء يجمع بني نوعي الذرات. ثم كانت الصدمة التي أصابت الجميع حني اكتشف هرني بيكريل النشاط اإلشعاعي ،تزام ًنا مع توصل رونتغن صدف ًة إىل اكتشاف أشعة غري مرئية تنبعث من أنابيب التفريغ الكهريب سميت األشع َة السينية أو أشعة إكس (وإن ظل األملان يطلقون عليها إىل اليوم أشعة رونتغن تكر ًميا له). ثم تأيت بعد ذلك جهود ماري كوري وزوجها يف مجال النشاط اإلشعاعي لتضع عىل عاتق العلامء عبئًا جدي ًدا، فالسؤال اآلن يفرض نفسه :من أين تنبعث تلك األشعة املادية (أشعة الكاثود) ،والكهرومغناطيسية (أشعة إكس)
27
علم وخيال العدد السابع والعرشون (نوفمرب )2016
نحو تغيري مساره إىل مانشسرت حيث التقى مع رذرفورد العائد لتوه من كندا ،وعىل العكس من تومسون فقد كان ودو ًدا لطيفًا ،كام أن بور بفطنته الثاقبة أدرك أن الزمن القادم هو زمن رذرفورد ،وأن عهد ذرة تومسون ول وغربت شمسه ،فيقرر بور أن يظل بجواره قد ّ ليتعلم التجريب يف النشاط اإلشعاعي ،وليكون شاه ًدا عىل مرحلة بالغة األهمية يف تاريخ العلم؛ حيث بدأ عم يبدو أنه الرتكيب الحقيقي رذرفورد كشف اللثام ّ للذرة .وهنا يأخذنا الكاتب إىل معمل رذرفورد ،لنتابعه وقد بدأ يف نقض مفاهيم أستاذه طومسون ،واح ًدا تلو اآلخر ،فبعد توصله مع فريدرك سودي إىل نظرية التحلل اإلشعاعي لتفسري اإلشعاع املنبعث من الذرة ،كان عىل موعد مع التاريخ حني صمم وأجرى مع تالميذه غيغر ومارسدن ما عرف بتجربة رذرفورد ،التي وضعتنا أمام تصور جديد للذرة تبدو فيه النواة كشمس صغرية تدور حولها اإلكرتونات كام الكواكب يف فضاء شاسع. www.Sciandfimag.wordpress.com FB/groups/Science.and.Fiction.Magazine
Science And
فذرة رذرفورد التي منحته جائزة نوبل كانت يف معظمها فراغًا ،وإلكرتوناتها تدور بطريقة فشلت نظريات امليكانيكا وقتها يف تفسريها. وهنا يظهر بور من خلف الستار ليقرر أن اإلكرتونات ال ميكنها حمل أي قدر تريده من الطاقة ،بل إن لكل كم محد ًدا من الطاقة وحسب يتحدد من خالل إلكرتون ًّ املدار املوجود فيه. كمت الطاقة ليست جديدة فقد ولدت عىل فكرة ّ يد رائد الكم القديم ماكس بالنك حني فرس بها إشعاع الجسم األسود ليدق بذلك املسامر األول يف نعش كل ،فهو كام يخربنا الفيزياء الكالسيكية رغم إرادتهّ ، الكاتب مل يكن مقتن ًعا بوجود مربر فيزيايئ يجعل الطاقة الكهرومغناطيسية تظهر يف صورة كامت ،لكن ذلك كان رضوريًا لتفسري التجارب العملية؛ ولذا ظل إىل نهاية حياته يحاول التخلص من تلك الكامت دون جدوى ويضع اللبنة األوىل لنظرية الكم. وملا جاء بور ليطبق املبدأ نفسة عىل اإللكرتونات ،مل أيضا مرب ًرا فيزيائ ًيا ،لكن ذلك بدا فكرة صائبة، يكن ميلك ً وإن كان رذرفورد بتجربته الشهرية قد بدأ عهد الفيزياء النووية ،فإن بور اآلن عىل وشك بدء عهد جديد للفيزياء الذرية ،وبنجاحه يف تفسري طيف ذرة الهيدروجني بدا منوذج بور الذي تدور فيه اإللكرتونات يف مدارات محددة حول نواة مركزية كام لو كان النموذج األمثل للرتكيب الذري ،وإن ظل تساؤل رذرفورد لتلميذه بور يرتدد دو ًما من حوله (كيف يقرر اإللكرتون تردده وكيف يتنقل من موعدنا إن شاء الله تعاىل مع عرض لبقية الكتاب يف العدد القادم ،وشك ًرا. حالة سكون ألخرى). إذن هي تلقائية االنحالل اإلشعاعي عند رذرفورد ،تعود مرة أخرى يف صورة تلقائية انتقال اإللكرتونات يف ذرة الكتاب :مبدأ الريبة ،أينشتني وبور وهايزنربغ ،والرصاع من أجل روح العلم بور ،مرة أخرى سببية الفيزياء الكالسيكية عىل املحك. املؤلف :د .ديفيد لنديل املرتجم :د .نجيب املحجوب الحصادي مدرسة العباقرة حينام بدأت ذرة بور يف الرتنح إثر فشلها يف تفسري أطياف النارش :دار العني للنرش ،أبو ظبي رجل عظيام أعاد تاريخ الصدور 2009 : العنارص ما بعد الهيدروجني ،قيض الله لها ً تصميمها لتصبح قادرة عىل الصمود يف وجه املشككني ،كان هذا الرجل هو آرنولد سمرفيلد ،ذلك العامل األملاين الذي قسم الفيزياء بجامعة ميونخ وشاء القدر رئيس ِ كان حينها َ أن يدرس عىل يديه مؤسسو نظرية الكم الحديثة باويل وهايزنربغ. و مييض بنا الكاتب يف أروقة جامعة ميونخ لنشهد والدة الذرة الكمومية التي سميت ذرة بور-سمرفيلد .الذرة التي جاءت نتا ًجا لتعاون العاملني الكبريين؛ فمقدرة بور املحدودة يف عامل الرياضيات عوضها عقل سمرفيلد الريايض واملدرب جي ًدا عىل نظريات امليكانيكا والكهرومغناطيسية، وهكذا تحولت اللمحات العبقرية لبور حول تركيب الذرة حدسا يأتيه -كام قال هايزنربغ -عىل التي كانت يف معظمها ً هيئة صور إىل بناء ريايض محكم عىل يد سمرفيلد. قصصا من حياة سمرفيلد وتالميذه ومن خالل رسده ً ومحاولة هايزنربغ األوىل مع نظرية الكم التي عرفت مببدأ نصف الكم؛ حيث اقرتح عد ًدا كم ًّيا يحكم دوران اإللكرتونات حول النواة يكون نصفه لدى اإللكرتون والنصف اآلخر لدى النواه ،يقربنا الكاتب تدريج ًّيا من الرصاع املنتظر حول روح العلم؛ فالتفسريات الجديدة لسلوك اإللكرتونات كام تقدمها ميكانيكا الكم تبتعد بنا دو ًما عن عامل الفيزياء الكالسيكية املعهود ،مرة أخرى نجحت ذرة بور يف تفسري النتائج املعملية ولكن ما زالت أداء تساؤالت رذرفورد ترتدد« :كيف يقرر اإللكرتون؟»
www.Sciandfimag.wordpress.com FB/groups/Science.and.Fiction.Magazine
علم وخيال العدد السابع والعرشون (نوفمرب )2016
28
“
مبجرد أن يعرف البرش أن هناك شي ًئا ممكن الحدوث، فلن يهدأ لهم بال حتى يفعلوه. فرانك هربرت ،قصة “وقف إطالق النار” 1958
FB/groups/sience.and.fiction sciandfimag.wordpress.com Sciafimag@gmail.com