ثورة الزمن الكمومي.. هل يمكن للمستقبل أن يغير الحاضر

مقدمة الترجمة

ماذا لو لم يكن المستقبل ذلك الأفق البعيد الذي ننتظره، بل كان حاضرا خفيا ينسج خيوطه في تفاصيل يومنا؟ ماذا لو كانت اللحظة الراهنة ليست إلا صدى لحدث لم يقع بعد؟ في عالم ميكانيكا الكم، لا تخضع الأشياء دوما للمنطق الذي اعتدناه، حيث يمكن أن يتبدّل ترتيب الزمن، ويصبح للمستقبل دور في رسم ملامح الحاضر، بل وربما التأثير في الماضي ذاته.

في هذا الكون المراوغ، تذوب الحدود بين ما كان وما سيكون، وتظهر فكرة "السببية الرجعية" بوصفها واحدة من أكثر المفاهيم غرابة وجدلا: أن تكون النتيجة هي من تخلق السبب، وأن يُعاد ترتيب الزمن كما يُعاد ترتيب الكلمات في قصيدة. فهل نحن على أعتاب ثورة جديدة في فهمنا للزمن؟! وهل تملك "آلة الزمن الكمية" مفاتيح هذا اللغز المحيِّر؟

نص الترجمة

لو أنك كسرت ذراعك غدا بعد الظهر، فهل من الممكن أن تجدها معلّقة في جبيرة هذا الصباح؟ بالتأكيد لا، فالسؤال بحد ذاته منقطع الصلة بالمنطق، فالسبب دائما يسبق النتيجة. لكن، ربما لا تسير الأمور وفق هذا النسق من البساطة بالنسبة للفوتون، ففي عالم الجسيمات دون الذرية، حيث تحكم قوانين ميكانيكا الكم وتحدث أمور تبدو مستحيلة بمنطقنا اليومي، قد يكون الشيء الوحيد الذي كنّا نظنه مستحيلا (أي حدوث النتيجة قبل السبب*) ممكنا بالفعل.

الفكرة التي تشير إلى أن المستقبل يمكن أن يؤثر على الحاضر، ويمكن للحاضر أن يؤثر على الماضي، تُعرف باسم "السببية الرجعية"، وهي فكرة ضاربة في القِدَم، تسكن زوايا الفكر منذ زمن بعيد، لكنها ظلت حبيسة الهامش، لم تجد من يمنحها اهتماما جادا، ولا من يفسح لها مكانا في فضاء الفكر السائد.

والسبب واضح، وهو أننا لا نعتاد في حياتنا اليومية رؤية نتيجة تظهر قبل السبب. ومع ذلك، ظهرت مستجدات حديثة تكشف عن خلل جوهري في الأسس النظرية لميكانيكا الكم، وهو ما قد يدفعنا إلى إعادة النظر فيما اعتبرناه يوما من المسلّمات.

ما من أحد يزعم أن السفر عبر الزمن بات واقعا ملموسا، فهو لا يزال حبيس الخيال لم تطأ قدماه أرض الواقع بعد. ولكن، إذا تمكن أصحاب نظرية السببية الرجعية -الذين يذهبون إلى المستقبل ليعيدوا النظر في الماضي- من ترسيخ فكرتهم وإثباتها، فإن العواقب الناتجة ستؤجج فينا شعورا بالدهشة والذهول.

هذه الفكرة قد تفسر العشوائية التي تبدو متأصلة في سلوك العالم الكمي، بل وقد تُعيد تشكيل هذا العالم بطريقة تجعله -أخيرا- متوافقا مع أفكار أينشتاين عن الزمان والمكان، وهو إنجاز ظل غائبا عن عالم الفيزياء لعقود، رغم الجهود المتواصلة التي بذلها العلماء في سبيل تحقيقه.

وتأكيدا على ذلك، يقول "ماثيو ليفر" من جامعة تشابمان في أورانج بكاليفورنيا: "إذا قبلنا بفكرة السببية الرجعية (أي أن المستقبل يمكن أن يؤثر على الماضي)، فإن هذا قد يفتح الباب أمام تطوير نظرية جديدة للواقع تكون أكثر انسجاما وتوافقا مع المبادئ والأفكار التي يعتقد العلماء أنها يجب أن تكون صحيحة (لكنها لا تتماشى تماما مع نظرية الكم في شكلها التقليدي*)".

لفهم هذا النوع الغريب من "التلاعب بالزمن"، علينا العودة بالزمن إلى ثلاثينيات القرن الماضي، حينما أطلت ميكانيكا الكمّ برؤاها العجيبة وتصوراتها الغريبة وهي تحمل بين طيّاتها ثورة فكرية تهز أركان المفاهيم العلمية التي ظلت راسخة لقرون من الزمن.

فوفقا لهذه النظرية، لا تكون الجسيمات دون الذرية (مثل الإلكترونات والفوتونات*) في حالة محددة وواضحة، بل توجد في حالة من الاحتمالات الغامضة إلى أن تُرصَد، وعندها فقط تتخذ وضعا محددا وواقعيا. غير أن ألبرت أينشتاين لم يكن مقتنعا بهذه الفكرة، ورفض أن يكون الكون محكوما بالعشوائية، وأعرب عن اعتراضه بقوله: "لا يمكن للكون أن يكون محكوما بالصدفة وحدها، ولن يتركه الله لعبث الاحتمالات".

ورغم رفض أينشتاين لفكرة العشوائية في فيزياء الكم، فإن ما استوقفه بحق في هذا العالم العجيب لم يكن عشوائيته، بل ما هو أعجب منها في تجاوزه لحدود الإدراك المألوف. ففي تجربة ذهنية شهيرة، أوضح أينشتاين أنه إذا كان ما تقوله فيزياء الكم عن الاحتمالات صحيحا، فذلك يعني أن هذا هو بالفعل شكل الواقع الحقيقي.

ومن ثم، فإن قياس أي جسيم دون ذري يمكن أن يؤثر فورا على حالة جسيم آخر، حتى وإن كان الجسيمان متباعدَين بمسافات شاسعة. وأصبح يُعرَف هذا التأثير الغريب والمباشر فيما بعد باسم "التشابك الكمّي".

عندما يتجاوز الحاضر حدود الزمن

تصوَّر أن جسيمين اصطدما ببعضهما وانطلقا في اتجاهين متعاكسين، وفي أعماق هذا التلاقي، نشأت آصرة غريبة بينهما، حيث أصبحا متشابكين وفقا لقوانين الكم. في هذه الحالة، لا يمكن تحديد سرعة الجسيمين بدقة قبل القياس.

ومع ذلك، إذا قررت قياس سرعة أحد الجسيمين، فإنك ستتمكن فورا من معرفة سرعة الجسيم الآخر، وكأن هناك اتصالا فوريا بينهما رغم أنه لا وسيلة كانت متاحة لمعرفة ذلك سابقا.

ستواجه خلال هذه اللحظة خيارين: إما أن الجسيمين يؤثران على بعضهما بعضا فورا عند القياس، أو أن كلا منهما يحمل سرعة محددة منذ البداية، حتى وإن كانت فيزياء الكم عاجزة عن تحديدها.

راهن أينشتاين على الخيار الثاني، لاعتقاده أن الاتصال الفوري بين الجسيمات البعيدة مستحيل وفقا لنظريته في النسبية الخاصة، التي فرضت حدا صارما للسرعة التي يمكن أن تنتقل بها الإشارات بين الأجسام، وهي سرعة الضوء.

في ذلك الوقت، أصر أينشتاين على أن جميع النظريات لا بد أن تخضع للحد الذي تفرضه الطبيعة: لا انتقال لحظيا، ولا تجاوز لسرعة الضوء، وهو المبدأ المعروف بـ"المحلية". وبناء على ذلك، وصف أينشتاين ظاهرة التشابك الكمّي بأنها "فعل شبحي عن بُعد"، مشيرا إلى أن هذه الظاهرة ما هي إلا وهم عابر، سيزول حين تبرز إلى السطح نظرية أعمق تُميط اللثام عن الحقيقة الكامنة.

لكن التشابك الكمّي لم يتلاشَ كما ظن أينشتاين، بل خرج من غموض المعادلات إلى نور التجربة. ففي ستينيات القرن الماضي، قدّم الفيزيائي الأيرلندي الشمالي "جون بيل" طريقة بارعة لاختبار ذلك "الفعل الشبحي عن بُعد"، الذي طالما أثار الجدل.

ومنذ ذلك الحين، نجحت التجارب المتعاقبة في إثبات ذلك بوضوح مدهش. وبلغت هذه الاختبارات ذروتها في عام 2015، حينما أُجري اختبار عُرف بـ"اختبار بيل الخالي من الثغرات"، والذي عُدّ بمثابة المسمار الأخير في نعش مبدأ المحلية. وسواء أعجبنا الأمر أم لم يُعجبنا، فقد بات "الفعل الشبحي عن بعد" أو ما يُعرَف بـ"اللامحلية" حقيقة راسخة في قلب الفيزياء الحديثة.

لكن، هل اللامحلية هي بالفعل قدّر لا مفرّ منه؟ ربما لا، فثمّة احتمال آخر يلوح في الأفق قد يبدّل قواعد اللعبة، ونحن هنا نتحدث عن السببية الرجعية التي تُعدّ فكرة جريئة تقول إن الحاضر قد يمد يده ليُعيد تشكيل الماضي.

طبيعي أن يبدو ذلك ضربا من العبث عند الوهلة الأولى لأنه ببساطة يناقض كل ما اعتدناه من تدفق الزمن في اتجاه واحد، حيث تسير الأحداث من السبب إلى النتيجة وليس العكس، لكن ما إن نتأمل الأمر بعمق، حتى ندرك أن فكرة تأثير الحاضر على الماضي ليست أشد غرابة من التشابك الكمّي نفسه، وقد تكون المفتاح لفكّ عقدتين من أعقد ألغاز الفيزياء الحديثة.

في السياق ذاته، يعلِّق "هيوو برايس"، الفيلسوف الذي يدرس الفيزياء في جامعة كامبريدج: "من المؤكد أن جون بيل نفسه اعتقد أن أعماله تكشف عن توتر عميق مع نظرية النسبية الخاصة، وتجسد هذا التوتر في التناقض بين مفاهيم ميكانيكا الكم وقوانين النسبية الخاصة، إلا أن جاذبية السببية الرجعية تكمن في قدرتها على إزالة هذا التوتر".

في هذا السياق، فإن فكرة السببية الرجعية قد تمنحنا فرصة لإعادة بناء نظرية الكم بطريقة أكثر توافقا مع نظرية النسبية العامة لأينشتاين، التي تشرح كيف أن الزمكان ينحني تحت تأثير المادة والطاقة، وهو ما يُفضي إلى ظهور الجاذبية.

ويقول "كين وارتون"، عالم الفيزياء النظرية من جامعة ولاية سان خوسيه في كاليفورنيا: "حاول العديد من العلماء إعادة صياغة الجاذبية وفقا لمفاهيم ميكانيكا الكم، لكن ربما من الأفضل أن نأخذ الأمر من زاوية معاكسة، فبدلا من محاولة تفسير الجاذبية وفقا لميكانيكا الكم، ربما علينا إعادة تصور نظرية الكم نفسها في إطار الزمكان (الزمان والمكان) كما فسرته نظرية النسبية العامة. ويبدو أن السببية الرجعية هي السبيل لتحقيق ذلك".

لم تكن فكرة أن الحاضر قد يؤثر على الماضي في عالم الكم إلا ضربا من الخيال حتى أواخر الأربعينيات، حينما اكتشف الفيزيائي الشاب "أوليفييه كوستا دي بويرغارد" وهو في باريس طريقة مبتكرة لتفسير التشابك الكمّي بين الجسيمات دون الحاجة للجوء إلى اللامحلية (أي التأثير الفوري بين الجسيمات البعيدة).

اقترح كوستا دي بويرغارد أن قياس أحد الجسيمين يرسل إشارة إلى الماضي، إلى اللحظة التي اصطدم فيها الجسيمان. وهذه الإشارة قد تُعيد تشكيل مسارها لتسافر مواكبة للجسيم الآخر في المستقبل، لتضمن أن سرعته تتناغم تماما مع القياس الذي أُجري على الجسيم الأول.

وإذا سلكت الإشارة هذا المسار، فيمكننا حينذاك الحفاظ على مفهوم المحلية، دون الحاجة إلى افتراض أن الجسيمات المتشابكة قد حُددت سرعاتها في لحظة التقاء مصيرهما. وبذلك نكون قد تجنبنا التواصل الفوري بين الجسيمات، دون انتهاك مبادئ النسبية التي تقيِّد سرعة أي تفاعل بين الأجسام.

في تلك الحقبة، لم يقدِّم أحد دليلا قاطعا على أن اللامحلية هي حقيقة واقعية، إلى أن ظهر جون بيل وألمح إلى وجود أسباب تدفعنا لإعادة النظر في اقتراح كوستا دي بويرغارد بجدية. ولكن حتى في ذلك الوقت، ورغم توافد العديد من التفسيرات المبدعة التي حاولت تفسير النتائج المحيرة لتجارب بيل، لم تتمكن السببية الرجعية من العثور على موضع قدم راسخ لها أو قبول واسع في الأوساط العلمية.

لم يحاول برايس إحياء فكرة السببية الرجعية حتى عام 2010، وقد دافع عن هذه الفكرة بناء على مبدأ يُسمى "تناظر انعكاس الزمن"، وينص هذا المبدأ من الناحية الرياضية على أن القوانين الأساسية للفيزياء تعمل بالطريقة ذاتها سواء كان الزمن يسير إلى الأمام أو إلى الوراء.

بالطبع، هذا التفسير لا يتماشى مع تجربتنا اليومية، إذ لا يمكنك مثلا إعادة البيضة المخفوقة إلى ما كانت عليه، أو إعادة الزجاج المكسور إلى حالته الأصلية (ويعتقد العلماء أن السبب في ذلك يعود إلى القانون الثاني للديناميكا الحرارية الذي ينص على أن الإنتروبيا -وهي مقدار الفوضى- تزداد دائما مع مرور الزمن عندما يتعلق الأمر بأعداد كبيرة من الجسيمات)".

لكن الحقيقة هي أن الفيزياء الأساسية لا تهتم تقريبا باتجاه الزمن. ويتفق الغالبية العظمى من الفيزيائيين على أن معظم القوانين الأساسية للفيزياء لا تخالف انعكاس الزمن، كما أنهم لا يرغبون في التخلي عن هذا المبدأ.

الحاضر.. خديعة كونية

انطلاقا من مبدأ أن قوانين فيزياء الكم تخضع لتناظر انعكاس الزمن، توصل برايس إلى أن السببية الرجعية ليست مجرد احتمال، بل نتيجة حتمية. غير أن حجته لم تكن محصنة تماما، بل تسلّلت إليها ثغرة خفيّة. فقد افترض برايس أن "الحالة الكمومية"، ذلك التوصيف الرياضي للجسيمات، تمثل كيانا حقيقيا في العالم المادي، وليست مجرد أداة رياضية تعكس جهلنا بماهية الجسيمات. وكان هذا الافتراض وحده كافيا لتجاهل أطروحة برايس ما دام أن الجدل حول حقيقة "الحالة الكمومية" لا يزال قائما، يتأرجح بين الواقع والافتراض.

في عام 2017، وجد كل من "ليفر" و"ماثيو بوسي"، اللذان يعملان الآن في جامعة أكسفورد، طريقة لسد الثغرة في حجة برايس. فقد جمعا بين أفكار برايس حول تماثل انعكاس الزمن وأفكار جون بيل عن التشابك الكمومي.

وفي هذا السياق، أثبتا أن السببية الرجعية هي ضرورة لا غنى عنها للحفاظ على تناظر انعكاس الزمن بغض النظر عما إذا كانت الحالة الكمومية حقيقية أم لا. وهكذا، طرح كلاهما سؤالا جديدا ومُربكا: هل نتخلى عن هذا المبدأ الأساسي في الفيزياء وهو تناظر انعكاس الزمن، أم نضطر لقبول فكرة أن المستقبل قد يؤثر على الماضي في عالم الكم الغارق في الغموض؟

إن نظرية أينشتاين عن النسبية، والتي تدمج الزمان والمكان في كيان واحد يُعرف بـ"الزمكان"، تهزّ بصورة جذرية فكرة أن هناك "لحظة حاضرة" يعيشها الجميع في الكون. فما يحدث "الآن" في مكان محدد يعتمد على موقعك وسرعة حركتك، لذا قد يرى مراقبان مختلفان أشياء مختلفة في الوقت ذاته وفي المكان ذاته، فالمشهد يتبدل بتبدل الموقع، ويتلوّن وفق السرعة التي تمضي بها.

هكذا يتضح أن "الآن" ليس سوى وهم، وأن الزمن في حقيقته لا "يمر" كما نتخيل، بل يظلّ ساكنا. كما أن شعورنا بانسياب الوقت ليس سوى نتيجة لنظرتنا المحدودة للعالم.

أما الواقع الأعمق، فهو أن الماضي والحاضر والمستقبل يشكّلون معا كُتلة واح&#