كيف جاء الكون من لا شيء

منذ بعض الوقت ، بين علماء الكون وفلاسفة العلم ، بدأت مناقشة نشطة للغاية حول أسباب وجود الكون. نعم ، نحن لا نفعل هراء هنا.

أولاً ، أصدر لورانس كراوس الكتاب الجديد ، " الكون من لا شيء. لماذا لا يحتاج الله إلى إنشاء الكون من الفراغ " [ عالم من لا شيء: لماذا يوجد شيء بدلاً من لا شيء ] (بناءً على وجه الخصوص على المحاضرة الشائعة المتاحة على YouTube ) تغطي هذه القضية من وجهة نظر عالم الكونيات الحديث. ديفيد ألبرت ، الفيلسوف الحديث للعلوم ، ثم صاغ مراجعة كتابية مدمرة لصحيفة نيويورك تايمز. استمرت هذه المناقشة منذ ذلك الحين: مقابلة مع جيري كوين (من جانب ألبرت) ، مدونة فلسفة روتجرز في علم الكونيات ، مقابلة رائعة مع كراوس على الأطلسي ، تعليقات ماسيمو بيغلوتشي ، ورد آخر من كراوس على مجلة ساينتفيك أمريكان.

لأسباب شخصية وعلمية ، كنت سأدرج رأيي أيضًا. أصل الكون هو أحد مواضيع عملي ، ولورانس وديفيد أصدقائي وشركاء المدونة.

المحتويات

ستكون المقالة كبيرة ، لذا سأقدم ملخصًا موجزًا. تحدث تقريبًا ، حول المشكلة "لماذا يوجد شيء؟" يتراكم نوعان من الأسئلة. أحد الأنواع ، بناءً على منصة من القوانين الفيزيائية ، مرنة بما يكفي للسماح بوجود "شيء" أو "لا شيء" (علاوة على ذلك ، يمكن أن يتضمن مفهوم "شيء ما" الزمان والمكان) ، يبدو أنه: لماذا في الحقيقة هل هناك أي مظهر من مظاهر الواقع؟ ويتعلق نوع آخر من الأسئلة لماذا لدينا هذا المنبر الخاص للقوانين الفيزيائية ، أو شيء يسمى "القوانين الفيزيائية" بشكل عام؟

يشير لورنس ، بعبارات مبسطة ، إلى النوع الأول من الأسئلة ، ويهتم ديفيد بالثاني ، وينفق الجانبان الكثير من الطاقة ، ويصران على أن سؤالهما أكثر صحة ، بدلاً من الاعتراف بأن هذه الأسئلة مختلفة. لا يوجد شيء في الفيزياء الحديثة يفسر سبب وجود مثل هذه القوانين ، وليس غيرها ، على الرغم من أن الفيزيائيين يتحدثون أحيانًا عن هذا - وكان بإمكانهم تجنب هذا الخطأ إذا أخذوا الفلاسفة على محمل الجد.

ثم ينقسم النقاش بسرعة إلى الاتهامات والحجج ليس حول ، بل المؤسف ، لأن هؤلاء الناس أذكياء ويتفقون على 95 ٪ من المشاكل المثيرة للاهتمام ، وفرص الحوار المثمر تتناقص باستمرار.

كيف يعمل الكون

دعونا نتحدث عن كيفية ترتيب الفيزياء في الواقع ، وفقًا لمفاهيمنا. منذ زمن نيوتن ، لم يتغير نموذج الفيزياء الأساسية ؛ يتضمن ثلاثة أجزاء. الأول هو "مساحة الدولة": في الواقع ، قائمة بجميع التكوينات الممكنة التي يمكن أن يقع فيها الكون. والثاني هو حالة معينة تمثل الكون في وقت ما ، عادة في التيار. ثالثًا - قاعدة معينة يتطور بها الكون بمرور الوقت. أعطني الكون اليوم ، وسوف تقول قوانين الفيزياء ماذا سيحدث لها في المستقبل. هذه الطريقة في التفكير ليست أقل صحة بالنسبة لميكانيكا الكم أو GR ، أو نظرية المجال الكمي ، مقارنة بميكانيكا نيوتن أو الديناميكا الكهربائية ماكسويل.

ميكانيكا الكم ، على وجه الخصوص ، هي تنفيذ خاص ، ولكن متعدد الاستخدامات للغاية لهذا المخطط. (نظرية المجال الكمي هي مجرد مثال محدد لميكانيكا الكم ، وليست طريقة جديدة للتفكير). الدول عبارة عن "وظائف موجية" ، وتسمى مجموعة جميع الوظائف الموجية الممكنة لنظام معين " فضاء هيلبرت ". ميزته هي أنه يحد بشكل كبير من نطاق الاحتمالات (لأنه مساحة ناقل: تعليق للخبراء). بمجرد أن تخبرني بحجمه (عدد القياسات) ، ستحدد مساحة هيلبرت بالكامل. هذا يختلف جوهريًا عن الميكانيكا الكلاسيكية ، حيث يمكن أن تصبح مساحة الدولة معقدة للغاية. وهناك أيضًا آلة - " هاميلتونيان " - تشير بالضبط إلى كيفية التطور من دولة إلى أخرى بمرور الوقت. أكرر أنه لا توجد أنواع كثيرة من هاميلتون. فقط اكتب قائمة معينة من الكميات (قيم الطاقة الذاتية - توضيح لك ، خبراء مزعجين).

من الضروري الاقتراب المحايد للشكل الذي ستتخذه القوانين النهائية للفيزياء ، ولكن جميع المحاولات الحديثة تقريبًا لاشتقاقها تأخذ ميكانيكا الكم للحقيقة. هذا صحيح بالنسبة لكل من نظرية الأوتار والنهج الأخرى للجاذبية الكمية - يمكن أن يختلفوا كثيرًا في وجهات نظرهم حول ما يتكون منه "الزمكان" أو "المادة" ، ولكن نادرًا ما يعالجون أساسيات ميكانيكا الكم. ينطبق هذا بوضوح على جميع الخيارات التي يعتبرها لورانس في كتابه. على هذه المنصة ، فإن تعريف "قوانين الفيزياء" هو مسألة اختيار فضاء هيلبرت (الذي ، بدوره ، تحتاج فقط لتحديد حجمه) وهاملتون. واحدة من الخصائص الرائعة لميكانيكا الكم هي مدى تقييدها ؛ ليس لدينا الكثير من حرية الاختيار من أنواع قوانين الفيزياء. يبدو أن هناك مجالًا كبيرًا للإبداع ، نظرًا لأن مساحة هيلبرت يمكن أن تكون كبيرة جدًا ، ويمكن إخفاء جوهر هاميلتوني بسيط من خلال تفاعلنا المعقد مع العالم الخارجي ، ولكن الوصفة الأساسية تبقى دون تغيير.

لذلك ، ماذا يعني حديث "الكون من لا شيء" في هذه المنصة؟ ما زلنا بحاجة إلى اختيار أحد الخيارين ، ولكن هذه القائمة المكونة من عنصرين على الأقل شاملة.

الفرصة الأولى: الوقت أساسي

الاحتمال الأول هو أن الحالة الكمية للكون تتغير بالفعل بمرور الوقت - أي أن هاميلتونيان لا تساوي الصفر ، وتدفع الدولة حقًا إلى الأمام في الوقت المناسب. يبدو أن هذه الحالة عامة (هناك طرق مختلفة للاختلاف من الصفر أكثر من الصفر) ، ودراستها بالتحديد هي أننا نقضي بعض الوقت في الدورات التمهيدية ، ولأول مرة نفرض ميكانيكا الكم على الطلاب الشجعان. من النتائج الرائعة التي تم الاستخفاف بها لميكانيكا الكم أنه إذا تبين أن هذا الاحتمال صحيحًا (الكون يتطور حقًا) ، لا يمكن للوقت أن يبدأ أو ينتهي - سيستمر إلى الأبد. لا يشبه على الإطلاق الميكانيكا الكلاسيكية ، حيث يمكن أن يصطدم مسار الكون في مساحة الدولة به مع تفرد في الوقت الذي من المفترض أن يتوقف الزمن عن التدفق. في ميكانيكا الكم ، كل حالة ليست أسوأ من أي دولة أخرى ، وسوف يستمر التطور بفرح.

فكيف يرتبط هذا بسؤال "شيء مقابل لا شيء"؟ خلال تطور الحالة الكمية للكون ، يمكن أن يمر بمراحل يشبه فيها إلى حد كبير لا شيء بالمعنى المقبول بشكل عام - أي ، كمساحة فارغة ، أو كمرحلة غريبة غير هندسية لا نتعرف فيها على الفضاء على الإطلاق. في وقت لاحق ، من خلال التأثير الهائل لهاملتونيان ، يمكن أن يتطور إلى شيء مشابه جدًا لـ "شيء ما" ، حتى أنه مشابه جدًا للكون الذي نراه اليوم. لذلك ، إذا كان "لا شيء" بالنسبة لك هو "الفراغ" أو "نقص المساحة" ، فإن قوانين ميكانيكا الكم توفر طريقة مناسبة لفهم كيف لا يمكن لأي شيء أن يتحول إلى شيء رائع داخله نجد أنفسنا فيه. هذا مثير للاهتمام ومهم ويستحق كتابة كتاب ، وهذه إحدى الاحتمالات التي يناقشها لورانس.

الفرصة الثانية: الوقت ثانوي / تقريبًا

الاحتمال الثاني هو أن الكون لا يتطور على الإطلاق - إن هاميلتونيون صفر ، ففضاء الحالات المحتملة موجود ، لكننا نجلس فيه بلا حراك ، بدون "تدفق الوقت" الأساسي. قد تقرر أن هذا الاحتمال منطقي ، ولكن غير قابل للتصديق ؛ لأننا لا نرى كيف يتغير كل شيء من حولنا طوال الوقت؟ ولكن في هذا الاحتمال بالتحديد ، سيتم دفنك على الفور إذا كنت ببساطة تأخذ الموارد الوراثية الكلاسيكية وتحاول تحديدها (أي اختراع نظرية كمية تتقارب مع الموارد الوراثية في الحد الكلاسيكي). لا نعرف ما إذا كان هذا صحيحًا - يعتقد توم بانكس ، على سبيل المثال ، أنه ليس كذلك - ولكن هذه الفرصة موجودة ، لذلك نحتاج إلى التفكير في ما يمكن أن يعنيه هذا إذا تبين أنه صحيح.

بالطبع ، نعتقد أننا نشعر بمرور الوقت ، ولكن ربما يكون الوقت شيئًا ثانويًا ، وليس أساسيًا (لا أعتقد أن استخدام كلمة "وهمي" في هذا السياق صحيح ، لكن الآخرين ليسوا حذرين للغاية). ربما ، هناك وصف بديل لهذه النقطة الثابتة من فضاء هيلبرت - وصف مشابه تقريبًا لـ "الكون يتطور في الوقت المناسب" ، على الأقل لبعض الوقت. تخيل قطعة من المعدن تقع على سطح ساخن ، لا تتطور بمرور الوقت ، ولكن بتدرج درجة حرارة موزعة من الأعلى إلى الأسفل. من الممكن من الناحية المفاهيمية تقسيم هذا الشريط إلى طبقات ذات درجة حرارة متساوية ، ثم كتابة معادلة توضح كيف تتغير حالة الشريط من طبقة إلى أخرى وتجد أن الشكلية الرياضية الناتجة تشبه "تطور الوقت". في هذه الحالة ، على عكس الحالة السابقة ، قد ينتهي الوقت (أو يبدأ) ، لأنه كان تقريبًا تقريبًا مفيدًا ، مقبولًا في ظل ظروف معينة.

ويضع مثل هذا الخيار في الاعتبار علماء الكونيات مثل جيمس هارتل ، وستيفن هوكينج ، وأليكس فيلينكين ، وأندريه ليندي ، وغيرهم ، الذين يتحدثون عن "خلق الكون من لا شيء". من وجهة النظر هذه ، في تاريخ الكون ، توجد حرفيا لحظة لم تكن فيها لحظات أخرى. هناك حدود زمنية (من المفترض أنها قبل الانفجار الكبير) ، والتي لم يكن هناك شيء. لا المادة ولا دالة الموجة الكمومية ؛ لم يكن هناك شيء سابق ، لأن مفهوم "ما قبل" لا معنى له. هذا أيضًا مثير للاهتمام ومهم ، ويستحق كتابة كتاب عنه ، وهذا هو آخر من الاحتمالات التي يناقشها لورانس.

لماذا الكون موجود؟

لذا ، أعطتنا الفيزياء الحديثة اثنتين من هذه الأفكار ، مثيرة للاهتمام تمامًا ، واستجابت لفكرتنا غير الرسمية حول "شيء يخرج من لا شيء". يتحدث أحدهم عن التطور من الفضاء الفارغ (أو غير الفضاء) إلى كون مليء بكل شيء ، والآخر يتحدث عن الوقت كمفهوم مثالي ينتهي عند حدود معينة في مساحة مجردة من الاحتمالات.

إذن ما الذي نشكو منه؟ إذا فكرت في الأمر ، فإن مثل هذا المنطق ، إذا قبلت تعريفًا محددًا لمفهوم "لا شيء" ، يمكن أن يشرح كيف يمكن للكون أن ينشأ من لا شيء. لكنهم لا يشرحون ، ولا يحاولون حتى تفسير ، سبب وجود شيء ما - لماذا هذا التطور في وظيفة الموجة ، أو لماذا حتى هذا النظام الكامل من "وظائف الموجة" و "هاميلتونيان" سيكون الطريقة الصحيحة للتفكير في الكون. وربما لا تكون مهتمًا بهذه القضايا ، ولا يحق لأحد أن يسلب حقك في عدم الاهتمام بها ؛ ولكن إذا كان العنوان الفرعي لكتابك يقول "لماذا يوجد شيء وليس فقط لا شيء" ، فأنت في الواقع تتنازل عن الحق في عدم الاهتمام به.

هل يساعدنا تطور الفيزياء الحديثة وعلم الكونيات على الاقتراب من هذه الأسئلة حول سبب وجود شيء يسمى "الكون" ، ولماذا توجد أشياء مثل "قوانين الفيزياء" ، ولماذا تأخذ هذه القوانين شكل ميكانيكا الكم ، ولماذا تعمل هذه الموجة هاميلتوني؟ باختصار ، لا. ليس من الواضح لي كيف يمكنهم القيام بذلك.

في بعض الأحيان يتظاهر الفيزيائيون بالإجابة على هذه الأسئلة ، وهو أمر سيئ للغاية ، لأنهم كسالى فقط ولا يحاولون التفكير بعناية في هذه المشكلة. يمكنك ، على سبيل المثال ، سماع عبارات تفيد بأن قوانين الفيزياء لدينا قد تكون النوع الوحيد من القوانين التي يمكن تصورها أو أبسط طريقة ممكنة. ولكن هذا ليس هو الحال بوضوح. في إطار منصة ميكانيكا الكم ، هناك عدد لا نهائي من مساحات هيلبرت المحتملة وعدد لا نهائي من هاميلتونيين محتملين ، كل منها يحدد مجموعة مقبولة تمامًا من قوانين الفيزياء. واحد منهم فقط يمكن أن يكون صحيحا ، لذلك فمن العبث أن نؤكد أن قوانيننا يمكن أن تكون الوحيدة الممكنة.

دعوات البساطة لا تساعد هنا أيضًا. يمكن أن يكون الكون النقطة الوحيدة التي لا تتغير في الوقت المناسب. أو مذبذب واحد يتأرجح إلى ما لا نهاية ذهابًا وإيابًا. سيكون ذلك بسيطا جدا بطريقة ما ، قد يظهر تعريف معين للبساطة وفقًا لقوانيننا التي ستصبح أبسط ، ولكن سيكون هناك دائمًا تعريفات أخرى تختلف وفقًا لها. على أي حال ، يمكننا بعد ذلك طرح السؤال ، لماذا يجب أن تكون القوانين بسيطة؟ وبالمثل ، فإن عبارة "ربما تكون جميع القوانين المادية حقيقية في مكان ما" لا تجيب على سؤالنا. لماذا كل القوانين الفيزيائية حقيقية؟

وأحيانًا ، من ناحية أخرى ، يتحدث علماء الكون الحديث عن قوانين الفيزياء الأخرى في سياق الأكوان المتعددة ، ويقترحون أن نرى مجموعة من القوانين ، وليس مجموعة أخرى ، لأسباب إنسانية بشكل أساسي. ولكن هذا ، مرة أخرى ، هو قذارة بسيطة. نحن نتحدث عن المظهر المنخفض الطاقة للقوانين الأساسية ، لكن هذه القوانين الأساسية هي نفسها في جميع أنحاء الأكوان المتعددة. لا يزال لدينا سؤال حول وجود هذه القوانين العميقة التي تخلق الأكوان المتعددة.

نهاية الشرح

كل هذه الأسئلة مثيرة للاهتمام لطرحها ، ولا يتم الرد على أي منها بالفيزياء الحديثة أو علم الكونيات. أو ، على الأقل ، من المثير للاهتمام رفعها ، ولكن من وجهة نظري ، فإن أفضل إجابة هي تخفيضها بسرعة. عند هذه النقطة ، ضع في اعتبارك أننا قد وصلنا بالفعل إلى مشكلة فلسفية بحتة ، وليس علمية.

أسئلة "لماذا" غير موجودة في الفراغ. تكون منطقية في نوع من السياق التوضيحي. إذا سألنا ، "لماذا عبرت الدجاجة الطريق؟" [موضوع شعبي للنكات القصيرة / تقريبا. ترجم.] ، نفهم أن هناك أشياء مثل الطرق ، ولها خصائص خاصة ، وأشياء تسمى "الدجاج" لها أهداف ودوافع مختلفة ، وهناك أشياء موجودة على الجانب الآخر من الطريق أو مزايا أخرى لانتقاله. فقط في هذا السياق يمكن تقديم إجابة ذات معنى على سؤال "لماذا". لكن الكون وقوانين الفيزياء ليست مدمجة في أي سياق أكبر. هذا هو بالفعل أكبر السياقات الموجودة ، على حد علمنا. لا حرج في الاعتراف بأن تسلسل التفسيرات ينقطع في مكان ما ، وقد يكون التفسير الوحيد المتبقي "مجرد ترتيب كل شيء".

حسنًا أم لا. يجب أن نكون تجريبيين جيدين وأن نكون منفتحين لاحتمال وجود ما نعتبره الكون في سياق أكبر. ولكن بعد ذلك من المرجح أن نعيد تعريف هذا الكون ، ونظل مع نفس الأسئلة. طالما أنك تقر بأن الكون لديه أكثر من طريقة واحدة يمكن تصورها للوجود ، فإن سلسلة التفسيرات ستكون لها نهاية دائمًا. قد أكون مخطئا ، ولكن الإصرار على أن "الكون يجب أن يفسر نفسه" لا أساس له من الصحة.

أصوات وغضب

إليك ما يمكنني قوله عن هذه الأسئلة المثيرة للاهتمام ، لكن ليس لدي ما يكفي من القوة لمقاومة بعض التعليقات على القضايا الإجرائية.

أولاً ، أعتقد أن كتاب لورنس يبدو أكثر منطقية كجزء من الجدل الشعبي "الإلحاد مقابل الإله" ، بدلاً من مجرد دراسة فلسفية شاملة للمشكلة القديمة. وقد كتب ريتشارد دوكينز الكلمة الخاطفة للكتاب ، وسأل لورنس في البداية كريستوفر هيتشنز عن هذه الخدمة ، بينما لم يكن مريضًا جدًا بعد - وكلا هذين الشخصين ، على الرغم من ذكائهم الشديد ، ليسوا علماء الكون ولا الفلاسفة. إذا شرعت في رفض العبارات حول الحاجة إلى وجود (أو فائدة) الخالق في إطار المخطط الكوني ، فإن المنطق أعلاه حول "الخلق من لا شيء" يأتي حقًا إلى المكان. يمكن أن يكون الكون المادي مكتفياً ذاتياً بشكل مثالي ؛ لا تحتاج إلى أي شيء ولا أحد في الخارج لإطلاقها ، حتى لو كان لديها "بداية". هذا لا يجيب على سؤال ليبنيز الكلاسيكي ، ولكن ليس هناك شك عمليًا في أن هذه الحقيقة هي خاصية رائعة للفيزياء الحديثة ولها نتائج مثيرة للاهتمام لعلم الكونيات الأساسي.

ثانيًا ، بعد ظهور مراجعة ديفيد ، انتقد لورنس دون جدوى "الفلاسفة الحمقى" والفلسفة بأكملها ، بدلاً من الاستمرار في إجراء مناقشة ذات مغزى حول القضايا ذات الاهتمام. مثل معظم العلماء ، يتلقى لورانس القليل من فلسفة العلم. لكن الهدف من الفلسفة ليس أن يكون مفيدًا للعلم ، أكثر من علم الفطريات - أن يكون مفيدًا للفطر. فلا يحاول فلاسفة العلم القيام بالعلوم ، إنهم يحاولون فهم كيفية عمل العلم وكيف يجب أن يعمل ، واختيار المنطق والمعايير التي تكمن وراء الجدل العلمي ، ووضع المعرفة العلمية في سياق معرفي أوسع ، والقيام بالكثير من الأشياء الأخرى المثيرة للاهتمام ، وليس يتظاهر بأنه علم. وإذا لم تكن مهتمًا ، حسنًا ، حسنًا. ولكن لا يجب أن تحاول تقويض شرعية وجود المنطقة من خلال الهجمات في اتجاهها - هذا أمر غبي وليس فكريًا ، وهذا هو مجرد عدم الرغبة في الجدال باحترام مع الباحثين من مجال آخر ، والذي نأسف عندما يتعلق الأمر بالعلم. إنه لأمر مؤسف أن الأشخاص الأذكياء الذين يوافقون على معظم الأشياء المهمة لا يسعهم إلا الاتفاق على كل شيء آخر دون تبادل الإهانات. يجب أن نحاول أن نكون فوق ذلك.