هل نظرية ستيفن هوكينج عن الثقب الأسود هي تفسير أم وصف للواقع؟

تتناول هذه المدونة ما إذا كان بإمكان النظريات العلمية أن تتجاوز مجرد التفسير لتصبح وصفاً للواقع، مع التركيز على نظرية الثقب الأسود لستيفن هوكينج ضمن نقاش الواقعية العلمية.

في قصة تشوانغ تزو عن الفراشة، والمعروفة باسم "حلم الفراشة"، لم يستطع تشوانغ تزو، بعد أن تحوّل إلى فراشة، التمييز بين الحلم والواقع. تُعدّ هذه تجربة فكرية رائعة من الأدب الكلاسيكي. وبالمثل، يدور فيلم كريستوفر نولان "بداية" حول فكرة "الأحلام داخل الأحلام"، وقد حقق الفيلم شعبية هائلة في كوريا، حيث شاهده ما يقارب 5.9 مليون مشاهد. وهكذا، لطالما كان التساؤل حول ما إذا كانت التجارب التي نراها ونمرّ بها حقيقية موضوعًا أساسيًا في النقاش الفلسفي، والذي يُعرف بالواقعية الفلسفية. وفي مجال العلوم، دار نقاش مماثل حول الواقعية العلمية، يركز على دراسة متعمقة لطبيعة النظريات العلمية ومكانتها.
اليوم، تدرس علوم متطورة للغاية، كالفيزياء والأحياء والكيمياء، مواضيع تتجاوز بكثير نطاق الإدراك المباشر للحواس البشرية، بدءًا من نشأة الكون وصولًا إلى القوى العاملة داخل الذرات. فهل توجد حقًا أشياء لا يمكننا رصدها مباشرة، كالإلكترونات والحمض النووي والثقوب السوداء؟ من المهم الإشارة هنا إلى أن الواقعية العلمية، على عكس الواقعية الكونية التي تُناقش في الفلسفة عمومًا، تفترض مسبقًا، كحقيقة مُسلّم بها، وجود الشيء المرصود والوجود المُدرَك.
في سيرته الذاتية التي تُرجمت ونُشرت مؤخرًا بعنوان "تاريخي الموجز"، ذكر الفيزيائي النظري ستيفن هوكينغ نفسه أن أبحاثه لم تكن لتُؤهله على الأرجح للفوز بجائزة نوبل خلال حياته. ويعود ذلك إلى أن إعاقته الجسدية منعته من المشاركة المباشرة في الفيزياء التجريبية، فضلًا عن أن موضوعات بحثه الرئيسية - الثقوب السوداء ونظرية الجاذبية الكمومية - تتسم بطبيعة تجعل التحقق التجريبي منها صعبًا في المستقبل القريب. تُمنح جائزة نوبل في الفيزياء، من حيث المبدأ، فقط للإنجازات التي يُمكن التحقق منها أو ملاحظتها من خلال التجربة. تهدف هذه المقالة، انطلاقًا من هذا المنظور النقدي، إلى دراسة ما إذا كانت النظريات العلمية مجرد أدوات مُحكمة الصنع لتفسير الظواهر، أم أنها تُمثل وصفًا للواقع، مع التركيز على نظريات هوكينغ. هل العلماء، مثل تشوانغ تزو الذي حلم بأنه فراشة، يُحلّقون في حلم فحسب، أم أنهم في الواقع يخطون خطوات نحو الحقيقة؟
يؤكد الواقعيون العلميون أن الأشياء التي يدرسها العلم موجودة بالفعل. ووفقًا لهذا الموقف، تُمكّننا النظريات العلمية من التمييز بين الحقيقة والزيف، ويكمن سبب هذه النتائج في عالم حقيقي خارج عن نطاق إدراك العقل البشري. بعبارة أخرى، يهدف العلم إلى تقديم وصف دقيق لكيفية وجود العالم. ومن الحجج الأساسية التي يطرحها الواقعيون غالبًا "حجة المعجزة". وتتبع هذه الحجة البنية المنطقية التالية: أولًا، مكّن تطور النظريات العلمية من التنبؤ بالعديد من الأمور التي كانت مستحيلة في الماضي. ثانيًا، لا يمكن تحقيق هذا النجاح العلمي بمجرد تفسير النتائج المرصودة بعد حدوثها. ثالثًا، لو كانت النظريات العلمية مجرد أدوات تفسيرية، لكانت ظاهرة هذه التنبؤات الدقيقة المتكررة تُعتبر معجزة. إلا أن افتراض حدوث المعجزات باستمرار في كل مجال أمر غير منطقي. رابعًا، لذلك، يجب فهم النظريات العلمية لا كمجرد أدوات تفسيرية، بل كأوصاف للواقع. وتتعدد الأمثلة على ذلك، مثل تصنيع أشباه الموصلات عالية التكامل استنادًا إلى نظرية الإلكترون، وتطوير أدوية جديدة استنادًا إلى نظريات الحمض النووي والعمليات الخلوية.
في المقابل، ينظر اللاواقعيون العلميون إلى النظريات العلمية على أنها كافية تجريبياً فحسب. ويقدم اللاواقعيون نقدهم الخاص لحجة المعجزة، ويزعمون أن العديد من الأمثلة التاريخية تدعم موقفهم. ومن أبرز الأمثلة على ذلك نظرية الفلوجستون. ففي الماضي، كان يُفهم الاحتراق على أنه انبعاث جسيمات تُسمى الفلوجستون. فعندما كان يُوضع جسمٌ ما على ميزان ويُشعل، كان يُلاحظ انخفاض في وزنه بعد الاحتراق. وقد ظهرت نظرية الفلوجستون لتفسير هذه الظاهرة. إلا أن نظرية الفلوجستون اليوم باطلة بشكل واضح. وبالتالي، فإن مفهوم "الفلوجستون" غير موجود، والنظريات العلمية ليست سوى أدوات لتفسير الظواهر، وفقاً للاواقعيين. وبالمثل، كانت نظرية انتشار الضوء عبر وسط أثيري سائدة في وقت من الأوقات، حيث قدمت تفسيرات مفيدة وبديهة في نقاش ازدواجية الموجة والجسيم. إلا أنه من الحقائق العلمية الراسخة الآن عدم وجود أثير بين الشمس والأرض. وبالتالي، فإن "الأثير" أيضاً غير موجود. وبالتالي، فإن الموقف الأساسي لللاواقعيين هو أن القدرة التفسيرية العالية لأي نظرية لا تضمن صحتها. كما يشير اللاواقعيون إلى أن حجة المعجزة تقع في مغالطة تأكيد النتيجة. أي أنه إذا كانت العبارة "إذا كان ص، فإن ق" صحيحة، فلا يترتب على ذلك بالضرورة أن العبارة "إذا كان ق، فإن ص" صحيحة أيضًا. ويُعدّ الاستدلال الاستقرائي عرضةً لهذه المغالطة عند استخلاص تعميمات من حالات مُلاحظة. ويرى بعض اللاواقعيين أيضًا أن العبارات العلمية قابلة للتفنيد فقط، وليست مؤكدة صحتها بشكل نهائي.
رداً على هذه الانتقادات، يمكن الدفاع عن الواقعية العلمية بشكل أكثر دقة استناداً إلى نظرية ليبيلين. فقد اقترح ليبيلين "نظرية التنبؤات الجديدة". من الواضح أن مجرد القدرة على تقديم تفسير لاحق لا يبرر الواقعية بشكل كامل. مع ذلك، عندما تُطرح تنبؤات "جديدة" تتجاوز المستوى المعتاد، ينبغي اعتبار النظرية العلمية المعنية صحيحة جزئياً أو تقريباً. ومن الأمثلة البارزة على ذلك ظاهرة انحناء الضوء بفعل الجاذبية، التي تنبأت بها نظرية النسبية العامة لأينشتاين. لم تستطع الميكانيكا النيوتونية، القائمة على الطبيعة الجسيمية للضوء، تفسير هذه الظاهرة في ظل مبدأ ثبات سرعة الضوء. في المقابل، قدمت نظرية النسبية العامة لأينشتاين مفهوماً جديداً للزمكان، مما مكّن من التنبؤ النظري بهذه الظاهرة. وقد تم التحقق من هذا التنبؤ لاحقاً من خلال تجارب قياس زاوية انحراف ضوء النجوم المرصودة حول الشمس أثناء كسوف الشمس الكلي. مثال آخر على التنبؤات الجديدة هو تجربة حيود فرينل. خلال النقاش المحتدم حول ازدواجية الموجة والجسيم للضوء، صمم فرينل تجربة يمر فيها الضوء عبر شق مزدوج إلى صندوق مظلم. وكانت النتيجة بقعة مضيئة في مركز الغشاء الحساس للضوء، بالإضافة إلى أنماط حيود. لم تستطع النظريات البصرية السائدة تفسير هذه الظاهرة، ولم يكن بالإمكان التنبؤ بها بدقة مسبقًا إلا من خلال نظرية فرينل. على أقل تقدير، عندما تقدم نظرية علمية تنبؤات جديدة تتجاوز التفسيرات الشائعة، فمن المنطقي اعتبار تلك النظرية تتعامل مع كيانات حقيقية.
علاوة على ذلك، من الضروري وضع معيار أكثر شمولية لمفهوم "الجدة". ووفقًا لتشوي سيونغ-هو (2006)، فإن معايير الجدة القوية هي كالتالي: أولًا، شرط الاستقلالية: يجب أن تكون الملاحظة قابلة للاستنتاج باستخدام تلك النظرية العلمية المحددة فقط. ثانيًا، شرط التفرد: يتطلب أن تكون تلك النظرية العلمية وحدها، في ذلك الوقت، قادرة على توفير أساس مقنع للتنبؤ. إن انكسار الضوء عند أينشتاين وتجربة الصندوق المظلم لفرينل، المذكورتين سابقًا، تستوفيان كلا الشرطين. فقد استطاع أينشتاين استنتاج انكسار الضوء بفعل جاذبية الشمس من خلال نظريته النسبية، وهو ما عجزت عنه الميكانيكا النيوتونية آنذاك. كما استطاع فرينل استنتاج الأنماط الظاهرة على الفيلم الحساس للضوء بناءً على الطبيعة المزدوجة للضوء، وهو ما لم تستطع النظريات القائمة آنذاك تفسيره، إذ كانت تنظر إلى الضوء على أنه يمتلك خاصية واحدة فقط، إما موجة أو جسيم. ورغم ندرة الحالات التي تستوفي شرطي الاستقلالية والتفرد معًا، إلا أنها موجودة في تاريخ العلم. لذلك، يمكن أن تكون "التنبؤات الجديدة" - وهي الحالات التي تستوفي شروط الاستقلال والتفرد - بمثابة شروط كافية للحكم على أن النظرية العلمية تصف الواقع.
موقفي من اللاواقعية العلمية هو كالتالي: يمكن النظر إلى الواقعية العلمية واللاواقعية العلمية على أنهما تركزان على جوانب مختلفة من النظريات العلمية. تؤكد الواقعية على القدرة التنبؤية للعلم، بينما تُشدد اللاواقعية على القدرة التفسيرية للنظريات العلمية، بحجة أن هذه القدرة التفسيرية لا تتطابق بالضرورة مع الواقع بشكل مباشر. ومع ذلك، تُقدم النظريات العلمية تفسيرات ممتازة مع تمكينها في الوقت نفسه من التنبؤ. فالنظريات العلمية ليست مجرد مجموعات من الجمل الوصفية أو القضايا الرياضية؛ بل تمتلك قدرة تفسيرية فيما يتعلق بعالم الوجود وقدرة تنبؤية فيما يتعلق بالظواهر المستقبلية. إذا كانت مصطلحات النظرية العلمية تؤدي وظائف مجازية فقط، أو إذا كانت التفسيرات التي تقدمها مجرد نماذج هيكلية، فإن سبب تسميتها بالعلم التجريبي سيتلاشى. وكما رأينا في نظرية التنبؤ الجديدة التي تم فحصها سابقًا، يمكن أن تكون شروط الاستقلال والتفرد بمثابة معايير للحكم على طبيعة النظرية العلمية. وعلى عكس مناقشات الواقعية العامة، فإن نقاش الواقعية العلمية يشهد اتفاق كلا الجانبين على وجود الشيء نفسه. يكمن جوهر الخلاف في طبيعة التفسير. فإذا كان التفسير يمتلك القدرة على التنبؤ بشكل فريد وجديد، فهذا يدل على أنه يتعامل مع الواقع.
يمكن أيضًا تقديم حجج مضادة ضد غير الواقعيين الذين يستشهدون بالانهيار المتكرر للنظريات القائمة في تاريخ العلم كدليل. يجادل غير الواقعيين بأن التصريحات المتعلقة بالواقع يجب أن تكون غير قابلة للتغيير، لكن حقيقة أن العلم قد شهد تغييرات ثورية متعددة لا تبرر هذا الادعاء. فحتى لو تغير الإطار التفسيري، فإن حقيقة أن النظريات العلمية تشير إلى الواقع نفسه تبقى ثابتة. على سبيل المثال، لم تعد نظرية الفلوجستون مقبولة كتفسير للاحتراق. ومع ذلك، فإن ظاهرة فقدان الكتلة أثناء الاحتراق التي سعت الفلوجستون إلى تفسيرها تُفسر الآن من خلال تبخر بخار الماء وتفاعله الكيميائي مع الأكسجين. تستبعد النظرية الكيميائية الحديثة التفسير القديم الخاطئ، بينما تشمل بدقة أكبر الواقع الذي أشارت إليه الظاهرة. وبالمثل، لم تعد الميكانيكا الكلاسيكية النيوتونية دقيقة عندما تقترب سرعة الجسم من سرعة الضوء. مع ذلك، في الظروف اليومية، تتحرك معظم الأجسام ببطء شديد مقارنةً بسرعة الضوء (v≪c)، وفي ظل هذه الظروف، تُعتبر الميكانيكا النيوتونية حالةً خاصةً من نظرية النسبية عبر تحويل لورنتز. يمكن فهم العالم الذي تصفه الميكانيكا النيوتونية ليس كمجرد تجريد، بل كجزء من الواقع، أو كتقريب ثلاثي الأبعاد لزمكان رباعي الأبعاد. أي أن النظريات العلمية تُقدم حدسًا صحيحًا جزئيًا عن الواقع، ومن خلال التقدم العلمي، نقترب تدريجيًا من الواقع.
يواجه الادعاء الآخر لللاواقعيين - وهو محدودية التجربة الإنسانية وعدم اكتمال القدرات المعرفية - انتقاداتٍ أيضًا. لا يمكن للنسبية أو الشك المتطرفين أن يحلّا محل العلم. حتى النسبيون المتطرفون يعتمدون على العقلانية والمنطق في حياتهم اليومية. إن الادعاء بأن جميع أنظمة المعتقدات نسبية أو غير قابلة للمقارنة يكاد يكون تهربًا من التحقق، وهو حجة غير منطقية. في بداية نقاش الواقعية العلمية، يُفترض وجود الشيء المرصود، وإمكانية تفسيره، وإمكانية التنبؤ به. بالطبع، يمكن للنظريات العلمية السائدة أو الحالة النفسية للمراقب أن تؤثر على تصميم التجارب وجمع البيانات. ومع ذلك، فإن محاولة الاقتراب من الواقع من خلال الملاحظة والتجريب هي سمة جوهرية للعلم. تخضع النظريات العلمية لعمليات تحقق شاملة لإثبات دقتها. حتى وإن افتقرت إلى أنظمة الاستدلال المنطقي البحتة في الرياضيات أو المنطق، فإنها تقترب تدريجيًا من الحقيقة والواقع من خلال التجربة.
بناءً على هذه المناقشة، يمكننا دراسة نظرية هوكينغ عن الثقوب السوداء كحالة واجهت انتقادات من علماء غير واقعيين، باعتبارها مجرد نظرية مُصطنعة. فبحسب هؤلاء، لا تتعامل نظرية هوكينغ عن الثقوب السوداء ونظرية الجاذبية الكمومية مع الواقع، بل هما مجرد أدوات رياضية وُضعت لتفسير حركة الكون. مع ذلك، يمكن اعتبار نظرية هوكينغ الكونية مُرتبطة بأجسام حقيقية عند تقييمها وفقًا لمعيار التنبؤ الجديد الذي اقترحه ريبلين. تحديدًا، تُشكّل الثقوب السوداء مجال جاذبية قويًا للغاية عن طريق امتصاص الكتلة، مُنشئةً منطقة لا يستطيع حتى الضوء الإفلات منها. يُطلق على هذا الحد اسم حافة الثقب الأسود، أو أفق الحدث. ووفقًا لنظرية هوكينغ، تُسبب التأثيرات الكمومية بالقرب من أفق الحدث انبعاثًا خافتًا للطاقة، يُعرف بإشعاع هوكينغ. هذا الإشعاع خافت للغاية ويحدث على مسافات شاسعة، مما يجعل رصده صعبًا للغاية باستخدام التقنيات الحالية. مع ذلك، إذا ما شهدت الفيزياء التجريبية، بما فيها تقنية الكشف الراديوي، تقدماً كافياً، أو إذا ما تم إنشاء أجهزة قادرة على رصد إشعاع هوكينغ في الفضاء الخارجي خارج الأرض، فسيكون من الممكن التحقق تجريبياً من نظرية هوكينغ عن الثقب الأسود. علاوة على ذلك، يمكن لنظرية هوكينغ أن تستنتج نظرياً شكل هذا الإشعاع وتوزيعه، ما يحقق شرط الاستقلال. كما يُتوقع أن يحتوي إشعاع هوكينغ على معلومات تتعلق بتكوين النجم قبل امتصاصه بواسطة الثقب الأسود. ولا توجد نظرية أخرى غير نظرية هوكينغ قادرة على تفسير هذه المعلومات، ما يحقق شرط التفرد. لذا، يمكن اعتبار نظرية هوكينغ عن الثقب الأسود بمثابة تقديم تنبؤات جديدة تحقق شرطي الاستقلال والتفرد معاً. ورغم أن عدم ظهور أجهزة تجريبية للتحقق المباشر من هذه التنبؤات خلال حياة هوكينغ يُعدّ مسألة منفصلة، ​​إلا أنه لا يمكن إنكار حقيقة أن هذه النظرية تُتيح تنبؤات جديدة. لذلك، يمكن تقييم نظرية هوكينغ عن الثقب الأسود كنظرية تتعامل مع الواقع. وحتى وإن لم تكن نظرية كاملة عن الثقوب السوداء، فإن وجود كيان يُصدر طاقة في الفضاء أمر لا جدال فيه.
في الختام، من خلال إنجاز هوكينغ البحثي البارز - نظرية الثقب الأسود - يمكننا أن نستنتج بشكل معقول وجود كيانات مرتبطة بالجاذبية الكمومية في الكون. وسيكشف التقدم العلمي تدريجياً عن هذه الحقيقة، مما يرتقي بفهم الإنسان إلى مستويات أعمق وأكثر تطوراً. ويمكن النظر إلى العلماء لا ككائنات تائهة في أحلامها، بل كأشخاص يقتربون من الواقع من خلال معرفة غير كاملة ولكنها متراكمة.