هل تحتاج قوانين الطبيعة الى خالق؟

قد يقبل احدهم بأن تفسير ظواهر العالم لاتحتاج لإله وأن ظواهر الوجود المادي تنظمها قوانين تسمى قوانين الطبيعة ، كقوانين الحركة وقوانين الكهرطيسية وقوانين ميكانيك الكم وقوانين التحريك الحراري الثرموديناميك وقوانين حفظ المادة والطاقة الخ .... ولكنه يسألك من وضع هذه القوانين ؟ ولماذا تكون القوانين على هذا النحو وليس على نحو أخر لتناسب في النهاية عالما منظما يحقق ظهور الحياة العاقلة ممثلة بالانسان؟

ولاشك ان الكثيرين أبعدوا فكرة الإله الميكانيكي الذي يحمل الشمس في عربته كل يوم من الشرق الى الغرب ، ويفلق السماء ،ويجمع السحاب ويسير الرياح ويخلق الفيروسات وينزل المطر ويمسك السماء من ان تقع ويرص نوى الذرات ويحافظ على مدارات الالكترونات، فالله اضحى المهندس والمصمم الذي وضع قوانين عمل الاشياء بدقة وتركها تسير وفق لقوانينها مذذ الانفجار العظيم حتى ظهور الانسان على سطح الارض. اي ان ظواهر الوجود تحدث طبيعيا ولكن وفق قانونية وضعها الخالق ، فهل حقيقة تحتاج قوانين الطبيعة إلى واضع ومارأي العلم في منشأ قوانين الطبيعة؟.

وإذا لم يكن الله هو الذي وضع قوانين الطبيعة فمن وضع قوانين الطبيعة ؟

سنحاول أن نرى لاحقا أن القوانين الكونية مثل قانون حفظ الطاقة والعزم هي تعابير رياضية عن التناظرات الطبيعية في الزمان والمكان أما القوانين الأخرى فهي تنبع أساسا من الإنكسار التلقائي لهذه التناظرات ، والحقيقة إن قوانين الفيزياء تدل على أن كوننا يبدو على ماهو عليه لأنه يمتلك نفس السمات الأساسية للخواء الفارغ ، تماما كما سيبدو لو نشأ تلقائيا من الخواء ، بدون سبب أو خالق.تشكل مبادىء التناظر Symmetry principles موضوعا أساسيا في مفاهيم الفيزياء الحديثة وعلى الذي يريد فهم الفيزياء بشكل متعمق أن يدرس هذه المبادىء ، من أشهر قوانين الفيزياء التي يتعلمها الطلاب هي قانون حفظ الطاقة و قانون حفظ العزم الخطي والعزم الزاوي ، هذه القوانين هي قوانين كونية عالمية تنطبق على كل مظاهر الطبيعة من الالات الى التفاعلات الكيميائية الى العمليات البيولوجية الى النجوم والمجرات

.
وهذه القوانين هي:

قانون حفظ الطاقة : حيث الطاقة الكلية لنظام مغلق ثابتة.

قانون حفظ العزم الخطي: العزم الخطي الكلي لنظام مغلق ثابت

قانون حفظ العزم الزاوي: العزم الزاوي الكلي لنظام مغلق ثابت


وجد العلماء أن قانون حفظ الطاقة ينبع اساسا من تناظر التحويل الزمني وهذا التناظر يعني أنه لا يوجد في الفيزياء لحظة زمنية مميزة نبدأ منها العد والقياس فيمكن اعتبار أي لحظة t=0 منطلقا للقياس أي اننا يمكن اختيار أي نقطة في الزمن لا على التحديد مرجع قياس.


قانون حفظ العزم الخطي ينبع من تناظر التحويل المكاني أي عدم وجود موقع متميز في الفضاء يمكن اعتباره مرجع اسناد فكل النقاط المكانية يمكن اعتبارها مراجع اسناد ولافرق.


قانون حفظ العزم الزاوي ينبع من تناظر التدوير في الفضاء أي عدم وجود اتجاه متميز في الفضاء وكل الاتجاهات متماثلة ولافرق. أي أن كل نظام فيزيائي يتمتع بتناظر التحويل الزمني وتناظر التحويل المكاني وتناظر التدوير في الفضاء (لاوجود للحظة متميزة ، ولموقع متميز ، ولإتجاه متميز ) تتحقق فيه قوانين الحفظ المذكورة أعلاها والعكس بالعكس أي وجود قوانين الحفظ دلالة على وجود هذه التناظرات.


ولذلك اذا سأل احدهم من أين اتت قوانين حفظ الطاقة والعزم الخطي والعزم الزاوي الجواب سيكون أنها أتت من لاشيء فهي تنبع تلقائيا من تناظرات التحويل الزمني والمكاني ، فلا حاجة لأي فعل خلق لإنتاج هذه القوانين و لو كانت قوانين الحفظ هذه لاتنطبق على كوننا لكان هذا دليلا جيدا على وجود خالق لأن الحالة انذاك ستكون غير طبيعية تماما.


أي لو أن قوانين كوننا كانت على غير الحالة التي هي عليه لكان كوننا فعلا يحتاج لخالق.
والمدهش أن التناظرات التي ذكرناها سابقا هي تناظرات طبيعية تتحق في الخواء الخالي من أي مادة، وهذا ماسنراه فيما يلي.


سنحاول اجراء تجربة فكرية Thought experiment تقيس خصائص الخواء، طبعا الخواء ليس مكاقئا للعدم وإلا لما أمكننا وصفه ، ولكننا نفترض أن الخواء هو أقل مجال متاح لإجراء تجربة. لنفترض حيزا من الفضاء أزلنا منه كل أشكال المادة والطاقة ، سنحاول استخدام أداة قياس ولتكن مسطرة طولها مترا نستخدمها لقياس المسافات وساعة لقياس الزمن ، طبعا يمكننا استخدام توصيفات اخرى لاتعتمد على الزمان والمكان كقياس الطاقة اوغيرها ولكن الزمان والمكان اشياء مألوفة لنا.


طبعا لايوجد في الخواء شيئا لنقيسه ولكن جرت العادة في الفيزياء عند الرغبة في معرفة خصائص شيء ما ادخال جزيئات فحص ومراقبة كيفية تصرفها.



"ولمن يحتج على هذه الفرضية، هذا التعلي:في حديثي عن دراسة صفات الخواء ذكر أنها تجربة فكرية نسعى فيها لمعرفة ماهي التناظرات الممكنة في الخواء الخالي من أشكال المادة والطاقة ، طبعا حتى لو كانت هذه التجربة الفكرية ساقطة وغير منطقية إن احببت لما أثر هذا على سير الموضوع وتظل قوانين الطبيعة لاتحتاج لواضع فقوانين الفيزياء والكيمياء التي حفظناها وصممناها عن ظهر قلب أيام الثانوية ، بيَن العلم مغزاها ووحدتها واشتقاقها من مبادىء بسيطة هي مبادىء التناظر ، أي أن قوانين الطبيعة ليست قوانين مفروضة من الخارج على الكون ، بل هي تنبع من الكون نفسه أي تعبر عن خصائصه التناظرية.


وأضفنا لاحقا وبينا أن هذه الخصائص التناظرية هي نفسها الخصائص التناظرية التي يتصف فيها الخلاء ولتبيان ذلك أجرينا تجربة فكرية حاولنا فيها تبيان هذه التناظرات فوجدنا أنه لاوجود للحظة زمنية متميزة نبدأ منها القياس كما وجدنا أنه لاوجود لنقطة مكانية متميزة نعتبرها مرجع لقياس المسافات كذلك الإتجاه ، ولم اتطرق ابدا هنا إلى موضوع تشكل العناصر أو ظهور الكون من العدم أو ظهور الكون من الخواء نفسه ويمكننا ان احببت اعتبار هذا الخواء أي منطقة من كوننا الحالي كافية لاعتبارها تمثل هذا الخلاء ونحن لم نعني أن هذا الخواء هو العدم نفسه لأنه في هذا لايمكننا دراسته ، والتجربة الفكرية هي لإيضاح الصورة ودراسة التناظرات الممكنة في مكان شبه خالي وهو يشبه كثيرا الأمثلة التي نستعملها في حل المسائل فمثلا نبدأ بدراسة المجال الكهربائي لكرة مشحونة ثم نعقد الموضوع وندخل كرة ثانية وندرس تأثير ذلك على المجال الكهربائي وهكذا. ومن الجائز تماما بناء هكذا تجارب فكرية في الفيزياء للإستدلال ويمكن الرجوع لتجارب انيشتاين الفكرية في ذلك. ونحن أردنا أن ننطلق من حالة بسيطة لنفهم لاحقا كيف يظهر الكون المعقد من انكسار التناظرات وهو حقيقة موضوع ليس بالهين ويحتاج إلى وقت فانتظر ياسيدي ريثما انهي بقية الطرح حتى تكتمل الصورة. وإن شعرت بأن الصورة غريبة ، لابأس يمكنك تخيل كونا بذرة واحدة (جزيء اختبار واحد) فهذا يكفي لإيضاح الفكرة وتقريب الموضوع. دراسة الخلاء الكمي quantum vacuum هو موضوع علمي عميق بداءه العالم البريطاني بول ديراك أحد الرواد المؤسسين لميكانيك الكم.


طبعا أنا أفهم أنك تريد في النهاية أن تقول أن الانتقال من الخواء الفارغ إلى الكون الغير فارغ يحتاج تدخل الهي ولكن سنبين لاحقا أن الخواء البسيط والمتناظر والفارغ من المادة يتحول إلى الكون المعقد الغير متناظر المليء بالمادة وذلك لأن هذا التحول هو الحالة الأكثر استقرارا وطبيعية من الحالة الفارغة. ووجود كون بدلا من فراغ هو الحالة الأكثر طبيعية. ولوكان هناك فراغا وحسب فسنسأل لماذا هناك فراغ بدلا من الامتلاء ولكن عندها لن نكون موجودين لنسأل هذا السؤال. والإثنان الفراغ والإمتلاء متكافئان."


لنحاول الأن قياس موقع جزيئاتنا في أوقات متعددة ،على أية حال نحن لانملك نقطة مرجعية نقيس مواقع جزيئاتنا نسبة لها ويمكن اختيار أي نقطة وجعلها مرجعا لنا ، وبكلمة اخرى كل الاماكن اختيارية وهذا يقودنا للخاصية الأولى لهذا الخواء أنه لايحتوي على موقع متميز وسنطلق على هذه الخاصية تناظر التحويل المكاني (هذا يعود إلى امكانية التحويل من أي محور احداثي لأخر).


تناظر التحويل المكاني : لايوجد موقع متميز.


الشيء الأخر الذي نلاحظه أننا يمكن أن نتجول حول جزيئنا التجريبي هذا وأن ننظر له من أي زاوية دون أن نلاحظ فرق. بكلام اخر كل الاتجاهات اختيارية وهذا يقودنا للخاصية الثانية للخواء أنه لايحتوي اي اتجاه متميز ونطلق على هذه الخاصية تناظر التدوير في الفضاء (تدوير محاور الاحداثيات في أي اتجاه)


تناظر التدوير في الفضاء: لايوجد اتجاه متميز.


ماذا عن الزمن لدينا ساعة لقياس الزمن ، ولايوجد شيء ليحدد متى نشغل الساعة ، أي لحظة زمنية اختيارية يمكن ان تكون مرجعا لنا وكل الأوقات اختيارية ونطلق على هذه الخاصية تناظر التحويل الزمني


تناظر التحويل الزمني: لايوجد لحظة متميزة في الزمن


المفاهيم التي ذكرناها سابقا هي مفاهيم بسيطة ولكنها في نفس الوقت عميقة ومايجعل هذه المفاهيم عميقة هو أنها تنطبق على كوننا الغير خالي أيضا. بعض الأمثلة التوضيحية عن أفكار التناظر لتقريب الصورة.


تتصف الكرة بأنها تمتلك تناظر تدوير في الفضاء ويعني هذا أنها تبدو نفسها من أي زاوية نظرت لها ، وهذا التناظر هو تناظر بالنسبة لأي محور تختاره ، بالمقابل فإن الإسطوانة لها تناظر تدوير بالنسبة لمحور واحد فقط هو محور الأسطوانة ، وللمخروط تناظر مماثل ، ولندفة الثلج كذلك تناظر على محور واحد فقط ولكن هذا التناظر مقيد أكثر. فبينما يمكن تدوير الأسطوانة والمخروط نسبة لمحورها بأي زاوية وتظل تبدو نفسها فإن ندفة الثلج يجب تدويرها بقفزات من ستين درجة ، أي أنها تمتلك تناظرا متقطعا Discrete symmetry بينما تمتلك الكرة والأسطوانة والمخروط تناظرا مستمرا Continues symmetry


ونلاحظ أنه عند انتقالنا من الكرة إلى الأسطوانة إلى ندفة الثلج فإننا ننتقل من جسم بسيط إلى أخر أكثر تعقيدا ، من بنية بسيطة إلى بنية معقدة. وبذلك فإن التعقيد Complexity مرتبط بمستويات أقل من التناظر أو مانطلق عليه كسر التناظر Symmetry Breaking .


من الملحوظ عامة أن الفكر الديني عدو لمبادىء التناظر فهناك دوما لحظة متميزة في الزمن ، كبداية الخلق ، الأخرة ومكان متميز ، الكعبة ، كنيسة القيامة ، كوكب الأرض واتجاه متميز القبلة ، الأعلى ، الأسفل. والفيزياء منذ نشأتها على أيدي غاليلو وتأكيده نسبية الحركة حتى انيشتاين الذي أكد على نسبية مراجع الاسناد في الكون وعدم تمايزها عمقت مفاهيم التناظر، كما أن الفيزياء كانت تتجه دائما نحو سيرورة توحيد عميقة، توحدت فيها المادة والطاقة والمكان والزمان ، كما توحدت فيها قوى الطبيعة الأربعة فأصبحنا نعلم أن الكهرطيسية و القوى النووية القوية مثلا هما قوة واحدة عند درجات الحرارة العالية.


لايمكن للفكر الديني أبدا قبول مبادىء التناظر الزماني والمكاني لأنه يتعارض مع صميم اعتقاده ، فمركزية الأرض هي في صلب هذا الفكر. وكنت دائما أستغرب تأكيد داعية الإعجاز العلمي زغلول النجار مرارا على مركزية الأرض رغم كل مايعرفه عن نظريات الكون (الانفجار العظيم) التي تؤكد على عدم وجود مركز للكون غناك عن مايعني هذا من الرجوع إلى كون ماقبل كوبرنيكوس. هذا يؤكد تناقض هذا الفكر مع مبادى التناظر التي تقوم عليها الفيزياء الحديثة والتي تشتق منها قوانين الطبيعة. في الطبيعة أربع قوى تختلف في مداها وقوتها وهي:


القوة الجاذبية المسؤولة عن الجذب الثقالي بين الكتل المادية مثل، سقوط التفاحة ، دوران القمر حول الأرض، الأرض حول الشمس ، المجموعة الشمسية ، المجرات ، عناقيد المجرات وهي ذات مدى غير محدود وتعد قوى ضعيفة اذا ماقورنت بالقوة الكهرطيسية وهي قوى جذبية دائما.


القوة الكهرطيسية المسؤولة عن انجذاب الجسيمات المشحونة كهربائيا والحقيقة في الماضي كنا نعتبر القوى الكهربائية والقوى المغناطيسية قوتين مختلفتين إلا أنه في نهاية القرن التاسع عشر تم توحيد القوتان فيما عرف بنظرية المجال الكهرطيسي على أيدي العالم مكسويل ، وتم تعزيز هذا التوحيد لاحقا على أيدي انيشتاين حيث بين أن مجالا يبدو مغناطيسيا لشخص ما سيبدو كهربائيا لشخص اخر متحرك في اطار عدم التمييز (النسبية) بين مراجع الإسناد المتحركة، مدى القوة الكهرطيسية غير محدود.


القوى النووية القوية المسؤولة عن رص البروتونات والنترونات في نواة الذرة وهي أقوى من الكهرطيسية وذات مجال قصير لايتجاوز نواة الذرة. وطاقة الشمس والمفاعلات النووية الأرضية تعتمد عليها.


القوى النووية الضعيفة المسؤولة عن النشاط الإشعاعي للعناصر وتفككها وتحولها إلى عناصر غير مشعة ومداها محدود أيضا تفكك العناصر المشعة هو المسؤول عن سخونة باطن الأرض.


في الستينات أثبتت أعمال العالم الباكستاني محمد عبد السلام بالتعاون مع العالمين واينبرغ وغلاشو أنه لايمكننا التمييز بين القوى الكهرطيسية والنووية الضعيفة عند درجات الحرارة العالية أي ان هاتين القوتين هما قوة واحد تظهر على انها قوتان في درجات الحرارة المنخفضة وأصبحت تعرف هذه بالقوة بالكهرضعيفة electro weak.


أعمال لاحقة أستطاعت توحيد القوى النووية القوية مع القوتين المذكورتين سابقا في مايعرف بنظريات التوحيد الكبرى Grand Unifying Theories والحقيقة أن أحد المهام الملقاة على عاتق فيزيائي القرن الواحد والعشرين هي توحيد الجاذبية مع بقية القوى في نظرية واحدة تعرف بالجاذبية الكمومية