حدود السببية

أدت دراسة ظواهر التداخل الى تعديل في قانون الحركة بالنسبة لجسيم يتحرك بدون تأثير قوة . وتبعا لآراء جاليليو ونيوتن ، فقد ذكرنا من قبل أن جسماً ما غير واقع تحت تأثير قوة خارجية يستمر في مساره في خط مستقيم بسرعته الابتدائية .

وإذا كان الحال كذلك بالنسبة لكمات الضوء ، فمن الواضح أنه لن يكون هناك ظواهر تداخل أو حيود ، فكمات الضوء المصطدمة بحائل مثقوب سوف يرتد جزء منها عن الحائل بينما ينفذ الباقي خلال الثقوب وبعدها تتحرك في خط مستقيم وتسري عليها قوانين الهندسة البسيطة من حيث تكوين الظل بدقة عالية دون انهيار لهذه القوانين بظواهر الحيود . وبدلا ً من ذلك كان من الضروري وضع صيغة لقانون حركة كمات الضوء المنبعثة من مصدرها والتي وصلت الى اللوح الفوتوغرافي خلال ثقوب الحائل بحيث تنطوي على عبارة (الاحتمال probability) . تحدثنا عن الاحتمال بأن كم الضوء الذي نحن بصدده يظهر في مكان محدد على اللوح الفوتوغرافي ، ووضعنا صيغة للقانون الطبيعي بحيث كانت شدة الضوء المحسوبة تبعاً للنظرية الموجية مؤشراً دقيقاً لهذا الاحتمال .

وإذا صرفنا النظر عن سائر الصعوبات الأخرى كانت هذه النتيجة بمثابة معارضة مفاجئة للسببية الكلاسيكية التي اكتسبت صورة واضحة مقنعة في ظل ميكانيكا جاليليو – نيوتن .

وتشير حقائق أخرى مختلفة الى أننا حقاً لا يمكن أن نحرز تقدماً إذا لتزمنا بالنظرية الكلاسيكية . فالإشعاع المنبعث من الراديوم radium  كعملية أولية بعد مؤشراً لتفتت disintegration نواة ذرة الراديوم دائماً في صورة جسيم ألفا alpha-particle (نواة ذرة الهليوم) ويختلف عن هذه العملية نواة عنصر آخر (انبثاق رادون – راديوم radon – radium – emanation) ، بيد أنه في حالة وفرة كبيرة من ذرات الراديوم لا يحدث تفتت آني لكل النوى ، بينما القانون السائد هو بقاء نصف المقدار الأصلي من الراديوم بدون تغير بعد انقضاء 1580 عاماً ، وبعد انقضاء مدة أخرى مماثلة يبقى نصف النصف دون تحول وهكذا .

وفي هذا الصدد يجد الفيزيائي نفسه وكأنه مدير لشركة تأمين على الحياة ، يعرف القانون الإحصائي لمتوسط الأعمار لدى عدد كبير من العملاء دون معرفة أي معلومات عنهم بشأن اللحظة المحتملة لكل منهم على حدة – وبذلك يدرك أن أي مؤسسة تأمين على الحياة يمكن إقامتها على هذا الأساس .

ونفس الحال مع عالم الفيزياء الذي يعرف عدد ما يتفتت من بين بليون ذرة راديوم في غضون العام التالي ، ولكن ليس بالنسبة لذرة راديوم بعينها إذا كانت ستتفتت في غضون الثانية التالية أو ستبقى عدة ملايين من السنين حتى يحين موعد تفتتها ، ومعنى ذلك ببساطة هو نقص ما لدينا من معرفة ، ومن المعتقد أن الفيزيائيين سوف يتعلمون مستقبلاً كيف يتكهنون بعمر ذرة راديوم واحدة بذاتها ، بيد أن القانون الرياضي الذي سبق ذكره بشأن (موت) ذرات الراديوم يتعارض مع هذه الفكرة ، إذ تبين دراسة رياضية بسيطة أن هذا القانون يعني أن ذرة راديوم واحدة بين أيدينا اليوم يحتمل تفتتها بصورة محددة خلال 24 ساعة ، وإذا لم تتفتت هذه الذرة فعلاً في شهر يناير عام 3000 فإن نفس الاحتمال يظل قائماً حينئذ لتتفتت في غضون 24 ساعة التالية كما هو الحال الآن . تختلف مشكلة ذرات الراديوم تماماً عن مشكلة الإنسان البالغ من العمر 100 عام ، فهو يتوقع وفاته خلال شهر باحتمال أكبر كثيراً عنه عن شاب في العشرين من عمره ، وليس عجيباً احتمال تغيرات ظروف الموت لدى الكائن الحي على مر الزمن ولكن الأمر لا يعدو عن كونه نتيجة عامة لنظرية السببية من توقع احتمالية تغيير تفتت البنية الفيزيائية بمرور الوقت لأسباب داخلية طالما أنها محددة بالتاريخ السابق لهذه البنية .

التناقض مع هذا التوقع يجعل ذرات الراديوم تمثل حادثة فيزيائية غير متسقة مع تصورنا الكلاسيكي بإرجاع كل تأثير الى سبب محدد .

ولندرس مثالاً آخر لزيادة التوضيح من أن إنكار التصور الكلاسيكي للسببية لا يجوز فهمه على أنه نقص مؤقت في معارفنا ، بل هو يكمن في طبيعة الاشياء – بما يبين مرة أخرى مدى خطأ تصوراتنا الكلاسيكية السابقة .

وصفت موجات الضوء سابقاً بأنها موجات مستعرضة الاهتزاز ، وباستخدام (منشور نيكول Nicol prism) قام الفيزيائي بتحليل شعاع الضوء الى مركبتين من الموجات في حالة (استقطاب خطي) linearly polarized ، بمعنى تذبذب شدة المجال الكهربائي الضوئي في كل من هاتين المركبتين في مستوى يحدده الشعاع الضوئي . وفي مركبتي الشعاع يتعامد مستويا الاهتزاز vibration planes مع بعضهما بحيث تنفذ إحدى مركبتي الموجة عبر منشور نيكول وتنعكس المركبة الأخرى . وإذا سقط شعاع ضوئي خطي الاستقطاب على منشور نيكول آخر فإنه يتحلل عامة الى شعاعين جديدين مستقطبين خطياً وفي مستويين متعامدين على بعضهما ولكن يميلان على مستوى اهتزاز الشعاع الأول .

وتعتمد العلاقة بين شدتي مركبتي الشعاع بعد هذا التحليل resolution الثاني على زاوية الميل (تبعاً للأوضاع النسبية للمنشورين) . وإذا تخيلنا التجربة على كم ضوء واحد فقط فينبغي القول بأن هناك احتمالين لهذا الكم الضوئي فإما أنه ينفد أو ينعكس من خلال دوران مناظر لمستوى الاهتزاز الأصلي ، ولابد مرة أخرى أن تعطي علاقة الشدة الضوئية المحسوبة تبعاً للنظرية الموجية للضوء حدوث أحد الاحتمالين ، نفاذ الشعاع أو انعكاسه .

وإذا رغبنا التسليم مقدماً بتصور السببية بشأن أي الاحتمالين سوف يتحقق لهذا الكم الضوئي فإن الأمور تختلط علينا وننتهي الى الإحباط . وقد تكون زاوية ميل المنشور اختيارياً (تحكيماً ، جزافياً) arbitrary ، الى جانب أنه يمكننا بصورة عشوائية إعداد صف طويل من منشورات (نيكول خلف بعضها ولكن يستحيل تحديد الفرض الذي بموجبه يحدد كم الضوء سلوكه في كلا الاحتمالين من هذا النمط بشكل مسبق مستتر ودون تناقض مع قانون الاحتمالين لنفاذ كم الضوء أو انعكاسه وهو قانون لم يدحض بعد .