Is Mathematics the Language of Nature - A Thought Experiment on Alternative Languages for Describing Natural Phenomena

على مر قرون، عمل أكثر العلماء نجاحاً تحت افتراض واحد قوي: وهو أن الكون يتحدث لغة يمكننا قراءتها، وهذه اللغة هي الرياضيات. فمن حركة الكواكب إلى سلوك الذرات، يبدو أن العالم الطبيعي لا يكشف أسراره إلا عندما نترجمها إلى أرقام وأشكال وقواعد منطقية. تشير هذه الرؤية إلى أن قوانين الطبيعة ليست مجرد موصوفة بالرياضيات، بل هي في الواقع مكونة منها. ومع ذلك، فإن خطاً جديداً من التفكير يتحدى ما إذا كانت هذه هي الطريقة الوحيدة لفهم الواقع. فهو يتساءل عما إذا كان نجاحنا مع الرياضيات يعود إلى أن الكون رياضي بطبيعته، أم لمجرد أن العقول البشرية مبرمجة على التفكير في الرموز والأنماط. وإذا كانت للطبيعة طرق أخرى لتنظيم نفسها، ربما بطرق لا تعتمد على تفكيك الأشياء إلى أجز أو استخدام المعادلات، فقد نكون بصدد تفويت بُعد كامل لكيفية عمل الطبيعة. يقع هذا السؤال عند تقاطع الفيزياء، والفلسفة، ودراسة كيفية تفاعل العقول والأجساد مع العالم.

في مقال حديث، تستكشف الباحثة غابي سيبوني من جامعة أرييل هذا الاحتمال، ليس من خلال إثبات نظرية جديدة، بل عبر تصميم تجربة فكرية لاختبار حدود فهمنا الحالي. لا يدعي البحث أنه وجد لغة جديدة للطبيعة، بل يقترح بدلاً من ذلك منهجاً للتمييز بين احتمالين مختلفين تماماً. الأول هو أن أي طريقة ناجحة للتنبؤ بالعالم، حتى لو بدت بعيدة كل البعد عن الرياضيات، هي في السر مجرد رياضيات متنكرة. والثاني هو أنه قد توجد طريقة بديلة حقيقية لوصف الواقع لا يمكن ترجمتها إلى رياضيات دون فقدان معلومات جوهرية. ولاستكشاف ذلك، تتخيل المؤلفة ثلاثة أنواع مختلفة من الكائنات التي تواجه نفس المشكلة الفيزيائية المعقدة، مثل التنبؤ بحركة كوكب أو كيفية تحول الطاقة في مجال ما.

الكائن الأول هو عالم بشري يستخدم الطريقة التقليدية: تفكيك المشكلة إلى أجزاء صغيرة، وقياس المتغيرات، وكتابتها في نظام من القواعد والرموز. هذا هو النهج القياسي الذي دفع عجلة الفيزياء الحديثة لمئات السنين. أما الكائن الثاني فهو مخلوق ذو عقل بيولوجي لا يستخدم الرموز أو يكتب القواعد؛ بدلاً من ذلك، يكون جسده وجهازه العصبي متناغمين فيزيائياً مع البيئة. فعندما يحاول هذا الكائن التنبؤ بحركة ما، فإنه لا يقوم بعملية حسابية، بل يقوم ببساطة بمحاكاة النتيجة داخل بنيته الفيزيائية، تماماً كما يفعل لاعب كرة القدم الذي يلتقط الكرة من خلال الشعور بالرياح وتوازنه الخاص بدلاً من حل مسألة فيزياء في ذهنه. أما الكائن الثالث فهو مختلف أكثر؛ فهو يختبر الكون ليس كأجسام منفصلة تتحرك في الفضاء، بل كتدفق موحد من الأحاسيس والمشاعر. بالنسبة لهذا الكائن، قد يكون مدار كوكب ما بمثابة لحن معين أو حالة عاطفية معقدة، حيث يقابل كل تغير في العالم المادي تغيراً في جودة تجربته.

جوهر الورقة البحثية هو اختبار لمعرفة ما إذا كانت طرق المعرفة المختلفة هذه هي حقاً لغات مختلفة أم أنها مجرد اللغة نفسها ترتدي قناعاً مختلفاً. يطرح الاختبار السؤال التالي: إذا حاولنا ترجمة التنبؤات التي قام بها الكائنان الثاني والثالث إلى لغة الكائن الأول، فهل سنفقد شيئاً؟ إذا كانت الترجمة مثالية، فإن الكائنات الأخرى هي مجرد تجليات للهياكل الرياضية بطريقة مختلفة. ولكن إذا فشلت الترجمة -أي إذا كانت النسخة الرياضية لا تستطيع التنبؤ بالنتيجة بنفس دقة الكائن الأصلي، أو إذا لم تستطع التمييز بين التغيرات الدقيقة التي يستطيع الكائن الأصلي الشعور بها- فإن لدينا دليلاً على وجود لغة ليست رياضيات. تشير المؤلفة إلى أنه إذا حدث مثل هذا الفشل، فهذا يعني أن الرياضيات ليست الطريقة الوحيدة لوصف الطبيعة، بل هي مجرد الطريقة التي نستخدمها نحن البشر لوصفها.

ولجعل هذه الفكرة ملموسة، يشير البحث إلى تكنولوجيا حديثة موجودة بالفعل. فالشبكات العصبية العميقة، وهي أنظمة حاسوبية مستوحاة من الدماغ البشري، يمكنها تعلم التنبؤ بالأحداث الفيزيائية المعقدة، مثل كيفية دوران الماء في عاصفة أو تأرجح البندول المزدوج، دون أن تتعلم معادلة واحدة. تطور هذه الأنظمة طرقها الخاصة للفهم تكون دقيقة للغاية. وتقترح المؤلفة أنه يمكننا اختبار هذه الأنظمة من خلال محاولة إجبارها على التعبير عن معرفتها باستخدام صيغ رياضية قياسية. فإذا أدت عملية إجبارها على التحدث بالرياضيات إلى انخفاض دقتها، أو إذا فقدت القدرة على التمييز بين موقفين متشابهين جداً، فإن ذلك سيشير إلى أن طريقتها في المعرفة ليست مجرد رياضيات بشكل آخر. بل سيشير ذلك إلى أن بنيتها الداخلية تحتوي على معلومات لا تستطيع الرياضيات القياسية استيعابها.

لا يدعي البحث إثبات وجود هذه اللغات البديلة. وفي الواقع، تشدد المؤلفة على أننا لا نملك حالياً أي دليل على أن الرياضيات هي اللغة الوحيدة للطبيعة، بل نملك فقط دليلاً على أنها اللغة الوحيدة التي يمكننا كتابتها ومشاركتها حالياً. تكمن قيمة هذا العمل في نقل السؤال من مجرد نقاش فلسفي إلى برنامج بحثي عملي. فهو يقدم طريقة واضحة لمقارنة الأنظمة المختلفة: من خلال قياس مقدار المعلومات المفقودة عندما نحاول ترجمة نظام غير رمزي إلى نظام رمزي. فإذا كان الفقد ضئيلاً، فمن المرجح أننا نتعامل مع الهيكل الأساسي نفسه. أما إذا كان الفقد كبيراً، فقد نكون بصدد مواجهة طريقة مختلفة جذرياً لفهم العالم.

في النهاية، يشير المقال إلى أن اعتقادنا بأن الكون مكتوب بالرياضيات قد يكون انعكاساً لعقولنا نحن، وليس حقيقة عن الكون نفسه. فتماماً كما قد يفترض شخص من العصور القديمة يعرف اللغة المنطوقة فقط أن كل التواصل يجب أن يكون صوتاً، قد نفترض نحن أن كل فهم يجب أن يكون رمزياً. وتخلص الورقة إلى أنه إذا وجدت لغات أخرى للفيزياء، فقد تظل مخفية ليس لأن الطبيعة تبقيها سراً، بل لأن أدواتنا وحواسنا لم تتطور بعد بما يكفي للتعرف عليها. ومع تقدم التكنولوجيا، لا سيما في مجالات الذكاء الاصطناعي والروبوتات، قد نبدأ في رؤية هذه الأنماط الأخرى من التوافق، ليس كبدائل للرياضيات، بل كجزء من عائلة أوسع بكثير من الطرق لربط العقل والمادة وقوانين الطبيعة.