ديفيد دويتش (David Deutsch): الفيزيائي الذي أخذ الكون المتعدد حرفياً

في عام 1985، نشر فيزيائي في أكسفورد ورقة بحثية تصف آلة لم يقم أحد ببنائها وقليلون اعتبروها ضرورية: حاسوباً كمومياً عاماً. لم تكن حجته أنه سيكون مفيداً، بل إن أعمق مبدأ في علوم الكمبيوتر — ادعاء تورينج (Alan Turing) بأن آلة واحدة يمكنها محاكاة أي عملية فيزيائية — كان خاطئاً بالشكل الذي صُمم به، لأن الكون كمومي بينما آلة تورينج لم تكن كذلك. تطلب إصلاح هذا المبدأ نوعاً جديداً من أجهزة الكمبيوتر. بعد ما يقرب من أربعة عقود، وُجدت هذه الأجهزة، ونُميت صناعة حولها، ويُطلق على ديفيد دويتش (David Deutsch) عموماً لقب أبو الحوسبة الكمومية.

من حيفا إلى أكسفورد

وُلد ديفيد إيلييزر دويتش (David Elieser Deutsch) في 18 مارس (تنويه: التاريخ الأصلي May 18, 1953) 1953 في حيفا بإسرائيل لعائلة يهودية. التحق بمدرسة ويليام إليس في لندن، ودرس العلوم الطبيعية في كلية كلير بجامعة كامبريدج، ثم واصل دراسة الدكتوراه في كلية ولفسون بأكسفورد تحت إشراف دينيس سياما (Dennis Sciama) وفيليب كانديلاس (Philip Candelas)، حيث عمل على نظرية المجال الكمومي في الزمكان المنحني. كان سياما، الذي ضم طلابه ستيفن هوكينج (Stephen Hawking) وروجر بينروز (Roger Penrose)، مشرفاً على جيل من المنظّرين البريطانيين المستعدين للتعامل مع الأفكار الغريبة بجدية — وهو تدريب مفيد لما فعله دويتش بعد ذلك.

مبدأ تشيرش-تورينج-دويتش

قدمت ورقة عام 1985 آلة تورينج الكمومية وما أصبح يُعرف بمبدأ تشيرش-تورينج-دويتش. كانت رؤية تورينج الأصلية تتعلق بالرياضيات: يمكن لآلة عامة حساب أي شيء قابل للحساب. أعاد دويتش صياغتها كادعاء حول الفيزياء — وهو أن جهاز الحوسبة العام يجب أن يكون قادراً على محاكاة أي عملية فيزيائية، وبما أن العمليات الفيزيائية ميكانيكية كمومية، يجب أن تكون الآلة العامة نفسها كمومية.

هذه مناورة نموذجية لدويتش. فقد أخذ نتيجة مجردة في المنطق وأصر على أنها في الواقع بيان حول العالم، ثم اتبع النتائج أينما ذهبت. وما نتج عن ذلك كان الأساس النظرية لتكنولوجيا بأكملها.

وقد أتبع ذلك بنتائج ملموسة. فبالتعاون مع ريتشارد جوزا (Richard Jozsa)، طوّر خوارزمية دويتش-جوزا — وهي واحدة من أولى العروض التي تثبت أن الخوارزمية الكمومية يمكن أن تكون أسرع بشكل كبير من أي خوارزمية كلاسيكية حتمية ممكنة. إنها تحل مشكلة مصطنعة بلا فائدة عملية، وهذا أمر ثانوي: لقد كان إثبات وجود على أن أواسط الكمبيوتر (أجهزة الكمبيوتر الكمومية) ليست أسرع فحسب بل مختلفة تماماً من حيث الفئة. كما عمل على بوابات المنطق الكمومي وتصحيح الأخطاء الكمومية، وهو التخصص الذي يجعل بناء الآلات ممكناً في عالم صاخب.

أربع خيوط

جادل كتاب دويتش لعام 1997 نسيج الواقع (The Fabric of Reality) من أجل أمر غير رائج: وهو أن طريقة فهم الواقع ليست باختزال كل شيء إلى فيزيائيا الجسيمات بل بالاعتراف بأربع نظريات عميقة تدعم بعضها البعض بشكل متبادل. تفسير العوالم المتعددة لميكانيكا الكم لهيو إيفريت (Hugh Everett) هو الأول والأهم. نظرية المعرفة لكارل بوبر (Karl Popper)، مع تركيزها على الواقعية والحدسيات الجريئة، هي الثانية. نظرية الحوسبة لألان تورينج (Alan Turing)، التي وسّعها مبدأ تورينج الخاص بدويتش من آلات تورينج العامة إلى الحواسيب الكمومية العامة، هي الثالثة. تنقيح ريتشارد دوكينز (Richard Dawkins) للداروينية، مع النسخ والميمات، هو الرابع.

كان الاستقبال دافئاً ولكنه لم يخلو من النقد. ووصفته صحيفة الغارديان بأنه كتاب عميق وطموح. وجد نيويورك تايمز رؤى منعشة ومستفزة وغير مباشرة فيه مع التشكيك فيما إذا كان الكل مترابطاً. تلا ذلك كتاب بداية اللانهاية (The Beginning of Infinity) في عام 2011، ليمدد الحجة نحو الادعاء بأن المعرفة التفسيرية ليس لها حدود متأصلة.

تتمثل مساهمة دويتش في فلسفة العلم في معيار يصر عليه بشدة: التفسيرات الجيدة يصعب تغييرها. النظرية التي يمكن تبديل تفاصيلها دون ضرر لا تفسر شيئاً؛ التفسير الجيد له أجزاء مقيدة بإحكام بالعمل الذي تقوم به.

نظرية البناء

منذ عام 2012، وبالعمل مع كيارا مارليتو (Chiara Marletto)، يقوم دويتش بتطوير نظرية البناء — وهي محاولة لتعميم الحوسبة الكمومية في إطار يغطي جميع العمليات الفيزيائية. بدلاً من وصف ما يحدث نظراً للظروف الأولية وقوانين الحركة، تقترح نظرية البناء بيان التحولات الفيزيائية الممكنة والتي هي مستحيلة ولماذا. إنها محاولة لإعادة بناء أسس الفيزياء على أساس مختلف. وسواء نجحت أم لا، فالأمر مفتوح بالكامل.

لماذا يُدعى ديفيد عبقرياً

تتمثل الصفة المميزة لدويتش في رفضه معاملة أي نظرية كجرد أداة حسابية بحتة. عندما قالت ميكانيكا الكم إن هناك عوالم متعددة، اعتبر معظم الفيزيائيين ذلك فضولاً تفسيرياً يمكن تجاهله؛ أما دويتش فأخذه بحرفيته وتساءل عما تبدو عليه آلة تستغله. وخرج الكمبيوتر الكمومي العام من تلك الحرفية. تتكرر نفس الخطوة في كل مكان في عمله — التعامل مع مبدأ تورينج كفيزياء وليس كمنطق، ومعاملة التفسير بدلاً من التنبؤ كنقطة للعلم.

التقدير كبير: جائزة بول ديراك من معهد الفيزياء (IOP) في 1998، زمالة الجمعية الملكية في 2008، ميدالية ديراك من مركز عبد السلام الدولي للفيزياء النظرية (ICTP) في 2017، ميدالية إسحاق نيوتن في 2021، وجائزة الاختراق في الفيزياء الأساسية لعام 2023. "أبو الحوسبة الكمومية" وصف مستخدم على نطاق واسع وليس ترويجياً.

الحجة المضادة حقيقية. تظل التزامات دويتش الأساسية مواقف أقلية — فالعوالم المتعددة هي تفسير واحد من عدة تفسيرات، ولم تنتج نظرية البناء بعد نتائج تجذب انتباه المجال. إنه منظر لما هو ممكن من الناحية المبدئية، وقد تم إنجاز العمل العملي الهائل المتمثل في بناء أجهزة الكمبيوتر الكمومية من قبل آخرين يعملون على أجهزة لم يصممها هو. كتبه هي أعمال جدلية وليست أدلة، وشموليتها تدعو إلى اتهام أنها تفسر كل شيء وبالتالي لا تقيد شيئاً. ومن الإنصاف أيضاً ملاحظة أن إيفريت اقترح العوالم المتعددة، وبوبر نظرية المعرفة، وتورينج الحوسبة، ودوكينز الإطار التطوري — فتوليف دويتش أصيل حقاً، لكن الخيوط مستعارة. عبقريته تكمن في رؤية ما يترتب على أخذ النظريات الحالية بحرفيتها، وهي قدرة أنادر مما تبدو وأضيق مما تعنيه التسمية الفخرية.

الإرث

يعمل دويتش في مركز الحوسبة الكمومية في أكسفورد، وقد أصبح المجال الذي أسسه على الورق مؤسسة بحثية عالمية تقف خلفها مليارات الدولارات. وأياً ما يؤول إليه أمر نظرية البناء أو تفسير العوالم المتعددة، فإن ورقة عام 1985 قائمة: لقد حددت شكلاً من أشكال الحوسبة لم يتخيله أحد، وأثبتت أنه ضمني في الفيزياء نفسها، وانتظرت المهندسين للحاق بالركب. ما زالوا يلحقون بالركب.