جيلبرت ووكر: الرجل الذي وجد أرجوحة في السماء

تم توظيفه في عام 1904 للقيام بشيء لم يكن أحد يعرف كيف يفعله: التنبؤ بالرياح الموسمية الهندية. لم يكن لديه أي تدريب في الأرصاد الجوية على الإطلاق. لقد وظفه سلفه لهذا السبب تحديدًا - فما كانت تحتاجه دائرة الأرصاد الجوية الهندية لم يكن خبير أرصاد آخر، بل عالم رياضيات، وكان جيلبرت ووكر (Gilbert Walker) حاصلاً على لقب "سينيور رانجلر" (Senior Wrangler) من جامعة كامبريدج. ما وجده في نهاية المطاف، مدفونًا في عقود من قراءات البارومتر من محطات منتشرة في جميع أنحاء الكوكب، كان إيقاعًا لم يشك فيه أحد: أرجوحة ضغط هائلة تتأرجح بين المحيطين الهندي والهادئ. استغرق الأمر خمسة وستين عامًا وعالمًا آخر لشرح سبب وجودها.

سينيور رانجلر، ثم منعطف

ولد ووكر في روتشديل، لانكشر، عام 1868، وسلك المسار الكلاسيكي لنخبة الرياضيات في العصر الفيكتوري: كلية ترينيتي في كامبريدج، حيث حصل في عام 1889 على لقب "سينيور رانجلر" - وهو أعلى مرتبة في اختبارات الرياضيات (Tripos)، وهو تميز كان يعمل في ذلك العصر كتصنيف وطني. بقي هناك كزميل وألقى محاضرات في الرياضيات التطبيقية.

ثم ذهب جون إليوت (John Eliot)، الذي كان يدير خدمة الأرصاد الجوية في الهند البريطانية، للبحث عن خليفة له وقرر أنه يريد شخصًا يميل إلى الرياضيات بدلاً من شخص يعرف بالفعل عن الطقس. ترك ووكر زمالته في كامبريدج عام 1903، وبحلول عام 1904 أصبح مديرًا عامًا للمراصد في الهند. على الورق، كان تعيينًا غريبًا. وفي الممارسة العملية، كان هو بداية علوم المناخ الحديثة.

الوظيفة التي لم يستطع أحد القيام بها

كان سبب وجود القسم هو الرياح الموسمية. كل شيء في الهند - الحصاد، والإيرادات، وبقاء عشرات الملايين من الناس - كان يعتمد على ما إذا كانت أمطار الصيف ستصل وكم ستحمل، وكانت جهود التنبؤ التي ورثها ووكر أقرب إلى التخمين المستنير منها إلى العلم.

كانت استجابته منهجية وليست قائمة على الملاحظة. أدخل الارتباط الإحصائي والانحدار في مجال لم يستخدمهما جوهريًا، وقام بذلك على نطاق واسع، حيث بحث بشكل منهجي عن العلاقات بين الأمطار الهندية والقياسات المأخوذة في أي مكان على الأرض. كان هذا، في الواقع، تحليل بيانات على مستوى صناعي تم إجراؤه بأقلام الرصاص والجداول وعدد كبير من الموظفين الذين يعملون كحواسيب بشرية، قبل عقود من وجود آلات للقيام بذلك. تطلب الأمر نوعًا غير عادي من الجرأة: فقد اقترح ووكر أن سلوك الغلاف الجوي فوق الهند قد يكون مقروءًا في مقياس ضغط جوي في تشيلي أو أستراليا، دون وجود نظرية تفسر السبب.

التذبذب الجنوبي

لقد كان محقًا. من جداول الارتباط ظهرت الظاهرة التي أطلق عليها اسم "التذبذب الجنوبي" (Southern Oscillation) - أرجوحة كبيرة في الضغط الجوي بين المحيط الهندي والمحيط الهادئ، بحيث عندما يرتفع الضغط في أحد الطرفين ينخفض في الطرف الآخر، ومعه تأتي تحولات في درجات الحرارة وهطول الأمطار عبر مساحات شاسعة من الكرة الأرضية. كان ووكر قد وجد نمطًا من التباين على نطاق الكوكب يتصرف كنظام مترابط واحد.

لم يتوقف عند هذا الحد. لقد حدد أيضًا "تذبذب شمال الأطلسي" و"تذبذب شمال المحيط الهادئ"، وهي أنماط الضغط التي تحكم الكثير من مناخ الشتاء في أوروبا وأمريكا الشمالية وشمال المحيط الهادئ. بين هذه الاكتشافات الثلاثة، تشكل الكثير من البنية الأساسية لكيفية وصف علماء المناخ الآن للتباين من سنة إلى أخرى. تبين أن التذبذب الجنوبي هو النصف الجوي لما يسمى الآن "ظاهرة النينيو-التذبذب الجنوبي" (El Niño-Southern Oscillation) - وهي المصدر الأكثر أهمية على الإطلاق للتباين المناخي بين السنوات على الكوكب.

إلى جانب ذلك، وبالعمل على مشاكل السلاسل الزمنية التي أثارها التحليل، طور ووكر طرقًا أصبحت، جنبًا إلى جنب مع طرق عالم الإحصاء أودني يول (Udny Yule)، تُعرف باسم "معادلات يول-ووكر" (Yule-Walker equations) - وهي جهاز أساسي في تحليل العمليات ذاتية الانحدار، وتُستخدم اليوم على نطاق واسع خارج الأرصاد الجوية.

رامانوجان، البوميرانج، والناي

كان فضول ووكر غير منضبط بأفضل معنى للكلمة. فقد نشر أبحاثًا حول ديناميكيات البوميرانج، والديناميكا الهوائية لطيران الطيور، وفيزياء الناي، والنسبية. كان موسيقيًا وفنانًا. وفي واحدة من أكثر أعمال اكتشاف المواهب تأثيرًا في تاريخ الرياضيات، أدرك قدرة سرينيفاسا رامانوجان (Srinivasa Ramanujan) ودعمه بتوصية إلى جامعة مدراس ساعدت في تأمين المنحة الدراسية التي انطلقت بها مسيرة رامانوجان المهنية.

تقاعد من الهند في عام 1924، وحصل على لقب فارس، وواصل أبحاث المناخ في إمبريال كوليدج لندن، وشغل منصب رئيس الجمعية الملكية للأرصاد الجوية في 1926-1927. بحلول ذلك الوقت كان قد عبر بالفعل عن القلق الذي حدد طريقته الخاصة. وفي كتابة له عام 1927، حذر من أن "هناك، اليوم، دائمًا خطر أن ينمو المتخصصون في موضوعين... ليس فقط دون معرفة بعمل بعضهم البعض، ولكنهم سيتجاهلون أيضًا المشاكل التي تتطلب مساعدة متبادلة".

لماذا يوصف جيلبرت بالعبقرية

الجودة المعنية هي سمة محددة وغير عصرية إلى حد ما: القدرة على اكتشاف بنية حقيقية في البيانات قبل وجود أي نظرية للتنبؤ بها. لم يكن ووكر فيزيائيًا يشرح آلية. كان عالم رياضيات يثق في الارتباط، ويطبقه على نطاق لم يحاوله أحد من قبل، ولديه التمييز ليخبرنا عن إشارة كوكبية ذات مغزى من بين الآلاف من العلاقات الزائفة التي تنتجها مثل هذه الأبحاث حتمًا. كان العثور على التذبذب الجنوبي بهذه الطريقة أقرب إلى إنجاز في التعرف على الأنماط منه إلى الاستنتاج - والتعرف على الأنماط بهذه الجودة، المستمر عبر عقود من الأرقام المجدولة، هو أمر نادر.

الحجة المضادة واضحة ولم يستطع ووكر نفسه الإجابة عليها. كان بإمكانه وصف الأرجوحة؛ لكنه لم يستطع قول ما الذي جعلها تتأرجح. بدون آلية فيزيائية، يظل الارتباط - مهما كان قويًا - عرضة لاتهام كونه من نتاج بحث واسع النطاق. وصلت التفسيرات فقط في عام 1969، عندما أثبت يعقوب بييركنس (Jacob Bjerknes) الاقتران بين المحيط والغلاف الجوي الذي يحرك النظام، ويعقوب بييركنس هو من يحصل على الفضل في الفيزياء. هناك أيضًا مسألة النطاق: كان لدى ووكر موارد خدمة علمية استعمارية وجيوش من الكتبة الذين يقومون بالحسابات. ما قدمه هو الاتجاه، وليس الحساب.

ومع ذلك، كان الاتجاه هو الجزء الصعب. لقد اختار البحث عن ارتباطات بعيدة عبر المحيطات عندما لم يكن هناك سبب لتوقعها، وأطلق الأسماء الصحيحة عليها، وظلت الهياكل التي حددها - التذبذب الجنوبي، شمال الأطلسي، شمال المحيط الهادئ - هي المفردات القياسية للمجال بعد قرن من الزمان. هذا معدل نجاح مرتفع جدًا لشخص يعمل وهو معصوب العينين. كلمة عبقري تناسبه هنا بشكل معقول، بشرط أن يُفهم أنها تعني حاسة استثنائية للإشارة بدلاً من خيال نظري استثنائي.

الإرث

توفي ووكر في عام 1958، قبل أحد عشر عامًا من تأكيد بييركنس لصحة نظريته. يسمى الآن الانقلاب الجوي الذي يحرك المحيط الهادئ بـ "دورة ووكر" (Walker Circulation)؛ ويحمل معهد ووكر في جامعة ريدينغ اسمه إلى أبحاث المناخ المعاصرة؛ وتوجد معادلات يول-ووكر في مجموعة أدوات أي شخص يقوم بتركيب سلسلة زمنية. كل تنبؤ موسمي يبدأ بسؤال عما تفعله ظاهرة النينيو هذا العام يعمل ضمن إطار قام هو بتجميعه من قراءات البارومتر ومعاملات الارتباط، في خدمة سؤال - هل ستأتي الأمطار؟ - لم يتمكن أبدًا من الإجابة عليه تمامًا.