صندوق الأدوات

صياغة معادلات جميلة الشكل على برنامج «وورد» بلغة «لاتيكس»

يتخلى منتجو البرمجيات عن استخدام محرري المعادلات في برامج معالجة النصوص، ويفضلون استخدام لغة التنضيد «لاتيكس». ونستعرض فيما يلي إرشادات، للبدء في استخدام هذه اللغة.

ديفيد ماثيوز

  • Published online:

أيهما أفضل: نظام «لاتيكس» LaTeX، أم برنامج «وورد» Word؟ بالنسبة إلى علماء الفيزياء، والرياضيات، فالاختيار واضح. أما بالنسبة إلى علماء المجالات الأخرى، فهم يغفلون – بدرجة كبيرة – مزايا نظام «لاتيكس».

يُعتبر نظام البرمجيات مفتوح المصدر هذا ­– المستخدَم في إنشاء المخطوطات العلمية، وتنسيقها بدقة – أقرب إلى مجال الترميز منه إلى الكتابة. وقد أصبح استخدام نظام «لاتيكس»، منذ ابتكاره في عام 1985، شائعًا في مجالات مختلفة؛ مثل الرياضيات، والفيزياء، وعلم الحاسوب.

والمؤيدون لنظام «لاتيكس» يتبنّونه، بسبب التحكم الكامل الذي يمنحهم إياه في تصميم المستندات، أو لأنه يمثل ضربة قاصمة لمطوري البرمجيات التجارية، لا سيما شركة «مايكروسوفت» Microsoft، بينما يرى البعض الآخر أن البرنامج معقد للغاية في أداء جميع المهام، باستثناء المهام الأكثر طلبًا. ومن الجدير بالذكر أن دراسة أُجريت في عام 2014 (M. Knauff & J. Nejasmic PLoS ONE 9, e115069; 2014)، طُلِب فيها من علماء من مجالات مختلفة أن يختبروا كلًّا من برنامج «مايكروسوفت وورد»، وبرنامج «لاتيكس»، قد أصبحت في نهاية المطاف واحدة من بين أكثر عشر أوراق بحثية نوقشت عبر الإنترنت في العام التالي لنشرها، وفقًا لما أفادت به شركة «ألتميتريك» Altmetric لعلوم البيانات (وهي شركة مملوكة لشركة «ديجيتال ساينس» Digital Science، التي تديرها مجموعة «هولتزبرينك بابليشينج جروب» Holtzbrinck Publishing Group، والتي تمتلك حصة في «سبرينجر نيتشر» Springer Nature، وهي الشركة الناشرة لدورية Nature). وقد وصل عدد مرات الاطلاع على هذه المقالة إلى أكثر من 240 ألف مرة حتى الآن.

وبرغم ذلك.. فعلى مدار السنوات القليلة الماضية، أصبحت فواصل الاختلاف بين الأداتين البرمجيتين غير واضحة، إذ إن شركة «مايكروسوفت» قد أتاحت في عام 2017 استخدام قواعد كتابة المعادلات الخاصة بنظام «لاتيكس» في برنامج «وورد» بشكل مباشر، كما إنها قد ألغت محرر المعادلات الخاص ببرنامج «وورد» في العام الماضي. وتدعم برامج أخرى خاصة بتحرير النصوص استخدام عناصر من نظام «لاتيكس»، وذلك يسمح للمستخدمين الجدد باستخدام هذه اللغة حسبما يريدون.

في ذلك الصدد.. يقول كايسي جرين، العالِم المتخصص في المعلومات الحيوية من جامعة بنسلفانيا في فيلادلفيا: "في رأيي.. برنامج «لاتيكس» هو الأداة التي أستخدِمُها عندما أرغب في الحصول على تنضيدٍ دقيق". ويضيف قائلًا: "أما برنامج «وورد»، فأستخدمه عندما يكون "الحد الأدنى لجودة العمل" مقبولًا، أو عندما أعمل مع زملاء يحتاجون إلى استخدامه، أو في كلتا الحالتين".

تكويد المعادلات

على النقيض من برامج تحرير النصوص، التي ترى فيها النص كما ستحصل عليه في النهاية؛ مثل برامج «وورد»، و«ليبرأوفيس» LibreOffice، و«أوبين أوفيس» OpenOffice، فالكتابة في نظام «لاتيكس» تشبه البرمجة، إذ يكون النص العادي محاطًا بمجموعة من الأوامر التي تصف التنسيق الخاص به. على سبيل المثال.. الأمر الخاص بإمالة الحروف هو \textit{text}، والأمر الخاص بجعل الحروف عريضة هو \textbf{text}، أما الجداول، فتُنشَأ «خانة» تلو الأخرى، ثم تترجم أكواد المصدر هذه في ملف أنيق، وجاهز للقراءة بصيغة  PDF. 

يُنظَر إلى المعادلات على أنها نقطة قوة نظام «لاتيكس»، (انظر: "كتابة المعادلات بلغة «لاتيكس»")، إذ تضم هذه اللغة مجموعة واسعة من الاختصارات لعرض الرموز الرياضية. فعلى سبيل المثال.. يضم إصدار عام 2017 من القائمة الشاملة لرموز برنامج «لاتيكس» حوالي 14 ألف رمز. وعن ذلك.. يقول جون بول ميندا، العالِم النفسي من جامعة ويسترن بمدينة لندن في كندا: "إن أحد الأسباب التي دفعتني إلى بدء استخدام «لاتيكس» هو أنني أستطيع تنسيق المعادلات بسهولة؛ لتبدو جميلة".

إن إنشاء معادلة أينشتاين الشهيرة E = mc^2 باستخدام لغة «لاتيكس» يضاهي تقريبًا في سهولته كتابتها يدويًّا، إذ لا تتطلب تنسيقًا سوى علامة الإقحام (^)، التي تشير إلى وجود رمز علوي. ولعرض المعادلات بشكل صحيح بلغة «لاتيكس»، لا بد أن يوضع المحتوى داخل أمر. على سبيل المثال.. تُمَركِزُ الأقواس المربعة والشرطة المائلة المعكوسة ([E = mc^2\]) المعادلة على السطر الخاص بها، أما إذا وُضعت المعادلة بين علامتي دولار ($E=mc^2$)؛ فستظهر مكتوبة على سطر داخل متن النص نفسه.

وعادة ما تتضمن مستندات «لاتيكس» تعليمات في الجزء العلوي، تصف حجم المستند (ورقة فئة A4، على سبيل المثال)، وتنسيقه. ولكي تعمل الأوامر الرياضية، يجب على المستخدمين توجيه البرنامج لاستخدام حزمة من حزم الرياضيات، التي يتوفر العديد منها، إذ تضم "الشبكة الشاملة لأرشيف تيكس" The Comprehensive TeX Archive Network، أكثر من خمسة آلاف حزمة، وهو ما يتيح لمستخدمي «لاتيكس» استعمال كل النصوص، بدءًا من تلك المكتوبة بلغات الإلفيش (elvish)، التي ابتدعها المؤلف جي. آر. آر. تولكين، وصولًا إلى الكتابة المنغولية، وأنماط التنضيد التي تحاكي أنماط تنضيد الصحف. وبالنسبة إلى المعادلات الأكثر تعقيدًا، يحتاج المستخدمون إلى تَعَلُّم الصيغة الخاصة بالأمر الذي يريدون تنفيذه. وعلى سبيل المثال.. تُنشَأ الكسور عن طريق إدخال الآتي: \frac{numerator}{denominator}، بينما يتم التعبير عن الأعداد الصحيحة على مدى نطاق [a,b] كالآتي: \int_{a}^{b}. وبالتالي، سيكتب العدد الصحيح على مدى النطاق [0,100] في المعادلة x2 +(1/2p)x كالآتي: \int_{0}^{100} x^2 + \frac{1}{2\pi}x dx.

ويقدم محرر النصوص «أوفرليف» القائم على متصفح  نظرة عامة على صيغ تنسيق المعادلات في لغة «لاتيكس» على الرابط: go.nature.com/2eh1daz    ديفيد ماثيوز

 

وهذا مما لا شك فيه، فعندما أجريت دراسة عام 2014؛ بغرض المقارنة بين الأداتين؛ «وورد»، و«لاتيكس»، كانت كتابة المعادلات هي السمة الوحيدة التي تفَوَّق فيها نظام «لاتيكس» على «وورد». أما فيما يتعلق بالنصوص والجداول، فقد ثبت أن «وورد» أسرع، كما كان مستخدموه أقل عرضة لارتكاب الأخطاء. وعلى الرغم من ذلك.. فقد نَوَّهَ مؤلفو الدراسة إلى أن مستخدمي «لاتيكس» "يفيدون - بمعدل متزايد - بأنهم يستمتعون باستخدام برنامجهم".

وحتى دانيال آلينتون – أحد نقاد نظام «لاتيكس»، والمتخصص في علم الاجتماع الحاسوبي من جامعة كينجز كوليدج في لندن، الذي انتقد في مدونته ما أسماه بـ"الولع بـ«لاتيكس»" – يقر بأن البرنامج يتعامل مع المعادلات بطريقة أفضل من أي برامج أخرى.

ويشير آلينتون إلى أنه يمكن للعلماء في الوقت الراهن استخدام صيغ معادلات «لاتيكس»، دون الاستغناء عن أدوات التحرير التي ترى فيها النص كما ستحصل عليه في النهاية. فعلى سبيل المثال.. يستخدم آلينتون أداة تعمل عبر الإنترنت، تُدعى «ماثجاكس» MathJax، حيث يقوم بإدخال سطور قليلة من كود «لاتيكس» في نموذج ويب، فتعرض الأداة المعادلات في هيئة صفحة ويب، وذلك دون الحاجة إلى أي عمليات تثبيت.

ويمكن لمستخدمي برنامج «وورد» أيضًا الكتابة مباشرة بصيغة «لاتيكس»، ثم تحويلها بنقرة إلى معادلة منسقة. وتفيد شركة «مايكروسوفت» بأن "غالبية" تعبيرات «لاتيكس» مدعومة، ويصلح استخدامها في برنامج «وورد»، على الرغم من أن موقعها الإلكتروني يسرد عشرين كلمة رئيسة غير مدعومة؛ مثل الرمز \degree، المعبر عن الدرجة.

وبالنسبة إلى مستخدمي «مستندات جوجل»Docs  Google، يمكن أن تعمل وظيفة "Auto-LaTeX" الإضافية على تحويل المعادلات بصيغة «لاتيكس» إلى صور مُضمنة. وتقول كاتي لوتيروس - وهي عالمة بَحرية وبيئية من جامعة نورث إيسترن في بوسطن - إن هذه التشكيلة من الأدوات تعمل بشكل جيد للغاية معها؛ وذلك لأن معظم المتعاونين معها لا يعرفون كيفية استخدام لغة التنضيد «لاتيكس»، ولكنها تقول إن الجانب السلبي للبرنامج هو أنه يدرِج المعادلة في المستند على هيئة صورة، "وهذا جيد فيما يتصل بمراجعات الأقران، لكنه لا يحظى بشعبية في أوساط مستخدمي لغات التنضيد".

 وبالمثل، يمكن لمستخدمي «ليبرأوفيس» - وهو بديل مجاني لبرنامج «وورد» - ترميز المعادلات باستخدام أداة ملحقة، تسمَّى «تيكسماث» TeXMaths، تحوِّل صيغ لغة «لاتيكس» إلى صور بصيغة PNG، أو SVG.

إتقان لغة «لاتيكس»

يمكن للمستخدمين الراغبين في التعمق في استكشاف نظام «لاتيكس» تثبيت حزمة برامجه؛ مثل برنامج «ميك-تيكس» MikTeX، المخصص لنظام التشغيل «ويندوز» Windows، و«ماك-تيكس» MacTeX، المخصص لنظام تشغيل «ماك أو إس» Mac OS، أو «تيكس لايف» TeX Live، المخصص لنظام «لينُكس» Linux. ويمكن تحميل جميع هذه البرامج، واستخدامها مجانًا، وهي تتضمن أدوات تُستخدم لترجمة "كود المصدر" بلغة «لاتيكس»، وتحويله إلى ملف PDF. من جهة أخرى.. تبلغ تكلفة شراء برنامج «وورد» 8.25 دولار أمريكي شهريًّا لكل مستخدم عند اقتنائه كجزء من مجموعة برامج الـ«الأوفيس» Office الأوسع نطاقًا. وعلى الرغم من ذلك.. يقول أحد المتحدثين باسم شركة «مايكروسوفت» إن الشركة تتيح للباحثين العاملين في بعض المؤسسات وُلوُجًا مجانيًّا إلى إصدار برنامج «وورد» المتوفر عبر الإنترنت.

تمهِّد حِزم البرامج هذه الطريقَ أمام تأليف مستندات PDF كاملة بلغة «لاتيكس». ويقول فيليب جادج - أحد مناصري «لاتيكس»، وعالِم الفلك من مرصد «هاي ألتيتيود» High Altitude في بولدر، بكولورادو - إن تحقيق ذلك سيسمح للباحثين بالتمتع بـ«تحكم حقيقي» في مظهر المستند. أما لورا فورتوناتو، عالمة الأنثروبولوجيا التطورية من جامعة أكسفورد بالمملكة المتحدة، فقد دفعها "انعدام الثقة" في برامج معالجة النصوص – أي ميل هذه البرامج إلى القيام بتصحيحات "عشوائية"، حتى عندما "تكون متيقنًا من أنك لم ترتكب خطأ" - إلى تعلُّم لغة «لاتيكس»، خلال سعيها للحصول على درجة الدكتوراة.

يمكن أن تكون هذه عملية مرهقة أيضًا، حيث تقول شانون نايسلي، عالمة زراعة الماس من جامعة أكسفورد: "بالنسبة لي، تَمَثّل العيب الرئيس في نظام «لاتيكس» في أنني كنت مضطرة دائمًا إلى تجميع النص، لأرى كيف يبدو. وعند حدوث أخطاء.. فلا بد أن تقضي وقتًا في معرفة مصدرها".

تَمَثّل حل هذه المشكلة بالنسبة إلى نايسلي في استخدام «أوفرليف» Overleaf، وهو محرر نصوص قائم على متصفح مخصص لعمليات التعاوُن في كتابة المستندات العلمية. وجدير بالذكر أن (محرر «أوفرليف» مملوك أيضًا لشركة «ديجيتال ساينس»). ويعرض محرر «أوفرليف» كود المصدر الخاص بالمقال، وإلى جانبه يعرض مباشرةً شكل المقال بصيغة PDF، وهو ما يعني أنه يمكن للمستخدمين سريعًا الاطلاع على الصورة التي ستصاغ بها تعديلاتهم في المنتج النهائي. وهذه الأداة مجانية للمستخدمين من الأفراد، غير أن إضافة ميزات أخرى، مثل خاصية التعاون في الكتابة، وإمكانية المزامنة مع موقع «جيت-هاب» GitHub لمشاركة الرموز، تكلِّف مبلغًا إضافيًّا يبدأ من 14 دولارًا شهريًّا.

إذَن، هل يستحق نظام «لاتيكس» أن نتقنه؟ يعتمد ذلك على الباحث؛ ومعدل استخدامه للمعادلات، وإلى أي مدى يحتاج إلى التحكم الدقيق في المستند، وكم من الوقت لديه ليكرّسه في تعلم لغة جديدة.

تُعتبر عملية إنشاء مستند بسيط في نظام «لاتيكس» بسيطة نسبيًّا. أما عملية إنشاء الجداول، فليست كذلك. وعلى النقيض من برنامج «وورد»، لا يمكن رسم الجداول ووضعها على الصفحة، بل لا بد من صياغتها برمجيًّا، بُعدًا تلو الآخر. ففي دراسة عام 2014 السابق ذكرها، نلحظ أنه حتى الخبراء في نظام «لاتيكس» ارتكبوا أخطاءً أكثر في عملية إنشاء الجداول، وكتبوا قَدْرًا أقل من النص، مقارنة بالمبتدئين في برنامج «وورد»، وذلك خلال اختبار مدته 30 دقيقة. تقول نايسلي: "إن إنشاء الجداول في نظام «لاتيكس» مهمة شاقة للغاية، حتى لو كنت قد قمت بها عشرات المرات من قبل". وتضيف قائلة: "الأسرع كثيرًا بالنسبة لي هو أنْ أفتح ملفًّا جديدًا على برنامج «إكسيل» Excel، وأن أكتب أساسيات تصميم الجدول، ثم أنسخه وألصقه في برنامج «وورد» مباشرة، حيث يمكنني تعديل الشكل، والمحتوى".

لا يُعَد «لاتيكس» الخيار الوحيد الذي ينسق المستندات، ويشبه البرمجة في طريقة عمله. فعادة ما يستخدم آلينتون أداة «ماركداون» Markdown، وهي أداة يصفها بأنها "أبسط" في الاستخدام، مقارنة بـ«لاتيكس»؛ لأن أوامر التنسيق بها أوضح، ومألوفة أكثر لدي مستخدمي أدوات البرامج الشهيرة؛ مثل «سلاك» Slack، فيكون الأمر هكذا على سبيل المثال: أمر الحروف المائلة_italics_  وأمر الحروف العريضة *bold*. ويقول أنتوني جيتر، المتخصص في علم الأحياء الحاسوبي من جامعة ويسكونسن ماديسون: "لا تحتوي أداة «ماركداون» سوى على القليل من الصيغ التقنية، التي يتعين على المشاركين فك رموزها" . وقد كان ذلك أحد الأسباب التي دفعت جيتر وزملاؤه - بمن فيهم جرين من ولاية بنسلفانيا - إلى استخدام أداة «ماركداون»  Markdownلكتابة مراجعة مفتوحة عن التعلم العميق في مجالي الأحياء، والطب. كما يحذر جيتر بأنّ في نظام «لاتيكس» ثمة احتمالًا أكبر بأن يُجْرِي المشاركون في المستند تغييرات تمنع ترجمة الكود، وتحويله إلى صيغة  PDF.

ومع ذلك.. يقول ديميتري فيديانين - الباحث في معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا - إنّ بعض الدوريات العلمية، والمؤتمرات لا يقبل الوثائق التي تكون بصيغة أداة «ماركداون».

وفي هذا الصدد.. يقول سايمون جريبين - مدير تحرير الإنتاج في دورية Nature – إنّ دورية Nature - على سبيل المثال - تفضِّل أن تُقَدَّم الأبحاث المطلوب النظر فيها على هيئة ملفات «وورد»، حيث إن نظام التنضيد الخاص بالدورية يشترط هذه الصيغة. ورغم ذلك.. يقول جريبين إن نسبة 10% تقريبًا من الأبحاث التي تقبلها الدورية تكون بصيغة «لاتيكس»، ويتم تحويل هذه الأبحاث إلى صيغة «وورد» قبل تمريرها إلى محرري النسخ.

أما دورية «نيتشر فيزيكس» Nature Physics، التي تغطي تخصصات يشيع فيها استخدام صيغ «لاتيكس»، فيتمتع محرروها بمرونة أكبر فيما يتعلق بصيغ المستندات. ويفسر أندريا تاروني - رئيس تحرير الدورية - ذلك قائلًا: "إن نظام «لاتيكس» يدخل في صميم عمل الفيزيائيين، وإنّ محاولة حَمْلهم على تغيير طريقة عملهم ستكون مهمة مستحيلة".

ديفيد ماثيوز كاتب حُرّ، يقيم في برلين.