در قلب توده بزرگی از ماده‌ی تاریک، در نقطه‌ای از کهکشان مارپیچی بزرگمان، بر روی سیاره‌ی خارق‌العاده‌ای که به دور خورشید با شکوهمان می‌چرخد، در ادامه‌ی زنجیره‌ای که هنوز تنها اثری از حیات زنده در کیهانمان است، ما نیز شروع به زندگی کردیم. به عنوان گونه‌ای با قدرت تفکر، همیشه به دنبال زبانی برای برقراری ارتباط با محیط اطرافمان بوده و هستیم. گاه با هدف رفع نیاز، گاه برای رفع حس کنجکاوی سیری ناپذیرمان و حتی گاهی در اثر ترس! اما هدف هرچه بود و هرچه هست، امروز درجای عجیبی از تاریخ علم ایستاده‌ایم و با غرور به جهانی نگاه میکنیم که نه آن‌طور که ما دلمان می‌خواهد، بلکه آن گونه که واقعا هست، در برابر ما ایستاده است.
ما همیشه می‌خواستیم با طبیعتمان سخن بگوییم، و در طول تاریخ، فیزیک راهی بود که برای این هدف انتخاب کردیم. فیزیک زبان مشترک ما و طبیعت شد. ما مشاهده میکردیم، بعدها یاد گرفتیم ثبت کنیم، بر پایه‌ی مشاهداتمان فرضیه سازی کردیم و جلو رفتیم. زمینمان را تخت تصور میکردیم، هر کدام از سیارات و ستاره ها را خدایی می‌پنداشتیم که باید نیایش کنیم، وگرنه بر ما عذاب می‌فرستند. در ذهنمان خدایان ناشناخته‌ای ساختیم که شب و روز را پدید می‌آوردند. خدایانی که غروب خورشید را می‌خوردند و صبح باز او را به دنیا می‌آوردند. خدایانی که صبح از شرق برمی‌خاستند، در طول روز در آسمان سیر میکردند و غروب مانند پیرمردان در بستر می‌مردند. رعد و برق، خشم خدایان بود و زلزله خشم مادرمان زمین.
فرضیه ساختیم، خیالبافی کردیم و جلو آمدیم. سفر کردیم، اختراع کردیم، تا آنجا که زمین و آسمان را هر روز بهتر و بهتر شناختیم. فرضیاتمان به مرور حقیقیتر میشدند، از محیطمان به زیباترین وجه استفاده میکردیم، ویژگیهایش را میدانستیم، دارو می‌ساختیم، ظروف زیبا، وسایل نقلیه، ساختمان‌های باشکوه ، اما هنوز پیوند عمیقی برقرار نبود. با طبیعتمان به زیبایی زندگی میکردیم اما زبانش را نمیدانستیم. همیشه نگاهمان به آسمان هم معطوف بود. آسمان پر رمز و راز را میدیدیم. ستارگانی را که هر شبمان را زیبا می‌ساختند، در صورت‌های فلکی دسته بندی کردیم. علم اخترشناسی را به جود آوردیم و هر شب آسمان را رصد میکردیم. همه چیز را میدیدیم، اما هنوز علت‌ها ناشناخته بود.
نظریه زمین‌مرکزی بطلمیوس
بطلمیوس که بین سالهای ۹۰ تا ۱۶۸ میلادی زندگی میکرد، معتقد بود زمین در مرکز جهان قرار دارد، و ماه و خورشید و سایر سیارات، به دور آن میچرخند. در این نظریه، سیارات مداری نداشتند و انگار بر روی صفحه‌ای شیشه‌ای به نام فلک چسبیده بودند و فلک به دور زمین در گردش بود. او معتقد بود که ۸ یا ۹ فلک وجود دارد و بر روی فلک آخر، ستاره‌ها چسبیده‌اند.
یک نقاشی قدیمی برآمده از طرز تفکر بطلمیوسی (زمین‌مرکزی) – نگاره از ویکی‌پدیا
پس از این فلک، که به آن فلک الافلاک می‌گفتند، خداوند و فرشتگان زندگی میکردند. این نظریه که به آن زمین مرکزی میگویند شاید یکی از نخستین نظریات جامع و منسجم ما درباره ی کیهانمان بود. این باور نزد ما پذیرفته شده بود. ما در مرکز جهان هستی، بر روی سیاره‌ی زیبایمان نشسته بودیم و همه به دور ما می‌گشتند. کلیسا نیز این فرضیه را بشدت تبلیغ میکرد. خیالی خوش و پرغرور اما ناپایدار. تا بالاخره در تاریخمان گالیله پیدا شد. او بود که گفت نه تنها ما مرکز جهان نیستیم، بلکه ما و چند سیاره‌ی دیگر همه و همه به دور خورشید زیبایمان میگردیم. او نگاه ما را به طبیعت و به ویژه علم مکانیک دگرگون کرد، و در یک کلام، او نخستین پیوند میان طبیعت و ریاضیات را در قلب علم حرکت شناسی نشان داد. وقتی به او فکر می‌کنم، و به جهانی که پیش از او می‌شناختیم، تصمیم و کار بزرگش بسیار ترسناک به نظرم میرسد. تصور کنید در خانه‌ای نشسته‌ایم، دیوارهایش را با رنگ‌های بسیار زیبا نقاشی کردهایم و تصور میکنیم تمام حقیقت، هرآن چیزی است که در نقاشیهایمان کشیده‌ایم. ناگهان مردی از راه میرسد، دیوارها را خراب میکند،نقاشی‌ها را می‌سوزاند، ما را وسط تاریکی بی‌انتهایی رهایمان میکند و تنها مشعلی به دستمان می‌دهد. او نم‌یداند نتیجه‌ی جستجویمان چه خواهد بود، اما باور دارد حقیقت بسیار زیباتر و موثرتر از تمام نقاشیهایمان بر در و دیوار خانهمان است. او به درستی و زیبایی حقیقت باور دارد. ما این مشعل را گرفتیم و جلو آمدیم.
نیوتون و ادامه‌ی راه
مفهوم گرانش را فهمیدیم. حرکت سیارات را توجیه کردیم. مهندسی نوینی بر پایه‌ی معادلاتش بنا کردیم. علم مهندسی هر روز زندگی را ساده‌تر میکرد. اما سوالات ما پایانی نداشت. مطالعه بر روی نور از زمان نیوتون جدی‌تر دنبال میشد. تلسکوپ گالیله که یکی از دستاوردهایش کشف چند قمر از اقمار مشتری بود، به وسیله‌ی نیوتون اصلاح شد و کار رصد آسمان را اندکی بهبود بخشید. همچنین مطالعه‌ی ما بر روی الکتریسته و مغناطیس روز به روز بیشتر میشد و کسانی ماند لنز، فارادی، آمپر و دیگران ماهیت بار الکتریکی را معرفی کردند. سرانجام دوران طلایی فیزیک فرا رسید. در اواخر قرن نوزدهم، تامسون مدل اتمی‌اش را ارائه کرد. رادرفورد اولین بار مفهوم هسته را معرفی کرد. پروتون‌ها و نوترون‌ها شناخته شدند و سرانجام مدل سیاره‌ای توسط نیلز بور ارائه شد. مدلی که اگر درست بود بنابر نظریه‌ی الکترومغناطیس، به ناپایداری اتمها و نابودی اتم منجر میشد. در این زمان بشر به آزمایش‌هایی دست می‌زد که یکی پس از دیگری ناتوانی فیزیک نیوتونی را در توضیح مسائلی روشن‌تر می‌ساخت. اینطور به نظر میرسید که باز راهمان را گم کردهایم.
اما نه!
ما میدانستیم ماشینهایمان، هواپیماها و تمام علم ساختمان، بر پایه‌ی فیزیک نیوتونی دقیق و زیبا کار میکنند و جلو می‌روند. اینجا بود که به اصل بسیار زیبای همخوانی رسیدیم. اصلی که سنگ بنا و شرط اساسی تمام نظریاتمان شد:
اگر نظریه ی جامعی ارائه میشود، این نظریه باید در شرایط خاصی که مکانیک نیوتونی برقرار است، معادلات نیوتون را بدست دهد.
برای مثال، اگر به دنبال نظریه‌ی جامعی هستیم که قلب اتم را نیز برایمان توضیح دهد، چنانچه در معادلاتمان باز از اتم به اجسام عادی و سرعتهای معمولی رسیدیم، باز معادلات باید همان معادلات نیوتون شوند. و این اصل چراغ راهمان شد. تابش جسم سیاه، اثر فوتوالکتریک، اثر کامپتون و … هر یک بیش از پیش ما را به سمت نظریه‌ی شگفت‌انگیز کوانتوم سوق داد.
دوگانگی موج و ذره یکی از مفاهیم عجیب مکانیک کوانتومی- نگاره از ویکی‌پدیا
با مکانیک نیوتونی و درک ماهیت موجی-ذره‌ای در ابعاد کوانتومی، هایزنبرگ ، شرودینگر و دیراک زبانی ساختند بسیار مدرن که ما را به اعماق ماده راه داد. در اوایل قرن بیستم بود که اینیشتین با تئوری زیبای نسبیت خاصش از راه رسید. نظریه‌ای که در پاسخ به مسئله‌ی یکسان بودن سرعت نور نسبت به هر ناظر لخت با هر سرعتی نوشته شده بود. این نظریه نشان داد که در سرعتهای بالا، زمان هم از نگاه ناظرهای مختلف متفاوت است و به این صورت، مفاهیم قدیمی فضا و زمان به هم گره خوردند و مفهومی بنیادیتر به نام فضا-زمان شکل گرفت. اما زیبایی بی‌نظیر معادلات نسبیت خاص درآن بود که اگر سرعت متحرک نسبت به سرعت نور کم میبود -مثلا در حد سرعت حرکت ما و وسایل نقلیه‌مان- معادلات باز به همان معادلات آشنای نیوتون میرسید. پس ظاهرا ما همه چیز را میدانستیم. در قلب ماده مکانیک کوانتوم جواب سوالاتمان را میداد. برایمان هسته و اتم را توضیح داد. اتم شکافتیم. انرژی گرفتیم و با توحشی که هنوز در وجودمان تمامی ندارد بمب ساختیم. در سرعتهای بالا، معادلات نسبیت حلال مشکلاتمان شد و هنگامی که سرعت کم میشد و ابعاد ماده به ابعاد معمولی میرسید، معادلات نیوتون زندگی روزمره‌مان را پاسخگو بود.
نیروی گرانشی چه؟
آیا گرانش همانگونه که نیوتون تصور کرده بود، شکلی از نیرو بود؟ و این باز آلبرت اینیشتین بزرگ پس از حدودا یک دهه از ارائه‌ی نسبیت خاص، نسبیت عام را مطرح کرد و از گرانش نه به عنوان یک نیرو که به عنوان اثری هندسی نام برد. در واقه آنچه به عنوان نیروی گرانشی میشناسیم چیزی نیست جز خمیدگی فضا-زمان در اثر وجود ماده. از دل این تئوری ، سیاهچاله‌ها، کرمچاله‌ها و امواج گرانشی سربرآوردند. ترکیب این نظریه با شواهد رصدی مبنی بر انبساط کیهان، معادلات فریدمان در توصیف کیهان را بدست داد. این معادلات ما را به بیگ بنگ رساندند. جایی که احتمالا آغاز فضا-زمان و در نتیجه کیهان زیبای ماست. سرانجام با اضافه کردن نظریه‌ی تورم و همچنین کشف اثرات ماده‌ی تاریک و انرژِی تاریک، به مدل استاندارد کیهانشناسی رسیدیم. مدلی که کیهانی را شرح می‌دهد که از مه‌بانگ آغاز کرده، ناگهان تورم یافته و سپس ذرات در آن شکل گرفته‌اند. ذرات ماده و ضد ماده و همچنین چیزی به نام ماده‌ی تاریک که البته هنوز هویتش را نمی‌دانیم. ماده بر ضد ماده غلبه کرده و همین موجب شکل‌گیری کهکشان‌های زیبا، سیارات و ستاره‌ها شده است. ماده معمولی که میشناسیم که تنها ۵ درصد از کل جهان را تشکیل داده است. این ماده شامل کوارک‌ها که تشکیل دهنده‌ی نوترون و پروتون‌اند، نوترینوها، آنتی نوترینوها و ذرات دیگر است که همه و همه در مدل استاندارد ذرات بنیادی به زیبایی کنار هم نشسته‌اند.
پس از موفقیت‌های مکانیک کوانتومی، مثل هر نظریه‌ی دیگری، معایبش هم آشکار شد و یکی از آن عیب‌ها، ناتوانی مکانیک کوانتومی در حل مسائلی بود که طی آنها ذره خلق میشد. این موارد ما را به سمت نظریه‌ی میدان‌های کوانتومی سوق داد، که ریچارد فاینمن آن را پایه ریزی کرد و رسما دید ما به جهان زیر اتمی تکامل زیبایی یافت. در سالهای اخیر با پیشرفت‌های چشم‌گیر تکنولوژی و علوم مهندسی، بالاخره وجود ذره‌ی هیگز تایید شد. تابش زمینه‌ی کیهانی هر روز مطالعه میشود. سال گذشته پیشبینی صد ساله‌ی آلبرت اینیشتین تحقق یافت و امواج گرانشی آشکار شدند. پس این طور به نظر میرسد که هر روز بیشتر از روز قبل با طبیعتمان به زبان مشترکی میرسیم. هر روز بیش از قبل زیبایی ریاضیاتمان، و نظریاتی که می‌نویسیم آشکار میشود.
پرسش‌های پیش‌رو
اما هنوز علامت سوال‌های بزرگی در پیش است. ماده‌ی تاریک واقعا چیست؟ انرژی تاریک چیست؟ این دو روی هم رفته ۹۵ درصد از جهان ما را تشکیل می‌دهند و هنوز برایمان ناشناخته‌اند. نظریات جدیدمان تا چه اندازه کارآمدند؟ تئوری ریسمان، نظریه‌ی ابرتقارن، گرانش تعمیم یافته، کیهان شناسی مدرن و … . هر روز بیش از قبل پیشرفت میکنیم و به کشف حقیقت نزدیک می‌شویم. اما واضح است که در پی اینچنین تلاشی به قدمت عمر ما بر روی این کره‌ی خاکی، سوالات زیادی حل نشده باقی مانده‌اند و این چالش بزرگی پیش روی زیباترین وجه ریاضیات، یعنی فیزیک نظریست.
اوبث اشاره می کرد که تلاش ما برای یافتن حقیقت، در واقع تمام اعتماد به نفسمان را از بین برد . چرا که زمانی ما مرکز جهان بودیم و همه چیز معطوف به ما بود. اما دانشمندان نشان دادند که ما گونه‌ای ناتوان در گوشه‌ای از این جهانیم و روزی تنها خورشیدی که میشناسیم نابودمان خواهد کرد و مولکول‌های ما تجزیه خواهد شد و آن روز پایان ماست. این جمله و نگاهش اگرچه از دید یک فیلسوف جالب و قابل تامل است، اما من قویا معتقدم حقیقت، بسیار زیباتر از امنیت ساختگی به وسیله‌ی توهم است. حقیقت هرچه هست، به ذات خود زیباست و این زیبایی دوچندان میشود وقتی به زبان ریاضی بیان میگردد. این جادوی فیزیک است.
همانگونه که زمانی فاینمن گفت:
ریچارد فاینمن، فیزیک‌دان تاثیرگذار قرن گذشته
«شاعران گفته‌اند که علم زیبایی ستاره ها را ضایع میکند، چون که آنها را صرفا کره‌هایی از اتمها و مولکول‌های گاز می‌دانند. اما من هم میتوانم ستاره‌ها را در آسمان شب کویر ببینم و شکوه و زیبایی‌شان را حس کنم. میتوانم این چرخ فلک را با چشم بزرگ تلسکوپ پالومار تماشا کنم و ببینم که ستاره ها دارند از هم‌دیگر، از نقطه ی آغازی که شاید زمانی سرچشمه‌ی همگی‌شان بوده است دور می‌شوند. جست‌وجو برای فهمیدن این چیزها گمان نمی‌کنم لطمه‌ای به رمز و راز زیبایی این چرخ فلک بزند. راستی شاعران امروزی چرا حرفی از این چیزها نمی‌زنند؟ چه جور مردمانی هستند این شاعران که اگر ژوپیتر خدایی در هیئت انسان باشد چه شعر ها که برایش نمی‌سرایند اما اگر در قالب کره‌ی عظیم چرخانی از متان و آمونیاک باشد سکوت اختیار میکنند؟»
اگر شما هم به دنبال زیبایی‌های جهان بی‌نظیرمان هستید، به دنیای ریاضیات خوش آمدید.
قصه‌گوها را خیلی دوست دارم. قصه، نوع ادبی عجیبی از اطلاعات است که محملی برای بیان عجیب وغریب‌ترین رخ‌دادهاست. اصلا به نظر من، قصه همه چیز است! اگر می‌خواهید ایده‌ای را، هرچند بغرنج و پیچیده، به ذهن کسی بنشانید، محتوای آن را درون قصه‌ای نهادینه و برای آن شخص بازگو کنید. بی‌بروبرگرد اثرش بیشتر از روایت حادثه به صورت خالص و عریان آن است. به باورهای خود رجوع کنید، در بنیادی‌ترین آنها هم، قصه‌ها نشسته‌اند. شاید اصلا بشود چنین ادعا کرد که فرهنگ هر ملتی را می‌توان در چارچوب قصه‌هایشان بازتعریف کرد؛ ممکن است که این ادعا از دقت کافی برخوردار نباشد اما به نظر گمان بدی نیست.
به هرحال، این شکوهمندی درقصه‌گویی و روایتگری همیشه برایم جالب توجه بوده و با این که نه ادیب هستم (که اگر شما باشید لابد می‌توانید به این نوشته خرده بگیرید! پس اگر هستید، به آنچه در ادامه می‌خواهم بگویم توجه کنید که عاقل نخست محتوا را می‌نگرد و سپس صورت را!) و نه چندان تجربه زیادی در مطالعه آثار ادبی جهان دارم (که ای کاش داشتم!)، ارزش والای قصه و قصه‌گویی را می‌دانم. از سوی دیگر، یک فیزیک‌خوانده هستم، به بیانی، پیشه‌ام فیزیک است و چند صباحی با اهل علم حشر و نشر داشته‌ام و در گفتگویشان حاضر بوده‌ام. مکانیک کلاسیک گلدستین و الکترودینامیک جکسون را خوانده‌ام، مکانیک کوانتومی گریفیث و درس‌گفتارهای فاینمن را نیز. تفاوت بیان گریفیث با ریتس و میلفورد در بیان الکترومغناطیس را هم دیده‌ام. با این وصف، ممکن است بپرسید که روایتگری و قصه‌گویی چه ربطی به من دارد؟ فیزیک کجا و انواع ادبی! زمختی سخنرانی‌های علمی کجا و حماسه‌سرایی‌های شاهنامه؟! ریاضیات پیشرفته و بی‌عاطفه هنکل و بسل کجا و عاشقانه‌های رومئو و ژولیت؟ میتوانم پاسخ را از این نقل قول جناب اردوش شروع کنم:
«این که بپرسیم چرا اعداد زیبا هستند مثل این است که بپرسیم چرا سمفونی نهم بتهوون زیباست! و اگر شما این زیبایی را نمی بینید، کسی هم نمی‌تواند این زیبایی را به شما نشان دهد. من می‌دانم که اعداد زیبا هستند. اگر نباشند، آنگاه هیچ چیز نیست!»
در داستان شازده کوچولو سنت اگزوپری به شیوه‌ای سوررئالیستی به بیان فلسفه خود از دوست داشتن و عشق و هستی می‌پردازد. او از دیدگاه یک کودک، که از سیارکی به نام ب۶۱۲ آمده، پرسشگر سؤالات بسیاری از آدم‌ها و کارهایشان است. نگاره از ویکی‌پدیا
ولی در پی این پاسخ، باید بگویم که «عاقلان دانند یا صاحبان خرد» یا اینکه سراغ «بصیرت» بروم که در این نوشته قصد پرداختن به آن را ندارم. راستش پاسخ بهتر به این پرسش، با فکر کردن به قصه‌گویی به‌دست می‌آید و ریشه در شیوه روایتگری ما در علم دارد! به نظر شما، هنگامی که نویسنده‌ای یا روایتگری، قصه‌ای تعریف میکند، چقدر به این فکر میکند که مستمعش کیست؟ چند سال دارد؟ در هاروارد درس خوانده یا یک دیپلم‌ردی است؟ به نظر شما «سنت اگزوپری» موقع نگارش شازده کوچولو چقدر تحت تاثیر این قید بوده که شنونده یا خواننده اثرش کودک تازه مدرسه رفته‌ایست یا استاد دانشکده ادبیات؟ سعدی چه طور؟! آیا سعدی هنگام نگارش گلستان، مخاطبش را مشخص کرده بود؟ اگر این‌گونه بود، چگونه هم در بازار و هم دربین کتاب‌های کتابخانه دانشگاه تهران صحبت از حکایات سعدی است؟
راستش را بخواهید، حکایت علم هم همین است! علم، روایتی از طبیعت است، روایتی زیبا، معرکه و پرشکوه! اما این روایت، به آن زیبایی که هست، معمولا نقل نشده و نمی‌شود. روایتگری در علم معمولا جایش را به بیانی خشک و بدون عاطفه داده است. در اقصی‌نقاط دنیا، معلمان ریاضی، فیزیک، شیمی و زیست‌شناسی که اصلی‌ترین راویان علم هستند معمولا تلاشی برای «روایتگری» نمی‌کنند و به جای آن فقط به «بیان حقایق» می‌پردازند. همین است که همه ما سرماخورده یک زمستان در سرتاسر دنیا هستیم، زمستان بی‌ذوق و قریحگی در روایتگری در علم!
گالیله، روایتگر بزرگ علم
نگاهی تاریخی به آغاز علم، به معنی امروزی یا مدرنش، ما را با گالیله و نیوتون مواجه میکند. در مورد این دو ابرمرد، نقل‌های زیادی وجود دارد ولی آنچه از نظر من جالب توجه است روایتگری این دو نفر است! همه ما می‌دانیم که سه‌جلدی شاهکار نیوتون به نام «اصولِ ریاضیِ فلسفهٔ طبیعی» یا به طور کوتاه «پرینکیپیا» چه تاثیر شگرفی بر علم داشته است. با این وجود، باید توجه کنیم این کتاب به زبان لاتین نوشته شده و فقط جلد نخست آن حدود ۵۰۰ صفحه و ۳۴۰ شکل بسیار پیچیده دارد. گویا جناب نیوتون کتاب را فقط برای متخصصان و اهل فن نوشته و حقی برای فهم مردم عادی در نظر نگرفته. فراموش نکنیم که نیوتون شخصیتی تکرار نشدنی در تاریخ علم است!
گالیله بر خلاف نیوتون، کتاب دیالوگو را، به صورت یک قصه، به گونه‌ای نوشته که همه بتوانند آن را بخوانند. نگاره از ویکی‌پدیا
با این حال، برخلاف نیوتون، گالیله حدود ۵۰ سال قبل از نیوتون، کتاب «گفتگو در باب دو سامانه بزرگ جهان» یا به طور کوتاه «دیالوگو» را به زبان ایتالیایی و کاملا فصیح نوشته، به گونه‌ای که همه بتوانند اثرش را بخوانند! «دیالوگو» در مورد این ایده است که خورشید مرکز منظومه شمسی است و گالیله این موضوع را به صورت گفتگویی میان سه دوست که به مدت چهار روز در ونیز به سر می‌برند روایت میکند. نوشته گالیله بی‌نظیر است، ادبی و خنده‌دار است، پرشکوه و مبارزطلب است! گالیله به شکل هنرمندانه‌ای خواسته که مردم اثرش را بخوانند و درک کنند و بفهمند که زمین مرکز عالم نیست و این خورشید است که در مرکز این منظومه قرار دارد. البته همین کتاب سرانجام سبب شد تا آگاهی عمومی بالا برود و گالیله را به اتهام کفر علیه خدا روانه دادگاه کنند.
«دیالوگو»تا مدت زیادی ممنوع‌الانتشار شد. نکته این است که آنچه برای کلیسا هشدار تلقی میشد فقط اکتشاف علمی گالیله نبود، بلکه قدرت روایتگری او بود! مردم قصه‌ها را دوست دارند، می‌شنوند، فکر میکنند و آگاه می‌شوند. گالیله یک روایتگر فوق‌العاده علم بود، یک آگاهی‌رسان!
«توسعه علم» به چه معناست؟
هرچند که میشود مفصل بحث کرد که هرکس شخصیت متفاوتی دارد و خلقیات خاص خود را، اما هدف من معطوف کردن ذهن شما به ایده روایتگری در علم است. راستی، در مسیر «توسعه علم»، اینکه فقط ایده یا مجموعه‌ای از ایده‌ها را به‌درستی بیان کنیم کافی است؟ یا به نظر شما، اگر نابغه‌ای به مدت ۱۰ سال حجم عظیمی از کارهای پژوهشی را در جزیره‌ای دور افتاده انجام دهد و به اکتشافات فوق‌العاده‌ای دست یابد ولی قبل از انتشار آنها فوت کند یا اینکه آثارش به دلایلی از بین رود،آیا باز هم علم یا توسعه علم رخ‌داده است؟ نظر من که منفی است! البته سر این موضوع بحث زیادی وجود دارد و در این نوشته مجال پرداختن به آن نیست، ولی این یک مسئله جدی است! فتامل!
«چه جور مردمانی هستند این شاعران، که اگر ژوپیتر خدایی در هیئتِ انسان باشد، درباره‌اش چه شعرها که نمی‌سرایند اما اگر در قالبِ کرهٔ عظیم چرخانی از متان و آمونیاک باشد، سکوت میکنند؟» ریچارد فاینمن یکی از تاثیرگذارترین فیزیکدانان و روایتگران علم – نگاره از پیکی‌پدیا
تعریف «روایتگری در علم» چیست؟!
روایتگری در علم، به معنای بازگو کردن حقایق علمی به زبان مردم است! البته خوب است که منظورمان از «مردم» را با یک مثال مشخص کنیم! برای یک فیزیک‌دان، یک مهندس یا زیست‌شناس یا دانش‌آموز کلاس پنجم دبستان یا قصاب محل، مردم حساب میشود. هر کس که در حوزه مورد مطالعه یا پژوهش شما متخصص نیست، هنگام روایتگری، عامی حساب میشود. بنابراین برای یک پژوهشگر باسابقه، دانشجویان دکتری آن رشته هم «مردم» حساب می‌شوند! روایتگری در علم به این معناست که به فراخور مخاطبتان، چنان حق مطلب را ادا کنید که مخاطب، مستقل از سن و دانشش، پس از روایت شما بگوید «آهان، فهمیدم، چه جالب!». مهمترین اصل در روایتگری در علم این است که چنان روایت کنید که هر کس بتواند بگوید «آهان!» پر واضح است که کار ساده‌ای نیست! برای اینکه روایتگر خوبی باشید، قبل از هر چیز، به درک درستی از موضوع نیاز دارید و سپس تلاش زیادی برای بیان مطلب به زبان مردم (مخاطبتان).
ایده‌هایی در باب روایتگری در علم
۱) سایت سیتپور
به عنوان یک فیزیک‌پیشه چند پروژه را به کمک دوستانم برای روایتگری در علم آغاز کردیم. پروژه اول، همین وبسایت سیتپور است. «مرام‌نامه» ما را بخوانید. هدف ما در سیتپور این است که فیزیک و ریاضی را قابل هضم‌تر به دست مردم برسانیم.
۲) رادیوفیزیک
«رادیـوفیزیـک»، یک رادیـوی اینترنتی علمی به یاد آنان که راه را هموار ساختند!
پروژه سیتپور، ایده‌ای بر اساس وبلاگ نویسی است، یعنی ما مطالبی را می‌نویسم و شما می‌خوانید! اما امروز گاهی مردم حوصله خواندن ندارند! پس به سراغ ایده‌ی دیگری رفتیم. یک میکروفن برداشتیم و شروع به ضبط صدا کردیم که سرانجام منجر شد به یک رادیوی اینترنتی علمی به اسم «رادیوفیزیک»! ایده رادیوفیزیک بر مبنای ضبط پادکستهای علمی و پخش رایگان آن به روی وب است. با رفتن به نشانی radio.sitpor.org می‌توانید پادکستهای ما را گوش کنید. راستش را بخواهید کار ساده‌ایست! کافیست که بدانید که قرار است چه بگویید! من و امید میکروفون را برداشتیم و در مورد موضوعی به گفتگو پرداختیم، صدایمان ضبط شد، کمی با کامپیوتر ویرایشش کردیم و در نهایت به روی وب منتشرش کردیم که خب بازخورد خوبی هم نصیبمان شد!
۳) در تلگرام
کمی بعدتر، به این فکر کردیم، که جامعه ایرانی چقدر با تلگرام عجین شده! پس چه خوب است که به تلگرام برویم و روایتگری کنیم! ابتدا گروه «فیزیک‌طوری» را ساختیم. برخلاف نظر خیلی از دوستان به جای یک کانال، یک سوپرگروه در تلگرام ایجاد کردیم تا همه اعضا بتوانند در مسیر روایتگری سهمی داشته باشند. گروه فیزیک‌طوری در ظاهر قوانین خشکی دارد! ولی به شما اطمینان می‌دهم، باوجود شیوه خاص مدیریت گروه، نوعی جدید از روایتگری در علم به کمک این گروه بنا شده است. پس از آن، به همت دکتر مانی رضایی، گروه و سپس کانالی در تلگرام ساختیم که به روایتگری در حوزه «آموزش ریاضی» می‌پردازد. در گروه و کانال «آموزش ریاضی» به طور دقیق به موضوع «آموزش ریاضی» پرداخته میشود و اعضا می‌توانند مسیر علمی این رشته را دنبال کنند. آخرین پروژهایی که در تلگرام در آن شریک هستم، کانال «سیستم‌های پیچیده»است. پروژه‌های «آموزش ریاضی» و «سیستم‌های پیچیده» البته مخاطب‌های خاص خود را دارند، به ویژه کانال سیستم‌های پیچیده. با این وجود یکی از اهداف اصلی در همه کانال‌ها روایتگری در آن حوزه خاص و ترویج علم است.
در نهایت
اگر روایتگری در علم نباشد، توسعه علم با آهنگ کندتری پیش‌می‌رود. نباید فراموش کنیم که «علم» موجودی اجتماعی و سیاسی است! توسعه علم از دو سو ممکن است؛ نخست آن‌که متخصصان هر رشته، چه پیر و چه جوان، بتوانند آزادانه بیاندیشند و در تعامل با یکدیگر سعی در توسعه علم کنند و دوم اینکه متخصصان، مردم را همراه و هم‌هدف خود سازند تا مسیر علمی برای پیمودن هموارتر شود. برای این‌کار نخستین گام، ترویج روایتگری در علم است. دانشمندان، اساتید دانشگاه و معلمان مدارس نه تنها باید تلاش کنند که به بهترین شکل ممکن مسیر آموزش را در کلاس درس طی کنند بلکه باید به عنوان مروجان علم بکوشند تا فکر و جیب مردم را هم معطوف به علم کنند.
به روایتگری در علم فکر کنید! اگه برای پسرخاله‌تان از علم نمی‌گویید یا نمی‌توانید دایی‌تان را با فهمیدن یک مطلب علمی شاد کنید یا دوست شما در گفتگو با شما نمی‌گوید «آهان، چه جالب!» یک جای کارتان لنگ است؛ یا خود درک درستی از موضوع ندارید یا اینکه به وظیفه خود عمل نمی‌کنید. بله، روایتگری در علم وظیفه هر اهل علم است!
در کارسوق «پیچیدگی‌های طبیعت» به دنبال این بودیم که ببینیم اتفاقاتی که در بین قسمت‌های مختلف طبیعت رخ می‌دهد شکل هم هستند؟ آیا پشت پرده خلقت، الگوی رمز‌آلودی وجود دارد؟ آیا می‌توانیم تمام جهان هستی را به کمک ریاضیات توصیف کنیم؟ به عنوان مثال، همانطور که به کمک ریاضیات طیف اتم هیدروژن را پیشبینی میکنیم، می‌توانیم رفتار باکتری‌ها را نیز پیشبینی کنیم؟ آیا امکان‌پذیر هست که فیزیک به کمک جامعه‌شناسان رفته و مسائل جامعه‌شناسی را بررسی کند؟
کارسوق «پیچیدگی‌های طبیعت» معرف نگاهی میان‌رشته‌ای به علم بود:
فیزیک و فیزیک: از گالیله تا اینشتین، از مکانیک نیوتونی تا مکانیک کوانتومی
در این قسمت مروری بر ساختار کلاسیک و مدرن علم فیزیک میکنیم و ساختار فیزیک را از ابتدای شگل‌گیری بر پایه اصولی که امروز میشناسیم مرور میکنیم و به این پرسش می‌پردازیم که آیا فیزیک مدرن می‌تواند به پرسش‌های قرن ۲۱ام نیز پاسخ دهد؟! همچنین در این قسمت نگاهی به انگاره‌های موجود در جامعه فیزیکدانان میکنیم؛ آیا نیازی به تغییر و تحول انگاره در جامعه فیزیکدانان داریم یا نه!
فیزیک و ریاضی: از حساب دیفرانسیل و انتگرال تا ریاضیات کسری!
آیا فیزیک یا قوانین آن، کشف یا اختراع می‌شوند؟ ریاضیات چطور؟ آیا ریاضیات می‌تواند کاملا انتزاعی باشد و هیچ کاربردی نداشته باشد؟ آیا فیزیک همان ریاضیات کاربردی است؟ آیا هر ایده مجرد ریاضی بالآخره راهی در دنیای کاربرد پیدا میکند؟ در این قسمت با نگاهی به مقاله The Unreasonable Effectiveness of Mathematics in the Natural Sciences اثر Eugene Wigner و On teaching mathematic توسط V.I. Arnold به کاربردهای ریاضی در فیزیک نگاه میکنیم.
فیزیک و شیمی: از مکانیک کوانتومی تا مولکول‌ها
آیا شیمی همان فیزیک است؟ آیا شیمی چیزی جز مکانیک کوانتومی و کاربرد آن در سطح اتمی و مولکولی نیست؟ آیا فیزیک‌دان‌ها می‌توانند به پرسش‌های شیمی‌دانان پاسخ دهند؟ در این قسمت همچنین نگاهی به فیزیک پلیمر‌ها خواهیم داشت.
فیزیک و زیست‌شناسی: از Passive Matter تا Active Matter
دنیایی که فیزیکدانان با آن کار میکنند دنیای «بی‌جان» است در صورتی که زیست‌شناسان با دنیای «زنده» سر و کار دارند. آیا قوانین حاکم بر اتمها همان قوانین حاکم بر سلول‌هاست؟ اگر این‌گونه است پس چرا اتمها را فیزیکدانان و سلول‌ها را زیست‌شناسان مورد بررسی قرار می‌دهند؟! اگر این گونه نیست، این سوال مطرح میشود که مگر سلول‌ها از پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌ها ساخته نشده‌اند؟ پس چرا قوانین حاکم بر آنها متفاوت با اتم‌هاست؟ در این قسمت با مرور رفتار توده‌ای از باکتری‌ها سراغ مفهوم گذار فاز که موضوعی اصیل در فیزیک است می‌رویم. همین‌طور نگاهی به زیست‌شناسی محاسباتی میکنیم.
فیزیک و جامعه‌شناسی: از نظریه توازن فریتز هایدر تا شبکه‌های پیچیده
ریچارد فاینمن، فیزیک‌دان نامی قرن ۲۱ام در یک مصاحبه گفته بود که «علوم اجتماعی» در حقیقت «شبه‌علم» هستند. آیا نگاه فاینمن به علوم اجتماعی، نگاهی درست بوده است؟ آیا می‌توانیم با ابزار‌های محاسباتی مسائل اجتماعی را نیز حل و بررسی کنیم؟ آیا مجاز هستیم که از ریاضیات در توصیف رفتار انسان‌ها و پیشبینی اتفاقات جوامع انسانی استفاده کنیم؟ در این قسمت سعی میکنیم با استفاده از مفاهیمی چون شبکه‌های پیچیده به این پرسش پاسخ دهیم.
حدود۳۳۰ سال پیش، نیوتون با انتشار شاهکار خود، اصول ریاضی فلسفه طبیعی، نگاهی جدید نسبت به بررسی طبیعت را معرفی کرد. نگاه نیوتون به علم به کمک نظریه الکترومغناطیس که توسط مکسول جمع بندی و در نهایت توسط آلبرت اینشتین کامل شد، شالوده فیزیک‌کلاسیک را بنا نهاد. انقلاب بعدی علم، توسط مکانیک کوانتومی رخ‌داد. آنچه که مکانیک کوانتومی در قرن ۲۰ میلادی نشانه گرفت، مسئله موضعیت در فیزیک کلاسیک و نگاه احتمالاتی به طبیعت بود. نگاهی که سرانجام منجر به پارادایمی جدید در علم، به عنوان فیزیک مدرن شد. با این وجود، علی‌رغم پیشرفت‌های خارق‌العاده در فیزیک و سایر علوم، کماکان در توجیه بسیاری از پدیده‌ها ناتوان مانده‌ایم. پدیده‌هایی که همیشه اطرافمان حاضر بوده‌اند ولی هیچ‌موقع قادر به توجیه رفتار آنها نبوده‌ایم. بنابراین، می‌توان به این فکر کرد که شاید در نگاه ما به طبیعت و مسائل علمی، نقصی وجود داشته باشد. به دیگر سخن، بعید نیست که مجددا نیاز به بازنگری در نگاهمان به طبیعت (تغییر پارادایم) داشته باشیم؛ عده‌ی زیادی معتقدند آنچه که در قرن ۲۱ام نیاز است، نگاهی جدید به مبانی علم است؛ نگاه پیچیدگی!
گاهی گفته میشود که ایده پیچیدگی، بخشی از چهارچوب اتحاد بخشی برای علم و انقلابی در فهم ما از سیستم‌هایی مانند مغز انسان یا اقتصاد جهانی است که رفتار آنها به‌سختی قابل پیشبینی و کنترل است. به همین خاطر، سوالی مطرح میشود؛ آیا چیزی به عنوان «علم پیچیدگی» وجود دارد یا اینکه پیچیدگی متناظر با هر شاخه‌ای از علم، دارای شیوه خاص خود است و مردم در رشته‌های مختلف مشغول سر و کله زدن با سیستم‌های پیچیده زمینه کاری خود هستند؟! به عبارت دیگر، آیا یک پدیده طبیعی مجرد به اسم پیچیدگی، به عنوان بخشی از یک نظریه خاص علمی در سیستم‌های متنوع فیزیکی (شامل موجودات زنده) وجود دارد یا اینکه ممکن است سیستم‌های پیچده گوناگونی بدون هیچ وجه مشترک وجود داشته باشند؟! بنابراین، مهمترین سوالی که در زمینه پیچیدگی می‌توانیم بپرسیم این است که، به راستی پیچیدگی چیست؟ و در صورت وجود پاسخ مناسب به این پرسش، به دنبال این باشیم که آیا برای تمام علوم یک نوع پیچیدگی وجود دارد یا اینکه پیچیدگی وابسته به حوزه مورد مطالعه است!
در مورد تعریف پیچیدگی، هنوز اتفاق نظری بین متخصصان یک رشته خاص، مانند فیزیک، وجود ندارد، چه برسد به تعاریفی که در رشته‌های متنوع مطرح میشود. این تعاریف در ادامه نقد و بررسی می‌شوند. با این وجود، مشترکات زیادی در بین تعاریف موجود وجود دارد که برای شروع بحث، مرور آنها خالی از لطف نیست:
برای ما، پیچیدگی به معنای وجود ساختار به همراه تغییرات است. (۱)
از یک جهت، سیستم‌پیچیده، سیستمی است که تحول آن شدیدا به شرایط اولیه و یا اختلال‌های کوچک حساس است. سیستمی شامل تعداد زیادی قسمتِ مستقلِ درحالِ برهمکنش با یکدیگر که می‌تواند مسیرهای مختلفی برای تحولش را بپیماید. توصیف تحلیلی چنین سیستمی قاعتدا نیاز به معادلات دیفرانسیل غیرخطی دارد. از جهت دیگر، می‌توانیم نگاهی غیررسمی داشته باشیم، به این معنا که اگر بخواهیم قضاوتی داشته باشیم، سیستم «بغرنج (complicated) » است و قابلیت اینکه دقیقا به طور تحلیلی یا نوع دیگری توصیف شود وجود نداشته باشد.(۲)
به طور کلی، صفت «پیچیده»، سیستم و یا مولفه‌ای را توصیف میکند که فهم یا تغییر طراحی و/یا عملکرد آن دشوار باشد. پیچیدگی توسط عواملی چون تعداد مولفه‌های سازنده و روابط غیربدیهی بین آنها، تعداد و روابط غیربدیهی شاخه‌های شرطی، میزان تودرتو بودن و نوع ساختمان داده است. (۳)
نظریه پیچیدگی بیان میکند که جمعیت زیادی از اجزا، می‌توانند به سمت توده‌ها خودسازماندهی کنند و منجر به ایجاد الگو، ذخیره اطلاعات و مشارکت در تصمیم‌گیری جمعی شوند. (۴)
پیچیدگی در الگوهای طبیعی نمایانگر دو مشخصه کلیدی است؛ الگوهای طبیعی حاصل از پردازش‌های غیرخطی، آن‌هایی که ویژگی‌های محیطی که در آن عمل میکنند یا شدیدا جفت‌شده‌اند را اصلاح میکنند و الگوهای طبیعی که در سیستم‌هایی شکل می‌گیرند که یا باز هستند یا توسط تبادل انرژی، تکانه، ماده یا اطلاعات توسط مرزها از تعادل خارج شده‌اند. (۵)
یک سیستم پیچیده، دقیقا سیستمی است که برهم‌کنش‌های چندگانه‌ای بین عناصر متفاوت آن وجود دارد. (۶)
سیستم‌های پیچیده، سیستم‌هایی با تعداد اعضای بالایی هستند که نسبت به الگوهایی که اعضای آن می‌سازند، سازگار می‌شوند یا واکنش نشان می‌دهند. (۷)
در سالهای اخیر، جامعه علمی، عبارت کلیدی «سیستم پیچیده» را برای توصیف پدیده‌ها، ساختار، تجمع‌ها، موجودات زنده و مسائلی که چنین موضوع مشترکی دارند را مطرح کرده است: ۱) آنها ذاتا بغرنج و تودرتو هستند. ۲) آنها به ندرت کاملا تعینی هستند. ۳) مدل‌های ریاضی این گونه سیستم‌ها معمولا پیچیده و شامل رفتار غیرخطی، بدوضع (ill-posed) یا آشوبناک هستند. ۴) این سیستم‌ها متمایل به بروز رفتارهای غیرمنتظره (رفتارهاری ظهوریافته) هستند. (۸)
پیچیدگی زمانی آغاز میشود که علیت نقض میشود! (۹)
برای آشنایی بیشتر به این پروژه سر بزنید!
در مورد تعاریف فوق ابهاماتی وجود دارد؛ در (۱) باید ساختار و تغییرات را به درستی و دقت معنا کنیم. در (۲) باید به دنبال تلفیق سیستم‌های پیچده و مفاهیمی چون غیرخطی، آشوبناک و بس‌ذره‌ای بودن باشیم و به درستی مشخص کنیم که آیا این ویژگی‌ها شرط لازم / کافی برای یک سیستم پیچیده هستند یا نه. (۳) و (۴) مفاهیم محاسباتی و موضوعاتی از علم کامپیوتر را مطرح میکند که به خودی‌خود مسائل چالش‌برانگیزی هستند! (۵) ایده مرکزی غیرخطی بودن را مطرح میکند؛ در ادامه می‌بینیم با این که تعداد زیادی از سیستم‌های پیچیده از ویژگی غیرخطی بودن تبعیت میکنند، با این وجود غیرخطی بودن نه شرط لازم و نه شرط کافی برای پیچیدگی است. در مورد (۶) و (۷) نیز باید تاکید کنیم که بس‌ذره‌ای بودن و شامل اعضا/عناصر/مولفه/افراد زیادی بودن نیز شرط کافی برای پیچیدگی نیست. در ادامه خواهیم دید، تعریف (۸) که ایده‌ی پدیدارگی (ظهوریافتگی یا برآمدگی: Emergence) را مطرح میکند می‌تواند مفهومی بسیار گیج‌کننده باشد برای اینکه به کمک آن بتوانیم سیستم‌های پیچیده را تمیز و تشخیص دهیم. در مورد تعریف (۹) باید بحث زیادی کنیم چرا که افراد زیادی در برابر نقص علیت ناراحت خواهند شد! به همین دلیل است که گاهی درک سیستم‌های پیچیده برای مردم دشوار است. بنابراین با توجه به ابهامات تعاریف افراد مختلف در حوزه‌های گوناگون علم، بهتر از است که مفاهیم وابسته به پیچیدگی را بررسی کنیم.
معمولاً با ورود به دانشگاه مردم به‌یک‌باره شاهد یک تغییر اساسی در جوّ عمومی افرادی که باهاشون سر و کار دارن، نیازها و خواسته‌ها و تجربه‌های عملی مورد نیازشون میشن. در رشته فیزیک و به طور کلی در رشته‌هایی که نسبت افرادی که با آگاهی و شوق پیشین وارد دانشگاه میشن بیشتره، این تاثیرات به‌نسبت شدیدتر هم هست. در ادامه سعی میکنیم به تعدادی از پرسش‌هایی که یک داشجوی سال اول فیزیک ممکنه داشته باشه جواب بدیم. پرسش‌هایی که پاسخ دادن بهشون توسط خود دانشجو ممکنه مستلزم آزمون و خطا و گذران زمان زیادی باشه.
پرسش: کتاب می‌خوام. چطوری کتاب‌هایی که می‌خوام رو پیدا کنم؟
احتمالاً از اولین روزی که وارد دانشگاه شدید بهتون گفتن که سعی‌کنید کتاب‌هاتون رو به زبان اصلی بخونید. مزایای این کار اینقدر زیاده و اینقدر گفته‌شده که دیگه گفتن نمی‌خواد. ولی سوال اینه که آیا باید پاشیم بریم انقلاب و در به در دنبال کتاب انگلیسی بگردیم؟
قاعدتاً بله، باید برید جایی رو پیدا کنید که از ناشر اصلی کتاب رو بخره، برداره بیاره اینجا و برسونه به دست شما. اما این کار اصلاً آسون نیست. کتاب‌های اصلی معمولاً گرون‌اند، آوردنشون به ایران سخته که گرون‌ترشون میکنه و گاهی تقاضا براشون خیلی زیاد نیست که باعث میشه باز هم گرون‌تر به دست خواننده برسه. گزینه‌ی دیگه‌ای که وجود داره کتاب‌هایی‌اند که همین‌جا غیرقانونی و معمولاً به صورت آفسِت یا فوتوکپی چاپ میشن و معمولاً قیمت به‌نسبت مناسب‌تری در برابر کتاب‌های اصلی دارند. وقتی می‌خواید همچین کتابی بخرید چیزی که باید بدونید اینه که پولی که خرج میکنید، تقریباً کامل به شکل سود خالص میره تو جیب سودجو‌ها و متقلبینی که دقیقاً همین کار رو با بازار نشر محتوای در دسترس هم دارند انجام میدن، یعنی شما با پولتون حیات مالی فرآیندی رو تأمین کردید که منجر به از بین رفتن نویسندگان، مترجمان و ناشرانی که پایه اصلی فرهنگی ملت هستند میشه. گزینه دیگه‌ای که وجود داره و ما اون رو به تأکید پیشنهاد میکنیم استفاده از نسخه‌های الکترونیکی کتاب‌هاست.
اگر دسترسی مالی دارید که به راحتی میتونید از نسخه‌های نشر الکترونیکی که خود ناشر یا مثلاً جایی مثل وبسایت آمازون تأمین میکنه استفاده کنید و از تمام مزایای استفاده از نشر الکترونیک، به‌خصوص کمک به حفظ محیطزیستبهرهمند بشید. همچنین وبسایت‌هایی در اینترنت وجود دارند که امکان دانلود طیف بسیار وسیعی از کتاب‌ها رو به کاربرانشون میدن. در حال حاضر گسترده‌ترین کتابخانه محتوای آنلاین لیبجن و وبسایت‌های وابسته به اونه.چیزی که باید هنگام استفاده از چنین مجموعه‌هایی بدونید اینه که استفاده و نشر بخش زیادی از این مجموعه‌ها در بسیاری از کشورها غیرقانونیه یا مورد بحث‌های حقوقی روز هست. حالا دیگه استفاده کردن یا نکردن و محّق بودن یا نبودن شما در استفاده به خودتون مربوط میشه. (آشنایی بیشتر با جنبش دسترسی آزاد میتونه شما رو در تصمیماتتون یاری بده)
من تمام موارد بالا رو می‌دونم و می‌خوام کتابی رو دانلود کنم، باید چیکار کنم؟
اول اینکه باید بدونید چیزی که می‌خواید دانلود کنید دقیقاً چیه. پس توی یه موتور جستجو -مثلاً گوگل- بگردید و اطلاعات کتابی که می‌خواید رو پیدا کنید. معمولاً صفحه‌ی آمازون همون کتاب جای خوبیه برای کسب اطلاع راجع‌به یک کتاب. به خصوص که به نظرات دیگر خوانندگان کتاب هم دسترسی دارید. حالا که کتابتون رو می‌شناسید به یکی از وبسایت‌های libgen، bookzz و bookfiمراجعه و کتاب رو پیدا میکنید. دو راه وجود داره برای این‌کار، اول اینکه اسم کتاب و شاید اسم نویسنده رو وارد و اگه کتاب وجود داشت دانلودش میکنید. راه دیگه اینه که کتاب‌هایی رو که شناسه DOIبراشون ثبت شده، شناسه‌شون رو وارد میکنید و کتاب مورد‌نظرتون رو می‌گیرید. (که این شناسه رو معمولاً تو صفحه‌ی مربوط به کتاب توی وبسایت ناشر میشه پیدا کرد.)
تنها نکته‌ای که می‌مونه فرمت فایل دریافتیه. معمولاً کتاب‌ها با فرمت آشنای pdf منتشر میشن که مردم برای استفاده ازشون مشکلی ندارن، گاهی اما کتاب‌ها با فرمتهای DJVu، EPUB یا بقیه‌ی فرمتهای کمترآشنا منتشر میشن که توی خیلی از سیستم‌عامل‌ها به یک نرم‌افزار اضافه نیاز دارید که بتونید بازشون کنید. این نرم‌افزارها فراوان در اینترنت برای انواع سیستم‌عامل‌ها و با امکانات متنوع و عمدتاً به صورت رایگان وجود دارند. همچنین اکثر این نرم‌افزارها به شما این امکان رو میدن که از این فایل‌ها خروجی pdf بگیرید، که گاهی استفاده ازشون برای مردم راحت‌تره. (معمولاً فایل‌های pdf حجم خیلی بیشتری نسبت به فایل DJVu مشابهشون دارند)
پرسشی دارم، یا می‌خوام با موضوعی آشنا بشم. باید چیکار کنم؟
اصولاً خیلی از پرسش‌هایی که برای ما پیش میاد رو پیش‌تر یک نفر مشابهش رو پرسیده و معمولاً اطلاعات کافی در دسترس وجود داره که بتونیم پیِ پرسش‌هامون رو بگیریم. ولی مسأله اینه که چطور باید از بین انبوه اطلاعاتی که وجود داره، اونچه به درد ما می‌خوره رو پیدا کنیم. در جستجو برای برای پاسخ‌دادن به پرسش‌هاتون باید مثل کارآگاه‌‌هایی که توی فیلم‌ها می‌بینید عمل کنید (مثلا فرض کنید شرلوک هولمز‌ید) و با کوچکترین سرنخ‌های اولیه دنبال سرنخ‌های مفیدتر و اطلاعات بیشتر بگردید. مطمئناً اولین جایی که بهش مراجعه میکنید گوگل (یا هر موتور جستجوی دیگه) هست. در استفاده از موتور‌های جستجو مهمترین چیز کلیدواژه‌ای هست که استفاده میکنید. هرچه کلیدواژههای شما بهتر انتخاب شده باشن راحت‌تر میتونید اطلاعات مورد نیازتون رو پیدا کنید. فرض کنید شما از یک موضوع فقط یک واژه می‌دونید که با جستجوی این واژه اصولاً صفحه‌هایی خیلی عمومی به شما پیشنهاد داده میشه. مثلا شما صفحه ویکی‌پدیای پیشنهاد داده شده رو باز میکنید و شروع میکنید به خوندن. چیزهایی دستگیرتون میشه و کلیدواژههای جدیدی برای ادامه جستجو پیدا میکنید. چیزهایی رو هم متوجه نمیشید و موضوعات جدیدی برای جستجو پیدا میشه. به لینک‌های توی صفحه سر می‌زنید، به مراجع مراجعه میکنید و خلاصه هر محتوای عمومی که در دسترس هست رو نگاهی می‌اندازید. اما اگر به چیز بیشتری نیاز داشتید -مثلاً محتوای علمی آکادمیک- اون وقت باید چیکار کنید؟ دو مورد وجود داره: یکی پیدا کردن این محتوا و دیگری دسترسی پیدا کردن بهشون.
برای پیدا کردن محتوای علمی آکادمیک در نوبت اول میتونید برید سراغ گوگل. البته نه ابزار معمول جستجوی گوگل. بلکه google scholarکه دقیقاً برای این کار ساخته شده. همچون گذشته کلیدواژه‌هاتون رو وارد میکنید و لیستی از نتایج رو می‌بینید، اما لیستی که عمدتاً مقالات و کتاب‌های علمی هستند. در مورد کتاب‌ها که پیش‌تر گفتیم چطور میتونید بهشون دسترسی پیدا کنید،اما مقالات رو باید چیکار کرد؟ بذارید اول ببینیم منظورمون از مقاله چیه و چطور منتشر میشه.در ادبیات علمی آکادمیک معمولاً منظور از “scientific article” محتوایی است که به فرمت خاصیتهیه شده، گزارش و نشانگر کاری است که به روش خاصی انجام شده (روش علمی یا دیگر روش‌های نظام‌مند رایج)، در مجلاتی که به عنوان مجلات علمی شناخته‌شده‌اند منتشر شده و از فرآیند peer reviewگذشته است.
اصولاً ناشری که چیزی رو منتشر میکنه انتظار کسب درآمد از کارش رو داره و بنا به سنتی که در مجلات چاپی وجود داشته این معمولاً خواننده بوده که که برای خرید مجله پول می‌داده. با الکترونیک شدن انتشارات هم (چه در کنار چاپ فیزیکی چه فقط به صورت الکترونیکی) این سنت ادامه پیدا میکنه و این همچنان خواننده است که باید پول بده تا بتونه چیزی رو بخونه. ولی با تاثیرگذارشدن مقالات علمی در ارزش‌گذاری‌های مجامع دانشگاهی و اهمیت‌پیداکردن تعداد دفعات خونده شدن و ارجاع به یک متن آکادمیک کم‌کم خود منتشرکنندگان (چه خود نویسنده و چه موسسه‌ی حامی نویسنده) مسئولیت تأمین مالی ناشر رو برعهده گرفتند، یعنی خود منتشر کننده مقاله پولی به ناشر پرداخت میکنه و در مقابل خوانندگان بدون پرداخت هیچ هزینه‌ای میتونند به متن مقاله دسترسی داشته باشند. که این نوع مقالات رو به اصطلاح “open access articles” می‌نامند. (البته open access بودن مفهوم خیلی گسترده‌تریه و اینجا خیلی ساده‌انگارانه درنظر گرفته شده)
خب پس اگر مقاله‌ای که نیاز داشتید از این نوع اخیر بود که مشکلی نیست و به راحتی میتونید از همون صفحه‌ی مربوط به مقاله در وبسایت ناشر بهش دسترسی داشته باشید. اما اگر اونچه که می‌خواید open access نبود، چه؟ در این صورت هم احتمالاً اولین گزینه استفاده از libgen و sci-hubباشه. در قسمت مربوط به دانلود کتاب از DOI حرف زده بودیم. DOI یک شناسه دیجیتال منحصر به فرده که اصولاً میتونه نشانگر هر شئ فیزیکی یا دیجیتال باشه. تقریباً همه ناشران علمی از این شناسه برای مشخص کردن محتوای منتشرشده‌شون استفاده میکنند. کاری که کافیه شما انجام بدید اینه که به یکی از دو وبسایت بالا مراجعه کنید و در قسمت مربوط، شناسه DOI مقاله‌ای که می‌خواید رو وارد کنید و از لیستی که میاد اونچه می‌خواید رو انتخاب کنید. اما گاهی این کار جواب نمیده و باید رفت سراغ روش‌های دیگه!
از اون جهت که فرآیند peer review معمولا زیاد به درازا کشیده میشه یا اینکه بعضی افراد اصلاً دوست ندارند که کارشون به این صورت داوری بشه، جاهایی وجود داره که پژوهشگران میتونند نوشته‌هاشون رو پیش از چاپ به اشتراک بذارند. شناخته‌شده‌ترین مثال از این‌گونه وبسایت‌های پیشاچاپی(pre-print) آرکایو هست. در آرکایو شما میتونید به نسخه‌های پیشاچاپی (و حتی بسیاری از مواقع نسخه‌های بعد از داوری و چاپ) پژوهشگران دسترسی داشته باشید.
راه دیگه‌ای که میتونید به یک مقاله دسترسی پیدا کنید از طریق خود نویسنده مقاله است. (معمولاً نویسندگان این حق رو دارند که مقاله‌شون رو به رایگان به اشتراک بذارند) یعنی اینکه یا متن کامل مقاله در صفحه شخصی نویسنده یا موسسه‌ای که شخص وابسته به اون هست منتشر میشه یا اینکه شما به شخص نویسنده ایمیل می‌زنید و ازش درخواست میکنید که مقاله رو در اختیارتون بذاره.
Researchgate وبسایت دیگه‌ایه که بسیار پیشنهاد میشه که ازش استفاده کنید. RG شبکه‌ای اجتماعی برای تبادل آراء و ارتباط بین پژوهشگرانه. توی RG میتونید سوال بپرسید، میتونید پرسش‌ها، نظرات و بحث‌های دیگران رو ببینید و همچنین میتونید به نوشته‌های دیگران دسترسی داشته‌باشید. چرا که خیلی از افراد متن کامل مقالاتشون رو در RG منتشر میکنند. همچنین RG خدمات و ویژگی‌های جذاب دیگه‌ای هم داره که میتونه خیلی‌جاها بدردتون بخوره.
در این وب‌گاه متعلق به دانشگاه ایلی‌نویز و جاهای مشابه هم تعداد زیادی از پرسش‌های مردم و پاسخ‌های متخصصان یا بقیه کاربران جمع‌آوری شده. فوروم‌های اینترنتی هم گاهی می‌تونن جاهای خیلی خوبی برای پیدا کردن جواب‌های مورد نظرتون باشن. فقط باید حواستون باشه جوابی که کاربران یه وبسایت عمومی میدن ضرورتاً جواب قابل استنادی نیست، گرچه معمولاً سرنخ‌های خوبی برای جستجو به آدم میده.
دوست دارم مقاله بخونم ولی مقاله‌ها خیلی تخصصی به نظر میان. چطوری بفهمم‌شون؟
معمولاً مقالاتی که منتشر میشن گزارشی از یک پژوهش خیلی خاص‌اند و پر از اطلاعاتی‌اند که فقط به درد کسایی می‌خوره که در همون موضوع خاص کار میکنند، ولی شما به عنوان مخاطب نه‌آنچنان خاص معمولاً علاقه‌مند به مقالات به اصطلاح مروری (review articles) هستید. اینها مقالاتی‌اند که به‌صورت خلاصه و داستان‌وار (یعنی با یک روند قابل دنبال) از اتفاقاتی که در یک شاخه‌ی علمی داره می‌افته برای یک مخاطب غیر متخصص در اون موضوع خاص گزارش میدن.
در فیزیک دو مجموعه وجود داره که این نوع مقالات رو جمع‌آوری و طبقه‌بندی میکنند. یکی The Net Advance of Physicsو دیگری Inspire HEP Review. مورد اول مجموعه‌ای گسترده و پرمحتواست که طبقه‌بندی خوبی داره و تقریباً از هر شاخه‌ای از فیزیک میشه توش مطلب پیدا کرد. مورد دوم کمی محدودتر هست و فقط موضوعات فیزیک نظری و انرژی‌های بالا رو پوشش میده.
من با محتوای چند رسانه‌ای بیشتر از متن ارتباط برقرار می‌کنم. آیا محتوای مناسب من هم وجود داره؟
https://ocw.mit.edu
بله، اینترنت پر هست از محتوای چندرسانه‌ای با موضوعات فیزیکی، ریاضی و خلاصه هرچیزی که برای یک دانشجوی فیزیک میتونه جالب باشه.
آشناترین جایی که میشه انواع و اقسام ویدئوها برای هر نوع مخاطبی پیدا کرد، یوتیوبهست. ولی دسترسی به یوتیوب از داخل ایران خیلی سخته و خود سایت هم امکان دانلود ویدئو رو نداره. برای رفع این مشکل میتونید از سرویس‌های اشتراک ویدئو ایرانی که امکان آپلود از یوتیوب رو دارند استفاده کنید. دو مورد شناخته‌شده از این وبسایت‌ها آپارات و نماشا هستند. کافیه برید اونجا، لینک یوتیوب ویدئوتون رو بذارید و بعد از طی چند مرحله ساده ویدئوتون رو ببینید و دانلود کنید.سرویس دیگه‌ای که میشه به راحتی ازش استفاده کرد itunes-U شامل پادکست‌ها، ویدئوکست‌ها و کتاب‌هایی هست که تعدادی از دانشگاه‌ها و موسسات آموزشی بزرگ دنیا تهیه کرده‌اند. تقریباً همه محتوای موجود در itunes-U رایگان هست و کیفیت خوبی هم دارند. برای دسترسی به این سرویس کافیه اپ itunes رو روی موبایل یا دسکتاپتون داشته باشید. همچنین کاربران لینوکس میتونند از اپ Tunes viewerبرای دسترسی به این سرویس استفاده کنند.
راجع به کورس‌های آنلاین و موک‌ها هم من کلاً اینجا حرفی نمی‌زنم چون عباس توی همین بلاگ فراوان راجع‌بهشون صحبت کرده. مثلاً:
خیلی جاها هم از سمینارها و جلساتشون فیلم می‌گیرند و منتشر میکنند. در ادامه راجع به اونها هم صحبت خواهیم‌کرد.
سمینار فیزیک؟ مگه اصلا برای دانشجوهای کارشناسیه؟
خیلی‌ها به این بهانه که سمینارها خیلی سطح بالایی دارند و دانشجوهای کارشناسی نمی‌تونند اونها رو بفهمند، توی هیچ سمیناری شرکت نمی‌کنن. این گمان حداقل راجع به سمینارهای عمومی مطمئناً درست نیست. اصلاً یکی از مخاطبان اصلی چنین سمینارهایی دقیقاً خود شمایید. نباید انتظار داشته‌باشید هرآنچه که سخنران میگه رو همه افراد مثل هم بفهمند اما باید این انتظار رو از خودتون داشته باشید که یک روز، دو روز یا یک هفته بعد از سمینار، آنچه که نمی‌فهمیدید رو حداقل به اندازه کافی راجع‌بهش تحقیق کرده باشید. یک تکه کاغذ بردارید برید توی سمینار و هرآنچه که متوجه نشدید رو یادداشت کنید. بعد از سمینار از دیگران راجع‌به اونچه که نفهمیدید بپرسید و برید راجع به اون موضوع تحقیق کنید. مطمئناً چیزهای زیادی یاد خواهید گرفت. و مطمئناً هر بار مطالب بیشتر و عمیق‌تری رو خواهید فهمید. خلاصه اینکه از سمینارها نترسید و براشون بهانه نیارید.
خوب حالا که تصمیم گرفتیم در سمینارها شرکت کنیم، کجا باید بریم؟
خیلی از دانشکده‌های فیزیک سمینارهای عمومی منظم دارند. اینها ساده‌ترین و دم‌دست‌ترین سمینارهای ممکن‌اند. همچنین گروه‌های آموزشی مختلف دانشکده‌ها معمولاً جلسات منظمی دارند که دانشجوهای تحصیلات تکمیلی با همدیگه کارهایی که دارند میکنند و نظراتشون رو با هم به اشتراک میذارن. این جلسه‌ها معمولاً تخصصی و جزئی‌ترند ولی همین مسأله از جهتی باعث میشه از نزدیک با کارهای واقعی که اهالی فیزیک انجام میدن بیشتر آشنا بشید. اگر در تهران هستید، پژوهشگاه دانش‌های بنیادین (IPM) هم جلسات هفتگی منظمی در موضوعات مختلف برگزار میکنه که میتونید شرکت کنید. همچنین خیلی از دانشگاه‌های بزرگ از سمینارها و جلساتشون فیلم می‌گیرند و روی اینترنت به اشتراک میذارن. این میتونه ابزاری فوق‌العاده باشه برای آشنا شدن با موضوعات روز مطرح در فیزیک.از مثال‌های باکیفیت و قوی این‌گونه ویدئوها میشه به برنامه‌های ICTPو perimeter institute اشاره کرد.
بالاتر از دمای بحرانی (نقطه کوری)، ماده دیگر مغناطیسی نیست.
یه گذار روزمره مثل تغییر فاز آب رو در نظر بگیرید. گاز و مایع به واقع شبیه هم هستن! هر دو از نظر ما بی نظم هستن! حالا یکی یه کم بیشتر یکی یه کم کمتر. اما هیچ کدوم جامد منظم نیستن که همه سرجاشون نشسته باشن. مثال دیگه مواد مغناطیسی است. اینا توشون کلی ذره دارن که هر کدوم یک جهتی داره برای خودش- به زبان فنی اسپین. حالا دما خیلی زیاد باشه ماده‌مون که مغناطیسی نیست! یعنی مثلن آهن مذاب در دمای بالا براش سخته منظم باشه، به هم ریخته است. پس اون جهت‌ها همه تصادفی اند و بالطبع متوسط‌شون صفر و ماده مغناطیسی نیست! اما اگر دما پائین بیاد اوضاع عوض میشه، اینا می‌تونن یه جهت خاص رو بگیرن. به این میگن شکست خود به خودی تقارن!
مردم با همین میخ و چکش سراغ هر تغییر فازی می‌رفتن و سربلند بیرون می‌اومدن. اما یهو آقای فون‌کیلیتزینگ یه چیز جالب دید: اگر یه مشت الکترون رو به دوبُعد محدود کنید، و بَعد میدان مغناطیسی روشن کنی (این همون روشی است که باهاش فهمیدن حامل بار، بارش منفی است) رسانندگی (همون جریان به ولتاژ با یک مشت ضریب) بهت یک سری عدد میده:۱ و۲ و۳ و … بعدتر عددهای کسری عجیب اما خاصی هم پیدا شدن. اما این طور نیست که شما بگی ۱۷.۳۰۸ بعد ما بهت بگیم آهان، میدان فلان رسانندگی اینه که تو می خوای! اعداد طبیعی یا کسری خاص! هرکی به هرکی نیست!
چند خم بسته با Winding Numberهای متفاوت.
خب مردم هی دست به دهان بودن که چه طور میشه وسط این همه خطای آزمایش و کثیفی نمونه و غیره این اعداد این قدر خاص باشن؟! چرا این همه چیز پیوسته عوض میشه اما اینا نه؟!!
خب بالطبع اول سعی کردن که همون میخ و چکش رو استفاده کنن. اما این درب بسته بود. اما جناب تاولز و همکاراش نشون دادن که میشه اون اعداد رو محاسبه کرد. اینکه اون اعداد واقعن در اون مساله که بالا گفتم (اثر کوانتومی هال ) از کجا و چطور به دست میاد، رو کاریش نداریم، اما میشه یه مثال ساده زد؛ یک خم بسته‌ی دلخواه روی صفحه بکشید. بعد ببینید این خم چند بار مبدا رو دور زده؟! فرض کنید حالا یه میله ی بزرگ دارید و این خم شما در واقع یک ریسمان است. شما اون عدد (winding number) ریسمان رو مگر با بُریدن ریسمان نمی تونید تغییر بدید.
از سوی دیگه اون عدد همیشه یک عدد طبیعی است: ۰ و ۱ و غیره. حالا در اون دنیا این ریسمان چیز عجیب غریب تری است!
ولی خب کلیت داستان همین است. یعنی یک عددی هست که اتفاقن در برخی موارد همین تعداد دور زدن‌های یک خم بسته حول مبدا است و جز با بُریدن نمیشه تغییرش داد. این بُریدن‌ها در واقع در دنیای جدید به معنای همون گذار فاز هستن، انگار که مایع میشد جامد! اینجا هم وقتی ریسمان مربوطه بُریده شد و دوباره بسته شد عدد میتونه تغییر کنه! به زبان فنی‌تر در واقع این عدد تا زمانی که سیستم گاف انرژی داشته باشه نمی‌تونه تغییر کنه، و اگر گاف بسته و دوباره باز بشه(مثلن با تغییر یک کمیت مثل میدان مغناطیسی) عدد مورد نظر ما میتونه عوض بشه. به خاطر این خواص خیلی سفت و سختش هست که بهش میگن توپولوژیک!پس مساله ی اول حل شد 🙂 تاولز تونست با همکاراش نشون بده که اون اعداد از کجا میان. البته بگم اعداد کسری هنوز حل نشده هستن! خب این حالتهای ماده و این تغییر اعداد، این تغییر نظم(!!!) با یک سری عدد توصیف میشه و توپولوژی!
حالا یک چییز دیگه: همون اسپین‌ها رو در نظر بگیرید. حالا فرض کنید دو بُعد داریم. میشه حالتی رو تصور کرد که همه‌ی اسپین‌هایی که دورمبدا هستن به سمت خارج هستن! عین خطوط میدان یک بار الکتریکی! اصلن همین مثال خوبه! شما می گید ئه!! همه به سمت بیرون هستن پس باید یه چیزی اونجا باشه! حالا اینجا نمی گیم بار، میگیم گردابه! و به جای مقدار بار همون winding number . آقای تاولز و کاسترلیتز نشون دادن که در دو بُعد جز اون حالت بی نظم که همه می دونستن باید اونجا باشه میشه حالاتی داشت که مثلن دو تا گردابه داشته باشه! پس دوباره سرو کله ی این اعداد طبیعی و توپولوژی و فازها پیدا شدن! این بار شما میتونید چند تا گردابه داشته باشید، مضاف بر اون هرگردابه یک عددبرای خودش داره که شبیه به همون بار است! این گردابه‌ها و این نوع تغییر فاز در ابرشاره‌ی هلیوم دیده شد!
اما جناب هالدین! اون گاز الکترونی و میدان مغناطیسی رو که بالا گفتم در نظر بگیرید! اونا مثلن یه ویژگی خیلی جالب که دارن این است که جریان الکتریکی از روی لبه‌ها حرکت میکنه! و خب رسانندگی ش هم اون اعداد خاص رو میده! تا مدت ها مردم فکر می کردن که خب میدان مغناطیسی قوی خیلی مهمه!اما هالدین در یکی از کارهاش یک مدل تئوری ساخت که بدون شار مغناطیسی خالص همون خواص رو داشت! این مدل دو سال پیش در آزمایشگاه realize شد! پس همه فهمیدن چیزای مهمتری تا میدان مغناطیسی هست! در واقع این بنیان کاری است که در سال ۲۰۰۶، Kane و Mele روی گرافین کردن و عایق‌های توپولوژیک رو باز کردن. اینها موادی هستند که علی‌رغم اینکه نارسانا هستند، یعین در حجم‌شون گاف هست و رسانش نمی‌تونیم داشته باشیم، روی مرز‌هاشون می‌تونن رسانش داشته باشن! برای همین است که میگن عایق توپولوژیک! عایق trivial میشه همون عایق معمولی، نه تو حجم و نه تو سطح رسانش نداره! اما توپولوژیک‌ها روی سطح رسانش دارن!
اما هالدین کارهایی رو هم روی مدل‌های اسپینی کرده که تاثیر گذاشت روی چیزی که الآن بهش میگن symmetry protected topological phase. هالدین مدل‌هایی رو نگاه کرد که مردم پیش از او هم بررسی کرده بودن! همه فکر می‌کردن این مدل‌های اسپینی Gapless هستن، یعنی با کمی انرژی میتونید توش برانگیختگی درست کنید! این در واقع برای اسپین ۱/۲ نشون داده بودن و فکر می کردن برای اسپین‌های بالاتر هم درسته! اما هالدین نشون داد که برای اسپین‌های صحیح مثل ۱ باید دقت کرد و چیزهای دیگه‌ای هم هست که باعث میشن سیستم گاف انرژی داشته باشه! این سیستم‌ها و این خواص هم توپولوژیک هستن و به این راحتی از بین نمی‌رن اما همون‌طور که از اسم‌شون برمیاد یک تقارنی رو لازم دارن، مثلن دوران! یعنی اون خواص توپولوژیک هستند مادامی که شما اون تقارن رو حفظ کنی!
گذار کاسترلیتز تاولز رو تو کتاب کاردر خوب توضیح داده. اینا هم یه سری مقاله در مورد کارهای توپولوژیک و اثر هال:
چهارسال گذشت و دوره کارشناسی فیزیک من تموم شد. چهارسال پر از فراز و نشیبی که با تمام لذت‌ها و هیجان‌ها، سختی‌ها و فشارها بالاخره به پایان رسید (من ورودی ۹۱ فیزیک دانشگاه شهیدبهشتی بودم). قصد دارم طی این نوشته، تجربه‌های خودم از دوران کارشناسی فیزیک رو بنویسم. امیدوارم این نوشته برای کسایی که قصد دارن فیزیک رو به صورت آکادمیک شروع کنن و برای کسانی که به تازگی وارد فیزیک شدن مفید واقع بشه! لطفا اگر شما هم چنین تجربه‌ای داشتید و میتونید به این نوشته چیزی اضافه کنید حتما در قسمت نظرات بهش اشاره کنید.
فیزیک اون چیزی که فکر میکنید نیست: حکایت سیب و نیوتون رو فراموش کنید!
درخت سیب معروف نیوتون – کمبریج
چیزی که ما توی دبیرستان به عنوان فیزیک می‌خونیم -صرف نظر از نوع مدرسه و معلم‌هایی که داشتیم – یا چیزهایی که در جامعه در مورد فیزیک یافیزیک‌دان‌ها گفته میشه کلا یک سری چرند و پرنده! داستان‌های علمی و قصه‌هایی که به عنوان فیزیک توی دوران دبیرستان می‌خونیم با فیزیک واقعی فرق زیادی داره. به عنوان مثال، ماجرای برخورد سیب با سر نیوتون و کشف قانون گرانش عمومی رو در نظر بگیرید. احساسی که شما نسبت به این ماجرا دارید قبل و بعد از کارشناسی فیزیک متفاوته! درستی این داستان رو نمیشه انکار کرد چون توی منابع مختلفی اومده، با این وجود اینکه شما بفهمید چه عظمتی پشت این ماجرا وجود داره، نیازمند زمانی برای تامل در فیزیکه. منظورم از عظمت، فهمیدن اینه که سقوط سیب و گردش زمین به دور خورشید در حقیقت یک علت داره! این چیزی بود که نیوتون فهمید، نیوتون یک وحدت زیبا رو کشف کرد! شاید بگید: «نه، این که خیلی واضحه! هر بچه دبیرستانی اینو می‌فهمه!» ولی باور کنید احساسی که به این موضوع دارید و هیجانی که از درک عظمت کار نیوتون درک میکنید واقعا متفاوت خواهد بود. احساس و شهود شما به مراتب تغییر خواهد کرد و این دلیل اصلی ادعا من بر اینه که پس از تموم شدن دوره کارشناسیتون می‌فهمید که فیزیک اون چیزی که قبلا فکر می‌کردید نیست. البته به شرطی که دانشجوی خوبی بوده باشید 😉
خلاصه اینکه کم‌کم احساساتون نسبت به فیزیک، حین دوره کارشناسی، دچار تغییر و به‌روزرسانی میشه تا اینکه پس از مدتی به این میرسید که: اگر این فیزیکه پس اونیکه قبلا بهش می‌گفتیم فیزیک چی بود؟! و این تبعاتی داره؛ بعضی‌ها از این شناخت هیجان‌زده میشن ولی بعضی‌ها – که تعداد این گروه از قضا بیشتره – مکافات میگیرن! تفاوت عمده از اینجا شروع میشه که توی دانشگاه ما فیزیک رو به همراه چارچوب ریاضی محکم و استواری که فیزیک برش بنا شده یاد می‌گیریم، به نحوی که هر گزاره یا ادعایی که مطرح میکنیم رو باید با یک عبارت دقیق ریاضی بیانش کنیم. زبان فیزیک، ریاضیاته و فیزیک بدون ریاضی، گنگ و لاله! ویدیوهای مختلف که به عنوان ویدیوهای عامه‌پسند (popular science) توسط بعضی از دانشمندا ساخته میشه فاقد ریاضی و پر از حرفهای هیجان انگیز و عجیب‌وغریب هستن. برای همینه که مردم ازشون خوششون میاد و این گمان رو می‌کنن که فیزیک همینه! به همین خاطر، خیلی‌ها موقع دست و پنجه نرم کردن با ریاضیات، اون حس خوبی که نسبت به فیزیک داشتن رو از دست میدن و کم‌کم فیزیک براشون تبدیل به یک کابوس میشه. کابوسی که ۴ سال همراهشونه و رهاشون هم نمی‌کنه! البته هستند عده‌ای که این کار اونا رو به وجد میاره و از هماهنگی بی‌نظیر طبیعت و ریاضیات لذت می‌برن، اما کم هستن متاسفانه! (شکرخدا من از این دسته بودم). برای همین پیشنهاد می‌کنم اگر اهل این نیستید که برای لیسانس فیزیک تقریبا اندازه یک لیسانس ریاضی (کمتر البته!)، ریاضی یادبگیرید و به کارببندید بیخیال فیزیک بشید! متاسفانه رشته فیزیک این‌جوریه که در هر لحظه ممکنه شما ازش متنفر بشید! تعارف که نداریم، سخته و زمان‌بر! راه میون‌بر هم نداره. روزی بطلمیوس یکم سوتر(حاکم وقت) از اقلیدوس پرسید: «آیا راه میون‌بری برای یادگیری هندسه وجود داره» و اقلیدوس جواب داد: «هیچ راه شاهانه‌ای برای هندسه وجود نداره!» برای یادگیری فیزیک هم همین‌طور، هیچ راه شاهانه‌ای وجود نداره و شما به راحتی نمی‌تونید یک فیزیک‌دان خوب بشید!
«سیستم‌های پیچیده» یکی از گرایش‌های جدید فیزیک است که جزو علوم بین‌رشته‌ای حساب میشود.
یکی دیگه از مواردی که سبب میشه دیدتون نسبت به قبل در مورد فیزیک عوض بشه اینه که با گذشت زمان، کم‌کم با شاخه‌های مختلف فیزیک آشنا میشید و کاربردهای عجیب و غریب فیزیک رو می‌بینید و حیرت‌زده میشید. اما باز هم وقتی وارد مشغول گذروندن دروس تخصص یک گرایش یا مشغول تحقیق در یک گرایش خاص میشید ممکنه حس حیرت به نفرت تبدیل بشه و یا اینکه دیگه همه‌چی عادی بشه ولذتی نبرید! یکی از مثال‌های خوب، گرایش هسته‌ای هست! فیزیک‌هسته‌ای در ایران به خاطر شهرتی که به سبب مسائل سیاسی پیدا کرده برای خیلی از مردم جذاب به نظر می‌رسه، خوبه که بدونید، معمولا دانشجوهای فیزیک، بعد از گذروندن درس «فیزیک هسته‌ای ۱ و آزمایشگاه» از علاقه‌شون به مقدار زیادی کاسته میشه. زمانی هم که وارد حوزه تحقیق و پژوهش میشن که دیگه واویلا! البته فیزیک هسته‌ای به خاطر شرایط خاص سیاسی حاکم بر اون کمی با سایر گرایش‌ها فرق داره با این وجود در سایر رشته‌ها هم مشکلات متعددی وجود داره. خیلی از دانشجوهایی که به نجوم علاقمند بودن و در زمان دانش‌آموزیشون فعالیت‌های نجوم آماتوری هم انجام می‌دادن، کم‌کم در دانشگاه دچار تردید‌های زیادی در مورد ادامه تحصیل در گرایش‌های نجوم، اخترفیزیک و کیهانشناسی میشن! ادله‌ی خیلی از این دسته هم اینه که دیگه برامون جذاب نیست، خیلی سختیا تخصصی شده!البته باز هم عده‌ای هستن که هر چی می‌گذره بر هیجانشون افزوده میشه! این دسته کسایین که وجودشون دلگرمی به آدم میده. اینها همون کسایی هستن که امید رو در دل دانشگاه زنده نگه می‌دارن. مشکل این دسته در کم بودن تعدادشونه! یکی دیگه از گرایش‌های فیزیک، فیزیک ماده چگال هست که صرف نظر از پایه‌های نظری استوار، کاربردهای وحشتناک زیبایی داره! فیزیک ماده چگال ارتباط و همپوشانی زیادی با بقیه علوم داره و نزدیک‌ترین پل بین فیزیک و سایر رشته‌ها حساب میشه. این قضیه سبب میشه که بچه‌ها کنجکاوانه و با تمایل شدیدی سراغ ماده چگال برن، اما زمانی که مشغول گذروندن درس «حالت جامد۱» و «حالت جامد۲» هستن باید قیافه‌هاشونو ببینید! به هر حال، زیبایی و سخت بودن فیزیک همیشه به طور تنگاتنگی در زمان تحصیل یک دانشجوی فیزیک وجود داره و این خود دانشجو هست که انتخاب میکنه که کدوم رو ببینه: سختی رو یا زیبایی رو!
افراد مختلف، سلایق مختلفی دارند، در انتخاب رشته تحصیلی به سلیقه خود احترام بگذارید!
فیزیک نه فلسفه است و نه ریاضی! مهندسی هم که اصلا نیست! اگر به فلسفه علاقمندید و فکر میکنید که خب فیزیک و فلسفه یک چیز هستن، سخت در اشتباهید! درسته که در جاهایی تعاملاتی بین فیزیک و فلسفه وجود داره و این دو بر هم اثر میذارن، ولی این که به عنوان رشته تحصیلی فیزیک رو به جای فلسفه انتخاب کنید خیلی اذیت میشید، بهتر بگم، نه تنها خودتون اذیت میشید بلکه بقیه رو هم اذیت میکنید! همین طور اگر شدیدا به ریاضی علاقمند باشید، درسته که فیزیک نزدیک‌ترین رشته به ریاضی هست، با این وجود به خاطر تفاوت‌هایی که بین نگاه‌های فیزیک‌دان‌ها و ریاضی‌دان‌ها به مسائل وجود داره باز هم ممکنه اذیت بشید! البته افرادی که به جای فلسفه یا ریاضی وارد فیزیک میشن نسبت به کسایی که به جای مهندسی وارد فیزیک میشن خیلی کمه! قسمت بد ماجرا اینه که خیلی‌ها (مخصوصا تهرانی‌ها و ساکنین شهرهای بزرگ ایران!) که امیدی به قبولی در رشته‌های مهندسی ندارن، میگن خب فیزیک مادر مهندسیه، اشکالی نداره، فیزیک هم می‌زنیم! این افراد رومخ‌ترین ورودی‌های دانشکده فیزیک هستن! برای اینکه خیلی زود می‌فهمن که فیزیک از اون «تو بمیری»ها نیست! شدیدا توصیه می‌کنم اگر مهندسی رو دوست دارید، مهندسی بخونید. این طرز تفکر که فیزیک خوندن توی شهر خودتون بهتر از مهندسی خوندن توی یه شهر دیگه‌س، به نظر من، یک طرز تفکر احمقانه است! با آینده خودتون بازی نکنید! فیزیک خیلی راحت میتونه تمام انگیزه‌هاتون رو از بین ببره و شما رو تبدیل به یک آدم به درد نخور برای جامعه کنه. اینو جدی بگیرید!
به طور خلاصه، تجربه نشون داده کسایی که واقعا عاشق فیزیک نیستن، هر چقدر باهوش یا هر چیز دیگه باشن، اگر سراغ فیزیک بیان پیشیمون میشن!
خبری از بازار کار مناسب، امنیت شغلی، رفاه بالا و مازراتی نیست! فیزیک و قناعت در هم‌تنیده هستند!
در جامعه‌ای که علم ارزشی نداشته باشد، عالم موجودی به دردنخور تلقی میشود! اگر علم و صنعت هم بی‌ارتباط باشند که دیگر بدتر!
هر کسی دوست داره که بازار کار مناسب و امنیت شغلی داشته باشه، چیزی که بچه‌های فیزیک کم‌کم می‌فهمن ندارن! اگر فیزیک اومدین زیاد توقع شغل پردرامد رو نداشته باشین! مخصوصا فیزیک نظری! فیزیک‌دان‌ها با وجود حجم کار زیادی که انجام میدن، به طور متوسط، درامد زیادی ندارن. فرصت‌های شغلی فیزیک در مقایسه با سایر رشته‌ها خیلی کم هست. در ایران، بیرون از دانشگاه واقعا خیلی سخت میشه برای یک فیزیک‌پیشه شغل مناسب با تحصیلاتش پیدا کرد، اگر هم بشه، تعدادشون انگشت‌شماره! برای همین، یکی از سخت‌ترین قسمت‌های زندگی یک فیزیک پیشه، داشتن دکتری فیزیک با جیب خالیه! در خارج از کشور باز شرایط بهتره، ولی باز هم در مقایسه با سایر رشته‌ها، فیزیک فرصت چندانی به شما نمیده (هرچند که اخیرا فرصت‌های زیادی در موسسات مالی و شرکت‌های مختلفی برای فیزیک‌دان‌ها پیش‌اومده). شاید بهتره این جوری بگم، اگر قصدتون ثروت‌مند شدنه، فیزیک گزینه مناسبی نیست! شما به عنوان یک فیزیک‌پیشه، از علم لذت می‌برید و علم براتون هیجان‌انگیزه، برای همین با وجود اینکه لباستون فلان مارک خاص نیست یا اینکه ماشینتون یک پرایده زیاد اذیت نمیشید، چون سرتون به جای دیگه گرمه. اما ممکنه زن و بچه‌تون مثل شما دیگه فکر نکنن! برای همین این یک مسئله نگران‌کننده میشه اگر خونواده شما مثل خودتون نتونن قناعت پیشه کنن! البته اگر بخوام جانب انصاف رو رعایت کنم، باید بگم کسایی هم هستن که رشته‌شون فیزیک بوده و الان پول خوبی به جیب می‌زنن! ولی یادتون باشه، من دارم یک بحث آماری می‌کنم، به این معنی که معمولا پزشک‌ها یا مهندس‌ها درآمد بیشتری نسبت به فیزیک‌پیشه‌ها دارن!
اشتباهات دوران کارشناسی فیزیک من!
این بخش، کاملا شخصی هست، به این معنی که ممکنه مواردی که من به عنوان اشتباه طبقه‌بندی می‌کنم از نظر بعضی‌ها اشتباه نباشه و از طرف دیگه ممکنه من طی چهار سال گذشته کارهایی انجام داده باشم که از نظر بعضی‌ها اشتباه بوده باشه ولی من لیستش نکردم! با این وجود به نظرم حرف‌هایی که می‌زنم حرفهای معقولی هستن! به من اعتماد کنید 🙂
۱) به نظرم بزرگترین اشتباه من در دوران کارشناسی، کم مسئله حل کردن بود! حقیقتش، تا زمانی که مجبور نبودم، مسئله‌ای حل نمی‌کردم. حتما باید استاد درسی تمرینی مشخص میکرد یا اینکه شب امتحان میشد تا من دست به قلم می‌شدم! اما الان فهمیدم که حل مسئله باید رویه ثابت هر دانشجوی علو‌م‌پایه باشه. حل مسئله باید پیوسته باشه و نه فقط در روزهای خاص (مثلا شب قبل روزی که باید تمرین‌های الکترومغناطیس رو تحویل داد!). اشتباه دیگه در مورد مسئله حل کردن، گارد گرفتن در مورد نوع مسئله بود! گاهی اوقات واکنش من به بعضی از مسئله‌هایی که خارج از کلاس درس مطرح میشد این بود که مثلا من الان مکانیک تحلیلی خوب یادم نیست، یا الان باید فقط مسئله‌های فلان درس رو حل کنم، یا اینکه الان روابط فلان چیز رو فراموش کردم، یا الان وقتش نیست! الان فهمیدم که آدم همیشه باید با گارد باز با هر مسئله‌ای روبه‌رو بشه و تا جایی که میتونه کلنجار بره. مهمترین نکته اینه که آدم بیخیال مسئله نشه! خیلی از اوقات وقتی آدم واقعا درگیر مسئله باشه، ممکنه جواب رو توی خواب پیدا کنه! این اتفاق برای من واقعا رخ داده!
خون‌سرد باشید و مسئله حل کنید! همیشه هم مسئله حل کنید، نه فقط شب امتحان!
۲) باید اعتراف کنم که خیلی از اوقات من شبِ امتحانی بودم! خیلی از اوقات تازه یکی دو شب قبل از امتحان ترم شروع می‌کردم با مبحثی آشنا شدن یا اینکه ۷ جلسه پشت سر هم، کورس دیدن! درسته که معمولا هم جواب میداد، مثلا من کوانتوم۱ رو با همین روش ۱۸/۵ شدم و کوانتوم۲ رو ۱۹/۵! با این وجود اتفاقی که افتاد این بود که من یه نمره خوب گرفتم ولی «یادگیری» واقعا حاصل نشد! کتاب درس قطعات نیم‌رسانا رو فقط دوبار باز کردم، شب قبل امتحان میان‌ترم و شب قبل پایان ترم! چیزی که باید بهش اشاره کنم اینه که شما میتونید با شب امتحانی بودن هم نمره خوبی بگیرید، اما اگر صادق باشید با خودتون، چیزی یاد نگرفتید! من واقعا اینو دیگه فهمیدم که یادگیری یک فرایند مستمره و طی یک شب یادیگری حاصل نمیشه (حداقل برای ما آدمای معمولی!). به قول جان میسون: «تدریس به صورت دنباله‌ای از اعمال و تعاملات و دنباله‌ای از تصمیمات گرفته شده توسط معلم، در زمان اتفاق می‌افتاد. در عوض، یادگیری، به عنوان فرایند بلوغ، حتی در زمان خواب، طی زمان اتفاق می‌افتد.»البته، زغال خوب و دوست ناباب رو هم دست کم‌نگیرید! یکی از مشکلات کلاس ما، بهتره بگم ورودی ما، این بود که هیچ وقت نتونستیم با هم مسئله حل کنیم. معمولا کسی دل به کار نمیداد. متاسفانه کسی اهل مسئله حل کردن واقعا نبود 🙁 . البته من باز هم خودم رو مقصر می‌دونم!
۳) یکی دیگه از اشتباهات من، جدی نگرفتن کلاس درس و کلاس حل تمرین (TA) بود! درسته که بعضی از اساتید واقعا رو مخ هستن یا اینکه بعضی از TAها سواد کافی برای مسئله حل کردن و جواب دادن به سوال شما رو ندارن، ولی اینکه آدم کلا بیخیال بشه و سر کلاس نره ضرره! من فهمیدم که میگم! گاهی از اوقات هم من فقط سر کلاس می‌نشستم و منفعلانه هیچ کاری انجام نمی‌دادم، نه یادداشتی برمی‌داشتم و نه تلاشی برای درگیر شدن در کلاس می‌کردم. خیلی از اوقات هم در صورت امکان مشغول چرت زدن بودم، مخصوصا زمانی که بدون فلاسک چایی می‌رفتم سر کلاس. حقیقت اینه که من مجبور بودم وقتی که باید سر کلاس صرف یادگیری و آشنایی با مفاهیم میشد رو بیرون از کلاس صرف این کارها کنم، به عبارت دیگه من وقت تلف می‌کردم بعضی روزا فقط سر کلاس! از طرف دیگه نرفتن به کلاس حل‌تمرین سبب میشد که با خیلی از مسئله‌ها روبه‌رو نشم و بدتر از اون تلاشی برای حلشون نکنم!
۴) برنامه نویسی و شبیه‌سازی جزو لاینفک فیزیک امروزه! من اینو تا مدت‌ها قبول نمی‌کردم! همه‌ش به خودم می‌گفتم مهم نیست، در صورتی که الان واقعا پشیمون هستم و همیشه خودم رو ملامت می‌کنم که چرا زودتر یادگیری برنامه‌نویسی رو به صورت حرفهای شروع نکردم! به هر حال راه دررویی وجود نداره! امروز تقریبا هر گرایشی از فیزیک رو که نگاه کنید، ناگزیر از کامپیوتر استفاده میکنند!
کورس فیلم سینمایی نیست! فعالانه در کورس‌ها شرکت کنید. قلم و کاغد همیشه همراه داشته باشید!
۵) کورس فیلم سینمایی نیست! یکی از اشتباهات من این بود که فرقی بین تماشای God Father با کورس کوانتوم قائل نمی‌شدم! در صورتی که کورس هم مثل کلاس درسه. باید موقع دیدنش آدم یادداشت برداری کنه، بعد از تموم شدن هر قسمت، مطالعه کنه، مسئله حل کنه، یادداشت‌هاش رو کامل کنه و بعد از مرور اینها جلسه‌ی بعدی کورس رو ببینه! حقیقتش من هیچ کدوم از این کارها رو تا مدت‌ها نمی‌کردم. درسته که این خودش از کورس ندیدن خیلی بهتره، ولی با این وجود بازده کار رو خیلی کاهش میده و یادگیری واقعی رخ نمیده. راستش خیلی از کورس‌هایی که دیدم رو بعد از دو – سه سال واقعا فراموش کردم و تنها راه یادآوری دوباره دیدن اون‌هاست! در صورتی که اگر یادداشت برداری خوبی کرده بودم، هر موقع که نیاز داشته باشم می‌تونم سریع مرور کنم!
۶) یکی از مسخره‌ترین اشتباهات من این بود که گاهی از اوقات زوری درس می‌خوندم! گاهی از اوقات خسته بودم یا واقعا بی‌حوصله بودم ولی با این وجود سعی می‌کردم که به جای استراحت کردن و تجدید قوا زوری درس بخونم. درس خوندنی که یا حواسم پرت میشد وسطش یا اینکه کلی کار دیگه از جمله بی‌هدف چرخیدن توی اینترنت رو به همراه داشت. اشتباه من این بود که مدت‌ها تفریح رو از زندگیم بیرون گذاشته بودم و به طور کاملا یکنواختی زندگی می‌کردم. زندگی نیاز داره به تنوع و استراحت. درسته که کار حرفهای نیاز به تمرین زیاد و صرف زمان زیادی داره، با این وجود گاهی از اوقات آدم باید روحیه‌ی خودش رو تقویت کنه و به خودش استراحتی بده تا بتونه با انرژی و انگیزه سر کارش برگرده. خلاصه اینکه خیلی وقتا من فقط ادای یادگیری رو در می‌اوردم!
در انتخاب فیزیک دقت کنید! فیزیک معشوقی سخت‌گیر است!
من به خاطر علاقه‌م اومدم فیزیک و زمانی هم که انتخاب رشته کردم، انتخاب‌های اولم فیزیک بود و انتخاب‌های دومم ریاضی. فیزیک رو دوست داشتم و همیشه با تمام مشکلات زندگی ازش لذت می‌بردم و می‌برم. الان هم آماده تحصیلات تکمیلی هستم. من یه دانشجوی معمولی بودم، نه نخبه بودم و نه چیز دیگه. به نظرم برای فیزیک خوندن اصلی‌ترین فاکتور علاقه است، علاقه‌ای که ناشی از شناخت کامل باشه. همون‌جور که گفتم این انتخاب شخصه که بین مشاهده‌ی سختی‌های راه و زیبایی‌‌ها کدوم رو انتخاب کنه. طی این پست من تجربه‌ی خودم رو از ۴ سال فیزیک خوندن گفتم، امیدوارم این پست ایده‌ی خوبی بهتون از کارشناسی فیزیک بده و خودتون رو به خاطر ناآگاهی دستی دستی بدبخت نکنید. یادتون باشه، فیزیک رشته سختیه، اگر واقعا علاقمند هستید واردش بشید. هنگامی هم که واردش شدید یادتون باشه که برای چی اومدین. خودتون رو گول نزنین و با تمام قوا سعی کنید کنجکاوانه چیزهای مختلفی یادبگیرید. در هر شرایطی مسئله حل کنید و فراموش نکنید که کار یک فیزیک‌دان حل مسئله است! اگر هم فکر میکنید اشتباه اومدین، سریع یا تغییر رشته بدید و یا انصراف. زندگی ارزشش رو نداره که وقتتون رو صرف چیزی که کنید بهش علاقه ندارید!
در انتها به خودم واجب می‌دونم که از این آدم‌ها به خاطر تمام کمک‌هایی که بهم طی این چهار سال کردند، تشکر کنم: شاهین شریفی، داوود معصومی، امید مومن‌زاده، دکتر حمیدرضا سپنجی، دکتر غلام‌رضا جعفری، دکتر مجید محسنی، دکتر محمدصادق موحد و دکتر علی حسینی.
راستی، اگر از من پرسیده بشه که اگر به گذشته برگردی، آیا باز هم فیزیک رو انتخاب می‌کنی، در جواب شعر فروغ رو خواهم گفت: «زندگی گر هزار باره بود/ بار ديگر تو بار ديگر تو»
تعمیم یافته، کیهان شناسی مدرن و … . هر روز بیش از قبل پیشرفت میکنیم و به کشف حقیقت نزدیک می‌شویم. اما واضح است که در پی اینچنین تلاشی به قدمت عمر ما بر روی این کره‌ی خاکی، سوالات زیادی حل نشده باقی مانده‌اند و این چالش بزرگی پیش روی زیباترین وجه ریاضیات، یعنی فیزیک نظریست.
یه گذار روزمره مثل تغییر فاز آب رو در نظر بگیرید. گاز و مایع به واقع شبیه هم هستن! هر دو از نظر ما بی نظم هستن! حالا یکی یه کم بیشتر یکی یه کم کمتر. اما هیچ کدوم جامد منظم نیستن که همه سرجاشون نشسته باشن. 
