فیزیک دلچسب می‌شود

علی غزالی‌فر

به سراغ هرکدام از ایرانیان فرهیخته و تحصیل‌کردۀ دیپلمه که برویم، یکی از شکایت‌های رایجشان نالیدن از فیزیک و ریاضیات دوران دبیرستان است؛ می‌نالند که آن‌همه فیزیک جدید و حساب دیفرانسیل و انتگرال خوانده‌اند اما به هیچ کارشان نمی‌آید. طوری صحبت می‌کنند که گویی حساب دیفرانسیل و انتگرال را مثل جدول‌ضرب مسلط بودند و تا خِرتناق در فیزیک جدید غوطه‌ور شده‌اند؛ انگار که جز تورق کتاب‌های درسی در شب امتحان کاری کرده‌اند. ولی صرف‌نظر از این سیاه‌نمایی‌ها، واقعاً آن فیزیک و ریاضیات به چه دردی می‌خورد؟

نکتۀ اول این است که دانستن این مقدار از فیزیک و ریاضیات برای فهم امور بسیار مفید است. به نظر می‌رسد خیلی بد نباشد که انسان، علاوه بر «خور و خواب و خشم و شهوت»، چیزهایی هم در باب جهان بداند. نکتۀ دوم هم این است که اگر کسی آن دانش زمینه‌ای را داشته باشد، می‌تواند این کتاب عالی را بخواند و کیف کند. این فایده را دست‌کم نگیرید. باور کنید خواندن بعضی کتاب‌ها ارزش چنان هزینه‌‌هایی را دارد.

موضوع این کتاب فیزیک است، فیزیکِ مبتنی بر ریاضی. ولی شیوۀ ارائۀ مباحث کاملاً بدیع است و شبیه هیچ کتاب فیزیکی دیگری نیست. تقریباً همۀ مباحث به‌صورتِ پرسش و پاسخ است، البته نه از نوع پرسش و پاسخ‌هایی کتاب‌های درسی که باید مسائلی انتزاعی را به شکلی خشک و جزمی حل کرد، بلکه به این صورت که در ابتدا معمایی مطرح می‌شود و در ادامه پاسخ توضیحی‌اش می‌آید. صدالبته این معماها از نوع چیستان‌های معمولی و کلیشه‌ای نیستند، بلکه مسائل علمیِ عمیقی هستند که غالباً پاسخ ساده‌ای هم ندارند. خوشبختانه جابه‌جا معماهای ساده و در عین حال بنیادی هم کم نیست؛ این‌هم یک نمونه: «برای پاسخ به یک سؤالِ دوجوابی درست یا غلط، جان شانس ۱ در ۱۰ و جیل شانس ۷ در ۱۰ برای یافتن جواب صحیح را دارند. کدام را برای کمک به خودتان برای یافتن جواب برمی‌گزینید؟» (پیشنهاد می‌کنم چند ثانیه با دقت فکر کنید!) اگر مثل من از هوشی غیرقابل‌توجه برخوردار باشید، حتماً جیل را انتخاب می‌کنید (هرچند من آجیل را بر هرکسی ترجیح می‌دهم). اگر پاسختان جیل است، به شما تبریک می‌گویم؛ شما نیز مثل من مغزتان اوت است! هشدار دادم کمی دقت کنید! حالا پاسخ را بخوانید: «بهترین استراتژی انتخاب جان است، منتها باید پاسخش را با انجام برعکس هر آنچه می‌گوید نفی کنید. آن‌وقت شانس ۹ در ۱۰ برای گرفتن پاسخ صحیح را دارید.» جالب بود، نه؟ خب این معما ساده‌ترین و آسان‌ترین معمایی است که در این کتاب خواهید خواند. این معما کمی سخت‌تر است: «۱۰ ورق قرمز بردارید و ۱۰ ورق سیاه. سه ورق قرمز را از گروه اول جدا کنید و با ورق‌های سیاه مخلوط کنید. سپس ورق‌های سیاه را بُر بزنید (که حالا سه ورق قرمز اضافه دارند) و سه ورق از دستۀ مخلوط بردارید و به دستۀ قرمز بازگردانید. ورق‌های سیاه در دسته‌ای که ابتدا قرمز بود و ورق‌های قرمز در دستۀ سیاه اولیه چند عدد است؟»

به‌عنوان معمای دشوار می‌توان از مسئلۀ چهارپایان ارشمیدس نام برد. این مسئلۀ کهن را ارشمیدس برای مدعیانی مطرح کرد که خیال می‌کردند در ریاضیات مخ خفنی دارند. این مسئله باعث می‌شود دور برندارند؛ زیرا به‌قدری دشوار است که حتی خود ارشمیدس هم نتوانست آن را حل کند. معماهای امروزی بیشتر و بهتر کمر را می‌شکنند و پدرجد ارشمیدس هم نمی‌تواند آن‌ها را حل کند؛ این هم یک نمونه: «چقدر باید خورشید را منقبض کنیم تا سیاه‌چاله شود؟» یا این‌یکی معما: «با استفاده از تحلیل ابعادی، آنتروپیِ سیاه‌چاله‌ای به جرم M را تخمین بزنید.»

با این توصیف، مخاطب این کتاب عموم افراد نیست، بلکه کسانی است که فیزیک و ریاضیات دبیرستان را خوب بلد باشند یا لااقل دستی بر آتش فیزیک داشته باشند ـــ به طور مشخص معلمان و متعلمان. پس، اگرچه مطالعۀ این کتاب برای عموم افراد توصیه نمی‌شود، ولی مطالعۀ این کتاب برای معلمان و استادان فیزیک واجب است. برای دانشجویان هم ضرورت دارد. عموم علاقه‌مندان به علم و فیزیک هم بهتر است آن را از دست ندهند. مطالب و شیوۀ طرح مباحث باعث می‌شود که فیزیک به طرزی عالی در ذهن افراد جا بیفتد و خوب فهمیده شود؛ یا حتی بهتر است بگوییم که با این کتاب، خواننده فیزیک را تجربه می‌کند.

نویسنده در فصل اول، «درآمدی بر فیزیک نوین»، فشرده‌ای از مهم‌ترین نظریات فیزیکی را ارائه می‌کند؛ از یونان باستان تا فیزیک کوانتوم. فصل‌های دوم تا یازدهم از این قرارند: «تقارن و قوانین بقا»، «شکست تقارن»، «قدرت ریاضیات ساده و انتزاعی»، «ریاضیات پادشهودی»، «شهود فیزیکی»، «فیزیک پادشهودی»، «طبیعت در فیزیک: تحلیل ابعادی»، «ناطبیعت و اعداد بزرگ»، «دوگانی» و «جمع‌بندی». ترتیب فصول کَتَره‌ای نیست و ناشی از ارتباطی است که میان ریاضیات و فیزیک وجود دارد. نویسنده می‌خواهد این ارتباط وثیق و بنیادی را نشان دهد. اساساً از نظر وی، فیزیک و ریاضی هستۀ مشترکی دارند که معماها می‌توانند، به‌منزلۀ پلی میان این دو دانش، هستۀ مشترکشان را خوب آشکار سازند.

درنتیجه، غایت اصلیِ کتاب صِرفِ حل معماها نیست. طرح این‌همه معما و پاسخِ توضیحی هرکدام صرفاً زمینه‌ای است برای دست یافتن به بینشی نو. این بینش نوعی بینش علمی به جهان است. درواقع، نویسنده می‌خواهد سطح فهم و نگاه خواننده را به واقعیت عالم ارتقا دهد. به عبارت دیگر، هدفْ فهمیدنِ بهتر و عمیق‌تر واقعیت است. معماها گام‌های نردبانی هستند که ما را به آن سطح می‌رسانند، گام‌هایی جالب که در هستۀ خود چیزی از واقعیت عالم را جای داده‌اند. این را هم بیفزایم که کاربرد معماها گسترده است. از آن‌ها می‌توان برای حل مسائل عملی زندگی استفاده کرد؛ زیرا بینش‌ها و راه‌حل‌ها را می‌توان به دیگر مسائل نیز تعمیم داد. حتی می‌توانیم از معماها برای بازی و سرگرمی و سر کار گذاشتن دیگران هم استفاده کنیم. راستش را بخواهید، این کاری است که من بیش از کشف واقعیت عالم به آن علاقه‌مندم (یا شاید هم خود بخشی از واقعیت عالم است). در همین راستا، معمای ورق‌های سرخ و سیاه، برای اهداف شوم من، بسیار موفقیت‌آمیز بود. راستی، پاسخش بدین قرار است: «تعداد ورق‌های سیاه در دسته‌ای که ابتدا قرمز بود به همان تعدادی است که ورق‌های قرمز در دستۀ سیاه اولیه بود و باید باشد.» امتحان کنید و بعد بقیه را هم سر کار بگذارید!

‌علی غزالی‌فر
منبع: الف