فیزیک کوانتوم، اندکی ساده‌تر
خیلی از ما مشتاق بوده‌ایم کسی با زبان ساده نسبیت اینشتین و فیزیک کوانتوم را برایمان توضیح دهد، اما احتمالاً به نتیجه‌ای نرسیده‌ایم. کارلو روولی، یکی از بزرگ‌ترین فیزیکدان‌های زندۀ معاصر، با نوشتن کتاب «واقعیت ناپیدا» این امکان را برایمان فراهم کرده تا بتوانیم با قواعد فیزیک جدید آشنا شویم.
فیزیک کوانتوم، اندکی ساده‌تر
نظریات فیزیک در چشم کسانی که شناخت تخصصی از این رشتۀ علمی ندارند سخت و پیچیده به نظر می‌آید. فهم مقالات و کتاب‌هایی که در این زمینه نوشته می‌شود در اکثر مواقع برای مخاطب عام راحت نیست. خیلی از ما مشتاق بوده‌ایم کسی با زبان ساده نسبیت اینشتین و فیزیک کوانتوم را برایمان توضیح دهد، اما احتمالاً به نتیجه‌ای نرسیده‌ایم. کارلو روولی، یکی از بزرگ‌ترین فیزیکدان‌های زندۀ معاصر، با نوشتن کتاب «واقعیت ناپیدا» این امکان را برایمان فراهم کرده تا بتوانیم با قواعد فیزیک جدید آشنا شویم. این کتاب با روایتی جذاب کمک می‌کند با مفاهیم و اصطلاحات و نظریات جدید فیزیک روبه‌رو شویم بدون آنکه احساس خستگی کنیم.
خیلی از ما مشتاق بوده‌ایم کسی با زبان ساده نسبیت اینشتین و فیزیک کوانتوم را برایمان توضیح دهد، اما احتمالاً به نتیجه‌ای نرسیده‌ایم.
کارلو روولی برای توضیح مبانی فیزیک جدید به دوران یونان باستان برمی‌گردد و نشان می‌دهد چطور چیزی که امروزه به‌عنوان فیزیک کوانتوم می‌شناسیم ریشه در نظریات فیلسوفان اتمیستِ پیش‌ازسقراط دارد. از این رو، این کتاب سفرنامه‌ای است برای جست‌وجوی مبدأ و منشأ ایده‌های بنیادینی که به درک امروز ما از جهان شکل داده‌اند. نقطۀ آغازین بحث نویسنده درست از موقعی شروع می‌شود که روایت اسطوره‌ای از پدیده‌های جهان جایش را به تبیین عقلانی واقعیت می‌دهد.
نویسنده، با شروع از این نقطۀعطف در تاریخ تفکر، باب صحبت در مورد نخستین فیلسوفان یونانی را باز می‌کند و شرح می‌دهد که چطور نظریات دموکریتوس و فیلسوفان اتمیست که متعلق به آن دوران بودند پایۀ نظریات فیزیک را در عصر حاضر بنا نهاده است. نویسندۀ کتاب «واقعیت ناپیدا» نشان می‌دهد مسائلی که دانشمندان باستانی مطرح کرده‌اند رابطۀ بسیار نزدیکی با پاسخ‌هایی دارد که اینشتین و گرانش کوانتومی به آن دست یافته‌اند.
طبق نظر روولی فیلسوفانِ پیش‌ازسقراط هرکدام سعی می‌کردند تنوع و تکثر پدیده‌های طبیعی را به اصل اولیه‌ای (آرخه) که همه‌چیز از آن ساخته شده نسبت بدهند. آنها می‌خواستند با تعیین آرخه تنوع و تکثر طبیعت را به نوعی وحدت تبدیل و، از این طریق و بر اساس مشاهدۀ تجربی، جهان را تبیین کنند. مثلاً طالس، اولین فیلسوف جهان، این اصل اولیه یا آرخه را آب و آناکسیمنس آن را هوا می‌دانست. در این میان دموکریتوس می‌گفت جهان حاصل برخورد ذره‌های اتمی است. او اعتقاد داشت که کل جهان از فضای بی حد و مرزی تشکیل شده که تعداد بی‌شماری اتم در آن سرگردان‌اند. فضا نه حد و حدودی دارد، نه بالا و پایینی، نه مرکزی و مرزی؛ اتم‌ها به غیر از شکلشان هیچ کیفیت دیگری ندارند. مطابق با نظر دموکریتوس این ذره‌های اتمی تقسیم‌ناپذیرند، دانه‌های واقعیت‌اند و خودشان به چیزی تقسیم نمی‌شوند، اما همه‌چیز از آنها ساخته می‌شود. آنها آزادانه در فضا حرکت می‌کنند، با هم برخورد می‌کنند، یکدیگر را جذب یا دفع می‌کنند و به هم وصل می‌شوند. اشیا چیزی نیستند جز محصول تصادفی همین حرکت و ترکیب اتم‌ها. بر اساس اندیشۀ این فیلسوفِ پیشاسقراطی تنوع نامتناهی موادی که سازندۀ جهان‌اند صرفاً نتیجۀ همین ترکیب اتم‌هاست.
بخش بعدی کتاب «واقعیت ناپیدا» اشاره‌ای است به نظریات افلاطون و آرای ارسطو در طبیعیات و همچنین گذری بر آرای گالیله و نیوتن، امواج فارادی و نظریۀ عدم‌قطعیت هایزنبرگ و سیاه‌چاله‌ها و… . نویسنده در این بخش توضیح می‌دهد که چطور فیزیک قرن بیستم تصور نیوتنی از جهان را به‌طرز بنیادین اصلاح کرد و چطور فهم ما از جهان بر پایۀ دو نظریۀ نسبیت و مکانیک کوانتومی عمیق‌تر شد. در طول تاریخ علم همواره هر نظریۀ فیزیکی بعد از مدتی از طرف فیزیکدان‌های رقیب موردتردید قرار گرفته و اتفاقاً تردید فیلسوفان و دانشمندان جدید در آرای قبلی‌ها باعث رشد و ظهور نظریات پیشرفته‌تر در عالم فیزیک شده است.
کتاب «واقعیت ناپیدا» ترسیم تصویری از جهان است که از دل تحقیقات گرانشی کوانتومی ظهور کرده و بر آخرین نشانه‌هایی که طبیعت برای ما فرستاده تمرکز می‌کند: مانند مدل استاندارد کیهان‌شناسی به‌وسیلۀ ماهوارۀ پلانک و عدم‌موفقیت مشاهدۀ ذرات ابرمتقارن در سِرن و… . این کتاب در نهایت از پیامدهای این ایده‌ها بحث می‌کند: ساختار ذره‌ای فضا، محو شدن زمان در مقیاس‌های کوچک، منشأ گرمای سیاه‌چاله‌ها و نقش اطلاعات در بنیاد علم فیزیک… .
فرم کلی مکانیک کوانتومی که با نسبیت سازگار است نظریۀ میدان کوانتومی نامیده می‌شود و امروز مبنای فیزیک ذرات است. دقیقاً همان‌طور که فوتون‌ها کوانتوم‌های نورند، ذرات هم کوانتوم‌های یک میدان‌اند. تمام میدان‌ها برهم‌کنش‌هایشان رفتاری دانه‌ای از خود نشان می‌دهند. فهرست میدان‌های بنیادی در طول قرن بیستم بارها تغییر کرد و به‌روز شد و امروزه ما نظریه‌ای به نام مدل استاندارد ذرات بنیادین داریم که تقریباً هرچیز قابل‌مشاهده به غیر از گرانش را بر مبنای نظریۀ کوانتومی توضیح می‌دهد. امروز مکانیک کوانتومی با ذره و میدان‌هایش توصیفی به‌شدت کارآمد برای ما فراهم می‌کند. جهان نه از ذرات و میدان‌ها بلکه از یک موجودیت بیگانه تشکیل شده است: میدان کوانتومی، به جای ذراتی که با گذر زمان در فضا حرکت می‌کنند. میدان‌های کوانتومی‌ای داریم که رویدادهای بنیادینشان در فضا رخ می‌دهد. بر این اساس ما درمی‌یابیم که جهانْ عجیب‌وغریب اما ساده است.
فصل‌‌های مختلف کتاب «واقعیت ناپیدا» در پی این است که با ردیابی نظریات مختف در طول تاریخ علم فیزیک و با جستن مبانی مشترک بین آنها در نهایت تصویر ساده‌تری از فیزیک معاصر و مفاهیم بنیادین آن مثل فضا و زمان، میدان‌های کوانتومی و سیاه‌چاله‌ها ارائه کند. نویسندۀ کتاب با انتخاب زبان و بیانی ساده توصیفی فراتر از فرمول و اعداد ریاضی به دست می‌دهد و مفاهیم فیزیکی را به‌خوبی برای مخاطب به تصویر می‌کشد. نقطۀ قوت این کتاب، علاوه بر نگاه تاریخی آن به مفاهیم بنیادین، زبان نویسنده است که نظریات پیچیدۀ فیزیکی را به‌شکلی قابل‌فهم برای مخاطب نقل می‌کند. مجلۀ «تایمز» در مورد این کتاب نوشته است: «”واقعیت ناپیدا“ روایتی دست‌اول از فیزیک معاصر است با نثری جذاب و درخشان. دانشمندانْ او [نویسندۀ کتاب] را استیون هاکینگِ جدید می‌دانند.»
مطالعۀ این کتاب نه‌تنها برای همۀ علاقه‌مندان عرصۀ فیزیک سودمند است بلکه، با توجه به ارتباط انکارناپذیر مطالعات فلسفی و یافته‌های فیزیکی، برای دانش‌پژوهان فلسفه هم ضروری به نظر می‌رسد.
منبع: وینش
