۩۞۩ بی نهایت ۩۞۩

آلبرت انیشتین

در سال 1905 ميلادي، انيشتين، فيزيك‌دان آلماني ساكن امريكا، مقاله‌هايي منتشر كرد كه اكنون يك صد سال است جهان دانش را تحت تاثير خود قرار داده است. انجمن فيزيك اروپا( EPS ) يك‌صد سال پس از انتشار آن مقاله‌ها ، يعني سال2005، را سال جهاني فيزيك معرفي كرده است تا ضمن بزرگ‌داشت انيشتين، جنبش تازه‌اي در آموزش و پژوهش فيزيك در جهان پدپد آيد.

در ايران با برگزاري مراسمي در روز پنج‌شنبه 20/12/1384 در تالار وحدت، سال 1384 سال جهاني فيزيك اعلام شد و قرار شد فعاليت‌هايي در راستاي هدف‌هاي جهاني اين بزرگ‌داشت انجام شود. به نظر نگارنده، آن چه در كشور ما، ايران، بيش از هر چيز نياز است پيرامون آن بحث شود و مورد توجه بيش‌تر قرار گيرد، جنبشي در آموزش علوم است كه از كودكستان‌ها تا دانشگاه‌ها را در برگيرد و انتظار داريم مانع‌ها برطرف شود و آموزش علوم در مسير توسعه‌ي كشور قرار گيرد.

انيشتين كه بود

آلبرت انيشتين در 14 مارس 1879، برابر با 24 اسفند1257، در شهر اولم آلمان به دنيا آمد. يك سال بعد با خانواده‌اش به مونيخ رفت. تحصيلات خود را در مونيخ آغاز و در سوئيس دنبال كرد . دوره‌ي دبيرستان را در آراو در سوئيس به پايان رسانيد و در دارالفنون زوريخ به تحصيل فيزيك و رياضي ادامه داد تا آن كه در 1905 دكتراي خود را گرفت.

انيشتين به معلمي علاقه داشت اما تا مدت دو سال نتوانست شغل ثابتي به دست آورد و با تدريس خصوصي و جانشيني معلمان ديگر زندگي خود را مي گذراند. سرانجام، به عنوان بازرس در دفتر ثبت علائم و اختراعات سوئيس استخدام شد. هفت سال در آن‌جا ماند و فرصت خوبي براي ادامه‌ي مطالعات و تكميل نظرات خود داشت و توانست مقاله‌هاي تاريخي و به يادماندني خود را در مجله‌ي آلماني رويدادهاي فيزيكي سال منتشر كند و به شهرت دست يابد.

آلبرت در سال 1909 به دانشگاه زوريخ دعوت شد و به استادي دانشگاه آلماني پراگ و استادي دارالفنون زوريخ برگزيده شد. در 1914 عضويت فرهنگستان علوم پزشكي و رياست مؤسسه وريك كايزر ويلهلم را پذيرفت و همكار ماكس پلانك ، والتر نرنست، اروين شرودينگر و ماكس فون لاوه شد. شهرت آلبرت با اعلام نظريه‌ي نسبيت عام در سال 1916 به اوج خود رسيد و پس از تأئيد آن در كسوف سال 1919 ( 1298 ش) شهرت جهاني يافت.

با روي كار آمدن هيتلر در آلمان ، انيشتين كه يهودي بود مورد آزار و بي حرمتي قرار گرفت و به آمريكا مهاجرت كرد و در آن جا به عضويت مؤسسه مطالعات پيشرفته‌ي پرينستون درآمد. در سال 1939( 318 ش) به درخواست چند نفر از دوستانش به فرانكلين روزولت رئيس جمهور امريكا نامه نوشت و در آن از سلاح خطرناك اتمي كه در آلمان مورد مطالعه بود خبر داد و او را تشويق به مطالعه درباره‌ي سلاح اتمي كرد. همين كار سبب شد كه امريكا در استفاده از انرژي اتمي از آلمان جلو افتد و نخستين بمب اتمي در امريكا ساخته و به كار گرفته شود.

استفاده از بمب اتمي و كشتار جمعيت زيادي در ژاپن سبب شد انيشتين به طرفداري از برقراري صلح برخيزد و اعلاميه‌ي جلوگيري از جنگ و صرف‌نظر كردن از جنگ هسته اي را، كه برتراند راسل فيلسوف انگليسي تنظيم كرده بود، امضاء كند. از اين رو است كه گروهي ثمره‌ي فعاليت علمي انيشتين را بمب اتم و جنگ هسته‌اي مي دانند و به او نفرين مي‌فرستند و گروهي ديگر او را بزرگترين دانشمند سراسر تاريخ بشر مي دانند كه جهان به بن بست رسيده‌ي علم را نجات داد و با بيان نظريه‌هاي خود، راه علم و انديشه را هموار كرد.

پايان عمر انيشتين

انيشتين در سال هاي اقامت خود در پرينستون به طور روزافزوني با جريان‌هاي اصلي پژوهش در فيزيك فاصله پيدا كرد اما بدون شك همچنان داناي جمع باقي ماند. او كماكان در راه آرمان‌هاي خيرخواهانه، صلح‌طلبانه، بشردوستانه و هموارسازي راه رسيدن به حكومت جهاني، گام برمي‌داشت. با اين حال، انيشتين در سخناني كه در سال 1930 به زبان آورده است، به گونه‌اي به گرايش به دوري از جمع نيز اعتراف كرده است: " من در واقع يك مسافر تنها هستم. من هرگز با همه‌ي وجود به كشوري، به خانه شخصي‌ام يا به دوستان و حتي خانواده‌ي خودم تعلق نداشته‌ام. من با همه‌ي اين دلبستگي‌هاي زندگي روبرو و در تماس بوده‌ام ، اما احساس نياز به فاصله گرفتن و تنها شدن را هرگز از دست نداده‌ام. اين احساس با بالا رفتن سن در من در حال شدت گرفتن نيز هست..." ( از كتاب فيزيك‌دانان بنده‌ي جايزه‌ي نوبل، ترجمه‌ي دكتر فقيهي‌نژاد).

بزرگ‌داشت انيشتين در ايران

پس از درگذشت انيشتين، براي تجليل از مقام شامخ علمي او مجلس يادبودي در ايران تشكيل شد. اين مجلس روز پنج شنبه 7/ 2/ 1334 در تالار ابن سيناي دانشكده‌ي پزشكي با حضور جمعي از وزيران و نمايندگان دو مجلس و رئيس و استادان دانشگاه برگزار شد. سخنرانان كه آقايان دكتر منوچهر اقبال، دكتر محمود خاني، دكتر محسن هشترودي، دكتر كمال جناب و دكتر رضازاده شفق بودند، در موضوع انديشه‌هاي علمي انيشتين و نتايج فلسفي آن‌ها سخنراني كردند.

مجموعه‌ي آن سخنراني‌ها را شادروان غلامرضا عسجدي در كتابي به نام " نقد و تحقيق درباره‌نسبيت همزماني" به شماره‌ي ثبت 429- 3/4/1354 كتابخانه ملي، چاپ و منتشر كرده است.

بن بست هاي فيزيك كلاسيك

نيوتون با كشف قانون جاذبه و قانون‌هاي حركت و ماكسول با بيان نظريه‌ي الكترومغناطيس، فيزيك كلاسيك را چنان قدرت بخشيدند كه توانست از عهده‌ي تفسير وتوجيه بسياري از پديده هاي مربوط به طبيعت برآيد. اما در سال‌هاي پاياني قرن نوزدهم، فيزيك‌دانان با پديده‌هاي جديدي روبه‌رو شدند كه قانون‌ها و اصل‌هاي شناخته شده‌ي فيزيك از حل آن‌ها عاجز ماندند. بعضي از اين پديده‌ها عبارت بود از :

1- معماي سرعت نور: در سال 1887، مايكلس و مورلي به اندازه‌گيري سرعت نور در امتدادهاي مختلف فضا پرداختند. بر اساس فرضيه‌اي كه آنان مطرح كرده بودند، سرعت‌هاي اندازه گيري شده بين دو حد C+V و C - V خواهد بود ( C سرعت سير نور در فضا و V سرعت حركت انتقالي زمين) است. اما برخلاف پيش بيني آنان، سرعت سير نور نسبت به دستگاه اندازه‌گيري در امتدادهاي مختلف فضا، هميشه مقدار ثابت C بود. اين موضوع تجربي خلاف قانون جمع سرعت‌هاي نيوتون بود. چرا؟

2_ پديده‌ي فوتوالكتريك : هرتز در سال 1887 پديده‌ي فوتوالكتريك را كشف كرد. او در برابر يك كمان الكتريكي كه مقدار زيادي اشعه فرابنفش تابش مي‌كرد الكتروسكوپ بارداري را قرار داد و مشاهده كرد وقتي اشعه‌ي فرابنفش كمان الكتريكي به صفحه‌ي فلزي تميزي برخورد كندكه به كلاهك الكتروسكوپ متصل است، الكتروسكوپ تخليه مي‌شود و اگر در برابر اشعه، تيغه شيشه‌اي قرار دهيم كه براي نور بنفش كدر باشد، الكتروسكوپ تخليه نمي شود. هرتز با آزمايش دريافت نور سرخ بسيار شديد نمي تواند سبب خالي شدن الكتروسكوپ شود ، اما نور آبي رنگ ضعيف به خوبي الكتروسكوپ را تخليه مي شود. اين پديده، قبول نظريه‌ي موجي نور و معادله‌ها و ابطه‌هاي موجود قابل توجيه نبود و راه حل جديدي را مي طلبيد.

3_ انفصالي بودن طيف تابشي و جذبي گازها: گازها مي‌توانند طيف خطي و ناپيوسته را تابش يا جذب كنند و دليل اين پديده در فيزيك كلاسيك روشن نبود.

4_ تابش مداوم اتم‌ها: بر طبق نظريه‌هاي فيزيك كلاسيك و فرضيه اتمي رادرفورد، الكترون در اثر تابش بايد به هسته نزديك شود و روي آن قرار گيرد و در اين صورت طيف تابشي بايد متصل باشد . در حال كه آزمايش اين پديده ها را تأئيد نمي‌كند. چرا ؟

5_ تابش جسم سياه: تابش جسم سياه به صورت طيف پيوسته و شدت آن با توان چهارم دماي مطلق جسم متناسب است. اين پديده هم بانظريه‌هاي كلاسيك قابل توجيه نبود.

6_ خاصيت راديواكتيويته: تابش پرتوهاي آلفا ، بتا و گاما و تبديل يك عنصر به عنصر ديگر نيز با قانون‌هاي فيزيك كلاسيك توجيه پذير نبود.

خلاصه، با همه‌ي موفقيت‌هايي كه فيزيك كلاسيك داشت و نتيجه‌هايي كه در فناوري‌هاي حمل و نقل، ارتباطات و صنعت به دست آورده بود، در برابر اين پرسش به طوركامل ناتوان و به بن بست رسيده بود . تا آن كه آلبرت انيشتين به حل اين معماها دست يافت.

مقاله‌هاي انيشتين و فيزيك نوين

از ميان مجموعه مقاله‌هاي انيشتين، مقاله‌اي كه در سال 1905 عرضه كرد، اثر مهمي در پيشرفت علم داشته است. در آن مقاله، پديده فوتوالكتريك را شرح مي دهد و با استفده از نظريه‌ي كوانتوم پلانك، نظريه‌ي فوتوني نور را بيان مي‌كند. بر طبق اين نظريه، نور مانند انرژي‌هاي ديگر حالت كوانتومي دارد. كوانتوم نور را كه فوتون مي ناميم مقدار مشخص انرژي است كه اندازه آن، E ، از رابطه‌ي E= hv به دست مي آيد كه v ، بسامد موج و h ثابت پلانك است.

بنابراين نظريه، هر چه بسامد نور بيشتر يا طول موج آن كمتر باشد انرژي فوتون بيشتر است. چنانچه اين فوتون‌ها در مسير حركت خود به الكترون هايي برخورد كنند، جذب الكترون مي شوند و انرژي الكترون را بالا مي برند و در نتيجه، الكترون مي تواند از ميداني كه در آن قرار گرفته است، آزاد و خارج شود. انيشتين به مناسبت توضيح پديده‌ي فوتوالكتريك، جايزه نوبل سال 1921 فيزيك را دريافت كرد. نظريه‌ي فوتوني او نه فقط نور بلكه سراسر طيف موج‌هاي الكترومغناطيسي از موج‌هاي گاما تا موج‌هاي بسيار بلند را در بر مي‌گيرد و توضيح مي دهد.

موضوع دومين مقاله انيشتين، حركت براوني بود. در سال ،1827 رابرت براون ( 1858- 1773 ) گياه‌شناس و پزشك انگليسي حركت مداوم معلق دو مايع را مشاهده كرد و متوجه شد كه اين ذره‌ها با قطري حدود يك ميكرون ، پيوسته به اين سو و آن سو حركت مي‌كنند. انيشتين همين آزمايش را در مقاله‌اي با استفاده از نظريه‌ي جنبشي ذره‌ها تعبير و تفسير كرد و از روي آن عدد آوودگادرو را به دست آورد.

انيشتين نظريه نسبيت خاص را در مقاله سوم معرفي كرد. در اين مقاله بود كه مفاهيم اساسي طبيعت موجي فضا، حجم، زمان و حركت به طوركامل تغيير كرد. انيشتين ضمن مطالعه هاي خود توانست مساله‌ي سرعت نور را كه از مدت‌ها پيش تعجب دانشمندان را برانگيخته بود، حل و فصل كند. او نظريه‌ي خود را بر اساس دو اصل زير قرار داد:

1. سرعت نور در جهان ثابت است

2. قانون هاي طبيعت براي ناظرين مختلف كه يكنواخت حركت مي كنند يكسان است.

انيشتين نشان داد كه اگر ثابت نبودن سرعت نور را بپذيريم، نتیجه های شگفت انگیزی به بار مي آيد . برای مثل هر چه سرعت حركت جسمي بيش تر شود، طول آن كوتاه تر و جرمش بيشتر مي شود. نتيجه ی ديگر آن كه به زمان مطلق و فضاي مطلق به شكلي كه پيشينيان تصور مي كردند نمي توان قائل شد و زمان و فضا را جدا و مستقل از يكديگر نمي توان در نظر گرفت. دنياي مادي يك فضا و زمان چهار بعدي است. جرم يك جسم نيز ثابت نيست و با تغيير سرعت تغيير مي كند به طوري كه مي توان جرم را نوعي انرژي متراكم در نظر گرفت و يا انرژي را جرم پراكنده دانست . انيشتين با بيان نظريه نسبيت خاص قانون بقاي ماده لاوازيه و اصل بقاي انرژي ماير را به اصل بقاي مجموع ماده وانرژي درآورد و رابطه معروف جرم و انرژي را به دست آورد .

انيشتين در سال 1916 نظریه ی نسبيت عام را تنظيم و اعلام كرد. در اين نظریه نه تنها حركت با سرعت ثابت و مسير مستقيم، بلكه هر نوع حركتي در نظر گرفته شده بود. در بسياري موارد دليل آن كه سرعت و مسير حركت هر متحركي تغيير مي كند وجود نيروي جاذبه است. بنابراين در نظریه ی نسبيت عام بايد نيروي جاذبه در نظر گرفته شود.

انيشتين يك رشته معادله ها تنظيم كرد كه نشان مي داد اگر در هيچ جا ماند و نيروي جاذبه وجود نداشته باشد، جسم متحرك مسير مستقيمي را طي مي كند و اگر ماده وجود داشته باشد فضاي پيرامون جسم متحرك دگرگون شده، جسم مسير منحني را طي مي كند. نظریه ی نسبيت عام نشان مي دهد كه اين منحني ها چگونه بايد باشند و اين به طور كامل با آن چه در نظریه ی جاذبه ی نيوتون پيش بيني شده بود تطبيق نمي كرد . برای مثال، برطبق نظریه ی انيشتين مسير نور تحت تأثير ميدان جاذبه قوي تغيير مي كند. در صورتي كه از قانون هاي نيوتون، چنین نتيجه اي به دست نمي آمد. كسوف سال 1919 نظريه انيشتين را ثابت كرد. در سال 1969 دو سفينه ی پژوهشي كه به سمت مريخ فرستاده شدند، اثر خورشيد بر مسير موج های راديويي را مورد مطالعه و مشاهده قرار دادند.

ايران و سال جهاني فيزيك

سال جهاني فيزيك فرصت مناسبي است تا در ايران به نقد آموزش علوم و پژوهش هاي علمي بپردازيم و مشخص كنيم كه آيا راه و روشي را كه از زمان بنیان گذاری دارالفنون تاكنون برگزيده ايم درست و به جا بوده و توانسته است بستري مناسب براي فعاليت هاي علمي و پژوهشي به وجود آورد. آيا با همه ی سرمايه گذاري هاي مادي و معنوي توانسته ايم جامعه ی ايراني را به حالتي برسانيم كه به علم باور داشته باشند، علمي بينديشند، بتوانند تولیدكننده علم باشند و بدانند كه براي رساندن جامعه به خودكفايي و توسعه پايدار، كاري مداوم و جدي و همگاني لازم است .

گر چه نمي توان منكر تلاش هاي صميمانه افراد و سازمان هاي مؤثر در آموزش علوم جديد در ايران شد ليكن در اين مدت نتوانسته ايم به سطح مورد انتظار جامعه برسيم، ولي توانسته ايم پايه هاي اوليه را طرح ريزي و شروع به سازندگي كنيم . اين كار از يك سو از دبستان ها و از سوي ديگر از دانشگاه ها آغاز شده است. در دبستان ها فعاليت آموزش علوم با طرح جديدي كه هم اكنون در مدرسه ها اجرا مي شود آغاز شد. كودكان را به مشاهده مستقيم طبيعت و كارگروهي برانگيخته اند و به جاي آن كه فقط دانستني ها را به ذهن آن ها منتقل كنند ، معلمان كودكان را به مشاهده ی طبيعت، جمع آوري اطلاعات، طبقه بندي و حتي طراحي آزمایش، فرضيه سازي و نتيجه گيري تشويق مي كنند و همه اين ها مقدمه اي است براي آن كه كودكان با روش علمي آشنا شوند .

در دانشگاه ها تحقيقات سازمان يافته آغاز شده است. پروژه هاي تحقيقاتي، گر چه در ابتدا حالت تقليدي و كتابخانه اي داشت، كم كم به مرحله علمي نزديك مي شود و اميد است تحقيقات به معناي واقعي در كشور آموزش داده شود و جريان يابد.

اكنون مشكل بزرگ در برنامه ی دبيرستان ها وجود دارد. دانش آموزان به جاي آموختن روش حل مسئله، به حفظ كردن پاسخ ها مي پردازند تا آن ها را تحويل آزمون ها و كنكور دانشگاه دهند و به مدرك های بالاتر دست يابند. با توجه به آن كه مخاطبان سال جهاني فيزيك، دانش آموزان نیز هستند مي توان اميدوار بود كه با نيروي مخلص كه در ميان معلمان وجود دارد و نيز تشويق هايي كه از طرف سازمان ها صورت مي گيرد و كارگاه هاي علمي كه از سوي كشورهاي پيشرفته صنعتي در كشور تشكيل و اجرا مي شود، به هدف هاي مورد نظر دست يافت و روش علمي را در فعاليت هاي آموزشي و پژوهشي ياد گرفت و به كار برد .

نويسنده ی اين نوشته تاكنون شاهد همايش ها و جلسه هاي متعددي بوده كه از سوي دبيران فيزيك و انجمن هاي علمي تشكيل شده و دانش آموزان و دبيران به تهيه و عرضه ی مقاه های علمي و توليد نرم افزارهاي كامپيوتري و نيز ابزارهاي آزمايشگاهي و كارگاهي دست زده اند. همه ی اين كارها به علاقمندان اين كشور اميد مي دهد كه جامعه ی علمي ما در حال بيدار شدن است. بيدارگران پر تلاش و پر اميد به بيدار كردن خواب آلودگان مشغول‌اند. گرچه برخي از سازمان‌ها و افراد هنوز در كار متوقف كردن جريان علمي در كشور هستند، اما در جامعه نه تنها زنگ‌ها بلكه ناقوس‌هاي بيداري به صدا درآمده و هيچ فردي را فرصت و مهلت خوابيدن نمي‌دهد.