امروزه بخش زیادی از فناوری‌های اطراف ما با مکانیک کوانتومی درهم‌آمیخته شده است. به‌دشواری می‌توان خانه‌ای را یافت که در آن ابزار‌هایی با زیربنای کوانتومی و فناوریِ مبتنی بر کوانتوم نباشد؛ بنابراین در زندگی روزمره ما فیزیک کوانتومی مهم است؛ چون با آن و در بستر تحولات آن زندگی می‌کنیم.

کد خبر: ۸۲۳۷۹
۱۲:۳۵ - ۳۰ بهمن ۱۳۹۹

تیتر امروز

 
دیدارنیوز ـ حسن فتاحی. عضو هیئت تحریریه فصلنامه نقد کتاب علوم محض و کاربردی در شرق نوشت: 
هرروز صبح که از خواب بیدار می‌شوید با پدیده‌ها و ابزار‌هایی که با کوانتوم کار می‌کنند، سروکار دارید. مثلا اخبار هشت صبح می‌گوید که پژوهشگران روش درمانی نوینی را مبتنی بر لیزردرمانی برای درمان سرطان ابداع کردند، یا خبر از پرواز جنگنده‌های پنهان‌کار و رادارگریز می‌دهند. درحالی‌که موبایل‌تان را چک می‌کنید، دستگاه مایکروویو صبحانه شما را آماده می‌کند. در راه مطلع می‌شوید آژانس بین‌المللی انرژی اتمی از کشور‌ها خواسته تا برای خلع سلاح هسته‌ای با یکدیگر همکاری کنند و ده‌ها مورد دیگر. شب به خانه می‌آیید و درحالی‌که تلویزیون چند‌ده‌میلیونی جدیدتان را که بسیار پیشرفته است، روشن می‌کنید و به تماشای فیلمی علمی-تخیلی می‌پردازید که در آن ارتش یکی از کشور‌های پیشرفته توانسته اطلاعات محرمانه کشوری دیگر را که کدگذاری شده بود، با فناوری درهم‌تنیدگی کوانتومی به دست آورد.
 
مواردی را که در چند سطر بالا خواندید، همگی با چیزی گره خورده است که آن را در اصطلاح مکانیک کوانتومی می‌نامند و در عبارتی دقیق‌تر «نظریه کوانتومی» نام دارد. امروزه بخش زیادی از فناوری‌های اطراف ما با مکانیک کوانتومی درهم‌آمیخته شده است.
 
به‌دشواری می‌توان خانه‌ای را یافت که در آن ابزار‌هایی با زیربنای کوانتومی و فناوریِ مبتنی بر کوانتوم نباشد؛ بنابراین در زندگی روزمره ما فیزیک کوانتومی مهم است؛ چون با آن و در بستر تحولات آن زندگی می‌کنیم. فیزیک کوانتومی و پدیده‌های آن در تمام زندگی فناورانه ما حضور دارد و شناخت عمومی از این بخش از علم برخلاف آنچه فکر می‌کنند، برای همه امکان‌پذیر است. این رویداد صرفا به فیزیک کوانتومی اختصاص ندارد.
 
دو دوره از تاریخ بشر در دوره پسانوزایی را به یاد آورید. نخست دوره‌ای که علم ترمودینامیک یا با ترجمه فارسی آن، علم گرماپویایی، پیشرفت کرد و دود کارخانه‌ها بلند شد و ابزار‌هایی مبتنی بر چرخه‌های ترمودینامیکی مانند ماشین اسب بخار و انواع موتور‌ها اختراع شدند و ترمودینامیک وارد زندگی روزمره شد. کسانی که شناخت خوبی از ترمودینامیک داشتند، چه در زندگی فردی چه در زندگی اجتماعی و اقتصادی از دیگران یک گام جلوتر بودند و این داستان هنوز هم ادامه دارد.
 
اجازه دهید با یک خاطره موضوع را باز کنم. این افتخار را داشتم تا درس ترمودینامیک را با یکی از استادان بسیار باسواد بگذرانم. روزی از روز‌های زمستان درجه وسیله گرمایشی کلاس آن‌قدر زیاد بود که بچه‌ها پنجره را باز کرده بودند تا هم هوای کلاس عوض شود و هم دمای هوا متعادل شود. استاد عزیز ما با محاسباتی سرانگشتی نشان داد اگر در ایران در یک روز هزار کلاس درس چنین وضعی داشته باشند، با قیمت دلار کمتر از هزار تومان آن زمان چه خسارتی به کشور وارد می‌شود.
حالا کافی است میزان اتلاف انرژی را در کل کشور که با فراروند‌های ترمودینامیکی سروکار دارد، لحاظ کنید.
 
امروزه مردم به ترمودینامیک حسی آشنا دارند و می‌دانند در کدام بخش از زندگی‌شان نقش دارد. دوره بعدی که وارد زندگی روزمره شد، زمانی بود که الکتریسیته و مغناطیس چراغ خانه‌ها و خیابان‌ها را روشن کرد. با گذشت سال‌های طولانی، حالا در همه جای کره زمین مردم می‌دانند الکتریسیته و مغناطیس چه نقش انکارناپذیری در زندگی دارند. فیزیک کوانتومی هم این‌گونه است. در تاروپود زندگی حضور دارد و ندانستن مفاهیم اساسی آن می‌تواند آسیب‌رسان باشد. به‌ویژه آنکه شوربختانه چندسالی است شیادان سودجو در لباس شبه‌علم به فیزیک کوانتومی متوسل شده‌اند و افراد ساده‌لوح را طعمه شیادی خود قرار داده‌اند. یک مورد از این شیادی را خودم شاهد بودم که خانم کارگردان سرشناسی به یکی از شیادان مراجعه کرده بود تا با استفاده از دستبند کوانتومی و انرژی‌های مثبت کیهانی کاری کند خانم کارگردان در جشنواره جایزه ببرد. فهم فیزیک کوانتومی برای پیشگیری از چنین شیادی‌هایی ضروری است.

**چرا این کتاب مهم است؟
کتاب «باسیل دیویس» از چند منظر مهم است، اما برای نشان‌دادن اهمیت آن نخست لازم است کمی از حال‌و‌هوای کتاب‌های کوانتومی که در دنیا و البته کم‌وبیش در ایران وجود دارد، بدانید. حقیقت آن است که کوانتوم موضوع پرکششی است و بعد از نجوم شاید از پرعنوان‌ترین کتاب‌های علمی عامه‌فهم باشد. کتاب‌های کوانتومی را می‌توان به دو دسته خیلی کلی تقسیم کرد. کتاب‌هایی که دانشگاهی هستند و کتاب‌هایی که برای عموم نوشته شده‌اند. اما همین دو دسته هم زیرمجموعه دارند، به‌ویژه کتاب‌هایی که برای عامه مردم نوشته شده‌اند.
 
درواقع به‌جز فیزیک‌دانان و دانشجویان رشته فیزیک، مابقی افراد در مواجهه با فیزیک کوانتومی در طبقه عامه قرار دارند که البته طیفی گسترده است. از دانش‌آموزان باهوش دبیرستان‌ها گرفته تا دانشجویان علوم انسانی که مطالعات‌شان درباره فناوری است، از پدربزرگی که از سازوکار تلویزیون ال‌سی‌دی و مایکروویو در شگفت است تا وزیر نیرو در کابینه رئیس‌جمهور و وزیر دفاع، همگی عامه مردم به شمار می‌روند که نیازمند دانستن مقدمات فیزیک کوانتومی‌اند. این کتاب نه اینکه تمام طیف را شامل شود، اما طوری نوشته شده که بخش مهمی از این طیف را شامل شود. دانش‌آموزان دبیرستان، دانشجویان و استادان دیگر شاخه‌های علوم مهندسی و دیگر مردم علاقه‌مند که هنوز چیز‌هایی از فیزیک دبیرستان به یاد دارند، این بخش از طیف مهم‌اند، چون با فناوری و بازار روز آن سروکار دارند؛ چون در فعالیت‌های اقتصادی فعال هستند و از همه مهم‌تر یکی از مجرا‌های مهم انتقال اطلاعات به دیگر بخش‌های جامعه به شمار می‌روند.
 
این کتاب سه ویژگی مهم دیگر دارد که برای جامعه علمی ایران مطلوب است. نخست اینکه از ریاضیات و معادلات تهی نیست، اما معادلات و ریاضیات آن بسیار آسان است. آن‌قدر آسان و خوش‌خوان که حتی می‌توان کتاب را خودخوانی کرد.
 
ویژگی مهم دیگر آن وجود تمرین در متن کتاب است. تمرین‌ها بسیار آسان است، گاهی در حد ۳۰ ثانیه اندیشیدن یا نوشتن یک خط محاسبات ساده، اما به‌هرحال کتاب در دل خود تمرین زیاد دارد. وجود تمرین در هر کتابی، حتی کتاب کودکان ضمانت فهم دقیق و عمیق است و مانعی برای طوطی‌وار خواندن.
 
ویژگی دیگر کتاب نداشتن پیش‌فرض‌های پیشرفته و پیچیده است. کمتر کتابی را می‌توان یافت که چنین ویژگی‌هایی را کنار هم بچیند و کتابی ساده و دقیق تولید کند. این کتاب را برای معرفی به جامعه علمی ایران برگزیده‌ام و امیدوارم اگرچه بازار کتاب‌های علمی در رکود است؛ مترجمی توسعه‌باور دست به ترجمه بزند.
 

**نگاهی سریع به کتاب
کتاب «فیزیک پایه نظریه کوانتومی» به سال ۲۰۲۰ و در دوره‌ای که ویروس جهانگیر کرونا زمین را تسخیر کرده، منتشر شده است. با نگاهی سریع به کتاب، چندین نکته دستگیرمان می‌شود که به قرار زیر است. کتاب در ۱۵ فصل تنظیم شده و تعداد صفحات و عناوین گنجانده‌شده در هر فصل، چنان است که به‌راحتی می‌توان آن را در یک جلسه سه‌ساعته تدریس کرد.
 
خوانندگان عزیز اطلاع دارند که در ایران سنت غلطی پا گرفته که کتاب‌های درسی دانشگاه را ناقص درس می‌دهند. استاد و دانشجو هم استدلال خودشان را دارند. استادان معتقدند دانشجویان کتاب نمی‌خوانند و ناچارند همه چیز را درس بدهند. دانشجویان هم مدعی‌اند حجم کتاب‌های درسی زیاد است و فرصت کافی ندارند. این استدلال درباره برخی دروس ممکن است صدق کند؛ دروسی همچون فیزیک مدرن، الکترومغناطیس و...، اما ایراد کار آنجاست که وقتی از همان ترم اول تحصیلی بنا بر ناقص‌خواندن باشد، در پایان مقطع حجم نخوانده‌های دانشجو از حجم خوانده‌هایش بیشتر است. این کتاب چنین مشکلی ندارد؛ یعنی نه دانشجو می‌تواند بهانه حجم زیاد بگیرد و نه مدرس می‌تواند بگوید فرصت کافی نداشته است. کتابی کمتر از ۲۰۰ صفحه، با چیدمان ۱۵ فصلی، با زبانی ساده، بدون تمرین‌های زیاد آخر فصل، با داشتن یک خلاصه در انتهای هر فصل، خواندنش به اندازه نوک سوزن دشواری ندارد. اگر ترم تحصیلی را ۱۵ جلسه فرض کنیم و با دقت به این موضوع که فصل اول و دوم آن بسیار ساده است، نتیجه می‌گیریم تدریس کتاب همان‌گونه که نویسنده بر اساس تجربه‌اش نوشته، برای یک ترم ممکن و بلکه بدیهی است.
 
نکته شایان توجه دیگر کتاب، وجود تصاویر و کاریکاتور‌هایی است که نویسنده برای فهم هرچه بیشتر استفاده کرده است. در حقیقت کتاب «باسیل دیویس» ابدا خشکی و دشواری کتاب‌های کلاسیک کوانتومی را ندارد. کل زحمتی که خواننده برای فهم این کتاب خواهد کشید، با فهم دو فصل از کتاب «ساکورایی» برابری نمی‌کند؛ این در حالی است که خواندن این کتاب مفاهیمی را می‌آموزد که همپوشانی با کتاب وزین «ساکورایی» فقید دارد.
 
نکته درخورتوجه دیگری که در کتاب مشهود است، حفظ پیوستگی منطقی فیزیک کوانتومی با فیزیک پیشاکوانتومی است. وقتی از فیزیک کوانتومی حرف می‌زنیم، در واقع درباره پدیده‌هایی حرف می‌زنیم که تبیین آن‌ها با فیزیک پیشاکوانتومی ممکن نبود؛ مثلا تابش جسم سیاه. اگرچه «ماکس پلانک» توانست منحنی تابش جسم سیاه را فرمول‌بندی کند یا فیزیک‌دان شهیر دانمارکی بنیان‌گذار انستیتو فیزیک که به نام خود او، «نیلز بور»، است، توانست تراز‌های اتمی را فرمول‌بندی کند، اما «پلانک» و «بور» هیچ‌یک هنگام ارائه آنچه به خاطرش نوبل گرفتند، دانشی مدون درباره کوانتوم نداشتند.
 
روی دیگر سخنم این است که «پل دیویس» این مهم را لحاظ کرده و کتاب را با موضوعات پیشاکوانتومی شروع کرده است؛ مکانیک نیوتونی، فیزیک آماری و مفهوم میدان. به عبارت دقیق‌تر، او نشان داده اساسا چرا فیزیک‌دانان دریافتند باید فیزیک کوانتومی داشته باشند. فهم این چرایی به خواننده کمک می‌کند تا بداند چرا امروزه فیزیک‌دانان درصدد پیوند‌زدن نظریه کوانتومی با نسبیت هستند. فیزیک اگرچه در ظاهر تعدادی قله مرتفع دور از هم همچون نظریه کوانتومی و نظریه نسبیت و نظریه الکترومغناطیس و نظریه گرما پویایی است، اما در واقع تمام این قله‌های دور از هم یک رشته‌کوه به هم متصل‌اند و این کتاب بخشی از این رشته‌کوه را نشان داده است.
 

**نگاهی دقیق به کتاب
اجازه دهید سفری کاوشگرانه را به کتاب داشته باشیم و بیشتر با محتوای آن آشنا شویم. کتاب در ۱۵ فصل تألیف شده و ۲۰۰ صفحه دارد. کتاب اگرچه به تاریخ نظریه کوانتومی نپرداخته، اما نویسنده در هر فصلی اشاره‌هایی به تاریخ هم دارد. منظور از تاریخ، نه وقایع مرتبط با تاریخ نظریه کوانتومی، بلکه روند تاریخی نظریه و نحوه دستیابی به آن حفظ شده است.
 
نویسنده ابتدا نگاهی سریع دارد به مرور مفاهیم فیزیک کلاسیک ذرات بنیادی، یا به عبارت دیگر نگاه کلاسیک به ذرات. دلیل این ورود هم این است که به کمک نگاه کلاسیکی و ایراد‌های آن است که زمینه برای ورود به نگاه کوانتومی ذرات فراهم می‌شود. فصل اول کتاب دربردارنده نگاه کلاسیکی است. عنوان فصل دوم، فیزیک نیوتنی است. بد نیست در اینجا نکته‌ای را یادآور شوم. معمولا دانش‌آموزان یا حتی دانشجویان سال اول، فیزیک نیوتنی را با واژگانی همچون سرعت و شتاب در دو بعد و سه بعد می‌دانند؛ این در حالی است که فیزیک نیوتنی به چیزی عمیق‌تر اختصاص دارد؛ همان چیزی که «باسیل دیویس» نوشته است؛ بررسی جنبش ذرات بنیادی و مفاهیم فضا-زمان. بار‌ها دانش‌آموز یا دانشجویی را دیده‌ام که مسائل فیزیک مکانیک کنکور یا فیزیک یک دانشگاه را به‌خوبی حل می‌کند؛ درحالی‌که ابدا فهمی از ساختار علّی و ساختار فضا-زمان نیوتنی ندارد. احتمالا «دیویس» هم چنین تجربه‌ای را دارد و به همین دلیل بدون دخالت‌دادن روابط ریاضی، مفاهیم اصلی مکانیک نیوتنی را نوشته است.
 
فصل سوم مکانیک آماری است و نگاهی کلاسیک به اتم‌ها و قانون‌های ترمودینامیک، به‌ویژه قانون سوم می‌اندازد. در حقیقت مکانیک آماری مقصود و فحوای مکانیک نیوتنی درباره ساختار اتمی ماده است. مکانیک آماری نقشی تاریخی را در نظریه کوانتومی ایفا می‌کند و زیربنای چیزی است که امروزه نظریه کوانتومی اطلاعات نام دارد.
 
فصل چهارم کتاب که عنوانش میدان‌های فیزیک کلاسیکی است، به‌طور خاص میدان‌های الکترومغناطیسی و گرانشی را بررسی می‌کند. در واقع فهم «میدان» در این فصل کمک خواهد کرد تا معنای «میدان» را در نظریه کوانتومی بهتر درک کنید.
 
فصل پنجم سرآغاز ورود به دنیای کوانتوم است؛ عنوان فصل، فاجعه فرابنفش است؛ واژه‌ای که در هر کتاب کوانتومی می‌توان یافت. در این فصل خواننده با جسم سیاه و کاواک آشنا می‌شود که چگونه ذهن‌های دانشمندان بزرگی را به چالش کشید.
 
فصل ششم کتاب هم عنوان معروفی دارد؛ جذب و نشر تابش. این فصل از کتاب بسیار مهم است؛ زیرا خواننده تازه‌کار با چند موضوع اساسی آشنا می‌شود. نخست اینکه یاد می‌گیرد سازوکار جذب و نشر با فیزیک کلاسیکی توضیح‌پذیر نیست. فصل ششم با داستان «اثر فوتوالکتریک» شروع می‌شود؛ همان پدیده‌ای که «آلبرت اینشتین» به خاطرش جایزه نوبل گرفت. سپس اثر کامپتون بررسی می‌شود و دو موضوع مهم دیگر؛ یکی اصل عدم قطعیت و عمق نفوذ آن در ساختمان نظریه کوانتومی، دیگری متناهی‌بودن زمان برهمکنش.
 
فصل هفتم کتاب مثل هر کتاب درسی کوانتوم که به امواج ماده می‌پردازد، اختصاص دارد. امواج ماده را معمولا در درس فیزیک مدرن هم در قالب فصلی مجزا بررسی می‌کنند. «دیویس» داستان امواج ماده را با فرضیه‌های دوبروی شروع می‌کند و موضوع تداخل را نشان می‌دهد. در این فصل، نظریه کوانتومی نور و امواج الکترون به‌سادگی و زیبایی توضیح داده شده و در پایان اتم هیدروژن به‌عنوان ساده‌ترین اتم‌ها بررسی شده است.
 
دو فصل هشتم و نهم که به ترتیب نظریه نسبیت خاص و هندسه فضا-زمان نام دارد، در نگاه اول برای خواننده تازه‌آشنا با نظریه کوانتومی، عجیب می‌نماید و از خود خواهد پرسید نسبیت خاص و فضا-زمان چگونه به نظریه کوانتومی گره خورده است! در حقیقت خواننده کتاب در این دو فصل چیز‌هایی را خواهد آموخت که در فصول ۱۲ به بعد درمی‌یابد چرا باید نسبیت خاص را بلد باشد. فصل هشتم با سرعت نور شروع می‌شود. چرا سرعت نور؟ چون سرعت نور در نسبیت موضوعی مهم است؛ هم سرعت حدی است و هم سرعتی که ناظر‌ها همگی آن را یکسان اندازه‌گیری می‌کنند. در این فصل مفاهیم سرعت نسبی و نسبی‌بودن اندازه‌گیری‌های ناظر‌های مختلف تبیین شده است. همچنین خواننده می‌آموزد جرم، زمان و طول هر سه مفاهیم در چارچوب نسبیت خاص غیرمطلق هستند. «دیویس» در پایان این فصل اشاره‌ای مختصر دارد بر نظریه کوانتومی و نسبیت.
 
فصل نهم هندسه فضا-زمان است. این فصل چندین مفهوم اساسی فیزیک را در‌بر دارد؛ نخست اینکه تعریفی دقیق از فضا-زمان ارائه می‌کند. شاید باورش سخت باشد، اما بار‌ها دیده شده دانشجویان فارغ‌التحصیل فیزیک نمی‌توانند تعریفی نیمه‌دقیق از فضا-زمان ارائه کنند. البته که فهم فضا-زمان آسان نیست، اما دانستن تعریف نسبتا دقیق، آن‌چنان مهم است که اگر دانشجویان ندانند، به معنای واقعی عمق خیلی از درس‌هایی را که می‌خوانند، نخواهند فهمید. کار خوبی که نویسنده در این فصل انجام داده، آشنایی زودهنگام خواننده با نمودار‌های فاینمن است. نمودار‌های فاینمن اگرچه توصیف‌گر فیزیک کوانتومی پیشرفته است، اما آموختن جان کلام آن برای نوآموزان کوانتوم امکان‌پذیر است.
 
نکته دیگری که در این فصل چشمگیر است، آشنایی خواننده با فوتون‌ها در بستر فضا-زمان است. یکی از زیر‌فصل‌های خوب این فصل حامل‌بودن اطلاعات توسط سامانه بس‌فوتونی است. عنوان فصل دهم هوشمندانه انتخاب شده است؛ قلب نظریه کوانتومی. اولین چیزی که «باسیل دیویس» نوشته، چنین است: چگونه نظریه کوانتومی را بیاموزیم؟ در واقع نویسنده با این سؤال می‌خواهد نشان دهد جعبه‌ابزار آموختن نظریه کوانتومی چیست. یکی از مفاهیم بسیار اساسی نظریه کوانتومی «حالت» است. از این فصل به‌آرامی مفاهیم اصلی نظریه کوانتومی با اندکی نشانه‌ها و نماد‌ها وارد داستان می‌شود. حالت‌ها و عملگر‌ها معرفی می‌شوند، خلق و فنای فوتون‌ها، اهمیت بی‌حد احتمال و از آن مهم‌تر تفاوت احتمال کلاسیکی با احتمال کوانتومی.
 
از فصل یازدهم تا پایان کتاب به‌نوعی بخش‌های اساسی نظریه بررسی شده است. فصل یازدهم به دو موضوع مهم دیگر پرداخته است؛ تکانه زاویه‌ای و اسپین. در این فصل خواننده یاد می‌گیرد که به این دو مفهوم قبل از هر چیزی نگاه کوانتومی داشته باشد. لازم می‌دانم همین‌جا خطایی را که در آموختن فیزیک کوانتومی رخ می‌دهد، یادآور شوم. با نگرش کلاسیکی معمولا ذرات بنیادی مثل الکترون، در ذهن دانش‌آموزان چیزی شبیه تیله است و اسپین را هم با مثال فرفره یاد می‌گیرند. در ابتدای امر شاید چنین ساده‌سازی مفید باشد، اما ایراد اصلی آنجاست که حین آموختن کوانتوم هم این نگرش پابرجا می‌ماند. با دانستن این مسئله، «دیویس» از همان اول فصل ۱۱ تصویر کوانتومی را در ذهن خواننده جایگزین می‌کند.
 
فصل دوازدهم کتاب نظریه کوانتومی و نسبیت را در یک قاب نشان می‌دهد. از نظریه دیراک شروع شده، حالت‌های درهم‌تنیده را با فرمول‌های حداقلی یاد می‌دهد. فصل سیزدهم کتاب به پدیده تونل‌زنی پرداخته است که باز هم از اساسی‌ترین مفاهیم نظریه کوانتومی است و خواننده به‌خوبی تمایز میان نگرش کلاسیکی و کوانتومی به پدیده‌های ریزمقیاس را می‌فهمد. در این فصل نخست ارتباط میان فیزیک کوانتومی و فیزیک هسته‌ای هم نمایان می‌شود و به همین دلیل است که نویسنده از تونل‌زنی با نام جادوگری کوانتومی یاد کرده است.
 
فصل چهاردهم کتاب هم به یکی از زیربنایی‌ترین مفهوم‌های نظریه کوانتومی پرداخته است: تابع موج. شاید شنیده باشید که به نقل «فاینمن» جمله‌ای روایت شده که هیچ‌کس مکانیک کوانتومی را نفهمیده است. البته چنین نیست و منظور «فاینمن» نشان‌دادن پیچیدگی و شگفتی مکانیک کوانتومی است؛ اما این جمله درباره تابع موج کاملا صادق است و اگر کسی فصل چهاردهم کتاب درباره تابع موج را نفهمد، بی‌شک دیگر کتاب‌های پیشرفته‌تر کوانتوم را نخواهد فهمید؛ حتی اگر برای شب امتحان بتواند طوطی‌وار چیز‌هایی را حفظ کند.
 
فصل پایانی کتاب هم با نام نتیجه‌گیری به ۹ موضوع کوانتوم پرداخته است که مهم‌ترین آن‌ها موج و ذره، نتایج آماری و اهمیت آن، عدم قطعیت هایزنبرگ، اسپین و آمار، پادذرات، درهم‌تنیدگی و تونل‌زنی هستند. «باسیل دیویس» کتابش را با نگاهی به آینده تحولات نظریه کوانتومی و کاربرد‌های آن به پایان برده است.
 

**این کتاب به چه کار می‌آید؟
حال بعد از خواندن جزئیات بیشتر درباره کتاب شاید این سؤال برایتان پیش آید که در ایران این کتاب به چه کاری می‌آید. به زبان دیگر ترجمه این کتاب چه ضرورتی دارد؟ به اختصار دو مورد را نام می‌برم.
 
نخست مدارس مقطع متوسطه دوم یا همان دو سال پایانی دبیرستان است. همان‌طور که نویسنده هم اشاره کرده بخش زیادی از کتاب و حتی کل کتاب برای بچه‌های درس‌خوان دبیرستان تدریس‌پذیر است و فقط حوصله و ظرافت کار معلم را می‌طلبد. اگرچه نباید فراموش کرد نظام منجمد فکری آموزش‌وپرورش که آلوده به مافیای کنکور است، به چنین کار‌هایی روی خوش نشان نخواهد داد؛ اما اگر بخواهیم دانش‌آموزان امروز ایران، زنان و مردان توسعه‌خواه فردا شوند، تدریس چنین کتابی بسیار ضروری خواهد بود.
 
این کتاب را می‌توان در یک سال تحصیلی کامل به‌عنوان برنامه خارج از کلاس رسمی فیزیک تدریس کرد. پیشنهاد من این است که کتاب را به گروهی از دانش‌آموزان علاقه‌مند تدریس کنند.
 
دومین جایی که می‌توان از این کتاب بهره جست، دانشگاه است. می‌توان کتاب را به تمام دانشجویان دانشکده‌های فنی تدریس کرد. اجازه دهید برای روشن‌شدن اهمیت تدریس کتاب جمله‌ای را از ریاضی‌دانی که در‌حال‌حاضر نامش خاطرم نیست، نقل‌قول کنم. ریاضی‌دان مد‌نظر چنین گفته است: اهمیت تدریس یک ترم نظریه اعداد برای مهندسان کمتر از تدریس حسابگان نیست. حق با ریاضی‌دان است. نظریه اعداد توان شکوفاسازی ذهن دانشجوی مهندسی را دارد؛ به گونه‌ای که در آینده مهندسی خلاق خواهد شد. این کتاب و نظریه کوانتومی هم چنین کاربردی دارد.
 
دانشجویان مهندسی در کنار درس‌هایی که مبانی فناوری است، با نظریه کوانتومی آشنا می‌شوند و خاستگاه بسیاری از فناوری‌های نوین را درک خواهند کرد. در آینده هم وقتی در جایی صنعتی یا آموزشی یا حتی شرکت خصوصی خودش باشد، درک بهتری از روند فناوری خواهد داشت.

درک بهتر هم منجر به سوددهی اقتصادی برای خودش و کشور خواهد شد؛ بنابراین تدریس چنین کتابی را که کمترین فشار درسی و بیشترین هیجان و انگیزه را با خود دارد، دست‌کم نگیریم و بدانیم فوایدش بیش از چیزی است که فکر می‌کنیم.
 
**چگونه از این کتاب استفاده کنیم؟
ممکن است این سؤال برایتان پیش آید که چگونه از این کتاب استفاده کنیم؛ بنابراین برای سه دسته کلی از خوانندگان مشتاق مطالعه کتاب پیشنهاد‌های خودم را ارائه می‌دهم. پیشنهاد‌ها مبتنی بر تجربه نویسنده این مقاله و نوشته‌های «باسیل دیویس» است.

اگر دانشجوی مقطع کارشناسی فیزیک هستید، در هر ترم تحصیلی می‌توانید این کتاب را بخوانید. از بیان ساده و مفاهیم دقیق آن شگفت‌زده می‌شوید. تک‌تک تمرین‌ها را حل کنید. حتی می‌توانید خودتان تمرین‌های سخت‌تری را طراحی کنید. سعی کنید ارتباط میان مفاهیم متفاوت را کشف کنید. در فصل‌های آخر کتاب تلاش کنید تمام روابط ریاضی را بفهمید و در صورت امکان بازنویسی و استخراج کنید. اگر دانشجوی فیزیک هستید، بدانید که این کتاب جایگزین کتاب درسی نیست؛ اما اگر در همان سال اول یا دوم کتاب را بخوانید، آمادگی بسیار خوبی برای درس چهارواحدی کوانتوم خواهید داشت.
 

اگر دانش‌آموز دبیرستانی هستید و به شکل خودخوان کتاب را در دست گرفته‌اید، با آرامش و حوصله بخوانید. ممکن است بعضی جا‌های کتاب برایتان دشوار به نظر برسد. از روی مطلبی که متوجه نشده‌اید، عبور نکنید. از معلم فیزیک بپرسید یا در اینترنت با جست‌وجویی ساده بیشتر درباره‌اش بخوانید. برخی از مفاهیم کتاب در شبکه جهانی یوتیوب کلیپ‌های آموزنده و زیبایی دارد. می‌توانید با تماشای کلیپ‌ها بهتر و عمیق‌تر بیاموزید. گروهی درس‌خواندن، به شکوفایی هرچه بیشتر ذهن شما کمک خواهد کرد. اگر دوره کرونا نبود، حتما پیشنهاد می‌کردم گروهی کتاب را بخوانید؛ اما با توجه به شرایط کرونا می‌توانید از اسکای‌روم استفاده کنید و با دوستان همفکرانتان درباره مفاهیم کتاب گفتگو کنید.
 

اگر معلم فیزیک دبیرستان هستید، پیشنهاد می‌کنم کتاب را برای یک سال درسی برنامه‌ریزی کنید. ابتدا هر فصل را تدریس کنید. سپس از دانش‌آموزان بخواهید هرکس بخشی از موضوع فصل را به هر شیوه‌ای که روش کارتان است، بازگو کند تا مطمئن شوید بچه‌ها فهمیده‌اند. در فصل‌های پایانی کتاب که معادلات اساسی کوانتوم به چشم می‌خورد، همین که دانش‌آموزان با ساختار کلی روابط آشنا شوند و مفهوم خوابیده در پس آن را بدانند کافی است.
 
اگر دانشگاه تدریس می‌کنید و کتاب را به دانشجویان مهندسی درس می‌دهید، می‌توانید بدون حتی حذف یک فصل از کتاب در یک نیم‌سال تحصیلی تدریس کنید و امتحان پایانی را هم با سؤالات خلاقانه که می‌توانید طرح کنید، برگزار کنید.
 
پیشنهاد می‌کنم متناسب با هر فصل به دانشجویان پروژه بدهید. اگر این کتاب را به دانشجویان فیزیک، ریاضی یا شیمی تدریس می‌کنید، بهتر است در کنار درسی مثل فیزیک مدرن، جایگزینی برای فیزیک یک و دو در رشته ریاضی و درس مکمل شیمی هسته‌ای یا شیمی کوانتومی مقطع کارشناسی استفاده شود. در حالت کلی کتاب برای تمام دانشجویان علوم و مهندسی مفید است؛ اما برای رشته فیزیک بهتر است سال اول یا دوم تدریس شود. نکته آخر اینکه اگر به دانشجویان فیزیک تدریس می‌کنید و فرصت کافی دارید، حتما خودتان به غنای ریاضی کتاب بیفزایید. فیزیک بدون ریاضیات راه به جایی نخواهد برد.

**درباره نویسنده
نویسنده کتاب، «باسیل دیویس» سرگذشت جالبی دارد. درباره زادگاه او اطلاعاتی پیدا نکردم؛ اما آنچه نوشته شده، حکایت از تحصیلات او در مدارس و دانشگاه‌های هندوستان دارد و احتمالا زاده این کشور باشد. او بخشی از تحصیلات خود را در هند سپری کرد. سپس به دانشگاه تولین پیوست تا دکترای خود را دریافت کند؛ اما نکته جالب در زندگی علمی او تحصیلاتش در الهیات و علوم دینی است. «دیویس» هم دکترای فیزیک دارد و هم دکترای علوم دینی. او در‌حال‌حاضر استاد دانشگاه زاویر در ایالت لوئیزیانای آمریکا است و به تدریس دروس فیزیک مشغول است.

می‌خواهم در پایان به نکته‌ای اشاره کنم. با وجود آنکه در دنیا هرساله تعداد زیادی کتاب درباره فیزیک و مکانیک کوانتومی منتشر می‌شود؛ اما باز هم فیزیک‌دانان مشغول نوشتن هستند. در جهان علمیِ استاندارد دو نکته به چشم می‌خورد؛ نخست اینکه هر استاد و پژوهشگری به فراخور تجربه و دانش و نیاز کاری خودش دست به تألیف می‌زند و کتابش در بوته نقد قرار می‌گیرد. دوم اینکه کتابش چاپ شده، برایش تبلیغ می‌شود و به نهاد‌های علمی معرفی می‌شود. در ایران هستند استادانی که می‌توانند کتابی به‌مراتب بهتر از کتاب «باسیل دیویس» بنویسند و البته انگشت‌شمار استادانی این کار را کرده‌اند؛ اما شوربختانه هیچ حمایتی از آن‌ها صورت نگرفته است. برای نمونه یکی از نامورترین استادان فیزیک کشورمان کتابی را به‌مراتب پربارتر از کتاب «دیویس» به زبان فارسی نوشته است؛ اما هنوز هیچ ناشری حاضر به چاپ آن نیست!
 
ارسال نظرات
نام:
ایمیل:
نظر: