معرفی و بررسی کتاب معما‌هایی برای رازگشایی از عالم، نوشته کامران وفا

0

کتاب «معما‌هایی برای رازگشایی از عالم» نوشته کامران وفا به تازگی با ترجمه حسام الدین ارفعی توسط نشر نو منتشر و راهی بازار نشر شده است. نسخه اصلی این کتاب سال ۲۰۲۰ منتشر شده است.

کامران وفا نویسنده ایرانی آمریکایی این کتاب، متولد سال ۱۳۳۹ در تهران است و به عنوان استاد ریاضی و فلسفه طبیعی دانشگاه هاروارد فعالیت می‌کند. او که سال ۲۰۰۸ برنده مدال دیراک شد، در تلاش است با استفاده از معما‌های ساده و قابل فهم، اصول فیزیک و ساختار عالم را برای عموم مخاطبان تشریح کند. وفا یکی از نظریه پردازان نظریه ریسمان است و پژوهش‌هایش بر ماهیت گرانش کوانتومی و رابطه بین هندسه و نظریه‌های میدان‌های کوانتومی بنا شده‌اند. او علاوه بر فیزیک و فلسفه، نگاهی ریاضیدانی دارد و به کندوکاو دادوستد‌های علوم ریاضی و فیزیک علاقه‌مند است و معتقد است این دو علم با وجود درهم تنیدگیشان، تفاوت‌های اساسی و عمیقی با هم دارند.

یکی از روش‌های اصلی فعالیت این پژوهشگر علمی این است که نشان دهد نگاه کردن از مناظر مختلف به یک مساله و موضوع، چگونه می‌تواند به غنای دانش نسبت به آن موضوع بیانجامد. حسام الدین ارفعی مترجم کتاب «معما‌هایی برای رازگشایی از عالم» می‌گوید دیدگاه عمیق فلسفی حاکم بر کتاب او را به ترجمه آن علاقه‌مند کرده است . چون این دیدگاه فلسفی، بسیار متفاوت از آن چیزی است که معمولا به عنوان فلسفه علم شناخته می‌شود. او می‌گوید کتاب پیش رو، شاید در نگاه اول فلسفی نباشد و یک اثر ابتدایی به چشم بیاید، اما این طور نیست. ارفعی می‌گوید نکته مهم درباره این کتاب این است که نشان می‌دهد ریشه‌های فیزیک چه قدر افشان است و لزوما از طرز فکری مشخص و صلب تحت عناوین پرطمطراقی چون دیالکتیک، رئالیسم، ایدئالیسم، ماتریالیسم و … ریشه نمی‌گیرد.

مثال‌ها و معما‌هایی که کامران وفا در کتاب «معما‌هایی برای رازگشایی از عالم» آورده، از نظر تاریخی بازه زمانی بزرگی را شامل می‌شوند؛ چون او هم از تفکرات باستانی برای درک محیط و عالم بهره برده هم از رویکرد‌های مدرن و نظریه‌های پیچیده مانند نظریه ریسمان استفاده کرده است. او معتقد است تعجب‌آور نیست اگر ریاضیات زبان طبیعی توصیف نحوه کارکرد طبیعت باشد. ریاضیات ستون فقرات فیزیک است که هدفش توصیف نحوه کارکرد جهان در بنیادی‌ترین لایه‌های آن است و هرچه قوانین طبیعت را عمیق‌تر بفهمیم، به همان میزان به موضوعات پیشرفته‌تری در ریاضیات احتیاج خواهیم داشت؛ به حدی که فیزیک امروزه به خاطر پیچیدگی ریاضیاتی‌اش، به غیر قابل فهم بودن توسط غیر متخصصان شهرت پیدا کرده است؛ اما چنین درکی، سادگی قوانین فیزیک و زیبایی ریاضیات را در دستیابی به جوهر اصلی واقعیت فیزیکی نادیده می‌گیرد. خوشبختانه، غالبا این تفکرات محوری را می‌توان با معما‌های ساده ریاضی روشن کرد.

کتاب معما‌هایی برای رازگشایی از عالم» ۱۱ فصل اصلی دارد که به ترتیب عبارت‌اند از: «درآمدی بر فیزیک نوین»، تقارن و قوانین بقاء، 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.


پیشگفتار کتاب

تمایلی ذاتی داریم که بدانیم چیز‌ها چطور کار می‌کنند. امید داریم که در اطراف خود الگو‌هایی را مشاهده کنیم که ما را در انتظارمان از آنچه در آینده رخ می‌دهد یاری رسانند. کمی کردن این الگو‌ها فرایندی است که به مرور انسان را به ابداع ریاضیات هدایت کرد. از این رو تعجب‌آور نیست که ریاضیات زبان طبیعی توصیف نحوه کارکرد طبیعت باشد. در واقع ریاضیات ستون فقرات فیزیک است که هدفش توصیف نحوه کارکرد جهان در بنیادی‌ترین لایه‌های آن است. هرچه قوانین طبیعت را عمیق‌تر بفهمیم، همان قدر به موضوعات پیشرفته‌تری در ریاضیات احتیاج خواهیم داشت به حدی که فیزیک امروزه به خاطر پیچیدگی ریاضیاتی‌اش، به غیر قابل فهم بودن توسط غیر متخصصان شهرت یافته است.

اما چنین در کی، سادگی قوانین فیزیک و زیبایی ریاضیات را در دستیابی به جوهر اصلی واقعیت فیزیکی نادیده می‌گیرد. به عنوان فیزیکدانی مشتاق ریاضیات، به طور مستقیم شاهد این بوده‌ام که چگونه در عمق همه ساختار‌های به ظاهر پیچیده و دست نیافتنی ریاضیات که در تدوین قوانین فیزیک پدیدار می‌شوند، نکته‌هایی ساده و عمیق از حقایق جای گرفته است. این حقایق آن چیزی است که دانشمندان می‌کوشند آنگاه که غبار‌ها فرو نشسته و قوانین فیزیک کشف شده باشد، شفاف سازند. این نکته‌ها به نوعی «چکیده اجرایی»‌اند که دانشمندان به عنوان درس‌هایی که از کشف قوانین طبیعت بر گرفته‌اند، عزیز می‌دارند.

خوشبختانه، غالبا این تفکرات محوری را می‌توان با معما‌های ساده ریاضی روشن ساخت، به انداز‌های ساده که برای پرداختن به آن‌ها و درک معنایشان نیازی به پیش زمینه وسیعی در فیزیک یا ریاضیات نیست. کار کردن روی معما‌هایی ریاضی از این دست نه فقط فرح بخش است، بلکه عمیقا رضایت بخش نیز هست، زیرا آن‌ها وراء معما بودنشان، معانی عمیق‌تری از واقعیت فیزیکی را در بر دارند. هدف من در این کتاب این است که خواننده را به سفری ببرم تا از طریق معما‌های فرح بخش پرده از جنبه‌هایی از قوانین جهان بردارم.

نغمۂ غالب در این کتاب، این نظر است که در زیر واقعیت فیزیکی یک اندیشه فراگیر واحد جای نگرفته است بلکه مجموعه‌ای از آراء تقریبا مخالف است که با هم واقعیت فیزیکی را می‌سازند. هدف اصلی این کتاب درکی است از این که چگونه این مفاهیم متقابل می‌توانند در هم تنیده شوند و هماهنگ با هم در راه غایتی ارزشمند به کار آیند. امیدوارم که با مشاهده برخی از مهم‌ترین اصول کشف شده درباره طبیعت از پشت منشور معما‌ها، این افکار را نشان دهم.

پس از بازنگاهی مختصر به تاریخ علم و تأثیرات متقابل ریاضیات و فیزیک در طی قرون، یک به یک به موضوعات اصلی می‌پردازم. هر بخش با مطلبی یا اندیشه‌ای درباره یک موضوع آغاز می‌شود و پس از آن به بحثی در اهمیت اندیشه مخالف آن می‌پردازیم، و سپس، همان کار با جابه جا کردن موضوع بین فیزیک و ریاضی تکرار می‌شود. همه این‌ها، در پس زمینه معما‌هایی فرح بخش عرضه می‌شود.

اولین موضوع تقارن است. از سویی، اهمیت حفظ تقارن را هم در ریاضیات و هم در فیزیک خواهیم دید، و از سویی دیگر اهمیت شکست تقارن‌ها را. معمای طراحی کوتاه‌ترین بزرگراه بین چهار شهر در چهارگوشه یک مربع، مثال زیبایی از این پدیده است. در حالی که تقارن‌ها نحوه کارکرد

قوانین بقاء مثل قانون بقاء، وجود انرژی را روشن می‌کنند، می‌بینیم که چرا شکست تقارن‌ها برای صرف وجود ما، از آن هم مهم ترند. آن طور که بحث

خواهیم کرد این موضوع مربوط به ذره هیگز است که اخیرا کشف شد. همین طور توضیح خواهم داد که چگونه چشمان ما و جایشان در چهره ما نشانی از شکست تقارن‌ها است. درباره اهمیت آراء شهودی و همچنین ناشهودی هم در فیزیک و هم در ریاضی نیز بحث می‌کنیم. آراء شهودی همچون پیوستگی که در جنبه‌های گوناگون قوانین فیزیک نقشی برجسته دارد و برخی تجریدات ناشهودی، (همچون تصور زمان به عنوان بعدی اضافه) برای درک عمیق‌تر واقعیت لازم‌اند. نشان می‌دهیم که مفهوم پیوستگی، با تمام سادگی، به نتایج محکم‌تری می‌انجامد. یکی از مثال‌هایش آن معمایی است که چرایی وجود دو نقطه متقاطر روی استوا با دمای یکسان را آشکار می‌کند.

همچنین نشان می‌دهیم که چگونه پیوستگی قوانین فیزیک می‌تواند توضیح بدهد که چرا نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین پیش بینی می‌کند که همیشه تعداد فردی از تصویر‌های گرانشی ستاره‌ها داریم. سپس به اندیشه طبیعی بودن می‌پردازیم: اینکه چطور با اطلاعاتی بس اندک، تخمین‌هایی تقریبی از نحوه کارکرد طبیعت به دست‌آوریم. به عنوان مثال با تخمینی ساده نشان می‌دهیم که خورشید را چقدر باید فشرده کنیم تا تبدیل به سیاهچاله شود. بعد به اندیشه مقابل آن می‌پردازیم و بحث می‌کنیم که چطور سروکله أعدادی با بزرگی یا کوچکی غیر طبیعی در قوانین بنیادی طبیعت ظاهر می‌شود که پیش بینی‌شان دور از انتظار است. به ویژه اینکه چرا نیروی گرانش بین پروتون‌ها‌تریلیون‌تریلیون‌تریلیون مرتبه از دافعه الکتریکی بین آن‌ها کوچک‌تر است؟

امکان ظهور اعدادی با بزرگی دور از انتظار را در فیزیک توسط مسأله قدیمی چارپایان ارشمیدس روشن می‌کنیم که پاسخش شامل عددی است با حدود یک میلیون رقم! در آخر درباره هیجان انگیزترین تحولات امروزی فیزیک بنیادی در چارچوب نظریه ریسمان می‌پردازیم. اخیره نظریه ریسمان به عنوان یک نظریه کوانتومی یکسان و در بر گیرنده تمام نیرو‌های بنیادی مطرح شده است. بر مفهوم دوگانی در نظریه ریسمان تمرکز می‌کنیم که در دو دهه گذشته، نظریه پردازان ریسمان را مجذوب کرده و در قوام گرفتن آن نقشی کلیدی بازی نموده است. در این باره صحبت می‌کنم که مثلا چگونه دوگانی به درک بهتری از سیاهچاله و ماهیت فضا – زمان انجامیده است. معمایی که دوگانی را روشن می‌کند، مسأله مورچه‌های برخورد‌کننده روی خط کش است که در آن هدف هر مورچه نیفتادن از لبه‌های خطکش تا حد امکان است.

در نهایت، دوگانیی که در نظریه ریسمان کشف شده است ریز جهان این کتاب است: این اندیشه که چطور اصول متقابل می‌توانند در هماهنگی کامل و به شکلی سازگار و قدرتمند رفتار طبیعت را پیش بینی کنند. هیچ چیز مؤثرتر از این نیست که افکار متقابل هماهنگ با هم کار کنند و این دلیلی است که چرا دوگانی بدل به ابزاری بس قدرتمند در آشکار کردن عمیق‌ترین اسرار جهان ما شده است.

امیدوارم خواندن این کتاب و سروکله زدن با معما‌های آن برایتان جذاب و آموزنده باشد. خیلی خوشحال خواهم شد اگر درک تازه‌ای پیدا کنید از قوانین بنیادی عالممان و اینکه چطور ریاضیات در آن جای می‌گیرد، و همزمان به ارزش توان معما‌ها برای به چالش کشیدن و آگاه کردن و گهگاه شگفت‌زده کردن‌مان، حتی اگر از کودکی از دوستداران معما به آن سان که من بودم و هنوز هم هستم – نبوده‌اید هیچ وقت برای علاقه به آن دیر نیست؟

   

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.