زیبایی فیزیک

سخنرانی پل جی هیویت – قسمت دوم

چرا دانش جویان معمولاً از فیزیک پایه اجتناب می‌کنند و به جایش مثلاً زیست شناسی می‌گیرند؟ زیست شناسی از فیزیک خیلی پیچیده‌تر است. فیزیک در واقع آن قدر ساده است که می‌شود خیلی راحت آن را به زبان ریاضی بیان کرد. اما همین نکته است که برای اغلب مردم مشکل درست کرده؛ که چون می‌شود فیزیک را با زبان ریاضی بیان کرد پس لابد ریاضی هم هست. و این ریاضی، در نظر این «اغلب مردم» یک جور زبان خارجی است. دلیل لین که دانش جوها زیست شناسی را انتخاب می‌کنند این است که مطابق با معلومات عمومی، زیست شناسی یک درس کیفی است در حالی که فیزیک پر از عدد و رقم و فرمول است. یاد دادن فیزیک به زبان ریاضی کار آسانی است، اما اگر فکر کنیم یاد گرفتن آن هم همین طور است سخت اشتباه کرده‌ایم.
ما – به خصوص در دبیرستانها – بد جوری در مضیقه معلمهای خوب فیزیک هستیم. بیایید رفع این مشکل را از کلاسهای خودمان شروع کنیم؛ فیزیک را از آسمانها به زمین بیاوریم و به آن مشروعیت بدهیم؛ آن را کیفی تدریس کنیم. من خودم با یاد دادن «فیزیک مفهومی» این کار را می‌کنم. منظورم از فیزیک مفهومی بررسی کیفی مفاهیم اساسی فیزیک است با تأکید به تصویرهای ذهنی که آنها را به وقایع و چیزهای آشنای زندگی روزمره مربوط می‌کند.
من در سیتی کالج همه جور درسی داده‌ام ولی کلاس مورد علاقه‌ام همیشه کلاس فیزیک برای دانش جوهای غیر علوم تجربی بوده است. یادم می‌آید معلمها سابق می‌گفتند تنها چیزی که می‌شود در این جور کلاسها تدریس کرد تاریخچه‌ای از فیزیک است – یا مثلاً یک جور «علم و اجتماع». استدلال می‌کردند که چون این ئانش جوها ریاضی بلد نیستند نمی‌شود فیزیک درست و حسابی را بهشان درس داد. من همیشه مخالف سرسخت این نظر بوده‌ام. فکر نمی‌کنم جاره کار با دانش جوهای غیر علمی این باشد که فیزیک را کنار بگذاریم و از مواجهه با مفاهیم بنیادی پرهیز کنیم. بر عکس عقیده دارم که باید بپردازیم به اصل جوهر فیزیک؛ درست به مغز مطلب و جان کلام. یعنی اصول بنیادی فیزیک را بگوییم اما نه به زبان سنتی ریاضی بلکه به زبانی که بیشتر دانش جوهای غیر علمی آن را می‌فهمند – یعنی زبان مادری.
بنا بر این اولین هدف من در کار تدریس، یاد دادن فیزیک «جان کلامی» است با تأکید بر زندگی روزمره. دنیای دور و بر ما پر از فیزیک است. اشتباه است که فکر کنیم فیزیک را فقط می‌شود در آزمایشگاه یا توی کتابهای درسی پیدا کرد. فیزیک همه جا هست و منی که معلم فیزیک هستم وظیفه دارم به این فیزیک در ئهن شاگردهایم جان ببخشم. کسی که فیزیک را مفهومی یاد گرفته باشد چشم و گوشش به دور و برش باز است، درست همان طور که یک گیاه شناس وقتی توی باغ گشت می‌زند چشم و گوشش به درخت و گل و گیاه، خیلی از مال اغلب ما بازتر است. پر مایگی زندگی فقط این نیست که دنیا را با چشمهای کاملاً باز تماشا کنیم بلکه در این است که بدانیم باید دنبال چه چیزی بگردیم.
مفهوم نیرو را در نظر بگیرید. ما می‌دانیم که نیروها فقط به شکل جفت وجود دارند، اما آیا چند تا از شاگردان ما هم این را می‌دانند؟ می‌توانیم نشانشان بدهیم که هر نیرویی در واقع بر هم کنش دست کم دو چیز است. اگر فقط یکی از این نیروها را می‌بینند آن نیروی دیگر لابد از دیدشان در رفته است؛ اما وجود دارد و ما می‌توانیم یادشان بدهیم که دنبالش بگردند. حالا یک ماشین را در نظر بگیرید که در جاده حرکت می‌کند. شاکردها این را می‌فهمند که برای ادامه حرکت ماشین در مقابل اصطکاک و غیره نیرویی در کار است اما این نیرو که ماشین را جلو می‌برد کجاست؟ تایرها جاده را عقب می‌زنند (شاهدش آن سنگ ریزه‌هایی هستند که در جاده‌های خاکی از زیر چرخها به عقب پرتاب می‌شوند)، خوب حالا آن چیست که تایرها را به جلو هل می‌دهد؟ جاده. بله این جاده است که ماشین را به جلو می‌برد! این خودش لطفی دارد که این چیزها را به شاگردهامان بفهمانیم. به دیوار تکیه می‌کنم و می‌پرسم که چه چیزی دارد اتفاق می‌افتد. آنهایی که توی باغ فیزیک نیستند می‌گویند که دارم دیوار را فشار می‌دهم. اما کسی که فیزیک بلد باشد می‌بیند که چیز دیگری هم در حال وقوع است، دیوار هم دارد به من فشار وارد می‌آورد. یا، به طور دیگری گفته باشم، فرض کنید یک وقتی عصبانی بشوید و با مشت به دیوار بکوبید: بامب! خوب، دستتان صدمه می‌بیند. آن را باند پیچ می‌کنید و یکی از رفقا می‌پرسد که چه شده. به او چه می‌گویید؟ می‌گویید که «دیوار به دستم خورده»؟ بله درست است. دیوار زده دستتان را له کرده است. یک صفحه کاغذ را میان دو دستتان می‌گیرید و ادعا می‌کنید که قهرمان بوکس سنگین وزن دنیا هم نمی‌تواند با بیست و پنج کیلو گرم نیرو به این کاغذ ضربه بزند. اگر با تمام قوای ممکن به این کاغذ مشت بزنید فقط ضربه خیلی آهسته‌ای را احساس می‌کنید. صفحه کاغذ نمی‌تواند «جواب مشت» شما را با بیست و پنج کیلو گرم بدهد. بنا بر این شما هم نمی‌توانید آن را با بیست و پنج کیلو گرم بزنید. هیچ کس نمی‌تواند سختتر از آن چه می‌زند بخورد. همیشه همان را می‌گیرید که می‌دهید. نمی‌شود به چیزی خورد بدون آن که آن چیز هم به آدم بخورد.
چیزهای یاد دادنی آن قدر زیاد هستند که باید مواظب باشیم تعداد مباحث را محدود کنیم. باید این اصل «کمترین دانش» آلان هولدن را به خاطر بسپاریم که «همان قدر یاد می‌گیریم که برای زنده ماندن احتیاج داریم و بقیه را فراموش می‌کنیم (هولدن 1968)». حکایت آن چیزی است که در «بررسی کتاب کودک» آمده بود که «مطالب این کتاب خیلی بیشتر از آن چیزهایی بود که می‌خواستم در باره پنگوئنها بدانم». من اغلب در کلاسهایم فقط به گفتن یکی دو تا مطلب قناعت می‌کنم و بعد برای روشن شدن آنها مرتب مثال می‌زنم، مثال می‌زنم و مثال می‌زنم.
من از شکل کشیدن روی تخته سیاه خیلی استفاده می‌کنم. البته این کار برای من مشکل نیست چون در کشیدن کارتون زمینه دارم. اما فکر می‌کنم هر معلمی باید کمی نقاشی یاد بگیرد، حد اقل کشیدن چیزهای ساده را، مثلاً یک مکعب، یا یک بیضی با کانونهایش، جایِ درستِ سیاره و خورشید را. ما معلمهای فیزیک شهرت خوبی در نقاشی نداریم. اغلبمان صاف و پوست کنده قبول می‌کنیم که بلد نیستیم نقاشی کنیم. اما این یک جور طفره رفتن است. آیا هیچ وقت به طور جدی سعی کرده‌ایم که این کار را یاد بگیریم؟ با یک کمی مهارت در نقاشی می‌شود نخوه تدریس را کلی بهتر کرد. دانش جو چه فکر می‌کند وقتی سرِ صبر در کلاس نشسته و معلمش را می‌نگرد که دارد تقلا می‌کند تا بلکه یک مکعب ساده بکشد؟ «آخر هفته پانزده ساعت تکلیف بار ما کرده و خودش حاضر نیست یک ربع وقت صرف کند و مکعب کشیدن را یاد بگیرد.»