شش قطعه آسان به روايت ريچارد فاينمن

مقدمه
 

«فاينمن، استاد ساده سازي در فيزيک»
اين بخش، شرحي از اصول بنيادي فيزيک با بياني غير تخصصي و از زبان ريچارد فاينمن است، که در اختيار مخاطبان قرار خواهد گرفت. شش فصل از آسان ترين فصل هاي کتاب درسي مشهور "درس هاي فيزيک فاينمن " (چاپ اول در سال 1963) انتخاب شده اند. فاينمن زماني خواسته است، بعضي موضوعات اصلي فيزيک را به صورتي عمدتاً کيفي و بدون استفاده از رياضيات صوري بيان کند.
تصور غلط رايجي هست که علم را مقوله اي فاقد جنبه هاي شخصي، بي طرف و کاملاً واقع نگر مي داند. فعاليت هاي انساني ديگر، بيشترشان متاثر از روندهاي رايج، اميال و اشخاص هستند؛ اما فرض بر آن است که علم محدود به قواعد و روش هاي پذيرفته شده و مقيد به آزمون بسيار دقيق است. مهم نتايج هستند و نه کساني که آنها را بدست مي آورند.
اين حرف ها البته تا حدودي نادرست است، علم هم مثل همه تلاش هاي انسان، فعاليتي است انگيخته
آدميزاد و تابع مٌد و هوس و آنچه مُد را تعيين مي کند، جهان بيني دانشمندان است. هر دوراني به شيوه خاص خود با مسائل علمي مواجه مي شود، اين رويکرد معمولاً بعد از آن اتخاذ مي شود که شخصيت هاي علمي پيشگام دستور کار را تعيين و بهترين روش هاي حصول به نتيجه را توصيف مي کنند و گاهي دانشمندان آنقدر پُر آوازه مي شوند که ممکن است نماد تمامي جامعه علمي شوند.
در قرون گذشته آيزاک نيوتن چنين نمادي بود. نيوتن مظهر دانشمندي آقا منش مومن، متدين و صاحب روش بود. سبک او در کار علمي، فعاليت هاي علمي را براي دويست سال تعيين کرد.
در نيمه، اول قرن بيستم، آلبرت اينشتين جاي نيوتن را گرفت. اينشتين نامتعارف، ژوليده، حواس پرت،کاملاً مجذوب کار و نمونه کامل متفکر انتزاعي انديش، با پرسشگري درباره خود مفاهيمي که موضوع را تعريف مي کنند، شيوه پژوهش در فيزيک را تغيير داد.
ريچارد فاينمن نماد فيزيک آخرين دهه هاي قرن بيستم شده، و اولين آمريکايي است، که به اين جايگاه رسيده است، فاينمن در سال 1918 در نيويورک به دنيا آمد، ديرتر از آنکه بتواند در عصر طلايي فيزيک سه دهه اول قرن بيستم که در آن جهان بيني بشر با دو نظريه انقلابي نسبيت و مکانيک کوانتومي به کلي دگرگون شد، شرکت داشته باشد.اين تحولات بنيادي پايه هاي بنايي بود که امروز به آن "فيزيک مدرن" ي گوييم. فاينمن بر اين پايه ها قدم گذاشت و به ساختن طبقه همکف عمارت اين فيزيک کمک کرد.
فاينمن فيزيکدان نظري درجه يکي بود. نيوتن به درجات مساوي، هم نظريه پردازي کرده بود و هم آزمايشگري. انيشتين به تمام معني از آزمايش بيزاز بود و تفکر ناب را ترجيح مي داد. فاينمن به فراهم آوري درک نظري عميق از طبيعت کشيده شد، ولي هميشه به دنياي واقعي و نتايج تجربي نزديک ماند. فاينمن در ابتداي کار به خاطر تحقيقاتش در نظريه ذرات زير اتمي(1)، به خصوص در باره موضوعي به نام الکتروديناميک کوانتومي (QED)شهرتي به هم زد. در واقع نظريه کوانتومي با همين موضوع شروع شده بود. در سال 1900، ماکس پلانک فيزيکدان آلماني، اين فرض را مطرح کرد که نور وديگر تابش هاي الکترومغناطيسي، که پيش از آن موج در نظر گرفته مي شدند، در برهم کنش با ماده، مثل بسته ها
"کوانتوم"هاي انرژي رفتار مي کنند. اسم اين ذره ها يا کوانتوم هاي خاص فوتون گذاشتند. تا اوايل دهه 1930، معماران مکانيک کوانتومي جديد، به يک فرمول بندي رياضياتي براي توصيف گسيل و جذب فوتون ها توسط ذرات بارداري مثل الکترون ها رسيده بودند. محاسبات اين نظريه براي وضعيت هاي مشخص فيزيکي، منجر به جواب هاي ناسازگار و حتي نامتناهي مي شد. در اواخر دهه 1940، فاينمن جوان به تدوين نظريه اي منسجم براي حل اين موضوع پرداخت، که نه تنها با اصول مکانيک کوانتومي بلکه با اصول نسبيت خاص نيز سازگار باشد. دو نظريه هر کدام ساز وکار رياضياتي پيچيده مخصوص به خود داشتند که تلفيق اين دو نياز به مهارت هاي رياضي بسيار زيادي داشت. فيزيکدان هاي معاصر فاينمن همين راه را در پيش گرفتند، اما خود او مسير کاملاً متفاوتي انتخاب کرد، که مي توانست کم و بيش جواب ها را بدون هيچ استفاده اي از رياضيات بدست آورد! او مجموعه نمودارهاي ساده اي، که بعداً به نام خودش شهرت يافتند، را ابداع کرد. اين اين نمودارها روش نمادين ولي بسيار قدرتمندي براي تصور اوضاع، در هنگام بر هم کنش الکترون ها، فوتون ها و ساير ذرات با يکديگر است.
اين روزها استفاده از نمودارهاي فاينمن در محاسبات، کاري مرسوم است؛ اما در اوايل دهه 1950
کاربرد اين نمودارها، انحراف شگرفي از روش هاي مرسوم تلقي مي شد.
اين نظريه نقطه عطفي در سير تحول فيزيک به حساب مي آمد، و مي بايست معرف سبک متفاوت فاينمن مي شد. «معجوني از جرأت و جسارت در برابر عقل سليم» شايد بهترين توصيف سبک فاينمن باشد. فيزيک يک علم دقيق است و مجموعه دانش موجود را علي رغم کمبودهايش، نمي توان ناديده گرفت. فاينمن وقتي خيلي جوان بود، درک عميقي از اصول پذيرفته شده فيزيک پيدا کرد، و مصمم شد فعاليتش را تقريباً به تمامي، صرف مسائل متعارف کند. او از آن نابغه هايي نبود که در انزوا و به هر جان کندني به کشف کاملاً جديدي نايل شود. استعدادش در اين بود که به طريق نامتعارفي، به موضوعات اساساً متعارف و رايج بپردازد. بيشتر فيزيکدان هاي نظري متکي به محاسبات دقيق رياضي هستند، تا در ورود به قلمروهاي ناآشنا راهنما و عصاي دستشان باشد؛ اما نگرش فاينمن تقريباً خودباورانه بود، انگار که مي تواند طبيعت را مثل کتابي بخواند و آنچه دستگيرش شده است را بدون هيچ تحليل ملال آوري گزارش کند.
فاينمن با دنبال کردن علايقش به اين شيوه، در واقع بيزاري اش را از فرمول بندي رياضي نمايش مي داد. توصيف عمق نبوغي که براي چنين رفتاري لازم است، کار مشکلي است و فيزيک نظري يکي از دشوارترين فعاليت هاي فکري است، ترکيبي از مفاهيم انتزاعي تجسم گريز و نهايت پيچيدگي رياضياتي. بيشتر فيزيکدان ها فقط از طريق به کار گرفتن سطح اعلاي انضباط ذهني است که مي توانند پيشرفت کنند؛ اما فاينمن ظاهراً اين ضوابط دشوار حرفه اش را ناديده مي گرفت و به نتايج تازه اي مي رسيد. سبک فاينمن تا حدودي زيادي مرهون شخصيت او، تلقي اش از جهان به عنوان يک بازي بسيار مفرح و سر گرم کننده و عالم فيزيکي مجموعه مسحور کننده اي از معماها و چالش ها بود. در تمام عمر اهل مسخره بازي بود. و نهادهاي قدرت دانشگاهي را به همان نوعي تحقير مي کرد که فرمول هاي کسالت آور رياضي را، هرگز آدم هاي احمق را تحمل نمي کرد، و نيز مقررات را، هر وقت که احساس مي کرد، من در آوردي و بيهوده اند، زير پا مي گذاشت.
به نقل از کتاب شش قطعه آسان
نوشته محمد علي بهاري

توضيحات:
 

1. به ذراتي که کوچک تر از اتم هستند ( و درون آن قرار دارند) ذرات زير اتمي مي گويند؛ مثل الکترون و پروتون و...
2.QED مخفف Quantum Electro Dynamics(الکتروديناميک کوانتومي)، ساده ترين نظريه ميدان کوانتومي است که در طبيعت يافت مي شود و براي توضيح نيروي الکترو مغناطيس به کار مي رود.
3. نمودارهاي فاينمن (Feynman diagrams)، نمودارهايي که رفتار ذرات زير اتمي را در واکنش با يکديگر، به جاي استفاده از زبان رياضي و به طرزي ساده نمايش مي دهند.
منبع: لذت فيزيک -ش 18