زندگی و دستاوردهای اینشتین

همان گونه كه برای اكثریت پیش آمده، من نیز وقتی نخستین بار نام آلبرت اینشتین را در دوره كودكی خود شنیدم، آن را با توصیفی از هیبت و عظمت شخصیت وی به ذهن سپردم، شكوه آن شخصیت در آن وهله صاحب نامی را نشان می داد كه مطلقاً انسانی بی نظیر بود. همین امر علاقه مندی فراوانی را برای شناخت وی و افكار و سرگذشت زندگی اش برمی انگیخت. ابتدایی ترین توصیفات زندگی و اندیشه های اینشتین شكافتن اتم، ساختن بمب، ابداع نظریه نسبیت (كه راجع به سرعت نور و بعد چهارم صحبت می كند)، فرار از آلمان نازی و گریختن به ایالات متحده آمریكا و... بودند كه با ذهنی كودكانه و عوامانه تناسب داشتند. ولی تنها مطالعه و پیگیری آثار مشاهیر و نزدیكان اینشتین واقعیت های زندگی او را نسبتاً دقیق و منصفانه خاطرنشان می سازد.
گذشته از بازگویی واقعیات و تحلیل نظرات، شخصیت شناسی اینشتین همواره موضوعی جالب و قابل توجه بوده و در این راستا مقالات و كتاب های فراوانی عرضه شده است. در این نوشته ها اغلب علل دستیابی اینشتین به شهرت جهانی و مقام پادشاهی او در قلمرو فیزیك بررسی شده است. مطالعه علل و عوامل موفقیت نوابغ به نوبه خود وسیع، ارزشمند و جذاب است و درخصوص هر شخصیت دست كم نیاز به تالیف یك كتاب دارد. از این رو در این مقال مجمل سعی شده تنها به اختصار به برخی از قابلیت ها پیرامون شخصیت اینشتین اشاره شود. اما بهانه این گفتار، پنجاهمین سالروز درگذشت اینشتین، ۱۸ آوریل ۲۰۰۵ و نیز یكصدمین سال تولد نظریه نسبیت، نظریه ای كه پایه نگرش جدید به جهان است، می باشد. سال ۲۰۰۵ یكصدمین سال ورود پرشكوه آلبرت اینشتین به جمع غول های اندیشه جهان و پنجاهمین سال وداع وی با معضل زمان است. به همین جهت امسال را به پاس تلاش های اینشتین برای بنیانگذاری فیزیك مدرن، آنچنان كه از سال ها پیش انتظار بزرگداشتی مشابه آن را داشتم، سال جهانی فیزیك نام نهاده اند. چنین انتخاب آگاهانه ای پس از سال ،۲۰۰۰ به عنوان سال جهانی ریاضیات، نقش دانش پایه فیزیك را بعد از ریاضیات در تحول تمدن بشری تبیین می كند. این اقدامات ممكن است در سطح جهانی علاوه بر تسریع تحقیقات علمی موجب هماهنگی اقشار عمومی با پیشرفت های علمی شود و برخلاف گذشته مردم را در هنگامه تكامل فیزیك نظری با دانشمندان همگام و همراه سازد. (البته نباید زیاد خوشبین بود.)
• انقلاب اینشتینی
آلبرت اینشتین به عنوان برجسته ترین فیزیكدان (فیزیك به عنوان بنیاد همه علوم طبیعی و علوم طبیعت نیز به عنوان عالی ترین دستاورد تئوریك یك تمدن بشری) شهرت یافته است. به علاوه، تكنولوژی كه مهمترین و بارز ترین محصول تمدن محسوب می شود دارای چند بخش كلی است كه فعالیت های اینشتین در بیشتر آنها نقش اساسی داشته است و از آن جمله می توان تكنولوژی ارتباطات، نانو، لیزر و هسته ای را نام برد. گرچه علوم و فنون سابقه بس طولانی دارند و به قرن ها پیش از قرن بیستم باز می گردند، لكن پیشرفت آن در قرن بیست و یكم چنان سریع خواهد بود كه در سال های آینده به ناچار بخش اعظم و قریب به اكمل آن را در انحصار قرن بیست و یكم خواهیم دانست. در آن زمان تاثیر تلاش های علمی اینشتین بر ما به مراتب روشن تر خواهد شد.
در پی معادلاتی كه حدود یك قرن پیش توسط اینشتین كشف شدند، چنان انقلابی در اولین سال های قرن بیستم به راه افتاد كه مسیر جدیدی را برای حركت دانش فیزیك نظری در همه شاخه های آن معین كرد و حتی می توان گفت اینشتین با ارائه تعاریف و مبانی جدیدش كل علم فیزیك را به گونه ای دقیق تر تعریف و تعبیر كرد. عناوین كشفیات و مسائل مهم فیزیك كه اینشتین آنها را عمیقاً تحلیل و بررسی كرد عبارتند از:
- ابداع نظریه نسبیت خاص: اعتبار بخشیدن به مفهوم فضا _ زمان چهار بعدی، كشف نسبیت زمان، تصحیح صوری معادلات ماكسول و تبدیلات لورنتز در چارچوب نسبیت، وحدت بخشیدن به مكانیك كلاسیك و الكترودینامیك، نقض وجود اتر، كشف رابطه جرم و حركت و كشف هم ارزی جرم و انرژی.
- ابداع نظریه نسبیت عام: كشف هم ارزی شتاب و گرانش، كشف انحنای فضا - زمان، ارائه تعریف صحیح میدان گرانشی، هندسی كردن گرانش و وحدت بخشیدن به فیزیك و هندسه نوین [ریمانی]، كشف انتقال سرخ گرانشی، پیشگویی دقیق حركات سیاره ای، كشف امواج گرانشی و پایه گذاری مطالعات نظری كیهانی كه ابزار آن معادلات نسبیت عام است. (اكتشافاتی چون انبساط جهان و بیگ بانگ، تشریح ساختمان عالم، مطالعه مبدا و سرانجام جهان، فرض وجود سیاهچاله، كرمچاله و دیگر اكتشافات از نتایج طبیعی تئوری نسبیت عام هستند كه تنها با یك واسطه با اینشتین ارتباط برقرار می كنند.)
- تبیین پدیده فوتو الكتریك، اثبات وجود فوتون ها و اعتبار بخشیدن به فرضیه كوانتومی ماكس پلانك.
- توضیح حركات براونی، اولین فرمول بندی آماری ترمودینامیك و اولین سنجش دقیق ابعاد ذره ای و در نتیجه، اثبات ریاضی وجود مولكول ها و اتم ها.
همچنین اینشتین سال ها بعد از تبیین اثر فوتو الكتریك، در ادامه آن اصول لیزر را كشف كرد و در حوزه آمارگیری ذرات، متعاقب آمارگیری كلاسیك و نیز در پی تحقیقات جاگادیس چاندرابوس، مطالعاتی را در مبحث آمارگیری كوانتومی انجام داد كه هر دو زمینه فوق پایه رشد تكنولوژی در قرن بیستم شدند.
اینشتین تحقیقات علمی جزیی تر بسیاری را به انجام رسانید كه در اینجا از بیان آن صرف نظر می شود (البته اگر برخی از آنها واقعیت داشته باشند)، ولی مهمترین و خسته كننده ترین زحمت علمی او، تلاشی نافرجام جهت بنیان نظریه میدان واحد یا نظریه همه چیز بود. این كه وی در آن نظریه موفقیتی كسب نكرد، قطعاً به دلیل كهولت و مرگ وی در دوره قبل از شناسایی میادین جدید فیزیكی بود. اما او زمانی كه فیزیك به دگرگونی اساسی احتیاج داشت، زنده بود و اتفاقاً در اوج خلاقیت جوانی به سر می برد. این تقدیر و یا خاصیت ذاتی علم است كه مفاهیمی كه مقدمه مفاهیم دیگر می شوند باید كاملاً جا بیفتند و بنابراین از زمان پیدایش تئوری كوانتوم تا نظریه ابرریسمان چندین دهه فاصله وجود داشت. اینشتین نمی توانست در هر دو برهه زمان، جوان و خلاق بماند، اما من احساس می كنم اگر او نیم قرن كوچك تر بود (به شرط آن كه تئوری نسبیت را فرد دیگری عنوان می كرد)، احتمالاً تنها سردمدار نظریات فوق مدرن، مثل نظریه ابرریسمان و تئوری M می شد. در آن صورت وی نه تنها در موسم زندگی و سده وابسته به خویش به مقام پادشاهی علم فیزیك می رسید، بلكه این سمت را تا ابدیت حفظ می كرد.
•امتیازات اینشتین
تعیین دقیق سهم هر كدام از دانشمندان در پیشبرد علوم كاری غیرممكن است. زیرا در این گونه مسائل با معادلات پیچیده انسانی كه در حوزه روابط بین دانشمندان و اذهان آنها برقرار است، سروكارداریم. دقیقاً مانند تحلیل رفتار یك انسان برمبنای قواعد مكانیكی درونی. از آنجا كه سیستم كانون های علمی با محیط هایی چون اجتماع، فرهنگ و سیاست ارتباطی تنگاتنگ دارد (مانند معادلات حاكم بر رفتار یك انسان در محیط)، پیچیدگی ساختار جامعه علمی كه اتم های آن ایده های محض و بافت ها و اندام های آن فرضیه ها و تئوری ها هستند، بسیار افزایش می یابد. گذشته از این، در نظر گرفتن بعد زمان، یعنی ملاحظه علم در تاریخ بر طبق روابط علی _ معلولی، نیز مرور این روابط را بسیار بغرنج می سازد. هر كدام از فاكتورهای گفته شده جهانی از كمپلكس روابط است كه در اندرون هم واقع شده اند. پس تصمیم گیری در مورد تعیین نقش و ارزش گذاری كمی بر موفقیت های دانشمندی خاص، كاملاً سطحی و تسامحی است. با این همه عواملی كه یك دانشمند را به شهرت فراوان رسانده و برجسته می كنند، از تعامل درونی همین كمپلكس نشأت گرفته و از میان روابط آن قد برافراشته اند. ولی به دلیل پیچیدگی گفته شده به هیچ وجه قابل پیشگویی نیستند و از فردی به فرد دیگر متغیرند (هرچند ممكن است وجوه اشتراك فراوانی بین عوامل مربوط به یك فرد نسبت به دیگری وجود داشته باشد، ولی كوچكترین تفاوت ها هم نتایجی بسیار متفاوت به بار می دهند.) برای شناخت این عوامل تنها مرور زندگی و قضاوت در امور گذشته فردی یا دانشمندی می تواند عمل كند.این عوامل برای فردی در موقعیت اینشتین عبارتند از:
الف- خلاقیت ذهن
«اینشتین یك بار در پاسخ به سئوالی مبنی بر شكل گیری اصول نسبیت در ذهن وی گفته بود: می پرسید چه شد كه در این میان تدوین كننده نظریه نسبیت تنها من شدم؟ فكر نمی كنم هیچ نوجوان عادی باشد كه به اندیشه درباره زمان و مكان نپردازد. همه از همان سال های كودكی درباره این دو چیز اندیشه می كنند، من البته عقب ماندگی ذهنی داشتم و تنها هنگامی كه دیگر بزرگ شده بودم به اندیشه درباره زمان و فضا پرداختم. بنابراین طبیعی است كه من در این سن در قیاس با كودكی با توانایی های عادی، بیشتر در عمق مسئله فرورفته باشم.»۱
این گفته در وهله نخست یك شوخی ساده به نظر می رسد. اما بسیار روایت شده است كه هدیه قطب نمای پدرش، او را مجذوب پدیده مغناطیس كرده است؛ چنانچه اینشتین در ایام كند ذهنی توجه خویش را معطوف به نیروی مغناطیس كرده و آن گاه در سال های رشد ذهنی متوجه فضا و زمان گردیده. روند ذهنی وی در فهم محیط فیزیكی پیرامون در دوره كودكی تقریباً منطبق با روند درك اصول نسبیت بعد از توجیه الكترومغناطیس در دهه سوم زندگی او است. همچنین او در شانزده سالگی اولین مقاله اش را در رابطه با الكترومغناطیس نوشته و در همین سن و سال درباره سرعت نور از خود سئوال می كند. ژرف اندیشی اینشتین در ارائه راه حل معادلات ماكسول، به گونه ای بازسازی افكار ابتدایی او در ایام كودكی و نوجوانی است. عجیب است كه او قبل از تحصیل در رشته فیزیك و آگاهی از چالش های فكری زمانه به آنچه كه سال ها بعد سبب موفقیت وی می شود، تعلق خاطر داشته است. او در شهر «اولم»، شهری كه مردمش در ریاضیات تبحر دارند، متولد شده و در دوره نوجوانی در مونیخ تحت آموزش های شیرین ریاضیات و علوم كه از سوی نزدیكانش اجرا می شدند، درآمده بود. مسلماً علاقه مندی دائمی وی به علوم طبیعت باید تحت همین شرایط به بار آمده باشد. قابلیت ذهنی اینشتین، آن گونه كه از طریق مطالعات پزشكی روی مغزش روشن شده، قدرت استدلال منطقی و درك نیرومند ابعاد فضایی بود. از بین آن همه تلاش، تنها چنین مغزی می توانست معماهای پیچیده فیزیك را كه احتیاج فوری به پاسخ داشتند، حل نماید. اگر اینشتین كمی درنگ كرده بود، نظریه نسبیت خاص احتمالاً در همان زمان و به همان شكل توسط دانشمندی دیگر مطرح می شد. زیرا او خودش گفته بود: «چنین می پندارم كه نظریه نسبیت خاص اگر در جایی دیگر عنوان نشده بود، بی گمان به وسیله «پل لانژون» مطرح می شد، زیرا او جنبه های اساسی این نظریه را به وضوح دریافته بود.»۲ با وجود این از بین تمام مغزهای بزرگ و كهنه كار فیزیك، تنها مغزی موفق به حل مسئله شد كه سازوكار بهتری داشت.
ب- سیر طبیعی علم
تحویل سده نوزدهم به بیستم، میدان یكی از شدیدترین پیچش ها در مسیر تاریخی علم، صنعت، هنر، فرهنگ و سیاست بود. اینشتین در این زمانه حساس به عنوان یك انقلابی ظاهر شد و به علت تناسب ایده هایش با اهداف و شرایط زمان به كامیابی رسید. هم اندیشه های او تاثیر عمیقی برحوزه های متنوع فكری برجای نهاد و هم او به دلیل ایجاد تحول در موعدی حساس و تاثیرپذیر به اعتبار فراوان رسید. در این زمینه سه فاكتور اساسی كه موجب اقتدار علمی اینشتین شدند عبارتند از: تناسب زمان با نظریات، عمق تحولات و كثرت ایده های خلاق وی.
شاید برتری اینشتین بیشتر به علت ابداع نظریه نسبیت عام باشد. به رغم نسبیت خاص، اگر نظریه نسبیت عام به جهان معرفی نمی شد، احتمالاً تا سال های متمادی نامكشوف می ماند، در حالی كه علم در سیر طبیعی خود به آن نیاز فراوانی داشت. بدون این شاهكار اینشتین، اطلاعات اندكی در مورد كیهان وجود داشت و محدود به یافته های فناوری در انجام رصدهای نجومی می شد.
ج- اوضاع اجتماعی و سیاسی
آلمان در نیمه نخست قرن بیستم مركز تحقیقات فیزیك جهان بود. حضور دانشمندانی چون پلانك، هایزنبرگ و دیگران سبب اعتبار و رونق فراوان دانشگاه های آنجا شده بود. در بین فیزیكدانان برجسته آلمان اینشتین اوج زندگی علمی خود را در موطنش، حد فاصل جنگ جهانی اول تا زمان به قدرت رسیدن نازیسم گذرانید. از طرفی دیگر برای دانشمندی كه نبوغش حیرت همگان را برانگیخته است، رویدادهای حاد اجتماعی و سیاسی می تواند بسیار جنجالی و پرهیاهو باشد. اینشتین در نزدیكی خود شاهد رویدادهای مهمی بود كه به هر نحو به آنها گرفتار می شد. مصیبت های جنگ جهانی، خطر نازیسم و تهدید شدن به قتل، مهاجرت به آمریكا، مراوده با سیاستمداران و صاحبان طراز اول فلسفه، فرهنگ و هنر، مقابله با میلیتاریسم و گسترش سلاح های اتمی و از همه مهم تر درخواست از پرزیدنت روزولت، جهت راه اندازی تحقیقات اتمی در آمریكا و مسائل دیگری از این دست، دغدغه های سیاسی و اجتماعی اینشتین در زندگی پر آشوب وی بودند كه هر كدام سال ها با او همراه شدند. در واقع گره خوردن فعالیت های سیاسی اینشتین با شخصیت علمی وی سبب توجه وافر عامه مردم و شهرت بیش از حد او شد. به طور طبیعی همه نیروهایی كه سبب گزینش یك فرد شایسته می شوند، تنها به یك اصل برمی گردد و آن چیزی نیست جز قانون انتخابات طبیعی، مولود ذهن نابغه ای كه او نیز در زمره بزرگترین انقلابیون تاریخ علم قرار دارد: چارلز روبرت داروین. براساس این اصل، قد علم كردن اینشتین معلول سه قابلیت عمده اوست: استعداد ذهنی در قوه استدلال و ژرف نگری، تمرینات فكری ریشه دار در مبانی نسبیتی و شهامت در عدم پذیرش آرا پذیرفته شده از سوی بزرگان. این قابلیت ها باعث می شوند فرد با شرایط محیط بهتر سازگار شده، بقای خود را حفظ نماید. در اینجا بقا معادل كسب اعتبار و سازگاری معادل نیل به سطح كاملی از ادراك در نظر گرفته شده است. تعبیر شرایط محیط نیز عبارتند از: اوضاع علم فیزیك در آغاز قرن بیستم در مراكز مهم و حساس اروپا (اگر اینشتین در محیط وجود نداشت یا شرایط برای او مساعد نبود، قطعاً موفقیت انتشار نسبیت خاص در همه محیط نصیب فرد دیگری مثل لانژول می گشت و نظریه نسبیت عام یا نظریه ای تقریباً در همین حدود در زمان دیگری به وسیله فرد دیگری مطرح می شد) همان طور كه گفته شد، موفقیت و گسترش زمانی حاصل می شود كه قابلیت های مثبت در محیط مساعد قرار بگیرند. در مورد اینشتین خلاقیت ذهنی مظهر قابلیت بود و محیط مساعد در قالب مطلوب بودن سیر علم و مكان زندگی و پرورش تحقق یافت. در این میان تركیب دو عامل خلاقیت ذهنی و سیر طبیعی علم بر اساس اصل انتخاب طبیعی صورت گرفت و عامل سوم یعنی اوضاع سیاسی _ اجتماعی نیز در موقعیت و اعتبار اینشتین عامل اضافی و تشدیدكننده محسوب شد.
•اینشتین فرازمان
صرف نظر از نقشی كه در راه اندازی پروژه بمب سازی ایالات متحده داشت، رویه فرازمانی اینشتین و عدم تعصب افراطی به دین و نژاد و ملیت و یا ایدئولوژی خاص، گرچه از محبوبیت او و علاقه عاشقانه مردم عادی نسبت به وی كم نكرد، ولی او را در نوعی انزوا قرار داد و طرفداری برای او نگذاشت. حتی مداخله وی در سیاست سبب برانگیختن دشمنی گروه های مختلفی نسبت به خویش شد. «این امكان وجود دارد كه اگر اینشتین هم اكنون زنده بود، به عنوان مخالف استوار اقدامات یك جانبه گرای نظامی با تهاجم دول متبوع خویش به سوی عراق به مقابله برمی خاست.»۳ صلح دوستی و بعد فرازمانی اینشتین، تنها در آینده روشن جهان، او را به درجه كامل و فراگیر مقبولیت خواهد سازند. اینشتین با احساسی عمیق دریافته بود كه طبیعت قابل درك است و به همان جهت به دنبال نظریه ای برای توصیف قابل درك همه پدیده های فیزیكی جهان می گشت. هدف او تحقق نظرش در آینده بود. از این رو بر خلاف تصور عده ای، مكانیك كوانتومی را هرگز رد نكرد، تنها آن را ناقص شمرد كه باید منتظر نوعی اصلاح باشد. او خود را محدود به زمان نكرد، شاید بدان جهت كه جایگاه واقعی خویش را در علم یافته بود. سال طلایی ،۱۹۰۵ كه ما اكنون پایان یك قرن گذار آن را گرامی می داریم، از چنان اهمیتی برخوردار است كه در تاریخ علم تنها می توان آن را با سال ۱۶۶۶ میلادی، سال انقلاب نیوتونی، مقایسه نمود. نیوتون بانی علم فیزیك به مفهوم قانون شناختی آن به حساب می آید، از این رو فیزیكدان های بعد از او از جمله اینشتین مدیون وی هستند. با وجود این تنها پارامتری كه سبب شد این اسطوره بی نظیر مغلوب معادله اینشتین شود، مسئله زمان بود.
پی نوشت ها:
۱- هایزنبرگ احتمالاً اینجا خوابید، تالیف ریچارد برنان، ترجمه دكتر حبیب الله فقیهی نژاد.
۲- حاصل عمر، نوشته آلبرت اینشتین، ترجمه ناصر موفقیان، انتشارات علمی و فرهنگی.
۳-ScientificAmerican,specialتissue,Sep.۲۰۰۴

احسان نظام