شاید با هر بار خوابیدن این امکان را برای بدل‌تان ایجاد می‌کنید که جایگزین شما شود و خود واقعی‌تان را در دنیایی دیگر محبوس سازد. شاید هم شما خود واقعی‌تان هستید که در دنیایی دیگر محبوس مانده‌اید و این متن برای شما هشداری‌ست، اما در عوض بدل‌تان در جایی دیگر با هر آنچه که برای شماست زندگی می‌گذراند، یا بالعکس! تمام این شایدها، هرچند تخیلی اما محتملند و حداقل می‌توانند در دنیای فرمول‌ها خلق شوند. یکی از خالقین این فرمالیسم‌های ریاضیاتی بر مبنای مفاهیم فیزیک، ریچارد فاینمن شگفت‌انگیز است. نه اینکه فاینمن مستقیما روابطی برای چنین احتمالاتی استخراج کرده باشد، بلکه بر اساس نظریات ایشان برای راهبردهای فیزیک کوانتومی، می‌توان چنین احتمالاتی را در دنیای تصوراتمان پر و بال بخشید.
کمی از ریچارد فاینمن؛ خالق کتاب شش قطعه‌ی آسان
ریچارد فیلیپس فاینمن در سال ۱۹۱۸ در کویینز نیویورک در خانواده‌ای از طبقه‌ی کارگر متولد شد. فاینمن را یکی از بزرگان فیزیک تمام اعصار می‌دانند. اما تنها نبوغ و دستاوردهای علمی او وجه تمایز نسبت به دیگر دانشمندان نیست؛ بلکه شخصیتی خاص و کاریزماتیک در این امر تاثیرگذار بوده است. فاینمن سرشار از نبوغی بود که فروتنانه آن را منکر می‌شد و تمام موفقیت‌های خود را ناشی از تلاش بسیار می‌دانست. در نتیجه‌ی این نبوغ و تلاش‌ها توانست ناشناخته‌های پیچیده‌ی علم را با روش‌ها و نظریات خود هم‌چون دیاگرام‌های فاینمن و انتگرال مسیر حل و ساده سازد. او معلمی بی‌نظیر بود، با نگاهی حتی فلسفی، هرچند با فلاسفه میانه‌ی خوبی نداشت. فاینمن هیچ عقیده‌ای را مگر با کنکاش آن از نقطه‌ی صفر نمی‌پذیرفت. شخصیتی چندوجهی که رادیو تعمیر می‌کرد، می‌رقصید، طبل می‌نواخت، برای سرگرمی گاوصندوق‌های محرمانه را بدون کلید باز می‌کرد، زبانی باستانی را رمزگشایی نمود، روزها با بررسی حرکت مورچه‌ها در یک جعبه‌ی شکر، نهایتا به این نتیجه می‌رسید مورچه‌ها موجودات فاقدشعوری هستند؛ شخصیتی بسیار اجتماعی و گریزان از رتبه‌بندی انسانی.
در جنگ جهانی دوم عضو اصلی گروه تحقیقاتی پروژه‌ی منهتن(ساخت بمب اتم) شد و توانست با روش محاسباتی خود به فرآیند سرعتی بی‌نظیر بخشد و عضو تاثیرگذار این گروه باشد. هرچند بعد از واقعه‌ی هیروشیما، همیشه از شرکت در این پروژه و در دام سیاست افتادن ابراز نارضایتی می‌کرد. در همان دوران بود که با مرگ همسر بیمار خود که عاشقانه به پرستاری او می‌پرداخت مواجه شد. این دو اتفاق تلخ، فاینمن را به ورطه‌ی افسردگی کشاند. بسیاری، شوخ‌طبعی و بذله‌گویی‌های همیشگی فاینمن را پوششی بر غم‌های عمیق و تراژدی‌های دردناک زندگی او می‌دانند. فاینمن شاعری علمی بود، برخلاف کنایه‌هایی که همیشه نصیب شاعران می‌ساخت که تنها زیبایی ماه و ستارگان را درک می‌کنند و معتقدند علم زیبایی ستارگان را ضایع می‌کند. او حقیقت را بسیار باشکوه‌تر از آن می‌دانست که شاعران توانسته‌اند تصور کنند. دانشمندی سرشار از احساس با نگاهی عمیقا زیبا، که دریافته بود چگونه از علم و فهمیدن لذت ببرد:
چه جور مردمانی هستند این شاعران که اگر ژوپیتر خدایی در هیئت انسان باشد درباره‌اش چه شعرها که نمی‌سرایند اما اگر در قلب کره‌ی عظیم چرخانی از متان و آمونیاک باشد، سکوت می‌کنند؟
چرا که اگر شاعری می‌سراید: «عالم همه نهفته در جام باده‌ای‌ست»، یک فیزیکدان عظمت عالم را نیز در آن جام شرابی که سرشار از پدیده‌های فیزیکی‌ست عمیقا درک می‌کند.
آخرین معمایی که به ذهن بیقرار فاینمن محول گردید بررسی علت سقوط شاتل چلنجر در سال ۱۹۸۶ بود. که اتفاقی بسیار خبرساز در آن عصر محسوب می‌شد و از آن نیز سربلند بیرون آمد. برنده‌ی نوبل۱۹۶۵، در سال ۱۹۸۸ به علت ابتلای به دو سرطان نادر که شاید دستاوردی از تشعشعات پروژه‌ی منهتن بودند درگذشت.
لذت فهمیدن
فاینمن عاشقانه از علم و فهمیدن لذت می‌برد. تا جایی که کسب جایزه‌ی نوبل را در قیاس با لذتی که از فیزیک خواندن و درک پدیده‌ها نصیب خود کرده، بی‌اهمیت می‌دانست. مسلما همین عشق به فیزیک و علم از او معلمی بی‌نظیر ساخت تا در کنار پژوهش‌ها و نظریات شگرف، از وی به عنوان آموزگاری منحصربه‌فرد یاد کنند. مجموعه تدریس‌های فاینمن به همت خود او و گروهی از همکارانش در کتاب‌هایی با عنوان «درس‌نامه‌های فیزیک» برای دانشجویان گردآوری شده که از منابع معتبر تحصیلی هستند. در کتاب «شش قطعه‌ی آسان» بخش‌های مختصری از این کتب به زبانی بسیار ساده‌تر و عامیانه بازنویسی شده است. در «شش قطعه‌ی آسان»، فاینمن از روزمره‌ترین پدیده‌ها برای شرح فیزیک از اتم تا کوانتوم بهره می‌برد. شما را راهنمایی می‌کند که برای تبخیر سریع‌‌تر مایعات پنکه روشن کنید و ضمن تاکید بر قانون پایستگی انرژی امیدوار است روزی با آزادسازی انرژی هیدروژن و کنترل اصولی آن بتوانیم با ۱۰ لیتر آب در هر ثانیه کل توان الکتریکی تولیدی کشوری مانند آمریکا را تولید کنیم و از نگرانی کمبود انرژی رهایی یابیم.
در بخش‌های دیگری از «شش قطعه‌ی آسان» از فرض «اساس وجود هر چیزی از اتم» استفاده کرده و با تفصیل، ریشه و بنیان هر علمی اعم از شیمی، زیست‌شناسی، علوم اعصاب و حتی روانشناسی (با ذکر صریح اینکه علم نیست) را فیزیک می‌داند:
در میان اعمال موجودات زنده هیچ عملی نیست که نشود آن را از دیدگاه اتم‌های تشکیل‌دهنده‌شان که طبق قوانین فیزیک رفتار می‌کنند توضیح داد.
کتاب «شش قطعه‌ی آسان» به همت محمدرضا بهاری به خوبی ترجمه شده و به‌کوشش انتشارات هرمس به چاپ رسیده است. این کتاب حاوی شش فصل است که در هر کدام قسمتی از علم فیزیک بررسی می‌شود. در این نوشتار، اختصاری بر مطالب کلی کتاب را مطالعه می‌نمایید.
گرانش؛ ساده اما مرموز
اگر به عظمت کهکشان‌ها و کیهان بیاندیشید شاید در وهله‌ی نخست عجیب به نظر برسد که بر حرکت چنین اجرام عظیمی، قانونی که حال برای ما پذیرفته‌شده‌ترین رابطه‌ی فیزیکی‌ست، حکم‌فرماست: قانون گرانش! قانونی که در ذهن استنتاج‌گر نیوتن تعمیم یافت و هنوز هم از تاثیرگذاران پر رمز و راز طبیعت محسوب می‌شود. نیوتن با کمک نظریات دانشمندان پیشین خود، کوپرنیک و کپلر، توانست به این نظریه دست یابد. در ابتدا با بررسی اجرام آسمانی هم‌چون خورشید و زمین و دینامیک حرکت آنها، درک بهتری از قوانین حرکت ارائه داد که بر اساس آن خورشید را مقر اصلی نیروهای حاکم بر سیاره‌ای مانند زمین می‌دانست.
در ادامه، این قانون به اقمار سیارات نیز تعمیم داده شد. نیوتن محاسبه کرد که ماه نیز بر اثر گرانش مانند هر جرم دیگری به سمت زمین کشیده می‌شود و در هر ثانیه تقریبا به اندازه‌ی ۰.۱۳ سانتی‌متر «به دورِ» زمین اصطلاحا سقوط می‌کند. درحالی که سیاره‌ی ما پابه‌پای این سقوط و درست با همان آهنگ، «جا خالی می‌دهد». پس از بررسی این اجرام سنگین بود که قانون گرانش به اجسامی سبک‌تر بسط داده شد. از پیامدهای زیبای قانون گرانش بسیار می‌توان گفت، مثل کشش گرانشی ماه و زمین و ایجاد پدیده‌ی جزر و مد در هر ۱۲ ساعت، کروی (تقریبی) بودن خود زمین به علت جذب اجزای آن توسط یکدیگر، حکم‌فرمایی گرانش در مقیاس‌های بسیار بزرگی هم‌چون خوشه‌های ستاره‌های کروی، تشکیل ستاره‌ها از انباشتگی غبار و گازها در اثر گرانش و … .
نیوتن پاسخی برای چرایی گرانش ارائه نداد و آن را به دیگران واگذار کرد و البته خوشبختانه مانند دکارت، صحبتی از «تعمد در این ناگفته‌ها تا لذت کشف برای دیگران بماند»، نداشت. هنوز هم علتی برای این پرسش یافت نشده است. هر چه که هست گرانش در هر جا و تا هر فاصله‌ی بزرگی برقرار است. اما انیشتین با قانون نسبیت عام، اصلاحاتی بر این نظریه وارد ساخت. در نظریه‌ی گرانش انیشتین، صحنه به فضا-زمان تغییر کرده و گرانش، تغییر در این فضا-زمان است. هم‌چنین در این نظریه، هم‌ارزی انرژی با جرم وجود دارد. یعنی باید هر چیز دارای انرژی، جرم داشته باشد و به موجب این جرم، جاذبه‌ای از جرمی دیگر دریافت کند. همانند عبور پرتو نوری از کنار خورشید که با دریافت نیروی گرانش، از مسیر مستقیم خود منحرف می‌شود. این پدیده‌ی خمش نور و عدسی‌های گرانشی را می‌توانید در تصاویر اخیر تلسکوپ جیمز وب مشاهده کنید.
اما موضوع مهم‌تر این است که در مقیاس‌های زیراتمی و کوچک که از مکانیک کوانتومی استفاده می‌کنیم اثرهای گرانشی بسیار ضعیفند. ما هنوز موفق نشده‌ایم پیوندی بین این دو برقرار کنیم تا قوانین نیوتن با اصل عدم قطعیت هماهنگ باشند. البته تلاش‌هایی هم‌چون نظریه‌ی ریسمان و نظریه‌ی گرانش کوانتومی حلقه در این راستا صورت گرفته و هم‌چنان امیدوار رو به جلو حرکت می‌کنند.
کوانتوم؛ درک رفتار غیرطبیعی طبیعت
در بخش قبل اشاره شد که در دنیای ذرات و اتم‌ها قوانینی که به عنوان قوانین حرکت نیوتن می‌شناسیم درست نیستند. ریزمقیاس‌ها رفتاری کاملا متفاوت با بزرگ مقیاس‌ها دارند؛ رفتاری کاملا غیرطبیعی. در این ابعاد، مکانیک کوانتومی حاکم است. به لطف دنیای تجاری و تبلیغاتی امروز با واژه‌ی جالب و خوش‌لحن «کوانتوم» آشنایی دارید. از بازگویی تولد و اصول آن عبور می‌کنم و به وجوه دیگری از آن می‌پردازم.
یکی از وجوه متعدد مکانیک کوانتومی که رنگ و بویی فلسفی نیز به خود می‌گیرد، اصل عدم قطعیت است. بر اساس این اصل ما نمی‌توانیم هم‌زمان هم جای دقیق یک ذره را بدانیم و هم بدانیم با چه سرعتی (چه تکانه‌ای) در همان لحظه حرکت می‌کند؛ به بیانی ساده‌تر نمی‌توان به‌طور «هم‌زمان»، «قطعیت کاملی» در «اندازه‌گیریِ» «هر دو کمیت» داشت. این اصل بنیان طبیعت است. دلیلی برای اینکه چرا الکترون‌ها به روی هسته درون یک اتم سقوط نمی‌کنند. چرا که اگر الکترون‌ها در هسته واقع شوند، -مساحت هسته در قیاس با اتم بسیار بسیار کوچک است- پس مکان الکترون دقیقا معلوم می‌شد و اصل عدم قطعیت ایجاب می‌کرد تکانه‌ی الکترون خیلی بزرگ باشد، یعنی سرعتی خیلی زیاد، و متعاقبا انرژی جنبشی بسیار زیادی که با آن، الکترون می‌توانست از هسته به بیرون بگریزد. به همین علت است که الکترون‌ها با رفتاری «بینابینی» ، مکانی غیردقیق اما در عوض سرعتی معین و کوچک خواهند داشت.
یکی دیگر از وجوه فلسفی مکانیک کوانتومی عدم امکان پیش‌بینی دقیق رویدادها در هیچ اوضاعی‌ست. کوانتوم اساسا غیرممکن می‌سازد که بتوانیم پیش‌بینی کنیم در یک آزمایش دقیقا چه اتفاقی رخ می‌دهد. فقط می‌توانیم «به طور متوسط» تعیین کنیم چقدر «احتمال» دارد که چه چیزی رخ دهد. با پذیرفتن اصول کوانتومی به پیامدی عجیب اما درست می‌رسیم: هیچ تمایزی بین موج و ذره نیست. امواج مانند ذره رفتار می‌کنند و ذرات رفتاری موج-گونه دارند. همه‌ی چیزها رفتاری یکسان دارند. استثنایی وجود ندارد. مکانیک کوانتومی مفاهیم موج و ذره را درقالب یک مفهوم واحد می‌ریزد و به آنها وحدت می‌بخشد.
با کوانتومی کردن نظریات دیگر فیزیکی نیز به نتایج باشکوهی رسیده‌ایم. همانطور که فاینمن با ارائه‌ی نظریه‌ی بسیار موفق الکترودینامیک کوانتومی نشان داد که حوزه‌ای برای سازگاری و پیوند کوانتوم با الکترومغناطیس وجود دارد. این نظریه به وجود پادذرات منجر شد و در ادامه توانستیم اطلاعات زیادی بر اساس پادماده‌ها به‌دست آوریم.
در کنار ریاضیات خاص و پیچیده‌ی کوانتوم، وجود مفاهیمی این چنین، هر چه بیشتر بر مرموز بودن این علم می‌افزاید تا جایی که فاینمن که از بزرگان کوانتوم محسوب می‌شود ادعای درک کامل کوانتوم از جانب هر فردی را دروغی بیش نمی‌داند.
برای آشنایی مختصری با زندگی و شخصیت فاینمن، می‌توانید لینک زیر را در یوتوب پیگیری کنید:
https://www.youtube.com/watch?v=H9fjhQMsDW4
پیشنهاد می‌کنم اگر از علاقمندان به سینمای علمی-تخیلی هستید فیلم‌های Primer (2004) و Tenet (2020) که تقریبی برگرفته از نظریات فاینمن هستند را مشاهده کنید. هم‌چنین برای درک نقش فاینمن در بررسی فاجعه‌ی چلنجر فیلم زیبای The Challenger Disaster(2013) پیشنهاد می‌شود.