ازشكافتن اتم تا متر كردن كهكشان


«علم، ماجراي تمامي بشريت است براي آموختن، براي زيستن در جهان و شايد براي دوست داشتن آن. براي آنكه جزيي از اين ماجرا باشيم بايد بفهميم، خود را درك كنيم، به اين احساس نزديك شويم كه در آدمي ظرفيتي است بسيار بيشتر از آنچه تاكنون حس كرده است، ظرفيتي از امكانات انساني به وسعت نامتناهي… پيشنهاد من اين است كه علم را در هر سطح، از پايين ترين تا بالاترين آن، به طريقي بشردوستانه بياموزيم، با نوعي فهم فلسفي، با فهمي اجتماعي و فهمي انساني از سرگذشت و گوهر كساني كه اين بنا را ساخته اند، با پيروزي ها، تلاش ها و شكست هايي كه داشته اند بياموزيم.»
شايد اين گفته آيزاك رابي، فيزيكدان برجسته و برنده جايزه نوبل فيزيك، بهترين پاسخ را براي سوال «فيزيكدان ها چه مي كنند؟» ارائه دهد. جهاني كه ما هم اكنون در سياره اي كوچك در يكي از كهكشان هاي آن زندگي مي كنيم، پر از اسرار و ناشناخته ها است.
انسان از بدو كودكي در مواجهه با شگفتي هاي جهان پيرامون خود با پرسش هايي مواجه مي شود. پرسش هايي كودكانه نظير اينكه چرا ستاره ها پايين نمي افتند؟ رنگين كمان چگونه شكل مي گيرد؟ چرا رعد و برق مي شود؟ و هزاران پرسش ديگر. اما اغلب اشخاص، خيلي زود اين سوال هاي كودكانه را در لابه لاي ديگر مسائل زندگي از ياد مي برند.
شايد مهم ترين وجه تمايز فيزيكدان ها نسبت به بقيه آدم ها اين باشد كه آنها اين كنجكاوي هاي كودكانه خود را در برابر عظمت آفرينش، تا آخر عمر همچنان حفظ مي كنند. همان طور كه نيوتن در جمله مشهور خود مي گويد؛ «نمي دانم از نگاه ديگران چگونه هستم، اما از نگاه خودم صرفاً به پسرك كوچكي مي مانم كه در ساحل دريا مشغول بازي كردن است. هر از چندگاه، قلوه سنگ جالب يا صدف زيبايي را از لابه لاي شن ها پيدا مي كنم و اين درحالي است كه اقيانوسي ناشناخته از حقيقت در پيش رويم كشف نشده باقي مانده است.»
بنابراين در يك پاسخ كلي مي توان گفت كه كار فيزيكدان ها، كاوش در اين اقيانوس لايتناهي است. آنها اتم ها را شكافته اند، سرزمين هاي اسرارآميز سياره هاي ديگر را جست و جو كرده اند، ابعاد كهكشان را اندازه گرفته اند، آواي آفرينش كيهان را ثبت كرده اند، امكان مسافرت در زمان را بررسي كرده اند، از جهان هاي ديگر سخن گفته اند و هزاران هزار كار شگفت انگيز ديگر. آنها هرچه در كاوش در جهان به پيش رفته اند، گستره كاوش نشده وسيع تري را پيش روي خود ديده اند، گويي كه اين اقيانوس ناشناخته انتهايي ندارد. در اين مقاله تصميم داريم با بررسي زندگي، تلاش ها و دستاورد هاي چند تن از بزرگترين دانشمندان و فيزيكدانان با حوزه مختلف پژوهش در فيزيك و دشواري هاي آن آشنا شويم.
نامدارترين فيزيكدان مسلمان، محمد عبدالسلام (1996 - 1926)
محمد عبدالسلام در سال 1304 شمسي در شهر ساهيوال در نزديكي لاهور (كه در آن زمان متعلق به هند بود و بعدها جزء پاكستان شد) به دنيا آمد. دوره دبيرستان را در همانجا به پايان برد. محمد 14 سال بيشتر نداشت كه در آزمون ورودي دانشگاه پنجاب لاهور شركت كرد و بالاترين نمره اي را كه تاكنون كسي در اين آزمون كسب كرده بود، به دست آورد. پس از اخذ كارشناسي ارشد از اين دانشگاه، موفق به دريافت بورس تحصيلي شد و بدين ترتيب عازم دانشگاه كمبريج انگلستان شد. در كمبريج، عالي ترين نمرات را در رياضيات و فيزيك كسب كرد.

پس از گرفتن دكترا به پاكستان بازگشت و در فاصله سال هاي 1330 تا 1334 شمسي، رياست بخش رياضيات دانشگاه پنجاب را برعهده داشت. پس از آن براي تدريس در امپريال كالج لندن به انگلستان دعوت شد و براي همين مجدداً به انگلستان بازگشت و در آنجا استاد فيزيك نظري شد. عبدالسلام با همكاري فيزيكدان ديگري به نام استيون واينبرگ توانست فرمول بندي واحدي را براي تبيين رفتار دو نيروي بنيادين جهان يعني نيروي الكترومغناطيسي و هسته اي ضعيف ارائه كند. به واسطه ارائه همين نظريه كه نظريه الكتروضعيف نام گرفت، جايزه نوبل 1979 فيزيك مشتركاً به عبدالسلام، واينبرگ و فيزيكدان ديگري به نام شلدون گلاشو اهدا شد. نظريه الكتروضعيف، گامي در جهت رسيدن به نظريه اي واحد در فيزيك بود كه سعي دارد رفتار تمامي نيروهاي جهان را در قالب رياضي واحدي تبيين كند. محمد عبدالسلام تنها فيزيكدان مسلماني است كه تاكنون جايزه نوبل فيزيك را دريافت كرده است. كاوش در اسرار جهان، تنها دلمشغولي عبدالسلام نبود، چراكه او يك دغدغه خاطر ديگر هم داشت و آن، ريشه يابي عقب ماندگي علمي كشورهاي جهان سوم و تلاش براي جبران اين عقب ماندگي بود. با همين آرمان بود كه عبدالسلام پس از مدت ها بحث و تكاپو در محافل بين المللي و گفت وگو با سياستگذاران علمي در كشورهاي شمال و جنوب، بالاخره موفق شد در سال 1343 شمسي، مركز بين المللي فيزيك نظري (ICTP) را در تريست ايتاليا تاسيس كند.
اين مركز در زير چتر حمايتي يونسكو ولي عمدتاً با پشتيباني مالي ايتاليا به وجود آمد. سال هاست كه دانش پژوهان و خصوصاً فيزيكدانان و رياضي دانان كشورهاي در حال توسعه به سهولت به اين مركز سفر مي كنند و با پيشروترين چهره هاي علمي جهان در شاخه هاي مختلف علمي به بحث و تبادل نظر مي پردازند.
عبدالسلام تا پايان عمر، شخصاً مديريت اين مركز را برعهده داشت. بايد گفت كه حتي اگر عبدالسلام، برنده جايزه نوبل هم نبود، صرفاً به خاطر تاسيس ICTP و سي سال رهبري معنوي اين مركز، باز هم به چهره اي ماندگار تبديل مي شد.
مركز بين المللي فيزيك نظري در توسعه علم در بخشي از جهان كه شايد به علت اوضاع و احوال اجتماعي و سياسي، همواره نسبت به توسعه علوم پايه بي توجه بوده، تاثير انكارناپذيري داشته است. عبدالسلام در سال 1362 شمسي، فرهنگستان علوم جهان سوم را بنياد نهاد. هدف اين نهاد، شناسايي و ارج نهادن به دانش پيشگان كشورهاي در حال توسعه و كمك به تقليل مشكلات كاري آنها است. اعضاي اين فرهنگستان از ميان دانش پيشگان برجسته كشورهاي در حال توسعه در رشته هاي علوم پايه، پزشكي، كشاورزي و مهندسي انتخاب مي شوند.
عبدالسلام در سال 1367 شمسي نيز شبكه سازمان هاي علمي كشورهاي جهان سوم را تاسيس كرد. اعضاي اين شبكه، وزارتخانه هاي علوم، سازمان ها و شوراهاي علمي، فرهنگستان ها و موسسات تحقيقاتي بزرگ كشورهاي جهان سوم اند. هدف از اين اقدام، گردهم آوردن سياستگذاران عرصه دانش و فناوري در كشورهاي جهان سوم بود، به اين اميد كه با تعامل افكار بتوانند راه حل هايي مناسب براي توسعه بومي دانش و فناوري بيابند. از كشور ما نيز وزارت علوم، تحقيقات و فناوري و نيز سازمان انرژي اتمي ايران عضو اين شبكه هستند.
محمد عبدالسلام در سال 1375 شمسي پس از يك عمر تلاش در راه توسعه علم بشر و توسعه علمي جهان سوم، دار فاني را ترك كرد.
در جست وجوي اشباح، فردريك راينز (1998 - 1918) و كلايد كوان (1974 - 1919)
هم اكنون كه در حال خواندن اين مطلب هستيد، در هر ثانيه، ميلياردها نوترينو در حال عبور از بدن شما هستند. اغلب اين ذرات شبح گون كه به ما مي رسند، در واكنش هاي گرماهسته اي كه در قلب خورشيد انجام مي شود، توليد شده اند.
اين نوترينوها از خورشيد به تمامي جهت هاي پهنه كيهان گسيل مي شوند و هيچ چيز جلودار آنها نيست. نوترينوهايي كه در مسير حركت خود به سياره ما مي رسند، از يك طرف وارد كره زمين شده و به راحتي از طرف ديگر آن بيرون مي روند، گويي كه هيچ چيز در مسير حركت آنها نبوده است. محاسبه ها نشان مي دهند كه حتي يك سپر فرضي سربي به ضخامت يك سال نوري هم نمي تواند بيش از نيمي از اين نوترينوهاي خورشيدي را متوقف كند. وجود نوترينو براي نخستين بار در سال 1930 توسط ولفگانگ پائولي پيش بيني شده بود.
داستان از اين قرار بود كه نتايج آزمايش هاي صورت گرفته بر روي واپاشي بتا، با قوانين مشهور پايستگي انرژي و تكانه جور درنمي آمد. پائولي بر اين باور بود كه نقض ظاهري اين دو قانون بدان علت است كه در واپاشي بتا، ذره اي شبح مانند نيز توليد مي شود كه بدون آنكه با هيچ يك از دستگاه هاي آشكارساز ما برهم كنشي داشته باشد، مقداري از انرژي و تكانه واكنش را با خود مي برد.
رفتار شبح مانند اين ذرات، به دام انداختن آنها را براي فيزيكدان ها غيرممكن كرده بود تا نهايتاً 25 سال بعد، دو فيزيكدان به نام هاي فردريك راينز (Frederick Reines) و كلايد كوان (Clyde Cowan) موفق شدند با كمك گروه تحقيقاتي تحت سرپرستي خود، تعدادي از اين ذرات گريزپا را صيد كنند. دستاورد راينز و كوان، گام مهمي در شناخت فيزيك نوترينوها محسوب مي شد.
اين دستاورد، راه را براي توسعه سيستم هاي آشكارساز نوترينو باز كرد. با توسعه چنين سيستم هايي مشخص شد كه نوترينوها علاوه بر قلب خورشيد و ستارگان، در انفجارهاي عظيم ابرنواختري نيز به ميزان بسيار فراوان ايجاد مي شوند. در واقع بيش از 99 درصد انرژي خارق العاده اين انفجارهاي كيهاني توسط نوترينوها حمل مي شود. امروزه مي دانيم كه نوترينو، يكي از فراوان ترين ذرات جهان است به طوري كه به ازاي هر پروتون، چيزي در حدود يك ميليارد نوترينو در جهان وجود دارد.
با توجه به اهميت بسيار زياد دستاورد راينز و كوان، جايزه نوبل 1995 فيزيك مشتركاً به آنها اهدا شد. (البته كوان در آن زمان زنده نبود ولي نام او در فهرست دريافت كنندگان اين جايزه بزرگ علمي قرار گرفت.) از زمان آشكارسازي اولين نوترينوها تا به امروز، دستگاه هاي آشكارساز نوترينو، روزبه روز پيچيده تر و كامل تر شده اند، تا جايي كه امروزه رصدخانه هاي عظيم نوترينو را حتي در زير يخ هاي قطبي و يا اعماق درياها نيز نصب مي كنند. در سايه تلاش هاي اين فيزيكدانان، شگفتي هاي بيشتري از ويژگي هاي اسرارآميز نوترينوها بر بشر آشكار شده است. اكنون مي دانيم كه 3 نوع نوترينو در جهان وجود دارد و اينكه نوترينوها برخلاف تصور اوليه، فاقد جرم نيستند بلكه جرم اندكي دارند. اما تمامي اين ويژگي ها، ارتباط تنگاتنگي با بنيادي ترين نظريات موجود در مورد ذرات بنيادي و كيهان شناسي دارند.
از انبساط بادكنك ها تا انبساط جهان، ادوين هابل (1953 - 1889)
ادوين هابل (Edwin Hubble) در نوامبر 1889 در ايالت ميسوري امريكا به دنيا آمد. بعدها با خانواده اش به حومه شيكاگو رفت و تحصيلات دبيرستاني اش را در همانجا به پايان رساند. سپس با يك بورس تحصيلي وارد دانشگاه شيكاگو شد و در 1910، مدرك كارشناسي خود را در اخترشناسي و رياضيات از اين دانشگاه گرفت. هابل در كنار درس خواندن، ورزشكار هم بود و در رشته هاي بسكتبال و بوكس به چهره اي شناخته شده تبديل شده بود.
موفقيت هاي هابل در عرصه هاي دانش و ورزش، بورس تحصيلي براي ادامه تحصيل در دانشگاه آكسفورد را برايش به ارمغان آورد و بدين ترتيب روانه انگلستان شد. در آكسفورد بنابر وصيت پدرش رشته حقوق را برگزيد و پس از سه سال با مدرك كارشناسي ارشد حقوق به امريكا بازگشت.
علاقه هابل به كشف شگفتي هاي جهان، خيلي زود او را دوباره به عرصه اخترشناسي بازگرداند، به طوري كه تنها پس از يك سال از بازگشت به امريكا، براي ادامه تحصيل در اخترشناسي در رصدخانه مشهور مركز ثبت نام كرد. هابل در سال 1917، دكتراي خود را دريافت كرد و پس از گذراندن دوره سربازي در نيروي دريايي به رصدخانه عظيم كوه ويلسون ملحق شد. در آن زمان اين رصدخانه با تلسكوپ 5/2 متري خود، بزرگ ترين رصدخانه جهان محسوب مي شد.
تا آن زمان اخترشناسان هنوز نمي دانستند كه كهكشان هاي ديگري هم در خارج از راه شيري وجود دارند. در واقع آنها راه شيري را معادل كل جهان مي پنداشتند و تمامي كهكشان هايي كه با تلسكوپ هاي آن زمان قابل مشاهده بود را به عنوان سحابي هايي در داخل راه شيري محسوب مي كردند. اما اندازه گيري هاي هابل بر روي ستارگان متغير قيقاووسي در سحابي آندرومدا نشان داد كه اين سحابي، دورتر از آن است كه در داخل كهكشان ما باشد و بنابراين بايد آن را به عنوان يك كهكشان مستقل محسوب كرد. رصدهاي بعدي هابل نشان دادند كه نه تنها كهكشان هاي بسياري در جهان وجود دارند، بلكه اين كهكشان ها همگي در حال دورشدن از كهكشان ما هستند. آري، هابل، انبساط جهان را مشاهده كرده بود.
در واقع انبساط جهان، چند سال پيش از مشاهده رصدي آن توسط هابل، از سوي يك رياضي دان و كيهان شناس روسي به نام الكساندر فريدمن پيش بيني شده بود. فريدمن با استفاده از معادلات نسبيت عام اينشتين نشان داده بود كه جهان، برخلاف تصور موجود، ايستا نيست، بلكه بايد همانند يك بادكنك در حال انبساط باشد. اگرچه هابل به خاطر كشف مهم خود شايسته دريافت جايزه نوبل بود، اما در آن زمان كميته نوبل جايزه اي را به تحقيقات اخترشناسي اختصاص نمي داد.
نهايتاً در سال 1953 اين كميته تصميم گرفت اخترشناسي را نيز به عنوان زيرشاخه اي از فيزيك به رسميت بشناسد. بدين ترتيب، نام هابل در فهرست نامزدهاي آينده دريافت اين جايزه مهم قرار گرفت اما او فرصت نكرد آن را دريافت كند. اگرچه ادوين هابل در 28 سپتامبر همان سال از دنيا رفت، اما كشف بزرگش يعني انبساط جهان براي هميشه در تاريخ علم ماندگار شد.
مرد هسته اي جهان، انريكو فرمي (1954 - 1901)
انريكو فرمي (Enrico Fermi) در 29 سپتامبر 1901 در شهر رم ايتاليا به دنيا آمد. او از كودكي به خواندن كتاب هاي علمي علاقه زيادي داشت. انريكو دو جلد كتاب قديمي آموزش فيزيك مقدماتي را از يك دست فروش تهيه كرد و با علاقه فراوان شروع به مطالعه آنها كرد. بعدها به خواهر بزرگترش ماريا گفت كه آن زمان آنچنان مجذوب فرمول هاي كتاب شده بود كه تا پايان كتاب اصلاً متوجه نشده بود كه كتاب، به زبان لاتين نوشته شده است.
پيشرفت فرمي در فراگيري فيزيك و رياضيات، خارق العاده بود. انريكو پس از پايان دبيرستان در آزمون ورودي دانشگاه پيزا شركت كرد. در آن زمان متقاضيان ورود به دانشگاه پيزا بايد علاوه بر شركت در آزمون ورودي، يك مقاله علمي نيز به دانشگاه ارائه مي دادند. مقاله علمي فرمي از چنان سطح بالايي برخوردار بود كه حتي براي آزمون ورودي دكترا نيز مناسب بود. فرمي 19 ساله بود كه عملاً به اساتيد خود در دانشگاه درس مي داد. او درحاليكه هنوز يك دانشجوي دوره كارشناسي بود، كار بر روي اولين نظريه ماندگار خود در عرصه فيزيك را آغاز كرد. بدين ترتيب انريكو فرمي در 24 سالگي استاد فيزيك دانشگاه رم شد.
در آن زمان ايجاد راديواكتيويته مصنوعي با كمك پرتودهي عناصر با ذرات آلفا به تازگي توسط فردريك ژوليو و ايرن كوري (داماد و دختر ماري كوري) كشف شده بود. انريكو فرمي در موسسه فيزيك دانشگاه رم، به سرعت متوجه كاربرد بسيار مهم راديواكتيويته مصنوعي شد؛ توليد ايزوتوپ هاي جديد به كمك پرتودهي. بدين ترتيب فرمي بي درنگ مشغول كار شد، اما به جاي استفاده از ذرات آلفا براي پرتودهي از نوترون استفاده كرد، زيرا به اين نتيجه رسيده بود كه نوترون به دليل خنثي بودن، از سوي هسته پس رانده نخواهد شد و بنابراين كارآمدتر خواهد بود.
فرمي از 1934 به كمك دستياران خود به بمباران تك تك عنصرهاي شناخته شده به ترتيب شماره شان در جدول تناوبي مشغول شد، به اين اميد كه از هريك از آنها ايزوتوپ هاي جديدي به دست آورد و موفق هم شد. او در ماه ژوئن همان سال اعلام كرد كه براي 47 عنصر از 68 عنصر مطالعه شده، ايزوتوپ هاي راديواكتيو ايجاد كرده است. در پايان ژوئن نوبت به اورانيوم، يعني سنگين ترين عنصر شناخته شده آن زمان رسيد. مطالعه رفتار هسته اورانيوم با 92 پروتون براي فرمي بسيار جالب بود، زيرا او تصور مي كرد كه احتمالاً هسته اورانيوم با جذب يك نوترون، ناپايدار شده و در نتيجه يكي از نوترون هاي آن به واسطه واپاشي بتا، به پروتون تبديل شده و هسته اي با 93 پروتون ايجاد مي شود (يعني يك عنصر جديد كه پيش از آن در طبيعت موجود نبوده است).
اما پس از بمباران اورانيوم با نوترون، فرمي به جاي يك عنصر جديد با چند عنصر متفاوت مواجه شد و اين، نقطه عطفي در تاريخ فيزيك هسته اي بود، چراكه فرمي بدون آنكه بداند، اولين واكنش شكافت هسته اي تاريخ را انجام داده بود (در واقع هسته اورانيوم آن قدر سنگين بود كه بر اثر برخورد نوترون، به جاي جذب آن، شكافته مي شد).
انريكو فرمي در 1938 به خاطر كشف ارزشمند خود يعني كشف ايزوتوپ هاي راديواكتيو عنصر ها، جايزه نوبل فيزيك را دريافت كرد، اما با توجه به روي كار آمدن دولت فاشيستي موسيليني در ايتاليا، فرمي ديگر به كشور خود بازنگشت، بلكه مستقيم از استكهلم عازم امريكا شد. فرمي در امريكا آزمايش هاي خود را بر روي شكافت هسته اي ادامه داد و در نهايت در دوم دسامبر 1942، اولين راكتور هسته اي جهان توسط گروه تحقيقاتي فرمي در دانشگاه شيكاگو به كار افتاد و اين، سرآغازي بود براي آشكاري انرژي عظيمي كه در قلب اتم نهفته است.
دختركي با فرفره هاي كيهاني، سوزان جاسلين بل (1943)
سوزان جاسلين بل (Susan Jocelyn Bell) در 15 جولاي 1943 در شهر بلفاست در ايرلند شمالي به دنيا آمد. پدرش معمار رصدخانه آرما بود كه در حومه شهر قرارداشت و سوزان اغلب اوقات با او به رصدخانه مي رفت. مصاحبت با كاركنان رصدخانه، سوزان را از همان كودكي شيفته اخترشناسي كرد. او پس از اتمام دبيرستان به دانشگاه گلاسكو رفت و در سال 1965 مدرك كارشناسي خود را در رشته فيزيك از اين دانشگاه اخذ كرد و در همان سال در دوره دكتراي اخترشناسي دانشگاه كمبريج پذيرفته شد.

جاسلين بل در كمبريج، زير نظر آنتوني هويش، ساخت راديوتلسكوپ بزرگي را براي رصد اختروش ها آغاز كرد. ساخت اين راديوتلسكوپ كه ارائه اي عظيم متشكل از 2 هزار آنتن دوقطبي در زميني به مساحت تقريبي دو هكتار بود و در طول موج 7/3 متري كار مي كرد، دو سال تمام طول كشيد. در نهايت در ماه جولاي 1967 كار رصد آسمان با اين راديوتلسكوپ جديد آغاز شد.
علائم راديويي دريافت شده از اعماق آسمان توسط اين راديوتلسكوپ به كمك قلم هاي آغشته به مركب بر روي كاغذهاي ثبات متحرك مخصوصي ثبت مي شد. جاسلين بل بايد در هر هفته تقريباً يكصد متر نمودار ثبت شده بر روي كاغذ ثبات را به دقت تحليل كند.
در يكي از شب هاي تابستان در ماه آگوست، جاسلين بل به يك سيگنال راديويي عجيب برخورد كرد. تحليل سيگنال نشان مي داد كه احتمالاً از يك منبع راديويي چشمك زن در پهنه آسمان حاصل شده است. طي هفته هاي بعد نيز اين منبع راديويي اسرارآميز همچنان به چشمك زدن خود ادامه داد. براي تحليل دقيق تر اين منبع به دستگاه ثباتي نياز بود كه كاغذ را با سرعت بسيار بيشتري عبور دهد. متأسفانه ساخت اين دستگاه كمي طول كشيد و منبع از حوزه ديد آسمان محل خارج شد.
اواخر نوامبر بود كه منبع دوباره از سوي ديگر آسمان پديدار شد. رصد اين منبع با سيستم ثبات جديد، بسيار شگفت انگيز بود. اين منبع كيهاني اسرارآميز تقريباً هر 3/1 ثانيه يك پالس منظم از خود گسيل مي كرد. خبر اين كشف حيرت انگيز، در ميان اخترفيزيكدان ها غوغايي برپا كرد. به زودي مشخص شد كه اين منبع ناشناخته در واقع يك ستاره نوتروني در حال دوران است كه در هربار چرخش خود، پرتوهايي را همانند يك فانوس دريايي عظيم در پهنه كيهان گسيل مي كند.
بدين ترتيب جاسلين بل اولين تپ اختر شناخته شده توسط انسان را صيد كرده بود. از آن زمان تاكنون چند صد نمونه ديگر از اين فرفره هاي كيهاني كشف شده اند كه سريع ترين آنها در هر ثانيه هزار بار به دور خود مي چرخد. به پاس اين كشف مهم، جوايز مهمي نظير جايزه اوپنهايمر، جايزه انجمن سلطنتي نجوم، جايزه انجمن اخترشناسي امريكا و دكتراي افتخاري دانشگاه هاروارد به جاسلين بل اهدا شد. او هم اكنون نيز در انواع طول موج ها، جست و جوي خود را در پهنه كيهان ادامه مي دهد.
پدر سياهچاله ها، جان ويلر (1911 )
شايد هيچ چيز در دنياي فيزيك همانند سياهچاله ها اسرارآميز نباشد، پديده هايي كيهاني كه همه چيز را به درون خود مي كشند و حتي زمان را نيز در دل خود متوقف مي سازند. بنابراين حتماً برايتان جالب خواهد بود كه بدانيد واژه سياهچاله توسط كدام فيزيكدان پا به عرصه فيزيك گذاشت. اين فيزيكدان كسي نبود جز جان ويلر (John Wheeler). جان ويلر، يكي از آخرين بازماندگان نسل فيزيكداناني است كه مستقيم با اينشتين همكاري داشته اند.
در واقع ويلر را مي توان ادامه دهنده راه اينشتين در دست يابي به نظريه ميدان واحد در فيزيك محسوب كرد. جان ويلر در نهم جولاي 1911 در فلوريدا ديده به جهان گشود. 22 سال بيشتر نداشت كه دكتراي خود را از دانشگاه معروف جان هاپكينز امريكا دريافت كرد. او نزديك به چهل سال تمام، استاد فيزيك دانشگاه پرينستون بود. ويلر برخلاف اغلب دانشگاهيان آن دوران، در كنار تحقيق، اهميت بسيار زيادي براي تدريس و آموزش نيز قائل بود.
روش تدريس ويلر مملو از خلاقيت، تخيل و ابتكار بود تاجايي كه مي توان او را علاوه بر يك فيزيكدان فوق العاده، يكي از شاخص ترين چهره ها در عرصه آموزش فيزيك نيز محسوب كرد. شايد به همين دليل بود كه فيزيكدانان بزرگي نظير ريچارد فاينمن و كيپ ثورن (Kip Thorne) نزد او پرورش يافتند. ويلر در سال 1957، تعميم نظريه نسبيت عام را آغاز كرد و بدين ترتيب از پديده حيرت انگيز ديگري در پهنه كيهان پرده برداشت؛ كرمچاله ها. كرمچاله ها تونل هايي فضازماني هستند كه بخشي از جهان را به صورت ميان بر به بخشي ديگر از آن متصل مي كنند.
كرمچاله ها حتي مي توانند با اتصال يك لحظه زماني به لحظه اي ديگر در گذشته يا آينده، نقش ماشين زمان را ايفا كنند. از آن عجيب تر آنكه كرمچاله ها ممكن است كانال هايي براي خروج از اين جهان و ورود به جهان هاي ديگر باشند. ويلر در يك سخنراني عمومي در سال 1967 براي نخستين بار واژه «سياهچاله» را به جهان فيزيك معرفي كرد. در ضمن، ويلر را مي توان جزء يكي از پيشگامان نظريه گرانش كوانتومي به حساب آورد.
او زماني در جمله مشهوري چنين گفت؛ «در كائنات چيزي جز فضازمان وجود ندارد. ماده، بار الكتريكي، الكترومغناطيس و تمامي ميدان هاي ديگر همگي صرفاً تجلياتي از همين فضازمان هستند.» جالب اينجا است كه جديدترين دستاوردهاي فيزيكدانان در عرصه گرانش كوانتومي، اين سخن ويلر را كه مدت ها پيش بيان شده بود، تاييد مي كند. اگر چنين باشد بايد گفت كه ما حقيقتاً با تمامي كائنات يگانه ايم.
معادله اي براي ابديت، آلبرت اينشتين(1955 - 1879)
آلبرت اينشتين در چهاردهم ماه مارس سال 1879 در شهر قديمي و كوچك اولم در كوهپايه هاي آلپ و در كرانه رود دانوب به دنيا آمد. يك ساله بود كه خانواده او به مونيخ نقل مكان كردند. چهار سال بعد، پدر و عموي آلبرت با كمك همديگر كارخانه اي كوچك را براي توليد وسايل الكتريكي در حومه مونيخ راه اندازي كردند.
آلبرت تحصيلات خود را تا اواخر دبيرستان در همين شهر ادامه داد اما ازآنجايي كه كارخانه لوازم الكتريكي خانوادگي آنها چندان سودآور نبود، خانواده اينشتين تصميم گرفتند بخت خود را در جاي ديگري امتحان كنند و به همين دليل در سال 1894 به ميلان ايتاليا نقل مكان كردند. اينشتين مدتي را در ايتاليا در كنار خانواده خود گذراند و سپس تصميم به ادامه تحصيل در دانشگاه گرفت. بنابراين براي تكميل تحصيلات دبيرستاني خود به مدرسه ايالتي شهر كوچك آراو در سوئيس رفت. در همين زمان بود كه اينشتين شانزده ساله اولين مقاله علمي اش را با عنوان «بررسي وضعيت اتر در حضور ميدان مغناطيسي» نوشت.
اينشتين در 1896 تحصيلات خود را در آراو به پايان رساند و سپس وارد پلي تكنيك زوريخ شد. او در پاييز 1900، امتحان دولتي را گذراند و مدرك دكتراي خود را از پلي تكنيك دريافت كرد. پس از فارغ التحصيلي، جست و جو براي يافتن كار را آغاز كرد و سرانجام در تابستان 1902 با سمت كارشناس فني درجه سه و با حقوق ساليانه 3500 فرانك به استخدام اداره ثبت اختراعات سوئيس در برن درآمد. اينشتين 8 ساعت از روز را به كار در اداره ثبت اختراعات برن مشغول بود و مابقي زمان روز در اختيار خودش بود و مي توانست به ايده هايي كه در سر داشت بينديشد. همين زمان هاي فراغت بود كه در نهايت يكي از بزرگ ترين دستاوردهاي تاريخ انديشه يعني «نظريه نسبيت» را براي بشريت به ارمغان آورد.
اينشتين سه سال تمام بر روي معادلاتي كه بيان رياضي جديدي از «زمان» و «فضا» ارائه مي دادند كار كرد و هر دقيقه از فراغت خود را بر سر آن گذاشت. در نهايت اينشتين در سال 1905كه اكنون 26 سال بيشتر نداشت، مجموعه مقاله هاي «نسبيت خاص» را در نشريه اي تخصصي و آلماني زبان در زمينه فيزيك به نام «آنالن در فيزيك» (Annalen der Physik) منتشر كرد. همين مجموعه مقاله ها بود كه با ارائه تصويري جديد از بنيادي ترين مفاهيم فيزيك يعني «زمان» و «فضا» و با نسبي دانستن آنها، بنيادهاي فيزيك مطلق گراي نيوتني را فروريخت و ديدگاه انسان را نسبت به جهان تغيير داد…
تا پيش از زمان ارائه نظريه نسبيت، فيزيك با مسائل لاينحلي روبه رو شده بود. يكي از اين مسائل، تبيين نتيجه آزمايش مايكلسون و مورلي در مورد سرعت نور بود. اما نظريه نسبيت توانست به خوبي بخش مهمي از مسائل مزبور را حل كند و همين امر، در جلب توجه زودهنگام دانشمندان به نظريه اينشتين موثر بود. ماكس پلانك، فيزيكدان برجسته دانشگاه برلين، در مورد او گفت؛ «كپرنيك تازه اي متولد شده است.» بدين ترتيب، با شناسايي، پذيرش و تكامل نظريه اينشتين، آوازه او در مراكز بزرگ علمي اروپا پيچيد.
در 1914، با پيشنهاد ماكس پلانك (كه اعتبار و مقام علمي اش در محفل هاي آكادميك، چون و چرا نداشت) اينشتين استاد دانشگاه برلين شد و به عضويت فرهنگستان علوم پروس درآمد. در 1916، با انتشار مقاله اي، نظريه نسبيت خاص را تعميم داد و «نسبيت عام» را ارائه كرد. اين نظريه كه رفتار نيروي گرانش را با ديدگاهي كاملاً متفاوت و به صورت انحناي فضا- زمان تبيين مي كرد، بار ديگر جهان علم را دچار حيرت كرد و ديدگاه بشر را نسبت به جهان، تغيير داد (همين نظريه بود كه بعدها از پديده هاي شگفت انگيزي نظير سياهچاله ها، انبساط جهان، امواج گرانشي و… پرده برداشت). در 1917، اينشتين در مقاله اي براي نخستين بار، مباني نظري تابش ليزر را تبيين كرد (بعدها ليزر، انقلابي در عرصه علوم و فناوري ايجاد كرد).
با فرارسيدن دهه 1920، شهرت اينشتين گوي سبقت را از شهرت هر دانشمند زنده ديگري ربود. اكنون خانه اينشتين در برلين به زيارتگاه مردان و زناني با حرفه ها، دلبستگي ها، نظرها و انگيزه هاي مختلف بدل شده بود كه در جست وجوي پاسخ مسائل فيزيكي، رياضي، فلسفي، اخلاقي، مذهبي، سياسي و يا حتي شخصي بودند. چيزي نگذشت كه اينشتين به يك جاذبه سياحتي شهر تبديل شد و خانه اش در شماره 5 خيابان هابر لانداشتراسه يكي از جاهايي بود كه هر توريستي كه به برلين مي آمد بايد ببيند. در سال 1921، جايزه نوبل فيزيك به خاطر خدماتي كه اينشتين در فيزيك نظري ارائه داده بود، به وي اهدا شد.
با به قدرت رسيدن هيتلر در 1933، «پاك سازي هاي» گسترده در دانشگاه هاي آلمان آغاز شد. در آن زمان، اينشتين به دعوت موسسه فناوري كاليفرنيا به عنوان استاد ميهمان در امريكا به سر مي برد. اينشتين طي نامه اي از عضويت در فرهنگستان علوم آلمان استعفا داد و رسماً اعلام كرد كه در رژيم كنوني ديگر نمي تواند در خدمت دولت آلمان باشد. در ابتدا فرهنگستان نمي دانست چه كار كند، اما نهايتاً تحت فشار نازي ها بيانيه اي انتشار داد و اينشتين را به انجام فعاليت هاي ضدآلماني متهم كرد. پليس آلمان در ماه مارس 1933 خانه اينشتين و تمامي دارايي او را در برلين مصادره كرد و نوشته هاي او را (و از جمله مقاله هايش در زمينه نسبيت) در يكي از ميدان هاي برلين به آتش كشيدند. از آن پس، در دوران سلطه رژيم نازي، هرچند تدريس نسبيت در دانشگاه هاي آلمان ادامه داشت اما از اينشتين، هيچ نامي نمي بردند.
بدين ترتيب، اينشتين ديگر براي اقامت به اروپا بازنگشت. در همان سال، «موسسه پژوهش هاي پيشرفته پرينستون» در نيوجرسي امريكا كه به تازگي كار خود را آغاز كرده بود، از اينشتين دعوت كرد كه به عنوان پژوهشگر ارشد موسسه به آنجا برود و بدين ترتيب اينشتين به پرينستون رفت و تا آخر عمر به مدت 22 سال در همانجا ماند. بدين ترتيب، تصوير پيرمردي مهربان و دوست داشتني كه هر روز صبح، بدون توجه به خوبي يا بدي هوا، مسير خانه خود در شماره 112 خيابان مرسر را تا مركز پژوهش هاي پيشرفته پرينستون پياده مي پيمود، به منظره اي آشنا براي اهالي شهر پرينستون تبديل شده بود.
آلبرت اينشتين هيچگاه از جست و جوي پاسخ براي رازهاي عالم باز نايستاد. ازجمله آخرين كارهايش، تلاش براي دستيابي به نظريه اي وحدت يافته در فيزيك بود كه او آن را «نظريه ميدان واحد» ناميد. اينشتين با ارائه اين نظريه سعي داشت به تبيين رياضي واحدي از تمامي قوانين فيزيك دست يابد، تلاشي كه هنوز هم توسط فيزيكدانان بزرگ معاصر ادامه دارد.
اينشتين، مواجهه با اسرار جهان را زيباترين تجربه انسان مي داند و مي نويسد؛ «مواجهه با اسرار، زيباترين تجربه اي است كه انسان مي تواند داشته باشد. ذات علم و هنر حقيقي در چنين تجربه اي نهفته است. كسي كه از اين حس عاري باشد و قابليت آن را نداشته باشد كه محو حيرت و شگفتي هاي جهان گردد، مرده اي بيش نيست، شمعي است كه به خاموشي گراييده است…»
اينشتين در يك صبح بهاري در 18 آوريل 1955 در سن 76 سالگي از دنيا رفت. وصيتنامه اش صبح روز بعد خوانده شد. او درخواست كرده بود كه تدفين ، بدون هيچگونه تشريفات رسمي برگزار شود. زمان و مكان تدفين بايد از همه به جز تني چند از دوستان نزديك كه جسدش را تا محل سوزاندن آن همراهي مي كردند، پنهان نگاه داشته شود. مرگ اينشتين، مردم سراسر جهان را عميقاً متاثر ساخت.
همانطور كه لئونيد آندريف در حكايت خود نوشته بود كه وقتي گاليور زنده بود، مردم لي لي پوت شب ها صداي تپش قلبش را مي شنيدند، اين را مي توان درباره اينشتين گفت. مردم جهان با علم به اينكه چنين انساني در ميانشان مي زيست، به بزرگي و تعالي خرد اعتقاد پيدا كردند. اكنون اگرچه قلب اين بزرگمرد از تپش بازايستاده بود، اما نامش در قلب تاريخ انديشه ابدي شد…
بانويي كه از يكي از بزرگ ترين رازهاي كيهان پرده برداشت، ورا روبين (1928)
ورا روبين (Vera Rubin) در 23 جولاي 1928 در شهر فيلادلفيا به دنيا آمد. او از همان كودكي شيفته دنياي اسرارآميز ستاره ها بود، به طوري كه شب ها به زحمت بيدار مي ماند تا چرخش تدريجي صورت هاي فلكي را حول ستاره قطبي از پنجره اتاق خواب خود كه رو به شمال باز مي شد، تماشا كند.
روبين در سن 17 سالگي وارد دانشگاه واسار شد و سه سال بعد با مدرك كارشناسي اخترشناسي از آنجا فارغ التحصيل شد. او جز به ادامه تحصيلاتش در دانشگاه پرينستون كه در آن زمان به مركز اخترشناسي معتبري در سطح جهان تبديل شده بود، به چيز ديگر نمي انديشيد. بنابراين با اشتياق فراوان، تقاضانامه اي را براي دريافت فرم هاي ثبت نام در دوره تحصيلات تكميلي به دانشگاه پرينستون ارسال كرد، اما اين فرم ها هيچگاه به دستش نرسيد چرا كه پرينستون تا سال 1971، زنان را در دوره هاي تحصيلات تكميلي خود نمي پذيرفت. بدين ترتيب روبين سرانجام به دانشگاه كورنل رفت. در كورنل به او چندان اهميت نمي دادند.
او زن بود و گذشته از آن، گروه اخترشناسي كورنل در آن دوران، گروه كوچكي بود كه تنها دو مدرس داشت. اما از آنجايي كه وي بيشتر در فيزيك كار كرده بود، اين فرصت را به دست آورد تا با هانس بته - كه بعدها به سبب تشريح واكنش هاي گداخت هسته اي در خورشيد، جايزه نوبل گرفت - درس مكانيك كوانتومي پيشرفته را بگذراند. روبين الكتروديناميك كوانتومي را نيز از ريچارد فاينمن مشهور فراگرفت. روبين پس از اتمام دوره كارشناسي ارشد، براي گرفتن دكترا به دانشگاه جورج تاون رفت. تز دكتراي او در مورد نحوه توزيع كهكشان ها در جهان بود.
پس از اتمام دكترا وارد بخش اخترشناسي موسسه تحقيقاتي كارنگي در واشنگتن شد و در آنجا بود كه تحقيق بر روي چرخش كهكشان هاي مارپيچي را آغاز كرد، تحقيقي كه نهايتاً يكي از بزرگ ترين معماهاي فيزيك از دل آن سر برآورد. اندازه گيري هاي روبين نشان داد كه كهكشان ها با چنان سرعتي در حال چرخشند كه قاعدتاً بايد تاكنون مضمحل مي شدند. پس بايد ماده اي ناشناخته و تاريك، فضاي درون كهكشان ها را پر كرده باشد تا با نيروي گرانش خود، از اضمحلال كهكشان ها جلوگيري كند. اينگونه بود كه معمايي به نام «ماده تاريك» پا به عرصه فيزيك گذاشت، ماده اي اسرارآميز و ناشناخته كه 90 درصد جرم كل جهان را تشكيل مي دهد اما ما هنوز هم از ماهيت آن هيچ نمي دانيم.
منبع : /www.knowclub.net