نگاهى به زندگى و دستاوردهاى اينشتين

همان گونه كه براى اكثريت پيش آمده، من نيز وقتى نخستين بار نام آلبرت اينشتين را در دوره كودكى خود شنيدم، آن را با توصيفى از هيبت و عظمت شخصيت وى به ذهن سپردم، شكوه آن شخصيت در آن وهله صاحب نامى را نشان مى داد كه مطلقاً انسانى بى نظير بود. همين امر علاقه مندى فراوانى را براى شناخت وى و افكار و سرگذشت زندگى اش برمى انگيخت. ابتدايى ترين توصيفات زندگى و انديشه هاى اينشتين شكافتن اتم، ساختن بمب، ابداع نظريه نسبيت (كه راجع به سرعت نور و بعد چهارم صحبت مى كند)، فرار از آلمان نازى و گريختن به ايالات متحده آمريكا و... بودند كه با ذهنى كودكانه و عوامانه تناسب داشتند. ولى تنها مطالعه و پيگيرى آثار مشاهير و نزديكان اينشتين واقعيت هاى زندگى او را نسبتاً دقيق و منصفانه خاطرنشان مى سازد.
گذشته از بازگويى واقعيات و تحليل نظرات، شخصيت شناسى اينشتين همواره موضوعى جالب و قابل توجه بوده و در اين راستا مقالات و كتاب هاى فراوانى عرضه شده است. در اين نوشته ها اغلب علل دستيابى اينشتين به شهرت جهانى و مقام پادشاهى او در قلمرو فيزيك بررسى شده است. مطالعه علل و عوامل موفقيت نوابغ به نوبه خود وسيع، ارزشمند و جذاب است و درخصوص هر شخصيت دست كم نياز به تاليف يك كتاب دارد. از اين رو در اين مقال مجمل سعى شده تنها به اختصار به برخى از قابليت ها پيرامون شخصيت اينشتين اشاره شود. اما بهانه اين گفتار، پنجاهمين سالروز درگذشت اينشتين، ۱۸ آوريل ۲۰۰۵ و نيز يكصدمين سال تولد نظريه نسبيت، نظريه اى كه پايه نگرش جديد به جهان است، مى باشد. سال ۲۰۰۵ يكصدمين سال ورود پرشكوه آلبرت اينشتين به جمع غول هاى انديشه جهان و پنجاهمين سال وداع وى با معضل زمان است. به همين جهت امسال را به پاس تلاش هاى اينشتين براى بنيانگذارى فيزيك مدرن، آنچنان كه از سال ها پيش انتظار بزرگداشتى مشابه آن را داشتم، سال جهانى فيزيك نام نهاده اند. چنين انتخاب آگاهانه اى پس از سال ،۲۰۰۰ به عنوان سال جهانى رياضيات، نقش دانش پايه فيزيك را بعد از رياضيات در تحول تمدن بشرى تبيين مى كند. اين اقدامات ممكن است در سطح جهانى علاوه بر تسريع تحقيقات علمى موجب هماهنگى اقشار عمومى با پيشرفت هاى علمى شود و برخلاف گذشته مردم را در هنگامه تكامل فيزيك نظرى با دانشمندان همگام و همراه سازد. (البته نبايد زياد خوشبين بود.)
• انقلاب اينشتينى
آلبرت اينشتين به عنوان برجسته ترين فيزيكدان (فيزيك به عنوان بنياد همه علوم طبيعى و علوم طبيعت نيز به عنوان عالى ترين دستاورد تئوريك يك تمدن بشرى) شهرت يافته است. به علاوه، تكنولوژى كه مهمترين و بارز ترين محصول تمدن محسوب مى شود داراى چند بخش كلى است كه فعاليت هاى اينشتين در بيشتر آنها نقش اساسى داشته است و از آن جمله مى توان تكنولوژى ارتباطات، نانو، ليزر و هسته اى را نام برد. گرچه علوم و فنون سابقه بس طولانى دارند و به قرن ها پيش از قرن بيستم باز مى گردند، لكن پيشرفت آن در قرن بيست و يكم چنان سريع خواهد بود كه در سال هاى آينده به ناچار بخش اعظم و قريب به اكمل آن را در انحصار قرن بيست و يكم خواهيم دانست. در آن زمان تاثير تلاش هاى علمى اينشتين بر ما به مراتب روشن تر خواهد شد.
در پى معادلاتى كه حدود يك قرن پيش توسط اينشتين كشف شدند، چنان انقلابى در اولين سال هاى قرن بيستم به راه افتاد كه مسير جديدى را براى حركت دانش فيزيك نظرى در همه شاخه هاى آن معين كرد و حتى مى توان گفت اينشتين با ارائه تعاريف و مبانى جديدش كل علم فيزيك را به گونه اى دقيق تر تعريف و تعبير كرد. عناوين كشفيات و مسائل مهم فيزيك كه اينشتين آنها را عميقاً تحليل و بررسى كرد عبارتند از:
- ابداع نظريه نسبيت خاص: اعتبار بخشيدن به مفهوم فضا _ زمان چهار بعدى، كشف نسبيت زمان، تصحيح صورى معادلات ماكسول و تبديلات لورنتز در چارچوب نسبيت، وحدت بخشيدن به مكانيك كلاسيك و الكتروديناميك، نقض وجود اتر، كشف رابطه جرم و حركت و كشف هم ارزى جرم و انرژى.

- ابداع نظريه نسبيت عام: كشف هم ارزى شتاب و گرانش، كشف انحناى فضا - زمان، ارائه تعريف صحيح ميدان گرانشى، هندسى كردن گرانش و وحدت بخشيدن به فيزيك و هندسه نوين [ريمانى]، كشف انتقال سرخ گرانشى، پيشگويى دقيق حركات سياره اى، كشف امواج گرانشى و پايه گذارى مطالعات نظرى كيهانى كه ابزار آن معادلات نسبيت عام است. (اكتشافاتى چون انبساط جهان و بيگ بانگ، تشريح ساختمان عالم، مطالعه مبدا و سرانجام جهان، فرض وجود سياهچاله، كرمچاله و ديگر اكتشافات از نتايج طبيعى تئورى نسبيت عام هستند كه تنها با يك واسطه با اينشتين ارتباط برقرار مى كنند.)
- تبيين پديده فوتو الكتريك، اثبات وجود فوتون ها و اعتبار بخشيدن به فرضيه كوانتومى ماكس پلانك.
- توضيح حركات براونى، اولين فرمول بندى آمارى ترموديناميك و اولين سنجش دقيق ابعاد ذره اى و در نتيجه، اثبات رياضى وجود مولكول ها و اتم ها.
همچنين اينشتين سال ها بعد از تبيين اثر فوتو الكتريك، در ادامه آن اصول ليزر را كشف كرد و در حوزه آمارگيرى ذرات، متعاقب آمارگيرى كلاسيك و نيز در پى تحقيقات جاگاديس چاندرابوس، مطالعاتى را در مبحث آمارگيرى كوانتومى انجام داد كه هر دو زمينه فوق پايه رشد تكنولوژى در قرن بيستم شدند.
اينشتين تحقيقات علمى جزيى تر بسيارى را به انجام رسانيد كه در اينجا از بيان آن صرف نظر مى شود (البته اگر برخى از آنها واقعيت داشته باشند)، ولى مهمترين و خسته كننده ترين زحمت علمى او، تلاشى نافرجام جهت بنيان نظريه ميدان واحد يا نظريه همه چيز بود. اين كه وى در آن نظريه موفقيتى كسب نكرد، قطعاً به دليل كهولت و مرگ وى در دوره قبل از شناسايى ميادين جديد فيزيكى بود. اما او زمانى كه فيزيك به دگرگونى اساسى احتياج داشت، زنده بود و اتفاقاً در اوج خلاقيت جوانى به سر مى برد. اين تقدير و يا خاصيت ذاتى علم است كه مفاهيمى كه مقدمه مفاهيم ديگر مى شوند بايد كاملاً جا بيفتند و بنابراين از زمان پيدايش تئورى كوانتوم تا نظريه ابرريسمان چندين دهه فاصله وجود داشت. اينشتين نمى توانست در هر دو برهه زمان، جوان و خلاق بماند، اما من احساس مى كنم اگر او نيم قرن كوچك تر بود (به شرط آن كه تئورى نسبيت را فرد ديگرى عنوان مى كرد)، احتمالاً تنها سردمدار نظريات فوق مدرن، مثل نظريه ابرريسمان و تئورى M مى شد. در آن صورت وى نه تنها در موسم زندگى و سده وابسته به خويش به مقام پادشاهى علم فيزيك مى رسيد، بلكه اين سمت را تا ابديت حفظ مى كرد.
•امتيازات اينشتين
تعيين دقيق سهم هر كدام از دانشمندان در پيشبرد علوم كارى غيرممكن است. زيرا در اين گونه مسائل با معادلات پيچيده انسانى كه در حوزه روابط بين دانشمندان و اذهان آنها برقرار است، سروكارداريم. دقيقاً مانند تحليل رفتار يك انسان برمبناى قواعد مكانيكى درونى. از آنجا كه سيستم كانون هاى علمى با محيط هايى چون اجتماع، فرهنگ و سياست ارتباطى تنگاتنگ دارد (مانند معادلات حاكم بر رفتار يك انسان در محيط)، پيچيدگى ساختار جامعه علمى كه اتم هاى آن ايده هاى محض و بافت ها و اندام هاى آن فرضيه ها و تئورى ها هستند، بسيار افزايش مى يابد. گذشته از اين، در نظر گرفتن بعد زمان، يعنى ملاحظه علم در تاريخ بر طبق روابط على _ معلولى، نيز مرور اين روابط را بسيار بغرنج مى سازد. هر كدام از فاكتورهاى گفته شده جهانى از كمپلكس روابط است كه در اندرون هم واقع شده اند. پس تصميم گيرى در مورد تعيين نقش و ارزش گذارى كمى بر موفقيت هاى دانشمندى خاص، كاملاً سطحى و تسامحى است. با اين همه عواملى كه يك دانشمند را به شهرت فراوان رسانده و برجسته مى كنند، از تعامل درونى همين كمپلكس نشأت گرفته و از ميان روابط آن قد برافراشته اند. ولى به دليل پيچيدگى گفته شده به هيچ وجه قابل پيشگويى نيستند و از فردى به فرد ديگر متغيرند (هرچند ممكن است وجوه اشتراك فراوانى بين عوامل مربوط به يك فرد نسبت به ديگرى وجود داشته باشد، ولى كوچكترين تفاوت ها هم نتايجى بسيار متفاوت به بار مى دهند.) براى شناخت اين عوامل تنها مرور زندگى و قضاوت در امور گذشته فردى يا دانشمندى مى تواند عمل كند. اين عوامل براى فردى در موقعيت اينشتين عبارتند از:
الف- خلاقيت ذهن
«اينشتين يك بار در پاسخ به سئوالى مبنى بر شكل گيرى اصول نسبيت در ذهن وى گفته بود: مى پرسيد چه شد كه در اين ميان تدوين كننده نظريه نسبيت تنها من شدم؟ فكر نمى كنم هيچ نوجوان عادى باشد كه به انديشه درباره زمان و مكان نپردازد. همه از همان سال هاى كودكى درباره اين دو چيز انديشه مى كنند، من البته عقب ماندگى ذهنى داشتم و تنها هنگامى كه ديگر بزرگ شده بودم به انديشه درباره زمان و فضا پرداختم. بنابراين طبيعى است كه من در اين سن در قياس با كودكى با توانايى هاى عادى، بيشتر در عمق مسئله فرورفته باشم.»۱
اين گفته در وهله نخست يك شوخى ساده به نظر مى رسد. اما بسيار روايت شده است كه هديه قطب نماى پدرش، او را مجذوب پديده مغناطيس كرده است؛ چنانچه اينشتين در ايام كند ذهنى توجه خويش را معطوف به نيروى مغناطيس كرده و آن گاه در سال هاى رشد ذهنى متوجه فضا و زمان گرديده. روند ذهنى وى در فهم محيط فيزيكى پيرامون در دوره كودكى تقريباً منطبق با روند درك اصول نسبيت بعد از توجيه الكترومغناطيس در دهه سوم زندگى او است. همچنين او در شانزده سالگى اولين مقاله اش را در رابطه با الكترومغناطيس نوشته و در همين سن و سال درباره سرعت نور از خود سئوال مى كند. ژرف انديشى اينشتين در ارائه راه حل معادلات ماكسول، به گونه اى بازسازى افكار ابتدايى او در ايام كودكى و نوجوانى است. عجيب است كه او قبل از تحصيل در رشته فيزيك و آگاهى از چالش هاى فكرى زمانه به آنچه كه سال ها بعد سبب موفقيت وى مى شود، تعلق خاطر داشته است.
او در شهر «اولم»، شهرى كه مردمش در رياضيات تبحر دارند، متولد شده و در دوره نوجوانى در مونيخ تحت آموزش هاى شيرين رياضيات و علوم كه از سوى نزديكانش اجرا مى شدند، درآمده بود. مسلماً علاقه مندى دائمى وى به علوم طبيعت بايد تحت همين شرايط به بار آمده باشد. قابليت ذهنى اينشتين، آن گونه كه از طريق مطالعات پزشكى روى مغزش روشن شده، قدرت استدلال منطقى و درك نيرومند ابعاد فضايى بود. از بين آن همه تلاش، تنها چنين مغزى مى توانست معماهاى پيچيده فيزيك را كه احتياج فورى به پاسخ داشتند، حل نمايد. اگر اينشتين كمى درنگ كرده بود، نظريه نسبيت خاص احتمالاً در همان زمان و به همان شكل توسط دانشمندى ديگر مطرح مى شد. زيرا او خودش گفته بود: «چنين مى پندارم كه نظريه نسبيت خاص اگر در جايى ديگر عنوان نشده بود، بى گمان به وسيله «پل لانژون» مطرح مى شد، زيرا او جنبه هاى اساسى اين نظريه را به وضوح دريافته بود.»۲ با وجود اين از بين تمام مغزهاى بزرگ و كهنه كار فيزيك، تنها مغزى موفق به حل مسئله شد كه سازوكار بهترى داشت.
ب- سير طبيعى علم
تحويل سده نوزدهم به بيستم، ميدان يكى از شديدترين پيچش ها در مسير تاريخى علم، صنعت، هنر، فرهنگ و سياست بود. اينشتين در اين زمانه حساس به عنوان يك انقلابى ظاهر شد و به علت تناسب ايده هايش با اهداف و شرايط زمان به كاميابى رسيد. هم انديشه هاى او تاثير عميقى برحوزه هاى متنوع فكرى برجاى نهاد و هم او به دليل ايجاد تحول در موعدى حساس و تاثيرپذير به اعتبار فراوان رسيد. در اين زمينه سه فاكتور اساسى كه موجب اقتدار علمى اينشتين شدند عبارتند از: تناسب زمان با نظريات، عمق تحولات و كثرت ايده هاى خلاق وى.
شايد برترى اينشتين بيشتر به علت ابداع نظريه نسبيت عام باشد. به رغم نسبيت خاص، اگر نظريه نسبيت عام به جهان معرفى نمى شد، احتمالاً تا سال هاى متمادى نامكشوف مى ماند، در حالى كه علم در سير طبيعى خود به آن نياز فراوانى داشت. بدون اين شاهكار اينشتين، اطلاعات اندكى در مورد كيهان وجود داشت و محدود به يافته هاى فناورى در انجام رصدهاى نجومى مى شد.
ج- اوضاع اجتماعى و سياسى
آلمان در نيمه نخست قرن بيستم مركز تحقيقات فيزيك جهان بود. حضور دانشمندانى چون پلانك، هايزنبرگ و ديگران سبب اعتبار و رونق فراوان دانشگاه هاى آنجا شده بود. در بين فيزيكدانان برجسته آلمان اينشتين اوج زندگى علمى خود را در موطنش، حد فاصل جنگ جهانى اول تا زمان به قدرت رسيدن نازيسم گذرانيد. از طرفى ديگر براى دانشمندى كه نبوغش حيرت همگان را برانگيخته است، رويدادهاى حاد اجتماعى و سياسى مى تواند بسيار جنجالى و پرهياهو باشد. اينشتين در نزديكى خود شاهد رويدادهاى مهمى بود كه به هر نحو به آنها گرفتار مى شد. مصيبت هاى جنگ جهانى، خطر نازيسم و تهديد شدن به قتل، مهاجرت به آمريكا، مراوده با سياستمداران و صاحبان طراز اول فلسفه، فرهنگ و هنر، مقابله با ميليتاريسم و گسترش سلاح هاى اتمى و از همه مهم تر درخواست از پرزيدنت روزولت، جهت راه اندازى تحقيقات اتمى در آمريكا و مسائل ديگرى از اين دست، دغدغه هاى سياسى و اجتماعى اينشتين در زندگى پر آشوب وى بودند كه هر كدام سال ها با او همراه شدند. در واقع گره خوردن فعاليت هاى سياسى اينشتين با شخصيت علمى وى سبب توجه وافر عامه مردم و شهرت بيش از حد او شد.
•••
به طور طبيعى همه نيروهايى كه سبب گزينش يك فرد شايسته مى شوند، تنها به يك اصل برمى گردد و آن چيزى نيست جز قانون انتخابات طبيعى، مولود ذهن نابغه اى كه او نيز در زمره بزرگترين انقلابيون تاريخ علم قرار دارد: چارلز روبرت داروين. براساس اين اصل، قد علم كردن اينشتين معلول سه قابليت عمده اوست: استعداد ذهنى در قوه استدلال و ژرف نگرى، تمرينات فكرى ريشه دار در مبانى نسبيتى و شهامت در عدم پذيرش آرا پذيرفته شده از سوى بزرگان. اين قابليت ها باعث مى شوند فرد با شرايط محيط بهتر سازگار شده، بقاى خود را حفظ نمايد. در اينجا بقا معادل كسب اعتبار و سازگارى معادل نيل به سطح كاملى از ادراك در نظر گرفته شده است. تعبير شرايط محيط نيز عبارتند از: اوضاع علم فيزيك در آغاز قرن بيستم در مراكز مهم و حساس اروپا (اگر اينشتين در محيط وجود نداشت يا شرايط براى او مساعد نبود، قطعاً موفقيت انتشار نسبيت خاص در همه محيط نصيب فرد ديگرى مثل لانژول مى گشت و نظريه نسبيت عام يا نظريه اى تقريباً در همين حدود در زمان ديگرى به وسيله فرد ديگرى مطرح مى شد) همان طور كه گفته شد، موفقيت و گسترش زمانى حاصل مى شود كه قابليت هاى مثبت در محيط مساعد قرار بگيرند. در مورد اينشتين خلاقيت ذهنى مظهر قابليت بود و محيط مساعد در قالب مطلوب بودن سير علم و مكان زندگى و پرورش تحقق يافت. در اين ميان تركيب دو عامل خلاقيت ذهنى و سير طبيعى علم بر اساس اصل انتخاب طبيعى صورت گرفت و عامل سوم يعنى اوضاع سياسى _ اجتماعى نيز در موقعيت و اعتبار اينشتين عامل اضافى و تشديدكننده محسوب شد.
•اينشتين فرازمان
صرف نظر از نقشى كه در راه اندازى پروژه بمب سازى ايالات متحده داشت، رويه فرازمانى اينشتين و عدم تعصب افراطى به دين و نژاد و مليت و يا ايدئولوژى خاص، گرچه از محبوبيت او و علاقه عاشقانه مردم عادى نسبت به وى كم نكرد، ولى او را در نوعى انزوا قرار داد و طرفدارى براى او نگذاشت. حتى مداخله وى در سياست سبب برانگيختن دشمنى گروه هاى مختلفى نسبت به خويش شد. «اين امكان وجود دارد كه اگر اينشتين هم اكنون زنده بود، به عنوان مخالف استوار اقدامات يك جانبه گراى نظامى با تهاجم دول متبوع خويش به سوى عراق به مقابله برمى خاست.»۳ صلح دوستى و بعد فرازمانى اينشتين، تنها در آينده روشن جهان، او را به درجه كامل و فراگير مقبوليت خواهد سازند.
اينشتين با احساسى عميق دريافته بود كه طبيعت قابل درك است و به همان جهت به دنبال نظريه اى براى توصيف قابل درك همه پديده هاى فيزيكى جهان مى گشت. هدف او تحقق نظرش در آينده بود. از اين رو بر خلاف تصور عده اى، مكانيك كوانتومى را هرگز رد نكرد، تنها آن را ناقص شمرد كه بايد منتظر نوعى اصلاح باشد. او خود را محدود به زمان نكرد، شايد بدان جهت كه جايگاه واقعى خويش را در علم يافته بود. سال طلايى ،۱۹۰۵ كه ما اكنون پايان يك قرن گذار آن را گرامى مى داريم، از چنان اهميتى برخوردار است كه در تاريخ علم تنها مى توان آن را با سال ۱۶۶۶ ميلادى، سال انقلاب نيوتونى، مقايسه نمود. نيوتون بانى علم فيزيك به مفهوم قانون شناختى آن به حساب مى آيد، از اين رو فيزيكدان هاى بعد از او از جمله اينشتين مديون وى هستند. با وجود اين تنها پارامترى كه سبب شد اين اسطوره بى نظير مغلوب معادله اينشتين شود، مسئله زمان بود.
پى نوشت ها:
۱- هايزنبرگ احتمالاً اينجا خوابيد، تاليف ريچارد برنان، ترجمه دكتر حبيب الله فقيهى نژاد.
۲- حاصل عمر، نوشته آلبرت اينشتين، ترجمه ناصر موفقيان، انتشارات علمى و فرهنگى.
۳-ScientificAmerican,specialتissue,Sep.2004