برگزیده فلسفه و تاریخ علم

مکانیک ماتریسی هایزنبرگ روی صخره های ساحل

Wikimedia-Hochseeinsel_Helgoland_10559645584-1024x683
نوشته شده توسط عرفان کسرایی

تحولات فیزیک جدید، فصل مهمی از تاریخ علم معاصر است و مورخان بسیاری هنوز هم خود را با جزییات و زوایای پنهان آن مشغول کرده اند. دهها و صدها کتاب درباره زندگی دانشمندان بزرگی که در این تحولات نقش داشتند نوشته شده است و هنوز هم جنبه هایی از این فصل مهم تاریخ هست  که شاید در آینده روشن شود. یکی از این فیزیکدانان بزرگ ورنر هایزنبرگ Werner Heisenberg بود که سهم بزرگی در توسعه فیزیک کوانتومی داشت. هایزنبرگ در نیمه  اول دهه ۳۰ میلادی در دانشگاه گوتینگن آلمان با فیزیکدان مشهور یعنی ماکس بورن Max Born کار می کرد. فیزیک نظری روز به روز پیشرفت می کرد و از زمان کار ماکس پلانک روی طیف جسم سیاه در آغاز قرن بیستم میلادی، نظریه ی مکانیک کوانتومی به عنوان کلید معماهای بشر شناخته می شد. اینطور به نظر می رسید که کتاب فیزیک به صفحات آخر خود نزدیک شده و با صورتبندی نسبیت و کوانتوم، دیگر چیزی برای کشف قواعد جهان باقی نمانده است. در همین کشاکش یک تحول دیگر در تاریخ علم نشان داد که نادانسته های ما از فیزیک چقدر زیاد  است. این تحول بزرگ از نظر تاریخی در ماه می ‌سال ‌١٩٢۵ آغاز شد. هایزنبرگ جوان به قدری از بیماری تب یونجه در عذاب بود که تصمیم گرفت از ماکس بورن درخواست یک مرخصی دو هفته‌ای کند. جالب است بدانیم هایزنبرگ در این زمان تنها ٢٣سال داشت و در این سن چنان تحولی در دنیای فیزیک به وجود آورد که برای فهم آن باید سالها مطالعه کرد و مبانی نظری فیزیک آموخت. ورنر هایزنبرگ به قدری از تب یونجه بیمار شده بود که به گفته خودش صورتش ورم کرده بود و حالش هم روزبه‌روز وخیم‌تر می‌شد. تنها یک راه باقی مانده بود. دور ماندن از گرده گل و گیاهان تنها چیزی بود که می توانست وخامت این بیماری را کاهش دهد. به همین سبب هایزنبرگ جوان تصمیم گرفت که عازم  جزیره هلگولاند Helgoland در دریای شمال شود. جایی که به دور از گرده‌افشانی گل ها و گیاهان بتواند سلامتی خود را بازیابد. هایزنبرگ در هلگولاند اتاقی در طبقه دوم یک مهمان‌خانه‌ اجاره می کند. اتاقی که روی بلندی مشرف به سمت جنوبی این جزیره صخره‌ای قرار داشت. او در اتوبیوگرافی اش می نویسد: از روی بالکن، می‌توانستم چشم‌انداز فوق‌العاده‌ای از دریا را مقابل خود ببینم و گاهی به یاد این حرف نیلز بوهر می‌افتادم که می‌گفت ما دانمارکی‌ها با نگاه به دریا احساس می‌کنیم بخشی از بی‌نهایت را در دسترس داریم. هایزنبرگ در  عوالم تنهایی خود در جزیره هلگولاند و در شبی که مکانیک ماتریسی را صورت‌بندی کرد به شدت هیجان زده بوده است. او در نهایت حیرت دید که فرم جدید مکانیک کوانتومی، هم از نظر فیزیکی و هم از نظر ساختار ریاضی، سازگار است،  این  هیجان باعث می شد که تمام شب را نتواند بخوابد و حتی پس از آنکه نخستین بخش از محاسباتش در ساعت ۳ نیمه شب، درست از آب در آمد ، نتوانست در اتاق مهمانخانه بماند.

۴۹۸۰۸۰۱۱۴۶_be6f21dee1_b

انستیتو ماکس پلانک (Max-Planck Institut) در سال‌٢٠٠٠ میلادی، به مناسبت ۷۵مین سال سفر هایزنبرگ به جزیره هلگولاند، سنگ‌ بنای یادبودی را بر صخره‌های سرخ این جزیره سنگی قرار داد. روی صفحه برنزی با بدنه سنگی این بنای یادبود، تاریخچه کوتاهی از فیزیک کوانتومی و کارهای هایزنبرگ نوشته شده است.

در این شب هایزنبرگ با پای پیاده راهی ساحل جنوبی جزیره شد و از اینکه یکی از بزرگترین رازهای طبیعت را رمزگشایی کرده آرام و قرار نداشت. هایزنبرگ آن طور که خود می نویسد  در همان ساعات تنهایی نیمه شب از یک صخره بلند بالا می رود تا طلوع آفتاب را تماشا کند. محاسبات اولیه هایزنبرگ در نهایت حیرت نشان می‌داد که صورت‌بندی این مکانیک جدید، با اصل بقای انرژی سازگاری دارد. این مساله هایزنبرگ را چنان به هیجان می آورد که به گفته خودش، در محاسبات بعدی دچار اشتباهات زیادی هم می‌شود. هایزنبرگ پس از بازگشت از این سفر ، نتایج کار خود را با دو نفر  در میان می گذارد. ولفگانگ پائولی Wolfgang Pauli و ماکس بورن Max Born. ولفگانگ پائولی این‌بار برخلاف رویه سابق که همیشه به هایزنبرگ دید انتقادی داشته به شدت تحت‌تاثیر قرار می‌گیرد و او را بابت این قدم بزرگ در فیزیک کوانتومی تشویق می‌کند. ماکس بورن هم بعدها طی نامه‌ای که در جولای سال ‌١٩٢۵خطاب به اینشتین می‌نویسد می گوید: آخرین مقاله‌ هایزنبرگ که به زودی منتشر خواهد شد، تا حدودی مبهم به‌نظر می‌رسد. اما این مقاله بی شک عمیق و درست است.  به نظر بسیاری از فیزیکدانان،  هایزنبرگ فیزیکدانی بود که با کار خود، تمامی پل‌های پشت‌ سر را برای بازگشت به فیزیک کلاسیک خراب کرد.

درباره نویسنده

عرفان کسرایی

کسرایی، عضو انجمن فلسفه علم آلمان و پژوهشگر مطالعات علم و فناوری در دانشگاه کاسل است
زمینه های پژوهشی او عبارتند از:
-فلسفه فیزیک ، منطق ریاضی و مدلسازی در ریاضیات مهندسی
-ارتباطات علم و جامعه شناسی شبه علم در ایران
-تاریخ علم (تاریخ فیزیک مدرن در قرن بیستم)

دیدگاه شما چیست