چگونه یک فیزیکدان نظری خوب شویم؟

پروفسور جرارد توفت (Gerard ‘t Hooft) در صفحه‌ی شخصی‌اش مطلب بسیار جالب و مفصلی با عنوان «چگونه یک فیزیکدان نظری خوب شویم؟» ارائه کرده ا‌ست. او مخاطب خود را دانشجویان جوان و کسانی مثل خود دانسته است که با چالش‌های ناشی از علم واقعی هیجان‌زده شده‌اند. توفت توصیه‌هایی برای تبدیل شده به یک فیزیکدان خوب را نوشته است. او در وبسایت خود می‌نویسد:

این وب سایت برای دانش‌آموزان جوان و هر کسی (مثل من) است که با چالش‌های ناشی از علم واقعی به وجد آمده است، و مصمم است از ذهن خود برای کشف چیزهای جدید در مورد جهان فیزیکی که در آن زندگی می‌کنیم استفاده کند. خلاصه، برای همه کسانی که تصمیم دارند فیزیک نظری را در زمان‌های شخصی خود مطالعه کنند.

اغلب اتفاق می‌افتد ایمیلی از فیزیک‌پیشگان آماتور دریافت می‌کنم که می‌گویند، معتقدند راه‌حلی برای دنیا دارند. آن‌ها تنها به این دلیل به این امر اعتقاد دارند که روی هم رفته هیچ درکی از روش‌های واقعی که مسائل فیزیک مدرن با به کارگیری آن‌ها حل می‌شود، ندارند. اگر واقعاً می خواهید به درک نظری قوانین فیزیک کمک کنید – که اگر موفق شوید، تجربه‌ی هیجان‌انگیزی است- چیزهای زیادی است که لازم است بدانید. اول از همه، باید در این کار جدی باشید. همه‌ی واحدهای درسی علمی که نیاز است یاد بگیرید در دانشگاه‌ها تدریس می‌شود؛ بنابراین، به طور طبیعی، اولین کاری که باید انجام دهید این است که در یک دانشگاه قبول شوید و همه‌ی آن‌چه که می‌توانید را فرابگیرید. اما اگر هنوز جوان‌تر از این هستید که بتوانید به دانشگاه بروید، باید کمی صبور باشید و حکایات و داستان‌هایی را دنبال کنید که در آن‌ها مطالب علمی گنجانده شده است.

این روزها جمع‌آوری تمام اطلاعات مورد نیاز از طریق اینترنت امکان‌پذیر است. مشکل این است که چیزهای به درد نخور در اینترنت زیاد است. یعنی این امکان وجود دارد که صفحات بسیار نادری که واقعاً مفید است را جدا کنیم؟ من دقیقاً می‌دانم دانشجویان تازه کار باید آموختن را از چه چیزهایی آغاز کنند. نام و موضوع مباحثی که کاملاً ضروری است را می‌توانم به آسانی فهرست کنم، و این کاری است که در ادامه انجام داده‌ام. هدف من این است که در وب‌سایت‌هایی جستجو کنم که کتاب‌ها و مقالات واقعاً مفید و ترجیحاً قابل دانلود در آن‌ها باشد. با این روش، هزینه‌ی تبدیل شدن به یک فیزیکدان نظری خوب نباید از هزینه‌ی یک کامپیوتر متصل به اینترنت، چاپگر و مقدار زیادی کاغذ و قلم بیش‌تر شود. متاسفانه هنوز هم باید توصیه کنم که کتاب‌های درسی خوب بخرید، اما این توصیه سخت‌تر از آن است که در این مطلب مطرح شود، شاید در سایت‌های بعدی آن را عنوان کنم. در قدم اول بگذارید خودمان را به حداقل‌ها محدود کنیم. موضوعاتی که در ادامه فهرست شده است باید مورد مطالعه قرار گیرد.

هر نوع کوتاهی مجازاتی دارد: شکست! به من اعتماد کنید. نباید فکر کنید که می‌توانید همه چیز را بخوانید. امتحان کنید. هر قدر که می‌توانید روش‌های نوین را امتحان کنید. به مرور زمان، بارها خواهید فهمید واقعاً چیزی که آن‌ها انجام داده‌اند، هوشمندانه‌ترین چیز ممکن بوده است. شگفت‌انگیز است. بهترین منابع تمرین نیز دارند. آن‌ها را انجام دهید. هر چه را که می‌توانید بفهمید بیابید. تلاش کنید به جایی برسید که تعداد زیادی غلط چاپی، اشتباهات کوچک و نیز خطاهای مهم‌تر را بیابید و فکر کنید چطور می‌توانید این مطالب را خلاصه‌تر بنویسید.

می‌توانم تجربه‌های خودم را برای‌تان بگویم. من شانس بزرگی داشتم که استادان برجسته‌ای داشتم. آن‌ها به من کمک کردند که بیراهه نروم. و این به من کمک کرد مسیرهایی را که برای به دست آوردن جایزه‌ی نوبل لازم بود طی کنم. اما آن زمان من اینترنت نداشتم. اکنون می‌خواهم تلاش کنم که معلم شما باشم. این مسئولیت سنگینی است. من از دانشجویان، همکاران و معلم‌ها می‌خواهم مرا یاری کنند تا این سایت را بهتر کنم. این مطالب فعلاً تنها برای کسانی تنظیم شده است که می‌خواهند یک فیزیکدان نظری بشوند، نه فقط یک فیزیکدان نظری معمولی، که یکی از بهترین‌ها. کسانی که کاملاً مصمم هستند جایزه‌ی نوبل را به دست آورند. اگر فروتن‌تر از این هستید، نخست مدرسه‌ی مزخرف‌تان را تمام کنید و سپس مسیرهای خاص و منظمی را که مشاوران تحصیلی به شما می‌گویند دنبال کنید. این متن برای افراد بلندپرواز تهیه شده است. من مطمئنم هر کسی می‌تواند این کار را انجام دهد، تنها اگر میزان مشخصی هوش، علاقه و اراده داشته باشد.

اکنون با مسئله‌ی اصلی و مهم شروع می‌کنیم. گله و شکایه نکنید که این مطالب زیاد به نظر می‌رسد. نمی‌خواهید که جایزه‌ی نوبل خودتان را به رایگان به دست آورید. و به یاد داشته باشید همه‌ی این‌ها باهم دست کم ۵ سال از مطالعات سخت دانشجویان ما را دربرمی‌گیرد (هر خواننده‌ای دست کم این‌جا شگفت‌زده می‌شود، و فکر می‌کند که او هرگز در این ۵ سال لیسانس نخواهد گرفت؛ در حقیقت، من افرادی را به شما معرفی خواهم کرد که برنامه ریخته‌اند بیش‌تر زمان‌شان را صرف این مطالعات کنند). و بیش از این‌ها تا اندازه‌ای هوش ابتدایی لازم است که فرض بر این است که از آن برخوردارید، چون دانشجویان عادی فقط زمانی می‌توانند در این مباحث خبره شوند که یک استاد صبور آن‌ها را همراهی کند. حل کردن تمرین ضروری است. برخی از کتاب‌ها و جزوات تمرین نیز دارند. آن‌ها را انجام دهید، و یا بهتر از آن، تمرین‌های شخصی خودتان را ابداع کنید. تلاش کنید که زرنگ‌تر از مؤلفان باشید، اما لطفاً تا زمانی که بخش اعظم مطالب را مطالعه نکرده‌اید از ارسال نظریه‌هایتان برای من اجتناب کنید. اگر این کار را به خوبی انجام دهید، کشف خواهید کرد که بسیاری از این مؤلفان احمق نبوده‌اند.

فیزیک نظری شبیه آسمان‌خراش است. شالوده‌ی محکمی دارد که بر ریاضیات پایه و مفاهیم فیزیک کلاسیک (پیش از قرن بیستم) بنا شده است. فکر نکنید که پیش از قرن بیستم فیزیک «ناسازگار» با امروز بوده است که ما اطلاعات خیلی بیش‌تری داریم. در آن روزها، شالوده‌ی اصلی بر مبنای دانشی بود که ما امروز از آن لذت می‌بریم. سعی نکنید بدون آن که نخست این شالوده‌ها را خودتان بازسازی کنید، آسمان‌خراش خودتان را بنا کنید. چند طبقه‌ی نخست از آسمان‌خراش‌مان شامل فرمول‌بندی ریاضیات پیشرفته است که نظریه‌های فیزیک کلاسیک را با زیبایی‌های خودش شکل می‌دهد. اگر بخواهید به مراتب بالاتر بروید به این‌ها نیاز دارید. پس از آن به سراغ مطالبی بروید که در ادامه فهرست شده است. سرانجام اگر به اندازه‌ی کافی شیفته‌ی این مباحث هستید که بخواهید مسائل بسیار پیچیده و گیج کننده از توافق دادن فیزیک گرانشی و دنیای کوانتمی را حل کنید، باید مطالعه‌ی نسبیت عام، نظریه‌ی ابرریسمان، نظریه‌ی ام و مانند این‌ها را به پایان برسانید. این نقطه بالای آسمان‌خراش است. قله‌های دیگری نیز مانند چگالش بوز-انیشتین، اثر کسری هال و موضوعات دیگر وجود دارد. و همان‌طور که در سال‌های گذشته نیز ارائه شده است، موضوعات خوبی برای گرفتن جایزه‌ی نوبل هستند.

باید هشدار بدهم که حتی اگر خیلی باهوش هستید، هنوز به احتمال زیاد جاهایی گیر دارید. خودتان تور ماهیگیری پهن کنید. بیش‌تر بیابید. درباره‌ی آن‌چه یافته‌اید برای من بگویید. اگر این سایت کمکی کرده باشد که کسی برای درس خواندن برای دانشگاه آماده شود، کسی را برای یاد گرفتن فیزیک تحریک کرده باشد، به کسی در مسیر یادگیری‌اش کمک کرده باشد، و راه کسی را به سمت علم هموار کرده باشد، می‌توانم بگویم موفق بوده است. پس لطفاً مرا نیز مطلع کنید.

اگر صفحه‌ی زیر را باز کنید.

در ستون سمت چپ صفحه، پروفسور توفت فهرستی از مباحث مورد نیاز قرار داده‌اند. روی هر مبحث که کلیک کنید منابعی معرفی شده است که می‌توانید مطالعه کنید. فهرست از بالا به پایین بر اساس یک نظم منطقی مرتب شده است، هرچند اصراری نیست که به همین ترتیب خوانده شوند. برخی از مباحث نیز سطح بالا است. پیشنهاد می‌کنیم سری به این صفحه بزنید و منابعی که به مطالعه‌ی آن‌ها نیاز دارید را بیابید و خواندن آن‌ها را آغاز کنید.

زبان

نکته‌ی دیگری که پروفسور توفت در ادامه می‌آورد در مورد زبان است. این مطلب را نیز در ادامه می‌خوانیم:

زبان انگلیسی یک پیش نیاز است. اگر هنوز به آن مسلط نیستید، آن را یاد بگیرید. شما باید بتوانید بخوانید، بنویسید، صحبت کنید و انگلیسی را بفهمید، اما لازم نیست عالی باشید. در حد همین انگلیسی در سطح بد که من در این متن استفاده کرده‌ام کافی است. همه‌ی نشریه‌ها به زبان انگلیسی چاپ می‌شوند. توجه کنید که مهم است بتوانید به انگلیسی بنویسید. دیر یا زود شما می‌خواهید نتایج‌تان را منتشر کنید. مردم باید بتوانند موضوع کار شما را بخوانند و درک کنند.

فرانسوی، آلمانی، اسپانیایی و ایتالیایی هم ممکن است مفید باشد، اما همه‌جا لازم نیست. آن‌ها جایی نزدیک فنداسیون آسمان‌خراش ما نیستند، بنابراین نگران نباشید. به الفبای یونانی نیز نیاز دارید. نوشتار یونانی خیلی در فیزیک استفاده می‌شود. نام آن‌ها را یاد بگیرید، وگر نه هنگامی که بخواهید سخنرانی کنید احمق به نظر می‌رسید.

و باز هم در انتهای این صفحه پروفسور توفت منابعی برای یادگیری بهتر زبان انگلیسی پیشنهاد داده‌اند که می‌توانید در لینک زیر ببینید.

برای کسانی که تازه خواندن فیزیک را آغاز کرده‌اند، منابع زیادی موجود است که به زبان فارسی ترجمه شده است. اگر برای شروع علاقه‌مند به خواندن منابع به زبان فارسی هستید، به زودی تعدادی از این منابع فارسی را در همین سایت معرفی خواهیم کرد.

با سپاس از آقای بهمنیار ترشیزی گرامی برای همکاری در ترجمه‌ی این مطلب.