تاریخچه علم فیزیک _ قسمت اول

فیزیک علم مطالعهٔ خواص طبیعت است. این علم را عموما علم ماده و حرکت و رفتار آن در فضا و زمان می‌دانند. این ماده می‌تواند از ذرات زیراتمی تا کهکشان‌ها و اجرام بسیار بزرگ آسمانی باشد. هدف اصلی علم فیزیک بررسی و تحلیل طبیعت است و همواره این علم در پی آن است که رفتار طبیعت را در شرایط گوناگون درک و پیش‌بینی کند.

دمُکریتوس دانشمند یونانی در 2500 سال قبل اولین کسی بوده که راجع به اتم به مطالعه و بحث پرداخته است و در این باره می گوید؛

“هیچ چیز جز اتم و فضای خالی وجود ندارد مابقی همه خرافات است”

این داستان بزرگترین کشف علمی در تاریخ بشر است و کشف اینکه همه چیز از اتم ها ساخته شده و تنوع گسترده و پرمایگی هر آنچه که در جهان اطراف خود و فراسوی آن می بینیم. اینکه چگونه ساخته شده و چگونه بهم پیوند خورده؟ که کاملا به اتم ها و قوانین مرموزی که اتم ها از آن پیروی می کنند مربوط است.

هنگامی که دانشمندان به کاوش اعماق اتم روی آوردند، یعنی همان قلب واقعی ماده، پرده از مرموزترین اسرار طبیعت برداشتند آن ها مجبور بودند هرچه که تا به آن روز به آن معتقد بودند و باور داشتند را دور بیاندازند و علم جدیدی را بوجود آورند. علمی که در حال حاضر تمامی فیزیک، شیمی و ریست شناسی را پایه ریزی می کند و شاید حتی خود زندگی را.

برای ما داستان اینکه چگونه بشر معمای اتم را حل کرد هم الهام بخش است و هم بسیار جالب، داستان نوابغ بزرگ مردان و زنانی که تشنه دانش بودند. داستان شروع های غلط و تناقضات و جاه طلبی ها و افشاء. داستانی که ما را با حیرت آورترین و جذاب ترین افکاری که تا بحال به ذهن بشر خطور کرده آشنا می سازد.

برای فیزیکدانانی همچون ما مهمترین داستان همین است.

اتم (ATOM)

در پنجم اکتبر سال 1906 در هتلی نزدیک ترایست دانشمندی آلمانی به نام لودویگ بولتزمن، خود را دار زد وی سابقه طولانی در مشکلات روانشناختی داشت و یکی از مهمترین عامل در افسردگیش این بود که به بولتزمن تهمت زده بودن و حتی بعید شده بود بخاطر اعتقاد به چیزی که امروز برای ما کاملا طبیعی و جاافتاده است. وی برای این باور بود که ماده را تا ابد نمیتوان به قسمت های کوچکتر تقسیم کرد بلکه می گفت که سرانجام همه چیز از بلوک های پایه به نام اتم تشکیل شده است. در عصر کنونی باور نکردنی بنظر می رسد که افشاگری بولتزمن اینقدر جنجالی بوده اما در 100 سال قبل بحث کردن بر سر اینکه اتم ها واقعی اند توسط اکثریت اتلاف وقت تلقی می شد. اگرچه فیلسوفان از یونان باستان به این اندیشیده بودند که شاید جهان از نوعی واحد پایه ی ماده ساخته شده اما آنها می دانستند آنقدر کوچک اند که حتی زیر قوی ترین میکروسکوپ ها دیده نمی شوند. فکر کردن در مورد آنها کاملا اتلاف وقت بود اما بعد از آن در اواسط قرن 19 اتم چه واقعی بود چه نبود بطور اتفاقی سوالی در مورد آن با اهمیت شد و دلیلش این بود، بخار.

از دهه ی 1850 دنیا را دچار دگرگونی کرد به موتورهای قوی، قطارها، کشتی ها و کارخانه های انقلاب صنعتی نیرو بخشید. بنابراین درک چگونگی استفاده با بازدهی بیشتر از آن از اهمیت تجاری، سیاسی و استفاده نظامی برخوردار شد. پس جای تعجب نیست که سوال کلیدی علم قرن 19 شد. نیاز به ساخت موتورهای بخار قوی تر و به صرفه تر در عوض نیاز مبرمی را برانگیخت، درک و پیش بینی رفتار آب و بخار در دماها و فشارهای بالا.

لودویگ بولتزمن و پیروان علمی وی نشان دادند که اگر بخار را متشکل از میلیون ها گوی صلب ریز در نظر بگیرید یعنی اتم ها، می توانید معادلات ریاضی قدرتمندی بسازید که می توانند با دقتی باور نکردنی رفتار بخار را پیش بینی کنند. اما همین معادلات بولتزمن و اتمیست های طرفدار وی را به سراشیبی سقوط برد. دشمنان گفتند از آنجایی که اتم های موجود در محاسبات آن ها نامرئی اند صرفا یک توهم ریاضی اند تا اجسام فیزیکی واقعی.

ادعای واقعی بودن موجودات متصور شده گستاخانه تلقی می شد و حتی کفر آمیز. منتقدان بولتزمن گفتند این نوعی توهین به مقدسات است که آفرینش معجزه آسای خداوند را به یک سری از برخوردهای بین گوی های ریز بی جان نسبت دهیم. بولتزمن بعنوان ماتریالیستی بی دین محکوم شد و سرانجام وی در سال 1906 جان خود را گرفت در حالی که از پیروزی بزرگ خود خبر نداشت. یک سال قبل از مرگ بولتزمن دانشمندی جوان مقاله ای چاپ کرده بود که بطور غیر قابل انکار واقعیت اتم را اعلام کرده بود حتما نام این دانشمند را شنیده اید آلبرت اینشتین.