از ميان مجموعه مقاله هاى اينشتين مقاله اى که او در سال 1905 عرضه کرد، اثر مهمى در پيشرفت علم داشته است. در آن مقاله پديده فوتوالکتريک را شرح مى دهد و با استفاده از نظريه کوانتوم پلانک نظريه فوتونى نور را بيان مى کند. بر طبق اين نظريه نور مانند انرژى هاى ديگر حالت کوانتومى دارد. کوانتوم نور را که فوتون مى ناميم مقدار مشخص انرژى است که اندازه آن، E، از رابطهhv = Eبه دست مى آيد که v بسامد موج و h ثابت پلانک است.
بنابر اين نظريه هر چه بسامد نور بيشتر يا طول موج آن کمتر باشد، انرژى فوتون بيشتر است. چنانچه اين فوتون ها در مسير حرکت خود به الکترون هايى برخورد کنند، جذب الکترون مى شوند و انرژى الکترون را بالا مى برند و در نتيجه الکترون مى تواند از ميدانى که در آن قرار گرفته است، آزاد و خارج شود. اينشتين به مناسبت توضيح پديده فوتوالکتريک جايزه نوبل سال 1921 فيزيک را دريافت کرد. نظريه فوتونى او نه فقط نور بلکه سراسر طيف موج هاى الکترومغناطيسى از موج هاى گاما تا موج هاى بسيار بلند را دربرمى گيرد و توضيح مى دهد.
موضوع دومين مقاله اينشتين حرکت براونى بود. در سال 1827 رابرت براون (1858- 1773) گياه شناس و پزشک انگليسى حرکت مداوم معلق دو مايع را مشاهده کرد و متوجه شد که اين ذره ها با قطرى حدود يک ميکرون پيوسته به اين سو و آن سو حرکت مى کنند. اينشتين همين آزمايش را در مقاله اى با استفاده از نظريه جنبشى ذره ها تعبير و تفسير کرد و از روى آن عدد آوودگادرو را به دست آورد.
اينشتين نظريه نسبيت خاص را در مقاله سوم معرفى کرد. در اين مقاله بود که مفاهيم اساسى طبيعت موجى فضا، حجم، زمان و حرکت به طور کامل تغيير کرد. اينشتين ضمن مطالعه هاى خود توانست مسيله سرعت نور را که از مدت ها پيش تعجب دانشمندان را برانگيخته بود، حل وفصل کند. او نظريه خود را براساس دو اصل زير قرار داد:
1- سرعت نور در جهان ثابت است
2- قانون هاى طبيعت براى ناظرين مختلف که يکنواخت حرکت مى کنند يکسان است.
اينشتين نشان داد که اگر ثابت نبودن سرعت نور را بپذيريم، نتيجه هاى شگفت انگيزى به بار مى آيد. براى مثل هر چه سرعت حرکت جسمى بيش تر شود، طول آن کوتاه تر و جرمش بيشتر مى شود. نتيجه ديگر آنکه به زمان مطلق و فضاى مطلق به شکلى که پيشينيان تصور مى کردند نمى توان قايل شد و زمان و فضا را جدا و مستقل از يکديگر نمى توان در نظر گرفت. دنياى مادى يک فضا و زمان چهاربعدى است. جرم يک جسم نيز ثابت نيست و با تغيير سرعت تغيير مى کند به طورى که مى توان جرم را نوعى انرژى متراکم در نظر گرفت و يا انرژى را جرم پراکنده دانست. اينشتين با بيان نظريه نسبيت خاص، قانون بقاى ماده لاوازيه و اصل بقاى انرژى ماير را به اصل بقاى مجموع ماده و انرژى درآورد و رابطه معروف جرم و انرژى را به دست آورد. اينشتين در سال 1916 نظريه نسبيت عام را تنظيم و اعلام کرد. در اين نظريه نه تنها حرکت با سرعت ثابت و مسير مستقيم، بلکه هر نوع حرکتى در نظر گرفته شده بود. در بسيارى موارد دليل آنکه سرعت و مسير حرکت هر متحرکى تغيير مى کند، وجود نيروى جاذبه است. بنابراين در نظريه نسبيت عام بايد نيروى جاذبه در نظر گرفته شود. اينشتين يک رشته معادله تنظيم کرد که نشان مى داد اگر در هيچ جا ماند و نيروى جاذبه وجود نداشته باشد، جسم متحرک مسير مستقيمى را طى مى کند و اگر ماده وجود داشته باشد فضاى پيرامون جسم متحرک دگرگون شده، جسم مسير منحنى را طى مى کند. نظريه نسبيت عام نشان مى دهد که اين منحنى ها چگونه بايد باشند و اين به طور کامل با آن چه در نظريه جاذبه نيوتن پيش بينى شده بود، تطبيق نمى کرد. براى مثال بر طبق نظريه اينشتين مسير نور تحت تاثير ميدان جاذبه قوى تغيير مى کند. در صورتى که از قانون هاى نيوتن چنين نتيجه اى به دست نمى آمد. کسوف سال 1919 نظريه اينشتين را ثابت کرد. در سال 1969 دو سفينه پژوهشى که به سمت مريخ فرستاده شدند، اثر خورشيد بر مسير موج هاى راديويى را مورد مطالعه و مشاهده قرار دادند.

ايران و سال جهانى فيزيک

سال جهانى فيزيک فرصت مناسبى است تا در ايران به نقد آموزش علوم و پژوهش هاى علمى بپردازيم و مشخص کنيم آيا راه و روشى را که از زمان بنيانگذارى دارالفنون تاکنون برگزيده ايم درست و بجا بوده و توانسته است بسترى مناسب براى فعاليت هاى علمى و پژوهشى به وجود آورد. آيا با همه سرمايه گذارى هاى مادى و معنوى توانسته ايم جامعه ايرانى را به حالتى برسانيم که به علم باور داشته باشند، علمى بينديشند، بتوانند توليدکننده علم باشند و بدانند که براى رساندن جامعه به خودکفايى و توسعه پايدار، کارى مداوم و جدى و همگانى لازم است.
گرچه نمى توان منکر تلاش هاى صميمانه افراد و سازمان هاى مؤثر در آموزش علوم جديد در ايران شد ليکن در اين مدت نتوانسته ايم به سطح مورد انتظار جامعه برسيم، ولى توانسته ايم پايه هاى اوليه را طرح ريزى و شروع به سازندگى کنيم. اين کار از يک سو از دبستان ها و از سوى ديگر از دانشگاه ها آغاز شده است. در دبستان ها فعاليت آموزش علوم با طرح جديدى که هم اکنون در مدرسه ها اجرا مى شود، آغاز شد. کودکان را به مشاهده مستقيم طبيعت و کارگروهى برانگيخته اند و به جاى آنکه فقط دانستنى ها را به ذهن آنها منتقل کنند، معلمان، کودکان را به مشاهده طبيعت، جمع آورى اطلاعات، طبقه بندى و حتى طراحى آزمايش، فرضيه سازى و نتيجه گيرى تشويق مى کنند و همه اينها مقدمه اى است براى آنکه کودکان با روش علمى آشنا شوند.
در دانشگاه ها تحقيقات سازمان يافته آغاز شده است. پروژه هاى تحقيقاتى گرچه در ابتدا حالت تقليدى و کتابخانه اى داشت، کم کم به مرحله علمى نزديک مى شود و اميد است، تحقيقات به معناى واقعى در کشور آموزش داده شود و جريان يابد.
اکنون مشکل بزرگ در برنامه دبيرستان ها وجود دارد. دانش آموزان به جاى آموختن روش حل مسيله به حفظ کردن پاسخ ها مى پردازند تا آنها را تحويل آزمون ها و کنکور دانشگاه دهند و به مدرک هاى بالاتر دست يابند. با توجه به آنکه مخاطبان سال جهانى فيزيک، دانش آموزان نيز هستند مى توان اميدوار بود که با نيروهاى مخلصى که در ميان معلمان وجود دارد و نيز تشويق هايى که از طرف سازمان ها صورت مى گيرد و کارگاه هاى علمى که از سوى کشورهاى پيشرفته صنعتى در کشور تشکيل و اجرا مى شود، به هدف هاى مورد نظر دست يافت و روش علمى را در فعاليت هاى آموزشى و پژوهشى ياد گرفت و به کار برد.
نويسنده اين نوشته تاکنون شاهد همايش ها و جلسه هاى متعددى بوده که از سوى دبيران فيزيک و انجمن هاى علمى تشکيل شده و دانش آموزان و دبيران به تهيه و عرضه مقاله هاى علمى و توليد نرم افزارهاى کامپيوترى و نيز ابزارهاى آزمايشگاهى و کارگاهى دست زده اند. همه اين کارها به علاقه مندان اين کشور اميد مى دهد که جامعه علمى ما در حال بيدار شدن است. بيدارگران پرتلاش و پر اميد به بيدار کردن خواب آلودگان مشغولند. گرچه برخى از سازمان ها و افراد هنوز در کار متوقف کردن جريان علمى در کشور هستند، اما در جامعه نه تنها زنگ ها بلکه ناقوس هاى بيدارى به صدا درآمده و هيچ فردى را فرصت و مهلت خوابيدن نمى دهد.

روزى که اينشتين رمق فکر کردن نداشت

اينشتين در نوجوانى علاقه چندانى به تحصيل نداشت. پدرش از خواندن گزارش هايى که آموزگاران درباره پسرش مى فرستادند، رنج مى برد. گزارش ها حاکى از آن بودند که آلبرت شاگردى کندذهن، غيرمعاشرتى و گوشه گير است. در مدرسه او را «باباى کندذهنى» لقب داده بودند. او در 15 سالگى ترک تحصيل کرد، در حالى که بعدها به خاطر تحقيقاتش جايزه نوبل گرفت!
شايد شما نيز اين جملات را خوانده يا شنيده باشيد و شايد اين پرسش نيز ذهن شما را به خود مشغول کرده باشد که چگونه ممکن است شاگردى که از تحصيل و مدرسه فرارى بوده است، برنده جايزه نوبل و به عقيده برخى از دانشمندان، بزرگ ترين دانشمندى شود که تاکنون چشم به جهان گشوده است؟
با مطالعه دقيق تر زندگى اين شاگرد ديروز، پاسخ مناسبى براى اين پرسش پيدا خواهيم کرد. آلبرت بچه آرامى بود و والدينش فکر مى کردند که کندذهن است. او خيلى دير زبان باز کرد، اما وقتى به حرف آمد، مثل بچه هاى ديگر «من من» نمى کرد و کلمه ها را در ذهنش مى ساخت. وقتى به سن چهار سالگى پاگذاشت، با بيلچه سر خواهر کوچکش را شکست و با اين کار ثابت کرد که اگر بخواهد، مى تواند بچه ناآرامى باشد!
پدر و مادر آلبرت به بچه هاى کوچک خود استقلال مى دادند. آنان آلبرت چهارساله را تشويق مى کردند که راهش را در خيابان هاى حومه مونيخ پيدا کند. در پنج سالگى او را به مدرسه کاتوليک ها فرستادند. آن مدرسه با شيوه اى قديمى اداره مى شد. آموزش از طريق تکرار بود. همه چيز با نظمى خشک تحميل مى شد و هيچ اشتباهى بى تنبيه نمى ماند و آلبرت از هر چيزى که حالت زور و اجبار و جنبه اطاعت مطلق داشته باشد، متنفر بود. اغلب کسانى که درباره تنفر اينشتين از مدرسه، معلم و تحصيل نوشته اند، به نوع مدرسه، شيوه تدريس معلم و مطالبى که اين دانش آموز بايد فرا مى گرفت، کمتر اشاره کرده اند. بازخوانى يک واقعه مهم در زندگى اينشتين ما را با مدرسه محل تحصيل او آشناتر مى کند: روزى آلبرت مريض بود و در خانه استراحت مى کرد. پدرش به او قطب نماى کوچکى داد تا سرگرم باشد. اينشتين شيفته قطب نما شد. او قطب نما را به هر طرف که مى چرخاند، عقربه جهت شمال را نشان مى داد. آلبرت کوچولو به جاى اين که مثل ساير بچه ها آن را بشکند و يا خراب کند، ساعت ها و روزها و هفته ها و ماه ها به نيروى اسرارآميزى فکر مى کرد که باعث حرکت عقربه قطب نما مى شود. عموى آلبرت به او گفت که در فضا نيروى ناديدنى (مغناطيس) وجود دارد که عقربه را جابه جا مى کند. اين کشف تاثير عميق و ماندگارى بر او گذاشت. در آن زمان، اين پرسش براى آلبرت مطرح شد که چرا در مدرسه، چيز جالب و هيجان انگيزى مثل قطب نما به دانش آموزان نشان نمى دهند؟! از آن به بعد، تصميم گرفت خودش چيزها را بررسى کند و به مطالعه آزاد مشغول شود. اينشتين ده ساله بود که در دبيرستان «لويت پولت» ثبت نام کرد. در آن موقع، علاقه بسيارى به رياضى پيدا کرده بود. اين علاقه را عمويش اکوب و يک دانشجوى جوان پزشکى به نام ماکس تالمود در وى ايجاد کرده بودند. تالمود هر پنجشنبه به خانه آنان مى آمد و درباره آخرين موضوعات علمى با آلبرت حرف مى زد. عمويش نيز او را با جبر آشنا کرده بود. اينشتين در دوازده سالگى از تالمود کتابى درباره هندسه هديه گرفت. او بعدها آن کتاب را مهم ترين عامل دانشمند شدن خود عنوان کرد. با اين که آلبرت در خانه چنين علاقه اى به رياضيات و فيزيک نشان مى داد، در دبيرستان چندان درخششى نداشت. او در نظام خشک و کسل کننده دبيرستان، علاقه اش را به علوم از دست مى داد و نمراتش کمتر و کمتر مى شدند. بيشتر معلمانش معتقد بودند که او وقتش را تلف مى کند و چيزى ياد نمى گيرد. هرچند اينشتين به قصد اين درس مى خواند که معلم شود نه فيزيکدان، اما از معلمان خود دل خوشى نداشت و از زورگويى آنان و حفظ کردن درس هاى دبيرستان، دل پرخونى داشت. از اين رو، خود را به مريضى زد و با اين حيله، مدتى از دبيرستان فرار کرد! چون معلم ها نيز از او دل خوشى نداشتند، شرايط را براى اخراج او از مدرسه فراهم کردند. اينشتين بعدها در اين باره گفت: «فشارى که براى از بر کردن مطالب امتحانى بر من وارد مى آمد، چنان بود که بعد از گذراندن هر امتحان تا يک سال تمام، رمق فکر کردن به ساده ترين مسيله علمى را نداشتم!» اينشتين بعدها مجبور شد در دبيرستان ديگرى ديپلم خود را بگيرد و سرانجام با هزار بدبختى گواهينامه معلمى را دريافت کند. بعد از آن، مدتى معلم فيزيک در يک مدرسه فنى شد، اما چون روش هاى خشک تدريس را نمى پسنديد، پيشنهادهايى در مورد تدريس به رييس مدرسه داد که پذيرفته نشدند و به اين ترتيب بهانه اخراج خود را فراهم کرد.اينشتين پس از اين واقعه، زندگى دانشجويى را برگزيد و پس از فارغ التحصيلى، در اداره ثبت اختراعات به کار مشغول شد. او از کار کردن در اين اداره راضى بود. عيب دستگاه هاى تازه اختراع شده را پيدا مى کرد و در ساعت ادارى، وقت کافى داشت تا به فيزيک فکر کند. در همين اداره بود که مقاله هاى متعددى نوشت و در مجلات معتبر منتشر کرد. جالب اين که دانشمند بزرگ که با فرضيات خود انقلابى در جهان دانش به پا کرد، در شرايطى کار مى کرد که براى هر دانشمند ديگرى غيرممکن بود! او نه با فيزيکدان حرفه اى تماس داشت و نه به کتاب ها و مجلات علمى مورد نياز دسترسى داشت. در فيزيک فقط به خود متکى بود و کس ديگرى را نداشت که به او تکيه کند! اکتشافات او چنان خلاف عرف بودند که به نظر فيزيکدانان حرفه اى، با شغلى که او به عنوان يک کارمند جزء در دفتر ثبت اختراعات داشت، سازگار نبودند.
منبع:http://www.academist.ir