کدام کتاب؟ موضوع: کوانتوم

اگر حوصله خواندن کتاب‌های قطور فیزیک را ندارید، یا اصلا فقط میخواهید راجع به موضوعات مورد بحث این روزها اطلاعات کلی و خلاصه‌ای داشته باشید؛ خواندن این کتاب جذاب و جدید را از دست ندهید:

    • هفت درس کوتاه فیزیک کتاب پرفروش بین‌المللی است که زیبایی فیزیک مدرن و لذت‌های اکتشاف علمی را به خوانندگان عرضه می‌دارد. کارلو روولی در این کتاب با زبانی ساده و بیانی زیبا مباحث گوناگون فیزیک مدرن را بازگو می‌کند: نسبیت عام اینشتین، مکانیک کوانتومی، ذرات بنیادین، گرانش، سیاه‌چاله‌ها، معماری پیچیده‌ی گیتی، و نقشی که انسان‌ها در این دنیای غریب و شگفت‌انگیز ایفا می‌کنند. او ما را به آخرین مرزهای دانش می‌برد— به ظریف‌ترین جزئیات بافتار فضا، به سرچشمه‌ی کیهان، و به ساز و کار درونی ذهنمان. اینجا، در خط مقدم چیزهایی که می‌دانیم، در تماس با اقیانوس ناشناخته‌ها، رمز و راز و زیبایی دنیا چشم‌ها را خیره می‌کند.

سوآل: برای شروع مبحث کوانتوم از کدام کتاب شروع کنم؟

  • دو ستون فیزیک قرن بیستم – یکی نسبیت عام که در درس اول در‌باره‌ی آن صحبت کردم، و دیگری مکانیک کوانتومی که در اینجا به بررسی آن می‌پردازم – بسیار با یکدیگر تفاوت دارند. هر دو نظریه به ما می‌گویند که ساختار ریز طبیعت ظریف‌تر از آنی است که به نظر می‌رسد. اما نسبیت عام مانند یک جواهر جمع‌و‌جور است: این نظریه در ذهن یک نفر، یعنی آلبرت‌اینشتین، شکل گرفته است، و دیدگاهی ساده و منسجم در‌باره‌ی گرانش، فضا، و زمان است. از سوی دیگر، مکانیک کوانتومی، یا «نظریه‌ی کوانتوم»، به موفقیت تجربی بی‌مانندی دست یافته است و منجر به کاربردهایی شده است که زندگی روزمره‌ی ما را دگرگون ساخته‌اند (مثلاً همین کامپیوتری که با آن این مطالب را می‌نویسم)؛ ولی در حالی که بیش از یک قرن از تولد آن می‌گذارد، هنوز هم هاله‌ای رازآلود از ابهام آن را در‌بر‌گرفته است.
  • اصطلاح کُوانتوم (به انگلیسی: quantum) در فیزیک به کمترین مقدار ممکن از یک کمیت، مقدار پایه یا یک کوانتم آن کمیت می‌گویند. یک کمیت کوانتیده تنها می‌تواند مقدارهایی گسسته، یعنی مضرب صحیحی از کوانتوم آن کمیت را اختیار کند. برای نمونه، مقدار بار الکتریکی یک جسم که در اثر مالش باردار شده، همواره مضرب صحیحی از بار الکتریکی یک الکترون می‌باشد. هیچگاه مقدار بار الکتریکی یک جسم ۳/۵ برابر بار الکتریکی یک الکترون نخواهد بود. در اینجا به مقدار بار الکتریکی یک الکترون، بار پایه یا یک کوانتم بار می‌گویند و بار الکتریکی جسم نیز کمیتی کوانتیده است.(ویکیپدیا)

 

کتابی متفاوت به سبک چاد اورزل!

بخشی از کتاب:

«اگر سگ خوبی باشی به تو بیسکویت می‌دهم.»
کمی دلخور شد.«من سگ خیلی خوبی هستم. تو به من بیسکویت می‌دهی. تو چه‌کاره‌ای؟»
«چی؟ اینجا چه کسی دارد چه کسی سبک و سنگین می‌کند؟»
«می‌خواهم بدانم آیا لایق سگی به خوبی من هستی.»
مثل‌اینکه اسم «پرنسس» برایش زیاد هم بد نبود.
«شما چه‌کاره‌اید؟»
«خب، همسر من، کیت، وکیل است، و من استاد فیزیک در آنیون کالج هستم. در زمینه‌ی فیزیک اتمی و اپتیک کوانتومی، هم درس می‌دهم و هم تحقیق می‌کنم.»
«چی کوانتومی؟»
«اپتیک کوانتومی. به طورکلی، مطالعه‌ی برهمکنش‌ بین نور و اتم وقتی که باید یکی یا هر دوی آن‌ها را با فیزیک کوانتوم توصیف کنی.»
«به نظر پیچیده می‌آید.»
«همین‌طور است، ولی چیز جذابی است. هرچیز عجیب و غریبی در فیزیک کوانتوم پیدا می‌شود. ذرات مثل موج رفتار می‌کنند، و امواج مثل ذرات. خواص ذرات تا وقتی که اندازه گرفته نشده‌اند نامعلوم است. فضای خالی پر از «ذرات مجازی» است که بین بودن و نبودن حرکت می‌کنند. واقعاً جالب است.»

باید برمی‌گشتیم به سمت لانه‌اش تا برگه سر پناه‌ی را پر کنم. همین‌طور که داشتیم راه می‌رفتیم گفت:«کوانتوم؟ باید یاد بگیرم.»
«خب، من خوشحال می‌شوم سر فرصت برایت توضیح بدهم.»

    • مثل بیشتر سگ‌دارها، زمان زیادی را به حرف زدن با سگم می‌گذرانم. بیشتر حرف‌ها خیلی معمولی هستند: این را نخور، روی مبل نپر، بیا برویم گردش. اما یک سری از حرف‌هایمان هم در مورد فیزیک کوانتوم است.
      چرا با سگم از فیزیک کوانتوم می‌گویم؟ خب، این شغل من است: من استاد فیزیک دانشگاه هستم. بنابراین، بیشتر اوقات درحال فکر کردن به فیزیک کوانتوم هستم.فیزیک کوانتوم چیست؟ فیزیک کوانتوم بخشی از «فیزیک جدید» است، یعنی فیزیک بر اساس قوانین کشف‌شده بعد از سال ۱۹۰۰. قوانین و اصول تدوین‌شده قبل از سال ۱۹۰۰ «فیزیک کلاسیک» را تشکیل می‌دهند.
    • فیزیک کلاسیک فیزیک اشیای روزمره است: توپ تنیس و اسباب‌بازی‌ها، اجاق‌گاز و تکه‌های یخ، آهنرباها و سیم‌کشی برق. قوانین فیزیک کلاسیک حرکت اجسامی که با چشم غیرمسلح دیده می‌شوند را توضیح می‌دهد؛ و ترمودینامیک کلاسیک فیزیک گرم شدن و سرد شدن اجسام، طرز کار موتورها و یخچال‌ها را؛ و الکترومغناطیس کلاسیک رفتار لامپ نور، رادیو و آهنرباها را.
      فیزیک جدید دنیای ناشناخته‌ای فراتر از زندگی روزمره را توضیح می‌دهد. این دنیا اولین‌بار اواخر ۱۸۰۰ و اوایل ۱۹۰۰ در آزمایش‌هایی که با فیزیک کلاسیک توجیه‌پذیر نبودند، نشان داده شد. عرصه‌ی جدید، با قوانین جدید باید تعریف می‌شد.
      فیزیک جدید به دو بخش تقسیم می‌شود، هر بخش خروجی بنیادی از فیزیک کلاسیک است. یک بخش، نسبیت، شامل اجسامی می‌شود که خیلی سریع حرکت می‌کنند یا تحت تأثیر نیروی جاذبه‌ی بسیار قوی هستند. آلبرت اینشتین نسبیت را در سال ۱۹۰۵ معرفی کرد، که به‌نوبه‌ی خود موضوع بسیار جذابی است ولی خارج از بحث این کتاب است.
    • بخش بعدی فیزیک جدید همان بخشی است که در موردش با سگم صحبت می‌کنم. فیزیک کوانتوم یا مکانیک کوانتومی نام بخشی از فیزیک است که با نور و اجسام کوچک مثل مولکول‌ها، تک اتم‌ها و ذرات زیر اتمی سروکار دارد. ماکس پلانک کلمه‌ی «کوانتوم» را در سال ۱۹۰۰ ابداع کرد و اینشتین جایزه‌ی نوبل را برای ارائه‌ی اولین نظریه‌ی کوانتومی نور دریافت کرد. نظریه کامل مکانیک کوانتومی طی سی سال بعد از آن تدوین شد.
    • چاد اورزل استادیار یونیون کالج در رشته‌ی فیزیک اتمی، مولکولی و اپتیکی است. در این کتاب پروفسور چاد اورزل، دانشمند ذرات بنیادی، به زبانی ساده و با استفاده از کمترین معادلات، سعی در انتقال مفاهیم فیزیک به مخاطب از طریق مخاطبی جایگزین دارد که سگ خانگی‌اش باشد. از نظر او سگ‌ها بیشتر از انسان‌ها آمادگی پذیرش مفاهیم فیزیک کوانتوم را دارند چرا که به دنیا بدون هیچ پیش فرضی نگاه می‌کنند و همیشه انتظار غیر‌منتظره‌ها را دارند!
    • او با شفافیت تمام، مفاهیمی نظیر دوگانگی موج – ذره، اصل عدم قطعیت هایزنبرگ (و برداشت غلط عوامانه از آن)، برهم نهی فوتون، قطبش، رمبش تابع موج و تباین سختگیرانه‌ی بور بین فیزیک کوانتوم و کلاسیک، تفسیر چند جهانی فیزیک کوانتوم که در مقابل رمبش تابع موج قرار می‌گیرد، اثر کوانتومی زنو، تونل زنی کوانتومی از میان سد‌های جامد، ذرات مجازی و الکترودینامیک کوانتومی و همچنین استفاده ی عوام فریبانه از انرژی نقطه‌ی صفر و استفاده درمانی از فیزیک کوانتوم را در کتابش توضیح می‌دهد. درلا به لای کتاب، کوشش سگ مخاطبش برای استفاده از این مفاهیم جهت پیشبرد اهداف روزانه‌اش که شامل گرفتن سنجاب یا خرگوش می باشد، روند مطالعه و درک را جذاب‌تر و شیرین‌تر می‌کند.

قلم روزنامه‌نگارها همیشه شیرین‌تر است!

اگر سرآغاز تاریخی نظریه‌ی کوانتومی را کشف «کوانتوم کنش» ماکس پلانک در دسامبر ۱۹۰۰ در نظر بگیریم، در زمان نگارش این کتاب، نظریه‌ی کوانتومی قدمتی ۱۱۰ ساله دارد. چه بسا گمان کنید این زمان برای تسلط و فهم کامل معانی نظریه نزد فیزیکدانان کافی بوده باشد. زمانی کافی برای کنار آمدن با ایده‌های نظریه‌ی کوانتومی درباره‌ی تصادف و علیّت و سرشت واقعیت فیزیکی. اما با گذشت زمان، حیرت ما نه تنها کاهش نیافته بلکه افزایش نیز یافته است.

با اینکه کسی از طرزکار واقعی نظریه‌ی کوانتومی باخبر نیست، اما در کل تاریخ علم، قواعد کاربردش بی‌چون‌وچرا، و دقت و صحت پیش‌بینی‌هایش بی‌همتا بوده‌اند. هرچند هنوز بحث داغ نحوه‌ی تعبیر نظریه‌ی کوانتومی در جریان است، اما درباره‌ی صحت بنیادی آن اختلاف‌نظر وجود ندارد.
این کتاب گرامیداشت نظریه‌ای شگفت‌انگیز اما به‌کلی آزارنده، از زمان ولادتش در کوره‌های ساخت چینی‌آلات مورد استفاده در مطالعه تابش جسم سیاه در سال ۱۹۰۰ گرفته تا وعده‌ی فعال کردن رویدادهای کوانتومی جدید در برخورددهنده‌ی بزرگ هادرون واقع در سرن، حدود یک قرن بعد از تاریخ فوق است. این سرگذشت در چهل «موقعیت» مهمِ کشف حقیقت یا نقطه‌ی عطف در مسیر پیشرفت نظریه روایت می‌شود

این کتاب برای راهنمایی کسانی نوشته شده است که میخواهند در نظریه‌هایی تجسس کنند که به یاری آن‌ها دانشمندان می‌کوشند دنیای اسرارآمیز اتم را بفهمند

  • این کتاب سرگذشت حیرت‌آور فراگیرترین انقلابی را بازگو می‌کند که علم فیزیک از زمان نیوتون به بعد به خود دیده است.
  • در نخستین سال قرن بییستم ماکس پلانک نظریه‌ی کاملا جدیدی را مطرح کرد که بر پایه‌ی آن نور نه به طور یکنواخت و پیوسته، بلکه به طور گسسته و به صورت دسته‌های کوچک یا «کوانتوم‌ها» جذب می‌شود. پنج سال بعد آلبرت اینشتین اظهار داشت که خود تابش هم باید به صورت کوانتوم باشد. این دو نظر بینش تازه‌ای را درباره‌ی ساختار ماده مطرح و علم فیزیک را بکلی دگرگون نمود.
    در این کتاب سیر تاریخی این بینش جدید و مفاهیم اساسی نظریه‌ها و کشف‌های بزرگی چون ترازهای انرژی اتم بور، نظریه‌ی موجی دوبروی، معادله موج شرودینگر، اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، مکانیک کوانتومی دیراک، ساختار ریرز زومرفلد و… به زبانی ساده و روشن و غیر تخصصی بیان شده است.

نیم قرن پیش و بیش از دو هزار سال پس از آنکه فلاسفه یونان باستان برای نخستین‌بار به درکی از اتم برسند، معلوم شده بود که این عناصر اساسی ماده از ذراتی کوچک، از الکترون‌های سبکی که دور از یک توده هسته مرکزی دور آن می‌چرخند، تشکیل شده است.

در دوران پس از واقعه هیروشیما که قدرت انفجار هسته‌ای اتم‌ها آشکار شد، درک ماهیت هسته اتم و نیروهای اسرارآمیزی که آن را مهار می‌کنند، مرز جدیدی را در علم تعریف کرد. اینکه هسته اتم دارای ساختار هزار تویی خاص خود است از قبل واضح بود؛ آنچه مایه شگفتی بود این که هرچه دانشمندان نگاه نزدیک‌تری به آن می‌انداختند، پیچیدگی‌های بیشتری نمایان می‌شد و در ادامه این رازآلودگی، ذرات عجیبی – مشابه آنچه که با رفتاری متفاوت در زمین نیز یافت می‌شد – کشف شدند که در نتیجه اثبات پرتوهای کیهانی به اتمسفر فوقانی، از آسمان به زمین می‌ریختند. کشف اشکال غیرعادی از ماده در آزمایشگاه‌های متعدد، که حتی به تصور دانشمندان هم در نیامده بود، درک کلی ما را از طبیعت متحول می‌کرد و هر نظریه مفسِر عالم می‌بایست توضیحی برای آن‌ها داشته باشد.

    • عنوان «معمای بی‌نهایت» در نگاه نخست به یکی از آن بازیچه‌های چوبی می ماند که پس از چند دقیقه بازی، از سر استیصال آن را به گوشه ای پرتاب می کنید، اما معمای بی‌نهایت در عنوان این کتاب به یک شگفتی واقعی ریاضی معطوف است که فیزیکدانان ذرات بنیادین را در نیمه‌ی اول قرن گذشته سردرگم کرده بود. داستان پیموده شدن این جاده‌ی پرفراز و نشیب توسط فیزیک، اکنون از سوی «فرانک کلوز» فیزیکدان نظری سرشناس و نویسنده‌ی چیره‌دست، بازگو می‌شود.
      عنـوان فرعی کتاب کلوز «نظریه‌ی میدان کوانتومی و پژوهشی در نظم عـالم» است و روایتگر داستان چگونگی پیدایش نظریه میدان است. تا دهه‌ی 1930 الکترودینامیک کوانتومی نظریه‌ی زیبا و ظریفی برای برهم‌کنش نور با اتم‌ها فراهم کرده بود. اما در نگاهی موشکافانه‌تر، معادلات پیش‌بینـی کردند که احتمال وقوع رویـدادهای خاصی بی‌نهایت است.1
    • فرانسیس ادوین کلوز (فرانک کلوز) متولد 24 جولای 1945 فیزیکدان ذرات بنیادی و استاد بازنشسته‌ی فیزیک دانشگاه آکسفورد است. شهرت او علاوه بر تحقیقات علمی به خاطر سخنرانی‌ها و تلاش‌هایش برای عامه فهم کردن علوم است. او پس از اتمام دوره‌ی پسادکتری در استنفورد، از سال 1973 تا 1975 در مرکز سرن سوئیس به کار تحقیقاتی مشغول بود و از سال 1997 تا 2000 مدیر ارتباطات و فعالیت‌های آموزشی سرن بوده است. او از سال 2001 استاد تمام‌وقت دانشگاه آکسفورد شد و در همین حین استاد مهمان دانشگاه بیرمنگام نیز بوده است. او علاوه بر کتاب حاضر کتاب‌های مهم دیگری نیز تألیف کرده است از جمله: پیاز کیهانی در سال 1983، میراث ستاره‌ی صبح در سال 2000، اودیسه‌ی ذرات در سال 2002، فیزیک ذرات در سال 2004، هیچ در سال 2008، نوترینو در سال 2010، نظریه‌های همه چیز در سال 2017 و چند کتاب دیگر.
    • از افتخارات و جوایز او می‌توان به این موارد اشاره کرد: همکاری تحقیقاتی با موسسه فیزیک از سال 1991؛ مدال کلوین در سال 1996 به خاطر سهم چشمگیر او در عامه فهم کردن فیزیک؛ نیابت ریاست انجمن پیشرفت علوم بریتانیا از 1993 تا 1999؛ دریافت نشان OBE (بالاترین نشان افتخار امپراتوری بریتانیا) در سال 2000؛ ریاست تیم بریتانیایی المپیاد فیزیک از 2003 به بعد و جایزه معتبر مایکل فارادی از انجمن سلطنتی در 2013 .

معرفی کتاب: فقط برایم نامه بنویس – عشاق گولاگ

اکتبر 17, 2019

توضیح در مورد کتاب‌هایی که چندین ناشر دارند

اکتبر 17, 2019

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *