فیزیک شگفت‌انگیز زندگی روز‌مره

همان‌طور که شنیده‌اید، من فیزیکدان هستم. و فکر می‌کنم طرز صحبت مادرباره فیزیک به کمی تغییر نیاز دارد. من اهل همینجا همین پایین جاده هستم؛دیگر اینجا زندگی نمی‌کنم. اما اهل اینجا بودن یعنی من یک ننهٔ شمالی دارم، مامان مامانم. و ننه خیلی باهوش است؛تحصیلات رسمی چندانی نداشته‌است، اما باهوش است. و وقتی دانشجوی سال دوم کارشناسی فیزیک در دانشگاه کمبریج بودم، به یاد دارم که بعدازظهریدر خانه ننه در آرمستون مشغول مطالعه مکانیک کوانتومی بودم. و کلی پوشه به خط، می‌دانید، هیرو گلیف جلویم باز بود --باید روراست باشیم. و ننه از راه رسید، و به این پوشه نگاهی کرد، و گفت، «اون چیه؟» من گفتم، «ننه، این مکانیک کوانتومیه.» و سعی کردم درباره چیزهایی که در آن صفحه بود کمی توضیح بدهم. به هسته اتم و ثابت‌های A و B انیشتین مربوط بود. و ننه خیلی به نظرتحت تاثیر قرار گرفته بود. و بعد گفت، «اوه، وقتی اینها رو یاد بگیری چه کار می‌تونی بکنی؟»
(خنده)
«نمیدونم، مامان.»
(خنده)
فکر کنم چیزی درباره کامپیوتر گفتم، چون آن موقع این تنها چیزی بود که در فکرم می‌گذشت.
اما می‌توانیم آن سوال را گسترش دهیمچون سوال بسیار خوبی است -- «چه می‌توانیم بکنیم وقتی آن را می‌دانیم؟» و «آن» فیزیک است. و من فهمیده‌ام که وقتیدرباره فیزیک در جامعه و به نحوی تصویر آن صحبت می‌کنیم، درباره کارهایی که می‌توانیم با آن بکنیم حرف نمی‌زنیم. درک ما از ماهیت فیزیکبه کمی تغییر نیاز دارد. نه تنها به کمی تغییر نیاز دارد، که به اشتراک گذاشتن این نقطه نظربرای جامعه ما حیاتی است، و این را تنها به خاطر اینکه فیزیکدان هستمو جانبدارانه حرف می‌زنم و فکر می‌کنم ما مهم‌تریینآدم‌های دنیاهستیم نمی‌گویم. روراست.
پس، تصور ما از فیزیک -- بیایید روراست باشیم، مشکل تصور داریم -- خیلی از این پیش‌تر نیامده است. این تصویر مشهوریاز کنفرانس سلوی سال ۱۹۲۷ است. این زمانی است که مغزهای بزرگ فیزیک با جبرگرایی و معنای اینکه تنها احتمال این هست که آن ذره در جایی حضور داشته باشد، و اساساً با واقعیت آنهادست به گریبان بودند. و این همه بسیار دشوار بود. و می‌بینید که آنها همه آدم‌هایاخموی کت و شلوار پوشیده هستند. ماری کوری -- ممکن است بگویم،"ماری آنتونیت،" که ممکن است محرکی برای کتاب باشد، ماری کوری، پایین سومی از سمت چپ، او را هم راه داده بودند، اما باید مثل بقیه لباس می‌پوشید.
(خنده)
خوب، فیزیک این شکلی است --پر از خطوط هیروگلیف است، این‌ها مربوط موج و ذرات هستند. ابن برداشت هنرمندیاز برخورد دو سیاهچاله است، که در واقع ارزش نگاه کردن به آن می‌دهد. خوشحالم که مجبور نبودم برآورد خطر را برای آنچه آنجا می‌گذشت بنویسم. نکته اینجاست: این تصور موجود درباره فیزیک است، نه؟ عجیب و سخت است، افراد عجیبی به آن مشغولند و لباس‌هاس عجیب می‌پوشند. غیر قابل دسترسی است، جای دیگری است، و اساساً چرا باید اهمیت بدهم؟
و مشکل آن این است که من فیزیکدان هستم، و این را مطالعه می‌کنم. این -- این شغل من است، نه؟ من ارتباط بین اتمسفرو اقیانوس را مطالعه می‌کنم. اتمسفر عظیم است، اقیانوس عظیم است، و لایه نازکی که این دو رابه هم پیوند می‌دهد بسیار مهم است، چون جایی است که چیزها از یک مخزن بزرگ به دیگری می‌روند. می‌توانید سطح دریا را ببینید -- من این فیلم را گرفته‌ام -- میانگین ارتفاع آن امواج ده متر بود. پس این قطعاً فیزیک است که اینجا درحال رخ دادن است -- چیزهای زیادی هست -- این قطعاً فیزیک است. و با این وجود در درک فرهنگی ما از فیزیک جایی ندارد و این مرا آزار می‌دهد.
خوب برداشت فرهنگی ما از فیزیک شامل چه چیزی است؟ از آنجا که من فیزیکدان هستم، باید یک نمودار داشته باشیم، خوب؟ اجازه داریم. این پایین زمان را داریم،از چیزهای خیلی سریع، تا چیزهای خیلی آهسته. چیزهای کوچک این پایین، چیزهای بزرگ بالا. پس برداشت فرهنگی فعلی مااز فیزیک این شکلی است. فیزیک کوانتوم در گوشه پایین قرار دارد، خیلی کوچک و عجیب است، خیلی سریع اتفاق می‌افتد، و در کل راه درازی است ... تا مسائلی که در زندگی روزمره اهمیت دارند. و بعد از آن کیهان‌شناسی راداریم که آن بالا است؛ خیلی بزرگ، خیلی دور، و همین‌طور خیلی عجیب. و اگر به جاهایی مثل سیاه‌چاله‌ها در ابتدای شروع جهان بروید، می‌دانیم که این خط مقدم فیزیک است، درست؟ کارهای بسیاری برای کشف فیزیک جدید در این مکان‌ها انجام شده است.
اما نکته اینجاست، که فاصله بسیار بزرگی را در این میان مشاهده می‌کنید. و در این جای خالی، چیزهای زیادی هست. سیارات و نوشیدنی‌ها و آتشفشان‌ها و ابرها و کلارینت‌ها و حباب‌ها و دلفین‌ها و همه چیزهایی که زندگیروزمره ما را شکل می‌دهند. و غافلگیر خواهید شد از اینکه همه این‌ها هم به فیزیک مربوط هستند -- فیزیک در میانه است، منتها کسی درباره آن حرف نمی‌زند. و نکته این‌ها همه این است که آنها بر اساس تعداد نسبتاً کمیاز قوانین فیزیک کار می‌کنند، چیزهایی مثل قانون حرکت نیوتن، ترمودینامیک، کمی دینامیک چرخش. در این میان فیزیک در گستره وسیعی به کار می‌آید، از چیزهای خیلی خیلی کوچک تا چیزهای خیلی خیلی بزرگ. باید خیلی تلاش کنید تا از این خارج شوید. و همچنین در مطالعه فیزیک،در اینجا پیشگامی داریم منتها کسی درباره آن حرف نمی‌زند. این جهان، جهان پیچیدگی است. وقتی این قوانین با هم کار کنند، جهان زیبا، شلوغ، و پیچیده‌ای را به وجود می‌آورند که در آن زندگی می‌کنیم.
اساساً این چیزی است که به صورت روزمرهبرای من اهمیت دارد. و این چیزی است که درباره آن صحبت نمی‌کنیم. تحقیقات فیزیکی گسترده‌ای در اینجا در جریان است. اما چون به ستاره‌ها اشاره‌ای ندارد، مردم به دلایلی فکر می‌کنند که این آن نیست. نکته جالب این استکه خیلی چیزها اینجا هستند در این میان، که از قانون فیزیکی یکسانی پیروی می‌کنند، و ما می‌توانیم عملکرد این قانون‌ها را تقریباً همیشه اطرافمان ببینیم.
ویدیوی کوتاهی اینجا دارم. خوب، بازی این است که یکی از این تخم مرغ‌هاخام و دیگری آب‌پز شده است. از شما می‌خواهم که آنها را مشخص کنید. کدام‌یک خام است؟
(حضار پاسخ می‌دهند)
چپی -- درسته! و با این که ممکن است تا به حال این را امتحان نکرده باشید، همگی می‌دانید. دلیل آن این استکه وقتی آنها را می‌چرخانید، و بعد تخم مرغ پخته را متوقف می‌کنید، همان که کاملاً جامد است، تمام تخم مرغ را متوقف می‌کنید. وقتی دیگری را متوقف می‌کنید، فقط پوسته متوقف می‌شود؛ مایع داخل هنوز می‌چرخدچون چیزی آن را متوقف نکرده است. پس دوباره پوسته را به چرخش وامی‌دارد و تخم‌مرغ دوباره شروع به چرخش می‌کند. خیلی هوشمندانه‌ست، نه؟ این نشان دهنده چیزی در فیزیک است به نام قانون بقای تکانه زاویه‌ای، که می‌گوید اساساً اگر چیزی را به چرخش حول محور ثابت وادارید، به چرخش ادامه خواهد دادمگر اینکه برای توقف آن کاری کنید. و این واقعاً اساس کار کائنات است. و تنها به تخم‌مرغ‌ها اعمال نمی‌شود، هرچند اگر از این دست آدم‌ها باشیدخیلی به کار می‌آید -- ظاهراً این آدم‌ها وجود دارند -- که تخم‌مرغ را آبپز می‌کنندبعد در یخچال می‌گذارند. کی این کار را می‌کند؟ بهش اقرار نکنید --اشکالی ندارد. قضاوتتان نمی‌کنیم. اما این مسئله کاربردهایبسیار گسترده‌تری هم دارد.
این تلسکوپ فضایی هابل است. میدان فوق العاده عمیق هابل، که بخش خیلی کوچکی از آسمان است. هابل ۲۵ سال است که در فضای آزاد معلق است، و هیچ چیز را لمس نمی‌کند. و هنوز هم می‌تواند به بخش کوچکیاز آسمان اشاره کند. برای ۱۱ روز و نیم، این کار را بخش‌بندی کرد، به اندازه کافی دقیق تا تصاویر شگفت انگیزی مانند این بگیرد. خوب پس سوال این است: چطور چیزی که هیچ چیز را لمس نمی‌کند می‌داند کجاست؟ جراب این است که درست در میان آن،چیزی قرار گرفته که، با تاسف بسیار، تخم‌مرغ خام نیست، اما اساساً همان کار را انجام می‌دهد. ژیروسکوپ‌هایی دارد که در حال چرخش هستند، و به دلیل قانون بقای تکانه زاویه‌ای، آنها تا ابد، به چرخش حول محور یکسان ادامه خواهند داد. هابل به نوعی دور آنها می‌چرخد، به این صورت می‌تواند جهت خود را پیدا کند. پس همان قانون فیزیکی کوچکی که می‌توانیم درآشپزخانه با آن بازی و از آن استفاده کنیم، همچنین توضیح می‌دهد چطوربعضی از فناوری‌های پیشرفته زمان ما ممکن شده‌اند. خوب این بخش سرگرم کننده فیزیک است، که این الگوها را یاد بگیرید و بعد می‌توانید آنها را دوباره و دوباره و دوباره به کار ببرید. و واقعاً جالب است وقتی آن رادر جاهای جدید به کار می‌برید. این سرگرمی فیزیک است.
یک بار آن ویدیوی تخم‌مرغ‌ها را به جمعی از بازرگانان نشان دادم و همه آنها خیلی هوشمندانهلباس پوشیده بودند و می‌خواستند رؤسایشان را تحت تاثیر قرار دهند. و وقت من داشت تمام می‌شد،پس ویدیوی تخم‌مرغ را نشان دادم و بعد گفتم، "خوب، علت آن را پیدا کنید،و بعد بیایید با من بررسی کنید." و صحنه را ترک کردم. و بعد، به معنای واقعی مردهای گنده از آستینم آویزن شده بودند، و می‌گفتند، "اینه؟ اینه؟" و وقتی می‌گفتم، "آره." آنها می‌گفتند، "آره!"
(خنده)
لذتی که از کشف این الگوها به دست می‌آورید وقتی بزرگ می‌شوید هم از بین نمی‌رود.
و این واقعاً مهم است، چون فیزیک تماماً درباره الگوهاست، و تعداد کمی الگو دسترسی شما به تقریباً تمام فیزیک روزمرهجهان ما را فرآهم می‌کند. بهترین نکته درباره آن این است که شامل بازی با اسباب‌بازی هم هست. چزهای مثل تخم‌مرغ و هر چیز این جهانی که به بچه‌ها می‌دهیم تا با آن بازی کنند و عصر شمبه ساکت شوند. این چیزی است که واقعاً اهمیت دارد، چون این قانون کائنات است و به تخم‌مرغ و نانی که روی طرف کره مالیده می‌افتدو همه چیزهای دیگر، درست به اندازه فناوری مدرن و هر چیز دیگری که در این جهانوجود دارد اعمال می‌شود. پس من فکر می‌کنم بایدبا این الگوها بازی کنیم.
اساساً مفاهیم اندکی هست که می‌توانید با استفاده از چیزهایتوی آشپزخانه با آنها آشنا شوید، و واقعاً برای زندگی خارج مفید هستند. اگر می‌خواهید درباره ترمودینامیک چیز یاد بگیرید، یک اردک جای خوبی برای شروع است، برای مثال، چرا پای آنها یخ نمی‌کند. وقتی با کمک اردک کمی ترمودینامیک یاد گرفتید می‌توانید یخچال‌ها را هم توضیح دهید. آهنرباهایی که در آشپزخانه می‌توانید با آنها بازی کنید شما را به توربین‌های بادی و تولید انرژی مدرن می‌رسانند. کشمش در لیموناد [گازدار]، که همیشه چیز خوبی برای بازی کردن است. اگر در یک مهمانی کسل کننده باشید،چند کشمش از مزه‌های بار بردارید، و آنها را در لیموناد بیاندازید. سه نتیجه خواهد داشت. اول اینکه، دیدن آن خالی از لطف نیست؛ امتحانش کنید. دوم اینکه، آدم‌هایکسل کننده را دور می‌کند. سوم اینکه، آدم‌های جالب رابه شما جذب می‌کند. از همه جوانب برد خواهید کرد. و بعد چرخش و قانون گازها و گران‌روی هستند. آنجا هم این الگوهای کوچک هستند، و آنها همه اطراف ما را گرفته‌اند. و این از اساس دموکراتیک است، نه؟ همه به فیزیک یکسانی دسترسی دارند، به آزمایشگاهی بزرگ و به روز احتیاج ندارید.
وقتی کتاب را نوشتم،فصلی درباره چرخش داشتم. کمی درباره افتادن نان تستروی طرف کره مالیده نوشته بودم. آن فصل را به یکی از دوستانم که دانشمند نیست دادم، تا بخواند و نظرش را به من بگوید، و او آن فصل را با خود برد. او خارج از کشور کار می‌کرد. دو هفته بعد این را از او دریافت کردم، که می‌گفت، "دارم در هتلی مجللدر سوییس صبحانه می‌خورم، و واقعاً دلم می‌خواهد نان تست را از روی میز هل بدهم و زمین بیاندازم، چون چیزی که نوشتی را باور نمی‌کنم." و این بخش خوبش بود -- مجبور نبود باور کند. می‌توانست نان را به زمین بیاندازدو خودش امتحان کند.
و خوب دو چیز مهم درباره علوم هست که باید بدانیم: قانون‌های بنیادی که از راه تجربه و آزمایش یاد گرفته‌ایم کار می‌کنند. روزی که سیبی را رها کنیمو به سمت بالا برود، بحثی درباره جاذبه خواهیم داشت. اما تا آن زمان، می‌دانیم جاذبه چطور کار می‌کند، و می‌توانیم قالب آن را یاد بگیریم. و بعد فرآیند آزمایش را داریم: اعتماد به نفس داشتن در چیزها،امتحان کردن چیزها، تفکر بحرانی --چطور دانش را به جلو ببریم -- و هر دوی آنها را می‌توانید با بازی کردن با اسباب‌بازی‌هادر زندگی روزمره یاد بگیرید.
و این واقعاً مهم است، چون تمام این بحث درباره فناوری است، بحث‌هایی درباره محاسبات کوانتومی و همه این چیزهای خیلی دور اسرار آمیز را شنیده‌ایم. اما اساساً، ما هنوز هم در بدن‌هاییزندگی می‌کنیم حدوداً این اندازه هستند، هنوز راه می‌رویم و روی صندلی‌هاییبه این اندازه می‌نشینیم، هنوز هم در جهان فیزیکی زندگی می‌کنیم. و آشنا بودن با این مفاهیمیعنی ما درمانده نیستیم. و من فکر می‌کنم خیلی مهم است که در نمانده‌ایم، که جامعه فکر می‌کند می‌تواند به چیزها نگاه کند، چون این درباره دانستن تمام جواب‌ها نیست. درباره داشتن چارچوب مناسب استتا بتوانیم سوال درستی بپرسیم. و با بازی کردن با این چیزهایکوچک اساسی در زندگی روزمره، اعتماد به نفس پرسیدن سوال درست را پیدا می‌کنیم.
خوب، چیز بزرگتری هست. برای جواب سوال ننه درباره اینکه وقتی این را بدانیچه کار می‌توانی بکنی -- چون در زندگی روزمره خیلی کار هست که وقتی این را می‌دانیم می‌توانیم بکنیم، مخصوصاً اگر در یخچال تخم‌مرغ داشته باشید -- پاسخ خیلی عمیق‌تری هست. و خوب کلی لذت و کنجکاوی در بازی کردن با اسباب‌بازی‌ها هست. به هر حال -- چرا همه خوشیباید نصیب بچه‌ها شود، هان؟ همه ما می‌توانیم از بازی با اسباب‌بازی‌ها لذت ببریم و نباید از این کار خجالت بکشیم. می‌توانید مرا سرزنش کنید، اشکالی ندارد.
پس وقتی مثلاً به دلایل مطالعه فیزیک می‌رسیم، این بهترین دلیلی است که به ذهن من می‌رسد: من فکر می‌کنم هریک از ما سه سیستم پشتیبان زندگی داریم. ما بدن‌مان را داریم، سیاره‌ای را داریم و تمدن‌مان را داریم. هر یک از آنها یک سیستم پشتیبان حیات مستقل است، که ما را به روش خود زنده نگه می‌دارد. و همه آنها با قوانین اساسیفیزیک کار می‌کنند که می‌توانید در آشپزخانه با تخم‌مرغ و فنجان چای و لیموناد، و هر چیزی که بتوانید با آن بازی کنید یاد بگیرید. به طور مثال، دلیل اینکه چیزی مثل تغییرات آب و هوایی مساله‌ای این قدر مهم است، این است که دو تا از سیستم‌هایپشتیبان حیات را در بر گرفته است، سیاره ما و تمدن ما، که به نوعی در برابر هم مزربندی می‌کنند؛ با هم در تضاد هستند، و باید بر سر آن مرز مذاکره کنیم.
و قوانین اساسی فیزیک که می‌توانیم یاد بگیریم، که روش کار جهان اطراف ما هستند، ابزارهای اساسی همه چیز هستند؛ آنها شالوده هستند. خیلی چیزها هستکه در زندگی درباره‌شان بدانیم، اما دانستن بنیان‌ها شما راخیلی جلو خواهد برد. و فکر می‌کنم این، اگر علاقه‌ای به خوش‌گذراندن با فیزیک یا چیزی شبیه آن ندارید --عجیبه، اما ظاهراً این آدم‌ها وجود دارند -- مطمئناً به زنده نگه‌داشتن خودتان و نحوه عملکرد سیستم‌هایپشتیبان حیات ما علاقه‌مندید. چارچوب فیزیک به صورت قابل توجهی ثابت است؛ در بسیاری از چیزهاییکه اندازه می‌گیریم یکسان است. به این زودی‌ها هم تغییر نخواهد کرد. ممکن است مکانیک کوانتوم جدیدی کشف شود، اما این سیب‌ها هنوز هم پایین می‌افتند.
پس، سوال این است -- گاهی از من می‌پرسند: چطور شروع می‌کنی؟ اگر به جهان فیزیکی، و درمانده نبودن و پیدا کردن اسباب‌بازی برای بازی علاقه دارید، از کجا باید شروع کنید؟ پیشنهاد من به شما این است: جای شروع آنجاست -- و بزرگسالان این کار را بکنند -- دارید راه‌تان را می‌روید، و متوجه چیزی می‌شوید و مغزتان می‌گوید، "اوه، این عجیبه،" و بعد به خودتان می‌گویید، "تو یک آدم بزرگی. به راهت ادامه بده." و این آن نقطه است --آن فکر را نگه دارید -- آن لحظه که مغزتان می‌گوید، "اوه، عجیبه،" چون چیزی برای بازی آنجاست، و ارزش آن را دارد که با آن بازی کنید، و آنجا نقطه شروع است.
اما اگر وقتی از اینجا به خانه می‌روید هیچ‌کدام از آن لحظه‌های کوچک را ندارید، اینجا چند چیز برای شروع هست. کشمش را داخل لیموناد [گازدار] بیاندازید؛خیلی سرگرم کننده است. خشک شدن یک قطره قهوه را مشاهده کنید. می‌دانم مثل نگاه کردن به رنگ در حال خشک شدن است، اما کارهای عجیبی می‌کند؛ ارزش دیدن دارد. در مهمانی‌های شام اگر فنجانی آن حوالی باشدمن خیلی خوشمزه می‌شوم. خیلی کارها هست که می‌توانید با فنجان‌های چای بکنید، خیلی عالی است. یکی از واضح‌ترین آنها این است که یک فنجان و یک قاشق بردارید، به لبه فنجان ضربه بزنید و گوش کنید، و چیز عجیبی خواهید شنید. و دیگری این است که نان تستتان را از روی میز هل بدهید چون می‌توانید،و از آن چیز یاد خواهید گرفت. و اگر خیلی اشتیاق دارید، سعی کنید و آن را طوری هل بدهیدکه روی طرف کره مالیده نیافتد، که ممکن است.
هدف تمام این‌ها این است که اول از همه، همه ما باید با اسباب‌بازی‌ها بازی کنیم. نباید از بررسی جهان فیزیکی‌مان با ابزارهای اطراف‌مان بترسیم، چون همه ما به آنها دسترسی داریم. مهم است، چون اگر بخواهیم جامعه را درک کنیم، اگر بخواهیم شهروندان خوبی باشیم، باید چارچوبی که هرچیز دیگر در آن قرار دارد را درک کنیم.
بازی با اسباب‌بازی‌ها عالی است. اگر بفهمیم سیستم‌های پشتیبان حیاتچطور کار می‌کنند خیلی خوب است. اما اساساً، چیزی که باید درباره طرز حرف زدنمان از فیزیک تغییر دهیم، این است که باید درک کنیم که فیزیک فقط مربوط به آدم‌های عجیب و هیروگلیف‌های غریب و دیگری در آزمایشگاهیپر زرق و برق نیست. فیزیک همین‌جاست، مال ماست، و همه ما می‌توانیم با آن بازی کنیم.
خیلی متشکرم.
(تشویق)