آرشیو پنج‌شنبه ۲۷‌شهریور ۱۳۹۹، شماره ۳۸۱۹
علم
۶
علم و جامعه

فیزیک جدید از کجا شروع شد؟

کسرا حقیقت

فیزیک مدرن یا فیزیک جدید چیست؟ آیا فیزیک جدید با فیزیک کلاسیک متفاوت است و ما در واقع دو نوع فیزیک متفاوت داریم؟ اینها پرسش هایی است که هر کسی که با فیزیک سروکار داشته باشد، ممکن است از خودش بپرسد. از نظر تاریخی فیزیک جدید در قرن بیستم شکل گرفت؛ به ویژه زمانی که فیزیک به حیطه رویدادهای دنیای اتمی و زیراتمی وارد شد. فیزیک جدید اغلب مشکلاتی را که بر سر راه مکانیک کلاسیک وجود داشت، برطرف می کرد و از یک دیدگاه کلی سه وجه و مشخصه مهم داشت که در ادامه به بررسی آنها می پردازیم.

- بدون تردید نخستین پایه فیزیک جدید روی کارهای «ماکس پلانک» بنا می شود. مطالعاتی که «پلانک»، استاد دانشگاه برلین، در سال 1899 منتشر کرد، می خواست در مکانیک کلاسیک تغییراتی ایجاد کند؛ تغییراتی که به کمک آن بتوان نشان داد چرا انرژی اجسام کلا تبدیل به تابش نمی شود. از اندیشه «پلانک» این مسئله مهم استخراج می شد که فرض پیوستگی حوادث فیزیک باید کنار گذاشته شود. فیزیک کلاسیک جهان را از ماده و تابش می دانست. ماده در این فیزیک مرکب از اتم ها بود و تابش نیز از امواج تشکیل شده بود. «پلانک» تابش را نیز مانند ماده که ترکیبش از اتم بود، از اجزای تجزیه ناپذیری مرکب می دانست و فرض کرد ساطع شدن پرتو از ماده مانند جریان آب از لوله نیست؛ بلکه شبیه گلوله هایی است که از مسلسل خارج می شود. «پلانک» هرکدام از این مقادیر منفرد انرژی تابشی را کوانتوم نامید. «نیلز بوهر» که استاد دانشگاه کپنهاگ بود، در همین زمینه گفته بود: «اگر میکروسکوپی داشتیم که به قدر کافی قدرت داشت، حرکت ذرات ماده را مانند حرکت یک ترن روی ریل راه آهن نمی دیدیم؛ بلکه جنبش ذرات شبیه جست وخیز یک کانگورو است».

- دومین وجه و مشخصه فیزیک جدید قانون اصلی واپاشی رادیواکتیو بود که در سال 1903 از طرف «ارنست رادفورد» و «سودی» مطرح شد. نکته مهم اینجاست که این قانون به هیچ عنوان نتیجه گسترش نظریه «پلانک» نبود. اتفاقا 14 سال بعد، ارتباط بین این دو قانون مشخص شد. بر اساس این قانون، اتم های مواد رادیواکتیو خودبه خود خرد می شوند، نه اینکه خردشدن آنها ناشی از شرایط خاصی یا حوادث بخصوصی باشد. ناسازگاری و اختلاف این قانون با نظریه های فیزیک کلاسیک به مراتب بیشتر از قوانین «پلانک» بود؛ زیرا خردشدن اتم های رادیواکتیو در این نظریه جدید ظاهرا بدون علت بود؛ مسئله ای که به شدت با پایه های مکانیک کلاسیک در تضاد بود.

- سومین مشخصه فیزیک جدید را باید در نظریات «آلبرت اینشتین» جست وجو کرد؛ فیزیک دان بزرگی که در سال 1917 دنیای فیزیک را متحول کرد. کار او دو مشخصه قبلی فیزیک جدید را به یکدیگر مرتبط می کرد و نشان می داد که متلاشی شدن عناصر رادیواکتیو بر حسب همان قانونی انجام می شود که «بوهر» در نظریه خود درباره جهش الکترون ها بیان کرده بود.

چنان که در بالا می بینید، فیزیک جدید دقیقا در چنین دورانی شکل گرفت و درک ما از جهان هستی و ساختار آن را به کلی متحول کرد.