جنگ، جنگ، تا فهمیدن!

معرفی و نقد «دوره فیزیک برکلی» اثر «جمعی از نویسندگان»

فخرالدین عامل؛ ۲۱ اردیبهشت ۱۳۹۹

مهم‌ترین هدف از تدوین دوره فیزیک برکلی یا درس‌نامه فیزیک فاینمن، تشویق دانشجوها به یادگیری علوم نوین بود. برنامه‌ریزان به‌خوبی می‌دانستند که دانشجوها در دبیرستان یا از طریق رسانه‌ها، چیزهایی درباره پیشرفت‌های نوین علم شنیده‌اند — مثلاً درباره انرژی هسته‌ای یا موشک‌ها، یا فضاپیماها. بنابراین فرصت مناسبی بود تا شنیده‌های آنها را انسجام ببخشند و نسلی تربیت کنند که با پژوهش‌های به‌روز علمی آشنا باشد.

 

سال‌ها پیش که برای اولین بار درس فیزیک عمومی را با بچه‌های مهندسی برق برداشتم، طبق معمول کتاب هالیدی[۱] را به عنوان اصلی‌ترین منبع معرفی کردم، چرا که گمان می‌کردم مثال‌های کاربردی هالیدی، برای دانشجوهای مهندسی جذاب باشد. با این حال، وقتی به پایان ترم نزدیک می‌شدیم، فهمیدم اکثر بچه‌ها نه تنها نمی‌توانند مسائل آخر فصل را حل کنند، بلکه از پیگیری مثال‌های حل‌شده هم عاجزند. انتظار داشتم آنها مرا مقصر بدانند، ولی در کمال تعجب شنیدم که عیب را از کتاب می‌دانند. از خودم پرسیدم چرا چنین کتاب معتبری نتوانسته بود با دانشجوها ارتباط برقرار کند. کم‌کم متوجه شدم روا نیست همه کاسه و کوزه‌ها را بر سر کتاب بشکنم و احتمالاً هم من و هم خود دانشجوها مقصر بودند! با وجود این، تصمیم گرفتم کتاب‌های دیگری را نیز برای تدریس فیزیک پایه امتحان کنم؛ که یکی از آن کتاب‌ها، «دوره فیزیک برکلی»[۲] بود.

«دوره فیزیک برکلی»، مجموعه‌ای ۵ جلدی است که به‌ترتیب با عنوان‌های مکانیک، الکتریسیته و مغناطیس، امواج، فیزیک کوانتومی، و فیزیک آماری چاپ شده است. این مجموعه همانند دو مجموعه معروف دیگر، یعنی فیزیک هالیدی و درس‌نامه فیزیک فاینمن[۳]، محصول دهه ۱۹۶۰ است؛ با این تفاوت که هر جلد نویسندگان مجزایی دارد و ما با «یک کتاب» روبه‌رو نیستیم. در دهه ۱۹۶۰، رقابت آمریکا و شوروی بر سر مسائل علمی — به‌ویژه فیزیک هسته‌ای و مسائل فضایی — به اوج رسیده بود و دولت‌های هر دو کشور سیاست‌های ویژه‌ای برای پیشرفت علمی تدوین می‌کردند. از نتایج سیاست‌گذاری آمریکایی‌ها، تدوین درس‌نامه فیزیک فاینمن و دوره فیزیک برکلی بود، و در شوروی هم از مؤلفان مجموعه «دوره فیزیک نظری» تقدیر پرسروصدایی شد.

مهم‌ترین هدف از تدوین دوره فیزیک برکلی یا درس‌نامه فیزیک فاینمن، تشویق دانشجوها به یادگیری علوم نوین بود. برنامه‌ریزان به‌خوبی می‌دانستند که دانشجوها در دبیرستان یا از طریق رسانه‌ها، چیزهایی درباره پیشرفت‌های نوین علم شنیده‌اند — مثلاً درباره انرژی هسته‌ای یا موشک‌ها، یا فضاپیماها. بنابراین فرصت مناسبی بود تا شنیده‌های آنها را انسجام ببخشند و نسلی تربیت کنند که با پژوهش‌های به‌روز علمی آشنا باشد. از این رو، به جای اینکه از معلمان قدیمی استفاده کنند و تنها رنگ و لعاب نظریه‌های قدیمی (همچون مکانیک) را تغییر دهند، از پژوهشگران جوان و عاشق تدریس خواستند تا فیزیک مقدماتی را به همان شیوه‌ای عرضه کنند که فیزیکدانان حرفه‌ای، آن را در تحلیل مسائل پیشرفته بکار می‌برند. البته هدف این نبود که مثلاً تمام جزئیات مکانیک کوانتومی را به دانشجوی تازه‌وارد یاد بدهند، ولی ضروری بود تا روحیه کنجکاوی را در او ایجاد یا تشدید کنند. لذا توجه بسیاری بر مفاهیم فیزیکی می‌شد و با طرح نمونه‌هایی از پژوهش‌های نوین، اهمیت فهم فیزیکی را نشان می‌دادند.

در میان این پنج جلد، جلد دوم که نوشته ادوارد پورسل[۴] است، از همان ابتدا جایگاه والاتری نسبت به بقیه داشت. شاید بتوان خاص بودن آن را معلول دو عامل دانست: نخست آنکه پورسل برنده جایزه نوبل بود، و دیگر آنکه هیچ کتاب مقدماتی‌ای از اصول نسبیت خاص برای توصیف پدیده‌های الکترومغناطیسی استفاده نمی‌کرد. در واقع، پورسل با طرح نسبیت خاص در همان فصل‌های ابتدایی، توانست هدف اصلی برنامه‌ریزان آموزشی را تأمین کند. متأسفانه تأکید این کتاب (یا حتی کل دوره برکلی) بر فهم فیزیکی، برخلاف انتظاری که مؤلفان داشتند، عده زیادی از دانشجوها را خسته یا سردرگم کرد. به‌خصوص، دانشجوهای مهندسی حوصله نداشتند با حاشیه‌های مفاهیم کلنجار بروند و ترجیح می‌دادند اسلوب شسته‌ورفته‌ای برای حل مسائل در اختیار داشته باشند و سریع به جواب برسند. حتی دانشجوهای فیزیک هم گاهی از توضیحات مفصل کتاب خسته می‌شدند، چرا که اغلب تصور می‌کردند مباحث جدید را پیش از موعد دارند یاد می‌گیرند و برای آنها زود است! تنها گروهی که توانست ارتباط خوبی با این کتاب برقرار کند، دانشجویانی بودند که هم فرصت کافی داشتند و هم در پی «فهم» موضوع می‌گشتند. بنابراین عجیب نبود که فیزیک هالیدی به منبع اصلی فیزیک پایه تبدیل شود و دوره فیزیک برکلی (و ایضاً درس‌نامه فاینمن) به دانشجویانی معرفی شود که خواهان فهم بیشتر هستند. گرچه فیزیک هالیدی نیز بر مفاهیم فیزیکی تکیه می‌کند و مثال‌های بسیار زیبایی از کاربرد قوانین فیزیک می‌زند، اما هیچ موضوعی را کش‌دار نمی‌کند. هالیدی ترجیح داده تا متن درس را ساده و کوتاه بگوید و به جای پرداختن به بحث‌هایی که اندکی بوی انتزاع می‌دهند، به سراغ کاربردها برود.

محتوای تازهٔ مجموعه برکلی سبب شد تا آرام‌آرام به زبان‌های دیگر ترجمه شود. در ایران نیز، از اوایل دهه ۱۳۶۰، ترجمه دوره فیزیک برکلی شروع شد. برنامه‌ریزی درسی در ایران به نحوی است که معمولاً فقط از جلدهای ۲ و ۵ می‌توان استفاده کرد. به‌ویژه جلد پنجم یکی از منابع اصلی درس مکانیک آماری است. مؤلف جلد پنجم فردریش رایف[۵] است که افزون بر فیزیک، با روان‌شناسی هم آشناست و سال‌های زیادی را به بهبود شیوه‌های آموزش علم فکر کرده است. در واقع، یکی از محاسن این کتاب، اهمیت مؤلف آن به مسأله آموزش است. از طرفی، جلد دوم به‌تازگی ویراسته و مستقلاً توسط انتشارات دانشگاه کمبریج[۶] چاپ شده که به لحاظ آموزشی، استفاده از آن راحت‌تر است. در ضمن، اگر در تحلیل مسائل مکانیک (مثلاً از کتاب سایمون[۷]) با مشکل مواجه شدید، حتماً به جلد اول این مجموعه سری بزنید.

آنچه گفتم، توصیفی از کل دوره فیزیک برکلی بود که در اصل، نوعی دوره مقدماتی در فیزیک محسوب می‌شود — یعنی مخصوص دانشجویان سال اول و دوم فیزیک (یا بعضی رشته‌های مهندسی). تجربه من نشان می‌دهد که گرچه سرفصل‌های هالیدی بسیار مناسب‌اند، اما بد نیست با چاشنی دوره برکلی همراه شوند تا دانشجو به بینش عمیق‌تر و وسیع‌تری برسد. به‌ویژه تمرین‌های جلد دوم فوق‌العاده جالب‌اند و محک خوبی برای سنجش آموخته‌های دانشجوها هستند. پس اگر دانشجوی کارشناسی فیزیک هستید، از همین الآن به فکر تهیه این مجموعه باشید.

[۱] David Halliday

[۲] Berkeley

[۳] Richard Feynman

[۴] Edward Purcell

[۵] Frederich(k) Reif

[۶] Cambridge University Press

[۷] Keith Symon