أجريت المقابلة يوم 21 مارس 2005
أجرى المقابلة: إيتان كرين وحاييم شموئيلي، أعضاء فريق ساينتفيك أمريكان
في البداية نود أن نهنئك على الجائزة.
شكرا جزيلا لك
جائزة إسرائيل هي جائزة تعرب عن التقدير لجميع أعمالك العلمية. ما رأيك هو الإنجاز الرئيسي الخاص بك؟
هناك إجابتان لهذا. أحدهما هو كيف يراني الناس، ويتم التعبير عن ذلك في أسباب حصولي على الجائزة الممنوحة لعملي في الديناميكا الحرارية للثقوب السوداء. لقد بدأت التعامل مع هذا الموضوع في السبعينيات، ويمكن القول أنه بحلول نهاية السبعينيات، كان الجزء الخاص بي من هذا الموضوع قد انتهى، على الرغم من وجود آثار دائمًا على الأعمال اللاحقة. والثاني هو من وجهة نظري. اليوم أعمل على أشياء أخرى ولا أريد أن تنتهي مسيرتي المهنية بأكملها في السبعينيات. أعتقد أنني لا أزال أفعل أشياء مهمة، لكن الأمر يستغرق وقتًا حتى يتمكن الجمهور، وحتى العلماء المهمون، من التعرف على ما قمت به. وهكذا تُمنح الجائزة فعليًا للماضي البعيد نسبيًا.
ما الذي تبحث عنه اليوم؟
أحاول اليوم تغيير النظرية النسبية، ولا أزال في إطار المبادئ التي وضعها أينشتاين، مثل مبدأ التكافؤ، أو استقلال النظرية عن الأنظمة المرجعية المختلفة، لتتكيف مع الظواهر الفلكية الجديدة نسبيًا، مثل المشكلة من الكتلة المظلمة أو المادة المفقودة. عند تحليل الحركات داخل المجرات بمساعدة نظرية نيوتن، والتي تعتبر لهذا الغرض تقريب جيد للنظرية النسبية، يتبين أننا لا نرى كل الكتلة التي تسبب الحركة. بعد ذلك، تم اقتراح وجود "الكتلة المظلمة"، وهو تفسير مقبول على نطاق واسع اليوم. ولكن هناك بعض الصعوبات في هذا الرأي. هناك طريقة أخرى لمحاولة تفسير الملاحظات، وهي أن نظرية الجاذبية المقبولة لا تعمل بشكل جيد على المقاييس الكبيرة للمجرات وما فوقها، وهناك حاجة إلى نظرية منقحة.
هناك مشاكل لا تفسرها النظرية القياسية للجاذبية بشكل جيد، مثل علاقة تولي-فيشر، التي بموجبها يتناسب إمدادات الطاقة في مجرة ما في المجال المرئي مع القوة الرابعة لسرعة الدوران الظاهرة للمجرة (تدور المجرة الحلزونية بالكامل تقريبًا بنفس السرعة الخطية تقريبًا، بغض النظر عن المسافة من المركز، وهو أمر غريب في حد ذاته). إن اعتماد القوة الضوئية على القوة الرابعة للسرعة ليس له تفسير طبيعي عند النظر. عند الكتلة المظلمة، إلا إذا تم تقسيم الكتلة المظلمة بطريقة مناسبة. لكن هذا ليس تفسيرا، بل تعديلا للحقائق. من ناحية أخرى، إذا قبلنا اقتراح مردخاي ميلجروم من معهد وايزمان، بأن النظرية الحقيقية تنحرف عن نظرية نيوتن عند التسارعات المنخفضة، فإن قانون تولي-فيشر يتبع بشكل طبيعي، أي مباشرة من المعادلات
يوجد اليوم المزيد والمزيد من ميزات المجرات التي لها تفسير بسيط إلى حد ما وفقًا لمفهوم ميلجروم، ويصعب تفسيرها وفقًا لمفهوم المادة المظلمة. ويعتقد المزيد والمزيد من الناس أن هذه النظرية، التي يسميها ميلجروم MOND، تعمل بشكل جيد. ويبقى السؤال الوحيد: "لماذا؟" نظرًا لوجود وصفة طبية، MOND، تعمل بشكل جيد، لكن السبب وراء نجاحها غير معروف. يمكن القول أن MOND يخبرنا في الواقع كيف يجب أن تبدو نظرية الجاذبية الحقيقية. وهذا ما أريد تحقيقه. اليوم لدي نظرية النسبية، التي من المفترض أن تحل محل النسبية العامة، وحدها غير النسبي ليس نظرية نيوتن بل نظرية MOND.
هناك الآن موضة، أو اهتمام متزايد لدى الفيزيائيين، المنخرطين في اختبار حدود النسبية العامة.
صحيح أن الانحرافات عن النسبية العامة تتم دراستها لأسباب مختلفة. على سبيل المثال، فكرة الأغشية (الأغشية متعددة الأبعاد)، والتي بموجبها كوننا هو في الواقع فضاء فرعي من الكون الحقيقي. الكون الحقيقي متعدد الأبعاد ونحن نرى أربعة أبعاد فقط، ولهذا السبب فإن نظرية الجاذبية لها انحرافات عن النظرية النسبية. ملاحظتي تجريبية: MOND يعمل، لذلك أبحث في كيفية الحصول عليه من النظرية النسبية. أعتقد أنني نجحت في بناء مثل هذه النظرية، لكن ليس من المعروف بعد ما إذا كانت هي النظرية الوحيدة التي يمكن استخلاص MOND منها. لسنوات عديدة، تعرضت MOND للهجوم على أساس أنه على الرغم من نجاح النظرية، إلا أنها لا يمكن أن تكون صحيحة، لأنها لا تخرج عن النظرية النسبية. واليوم لم يعد هذا العذر صالحا.
هل كانت هناك أي توقعات للنظرية؟
نعم، كانت هناك تنبؤات MOND تم تعديلها بعد بضع سنوات جيدة. هذا موصوف في الأدب. MOND هي نظرية تعود إلى عام 1982، وفي نهاية الثمانينات اتضح أن هناك تنبؤات MOND حول وجود مجرات منخفضة الكثافة، تسمى مجرات ذات سطوع سطحي منخفض. إنها قاتمة جدًا. ووفقا لـ MOND، كان من المتوقع ظهور مثل هذه المجرات بهذه الخصائص، ولم تكن معروفة على الإطلاق في ذلك الوقت. ومنذ ذلك الحين تطورت التكنولوجيا وتم العثور على مثل هذه المجرات، ولها الخصائص التي تنبأ بها MOND. أي أنه تم تأكيد العديد من تنبؤات MOND. لذا فإن النظرية ليست مجرد توافق عكسي ولكنها أيضًا تنبؤ حقيقي. والآن نحاول أن ننظر إليها باعتبارها نظرية أساسية في الطبيعة، وهذا أحد الأشياء التي أتعامل معها اليوم.
أعتقد أنه إذا نجحت هذه النظرية في النهاية، فهي أكثر أهمية من الديناميكا الحرارية للثقب الأسود. إنه تحسين لنظرية الجاذبية. ولا أقول إنها جاءت لتحل محلها، لأن هذه النظرية فيها أفكار كثيرة مما ورثه لنا أينشتاين. لذلك، لن نقوم باستبداله، ولكننا سنقوم بتحسينه. كما يتحسنون دائمًا في العلوم.
في مؤتمر عُقد مؤخراً في كاليفورنيا، طرح ديفيد جروس، آخر الحائزين على جائزة نوبل، الأسئلة الخمسة والعشرين التي تزعج الفيزيائيين في رأيه. ما هي في نظرك أهم الأسئلة في الفيزياء من وجهة نظرك؟
حسنًا، لقد تطرقنا بالفعل في الفيزياء الفلكية إلى السؤال المركزي، وهو موضوع المادة المظلمة والبحث عنها، أو البحث عن نظرية تلغي الحاجة إلى المادة المظلمة. هذه هي حقا القضية رقم واحد. نظرًا لأن النظرية الكونية بسيطة نسبيًا، وهناك أيضًا العديد من الملاحظات، فإن الناس لديهم شعور بأنهم يفهمون علم الكونيات، وحتى تأتي بعض المفاجأة، يمكنك القول أن الأشياء "تلتصق" ببعضها البعض. لدينا صورة متسقة، باستثناء نقطة المادة المظلمة: ما هي؟ أين هو؟ هل هو موجود أصلاً؟ إنه حقًا لا يزال لغزًا بارزًا جدًا.
وماذا عن الملاحظات التي تعلمنا عن تسارع الكون؟
وهذا جزء من مشكلة المادة المظلمة. يطلق عليها "الطاقة المظلمة"، ولكن من المحتمل أن تكون نفس المشكلة، حتى لو كان هناك مفهومان مختلفان. اتضح أننا لا نفهم حقًا القوانين الأساسية للكون. علم الكونيات لبداية الكون هو كذلك. ولكن ليس التسارع، ولأننا لا نفهم هذا التسارع، فلا يمكننا التأكد من أننا نفهم المستقبل، أي ما سيحدث في الكون خلال ملايين السنين القادمة.
الجسيمات الأولية لديها أيضًا مشاكل، لكني أقل خبرة في هذا المجال. هناك السؤال دائما "ما هو الشيء الأساسي؟" من قبل كانوا يتحدثون عن الجسيمات الأولية، واليوم يتحدثون عن نظرية الأوتار. المشكلة في هذه النظرية هي أن ارتباطها بالتجارب ضعيف للغاية، ويرجع ذلك أساسًا إلى الحاجة إلى طاقات عالية جدًا لاختبار النظرية. النظرية جميلة جدًا لدرجة أنهم يقولون إنها يجب أن تكون صحيحة، لأنها أنيقة جدًا. لكن بدون الاختبار التجريبي، لا تقبل نظرية في الفيزياء لمجرد أنها جميلة. كانت هناك نظريات جميلة في الماضي ولكنها انهارت عندما التقت بالحقائق. رغم أنه يقال أن أينشتاين استطاع الوصول إلى النظريات الصحيحة دون النظر إلى الحقائق. لكنني أعتقد أن هذه حالة فريدة تقريبًا، وربما حالة ديراك أيضًا. بالنسبة لمعظم البشر، الأناقة وحدها لا تؤدي إلى النظرية الصحيحة. وهنا تكمن الصعوبة في كيفية جعل النظرية على اتصال جيد بالقياسات التجريبية.
وهذا يربطنا بالموضوع التالي في الأسبوع الماضي، تم الإعلان عن النتائج التي توصل إليها المسرع في بروكهافن والتي كشف فيها اصطدام ذرات الذهب عن تلميحات لتشكيل ثقب أسود صغير. هل يبدو هذا ممكنا بالنسبة لك؟
الفكرة تأتي من نظرية الأغشية. إذا كان عالمنا رباعي الأبعاد، الزمكان، يقع على نوع من الغشاء، وهو جزء من فضاء متعدد الأبعاد، فمن الممكن أن مقياس بلانك، وهو أعلى مقياس طاقة نعرفه، ليس في الواقع مرتفعًا مثل اعتقدنا أنه سيبدو مرتفعًا لأننا لا ننظر إلى الكون الحقيقي، بل إلى إسقاطه. إذا كان هذا صحيحا، فإنه سيكون من الممكن خلق ثقوب سوداء في مسرعات الجسيمات، لأنه ليس هناك حاجة إلى طاقات مستحيلة. إذا تبين أن نتائج تجربة بروكهافن صحيحة، فهذا يعني أن فكرة الأغشية هذه أو ما يعادلها صحيحة. لن أقول إن ذلك يؤكد الأغشية، لأنها قد تتوصل إلى فكرة أخرى تعطي نفس النتائج، لكن هذا يعني أننا لم تكن لدينا صورة صحيحة عن فيزياء بنية الزمكان. يجب أن تكون فيزياء الزمكان شيئًا أكثر تعقيدًا.
ومن ناحية أخرى، أنا حذر للغاية بشأن مثل هذه الأخبار. كانت هناك بالفعل العديد من القصص التي لم تتكيف معها. لم يجدوا جميع أنواع الجسيمات: أحاديات القطب المغناطيسي، والكواركات التي ظنوا أنهم عثروا عليها، وفي النهاية تبين أنهم لم يجدوها (ثم وجدوها تجريبيًا). كانت هناك قصة مماثلة مع موجات الجاذبية التي اقترحها ويبر - قصة لم تتطابق معها ولم يتم قياس موجات الجاذبية بشكل مباشر بعد. لذا يجب عليك توخي الحذر والانتظار حتى يقوموا بالقياس والتحقق. سوف نرى.
إذا تم اكتشاف الثقوب السوداء الدقيقة بالفعل، فستكون التداعيات الرئيسية وفقًا لك على الموضوع النظري للأغشية؟
نعم. تتعامل الأغشية مع الزمكان لأكثر من أربعة أبعاد. وعلى الرغم من أن المنظرين يتحدثون عن هذا كأمر مقبول، إلا أن الفيزياء ككل لا تزال تعمل في أربعة أبعاد. مثل هذا الشيء من شأنه أن يسبب ثورة. إذا كان الكون رباعي الأبعاد، فلن يكون من السهل إنشاء ثقب أسود في المختبر، لأن عملية حسابية بسيطة تظهر أن طاقة المسرعات الموجودة، وحتى المسرع الهادروني الذي يتم بناؤه حاليًا في سويسرا، لن يكون لديه ما يكفي من الطاقة لإنشاء ثقب أسود. لذا، إذا عثروا على ثقب أسود صغير، فإن القصة تصبح معقدة: الزمكان ليس رباعي الأبعاد، والفيزياء أكثر ثراءً مما كنا نعتقد. لكني متحفظ في هذه الأمور وأنتظر حتى يتضح كل شيء تجريبيا. أنا متأكد من أن الناس يكتبون المقالات بالفعل ويقدمون كل أنواع الأعذار. لكنني انتظرت دائمًا أن تتماشى الحقائق.
وربما كلعبة ذهنية: إذا قاموا بإنشاء ثقب أسود في المسرع، فهل سيكون من الممكن إنشاء انفجار كبير صغير في المسرع؟
السؤال هو ما هو الانفجار الكبير؟ لأن الثقب الأسود ليس نموذجًا للانفجار الأعظم. وهو العكس تماما.
ولكن كلاهما يشكل نوعا من التفرد؟!
يمكن ان يكون. يُصدر الثقب الأسود إشعاعًا، وهذا هو تبخر هوكينج. وفي النهاية، عندما يتبخر تماما، يطرح السؤال ماذا يحدث. ولا يعرف إذا كان يتبخر تماما أو إذا بقي تفرد. إذا بقي التفرد، فهناك شيء يقترب بطريقة أو بأخرى من بداية الكون. إنها ليست نفس التفرد تمامًا، ولكنها شيء من نفس العائلة. لذلك ربما يمكننا أن نتعلم شيئا. وبشكل عام - في كل هذه المسرعات التصادمية، وكذلك في بروكهافن، يحاولون خلق ظروف مشابهة لظروف الانفجار الكبير - أي حساء الكوارك أو بلازما الكوارك - وهي إحدى خصائص الكون المبكر جدًا العصور في الكون. إنها ليست تفردًا تمامًا ولكنها شيء كان، أو كان ينبغي أن يكون، في البداية.
لقد ذكرت إشعاع هوكينج. فهل هناك دليل تجريبي في المسرعات أو في علم الفلك على هذا الإشعاع؟
ليس بقدر ما أعرف. بالتأكيد ليس في علم الفلك. والسبب هو أنه في النظرة المعتادة للزمكان رباعي الأبعاد تكون درجة حرارة الثقوب السوداء مرتفعة للغاية. لا يمكن رؤية إشعاع هوكينغ، قبل كل الإشعاعات الطبيعية، إلا في حالة الثقوب السوداء الصغيرة جدًا. وذلك لأنه في الثقوب السوداء ترتفع درجة الحرارة كلما كان الثقب الأسود أصغر. ويبدو أنه لا توجد مثل هذه الثقوب السوداء الصغيرة من حولنا. ربما لم يتم خلقها على الإطلاق، لكن على أي حال لا يوجد أي منها، لذلك لست على علم بأي دليل تجريبي. أعرف تجربة تسمى ميلجرو، حيث يبحثون عن الومضات التي تنشأ من مثل هذه الثقوب السوداء الصغيرة، لكنني لا أعلم أنهم وجدوا أي شيء فيها.
هل لهذا علاقة بانفجارات جاما الشديدة؟
هناك انفجارات لأشعة جاما، لكن لها تفسيرًا أكثر بساطة، أو عدة تفسيرات لا تتعلق بالثقوب السوداء وأبخرتها. وقد تشمل التفسيرات ثقوبًا سوداء من النوع الفيزيائي الفلكي الكبير، والتي لا تنتمي على الإطلاق إلى موضوع تبخر هوكينج. ولكن كانت هناك تجربة في المسرع كان من المفترض أن تظهر ظاهرة مشابهة لإشعاع هوكينج. عندما تنظر إلى الإلكترونات التي يتم تسريعها في معجل الجسيمات، هناك ظاهرة تم التنبؤ بوجودها، تسمى إشعاع أونروه. وكما نفهمها، فإن فيزياءها ليست بعيدة عن فيزياء إشعاع هوكينج. الراصد المتسارع، حتى في الفراغ، يجب أن يرى إشعاعًا حراريًا يسمى إشعاع أونرو. هذا تنبؤ نظري من السبعينيات تم إجراؤه مباشرة بعد تنبؤ هوكينج. وهذا الإشعاع لا يختلف كثيرًا عن إشعاع هوكينج، فقط الوضع مختلف. إن الفيزياء اللازمة لفهمه قريبة جدًا من الفيزياء اللازمة لفهم إشعاع هوكينج. ثم كان هناك ادعاء بأن بعض البيانات التي تم الحصول عليها من تسارع الجسيمات في معجل سيرن أظهرت شيئًا يمكن تفسيره على أنه نتيجة لإشعاع أونرو. وهناك خلاف بين الباحثين حول صحة هذا الادعاء، ولكن هذا الادعاء قائم. على سبيل المثال، اعتقد جون بيل الشهير أنه كان إشعاع أونرو، لكنني لست متأكدا من ذلك. هذا هو الشيء الوحيد المتعلق بموضوع إشعاع هوكينج وأي دليل تجريبي يمكن تفسيره على أنه ذو صلة، على حد ما أتذكر.
كانت المساهمة الرئيسية التي قدمتها في موضوع الثقوب السوداء هي أنه للمرة الأولى تطرقت أنت وهوكينج إلى العلاقة بين الديناميكا الحرارية والكميات والنسبية. إنه يوحد المجالات التي تبدو مختلفة تمامًا عن بعضها البعض. فهل ترى في هذا اتحاداً قد يكون له معنى عميق كاتحاد الحقول؟
توحيد الحقول بمعنى نظرية المجال الموحد ليس هنا. وعلى الرغم من وجود مجموعة من هذه المواضيع الثلاثة، إلا أنه في الواقع هناك استخدام لعلاقة عامة بسيطة هنا دون أي تعقيدات. والحقول حقول عادية. بمعنى آخر، لم تكن هناك نية لإنشاء نظرية موحدة. علاوة على ذلك، نجد أن هناك بعض الارتباط بين موضوعات عادة ما تكون منفصلة في الفيزياء. وأريد أن أقول في مقالة مؤطرة أنني أحب الفيزياء حقًا التي تربط بين أشياء لا تبدو متصلة، فهي تبهرني دائمًا وأبحث دائمًا عن مشاكل من هذا النوع. إذن هناك بالفعل ديناميكا حرارية لها علاقة بالجاذبية على المستوى الكمي. لا يوجد خلاف حول وجود مثل هذا الارتباط، كل ما في الأمر أننا مازلنا لا نفهم الطبيعة الدقيقة لهذا الارتباط. على سبيل المثال، أحد الأسئلة هو إنتروبيا الثقب الأسود، وهو الشيء المتميز نظريًا في هذا الموضوع برمته. يرغب الناس في حساب هذه الإنتروبيا مثلما يحسبون إنتروبيا الغاز أو البلورة. في الميكانيكا الإحصائية، الإنتروبيا هي لوغاريتم عدد الحالات الكمومية. كانت هناك محاولات للقيام بذلك بالنسبة للثقب الأسود، ويتفاخر أصحاب نظرية الأوتار بأنهم يعرفون كيفية حساب هذه الإنتروبيا عن طريق حساب الحالات، ولكن هذا ممكن فقط في حالات محدودة للغاية حيث يمكن حساب إنتروبيا الثقب الأسود من الأساس مبادئ الفيزياء، ولكن ليس بشكل عام. وهذا يبقى لغزا. ما هي هذه الإنتروبيا، وما هي حالات الثقب الأسود التي تحسب، وما إذا كانت تحسب الحالات على الإطلاق - لا نعرف بوضوح.
الثقوب السوداء هي ظاهرة لا رجعة فيها. هل هذه خاصية أساسية قد تفسر اللارجعة الموجودة في العالم؟
هناك سؤال في الفيزياء، من أين يأتي القانون الثاني للديناميكا الحرارية. لأن الفيزياء المجهرية قابلة للعكس. اليوم نحن نعرف المزيد عن مصدر اللارجعة، ولكن كان هناك وقت اعتقد فيه الأشخاص الجادون أن الثقوب السوداء ربما تحدد سهم الزمن. اليوم لا نحتاج لذلك حقًا. حتى بدون الثقوب السوداء، فإننا نفهم أين يوجد اتجاه لزيادة الإنتروبيا. يتعلق الأمر بظروف البداية وأشياء من هذا القبيل. والثقب الأسود يعكس ذلك فحسب.
في الفيزياء الكلاسيكية، ما يُنظر إليه على أنه قوانين أساسية هي خصائص الأجسام المادية: معادلات حالة الأجسام، ومواقع الجسيمات، وسرعاتها، وما إلى ذلك. يوجد اليوم المزيد والمزيد من الأدلة على أهمية المعلومات في الفيزياء: نظرية شانون، ومفهوم ولفرام الجذري وبالطبع أيضًا مساهمتك في إنتروبيا الثقب الأسود. وهذا هو الحال أيضًا في علم الأحياء الذي أساسه المعلومات الجينية. ماذا لديك لتقوله حول هذا الموضوع؟
بالطبع، أعتقد ذلك. المعلومات هي المفهوم الأساسي في العلوم. لكننا لا نعرف كيف نقوم بالفيزياء إلا على أساس المعلومات وحدها، ولكننا نحتاج إلى المعادلات التفاضلية المعتادة وتكون المعلومة جانبا قليلا، ولا نعرف كيف نجمعها وصياغة الأسئلة الأساسية بمعنى المعلومات. أعتقد أنه في وقت ما في المستقبل سنعرف. والآن نرى فقط تلميحات منه. على سبيل المثال، في نظرية الثقوب السوداء، بما أن الإنتروبيا هي الشيء الرئيسي هناك، والإنتروبيا هي أحد جوانب المعلومات، فإن مسألة المعلومات تظهر هناك. هناك أيضًا المبدأ الهولوغرافي لـ Toft ('t Hooft) وSusskind الذي يقول إن الطريقة لفهم الجاذبية بشكل صحيح هي من خلال المعلومات التي تنتمي إلى الفيزياء والتي تقع على وجه التحديد على حافة الكون. كما قلت، في علم الأحياء منذ وقت طويل توصلوا إلى استنتاج مفاده أن الطريق الرئيسي هو المعلومات الوراثية. لدي قصة مضحكة بعض الشيء. بعد أن كتبت المقال في مجلة Scientific American باللغة الإنجليزية، كتب لي أحدهم بريدًا إلكترونيًا، وعرّف عن نفسه كعالم أحياء، وبما أن كلا المجالين يتعاملان مع المعلومات، طلب مني أن أشرح له موضوعه بالضبط. حاولت أن أشرح له، فقرأ المقال وكرر أنه لا يوجد أي صلة (يضحك...) بشكل قاطع للغاية.
وهذه اختلافات بين المدارس الفكرية.
هناك مشكلة اختلاف الثقافة. في علم الأحياء، يفكرون بطريقة مختلفة تمامًا وسيستغرق الأمر وقتًا طويلاً قبل أن نوحدهم مع الفيزياء. الجميع يريد توحيد كل شيء، ولكن هناك حاجة إلى المزيد من العمل.
الفيزياء الحديثة تبتعد أكثر فأكثر عن الحدس. يريد الجمهور أن يعرف ويفهم، بينما يريد العلماء شرعية المبالغ المالية التي يطلبونها لإجراء التجارب. ويجدون صعوبة في شرح وتبرير مطالبهم. ما رأيك ينبغي القيام به؟
إنها مشكلة حقيقية كيفية شرح ما يحدث في الفيزياء لأولئك الذين يحتاجون إلى الفهم، وللجمهور الذي يدفع الضرائب، ويدفع بالفعل رواتبنا وسعر التجارب. والمشكلة هي أن الفيزياء تبتعد أكثر فأكثر عن العالم الذي تدركه العيون والحواس، وسيزداد الأمر سوءًا. لا أعتقد أننا سنعود إلى الحدس أبدًا. النقطة المهمة هي أن حواسنا تم ضبطها لمنحنا فرصة للعمل بدرجة معينة من الأمان في العالم اليومي. وهذا لا يتعلق بالبنية الحقيقية للطبيعة، والتي ربما تكون مختلفة تمامًا. وعندما بدأت الفيزياء في التطور، عمل الناس بالقرب مما نراه بحواسنا، وكانت المفاهيم قريبة جدًا مما نفهمه بحواسنا. ولكن عندما نفهم أكثر فأكثر، ونتعمق أكثر فأكثر، فإننا نبتعد عن عالم الحواس - وستزداد الأمور سوءًا. والقصة بأكملها كيفية شرحها سوف تزداد سوءًا. الجواب الوحيد الممكن في رأيي هو أن الجمهور يحتاج إلى اكتساب ثقافة تفكير أكثر تجريدًا. لن يكون الأمر متوافقًا بعد الآن مع حدس ما يحدث في حوض الاستحمام أو الكرات المتدحرجة - فلن يكون الفهم كافيًا. لكن عامة الناس اليوم أكثر ثقافة من عامة الناس قبل قرن من الزمان. إنهم يعرفون المزيد - كل من الرياضيات والقليل من الفيزياء - لذلك أعتقد أن المستوى يمكن رفعه. المسؤول عن ذلك هو المدرسة بالدرجة الأولى. وهم بحاجة أيضا إلى المضي قدما. ونحن العلماء مسؤولون أيضًا عن ذلك. نحن لا نقوم بعمل جيد بما فيه الكفاية. الأشخاص في الجامعة لا يجيدون شرح ما نقوم به لعامة الناس. يتمتع الأشخاص في العلوم الإنسانية والاجتماعية بوقت أسهل في شرح عملهم. إن تفسير علم الأحياء أسهل من تفسير الفيزياء، لكن هذا تغير مع تزايد أهمية البيولوجيا الجزيئية. لذلك، في جميع العلوم الطبيعية، سوف تزداد مشكلة نشر المعرفة لعامة الناس سوءًا.
هل يعتبر اليوم في الأكاديمية؟
نعم، ولكن أعتقد أن هذا ليس كافيا. بالطبع هناك أشخاص يدركون المشكلة، وبعضهم يشرحونها بشكل أفضل من غيرهم. هناك كتب علمية شعبية جيدة عن الفيزياء، ولكنها ليست كافية.
من الواضح أنه حتى في زمن نيوتن، بدت الفيزياء معقدة، وتم بناء الحدس ببطء. هل من الممكن، كلعبة ذهنية، تدريس العلاقات في الصف الأول؟
أعتقد أن مثل هذا اليوم سيأتي وهو يقترب أكثر فأكثر. عندما بدأ ابني دراسة الفيزياء في الجامعة، ظهرت النظرية النسبية بالفعل في الفصل الأول من السنة الأولى. في وقتي، لم يكن من الممكن التفكير في شيء كهذا على الإطلاق. وهو يفهم. و لماذا؟ لأنه إذا لم "تخلط" الدماغ، وتعذر التعبير، مع كل المفاهيم القديمة للميكانيكا، فيمكنك فهم النسبية. الرياضيات هناك بسيطة للغاية. إنها ليست جبرًا صعبًا بشكل خاص. من الممكن فهم هذا وإنشاء الحدس الصحيح. يجب أن نتذكر أنه في زمن نيوتن، كانت المشكلة التي يجب فهمها هي الرياضيات، وكان عليه أن يخترع حساب التفاضل والتكامل المتناهي الصغر للجاذبية والمعادلات التفاضلية. لكن الأفكار الفيزيائية كانت في ذلك الوقت أساسية تمامًا: مجالات، وجسيمات متحركة، وأشياء قريبة جدًا من الحواس. اليوم نحن في وضع مختلف تماما. لقد أصبحت الرياضيات بالفعل أكثر تعقيدا، ولكن المشكلة الرئيسية هي أن الأفكار الفيزيائية الأساسية لم تعد مستمدة من الحواس. هذه أشياء مجردة لا تفكر فيها عندما تنظر إلى الطبيعة. سيكون من الضروري تثقيف عامة الناس للتفكير بشكل أكثر تجريدية. لا أرى لماذا لا. سيكون هناك دائمًا من لا يستطيع ذلك، ولكن هناك أشخاصًا، بما في ذلك الأشخاص الذين ليسوا من دوائرنا، الذين يمكن شرحهم لهم ويفهمونهم. أجري الآن مناقشة مشوشة مع شخص من كلية الطب في كاليفورنيا. إنه يتعامل مع أبحاث الدماغ ويهتم بقضايا الكم ويطرح علي أسئلة صعبة تمامًا. يجب أن أفكر كثيرًا قبل أن أجيبه. إنها حقيقة، هناك أشخاص يأتون من مجال علم الأحياء ويمكنهم التفكير بشكل تجريدي. أعتقد أنه يمكن تثقيف الجمهور الأوسع للتفكير بشكل تجريدي، وأعتقد أنه ينبغي القيام بذلك.
بدلاً من محاولة التوضيح، تقترح تحسين القدرة على التجريد؟
لا، الرسوم التوضيحية مطلوبة دائمًا. يجب أن تبدأ بشيء مألوف. لكنها خدعة. إنه خداع مصمم لجذب المستمع حتى يفهم الأشياء الأكثر تجريدًا. لكن يجوز استعمال كل أنواع هذه الحيل. لقد فعل ذلك أيضًا الكتاب الجيدون، والفلاسفة العظماء أيضًا. الشيء الرئيسي هو أن نصل إلى الحد الأدنى من الفهم.
هل ترى تغيرا في مستوى الطلاب الوافدين إلى الجامعة؟ وهل تؤثر مشاكل نظام التعليم على الدراسات العليا؟
هناك مشكلة في إسرائيل مع طلاب الفيزياء، هناك صعود وهبوط في الاهتمام. لكن هذه التغييرات تعكس ما يحدث في الولايات المتحدة مع تأخير لعدة سنوات. أي أنه إذا كان هناك اهتمام كبير بالفيزياء في الولايات المتحدة، فإنه يحدث بعد بضع سنوات في إسرائيل أيضًا. وإذا كان هناك انخفاض في عدد الطلاب هناك، فبعد بضع سنوات سيكون هناك انخفاض هنا أيضًا. وهذه ظاهرة معروفة ومعترف بها. والسبب في ذلك لا يرجع إلى الموارد المخصصة للتعليم فحسب، بل إلى سبب أكثر عمومية: ففي بعض الأحيان يكون هناك حماس لتحقيق إنجازات علمية، وفي أحيان أخرى يكون هناك غضب إزاء الضرر الذي ألحقه العلم بالبشرية. على سبيل المثال، بعد انتشار الأسلحة النووية وانتشار التجارب، حدث انخفاض في عدد طلاب الفيزياء في الولايات المتحدة، وما يحدث في الولايات المتحدة في المجالات سيأتي إلينا عاجلاً أم آجلاً. مثل هذه الظواهر تؤثر على أكثر من مشاكل نظام التعليم. صحيح أن وضع التعليم في إسرائيل ليس واعداً ويحتاج إلى تحسين، وإلا فإننا سننتهي إلى وضع سيء. ولكن هذا ليس السبب الرئيسي.
فيما يتعلق بالجودة، هناك دائمًا طلاب جيدون جدًا في جميع الفترات. ولكن نظرًا لأن مستوى التعليم في بلدنا ليس معقولًا، وعلى الرغم من أن الأشخاص الأذكياء والأصيلين سيأتون دائمًا إلى الجامعات، إلا أن خلفيتهم ستكون أضعف وسيتعين عليهم الدراسة لفترة أطول قبل أن يتمكنوا من إجراء الأبحاث. ويمكن إنقاذ ذلك إذا تعرضوا لبعض فروع الرياضيات والفيزياء في وقت سابق - كما كان الحال في الأيام الخوالي في إسرائيل. كانت هناك أيام أفضل – عندما وصلت إلى إسرائيل، أتذكر أنني تأثرت بمعرفتهم بالكثير من حسابات التفاضل والتكامل المتناهية الصغر. في ذلك الوقت، أصبح الناس يعرفون أكثر عندما دخلوا الجامعة.
جاكوب د. بيكنشتاين
ساهم في تأسيس الديناميكا الحرارية للثقوب السوداء وغيرها من جوانب العلاقة بين المعلومات والجاذبية.
وهو اليوم منخرط في تطوير نظرية بديلة للجاذبية النسبية للنسبية العامة والتي ستجعل من الممكن فهم الكون دون الحاجة إلى المادة المظلمة.
وهو يشغل كرسي بولك في الفيزياء النظرية في الجامعة العبرية في القدس، وهو عضو في الأكاديمية الوطنية الإسرائيلية للعلوم وحائز على جائزة روتشيلد.
بيكنشتاين هو طالب من الجيل الرابع للودفيغ بولتزمان.
المشرف على أطروحة دكتوراه بيكنشتاين هو جون أرشيبالد ويلر، ومشرف الدكتوراه على ويلر، كارل هيرزفيلد، كان تلميذاً لفريدريش هازينورل، تلميذ بولتزمان.
البروفيسور يعقوب بيكنشتاين من الجامعة العبرية - الحائز على جائزة إسرائيل في الفيزياء
תגובה אחת
قد تكون المباركة