یک مهندس، یک فیزیکدان، و یک ریاضیدان سوار بر قطار در چمنزارهای استرالیا حرکت می‌کردند. مهندس از پنجره‌ی قطار یک گوسفند سیاه می‌بینه و با هیجان‌ می‌گه: «آه! گوسفندهای استرالیایی سیاه هستند». فیزیکدان می‌گه: «نه! بهتره بگیم در استرالیا گوسفند سیاه هم وجود داره». ریاضیدان می‌گه: «شما اصلن دقیق حرف نمی‌زنید. در استرالیا دست‌کم یک گوسفند وجود دارد که دست‌کم یک طرف بدنش سیاه است».

این چیزی که گفتم یک جوک معروف است که شاید شما هم شنیده باشید. غرض از گفتن این جوک بسط موضوعی بود که در موردش حرف می‌زدم. صحبت این بود که بر چه اساس می‌توان نتایج یک سری آزمایش (فیزیکی یا غیر فیزیکی) محدود را به‌صورت قانون تعمیم داد؟ دوستی به‌نام کیمیا در کامنت‌ها به‌درستی اشاره کردند که برای قوانین مثال نقض پیدا نشده است. این لزومن به این معنی نیست که قوانین ابطال‌ناپذیرند و هیچ‌گاه نقض نمی‌شوند.

مثلن در جوک بالا، از دیدگاه یک فیزیکدان اگر تعداد زیادی گوسفند ببینیم که هیچ‌کدام سفید نباشند، قانع می‌شویم که گوسفند موجودی سیاه است. از دیدگاه یک ریاضیدان، این دلیل قانع‌کننده نیست. چون به هر حال همه‌ی گوسفندان را ندیده‌ایم.

حالا یک سؤال اساسی‌تر. جایگاه شناخت و آگاهی به پدیده‌های فیزیکی چه می‌شود؟ طبق بحث بالا، روش تجربی ناقص و روش ریاضی غیرعملی است. پس چگونه شناخت به دست آوریم؟ در پست‌های بعد می‌گم که اصولن شناخت چی هست.

پانوشت: می‌خواهم یک سفر نسبتن طولانی بروم. آن جایی که می‌روم دسترسی کمتری به اینترنت خواهم داشت. ممکن است وبلاگ را کمتر به‌روز کنم ولی حتمن هر دو-سه روز می‌نویسم. اگر هم دیگر ننوشتم معلوم می‌شود که بلایی سرم آمده. :))

این روزنامه‌ی وطنی هم خیلی بی‌دقت کار می‌کنند. به این مقاله‌ی روزنامه‌ی شرق نگاه کنید. مقاله‌ی جالبی است ولی چند مشکل ناجور دارد که برای روزنامه‌ای مثل شرق شرم‌آور است. اول این که منبعی برای گزارش، ارایه نکرده است. دوم این که نوشته پورتوریکو در پرو هست. نمی‌فهمم چرا نویسنده یک نگاهی به نقشه‌ی جهان نکرده تا همچین اشتباه فاحشی نکند. آخر ��م این که رادیوتلسکوپ آره‌سیبو (Arecibo) را آریسبو نوشته. من همین‌ها را با یک دور خواندن پیدا کردم. ببینید شما اشتباه دیگری پیدا می‌کنید.

دیروز این پست جادی را در مورد چرنوبیل دیدم. اگرچه چرنوبیل شهرت زیادی داره، خیلی موارد دیگه هست که بیشتر مردم از اون بی‌خبر هستند.

همون طور که خودتون می‌دونید، در خاک موارد رادیواکتیو وجود دارد و ما دایمن در معرض تشعشع‌های رادیواکتیو هستیم. به همین خاطر، مصالح ساختمانی هم در طول عمر خود مقداری تشعشع تولید می‌کنند که به آن تشعشع زمینه (Backgound Radiation) می‌گویند. فکر می‌کنید بالاترین مقدار تشعشع زمینه مال کدام منطقه است؟ تعجب می‌کنید اگر بگویم. شهر رامسر در شمال ایران.

مقدار متوسط تشعشع زمینه در جهان ۳ میلی‌سیورت (mSv) در سال است. در رامسر این عدد ۱۰۰ میلی‌سیورت در سال است. در سال ۱۹۹۰، مهدی سهرابی از آژانس بین‌المللی انرژی اتمی، در یک مقاله از خانه‌ای صحبت کرد که سطح تشعشع آن ۱۳۲ میلی‌سیورت در سال بود. برای درک این عدد، خوب است توجه کنید در یک اسکن توموگرافی از مغز (CT Scan) بیمار تنها ۱۰ میلی‌سیورت دریافت می‌کند. پس زندگی در آن خانه مثل این است که ماهی یک بار اسکن مغزی کنید.

علت این تشعشع بالا چیست؟ خوب چشمه‌های جوشان غنی از رادیوم، از دل زمین بیرون می‌آیند و مواد رادیواکتیو و مخصوصن گاز رادون را آزاد می‌کنند. رادون ۲۲۶ یک گاز بی‌اثر ولی رادیواکتیو است که در رامسر غلظت بالاتری دارد.

توضیح: رامسر بیش‌ترین تشعشع طبیعی را دارد. آلوده‌ترین نقطه‌ی کره زمین به‌خاطر زباله‌ی اتمی، دریاچه‌ای نزدیکی چلیابنسک در روسیه است. یک ساعت ایستادن در کنار این دریاچه می‌تواند منجر به مرگ شود.

منبع: جاهای زیادی را خواندم ولی این گزارش از جواد مرتضوی از دانشگاه کیوتو خیلی خوب است.

پانوشت: در حادثه‌ی چرنوبیل، میزان تشعشع متوسط در ۲۰ سال اخیر حداکثر ۲۵ میلی‌سیورت بوده است. یعنی رامسر از چرنوبیل آلوده‌تر است. با این که در کل با جادی موافقم، به نظر می‌رسد چرنوبیل بیش‌تر یک ابزار سیاسی باشد برای قانع کردن افکار عمومی. به نظر من این روش اطلاع‌رسانی زیاد شایسته نیست.

برگردیم به بحث خودمون. چون نوشته‌های قبلی طولانی و خسته‌کننده بودن، این بار خلاصه‌تر می‌نویسم. به این‌جا رسیدیم که آزمایش و نتیجه‌گیری بر اساس آن، برای درک درست واقعیت و تولید دانش لازم است.

حالا یک سؤال. چه‌طور می‌شود از یک سری آزمایش محدود، نتایجی به‌شکل قانون بیرون کشید؟ مثلن، می‌دانیم هر چیز را رها کنیم می‌افتد. چه تضمینی وجود دارد که این یک قانون باشد؟ شاید کسی بگوید از فردا هر چیزی را رها کنید، دیگر نمی‌افتد. اگر کسی چنین چیزی به شما بگوید، چه‌قدر به حرفش اهمیت می‌دهید؟

می‌دونم ۲ پست قبلی کمی خسته‌کننده بودند. ولی خوب، امیدوارم به تدریج موضوع جالب بشه. فعلن برای این پست می‌خوام به خودم یک زنگ تفریح بدم. به همین خاطر نوار موبیوس (Mobius strip) رو انتخاب کردم و اون رو کشیدم.

شاید نوار موبیوس رو دیده باشید. اول این نوار رو می‌کشم بعد می‌گم خاصیتش چیه. شما هم می‌تونید با یک نوار کاغذی، یک نوار موبیوس درست کنید. برای درست کردنش، یک نوار کاغذ مثل شکل زیر، درست کنید.

خوب، حالا یک سر این نوار رو بپیچونید طوری که برعکس بشه، مثل شکل زیر.

حالا دوسر نوار رو به هم بچسبونید. انیمیشن (پویانمایی؟) زیر نوار کامل رو نشون می‌ده. البته خیلی جالب از کار درنیومد، ولی شما ببخشید.

خوب تموم شد. این هم نوار موبیوس که داره می‌چرخه. حالا خاصیت این نوار چیه؟ این نوار از نظر ریاضی سطحی هست که جهت نداره. یعنی چی؟ مثلن یک برگ کاغذ رو در نظر بگیرید. این برگ کاغذ پشت و رو داره. یا یک بادکنک، سطح بیرونی داره و درونی. ولی نوار موبیوس پشت و رو نداره (مثل گل ). اگر یک طرف رو روی نوار فرض کنید و روی آن حرکت کنید بعد از یک دور سر از سطح پشتی در می‌آرید. چیزهای جالب دیگه هم هست که خوب شاید بعدن درباره‌شون حرف زدم.

شکل‌های بالا رو با Gnuplot کشیدم. این بار از MATLAB استفاده نکردم تا نشون بدم در لینوکس کلی ابزار برای کارهای علمی وجود داره که در بعضی موارد از نمونه‌های تجاری هم بهتر هستند. Gnuplot یک برنامه‌ی آزاد برای رسم داده‌های علمی است. این برنامه از اینترت قابل داونلود هست. اگر از ویندوز استفاده می‌کنید، می‌تونید نسخه‌ی ویندوز اون را نصب کنید.

برای انیمیشن بالا، ۲۰ شکل با فرمت GIF کشیدم و بعد با دستور convert که در لینوکس استاندارد هست اون‌ها رو ترکیب کردم.

در پست قبلی صحبت به این‌ سؤال ختم شد که آیا دانش ما واقعیت دنیای بیرون را توضیح می‌ده یا این که فقط توضیحی برای اون است که ممکنه به واقعیت هم ربطی نداشته باشه. حالا ادامه‌ی صحبت.

در کل این صحبت‌های من این فرض نهفته است که درنهایت، چیزی به‌نام واقعیت بیرونی وجود داره و ما در صدد پیدا کردن و توضیح آن هستیم. این که آیا اصلن چنین واقعیتی وجود دارد یا نه، خوب خیلی به بحث من ربطی نداره. دست‌کم در علوم تجربی مبنا را بر این می‌گذاریم که دنیایی مستقل از ذهن وجود داره. من هم همین فرض را می‌کنم. خوب، پس یک دنیای بیرونی وجود داره و ما می‌خواهیم آن را بشناسیم. باید چه کار کنیم؟

خوب، راه ساده این هست که به دنیا نگاه کنیم و سعی کنیم آن را بشناسیم. به نظر ساده می‌آید ولی اصلن ساده نیست. آن چیزهایی که ما از محیط بیرون درک می‌کنیم ممکنه همون چیزهایی نباشند که در واقعیت اتفاق می‌افتند.

مثال: فرض کنید در یک شب مهتابی سوار ماشین هستید و در یک بزرگ‌راه حرکت می‌کنید. اگر از پنجره به بیرون نگاه کنید، درخت‌ها را می‌بینید که از مدام از جلوی چشم شما رد می‌شن. اما اگر به ماشین پشتی نگاه کنید، به نظر نسبت به شما ثابت می‌آد، پس معلومه داره شما را دنبال می‌کنه. حالا به ماه نگاه کنید. به نظر می‌آد ماه هم داره شما رو دنبال می‌کنه. می‌بینید، ممکنه به‌سادگی گول بخوریم. پس چیزی که می‌بینیم لزومن همون چیزی نیست که در بیرون رخ می‌‌ده بلکه برداشت ما از اون رویداد هست.

امانویل کانت این موضوع رو این‌جوری توضیح می‌ده که هر چیز دو جنبه داره. یکی اون چه در واقعیت رخ می‌ده که بهش پدیده می‌گیم و یکی اون چیزی که ما درک می‌کنیم که ظاهر هست. خوب این دو تا کاملن بی‌ربط نیستن، ولی راه ساده‌ای هم برای جدا کردن اون‌ها از هم وجود نداره. حالا ما باید سعی کنیم تا حد امکان این دو تا رو از هم جدا کنیم.

مشاهده و استنتاج مهم‌ترین روش‌هایی هستند که برای جدا کردن ظاهر از واقعیت به کار می‌ره. در پست بعد به‌طور خلاصه درباره‌ی اون‌ها و کاستی‌هاشون صحبت می‌کنم.

تا حالا به این فکر کرده‌اید که دانستن یعنی چه؟ اگر من ادعا ‌کنم که فلان چیز را می‌دانم، این دانستن به چه معنی است؟ آیا من واقعن آن چیز را می‌دانم؟ آیا مرز دقیقی بین دانستن و ندانستن وجود دارد؟ این یک موضوع بسیار قدیمی در فلسفه است. من زیاد علاقه‌ای ندارم که یک بحث فلسفی راه بیندازم. تنها می‌خواهم کمی درباره‌ی پایه‌های دانش به‌صورت عام حرف بزنم.

وقتی درباره‌ی دانستن حرف می‌زنیم، اول باید یک موضوع را روشن کرد. دانستن یک تلاش است. وقتی من می‌گویم فلان چیز را می‌دانم، دارم تلاش می‌کنم که آن چیز را توضیح دهم. افلاطون معتقد بود، دانش تلاش برای توضیح قوانین حاکم بر جهان است. اما چگونه می‌شود قوانین حاکم بر جهان را شناخت؟

یک مثال: در فلسفه‌ی قدیم، طبیعت ساخته شده از ۴ عنصر بود، آب، باد، خاک، آتش. بقیه‌ی چیزها ترکیبی از این ۴ چیز بودند. این همان دیدگاه دینی است که انسان را از خاک و جن را از آتش می‌داند. کمیاگری هم براساس همین دیدگاه شکل گرفت. امروز می‌دانیم که جدول تناوبی عناصر بیش از ۱۱۰ عضو دارد. آیا مردمان قدیم می‌دانستند طبیعت از عناصر چهارگانه ساخته شده است یا خیال می‌کردند که می‌دانند؟ آیا ما می‌دانیم که جدول تناوبی عناصر ۱۱۰ عنصر دارد یا خیال می‌کنیم که می‌دانیم؟

در پست‌های بعدی بیش‌تر در این باره حرف می‌زنم.

همان‌طور که خود شما می‌دونید، این وبلاگ تازه است و با بالغ شدن فاصله‌ی زیادی دارد. اول که شروع به نوشتن کردم، بیش‌تر به یک شوخی شبیه بود. عنوان وبلاگ، پسر فهمیده، هم شاهدی بر همین شوخی است. ولی با پیدا شدن چند خواننده، که اتفاقن کامنت‌های دلگرم کننده‌ای هم نوشتند، ناخودآگاه برایم جدی شد و سعی کردم چیزهایی را که فکر می‌کردم جالب هستند، بنویسم.

اما یک مشکل وجود دارد. چرا فکر می‌کنم چیزهایی که نوشته‌ام جالب هستند. شاید بگویید بسیار هم مسخره هستند و حق هم با شما باشد. راستش این موضوع از آن جهت برایم مهم است که پیدا کردن موضوع‌های جالب و به‌روز کردن وبلاگ برایم زیاد ساده نیست. می‌خواهم این شرط جالب بودن مطالب را در همین اول کار بردارم و برای چیزهایی که می‌نویسم یک چارچوب تعریف کنم.

عجیبک دیگر چیست؟ خوب، این یک عنوان من‌درآوردی هست که برای Strangelet ساختم. حالا این آخری چی هست؟ بعد از یک مقدمه کوتاه می‌گم.

در سال ۱۹۹۳ دو زمین‌لرزه اتفاق افتاد که خاصیت جالبی داشتند. خاصیت مشترک‌شان این بود، که هر کدام از آن‌ها، نه یک زمین‌لرزه، که یک زوج زمین‌لرزه در دو نقطه از کره‌ی زمین بودند، البته با چند ثانیه اختلاف. روج زمین‌لرزه‌ی اول در ۲۲ اکتبر ۱۹۹۳ رخ داد. ابتدا در قطب جنوب و ۲۶ ثانیه بعد در اقیانوس هند. زوج زمین‌لرزه‌ی دوم در ۲۴ نوامبرهمان سال در بستر اقیانوس آرام و ۱۹ ثانیه بعد در قطب جنوب رخ داد. در آن زمان، کسی به این موضوع توجه زیادی نکرد. توضیح خاصی هم برای آن وجود نداشت. اما در سال‌های اخیر، نظریه‌هایی مطرح شده مبنی بر این که «عجیبک» ممکن است در این میان نقش داشته باشد.

حالا ببینیم این عجیبک چی هست. حتمن می‌دونید که هسته‌ی اتم از نوترون و پروتون درست شده. اما خود نوترون و پروتون از ذرات بنیادی‌تری درست شدن به‌نام کوارک. یک نوع از این‌ها، کوارک عجیب هست (Strange Quark). به ماده‌ای که از کوارک عجیب ساخته شده باشه، عجیبک (ماده‌ی عجیب) می‌گن. عجیبک ذرات کوچک ساخته شده از ماده‌ی عجیب هست.

حالا خاصیت ماده‌ی عجیب چیه؟ خوب، بر اساس تئوری، اگر ماده‌ی عجیب با ماده‌ی عادی تماس پیدا کنه اون رو هم به ماده‌ی عجیب تبدیل می‌کنه. دیگه این که ماده‌ی عجیب بسیار چگال هست. اگر کره‌ی زمین از ماده‌ی عجیب بود، فقط ۳۰۰ متر قطر داشت. پس از نظر تئوری، اگر ماده‌ی عجیب با کره‌ی زمین تماس پیدا کنه، می‌تونه کل کره‌ی زمین رو ببلعه و همه چیز رو نابود کنه.

این ماده کجا هست؟ ماده‌ی عجیب در انرژی‌های بالا به وجود می‌آید. اون‌قدر بالا که حتی در مرکز خورشید هم شانس به وجود اومدن نداره. ولی قضیه به این سادگی هم نیست. اول این که ماده‌ی عجیبی که در زمان پیدایش جهان (مه‌بانگ) به وجود اومد، هنوز داره در فضا حرکت می‌کنه. دیگه این که در شتاب‌دهنده‌های ذرات جدید ساخت بشر هم ممکنه به وجود بیاد.

بر گردم به داستان زمین‌لرزه. بعضی‌ها عقیده دارن این نوع زمین‌لرزه‌ها، ناشی از عبور عجیبک از کره زمین هست. این عجیبک‌ها بسیار کوچک هستند (کسری از میلی‌متر) و با سرعت یک و نیم میلیون کیلومتر بر ساعت حرکت می‌کنند. برخورد اون‌ها با پوسته‌ی زمین می‌تونه زمین‌لرزه‌های مهیب ایجاد کنه. و چون این ذرات موقع عبور باید دو بار از پوسته‌ی زمین رد بشوند (اول وارد می‌شن و چند ثانیه بعد خارج می‌شن)، دو زمین‌لرزه رخ می‌ده. البته همان‌طور که گفتم این نوع زمین‌لرزه بسیار نادر هست و تا حالا فقط همون دو مورد مشاهده شده.

جالب بود نه؟ برای من، بار اول که شنیدم هم برام جالب بود و هم ترسناک. بعضی‌ها می‌گن، فیزیک‌پیشه‌ها باید مسئولانه‌ترعمل کنند چون این ذرات در آزمایش با ذرات پرانرژی هم می‌تونه به وجود بیاد.

من این مطالب رو در یک سمینار شنیدم . به همین خاطر نمی‌تونم مرجع خاصی معرفی کنم. ولی با یک جستجوی گوگل چیزهای زیادی پیدا می‌کنید.

پانوشت: امروز ۵۱امین سال‌روز درگذشت آلبرت آینشتاین هست. اول می‌خواستم در این مورد چیزی بنویسم، ولی دیدم خودتون کلی چیز در این مورد می‌دونید. شاید یک وقتی درباره‌ی مبانی فلسفی تئوری نسبیت و جهان‌بینی آینشتاین چیزی نوشتم.