آشنایی با ۲۰ فیزیکدانی که درک ما از جهان را متحول کردند

شاید شما هم به خوبی بدانید که علم فیزیک چیست. فیزیک یعنی مطالعه‌ی دنیای فیزیکی، از یک سیب در حال سقوط گرفته تا حرکت سیارات و رفتار ذرات زیراتمی که دنیای اطراف ما را می‌سازند. فیزیک همه جا حضور دارد. در دورترین نقاط کهکشان، در داخل سیاه‌چاله‌های بسیار بزرگی که در مرکز کهکشان‌ها می‌خروشند یا در داخل ذرات بنیادی که هرآنچه روی زمین است را می‌سازند. فیزیک حتی در فضای ظاهرا خالی اطراف ما نیز کاملا وجود دارد.

گاهی اوقات فیزیک‌‌دانانی در طول تاریخ ظاهر می‌شوند که برای همیشه تصور ما از جهان و هرچه در آن هست را تغییر می‌دهند. در این گزارش قصد داریم به معرفی و بررسی کلی بیست فیزیکدانی اشاره می‌کنیم که تئوری‌ها، ایده‌ها یا کشفیات آنها، نگاه ما به جهان را عمیقا دگرگون کرده‌ است.

بزرگ‌ترین دستاورد گالیلئو گالیله (Galileo Galilei’s) (۱۵۶۴-۱۶۴۲) در زمینه‌ی فیزیک اجسام در حال حرکت است. او در دهه‌ی ۱۶۳۰ نشان داد که همه‌ی اجسام در حال سقوط آزاد دارای شتاب ثابت و یکسانی هستند.

در ادامه‌ی این مسیر و براساس کارهای گالیله در زمینه‌ی اجسام در حال حرکت، آیزاک نیوتون (IsaacNewton) (۱۶۴۳-۱۷۲۷) توانست قوانین سه‌گانه‌ی حرکت و همچنین قانون جهانی گرانش را معرفی کند. یکی از ایده‌های انقلابی نیوتون این بود که قوانین فیزیکی همانطور که بر اجسام روی زمین اعمال می‌شوند درباره‌ی اجسام در فضا نیز اعتبار دارند.

مایکل فارادی (Michael Faraday) (۱۷۹۱-۱۸۶۷) به خاطر کارهایش در حوزه‌ی مغناطیس و الکتریسیته شناخته شده است. او در سال ۱۸۳۱ پدیده‌ی القای مغناطیسی را کشف کرد و در سال ۱۸۳۹ نیز پیشنهاد داد که رابطه‌ای بین مغناطیس و الکتریسیته باید وجود داشته باشد.

در سال ۱۸۶۴، جیمز کلارک ماکسول (James Clerk Maxwell) (۱۸۳۱-۱۸۷۹) تئوری خود در مورد الکترومغناطیس را منتشر کرد. او نشان داد که مغناطیس، الکتریسیته و نور همگی در واقع نمودهایی از یک پدیده هستند؛ میدان الکترومغناطیسی.

در سال ۱۸۹۵، ویلهلم رونتگن (Wilhelm Rontgen) (۱۸۴۵-۱۹۲۳) به عنوان نخستین فیزیک‌دانی شناخته شد که توانسته بود تشعشع الکترومغناطیسی در طول موج معین را تولید و نمایان سازد. این تشعشع‌ها در واقع امواجی بودند که ما امروزه آنها را با نام اشعه‌ی ایکس (X-rays) می‌شناسیم.

در ۱۸۹۶، ماری کوری (Marie Curie) (۱۸۶۷-۱۹۳۴) به کشف پدیده‌ی رادیواکتیویته یا پرتوزایی (که از طریق تحقیق روی اشعه‌ی ایکس شناسایی شده بود.) کمک کرد و روشی برای ایزوله کردن ایزوتوپ‌ها معرفی کرد. او و همسرش، پیر کوری (Pierre Curie) موفق به کشف عناصر رادیواکتیو اورانیوم و پلوتونیوم شدند.

در سال ۱۹۸۷، ژوزف تامسون (J.J.Thomsom) (۱۸۵۶-۱۹۴۰) موفق شد تا برای نخستین بار به وجود الکترون‌ها پی ببرد. الکترون در واقع اولین ذره‌ی زیراتمی کشف شده تا به آن روز به شمار می‌رفت.

ماکس پلانک (Max Planck) (1858-1947) در دنیای علم به عنوان پدیدآورنده‌ی مکانیک کوانتوم شناخته می‌شود و به این جهت نیز اعتبار یافته است. در سال ۱۹۰۰ میلادی، او ایده‌ی کوانتوم را پیشنهاد داد. کوانتوم‌ها بسته‌های مجزایی از انرژی هستند که توسط نور انتشار می‌یابند. او همچنین عددی را معرفی کرد که در مکانیک کوانتوم نقش محوری دارد؛ ثابت پلانک.

آلبرت اینیشتین (Albert Einstein) (۱۸۷۹-۱۹۵۵) در سال ۱۹۰۵ مقاله‌ای در مورد نسبیت خاص منتشر کرد. در آن مقاله عنوان شده بود که نور همواره با سرعت ثابتی حرکت می‌کند و در آن سرعت، زمان متوقف شده و جرم نیز بی‌نهایت می‌شود. در ۱۹۱۶، او تئوری نسبیت عام را منتشر کرد که یک تئوری پایه‌ای در مورد طبیعت، فضا، زمان و جاذبه به شمار می‌رود. بر پایه‌ی این نظریه، گرانش در نتیجه‌ی «خم شدن» فضازمان به وجود آمده است.

در سال ۱۹۱۱، ارنست رادرفورد (Ernest Rutherford) (۱۸۷۱-۱۹۳۷) نشان داد که جرم اتم در هسته‌ی آن متمرکز است. او در سال ۱۹۲۰ پروتون را کشف کرد.

نیلز بور (Neils Bohr) (۱۸۸۵-۱۹۶۲) برای فرموله کردن ساختار اتم شناخته شده است. بور پی برد که اتم‌ها دارای هسته‌ای در مرکز خود هستند و الکترون‌ها به دور آن می‌چرخند. او همچنین یکی از پایه‌گذاران مکانیک کوانتوم است.

ولفگانگ پائولی (Wolfgang Pauli) (۱۹۰۰-۱۹۵۸) برای فعالیت‌هایش در زمینه‌ی تئوری اسپین و تئوری کوانتوم شناخته شده‌ است. همچنین او در سال ۱۹۲۵ اصل طرد پائولی را کشف کرد که یکی از پایه‌های درک ویژگی‌های ستارگان و سحابی‌ها است. در سال ۱۹۳۱، او وجود نوترینو را پیش‌بینی کرد. گفتنی است که نوترینو ذره‌ای با کنش اندک است که با سرعتی نزدیک به سرعت نور در جهان هستی حرکت می‌کند.

در سال ۱۹۲۶، اروین شرودینگر (Erwin Schrodinger) (۱۸۸۷-۱۹۶۱) فرمولی ابداع کرد که امروزه به عنوان رابطه‌ی اصلی مکانیک کوانتوم شناخته می‌شود و مکانیک موج را توضیح می‌دهد. در سال ۱۹۳۵ او ایده‌ی یک آزمایش به نام گربه‌ی شرودینگر را مطرح کرد که به یکی از معروف‌ترین آن‌ها تبدیل شد و توجه دانشمندان زیادی را به خود جلب کرد. طبق این ایده، فرض می‌شود گربه‌‌ای در داخل یک جعبه گیر افتاده باشد و شرایطی در جعبه مهیا شده باشد که احتمال زنده بودن او بعد از باز کردن جعبه در زمان مشخصی ۵۰ درصد باشد، در این صورت به طور قطع نمی‌توان گفت که اگر در جعبه را در آن لحظه‌ی مشخص باز کنیم گربه زنده‌ است یا مرده. این آزمایش یکی از تضادهای مکانیک کوانتوم را نشان می‌دهد.

در سال ۱۹۲۸، پاول دیراک (Paul Dirac) (۱۹۰۲-۱۹۸۴) وجود ضدماده (anti matter) را پیش‌بینی کرد. ذراتی که دارای بار مخالف ذره‌ی ضد خود هستند، مثل پوزیترون (ضد الکترون).

ورنر هایزنبرگ (Werner Heisenberg) (۱۹۰۱-۱۹۷۶) بیشتر به خاطر تئوری عدم قطعیت خود در سال ۱۹۲۷ شناخته شده است. این تئوری محدودیت‌های اساسی را برای اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی در مکانیک کوانتوم اعمال می‌کند.

انریکو فرمی (Enrico Fermi) (۱۹۰۱-۱۹۵۴) به خاطر نقشش در ساخت اولین نیروگاه هسته‌ای در قالب پروژه‌ی منهتن شناخته شده است. او همچنین باعث رشد علوم مکانیک کوانتوم و فیزیک ذرات و فیزیک هسته‌ای شده‌ است.

رابرت اوپنهایمر (J.Robert Oppenheimer) (۱۹۰۴-۱۹۶۷) نیز در پروژه‌ی منهتن نقش مهمی داشته است. او رهبر تیم مسئول ساخت اولین بمب اتمی تاریخ بوده‌ است.

ریچارد فینمن (Richard Feynman) (۱۹۱۸-۱۹۸۸) به خاطر نقشش در توسعه‌ی تئوری کوانتوم الکترودینامیک شناخته شده‌ است. این تئوری، نسبیت خاص و مکانیک کوانتوم را ترکیب می‌کند تا به درک بهتر جهان هستی کمک کند.

مورای گلمن (Murray Gell-Mann) (متولد ۱۹۲۹) روش طبقه‌بندی هشت‌گانه‌ی ذرات زیراتمی را پیشنهاد داد و همینطور در سال ۱۹۶۴ فرضیه‌ی کوارک (quark) را مطرح کرد. طبق این فرضیه، پروتون‌ها، نوترون‌ها و دیگر هادرون‌ها ( ذرات زیراتمی) خودشان از ذرات ریزتری بنام کوارک تشکیل شده‌اند.

با اینکه ورنا روبین (Verna Rubin) (متولد ۱۹۲۸) در واقع یک اختر‌شناس است، اما مطالعات او روی گردش کهکشان‌ها منجر به رسیدن به اولین مدرک واقعی در مورد وجود ماده‌ی تاریک شد. ماده‌ی تاریک، ماده‌ی ناشناخته، مرموز و غیر قابل رویت است که گفته می‌شود حدود ۸۴ درصد جهان هستی را تشکیل می‌دهد. جستجو برای کشف ذرات سازنده‌ی ماده‌ی تاریک، انقلابی در زمینه‌ی علوم ذرات و فیزیک کیهانی پدید آورده است.