علم چيست؟
خُب، به نظر شما علم چيست؟ عقل سليم ميگويد که شما معلمهاي علوم جواب اين سؤال را خيلي خوب ميدانيد. اگر هم احياناً جوابش رانميدانيد، توي همة کتابهاي راهنماي معلمِ کتابهاي درسي دربارة اين مسئله به اندازة کافي بحث شده است. در اين صورت، من چي ميتوانم بگويم؟
حالا که اينطور است، دلم ميخواهد برايتان تعريف کنم که چطور ياد گرفتم که علم چيست.چيزي را که برايتان تعريف ميکنم ممکن است کمي بچگانه به نظر برسد، چون آن را موقعي که بچه بودم ياد گرفتم و از همان اول توي خونم بود. شايد فکرکنيد ميخواهم بهتان ياد بدهم که چطور درس بدهيد؛ من اصلاً و ابداً چنين قصدي ندارم. فقط ميخواهم با گفتن اينکه چطور آن را ياد گرفتم، به شما بگويم که علم چيست.
راستش را بخواهيد، ياد دادنش کارپدرم بود و به زماني برميگردد که مادرم من را حامله بود! البته اين حرفها را بعداً شنيدم، چون آن موقع از صحبتهايشان بيخبر بودم! پدرم ميگفت: " اين بچه اگر بزرگ بشود يک دانشمند درست و حسابي ميشود"!
چطور اين حرف درست از آب درآمد؟ اوهيچ وقت به من نگفت که بايد حتماً يک دانشمند بشوم. خودش که اصلاً دانشمند نبود؛ يک تاجر بود، مدير فروش در شرکتي که لباسهاي يکشکل توليد ميکرد. ولي تا دلتان بخواهد عاشق علم بود و زياد ميخواند. موقعي که خيلي کوچک بودم و هنوز توي صندلي بچه غذا ميخوردم، بعد از شام پدرم باهام بازي ميکرد. او يک عالمه کاشيهاي ريزِ کف حمام آورده بود. من آنها را روي هم ميچيدم و اين اجازه را داشتم که آخري را فشار بدهم تا ببينم چطوري همه چيز فرو ميريزد. خُب، تا اينجا اوضاع روبهراه بود. بعداً بازي ما پيشرفتهتر شد.کاشيها رنگ و وارنگ بودند و ايندفعه من بايد يک کاشي سفيد، دو کاشي آبي، يک کاشي سفيد، دو کاشي آبي و همينطور تا آخر روي هم ميچيدم. من دوست داشتم يک کاشي آبي بگذارم، اما نميشد؛ حتماً بايد دوتا ميگذاشتم. حالا ديگر فکر کنم متوجه کلک پنهان اين بازي شدهايد: اول بچه را گرفتار بازي ميکنيد، بعد يواش يواش چيزهايي را که ارزش آموزشي دارند بهش تزريق ميکنيد!
خُب، مادرم زن حساسي بود و متوجه اين کوششهاي موذيانه شد وگفت: «مِل! لطفاً بگذار اگر بچة بيچاره دلش ميخواهد کاشي آبي بگذارد.» پدرم هم ميگفت:"نه! دلم ميخواهد متوجه طرحها بشود. اين پايينترين سطح رياضي است که ميتوانم بهش يادبدهم."
اگر هدفم اين بود که بهتان بگويم «رياضي چيست؟»، تا حالا بايد گرفته باشيد: رياضي پيدا کردن طرحهاست.
آموزشِ او برايم خيلي مؤثر بود.اولين کسب موفقيت از اين آموزش، موقعي بود که به مهدکودک رفتم. ما در مهد کودک چيزهايي را ميبافتيم.به ما ميگفتند کاغذهاي رنگي را مثل نوارهاي عمودي ببافيم و از بافتن آنها طرحهايي به دست بياوريم. الان ديگر از اين کارها نميکنند؛ ميگويند براي بچه خيلي سخت است. معلم مهد به قدري از کار من تعجب کرد که نامهاي به خانه فرستاد و اعلام کرد که اين يک بچة استثنايي است، چون قبل از بافتن ميتواندتجسم کند که طرحش چه شکلي ميشود و بلد است طرحهاي پيچيده و شگفتانگيز درست کند! معلوم ميشود که بازي کاشي براي من خيلي مؤثر بود.
حالاميخواهم دربارة تجربههاي رياضيام درنوجواني حرف بزنم. چيز ديگري که پدرم گفت و من نميتوانم آن را کامل و خوب توضيح بدهم، اين بودکه نسبت محيط به قطر همة دايرهها هميشه بدون توجه به اندازة آنها مساوي است. اين نظر به عقيدة من اصلاً بديهي نبود، ولي اين نسبت يک خصوصيت جالب داشت: يک عدد خيلي جالب و عجيب و غريب به نام پي. دربارة اين عددْ معمايي وجود داشت که من در نوجواني اصلاً نميتوانستم بفهمم. اما خيلي جالب بود و به همين خاطر همهجا دنبال پي بودم. بعدها زماني که درمدرسه ياد گرفتم چطور ميشود اعداد کسري را به اعشاري تبديل کرد و چطور سه و يک هشتم برابر 3/125مي شود، يکي از دوستهايم نوشت که اين عدد مساوي پي است، يعني نسبت محيط به قطر دايره. معلم مان آن رابه3/1416 تصحيح کرد. اين قصهها را ميگويم تاروي يک نکته تأکيد کنم: براي من مهم نبود که خود عددچي هست، مهم اين بود که دربارة اين عددْ معما وشگفتي وجود داشت. بعداً وقتي توي آزمايشگاه آزمايشميکردم ــ منظورم آزمايشگاه شخصيام است که تويش براي خودم ميپلکيدم و راديو و وسايل مختلف درست ميکردم ــ يواش يواش با استفاده ازکتابها و دستورالعملها کشف کردم که درالکتريسيته فرمولها و روابطي وجود دارند که جريان، مقاومت و... را به هم ربط ميدهند. يک روزبا نگاه کردن به کتاب فرمولها، فرمولي براي بسامد يک مدار تشديدي کشف کردم که به صورت خودالقايي عمل ميکرد و C ظرفيت خازنِ آن بود. آن ميان، سروکلةپي هم پيدا شده بود. ولي دايره کجا بود؟ هان؟
داريد مي خنديد؟ ولي من آن موقع خيلي جدي بودم. پي يک چيزي بود که به دايره مربوط ميشد و حالاآنجا از مدار الکتريکي سر درآورده بود. شماها که داريد مي خنديد اصلاً ميدانيد سر و کلة پي از کجاپيدا مي شود؟!
من عاشق اين موضوع شده بودم. دنبال جواب آن ميگشتم و هميشه هم بهش فکر ميکردم. بعداً فهميدم که پيچهها به شکل دايره ساخته ميشوند. شش ماه بعد يک کتاب پيدا کردم که خودالقاييِ پيچههاي دايرهاي و مربعي را داده بود و پي توي همة فرمولها وجود داشت. باز فکرکردم و فهميدم که پي به پيچههاي دايرهاي مربوط نيست. حالا کمي بهتر ميفهممش، ولي ته دلم هنوز نميدانم دايره کجاست و پي از کجا سر درآوردهاست.
آنوقتها که خيلي جوان بودم ــ يادمنميآيد چند سالم بود ــ واگني داشتم که يک توپ توشبود و من آن را ميکشيدم. حين کشيدن، متوجهموضوعي شدم. پيش پدرم رفتم و بهش گفتم: «وقتي واگن را ميکشم توپ عقب ميرود، ولي وقتي با واگن ميدوم و ميايستم توپ جلو ميرود. چرا؟ چي جواب ميدهي؟
"گفت: «هيچکي دليل اين رانميداند، با اينکه اين يک موضوع کلي است و هميشه هم اتفاق ميافتد. هر چيزي که حرکت ميکند ميخواهد که به حرکت خودش ادامه بدهد، هر چيزساکني هم دلش ميخواهد وضعيت خودش را حفظ کند وساکن بماند. اگر خوب نگاه کني، ميبيني که وقتي از حالت سکون شروع به حرکت ميکني توپ عقب نميرود، بلکه يک کمي هم جلو ميرود، ولي نه با سرعت واگن. به خاطر همين، قسمت عقب واگن به توپميخورد. اين اصل را اينرسي ميگويند.» من دويدم تا قضيه را امتحان کنم و البته توپ اصلاً عقبن ميرفت"
پدر بين «آنچه ميدانيم» و «اسميکه برايش ميگذاريم» خيلي فرق قائل بود. دربارةاسمها و واژهها يک داستان ديگر برايتان تعريف ميکنم. من با پدر روزهاي آخر هفته براي گردش به جنگل ميرفتيم و آنجا چيزهاي خيلي زيادي دربارة طبيعت ياد ميگرفتيم. دوشنبهها، با بچههاتوي مزرعه بازي ميکرديم. يک بار پسري به من گفت: "آن پرنده را ميبيني که روي چمنها نشسته است؟ اسمش چيست؟» گفتم: « هيچي ازش نميدانم!» برگشت وگفت: «اسمش باسترک گلوقهوهاي است. پدرت بهت چيزيياد نداده است؟!!
توي دلم بهش خنديدم. پدر قبلاًبهم ياد داده بود که اسم، هيچ چيز دربارة آن پرنده به من ياد نميدهد. او به من ياد داده بود که: «آن پرنده را ميبيني؟ اسمش باسترک گلوقهوهاي است. توي آلمان بهش هالتسِن فلوگل(Halzenflugel)ميگويند و در چين چونگ لينگ(Chun Ling). ولي اگر تو همة اسمهاي آن پرنده را هم بداني، هنوزچيز زيادي دربارة آن پرنده نميداني. فقط ميداني که مردم آن را چي صدا ميکنند. ولي باسترک آواز ميخواند و به جوجههايش يادميدهد که چطوري پرواز کنند و در تابستان کيلومترها پرواز ميکند و هيچکي هم نميداندکه از کجا راهش را پيدا ميکند.» و خيلي چيزهاي مشابه اين. تفاوتي اساسي هست بين اسم يک چيز و آنچيزي که واقعاً وجود دارد.
حالا که بحث به اينجارسيد، دلم ميخواهد يکي دو کلمه دربارة واژهها وتعاريف برايتان بگويم. بنابراين، بحث را به طور موقت قطع ميکنم. ياد گرفتن واژهها خيلي لازم است، اما اين کار علم نيست. البته منظورم اين نيست که چون علم نيست نبايد آن را ياد بدهيم. ما دربارة اينکه چه چيزي را بايد ياد بدهيم حرف نميزنيم؛ دربارة اين بحث ميکنيم که علم چيست. اينکه بلد باشيم چطورسانتيگراد را به فارنهايت تبديل کنيم علم نيست.البته دانستنش خيلي لازم است، ولي دقيقاً علم نيست.براي صحبت کردن با همديگر بايد واژه داشته باشيم،کلمه بلد باشيم و درست هم همين است. ولي خوب است بدانيم که «فرق استفاده از واژه» و «علم» دقيقاًچيست. در اين صورت، ميفهميم که چه وقت ابزار علم مثل واژهها و کلمهها را تدريس ميکنيم وچه وقت خود علم را ياد ميدهيم.
براي آموزش من، پدرم با مفهوم انرژي ور ميرفت و کلمه را پس از اينکه ايدهاي دربارة آن به دست ميآوردم به کار ميبرد. کاري را که ميکرد خوب يادم هست. يک روز به من گفت: «سگ عروسکي حرکت ميکند، چون خورشيد ميتابد.» من جواب دادم: « نه خير هم! حرکت آن چه ربطي به تابيدن خورشيد دارد؟ سگ براي اين حرکت ميکند که من کوکش کردهام.» پدر گفت: «... و واسة چي، دوست من، ميتواني فنرش را کوک کني؟» گفتم: «چون غذا ميخورم.» پرسيد: «چي ميخوري دوست من؟» جواب دادم: «گياهان را.» دوباره پرسيد: «... و گياهان چطوري رشد ميکنند؟» گفتم:"گياهان رشد ميکنند چون خورشيد ميتابد."
و همينطور سگ. دربارة بنزين چي؟انرژي ذخيرهشدة خورشيد که گياهان آن راگرفتهاند و توي زمين ذخيره شده است. همةمثالهاي ديگر هم به خورشيد ختم ميشود. همةچيزهايي که حرکت ميکنند، حرکتشان به خاطر تابيدن خورشيد است. همينطوري ارتباط يک منبع انرژي با منبع ديگر روشن ميشود و دانشآموز دقيقاًميتواند آن را تکذيب کند: «فکر نکنم به خاطرتابيدن خورشيد باشد.» و به اين ترتيب بحث شروع ميشود. اين هم يک مثال از فرق بين تعريفها ــ که البته لازم هستند ــ و علم است.
درپيادهرويهايي که در جنگل با هم داشتيم چيزهاي زيادي ياد گرفتم. دربارة پرندگان، مثالي راپيش از اين طرح کردم، ولي باز يک مثال ازپرندههاي جنگل ميآورم. پدرم به جاي نام بردنِ آنها ميگفت: «نگاه کن! ميبيني که پرندهها خيلي به پرهايشان نوک ميزنند. فکرميکني براي چي به پرهايشان نوک ميزنند؟» حدس زدم که پرهايشان ژوليده شدهاند و پرنده ميخواهد با اين کار آنها را مرتب کند. گفت: «خُب، فکر ميکني پرها کِي نامرتب ميشوند؟ ياچطوري ژوليده ميشوند؟» گفتم: «قبل از اينکه پرواز کنند و اينطرف و آنطرف بروند، پرهاشان مرتب است، ولي وقتي پرواز ميکنند پرها به هم ميريزند و ژوليپولي ميشوند.» گفت: «پس حدس ميزني وقتي پرنده از پرواز برگشته است بايدبيشتر به پرهايش نوک بزند تا موقعي که فقط مدتي براي خودش اينطرف و آنطرف راه رفته و آنها را مرتب کردهاست. خُب بگذار ببينيم.» يک مدت نگاه کرديم وپرندهها را پاييديم. معلوم شد که پرندهها، خواه روي زمين راه بروند يا از پرواز برگشته باشند، يکاندازه نوک ميزنند. پس حدس من غلط بود. پدرم گفت پرنده به اين علت به پرهايش نوک ميزند که شپش دارد. پوستة کوچکي از ريشة پرِ پرنده خارج ميشود که خوراکي است و شپش آن را ميخورد. ازبين پاهاي شپش مومي خارج ميشود که غذاي کرمهاي کوچکي است که آنجا زندگي ميکنند. اين غذا براي کرم خيلي زياد است و نميتواند آن را خوب هضم کند. بنابراين، از بدنش مايعي بيرون ميآيد که شکر زيادي دارد و موجود خيلي کوچولويي از آن شکرتغذيه ميکند و...
چيزي که گفتم درست نيست، ولي روح مطلب درست است. در اين مورد، من اولين چيزي که دربارة انگلها ياد گرفتم اين بود که يکي از آنهاروي يکي ديگر زندگي ميکند. دوم اينکه هر جايي توي دنيا منبعي از چيزي وجود دارد که قابل خوردن است و ميتواند باعث ادامة زندگي شود. يعني موجودزندهاي پيدا ميشود که از آن استفاده کند و هرچيز کوچکي که باقي ميماند يک موجود ديگر آن راميخورد.
نتيجة اين مشاهده، حتي اگر به نتيجهگيري درست و حسابي هم نرسد، گنجينهاي ازطلاست! باور کنيد که نتيجة بسيار جالبي است.
فکرکنم خيلي مهم است ــ دست کم از نظر من ــ که اگرميخواهيد به مردم ديدن و آزمايش کردن را يادبدهيد، بهشان نشان بدهيد که از اين کارها چيز قابلتوجهي بيرون ميآيد. آن موقع بود که ياد گرفتم علم چيست. علمْ حوصله بود؛ علمْ شکيبايي بود. اگرنگاه ميکرديد و مواظب بوديد، توجه ميکرديد وحواستان جمع بود، چيز خوبي گيرتان ميآمد ــاگرچه نه هميشه.
توي جنگل چيزهاي ديگري هم يادگرفتم. ما به جنگل ميرفتيم، چيزهاي زيادي ميديديم و دربارهشان با هم حرف ميزديم.راجع به گياهان، مبارزة آنها براي نور، اينکه چگونه تلاش ميکنند تا ارتفاع بيشتري بالا بروند و مشکل بالا بردن آب به ارتفاع بيش از 10 تا 12 متر را حل کنند، گياهان کوچکي که دنبال نور کمي بودند و اينکه نور چطور از آن بالا به لاي برگها نفودميکرد...
يک روز بعد از ديدن همة اينها، پدرم دوباره مرا به جنگل برد و به من گفت: «در تمام مدتيکه به جنگل نگاه ميکرديم، فقط نصف آن چيزي را که اتفاق ميافتاد ميديديم. دقيقاً نصف!» گفتم: «منظورت چيست؟» گفت: «ما فقط ميديديم که چيزهاچگونه رشد ميکنند. ولي براي هر رشد بايد به همان اندازه مرگ و فروپاشي هم وجود داشته باشد، وگرنه مواد هميشه مصرف ميشوند. درختهاي خشکشده باتمام موادي که از هوا، زمين و جاهاي ديگر گرفتهاند، آنجا افتادهاند. اگر اين مواد به هوا يا زمين برنگردند هيچ چيز جديد ديگري به وجود نميآيد،چون موادّ لازم وجود ندارند. به همين علت، بايد به همان اندازه، فروپاشي هم وجود داشته باشد.»
از آن به بعد ما در گردشهايمان در جنگل کُندههايپوسيده را ميشکستيم و موجودات ريز و قارچهاي بامزهاي را ميديديم که رشد ميکردند. اونميتوانست باکتريها را به من نشان بدهد، ولياثر نرمکنندة آنها را به من نشان ميداد.
ميديديم که چطور جنگل مدام دارد مواد را به يکديگر تبديل ميکند. چيزهاي خيلي زيادي وجودداشت. وصف چيزها به روشهاي عجيب و غريب. شايد هم فکر کنيد که سرانجام چيزي عايد پدرم شد.
من به ام. آي. تي رفتم و بعد به پرينستون. به خانه که برگشتم، گفت: «هميشه دلم ميخواست چيزي را بدانم که هيچوقت ازش سر در نياوردم. خُب پسر جان! حالا که علوم را بهت ياد دادهاند، ميخواهم آن را برايم روشن کني.» گفتم: «بله.» گفت: «تا آنجايي که ميفهمم، ميگويند نور وقتي از اتم گسيل ميشود که اتم از يک حالت به حالت ديگر ميرود؛ از حالت برانگيخته به حالتي با انرژي کمتر.» گفتم: «درست است.» گفت: «و نور نوعي ذره است: فوتون. فکرميکنم به آن فوتون ميگويند.» گفتم: «بله.» ادامه داد: «پس اگر فوتون موقعي که اتم از حالت برانگيخته به حالت پايينتر ميرود از آن بيرون بيايد، بايد در حالت برانگيخته در اتم وجودداشته باشد.» گفتم: «خُب، نه!» گفت: «خُب، پس چطوري توجيه ميکني که فوتون ميتواند از اتم بيرون بيايد بدون اينکه در حالت برانگيخته توش باشد؟» چندلحظه فکر کردم و گفتم: «متأسفم، نميدانم ونميتوانم توجيهش کنم.»
بعد از آنهمه سال که سعي کرده بود چيزي را به من ياد بدهد، از اينکه به نتيجهاي چنين ضعيف رسيده بود خيلي نااميد شد. داشتن گنجينهاي از انبوه معلومات که بتواند ازنسلي به نسل ديگر منتقل شود چيز جالبي است. اما يک آفت بزرگ دارد: امکانش هست که ايدههايي که منتقل ميشوند زياد براي نسل بعدي مفيد نباشند. هر نسلي ايدههايي دارد، اما اين ايدهها لزوماً مفيدو سودمند نيستند. زماني ميرسد که ايدههايي که بهآرامي روي هم تلانبار شدهاند، فقط يک مشت چيزهاي عملي و مفيد نباشند؛ انبوهي از تعصبات وباورهاي عجيب و غريب هم در آنها وجود داشته باشند.
بعد از آن، راهي براي دوري از اين آفت کشف شد و آن راه، ترديد در مورد چيزي است که از نسل گذشته به ما منتقل شده است. جريان از اين قرار است که هر کس به جاي اطمينان به تجربيات گذشته، تلاش کندتا موضوع را خودش تجربه کند و اين است آنچه «علم» ناميده ميشود؛ نتيجة اکتشافي که ارزش امتحان کردنِ دوباره با تجربة مستقيم را دارد، و نه اطمينان به تجربة نسل گذشته. من آن را اينطوري ميبينم و اين بهترين تعريفي است که ميدانم.
قشنگيها وشگفتيهاي اين دنيا با توجه به تجربههاي جديدکشف ميشوند. اِعجاب از چيزهايي که برايتان گفتم:اينکه چيزها حرکت ميکنند چون خورشيد ميتابد.(البته همه چيز به خاطر تابيدن خورشيد حرکتن ميکند؛ زمين مستقل از تابيدن خورشيد ميچرخدو واکنشهاي هستهاي ميتوانند بدون توجه به خورشيد انرژي توليد کنند و احتمالاًآتشفشانها را چيزي جز تابيدن خورشيد به تلاطم و خروش درميآورد.)
دنيا پس از آموزش علوم متفاوتتر به نظر ميرسد. مثلاًدرختها از هوا ساخته شدهاند. وقتي ميسوزندبه هوا برميگردند. در گرماي شعله، گرماي خورشيدآزاد ميشود. اين گرما در تبديل هوا به درخت درآن نهفته شده بود. در خاکستر درخت بخش کوچکي باقيميماند که به خاطر هوا نيست، بلکه از زمين به آن اضافه شده بود. همة اين چيزها قشنگند و علم به طوراعجازآميزي سرشار از همة اينهاست. آنهاالهامبرانگيزند و ميشود آنها را به ديگران هم بخشيد.
ما خيلي مطالعه ميکنيم و در طي آن مشاهداتي انجام ميدهيم، فهرستهايي فراهم ميآوريم،آمارهايي ميگيريم و خيلي کارهاي ديگر. اما علم واقعي از اين راه به دست نميآيد و معلومات حقيقي از اين کارها بيرون نميزند. اينها فقط قالب تقليدي علم هستند. مثل فرودگاههاي جزاير درياي جنوب با برجهاي راديويي و چيزهاي ديگري که همه ازچوب ساخته شده بودند. ساکنان جزيره آمدن هواپيماهاي بزرگ را انتظار ميکشيدند. آنها حتي هواپيمايي چوبي به شکل هواپيماهايي که در فرودگاههاي خارجي ديده بودند ساخته بودند. اما هواپيماي چوبي آنها پروازنميکرد!
شما معلمهايي که در پايين هرم به بچهها درس ميدهيد، شايد بتوانيد بعضي وقتها دربارة متخصصان شک کنيد. از علم يادبگيريد که بايد به متخصصان شک کنيد. در واقع، ميتوانم علم را جور ديگري هم تعريف کنم: علم اعتقاد به ناآگاهي متخصصان است.
وقتي يک نفرميگويد «علم اين و آن را ياد ميدهد» کلمه رادرست به کار نبرده است؛ علم چيزي ياد نميدهد، تجربه است که به ما ياد ميدهد. اگر به شمابگويند «علم اين و آن را نشان داده است»،ميتوانيد بپرسيد که « علم چطور آن را نشان داده است؟ چطور دانشمندان فهميدهاند؟ چطور؟ چي؟ کجا؟» نبايد بگوييم «علم نشان داده است»، بايد بگوييم «تجربه اين را نشان داده است.» و شما به اندازة هرکس ديگر حق داريد که وقتي چيزي دربارة تجربهاي ميشنويد، حوصله داشته باشيد و به تمام دلايل گوش فرا دهيد و قضاوت کنيد که آيا نتيجهگيري درست انجام شده است يا نه.
در زمينههايي که آنقدرپيچيدهاند که علم واقعي نميتواند کار خاصي بکند، بايد به نوعي حکمت قديمي، نوعي درستکار بودن تکيه کنيم. ميخواهم اين فکر را در معلمها القاکنم که به اعتماد به نفس، عقل سليم و هوش طبيعي اميدوار باشند. پس.... ادامه بدهيد.
متشکرم!
سخنراني ريچارد فاينمن