نسبیت خاص و عام و کیهانشناختی
«نسبیت خاص و عام و کیهانشناختی» کتابی است که با فاصله‌ی ۲۰ ساله از نوشته شدن‌اش به زبان پارسی برگردانده شده؛ چاپ اول کتاب را مرکز نشر دانشگاهی در سال ۱۳۷۵ منتشر کرده است. مترجمان کتاب رضا منصوری و حسین معصومی همدانی هستند. نویسنده‌ی کتاب (ولفگانگ ریندلر) به نوعی نسبت استاد-شاگردی با مترجم دارد. رضا منصوری از اولین شاگردان رومانو سکسل و او نیز شاگرد ریندلر بوده است.
چنان که خود نویسنده نیز اشاره کرده، این کتاب برای دانشجویان رشته‌ی فیزیک در سال‌های پایانی مقطع کارشناسی یا علاقه‌مندانی نوشته شده که به اندازه‌ی کافی از حسابان و جبر بدانند. نویسنده دانسته‌های لازم برای خواندن این کتاب را چنین ذکر می‌کند: «هر کس که حساب دیفرانسیل و انتگرال را تا مشتقگیری جزئی، بردارها را تا مرحلهء مشتقگیری از آن‌ها، و مفیدترین روش تقریب یعنی قضیهء دوجمله‌ای را بلد باشد… » (ص ۲). همان‌طور که از این گفته‌ها بر می‌آید، دانشجویان سال‌های آخر دوره‌ی کارشناسی رشته‌های ریاضی و فیزیک و برخی از رشته‌های مهندسی و همچنین معدود علاقه‌مندانی که مطالعات شخصی‌شان در همین اندازه باشد، در این زمره قرار می‌گیرند.
نویسنده در همین «پیشگفتار» با لحنی حاکی از تاسف به حذف درس‌های مربوط به نسبیت خاص از دوره‌های تحصیلی اشاره می‌کند و استدلال می‌کند که چون این بخش از فیزیک حاوی بخشی از مهم‌ترین تلاش‌های فکری بشر در قرن [گذشته] (و شاید از ابتدا تاکنون) است پس به جا است که با درس دادن‌اش ایده‌های اساسی آن به فیزیک‌پیشگان منتقل شود. در متن همین بخش دو سه بار به خوانندگانی که با دقت کمتری می‌خوانند اشاره شده است گویا نویسنده انتظار داشته کتاب را غیر از دانشجویان کسان دیگری هم بخوانند (البته در اینجا مشخص نیست منظور نویسنده چه کسانی بوده است).
ترتیب ارائه‌ی مطالب (نسبیت خاص) در این کتاب با نوشته‌های دیگر درباره‌ی نسبیت خاص متفاوت است. همان‌طور که اشاره‌ی کوتاهی هم به این مسئله در پیشگفتار شده؛ خواننده بر خلاف بیشتر متن‌ها ابتدا از نسبیت نیوتنی شروع نمی‌کند و تعریف اولیه‌ی نیوتن برای چارچوب مرجع لخت را (چارچوبی که در آن قانون اول نیوتون صادق باشد برای مثال چارچوبی که نسبت به ستارگان ثابت باشد به نظر نیوتون از این نوع است) را به عنوان یک تعریف معتبر در نسبیت خاص دریافت نمی‌کند، بلکه از همان ابتدا با اشکالات چنین پیش فرضی آشنا می‌شود. اصل هم‌ارزی و اصل ماخ است که زمینه‌های اصلی را برای نسبیت خاص می‌سازد، چرا که نویسنده معتقد است که، اگر نسبیت عام را پذیرفته گردد (که به نظر او شده است) باید از نسبیت خاص تصویری سازگار با آن ارائه شود. نگاهی کوتاه به ترتیب قرار گرفتن مطالب در فصل ۱ نشان می‌دهد که در اینجا هم مانند کتاب‌های دیگر بحث با تبدیل گالیله و نسبیت نیوتونی شروع می‌شود اما به جای آن‌که ضمن بر شمردن اشکالات آن‌ها تعریف پایه‌شان برای مراحل ابتدایی پذیرفته گردد، بحث در ادامه به سوی آشنایی با سرچشمه‌های نسبیت عام، اصل ماخ، اصل هم ارزی و کمی هم کیهان‌شناخت کشیده می‌شود.
با وجود این‌که توضیحات ارائه شده در این قسمت‌ها تا حد امکان ساده و بدون استفاده از روابط ریاضی است، اما خواننده را آماده می‌کند تا همان تصویر سازگار از نسبیت را که مورد نظر نویسنده بوده در فصل‌های بعد کتاب ببیند.
فصل بعد به «سینماتیک اینیشتینی» اختصاص دارد. در این فصل اولین نشانه‌های روابط ریاضی در توضیح تبدیل لورنتس آمده؛ روابط استفاده شده در این قسمت بسیار ساده است و هر خواننده با دانش سال‌های اول دانشگاه قادر است از آن استفاده کند. هر چه کتاب پیش‌تر می‌رود این امکان کمتر می‌شود. از سوی دیگر خواننده‌ی تواناتر که ممکن است منتظر مطالب پیچیده‌تر باشد، شاید حوصله‌اش سر برود.
در قسمت «صورت‌های هذلولوی تبدیلات لورنتس» موردی هست که در جاهای دیگر کتاب هم دیده می‌شود؛ «برای پاره‌ای از مقاصد بهتر است در تبدیل لورنتس به جای پارامتر سرعت، پارامتر هذلولوی …» اشاره‌ای که توضیح دیگری به همراه ندارد و برای خواننده مشخص نمی‌شود چرا بهتر است که … در حقیقت کتاب در بعصی از موراد حاوی اشاره‌های فشرده‌ای است که نویسنده شرح کاملی درباره‌ی آن‌ها نمی‌دهد.
پس از این، فصل کوتاهی در مورد نورشناخت انیشتینی آمده که به توضیح برخی پدیده‌های نوری از نظرگاه نسبیتی اختصاص دارد. پدیده دوپلر و تفاوت‌های آن از دیدگاه انیشتینی با دیدگاه‌های پیش از آن، نمونه‌ای از مطالب این فصل است. در اینجا هم ریاضیات ساده‌ای به کار رفته که به نظر می‌رسد برای خوانندگان معمولی نیز قابل فهم باشد.
فصل چهارم که فصلی کوتاه است، سر آغاز طرح مباحث پیچیده‌ی ریاضی در کتاب است. به نظر می‌رسد هدف از آوردن چنین مطلبی در کتاب آشنا کردن خواننده (نا آشنا) با فضای مینکوفسکی و چاربردارها و چارتانسورها و ارائه‌ی مفهوم ریاضی فضا زمان بوده است. البته جای این سوال باقی است که مطلب به این فشردگی می‌تواند خواننده‌ای را که با مطلب از پیش آشنا نبوده به سطحی از آشنایی برساند که مطالب بعدی را به راحتی درک کند؟ نگاهی به ساختمان این بخش می‌گوید که بسیار بعید است خواننده‌ای با شرایطی که گفته شد از مطالعه‌ی آن دانش کافی برای درک ادامه‌ی کتاب بدست آورد. به بیان دیگر بر خلاف گفته‌ی نویسنده که در ابتدای کتاب اشاره به تنظیم تدریجی سطح پیچیدگی روابط ریاضی از آسان به دشوار کرده، در اینجا ناگهان نوشته‌ها دشوارتر شده است.
بخش‌های ۵ و ۶ به مسئله‌ی مکانیک ذره‌ی نسبیتی و رابطه‌ی نسبیت و الکترودینامیک پرداخته و تا حد امکان بعضی پدیده‌های مرتبط با نسبیت را تشریح کرده است. در این دو بخش هم خواننده‌ی آشنا به موضوع ممکن است به وجود روابط پیچیده‌تر در بیان هریک از مسائل احساس نیاز کند؛ این درست همان جایی است که کتاب رو به توضیح غیر ریاضی می‌آورد و این خواسته‌ی خواننده را ارضا نشده باقی می‌گذارد.
فصل هفتم، «مفاهیم اساسی نسبیت عام»، بیشتر بر توضیح مبانی هندسی نسبیت عام تاکید دارد. قسمت‌های «سطوح خمیده و تعمیم آن» و همچنین «فضاهای ریمانی» که هر دو تا حد ممکن ساده نوشته شده، از درس‌های موفق کتاب است. خواننده‌ی علاقه‌مند، از خواندن این دو قسمت بدون دشواری زیاد، تصوری درست از پایه‌های هندسی نسبیت عام بدست می‌آورد که برای فصل بعدی لازم است.
«فرمول‌بندی رسمی نسبیت عام» که به شهادت خود کتاب مشکل‌ترین بخش‌اش هم هست، چرا که هیچ نوشته‌ای درباره‌ی نسبیت عام بدون تانسورها ممکن نیست (مگر کتاب‌های عمومی علمی که از این بحث خارج است). در «تانسورها در نسبیت عام» تشریح نسبتا قابل فهمی از تانسورها و کاربردشان در نسبیت ارائه شده است، اما این جا هم کمی بعید به نظر می‌رسد که کسی تنها با خواندن همین صفحات (و نه چیز دیگری) بتواند آن را یاد بگیرد. قواعد و قراردادهای مربوط به نماد گذاری در طول نوشته هر کجا که لازم بوده اشاره شده است. در بعضی جاها هم فراموش شده یا لازم تشخیص داده نشده. برای مثال در همین قسمت نویسنده در مورد آمدن علامت «،» به جای یکی از زیرنویس‌ها توضیح می‌دهد اما در مورد «؛» اشاره‌ای نمی‌کند. معلوم نیست که دانستن‌اش را بدیهی فرض کرده یا اشاره به آن‌را لازم ندانسته است.
مطالب کتاب که تا اینجا برای علاقه‌مندان گذری نجوم ناآشنا و بیگانه است، از «جواب شوارتسشیلد» به بعد به مباحثی می‌پردازد که آشناتر است، اما از منظر نسبیت عام و تا حد امکان با حل کامل ریاضی. در این قسمت نمودارهایی برای روشن‌تر شدن محاسبات آورده شده که به فهم مطلب و یافتن توضیح فیزیکی برای هر کدام از حالت‌های بدست آمده از معادلات، کمک می‌کند.
در نهایت، فصل به کیهان‌شناسی اختصاص پیدا کرده که در آن سعی شده با استفاده از دانشی که خواننده از ابتدا تا آغاز فصل ۹ دریافته بتواند حل مسائل اساسی در کیهان‌شناسی را مطالعه کند. نویسنده از یک مقدمه‌ی تاریخی شروع می‌کند و واقعیت‌هایی را که دانستن‌اش ما را به برساختن کیهان‌شناسی نسبیتی رهنمون شد، به شکل فشرده‌ای بازمی‌گوید. سپس اشکالات مدل‌های کیهان‌شناسی پیش از نسبیت را می‌آورد تا ذهن خواننده را آماده کند که؛ چرا نسبیت در مقایسه با آن مدل‌ها موفق‌تر است. در این قسمت بر خلاف فصل قبل ریندلر اصراری بر استفاده از ریاضیات ندارد. پس از این، چند مدل را معرفی می‌کند از جمله «مدل میلن» و «مدل‌های فریدمن». در معرفی مدل‌ها دوباره به ریاضیات بازمی‌گردد و سعی می‌کند تا با ادامه‌ی مطالب قبلی فرمول‌بندی مربوط به مدل‌ها را بدست آورد. یعنی این که انتظار می‌رود خواننده در یک روند منطقی به جایی رسیده باشد که مطالب جدید را با کمک آن‌چه در گذشته آمد درک کند (شاید هم اگر جدی‌تر باشد، خودش استخراج کند). بررسی حالت‌های مختلف حاصل از شرایط پارامترهای هر یک از مدل‌ها پس از این مطالب می‌آید. این نوع نگاه که در کتاب‌های کیهان‌شناسی معمول است در اینجا همراه با حل آمده و خواننده‌ی دقیق می‌تواند راه‌هایی را که منتهی به تفسیر شرایط پارامتری می‌شود بیازماید (البته گاه به دشواری و با نیاز به استفاده از منابع دیگر). پس از هر مدل هم مقایسه‌ای با رصدها به چشم می‌خورد. در این مقایسه‌ها چیزی در مورد رصد‌های انجام شده نیست (داده‌های رصدی در آن نیامده است)، بلکه بیشتر به مدد ریاضیات، نتایج رصدها شرح داده شده و گاه مقایسه‌هایی با مدل نظری صورت گرفته است.
کتاب دو پیوست نیز دارد که اتفاقا از بعضی قسمت‌های متن اصلی جالب‌تر است. پیوست الف «مولفه‌های تانسور خمش برای متریکهای قطری» به توضیح کارهای خسته کننده در نسبیت می‌پردازد اما این بخش برای خوانندگانی که طرفدار ریاضیات بیشتر باشند مطلوب است. در این فصل توصیه‌هایی هم به خوانندگان ارائه شده از جمله این که خواننده جدولی از مولفه‌ها تهیه کند و نه تنها به منظور استفاده در این کتاب بلکه برای استفاده‌های دیگر هم به همراه داشته باشد. این توصیه‌ها احتمالا حاصل تدریس طولانی مدت این درس بوده است.
حدود ۱۳۰ مسئله در پایان کتاب آمده که مسائلی جالب است برای آن‌ها که علاقه به حل ریاضی دارند. اما این مسائل به هیچ وجه مسائل ساده‌ای نیستند. در میان آن‌ها مسئله‌هایی پیدا می‌شود که حل‌شان کامل‌شان دشوار و نیازمند تلاش و دقت زیاد است.
کتاب در کل ترجمه‌ی نسبتا خوبی دارد و غلط‌های معمول و دشواری‌های بیهوده‌ی حاصل از ناآشنایی با موضوع در آن راه نیافته. علت هم کاملا مشخص است؛ دست‌کم یکی از مترجمان با موضوع به خوبی آشنا است و دغدغه‌ی زیادی هم برای ارائه‌ی درست مطالب علمی دارد. این چیزی است که می‌تواند مورد توجه مترجمان جوان‌تر قرار گیرد. همچنین می‌تواند خوانندگان را نیز وادارد تا در انتخاب متن‌هایی که مطالعه می‌کنند حساس‌تر و فعال‌تر باشند.
کتاب «نسبیت خاص و عام و کیهانشناختی» کتابی است که کمتر مطلب مستقیمی برای علاقه‌مندان به نجوم در آن یافت می‌شود. این کتاب بیشتر به درد آن‌هایی می‌خورد که سرشان برای ریاضیات درد می‌کند. اگر خوانندگان جزو این دسته نیستند بهتر است گول نام کتاب را نخورند و از نوشته‌های ساده‌تری شروع کنند.
آروین صداقت‌کیش
دیدگاهتان را بنویسید