بوز و اینشتین ، همکاری ای که مسیر علم را تغییر داد

چگونه اینشتین مقاله ردشده‌ی ساتیندرا نات بوز را نجات داد و باعث تحول در فیزیک کوانتومی شد

در سالگرد درگذشت ساتیندرا نات بوز، دانشمندی که کارهایش زمینه‌ساز کشف بوزون هیگز (که به «ذره‌ی خدا» معروف است) شد، نگاهی می‌اندازیم به ماجرایی که در آن، آلبرت اینشتین به کمک او آمد و مقاله‌ی ردشده‌اش را به دنیای علم بازگرداند. هرچند بوز هرگز جایزه‌ی نوبل دریافت نکرد، اما پژوهش‌های او مسیر فیزیک کوانتومی را دگرگون کرد.

مقاله‌ای که برای زمانه‌اش بیش از حد انقلابی بود

در سال 1924، ساتیندرا نات بوز، فیزیکدانی از کلکته، با ناامیدی مواجه شد. مقاله‌ای که در آن رویکردی جدید برای توصیف رفتار ذرات نور (فوتون‌ها) ارائه داده بود، توسط یک مجله‌ی معتبر علمی رد شد.

بوز در این مقاله، ذرات را به‌عنوان موجوداتی غیرقابل‌تمایز (indistinguishable) در نظر گرفته بود؛ مفهومی که با دیدگاه‌های کلاسیک فیزیک در تضاد بود. این ایده برای آن دوران بسیار پیشرو محسوب می‌شد و همین امر باعث شد که مجله‌ی The Philosophical Magazine مقاله‌اش را نپذیرد.

اما بوز تسلیم نشد و تصمیم گرفت جسورانه‌تر عمل کند: او مقاله‌اش را مستقیماً برای آلبرت اینشتین فرستاد. اینشتین بلافاصله اهمیت آن را درک کرد و نه‌تنها آن را به زبان آلمانی ترجمه کرد، بلکه شخصاً آن را برای چاپ در مجله‌ی معتبر Zeitschrift für Physik ارسال نمود.

این اقدام ساده، نقطه‌ی آغاز «آمار بوز-اینشتین» شد؛ مفهومی که به یکی از پایه‌های مکانیک کوانتومی تبدیل گشت. بعدها، پژوهش‌های بوز منجر به پیش‌بینی و کشف «چگالش بوز-اینشتین» شد؛ حالتی جدید از ماده که تنها در دماهای بسیار پایین شکل می‌گیرد.

اگر اینشتین مداخله نکرده بود، احتمالاً این پژوهش مهم هرگز به دست دانشمندان دیگر نمی‌رسید و به فراموشی سپرده می‌شد. اما این همکاری باعث شد که امروز، دسته‌ای از ذرات بنیادی به افتخار بوز «بوزون» (boson) نامیده شوند.

زندگی دانشمندی که بی‌سروصدا تاریخ‌ساز شد

ساتیندرا نات بوز، که تأثیر عمیقی بر فیزیک مدرن گذاشت، هرگز جایزه‌ی نوبل دریافت نکرد، اما نامش برای همیشه در تاریخ علم ماندگار شد.

او در مدرسه‌ی هندو و سپس کالج پرزیدنسی تحصیل کرد و همیشه در کلاس‌هایش رتبه‌ی اول را به دست می‌آورد، حتی بالاتر از همکلاسی‌اش، مگناد ساها، که بعدها به یک اخترفیزیکدان برجسته تبدیل شد. بوز و ساها در سال‌های نخستین فعالیت علمی‌شان چندین مقاله‌ی تحقیقاتی مشترک نوشتند.

بوز در سال 1913 مدرک کارشناسی ریاضیات و در سال 1915 مدرک کارشناسی ارشد خود را با بالاترین رتبه دریافت کرد. او تحت آموزش استادانی چون جاگادیش چندرا بوز (Jagdish Chandra Bose، فیزیکدان و زیست‌شناس برجسته) و پرافولا چندرا رای (Prafulla Chandra Ray، شیمی‌دان معروف) بود که او را به دنبال کردن آرمان‌های علمی تشویق کردند.

در سال 1914، در حالی که هنوز دانشجو بود، با اوشابالا گوش ازدواج کرد. اطلاعات زیادی درباره‌ی زندگی شخصی او در دسترس نیست، اما مشخص است که همسرش همواره حامی او در مسیر علمی‌اش بود.

میراث بوز در دنیای فیزیک

بوزون‌ها، ذراتی هستند که در میان‌کنش‌های بنیادین طبیعت نقش دارند. بوزون هیگز، که یکی از کلیدی‌ترین این ذرات است، در میدان هیگز (Higgs field) نقش دارد و به ذرات جرم می‌دهد.

اگر آمار بوز-اینشتین وجود نداشت، دانشمندان نمی‌توانستند رفتار این ذرات را پیش‌بینی و درک کنند. بوز، با ارائه‌ی این چارچوب نظری، به درک عمیق‌تر ما از فیزیک ذرات کمک کرد، حتی اگر مستقیماً روی مکانیسم هیگز کار نکرده باشد.

مدل استاندارد فیزیک ذرات (The Standard Model)، که امروزه چارچوب اصلی درک ما از نیروها و ذرات بنیادی است، بر اصول آماری‌ای که بوز پایه‌گذاری کرد استوار است.

در حالی که فیزیک کوانتومی در آن دوران با کمک دانشمندانی مانند پلانک، اینشتین، شرودینگر، و هایزنبرگ به‌سرعت در حال توسعه بود، سهم بوز در این حوزه، به‌ویژه در زمینه‌ی گازهای کوانتومی، ابررسانایی و ذره‌ی هیگز، بسیار تأثیرگذار بود.

اگرچه کمیته‌ی نوبل هرگز بوز را به رسمیت نشناخت، اما او در سال 1958 به عضویت انجمن سلطنتی بریتانیا (FRS) درآمد، که یکی از معتبرترین افتخارات علمی جهان است.

برخلاف برخی از هم‌عصرانش، مانند پی.سی. ماهالانوبیس (PC Mahalanobis، ریاضی‌دان و آماردان) و هومی بهاbha (Homi Bhabha، پدر برنامه‌ی هسته‌ای هند)، بوز تصمیم گرفت در هند بماند و عمر خود را وقف پژوهش و آموزش کند، به‌جای آنکه به دنبال شهرت بین‌المللی برود.

این فروتنی یکی از ویژگی‌های شاخص او بود. درست مانند بوزون‌ها، که گرچه در شرایط عادی دیده نمی‌شوند اما در شرایط خاص آشکار می‌گردند، سهم بوز در علم نیز تا مدت‌ها کمتر مورد توجه قرار گرفت.

بوز خود باور داشت که لذت کشف علمی از هر جایزه‌ای ارزشمندتر است. او هرگز به دنبال عناوین و افتخارات نبود و معتقد بود که کار علمی، پاداش خودش را دارد.

با این‌حال، در سال 1954، دولت هند به او نشان «پادما ویبهوشان» (Padma Vibhushan) را اعطا کرد که یکی از بالاترین نشان‌های افتخار این کشور است.

نام بوز شاید به‌اندازه‌ی برخی دیگر از فیزیکدانان بزرگ قرن بیستم مطرح نشود، اما تأثیر او بر دنیای علم غیرقابل‌انکار است. امروزه، هر بار که دانشمندان از بوزون‌ها و چگالش بوز-اینشتین سخن می‌گویند، در واقع به میراث علمی این دانشمند فروتن و نبوغش در درک ساختار بنیادین جهان ادای احترام می‌کنند.

برخلاف بسیاری از فیزیکدانان نظری، ساتیندرا نات بوز رویکردی شهودی و حتی شاعرانه به علم داشت. او باور داشت که درک علم نباید فقط در اختیار دانشگاهیان نخبه باشد، بلکه همه باید بتوانند به آن دسترسی داشته باشند.

در سال 1921، بوز به‌عنوان استاد (Reader) در گروه فیزیک دانشگاه داکا مشغول به کار شد. او در این دانشگاه، دپارتمان‌ها و آزمایشگاه‌های جدیدی تأسیس کرد، دوره‌های پیشرفته‌ی فیزیک را آموزش داد و فضایی برای تحقیق و پژوهش ایجاد نمود.

بوز استعداد ویژه‌ای در ساده‌سازی مفاهیم پیچیده‌ی علمی داشت. او با استفاده از مثال‌های روزمره، مکانیک کوانتومی را توضیح می‌داد تا دانشجویانش حتی دشوارترین موضوعات را نیز درک کنند. این شیوه‌ی آموزشی، احترام عمیقی برای او در میان شاگردانش ایجاد کرد؛ شاگردانی که بسیاری از آن‌ها بعداً خود به دانشمندان برجسته‌ای تبدیل شدند.

او همچنین به یادگیری عملی اهمیت زیادی می‌داد و اغلب شخصاً تجهیزات آزمایشگاهی طراحی می‌کرد. بوز دانشجویانش را تشویق می‌کرد که به‌جای وابستگی به ابزارهای خارجی، از مواد و منابع محلی برای انجام آزمایش‌هایشان استفاده کنند.

ساتیندرا نات بوز در ۴ فوریه ۱۹۷۴ در کلکته درگذشت. اما میراث او تنها در ذراتی که به نامش ثبت شده‌اند خلاصه نمی‌شود؛ بلکه در نسل‌های دانشجویانی که از او الهام گرفته‌اند و تأثیر شگرفی که بر فیزیک کوانتومی گذاشت، همچنان زنده است.

امروزه، هر دانشجویی که فیزیک می‌خواند، با آمار بوز-اینشتین آشنا می‌شود. هر بار که دانشمندان درباره‌ی بوزون‌ها صحبت می‌کنند، در واقع به بوز و سهم او در علم ادای احترام می‌کنند. کارهای او همچنان بر مکانیک کوانتومی اثر می‌گذارد؛ از نظریه‌های بنیادی گرفته تا کاربردهای عملی مانند ابررسانایی و محاسبات کوانتومی.

داستان زندگی بوز یادآور این حقیقت است که نبوغ واقعی با جوایز سنجیده نمی‌شود، بلکه با دانشی که جهان را تغییر می‌دهد. و از این نظر، جایگاه او در تاریخ علم همواره محفوظ خواهد بود.

۲۴ فوریه ۲۰۲۵

ترجمه مجله علمی کازمولوژی 

India today