Spin Structure of Protons and Neutrons

Posted on: Tuesday September 20, 2005.

This artist's rendition shows quarks as spinning tops inside protons, with the protons embedded in a nucleus. A new theoretical calculation reveals that the spins of quarks may be modified by the environment of the protons and neutrons.

Normally, we think of building blocks as static objects. For instance, the brick and mortar used to build the local bank remain pretty much the same from the day it's built to the day it's torn down. But the building blocks of ordinary matter are different. These bricks are particles called quarks, and the mortar is made up of particles called gluons. Quarks and gluons are in constant motion, taking part in a complicated dance to build protons and neutrons (also called nucleons).

Ian Cloet, a theorist at Jefferson Lab and the Special Research Centre for the Subatomic Structure of Matter at the University of Adelaide, and his colleagues wondered how this quark-gluon dance was affected by the environment around the nucleons in which the quarks and gluons reside. In particular, they wanted to know how the spin of the quarks and gluons may be modified by the environment around the nucleons they're embedded in and how this modification may affect the spin of the nucleons themselves.

To find out, Cloet and his colleagues, Wolfgang Bentz at Tokai University in Japan and JLab's Tony Thomas, calculated the spin-dependent structure functions of nucleons. These probability distributions provide information on how the quark spins are organized inside the nucleon, and from these distributions, it is possible to determine what fraction of the nucleon spin comes from the quarks and what fraction comes from the gluons.

'The spin-dependent structure function tells us about the spin content of the nucleon. So we know the proton has spin one-half. All the constituents have to add to give you spin one-half, and the structure functions give you information on how that happens,' Cloet says.

The calculations took into account two different environments where nucleons are commonly found: inside the nucleus and outside. The researchers calculated the spin-dependent structure functions for a nucleon inside the nucleus and for a free nucleon - one outside the nucleus. They then compared these structure functions in ratio form. This method revealed that the spin content of a nucleon inside the nucleus is different from one outside.

'So what this is telling us is that how the gluons' and quarks' spins add together to give spin one-half is different for a bound nucleon than it is for a free nucleon,' Cloet says. That means that while a nucleon's spin may remain constant, the proportion of that spin contributed by its constituents, the quarks and gluons, may change as the environment around nucleons change. 'The spin of the nucleon has to be spin one-half, but how you can get one-half can vary,' Cloet explains.

This result comes as something of a surprise. 'It was thought that the skin of the proton would expel this force from the other nucleons. It just really wouldn't get inside and affect the quarks. People expected the small-scale structures of the nucleon to remain mostly the same whether they're inside or outside the nucleus,' Cloet remarks.

He says the presence of other nucleons inside the nucleus causes this difference. One model, the Quark-Meson Coupling Model, assumes that the quarks inside nucleons in a nucleus interact through the exchange of mesons. This model regards nucleons inside a nucleus less like billiard balls and more like squirmy bags that may be modified by other nucleons in the nucleus around them.

'The idea is that this meson field generated by all the other nucleons is felt by the quarks inside the original proton. And this is changing their properties, and therefore changes these structure functions,' Cloet explains, 'Outside the nucleus, there are no mesons really interacting with these quarks.'

He says that while the new calculation shows a clear difference in how quarks and gluons contribute to a nucleon's spin, it doesn't reveal the exact makeup of these contributions. And the finding hasn't yet been backed up by experiment. But that could change. One of the goals of the 12 GeV Upgrade project at Jefferson Lab is to measure the origin of the basic properties of nucleons, including mass, size, electric field, magnetic field, and spin.

In the meantime, Cloet says this is the first calculation of the spin-dependent structure functions of nucleons inside the nucleus. He says this discovery is giving theorists new insight into Quantum Chromodynamics (QCD). QCD is a theory that describes the force, the strong force, that binds quarks into nucleons and nucleons into nuclei.

Cloet says this newest calculation demonstrates that the nucleus isn't a dull, well understood object: it still has many secrets, and investigating its properties is pushing the boundaries of physicists' understanding of QCD. It also indicates that the nucleus is far from a simple collection of protons and neutrons, but is truly a complex system of interacting quarks and gluons.

اسحاق نیوتن

خانواده و دوران کودکی

ایزاک نیوتن که در روز 25 دسامبر 1642 یعنی سال مرگ گالیله متولد شد از خانواده‌ای است که افراد آن کشاورز مستقل و متوسط الحال بودند و مجاور دریا در قریه وولستورپ می‌زیستند. نیوتن قبل از موعد متولد شد و زودرس به دنیا آمد و چنان ضعیف بود که مادر گمان برد او حتی روز اول زندگی را نتواند به پایان برد. پدرش نیز در عین حال اسحق نام داشت و در 30 سالگی و قبل از تولد فرزندش در گذشت. پدرش مردی بوده است ضعیف ، با رفتار غیر عادی ، زودرنج و عصبی مزاج مادرش هانا آیسکاف زنی بود مقتصد ، خانه داری بود صاحب کفایت و صنعتگری با لیاقت آیزاک دوره کودکی شادی نداشت.

او سه ساله بود که مادرش با بارناباس المیت کشیش مرفه با سنی دو برابر سن خود ازدواج کرد. جدایی از مادر ظاهرا سخت بر شخصیت او اثر گذاشت و تقریبا مسلم است که رفتار بعدی وی نسبت به زنان را نیز شکل داد. نیوتن هیچگاه ازدواج نکرد اما یکبار (شاید هم دو بار) نامزد کرد به نظر می‌آمد که تمرکز او منحصرا روی کارش بود نه سالی که نیوتن در وولستورپ جدا از مادر گذرانید. برای وی سالهای دردناکی بود، داستانهایی بر سر زبان است که نیوتن جوان از قبه کلیسا بالا می رفت تا نورث ویتام ده مجاور را که مادرش اینک در آن زندگی می‌کرد، از دور ببیند. آموزش ابتدایی رسمی نیوتن در دو مدرسه کوچک دهکده‌های اسکلینگتن و راچفورد صورت گرفته بود که هر دو برای رفت و آمد روزانه به خانه او نزدیک بودند.

کشف استعداد

چنین به نظر می‌رسد که اول بار دایی او که کشیشی به نام ویلیام آیسکاف بوده است متوجه شد که در نیوتن استعدادی مافوق کودکان عادی وجود دارد. بدین ترتیب ویلیام آیسکاف مادر را مجاب کرد که کودک را به دانشگاه کمبریج (که خودش نیز از شاگردان قدیمی این دانشگاه بود) بفرستد. زیا مادر نیوتن قصد داشت وی را در خانه نگهدارد تا در کارهای مزرعه به او کمک کند، در این هنگام نیوتن 15 ساله بود. کمبریج در آن زمان دیگر آکسفورد را از مقام اولی که داشت خلع کرده ، به قلب پیوریتانیسم انگلیس و کانون زندگی روشنفکری آن کشور بدل شده بود.

نیوتن در آنجا مانند هزاران دانشجوی دیگر دوره کارشناسی ، خود را غرق مطالعه آثار ارسطو و افلاطون می‌کرد. نیوتن در یکی از روزهای سال 1663 یا 1664 شعار زیر را در کتابچه یادداشت خود وارد کرد. افلاطون دوست من و ارسطو هم دوست من است، اما بهترین دوست من حقیقت است او از کارهای دکارت در هندسه تحلیلی شردوع کرده سریعا تا مبحث روشهای جبری پیش آمده بود، در آوریل 1665 که نیوتن درجه کارشناسی خود را گرفت، دوره آموزشی او که می‌توانست چشمگیرترین دوره در کل تاریخ دانشگاه باشد بدون هیچگونه شناسایی رسمی به اتمام رسید.

در حدود سال 1665 مرض طاعون شیوع یافت و دانشگاه دانشجویان خود را مرخص کرد. نیوتن به زادگاه خود مراجعت کرد همین موقع بود که هوش و استعداد نابغه بزرگ آشکار گشت، زیرا تمام کتابها و جزوه‌های خود را در دانشگاه جا گذاشته بود فکر خود را آزاد گذاشت که به تنهایی از منابع خاص خود استفاده نماید. در این هنگام نیوتن بیش از 22 سال نداشت ولی بیش از ارشمیدس و دکارت درباره معرفت ساختمان جهان دقیق شده بود، نیوتن ضمن دو سالی که در وولستورپ بود حساب عناصر بی نهایت کوچک قانون جاذبه عمومی را کشف کرد و تئوری نور را بنیان گذاشت.

داستان سیب نیوتن

این داستان که سقوط سیبی از درخت نیوتن را به فکر کشف جاذبه عمومی انداخته است به نظر درست می‌آید او از آن لحظه این پرسشها را برای خود مطرح کرد: چرا سیب به پایین و نه بالا سقوط می‌کند؟ و چرا ماه بر زمین نمی‌افتد؟ این اندیشه‌ها بعدها او را به کشف قانون نیروی گرانش رهنمون شدند، هنگامی که نیوتن چندین سال بعد پاسخ این پرسش را توانست بیابد، در واقع یکی از قانونهای فیزیک را کشف کرده بود که بر تمام عالم حکمفرماست.

کشفیات نیوتن

قانون نیروی گرانش او پس از شیوع طاعون و بازگشت به ملک مزروعی مادرش ، طی 18 ماه به آگاهیها و کشفهایی بیش از آنچه که دانشمندان دیگر در طول عمر خود دست می‌یابند، دست یافت. او در این مدت ساخت و ساز قانون نیروی گرانش را آغاز کرد. او در باره نور و رنگهای آن پژوهش کرد، دلیل جزر و مد را کشف کرد، قوانین و حرکات بخصوصی را به درستی تشخیص داد و معادله‌هایی برای آن نوشت که بعدها اساس و بنیان دانش مکانیک شد. در مورد نیروی گرانش نیوتن معتقد بود که نه تنها زمین چنین نیروی گرانشی دارد، بلکه تمام اجسام و اجرام چنین خصوصیتی دارند.







روزی که او منشوری را در دست گرفت و اجازه داد تا پرتو نور خورشید از میان آن بتابد. او با این کار کشف کرد که نور سفید به هنگام ورود به منشور شیشه‌ای منحرف می‌شود و به 7 پرتو نور اصلی با رنگهای گوناگون تجزیه می‌شود، آنها رنگهای رنگین کمان هستند که طیف یا بیناب نامیده می‌شوند و عبارتند از: سرخ ، نارنجی ، زرد ، سبز ، آبی ، نیلی و بنفش.

او تمام این کشفیات را در یک دوره زمانی 18 ماهه به انجام رسانید بالاخره طاعون ریشه کن شد و او به لندن برگشت تا تحصیلات خود را به پایان برساند و 3 سال پس از آن را صرف کاوش و پژوهش در ماهیت و طبیعت نور کرد. او همچنین نخستین دوربین نجومی آینه‌ای را ساخت تلسکوپ آینه‌ای رصدخانه مونت پالومار در کالیفرنیا نیز ، که آینه آن 5 متر قطر دارد بر اساس اصول و قواعد نیوتن بنا شده است.

دوران میان سالی و بیماری نیوتن

نیوتن در اثر مطالعات فراوان مبتلا به ناراحتی عصبی شد. از دو ناراحتی عصبی که نیوتن پیدا کرد، اولی ظاهرا در سال 1678 و دومی در سال بعد از فوت مادر او بود. در این دره وی مدت 6 سال از هر گونه مکاتبه مربوط به تلاشهای ذهنی دست کشید، به هر صورت عالم کیهانی بود. دوران مابین 1684 و 1686 از نظر تاریخ فکری بشر مقام ارجمندی دارد، در این دوران هالی توانست با تدبیر بسیار نیوتن را وا دارد که اکتشافات خویش را در نجوم و علم حرکات به منظور انتشار تدوین کند و نیوتن نیز به این کار رضایت داد.

در سال 1687 در 45 سالگی قانون جاذبه زمین و سه قانون در باره حرکت را در کتابش که به زبان لاتین نوشته شده بود با خرج هالی منتشر کرد. نیوتن به مطالعات عظیم دیگری پرداخت که حتی امروزه نیز کامل نشده است و آن اینکه با بکار بردن قوانین علم الحرکات و قانون جاذبه عمومی فرو رفتگی زمین را در دو قطب آنکه نتیجه دوران روزانه زمین به دور محورش می‌باشد محاسبه کرد و به کمک این محاسبه در صدد برآمد سیر تکامل تدریجی سیاره را مورد مطالعه قرار دهد. نیوتن تغییرات وزن اجسام را برحسب تغییر عرض جغرافیایی مکان بدست آورد و نیز ثابت کرد که هر جسم تو خالی که به سطوح مروی متحدالمرکز و متجانس محدود شده باشد، نمی‌تواند هیچگونه نیرویی بر اجسام با ابعاد کوچک که در نقطه غیر مشخصی در داخل آن قرار داشته باشند اعمال کند.

نیوتن در پاییز سال 1692 هنگامی که به 50 سالگی رسید نزدیک می‌شد به سختی مریض و بستری شد، بطوری که از هر گونه قوت و غذایی بیزار شد و دچار بی‌خوابی مفرط گردید که به تدریج به بی‌خوابی کامل تبدیل شد. خبر کسالت شدید نیوتن در قاره اروپا انتشار یافت. لیکن بعد از آنکه خبر بهبودی او را دادند دوستانش شادمان گردیدند. حکومت بریتانیا به منظور قدر دانی از خدمات این دانشمند بزرگ یک منصب بسیار بالای دولتی به وی اعطاء کرد و او در سال 1700 میلادی به عنوان خزانه دار کل سلطنتی منصوب شد، منصبی که تا آخر عمرش آن را حفظ کرد.

در همان سال به عضویت آکادمی علمی فرانسه نیز انتخاب شد، در سال 1705 اعلی حضرت ملکه آن (ملکه انگلستان) به وی عنوان سر اعطاء کرد و به احتمال قوی اعطای این افتخار بیشتر به مناسبت خدمات او در ضرب مسکوکات بوده است تا به علت تقدم فضل او در معبد عقل و کمال.

نیوتن از نگاه خودش

وی چندی پیش از وفاتش با نگاهی به زندگی علمی طولانی گذشته‌اش از آن این خلاصه را بدست داد: من نمی‌دانم به چشم مردم دنیا چگونه می‌آیم، اما در چشم خود به کودکی می‌مانم که در کنار دریا بازی می‌کند و توجه خود را هر زمان به یافتن ریگی صافتر یا صدفی زیباتر منعطف می‌کند. در حالی که اقیانوس بزرگ حقیقت همچنان نامکشوف مانده در جلوی او گسترده است، آخرین روزهای زندگی وی تأثر برانگیز و از جنبه انسانی قوی و عمیق بوده است. اگر چه نیوتن نیز مانند سایر افراد بشر از رنج فراوان بی‌بهره نماند لیکن بردباری بسیاری که در مقابل درد و شکنجه دائمی دو سه سال اخیر زندگانی خویش نشان داد شکوفه‌های دیگری بر تاج گلی که بر فرق او قرار دارد می‌افزاید.

وداع با دنیا

در آخرین روزهای زندگی از درد جانگداز آسوده بود در نهایت آرامش در 20 مارس 1727 در 84 سالگی در لندن در گذشت و با عزت و شرف بسیار در وستمینستر آبی به خاک سپرده شد. برای قدردانی از این دانشمند بزرگ واحد نیرو را نیوتن نامیده‌اند. بدون تردید می‌توان گفت در تاریخ بشریت نامی از مافوق نیوتن وجود نداشته و هیچ اثری از لحاظ عظمت و بزرگی مانند کتاب(اصول) او نخواهد بود.

نظریات لاپلاس و لاگرانژ در مورد نیوتن

لاپلاس بزرگترین ادامه دهنده اکتشافات او درباره‌اش چنین می‌گوید: کتاب اصول بنای معظمی است که تا ابد عمق دانش نابغه بزرگی را که کاشف مهمترین قوانین طبیعت بوده است به جهانیان ملل خوهد داشت. لاگرانژ درباره او چنین می‌گوید: نیوتن خوشبخت بود که توانست دستگاه جهان را توصیف کند. افسوس که در عالم بیش از یک آسمان وجود ندارد. ولتر از مشهورترین ستایندگان او چنین نوشته است: ای رازدار آسمانها و ای جوهر ابدی راست بگو تو نسبت به نیوتن حسادت نمی‌ورزی؟

والتر بروخ

دوران کودکی

والتر بروخ مخترع سیستم پال در تاریخ دوم مارس 1908 در شهر نیو اشتات (Neustadt) در آلمان غربی (سابق) به دنیا آمد. پس از تحصیلات ابتدایی و متوسطه وارد دانشکده فنی شد.

دوران جوانی

والتر بروخ در سال 1929 وارد دانشگاه شد. در زمان دانشجویی خود در یک اداره تحقیقاتی و طراحی متعلق به مجارستانی‌هابه نام Denes Von Miholy مشغول بکار شد. درست همان موقعی که اولین بار تلویزیون سیاه و سفید توسط بال نیپ کو (NIPKO) در معرض نمایش گذارده شده بود، بروخ علاقه خود را نسبت به تلویزیون ابراز کرده و دنبال این رشته را گرفت. در سال 1935 به استخدام شرکت تلفن (AEG) در آمد و در قسمت طراحی و تحقیقات شروع بکار کرد.

فعالیت بروخ در آزمایشگاه فیزیک

از همان ابتدا بروخ سعی می‌کرد برنامه‌های تئوری خود را با آزمایشات و تحقیقات توام سازد. در این رشته چنان شایستگی از خود نشان داد که آقای پروفسور شورتر (Prof-Fritz Schorter) او را دستیار خود کرده و در قسمت آزمایشگاه و تحقیقات فیزیک فعالیت خود را شروع کرد.

اولین اختراع بروخ

بروخ در سال 1936 موفق به ساخت دوربینی به نام ایکونسکپ (Ikonoskop) شد و با همان دوربین شخصا از بازیهای المپیک 1936 فیلمبرداری کرد. در سال 1937 در نمایشگاه بین المللی پاریس دستگاه فیلمبرداری ایکونسکپ به نمایش گذاشته شد. در آن سال دستگاه او به عنوان اعجاب انگیزترین اختراع به مردم جهان معرفی شد.

تاسیس آزمایشگاه فیزیک در برلین

در طی جنگ جهانی دوم ، بروخ در برلین یک آزمایشگاه فیزیک جهت تحقیقات و طراحی با کمک مهندسین و محققین فیزیکدان شوروی سابق افتتاح کرد که این آزمایشگاه معروف به فیزیک الکترونیک بود. بعد از جنگ جهانی ، یعنی در سال 1950 بروخ به کارخانه تلفن برگشت و دوباره کارش را در آنجا ادامه داد.

اختراع سیستم پال

در سال 1960 بروخ آزمایشات خود را درباره تلویزیون رنگی آغاز کرد و در این راه از کوشش و تلاش مضایقه نکرد تا اینکه موفق شد این سیستم را که به نوبه خود بی نظیر بود به مردم جهان هدیه کند. این سیستم بخصوص از نظر نیازهای جغرافیایی و اقتصادی طراحی شده بود. او در سوم ژانویه 1963 یک برنامه رادیویی انجام داد و سیستم خود را به دنیا معرفی کرد. در 25 اگوست 1967 تصویر رنگی از جایی به جای دیگر پخش شد و این افتخار بزرگی بود که نصیب مردم آلمان شد. این تنها سیستم رنگی می‌باشد که بشر با اعتماد و اطمینان کامل آن را برای پخش تصاویر رنگی بکار برد.

بزرگترین جایزه بروخ

بروخ جوایز متعددی را از مرکز تحقیقات و آزمایشگاه الکترونیک کشورهای آمریکا و انگلستان دریافت کرده است. ولی بزرگترین جایزه بروخ گرفتن انگشتر زیمنس (جایزه بزرگ تکنیک) بود. این جایزه به او و ورنرفون برای اختراع راکت V₂ و راکت V₄ تعلق گرفت.

نامگذاری سیستم پال

این مرد تمام موفقیتهای خود را زاییده تعلیم و تربیت جامعه خویش می‌دانست و معتقد بود که کشور او توانسته است او را در این راه یاری دهد و به موفقیت برساند. وی سیستم را به نام خود نامگذاری نکرد بلکه آن را پال نامید. به زبان آلمانی (PAL = Phase Alternation Line) ، آلمانیها بروخ را پدر تلویزیون نام نهاده‌اند.

مطالب درباره انیشتین

آلبرت انیشتین در چهاردهم مارس 1879 در شهر اولم که شهر متوسطی از ناحیه و ورتمبرگ آلمان بود متولد شد. اما شهر مزبور در زندگی او اهمیتی نداشته است، زیرا یک سال بعد از تولد او خانواده وی از اولم عازم مونیخ گردید. پدر آلبرت ، هرمان انیشتین کارخانه‌ کوچکی برای تولید محصولات الکترو شیمیایی داشت و با کمک برادرش که مدیر فنی کارخانه بود از آن بهره‌برداری می‌کرد. گر چه در کار معاملات بصیرت کامل نداشت. پدر آلبرت از لحاظ عقاید سیاسی نیز مانند بسیاری از مردم آلمان گر چه با حکومت پروسیها مخالفت داشت، اما امپراتوری جدید آلمان را ستایش می‌کرد و صدر اعظم آن «بیسمارک» و ژنرال «مولتکه» و امپراتور پیر یعنی «ویلهم اول» را گرامی می‌داشت.







مادر انیشتین که قبل از ازدواج پائولین کوخ نام داشت بیش از پدر زندگی را جدی می‌گرفت و زنی بود از اهل هنر و صاحب احساساتی که خاص هنرمندان است و بزرگترین عامل خوشی او در زندگی و وسیله تسلای وی از علم روزگار موسیقی بود. آلبرت کوچولو به هیچ مفهوم کودک اعجوبه‌ای نبود و حتی مدت زیادی طول کشید تا سخن گفتن آموخت، بطوری که پدر و مادرش وحشت زده شدند که مبادا فرزندشان ناقص و غیر عادی باشد. اما بالاخره شروع به حرف زدن کرد، ولی غالباً ساکت و خاموش بود و هرگز بازیهای عادی را که مابین کودکان انجام می‌گرفت و موجب سرگرمی کودک و محبّت فی مابین می‌شود را دوست نداشت.

آلبرت مرتباً و هر سال از پس سال دیگر طبق تعالیم کاتولیک تحصیل کرد و از آن لذّت فراوان می‌برد وحتّی در مواردی از دروس که به شرعیات و قوانین مذهبی کاتولیک بستگی داشت چنان قوی شد که می‌توانست در هر مورد که همشاگردانش قادر نبودند به سؤالهای معلّم جواب دهند او به آنها کمک می‌کرد.

انیشتین جوان در ده سالگی مدرسه ابتدائی را ترک کرد و در شهر مونیخ به مدرسه متوسطه «لوئیت پول» وارد شد. در مدرسه متوسطه اگر مرتکب خطایی می‌شدند، راه و رسم تنبیه ایشان آن بود که می‌بایست بعد از اتمام درس ، تحت نظر یکی از معلّمان ، در کلاس توقیف شوند و با درنظر گرفتن وضع نابهنجار و نفرت انگیز کلاسهای درس ، این اضافه ماندن شکنجه‌ای واقعی محسوب می‌شد.

ذوق هنری

ذوق هنری انیشتین چنان بود که او وقتی پنج ساله بود، روزی پدرش قطب نمایی جیبی را به وی نشان داد، خاصّیت اسرار آمیز عقربه مغناطیسی در کوک تأثیر عمیقی گذاشت. با وجود آنکه هیچ عامل مرئی در حرکت عقربه تأثیری نداشت، کودک چنین نتیجه گرفت در فضای خالی باید عاملی وجود داشته باشد که اجسام را جذب کند. وقتی که انیشتین پانزده ساله بود حادثه‌ای اتفاق افتاد که جریان زندگی او را به راه جدیدی منحرف ساخت.

هرمان پدر او در کار تجارت خویش با مشکلاتی مواجه شد و در پی آن صلاح را در آن دیدند که کارخانه خود را در مونیخ بفروشد و جای دیگری را برای کسب و کار خود ترتیب دهند. از آنجا که وی خوش بین و علاقمند به کسب لذّتهایی بود، تصمیم گرفت که به کشوری مهاجرت کند که زندگی در آن با سعادت بیشتری همراه باشد و به این منظور ایتالیا را انتخاب کرد و در شهر میلان مؤسسه مشابهی را ایجاد کرد. هنگامیکه وارد شهر میلان شدند آلبرت به پدر خود گفت که قصد دارد تابعیت کشور آلمان را ترک گوید. آقای هرمان به وی تذکر داد که این کار زشت و نابهنجار است.

دوران دانشجویی

در این دوران مشهورترین مؤسسه فنی در اروپا مرکزی به استثنای آلمان ، مدرسه دارالفنون سوئیس در شهر زوریخ بوده است. آلبرت در امتحان داوطلبان شرکت کرد، ولی بخاطر اینکه در علوم طبیعی اطلاّعات وسیعی نداشت درامتحان پذیرفته نشد. با این حال مدیر دارالفنون زوریخ تحت تأثیر اطلاّعات وسیع او در ریاضیات واقع شد و از او درخواست کرد که دیپلم متوسطه‌ای را که برای ورود به دارالفنون لازم است در یک مدرسه سوئیسی بدست آورد و او را به مدرسه ممتاز شهر کوچک «آرائو»که با روش جدیدی اداره می‌شد معرفی کرد.

بعد از یک سال اقامت در مدرسه مذبور دیپلم لازم را بدست آورد و در نتیجه بدون امتحان در دارالفنون زوریخ پذیرفته شد. با اینکه درسهای فیزیک دارالفنون آمیخته با هیچگونه عمق فکری نبود، باز هم حضور در آنها آلبرت را تحریک کرد که کتب جستجو کنندگان بزرگ این را مورد مطالعه قرار دهد. او ، آثار استادان کلاسیک فیزیک نظری از قبیل: بولتزمان ، ماکسول و هرتز را با حرص عجیبی مطالعه کرد. شب و روز اوقات او با مطالعه این کتابها می‌گذشت و ضمن مطالعه آنها با هنر استادانه‌ای آشنا شد که چگونه بنیان ریاضی مستحکمی ساخت. او درست در خاتمه قرن 19 تحصیلات خود راپایان داد و به مسأله مهم تهیه شغل مواجه شد.

از آنجا که نتوانست مقام تدریسی در مدرسه پلی تکنیک بدست آورد، تنها یک راه باقی ماند و آن این بود که چنین شغل و مقامی در مدرسه متوسطه‌ای جستجو کند. اکنون سال 1910 شروع شده و آلبرت بیست و یک سال داشت و تابعیت سوئیس را بدست آورده بود. او در هنگام داوطلب شغل معلّمی خصوصی گردید و پذیرفته شد. انیشتین از کار خود راضی و حتّی خوشبخت بود که می‌تواند به پرورش جوانان بپردازد، امّا بزودی متوجّه شد معلمّان دیگر نیکی را که او می‌کارد ضایع و فاسد می‌کنند و این شغل را ترک کرد.

بعد از این دوران تاریک ، ناگهان نوری درخشید و بعد از مدّتی در دفتر ثبت اختراعات مشغول به کار شد و به شهر «برن» انتقال یافت. کمی بعد از انتقال به شهر برن انیشتین با میلواماریچ همشاگردی قدیم خود در مدرسه پلی تکنیک ازدواج کرد و حاصل آن دو پسر پی در پی بود که اسم پسر بزرگتر را آلبرت گذاشتند. کار انیشتین در دفتر اختراعات خالی از لطف نبود و حتّی بسیار جالب می‌نمود وظیفه وی آن بود که اختراعات را که به دفتر مذبور می‌آوردند، مورد آزمایش اوّلیه قرار می‌داد.

شاید تمرین در همین کار موجب شده بود که وی با قدرت خارق العاده و بی‌مانند بتواند همواره نتایج اصلی و اساسی هر فرض و نظریه جدیدی را با سرعت درک و استخراج کند. چون انیشتین بخصوص به قوانین کلی فیزیک علاقه داشت و به حقیقت در صدد بود که با کمک محدودی میدان وسیع تجارت را به وجهی منطقی استنتاج کند.

کسب کرسی استادی دانشگاه

در اواخر سال 1910 کرسی فیزیک نظری در دانشگاه آلمانی پراگ خالی شد. انتصاب استادان این قبیل دانشگاهها طبق پیشنهاد دانشکده بوسیله امپراتور اتریش انجام می‌گرفت که معمولاً حقّ انتخاب خویش را به وزیر فرهنگ وا می‌گذاشت. تصمیم قطعی برای انتخاب داوطلب ، قبل از همه ، بر عهده فیزیکدانی به نام «آنتون لامپا» بود و او برای انتخاب استاد دو نفر را مدّ نظر داشت که یکی از آنها «کوستاو یائومان» و دیگری «انیشتین» بود. «یائومان» آن را نپذیرفت و پس از کش و قوسهای فراوان انیشتین این مقام را پذیرفت.

وی صاحب دو ویژگی بود که موجب گردید وی استاد زبردستی گردد. اوّلین آنها این بود که علاقه فراوان داشت تا برای عدّه بیشتری از همنوعان خود و بخصوص کسانی که در حول و حوش او می‌زیسته‌اند مفید باشد. ویژگی دوّم او ذوق هنریش بود که انیشتین را وا می داشت که نه فقط افکار عمومی خود را به نحوی روشن و منطقی مرتّب سازد، بلکه روش تنظیم آنها به نحوی باشد که چه خود او و چه استفاده کنند از نظر جهان شناسی نیز لذّت می‌برند.

هدف انیشتین این بود که فضای مطلق را از فیزیک براندازد، نظریه نسبیت سال 1905 که در آن انیشتین فقط به حرکت مستقیم الخط متشابه پرداخته بود، انیشتین با کمک اصل تعادل پدیده‌های جدیدی را در مبحث نور پیش بینی کند که قابل مشاهده بوده‌اند و می‌توانست صحت نظریه جدید او را از لحاظ تجربی تأیید کرد.

عزیمت از پراگ

در مدّتی که انیشتین در پراگ تدریس می‌کرد، نه فقط نظریه جدید خود را درباره غیر وی بنا نهاد بلکه با شدّت بیشتری نظریه خود را درباره کوانتوم نو را که در شهر برن شروع کرده بود، توسعه داد. با همه این تفاصیل انیشتین به دانشگاه پراگ اطّلاع داد که در خاتمه دوره تابستانی سال 1912 خدمت این دانشگاه را ترک کرد. عزیمت ناگهانی انیشتین از شهر پراگ موجب سر و صدای بسیار در این شهر شد، در سر مقاله بزرگترین روزنامه آلمانی شهر پراگ نوشته شد: «که نبوغ و شهرت فوق العاده انیشیتن باعث شد که همکارانش او را مورد شکنجه و آزار قرار دهند و به ناچار شهر پراگ را ترک کرد.»

انیشتین عازم شهر زوریخ گردید و در پایان سال 1912 با سمت استادی مدرسه پلی تکنیک زوریخ مشغول به کار شد. شهرت انیشتین به تدریج تا آنجا رسیده بود که بسیاری از مؤسسات و سازمانهای علمی جهان علاقه داشتند که وی به عنوان عضو وابسته با مؤسسه ایشان در ارتباط باشد. سالها بود که مقامات رسمی آلمان کوشش می‌کردند که شهر برلین نه فقط مرکز قدرت سیاسی و اقتصادی باشد، بلکه در عین حال کانون فعالیت هنری و علمی نیز محسوب گردد، به همین جهت از انیشتین دعوت به عمل آوردند. مدّت کمی بعد از ورود انیشتین به برلین ، انیشتین از زوجه خویش هیلوا که از جنبه‌های مختلف با او عدم توافق داشت جدا گردید و زندگی را با تجرد می‌گذارند.

هنگامی که به عضویت آکادمی پادشاهی انتخاب شد، سی و چهار سال سن داشت و نسبت به همکاران خود که از او مسن‌تر بودند بیش از حد جوان می‌نمود. در این حال همه انیشتین را در وهله اوّل مردی مؤدب و دوست داشتنی به نظر می‌آوردند. فعالیت اصلی انیشتین در برلین این بود که با همکاران خویش و یا دانشجویان رشته فیزیک درباره کارهای علمی مصاحبه و مذاکره کند و آنها را در تهیه برنامه جستجوی علمی راهنمایی کند.

انیشتین و جنگ جهانی اول

هنوز یکسال از اقامت انیشتین در برلین نگذشته بود که ماه اوت 1914 جنگ جهانی شروع شد. در مدّت جنگ جهانی اول ، روزنامه‌های برلین همه روزه از وقایع جنگ و شروع فتوحات ارتش آلمان بود. در عین حال انیشتین در منزل خود با دختر عمه خویش الزا آشنایی پیدا کرد. الزا زنی مهربان و خونگرم بود و همچنین او از شوهر مرحوم سابق خود دو دختر داشت، با اینحال انیشتین با او ازدواج کرد. جنگ بین المللی و شرایط معرفت النفسی که در نتیجه آن بر دنیای علم تحصیل گردید مانع از آن نشد که انیشتین با حرارت فوق العاده به توسعه و تکمیل نظریه ثقل خویش بپردازد.

وی با پیمودن راه تفکّری که در پراگ و زوریخ پیش گرفته بود توانست در سال 1916 نظریه‌ای برای ثقل و جاذبه عمومی بنا نهد که مستقل از نظریه‌های گذشته و از نظر منطقی دارای وحدت کامل بود. اهمیت نظریه جدید به زودی مورد تأیید و توجه دانشمندانی واقع گردید که دارای قدرت خلاق علمی بودند. تأیید تجربی نظریه انیشتین توجّه عموم مردم را به شدّت جلب کرده بود از این پس دیگر انیشتین مردی نبود که فقط مورد توجّه دانشمندان باشد و بس. بزودی وی نیز همچون زمامداران مشهور ممالک ، بازیگران بزرگ سینما و تئاتر شهرت عام بدست آورد.

مسافرتهای انیشتین

تبلیغات مخالف و حملاتی که علیه انیشتین می‌شد موجب گردید که در تمام ممالک جهان و در همه طبقات اجتماعی توجّه عموم مردم بسوی نظریه‌های او جلب شود. مفاهیمی که برای توده‌های مردم هیچگونه اهمیتی نداشته است و عامه ایشان تقریبا چیزی از آن درک نمی‌کردند، موضوع مباحث سیاسی گردید. انیشتین در این زمان سفرهای خود را آغاز کرد، ابتدا به هلند ، بعد به کشورهای چک و اسلواکی ، اسپانیا ، فرانسه ، روسیه ، اتریش ، انگلیس ، آمریکا و بسیاری کشورهای دیگر. امّا نکته قابل توجّه این است که وقتی انیشتین و همسر او به بندرگاه نیویورک شدند با استقبال شدید و تظاهرات پر شوری مواجه شدند که به احتمال قوی نظیر آن هرگز هنگام ورود یکی از دانشمندان رخ نداده بود.

انیشتین به آسیا و به کشورهای چین ، ژاپن و فلسطین سفر کرده است و این خاتمه سفرهای او بود. درسال 1924 بعد از مسافرتهای متعدد به اکناف جهان انیشتین بار دیگر در برلین مستقر گردید. حملات همچنان بر او ادامه داشت و نظریات او را به عنوان بیان افکار قوم یهود و به سود فاشیسم می‌دانستند، به این دلیل انیشتین به شهر پرنیستون در آمریکا می‌رود. بعد از چندی همسرش الزا در سال 1936 از دنیا می‌رود و خواهر انیشتین که در فلورانس بود به شهر پرنیستون نزد برادرش آمد.

در همین دوران انیشتین تابیعت کشور آمریکا را می‌پذیرد. انیشتین در سال 1945 طبق قانون بازنشستگی مقام استادی مؤسسه مطالعات عالی پرنیستون را ترک کرد. ولی این تغییر سمت رسمی ، تغییری در روش زندگی و کار او بوجود نیاورد. وی کماکان در پرنیستون بسر می‌برد و در مؤسسه مذبور تجسّسات خود را ادامه دهد.

آخرین سالهای زندگی انیشتین

این دوران تجسس در نیمه انزوای شهر پرنیستون با اضطراب و اغتشاش آمیخته ‌شده بود. هنوز ده سال دیگر از زندگی انیشتین باقی مانده بود، لیکن این دوره ده ساله درست مصادف با هنگامی بود که عصر بمب اتمی شروع می‌گردید و بشریّت تمرین و آموزش خویش را در این زمینه آغاز می‌کرد. بنابراین مسأله واقعی که برای او مطرح شد موضوع چگونگی پیدایش بمب اتمی نبود، با وجود اینکه منظور ما در اینجا دادن چشم اندازی مختصر از روابط انیشتین با حوادث بزرگ سیاسی آخرین سالهای زندگی او می‌باشد، باز هم اگر از دو موضوع اساسی یاد نکنیم همین چشم انداز هم ناقص خواهد بود. یکی از آنها نامه مشهور است که وی می‌بایست برای همکاری خود در شوروی سابق بفرستد و دوم شرح وقایعی است که در اوضاع و احوال فیزیکدانان آمریکایی ، خاصه دانشمندان اتمی ، در داخل مملکت خودشان تغییر بسیار ایجاد کرد.

اکنون می‌توانیم بصورت شایسته‌تری همه آنچه را که گهگاه موجب تیره شدن پایان زندگی وی می‌شد مشاهده کنیم و سرانجام روز هجدهم آوریل 1955 بزرگترین دانشمند و متفکر قرن بیستم ، پیغمبر صلح و حامی و مدافع محنت دیدگان جهان ، مردی که احتمالأ همراه با ناپلئون و بتهوون مشهورتر از همه‌ مردان جهان بوده است، در شهر پرنیستون واقع در ممالک متحده آمریکای شمالی از زندگی و تفکر و مبارزه دست کشید و از دار دنیا رفت و در گذشت.

همچنین ببینید

و چند لینک دیگر

معلم آزاده مجله سیاسی اجتماعی فرهنگی معلمان کاشان صدای معلم میثم این وبلاگ در مورد دین می باشد وبلاگهای معلمین ندای معلمان بجنورد بیان اخبار ، دیدگاه ها و مشکلات فرهنگی کشور آموزش ابتدایی (مدرسه) تدریس و مطالب آموزشی سودمند، نمونه سؤال قلم معلم کانون صنفی معلمان اردبیل گچ و دل فرهنگیان ایران اخبار آموزش و پرورش خاطرات من و همکارام آموزش و پرورش آسلام شهر صندوق ذخیره فرهنگیان وزارت آموش و پرورش لینکهای عمومی آموزش و پرورش