چرا نظریۀ انیشتین را در مدارس تدریس نکنیم؟

کارل شوارتزشیلد در سال ۱۹۱۵ راه حلی برای معادلات انیشتین پیدا کرد. نتیجه ی کار او فوق العاده و باور نکردنی بود: نتیجه کار او به ما گفت که زمان به ارتفاع بستگی دارد و این موضوع می تواند حفره هایی را در جایی که فضا و زمان به پایان می رسند ایجاد کند. چند ماه بعد انیشتین راه حلی برای معادلات خود پیدا کرد. این راه حل، امواجی را در خمیدگی فضا- زمان شرح می دهد که با سرعت نور به پیش می روند. نظریۀ انیشتین تا حدود نیم قرن بحث برانگیز بود. آیا امواج واقعی هستند یا فقط در محدودۀ ریاضی هستند؟ آیا امواج گرانشی انرژی ذخیره می کنند؟ آیا سیاهچاله هایی که فرضیه آنها را اخترشناسان ارائه دادند با سیاهچاله هایی که شوارتزشیلد ارائه کرد یکی هستند؟ یا آیا آنها نوع دیگری از تراکم های شدید ِ ماده هستند؟

‎در طول ۴۰ سال گذشته شواهد نشان داد که امواج گرانشی در واقع وجود دارند و سیاهچاله ها نیز واقعی هستند. هزاران فیزیکدانان این نظریه را باور دارند و سال های زیادی را صرف اختراع تکنولوژی برای کاوشگرهای حساس و ظریف کردند تا آن را ثابت کنند. زمانی که سرانجام امواج گرانشی کشف شدند این موضوع همچنان مانند یک شوک بود. این شوک به طور ناگهانی مشخص کرد که در طول این همه سال چه چیزی یک اعتقاد بوده و چه چیزی یک امید بوده است.

 ما به طور ناگهانی متوجه شدیم که امواج وجود دارند؛ می دانستیم که کاوشگران ما در واقع می توانند آنها را شناسایی کنند و اینکه سیاهچاله های موجود در فضا دقیقا همان سیاهچاله هایی هستند که توسط شوارتزشیلد پیش بینی شدند. این اکتشاف همه ی شک ها را در این مورد از بین برد: که تعریف انیشتین از فضا-زمان و گرانش بهترین تعریفی است که از کیهان داریم. اولین امواج گرانشی شناسایی شده، تعداد غیر منتظره ای از سیاهچاله های خیلی سنگین را در کیهان آشکار کرد. این اکتشافات فقط با استفاده از تفکر انیشتین قابل توضیح هستند.‎

 شاهکار علمی

سال ۲۰۱۶ قطعا سالی است که فیزیک نیوتنی به کتاب های تاریخی سپرده شد تا فیزیک انیشتینی جایگزین آن شود. پس تا چه زمانی فیزیک نیوتنی -با زمان مطلق خود، فضای ثابت و کمبود امواج گرانشی- همچنان بر تقویم درسی مدارس در بیشتر کشورها خواهند ماند؟ پس چه زمانی نظریۀ نسبیت عام انیشتین برای درک بهتر دانش آموزان از کیهان جایگزین فیزیک نیوتنی می شود؟

تعریف انیشتین از فضا-زمان و گرانش بهترین تعریفی است که از کیهان داریم

 اخیرا، ۴۰ فارغ التحصیل فیزیک از سراسر دنیا در مرکز اکتشاف گرانش در استرلیای غربی گرد هم آمدند تا بدانند که دانش مدرسه ای چگونه می تواند در عصر اخترشناسی ِ امواج گرانشی، مجددا تصور شود؟ همه ی اعضا این نظر را داشتند که ما این موضوع را مدیون بچه ها هستیم تا درک بهینه خود از طبیعت و کیهان را آموزش دهیم اما در این راه علم کهنه قرن ۱۹ را که همچنان بر تقویم درسی مدارس چیره است را باید کنار بگذاریم. ما شنیدیم که سه کشور در کلاس های درسی در فیزیک انیشتین پیشتاز هستند: کره جنوبی، نروژ و اسکاتلند. “هنگبین کیم” فیزیکدان و معلم کره ای اعلام کرد که رشد اقتصادی کره جنوبی و فرهنگ خلاق ارتباط نزدیکی در آموزش و پرورش آنها دارد. این عوامل منجر به عملکرد بهتر آنها نسبت به استرلیا در رده بندی جهانی تحصیل علم و ریاضیات می باشد.

 یکی از دلایلی که نظریات انیشتین در کلاس های درسی غیبت داشته این است که بسیاری از مردم تصور می کنند که نظریه های او نیاز به مهارت های گسترده ی ریاضیاتی دارد. کارشناسان آموزش و پرورش در کنفرانسی این دیدگاه را به طور کامل رد کردند. دیگران گفتند که فیزیک انیشتینی باید برای زیبایی والایش آموزش داده شود. کارلو روولی اعلام کرد: «شاهکارهای خالصی وجود دارد که موجب حرکت ما می شوند: قطعه موسیقی موتزارت، ادیسه هومر، کلیسای سیستین، جواهر انیشتین ، نظریه نسبیت عام انیشتین .»

 فیزیک انیشتین همچنان ارزشی بیش از جواهر دارد. کارهای جالب انیشتین برای ما فوتون ها، دوربین های دیجیتالی، لیزرها، سیاهچاله ها، ریسمان های زمان، درهم تنیدگی کوانتومی، پنل های خورشیدی و … را به ارمغان آورده است. اکتشافات او جهان ِ جدید را توصیف کرد و تغییر داد. مجله ی تایم آلبرت انیشتین را برترین شخص قرن بیستم نامیده است. محققان آموزشی شواهد فراوانی دارند که بچه ها برای یادگیری فیزیک انیشتین مشتاق و هیجان زده هستند و از نظام آموزشی کهنه و قدیمی خسته شده اند. “یاتی کار” از تیم انیشتین استرلیا در دانشگاه غربی استرلیا نشان داد که فیزیک انیشتین باعث شد دختران سال نهمی در جهت اشتیاقشان برای یادگیری فیزیک انیشتین و نگرششان نسبت به فیزیک با پسران رقابت کنند.

بزرگترین موانع برای مدارس نگهداری و آموزش معلم هایی برای تدریس ِ فیزیک انیشتین می باشد

 ورود به عصر جدید

کشف امواج گرانشی روشی جدید برای مشاهده کیهان را به ارمغان آورد. استرلیایی ها در کشف و سهیم شدن این موفقیت برای دستاوردشان نقش بسیار مهمی را ایفا کردند. هم اکنون ما مستقیما میتوانیم به رویدادها و پدیده های فوق العادۀ کیهان گوش فرا دهیم. در حال حاضر پدیده های عظیم فضایی که ناشی از ادغام سیاهچاله های پر جرم هستند را می توانیم رصد کنیم. در مدت کمی کاوشگرهای جدیدی ساخته می شوند و پیشرفت می کنند، کیهان با سیگنال های روزانه آنلاین خواهد بود که به آشکارسازی کل تاریخ ماده در کیهان کمک می کند، از ستاره های اولیه، جایی که ابزار اولیه زندگی ساخته شدند تا نابودی مطلق ماده در سیاهچاله هایی که همواره در حال رشد هستند.

 نسبیت عام انیشتین در نروژ بخشی از تقویم درسی مدرسه راهنمایی است و بسیاری از منابع آنلاین یادگیری در حال توسعه هستند. در اسکاتلند، معرفی برنامۀ درسی، برتری فیزیک انیشتین را نشان می دهد. استرلیا و کشورهای دیگر از بقیه مناطق عقب افتاده اند و این نکته زوال آهستۀ در رده بندی ها را نشان می دهد که همه این عوامل بخاطر نبود ابتکار در برنامه درسی می باشد.

 پس چرا نسبیت در استرلیا یا کشورهای دیگر آموزش داده نمی شود؟ یکی از بزرگترین موانع برای مدارس علمی نگهداری و آموزش معلم هایی برای تدریس ِ فیزیک انیشتین می باشد. با در نظر گرفتن ابتکارات آموزشی، دولت ها و دپارتمان های آموزشی باید بدانند که شکست در سرمایه گذاری برای به روز رسانی برنامۀ درسی، شروعی است برای زوال اقتصادی و نبود رقابت های بین المللی!