نیما ارکانی حامد؛ روح اینشتین در کالبد ایرانی

نیما ارکانی حامد در کودکی و در میان کوهستان‌های سرد مرزی تا پای مرگ رفت، حالا اما به واسطه دستاوردهای علمی بی‌نظیر از او به عنوان اینشتین بعدی یاد می شود و در میان نوابغ برتر جایی برای خود دست و پا کرده است.

با نگاهی مختصر به کارنامه تحصیلی و تدریس این دانشمند برجسته نام بسیاری از موسسات علمی تراز اول دنیا نظیر برکلی، استنفورد، هاروارد و پرینستون به چشم می خورد. حین صحبت درباره کیهان‌شناسی او شما را از مرز کسل کننده فیزیک معمولی فراتر برده و با دنیای جدید آشنا می کند.

فیزیک در خون ارکانی‌ها جریان دارد چرا که پدر، مادر و خواهر نیما هم فیزیکدان هستند و پدرش بیش از یک دهه در دانشگاه صنعتی شریف و سال‌های بسیار دیگری در کانادا به تدریس همین زمینه اشتغال داشته است. در ادامه نگاهی به زندگی نیما ارکانی حامد انداخته‌ایم که سراسر افتخار و موفقیت است.

ماجراجویی در مرزها

«جعفرقلی ارکانی حامد»، پدر نیما دوران ابتدایی تحصیل تا دبیرستان را در تبریز گذرانده و سپس در رشته مهندسی معدن دانشگاه تهران پذیرفته شد. وی به لطف کسب نمرات عالی بورسیه دانش آموخته ممتاز را دریافت کرد و برای گذراندن دوره دکترای راهی آمریکا شد.

جعفر ارکانی پنج سال بعد یعنی در سال ۱۳۴۸ و پس کسب دکترا در رشته ژئوفیزیک دانشگاه MIT به کشور بازگشت تا تدریس فیزیک در دانشگاه صنعتی شریف را برعهده بگیرد. او ۱۴ سال آموزش دانشجویان شریف را برعهده داشت و مدتی نیز به ریاست دانشکده فیزیک انتخاب شد.

جعفر ارکانی به همراه همسرش «حمیده الستی» در همین زمان بارها به عنوان استاد مدعو و برای همکاری در پروژه های ناسا از جمله «آپولو» و «ماژلان» به آمریکا رفت و آمد داشت. در سال ۱۹۷۲ وی برای تحلیل ویژگی‌ های فیزیکی ماه در چارچوب پروژه آپولو در هیوستون به سر می برد که نیما به دنیا آمد.

پدر نیما پس از انقلاب به ایران بازگشت و از نخستین اعضای فرهنگستان علوم ایران به شمار می رود. پس از بسته شدن مراکز دانشگاهی به دلایلی خاص جعفر که تحقیقاتش را نیمه کاره می‌دید، ترجیح داد همراه خانواده از کشور خارج شود.

در آن دوران اوضاع کشور چندان به سامان نبود و همین خاطر خانواده ارکانی ناگزیر به خروج زمینی شدند اما در میانه راه و در کوهستان‌های بین ایران و ترکیه سرگردان شدند. یک هفته سرگردانی در این کوهستان ها باعث شد نیما و خواهرش «ساناز» که سن و سال چندانی نداشتند به تب بسیار بالا مبتلا شده و تا پای مرگ پیش بروند.

پدر نیما برای نجات فرزندانش ناچار شد آنها را در یک دره رها کرده و برای پیدا کردن کمک به کوه و کمر بزند. شانس با او یار بود و مدتی بعد به عشایر کُرد برخورد کرد. افرادی که در ذهن نیما به عنوان فرشته نجات نقش بسته‌اند با اسب و آذوقه به یاری آنها آمده و در سیاهی شب این خانواده را از سد مرزبانان ترکیه عبور دادند. حمیده الستی، مادر نیما که خود او هم فیزیکدان است درباره این ماجراجویی خطرناک می گوید:

نیما در شرایط بسیار بدی به سر می برد و برای افزایش انگیزه‌اش با اشاره به کهکشان راه شیری به او قول دادم بعد از گذشتن از خطرات برایش یک تلسکوپ می خرم.

به گفته الستی همین مساله نیما را سرپا را نگه داشت؛ ظاهرا او زندگی خود را مدیون کهکشان راه شیری است و حالا نوبت اوست که با رمزگشایی از کیهان دین خود را به آن ادا کند.

ظهور اینیشتین بعدی

آنها پس از ورود به ترکیه راهی سفارت شده و خود را به «تورنتو» کانادا رساندند. در کانادا شرایط ایده‌آل به نظر می رسد و جعفر در کرسی فیزیک دانشگاه «گیل» به تدریس فیزیک مشغول شد. نیما در مدرسه به انجام تکالیف و مشق علاقه چندانی نداشت و به همین خاطر به جز ریاضی، انگلیسی و فیزیک بقیه نمراتش از سطح متوسط فراتر نمی رفت. با این حال همانطور که گفتیم فیزیک در کنار گلبول های قرمز و سفید یکی از عناصر خون ارکانی‌ها است و به همین خاطر در آزمون ها و مسابقات سراسری فیزیک در سطح دبیرستان های کانادا بالاترین جایگاه را از آن خودش می کرد. پدر و مادر او به خوبی جمله طنزآمیز معلم فیزیکش را به یاد دارند:

تو اینیشتین بعدی خواهی شد اما من فعلا بهت نمره B (معادل ۱۵) می دهم.

نیما ارکانی همزمان به تحصیل در رشته های فیزیک و ریاضی در دانشگاه معتبر تورنتو پرداخت. اینجا دیگر تکالیف درسی اهمیت چندانی نداشتند و آزمون های فیزیک یکی پس از دیگری با نمره عالی پاس می شدند تا جایی که در سال پایانی تحصیلش نظریه میدان‌های کوانتومی را به دانشجویان مقاطع بالاتر از خودش درس می داد.

«هیو توماس»، از همکلاسی‌های او که حالا ریاضیدان است، تاکید می کند که نیما واقعا، واقعا باهوش است و قدرت درک حجم زیادی از مسائل را دارد. این حرف به هیچ وجه اغراق نیست چرا که نیما بین صد نابغه زنده جهان رتبه ۳۲ را به خود اختصاص داده است.

این دانشمند جوان تحصیلات آکادمیک خود را در رشته ریاضیات و فیزیک و با نمره عالی در دانشگاه تورنتو به پایان رساند و برای ادامه تحصیل به دانشگاه برکلی در ایالت کالیفرنیا رفت. وی  در سال ۱۹۹۷ دوره دکترای خود را در این دانشگاه تمام کرد و برای دوره فوق دکترا به دانشکده استنفورد نقل مکان کرد.

نیما ارکانی حامد زمانی که در برکلی بود در مقاله آماده انتشار یکی از فیزیکدانان نظری به نام «دیموپولوس» ایرادی پیدا کرد. این مساله ابتدا باعث خشم و ناراحتی محقق مذکور شد چرا یک دانشجوی مقطع دکترا از او ایراد گرفته بود، اما در نهایت آنها به دوستان و همکاران نزدیک تبدیل شده و در همین حین نظریه ابعاد بسیار بزرگ را ارائه کردند. حالا دیگر  نیما در ذرات بنیادی و نسبیت عام صاحب نظر بود و با هدف درک قابل پیش بینی بودن کیهان «نظریه گرانش کوانتومی» را دنبال می کرد.

او در کنار انجام تحقیقات متعدد هرگز از قوانین روزمره اطاعت چندانی نکرده است. برای مثال به عنوان یک پروفسور جوان در دانشگاه برکلی اصرار داشت که به جای پارکینگ اختصاصی‌اش که از دفتر کارش دور بود، از نزدیکترین جای پارک استفاده کند. همین مساله باعث ایجاد مشکل بین او و برخی کارکنان شد و در نهایت نیما ترجیح داد در سال ۲۰۰۱ به هاروارد نقل مکان کند.

مدت کوتاهی پس از تدریس در دانشگاه هاروارد نیما ارکانی حامد با دو دانشمند دیگر به نام های «هاوارد گئورگی» و «آندرو کوهن» به تحقیق روی ایده ابعاد بسیار ناپایدار پرداخت که در نهایت به توسعه نظریه هیگز کوچک منجر شد.

جایزه‌ها از راه می‌رسند

ارائه این نظریه ها نه تنها او را به استخدام رسمی هاروارد درآورد بلکه به دعوت از وی در برنامه های تلویزیونی زیادی منجر شد و او سال بعد مدال Gribov جامعه فیزیک اروپایی را از آن خود کرد و در تابستان ۲۰۰۵ جایزه «فی بتا کپا» را برای تدریس عالی دریافت کرد و ۳ سال بعد و در حالی که هنوز در هاروارد مشغول تدریس بود، جایزه «ریموند و بورلی ساکلر»، مربوط به فیزیکدانان جوان با دستاوردهای قابل توجه نیز به کارنامه خود اضافه کرد.

نیما ارکانی در سال ۲۰۰۸ دانشگاه هاروارد را به مقصد «مؤسسه مطالعات پیشرفته پرینستون» ترک کرد تا به جایگاهی برسد که برای سال‌ها کرسی اینشتین محسوب می‌شد یکی از همکاران او به نام «ملیسا فرانکلین» می گوید «بعد از رفتن او ما گریه کردیم و اشک ریختیم». 

نیما تنها یک سال بعد از ترک هاروارد به عنوان عضو آکادمی علوم و هنر آمریکا انتخاب شد. او در سال ۲۰۱۲ به دلیل کار بر روی تئوری هیگز کوچک موفق به دریافت جایزه سه میلیون دلاری فیزیک بنیادی از یوری میلنر میلیاردر روس ساکن آمریکا شد.

ابر ریسمانی و هدایت پروژه ۱۰ میلیارد دلاری

مهم‌ترین نظریه پروفسور ارکانی به ابر ریسمانی مربوط می شود که بر اساس آن ذرات کوچکترین حالت در این جهان نیستند بلکه حلقه هایی نوسان کننده به نام ریسمان کوچکترین جزء تشکیل دهنده هستند. بر طبق این تئوری ریسمان علاوه بر ۳ بعد مکان و ۱ بعد زمان در ۷ بعد دیگر نیز نوسان می کند که برای ما قابل درک نیست. این  مساله ظاهرا تنها با استفاده از برخورد دهنده بزرگ هادرونی قابل اثبات است و برخی بر این باورند که در صورت اثبات به بزرگترین دستاورد در زمینه فیزیک پس از اکتشافات اینشتین تبدیل خواهد شد.

در سال ۲۰۱۳ او سرپرستی پروژه FHEP در پکن را بر عهده گرفت که قرار است با مشارکت برندگان جایزه «نوبل» و «فیلدز» به توسعه یک برخورد دهنده هادرونی بزرگ منتهی شود. 

ابن برخورد دهنده ۹۶ کیلومتری ۴ برابر از برخورد دهنده هاردونی اروپا بزرگتر و ۷ برابر قوی تر است و از آن با عنوان «برخورد دهنده عظیم» یاد می شود. توسعه کامل هر دو فاز این مرکز طی سه دهه آینده هزینه ای بالغ بر ۱۰ میلیارد دلار در پی دارد اما با قدرت ۱۰۰ ترا الکترون ولتی آن می توان به نتایجی دست پیدا کرد که در مرکز اروپایی ناممکن است.

در فاز نخست این پروژه که طی ده سال صورت می گیرد «ذره بوزون هیگز» و سرنوشت آن در نتیجه یک برخورد بررسی می شود. در فاز دوم نیز مسائل مهم دیگری مانند ماده تاریک، بیگ بنگ و سیاهچاله ها مورد مطالعه قرار می گیرند.

به گفته نیما ارکانی حامد و محققان دیگر این برخورد دهنده ذرات زیر اتمی را با چنان قدرتی به هم برخورد می دهد که اصول طبیعی را کنار زده و ما را به سوی فرضیه چند جهانی هدایت کرده یا جهان قابل شناخت را پیش رویمان قرار می دهد.