پروفسور کامران وفا؛ فیزیکدان برجسته ایرانی در دانشگاه هاروارد که دنیای ذرات را مطالعه می‌کند

پروفسور کامران وفا یکی از بزرگ‌ترین فیزیکدانان ایرانی و استاد دانشگاه هاروارد آمریکاست که در پیشبرد نظریه ریسمان نقش بسزایی داشته است. او یکی از شناخته‌ شده‌ترین دانشمندان در حوزه مطالعات میدان‌های کوانتومی و گرانش کوانتومی بوده و تاکنون موفق به دریافت جوایز متعدد در این شاخه شده است.

در این مقاله، خواهیم گفت کامران وفا کیست و چه مسیری را برای دستیابی به جایگاه فعلی خود در دنیای علم طی کرده است. علایق و کارهای پژوهشی او را مرور می‌کنیم و جوایز و افتخاراتش را برمی‌شمریم. همچنین نکاتی را درباره عقاید او نسبت به کشور و مردم ایران و زندگی دانشگاهی خواهیم گفت.

تولد و تحصیلات کامران وفا

دکتر «جواد وفا»، پدر پروفسور کامران وفا، یکی از افراد تحصیل‌کرده و شناخته‌شده در زمان خود بود. او پس از کسب مدرک لیسانس، برای تحصیل در مقاطع فوق‌لیسانس و دکتری به آمریکا مهاجرت کرد. او در آمریکا با خواهر یکی از دوستان ایرانی خود آشنا شد و ازدواج کرد. این زوج پس از ازدواج به ایران بازگشتند تا زندگی خود را در وطن ادامه دهند. کامران وفا، فرزند این زوج، در تاریخ ۱۰ مرداد ۱۳۳۹ در تهران به دنیا آمد و در محله شمیران بزرگ شد. جواد وفا در زمان کودکی فرزندش پست‌های مهمی در دولت داشت؛ او در آخرین پست مهم خود سفیر ایران در اتحادیه اقتصادی اروپا در بلژیک بود.

مدرسه و علاقه به ریاضی و فیزیک

کامران وفا درباره ریشه علاقه‌اش به فیزیک می‌گوید: «از همان زمان کودکی پرسش‌هایی بسیار ساده اما بنیادی در ذهنم ایجاد می‌شد. یکی از پرسش‌های همیشگی‌ام این بود که چرا ماه روی زمین سقوط نمی‌کند.» او همچنین می‌گوید: «یک پرسش دیگر در یکی از کلاس‌های سوم دبستان برایم ایجاد شد؛ می‌خواستم بدانم که چرا تنها سه بعد طول، عرض و ارتفاع وجود دارد و ابعاد بیشتر نیستند!»

وفا می‌گوید همین پرسش‌ها بود که ذهن او را به موضوعات بنیادی فیزیک علاقه‌مند کرد. این‌ها پرسش‌هایی بسیار ساده بودند؛ اما اطرافیان او نگران سقوط ماه یا تعداد ابعاد فضا نبودند و این پرسش‌ها را بی‌ربط می‌دانستند.

یکی دیگر از خاطرات او این است که در نوجوانی زمانی که با دوستان خود توپ بازی می‌کرد، یکی از پسرعموهای بزرگ‌ترش را دید که در گوشه‌ای سخت مشغول است. وقتی وفا از او پرسید مشغول چه‌کاری است، فهمید که پسرعمویش دارد محل فرود توپ را با روابط ریاضی محاسبه می‌کند. او شیفته این ایده شد که می‌توان با استفاده از یک کاغذ و فرمول‌های ریاضی حرکت یک جسم را پیش‌بینی کرد.

وفا تحصیلات خود را در دبیرستان البرز ادامه داد. آن زمان، این دبیرستان تحت مدیریت «دکتر محمدعلی مجتهدی» بود. وفا کیفیت بالای آموزش در این مدرسه را یکی از عوامل موفقیت‌های تحصیلی بعدی خود می‌داند. او می‌گوید: «یکی از سرگرمی‌های من و دوستانم این بود که مسائل خارج از درس هندسه را حل و قضایا را اثبات کنیم. گاهی پیش می‌آمد که برای اثبات یک مسئله چندین روز وقت صرف می‌کردیم.» این درگیری ذهنی و تلاش برای حل مسایٔل سبب شد تا او به لذت پژوهش‌های علمی و کشف حقایق خو بگیرد.

مهاجرت به آمریکا و تحصیلات دانشگاهی

کامران وفا در سال ۱۳۵۵، یک سال پیش از پایان تحصیلاتش در دوره دبیرستان، به آمریکا مهاجرت کرد. هدف او تحصیل در دانشگاه «MIT»، یکی از بهترین دانشگاه‌های دنیا بود. وفا از دانشگاه هاروارد نیز پذیرش داشت، اما از آنجایی که هاروارد دروس انسانی را نیز برای دانشجویان خود الزامی می‌دانست و او به‌اندازه کافی زبان انگلیسی نمی‌دانست، MIT را انتخاب کرد.

او ناآشنایی با سیستم آموزشی آمریکا و سطح زبان را بزرگ‌ترین چالش‌های خود در سال‌های اولیه مهاجرت می‌داند. با اینکه سطح زبان وفا هنگام ترک ایران خوب بود، اما برای فهمیدن مباحثی که در کلاس‌ها مطرح می‌شد کافی نبود. چندین ماه زمان لازم بود تا او بتواند بفهمد که در کلاس‌های دانشگاه دقیقاً چه می‌گذرد. چالش دیگر این بود که او باید در دانشگاه درس‌هایش را انتخاب می‌کرد. این نکته که مسئولیت انتخاب واحدهای درسی بر عهده خود او بود، باعث شد که انتخاب دروس برای او به یک امر چالش‌برانگیز تبدیل شود.

با اینکه وفا ابتدا به رشته‌های مهندسی برق و اقتصاد علاقه داشت، کم‌کم در MIT به موضوعات بنیادی‌ فیزیک جذب شد. او تحصیلات کارشناسی خود را در فیزیک و ریاضی به پایان رساند. بااین‌حال، بیشتر دروسی که او گذرانده بود مربوط به هندسه و ریاضی می‌شد و او برخلاف پرفسور «محمود حسابی» اطلاعات تخصصی درباره موضوعات فیزیک مدرن، ازجمله «نسبیت عام»، «مکانیک کوانتوم» و «نظریه ریسمان‌ها» نداشت.

تحصیل در مقطع دکتری در رشته فیزیک

کامران وفا برای ادامه تحصیل در مقطع تحصیلات تکمیلی یک دوراهی بر سر راه خود می‌دید. او باید میان ریاضی و فیزیک یک رشته را انتخاب می‌کرد. با اینکه او در ریاضی مهارت بالاتری داشت و مطالعه ریاضی برایش ساده‌تر بود، رشته فیزیک را انتخاب کرد. علت انتخابش این بود که دانستن سازوکار عالَم برای او جذاب‌تر و ارزشمندتر از مسائل انتزاعی ریاضی بود.

بااین‌حال، ریاضی و فیزیک چندان دور از هم نیستند. او دوره دکتری خود را نزد یکی از بزرگ‌ترین اساتید فیزیک دنیا، «ادوارد ویتن» (Edward Witten) در دانشگاه پرینستون گذراند که به‌دلیل مهارت‌های بالای خود در ریاضی مشهور است.

یکی از چالش‌های ابتدایی وفا در دوران دکتری، تلاش او برای فهم «نظریه میدان کوانتومی» به زبان ریاضی بود. در زمان مطالعات وفا روی این نظریه، استاد او یعنی ادوارد ویتن شروع به مطالعه نظریه ریسمان کرد و با درک اینکه این نظریه می‌تواند دنیای فیزیک را متحول کند، کامران را با آن آشنا کرد و به او پیشنهاد داد تا روی این نظریه مطالعه کند. وفا که تلاش می‌کرد در دنیای فیزیک کارهای بزرگ و چشمگیری انجام دهد، با انرژی و اشتیاق مضاعف تلاش کرد تا دنیای نظریه ریسمان را متحول کند.

او در همین حین، در همکاری با ویتن به یافته‌های ارزشمندی در نظریه «کرومودینامیک کوانتومی» (QCD) دست یافت و آن‌ها را در مقالات متعددی به چاپ رساند تا اینکه درنهایت در سال ۱۳۶۳ مدرک دکتری خود را در رشته فیزیک دریافت کرد.

دوران پس از تحصیل

کامران وفا همواره علاقه زیادی به فرهنگ و شعر و ادب فارسی دارد و تلاش می‌کند تا زندگی در آمریکا، او را از این علاقه دور نکند. او در سال سوم تحصیل در پرینستون، در یک کلاس شعر ایرانی ثبت‌نام کرد که نهایتاً منجر به آشنایی او با دختری ایرانی به نام «آفرین صدر» شد که مشغول تحصیل در همین دانشگاه در رشته مهندسی برق بود. آشنایی آن‌ها بعدها منجر به ازدواج این دو با یکدیگر شد.

هنگامی که وفا در پرینستون مشغول کار روی رساله دکتری خود بود، دانشمندان موفق شدند اولین اثبات‌های انقلابی خود در نظریه ریسمان را ارایٔه دهند. این اتفاق سبب شد که وفا مجدداً روی نظریه ریسمان متمرکز شود. او می‌گوید در سال آخر تحصیل در پرینستون تماماً روی نظریه ریسمان‌ها کار می‌کرده است.

علاقه به ادامه پژوهش روی نظریه ریسمان باعث شد تا وفا تصمیم بگیرد که کار خود را به‌عنوان پژوهشگر فوق‌دکتری ادامه دهد. او به این منظور پس از اتمام دوره دکتری در پرینستون به دانشگاه هاروارد رفت. در این دانشگاه به او پیشنهاد دادند که به‌عنوان دستیار آموزشی مشغول به کار در دانشکده فیزیک شود.

کامران وفا از آن زمان تاکنون در این دانشگاه مشغول پژوهش و تدریس بوده و حالا یکی از اساتید به‌نام و شناخته‌شده این دانشگاه است. کامران وفا تا به امروز با بیش از ۱۵۰ فیزیکدان و ریاضیدان سرشناس همکاری کرده که در ادامه به بخشی از دستاوردهای علمی این فعالیت‌ها اشاره خواهیم کرد.

پژوهش‌های کامران وفا

کامران وفا همانند «فرهاد اردلان» در زمینه‌های نظریه ریسمان، گرانش کوانتومی و نظریه میدان‌های کوانتومی پژوهش می‌کند. علاقه و تخصصی که وفا از ابتدای تحصیلات خود به ریاضیات و خصوصاً هندسه داشت، باعث شد که هندسه دیفرانسیل در کارهای او نقشی پررنگ داشته باشد. او تلاش دارد تا با کشف ارتباط هندسه با فیزیک فضا-زمان به نتایجی جدید در نظریه میدان‌های کوانتومی و گرانش کوانتومی برسد. این پژوهش‌ها را معمولاً «مهندسی هندسه نظریه‌های میدان کوانتومی» می‌نامند.

قضیه وفا-ویتن

وفا در طول دوران حرفه‌ای خود با فیزیکدانان و ریاضیدانان بزرگی همکاری کرده است. ادوارد ویتن، که شرح همکاری او و وفا در رساله دکتری وفا ارائه شد، یکی از مشهورترین فیزیکدانان نظری جهان است.

آن‌ها طی مقالاتی که نهایتاً منجر به رساله دکتری وفا شد، قضایایی در دنیای نظریه کرومودینامیک کوانتومی مطرح کردند که امروزه با عنوان قضیه «وفا-ویتن» در دنیای فیزیک شناخته می‌شوند.

ثوابت گوپاکومار-وفا

همکاری‌های وفا با «راجش گوپاکومار»، فیزیکدان نظری اهل هند، در حوزه توپولوژی به معرفی ثابت‌های «گوپاکومار-وفا» انجامید. این ثوابت در نظریه میدان‌های کوانتومی توپولوژیکی کاربرد دارند و در تفسیر دوگانگی ریسمان مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ترکیب ترمودینامیک سیاه‌چاله‌ها و نظریه ریسمان

کامران وفا در همکاری ارزشمند دیگری با یک فیزیکدان سرشناس آمریکایی موفق شد مطالعاتی روی آنتروپی سیاه‌چاله داشته باشد و با کمک این مطالعات، حالت‌های خاصی از موج را در نظریه اَبَرریسمان شرح دهد.

نظریه F

این نظریه یکی از ابداعات مشهور کارمان وفاست. حرف F در این نظریه مخفف پدر (Father) است. نظریه F یک نظریه ۱۲ بعدی است که می‌توان آن را به نظریه ابرریسمان ۱۰ بعدی نوع IIB فشرده ساخت. این نظریه سازگاری‌های زیادی با مدل استاندارد ذرات دارد و فیزیکدانان اخیراً از آن برای توسعه نظریه «وحدت بزرگ» استفاده کرده‌اند. در نظریه وحدت بزرگ، دانشمند تلاش می‌کنند چهار نیروی بنیادی عالم ازجمله نیروی هسته‌ای قوی، نیروی هسته‌ای ضعیف، نیروی گرانش و نیروی الکترومغناطیس را با یکدیگر پیوند دهند.

کامران وفا همچنین مشارکت‌هایی در موضوعات «تقارن آینه‌ای»، «گرانش ضعیف»،« نظریه‌های ریسمان توپولوژیکی» و «کاربرد نظریه ریسمان در پرسش‌های بی‌پاسخ فیزیک ذرات بنیادی» دارد.

افتخارات و جوایز کامران وفا

کامران وفا در سال ۲۰۰۳ در هاروارد به درجه استاد تمام یا پروفسور رسید. او حالا صاحب یکی از کرسی‌های تاریخی دانشکده فیزیک هاروارد است. وفا یکی از معدود ایرانی‌هایی است که در آکادمی‌های هنر و علوم آمریکا و آکادمی ملی علوم این کشور عضویت دارد.

وفا در طول این سال‌ها موفق به دریافت جوایز متعدد شده است. از میان این جوایز می‌توان به «مدال دیراک» اشاره کرد که هرساله از طرف جامعه فیزیکدانان بریتانیا و ایرلند به برجسته‌ترین فیزیکدانان نظری دنیا اهدا می‌شود. دریافت جایزه از بین‌المللی مطالعات فیزیک نظری در ایتالیا نیز در کارنامه وفا است. کامران وفا همچنین برنده جایزه «مصطفی (ص)» در ایران شده و تمام مبلغ هدیه خود را به گروه‌های عام‌المنفعه توسعه علوم بنیادی ایرانی اهدا نموده است.

عقاید کامران وفا درباره ایران

با توجه به تعداد اندک ایرانیان در جامعه فیزیک، او خود را نماینده ایرانی‌ها در میان فیزیکدانان می‌داند و تلاش می‌کند که اصالت ایرانی خود را حفظ کرده و آن را به مردم سایر کشورها معرفی کند.

او عقیده دارد دانشگاه‌های ایرانی درزمینه علوم پایه سطح خوبی دارند و دانشجویان می‌توانند بدون نیاز به تحصیل در دانشگاه‌های تراز اول دنیا به موفقیت برسند. او توصیه می‌کند که دانشجویان بیش از محل تحصیل، به علاقه درونی خود برای رشته‌ای که در آن مشغول هستند اهمیت دهند. همچنین به اساتید توصیه می‌کند که دانشجویان را از لحاظ فکری در سطح خود ببینند و کیفیت آموزش را فدای نگارش مقالات و کتاب‌ها نکنند.

جمع‌بندی

در این بیوگرافی کوتاه سعی کردیم با کامران وفا، فیزیکدان نظری بزرگ ایرانی-آمریکایی، آشنا شویم. دیدیم که کامران وفا کیست و با ماجرای تحصیلات او آشنا شدیم. همچنین اشاره‌ای کوتاه به پژوهش‌های مشهور او درزمینه نظریه ریسمان، نظریه میدان‌های کوانتومی و گرانش کوانتومی کردیم. آشنایی با افتخارات و جوایز وفا و همچنین باور او درباره ایران از دیگر مباحث مطرح شده است. اشخاصی مانند او، «حسین پیرنیا» و غیره تلاش برای اعتلای نام ایران در میادین علمی تلاش زیادی کرده‌اند.

سؤالات متداول