به خواننده­هاي خوب قيل و قال علم:

پيش از همه از خانم دكتر فرزان براي شناساندن كتاب فيزيكِ يك: درس­نامه­ي مكانيك و نيز از خواننده­هاي اين صفحه كه نظر داده­اند سپاس­گزارم. چه دلنشين است ديدن اين كه زبان به گويش برآيد و انديشيدن را بازگو باشد.

آقاي امين رضايي به نكات به­جايي درباره­ي اين كتاب اشاره كرده­اند. از نظرهاي ايشان و وقتي را كه براي ارزيابي كتاب كرده اند خوش­حالم و از ايشان تشكر مي­كنم. بيش­تر نكات ايشان به جا و پذيرفتني اند. پس از چند بار خواندن، نوشته­ي ايشان مرا برآن داشت كه توضيح زير را آماده كنم.

1.   توصيف شهودي: ايشان راست مي­گويند. نگاه اين كتاب  به رويكرد رياضي و پافشاري در حل مسئله است. مي­كوشد به خواننده بياموزد كه چگونه مي­توان مفهوم كلي را براي حالت­هاي خاص به كار برد. اين نگاهي است كه من برگزيده­ام. دليلش تجربه­ي دراز من است. دانشجو معمولا قانون را مي­داند، اگر رابطه­اي يا فرمولي هست، آن را مي­تواند به خاطر بسپارد. اما هنگامي كه با مسئله­­اي روبرو مي­شود كه حلش را پيش­تر نديده است، دچار آشفتگي مي­شود، نمي­داند از كجا آغاز كند و دانسته­اش را در مسئله­اي كه پيش رو دارد چگونه به كار ببرد. بيش­تر وقت­ها ديده مي­شود كه دانشجو دريافت كيفي از مسئله دارد، اما نمي­تواند آن را كمي كند. فراموش نكنيم كه فيزيك با كميت­ها سروكار دارد. يعني پيش­بيني­هاي آن بايد به مقدارهاي كمي بينجامد تا بتوان درستي آن را در تجربه آزمود. من به اين كاستي آگاه بودم و كوشيدم راهي براي آن بيابم. افزون بر اين، توجه كنيد كه اين كتاب برآمده از درس­نامه­هاي من براي كلاس درس فيزيك پايه براي دانشجوهاي فيزيك است. در نتيجه، امضاء و منش مرا هم به همراه دارد. اگر پافشاري و تشويق برخي هم­كارهاي من نبود، شايد هرگز به صورت كتاب انتشار نمي­يافت. بنابراين، وقتي خودم آن را تدريس مي­كنم، نخست با يك توصيف كيفي (شايد بهتر است واژه­ي  "شهودي" را به كار ببرم) از موضوع يا مسئله آغاز مي­كنم تا زمينه­اي براي آنچه در پيش است به وجود بياورم و سپس به بررسي يا حل رسمي مسئله مي­پردازم. به گمانم هر معلمي هم همين كار را مي­كند، در غير اين صورت، معلمي مفهوم نخواهد داشت. حل مسئله البته رياضي است. رياضي زيباست و زبان فيزيك است. اين گزاره را شما بارها از زبان معلم­هاي فيزيك شنيده­ايد. اگر آن را مي­پذيريم، چرا نبايد الفباي زبان را آموزش داد. دانشجويي كه فيزيك را پيشه­ي آينده­اش برمي­گزيند، ناگزير است با زبان آن سخن بگويد. نمي­توان انتظار داشت كه شخصي اديب باشد، اما واژگان زبانش را نداند يا بر آنها چيره نباشد. اگر  مي­خواهيم فيزيك­پيشه بپرورانيم، ابزارش را از آغاز بايد فراهم كنيم. راستش، ترس بي­جايي از  "رياضي­وار " بودن در بين دانشجوها و نيز هم­كارهاي من وجود دارد. اين ترس دامي است كه در آن مي­افتيم و گاهي هم از آن براي كم­كاري خود بهره­ي نابه­جا مي­بريم. من همواره كوشيده­ام اين تابو را بشكانم. توصيف شهودي خيلي خوب است. همه­ي فيزيك سرانجام به درك شهودي مي­انجامد. بايد بتوانيم پيچيده­ترين نظريه يا مسئله را به زبان آدميزاد به يك فرد معمولي توضيح بدهيم. هرگاه از عهده­ي آن برآمديم مي­توانيم بگوييم موفق هستيم. اما درك شهمودي را نمي­توان در كلاس آموزش داد. همان­گونه كه دكتر فرزان در جايي نوشته اند، درك شهودي از فيزيك تدريجي است، لايه به لايه است و با تجربه، حل مسئله و يافتن وضعيت­هاي همانند به­دست مي­آيد. روشن است كه دانشجوي سال اول بايد اين راه را بپيمايد تا استخوان­دار شود. من در درس­هايم دانشجو را تشويق مي­كنم، يا حتي بهتر بگويم، از آنها مي­خواهم گونه­هاي مشابه با تغييرات اندك (گاهي بيش­تر) را بيابند، و براي آنها توصيف كيفي بيابند. در نتيجه، براي من طبيعي است كه چيزي را براي تجسم و نگاره­پردازي دانشجو باقي بگذارم. قرار دادن توصيف دقيق رياضي مسئله در كنار توصيف شهودي بسيار خوب و آرماني است. اين كار بر حجم كتاب مي­افزايد، خواندن آن را دشوار مي­كند و نوشته را از  "كتاب درسي" بودن خارج مي­كند. چيزي هم براي معلم و نگاره سازي باقي نمي­گذارد. يك پرسش همواره براي من دغدغه آفريده است و هنوز نمي­دانم چگونه با آن كنار بيايم: يك كتاب خوب درسي چه مقدار جزييات بايد داشته باشد؟ آيا بايد  "همه چيز" در آن گنجانده شود؟ يا بايد به اندازه­اي به موضوعي بپردازد كه دانشجو با دست­مايه كردن آن راهش را بيابد؟ خط پايان در كجا كشيده مي­شود؟ من هنوز پاسخي راضي كننده به اين پرسش  نيافته­ام. (دوستي يك بار گفت وقتي كتابي همه­ي جزييات را دربردارد، گونه­اي توهين به استاد است، چون چيزي براي او باقي نمي­گذارد.) شايد اگر روزي مجال بيابم، كتابي توصيفي از پديده­هاي فيزيك  مي­نويسم كه در آن رياضي وجود نداشته باشد. اما ديگر آن كتاب به درد كلاس درس رسمي فيزيك نخواهد خورد. اين البته بدان معني نيست كه به درد نخور است. نتيجه­گيري كنم: نكته­ي نخست آقاي رضايي را مي­پذيرم، دانشجو بايد توصيف شهودي از موضوع يا مسئله بيابد. من كوشيدم آن را در آزمون­هاي كوتاه و مسئله­ها بگنجانم.

2. تخمين: حق با آقاي رضايي است. كتاب از مسئله­هاي عددي دوري مي­كند. شايد اين نوعي كاستي آن است. در هنگام نوشتن نخستين ويرايش آن، من هدف خاصي را دنبال مي­كردم كه به طور سرپوشيده در پيش­گفتار كتاب به آن اشاره شده است. در آن هنگام مي­خواستم درس­نامه­اي بنويسم كه رويكرد تحليلي آن برجسته باشد. شايد اگر امروز اين كار را بكنم، نگاه ديگري داشته باشم.

هم­چنين توجه كنيد كه يكي از روش­هاي هوشمندانه در حل مسئله­هاي عددي اين است كه نخست آن را با نمادها حل كنيم و در آخر مقدارهاي عددي را جايگزين كنيم تا از بروز اشتباه در محاسبه دوري شود. احساس من اين است كه مسئله­هاي دبيرستاني اساسا عددي اند و دانشجوي تازه وارد به اندازه­ي زيادي از اين نوع مسئله­ها ديده است. اگر مي­بينيد كه كتاب هاليدي، رزنيك پر از مسئله­هاي عددي است، دليلش آن است كه براي دانشجوي آمريكايي نوشته شده است. اين دانشجوها در دبيرستان چيز زيادي از فيزيك و رياضي نمي­آموزند. دبيرستان­هاي ايتاليا به چند نوع تقسيم شده اند. آنهايي كه مي­خواهند پس از دبيرستان در شاخه­هاي علمي ادامه بدهند، به دبيرستان­هاي با گرايش علمي مي­روند. در اين دبيرستان­ها كتاب هاليدي، رزنيك يا مشابه آن تدريس مي­شود. به هر حال من نمي­خواستم هاليدي، رزنيك فارسي بنويسم.

3.  مسئله­هاي كامپيوتري:  اين پيش­نهاد آقاي رضايي بسيار به­جاست و من از آن آگاهم. در واقع، اين گونه مسئله­ها در ويرايش­هاي پيش از چاپ وجود داشتند. در بازخواني آخر كتاب درست پيش از به چاپ رسيدن، من آنها را حذف كردم. مسئله­هاي كامپيوتري آن با Mathematica نوشته شده بودند. دليلش اين بود كه لازم بود به دانشجو اندكي برنامه نويسي در نرم­افزار Mathematicaآموزش داده شود. اين كار بار دانشجوي ترم اولي را سنگين مي­كرد. مسئله­هاي زيادي را من پويانمايي كرده­ام و در كلاس­هايم آنها را به نمايش مي­گذارم تا دانشجو به چشم ببيند كه چه روي مي­دهد. چون آقاي رضايي به حركت نوساني اشاره كرده اند، بايد بگويم كه همه­ي متن فصل، نمودارها و رفتارهاي مسئله­ها پويانمايي شده اند. در مورد حركت پرتابي در نبود و در حضور نيروي پسار و مقايسه­ي آنها هم همين طور است. حتي در حل بسياري از مسئله­هاي انتهاي فصل­ها هم اين كار شده است و در كلاس درسي­ام نشانشان مي­دهم. من به خوبي بر اهميت آن آگاهم. اين پويانمايي­ها را در شكل عمومي­تر و كامل­تر در درس­نامه­هاي مكانيك تحليلي­ام به همراه برنامه­هاي آنها گنجانده­ام. اين درس­نامه­ها 15 فصل اند و آنهايي كه علاقه داشته باشند مي­توانند نسخه­اي را از دانشگاه شهيد بهشتي يا از دانشگاه تفرش دريافت كنند. در زمان چاپ كتاب، بسياري از اين مسئله­هاي كامپيوتري در نسخه­هاي 4 و 5 نرم­افزار Mathematica نوشته شده بودند. اين نسخه­ها كهنه شده اند و نسخه­هاي جديد آن از 6 به بعد، امكان­هاي زياد و نو را دربردارند. مجال بازنويسي آنها در نسخه­هاي جديد هم فراهم نبود.

4. پرسش­هاي متن: درست است، مي­شد برخي مسئله­ها و كوييزها را به صورت پرسش متن و روشن­تر بيان كرد. اين روشي است كه اين روزها در كتاب­هاي مانند هاليدي- رزنيك انجام مي­گيرد. همان­گونه كه گفتم، من نمي­خواستم هاليدي، رزنيك ديگري بنويسم. با اين حال، سودمندي آنها را مي­پذيرم و كوشيدم در مسئله­ها و كوييزها بگنجانم. اگر بخواهيد جدي اين كتاب را بخوانيد و مسئله­ها را حل كنيد و به آزمون­هاي كوتاه آن پاسخ بدهيد، خواهيد ديد كه از اين نكته بي بهره نيست.

5. سايت كامپيوتري پشتيبان:  اين آرزوي من است كه بتوانم سايتي براي اين كتاب و كارهاي ديگرم بسازم و مهم­تر از آن، interactive باشد. اين روزها براي هر كتاب درسي در آمريكا اين كار را كرده­اند و دانشجو بايد در آن ثبت­نام كند، هزينه­اش را هم بپردازد و بخشي از وظيفه­ي كلاسي اش است. متاسفانه دانش من براي راه­اندازي يك پايگاه كامپيوتري و مهم­تر از آن سرِپا نگه­داشتن آن، بسنده نيست. هزينه­ي اين كارها را معمولا ناشر مي­پذيرد و اوست كه آن را سرِپا نگه مي­دارد. نكته اين است كه من نمي­توانم از ناشرم بخواهم اين كار را بكند، چون هنوز نمي­دانم آيا كتاب با استقبال  هم­كارهاي من روبرو مي­شود يا نه. راستش را بخواهيد دليلي بر خوش­بيني خود نمي­بينم. چون اين كتاب، از سطح بالاتري برخوردار است، سخت­تر است و تدريس كردن آن نياز دارد كه مدرس آن را با دقت بخواند. به اندرونه­ي آن بينديشد و به نكات زيادي كه در آن گنجانده شده است توجه كند. خب اين وقت لازم دارد و انرژي مي­برد. مدرس هم­كار من چه انگيزه­اي براي اين كار بي­اجر و مزد دارد؟ وقتي مي­توان كلاس را با دانسته­هاي قبلي برگزار كرد، چرا بايد به دنبال دردسر رفت؟ همه مي­دانند كه مردم ما كتاب نمي­خرند. فروش كتاب اندك است، توليد و چاپ آن هزينه­ي زيادي دارد و سود مالي­اش براي ناشر اندك است. پس، ناشر با چه انگيزه­اي براي هر كتابي كه درمي­آورد، هزينه­ي اضافي براي راه­اندازي سايت كامپيوتري بايد صرف كند؟ مي­دانيد كه دانشجوها پيش از خريدن كتاب درسي به سراغ حل­المسئله­ي آن كتاب مي­روند. اين بد است.

براي اين كه كار آنهايي را كه مي­خواهند اين كتاب را براي درس­شان برگزينند، من گفته­ام كه حل مسئله­ها را در اختيارشان مي­گذارم تا دست­كم بخشي از زمان برباد رفته­شان را جبران كنم!

اگر مي­بينيد كه كتاب هاليدي، رزنيك و كتاب­هاي مشابه كه در آمريكا چاپ مي­شوند، سايت كامپيوتري دارند، اين است كه تيراژ آنها بساير بالاست، از مرتبه­ي چند ده هزار است. براي ناشر صرف مي­كند كه اين كار را بكند. ما در ايرانيم و ناشرهاي ما براي باقي ماندن در بازار دست و پا مي­زنند، دانشجو تا جايي كه بتواند از خريد كتاب دوري مي­كند و هنوز تيراژ كتاب­هاي ما بسيار كم است.

گفتار پاياني:  كتاب فيزيكِ يك كتاب ديگري است، با كاستي­ها و خوبي­هاي خودش. كتاب كاملي نيست و جاي بهينه كردن دارد. بر آن نيست كه با كتاب­هاي ديگر رقابت كند. اين تصور بي­جاست، چون خواننده­اش را از قماش ديگري برگزيده است. براي آنهايي نوشته شده­است كه آموختن را دوست مي­دارند و به دانايي عشق مي­ورزند. در آموختن و پي­بردن به رازهاي نهان يا نگفته شكوفا مي­شوند و به زيبايي مي­رسند. اين ميدان رقابت نيست، گستره­ي آگاهي است و چه بي­پايان. كيست كه بگويد به همه­ي گوشه­هاي پنهان اين گستره سرك كشيده است؟ پس، كاستي­هاي اين كتاب هم مي­تواند چالشي براي دريافتن باشد.

                                                فيروز آرش

                                                15 شهريور 1392