معرفی کتاب: الکتریسیته و مغناطیس

همشهری آنلاین: در میان مجموعه کتاب‌هایی که برای فیزیک پایه نوشته شده‌اند، شش جلد کتاب فیزیک در دنیای ما جایگاه ویژه‌ای دارند.

این کتاب‌ها برای آنان که فیزیک نخوانده اما مایل‌اند بدانند وسایل مدرن زندگانی امروزی چگونه کار می‌کنند و اصول فیزیکی حاکم بر آن‌ها چیست، بسیار مفید مي‌تواند بود.

سیر تحول تاریخی ساخت هر کدام از این وسیله‌ها نیز یکی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد و خواندنی این مجموعه است. دستگاه فتوکپی چگونه کار می‌کند؟ اصول تصویربرداری تشدید مغناطیسی MRI چیست؟ قطارهای پرواز مغناطیسی چگونه کار می‌کنند؟ وسایل رسانه‌ای از قبیل رادیو و تلویزیون، دیسک‌های کامپیوتری ضبط و پخش موسیقی و فیلم چگونه تحوّل یافته‌اند؟ سامانه‌های مدرن هدایت ہکشتی‌ها و جت جنگنده‌های پرسرعت چگونه و بر چه اصولی استوارند؟ اساس کار نوارهای قلبی، مغزی، و عضله‌ای چیست؟

این کتاب به این گونه پرسش‌ها پاسخ مي‌دهد. بخشي از مقدمه كتاب اينگونه است:

... واژه الکتريسته از واژهي يوناني elektron مي‌آيد که به معني کهرباست. کهربا مادهي سختِ زردرنگ گياهان است. يونانيان باستان پي برده بودند که ماليدن قطعهاي کهربا با پارچهي پشمي خواص جالبي به اين ماده ارزاني مي‌دارد تا بتواند جرقه بزند يا اشياي کوچک و سبک را جذب کند. نه يونانيان و نه هيچ تمدن باستاني ديگر نمي‌دانستند که چرا اين پديده‌ها رخ مي‌دهند.

قرنها گذشت تا مردم الکتريسته را درک کردند. بنجمين فرانکلين در قرن هيجدهم نشان داد که تندر نوعي پديدهي الکتريکي است و تنها در اواخر قرن نوزدهم بود که سِر ژوزف جان تامسون الکترون را کشف کرد، ذرهي کوچکي که در فرآيند ماليدن کهربا با پارچهي پشمي منتقل مي‌شود و اين مواد را از لحاظ الکتريکي باردار مي‌کند. بشر توانست مايل‌ها سيم را براي رساندن برق به خانه‌ها و کارخانه‌ها از تيرهاي برق بياويزد، چون الکتريسيته روش ارزان و مناسبي براي فراهم کردن انرژي بود.

مغناطيس نيز مسير مشابهي را پشت سر گذاشته است. يونانيان باستان آهن مغناطيسي شده را در اطراف شهر مگنيزيا کشف کردند و به کاربرد آن در قطبنما دست يافتند که راهنماي ملوانان در دريانوردي بود. اما نيرويي که قطبنما را وادار مي‌کرد به سوي شمال نشانه رود براي ملوانان آغازين ناشناخته بود.

پديدههاي الکتريسيته و مغناطيس، از جمله ميدان مغناطيسي زمين، در قرن نوزدهم با پژوهشهاي هانس کريستيان اورستد و مايکل فارادي درهم آميختند. اورستد کشف کرد که جريانهاي الکتريکي ميدانهاي مغناطيسي توليد مي‌کنند و فارادي کشف کرد که ميدان‌هاي مغناطيسي متغير جريان‌هاي الکتريکي توليد مي‌کنند. از اين‌رو رابطه تنگاتنگي بين الکتريسيته و مغناطيس وجود دارد.

در اين کتاب، که الکتريسيته و مغناطيس نام دارد، الکتريسيته، مغناطيس، و رابطه ميان اين دو را مطالعه مي‌کنيم که الکترومغناطيس را مي‌سازد و بخش مهم و فراگير دنياي مدرن ماست. (نور که پديدهاي است الکترومغناطيسي، در مجموعه کتابهاي «فيزيک در دنياي ما» کتاب ويژهاي به خود اختصاص داده است و در اينجا به آن نخواهيم پرداخت.) برخي قطعاتِ تجهيزاتي که تا اندازهي کافي الکتريسيته به آنها نرسد سبب قطع برق مي‌شود که فاجعه بار است، از جمله خاموشيي که در ماه اگوست سال 2003 در شمالشرق ايالات متحده و بخشي از کانادا رخ داد. بدون قطارهاي بين شهري و زيرزميني، چراغهاي راهنمايي، چراغ برقهاي خياباني، و همه ملزوماتي که الکتريسيته ممکن کرده است، نيويورک سيتي و شهرهاي ديگر به يک باره از کار مي‌افتند.

فصل‌ها کتاب الکتريسيته و مغناطيس، شما را با اصول اين شاخه از فيزيک آشنا ميکند و آنگاه کاربردهاي بس گستردهي آنها را مي‌کاود. درک الکتريسيته و مغناطيس به انسان اين توانايي را مي‌بخشد که اين نيروها را به شيوهاي کارآ به کنترل درآورد و همچنان بر تعداد زياد وسايل الکتريکي بيافزايد. وسايل الکتريکي نه تنها براي آنان که روزانه به اداره رفت و آمد ميکنند حياتي است بلکه مدارهاي الکترونيکي ضرورتي هستند براي خلبانهاي جنگنده‌هايي که در هواپيماهاي خود آسمان را مي‌شکافند و مانور مي‌دهند ديگر وسايل الکتريکي براي ضبط و پخش موسيقي به کار رفته‌اند و کيفيت‌شان از استوانه‌هاي حلبي و مومي ديروزي به ديسکهاي فشردهي امروزي (CDها) ارتقا يافته است. کامپيوترها همه جا را تسخير کرده و شيوهي ارتباطات، تجارت، خواندن اخبار را براي مردم دگرگون ساخته‌اند که امروزه بيشتر از طريق الکترونيکي يا با اينترنت انجام مي‌شود. آينده نيز نويد پيشرفتهاي بيشتر را مي‌دهد.

الکتريسيته نه تنها نيروي محرکه فنآوري تمدن امروزي است بلکه نيروي پيشران بدن انسان نيز هست. لوئيجي گالواني دريافت که اگر به پاي قورباغه محرک الکتريکي اعمال شود پاي قورباغه تکان مي‌خورد. اين واقعيت که در درک زيست‌شناختي عضلات استخوان‌بندي، قلب، و مغز نقش بسزايي دارد، موضوع فصل پاياني کتاب الکتريسيته و مغناطيس است. جانداراني چون بعضي از پرندگان، لاپشتهاي قهوهاي متمايل به قرمز دريايي، و خرچنگ‌هاي خاردار مي‌توانند ميدانهاي مغناطيسي را حس کنند و با استفاده از آنها مسير حرکت و سمتگيري خود را تعيين کنند. الکترومغناطيس با نقشي که در فنآوري، زيست‌شناسي، و رويدادهاي طبيعي از جمله تندر دارد، اثرهايي توليد مي‌کند که بر سرتاسر جهان هستي و همه ساکنان آن تأثيرگذار است.