زندگینامه کامران وفا دانشمند ایرانی

بیوگرافی کامران وفا

وفا علوم نظری را دوست داشت و دلش می‌خواست جلوتر از مسائل عملی حرکت کند؛ برای همین از دانشگاه مهندسی ام‌آی‌تی به دانشگاه پرینستون رفت و همانجا با راهنمایی استادش، ادوارد ویتن، دکترای خود را در زمینه‌ی فیزیک گرفت. این استاد و شاگرد با هم پژوهش‌های زیادی انجام دادند؛ حتی یک قضیه در فیزیک نظری به نام آن‌ها (ویتن-وفا) ثبت شده است. وفا با پایان تحصیلاتش مانند بسیاری دیگر از دانشمندان علوم نظری به دانشگاه هاروارد رفت و خیلی زود به عضویت ابتدایی هیأت علمی آن‌جا در آمد. از سال ۱۹۸۸ تا ۱۹۹۰ استادیار این دانشگاه بود و در کنار کارهای پژوهشی تدریس می‌کرد. با پشتکار، نبوغ بالا و علاقه وفا به فیزیک، طولی نکشید (۱۹۹۰) که در دانشگاه بزرگ هاروارد صاحب کرسی شد.

افتخارات و جوایز

کامران وفا تاکنون بیش از ۲۵۰ مقالهٔ علمی نوشته است. او در سال ۱۹۸۹ جایزهٔ «محقق جوان» ریاست جمهوری آمریکا را دریافت کرد. در همان سال جایزه‌های آلفرد پی اسلون و بنیاد پاکار هم به او اعطا شد. وفا عضو فرهنگستان علوم ایالات متحده آمریکا است و با آکادمی هنر و علوم این کشور نیز همکاری می‌کند. در سال ۲۰۰۸ به خاطر تلاش‌هایش در زمینهٔ ریاضی و فیزیک جایزهٔ AMS لئونارد ایسنبود را به دست آورد. در همان سال جایزهٔ مرکز بین‌المللی فیزیک نظری(ICTP) موسوم به دیراک هم به او تعلق گرفت.

در سال ۲۰۱۶ جایزهٔ دنی هاینمن در زمینه فیزیک ریاضی هم به او داده شد. در سال ۲۰۱۶ کامران وفا به اتفاق اندرو اشترومینگر و جوزف پولچینسکی برندهٔ جایزهٔ سه میلیون دلاری «پیشگامان علم» (Breakthrough Prize) شدند. این بزرگترین جایزه علمی جهان است که از سال ۲۰۱۲ کار خود را آغاز کرده و توسط صاحب‌نامانی از سیلیکون ولی مثل یوری میلنر، سرگئی برین و مارک زاکربرگ تأمین مالی می‌شود. مراسم سال ۲۰۱۶ آن در مرکز تحقیقاتی ایمز(Ames) ناسا واقع در کالیفرنیا برگزار شد.

برخی از افتخارات و جایزه‌های وی عبارتند از:

• جامعهٔ اعضای دانشگاه هاروارد، عضو تازه‌وارد، ۱۹۸۵–۱۹۸۸

• جایزه محقق جوان ریاست جمهوری امریکا، ۱۹۸۹

• جایزه آلفرد پی اسلون، ۱۹۸۹

• جایزه بنیاد پاکار، ۱۹۸۹

• همکاری با آکادمی هنر و علوم آمریکا، ۲۰۰۵

• نوبل AMS لئونارد ایسنبود برای ریاضی و فیزیک، ۲۰۰۸

• مدال دیراک از آی سی تی پی، ۲۰۰۸

• عضو آکادمی ملی علوم، ۲۰۰۹

• جایزه پیشگامان علم فیزیک بنیادی ۲۰۱۶

کامران وفا به همراه دوتن دیگر جایزه سه میلیون دلاری پیشگامان علم در حوزه‌ی فیزیک بنیادین را برد

کامران وفا به همراه اندرو اشترومینگر و جوزف پولچینسکی جایزه سه میلیون دلاری پیشگامان علم در حوزه‌ی فیزیک بنیادین را برد.

فیزیک در گوشت و پوست
کامران وفا در مورد علاقه شدید خود به فیزیک به خبرنگاران می گوید: «علاقه من به فیزیک به خیلی وقت پیش بر می گردد. به یاد دارم زمانی که کلاس اول دبستان بودم هر زمان که به ماه نگاه می کردم این سوال که چرا ماه به زمین نمی افتد اذیتم می کرد! و این که چرا دیگران از این موضوع اذیت نمی شوند و مثل اینکه اینگونه سوالات نامربوط هستند! این نوع سوالات بودند که بعد از دوران کودکی مرا به فیزیک علاقه مند کردند.»

کامران وفا هم اکنون موفق به کسب کرسی استادی در درس فیزیک نظری انرژی زیاد و به ویژه تئوری ریسمان دانشگاه هاروارد شده است. او یکی از پژوهشگران اصلی و یکی از رهبران مهم پژوهش در نظریه ریسمان است که یکی از نظریه های مهم فیزیک مدرن برای توصیف نیروهای طبیعت است. این نظریه ناهماهنگی میان نظریه نسبیت اینشتین و مکانیک کوانتوم را حل کرده است و پیش بینی می کند که ذرات اولیه به جای متمرکز بودن در یک نقطه از ریسمان های یک بعدی بسیار کوچکی تشکیل شده اند.

پژوهش های تخصصی استاد

دکتر کامران وفا یک نظریه پرداز ریسمان است. تمرکز تحقیقات او بر ماهیت گرانش کوانتومی و رابطه بین هندسه و نظریه های میدان های کوانتومی قرار دارد. دکتر وفا در جامعه فیزیکدانان «نظریه ریسمان» به خاطر نظریاتی که به اتفاق همکارش دکتر اشترومینگر ارائه دادند، به شهرت رسیدند. طبق نظریه ریسمان تمام نیروها و ذرات طبیعی از ریسمان های بسیار کوچک لرزانی ساخته شده اند. این نظریه، کل درک انسان از جهان و به خصوص سیاهچاله ها را دگرگون می کند.

دکتر کامران وفا یک نظریه پرداز ریسمان است

یکی از نظریه پردازان ریسمان به نام پولچینسکی نشان داده که این نظریه شامل ذراتی دو بعدی یا چند بعدی است که «شامه» نامیده می شوند. شامه یا برین که خلاصه شده واژه membrane است، در اصل به معنای غشا است. این نظریه به ایجاد شاخه کاملا جدیدی در کیهان شناسی منجر شد که در آن ممکن است شامه ها جهان هایی جزیره وار باشند که در بُعد دیگر فضا شناور هستند و با یکدیگر برخورد می کنند یا ممکن است در بعد بالاتری با هم ارتباط برقرار کنند.

دکتر وفا علاوه بر آنچه گفته شد به خاطر توضیح رابطه بین هندسه و نظریه های میدان که از دوگانگی های ریسمان ها بر می آید، شناخته می شود. دستاوردهای او و یکی دیگر از همکارانش در این زمینه در قالب فرضیه ای به نام گوپا کومار – وفا معرفی شده. این موضوع با عنوان «مهندسی هندسی نظریه های میدان کوانتومی» شناخته می شود.

وفا در سال ۱۹۹۷ به همراه رابرت برندنبرگ نظریه F را ارائه داد؛ نظریه ای که با افزودن یک بعد جدید به نظریه M تصویری ۱۲ بعدی از کائنات ارائه می دهد. نظریه پردازان از نظریه F استقبال خوبی کردند چرا که این نظریه با بعد اضافی خود، مسائل باقی مانده در نظریه M را به خوبی حل می کند اما از آنجا که بعد اضافی مطرح شده در نظریه F، بعد مکانی نیست، این احتمال مطرح می شود که زمان دو بعدی باشد.

در این صورت زمان، به جای خطی، صفحه ای خواهد بود. به این ترتیب نه تنها امکان سفر در زمان و رفتن به گذشته و آینده وجود خواهد داشت، بلکه حتی می توان درون تک تک لحظه ها در جهت عمود بر سیر زمان نیز حرکت کرد؛ بنابراین شاید درون هر لحظه، ابدیتی نهفته باشد و با افزودن یک بعد زمانی جدید به معادله های توصیف کننده کائنات بتوان بسیاری از مسائل حل نشده فیزیکِ امروز را حل کرد.

کامران وفا در مسیر پژوهش های خود کوشیده راهی برای فهمیدن معانی نهفته دوگانگی های ریسمان ها و همچنین به کارگیری نظریه ابرریسمان برای حل مسائل حل نشده در فیزیک ذرات بنیادی پیدا کند و مشارکت های گسترده ای هم در زمینه نظریه های ریسمان توپولوژیک و فهمیدن تقارن آینه ای و ساخت مدار – خمینه در نظریه ریسمان، داشته است.

در نظریه ریسمان تمام نیروها و ذرات وحدت می یابند

نظریه ریسمان ها

در نظریه ریسمان تمام نیروها و ذرات وحدت می یابند. در نتیجه می توان توجیه جامع و کاملی از کیهان را در تئوری ریسمان پیدا کرد. به این دلیل گاهی آن را تئوری همه چیز می نامند. سالیان سال تصور فیزیکدان ها آن بود که فضا سه بعدی است اما از ابتدای قرن بیستم این تصور کم کم تغییر کرد.

در ابتدا این نظریه مطرح شد که شاید فضا چهار بعدی باشد ولی با گذشت زمان تعداد ابعاد فضا باز هم بیشتر شد. در سال ۱۹۸۴ انقلاب ابرریسمان ها به وقوع پیوست. نظریه ریسمان ها تمامی جهان را متشکل از ریسمان های انرژی مرتعش یک بعدی می داند که در ۹ بعد مکانی و یک بعد زمانی در حال ارتعاش هستند. سپس در سال ۱۹۹۵، «ادوارد ویتن» از موسسه پژوهش های پیشرفته پرینستون آمریکا و «پائول تاونسند» از دانشگاه کمبریج بعد فضایی دیگری را نیز به نظریه ریسمان ها اضافه کرده و نظریه دیگری به نام نظریه M را ارائه کردند.

این نظریه در واقع تعمیمی از نسخه های متفاوت نظریه ریسمان بود اما به رغم موفقیت های ارزنده نظریه M، این نظریه نیز نتوانست تفاوت های موجود میان نسخه های مختلف نظریه های ریسمان را حذف کند و دقیقا در همین جا بود که سر و کله کامران وفا و نظریه اش یعنی نظریه F پیدا شد؛ نظریه ای که با افزودن یک بعد جدید به نظریه M، تصویری ۱۲ بعدی از کائنات ارائه می دهد. نظریه پردازان مشتاقانه از نظریه F استقبال کردند چرا که این نظریه با بعد اضافی خود، مسائل باقیمانده در نظریه M را به خوبی حل می کند اما از آنجایی که بعد اضافی مطرح شده در نظریه F، نه یک بعد مکانی بلکه یک بعد زمانی است، بنابراین نظریه مزبور، پیامدها و چالش های فلسفی عمیقی را نیز با خود به میدان آورده است.

در واقع بعد زمانی جدید مطرح شده توسط وفا ویژگی های آنچنان اسرارآمیزی به جهان می دهد که فیزیکدان ها را از واقعی پنداشتن آن نگران می کند. به عنوان مثال در حالی که در نظریه ۱۱ بعدی M اصل نسبیت «اینشتین» همچنان پابرجاست، در نظریه ۱۲ بعدی وفا این اصل اعتبار خود را از دست می دهد. همین امر یکی از عواملی است که فیزیکدان ها را در پذیرش بعد زمانی جدید دچار تردید می کند. رابرت برندنبرگر و کامران وفا، به دنبال پاسخ اینکه چرا ما در فضا- زمان چهار بعدی زندگی می کنیم، تصور کردند که شاید این به دلیل خواص ریسمان ها باشد. در سناریوی آنها، جهان در تقارن کامل شروع شده و تمام ابعاد بالاتر در مقیاس پلانک پیچیده شده اند. آنچه که جهان را از انبساط بازداشته حلقه هایی از ریسمان ها بوده که به دور ابعاد مختلف محکم حلقه شده اند.[نظریه ریسمان های دکتر “کامران وفا”]

پروفسور وفا آینده نظریه ریسمان را نامعلوم اما هیجان انگیز می داند

آنها نشان دادند که در ابعاد فضایی سه یا کمتر، احتمال بیشتری وجود دارد که ریسمان ها و ضد ریسمان ها با یکدیگر برخورد کنند. هر بار که این تصادف رخ دهد، ریسمان ها از هم باز شده و ابعاد به بیرون می جهاند. ویژگی جالب این سناریو این است که با استفاده از توپولوژی ریسمان ها می توان بطور تقریبی توضیح داد که چرا ما در اطراف خود، این فضا- زمان چهار بعدی آشنا را می بینیم. با اینکه جهان های با ابعاد بالاتر، محتمل هستند اما احتمال کمی وجود دارد که شاهد وجود آنها باشیم، زیرا هنوز به وسیله ریسمان ها و ضد ریسمان ها به سختی بسته و محکم شده اند.

اما خود کامران وفا به گونه ای دیگر می اندیشد. هر چند او نیز قبول دارد که بُعد زمانی اضافی از بسیاری جهات به یک ابزار ریاضی انتزاعی شبیه تر است تا به یک هویت فیزیکی واقعی، ولی در عین حال معتقد است چنین برداشتی در آینده نزدیک تغییر خواهد کرد. وفا در این باره می گوید: «در حال حاضر شاید به نظریه F صرفا به عنوان یک ساز و کار ریاضی مناسب تر برای تبیین رفتار کیهان نگاه شود اما فراموش نکنیم که در تاریخ فیزیک، همواره پشت سر سازوکارهای ریاضی جدید، پدیده های فیزیکی جدیدی نیز کشف شده اند.»

پروفسور وفا در این مورد به عنوان مثال به کوارک ها اشاره می کند. تا همین چند دهه قبل به کوراک ها صرفا به عنوان یک ساز و کار ریاضی برای تبیین رفتار ذراتی نظیر پروتون ها نگاه می کردند اما امروزه اغلب فیزیکدان ها معتقدند کوراک ها واقعا در جهان وجود دارند. ممکن است مشابه چنین سرنوشتی در انتظار بعد زمانی جدید و اسرارآمیز نظریه F نیز باشد. پروفسور وفا آینده نظریه ریسمان را نامعلوم اما هیجان انگیز می داند. وی می گوید: «این نظریه، فیزیکدانان را به بینش های فیزیکی درخشانی هدایت کرده و همچنین دارای ساختار بسیار غنی ریاضی است، طوری که تاکنون در عالم ریاضیات چندین انقلاب فکری به وجود آورده است و این بینش و اتصالی که در ریاضیات و فیزیک به وجود آورده ما را بیشتر به اعتبار آن مطمئن می سازد.»