انسان ریاضی را ابداع کرد یا ریاضی انسان را به تکامل رساند؟
به نظر من نهتنها علم ریاضی، بلکه سایر علوم نیز از ازل وجود داشتهاست و این انسان بوده که برای رسیدن به تکامل و تامین نیازهایش مجبور به شناسایی این علوم شده است.
با این پاسخ چالشبرانگیز سوال دیگری پیش میآید که اصولا چرا انسان برای بقا ناچار به توسعه علم ریاضی شد؟
بشر از ابتدا برای تامین نیاز روزمره خود مثل بررسی حساب کتابهای مالی خود اعم از شمارش احشام، مزارع، تقسیم اموال و... ناگزیر نیازمند به یادگیری این علم بود. به همین دلیل در ابتدا تعریفهای استانداردی از علم ریاضی به وجود آورد مثلا یک را با نشان دادن یک شیء و عدد2 را با نشان دادن دو شیء تعریف کرد و... به همین ترتیب ضرب و تقسیم و اعداد کسری نیز بنابر نیازهای او فرا گرفته شد. مثلا فرد برای تقسیم هفت سیب بین پنج نفر نیاز به یادگیری اعداد کسری داشت، زیرا او نمیتوانست به هر نفر دو سیب بدهد؛ بنابراین او عدد کسری را تعریف میکند و سهم هر فرد را هفت پنجم در نظر میگیرد، پس از آن نیز مجبور است بنابر نیازهایش پی به عدد گویا، رادیکالی و غیر کسری ببرد.
دنیای بدون علم ریاضی از نگاه شما چگونه دنیایی میتوانست باشد؟
شاید ظهور برخی از تکنولوژیهای امروزی مانند موبایل در گذشتهای نه چندان دور مانند نیم قرن پیش برای برخی از افراد قابل تصور نباشد و اصلا در خوابشان هم نمیآمد که چنین تکنولوژیهایی به وجود خواهد آمد. حدود 40سال پیش یکسری اسباب بازی ابداع شد که دو کودک میتوانستند از فاصله تقریبی صدمتر با یکدیگر ارتباط صوتی برقرار کنند یا اینکه پلیس با بیسیم خود یا ماشین در حال گشتزنیاش با مرکز ارتباط برقرار میکرد، اما امروزه با توسعه علم ریاضیات انفجار تکنولوژیهای نوین برای وسیلههای ارتباطی به وجود آمده است که استفادهکننده آن تنها مختص یک شهر یا منطقه یا فاصله محدود نیست. حدود دو میلیارد استفادهکننده موبایل در دنیا وجود دارد و اینک این تکنولوژی حتی در جاهای دور افتاده و روستایی نیز دیده میشود. هر یک از افراد برای خود شماره خاصی دارند. این شماره در واقع با کدهای صفر و یک آدرس آنان محسوب میشود که پیداکردن و شناسایی این حجم عظیم از دنبالههای صفر و یک و آدمهای در حال حرکت بسیار دشوار است. تکنولوژی دیگر اینترنت است که همه به نوعی با آن آشنایی داریم. در این تکنولوژی هنگامی که فرد یک کلمهای مانند ایران (Iran) را در اینترنت جستجو میکند در عرض چند صدم ثانیه نزدیک به 500 ،600 میلیون آدرس مسیر ذخیره اطلاعات که مرتبط با این کلمه است برای او باز میشود. سپس موتور جستجوگر بنابر شناخت، اطلاعات و نیاز مخاطبش ده تا 20 آدرس نخست را در اولویت قرار میدهد. همچنین در صفحه اول هم پیش بینی میکند کدام یک از آدرسها اول، دوم، سوم و... باشد. پیشرفت تکنولوژیها و به کارگیری این نوع امکانات به خاطر رشد الگوریتمهای ریاضی است. همچنین امروزه برای شناسایی متهمان و مجرمان جنایی و قضایی نیازمند به بررسی توالی DNA این افراد هستیم. هر فرد توالی DNA خاصی دارد که تنها مختص به خود او است. این توالی از میلیاردها زیر واحد G، C، T، A با نظم خاصی در کنار یکدیگر تشکیل شده است. بررسی چیدمان چند میلیاردی زیرواحدهای هر فرد یا بررسی و مطابقت سلولهای سالم با سلولهای سرطانی یا آسیبدیده و شناسایی نقص ژنی هریک از این توالیها، الگوریتمهای ریاضی و علوم کامپیوتری را میطلبد؛ بنابراین درمییابیم علم ریاضی به عنوان علم مادر به نوعی با تمام علوم سر و کار دارد و سایر علوم نیز با علم ریاضی ارتباط تنگاتنگی دارد؛ بنابراین میتوان گفت پیشرفت تکنولوژی بشر امروز مرهون این علم است به طوری که اگر این علم نباشد، شیرازه تمام علوم ازهم گسیخته خواهد شد.
خیلیها از دوران تحصیل خاطراتی دردناک و تصویری وحشتناک از علم ریاضی دارند، اما بارها از ریاضیدانها شنیدهایم ریاضی، علمی جذاب است. آیا شما میتوانید زیبایی این علم را برای ما بازگو کنید؟
با یک مثال شروع میکنم. در علم ریاضیات بعضی از اشکال از وجوه چندوجهی منتظم تشکیل شدهاست. یونانیهای باستان اولین کسانی هستند که از وجوه پنجچندوجهی منتظم مطلع بودند. مطالعه این اجسام اولین بار از سوی افلاطون و اقلیدس شروع شد، به همین دلیل این اشکال را اجسام افلاطونی یا چندوجهیهای افلاطونی مینامند. چندوجهیهای منتظم از روی تعداد وجوه آنها نامگذاری میشود. مثلا چهاروجهی با چهار وجه مثلثی، شش وجهی یا مکعب با شش وجه مربعی، هشت وجهی با هشت وجه مثلثی، 12 وجهی با 12 وجه پنج ضلعی و 20 وجهی با 20 وجه مثلثی مشخص میشوند. مثلا در حال حاضر یکی از زیباییهای علم ریاضی این است که چرا 12 وجهی پنج ضلعی داریم؟ آیا میتوان همه نوع پنجضلعی هم داشته باشیم؟ یعنی آیا 13 وجهی پنج ضلعی هم در طبیعت وجود دارد؟ آیا میتوان 12 وجهی پیدا کرد که از 11 تا پنج ضلعی و یکی شش ضلعی یا 14 وجهی که از 12تا پنج ضلعی و دو تا ششضلعی تشکیل شده باشد؟ 15 و 16 وجهی چطور؟
کشف و ساخت این چندوجهیها خیلی جالب است. در سال 1967 میلادی یک آرشیتکت معروف به نام ریچارد باکمینستر فولر در زمان برپایی نمایشگاه جهانی مونترال بیوسفر، یک سازه زیبای ژئودزیکی برای این نمایشگاه ساخت. شیمیدانان زیادی از این سازهایده گرفتند که شاید مولکولهایی در طبیعت با چنین مشخصاتی وجود داشته باشد که هرکدام به سه راس وصل شده باشد و هر وجه آن پنجضلعی یا شش ضلعی باشد. آنان به دنبال کشف چنین مولکولهایی در طبیعت رفتند و در نهایت نیز مولکولهای بسیاری با چنین خصوصیاتی پیدا کردند. مثلا مولکولهای کربنی و طرز چیدمانشان در کنار هم به دلیل شباهتشان به گنبد ژئودزی فولر با نام توپهای باکی یا فولرنز شناخته شدهاست. شاید یکی از زیباییها و شاهکارهای علم ریاضی در این باشد که وجود چنین فرضیههایی در جهان طبیعی هم به تحقق پیوسته است. زیبایی به کارگیری از چنین سازههایی تنها مختص به این علوم زیستی و شیمیایی نیست، بلکه میتوان در سایر علوم مانند معماری نیز ردپایی از این چندوجهیها را دنبال کرد و به ساختارهای بسیار زیبا و جالبی دست یافت. نمونه بارز چنین ترکیبات زیبا را میتوان درکاشیکاریهای بناها و آثار باستانی دید مثلا برای چیدمان و کاشیکاری ساختمانها از تعداد مشخصی چندوجهی استفاده میشود و حالتهای دیگری را نمیتوان برای آن متصور شد. همه این مسائل بر جذابیتهای علم ریاضی میافزاید. همچنین میتوان این زیباییها را با دیدی متفاوت در محیط پیرامونمان جستجو کنیم مثلا من هر وقت از جاده اتوبان زنجان ـ تبریز گذر میکنم با خودنماییکردن رشته کوههای زیبایی که متشکل از چند منحنی رنگارنگ است، بناگاه یاد منحنیهای ریاضی میافتم و زیباییهای طبیعت را با دیدی ریاضی مینگرم و لذت میبرم.
پس با وجود این زیبایی آیا سیستم آموزشی ما ایرادی دارد که همه، نه تصحیح میکنم، خیلیها از درس ریاضی خوششان نمیآید؟
من بارها در مورد این قضیه فکر کردهام حتی دلیل این مساله را هم در زندگی شخصی خودم جستجو کردم. به نظر من روش یاددهی و تشویق معلم در یادگیری علم ریاضی تاثیر خیلی زیادی روی میزان علاقهمندی افراد به ریاضیات دارد. گاهی تحقیر، تشر و توسل به زور نهتنها مانع یادگیری این علم میشود، بلکه باعث انزجار و تنفر فرد نسبت به این درس هم خواهد شد. من هنگامی که میخواستم وارد پایه اول دبستان شوم در مدرسهمان دو کلاس پایه اول بود. معلم یکی از این کلاسها بسیار بداخلاق بود. شیوه آموزش او زور و تحقیرکردن دانشآموزان بود. برخلاف این شیوه درسی، معلم کلاس دیگر، فردی خوش اخلاق و مهربان به نام آقایمحرری (مرحوم) بود. به طور تصادفی من جزو دانشآموزان کلاس معلم خوشاخلاق افتادم که خط سرنوشت مرا رقم زد و در مقاطع بالاتر به علت علاقهمند شدن به این علم، رشته تحصیلی خود را علم ریاضیات انتخاب کردم تا با انگیزه پرسشگری خود دنبال نامکشوفات این علم بروم. مساله بعدی، علاقهمندی آموزگاران به این رشته است. متاسفانه در یک برهه زمانی به دلیل بحرانهای کاری و نبود شغلی مناسب باعث شده است عدهای به خاطر وضع نابسامان اقتصادی وتامین مایحتاج زندگیشان، شغل آموزگاری را برگزینند؛ شغلی که کوچکترین علاقهای بهآن نداشته و شاید هم نسبت به آن انزجار و تنفر داشته باشند؛ البته برخی افراد هم با علاقه وارد این حرفه شدهاند، اما گاهی دغدغههای فکری متاثر از مسائل اقتصادی و مالی معلمان نیز خلائی در امر یادگیری به وجود میآورد. به همین دلیل نمیتوان تنها معلمان را مقصر اصلی این امر دانست. متاسفانه اغلب کشورها به مساله تامین مخارج زندگی معلمان بهای کمی میدهند، اما امروزه دولتها کمکم دریافتهاند باید بخش بزرگی از منابع مالی خودشان را به امر تعلیم و تربیت اختصاص دهند. جدا از این مسائل، داشتن استعداد برای فراگیری علم ریاضی نیز سهم بسزایی ایفا میکند، بنابراین اگرچنانچه این استعدادها از سوی معلم شناسایی و تقویت شود و در موقعیت مطلوب فراگیری آن قرار بگیرد، حتما فرد در این رشته تحصیلی به موفقیت خواهد رسید. من علاقه بسیاری به رشتههای دیگر از قبیل نقاشی، ادبیات، موسیقی و ورزش داشتهام، اما موقعیت زندگی من ایجاب کرد وارد دنیای ریاضیات شوم.
آیا طی دوران زندگی ریاضیتان، مثالهایی از یک سیستم آموزشی منحصر بهفرد یا تدریس خاص و نمونهای از یک مدرس دیدهاید که بتواند چهره جذاب ریاضی را برای دانشآموزان یا دانشجویان به نمایش بگذارد؟
در حال حاضر روشهای بسیار سادهای وجود دارد که میتوان با به کارگیری آن روشها، درس ریاضی را به کام دانشآموزان شیرین و ماندگاری این علم را زیاد کرد. مثلا یک معلم علاقهمند به این درس میتواند شیوههای یادگیری را حتی خود ابداع کند و به محصلان یاد بدهد. گاهی شیوه ومنش یک استاد یا آموزگار هم در ماندگاری این درس میتواند کمک حال باشد و الگویی برای محصلان و دانشآموختگان این رشته شود. مثلا من زمان دانشجویی از تجربههای پروفسور تقی فاطمی، استاد برجسته علم ریاضیات بهرههای فراوانی بردهام. ایشان انضباط خاصی برای درس دادن داشت. معمولا دانشجویان به دلیل سختی شیوه تدریس ایشان، این واحد را که اختیاری بود، با این استاد بر نمیداشتند، اما من و یکی از دوستانم درس ایشان را انتخاب کردیم. هر روز کلاس ساعت 8 برای ما دو نفر تشکیل میشد. اغلب استاد قبل از ساعت 8 و جلوتر از ما در کلاس حاضر میشد. یک روز تصادفا هردوی ما دیر سر کلاس حاضرشدیم. استاد در این فاصله درس خود را روی تخته نوشته بود و با آمدن ما تخته را پاک کرد. این کار استاد به ما درس وظیفهشناسی داد.
با وجود هزاران سال تاریخ علم ریاضی، آیا هنوز نامکشوفاتی در این علم باقی مانده که محققان و ریاضیدانان بخواهند روی آن کار کنند؟
به نظر من نامکشوفات بیشتراز مکشوفات است، زیرا بشر اندک دانشی در حد میکروسکوپی دارد و برای رسیدن به نامکشوفات راه بسیاری در پیش رو دارد. ریاضیات مسائل حل نشده زیادی در زمینههای مختلف مانند الگوریتم و گراف دارد. یکی از نامکشوفات جهان امروزی، کشف این مساله است که آیا همه فولرنها همیلتونی هستند؟ ویلیام همیلتون یک ریاضیدان ایرلندیالاصل است که یک بازی به نام پازل همیلتون اختراع کرد. این بازی شامل یافتن و تعقیب مسیری است که باید تنها یک بار از هر راس آن بگذرد. حل این بازی در چندوجهیهای افلاطونی ساده است، اما آیا در تمام چندوجهیها این کار شدنی است؟ مثلا فروشندهای را در نظر بگیرید که بخواهد کالایی را در شهرهای مختلف بفروشد. او چگونه میتواند از هرشهری فقط یک بار برود تا بار دیگر به زادگاه خود بازگردد؟ اصلا انجام چنین کاری امکانپذیر است؟ این گونه موارد پایه تعدادی از مسائل حلنشده علم ریاضی محسوب میشود، چون پیداکردن چنین الگوریتم بزرگی نیازمند زمان طولانی است. هنوز هم ثابت نشده است آیا الگوریتمی وجود دارد که بتوان به سرعت پاسخ چنین مسالهای را حل کند؟ حل چنین مسالهای در 40 دهه اخیر یکی از بزرگترین مسائل علم ریاضی محسوب میشود که اگر راهحلی ساده و سریع برای آن بیابیم گره بسیاری از مسائل دیگر باز خواهد شد. مثلا اگر رمز کارت بانکی را در نظر بگیریم، این رمز دارای چهار رقم است. هنگامی که این کارت وارد دستگاه کارتخوان میشود رویش 16 رقم درج شده است و در پشت نوار کارت، رمزی وجود دارد که اگر هر شخصی آن کارت را هم پیدا کند، رمز نوار آنرا پیدا نخواهد کرد. بر اساس تئوریها پیشبینی شده است هیچ کس نمیتواند تمام حالتهای احتمالی این رمز را حتی با سریعترین کامپیوترهای دنیا پیدا کند، چون عمرش کفاف نخواهد داد، اما شاید با حل این مساله بسیاری از رمزگذاریهای امروزی نیز رمزگشایی شود. حل این سوال و پیداکردن اجسام فولرنی، نامکشوفات و مسائل جدید دیگری را به همراه خود خواهد آورد و ما همچنان نامکشوفاتی خواهیم داشت که باید راهحلی برای آن مسائل پیدا کنیم. در واقع باید گفت، ریاضیدانان وقتی خوشحالند که مسالهای داشته باشند! و مردم زمانی خوشحالند که هیچ مسالهای در زندگی نداشته باشند. به زبان دیگر، ریاضیدانان همواره باحل اینگونه مسائل زندهاند و زندگی برای آنان با حل این نامکشوفات زیباست.
یک ریاضیدان مثل شما از صبح که از خواب برمیخیزد تا شب که به بستر برود چه کارهایی انجام میدهد؟
ریاضیپیشگان اغلب ذهنشان درگیر مسائل ریاضی است؛ بنابراین طبیعی است وقتی از صبح بلند میشوند تا زمانی که به بستر میروند، ذهنشان مدام درگیر حل یک مساله یا تحقیق و تفحص برای ارائه مقاله علمی باشد. بارها برای من این مساله پیش آمده که ذهنم مدام درگیر حل مسالهای بوده و تا پاسی از شب به راهحلها و جوابهای این مسالهاندیشیدهام و در خواب و بیداری به جواب نهایی آن رسیدهام و صبح روز بعد با خشنودی از حل این مساله، روز زیبایی را آغاز کردهام. جدای از این مسائل گاهی یک ریاضی پیشه که عضو هیات علمی دانشگاهی محسوب میشود، اغلب هنگام رسیدن به منزل، درس روز فردا را تمرین میکند. شاید برای خیلی از افراد این سوال پیش بیاید که من به عنوان فردی که دارای مدرک دکترا هستم و سالها در این زمینه به تحقیق و تفحص پرداخته و بارها این درس را تدریس کردهام، چرا باید بار دیگر درس فردا را شب قبل از جلسه آماده کنم؛ البته منظور از آمادگی، حفظ جزوهها نیست بلکه باید یک مدرس دانشگاه با آمادگی کامل سر کلاس حاضر شود و گاهی برای جذابیت یادگیری درس وانمود کند که نسبت به آن مساله آگاهی ندارد تا دانشجو جواب آن مساله را پیدا کند. مدرس دانشگاه باید از وهله اول به دانشجو بفهماند که من مدرس هم نسبت به همه مسائل آگاهی ندارم. یک مدرس دانشگاه باید از شب قبل برنامه درسی روز آینده را در ذهن خود طراحی کند که چگونه با طرح مساله، انگیزه جستجو گری حل مساله را در بین دانشجو ایجاد کند. همچنین گاهی ممکن است مدرس دانشگاه اثبات فرضیهای را فراموش کند و با وجود اینکه بارها آن درس را آموزش داده است، نتواند آن فرضیه را بیان کند، بنابراین آمادگی قبلی برای جلسه روز بعد یکی از ملزوماتی است که یک مدرس دانشگاه ملزم به انجام آن است.
اگر روزی ریاضیدانی نخواهد معلم مدرسه یا استاد دانشگاه شود، چه کارهایی میتواند بکند؟
متاسفانه با وجود اهمیت این علوم پایه، شغل کمی جز مدرسی در انتظار فارغالتحصیلان این رشته در بازار کار است. امروزه بسیاری از مشاغل و کوچکترین مسائل اجتماعی نیازمند به کارگیری راهحلهای علمی این علوم پایه هستند. مثلا با توسل به این علم میتوان بسیاری از مسائل مهمی کهامروزه کشور ما درگیر آن است مانند آلودگی هوا یا ترافیک کلانشهرها را با به کارگیری این علم و سایر علوم پایه دیگربرطرف کرد، اما متاسفانه بخش صنعتی جامعه ما نسبت به تبحر و توانمندیهای افراد این رشته واقف نیستند و نمیدانند اگر از یک ریاضیدان استفاده کنند، چقدر کارهایشان راحتتر پیش میرود مثلا در برخی از مشاغل، افرادی روی کار آمدهاند که توانایی ذهن یک ریاضیدان را ندارد؛ فارغالتحصیلان رشته ریاضی به دلیل اینکه ذهنشان مدام در گیر مسائل ریاضی است، نسبت به سایر فارغ التحصیلان در اموری مانند حسابداری، حسابرسی بانکی و برنامه نویسی موفقتر هستند. در بسیاری از پروژههای بزرگ نیز نیازمند به استفاده از تبحر ریاضیدانان هستیم به عنوان مثال کارخانه بزرگی برای جابه جایی کارمندانش از 150 وسیله نقلیه استفاده میکند در حالی که میتوان با یک برنامهریزی مدون و طراحی وبه کارگیری یک نرمافزار، هزینههای مصرفی را تقلیل داد و بهترین مسیر انتخابی را تعیین کرد. این نرم افزار طراحی میکند که رانندگان از چه مسیری با چه تعداد نیروی کاری حرکت کنند تا تعداد وسیلههای نقلیه کمتری به کار برده شود. حتی در این برنامهنویسی تعیین میشود اگر چنانچه کارگر یا کارمندی تغییر مکان داد، بهترین مسیر انتخابی کدام است، اما متاسفانه صاحبان این کارخانه ترجیح میدهند روزانه 150 وسیله نقلیهشان جابهجا شود، اما یک بار هزینهای بابت طراحی یک برنامه خرج نکنند. به نظر من یکی از دلیلهایی که فارغالتحصیلان این رشته بازار کار چندانی ندارند مربوط به نداشتن برنامهای مدون و حساب شده در جامعه است. متاسفانه گاهی اوقات بدون در نظر گرفتن بازار کاری آینده و نیاز جامعه، دانشجویانی را جذب و پرورش میدهیم. با همه این شرایط به نظر میرسد اگر یک تا 2 درصدی که طبق قانون قرار است برای تحقیقات در بخش صنعت تعلق بگیرد، هم بسیاری از مشکلات فارغالتحصیلان این رشته برطرف و فرصتهای شغلی زیادی برای آنان ایجاد شود و هم مسائل عمدهای از کشورحل شود.
وضع آموزشی و تحقیق ریاضیات را در ایران چگونه ارزیابی میکنید؟
شاید نتایج آزمونهای تیمز و پرلز نشان از سطح پایین علمی کشورمان داشته باشد، اما طبق مطالعات و تجربیاتی که من طی سالهای متمادی با سفر به گوشه و کنار جهان کسب کردهام به جرات میتوانم بگویم سطح متوسط علمی کشورمان نه تنها پایین نیست، بلکه خوب هم است و محصلان ما نیز میتوانند گلیم خودشان را از آب بیرون بکشند. دانشجویان ما نیز از سطح علمی خوبی برخوردارند چون منابع درسیشان مطابق با منابع سطح جهانی است. دو، سه سال تعطیلی دانشگاهها در سالهای پس از انقلاب فرصتی ـ گرچه گرانبهاـ شد که استادان، کتابهای استاندارد خارجی زیادی را برای دوره لیسانس و فوقلیسانس ترجمه کنند و اینگونه منابع برای سالها در اختیار دانشجویان این رشته قرار گیرد. امروزه نیز با گسترش اینترنت و دسترسی سریع به منابع رایگان انگلیسی در تامین این منابع بهروزشده جهان امکاناتی فراهم شده است. تامین این منابع قابل مقایسه با دهه 40 نیست. در آن زمان کتاب منبع فارسی کمیاب بود، چه برسد به منبع انگلیسی. آن دوران استادان ما تمرینها را روی یک کاغذ مینوشتند و به پشت دفتر کارشان میچسباندند. آن موقع دستگاه زیراکس نبود و ما باید با دست تمام تمرینها را از روی دیوار مینوشتیم. گاهی جوهر خودکارمان تمام میشد و ما مجبور بودیم بقیه تمرینها را با مداد بنویسیم. خوشبختانه این نوع مسائل اینک برای دانشجویان ما مطرح نیست و امکانات زیادی برای آنان فراهم شده و منابع مختلف به روزی نیز در اختیارشان است. متاسفانه برخی از افراد از زاویه بدی به این مسائل نگاه میکنند و پیوسته در پی خردهگیری هستند و پیشرفتهای امروزی کشورمان را مانند رشد زیاد دانشگاهها و تعداد زیاد دانشجویان و ورود چشمگیر و بینظیر خانمها در عرصه علم و دانش نادیده میگیرند.
فرزانه صدقی / جامجم
در تپش این هفته، ماجرای فریب و تعرض در پوشش عرفانهای دروغین و رمالی را بررسی کردیم