ده آزمایش که جهان را متحول کرد

هاینریش هرتز و كشف امواج رادیویى

در سال ۱۸۸۸ یك جرقه سوسوزن در محیط تاریك آزمایشگاهى در آلمان نویدبخش شروع یك انقلاب فنى با ابعادى بى سابقه شد. هاینریش هرتز فیزیكدان سی ویک ساله در انستیتو فنى كالسروهه یك مدار الكتریكى به وجود آورده بود كه در گوشه آزمایشگاهش جرقه زد و او جرقه دیگرى را در گوشه دیگر اتاق درست روبه روى آن مشاهده كرد. هرتز وجود امواج نامریى انرژى الكترومغناطیس را نشان داد كه قادرند به سرعت نور حتى در فضاى خالى حركت كند. وجود این امواج را فیزیكدان اسكاتلندى جیمز كلارك ماكسولى پانزده سال پیش از آن پیش بینى كرده بود و از آن زمان تا به امروز به صورت اساس و پایه شبكه جهانى رادیو، تلویزیون و مخابرات دور درآمده است.

استانلى میلگرام و اطاعت از قدرت

در جون ۱۹۶۱ اطلاعیه در روزنامه اى در ایالت كنكتیكات از خوانندگان دعوت به شركت در یك مطالعه علمى درباره حافظه كرد. اطلاعیه را یك پروفسور بیست وهفت ساله روانشناس در دانشگاه ییل به نام استانل میلگرام داده بود، ولى آزمایش مورد نظر واقعاً آن طور كه در بادى امر به نظر مى رسید نبود. به كسانى كه در این تجربه شركت داشتند گفته شده بود كه موضوع مورد نظر تاثیر تنبیه بر روى یادگیرى است و آ نها را به اتاقى هدایت مى كردند كه مردى را در آنجا با سیم هاى داراى الكترود بسته بودند و گفته مى شد مى توانستند شوك هاى دردناكى به او بدهند. سپس به شركت كنندگان گفته مى شد كه فهرستى از واژه هایى كه با تداعى به دنبال یكدیگر مى آمدند به صداى بلند بخوانند و هنگامى كه شاگرد مورد نظر در بازگویى آن واژه ها دچار اشتباه مى شد با هر اشتباه یك شوك الكتریكى به وى وارد كنند.

این كار به كمك كنسولى با كلید هاى مختلف از پانزده تا چهارصدوپنجاه ولت صورت مى گرفت. شركت كنندگان كه با دیوارى از شاگرد جدا شده بودند مى توانستند فریاد هاى ناشى از درد او را در پى هر بار وارد شدن شوك الكتریكى به دنبال اشتباه بشنوند. با بدتر شدن وضع و زجر كشیدن شاگرد مورد نظر بسیارى از شركت كنندگان معترض شدند ولى دانشمند مسئول در پاسخ تنها مى گفت كه آزمایش باید ادامه یابد و شصت وپنج درصد آنها هم به این كار ادامه دادند. با بالا رفتن میزان ولتاژ شوك هاى الكتریكى كم كم ضجه ها و فریاد ها تبدیل به سكوتى شوم شدند. تنها پس از آن كه آزمایش به پایان رسید، حقیقت به شركت كنندگان گفته شد: این شاگرد اصلاً یك هنرپیشه بوده و درد و رنجى در كار نبوده است. میلگرام نشان داد كه مى توان مردم عادى را اگر تصور كنند كه مى توانند از مسئولیت شانه خالى كنند و آن را به مقامات واگذارند، به زجر دادن افراد غریبه تا حد مرگ تشویق و قانع كرد. در دهه ۱۹۶۰ تجربه میلگرام آب سردی بود بر خشم ناشى از اعمال نازى ها. همان طور كه رسوایى اخیر در مورد نحوه رفتار با زندانیان عراقى نشان داد، تجربه میلگرام هنوز هم اهمیت خود را از دست نداده است.

انریكو فرمى و نخستین واكنش زنجیره اى هسته

تاریخ ۱۹۴۳ فكر خارج ساختن انرژى مفید از اتم ها را برخى از برجسته ترین دانشمندان جهان از جمله اینشتین بسیار دور از دسترس مى پنداشتند تا آنكه از تجربه اى كه مخفیانه در حیاط خلوتى در دانشگاه شیكاگو صورت گرفته بود خبر دار شد؟ در یك روز سرد ماه دسامبر ۱۹۴۲ فیزیكدان ایتالیایى و برنده جایزه نوبل انریكو فرمى كار ساخت نخستین رآكتور اتمى جهان را كه تقریباً شكل كروى داشت به اتمام رساند. این رآكتور شامل چندین تن گرانیت و اورانیوم رادیواكتیو به همراه میله هاى مركزى از جنس كارمیوم بود. اینها طورى طراحى شده بودند كه مى توانستند نوترون هاى خارج شده توسط اتم هاى اورانیوم را كه هر یك قادرند اتم هاى اورانیوم بیشترى را بشكافند، جمع آورى كنند و بدین ترتیب زنجیره اى از واكنش ها را موجب شوند كه بالقوه قابلیت انفجارى دارند. هنگامى كه فرمى دستور داد میله هاى كنترول به آرامى خارج شوند تا نوترون ها آنقدر زیاد شوند كه بتوانند واكنش زنجیره اى را تداوم بخشند، رآكتور عظیم شروع به تولید نیرو كرد. فرمى گذاشت به مدت چهار و نیم دقیقه این جریان ادامه یابد. نیروى تولید شده به زور بیشتر از نیم وات مى شد، ولى بدین ترتیب ثابت شد كه واكنش زنجیره اى واقعى است و مى توان آن را كنترل كرد. نیروى هسته اى هدیه اى بود كه او به دنیا داد.

تایید نظریه جاذبه اینشتین توسط ادینگتون

آلبرت اینشتین صبح روز هفتم نوامبر ۱۹۱۹ از خواب بیدار شد و یك باره كشف كرد كه به عنوان درخشا ن ترین دانشمند جهان مورد تحسین همگان است. رسانه هاى جهانى نتایج تجربه اى را منتشر كرده كه برترى نظریه جاذبه وى تحت عنوان «نسبیت عام» را بر قانون جاذبه نیوتن با چند صد سال سابقه نشان مى داد. بر طبق «نسبیت عام» جاذبه حاصل منحنى شدن مكان و زمان است كه موجب خم برداشتن مسیر اشعه نورى مى شود كه از نزدیكى هرجرمى عبور مى كند. آرتور ادینگتون اختر- فیزیكدان از دانشگاه كمبریج بر آن شد كه با اندازه گیرى از كسوفى كه در تاریخ مه ۱۹۱۹ اتفاق افتاد از ستارگان قابل رویت در نزدیكى خورشید این نظریه را ثابت كند. نظریه اینشتین اثر خم كننده اى در برابر آنچه كه از نظریه نیوتن انتظار مى رفت را پیش بینى مى كرد ولى این هنوز بسیار ناچیز بود. یعنى معادل ضخامت یك تار مو كه در فاصله چهارده مترى ما قرار دارد! ادینگتون پس از ماه ها تحلیل تصاویر برداشته شده از كسوف اعلام كرد كه جابه جایى بسیار ناچیزى كه در محل ستارگان مشهود است نشان مى دهد كه نظریه اینشتین بر نظریه نیوتن پیروز شده است. برخى تاریخ نگاران در آن زمان و بعد ها گفتند كه گویا نتایج ادینگتون آن گونه اى كه ادعا مى كرد روشن و صریح نبودند و این در حالى است كه ادینگتون هیچ گاه تحسین خویش از اینشتین و نظریه اش را مخفى نمى كرد. اندازه گیرى هاى بسیار دقیق تر از آن زمان تاكنون بار ها صحت پیش بینى اینشتین را تایید كرده اند.

آزمایش مایكلسون – مورلى

تاریخ ۱۸۸۷ - اگر در جاده اى با سرعت ۷۰ كیلومتر در ساعت در حركت هستید و موتر دیگرى نیز با سرعت ۷۰ كیلومتر در ساعت به سمت شما مى آید سرعت نسبى دو موتر چقدر است؟ پاسخ آسان است، این طور نیست؟ ۱۴۰ كیلومتر عقل سلیم هم این را مى فهمد. با این وجود در سال ۱۸۸۷ آلبرت مایكلسون و ادوارد مورلى نشان دادند كه «عقل سلیم» را با شعاع نورى كارى نیست.آنها در پى یافتن «اتر» بودند، ماده اى كه گفته مى شد عالم پر از آن است و تنها به خاطر آن است كه نور مى تواند در خلا حركت كند. آنها نتوانستند هیچ اثرى از «اتر» بیابند ولى كشف كردند كه نور صرف نظر از آن كه بیننده نسبت به آن چگونه حركت مى كند همواره سرعت یكسانى دارد. این نتیجه گیرى برخى از دانشمندان را بر آن داشت كه مطرح كنند تقصیر به گردن ابزار مورد استفاده از آزمایش است و ساختمان اتمى آن با حركت زمین در فضا دستخوش تغییر مى شود. یك كارمند جوان اداره ثبت اختراعات در سوئیس به نام اینشتین تصور مى كرد كه پاسخ این سئوال را مى دانست. او چنین استدلال مى كرد كه سرعت نور از جمله سرعت هاى معمولى نیست، بلكه یك ثابت جهانى و براى تمام بینندگان یكسان است. این فكر او را به سمت نظر نسبیت خاص راهنمایى كرد كه شامل حال همه چیز از الكترونیك تا mc2 = E مى شد.

گوسفند زاده شده از كلون

در فبروری ۱۹۹۷ تصویر یك گوسفند بر صفحات نخست روزنامه ها در سرتاسر جهان ظاهر گردید. این گوسفند كه نامش دالى بود نخست كلون حیوان بالغ دیگرى بود: رونوشت ژنتیكى كاملى از DNA خارج شده از یكى از سلول هاى یك گوسفند ماده. چند ماه بعد همین تیم دانشمندان از موسسه روسلین در اسكاتلند دو بره دیگر زاده شده از كلون به نام هاى مولى و پولى را معرفى كردند كه DNA آنها به وسیله مهندسى ژنتیك از یك انسان منتقل شده بود و لذا شیر آنها حاوى نوعى ماده لخته كننده خون بود كه در درمان هموفیلى كاربرد داشت. این نخستین تجربیات همچون گام هاى بزرگى به سمت «دواسازى» به معناى تولید انبوه تركیبات دواهایى سودمند براى انسان توسط حیواناتى كه به همین منظور «كلون» شده اند مورد تحسین و تمجید قرار گرفتند. لیكن بعد ها معلوم شد كه دالى تنها مورد موفق از میان ۳۰۰ مورد تلاشى بود كه در انستیتوت روسلین براى «كلون» كردن جنین حیوانات صورت گرفت. دالى در سال ۲۰۰۳ در حالى كه تنها نیمى از عمر طبیعى اش را پشت سر گذاشته بوده درگذشت، در حالى كه به دنبال خودنگرانى عمیقى درباره استفاده از تكنیك «كلون» براى خلق همه چیز از موش آزمایشگاهى تا انسان هاى «كامل» بر جاى گذاشت. این نگرانى ها پایایى تجارتى آن را نیز زیر سئوال برد.

اوسوالد آورى و DNA

بتاریخ ۱۹۴۴ - زیست شناسان فرانك كریك و جیمز وات معمولاً به عنوان كسانى كه راز حیات در شكل DNA موجود در سلول هاى زنده را كشف كردند شناخته مى شوند لیكن «سرنخ اساسى و مهمى كه آنها را متوجه اهمیت DNA ساخت نتیجه آزمایشاتى بود كه اوسوالد آورى و همكارانش در پوهنتون راكفلر در نیویارك انجام داده بودند. سال ها دانشمند DNA را به این دلیل كه بیش از اندازه براى توضیح تنوع خیره كننده جهان ساده است رد مى كردند و در عوض بر این گمان بودند كه این پروتئین ها هستند كه اطلاعات ژنتیكى را منتقل مى كنند. لیكن آورى و همكارانش نشان دادند كه همه در اشتباه بودند. در سال ۱۹۴۴ پس از سال ها آزمایشات توان فرسا بر روى باكترى ها نشان دادند كه انتقال DNA از یك میكروب به دیگر موجب مى شود كه صفاتش نیز منتقل شود. خیلى ها با این شواهد به شدت مخالفت كردند ولى كریك و واتسون بر آن شدند كه این رشته حیاتى را دنبال مى كنند كه حاصل آن جایزه نوبلى بود كه نصیب این دو گردید. جالب است كه بدانیم تنها نتیجه مخالفت منتقدین محروم شدن آورى از جایزه نوبل بود!

وجود ژن ها

بتاریخ ۱۸۵۷- نظریه داروین درباره تكامل در درك ما از زندگى بر روى زمین تحولى به وجود آورد. لیكن این فكر كه چگونه صفات در میان نسل ها انتقال مى یابد همواره فكر داروین را مشغول مى داشت. در سال ۱۸۵۷ یك كشیش و راهب اتریشى به نام جورج مندل پاسخ این پرسش را یافت. او با آزمایشات دقیقى بر روى گیاهان نشان داد كه هر دو والد گیاه به یكسان صفاتى را به فرزند خویش منتقل مى كنند و همین قانون بسیار ساده است كه تنوع گسترده اى از تركیبات بین صفات را موجب شده است. از این مهم تر او كشف كرده كه صفات با یكدیگر تركیب نمى شوند بلكه متمایز از یكدیگر باقى مى مانند. گیاهان بلند و كوتاه همواره گیاهانى را به وجود مى آورند كه همواره در یكى از این مقوله قرار مى گیرند و نه بین آن دو. این نشان داد كه صفات مذكور به صورت دستجات مشخص و مجزایى به ارث مى رسند كه بعدها آنها را ژن خواندند لیكن جالب اینجاست كه اهمیت یافته هاى مندل تا اوایل سده بیستم ناشناخته باقى ماند.

ادوارد جنرو واكسیناسیون

بتاریخ ۱۶۵۷- نظریه داروین درباره تكامل در درك ما از زندگى بر روى زمین تحولى به وجود آورد. لیكن این فكر كه چگونه صفات در میان نسل ها انتقال مى یابد همواره فكر داروین را مشغول مى داشت. در سال ۱۸۵۷ یك كشیش و راهب اتریشى به نام جورج مندل پاسخ این پرسش را یافت. او با آزمایشات دقیقى بر روى گیاهان نشان داد كه هر دو والد گیاه به یكسان صفاتى را به فرزند خویش منتقل مى كنند و همین قانون بسیار ساده است كه تنوع گسترده اى از تركیبات بین صفات را موجب شده است. از این مهم تر او كشف كرده كه صفات با یكدیگر تركیب نمى شوند بلكه متمایز از یكدیگر باقى مى مانند. گیاهان بلند و كوتاه همواره گیاهانى را به وجود مى آورند كه همواره در یكى از این مقوله قرار مى گیرند و نه بین آن دو. این نشان داد كه صفات مذكور به صورت دستجات مشخص و مجزایى به ارث مى رسند كه بعدها آنها را ژن خواندند لیكن جالب اینجاست كه اهمیت یافته هاى مندل تا اوایل سده بیستم ناشناخته باقى ماند.

واكسیناسیون

بتاریخ ۱۷۹۶ - در سال ۱۹۸۰ «سازمان جهانى صجحت» بیانیه شگفتى آورى را منتشر ساخت. آبله بیمارى ویروسى كه زمانى سالانه یك میلیون تن را به هلاكت مى رساند از كره زمین محو شده بود. نخستین پیروزى كامل و تمام عیار بر یك بیمارى همه گیر نتیجه مستقیم شاید مهم ترین آزمایشى بود كه تاكنون صورت گرفته است. این آزمایش دوصدسال قبل توسط داکتری اهل گلوكستر شایر صورت گرفت. قرن ها بود كه داکتران در آسیا متوجه شده بودندكسانى كه در معرض بیمارى آبله بودند، گاه مى توانستند در برابر آن محافظت شوند. در اوایل سده هجدهم این فكر توسط بانو مرى ورتلى مونتاگو، همسر دیپلماتى در تركیه به انگلستان آورده شد. وى طرفدار «آبله اى» كردن عمدى مردم با استفاده از مقدار بسیار كمى از بافت آلوده بود. اگرچه این شیوه تا اندازه اى موثر بود ولى هنوز از هر هشت نفر كه مبادرت به این كار مى كردند یكى به خاطر ابتلا به آبله كشته مى شد.

جنر در فكر آن بود كه ببیند مى توان مردم را با قرار گرفتن در معرض آبله گاوى كه بیمارى ظاهراً مرتبط با آبله انسانى و بى ضرر است در برابر بیمارى آبله انسانى محافظت نمود. در ۱۴ مه ۱۷۹۶ جنر مواد آلوده به آبله گاوى را وارد بریدگى روى بازوى كودك هشت ساله اى به نام جیمز پیپس نمود. پس ازگذشت ده روز پیپس دچار تب خفیف و سپس تاول هاى چركى شبیه آبله گردید. سپس در اول جولاى جنر كودك را «آبله اى » نمود كه حاصل آن بود كه به هیچ وجه دچار بیمارى و عوارض آن نشد. ظرف چند سال «واكسیناسیون» (كه در لاتین از لغتى به معناى گاو گرفته شده) در انگلستان و خارج از آن كاملاً رواج یافت. این كه دقیقاً واكسیناسیون چه مى كند تا زمان پى بردن به سیستم ایمنى ناشناخته باقى ماند. امروز مى دانیم كه سلول هاى این سیستم توسط واكسن آموزش مى بینند تا بتوانند هرچه سریع تر مهاجمین را پیدا كنند. جنر خود بر این باور بود كه این موضوع به هر حال به تعامل بین بدن و آنچه كه او «ویروس» آبله گاوى مى خواند مربوط مى شد. در واقع واژه ویروس كه امروز هم به كار مى بریم توسط ادوارد جنر ابداع گردید.

پاستورو میكروب

در سال ۱۸۶۰ کیمیدان برجسته فرانسوى لویى پاستور مبادرت به انجام آزمایشى با استفاده از لوله هایى با اشكال عجیب و غریب نمود كه نه تنها تصورات قرون وسطایى در مورد حیات را كنار زد بلكه علت حقیقى بیمارى ها را نیز آشكار ساخت. قرن ها تصور مى كردند كه حیات خود به خود ازماده مرده مثل گوشت درحال فساد به وجود مى آید. پاستور این تصور را خیالى بیش نمى دانست در عوض بر این باور بود كه آنچه كه ما مى بینیم در واقع آثار ناشى از میكروب هاى غیرقابل دیدن یا به اصطلاح ژرم در هواست. او براى اثبات این نظر خویش لوله هاى آزمایش را پر از شیره گوشت پخته و جوشیده شده كرد كه هریك تنها از طریق لوله اى به شكل S با هواى بیرون رابطه داشت. برطبق نظریه ایجاد خود به خودى حیات این اتفاق باید پس از مدت كوتاهى به شكلى معجزه آسا رخ دهد. ولى پس از ماه ها انتظار چنین اتفاقى رخ نداد. این براى پاستور كاملاً معنى دار بود. جوشاندن موجب كشته شدن هر ژرمى كه در شیره گوشت وجود داشت شد و ژرم هاى جدید نیز به دلیل دهانه هاى لوله اى S مانند نتوانستند خود را به آنجا برسانند. طرفداران ایجاد خود به خودى حیات كوشیدند با این ادعا كه جوشاندن به هر صورت و به هر نحوى آن «نیروى حیاتى» اسرارآمیز موجب بروز حیات را از میان برده موضوع را پاسخ دهند لیكن پاستور جلوتر از آنها بود. او بعضى از دهانه هاى شیشه اى S شكل را شكست و منتظر ماند. بر طبق نظریه ایجاد خود به خودى حیات هیچ اتفاقى نباید مى افتاد چون نیروى حیات مرده بود. ولى شیره گوشت به تدریج كدر شد چه دیگر مانعى بر سر راه میكروب ها براى رسیدن به محتویات درون لوله هاى آزمایش نبود. پاستور ثابت كرد كه نیروى حیات در واقع افسانه اى بیش نیست. از سوى دیگر آزمایش وى مبین قدرت میكروب هاى غیرقابل دیدن نیز بود. او بلافاصله از این كشف خویش در عمل استفاده كرد و با این كار صنعت ابریشم فرانسه با ابداع آزمونى براى یافتن كرم هاى ابریشم آلوده به این ژرم ها سود بسیار برد

استفاده از تحقیقات علمی، اتوم و زندگی و گوناگون.

توجه !

چهارشنبه، ۸ اپریل ۲۰۰۹