الواجهة الرئيسيةترجماتثقافة ومعرفة

أعظم 10 أفكار في تاريخ العلم!

كيوبوست- ترجمات

دكتور أليكس بيريزو♦

في مقالةٍ نشرها موقع “بيج ثينك” قال الكاتب والباحث أليكس بيريزو، المتخصص في الأحياء المجهرية، إن العلم لا يتقدم تدريجياً بخطواتٍ صغيرة كما يعتقد معظم الناس، بل يتحرك في واقع الأمر إلى الأمام في قفزاتٍ هائلة. مستشهداً بالجدل الذي أثاره كتاب «بنية الثورات العلمية»، لمؤلفه توماس كون.

اقرأ أيضاً:   أغرب التجارب العلمية في عام 2021

وأرجع بيريزو السببَ في ذلك إلى أن النظريات الراسخة يصعب نقضها، وأنه غالباً ما تُرفض البيانات التي تناقضها باعتبارها مجرد اجتهادات شاذة. ومع ذلك، في مرحلة ما تصبح الأدلة ضد النظرية دامغة، بحيث يتم إزاحتها بقوة بأخرى أفضل في عمليةٍ يشير إليها “كون” على أنها “نقلة نوعية”.

وأشار بيريزو إلى أنه في مجال العلوم، وحتى أكثر الأفكار قبولاً يمكن أن يتم اعتبارها يوماً ما عقيدة الأمس. ويمكننا الوقوف عند أعظم 10 أفكار في تاريخ العلم، والتي تُشكِّل حجر الأساس لعلوم الأحياء والكيمياء والفيزياء الحديثة. وينبغي أن يكون الجميع على درايةٍ بها؛ كالتالي:

  • التطور يحدث عن طريق الانتخاب الطبيعي

الانتخاب الطبيعي هو إحدى طرق حساب ملايين الأنواع على الأرض. فمثلاً تضم فصيلة الخنافس الخطمية ما يقدر بنحو 83,000 نوع- متحف التاريخ الطبيعي

في عام 1973، كتب عالم الأحياء التطوري ثيودوسيوس دوبزانسكي مقالاً بعنوان “لا شيء منطقياً في علم الأحياء إلا في ضوء التطور”. وحتى الآن، سمع الآلاف من الطلاب في جميع أنحاء العالم هذا العنوان الذي اقتبسه أساتذة علم الأحياء.

حيث تنبع قوة التطور من قدرته على تفسير وحدة الحياة وتنوعها؛ أو بعبارةٍ أخرى، تصف النظرية كيف تنشأ أوجه التشابه والاختلاف بين الأنواع عن طريق النسب من سلف مشترك عالمي. ومن اللافت للنظر أن كل الأنواع تشترك في حوالي ثلث جيناتها، وأن 65% من الجينات البشرية تشبه تلك الموجودة في البكتيريا، والكائنات أحادية الخلية (مثل الطحالب والخميرة).

اقرأ أيضاً:  تشارلز داروين.. صاحب أكثر النظريات العلمية ثورية في العالم

وأحد أكثر الأمثلة روعة على النسب المشترك، هو تطور الجين المسؤول عن الخطوة الأخيرة في تخليق فيتامين (سي). فالبشر لديهم هذا الجين، لكنه معطل. ولهذا السبب يتعين علينا شرب عصير البرتقال أو إيجاد مصدر خارجي آخر لفيتامين (سي). ومن خلال تحديد تسلسل هذا الجين وتتبع الطفرات، يصبح من الممكن تتبع بالضبط وقت فقدان القدرة على تخليق فيتامين (سي).

يمتلك كل من البشر والشمبانزي الجين المعطل لإنتاج فيتامين (سي) على حد سواء، وبالتالي يحتاجون إلى مصدر خارجي- بيج ثينك

كما يمتلك كل من البشر، والشمبانزي، وإنسان الغاب، والغوريلا هذا الجين المعطل، وبالتالي يحتاجون إلى مصدر خارجي للفيتامين. ومع ذلك، فالعديد من الثدييات لا تحتاج إلى فيتامين (سي) في نظامها الغذائي، لأنها تمتلك نسخة قادرة على إنتاجه بنفسها؛ ولهذا فإن كلبك أو قطتك قادرين على العيش على خيرِ ما يرام، بدون عصير البرتقال!

  • الحمض النووي يشفر المعلومات الوراثية

كان “أبو علم الوراثة” تجسيداً مناقضاً لفكرة أن العلم والدين في صراع، فقد كان غريغور مندل، راهباً أوغسطينياً. وقد اشتهر بإجراء تجارب باستخدام نباتات البازلاء، ومن خلال هذه العملية استنتج الأنماط الأساسية للوراثة.

اقرأ أيضاً:  من هم أذكى 10 أشخاص في التاريخ؟

وأشار إلى هذه الوحدات الموروثة باسم “عناصر”؛ واليوم نسميها “جينات”. ولعل ما يثير الدهشة هو أن مندل لم يكن يعرف حتى بوجود الحمض النووي، كما لم يكن تشارلز داروين يعرف شيئاً عن الحمض النووي، ولا عن اكتشافات مندل.

يتم نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبوزي الذي يعمل كرسول لنقل المعلومات الحيوية- الموسوعة البريطانية

وحتى عام 1952، لم يكن العلماء قد حددوا بعد أن الحمض النووي هو الجزيء المسؤول عن نقل المعلومات الوراثية. وقد أثبتت تجربة أجراها الباحثان ألفريد هيرشي ومارثا تشايس، باستخدام فيروسات تحمل علامات إشعاعية، مثل الكبريت أو الفوسفور المشع، تصيب البكتيريا، بشكلٍ مقنع، أن الأمر كذلك.

ثم، في عام 1953، فجّر جيمس واتسون وفرانسيس كريك، وبمساهمةٍ كبيرة من روزاليند فرانكلين، العالم البيولوجي بنموذجهما الحلزوني المزدوج لبنية الحمض النووي. ومن هنا، تقرر أن “الحروف” (أ، سي، جي، تي) من تسلسل الحمض النووي هي ترميز للمعلومات.

اقرأ أيضاً: إدوارد جينر.. أبو علم المناعة ومخترع أول لقاح في التاريخ

ثم تطور الأمر إلى أن ظهرت العقيدة المركزية لعلم الأحياء الجزيئي وتقوم على: (1) الحمض النووي هو المخطط الرئيس، وهو المسؤول عن الوراثة. (2) يتم نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبوزي، والذي يعمل كرسول لنقل هذه المعلومات الحيوية. (3) يتم ترجمة الحمض النووي الريبوزي إلى بروتيناتٍ توفر وظائف هيكلية وإنزيمية للخلية.

  • الطاقة محفوظة

كل الطاقة الموجودة حالياً في الكون هي كل ما كان، وكل ما سيكون. فالطاقة لا تفنى ولا تستحدث من العدم (وهذا هو السبب في أنه لا يمكنك أبداً شراء آلة دائمة الحركة)، على الرغم من أنه يمكن تحويلها إلى كتلة. وهو ما يعرف باسم تكافؤ الكتلة والطاقة، كما يعرف كل تلاميذ المدارس.

معظم أشكال الطاقة هي ببساطة مظاهر مختلفة من طاقة الوضع والطاقة الحركية- بيج ثينك

وتبدأ قصة الطاقة بشكلٍ كبير مع إسحاق نيوتن. فقد جعلت قوانينه الثلاثة للحركة الكرة تتدحرج، إذا جاز التعبير، إلا أنها لم تتناول الطاقة بشكلٍ مباشر؛ وبدلاً من ذلك، تناولت القوة. وفي نهاية المطاف، وبمساعدة علماء مثل كلفن، بدأت الفيزياء في التركيز على الطاقة. وأهم شكلين لها هما طاقة الوضع (الطاقة الكامنة)، والطاقة الحركية (طاقة الحركة).

اقرأ أيضاً:  6 اختراعات جاءت بالصدفة ودون تخطيط… تعرف عليها

ومعظم أشكال الطاقة الأخرى، بما في ذلك الطاقة الكيميائية والكهربائية، هي ببساطة مظاهر مختلفة من طاقة الوضع، والطاقة الحركية. كما أن “الشغل” و”الحرارة” ليسا شكلاً من أشكال الطاقة في حدِّ ذاتها، لكنها مجرد طرق لنقلها.

  • القصور الحراري أو الكون يميل نحو الفوضى

ينص قانون مورفي على أن “أيّ شيء بإمكانه أن يسير في الاتجاه الخاطئ، سوف يسير بالاتجاه الخاطئ”. لذلك يُعرَف القصور الحراري أو “الإنتروبيا” بأنه قانون مورفي المطبق على الكون بأكمله!

وببساطة، الإنتروبيا هي مقياس للاضطراب، وينص القانون الثاني للديناميكا الحرارية على أن جميع الأنظمة المغلقة تميل إلى تعظيم الإنتروبيا. ويتطلب عكس هذا الميل المتزايد باستمرار نحو الفوضى مدخلات من الطاقة. وهذا هو السبب في أن التدبير المنزلي متعب للغاية!

ينص القانون الثاني للديناميكا الحرارية على أن جميع الأنظمة المغلقة تميل إلى تعظيم الإنتروبيا-كلير ساينس

فإذا تُرك منزلك دون عناية، سيصبح مغبراً، وستنتقل إليه العناكب، وفي النهاية، سينهار. ومع ذلك، فإن الطاقة التي يتم وضعها لمنع الاضطراب في مكانٍ ما، تزيده بشكل متزامن في مكانٍ آخر. وبشكل عام، فإن إنتروبيا الكون تزداد دائماً.

اقرأ أيضاً:  بحسب خبراء: كيف ستبدو الأرض بعد 500 سنة؟

وتتجلى الإنتروبيا بطريقةٍ أخرى. حيث لا يوجد انتقال كامل للطاقة. فلا يمكن لجسمك (أو خليتك) الاستفادة من الطعام بشكلٍ مثالي كمصدر للطاقة، لأن بعضاً من هذه الطاقة يُفقد إلى الأبد في الكون. لذلك، وكما هو الحال في التمويل المصرفي، تأتي كل معاملة مع ضريبة. ومن هنا يتخذ القول المأثور “لا شيءَ مؤكد في الحياة سوى الموت والضرائب” معنى جديداً.

  • المادة تتكون ذرات

الهواء، والماء، والبكتيريا، والبشر، والحواسيب، والنجوم كلها تتكون من ذرات. والواقع أن الذرات هي التي تشكل الأرض (وكل شيء عليها، بما في ذلك نحن)، وقد جاءت في الأصل من النجوم، ولهذا السبب قال كارل ساجان في تعليق ساخر شهير: “نحن مصنوعون من النجوم”.

إلكترونات الغلاف الخارجي هي التي تحدد أنواع التفاعلات الكيميائية التي ستشارك فيها الذرات- ساينس نيوز

وفي بادئ الأمر، كان يُعتقد أن الإلكترونات تدور حول النواة بطريقةٍ تشبه الكواكب حول الشمس، وهو ما يسمى “نموذج النظام الشمسي” للذرة، والذي يُنسب إلى العالم “نيلز بور”.

وهذا النموذج مفرط في التبسيط، وغير صحيح، لكنه يفي بالغرض بما فيه الكفاية لبعض العمليات الحسابية، وهذا هو السبب وراء استمرار تدريسه في فصول الكيمياء الأساسية. وقد تم الاستعاضة عنه في نهاية المطاف بالنموذج المداري الذري الأكثر تعقيداً.

اقرأ أيضاً:  العالم على موعد مع تحول في قطاع الطاقة، فكيف ستتأثر حياتنا بذلك؟

وكل الذرات المعروفة موجودة في الجدول الدوري، الذي يمثل محور أي صف عن الكيمياء. وينظِّم الجدولُ الذرات بطرقٍ مختلفة أهمها: أولاً، ترتيب الذرات حسب العدد الذري المتزايد. وثانيًا، يمثل كل عمود في الجدول عدد إلكترونات الغلاف الخارجي في كل ذرة. وهذا مهم لأن إلكترونات الغلاف الخارجي هي التي تحدد أنواع التفاعلات الكيميائية التي ستشارك فيها الذرات.

الذرات هي التي تشكل الأرض، وكل شيء عليها، وقد جاءت في الأصل من النجوم- فيجين ليرنينج

ولعل الجانب الأكثر روعة في الجدول الدوري هو كيفية نُشوئه. فقد كان الكيميائي الروسي دميتري مندليف أول من ابتكر الجدول الدوري الحديث. ورغم أنه كان ينقصه بعض العناصر، وباستخدام جدوله، تنبأ الرجل بشكل صحيح بوجود عناصر لم تُكتشف بعد.

  • التناظر يقيس الجمال

التناظر، هذا المفهوم الغامض إلى حدٍّ ما والذي يتضمن طيَّ أو لفَّ المثلثات، والمكعبات وأشياء أخرى بطرق مختلفة، له تطبيقاتٌ تتجاوز بكثير فصل الهندسة بالمدرسة الثانوية. وكما تبيَّن، فإن الكون مليء بالتناظر، أو الافتقار إليه.

اقرأ أيضاً: الأحداث الشوارد في التاريخ

ولعل أجمل الوجوه البشرية هي أيضاً الأكثر تناظراً. ويتم ترتيب الذرات في البلورة في نمطٍ متماثل ومتكرر. وهناك العديد من الظواهر الأخرى في جميع أنحاء الطبيعة تظهر تناظراً مدهشاً، من قرص العسل إلى المجرات الحلزونية.

يمتلئ الكون بالتناظر أو الافتقار إليه- بيج ثينك

كما أن فيزياء الجسيمات والفيزياء الفلكية مفتونة بمفهوم التناظر. وأحد أكبر أوجه عدم التناظر هو حقيقة أن الكون مكون من مادة أكثر من المادة المضادة. فلو كان الكون متناظراً تماماً، لكان هناك كميات متساوية من كليهما.

شاهد: أهم مقولات ستيفن هوكنج

ومع ذلك، كما كتب أتكينز، الكون متناظر “فإذا قمنا بشكلٍ متزامن بتغيير الجسيمات إلى جسيماتٍ مضادة، لانعكس الكون تماماً مثل النظر في مرآة، وانعكس اتجاه الزمن“.

  • الميكانيكا الكلاسيكية فشلت في وصف الجسيمات الصغيرة

تعمل الفيزياء الكلاسيكية لإسحاق نيوتن، وجيمس كليرك ماكسويل بشكلٍ جيد مع معظم التطبيقات اليومية. إلا أن الفيزياء الكلاسيكية محدودة، بمعنى أنها لا تصف الواقع بدقةٍ تامة. وأول لمحة تشير إلى وجود خطأ خطير جاءت من تحليل إشعاع الجسم الأسود.

يوضح سلوك الضوء الأبيض، أثناء مروره عبر منشور، كيف يتحرك ضوء الطاقات المختلفة بسرعات مختلفة، وكان نيوتن أول من شرح الانعكاس والانكسار والانتقال وقدرة الضوء الأبيض على التفكك- جامعة أيوا

تخيل موقداً ساخناً يبدأ أولاً باللون الأحمر، ثم يتحول إلى اللون الأبيض كلما أصبح أكثر سخونة. ولم تكن الفيزياء الكلاسيكية قادرة على تفسير ذلك. لكن كانت لدى ماكس بلانك فكرة أنه ربما تأتي الطاقة المنبعثة في حزمٍ صغيرة تسمى “كوانتا”. وبدلاً من أن تأخذ الطاقة قيماً مستمرة، فإنها تأخذ قيماً منفصلة فقط.

اقرأ أيضاً: الأثر الذي تركه ستيفن هوكينغ

وهناك مفهومان أساسيان آخران يشتملان على مبدأ عدم اليقين (أي عدم القدرة على معرفة أزواج مختلفة من خصائص النظام بدقة) والدالة الموجية (والتي، عند تربيعها، تعطي احتمالية العثور على جسيم في موقعٍ معين). فلا عجب أن ستيفن هوكينغ كان دائماً غريب الأطوار!

  • الكون يتمدد

نحن نعلم أن الانفجار العظيم قد حدث بسبب الأدلة التي خلفها وراءه؛ أي إشعاع الخلفية الميكروني الكوني. ومع تمدد الكون، تمدد الاندفاع الأولي للضوء من الانفجار العظيم. (تذكر أن الضوء يمكن أن يكون موجةً وجسيماً على حد سواء).

شكل هندسي يوضح تمدد الكون، ومعه تمدد الاندفاع الأولي للضوء من الانفجار العظيم- موقع كلير ساينس

وعندما يتمدد الضوء، يزداد الطول الموجي. واليوم، لم يعد هذا الضوء مرئياً بالعين المجردة، لأنه يسكن الآن نطاق الموجات الدقيقة للطيف الكهرومغناطيسي. ومع ذلك، فلا يزال بإمكانك “رؤيته” على أجهزة تلفزيون المدرسة القديمة ذات الهوائيات.

اقرأ أيضاً:  هل يوشك الاندماج النووي على أن يحد من تغير المناخ؟

لكن الكون لا يتمدد فحسب، بل إن معدل التمدد يتسارع بسببِ الطاقة المظلمة. وكلما كان الجسم بعيداً عن الأرض، ازداد تسارعه بعيداً عنا. وبفضل الطاقة المظلمة، لن نكون قادرين على رؤية أيّة نجوم خارج مجرتنا (والتي، في ذلك الوقت، ستكون اندماجاً عملاقاً بين مجرة درب التبانة ومجرة أندروميدا والمجرات الأصغر التابعة لها).

  • الزمكان ينحني بفعل المادة

إن نسيج كوننا هو الزمكان، والذي يتكون من الأبعاد المكانية الثلاثة (الطول والعرض والارتفاع) مقترنة ببعد الزمن. تخيل أن هذا النسيج هو عبارة عن ورقة مطاطية قابلة للتمدد. ثم تخيل وضع كرة بولينج عملاقة على تلك الورقة.

تأثيرات كل من النسبية العامة والخاصة يجب أن تؤخذ في الاعتبار لكي تعمل أقمار تحديد المواقع بشكل صحيح- إن بي سي

سوف تلتف الورقة حول كرة البولينج، وأي شيء يوضع بالقرب من كرة البولينج سوف يتدحرج باتجاهها. هذا التشبيه لنظرية ألبرت أينشتاين في النسبية العامة يشرح كيف تعمل الجاذبية.

اقرأ أيضاً:  شياطين العلم.. من ديكارت إلى داروين وما بعدهما

ومن المثير للاهتمام أن تأثيرات كل من النسبية العامة والخاصة يجب أن تؤخذ في الاعتبار لكي تعمل أقمار تحديد المواقع الصناعية بشكل صحيح. وإذا لم تؤخذ هذه الآثار في عين الاعتبار، فإن الساعات على الأرض، وعلى الأقمار الصناعية، ستكون غير متزامنة، وبالتالي فإن المسافات التي تبلغ عنها وحدة النظام العالمي لتحديد المواقع ستكون غير دقيقة.

10- الرياضيات هي حدود العقل

في الأساس، الرياضيات ليست منطقية. وهذا على الأرجح لا يشكل مفاجأة لأولئك الذين عانوا مع الجبر أو حساب التفاضل والتكامل. وعلى الرغم من أنها لغة العلم، فإن الحقيقة هي أن الرياضيات مبنية على أساسٍ متصدع.

ترتبط الرياضيات في جوهرها ارتباطاً وثيقاً بالفلسفة ومن هنا كانت بداية إسحاق نيوتن- موقع كلير ساينس

ويقع اللوم على وجه الخصوص على نوعٍ خاص من الأعداد غير النسبية، يسمى العدد المتسامي. والأكثر شهرة هو “باي”، والذي لا يمكن التعبير عنه ككسر ولا كَحَلٍّ لمعادلة جبرية. وترتبط الرياضيات في جوهرها ارتباطاً وثيقاً بالفلسفة. فالأسئلة الأكثر إثارة للجدل تبدو ذات طبيعة فلسفية أكثر منها علمية.

اقرأ أيضاً:  كيف تختلف الحِكمة عن المعرفة؟

وبفضل كورت غودل، نعلم أن عدداً لا حصر له من التعبيرات الرياضية ربما يكون صحيحاً، لكنها غير قابلة للإثبات. وتفسر مثل هذه الصعوبات السببَ الذي يجعل الرياضيات مزعجةً إلى هذا الحد. فمن وجهة النظر المعرفية، يعود السبب في ذلك إلى أنها تضع حدوداً صارمة للعقل البشري!

♦المحرر التنفيذي لموقع “بيج ثينك”، وهو حاصل على درجة الدكتوراه في علم الأحياء المجهرية.

المصدر: موقع بيج ثينك

اتبعنا على تويتر من هنا

تعليقات عبر الفيس بوك

التعليقات