ده آزمايش كه جهان را متحول كرد

[زکریا فتاحی]

رابرت ماتيوز
ترجمه: ع فخرياسرى
1 - هاينريش هرتز و كشف امواج راديويى
تاريخ: ۱۸۸۸
در سال ۱۸۸۸ يك جرقه سوسوزن در محيط تاريك آزمايشگاهى در آلمان نويدبخش شروع يك انقلاب فنى با ابعادى بى سابقه شد. هاينريش هرتز فيزيكدان ۳۱ ساله در انستيتو فنى كالسروهه يك مدار الكتريكى به وجود آورده بود كه در گوشه آزمايشگاهش جرقه زد و او جرقه ديگرى را در گوشه ديگر اتاق درست روبه روى آن مشاهده كرد. هرتز وجود امواج نامريى انرژى الكترومغناطيس را نشان داد كه قادرند به سرعت نور حتى در فضاى خالى حركت كند. وجود اين امواج را فيزيكدان اسكاتلندى جيمز كلارك ماكسولى ۱۵ سال پيش از آن پيش بينى كرده بود و از آن زمان تا به امروز به صورت اساس و پايه شبكه جهانى راديو، تلويزيون و مخابرات دور درآمده است.

۲- استانلى ميلگرام و اطاعت از قدرت
تاريخ: ۱۹۶۱
در ژوئن ۱۹۶۱ يك آگهى در روزنامه اى در ايالت كنكتيكات از خوانندگان دعوت به شركت در يك مطالعه علمى درباره حافظه كرد. آگهى را يك پروفسور ۲۷ ساله روانشناس در دانشگاه ييل به نام استانل ميلگرام داده بود، ولى آزمايش مورد نظر واقعاً آن طور كه در بادى امر به نظر مى رسيد نبود. به كسانى كه در اين تجربه شركت داشتند گفته شده بود كه موضوع مورد نظر تاثير تنبيه بر روى يادگيرى است و آ نها را به اتاقى هدايت مى كردند كه مردى را در آنجا با سيم 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 هايى كه با تداعى به دنبال يكديگر مى آمدند به صداى بلند بخوانند و هنگامى كه شاگرد مورد نظر در بازگويى آن واژه ها دچار اشتباه مى شد با هر اشتباه يك شوك الكتريكى به وى وارد كنند. اين كار به كمك كنسولى با كليد هاى مختلف از ۱۵ تا ۴۵۰ ولت صورت مى گرفت. شركت كنندگان كه با ديوارى از شاگرد جدا شده بودند مى توانستند فرياد هاى ناشى از درد او را در پى هر بار وارد شدن شوك الكتريكى به دنبال اشتباه بشنوند. با بدتر شدن وضع و زجر كشيدن شاگرد مورد نظر بسيارى از شركت كنندگان معترض شدند ولى دانشمند مسئول در پاسخ تنها مى گفت كه آزمايش بايد ادامه يابد و ۶۵ درصد آنها هم به اين كار ادامه دادند. با بالا رفتن ميزان ولتاژ شوك هاى الكتريكى كم كم ضجه ها و فرياد ها تبديل به سكوتى شوم شدند.
تنها پس از آن كه آزمايش به پايان رسيد، حقيقت به شركت كنندگان گفته شد: اين شاگرد اصلاً يك هنرپيشه بوده و درد و رنجى در كار نبوده است. ميلگرام نشان داد كه مى توان مردم عادى را اگر تصور كنند كه مى توانند از مسئوليت شانه خالى كنند و آن را به مقامات واگذارند، به زجر دادن افراد غريبه تا حد مرگ تشويق و قانع كرد. در دهه ۱۹۶۰ تجربه ميلگرام آب خنكى بود بر خشم ناشى از اعمال نازى ها. همان طور كه رسوايى اخير در مورد نحوه رفتار با زندانيان عراقى نشان داد، تجربه ميلگرام هنوز هم اهميت خود را از دست نداده است.
۳- انريكو فرمى و نخستين واكنش زنجيره اى هسته
تاريخ: ۱۹۴۲
فكر خارج ساختن انرژى مفيد از اتم ها را برخى از برجسته ترين دانشمندان جهان از جمله اينشتين بسيار دور از دسترس مى پنداشتند تا آنكه از تجربه اى كه مخفيانه در حياط خلوتى در دانشگاه شيكاگو صورت گرفته بود خبر دار شد؟ در يك روز سرد ماه دسامبر ۱۹۴۲ فيزيكدان ايتاليايى و برنده جايزه نوبل انريكو فرمى كار ساخت نخستين رآكتور اتمى جهان را كه تقريباً شكل كروى داشت به اتمام رساند. اين رآكتور شامل چندين تن گرانيت و اورانيوم راديواكتيو به همراه ميله هاى مركزى از جنس كارميوم بود. اينها طورى طراحى شده بودند كه مى توانستند نوترون هاى خارج شده توسط اتم هاى اورانيوم را كه هر يك قادرند اتم هاى اورانيوم بيشترى را بشكافند، جمع آورى كنند و بدين ترتيب زنجيره اى از واكنش ها را موجب شوند كه بالقوه قابليت انفجارى دارند. هنگامى كه فرمى دستور داد ميله هاى كنترل به آرامى خارج شوند تا نوترون ها آنقدر زياد شوند كه بتوانند واكنش زنجيره اى را تداوم بخشند، رآكتور عظيم شروع به توليد نيرو كرد. فرمى گذاشت به مدت چهار و نيم دقيقه اين جريان ادامه يابد. نيروى توليد شده به زور بيشتر از نيم وات مى شد، ولى بدين ترتيب ثابت شد كه واكنش زنجيره اى واقعى است و مى توان آن را كنترل كرد. نيروى هسته اى هديه اى بود كه او به دنيا داد.
4- تاييد نظريه جاذبه اينشتين توسط ادينگتون
تاريخ: ۱۹۱۹
آلبرت اينشتين صبح روز هفتم نوامبر ۱۹۱۹ از خواب بيدار شد و يك باره كشف كرد كه به عنوان درخشا ن ترين دانشمند جهان مورد تحسين همگان است. رسانه هاى جهانى نتايج تجربه اى را منتشر كرده كه برترى نظريه جاذبه وى تحت عنوان �نسبيت عام� را بر قانون جاذبه نيوتن با چند صد سال سابقه نشان مى داد. بر طبق �نسبيت عام� جاذبه حاصل منحنى شدن مكان و زمان است كه موجب خم برداشتن مسير اشعه نورى مى شود كه از نزديكى هرجرمى عبور مى كند. آرتور ادينگتون اختر- فيزيكدان از دانشگاه كمبريج بر آن شد كه با اندازه گيرى از كسوفى كه در تاريخ مه ۱۹۱۹ اتفاق افتاد از ستارگان قابل رويت در نزديكى خورشيد اين نظريه را ثابت كند. نظريه اينشتين اثر خم كننده اى در برابر آنچه كه از نظريه نيوتن انتظار مى رفت را پيش بينى مى كرد ولى اين هنوز بسيار ناچيز بود. يعنى معادل ضخامت يك تار مو كه در فاصله ۱۴ مترى ما قرار دارد! ادينگتون پس از ماه ها تحليل تصاوير برداشته شده از كسوف اعلام كرد كه جابه جايى بسيار ناچيزى كه در محل ستارگان مشهود است نشان مى دهد كه نظريه اينشتين بر نظريه نيوتن پيروز شده است. برخى تاريخ نگاران در آن زمان و بعد ها گفتند كه گويا نتايج ادينگتون آن گونه اى كه ادعا مى كرد روشن و صريح نبودند و اين در حالى است كه ادينگتون هيچ گاه تحسين خويش از اينشتين و نظريه اش را مخفى نمى كرد. اندازه گيرى هاى بسيار دقيق تر از آن زمان تاكنون بار ها صحت پيش بينى اينشتين را تاييد كرده اند.

۵-آزمايش مايكلسون - مورلى
تاريخ: ۱۸۸۷
اگر در جاده اى با سرعت ۷۰ كيلومتر در ساعت در حركت هستيد و اتومبيل ديگرى نيز با سرعت ۷۰ كيلومتر در ساعت به سمت شما مى آيد سرعت نسبى دو اتومبيل چقدر است؟ پاسخ آسان است، اين طور نيست؟ ۱۴۰ كيلومتر عقل سليم هم اين را مى فهمد. با اين وجود در سال ۱۸۸۷ آلبرت مايكلسون و ادوارد مورلى نشان دادند كه �عقل سليم� را با شعاع نورى كارى نيست .آنها در پى يافتن �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 هيچ اثرى از �اتر� بيابند ولى كشف كردند كه نور صرف نظر از آن كه بيننده نسبت به آن چگونه حركت مى كند همواره سرعت يكسانى دارد. اين نتيجه گيرى برخى از دانشمندان را بر آن داشت كه مطرح كنند تقصير به گردن ابزار مورد استفاده از آزمايش است و ساختمان اتمى آن با حركت زمين در فضا دستخوش تغيير مى شود.
يك كارمند جوان اداره ثبت اختراعات در سوئيس به نام اينشتين تصور مى كرد كه پاسخ اين سئوال را مى دانست. او چنين استدلال مى كرد كه سرعت نور از جمله سرعت هاى معمولى نيست، بلكه يك ثابت جهانى و براى تمام بينندگان يكسان است. اين فكر او را به سمت نظر نسبيت خاص راهنمايى كرد كه شامل حال همه چيز از الكترونيك تا mc2 = E مى شد.

۶- دالى گوسفند زاده شده از كلون
تاريخ: ۱۹۹۷
در فوريه ۱۹۹۷ تصوير يك گوسفند بر صفحات نخست روزنامه ها در سرتاسر جهان ظاهر گرديد. اين گوسفند كه نامش دالى بود نخست كلون حيوان بالغ ديگرى بود: رونوشت ژنتيكى كاملى از DNA خارج شده از يكى از سلول هاى يك گوسفند ماده. چند ماه بعد همين تيم دانشمندان از موسسه روسلين در اسكاتلند دو بره ديگر زاده شده از كلون به نام هاى مولى و پولى را معرفى كردند كه DNA آنها به وسيله مهندسى ژنتيك از يك انسان منتقل شده بود و لذا شير آنها حاوى نوعى ماده لخته كننده خون بود كه در درمان هموفيلى كاربرد داشت. اين نخستين تجربيات همچون گام هاى بزرگى به سمت �داروسازى� به معناى توليد انبوه تركيبات دارويى سودمند براى انسان توسط حيواناتى كه به همين منظور �كلون� شده اند مورد تحسين و تمجيد قرار گرفتند. ليكن بعد ها معلوم شد كه دالى تنها مورد موفق از ميان ۳۰۰ مورد تلاشى بود كه در انستيتو روسلين براى �كلون� كردن جنين حيوانات صورت گرفت. دالى در سال ۲۰۰۳ در حالى كه تنها نيمى از عمر طبيعى اش را پشت سر گذاشته بوده درگذشت، در حالى كه به دنبال خودنگرانى عميقى درباره استفاده از تكنيك �كلون� براى خلق همه چيز از موش آزمايشگاهى تا انسان هاى �كامل� بر جاى گذاشت. اين نگرانى ها پايايى تجارى آن را نيز زير سئوال برد.

۷- اوسوالد آورى و DNA
تاريخ: ۱۹۴۴
زيست شناسان فرانك كريك و جيمز وات معمولاً به عنوان كسانى كه راز حيات در شكل DNA موجود در سلول هاى زنده را كشف كردند شناخته مى شوند ليكن �سرنخ اساسى و مهمى كه آنها را متوجه اهميت DNA ساخت نتيجه آزمايشاتى بود كه اوسوالد آورى و همكارانش در دانشگاه راكفلر در نيويورك انجام داده بودند. سال ها دانشمند DNA را به اين دليل كه بيش از اندازه براى توضيح تنوع خيره كننده جهان ساده است رد مى كردند و در عوض بر اين گمان بودند كه اين پروتئين ها هستند كه اطلاعات ژنتيكى را منتقل مى كنند. ليكن آورى و همكارانش نشان دادند كه همه در اشتباه بودند. در سال ۱۹۴۴ پس از سال ها آزمايشات توان فرسا بر روى باكترى ها نشان دادند كه انتقال DNA از يك ميكروب به ديگر موجب مى شود كه صفاتش نيز منتقل شود. خيلى ها با اين شواهد به شدت مخالفت كردند ولى كريك و واتسون بر آن شدند كه اين رشته حياتى را دنبال مى كنند كه حاصل آن جايزه نوبلى بود كه نصيب اين دو گرديد. جالب است كه بدانيم تنها نتيجه مخالفت منتقدين محروم شدن آورى از جايزه نوبل بود!

۸- جورج مندل و وجود ژن ها
تاريخ: ۱۸۵۷
نظريه داروين درباره تكامل در درك ما از زندگى بر روى زمين تحولى به وجود آورد. ليكن اين فكر كه چگونه صفات در ميان نسل ها انتقال مى يابد همواره فكر داروين را مشغول مى داشت. در سال ۱۸۵۷ يك كشيش و راهب اتريشى به نام جورج مندل پاسخ اين پرسش را يافت. او با آزمايشات دقيقى بر روى گياهان نشان داد كه هر دو والد گياه به يكسان صفاتى را به فرزند خويش منتقل مى كنند و همين قانون بسيار ساده است كه تنوع گسترده اى از تركيبات بين صفات را موجب شده است. از اين مهم تر او كشف كرده كه صفات با يكديگر تركيب نمى شوند بلكه متمايز از يكديگر باقى مى مانند. گياهان بلند و كوتاه همواره گياهانى را به وجود مى آورند كه همواره در يكى از اين مقوله قرار مى گيرند و نه بين آن دو. اين نشان داد كه صفات مذكور به صورت دستجات مشخص و مجزايى به ارث مى رسند كه بعدها آنها را ژن خواندند ليكن جالب اينجاست كه اهميت يافته هاى مندل تا اوايل سده بيستم ناشناخته باقى ماند.
۹- ادوارد جنر و واكسيناسيون
تاريخ: ۱۷۹۶
در سال ۱۹۸۰ �سازمان جهانى بهداشت� بيانيه شگفتى آورى را منتشر ساخت. آبله بيمارى ويروسى كه زمانى سالانه يك ميليون تن را به هلاكت مى رساند از كره زمين محو شده بود. نخستين پيروزى كامل و تمام عيار بر يك بيمارى همه گير نتيجه مستقيم شايد مهم ترين آزمايشى بود كه تاكنون صورت گرفته است. اين آزمايش دويست سال قبل توسط پزشكى اهل گلوكستر شاير صورت گرفت. قرن ها بود كه پزشكان در آسيا متوجه شده بودندكسانى كه در معرض بيمارى آبله بودند، گاه مى توانستند در برابر آن محافظت شوند. در اوايل سده هجدهم اين فكر توسط بانو مرى ورتلى مونتاگو، همسر ديپلماتى در تركيه به انگلستان آورده شد. وى طرفدار �آبله اى� كردن عمدى مردم با استفاده از مقدار بسيار كمى از بافت آلوده بود. اگرچه اين شيوه تا اندازه اى موثر بود ولى هنوز از هر هشت نفر كه مبادرت به اين كار مى كردند يكى به خاطر ابتلا به آبله كشته مى شد.
جنر در فكر آن بود كه ببيند مى توان مردم را با قرار گرفتن در معرض آبله گاوى كه بيمارى ظاهراً مرتبط با آبله انسانى و بى ضرر است در برابر بيمارى آبله انسانى محافظت نمود. در ۱۴ مه ۱۷۹۶ جنر مواد آلوده به آبله گاوى را وارد بريدگى روى بازوى كودك هشت ساله اى به نام جيمز پيپس نمود. پس ازگذشت ده روز پيپس دچار تب خفيف و سپس تاول هاى چركى شبيه آبله گرديد. سپس در اول جولاى جنر كودك را �آبله اى � نمود كه حاصل آن بود كه به هيچ وجه دچار بيمارى و عوارض آن نشد.
ظرف چند سال �واكسيناسيون� (كه در لاتين از لغتى به معناى گاو گرفته شده) در انگلستان و خارج از آن كاملاً رواج يافت. اين كه دقيقاً واكسيناسيون چه مى كند تا زمان پى بردن به سيستم ايمنى ناشناخته باقى ماند. امروز مى دانيم كه سلول هاى اين سيستم توسط واكسن آموزش مى بينند تا بتوانند هرچه سريع تر مهاجمين را پيدا كنند. جنر خود بر اين باور بود كه اين موضوع به هر حال به تعامل بين بدن و آنچه كه او �ويروس� آبله گاوى مى خواند مربوط مى شد. در واقع واژه ويروس كه امروز هم به كار مى بريم توسط ادوارد جنر ابداع گرديد.

۱۰- پاستور و ميكروب
تاريخ: ۱۸۶۰
در سال ۱۸۶۰ شيميدان برجسته فرانسوى لويى پاستور مبادرت به انجام آزمايشى با استفاده از لوله هايى با اشكال عجيب و غريب نمود كه نه تنها تصورات قرون وسطايى در مورد حيات را كنار زد بلكه علت حقيقى بيمارى ها را نيز آشكار ساخت. قرن ها تصور مى كردند كه حيات خود به خود از ماده مرده مثل گوشت در حال فساد به وجود مى آيد. پاستور اين تصور را خيالى بيش نمى دانست در عوض بر اين باور بود كه آنچه كه ما مى بينيم در واقع آثار ناشى از ميكروب هاى غيرقابل ديدن يا به اصطلاح ژرم در هواست.
او براى اثبات اين نظر خويش لوله هاى آزمايش را پر از شيره گوشت پخته و جوشيده شده كرد كه هريك تنها از طريق لوله اى به شكل S با هواى بيرون رابطه داشت. برطبق نظريه ايجاد خود به خودى حيات اين اتفاق بايد پس از مدت كوتاهى به شكلى معجزه آسا رخ دهد. ولى پس از ماه ها انتظار چنين اتفاقى رخ نداد. اين براى پاستور كاملاً معنى دار بود. جوشاندن موجب كشته شدن هر ژرمى كه در شيره گوشت وجود داشت شد و ژرم هاى جديد نيز به دليل دهانه هاى لوله اى S مانند نتوانستند خود را به آنجا برسانند.
طرفداران ايجاد خود به خودى حيات كوشيدند با اين ادعا كه جوشاندن به هر صورت و به هر نحوى آن �نيروى حياتى� اسرارآميز موجب بروز حيات را از ميان برده موضوع را پاسخ دهند ليكن پاستور جلوتر از آنها بود. او بعضى از دهانه هاى شيشه اى S شكل را شكست و منتظر ماند. بر طبق نظريه ايجاد خود به خودى حيات هيچ اتفاقى نبايد مى افتاد چون نيروى حيات مرده بود. ولى شيره گوشت به تدريج كدر شد چه ديگر مانعى بر سر راه ميكروب ها براى رسيدن به محتويات درون لوله هاى آزمايش نبود. پاستور ثابت كرد كه نيروى حيات در واقع افسانه اى بيش نيست. از سوى ديگر آزمايش وى مبين قدرت ميكروب هاى غيرقابل ديدن نيز بود. او بلافاصله از اين كشف خويش در عمل استفاده كرد و با اين كار صنعت ابريشم فرانسه با ابداع آزمونى براى يافتن كرم هاى ابريشم آلوده به اين ژرم ها سود بسيار برد.


منبع: شرق