ده آزمایش که جهان را متحول کرد

�هاینریش هرتز و کشف امواج رادیویی

تاریخ: ۱۸۸۸
...

در سال ۱۸۸۸ یک جرقه سوسوزن در محیط تاریک آزمایشگاهی در آلمان نویدبخش شروع یک انقلاب فنی با ابعادی بی سابقه شد. هاینریش هرتز فیزیکدان ۳۱ ساله در انستیتو فنی کالسروهه یک مدار الکتریکی به وجود آورده بود که در گوشه آزمایشگاهش جرقه زد و او جرقه دیگری را در گوشه دیگر اتاق درست روبه روی آن مشاهده کرد. هرتز وجود امواج نامریی انرژی الکترومغناطیس را نشان داد که قادرند به سرعت نور حتی در فضای خالی حرکت کند. وجود این امواج را فیزیکدان اسکاتلندی جیمز کلارک ماکسولی ۱۵ سال پیش از آن پیش بینی کرده بود و از آن زمان تا به امروز به صورت اساس و پایه شبکه جهانی رادیو، تلویزیون و مخابرات دور درآمده است.

۲) استانلی میلگرام و اطاعت از قدرت

تاریخ: ۱۹۶۱

در ژوئن ۱۹۶۱ یک آگهی در روزنامه ای در ایالت کنکتیکات از خوانندگان دعوت به شرکت در یک مطالعه علمی درباره حافظه کرد. آگهی را یک پروفسور ۲۷ ساله روانشناس در دانشگاه ییل به نام استانل میلگرام داده بود، ولی آزمایش مورد نظر واقعاً آن طور که در بادی امر به نظر می رسید نبود. به کسانی که در این تجربه شرکت داشتند گفته شده بود که موضوع مورد نظر تاثیر تنبیه بر روی یادگیری است و آ نها را به اتاقی هدایت می کردند که مردی را در آنجا با سیم های دارای الکترود بسته بودند و گفته می شد می توانستند شوک های دردناکی به او بدهند. سپس به شرکت کنندگان گفته می شد که فهرستی از واژه هایی که با تداعی به دنبال یکدیگر می آمدند به صدای بلند بخوانند و هنگامی که شاگرد مورد نظر در بازگویی آن واژه ها دچار اشتباه می شد با هر اشتباه یک شوک الکتریکی به وی وارد کنند. این کار به کمک کنسولی با کلید های مختلف از ۱۵ تا ۴۵۰ ولت صورت می گرفت. شرکت کنندگان که با دیواری از شاگرد جدا شده بودند می توانستند فریاد های ناشی از درد او را در پی هر بار وارد شدن شوک الکتریکی به دنبال اشتباه بشنوند. با بدتر شدن وضع و زجر کشیدن شاگرد مورد نظر بسیاری از شرکت کنندگان معترض شدند ولی دانشمند مسئول در پاسخ تنها می گفت که آزمایش باید ادامه یابد و ۶۵ درصد آنها هم به این کار ادامه دادند. با بالا رفتن میزان ولتاژ شوک های الکتریکی کم کم ضجه ها و فریاد ها تبدیل به سکوتی شوم شدند.

تنها پس از آن که آزمایش به پایان رسید، حقیقت به شرکت کنندگان گفته شد: این شاگرد اصلاً یک هنرپیشه بوده و درد و رنجی در کار نبوده است. میلگرام نشان داد که می توان مردم عادی را اگر تصور کنند که می توانند از مسئولیت شانه خالی کنند و آن را به مقامات واگذارند، به زجر دادن افراد غریبه تا حد مرگ تشویق و قانع کرد. در دهه ۱۹۶۰ تجربه میلگرام آب خنکی بود بر خشم ناشی از اعمال نازی ها. همان طور که رسوایی اخیر در مورد نحوه رفتار با زندانیان عراقی نشان داد، تجربه میلگرام هنوز هم اهمیت�

۳) انریکو فرمی و نخستین واکنش زنجیره ای هسته

تاریخ: ۱۹۴۲

فکر خارج ساختن انرژی مفید از اتم ها را برخی از برجسته ترین دانشمندان جهان از جمله اینشتین بسیار دور از دسترس می پنداشتند تا آنکه از تجربه ای که مخفیانه در حیاط خلوتی در دانشگاه شیکاگو صورت گرفته بود خبر دار شد؟ در یک روز سرد ماه دسامبر ۱۹۴۲ فیزیکدان ایتالیایی و برنده جایزه نوبل انریکو فرمی کار ساخت نخستین رآکتور اتمی جهان را که تقریباً شکل کروی داشت به اتمام رساند. این رآکتور شامل چندین تن گرانیت و اورانیوم رادیواکتیو به همراه میله های مرکزی از جنس کارمیوم بود. اینها طوری طراحی شده بودند که می توانستند نوترون های خارج شده توسط اتم های اورانیوم را که هر یک قادرند اتم های اورانیوم بیشتری را بشکافند، جمع آوری کنند و بدین ترتیب زنجیره ای از واکنش ها را موجب شوند که بالقوه قابلیت انفجاری دارند. هنگامی که فرمی دستور داد میله های کنترل به آرامی خارج شوند تا نوترون ها آنقدر زیاد شوند که بتوانند واکنش زنجیره ای را تداوم بخشند، رآکتور عظیم شروع به تولید نیرو کرد. فرمی گذاشت به مدت چهار و نیم دقیقه این جریان ادامه یابد. نیروی تولید شده به زور بیشتر از نیم وات می شد، ولی بدین ترتیب ثابت شد که واکنش زنجیره ای واقعی است و می توان آن را کنترل کرد. نیروی هسته ای هدیه ای بود که او به دنیا داد.

۴) تایید نظریه جاذبه اینشتین توسط ادینگتون

تاریخ: ۱۹۱۹

آلبرت اینشتین صبح روز هفتم نوامبر ۱۹۱۹ از خواب بیدار شد و یک باره کشف کرد که به عنوان درخشا ن ترین دانشمند جهان مورد تحسین همگان است. رسانه های جهانی نتایج تجربه ای را منتشر کرده که برتری نظریه جاذبه وی تحت عنوان (نسبیت عام) را بر قانون جاذبه نیوتن با چند صد سال سابقه نشان می داد. بر طبق (نسبیت عام) جاذبه حاصل منحنی شدن مکان و زمان است که موجب خم برداشتن مسیر اشعه نوری می شود که از نزدیکی هرجرمی عبور می کند. آرتور ادینگتون اختر فیزیکدان از دانشگاه کمبریج بر آن شد که با اندازه گیری از کسوفی که در تاریخ مه ۱۹۱۹ اتفاق افتاد از ستارگان قابل رویت در نزدیکی خورشید این نظریه را ثابت کند. نظریه اینشتین اثر خم کننده ای در برابر آنچه که از نظریه نیوتن انتظار می رفت را پیش بینی می کرد ولی این هنوز بسیار ناچیز بود. یعنی معادل ضخامت یک تار مو که در فاصله ۱۴ متری ما قرار دارد! ادینگتون پس از ماه ها تحلیل تصاویر برداشته شده از کسوف اعلام کرد که جابه جایی بسیار ناچیزی که در محل ستارگان مشهود است نشان می دهد که نظریه اینشتین بر نظریه نیوتن پیروز شده است. برخی تاریخ نگاران در آن زمان و بعد ها گفتند که گویا نتایج ادینگتون آن گونه ای که ادعا می کرد روشن و صریح نبودند و این در حالی است که ادینگتون هیچ گاه تحسین خویش از اینشتین و نظریه اش را مخفی نمی کرد. اندازه گیری های بسیار دقیق تر از آن زمان تاکنون بار ها صحت پیش بینی اینشتین را تایید کرده اند.

۵) آزمایش مایکلسون مورلی

تاریخ: ۱۸۸۷

اگر در جاده ای با سرعت ۷۰ کیلومتر در ساعت در حرکت هستید و اتومبیل دیگری نیز با سرعت ۷۰ کیلومتر در ساعت به سمت شما می آید سرعت نسبی دو اتومبیل چقدر است؟ پاسخ آسان است، این طور نیست؟ ۱۴۰ کیلومتر عقل سلیم هم این را می فهمد. با این وجود در سال ۱۸۸۷ آلبرت مایکلسون و ادوارد مورلی نشان دادند که (عقل سلیم) را با شعاع نوری کاری نیست .آنها در پی یافتن (اتر) بودند، ماده ای که گفته می شد عالم پر از آن است و تنها به خاطر آن است که نور می تواند در خلا حرکت کند. آنها نتوانستند هیچ اثری از (اتر) بیابند ولی کشف کردند که نور صرف نظر از آن که بیننده نسبت به آن چگونه حرکت می کند همواره سرعت یکسانی دارد. این نتیجه گیری برخی از دانشمندان را بر آن داشت که مطرح کنند تقصیر به گردن ابزار مورد استفاده از آزمایش است و ساختمان اتمی آن با حرکت زمین در فضا دستخوش تغییر می شود.

یک کارمند جوان اداره ثبت اختراعات در سوئیس به نام اینشتین تصور می کرد که پاسخ این سئوال را می دانست. او چنین استدلال می کرد که سرعت نور از جمله سرعت های معمولی نیست، بلکه یک ثابت جهانی و برای تمام بینندگان یکسان است. این فکر او را به سمت نظر نسبیت خاص راهنمایی کرد که شامل حال همه چیز از الکترونیک تا mc۲ = E می شد.

۶) دالی گوسفند زاده شده از کلون

تاریخ: ۱۹۹۷

در فوریه ۱۹۹۷ تصویر یک گوسفند بر صفحات نخست روزنامه ها در سرتاسر جهان ظاهر گردید. این گوسفند که نامش دالی بود نخست کلون حیوان بالغ دیگری بود: رونوشت ژنتیکی کاملی از DNA خارج شده از یکی از سلول های یک گوسفند ماده. چند ماه بعد همین تیم دانشمندان از موسسه روسلین در اسکاتلند دو بره دیگر زاده شده از کلون به نام های مولی و پولی را معرفی کردند که DNA آنها به وسیله مهندسی ژنتیک از یک انسان منتقل شده بود و لذا شیر آنها حاوی نوعی ماده لخته کننده خون بود که در درمان هموفیلی کاربرد داشت. این نخستین تجربیات همچون گام های بزرگی به سمت (داروسازی) به معنای تولید انبوه ترکیبات دارویی سودمند برای انسان توسط حیواناتی که به همین منظور (کلون) شده اند مورد تحسین و تمجید قرار گرفتند. لیکن بعد ها معلوم شد که دالی تنها مورد موفق از میان ۳۰۰ مورد تلاشی بود که در انستیتو روسلین برای (کلون) کردن جنین حیوانات صورت گرفت. دالی در سال ۲۰۰۳ در حالی که تنها نیمی از عمر طبیعی اش را پشت سر گذاشته بوده درگذشت، در حالی که به دنبال خودنگرانی عمیقی درباره استفاده از تکنیک (کلون) برای خلق همه چیز از موش آزمایشگاهی تا انسان های (کامل) بر جای گذاشت. این نگرانی ها پایایی تجاری آن را نیز زیر سئوال برد.

۷) اوسوالد آوری و DNA

تاریخ: ۱۹۴۴

زیست شناسان فرانک کریک و جیمز وات معمولاً به عنوان کسانی که راز حیات در شکل DNA موجود در سلول های زنده را کشف کردند شناخته می شوند لیکن سرنخ اساسی و مهمی که آنها را متوجه اهمیت DNA ساخت نتیجه آزمایشاتی بود که اوسوالد آوری و همکارانش در دانشگاه راکفلر در نیویورک انجام داده بودند. سال ها دانشمند DNA را به این دلیل که بیش از اندازه برای توضیح تنوع خیره کننده جهان ساده است رد می کردند و در عوض بر این گمان بودند که این پروتئین ها هستند که اطلاعات ژنتیکی را منتقل می کنند. لیکن آوری و همکارانش نشان دادند که همه در اشتباه بودند. در سال ۱۹۴۴ پس از سال ها آزمایشات توان فرسا بر روی باکتری ها نشان دادند که انتقال DNA از یک میکروب به دیگر موجب می شود که صفاتش نیز منتقل شود. خیلی ها با این شواهد به شدت مخالفت کردند ولی کریک و واتسون بر آن شدند که این رشته حیاتی را دنبال می کنند که حاصل آن جایزه نوبلی بود که نصیب این دو گردید. جالب است که بدانیم تنها نتیجه مخالفت منتقدین محروم شدن آوری از جایزه نوبل بود!

۸) جورج مندل و وجود ژن ها

تاریخ: ۱۸۵۷

نظریه داروین درباره تکامل در درک ما از زندگی بر روی زمین تحولی به وجود آورد. لیکن این فکر که چگونه صفات در میان نسل ها انتقال می یابد همواره فکر داروین را مشغول می داشت. در سال ۱۸۵۷ یک کشیش و راهب اتریشی به نام جورج مندل پاسخ این پرسش را یافت. او با آزمایشات دقیقی بر روی گیاهان نشان داد که هر دو والد گیاه به یکسان صفاتی را به فرزند خویش منتقل می کنند و همین قانون بسیار ساده است که تنوع گسترده ای از ترکیبات بین صفات را موجب شده است. از این مهم تر او کشف کرده که صفات با یکدیگر ترکیب نمی شوند بلکه متمایز از یکدیگر باقی می مانند. گیاهان بلند و کوتاه همواره گیاهانی را به وجود می آورند که همواره در یکی از این مقوله قرار می گیرند و نه بین آن دو. این نشان داد که صفات مذکور به صورت دستجات مشخص و مجزایی به ارث می رسند که بعدها آنها را ژن خواندند لیکن جالب اینجاست که اهمیت یافته های مندل تا اوایل سده بیستم ناشناخته باقی ماند.

۹) ادوارد جنر و واکسیناسیون

تاریخ: ۱۷۹۶

در سال ۱۹۸۰ (سازمان جهانی بهداشت) بیانیه شگفتی آوری را منتشر ساخت. آبله بیماری ویروسی که زمانی سالانه یک میلیون تن را به هلاکت می رساند از کره زمین محو شده بود. نخستین پیروزی کامل و تمام عیار بر یک بیماری همه گیر نتیجه مستقیم شاید مهم ترین آزمایشی بود که تاکنون صورت گرفته است. این آزمایش دویست سال قبل توسط پزشکی اهل گلوکستر شایر صورت گرفت. قرن ها بود که پزشکان در آسیا متوجه شده بودندکسانی که در معرض بیماری آبله بودند، گاه می توانستند در برابر آن محافظت شوند. در اوایل سده هجدهم این فکر توسط بانو مری ورتلی مونتاگو، همسر دیپلماتی در ترکیه به انگلستان آورده شد. وی طرفدار (آبله ای) کردن عمدی مردم با استفاده از مقدار بسیار کمی از بافت آلوده بود. اگرچه این شیوه تا اندازه ای موثر بود ولی هنوز از هر هشت نفر که مبادرت به این کار می کردند یکی به خاطر ابتلا به آبله کشته می شد.

جنر در فکر آن بود که ببیند می توان مردم را با قرار گرفتن در معرض آبله گاوی که بیماری ظاهراً مرتبط با آبله انسانی و بی ضرر است در برابر بیماری آبله انسانی محافظت نمود. در ۱۴ مه ۱۷۹۶ جنر مواد آلوده به آبله گاوی را وارد بریدگی روی بازوی کودک هشت ساله ای به نام جیمز پیپس نمود. پس ازگذشت ده روز پیپس دچار تب خفیف و سپس تاول های چرکی شبیه آبله گردید. سپس در اول جولای جنر کودک را (آبله ای) نمود که حاصل آن بود که به هیچ وجه دچار بیماری و عوارض آن نشد.

ظرف چند سال (واکسیناسیون) (که در لاتین از لغتی به معنای گاو گرفته شده) در انگلستان و خارج از آن کاملاً رواج یافت. این که دقیقاً واکسیناسیون چه می کند تا زمان پی بردن به سیستم ایمنی ناشناخته باقی ماند. امروز می دانیم که سلول های این سیستم توسط واکسن آموزش می بینند تا بتوانند هرچه سریع تر مهاجمین را پیدا کنند. جنر خود بر این باور بود که این موضوع به هر حال به تعامل بین بدن و آنچه که او (ویروس) آبله گاوی می خواند مربوط می شد. در واقع واژه ویروس که امروز هم به کار می بریم توسط ادوارد جنر ابداع گردید.

۱۰) پاستور و میکروب

تاریخ: ۱۸۶۰

در سال ۱۸۶۰ شیمیدان برجسته فرانسوی لویی پاستور مبادرت به انجام آزمایشی با استفاده از لوله هایی با اشکال عجیب و غریب نمود که نه تنها تصورات قرون وسطایی در مورد حیات را کنار زد بلکه علت حقیقی بیماری ها را نیز آشکار ساخت. قرن ها تصور می کردند که حیات خود به خود از ماده مرده مثل گوشت در حال فساد به وجود می آید. پاستور این تصور را خیالی بیش نمی دانست در عوض بر این باور بود که آنچه که ما می بینیم در واقع آثار ناشی از میکروب های غیرقابل دیدن یا به اصطلاح ژرم در هواست.

او برای اثبات این نظر خویش لوله های آزمایش را پر از شیره گوشت پخته و جوشیده شده کرد که هریک تنها از طریق لوله ای به شکل S با هوای بیرون رابطه داشت. برطبق نظریه ایجاد خود به خودی حیات این اتفاق باید پس از مدت کوتاهی به شکلی معجزه آسا رخ دهد. ولی پس از ماه ها انتظار چنین اتفاقی رخ نداد. این برای پاستور کاملاً معنی دار بود. جوشاندن موجب کشته شدن هر ژرمی که در شیره گوشت وجود داشت شد و ژرم های جدید نیز به دلیل دهانه های لوله ای S مانند نتوانستند خود را به آنجا برسانند.

طرفداران ایجاد خود به خودی حیات کوشیدند با این ادعا که جوشاندن به هر صورت و به هر نحوی آن (نیروی حیاتی) اسرارآمیز موجب بروز حیات را از میان برده موضوع را پاسخ دهند لیکن پاستور جلوتر از آنها بود. او بعضی از دهانه های شیشه ای S شکل را شکست و منتظر ماند. بر طبق نظریه ایجاد خود به خودی حیات هیچ اتفاقی نباید می افتاد چون نیروی حیات مرده بود. ولی شیره گوشت به تدریج کدر شد چه دیگر مانعی بر سر راه میکروب ها برای رسیدن به محتویات درون لوله های آزمایش نبود. پاستور ثابت کرد که نیروی حیات در واقع افسانه ای بیش نیست. از سوی دیگر آزمایش وی مبین قدرت میکروب های غیرقابل دیدن نیز بود. او بلافاصله از این کشف خویش در عمل استفاده کرد و با این کار صنعت ابریشم فرانسه با ابداع آزمونی برای یافتن کرم های ابریشم آلوده به این ژرم ها سود بسیار برد.