ده آزمایش که جهان را متحول کرد

۱ - هاینریش هرتز و كشف امواج رادیویی
تاریخ: ۱۸۸۸
در سال ۱۸۸۸ یك جرقه سوسوزن در محیط تاریك آزمایشگاهی در آلمان نویدبخش شروع یك انقلاب فنی با ابعادی بی سابقه شد. هاینریش هرتز فیزیكدان ۳۱ ساله در انستیتو فنی كالسروهه یك مدار الكتریكی به وجود آورده بود كه در گوشه آزمایشگاهش جرقه زد و او جرقه دیگری را در گوشه دیگر اتاق درست روبه روی آن مشاهده كرد. هرتز وجود امواج نامریی انرژی الكترومغناطیس را نشان داد كه قادرند به سرعت نور حتی در فضای خالی حركت كند. وجود این امواج را فیزیكدان اسكاتلندی جیمز كلارك ماكسولی ۱۵ سال پیش از آن پیش بینی كرده بود و از آن زمان تا به امروز به صورت اساس و پایه شبكه جهانی رادیو، تلویزیون و مخابرات دور درآمده است.
۲ - استانلی میلگرام و اطاعت از قدرت
تاریخ: ۱۹۶۱
در ژوئن ۱۹۶۱ یك آگهی در روزنامه ای در ایالت كنكتیكات از خوانندگان دعوت به شركت در یك مطالعه علمی درباره حافظه كرد. آگهی را یك پروفسور ۲۷ ساله روانشناس در دانشگاه ییل به نام استانل میلگرام داده بود، ولی آزمایش مورد نظر واقعاً آن طور كه در بادی امر به نظر می رسید نبود. به كسانی كه در این تجربه شركت داشتند گفته شده بود كه موضوع مورد نظر تاثیر تنبیه بر روی یادگیری است و آ نها را به اتاقی هدایت می كردند كه مردی را در آنجا با سیم های دارای الكترود بسته بودند و گفته می شد می توانستند شوك های دردناكی به او بدهند. سپس به شركت كنندگان گفته می شد كه فهرستی از واژه هایی كه با تداعی به دنبال یكدیگر می آمدند به صدای بلند بخوانند و هنگامی كه شاگرد مورد نظر در بازگویی آن واژه ها دچار اشتباه می شد با هر اشتباه یك شوك الكتریكی به وی وارد كنند. این كار به كمك كنسولی با كلید های مختلف از ۱۵ تا ۴۵۰ ولت صورت می گرفت. شركت كنندگان كه با دیواری از شاگرد جدا شده بودند می توانستند فریاد های ناشی از درد او را در پی هر بار وارد شدن شوك الكتریكی به دنبال اشتباه بشنوند. با بدتر شدن وضع و زجر كشیدن شاگرد مورد نظر بسیاری از شركت كنندگان معترض شدند ولی دانشمند مسئول در پاسخ تنها می گفت كه آزمایش باید ادامه یابد و ۶۵ درصد آنها هم به این كار ادامه دادند. با بالا رفتن میزان ولتاژ شوك های الكتریكی كم كم ضجه ها و فریاد ها تبدیل به سكوتی 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 رنجی در كار نبوده است. میلگرام نشان داد كه می توان مردم عادی را اگر تصور كنند كه می توانند از مسئولیت شانه خالی 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 خنكی بود بر خشم ناشی از اعمال نازی ها. همان طور كه رسوایی اخیر در مورد نحوه رفتار با زندانیان عراقی نشان داد، تجربه میلگرام هنوز هم اهمیت خود را از دست نداده است.
۳ - انریكو فرمی و نخستین واكنش زنجیره ای هسته
تاریخ: ۱۹۴۲
فكر خارج ساختن انرژی مفید از اتم ها را برخی از برجسته ترین دانشمندان جهان از جمله اینشتین بسیار دور از دسترس می پنداشتند تا آنكه از تجربه ای كه مخفیانه در حیاط خلوتی در دانشگاه شیكاگو صورت گرفته بود خبر دار شد؟ در یك روز سرد ماه دسامبر ۱۹۴۲ فیزیكدان ایتالیایی و برنده جایزه نوبل انریكو فرمی كار ساخت نخستین رآكتور اتمی جهان را كه تقریباً شكل كروی داشت به اتمام رساند. این رآكتور شامل چندین تن گرانیت و اورانیوم رادیواكتیو به همراه میله های مركزی از جنس كارمیوم بود. اینها طوری طراحی شده بودند كه می توانستند نوترون های خارج شده توسط اتم های اورانیوم را كه هر یك قادرند اتم های اورانیوم بیشتری را بشكافند، جمع آوری كنند و بدین ترتیب زنجیره ای از واكنش ها را موجب شوند كه بالقوه قابلیت انفجاری دارند. هنگامی كه فرمی دستور داد میله های كنترل به آرامی خارج شوند تا نوترون ها آنقدر زیاد شوند كه بتوانند واكنش زنجیره ای را تداوم بخشند، رآكتور عظیم شروع به تولید نیرو كرد. 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 كه واكنش زنجیره ای واقعی است و می توان آن را كنترل كرد. نیروی هسته ای هدیه ای بود كه 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 یك باره كشف كرد كه به عنوان درخشا ن ترین دانشمند جهان مورد تحسین همگان است. رسانه های جهانی نتایج تجربه ای را منتشر كرده كه 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 مكان و زمان است كه موجب خم برداشتن مسیر اشعه نوری می شود كه از نزدیكی هرجرمی عبور می كند. آرتور ادینگتون اختر- فیزیكدان از دانشگاه كمبریج بر آن شد كه با اندازه گیری از كسوفی كه در تاریخ مه ۱۹۱۹ اتفاق افتاد از ستارگان قابل رویت در نزدیكی خورشید این نظریه را ثابت كند. نظریه اینشتین اثر خم كننده ای در برابر آنچه كه از نظریه نیوتن انتظار می رفت را پیش بینی می كرد ولی این هنوز بسیار ناچیز بود. یعنی معادل ضخامت یك تار مو كه در فاصله ۱۴ متری ما قرار دارد! ادینگتون پس از ماه ها تحلیل تصاویر برداشته شده از كسوف اعلام كرد كه جابه جایی بسیار ناچیزی كه در محل ستارگان مشهود است نشان می دهد كه نظریه اینشتین بر نظریه نیوتن پیروز شده است. برخی تاریخ نگاران در آن زمان و بعد ها گفتند كه گویا نتایج ادینگتون آن گونه ای كه ادعا می كرد روشن و صریح نبودند و این در حالی است كه ادینگتون هیچ گاه تحسین خویش از اینشتین و نظریه اش را مخفی نمی كرد. اندازه گیری های بسیار دقیق تر از آن زمان تاكنون بار ها صحت پیش بینی اینشتین را تایید كرده اند.
۵ - آزمایش مایكلسون - مورلی
تاریخ: ۱۸۸۷
اگر در جاده ای با سرعت ۷۰ كیلومتر در ساعت در حركت هستید و اتومبیل دیگری نیز با سرعت ۷۰ كیلومتر در ساعت به سمت شما می آید سرعت نسبی دو اتومبیل چقدر است؟ پاسخ آسان است، این طور نیست؟ ۱۴۰ كیلومتر عقل سلیم هم این را می فهمد. با این وجود در سال ۱۸۸۷ آلبرت مایكلسون و ادوارد مورلی نشان دادند كه «عقل سلیم» را با شعاع نوری كاری نیست .آنها در پی یافتن «اتر» بودند، ماده ای كه گفته می شد عالم پر از آن است و تنها به خاطر آن است كه نور می تواند در خلا حركت كند. آنها نتوانستند هیچ اثری از «اتر» بیابند ولی كشف كردند كه نور صرف نظر از آن كه بیننده نسبت به آن چگونه حركت می كند همواره سرعت یكسانی دارد. این نتیجه گیری برخی از دانشمندان را بر آن داشت كه مطرح كنند تقصیر به گردن ابزار مورد استفاده از آزمایش است و ساختمان اتمی آن با حركت زمین در فضا دستخوش تغییر می شود. یك كارمند جوان اداره ثبت اختراعات در سوئیس به نام اینشتین تصور می كرد كه پاسخ این سئوال را می دانست. او چنین استدلال می كرد كه سرعت نور از جمله سرعت های معمولی نیست، بلكه یك ثابت جهانی و برای تمام بینندگان یكسان است. این فكر او را به سمت نظر نسبیت خاص راهنمایی كرد كه شامل حال همه چیز از الكترونیك تا mc۲ = E می شد.
۶ - دالی گوسفند زاده شده از كلون
تاریخ: ۱۹۹۷
در فوریه ۱۹۹۷ تصویر یك گوسفند بر صفحات نخست روزنامه ها در سرتاسر جهان ظاهر گردید. این گوسفند كه نامش دالی بود نخست كلون حیوان بالغ دیگری بود: رونوشت ژنتیكی كاملی از DNA خارج شده از یكی از سلول های یك گوسفند ماده. چند ماه بعد همین تیم دانشمندان از موسسه روسلین در اسكاتلند دو بره دیگر زاده شده از كلون به نام های مولی و پولی را معرفی كردند كه DNA آنها به وسیله مهندسی ژنتیك از یك انسان منتقل شده بود و لذا شیر آنها حاوی نوعی ماده لخته كننده خون بود كه در درمان هموفیلی كاربرد داشت. این نخستین تجربیات همچون گام های بزرگی به سمت «داروسازی» به معنای تولید انبوه تركیبات دارویی سودمند برای انسان توسط حیواناتی كه به همین منظور «كلون» شده اند مورد تحسین و تمجید قرار گرفتند. لیكن بعد ها معلوم شد كه دالی تنها مورد موفق از میان ۳۰۰ مورد تلاشی بود كه در انستیتو روسلین برای «كلون» كردن جنین حیوانات صورت گرفت. دالی در سال ۲۰۰۳ در حالی كه تنها نیمی از عمر طبیعی اش را پشت سر گذاشته بوده درگذشت، در حالی كه به دنبال خودنگرانی عمیقی درباره استفاده از تكنیك «كلون» برای خلق همه چیز از موش آزمایشگاهی تا انسان های «كامل» بر جای گذاشت. این نگرانی ها پایایی تجاری آن را نیز زیر سئوال برد.۷ - اوسوالد آوری و DNA
تاریخ: ۱۹۴۴
زیست شناسان فرانك كریك و جیمز وات معمولاً به عنوان كسانی كه راز حیات در شكل DNA موجود در سلول های زنده را كشف كردند شناخته می شوند لیكن «سرنخ اساسی و مهمی كه آنها را متوجه اهمیت DNA ساخت نتیجه آزمایشاتی بود كه اوسوالد آوری و همكارانش در دانشگاه راكفلر در نیویورك انجام داده بودند. سال ها دانشمند DNA را به این دلیل كه بیش از اندازه برای توضیح تنوع خیره كننده جهان ساده است رد می كردند و در عوض بر این گمان بودند كه این پروتئین ها هستند كه اطلاعات ژنتیكی را منتقل می كنند. لیكن آوری و همكارانش نشان دادند كه همه در اشتباه بودند. در سال ۱۹۴۴ پس از سال ها آزمایشات توان فرسا بر روی باكتری ها نشان دادند كه انتقال DNA از یك میكروب به دیگر موجب می شود كه صفاتش نیز منتقل شود. خیلی ها با این شواهد به شدت مخالفت كردند ولی كریك و واتسون بر آن شدند كه این رشته حیاتی را دنبال می كنند كه حاصل آن جایزه نوبلی بود كه نصیب این دو گردید. جالب است كه بدانیم تنها نتیجه مخالفت منتقدین محروم شدن آوری از جایزه نوبل بود!
۸ - جورج مندل و وجود ژن ها
تاریخ: ۱۸۵۷
نظریه داروین درباره تكامل در درك ما از زندگی بر روی زمین تحولی به وجود آورد. لیكن این فكر كه چگونه صفات در میان نسل ها انتقال می یابد همواره فكر داروین را مشغول می داشت. در سال ۱۸۵۷ یك كشیش و راهب اتریشی به نام جورج مندل پاسخ این پرسش را یافت. او با آزمایشات دقیقی بر روی گیاهان نشان داد كه هر دو والد گیاه به یكسان صفاتی را به فرزند خویش منتقل می كنند و همین قانون بسیار ساده است كه تنوع گسترده ای از تركیبات بین صفات را موجب شده است. از این مهم تر او كشف كرده كه صفات با یكدیگر تركیب نمی شوند بلكه متمایز از یكدیگر باقی می مانند. گیاهان بلند و كوتاه همواره گیاهانی را به وجود می آورند كه همواره در یكی از این مقوله قرار می گیرند و نه بین آن دو. این نشان داد كه صفات مذكور به صورت دستجات مشخص و مجزایی به ارث می رسند كه بعدها آنها را ژن خواندند لیكن جالب اینجاست كه اهمیت یافته های مندل تا اوایل سده بیستم ناشناخته باقی ماند.
۹ - ادوارد جنر و واكسیناسیون
تاریخ: ۱۷۹۶
در سال ۱۹۸۰ «سازمان جهانی بهداشت» بیانیه شگفتی آوری را منتشر ساخت. آبله بیماری ویروسی كه زمانی سالانه یك میلیون تن را به هلاكت می رساند از كره زمین محو شده بود. نخستین پیروزی كامل و تمام عیار بر یك بیماری همه گیر نتیجه مستقیم شاید مهم ترین آزمایشی بود كه تاكنون صورت گرفته است. این آزمایش دویست سال قبل توسط پزشكی اهل گلوكستر شایر صورت گرفت. قرن ها بود كه پزشكان در آسیا متوجه شده بودندكسانی كه در معرض بیماری آبله بودند، گاه می توانستند در برابر آن محافظت شوند. در اوایل سده هجدهم این فكر توسط بانو مری ورتلی مونتاگو، همسر دیپلماتی در تركیه به انگلستان آورده شد. وی طرفدار «آبله ای» كردن عمدی مردم با استفاده از مقدار بسیار كمی از بافت آلوده بود. اگرچه این شیوه تا اندازه ای موثر بود ولی هنوز از هر هشت نفر كه مبادرت به این كار می كردند یكی به خاطر ابتلا به آبله كشته می شد. جنر در فكر آن بود كه ببیند می توان مردم را با قرار گرفتن در معرض آبله گاوی كه 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 كودك هشت ساله ای به نام جیمز پیپس نمود. پس ازگذشت ده روز پیپس دچار تب خفیف و سپس تاول های چركی شبیه آبله گردید. سپس در اول جولای جنر كودك را «آبله ای » نمود كه حاصل آن بود كه به هیچ وجه دچار بیماری و عوارض آن نشد.
ظرف چند سال «واكسیناسیون» (كه در لاتین از لغتی به معنای گاو گرفته شده) در انگلستان و خارج از آن كاملاً رواج یافت. این كه دقیقاً واكسیناسیون چه می كند تا زمان پی بردن به سیستم ایمنی ناشناخته باقی ماند. امروز می دانیم كه سلول های این سیستم توسط واكسن آموزش می 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 گاوی می خواند مربوط می شد. در واقع واژه ویروس كه امروز هم به كار می بریم توسط ادوارد جنر ابداع گردید.
۱۰ - پاستور و میكروب
تاریخ: ۱۸۶۰
در سال ۱۸۶۰ شیمیدان برجسته فرانسوی لویی پاستور مبادرت به انجام آزمایشی با استفاده از لوله هایی با اشكال عجیب و غریب نمود كه نه تنها تصورات قرون وسطایی در مورد حیات را كنار زد بلكه علت حقیقی بیماری ها را نیز آشكار ساخت. قرن ها تصور می كردند كه 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 كه آنچه كه ما می بینیم در واقع آثار ناشی از میكروب 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 كرد كه هریك تنها از طریق لوله ای به شكل S با هوای بیرون رابطه داشت. برطبق نظریه ایجاد خود به خودی حیات این اتفاق باید پس از مدت كوتاهی به شكلی معجزه آسا رخ دهد. ولی پس از ماه ها انتظار چنین اتفاقی رخ نداد. این برای پاستور كاملاً معنی دار بود. جوشاندن موجب كشته شدن هر ژرمی كه 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 كوشیدند با این ادعا كه جوشاندن به هر صورت و به هر نحوی آن «نیروی حیاتی» اسرارآمیز موجب بروز حیات را از میان برده موضوع را پاسخ دهند لیكن پاستور جلوتر از آنها بود. او بعضی از دهانه های شیشه ای S شكل را شكست 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 كدر شد چه دیگر مانعی بر سر راه میكروب ها برای رسیدن به محتویات درون لوله های آزمایش نبود. پاستور ثابت كرد كه نیروی حیات در واقع افسانه ای بیش نیست. از سوی دیگر آزمایش وی مبین قدرت میكروب های غیرقابل دیدن نیز بود. او بلافاصله از این كشف خویش در عمل استفاده كرد و با این كار صنعت ابریشم فرانسه با ابداع آزمونی برای یافتن كرم های ابریشم آلوده به این ژرم ها سود بسیار برد.

رابرت ماتیوز

ترجمه: ع فخریاسری

منبع : شبکه فیزیکی هوپا