ليزر... لازر...لايزر... لازير...
إنها بلا شك فوضى عارمة، تسود كتابتنا لمختلف مصطلحات العلم والتقانة، ولأسماء العَلَم الأجنبية، دون أن نهتم بالأمر، على ما يبدو، ودون أن نبادر لنشر قواعد التعريب، والتعريف بها.
لنتفق أولا على أمر بديهي ولا مساومة فيه، وهو أنه من غير المقبول أن ُيكتب المصطلح العلمي أو الاسم العَلَم بأكثر من شكل. وحتى نضمن تنميط الأسماء المعربة (كتابتها بأنماط متفق عليها)، وتوحيد كتابتها، نورد فيما يلي بعض القواعد والمبادىء البسيطة، والتي يساعد نشرها والتوعية بها والالتزام بتطبيقها، وخاصة لدى كتابنا وصحفيينا، للتوصل إلى توحيد نمط كتابة المصطتحات والأسماء الأجنبية بالحروف العربية:
1- عند تعريب مصطلح أو اسم علم أجنبي، نعتمد لفظه بلغته الأصلية، وليس الحروف التي يكتب بها في نظام الكتابة الخاص بلغته. أي يهمنا اللفظ وليس الحروف. وسبب ذلك أن كتابة الكلمات في هذه اللغات لا تطابق لفظها دائما، بينما الكلمة العربية تُكتب عادة كما تُلفظ، مع استثناءات قليلة. وهكذا نكتب اسم الرئيس الفرنسي الراحل "شارل ديغول" وليس تشارلز ديغولي، مقابل Charles de Gaulle. والكاتب الانجليزي سومرسِت موم ، مقابل Somerset Maugham ، وخوان (وليس جوان) كارلُس، ملك اسبانيا Juan Carlos وسراييفو وليس سراجيفو Sarajevo عاصمة البوسنة.
2- لنتذكر أن لدينا في العربية حركات الضم والفتح والكسر لتعبّر عن الأصوات القصيرة. ورغم بديهية هذا الأمر، فإن الممارسة العامة لدى كتابنا حاليا تتمثل في وضع حرف الألف مقابل كل حرف a، وحرف الواو مقابل كل O أو U وحرف الياء مقابل كل حرف i أو e في الكلمة الأجنبية. وهكذا تصادف كلمات مثل أوكسيجين بدل اكسجين، وفاراداي بدل فَرَدي. ولحسن الحظ أن رواد النهضة العربية كانوا أوعى وأكثر منطقية. فكتبوا مثلا "لندن" (مقابل London) وهي كلمة رسخ استخدامها لدينا بهذا الشكل. ولولا ذلك لكتبناها حاليا "لوندون"! تخيل !
(من الأمثلة المضحكة المبكية على هذه الممارسة ما ورد في برنامج وثائقي بُثّ من القناة الفرنسية France 24عن الثورة في جمهوريات الشيشان والأنغوش...، حيث أجريت عدة مقابلات مع أشخاص اسمهم "محمد"، وكُتب الإسم، عدة مرات، في النص المترجم على الشاشة: موغاميد"!!!
3- رغم ما ذكرنا في النقطة السابقة، فإنه يُحبّذ تعديل كتابة ولفظ الكلمة المعربّة، إذا لم تكن اسم عَلم، لتناسب الجِرس العربي، وحتى يكون لفظها ألطف وأسهل. وهذا ما فعله أجدادنا. فكتبوا "جغرافيا" وليس "جيوغرافيا". وحتى الأسماء العَلَم بسّطوها فكتبوا: واشنطن وليس واشنغتون.
4- الاختصار أفضل، وهو سمة العلم ولغة العصر، فإذا احترنا بين شكلين، فلْنختَر الأقصر. وهكذا فإن أكسجين أفضل من أوكسيجين.
تميل الشعوب المتقدمة للاختصار. فالأمريكان مثلا يقولون في حديثهم اليومي "تي في" TV والفرنسيون يقولون تِلِ (تِلي) Tele، ولا يزعجون أنفسهم بلفظ تلك الكلمة الثقيلة على اللسان وعلى السمع: "تلفزيون"، والتي نستخدمها حاليا. وحتى الكلمتان الرشيقتان المعربتان: "تلفاز" و "تلفزة"، لم تُعتمد أي منهما أوينتشر استخدامها لدينا بعد. وعلى غِرار ذلك كلمة ثقيلة أخرى، "إنفلونزا". فالأمريكي يقول ببساطة: Flu، والفرنسي: Grepe (غْريب).
5- إذا كانت الكلمة نفسها مستخدمة في أكثر من لغة أوربية، فلنخترْ من بينها اللفظة الأسهل أو الأقرب للجِرس العربي. والواقع أن الفرنسية كانت قد فرضت نفسها كلغة مصدرية للمصطلحات العلمية في بدايات النهضة العربية، بحكم دورفرنسا في هذه النهضة مع حملة نابليون، ثم مع بعثات محمد علي باشا الى فرنسا لنقل العلم، وانشاء جامعة القاهرة وتدريس الطب وغيره فيها حينذاك باللغة العربية.
لقد تعلمنا في الكيمياء مصطلحات مثل نيترات nitrate ونيتريت nitrite .والآن اجتهد كتابنا العلميون الناطقون بالانجليزية، وكتبوا نيتريت مقابل nitrate ليسببوا بلبلة وحيرة.
أخيرا لنعد إلى عنوان المقال، وهومثال على حالة التخبّط المأساوية لدينا (وقد اخترنا كلمة بسيطة، من مقطعين صوتيين، فما بالك بالكلمات والمصطلحات الأطول والأعقد).
فرغم أن كلمة "ليزر" قد فرضت نفسها لحد كبير حاليا كتعريب لكلمة Laser المعتمدة عالميا، وهي كلمة أوائلية ، أي أن حروفها هي أوائل كلمات عبارةٍ تصف هذا النوع من الإشعاع، وهي:
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
إلا أن الأشكال الأخرى لهذه الكلمة باللغة العربية، (أي لازر، لايزر، لازير، لايزير، ليزير)، التي ذكر بعضها في العنوان، تستخدم أيضا وبدرجات متفاوتة.
وقد أدخلتُ كلمة ليزر على محرك البحث في الإنترنت، غوغل، فظهر رقم يدل على وجود 9,08 مليون نتيجة، أي أن كلمة ليزر مستخدمة في أكثر من 9 ملايين مقالة أو كتاب أو خبر. أما لايزر فتعطيك 159 الف نتيجة. لاحظ أن قاموس المورد، ولعله أكثر قاموس انجليزي – عربي انتشارا، يضع كلمة لازر كمقابل لكلمة Laser، ويليها مباشرة " اسطوانة الليزر " كمقابل لعبارة Laser disc أي أنه استخدم الشكلين ليزر ولازر في الصفحة نفسها.
ونجد قاموس المنهل الوسيط ( فرنسي عربي – الطبعة الثالثة 1986) يكتبها لازِر ( بكسرة تحت حرف الزين). أي أن قواميسنا، وهي مراجع معتَمدة، لا تتفق علر شكل واحد للمصطلح. كما أن بعض الناطقين بالفرنسية يكتبونها "لازير" ، حسب اللفظ الفرنسي للكلمة.
ونعيد طرح السؤال ثانية: أما آن الأوان لوضع حدّ لهذه الفوضى ؟؟؟
الأحد، 8 يناير 2012
عرض كتاب: لماذا العلم ؟
تأليف : جيمس تريفيل
ترجمة: شوقي جلال
سلسلة " عالم المعرفة "، العدد 372 شباط/فبراير 2010.
عنوان الكتاب بالإنجليزية: Why Science? By James Trefil, 2008
لعل عنوان الكتاب وموضوعه يأتيان في مكانهما المناسب هنا، للإجابة على تساؤل قد يطرحه البعض: لماذا صفحة العلوم والتكنلوجيا هذه؟
في النبذة الموجزة الواردة على الغلاف الأخير للكتاب، نجد العبارات التالية:
- نحو مواطنين مثقفين علميا....
يعني هذا الكتاب بتعليم العلم لغير المشتغلين بالعلم... ليكونوا مؤهلين لممارسة الديمقراطية، فالديمقراطية لا تستقيم في مجتمع تسوده أمية علمية، بينما نواجه قضايا قومية وعالمية تكتسب - أكثر فأكثر- أبعادا علمية وتقنية.
المؤلف أستاذ جامعي للفيزياء وهو معني بتبسيط العلم وجعله عنصرا أساسيا في الثقافة العامة.
يتضمن الكتاب اثني عشر فصلا، ومن عناوينها:
- محو الأمية العلمية
- المعارف الأولية العلمية
- النضال التاريخي من أجل تعليم العلم
- أهداف تعليم العلم
- خط أنابيب البحوث
- طريق الأفكار الكبرى الى المعارف الأولية العلمية
لغة الكتاب بسيطة وأسلوبه ممتع، وتتخلله حكايات ونوادر وأمثلة وتساؤلات، من قبيل:
- في حين أن طلبة الكليات العلمية في الجامعات يدرسون مساقات أدبية وثقافية عامة فلماذا لا يدرس طلبة الكليات الأدبية مواد علمية وتقنية بهدف ترسيخ الثقافة العلمية لدى الجميع؟ (الصفحة 85).
- كيف تتباين نظرة المواطنين العاديين والساسة ورجال الأعمال تجاه العلم مقارنة بنظرة العلماء والمعلمين؟
تقدر الفئة الأولى العلم لأنه السبيل لتحقيق مكاسب اقتصادية وتعزيز صحة البشر، بينما العلميون يرون أن العلم شيء ندرسه لذاته ( ص. 142) فالبحوث العلمية الأساسية تتلخص في عبارة : المعرفة من أجل المعرفة ( ص. 146).
- يبرز الكاتب صدمة المجتمع الأمريكي بسبب السبق الذي حققه الاتحاد السوفياتي في غزو الفضاء عام 1957، وكيف انطلقت فورا ثورة علمية بلغت ذروتها في هبوط الأميركان على القمر في أواخر عقد الستينيات (ص. 176).
بقي أن نشير الى هنات ومآخذ على الترجمة، فهي تفتقد الدقة والسلاسة في مواقع عديدة. وهي تقع في الزلل أحيانا عندما يتعلق الأمر بمعلومة علمية بحتة. ففي الصفحة 113 مثلا نصادف خطأين قاتلين. وردت عبارة : " الاشعاع المغناطيسي الذي يتراوح طول موجته ما بين 4000 و 8000 ذرة". أعتقد المترجم أن A في الأصل الانجليزي تعني ذرة (Atom) بينما المقصود انغستروم، وهو وحدة قياس أطوال الموجات الكهرومغنطيسية. ويساوي جزءا من مئة مليون من المتر. ( والكلمة تكريم للعالم السويدي الذي يحمل الاسم نفسه)
وفي الصفحة نفسها نقرأ: " ان الضوء يمكنه أن يمضي بسرعة 100 ميل في الغلاف الجوي من دون أن يمتصه الجو" وبالطبع فإن سرعة الضوء تقارب ثلاثمئة الف كيلو متر في الثانية وواضح أن المقصود هنا هي مسافة 100 ميل". ولحسن حظ المترجم، فإن الكتاب لا يتضمن الكثير من مثل هذه المعلومات العلمية المتخصصة.
لن أحاول تفسير حصول أخطاء كهذه في ألفباء العلم، رغم خبرة المترجم ( عضو المجلس الأعلى للمعهد العالي العربي للترجمة ...) ورغم مرور الكتاب بمراحل مراجعة وتدقيق وتحرير. لكن هذا، بكل أسف، هو واقع الترجمة العلمية لدينا، فالأخطاء تحصل حتى في المفردات الأساسية! ورغم هذا، تبقى هذه السلسلة من أفضل ما يصدر بالعربية ومن أكثرها تنوعا وأجدرها بالاقتناء، خاصة لمعقولية سعرها ( 75 قرشا في الأردن). ( بإمكان القارىء المهتم أن يحصل على أعداد سابقة من هذه السلسلة من عدد من المكتبات في عمان. وهذا مؤشر مؤسف على ضعف توزيعها).
ترجمة: شوقي جلال
سلسلة " عالم المعرفة "، العدد 372 شباط/فبراير 2010.
عنوان الكتاب بالإنجليزية: Why Science? By James Trefil, 2008
لعل عنوان الكتاب وموضوعه يأتيان في مكانهما المناسب هنا، للإجابة على تساؤل قد يطرحه البعض: لماذا صفحة العلوم والتكنلوجيا هذه؟
في النبذة الموجزة الواردة على الغلاف الأخير للكتاب، نجد العبارات التالية:
- نحو مواطنين مثقفين علميا....
يعني هذا الكتاب بتعليم العلم لغير المشتغلين بالعلم... ليكونوا مؤهلين لممارسة الديمقراطية، فالديمقراطية لا تستقيم في مجتمع تسوده أمية علمية، بينما نواجه قضايا قومية وعالمية تكتسب - أكثر فأكثر- أبعادا علمية وتقنية.
المؤلف أستاذ جامعي للفيزياء وهو معني بتبسيط العلم وجعله عنصرا أساسيا في الثقافة العامة.
يتضمن الكتاب اثني عشر فصلا، ومن عناوينها:
- محو الأمية العلمية
- المعارف الأولية العلمية
- النضال التاريخي من أجل تعليم العلم
- أهداف تعليم العلم
- خط أنابيب البحوث
- طريق الأفكار الكبرى الى المعارف الأولية العلمية
لغة الكتاب بسيطة وأسلوبه ممتع، وتتخلله حكايات ونوادر وأمثلة وتساؤلات، من قبيل:
- في حين أن طلبة الكليات العلمية في الجامعات يدرسون مساقات أدبية وثقافية عامة فلماذا لا يدرس طلبة الكليات الأدبية مواد علمية وتقنية بهدف ترسيخ الثقافة العلمية لدى الجميع؟ (الصفحة 85).
- كيف تتباين نظرة المواطنين العاديين والساسة ورجال الأعمال تجاه العلم مقارنة بنظرة العلماء والمعلمين؟
تقدر الفئة الأولى العلم لأنه السبيل لتحقيق مكاسب اقتصادية وتعزيز صحة البشر، بينما العلميون يرون أن العلم شيء ندرسه لذاته ( ص. 142) فالبحوث العلمية الأساسية تتلخص في عبارة : المعرفة من أجل المعرفة ( ص. 146).
- يبرز الكاتب صدمة المجتمع الأمريكي بسبب السبق الذي حققه الاتحاد السوفياتي في غزو الفضاء عام 1957، وكيف انطلقت فورا ثورة علمية بلغت ذروتها في هبوط الأميركان على القمر في أواخر عقد الستينيات (ص. 176).
بقي أن نشير الى هنات ومآخذ على الترجمة، فهي تفتقد الدقة والسلاسة في مواقع عديدة. وهي تقع في الزلل أحيانا عندما يتعلق الأمر بمعلومة علمية بحتة. ففي الصفحة 113 مثلا نصادف خطأين قاتلين. وردت عبارة : " الاشعاع المغناطيسي الذي يتراوح طول موجته ما بين 4000 و 8000 ذرة". أعتقد المترجم أن A في الأصل الانجليزي تعني ذرة (Atom) بينما المقصود انغستروم، وهو وحدة قياس أطوال الموجات الكهرومغنطيسية. ويساوي جزءا من مئة مليون من المتر. ( والكلمة تكريم للعالم السويدي الذي يحمل الاسم نفسه)
وفي الصفحة نفسها نقرأ: " ان الضوء يمكنه أن يمضي بسرعة 100 ميل في الغلاف الجوي من دون أن يمتصه الجو" وبالطبع فإن سرعة الضوء تقارب ثلاثمئة الف كيلو متر في الثانية وواضح أن المقصود هنا هي مسافة 100 ميل". ولحسن حظ المترجم، فإن الكتاب لا يتضمن الكثير من مثل هذه المعلومات العلمية المتخصصة.
لن أحاول تفسير حصول أخطاء كهذه في ألفباء العلم، رغم خبرة المترجم ( عضو المجلس الأعلى للمعهد العالي العربي للترجمة ...) ورغم مرور الكتاب بمراحل مراجعة وتدقيق وتحرير. لكن هذا، بكل أسف، هو واقع الترجمة العلمية لدينا، فالأخطاء تحصل حتى في المفردات الأساسية! ورغم هذا، تبقى هذه السلسلة من أفضل ما يصدر بالعربية ومن أكثرها تنوعا وأجدرها بالاقتناء، خاصة لمعقولية سعرها ( 75 قرشا في الأردن). ( بإمكان القارىء المهتم أن يحصل على أعداد سابقة من هذه السلسلة من عدد من المكتبات في عمان. وهذا مؤشر مؤسف على ضعف توزيعها).
د. هشام الخطيب يتحدث عن البحث العلمي
ضمن الأنشطة المنتظمة لجمعية البحث العلمي، القى د. هشام الخطيب مساء الأربعاء الماضي 5/10 2011محاضرة بعنوان: البحث العلمي في الأردن والعالم العربي.
تضمنت المحاضرة عددا من الأفكار والأطروحات، نعرض لها فيما يلي باختصار.
- عرّف المحاضر البحث العلمي بأنه تحقيق تقدّم في المعرفة، أو تحريكها خطوة الى الأمام، وهذا يتطلب أولا أن تجتاز عتبة العلم، او تمتلك ناصيته.
- يتوجب على الباحث أن يكون مثقفا، وأن يتمتع بنظرة أوسع من تخصصه الضيق، فيدرك موقع تخصصه في عالم العلم. وأن يمتلك النفس الطويل، فلا يتعجل التوصل الى نتائج أو اعتلاء المناصب وأن يكون مثابرا .
وأخيرا على الباحث العربي أن يتقن اللغة الانجليزية استيعابا وكتابة بها. وللأسف فإن القليل من باحثينا يتقنها. لهذا السبب فإني القي محاضراتي في المؤتمرات العالمية باللغة العربية، حتى أفيد زملائي العرب الحضور.
فلغتنا لم تتطور علميا، بينما طورت أمم أخرى لغاتها لتستوعب العلوم الحديثة. ومنها اسرائيل.
- إن المدرسة هي الأساس، وانخفاض مستوى التدريس فيها يترك آثاره على مستوى الخريج الجامعي . لدينا نسبة عالية من الجامعيين، ربما الثانية بعد أمريكا. لكن مستواهم متدني. كان للتزايد السكاني المرتفع لدينا أثره في تخفيض امكانيات المدارس وكفاءتها.
- لم يعد نشر الأساتذة الجامعيين للأبحاث بهدف الترقية هو المعيار حاليا، خاصة بعد ثورة الانترنت. المهم هو مدى الاشارة للبحث المعني في الأوراق البحثية العالمية. إن العدد الأكبر من الاشارات في العالم هو لباحثين من أمريكا ثم من اسرائيل، وخاصة معهد وايزمن. واليوم فاز اسرائيلي بجائزة نوبل في الكيمياء. أوردت مجلة الاقتصادي (اكونومست) في عدد حديث لها أن البحث في اسرائيل يحصل على أكبر نسبة على مستوى العالم وهي 4.2% من الدخل القومي، ويليها السويد ثم كوريا الجنوبية.
- ليس صحيحا أن بيئتنا غير حاضنة أو ملائمة للبحث. لقد أجريت ابحاثي كلها هنا وحصلت على جوائز عالمية عليها. حاليا، لا داعي للسفر حتى تتعلم. لديك العلم كله على الانترنت ولديك اجهزة المحاكاة.
- في دولنا العربية الثقافة متواضعة بشكل عام. وقد تراجعت هذه الدول، وخاصة مصر التي كانت رائدة لكنها ابتليت بقيادات تفتقد الرؤية.
- أحرّر مجلة السياسة الاقتصادية Economic Policy وتصلنا أوراق من ايران وتركيا. لكن لا شيء من مصر.
- عندما كنتُ وزيرا للطاقة، رصدت موازنة لدعم البحث العلمي، وعندما لم أجد من أعطيه، حولتها لتطوير نظام الجودة – الايزو.
عقّّب د. أنور البطيخي على المحاضرة، منوها الى أن أساتذة الجامعات لدينا مثقلون بأعباء التدريس. كما أن صندوق البحث العلمي لا يقدم الدعم اللازم للباحثين.
إن موازنة البحث في اسرائيل ستة مليارات دولار، 40% منها من تبرعات من أمريكا، و 40% من الشركات بينما موازنة البحث لدينا 15 مليون دينار.
أشارت بعض المداخلات والتعليقات الى أن الأوضاع المادية غير المريحة لأساتذة الجامعات لدينا تعيق اشتغالهم بالبحث. وردّ د. هشام بأن الباحثين الأوروبيين لا يتمتعون بمستويات دخل عالية، وهم يدفعون ضرائب باهظة.
- وأشار د. عايد الى أن مواردنا المالية لا تسمح بتحقيق أبحاث مكلفة. وجامعاتنا تخرج موظفين وليس باحثين. ثم ما علاقة البحث بالاقتصاد. أيهما يولد قوة دفع للآخر؟
وعلقت العين ليلى شرف بأن الطفل في أمريكا يتدرب على البحث العلمي الحقيقي منذ الصف الرابع الابتدائي. كما أن البحث يتطلب حرية التفكير وهذه مقموعة لدينا على كافة المستويات.
تمت الإشارة أخيرا الى أن باحثينا قدموا بالفعل انجازات متميزة، مثل التعقيم الشمسي والري بالتنقيط.
تضمنت المحاضرة عددا من الأفكار والأطروحات، نعرض لها فيما يلي باختصار.
- عرّف المحاضر البحث العلمي بأنه تحقيق تقدّم في المعرفة، أو تحريكها خطوة الى الأمام، وهذا يتطلب أولا أن تجتاز عتبة العلم، او تمتلك ناصيته.
- يتوجب على الباحث أن يكون مثقفا، وأن يتمتع بنظرة أوسع من تخصصه الضيق، فيدرك موقع تخصصه في عالم العلم. وأن يمتلك النفس الطويل، فلا يتعجل التوصل الى نتائج أو اعتلاء المناصب وأن يكون مثابرا .
وأخيرا على الباحث العربي أن يتقن اللغة الانجليزية استيعابا وكتابة بها. وللأسف فإن القليل من باحثينا يتقنها. لهذا السبب فإني القي محاضراتي في المؤتمرات العالمية باللغة العربية، حتى أفيد زملائي العرب الحضور.
فلغتنا لم تتطور علميا، بينما طورت أمم أخرى لغاتها لتستوعب العلوم الحديثة. ومنها اسرائيل.
- إن المدرسة هي الأساس، وانخفاض مستوى التدريس فيها يترك آثاره على مستوى الخريج الجامعي . لدينا نسبة عالية من الجامعيين، ربما الثانية بعد أمريكا. لكن مستواهم متدني. كان للتزايد السكاني المرتفع لدينا أثره في تخفيض امكانيات المدارس وكفاءتها.
- لم يعد نشر الأساتذة الجامعيين للأبحاث بهدف الترقية هو المعيار حاليا، خاصة بعد ثورة الانترنت. المهم هو مدى الاشارة للبحث المعني في الأوراق البحثية العالمية. إن العدد الأكبر من الاشارات في العالم هو لباحثين من أمريكا ثم من اسرائيل، وخاصة معهد وايزمن. واليوم فاز اسرائيلي بجائزة نوبل في الكيمياء. أوردت مجلة الاقتصادي (اكونومست) في عدد حديث لها أن البحث في اسرائيل يحصل على أكبر نسبة على مستوى العالم وهي 4.2% من الدخل القومي، ويليها السويد ثم كوريا الجنوبية.
- ليس صحيحا أن بيئتنا غير حاضنة أو ملائمة للبحث. لقد أجريت ابحاثي كلها هنا وحصلت على جوائز عالمية عليها. حاليا، لا داعي للسفر حتى تتعلم. لديك العلم كله على الانترنت ولديك اجهزة المحاكاة.
- في دولنا العربية الثقافة متواضعة بشكل عام. وقد تراجعت هذه الدول، وخاصة مصر التي كانت رائدة لكنها ابتليت بقيادات تفتقد الرؤية.
- أحرّر مجلة السياسة الاقتصادية Economic Policy وتصلنا أوراق من ايران وتركيا. لكن لا شيء من مصر.
- عندما كنتُ وزيرا للطاقة، رصدت موازنة لدعم البحث العلمي، وعندما لم أجد من أعطيه، حولتها لتطوير نظام الجودة – الايزو.
عقّّب د. أنور البطيخي على المحاضرة، منوها الى أن أساتذة الجامعات لدينا مثقلون بأعباء التدريس. كما أن صندوق البحث العلمي لا يقدم الدعم اللازم للباحثين.
إن موازنة البحث في اسرائيل ستة مليارات دولار، 40% منها من تبرعات من أمريكا، و 40% من الشركات بينما موازنة البحث لدينا 15 مليون دينار.
أشارت بعض المداخلات والتعليقات الى أن الأوضاع المادية غير المريحة لأساتذة الجامعات لدينا تعيق اشتغالهم بالبحث. وردّ د. هشام بأن الباحثين الأوروبيين لا يتمتعون بمستويات دخل عالية، وهم يدفعون ضرائب باهظة.
- وأشار د. عايد الى أن مواردنا المالية لا تسمح بتحقيق أبحاث مكلفة. وجامعاتنا تخرج موظفين وليس باحثين. ثم ما علاقة البحث بالاقتصاد. أيهما يولد قوة دفع للآخر؟
وعلقت العين ليلى شرف بأن الطفل في أمريكا يتدرب على البحث العلمي الحقيقي منذ الصف الرابع الابتدائي. كما أن البحث يتطلب حرية التفكير وهذه مقموعة لدينا على كافة المستويات.
تمت الإشارة أخيرا الى أن باحثينا قدموا بالفعل انجازات متميزة، مثل التعقيم الشمسي والري بالتنقيط.
علاج للإيدز: أفضل انجاز لعام 2011
اختارت مجلة العلم (سَيَنس) التي تصدرها الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم، دراسة بحثية عن علاج لمرض الايدز كأفضل اختراق أو انجاز علمي لعام 2011. أُطلِق على هذه التجربة الاسم HPTN 052 وقد دلت على أن الأشخاص الذين يحملون فيروس هيف HIV، الذي يسبب مرض الايدز، وتناولوا أدوية مضادة لهذا الفيروس، يقل احتمال نقلهم الفيروس لشركائهم بنسبة 96%. لقد كانت النتائج حاسمة فعلا، وأنهت سنوات من الجدل حول مدى فعالية الأدوية المضادة للفيروس الارتدادي (antiretroviral drugs) أو اختصارا (ARVS) (أرف)، فقد ثبت أنها لا تفيد فقط في علاج الشخص الذي يحمل الفيروس، وإنما تفيد أيضا لغرض وقائي، إذ تخفِّض تخفيضا كبيرا احتمال انتقال العدوى إلى الشريك بواسطة الاتصال الجنسي.
أشرف على التجربة ميرون كوهِن، من كلية الطب في جامعة نورث كرولينا، حيث بدأ منذ عام 2007 في تطبيق الدراسة على 1763 زوجا من تسعة بلدان في ثلاث قارات. وكان أحد الزوجين يحمل فيروس الهيف.
أعطى الباحثون العلاج لنصف المصابين بالفيروس. وفي بداية عام 2011، قرر مجلس مراقبة مستقل إعطاء جميع المشاركين المصابين العلاج (أرف) فورا، وذلك قبل أربع سنوات على الموعد المقرر لانهاء التجربة.
لقد ثبتت حقا فعالية العلاج في منع انتقال الفيروس. كما أوصى المجلس بنشر نتائج الدراسة بأسرع وقت ممكن، وهذا ما تم فعلا في عدد 11 آب من مجلة نيو إنغلند الطبية.
ويسود الرأي أن هذا العلاج وحده لن يقضي على وباء الإيدز، إلا أن الجمع بينه وبين ثلاثة وسائل وقاية رئيسية أخرى سيحدّ إلى حد كبير من انتشار فيروس الهيف.
لكن استغلال هذا الكشف على أرض الواقع ليس سهلا. فملايين المصابين بفيروس الهيف يصعب الوصول اليهم بسبب مشكلات في البنية التحتية في الدول الفقيرة بشكل خاص، وهذا عدا عن تكاليف العلاج المرتفعة.
يجدر بالذكر أن الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم (AAAS) هي أكبر جمعية علمية عامة في العالم، وهي تصدر مجلة العلم، سينس، والتي يقرؤها نحو مليون شخص إضافة إلى إصدارها مجلات علمية متخصصة أخرى. أنشئت الجمعية عام 1848 وتتبعها 262 جمعية فرعية وأكاديمية للعلوم.
أشرف على التجربة ميرون كوهِن، من كلية الطب في جامعة نورث كرولينا، حيث بدأ منذ عام 2007 في تطبيق الدراسة على 1763 زوجا من تسعة بلدان في ثلاث قارات. وكان أحد الزوجين يحمل فيروس الهيف.
أعطى الباحثون العلاج لنصف المصابين بالفيروس. وفي بداية عام 2011، قرر مجلس مراقبة مستقل إعطاء جميع المشاركين المصابين العلاج (أرف) فورا، وذلك قبل أربع سنوات على الموعد المقرر لانهاء التجربة.
لقد ثبتت حقا فعالية العلاج في منع انتقال الفيروس. كما أوصى المجلس بنشر نتائج الدراسة بأسرع وقت ممكن، وهذا ما تم فعلا في عدد 11 آب من مجلة نيو إنغلند الطبية.
ويسود الرأي أن هذا العلاج وحده لن يقضي على وباء الإيدز، إلا أن الجمع بينه وبين ثلاثة وسائل وقاية رئيسية أخرى سيحدّ إلى حد كبير من انتشار فيروس الهيف.
لكن استغلال هذا الكشف على أرض الواقع ليس سهلا. فملايين المصابين بفيروس الهيف يصعب الوصول اليهم بسبب مشكلات في البنية التحتية في الدول الفقيرة بشكل خاص، وهذا عدا عن تكاليف العلاج المرتفعة.
يجدر بالذكر أن الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم (AAAS) هي أكبر جمعية علمية عامة في العالم، وهي تصدر مجلة العلم، سينس، والتي يقرؤها نحو مليون شخص إضافة إلى إصدارها مجلات علمية متخصصة أخرى. أنشئت الجمعية عام 1848 وتتبعها 262 جمعية فرعية وأكاديمية للعلوم.
عندما تكسر قوانين الفيزياء
قد يخطر بذهنك فورا أن القصد من مثل هذا العنوان هو الإثارة الصحفية. فالادعاء بكسر أحد قوانين الفيزياء أمر خطير. وقد يتضمن الأمر خدعة ما أو تلاعبا بالكلمات، أو خطأ تجريبيا ارتكبه القائمون على تجربة فيزيائية حديثة.
لكننا نأمل أن لا نكون قد سقطنا في أحد هذه المزالق هنا. ونوضح فيما يلي مضمون هذا العنوان وتبرير هذا الإدعاء.
قد تذكر عزيزي القارىء ما يدعى بقانون سْنِل Snell، الذي وضعه هذا العالم عام 1621 ليصف انكسار الضوء عندما ينتقل من وسط الى وسط آخر وهو ينص بصيغته المعممة على أن النسبة بين جيب زاوية سقوط الضوء وزاوية انكساره عند السطح الفاصل بين وسطين هي نسبة ثابتة وتدعى معامل الانكسار بين الوسطين. وينتج عن هذا القانون أيضا أن الضوء عندما يمر من مادة الى مادة أخرى، فإنه لا يحصل له تغيّرات مفاجئة في الطور عند السطح الفاصل بين المادتين .
لكن باحثين من جامعة بيردو الأمريكية قد قاموا مؤخرا بتجارب بينت أنه يمكن تغيير طور الضوء واتجاه انتشاره تغييرا كبيرا باستخدام أنواع جديدة من المواد تدعى المواد الفائقة Metamaterials. وفي حالتنا هذه تركبّت هذه المواد من سلسلة من الأنتينات أو الهوائيات الناونية أي البالغة الصغر.
لقد أثبت الباحثون بأن مصفوفة الأنتينات النانوية "البلازمونية" Plasmonic قادرة على التأثير على الضوء بطرق جديدة قد تفتح المجال لتجديدات واختراعات كبيرة، مثل صنع مجاهر أو ميكروسكوبات أقوى، إضافة الى تطبيقات محتملة في الاتصالات والحواسيب. ولتوضيح ما نعنيه بتغير الطور، نشير الى أن الضوء ينتشر على شكل أمواج تشبه الأمواج التي تنتشر على سطح الماء عندما تلقي فيه حجرا. ولكل موجة قمة وقاع أي جزء بارز فوق سطح الماء، وجزء منخفض عنه. ويتحدد الطور بهذه المواقع العالية والمنحفضة في الموجة. لكن التغيير المفاجىء للطور الذي تحقق في تجربة جامعة بيردو قد يعّدل تعديلا كبيرا من كيفية انتشار الضوء، مما يفتح المجال لتطبيقات ضوئية عديدة.
نشرت نتائج هذا البحث في عدد مجلة العلم سينس، الصادر على الانترنت في 22/12/2011. لكن هذا البحث يعتمد على أبحاث سابقة لعلماء من جامعة هارفرد، كانوا قد نشروا نتائج عملهم في المجلة نفسها في شهر 10/2011، حيث توقعوا نظريا النتائج التي تمكن علماء جامعة بيردو من تطبيقها عمليا. كما أمكن توسيع نطاق التجربة ليشمل الأشعة تحت الحمراء القريبة، وهي مهمة في مجال الاتصالات، حيث تفيد في نقل المعلومات عبر الألياف الضوئية.
يجدر بالذكر أن هذه الأنتينات النانوية مصنوعة من الذهب وهي على شكل V، وموضوعة فوق طبقة من السلكون. وهي مثال على المواد الفائقة، والتي تتضمن "تركيبات بلازمونية" توصل سحبا من الالكترونات يطلق عليها اسم بلازمونات. وتبلغ سعة كلّ من الانتينات نفسها 40 نانومترا، علما بأن النانومتر يساوي جزءا من مليار جزء من المتر. وقد أثبت باحثونا هؤلاء أنه يمكن نقل الضوء عبر طبقة بالغة الرقة من الأنتينات النانوية، وهي أصغر بنحو 50 مرة من طول موجة الضوء الذي تنقله. وينتج عن ذلك تغير مفاجىء قوي في طور الضوء واتجاه انتشاره، تطبيقا لمبدأ حفظ الزخم للضوء المار عبر السطح الفاصل بين مادتين.
لكننا نأمل أن لا نكون قد سقطنا في أحد هذه المزالق هنا. ونوضح فيما يلي مضمون هذا العنوان وتبرير هذا الإدعاء.
قد تذكر عزيزي القارىء ما يدعى بقانون سْنِل Snell، الذي وضعه هذا العالم عام 1621 ليصف انكسار الضوء عندما ينتقل من وسط الى وسط آخر وهو ينص بصيغته المعممة على أن النسبة بين جيب زاوية سقوط الضوء وزاوية انكساره عند السطح الفاصل بين وسطين هي نسبة ثابتة وتدعى معامل الانكسار بين الوسطين. وينتج عن هذا القانون أيضا أن الضوء عندما يمر من مادة الى مادة أخرى، فإنه لا يحصل له تغيّرات مفاجئة في الطور عند السطح الفاصل بين المادتين .
لكن باحثين من جامعة بيردو الأمريكية قد قاموا مؤخرا بتجارب بينت أنه يمكن تغيير طور الضوء واتجاه انتشاره تغييرا كبيرا باستخدام أنواع جديدة من المواد تدعى المواد الفائقة Metamaterials. وفي حالتنا هذه تركبّت هذه المواد من سلسلة من الأنتينات أو الهوائيات الناونية أي البالغة الصغر.
لقد أثبت الباحثون بأن مصفوفة الأنتينات النانوية "البلازمونية" Plasmonic قادرة على التأثير على الضوء بطرق جديدة قد تفتح المجال لتجديدات واختراعات كبيرة، مثل صنع مجاهر أو ميكروسكوبات أقوى، إضافة الى تطبيقات محتملة في الاتصالات والحواسيب. ولتوضيح ما نعنيه بتغير الطور، نشير الى أن الضوء ينتشر على شكل أمواج تشبه الأمواج التي تنتشر على سطح الماء عندما تلقي فيه حجرا. ولكل موجة قمة وقاع أي جزء بارز فوق سطح الماء، وجزء منخفض عنه. ويتحدد الطور بهذه المواقع العالية والمنحفضة في الموجة. لكن التغيير المفاجىء للطور الذي تحقق في تجربة جامعة بيردو قد يعّدل تعديلا كبيرا من كيفية انتشار الضوء، مما يفتح المجال لتطبيقات ضوئية عديدة.
نشرت نتائج هذا البحث في عدد مجلة العلم سينس، الصادر على الانترنت في 22/12/2011. لكن هذا البحث يعتمد على أبحاث سابقة لعلماء من جامعة هارفرد، كانوا قد نشروا نتائج عملهم في المجلة نفسها في شهر 10/2011، حيث توقعوا نظريا النتائج التي تمكن علماء جامعة بيردو من تطبيقها عمليا. كما أمكن توسيع نطاق التجربة ليشمل الأشعة تحت الحمراء القريبة، وهي مهمة في مجال الاتصالات، حيث تفيد في نقل المعلومات عبر الألياف الضوئية.
يجدر بالذكر أن هذه الأنتينات النانوية مصنوعة من الذهب وهي على شكل V، وموضوعة فوق طبقة من السلكون. وهي مثال على المواد الفائقة، والتي تتضمن "تركيبات بلازمونية" توصل سحبا من الالكترونات يطلق عليها اسم بلازمونات. وتبلغ سعة كلّ من الانتينات نفسها 40 نانومترا، علما بأن النانومتر يساوي جزءا من مليار جزء من المتر. وقد أثبت باحثونا هؤلاء أنه يمكن نقل الضوء عبر طبقة بالغة الرقة من الأنتينات النانوية، وهي أصغر بنحو 50 مرة من طول موجة الضوء الذي تنقله. وينتج عن ذلك تغير مفاجىء قوي في طور الضوء واتجاه انتشاره، تطبيقا لمبدأ حفظ الزخم للضوء المار عبر السطح الفاصل بين مادتين.
ألغاز طريفة ذات إجابات مستحيلة
1. في المساء حبستَ قطا وكلبا في غرفة مغلقة. وفي الصباح فتحت الغرفة فلم تعثر على أي منهما. فكيف اختفيا؟
2. فيل وفار صديقان. يمارسان كافة الأنشطة معا، يلعبان معا، ويدرسان معا، ويأكلان معا، لكنهما لا يسبحان أبدا معا. لماذا؟
3. قنينة زجاجية في داخلها حبة إجاص كبيرة. كيف أمكن ذلك؟
4. قرش داخل قنينة مغلقة بفلينة. كيف تخرج القرش دون أن تنزع الفلينة أو تكسر الزجاجة.
5. لديك 8 قروش، أحدها مزيف وأخف من السبعة الأخرى. كيف تحدده باستخدام الميزان ذي الكفتين مرتين فقط؟
الإجابات:
1. أكل كل منهما الآخر!
2. لا يملكان سوى مايوه واحد (بذلة سباحة واحدة).
3. توضع القنينة فوق برعم الإجاصة الصغير على الشجرة وتنمو الإجاصة إلى حجمها النهائي داخل القنينة.
4. لا تنزع الفلينة، إنما أدفعها أو إدفشها لتدخل القنينة.
5. الحل سهل. والأصعب من ذلك معرفة القرش المزيف من بين 12 قرشا باستخدام الميزان ذي الكفتين 3 مرات. وقد نناقش هذه المسألة في المستقبل.
2. فيل وفار صديقان. يمارسان كافة الأنشطة معا، يلعبان معا، ويدرسان معا، ويأكلان معا، لكنهما لا يسبحان أبدا معا. لماذا؟
3. قنينة زجاجية في داخلها حبة إجاص كبيرة. كيف أمكن ذلك؟
4. قرش داخل قنينة مغلقة بفلينة. كيف تخرج القرش دون أن تنزع الفلينة أو تكسر الزجاجة.
5. لديك 8 قروش، أحدها مزيف وأخف من السبعة الأخرى. كيف تحدده باستخدام الميزان ذي الكفتين مرتين فقط؟
الإجابات:
1. أكل كل منهما الآخر!
2. لا يملكان سوى مايوه واحد (بذلة سباحة واحدة).
3. توضع القنينة فوق برعم الإجاصة الصغير على الشجرة وتنمو الإجاصة إلى حجمها النهائي داخل القنينة.
4. لا تنزع الفلينة، إنما أدفعها أو إدفشها لتدخل القنينة.
5. الحل سهل. والأصعب من ذلك معرفة القرش المزيف من بين 12 قرشا باستخدام الميزان ذي الكفتين 3 مرات. وقد نناقش هذه المسألة في المستقبل.
التلوث الضوئي
أجرى محررنا العلمي (العرب اليوم)هذا اللقاء مع العالم الفلكي الإسباني، مارتِنِث، الذي يزور عمّان حاليا، وهو من العلماء الرواد الساعِين لمكافحة التلوّث الضوئي، الذي يحرمنا من رصد السماء، بل حتى من مشاهدة النجوم، في كافة مدن العالم.
وفيما يلي خلاصة لعرض الضيف عّما حققته مبادرة "ضوء السماء" منذ إطلاقها عام 2007، وزبدة الحوار الذي تلا. ويسبق ذلك ملاحظات أضافها المحرر العلمي لتقريب هذه الفكرة المستحدثة للقارئ.
العالم الفلكي د. فرنثسكو سانشيث مارتنِِث:
• ولد في طليطلة (توليدو)، اسبانيا، عام 1936.
• أستاذ الفيزياء الفلكية، ومؤسس ومدير معهد الفيزياء الفلكية في جزر الكناري.
• رائد تطوير أبحاث الفيزياء الفلكية في اسبانيا.
• أول من لاحظ المزايا الفلكية الاستثنائية لجزر الكناري وسمائها الصافية، ومن ثم سعى لإنشاء مرصدين فلكيين في تنريف ولابالما، ومعهد الفيزياء الفلكية (IAC) في هذه الجزر. ثم انشاء مرصد الكناري الضخم GTC لحساب الاتحاد الأوربي.
• ساهم مباشرة في كتابة مئات الأبحاث العلمية، والإشراف على العديد من رسائل الدكتوراة، وتدريس مساقات في الفيزياء الفلكية في جامعات إسبانية وأجنبية.
يتحدث الجميع عن كافة أنواع التلوث، تلوث الهواء والماء والتراب والغذاء، والتلوث الصوتي، أي الضجيج. لكننا نادرا ما نقرأ عن التلوث الضوئي. فما هو يا ترى؟
لنبدأ أولا بطائفة من الأسئلة التي قد تضع الموضوع في إطاره.
- متى كانت آخر مرة تأملت فيها نجوم السماء؟
- كم من مجموعات النجوم تعرف؟ وكم نجمة يمكنك أن ترى في سماء المدينة التي تعيش فيها؟
- هل تعرف عن النجوم قدر ما عرف أجدادنا أو البدو في صحرائهم؟
- هل ينظر طفلك الى النجوم؟ بل هل يعرفها؟
- وهل تعتقد أن النجوم ما زالت تفيدنا كما كانت تهدي البحارة في بحارهم والبدو في صحرائهم؟
يبدو أن لكل ظاهرة جانبا ايجابيا وآخر سلبيا. وإن حضارتنا التي قامت على الكهرباء، ووفرت الإضاءة لبيوت المدن وشوارعها ليلا، قد جعلت ضوء النجوم يضيع في هذا المحيط الغامر من الأضواء. وجعلتنا نعجز عن رؤية النجوم التي سحرت البشر طوال تاريخهم، والتي كان لها دور محوري، من خلال علم الفلك، في نشوء الحضارات البشرية وتطوّرها.
لماذا نطفىء النجوم؟
أين ذهبت النجوم إذن؟ هل انقرضت وقضينا عليها كما نجحنا في القضاء على أنواع حيوانية كثيرة؟
• الإجابة التي قد ترِدُ على لسانك فورا هي أننا فعلا قد قتلنا النجوم، في سماء بلادنا على الأقل. ولو حاول هاوٍ للفلك أن يرصد السماء في عمّان مثلا، فهل سينجح في رؤية شيء يستحق المشاهدة؟
أما آن الأوان لنفعل شيئا حيال ذلك؟ وهل يمكننا تغيير الوضع؟ وهل وجدت شعوب أخرى حلا لهذه المعضلة ونهاية لهذه المأساة؟
كان لنا لقاء مع الأستاذ مارتِنِث في مكتبة معهد ثربانتس في عمان، صبيحة الاثنين 28/11/2011 (وقد ألقى محاضرة للعموم في المعهد مساء اليوم نفسه)، وقد حدثنا عن المبادرة الدولية"ضوء السماء" Starlight التي ساهم هو نفسه في اطلاقها عام 2007 ، وتهدف الى حماية صفاء سماء الليل كحقّ علمي وثقافي وبيئي للبشرية.
عُقد "المؤتمر الدولي للدفاع عن جودة سماء الليل والحق في مراقبة السماء" في مدينة لابالما في جزر الكناري في 19،20 نيسان 2007 بمساهمة عدة منظمات دولية منها اليونسكو.
وقد صَدر عن المؤتمر "إعلان الدفاع عن سماء الليل والحق في ضوء النجوم"، واتفق على جعل ليلة 20 نيسان من كل عام ليلة عالمية لحق مراقبة النجوم ( هل يعني هذا أن على مدن العالم أن تطفىء أنوارها في هذه الليلة حتى يرى سكانها النجوم ويرصدونها – مرة واحدة في العام؟) وقد تضمّن الإعلان الصادر عن المؤتمر بضعة مبادىء، نلخصها في ما يلي:
- اعتبار حقّ مراقبة السماء وتأمّلها حقّا اساسيا مكافئا للحقوق الاجتماعية – الثقافية والبيئية، وبالتالي فإن التردي المتواصل لحالة السماء في الليل يجب أن يعتبر خسارة اساسية؛
- اعتبار الفلك مادة أساسية في التعليم؛
- اعتبار ضبط التلوث الضوئي عنصرا أساسيا في سياسات حماية الطبيعة؛
- أولوية حماية المناطق الملائمة للرصد الفلكي؛
- الاستخدام الذكي للإضاءة لتخفيف الوهج في سماء الليل وتجنب تأثيره على الانسان والحيوان؛
- بإمكان السياحة أن تساهم في الدفاع عن السماء في الليل عن طريق الترويج للمناطق الملتزمة بحماية سماء الليل وتشجيع السياحة الفلكية.
يجب اتخاذ الإجراءات اللازمة بمشاركة جميع الأطراف المعنية لتوعية الناس محليا وعالميا بأهداف هذه المبادرة.
يرى د. مارتنِث أن تأثير التلوث الضوئي لا ينحصر بإعاقة رؤية النجوم، وبالتالي الرصد الفلكي، فهو أيضا يضر بحيوانات وطيور يتطلب بقاؤها أن يسود الظلام في الليل. ولا ننسى الهدر الهائل للطاقة من خلال إضاءة شوارع المدن طوال الليل. فهل من مبرر منطقي لهذا السلوك؟ هل هو لأغراض أمنية والسلامة العامة؟ أم أنه اصبح مجرد تقليد يجب أن يستمر؟ تقليد بدأته الدول الغنية حين كانت تملك ثروات العالم. وتبعتها الدول الفقيرة بتقليد غير مبرر.
قال د. مارتنِث أن هذه المبادرة تمنح جائزة دولية للدول أو المدن التي تحقق تقدما في هذا المجال ( فهل يمكن للأردن أن تسعى للحصول على هذه الشهادة؟).
أخيرا نشير الى أن جمعية الفلك الأردنية تملك مخيما فلكيا في حقل حمزة، وهو موقع مثالي في قلب الصحراء للرصد الفلكي، حيث تسود ظلمة مطبقة بعيدا عن كافة مصادر التلوث الضوئي، وحيث تمارس الجمعية عدة أنشطة فلكية سنويا، لرصد الشهب مثلا، بمشاركة واسعة من أعضاء الجمعية وأصدقائها.
وفيما يلي خلاصة لعرض الضيف عّما حققته مبادرة "ضوء السماء" منذ إطلاقها عام 2007، وزبدة الحوار الذي تلا. ويسبق ذلك ملاحظات أضافها المحرر العلمي لتقريب هذه الفكرة المستحدثة للقارئ.
العالم الفلكي د. فرنثسكو سانشيث مارتنِِث:
• ولد في طليطلة (توليدو)، اسبانيا، عام 1936.
• أستاذ الفيزياء الفلكية، ومؤسس ومدير معهد الفيزياء الفلكية في جزر الكناري.
• رائد تطوير أبحاث الفيزياء الفلكية في اسبانيا.
• أول من لاحظ المزايا الفلكية الاستثنائية لجزر الكناري وسمائها الصافية، ومن ثم سعى لإنشاء مرصدين فلكيين في تنريف ولابالما، ومعهد الفيزياء الفلكية (IAC) في هذه الجزر. ثم انشاء مرصد الكناري الضخم GTC لحساب الاتحاد الأوربي.
• ساهم مباشرة في كتابة مئات الأبحاث العلمية، والإشراف على العديد من رسائل الدكتوراة، وتدريس مساقات في الفيزياء الفلكية في جامعات إسبانية وأجنبية.
يتحدث الجميع عن كافة أنواع التلوث، تلوث الهواء والماء والتراب والغذاء، والتلوث الصوتي، أي الضجيج. لكننا نادرا ما نقرأ عن التلوث الضوئي. فما هو يا ترى؟
لنبدأ أولا بطائفة من الأسئلة التي قد تضع الموضوع في إطاره.
- متى كانت آخر مرة تأملت فيها نجوم السماء؟
- كم من مجموعات النجوم تعرف؟ وكم نجمة يمكنك أن ترى في سماء المدينة التي تعيش فيها؟
- هل تعرف عن النجوم قدر ما عرف أجدادنا أو البدو في صحرائهم؟
- هل ينظر طفلك الى النجوم؟ بل هل يعرفها؟
- وهل تعتقد أن النجوم ما زالت تفيدنا كما كانت تهدي البحارة في بحارهم والبدو في صحرائهم؟
يبدو أن لكل ظاهرة جانبا ايجابيا وآخر سلبيا. وإن حضارتنا التي قامت على الكهرباء، ووفرت الإضاءة لبيوت المدن وشوارعها ليلا، قد جعلت ضوء النجوم يضيع في هذا المحيط الغامر من الأضواء. وجعلتنا نعجز عن رؤية النجوم التي سحرت البشر طوال تاريخهم، والتي كان لها دور محوري، من خلال علم الفلك، في نشوء الحضارات البشرية وتطوّرها.
لماذا نطفىء النجوم؟
أين ذهبت النجوم إذن؟ هل انقرضت وقضينا عليها كما نجحنا في القضاء على أنواع حيوانية كثيرة؟
• الإجابة التي قد ترِدُ على لسانك فورا هي أننا فعلا قد قتلنا النجوم، في سماء بلادنا على الأقل. ولو حاول هاوٍ للفلك أن يرصد السماء في عمّان مثلا، فهل سينجح في رؤية شيء يستحق المشاهدة؟
أما آن الأوان لنفعل شيئا حيال ذلك؟ وهل يمكننا تغيير الوضع؟ وهل وجدت شعوب أخرى حلا لهذه المعضلة ونهاية لهذه المأساة؟
كان لنا لقاء مع الأستاذ مارتِنِث في مكتبة معهد ثربانتس في عمان، صبيحة الاثنين 28/11/2011 (وقد ألقى محاضرة للعموم في المعهد مساء اليوم نفسه)، وقد حدثنا عن المبادرة الدولية"ضوء السماء" Starlight التي ساهم هو نفسه في اطلاقها عام 2007 ، وتهدف الى حماية صفاء سماء الليل كحقّ علمي وثقافي وبيئي للبشرية.
عُقد "المؤتمر الدولي للدفاع عن جودة سماء الليل والحق في مراقبة السماء" في مدينة لابالما في جزر الكناري في 19،20 نيسان 2007 بمساهمة عدة منظمات دولية منها اليونسكو.
وقد صَدر عن المؤتمر "إعلان الدفاع عن سماء الليل والحق في ضوء النجوم"، واتفق على جعل ليلة 20 نيسان من كل عام ليلة عالمية لحق مراقبة النجوم ( هل يعني هذا أن على مدن العالم أن تطفىء أنوارها في هذه الليلة حتى يرى سكانها النجوم ويرصدونها – مرة واحدة في العام؟) وقد تضمّن الإعلان الصادر عن المؤتمر بضعة مبادىء، نلخصها في ما يلي:
- اعتبار حقّ مراقبة السماء وتأمّلها حقّا اساسيا مكافئا للحقوق الاجتماعية – الثقافية والبيئية، وبالتالي فإن التردي المتواصل لحالة السماء في الليل يجب أن يعتبر خسارة اساسية؛
- اعتبار الفلك مادة أساسية في التعليم؛
- اعتبار ضبط التلوث الضوئي عنصرا أساسيا في سياسات حماية الطبيعة؛
- أولوية حماية المناطق الملائمة للرصد الفلكي؛
- الاستخدام الذكي للإضاءة لتخفيف الوهج في سماء الليل وتجنب تأثيره على الانسان والحيوان؛
- بإمكان السياحة أن تساهم في الدفاع عن السماء في الليل عن طريق الترويج للمناطق الملتزمة بحماية سماء الليل وتشجيع السياحة الفلكية.
يجب اتخاذ الإجراءات اللازمة بمشاركة جميع الأطراف المعنية لتوعية الناس محليا وعالميا بأهداف هذه المبادرة.
يرى د. مارتنِث أن تأثير التلوث الضوئي لا ينحصر بإعاقة رؤية النجوم، وبالتالي الرصد الفلكي، فهو أيضا يضر بحيوانات وطيور يتطلب بقاؤها أن يسود الظلام في الليل. ولا ننسى الهدر الهائل للطاقة من خلال إضاءة شوارع المدن طوال الليل. فهل من مبرر منطقي لهذا السلوك؟ هل هو لأغراض أمنية والسلامة العامة؟ أم أنه اصبح مجرد تقليد يجب أن يستمر؟ تقليد بدأته الدول الغنية حين كانت تملك ثروات العالم. وتبعتها الدول الفقيرة بتقليد غير مبرر.
قال د. مارتنِث أن هذه المبادرة تمنح جائزة دولية للدول أو المدن التي تحقق تقدما في هذا المجال ( فهل يمكن للأردن أن تسعى للحصول على هذه الشهادة؟).
أخيرا نشير الى أن جمعية الفلك الأردنية تملك مخيما فلكيا في حقل حمزة، وهو موقع مثالي في قلب الصحراء للرصد الفلكي، حيث تسود ظلمة مطبقة بعيدا عن كافة مصادر التلوث الضوئي، وحيث تمارس الجمعية عدة أنشطة فلكية سنويا، لرصد الشهب مثلا، بمشاركة واسعة من أعضاء الجمعية وأصدقائها.
الفيروسات تحسن كفاءة الخلايا الشمسية
تعمل انجيلا بِلْشر Belcher استاذةً لعلم المواد في معهد مساشوستس للتكنلوجيا MIT في الولايات المتحدة ، وهي تسعى لاستغلال فيروسات معينة من أجل رفع كفاءة ألواح الخلايا الشمسية التي تحول الطاقة الضوئية الى تيار كهربائي. إذ رغم أن الطاقة الشمسية نفسها هبة طبيعية مجانية ، إلا أن ما يعيق انتشارها حتى الآن هو الكلفة العالية لعمليات تصنيع الخلايا الكهروشمسية، إضافة إلى تدني كفاءتها، أي انخفاض كمية الطاقة الالكهربائية التي تنتجها هذه الخلايا، مقارنة مع الطاقة الشمسية التي تتلقاها.
الواقع أن تفاعل الكائنات الحية مع المواد بشكل عام، والمواد الصلبة خاصة، أمر معروف وشائع. ومن الأمثلة على نتائج ذلك التفاعل نجد أصداف الحيوانات البحرية، وكذلك حبيبات البرَد، التي لوحظ انها تحتوي في مركزها على نسبة عالية من البكتيريا، ما يوحي بأن البكتيريا تساعد على تراكم بخار الماء وتجمده لتكوين حبيبات البرد. كما تمت الاستفادة من الفيروسات لتحسين أداء بطاريات أيون – الليثيوم.
في حالة الخلايا الشمسية، تتحول الطاقة الشمسية الضوئية الى طاقة كهربائية، أي تيار من الإلكترونات، وتنتقل الالكترونات عبر أنابيب كربونية نانوية، بالغة الصغر، مشكلة تيارا كهربائيا. وتتمثل مهمة الفيروسات في مساعدة الالكترونات على ايجاد سبيلها بأفضل ما يمكن عبر هذه الأنابيب النانوية.
تنتمي الفيروسات المستخدمة لهذا الغرض الى الصنف الذي يهاجم البكتيريا، مثل بكتيريا إي كُولاي. وهي، أي الفيروسات، تُستخدم كثيرا في الأبحاث الحيوية. ويساعد شكلها الخيطي وحجمها الصغير على تنظيم ذرات المواد. وفي تجارب الخلايا الشمسية جرى تعديل هذه الفيروسات جينيا حتى تنتج بروتينات خاصة تدعى الببتيدات، والتي تلتصق بقوة بالأنابيب الكربونية النانوية، فيتحكم كل فيروس بما بين خمسة الى عشرة أنابيب، ويبقيها متباعدة حتى لا تتلاصق معا فتعيق حركة الالكترونات. هذه الإعاقة تسبب حدوث دوائر كهربية قصيرة(تماسا كهربائيا).
وتفرز الفيروسات أيضا مركبا كيميائيا يدعى ثاني اكسيد التيتانيوم، والذي يغطي سطح الأنابيب النانوية فيزيد قدرتها على توصيل الكهرباء. وقد أمكن بالفعل رفع كفاءة الخلايا الشمسية بنسبة 30% بفضل هذه الفيروسات.
وهكذا يمكننا أن نتفاءل بأن المستقبل سيشهد تقدما كبيرا في مجال استغلال الطاقة الشمسية بحيث تصبح وسائل تحويلها الى كهرباء كفؤة ومجدية اقتصاديا ومنافسة لمصادر الطاقة الأخرى، وخاصة النفط والغاز، وما يرافق حرقهما من تلويث للغلاف الجوي بأكاسيد الكربون والكبريت .
Science ET Vie 7/2011
P 48
الواقع أن تفاعل الكائنات الحية مع المواد بشكل عام، والمواد الصلبة خاصة، أمر معروف وشائع. ومن الأمثلة على نتائج ذلك التفاعل نجد أصداف الحيوانات البحرية، وكذلك حبيبات البرَد، التي لوحظ انها تحتوي في مركزها على نسبة عالية من البكتيريا، ما يوحي بأن البكتيريا تساعد على تراكم بخار الماء وتجمده لتكوين حبيبات البرد. كما تمت الاستفادة من الفيروسات لتحسين أداء بطاريات أيون – الليثيوم.
في حالة الخلايا الشمسية، تتحول الطاقة الشمسية الضوئية الى طاقة كهربائية، أي تيار من الإلكترونات، وتنتقل الالكترونات عبر أنابيب كربونية نانوية، بالغة الصغر، مشكلة تيارا كهربائيا. وتتمثل مهمة الفيروسات في مساعدة الالكترونات على ايجاد سبيلها بأفضل ما يمكن عبر هذه الأنابيب النانوية.
تنتمي الفيروسات المستخدمة لهذا الغرض الى الصنف الذي يهاجم البكتيريا، مثل بكتيريا إي كُولاي. وهي، أي الفيروسات، تُستخدم كثيرا في الأبحاث الحيوية. ويساعد شكلها الخيطي وحجمها الصغير على تنظيم ذرات المواد. وفي تجارب الخلايا الشمسية جرى تعديل هذه الفيروسات جينيا حتى تنتج بروتينات خاصة تدعى الببتيدات، والتي تلتصق بقوة بالأنابيب الكربونية النانوية، فيتحكم كل فيروس بما بين خمسة الى عشرة أنابيب، ويبقيها متباعدة حتى لا تتلاصق معا فتعيق حركة الالكترونات. هذه الإعاقة تسبب حدوث دوائر كهربية قصيرة(تماسا كهربائيا).
وتفرز الفيروسات أيضا مركبا كيميائيا يدعى ثاني اكسيد التيتانيوم، والذي يغطي سطح الأنابيب النانوية فيزيد قدرتها على توصيل الكهرباء. وقد أمكن بالفعل رفع كفاءة الخلايا الشمسية بنسبة 30% بفضل هذه الفيروسات.
وهكذا يمكننا أن نتفاءل بأن المستقبل سيشهد تقدما كبيرا في مجال استغلال الطاقة الشمسية بحيث تصبح وسائل تحويلها الى كهرباء كفؤة ومجدية اقتصاديا ومنافسة لمصادر الطاقة الأخرى، وخاصة النفط والغاز، وما يرافق حرقهما من تلويث للغلاف الجوي بأكاسيد الكربون والكبريت .
Science ET Vie 7/2011
P 48
عندما تتحول شبكية العين الى شاشة عرض
تخيل أنك تجلس مع أفرالد عائلتك، وكل منكم يشاهد قناة تلفازية مختلفة لوحده، دون أن يرى ما يشاهده الآخرون. تماما مثلما يستمع كل شخص الى اغنيته المفضلة بواسطة سماعة يضعها على أذنيه.
إنها فكرة جريئة، بل مجنونة، حيث نستغني عن شاشة العرض، وتصبح شبكية العين نفسها هي الشاشة التي تعرض عليها الصور. يسعى لتحقيق هذه الفكرة الفلكي الفرنسي بيير فِدو Fedou. وقد اعتمد في ذلك على تقنية كان قد طورها مرصد باريس، وتدعى البصريات التكيفية Optique adaptative حيث تقوم مجموعة مرايا بالغة الصغر، ويتحكم بها الحاسوب، بالغاء تاثيرات الغلاف الجوي على الأشعة الواردة من جرم سماوي، فتصبح الصورة الملتقطة نقطية وواضحة. أي أن المرايا تحوّل المشهد الضبابي، والذي يغطي مساحة معينة، الى صورة نقطية حادة.
انطلاقا من هذه التقنية، تساءل فدو: ماذا لو عكسنا هذه العملية؟ ماذا لو حولنا صورة نقطية الى مشهد واسع؟ وهكذا يمكن تشكيل صورة أو صور فيديو متتالية، واسقاطها على شبكة العين مباشرة.
تستخدم لهذا الغرض أشعة ليزر ضعيفة، بحيث لا تضر بالعين. لكن لا بد بالطبع من إجراء تجارب مكثفة حتى نضمن عدم تأثر العين إذا تعرضت لها لفترة طويلة. وقد تمت بالفعل تجربة هذه التقنية بنجاح على صورة واحدة. لكنها تقنية ما زالت في بداياتها، إذ يجب مثلا أن لا تتعدى أبعاد مجموعة المرايا 5مم حتى تمر الإشارة الواردة منها بأكملها عبر بؤبؤ العين، بينما لا تقل أبعاد مجموعة المرايا الحالية عن 2سم. وهذا هدف غير سهل، إذا علمنا أن عدد المرايا اللازمة نحو 200 مرآة، يجب ترتيبها ضمن دائرة قطرها 5مم.
Science ET Vie Avril 2011-10-04
p 51
إنها فكرة جريئة، بل مجنونة، حيث نستغني عن شاشة العرض، وتصبح شبكية العين نفسها هي الشاشة التي تعرض عليها الصور. يسعى لتحقيق هذه الفكرة الفلكي الفرنسي بيير فِدو Fedou. وقد اعتمد في ذلك على تقنية كان قد طورها مرصد باريس، وتدعى البصريات التكيفية Optique adaptative حيث تقوم مجموعة مرايا بالغة الصغر، ويتحكم بها الحاسوب، بالغاء تاثيرات الغلاف الجوي على الأشعة الواردة من جرم سماوي، فتصبح الصورة الملتقطة نقطية وواضحة. أي أن المرايا تحوّل المشهد الضبابي، والذي يغطي مساحة معينة، الى صورة نقطية حادة.
انطلاقا من هذه التقنية، تساءل فدو: ماذا لو عكسنا هذه العملية؟ ماذا لو حولنا صورة نقطية الى مشهد واسع؟ وهكذا يمكن تشكيل صورة أو صور فيديو متتالية، واسقاطها على شبكة العين مباشرة.
تستخدم لهذا الغرض أشعة ليزر ضعيفة، بحيث لا تضر بالعين. لكن لا بد بالطبع من إجراء تجارب مكثفة حتى نضمن عدم تأثر العين إذا تعرضت لها لفترة طويلة. وقد تمت بالفعل تجربة هذه التقنية بنجاح على صورة واحدة. لكنها تقنية ما زالت في بداياتها، إذ يجب مثلا أن لا تتعدى أبعاد مجموعة المرايا 5مم حتى تمر الإشارة الواردة منها بأكملها عبر بؤبؤ العين، بينما لا تقل أبعاد مجموعة المرايا الحالية عن 2سم. وهذا هدف غير سهل، إذا علمنا أن عدد المرايا اللازمة نحو 200 مرآة، يجب ترتيبها ضمن دائرة قطرها 5مم.
Science ET Vie Avril 2011-10-04
p 51
العين الالكترونية تصبح حقيقة
هل يمكننا أن نصنع كمرة تماثل عين الانسان، في مختلف النواحي، وخاصة في الرؤية البانورامية الواسعة المجال، حتى ⁰180؟ الواقع أن آلات التصوير تشهد تطويرات كبيرة ومتواصلة لدرجة تجعلنا نتوقع بأننا سنراها يوما ما تتفوق على العين البشرية، وبحجم يماثل العين أو أصغر.
وقد توصل فريق من جامعة النوي الأمريكية الى تصميم كمرة مستوحاة من العين البشرية، سواء في شكلها أو حجمها، مع قدرة على التزويم، أي تعديل بعدها البؤري لتلتقط تلقائيا صورة واضحة للجسم مهما كان بعده عنها.
يكمن سر هذه الكمرة في وجود غشاء رقيق مرن، يحمل كلا من العدسة والسطح الحساس، الذي يماثل شبكية العين. وبفضل هذا الغشاء، يمكن تعديل تحدب كل من العدسة والسطح الحساس، مما يسمح بتغيير مقدار تكبير الصورة وجعلها أوضح ما يمكن.
يهدف الباحثون الى استخدام هذه الكمرة في أجهزة التنظير الطبية (المنظار الطبي) وفي أجهزة الرقابة والحماية. لكن ذلك لن يتم قبل مضي 5 سنوات، إذ ينبغي تحسين الميز، أي كثافة عناصر الصورة، من بضعة آلاف للإنش المربع، حاليا، الى بضعة ملايين بكسل.
Science ET Vie Avr. 2011
P 51 يمين
وقد توصل فريق من جامعة النوي الأمريكية الى تصميم كمرة مستوحاة من العين البشرية، سواء في شكلها أو حجمها، مع قدرة على التزويم، أي تعديل بعدها البؤري لتلتقط تلقائيا صورة واضحة للجسم مهما كان بعده عنها.
يكمن سر هذه الكمرة في وجود غشاء رقيق مرن، يحمل كلا من العدسة والسطح الحساس، الذي يماثل شبكية العين. وبفضل هذا الغشاء، يمكن تعديل تحدب كل من العدسة والسطح الحساس، مما يسمح بتغيير مقدار تكبير الصورة وجعلها أوضح ما يمكن.
يهدف الباحثون الى استخدام هذه الكمرة في أجهزة التنظير الطبية (المنظار الطبي) وفي أجهزة الرقابة والحماية. لكن ذلك لن يتم قبل مضي 5 سنوات، إذ ينبغي تحسين الميز، أي كثافة عناصر الصورة، من بضعة آلاف للإنش المربع، حاليا، الى بضعة ملايين بكسل.
Science ET Vie Avr. 2011
P 51 يمين
خرز رخيص لتخزين الطاقة الشمسية
الطاقة الشمسية مجانية، لكن ما يعيق استغلالها على الوجه الأكمل حتى الآن هو الكلفة العالية للمواد التي يمكن أن تخزنها على شكل طاقة حرارية، أو أن تحولها الى كهرباء. لكن الأبحاث تتواصل في هذا الاتجاه، ومنها ما حققه باحثون هنود، وستنشر نتائج أبحاثهم في عدد قادم (3/2012) من المجلة الدولية لتقانة الطاقة المتجددة. فقد ابتكروا تقنية رخيصة لتخزين الطاقة الحرارية من أشعة الشمس. وهي عبارة عن خرز مصنوع من مزيج من شمع البرافين وحامض الاستياريك.
تنتمي هذه المادة الى صنف المواد المتغيرة الحالة. إذ تنصهر المادة أي تتغير حالتها من الصلابة الى السيولة عندما تمتص كمية من الحرارة أثناء النهار. وتختزن هذه الطاقة داخلها. وفي الليل، يبرد الجو فتتصلب المادة وتشع الحرارة التي اختزنتها في النهار. وهذه الحرارة الكامنة كبيرة عادة. وبالطبع فإن هذه الخاصية الطبيعية معروفة لكل واحد منا، ولمختلف المواد، ومنها الماء الذي يطلق حرارة كامنة كبيرة عند تحوله من حالة السيولة إلى الصلابة، أو من البخار إلى السيولة.
لكن شمع البرافين أنسب من الماء لتخزين الطاقة الشمسية ثم استعادتها لأنه ينصهر على درجة حرارة مناسبة وهي 37 سلسيوس وليس درجة صفر سلسيوس كالماء.
ورغم أن البرافين وحده يؤدي الغرض، إلا أن المادة الأخرى التي مزجت معه رخيصة ومتوفرة بكثرة في الهند، ولا تؤثر على خواص البرافين الحرارية.
التطبيق الأول المحتمل لهذه المادة هو في المناطق القارية أو الصحراوية حيث الحرارة عالية نهارا ومنخفضة ليلا. فيعمل هذا الخرز على امتصاص حرارة الشمس نهارا ليشعها ليلا ويدفىء المنازل بدون كلفة تشغيلية.
تنتمي هذه المادة الى صنف المواد المتغيرة الحالة. إذ تنصهر المادة أي تتغير حالتها من الصلابة الى السيولة عندما تمتص كمية من الحرارة أثناء النهار. وتختزن هذه الطاقة داخلها. وفي الليل، يبرد الجو فتتصلب المادة وتشع الحرارة التي اختزنتها في النهار. وهذه الحرارة الكامنة كبيرة عادة. وبالطبع فإن هذه الخاصية الطبيعية معروفة لكل واحد منا، ولمختلف المواد، ومنها الماء الذي يطلق حرارة كامنة كبيرة عند تحوله من حالة السيولة إلى الصلابة، أو من البخار إلى السيولة.
لكن شمع البرافين أنسب من الماء لتخزين الطاقة الشمسية ثم استعادتها لأنه ينصهر على درجة حرارة مناسبة وهي 37 سلسيوس وليس درجة صفر سلسيوس كالماء.
ورغم أن البرافين وحده يؤدي الغرض، إلا أن المادة الأخرى التي مزجت معه رخيصة ومتوفرة بكثرة في الهند، ولا تؤثر على خواص البرافين الحرارية.
التطبيق الأول المحتمل لهذه المادة هو في المناطق القارية أو الصحراوية حيث الحرارة عالية نهارا ومنخفضة ليلا. فيعمل هذا الخرز على امتصاص حرارة الشمس نهارا ليشعها ليلا ويدفىء المنازل بدون كلفة تشغيلية.
ناسا تبتكر مادة سوداء مثالية
قد يبدو لك هذا العنوان لأول وهلة غير ذي معنى، فاللون الأسود غير غريب عن حياتنا. ومنه ما يكون كحليا شديد السواد. لكن هذا الابتكار الجديد يعني سوادا أشد وأعمق كثيرا مما نعرف ونعهد في واقعنا اليومي.
لا شك أنك تعلم، وتذكر من دروس الفيزياء المدرسية، أن سطح الجسم يكون أسود اللون إذا امتص جميع الأشعة التي تسقط عليه ولم يعكس منها شيئا وبالتالي لم يصل عيوننا منه أية اشعة ولهذا السبب فهو يبدو أسود. ولكن هذا لا يخص إلا الأشعة المرئية، بأطيافها السبعة المعروفة لنا، أي أطياف قوس القزح، من الأحمر حتى البنفسجي.
لكن ماذا عن أنواع الأشعة الأخرى؟ أي الأشعة الكهرمغنطيسية الأخرى ذات الأطوال الموجية المختلفة عما هي في الأشعة المرئية. ونعني بذلك الأشعة تحت الحمراء القريبة والبعيدة، والأشعة فوق البنفسجية وربما أيضا أشعة جاما والأشعة السينية وأشعة الراديو...الخ. هل السطوح السوداء التي نراها حولنا تمتص هذه الأشعة غير المرئية أم تعكسها؟ وحتى لو أنها انعكست عن هذه السطوح فإن عيوننا لا تراها، وبالتالي نعتقد أنها سطوح سوداء تماما، بينما هي ليست كذلك.
من هنا تأتي أهمية هذا الانجاز البارز لباحثي وكالة الفضاء الأمريكية، ناسا، فالمادة السوداء الفائقة الجديدة التي ابتكروها تمتص 99% من الأشعة الواقعة عليها، سواء كانت فوق البنفسجية أو تحت الحمراء القريبة أو البعيدة، إضافة بالطبع الى الأشعة المرئية المألوفة لنا. ويقول جون هغوبيان، الذي يقود فريقا يتضمن عشرة باحثين آخرين، أن اختبارات الانعكاسية لهذه المادة قد أظهرت أن مدى الامتصاص لها يفوق بخمسين مرة ما هو في أفضل السطوح السوداء التي نعرفها. صحيح أن باحثين آخرين قد ابتكروا مواد ذات قدرة فائقة على امتصاص الأشعة المرئية وفوق البنفسجية لكن مادتنا الجديدة قد وسعت المدى الى الأشعة تحت الحمراء القريبة والبعيدة.
الفضل للتقانة النانوية
لم يعد مصطلح النانو غريبا على أسماعنا. ولعل المواطن العربي العادي قد سمع هذا المصطلح عندما فاز العالم المصري أحمد زويل بجائزة نوبل في الكيمياء عام 1999 بفضل ابحاثه في تكنلوجيا النانو. تعني كلمة "نانو" جزءا من مليار أو جزءا من بليون. والنانومتر هو جزء من المليار من المتر ( أو جزء من مليون من الملمتر).
يتكون الطلاء الأسود الفائق الجديد من طبقة رقيقة للغاية من الأنابيب الكربونية النانوية، أي التي تقاس أقطاها بالنانومتر. وهذه الأنابيب أرفع من شعرة الإنسان بعشرة آلاف مرة. توضع هذه الأنابيب النانوية عموديا على السطح المراد طلاؤه. وقد طليت بها مواد مثل السلكون والفولاذ، التي يكثر استخدامها في المركبات الفضائية.
وتتلخص طريقة الطلاء بالأنابيب النانوية، بأن تطلى المادة أولا بطبقة رقيقة جدا من الحديد، ثم تسخّن حتى 750 درجة سلسيوس داخل فرن فيه غاز يحتوي على الكربون.
تدل الاختبارات على فوائد وتطبيقات متنوعة لهذا الطلاء النانوي في صناعة الفضاء، حيث تجري مهمات الرصد بمختلف أنواع الأشعة وأطيافها. ولهذا السبب فإن هذه المادة تفيد في امتصاص أية إشعاعات عشوائية وغير مرغوبة، وتمنع انعكاسها وتداخلها مع الأشعة التي يرغب الباحثون في رصدها وقياسها.
وأخيرا نشير الى ميزة أخرة لهذا الطلاء الأسود الفائق، وهي أنه خفيف مقارنة بأنواع الطلاء الأسود الأخرى التقليدية، وهذه خاصية مهمة في رحلات الفضاء، إضافة الى أنه متين ويتحمل الظروف المتطرفة في الفضاء الخارجي.
Eurekalert Nov 9,2011
لا شك أنك تعلم، وتذكر من دروس الفيزياء المدرسية، أن سطح الجسم يكون أسود اللون إذا امتص جميع الأشعة التي تسقط عليه ولم يعكس منها شيئا وبالتالي لم يصل عيوننا منه أية اشعة ولهذا السبب فهو يبدو أسود. ولكن هذا لا يخص إلا الأشعة المرئية، بأطيافها السبعة المعروفة لنا، أي أطياف قوس القزح، من الأحمر حتى البنفسجي.
لكن ماذا عن أنواع الأشعة الأخرى؟ أي الأشعة الكهرمغنطيسية الأخرى ذات الأطوال الموجية المختلفة عما هي في الأشعة المرئية. ونعني بذلك الأشعة تحت الحمراء القريبة والبعيدة، والأشعة فوق البنفسجية وربما أيضا أشعة جاما والأشعة السينية وأشعة الراديو...الخ. هل السطوح السوداء التي نراها حولنا تمتص هذه الأشعة غير المرئية أم تعكسها؟ وحتى لو أنها انعكست عن هذه السطوح فإن عيوننا لا تراها، وبالتالي نعتقد أنها سطوح سوداء تماما، بينما هي ليست كذلك.
من هنا تأتي أهمية هذا الانجاز البارز لباحثي وكالة الفضاء الأمريكية، ناسا، فالمادة السوداء الفائقة الجديدة التي ابتكروها تمتص 99% من الأشعة الواقعة عليها، سواء كانت فوق البنفسجية أو تحت الحمراء القريبة أو البعيدة، إضافة بالطبع الى الأشعة المرئية المألوفة لنا. ويقول جون هغوبيان، الذي يقود فريقا يتضمن عشرة باحثين آخرين، أن اختبارات الانعكاسية لهذه المادة قد أظهرت أن مدى الامتصاص لها يفوق بخمسين مرة ما هو في أفضل السطوح السوداء التي نعرفها. صحيح أن باحثين آخرين قد ابتكروا مواد ذات قدرة فائقة على امتصاص الأشعة المرئية وفوق البنفسجية لكن مادتنا الجديدة قد وسعت المدى الى الأشعة تحت الحمراء القريبة والبعيدة.
الفضل للتقانة النانوية
لم يعد مصطلح النانو غريبا على أسماعنا. ولعل المواطن العربي العادي قد سمع هذا المصطلح عندما فاز العالم المصري أحمد زويل بجائزة نوبل في الكيمياء عام 1999 بفضل ابحاثه في تكنلوجيا النانو. تعني كلمة "نانو" جزءا من مليار أو جزءا من بليون. والنانومتر هو جزء من المليار من المتر ( أو جزء من مليون من الملمتر).
يتكون الطلاء الأسود الفائق الجديد من طبقة رقيقة للغاية من الأنابيب الكربونية النانوية، أي التي تقاس أقطاها بالنانومتر. وهذه الأنابيب أرفع من شعرة الإنسان بعشرة آلاف مرة. توضع هذه الأنابيب النانوية عموديا على السطح المراد طلاؤه. وقد طليت بها مواد مثل السلكون والفولاذ، التي يكثر استخدامها في المركبات الفضائية.
وتتلخص طريقة الطلاء بالأنابيب النانوية، بأن تطلى المادة أولا بطبقة رقيقة جدا من الحديد، ثم تسخّن حتى 750 درجة سلسيوس داخل فرن فيه غاز يحتوي على الكربون.
تدل الاختبارات على فوائد وتطبيقات متنوعة لهذا الطلاء النانوي في صناعة الفضاء، حيث تجري مهمات الرصد بمختلف أنواع الأشعة وأطيافها. ولهذا السبب فإن هذه المادة تفيد في امتصاص أية إشعاعات عشوائية وغير مرغوبة، وتمنع انعكاسها وتداخلها مع الأشعة التي يرغب الباحثون في رصدها وقياسها.
وأخيرا نشير الى ميزة أخرة لهذا الطلاء الأسود الفائق، وهي أنه خفيف مقارنة بأنواع الطلاء الأسود الأخرى التقليدية، وهذه خاصية مهمة في رحلات الفضاء، إضافة الى أنه متين ويتحمل الظروف المتطرفة في الفضاء الخارجي.
Eurekalert Nov 9,2011
(تساؤلات ساذجة)
هل سبق أن تعرّضت لأسئلة بسيطة ساذجة يوجهها لك طفلك، ووجدت نفسك عاجزا عن الإجابة عليها.
وما رأيك بالطفل كثير الأسئلة؟ هل تعتقد أنه ذكي أم غبي ؟
يروى عن توماس أدسون، المخترع الكبير، أن معلمته في الصف الأول رفضت بقاءه لديها، لأنه "غبي" يسأل عن كل شيء، حتى ما يعتبره الجميع بديهيا. فتكفلت والدته بتدريسه في المنزل!
يعتقد طفلك أنك أقوى وأذكى شخص في العالم، وأنك تعرف كل شيء. ولذا لن يسهل عليك أن تقول " لا أعرف" كما أنك لا تود بالطبع إعطاءه إجابات خاطئة. فذاكرة الطفل قوية. وهو سيصدّق كل ما تقوله له، وسيتذكره لفترة طويلة قادمة. ولن تود بالتأكيد أن تخيب أمله أو تخون ثقته فيك.
يذكرنا هذا بطرفة تقول أن طفلا انهمر على والده بالأسئلة، والوالد يعاني وهو يحاول الإجابة، لكن عجزه واضح. تتدخل الأم وتنهر الطفل: كفى، دع والدك يستريح. فيستنكر الأب تدخلها ويقول: يا امرأة، دعي الولد يستفيد!
هل يقنعنا هذا بضرورة أن يمتلك كل أب وكل أم حدا أدنى من الثقافة العلمية، ومعرفة بأساسيات التكنلوجيا؟ وبالطبع، فإن على كل منهما أن يواصل الاطلاع، فطوفان العلم طاغ لا يتوقف تدفقه. وفي كل يوم شيء جديد واختراع جديد.
نماذج من أسئلة طفولية محتملة:
سنقدم لك قارئنا العزيز، وجبة شهية في كل مرة على شكل " سؤال وجواب". ولعل الأسئلة التالية تعطيك فكرة عما قد تتعرض له من أسئلة ساذجة قد تتلقاها من طفلك، لكن إجابتها ليست دائما بديهية.
1- لماذا يصبح الخبز يابسا، لكن البسكوت يلين، عند ترك كل منهما مكشوفا بضعة أيام؟
2- لماذا يتجعد جلد يديّ عندما أمكث طويلا في الماء؟
3- لماذا أعمدة الكهرباء حديدية، بينما أعمدة الهاتف خشبية؟
4- لماذا ينفصل الرغيف العربي الى طبقتين مع أنه مصنوع من طبقة واحدة من العجين ؟ ( حتى يناسب صنع شطيرة؟ طبعا هذا لا يُعتبر تفسيرا.)
5- لو دخل جسمي فيروس رشح واحد، فهل اصاب بالرشح؟
6- عندما أدخل سيارة رُكِنت في الشمس برهة، لماذا أشعر بالأجزاء الحديدية ساخنة جدا بعكس غيرها كقماش المقعد، مع أنها جميعها في الظروف نفسها؟
7- لماذا أحتاجُ لتغطية جسمي بملابس ثقيلة في الجو البارد، لكن رأسي ووجهي يبقيان مكشوفين، ولا خطر عليّ من ذلك؟
8- كيف كان الناس يقصّون أظافرهم قديما قبل اختراع المقص أو القصاصة؟
9- لماذا أشعر أحيانا بألم في جنبي الأيمن عندما أركض؟
10- هل يشرب السمك الماء؟
إذا كنت تُحسن استخدام الإنترنت، ومحرِّكات البحث عليه، فإنك قد لا تعدم وسيلة للعثور على إجابات. وعلى أية حال، سنزوّدك فيما يلي بإجابات موجزة، أو على الأقل يإرشادات للإجابة على الأسئلة الزوجية الأرقام.
2- يُفرز الجلد مادة دهنية تبقيه طريّا ولدِناً، والمكوث طويلا في الماء يزيل هذه المادة، مؤقّتا.
4- ينطلق ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية الخَبز، والجُزء الموجود داخل الرّغيف، من هذا الغاز، يباعد بين طبقتيه.
6- الأجزاء المعدنية موصلة للحرارة، بعكس القماش.
8- لم يكونوا بحاجة لقصّها غالبا، لأنهم، قبل تحقيق التطوّر التقني، كانوا يستخدمون أيديهم في أعمال قاسية، ويحكّون بأظافرهم، فتبلى ولا تسنح لها الفرصة لتطول كثيرا.
وما رأيك بالطفل كثير الأسئلة؟ هل تعتقد أنه ذكي أم غبي ؟
يروى عن توماس أدسون، المخترع الكبير، أن معلمته في الصف الأول رفضت بقاءه لديها، لأنه "غبي" يسأل عن كل شيء، حتى ما يعتبره الجميع بديهيا. فتكفلت والدته بتدريسه في المنزل!
يعتقد طفلك أنك أقوى وأذكى شخص في العالم، وأنك تعرف كل شيء. ولذا لن يسهل عليك أن تقول " لا أعرف" كما أنك لا تود بالطبع إعطاءه إجابات خاطئة. فذاكرة الطفل قوية. وهو سيصدّق كل ما تقوله له، وسيتذكره لفترة طويلة قادمة. ولن تود بالتأكيد أن تخيب أمله أو تخون ثقته فيك.
يذكرنا هذا بطرفة تقول أن طفلا انهمر على والده بالأسئلة، والوالد يعاني وهو يحاول الإجابة، لكن عجزه واضح. تتدخل الأم وتنهر الطفل: كفى، دع والدك يستريح. فيستنكر الأب تدخلها ويقول: يا امرأة، دعي الولد يستفيد!
هل يقنعنا هذا بضرورة أن يمتلك كل أب وكل أم حدا أدنى من الثقافة العلمية، ومعرفة بأساسيات التكنلوجيا؟ وبالطبع، فإن على كل منهما أن يواصل الاطلاع، فطوفان العلم طاغ لا يتوقف تدفقه. وفي كل يوم شيء جديد واختراع جديد.
نماذج من أسئلة طفولية محتملة:
سنقدم لك قارئنا العزيز، وجبة شهية في كل مرة على شكل " سؤال وجواب". ولعل الأسئلة التالية تعطيك فكرة عما قد تتعرض له من أسئلة ساذجة قد تتلقاها من طفلك، لكن إجابتها ليست دائما بديهية.
1- لماذا يصبح الخبز يابسا، لكن البسكوت يلين، عند ترك كل منهما مكشوفا بضعة أيام؟
2- لماذا يتجعد جلد يديّ عندما أمكث طويلا في الماء؟
3- لماذا أعمدة الكهرباء حديدية، بينما أعمدة الهاتف خشبية؟
4- لماذا ينفصل الرغيف العربي الى طبقتين مع أنه مصنوع من طبقة واحدة من العجين ؟ ( حتى يناسب صنع شطيرة؟ طبعا هذا لا يُعتبر تفسيرا.)
5- لو دخل جسمي فيروس رشح واحد، فهل اصاب بالرشح؟
6- عندما أدخل سيارة رُكِنت في الشمس برهة، لماذا أشعر بالأجزاء الحديدية ساخنة جدا بعكس غيرها كقماش المقعد، مع أنها جميعها في الظروف نفسها؟
7- لماذا أحتاجُ لتغطية جسمي بملابس ثقيلة في الجو البارد، لكن رأسي ووجهي يبقيان مكشوفين، ولا خطر عليّ من ذلك؟
8- كيف كان الناس يقصّون أظافرهم قديما قبل اختراع المقص أو القصاصة؟
9- لماذا أشعر أحيانا بألم في جنبي الأيمن عندما أركض؟
10- هل يشرب السمك الماء؟
إذا كنت تُحسن استخدام الإنترنت، ومحرِّكات البحث عليه، فإنك قد لا تعدم وسيلة للعثور على إجابات. وعلى أية حال، سنزوّدك فيما يلي بإجابات موجزة، أو على الأقل يإرشادات للإجابة على الأسئلة الزوجية الأرقام.
2- يُفرز الجلد مادة دهنية تبقيه طريّا ولدِناً، والمكوث طويلا في الماء يزيل هذه المادة، مؤقّتا.
4- ينطلق ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية الخَبز، والجُزء الموجود داخل الرّغيف، من هذا الغاز، يباعد بين طبقتيه.
6- الأجزاء المعدنية موصلة للحرارة، بعكس القماش.
8- لم يكونوا بحاجة لقصّها غالبا، لأنهم، قبل تحقيق التطوّر التقني، كانوا يستخدمون أيديهم في أعمال قاسية، ويحكّون بأظافرهم، فتبلى ولا تسنح لها الفرصة لتطول كثيرا.
أول صور فيديو لمعركة في الكبد
يعرف العلماء أن جهاز المناعة في الجسم قد يسبب الإصابة بمرض السكري من النوع أ. إذ أن الخلايا المناعية المسماة خلايا تي.cells T تهاجم لأسباب غير معروفة تحتوي على خلايا بيتا في البنكرياس،والتي تنتج الانسولين.
كان العلماء يدرسون هذه الظاهرة عادة بواسطة صور عادية. لكن هذه هي المرة الأولى التي تعرض فيها هذه المعركة بين الخلايا المناعية وخلايا بيتا بواسطة فلم فيديو. يمكنك مشاهدة الفلم على الانترنت :
http://www.jci.org/articles/view/59385
وهذا قد يفتح المجال لفهم أكبر لهذه الآلية، وربما التوصل الى علاج لها. وقد يكون ذلك بايجاد وسيلة لمنع خلايا تي المناعية من دخول البنكرياس أصلا.
يذكر أن هذا الفيديو قد صور على كبد جرذان، حيث لوحظ تجمع عشرات ملايين الخلايا المناعية لتفرز مواد سامة تقتل خلايا بيتا في البنكرياس. لكن عدد خلايا تي المناعية في الانسان أقل من ذلك بكثير.
والواقع أن هذا الهجوم من جهاز المناعة على البنكرياس يستغرق عدة سنوات قبل أن ينخفض عدد خلايا بيتا الى مستوى حرج، وهو نحو 10% من عددها الأصلي، فتبدأ أعراض مرض السكري بالظهور.
يجدر بالذكر أن هذه الأبحاث والفلم الناتج عنها قد انجزت في معهد لا جُلا La Jolla للحساسية والمناعة في مدينة سان دييغو الأمريكية، وتشمل أبحاثه الوقاية من الأمراض من خلال التلقيح، وعلاج السرطان وأمراض المناعة الذاتية مثل السكري من النوع 1 لدى الصغار، والربو ومرض كرون (في الإمعاء) والأمراض الالتهابية. وهو يضم أكثر من مئتي باحث من حملة الدكتوراه والماجستير.
كان العلماء يدرسون هذه الظاهرة عادة بواسطة صور عادية. لكن هذه هي المرة الأولى التي تعرض فيها هذه المعركة بين الخلايا المناعية وخلايا بيتا بواسطة فلم فيديو. يمكنك مشاهدة الفلم على الانترنت :
http://www.jci.org/articles/view/59385
وهذا قد يفتح المجال لفهم أكبر لهذه الآلية، وربما التوصل الى علاج لها. وقد يكون ذلك بايجاد وسيلة لمنع خلايا تي المناعية من دخول البنكرياس أصلا.
يذكر أن هذا الفيديو قد صور على كبد جرذان، حيث لوحظ تجمع عشرات ملايين الخلايا المناعية لتفرز مواد سامة تقتل خلايا بيتا في البنكرياس. لكن عدد خلايا تي المناعية في الانسان أقل من ذلك بكثير.
والواقع أن هذا الهجوم من جهاز المناعة على البنكرياس يستغرق عدة سنوات قبل أن ينخفض عدد خلايا بيتا الى مستوى حرج، وهو نحو 10% من عددها الأصلي، فتبدأ أعراض مرض السكري بالظهور.
يجدر بالذكر أن هذه الأبحاث والفلم الناتج عنها قد انجزت في معهد لا جُلا La Jolla للحساسية والمناعة في مدينة سان دييغو الأمريكية، وتشمل أبحاثه الوقاية من الأمراض من خلال التلقيح، وعلاج السرطان وأمراض المناعة الذاتية مثل السكري من النوع 1 لدى الصغار، والربو ومرض كرون (في الإمعاء) والأمراض الالتهابية. وهو يضم أكثر من مئتي باحث من حملة الدكتوراه والماجستير.
حلم يتحقق: إشحن بطاريتك خلال 15 دقيقة
ما رأيك في بطارية لهاتفك الخلوي تخدمك لمدة اسبوع قبل أن تحتاج لإعادة الشحن وعندئذ، لن يلزمك أكثر من ربع ساعة لهذه العملية؟
لا شك أن أكثر المشكلات إزعاجا فيما يتعلق بالخلوي إضافة الى انتهاء الرصيد فجأة، هي نفاذ شحن البطارية وسقوط الهاتف في حالة إغماء ( ولا نقول موت) حتى يعاد الشحن.
وبالطبع، فإن هذه القضية تهم بلايين البشر، مع انتشار الهاتف الخلوي بين مختلف فئات المجتمع وأعماره وفي مختلف البلدان والمجتمعات. لكن يبدو أن المستقبل القريب سيحمل حلا لهذه المشكلة، وذلك بفضل فريق من المهندسين من جامعة نورث وسترن ( الجامعة الشمالية الغربية) الأميركية. توصل هذا الفريق الى ابتكار قطب كهربائي، الكترود، جديد لبطاريات أيون الليثيوم القابلة للشحن، بحيث يرفع سعتها عشرة أضعاف البطاريات الحالية، كما أن سرعة الشحن ستتضاعف هي أيضا عشرة أضعاف، بحيث يتم شحن البطارية خلال 15 دقيقة فقط. ويمكن لهذه التقنية الجديدة أن تساهم أيضا في جعل بطاريات السيارات الكهربائية اصغر وأكفأ. لكن تطوير هذا الاختراع سيتطلب ما بين ثلاث وخمس سنوات قبل أن يصبح من الممكن طرح البطاريات الجديدة في الأسواق.
يعتمد عمل بطارية أيون الليثيوم على تفاعل كيماوي يتمثل في انتقال ايونات الليثيوم بين قطبي البطارية. فعند شحن البطارية، تنتقل هذه الأيونات من القطب السالب أو المهبط ( الكاثود) الى القطب الموجب أو المصعد (الأنود). وأثناء استخدام الهاتف الخلوي، تنتقل الأيونات بالاتجاه المعاكس، عبر المحلول الكهربائي المتأين، وتفرغ البطارية شيئا فشيئا.
تعاني التقنية الحالية لبطاريات ايون الليثيوم من عيبين. أولهما أن سعتها للطاقة محدودة، والسعة تحدد المدة التي يمكن أن نستعمل بها البطارية. وسبب ذلك هو أن كثافة الشحنات، أي كمية أيونات الليثيوم، التي يمكن للقطب الموجب أو السالب أن يحتويها، هي كمية محدودة.
والعيب الثاني هو بطء عملية شحن البطارية، وهي تعتمد على سرعة حركة أيونات الليثيوم داخل المحلول الكهربائي من المهبط الى المصعد، أو من القطب السالب الى الموجب.
يتكون المصعد في البطاريات القابلة للشحن والمستخدمة حاليا من عدة طبقات من صفائح الغرافين الكربونية، وهي تستوعب ذرة ليثيوم واحدة لكل ست ذرات كربون. وبهدف زيادة سعة الطاقة، جرب الباحثون في السابق وضع السلكون محل الكربون، لأن السلكون يستوعب عددا أكبر من ذرات الليثيوم، 4 ذرات ليثيوم لكل ذرة سلكون. لكن المشكلة هي أن السلكون يتمدد ويتقلص بمقدار كبير أثناء عملية الشحن، مما يسبب تشققه وفقدانه لقدرته على استيعاب الشحنات.
أما سرعة الشحن فتعتمد حاليا على شكل صفائح الغرافين، البالغة الرقة، إذ ان سمكها ذرة واحدة فقط من الكربون، لكنها طويلة جدا. وأثناء الشحن فإن على أيونات الليثيوم أن تتحرك على طول صفائح الغرافين ثم تدخل بين الصفائج وتستقر هناك. وهذه الرحلة تستغرق وقتا طويلا.
وقد توصل فريق الباحثين بقيادة هرولد ُكنغ الى الجمع بين تقنيتين للتغلب على هاتين المشكلتين. فمن أجل تحقيق الاستقرار للسلكون، وضعوا صفائح السلكون بين صفائح الغرافين المرنة. كما تم استخدام عملية أكسدة لإحداث ثقوب بالغة الصغر، ويتراوح قطرها بين 10 الى 20 نانومتر داخل صفائح الغرافين، مما يمكن أيونات الليثيوم من دخولها دون الإضطرار الى التحرك على طول الصفائح والدخول من طرفها كما هو الحال في التقنية الحالية.، وهذا يجعل عملية الشحن أسرع بعشر مرات. نلاحظ أن جميع هذه التطويرات تتعلق بالمصعد لكن الباحثين يخططون لتطوير المهبط أيضا من أجل زيادة كفاءة البطارية.
كما أنهم يعملون على تطوير نظام السائل الكهربائي لجعل البطارية تتوقف عن العمل تلقائيا في درجات الحرارة العالية، وهذه آلية أمان ضرورية عند استخدام البطارية في السيارات الكهربائية.
Eurekalert 14/11/2011
لا شك أن أكثر المشكلات إزعاجا فيما يتعلق بالخلوي إضافة الى انتهاء الرصيد فجأة، هي نفاذ شحن البطارية وسقوط الهاتف في حالة إغماء ( ولا نقول موت) حتى يعاد الشحن.
وبالطبع، فإن هذه القضية تهم بلايين البشر، مع انتشار الهاتف الخلوي بين مختلف فئات المجتمع وأعماره وفي مختلف البلدان والمجتمعات. لكن يبدو أن المستقبل القريب سيحمل حلا لهذه المشكلة، وذلك بفضل فريق من المهندسين من جامعة نورث وسترن ( الجامعة الشمالية الغربية) الأميركية. توصل هذا الفريق الى ابتكار قطب كهربائي، الكترود، جديد لبطاريات أيون الليثيوم القابلة للشحن، بحيث يرفع سعتها عشرة أضعاف البطاريات الحالية، كما أن سرعة الشحن ستتضاعف هي أيضا عشرة أضعاف، بحيث يتم شحن البطارية خلال 15 دقيقة فقط. ويمكن لهذه التقنية الجديدة أن تساهم أيضا في جعل بطاريات السيارات الكهربائية اصغر وأكفأ. لكن تطوير هذا الاختراع سيتطلب ما بين ثلاث وخمس سنوات قبل أن يصبح من الممكن طرح البطاريات الجديدة في الأسواق.
يعتمد عمل بطارية أيون الليثيوم على تفاعل كيماوي يتمثل في انتقال ايونات الليثيوم بين قطبي البطارية. فعند شحن البطارية، تنتقل هذه الأيونات من القطب السالب أو المهبط ( الكاثود) الى القطب الموجب أو المصعد (الأنود). وأثناء استخدام الهاتف الخلوي، تنتقل الأيونات بالاتجاه المعاكس، عبر المحلول الكهربائي المتأين، وتفرغ البطارية شيئا فشيئا.
تعاني التقنية الحالية لبطاريات ايون الليثيوم من عيبين. أولهما أن سعتها للطاقة محدودة، والسعة تحدد المدة التي يمكن أن نستعمل بها البطارية. وسبب ذلك هو أن كثافة الشحنات، أي كمية أيونات الليثيوم، التي يمكن للقطب الموجب أو السالب أن يحتويها، هي كمية محدودة.
والعيب الثاني هو بطء عملية شحن البطارية، وهي تعتمد على سرعة حركة أيونات الليثيوم داخل المحلول الكهربائي من المهبط الى المصعد، أو من القطب السالب الى الموجب.
يتكون المصعد في البطاريات القابلة للشحن والمستخدمة حاليا من عدة طبقات من صفائح الغرافين الكربونية، وهي تستوعب ذرة ليثيوم واحدة لكل ست ذرات كربون. وبهدف زيادة سعة الطاقة، جرب الباحثون في السابق وضع السلكون محل الكربون، لأن السلكون يستوعب عددا أكبر من ذرات الليثيوم، 4 ذرات ليثيوم لكل ذرة سلكون. لكن المشكلة هي أن السلكون يتمدد ويتقلص بمقدار كبير أثناء عملية الشحن، مما يسبب تشققه وفقدانه لقدرته على استيعاب الشحنات.
أما سرعة الشحن فتعتمد حاليا على شكل صفائح الغرافين، البالغة الرقة، إذ ان سمكها ذرة واحدة فقط من الكربون، لكنها طويلة جدا. وأثناء الشحن فإن على أيونات الليثيوم أن تتحرك على طول صفائح الغرافين ثم تدخل بين الصفائج وتستقر هناك. وهذه الرحلة تستغرق وقتا طويلا.
وقد توصل فريق الباحثين بقيادة هرولد ُكنغ الى الجمع بين تقنيتين للتغلب على هاتين المشكلتين. فمن أجل تحقيق الاستقرار للسلكون، وضعوا صفائح السلكون بين صفائح الغرافين المرنة. كما تم استخدام عملية أكسدة لإحداث ثقوب بالغة الصغر، ويتراوح قطرها بين 10 الى 20 نانومتر داخل صفائح الغرافين، مما يمكن أيونات الليثيوم من دخولها دون الإضطرار الى التحرك على طول الصفائح والدخول من طرفها كما هو الحال في التقنية الحالية.، وهذا يجعل عملية الشحن أسرع بعشر مرات. نلاحظ أن جميع هذه التطويرات تتعلق بالمصعد لكن الباحثين يخططون لتطوير المهبط أيضا من أجل زيادة كفاءة البطارية.
كما أنهم يعملون على تطوير نظام السائل الكهربائي لجعل البطارية تتوقف عن العمل تلقائيا في درجات الحرارة العالية، وهذه آلية أمان ضرورية عند استخدام البطارية في السيارات الكهربائية.
Eurekalert 14/11/2011
الاشتراك في:
الرسائل (Atom)