ما علاقة الهندسة بالعلم والتكنولوجيا؟

سؤال وجواب حسام جميل مدانات، العرب اليوم، 19/2/2013 الهندسة هي تحويل الاكتشاف العلمي إلى تكنولوجيا. وبتعبير آخر، هي تطبيق الاكتشاف العلمي واستخدامه عمليا عن طريق صنع أشياء جديدة، أو تقديم خدمات جديدة. إلى ما قبل ثلاثة قرون أو أقل، كانت الهندسة معنيّة بشكل رئيسي بمجالين: أحدهما بناء المنشآت العسكرية وصنع آلات الحرب. والآخر هو تصميم وبناء منشآت ضخمة مكرسة للعبادة أو للحكام. ثم أخذ المهندسون يقومون بأنواع أخرى من الأعمال. فظهر تعبير "الهندسة المدنية". وكان يعني أن لا علاقة له بالمنشآت العسكرية. وتعني الهندسة المدنية اليوم بإنشاءات الطرق والجسور والبنايات والسدود والقنوات. وهذا يتطلب معرفة خواص المواد، وكيفية استخدام معدات البناء، وحتى خواص التربة والصخور. ومع تطور التكنولوجيا والحياة المعاصرة تنوعت تخصصات الهندسة ومجالاتها، فتجد حاليا: هندسة معمارية، كهربائية والكترونية، كيميائية، مساحية، جيولوجية أو هندسة مناجم وتعدين، صناعية، ميكانيكية، الخ. لكن هندسة الجينات مثلا هي أقرب للعلوم الحيوية، رغم التسمية، والهندسة الزراعية قوامها علوم الزراعة بمختلف مجالاتها.

ما أقوى أدوات الرياضيات!

حسام جميل مدانات، العرب اليوم، 19/2/2013 تخيل أنك أردت أن تخرج برغيا من دون استخدام المفك، أو أردت أن تحرث الأرض من دون محراث! بعض المهمات قد تكون مستحيلة، أو بالغة الصعوبة إذا لم تنفذها بواسطة الأداة المناسبة. فهل يمكننا أن نقول الشيء نفسه عن الرياضيات؟ هل توفر لنا الرياضيات أدوات، من دونها يصعب أو يستحيل أن نحل بعض المسائل. خذ مثلا الإمكانات الهائلة لحساب التفاضل والتكامل في حسابات النهاية الصغرى والعظمى، والمساحات والحجوم، وباختصار لحل معظم مسائل الفيزياء. نعرض فيما يأتي لمسألة ممتعة من المسائل الشعبية التراثية، ونقدم أداة رياضياتية قوية تجعل حلها مجرد خطوات روتينية لا تحتاج للكثير من التفكير. لديك 12 دينار ذهبيا متماثلة تماما في الشكل، لكن يعتقد أن أحدها مزيف، يختلف وزنه قليلا عن القطع الأخرى (قد يكون أخف أو أثقل). كيف تكتشف الدينار المزيف باستخدام الميزان ذي الكفتين ثلاث مرات فقط؟ يبدأ الحل التقليدي بتوزيع القطع الإثنتي عشرة على ثلاث مجموعات متساوية العدد... وتفاصيل الحل ممتعة، لكنه حل صعب. والآن ما رأيك باستخدام أداة رياضية تحلّ المسألة تلقائيا؟ هذه الأداة هي نظام العدّ الثلاثي. وجوهر الحل هو تمثيل الأعداد من 1 إلى 12 بهذا النظام، أي حسب قوى العدد 3؛ مثلما نمثل الأعداد بالنظام العشري حسب قوى العشرة، أي 1، 10، 100،.... ترقم الدنانير من 1 إلى 12 ثم تنفذ الوزنات الثلاث كما يأتي: الوزنة الأولى: تزن القطع ذوات الأرقام (2،4،5،7) مقابل (1،8،10،11) الوزنة الثانية: (4,5,6,11) مقابل (2,3,7,12) الوزنة الثالثة: (7،8،9،11) مقابل (5،6،10،12) وتمثل الوزنة الأولى العدد 1 والوزنة الثانية العدد 3 والوزنة الثالثة العدد 9 ( أي مربع 3) وكل ما عليك عمله هو اعتبار أرقام الوزنات التي ظهر فيها فرق بين الكفتين. فإذا لم يحصل اختلاف في الوزن بين الكفتين إلا في الوزنة الأولى، فالدينار المزيف هو ذو الرقم 1. وإذا انحصر الاختلاف في الوزنة الثانية فالدينار المزيف هو ذو الرقم 3. وبالمثل إذا انحصر الاختلاف في الوزنة الثالثة، فالدينار المزيف هو ذو الرقم 9. وإذا حصل الاختلاف في الوزنتين الأولى والثانية، وكانت الكفة اليمنى (أي المجموعة الأولى) هي الأثقل في الحالتين فيكون رقم الدينار المزيف هو حاصل جمع العددين 1+3 = 4. أما إذا طبشت الكفة اليمنى ( كانت أثقل) في الوزنة الأولى، وطبشت الكفة اليسرى في الوزنة الثانية فيكون رقم الدينار المزيف هو 3 – 1 = 2. وإذا كانت اليمنى أثقل في الوزنتين الثانية والثالثة، وأخف في الوزنة الأولى، يكون الرقم هو: 9+3-1=11 وبالعكس، إذا أعطيتك رقم القطعة المزيفة، فإن بإمكانك أن تتوقع الوزنات التي لن تتساوى فيها الكفتان. مثلا، إذا كانت القطعة رقم 5 هي المزيفة، وبما أن 5=9-3-1 إذن سيظهر الرقم 5 في المرات الثلاث، أي ستكون الوزنات الثلاث غير متساوية. وفعلا يظهر الرقم 5 في المجموعة الأولى (الكفة اليمنى) من أول وزنتين، وفي المجموعة الثانية (الكفة اليسرى) من الوزنة الثالثة.

من كتاب: مقدّمة لتاريخ الفكر العلميّ في الإسلام

<نصوص في النثر العلميّ العربيّ تأليف د. أحمد سليم سعيدان عالم المعرفة العدد 131، نوفمبر/تشرين الثاني 1988 العرب اليوم، (الصفحة 18: علوم وتكنولوجيا)، 19/2/2013 ثمة تعريف أكاديمي موجز يقول إن العلم هو مجموعة الخبرات الإنسانية التي تجعل الإنسان قادرا على التنبؤ. فإذا ذكرنا أن الكون تنتظمه قوانين، وأن معرفة أي من هذه القوانين حق المعرفة تعني معرفة أسبابه ومسبباته ونتائجه، ومن ثم تمكن من التنبؤ، أدركنا أن التعريف يعني معرفة القوانين التي تنتظم الكون. فإذا عرفنا القوانين التي تنتظم الوراثة مثلا صار بإمكاننا أن نعرف ما سيحدث إذا ما توافرت شروط معينة. وقد تكون كلمة "التقدير" أفضل من كلمة التنبؤ في التعريف. ومن العلماء من يستبدلون بالتنبؤ كلمة الفهم، فيقولون إن العلم هو فهم ظواهر هذا الكون، أسبابها وآثارها. ... والعلمي يسلّم بالفكرة، كائنة ما كانت، إذا قام عليها دليل موضوعي يلتئم مع القوانين الطبيعية المثبتة، غير مرتكز على ما وراء الطبيعة، لا من قريب ولا من بعيد. وهو إذ يرحب بالفكرة الجديدة، يعترف لصاحبها بفضله، ولكنه لا ينضوي تحت لوائه، ولا يجعل من نفسه تابعا من تابعيه، ولا مريدا من مريديه، كما كان الحال في مدرسية فيثاغورس، ومدرسيات العصور الوسطى. هذه المدرسية يرفضها العلمي المعاصر، فلواء العلم ينضوي تحته أحرار، لا تُبّع. وقد كانت المدرسية صبغة الحياة العقلية في العهود البيزنطية، ولعلها لا تزال صبغة الحياة الطائفية والعقائدية والحزبية، ومن ثم فهي لا تزال تفضي إلى التقوقع والتحجّر، أو إلى الخصام والتناحر. وقد رفضها المسلمون في عصورهم الزاهرة، وقالوا عن سابقيهم من المجتهدين قولة مشهورة: "هم رجال ونحن رجال". ثم هم ما لبثوا أن وقعوا في براثن المدرسية، فانصرفوا عن الخلق والإبداع، إلى تلخيص أقوال السابقين، أو نظمها في أراجيز ليسهل حفظها. لقد تحلل الغرب من المدرسية مستنيرا بتعاليم ابن رشد الذي قهر المدرسية الأوروبية المسيحية، وقهرته المدرسية الشرقية الإسلامية. ... من المؤكد أن الأمثولة الحضارية في العالم الإسلامي خلقت الحافز الأول عند كل أوروبي لتغيير نمط حياته. ومؤكد أيضا أن هذا الأمر والأحداث التي رافقته تضافرا معا على الخروج بأوروبا من بحر الظلمات. من هذ الأحداث ابتكار المطبعة المتحركة. فمنذ القرن الثامن الميلادي نقل العرب عن أسراهم من الصينيين طريقة الطباعة بالقوالب. فكانوا إذا أرادوا طباعة صفحة ما صنعوا لها قالبا. كما تصنع الأختام، عن طريق الحفر على الخشب. وقد استعمل الصينيون الطباعة بالقوالب منذ القرن السادس الميلادي، ثم طبعوا بالحروف منذ القرن الحادي عشر الميلادي. وفي سنة 1294م كانت في تبريز طباعة بحروف متحركة، عربية وصينية. أما سائر العالم الإسلامي فلم يستعمل على ما نعلم سوى طباعة القوالب، وقد استخدمها في طبع الوثائق وشهادات التملك. لم يطورها المسلمون ولم يدرْ في خلدهم الاستغناء بها عن النسخ. وفي أثناء الحروب الصليبية، وفي فترة الاحتكاك بين المسلمين والايطاليين، نقل الغرب طريقة الطباعة بالقوالب. وانتشرت فيه هذه الطباعة في الربع الأخير من القرن الرابع عشر الميلادي. ثم طور فن الطباعة إلى أن اهتدى أو تعلم الطباعة بحروف متحركة. وقد وضعت فيه أول مطبعة متحركة سنة 1494م (1450؟). وما كانت الطباعة لتنتج وتنتشر لولا الحصول على الورق بوفرة ويسر. ومما أخذه الغرب عن الشرق صناعة الورق، ثم صار يصنع ورقا أرخص ثمنا وأيسر صنعا من الورق الحريري الذي كان الكتاب العربي يستعملونه. (د. سعيدان (صفد 1914 – عمان 1991)، درس الرياضيات في الجامعة الأمريكية في بيروت ثم في جامعة لندن. حقق ما يزيد على 20 مخطوطة رياضية عربية وكان عضوا في مَجمعي اللغة العربية الأردني والعراقي. عَلّم الرياضيات في السودان؛ وفي الجامعة الأردنية، التي أصبح عميدا لكلية العلوم فيها.) div dir="ltr" style="text-align: left;" trbidi="on">

سفينة نوح العصريّة: ما الأنواع التي لها الأولويّة

م. حسام جميل مدانات، العرب اليوم، 19/2/2013 على الرغم من الجهود العالمية الجبارة للبيئيين، فإن عدة أنواع من الكائنات الحية ما زالت معرضة للانقراض. فلو تخيلنا ما يشبه سفينة نوح حاليا، وأن علينا أن نحمل عليها أنواع الحيوانات التي يهددها طوفان عصري: طوفان التدمير البشري بكافة مصادر الخطر التي يحملها: تلوث كيميائي وإشعاعي، ظاهرة الدفيئة، قطع الغابات وتهديد الحياة البرية فيها، الصيد الجائر، هدر الماء العذب اللازم لحياة حيوانات البرية الخ. ومع التسليم بأن كل نوع حيوي مهم بذاته، فإن علماء الأحياء يعتبرون أن بعضها أهم من البعض الآخر، لأسباب ودوافع مختلفة. فما هي الأنواع التي يعتبرون أن انقاذها يمثل أولوية على غيرها؟ وما هي معاييرهم في هذه الخيارات؟ هل هي أنفعها، أندرها، أغربها، أجملها...؟ يبدو أنه يصعب حسم الجدل، في هذا الموضوع، بين العقل والعاطفة. الأنواع المتميزة يعطي البعض أولوية لأنواع غريبة تبدو كأنها مستحاثات حية. أنواع انقرضت شبيهاتها قبل ملايين السنين، وهي تحتلّ وحدها فروعا مستقلة في شجرة المملكة الحيوانية، أو النباتية. وإذا اختفت هذه الأنواع، فإننا نخسر للأبد جانبا متميزا من سلسلة التطور. ومن هذه الأنواع الغريبة سحلية نيوزلندية لها ثلاث عيون، وتدعى تواترا، أو سفينُدون، وقد انقرض أقاربها قبل 50 مليون سنة، وأيضا نوع من الثدييات يضع البيض ثم يرضع صغاره، وهو "منقار البط"، أو البلاتيبص. أنواع تمثل عماد النظام البيئي تبدو بعض الأنواع أساسية من أجل دوام بيئتها، واستمرار حياة عدة أنواع أخرى. ويعتقد أن انقراضها سيؤدي إلى سلسلة انقراضات لعدة أنواع حيوانية ونباتية. مثال ذلك انقراض ذئب منطقة يَلوسْتون في أمريكا، فقد سمح بانتشار القوارض، وكانت النتيجة محو الأعشاب من المنطقة وتصحرها للأبد، ومن ثم انقراض قوارضها. ومن الأمثلة الأخرى النحل ودوره الأساسي في تلقيح النباتات. ولا شك أن انقراض النحل قد يهدد بقاء عدة أنواع من النباتات، ومن الحيوانات التي تتغذى عليها. الأنواع ذات القيمة الرمزية نعني بذلك حيوانات مثل الأسد، والدب القطبي، والباندا، والغوريلا، والدلفين. وهي تمثل أبرز موجودات حدائق الحيوانات في العالم، ومن أكثر ما تهتم به المنظمات البيئية، رغم أن دورها البيئي ليس واضحا أو كبيرا. لكن يبدو أن المحافظة عليها تفيد تلقائيا في الحفاظ على عدة أنواع أخرى. فهي حيوانات كبيرة وتحتاج مساحة بيئية كبيرة. فإذا حمينا هذه المساحة، فنحن نحمي في الوقت نفسه عدة أنواع حية أخرى تعيش في هذه المناطق الواسعة. أنفعها لنا لا يمكننا أن نتخلى عن أنانيتنا وعن اهتمامنا بمصلحتنا المباشرة. ومن هذا المنطلق يهمنا بلا شك المحافظة على الحيوانات الأكثر فائدة وجدوى لنا. ومعظم هذه الأنواع تحظى برعاية كبيرة؛ تحميها من انقراض قريب. نحن نربي الأبقار والأغنام والدجاج..الخ ونوليها عناية صحية ورعاية وحماية؛ ولا يبدو أنها معرضة للخطر، إلا إذا حصلت أوبئة مثل انفلونزا الطيور التي تسببت في إعدام الملايين من الدجاج والبط والوز. وتهمنا بلا شك أنواع أخرى تقدم لنا أدوية أو مواد متميزة. مثال ذلك ضفدع غريبة اكتشفت في غابات استراليا في الثمانينيات، وغرابتها هي أنها تحتفظ ببيضها الملقح في معدتها دون أن يتأثر البيض بأحماض المعدة التي تهضم طعام الضفدع. أدرك العلماء حينئذ أنهم أمام فرصة نادرة للتعرف على مادة قد تفيد في علاج قرحة المعدة. وليست هذه الضفدع إلا مثالا واحدا من آلاف الأنواع النباتية والحيوانية التي تفرز مواد يمكننا استغلالها دوائيا وصناعيا، ولم تستغلّ بعد على الوجه الصحيح. Science et Vie, Octobre 2012

لماذا تفوع الانفلونزا شتاء؟

حسام جميل مدانات، العرب اليوم، 5/2/2013 على الرغم من أني سمعت أكثر من طبيب ينفي أية علاقة منطقية بين البرد وكل من الانفلونزا والرشح، إلا أن الواقع يقدم عدة مؤشرات على وجود هذه العلاقة. لاحظ مثلا حصول عدة إصابات بانفلونزا الخنازير في الأردن خلال هذا الشتاء. كما تكثر حالات الرشح والانفلونزا مع حلول برد الشتاء. كلمة الانفلونزا إيطالية، وهي تماثل كلمة influence الانجليزية، بمعنى "التأثير". والاسم الايطالي في الأصل هو influenza del freddo أي تاثير البرد، على الرغم من أن الاعتقاد ساد في العصور الوسطى بأن هذا المرض ينتج عن تأثير الأبراج السماوية. وليس صحيحا أن أصل هذه الكلمة هو العربية ( أنف المعزة) كما يدّعي البعض. لاحظ أيضا أن كلمة رشح يقابلها بالانجليزية cold التي تعني أيضا "البرد". والانفلونزا والرشح كلاهما تسببه الفيروسات، إذن لا بد من فهم سلوك الفيروسات ومدى تأثرها بالطقس. تعزى كثرة إصابات الانفلونزا والرشح شتاء إلى عدة أسباب محتملة: أولها: أن حرارة الصيف، وأشعة الشمس الغنية بالموجات فوق البنفسجية، تضعف الفيروس أو تقتله، في حين أنه ينتعش في الشتاء لأنه يعيش فترة أطول على السطوح الباردة وينتقل بسرعة أكبر في البرد. والسبب الثاني أن الناس يميلون في فصل الشتاء إلى البقاء داخل البيوت وأماكن العمل، إضافة إلى أن هذه الأماكن تكون محكمة الإغلاق وسيئة التهوية، فيسهل انتقال العدوى من أي شخص مصاب يتصادف وجوده في الحيز المغلق. هذا ما يتعلق بالفيروس نفسه وتواجده. لكن يسهّل الإصابة بالمرض عوامل أخرى تتعلق بالانسان نفسه. وهنا نأتي للسبب الثالث، وهو أن البرد يضعف جسم الانسان، فهو يبطئ جريان الدم في الأوعية الدموية، كما يضعف نظام المناعة في الجسم، ويبطئ حركة الأهداب التي تبطن الرئتين وتنظفها من الشوائب والجراثيم. كما يميل الناس للركون إلى البيت وعدم ممارسة الرياضة شتاء، فيضعف الجسم بدرجة أكبر. والسبب الرابع المحتمل هو انخفاض فيتامين د في جسم الإنسان شتاء نظرا لانحجاب الشمس خلف الغيوم وبقاء الناس داخل البيوت. ونعلم أن أشعة الشمس تفيد في بناء هذا الفيتامين في الجسم. والسبب الخامس هو التأثير السلبي للبرد وللجفاف على الأغشية المخاطية في المجاري التنفسية، وهذه الأغشية تساعد عادة على طرد الغبار والجراثيم.

غاوس : أمير الرياضياتيين

<شخصيات علمية (11): حسام مدانات، العرب اليوم، 5/2/2013 يُعدّ الألماني فريدرِش غاوس (1777 – 1855) واحدا من أعظم ثلاثة في تاريخ الرياضيات. ظهر نبوغه مبكرا؛ وتروى عنه قصة طريفة شائعة حصلت أثناء طفولته: عاقبه المعلم لأنه أساء السلوك في الصف، فأمره بجمع الأعداد من 1 إلى 100، وبعد ثوانٍ أعطى غاوس الجواب الصحيح، إذ اكتشف طريقة سريعة للحل، بأن يجمع 1 + 100، ثم 2+ 99 وهكذا... فيحصل على 101 مكررة 50 مرة، أي 5050. حقق انجازت مهمة في نظرية الأعداد والإحصاء والتحليل الرياضي والهندسة التفاضلية والمساحة الجيوديزية والكهرباء والبصريات. ويطلق اسمه على منحنى التوزيع الطبيعي في الإحصاء. أشرف غاوس على عدد من الطلبة الذين أصبحوا علماء بارزين، مثل ديدكند، ريمان، بِسِل، وراسلته الرياضية الفرنسية صوفي جرمان. وقد كرمته ألمانيا عام 1993 بوضع صورته على ورقة العشرة ماركات. نشر أول كتبه وعمره 23 عاما (أنجزه قبل ذلك بسنتين)، وكان الكتاب يبحث في نظرية الأعداد، التي يطلق عليها اسم ملكة الرياضيات؛ وقد اعتبر غاوس الرياضيات ملكة العلوم. عاش معظم حياته في مدينة غوتنغن الألمانية، وأصبح عام 1807 مديرا لمرصدها. كان حريصا على بلوغ الكمال في أعماله، وكان يتأخر كثيرا في نشر نظرياته وكشوفه، ولهذا السبب نسب الفضل في العديد من الكشوفات لغيره مع أنه كان قد سبقهم فيها بسنوات، دون أن ينشرها. ويرى أحد مؤرخي العلم أن الرياضيات كانت ستتقدم 50 سنة للأمام لو أن غاوس كان يبادر إلى نشر أبحاثه مباشرة. شارك فيبر في أبحاث عن المغناطيسية، وأسسا ناديا لها بهدف قياس شدة المغناطيسية الأرضية في مختلف مناطق العالم. وتكريما لإنجازه في هذا المجال أطلق اسمه على وحدة قياس الحث المغناطيسي. أخيرا نذكر طرفة أوردها اسحق عظيموف: كان غاوس مشغولا بحل مسألة حين جاءه من يخبره بأن زوجته على فراش الموت، فما كان منه إلا أن قال دون انتباه: اخبرها أن تنتظر قليلا حتى أكمل الحل. div dir="ltr" style="text-align: left;" trbidi="on">