in

10 حقائق علمية لم نكن نعرفها قبل 100 عام

حوالي نصف مليون شخص موجودون اليوم كانوا على قيد الحياة قبل 100 عام، ولقد عايشوا الكثير من الأمور كالحروب والتطورات والاختلافات التي حصلت على مر العقود.

لقد تغير فهمنا لما حولنا بشكل كبير جداً خلال المئة سنة الماضية، فمنذ مئة عام مضت لم يكن البشر يعلمون الكثير حول بعض الأشياء المعروفة اليوم كالجينات وفيزياء الكم، وفائدة بعض الأطعمة والفطريات لصحتنا، ولكن علماء القرن العشرين قاموا باكتشافات كبيرة ومهمة جداً حول الحياة البشرية والأرض والكون.

سنعرض في هذه المقالة على موقع ”دخلك بتعرف“ عشرة أشياء لم نكن نعلمها قبل 100 عام.

1. لم نكن نعلم بوجود النيوترونات (وهي جسيمات عديمة الشحنة توجد في نواة الذرة):

الإلكترونات والبروتونات

في عام 1920 كنا نعلم بأن كل الذرات تتكون من إلكترونات سالبة الشحنة وبروتونات موجبة الشحنة والتي تتواجد في النواة وتكون معظم كتلة الذرة، ولكن كانت هنالك مشكلة؛ فعلى سبيل المثال ذرة الهيليوم التي لم يكن من المنطقي أنها تملك بروتونين فقط، وذلك لأنها ذرة ثقيلة بوزن ذرة لديها أربعة بروتونات، وبالمقابل فمن جهة الشحنة فإنها تملك بروتونين حتماً لأنها تملك إلكترونين فقط وعدد البروتونات يساوي عدد الإلكترونات في كل الذرات، فمن أين تأتي الكتلة الزائدة؟

بالإضافة إلى أنه لم يكن هناك أي دليل على وجود أي جسيمات معتدلة الشحنة بحيث يمكن أن تضيف كتلة إلى الذرة دون إضافة أي شحنة، على الأقل قبل عام 1930.

التجربة التي أفضت إلى اكتشاف البروتونات.
التجربة التي أفضت إلى اكتشاف البروتونات.

كان الباحثون يختبرون جسيمات (ألفا) مأخوذة من ذرة (الهيليوم) عن طريق إطلاقها على حاجز مصنوع من عنصر البريليوم، ويؤدي ذلك إلى إطلاق مجموعة من الجسيمات المختلفة.

لاحظ الفيزيائي (جيمس تشادويك) أنه يوجد بينها جسيمات غامضة لا تملك أي شحنة، وأنها كانت كبيرة كفاية لتحرير البروتونات لدى اصطدامها بذرات أخرى.

وبحلول عام 1932 أصبح لدى (تشادويك) القناعة التامة بأن تلك الجسيمات مختلفة عن البروتونات والالكترونات وبأنها الجسيمات التي كان المجتمع العلمي يبحث عنها آنذاك وهي النيوترونات.

2. لم نكن نعلم بأن للحمض النووي DNA شكل شريط لولبي مزدوج:

شكل الحمض النووي
شكل الحمض النووي

في بداية خمسينيات القرن الماضي، كان الباحثون في مجال الحمض النووي متأكدين بأنه يحتوي على الكثير من المعلومات الجينية، وبأن تلك المعلومات تُمَرّر من الآباء إلى الأبناء، ولكن لم يكن بإمكانهم معرفة كيفية عمله بدون معرفة شكله وتركيبته، وقد كان العالمان (روزاليند فرانكلين) و(موريس ويلكينز) يجريان أبحاثهما عن طريق عملية تدعى X-Ray Diffraction أو ”انكسار الأشعة السينية“، حيث يتم في هذه العملية تسليط الأشعة السينية على الحمض النووي.

ارتدت الأشعة السينية عن ذرات الحمض النووي وطبعت شكل الحمض النووي على ورق ”الفيلم“ الذي اتضح بأنه لولبي.

في عام 1953، انتهت هذه الصور بالإضافة إلى الكثير من الأبحاث الأخرى عن كيمياء الحمض النووي إلى يدي كل من (جيمس واتسون) و(فرنسيس كريك) اللذان قاما بتجميع كل تلك المعلومات مع بعضها لاستنتاج الشكل الحلزوني للحمض النووي.

ثم أدت معرفة تركيبة الحمض النووي إلى ظهور العديد من الأبحاث البيولوجية لمعرفة كيف يمكن للشيفرة الكيميائية للحمض النووي أن تشكل بنى معقدة بشكل كبير مثلنا نحن البشر.

3. لم نكن نعلم بوجود فيتامين C وفيتامينات أخرى:

اكتشاف الفيتامين C
اكتشاف الفيتامين C

نحن نعلم منذ وقت طويل أن تناول أو عدم تناول أصناف محددة من الطعام يؤثر على صحتنا بطريقة أو بأخرى، مثل اكتشاف الأطباء في القرن الثامن عشر أن تناول الحمضيات يمنع الإصابة بداء الاسقربوط الذي يتضمن قرحة مَعِدِيّة وفقر دم وإنهاك، ولكنهم لم يعلموا حينها ماذا تحتوي الحمضيات لتمنع المرض، وهو الـ(فيتامين C).

منذ حوالي مئة عام، بدأ العلماء بدراسة وتصنيف وتسمية جميع أنواع الفيتامينات التي نعرفها اليوم، على سبيل المثال؛ قضى عالم الكيمياء الحيوية (ألبيرت سينت-جورجي) حوالي 10 سنوات خلال عشرينيات القرن الماضي في دراسة كيفية استخدام خلايانا للطعام لانتاج الطاقة، وتضمنت دراساته مركبا موجودا في الغدد الكظرية –وهي الغدد المفرزة للهرمونات وتتموضع فوق الكلى–.

عالم الكيمياء الحيوية (ألبيرت سينت-جورجي).
عالم الكيمياء الحيوية (ألبيرت سينت-جورجي).

يحتوي هذا المركب الذي أثار اهتمامه على 6 ذرات من الكربون وهو يتصرف كمركب سكري وكمركب حمضي أيضاً، لذا قام بتسميته (حمض الهيكسورونيك) –هيكس تعني سداسي–، وفي ثلاثينيات القرن الماضي أجرى (ألبيرت) مع بعض الباحثين الآخرين عدة تجارب على عينات من خنازير غينيا، حيث تم إطعامها غذاءً لا يحتوي على حمض الهيكسورونيك فانتهى الأمر بها بالإصابة بالاسقربوط، وحينها فقط أدرك الباحثون أن حمض الهيكسورونيك هو في الواقع فيتامين C الذي حاول العلماء عزله لسنوات قبل تلك التجربة.

4. لم نكن نعلم كيف نقتل الجراثيم ونحارب العدوى بالأمراض:

عفن البينيسيلين - صورة: Crulina 98
عفن البينيسيلين – صورة: Crulina 98

في الحقيقة كانت فكرة مكافحة الميكروبات الضارة موجودة منذ العصور القديمة، وكانت بعض الحضارات القديمة تعالج الجروح المصابة بقطع من الخبز المتعفن، ولكنهم لم يكونوا يعلمون سبب نجاح ذلك العلاج.

يعتبر المضاد الحيوي أول دواء استطاع محاربة الميكروبات، وقد تم اكتشافه من قبل العالم (ألكسندر فليمينع) عام 1928.

بعد عودته من إجازة، كان (فليمينغ) ينظر إلى أنابيب اختبار كانت تحتوي على بكتيريا تسبب التهابات سيئة من بينها التهاب الحلق عند الانسان، وقد لاحظ شيئاً غريباً: كان هناك القليل من العفن على حافة أحد أوعية الاختبار ولم تكن هناك مستعمرات بكتيريا تنمو بالقرب منه.

اكتشف (فليمينغ) أن عفن (بينسيليوم نوتاتوم) قام بفرز مركب أسماه لاحقاً بالـ(بينيسيلين) الذي كان بمقدوره قتل أنواع مختلفة من البكتيريا الخطيرة.

ولسنواتٍ لاحقة عمل العديد من العلماء على استخلاص البينيسيلين من عدة أنواع من العفن وتجريبه على البشر، وفي النهاية استطاعوا إنتاج أول مضاد حيوي، وقد أنقذ ما سمي بالدواء العجيب حياة الكثيرين من الأمراض القاتلة.

5. لم نكن نعلم بأن الكون لا يقتصر على درب التبانة فقط:

النجوم المتغيرة القيفاوية
النجوم المتغيرة القيفاوية – صورة: Hubble

في بداية القرن العشرين، كان علماء الفلك يعلمون بأن الكون كان مملوءاً بأشياء كالنجوم والكواكب والغازات والغبار، ولكنهم لم يكونوا يعلمون بشكل تام كم كان الكون كبيرا فعلاً، أو لماذا كانت الغيوم من الغاز والغبار –أو ما يسمى بالسديم– ذات شكل حلزوني وتظهر بأنها بعيدة جداً عنا.

تحول هذا السؤال إلى ما يدعى ”النقاش الكبير“ للفلك في عشرينيات القرن الماضي، فكان بعض علماء الفلك يظنون أن كل شيء في الكون يوجد داخل مجرة درب التبانة بما فيها تلك السديمات الحلزونية، في حين اعتقد آخرون بأن الكون أكبر بكثير ويمكن أن تكون تلك السديمات مجرات مستقلة عن مجرتنا.

وفي محاولة لحل ذلك الجدل، استخدم العالم (إيدوين هابل) أكبر مقراب في العالم في ذلك الوقت –واسمه The hooker– لأخذ صور للسديم (أندروميدا) في عام 1924.

رأى (هابل) العديد من النجوم من ضمنها ”النجوم المتغيرة القيفاوية“ Cepheid التي تتفاوت بمقدار الضوء الصادر عنها، وبالتالي يمكن استخدامها لتحديد بعد الأشياء عنا، ووفقاً لحسابات (هابل)، كانت (أندروميدا) بعيدة عنا بمئات الآلاف من السنوات الضوئية، وقد تأكد تقريباً بأنها مجرة مستقلة، لذا فمجرة درب التبانة ما هي إلا واحدة من ملايين المجرات في الكون.

6. لم نكن نعلم أن الهيدروجين هو أكثر العناصر وفرةً في الكون:

الشمس تتكون بمعظمها من الهيدروجين والهيليوم

قبل عام 1925 افترضنا بأن بقية الكون يتكون من نفس العناصر الموجودة على الأرض وبنفس النسب أيضاً، ومع ذلك اتجهت عالمة الفلك (سيسيليا باين غوبوشكين) بأبحاثها نحو الشمس ولاحظت شيئاً مختلفاً.

كانت رسالة الدكتوراه الخاصة بها تتمحور حول فهم الضوء المنبعث والممتص من قبل النجوم، الأمر الذي يمكن استخدامه لمعرفة العناصر التي تتكون منها النجوم.

أدركت (غوبوشكين) أن الشمس تتكون بمعظمها من الهيدروجين والهيليوم، وتلك العناصر موجودة بتكوينات مختلفة مما يفسر وجود تباينات في الضوء الذي يصلنا من الشمس.

استنتجت أطروحتها التي نشرت عام 1925 بأن الهيدروجين متوفر في النجوم أكثر بمليون مرة مما اعتقدناه، وهكذا نجد بأنه العنصر الأكثر وفرة في الكون.

7. لم نكن نعلم بأن القشرة الأرضية تتكون من عدة صفائح تكتونية:

خرائط الصفائح التكتونية في العالم
خرائط الصفائح التكتونية في العالم

في بداية القرن العشرين كان معظم علماء الجيولوجيا يعتقدون بأن القشرة الأرضية هي مجرد صخور كالتي نراها على السطح، وكانوا يعتقدون بأن الأرض كانت في وقتٍ ما كتلة صخرية منصهرة ومن ثم تقلص سطحها وتجعد أثناء برودها لتكون التضاريس مثل السلاسل الجبلية والمحيطات.

ولكن في عام 1915 أتى العالم (ألفريد ويغنر) بنظرية ”الانجراف القاري“ التي تقول بأن كل القارات أتت في بادئ الأمر من كتلة قارية واحدة تسمى (بانجيا) ثم تباعدت عن بعضها البعض.

بعد ذلك بدأت الأدلة على تلك النظرية بالظهور مثل إيجاد أحافير متشابهة تعود لنفس الحقبة الزمنية في قارتين مختلفتين وبعيدتين عن بعضهما، ولكننا لم نتمكن حينها من معرفة الكيفية التي قامت بها القارات بالانزياح عن بعضها، وبقي ذلك مجهولاً لغاية ستينيات القرن الماضي عندما قام العلماء بربط هذه النظرية مع الأفكار التي كانت موجودة عن التلال الضخمة في قاع المحيطات، والتي أخرجت الصخور المنصهرة وأدت إلى تغير شكل قعر المحيطات.

وبعد بعض الأبحاث استنتج العلماء بأن القشرة الأرضية تقسمت إلى عدة أجزاء عملاقة تتحرك ببطئ شديد التي أسموها ”صفائح تكتونية“.

8. لم نكن نعلم بأن الإنسان المعاصر ينحدر من أسلاف عاشوا في أفريقيا قبل أن يغزوا العالم:

صورة: Velizar Simeonovski
صورة: Velizar Simeonovski

خلال القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، لم يكن هناك رأي واضح حول أصل الانسان المعاصر، فكان بعض العلماء يعتقدون بأن الأعراق البشرية المختلفة تطورت بشكل مستقل عن بعضها البعض ولكن من أسلاف معروفة انتشرت في أنحاء الأرض، في حين يعتقد آخرون بأن كل الأعراق البشرية الموجودة حالياً تحدرت من قارة واحدة ومن ثم قامت بالانتشار إلى القارات الأخرى.

في أواخر ثمانينيات القرن الماضي أصبحت فكرة ”من أفريقيا“ لـ(تشارلز داروين) أحد أكثر النظريات قبولاً على نطاق واسع، لأن الباحثين بدؤوا بعد ظهورها بالبحث على الأدلة الجينية لتعقب السلالات البشرية.

قام فريق من العلماء بمقارنة الحمض النووي للـ(ميتوكوندريا) الموجودة في معظم الخلايا البشرية، والذي يتم تمريره من الأم إلى الإبن، ووجدوا بأنه متشابه جداً بين كل الأعراق البشرية حول العالم.

وجد الباحثون أدلة كثيرة بشكل دوري تدعم أن الانسان المعاصر ينحدر من مجموعة واحدة قدمت من أفريقيا [على الرغم من وجود ورقة بحثية جديده تناقش بأن الانفصال بين الخط التطوري للشمبانزي والإنسان حدث في أوروبا وتحديداً في شرق المتوسط بدلا من شرق أفريقيا]، ثم انقسمت إلى مجموعات تطوروت بشكل مختلف نظراً لتضاعف أعدادها وهجرتها إلى أماكن مختلفة حول العالم.

9. لم نكن نعلم بأن الـ(كلوروفلوروكربون) أو الـCFC تدمر طبقة الأوزون:

الكلوروفلوروكربون

كانت فكرة التلوث الهوائي كحرق الكثير من الوقود الأحفوري والاحتباس الحراري موجودة منذ فترة طويلة، ولكننا لم ندرك قبل 100 عام كم تؤثر مخلفات البشر على الغلاف الجوي.

الـ(كلوروفلوروكاربون) أو ما يعرف بالـCFC هي مواد كيميائية عضوية صنعت من بعض التركيبات لعناصر الكاربون والهيدروجين والفلور والكلور.

خلال القرن العشرين كان يتم انتاج تلك المركبات كمواد مبرّدة في البرادات والمكيفات وعلب الرذاذ، ولكن أدرك بعض الكيميائيون أن تلك المركبات تطفو إلى أن تصل إلى طبقة الـ(ستراتوسفير) وتتفكك بفعل الأشعة فوق البنفسجية للشمس مما يحرر مركب الكلورين الذي يتفاعل مع جزيء الأوزون فيؤدي بدوره إلى النفاذ داخل الأوزون بشكل بطيء، وبالتالي تتأذى طبقة الأوزون التي تحمي الأرض من الأشعة فوق البنفسجية.

تلقت تلك الفكرة في البداية الكثير من النقد، ولكن في عام 1975 فاز أصحابها بجائزة نوبل في الكيمياء، وفي عام 1989 بدأت دول العالم توقع على اتفاقية سميت (بروتوكول مونتريال) لإيقاف إنتاج مواد الـCFCs بهدف حماية الكوكب.

10. لم نكن نعلم كم كان (آينشتاين) محقاً:

نسيج الزمكان
صورة: Mysid

لم يكن (آينشتاين) محقاً في كل شيء، ولكن نظريته ”النسبية العامة“ ساعدتنا على استيعاب مفهوم الزمن.

الفكرة الأساسية هنا هي أن الكون هو نسيج من الزمان والمكان أو ما يسمى بالزمكان، الذي تستطيع الكتل الكبيرة كالكواكب والنجوم أن تثنية وتلويه.

عندما تم نشر تلك النظرية منذ ما يزيد عن 100 عام لم يكن هنالك الكثير من الأدلة التي تدعم الأفكار الواردة فيها، ولكن مع مرور الوقت أجريت العديد من الاختبارات التي دعمت أفكار (آينشتاين) وأثبتت أنه محقٌ تماماً.

على سبيل المثال، لاحظ علماء الفلك أن المريخ لم يكن يدور بنفس الطريقة التي كانوا يتوقعونها، ولكن (آينشتاين) قام باستخدام معادلاته لإعادة حساب مدار المريخ وكانت نتائجه بالغة في الدقة.

وهناك أيضاً فكرة ”عدسة الجاذبية“ Gravitational Lensing حيث توقع (آينشتاين) بأن الضوء ينحني تحت تأثير الكتل الكبيرة في الفضاء، وهنا كان (آينشتاين) محقاً مرةً أخرى، فعندما ننظر إلى السماء ليلاً يمكننا رؤية الضوء ينحني حول المجرات مكوناً خطوطاً دائرية يمكن رؤيتها بالتلسكوب، وأهم من ذلك كله، كان اكتشاف أمواج الجاذبية أو ”الأمواج الثقالية“.

قبل أكثر من مئة عام توقع آينشتاين أنه لا بد من وجود تموجات صغيرة في نسيج الزمكان شبيهة بالتموجات التي ينتجها القارب لدى عبوره البحيرة، وفي بداية عام 2016 قام الاتحاد العلمي LIGO بملاحظتها لأول مرة.

الموجات ثقالية (موجات الجاذبية)
تنتشر الموجات ثقالية (موجات الجاذبية) بسرعة الضوء نتيجة اندماج ثقبين أسودين. آينشتاين ادعى وجودها قبل 100 سنة في نظريته النسبية العامة.

تلك الموجات الثقالية مكنت العلماء من أن ينظروا بشكل أوسع في الكون وينظروا أيضاً إلى بداياته لاكتشاف المزيد من أسراره.

لقد قمنا بالكثير من الاكتشافات على مر القرن الماضي التي غيرت طريقة فهمنا للعالم والكون ومكاننا فيه، ومع ذلك لاتزال مجالات البحث والاكتشاف شاسعة، فمن يعلم ماذا سنكتشف أيضاً؟

جاري التحميل…

0