هناك العديد من الأسئلة الكبيرة التي فتنتنا
وشغلنا بها منذ فجر الإنسانية
ماذا يوجد خارج الأرض؟
كيف جئنا إلي هنا؟
مما يتكون العالم؟
إن قصة بحثنا عن أجوبة تلك الأسئلة هي قصة العلم
في جميع مساعي الإنسان كان للعلم الأثر الأعظم
علي حياتنا وعلي رؤيتنا للكون ولأنفسنا
إن أفكاره وإنجازاته ونتائجه منتشرة حولنا
كيف إذن وصلنا للعالم الحديث هذا؟
إنه شيء مدهش وعلي مستوي خاص بالإنسان بأكثر مما تعتقد
يقولون إن قصة العلم
هي سلسلة من لحظات الإلهام :متبوعة بصيحة «وجدتها»
مايكل موزلي
وهي الانتصار العظيم للفكر العقلاني
ولكن الحقيقة هي أن العاطفة والسلطة
والتنافس والصدفة البحتة قد لعبت دوراً بارزاً علي حد سواء
في هذه السلسلة سأعرض من منظور مختلف كيف وُجد العلم
لقد تشكل متأثراً بما داخل المعمل وخارجه
هذه هي قصة كيف صنع التاريخ العلم
وكيف صنع العلم التاريخ وكيف غيرت العالم أفكاره الناشئة
إنها قصة النفوذ
البرهان
والعاطفة
:ترجمـة كريم إبراهيم عمارة
قصة العلم
هذه المرة,سنتناول الطموح الإنساني القديم
البحث عن القدرة اللامتناهية
هل قدرتنا غير محدودة؟
نحن أكثر الأجيال نهماً للقدرة
الطاقة هي قلب حضارتنا النابض
السعي وراء القدرة خلقت و دمرت ثروات
أنشأت أمماً وأطاحت بأخري
وهي أيضاً غيرت الحياة التي نعيشها تماماً
لكن هذا البحث المضني عن المزيد من القدرة له أهميته
فهو أهم مما يمكن أن تقدمه لنا هذه القدرة
«ما هي القدرة؟» عندما يتسائل الناس «كيف نحصل علي المزيد منها؟» بدلاً من أن يسألوا
فإن هذا يخلق واحدة من أهم البصائر بقصة العلم كلها
كان القرن السابع عشر حداً فاصلاً محورياً
عندما اختل التوازن بين الطبيعة والإنسان إلي الأبد
لم يكن هناك كهرباء
لم يكن هناك سيارات ولا قطارات
كانت مصادر الطاقة الشائعة هي مصادر في حاجة للماء و الغذاء
بعبارة أخري قوة الحصان
و لكن هناك لمحة تبشر بتغير ظهرت عند شاطيء بعيد بهولندا
لو أنك مشيت عند شاطيء ما بشمال غرب هولندا منذ 400 عام
كنت لتري شكلاً أكبر لرمز الماضي هذا
عربة الرياح أطلق عليها
مصممة بحيث تحمل جنوداً مدججين بالسلاح علي طول الساحل
لقد أذهلت وروعت سواء بسواء
سخرت هنا قوة الرياح من أجل الحركة علي اليابسة
لابد أنها كانت خبرة غير عادية
فلور ليجرواي
كان الناس يخشونها...و أطلقوا عليها عربة الشيطان
عربة الشيطان...يا له من اسم درامي
ما مدي سرعتها؟- أحياناً تفوق الحصان سرعة-
تفوق الحصان سرعة؟ لابد أنها كانت من أسرع الأشياء في العالم حينها
هذا محتمل
باستخدام قوة الرياح فقط بقوة الرياح
صُممت عربة الرياح بواسطة المهندس و الرياضي سايمون ستيڤن
رجل بارع قام حرفياً بتغيير ملامح هولندا
و ساعد في تحويلها إلي إمبراطوية تجارية هائلة
و لأن طموح ستيڤن وصل إلي ما هو أبعد من عربات الرياح
فقد أراد أن يحول بلده باستخدام الرياضيات
كانت الرياضيات في تغير
ظل الحساب والهندسة لمئات السنين
في الجامعات موضوعات نظرية مهمة
أما التطبيقات العملية لها مثل بناء الجسور و إطلاق المدافع فكانت محدودة
الحين.سيستخدم ستيڤن وأمثاله النظريات الرياضية
ليصنعوا شيئاً أكبر
علم جديد مبني علي أسس رياضية
و سيساعدهم هذا في حل مدي كبير من المشكلات المعقدة
من الواضح أن ستيڤن كان رياضياً لا يمانع في أن تتسخ يداه
لقد لاحظ قيمة تطبيق المعرفة الرياضية في حل المشكلات العملية
و المشكلة التي أقحم ستيڤن الرياضيات فيها
كانت مشكلة جوهرية في هولندا منخفضة الارتفاع
و هي الحفاظ علي يابسة هولندا
لأكثر من قرن,كانت طاحونات الماء قائمة علي نقل الماء
من خنادق الصرف إلي قنوات تطرحها بعيداً
كان ستيڤن متيقناً من قدرة الرياضيات في جعل طاحونات الهواء أكثر كفاءة
نحن في قمة إحدي طاحونات الهواء الآن وهذا هو نظام التروس
هذا هو قلب ما فعله ستيڤن
.من الناحية الرياضية,هذا مثير فما بناه هنا لا يعتمد علي علاقات بين أعداد صحيحة
مثل واحد:اثنين أو واحد:ثلاثة لا توجد هنا مثل هذا العلاقات المنتظمة
و لعلك تري هذه الأحرف المشطوفة
ليست كسطح مستوي رأسي يقابل سطحاً مستوياً أفقياً
بل يتقابلان بزاوية
و هذا يزيد من صعوبة التعامل معها رياضياً
تبدو و كأنها بدائية و لكنها معدة بعناية
إنها مثيرة للإعجاب.أتطلع لرؤيتها تعمل
أمر عظيم.أليس كذلك؟ و كأنك بداخل ساعة عملاقة
بوقوفك هنا,فإنك تأخذ انطباعاً هائلاً
عن القوة الشديدة التي تدور وتدور
و المدهش هنا, إنها هادئة نوعاً ما
.و نشيد هنا برياضيات ستيڤن من الواضح أنه حسبها بشكل صحيح الآليات تعمل
هناك قعقعات ضئيلة فقط
لو أن كل هذه الطاقة ضاعت ,في صورة صوت وحرارة لأصبح المكان كله يهتز
و لكن الحركة ناعمة جداً
و طاحونة الهواء الجديدة ذات الأساس الرياضي هذه
أكثر كفاءة من الطاحونة سابقتها
شيء شاعري
أقصد أنه نموذج رياضي تم تحويله إلي واقع فيزيائي
الشكل الجديد من العجلات الدوارة التي ابتكرها ستيڤن
قامت بعمل عدة طاحونات هواء قادرة علي صرف ماء بحيرة وليس مجرد حقل
زاد علي ذلك,أنه سجل عدة اختراعات أخري
كي يضمن مردوداً كبيراً لعمله
جعلت الرياضيات ستيڤن ثرياً
و لم يفت وقت طويل حتي أدي هذا إلي تغير البلد بأكملها
وضح سايمون ستيڤن ما يمكن أن تفعله طاحونات هواء مصممة بصورة صحيحة
وتسائل الناس ,إذا كانت تستطيع صرف ماء بحيرة» «فماذا يمكنها أن تفعل غير هذا؟
كانت هولندا بالفعل قوة أوروبية صاعدة
ساهمت طاحونات الهواء بعد ذلك في جعلها بلداً صناعية
عُصرت البذور والمكسرات لأجل زيتها القيم
أصبحت ماكينات صنع الورق آلية
و قطعت الأخشاب بدقة أكبر مما كانت عليه بالأيدي و أسرع بثلاثين ضعفاً
و قد ساعد هذا في تحويل البلد الصغيرة إلي أكبر صانعة سفن في غرب أوروبا
و علي صوت طاحونات الهواء الرياضية
أصبحت هولندا دولة تجارية نشطة
......و أصبحت أمستردام واحدة من أكثر
مدن العالم ثراء.......
هنا،تستطيع شراء أي شيء تقريباً
ألماظ...فراء...توابل غريبة
كانت أمستردام تعيش عصراً ذهبياً
أنشأت المدينة أول بنك مركزي و أول سوق أوراق مالية
و أول انهيار اقتصادي
أدي نمو هولندا إلي تغيير خارطة نفوذ أوروبا
دعمت هولندا التحديثات في طاحونات الهواء
و العلم الجديد المبني علي الرياضيات
و اعتقاد ستيڤن وأمثاله
أن للعلم فائدة
أصبح واضحاً ما تستطيع القوة فعله
لكن ما ظل مفقوداً هو أي تفسير علمي لكنه القوة
و هذا سيبزغ بعدها بفترة طويلة علي الجانب الآخر من القناة
كان القصر الريفي الإنجليزي في القرن الثامن عشر مكاناً يعج بالفتنة
و الرومانسية و الثرثرة
و لكن بين زيارات الضباط الفرسان
ضمت أيضاً معاقل الرقي تلك
التجريبيين الذين ترددوا علي المكان
إنه مكان لصحبة متباينة
كان هذا علامة علي مولد مصدر جديد للقدرة التي غيرت العالم
أصبح العلم مصدر تسلية شعبياً في الصالونات بتلك القصور
أغلب هذه الابتكارات كانت بهدف اكتشاف عجائب الآونة
كالكهرباء الأستاتيكية و المغناطيسية
!مدهش
إنه بالفعل لحشد مبهج
حيلة الفراغ.ما عليك فعله هو إحضار منبهاً
و تضبطه
و تضعه أسفل الناقوس
و تضخ الهواء إلي الخارج
المنبه يرن
و أنت لا تسمع شيئاً
لم يكون أحد فكرة علمية كاملة من وراء هذه التجارب
و لكن الإبهار و الإثارة خلقتا أفكاراً جديدة
لدي الجمهور الفطن
كان أحد رجال الأعمال ماثيو بولتون
المجتمع القمري والذين كان ينتمون إلي
و قد سمي بهذا الاسم لإنهم كانوا يجتمعون في ليالي القمر المكتمل
كانوا مجموعة من الصناع
التجريبيين و فلاسفة الطبيعة
اشتركوا جميعاً في حب المعرفة العملية
من أبرز هؤلاء الرجال كان المهندس الاسكتلندي چيمس واط
عمل چيمس واط لعدة سنوات علي لمحركات البخار بعض النماذج الأولية
دفع هذا ماثيو بولتون لدعوة چيمس واط للانضمام إلي مشاريعه
فهو قد سمع بمحاولة واط لابتكار نوع جديد من المحركات البخارية
و كما كتب لچيمس واط في رسالة بأن الدافع هو إنشاء مشروع مبتكر
حباً فيك وحباً في المال» «من وراء مشروع إبداعي
كانت الخطة واضحة
بولتون لديه المال و واط لديه الفكرة
ومعاً سيصبحان أثرياء بالفعل
الرأسمالية تتحرك
كان لمحرك البخار أثراً عالمياً مدوياً
و الغريب هنا،أنه تقريباً لم يكن هناك نظرية علمية من وراءه
و إنما ستظهر لاحقاً
هذا هو المحرك البخاري للثنائي بولتون و واط
:حيث اجتمع الثلاثة المألوفين الإنسان و الفحم و الفرن
لعل ما لا تتوقعه هو أنه ثابت و كبير
هذه الآلة المنفردة تحتل البناية بأكملها
إنها هائلة الحجم،وقد بنيي هذا المحرك بغرض إبقاء القناة القريبة منها مغمورة بالمياه
دافعة مشغلها ذاته
سعيد برؤيتك- أنت مشغلها؟- نعم.أنا مشغل هذا الآلة
أنا مندهش.إنها لازالت تقوم بعملها...أليست كذلك؟
إنها تقوم في أثناء هذه اللحظة،بصيانة القناة المضخات الكهربية التي تقوم بالعمل موقوفة
هاري ويليس
و نحن من نقوم بهذا العمل
هل يمكنني تولي العمل؟- بالطبع.تخط هذه الرافعة-
طالما أردت تشغيل ماكينة بخارية
ليست كما تخيلتها بالضبط
أدر هذه الرافعة لليسار بمقدار ربع لفة
هناك ما يشبه النافذة الضيقة في الوسط
في الواقع،هناك نوافذ
لم يعتمد أداء المحرك بشكل كبير علي قوة البخار المباشرة
المحرك علي الأحري هو نسخة علي مستوي صناعي من حيلة القصر الريفي إياها-الفراغ
يُدفع بالبخار ثم يُبرّد صانعاً بذلك فراغ
و هذا هو الذي يحرك المكبس لأسفل
فيقوم المكبس بإمداد المحرك بالقوة الرافعة له
حركها بمقدار بع لفة أخري
ماذا حدث؟- أنت حركتها أكثر من اللازم في الوقع-
هذا ليس جيداً
ظننت الأمر سيكون بسيطاً.وعندما توليت مسئوليتها لنصف دقيقة فقط
تسببت في إيقافها.كان هذا سيئاً
هذا حسن
لم يخترع چيمس واط المحرك البخاري
أو حتي فكرة استخدام الفراغ في المحركات
هذه الفكرة كانت موجودة منذ عقود
ترجع شهرة واط و ماكينته
إلي تعديل بسيط أجراه
موجود بقاع المحرك
قد يبدو الأمر غير واضح،لكن هناك بالأسفل
يوجد إسهام واط المتفرد بقصة القدرة
اسمه مكثف منفصل
هناك يُبرّد البخار اللازم لصناعة الفراغ الحتمي
بعيداً عن الحاويات الساخنة.إنه ابتكار بسيط،لكن عبقري و بفوائد هائلة
محرك واط و بولتون البخاري كان أكثر كفاءة بمراحل عن محركات منافسيهم
المحرك وفر ثلاث أرباع كمية الفحم المستخدم
هذا توفير هائل
.شيء يقدره أي رجل أعمال يمكنك المتابعة
أشكرك
نادراً ما تكون الجدارة الذاتية وحدها هي ما تجعل بعض الأفكار تغير العالم
بينما تضعف و تخفت أمامها أفكار أخري
نجاح محرك بولتون و واط لم يكن بسبب تقنيتهم الجديدة فقط
فقد كانت الفكرة تدبيراً اقتصادياً ذكياً
كانت الماكينات معقدة،وبحاجة إلي شخص يركّبها
وهذا الشخص ليس أقل من واط نفسه
كان يشكو بشدة في خطاباته من الأسفار التي يجب أن يقوم بها
لعلك لاحظت سبب شكواه
كثير من الهزات،هذا يمكن تحمله
إنها نزهة قصيرة في منتصف الصيف
لكن تخيل الوضع في الشتاء
الارتطامات تكون مؤلمة.خبرة مختلفة تماماً
لكن الرحلة الشاقة هذه في القرن الثامن عشر كانت قيمتها تستحق العناء
حيث أنه بمجرد تركيب المحرك،سيبدأ المال في التدفق عليه
هذه الوثيقة من ثلاث صفحات كانت مفتاح السعد لبولتون و واط
إنها براءة اختراع.وهي تشمل التعديلات المضافة علي المحرك البخاري
عليك أن تستمر في دفع عوائد الملكية الفكرية عاماً بعد عام بعد تركيب الماكينة عندك
أي أرباح تصنعها من الماكينة،ستذهب نسبة منها إليهما
أعتقد أن هذا الأمر معبر جداً عن أنه نادراً ما تترفع الاكتشافات العلمية عن رائحة المال
و هذه هي الحقيقة الخاصة بالبحث عن القدرة
علي كل الثروة المعروضة،لم يكن هناك إطار علمي حقيقي
لتفسير ما هو كنه القدرة
علي العلم أن ينتظر حتي تصبح طاقة البخار ذات سلطة علي أنحاء البلد كافة
الطلب الكبير علي محركات البخار كان في غرب البلاد
لضخ الماء خارج المناجم
أصبح المالكون يعتمدون علي محركات بولتون و واط الأكثر كفاءة
ضاق بعض أصحاب المناجم ذرعاً بهذه العوائد،وتوقفوا عن الدفع
تصرف بولتن و واط بحزم تجاه هذا،مرسلين الأوامر القانونية بالدفع
يقال أن رجل تسليم جاء إلي واحد من هذه المناجم
عُلق من كاحليه علي أحد أعمدة المنجم وسُئل إذا كان لازال يريد تسليم الأمر بالدفع
كان من وراء هذا القصة هو ريتشارد تريڤيثيك
ليتغلب علي هذه الضرائب الخاصة بدأ تريڤيثيك في إنشاء محركه الخاص
هذا هو أعظم إنجاز له الشيطان النافخ
و بقوة 8 حصان
و علي عكس حالة محرك واط و بولتون،كان متحركاً
فكرة تريڤيثيك العبقرية كانت بناء محرك بخاري عالي الضغط يقوم فيه البخار ذاته بتحريك المكبس
فلا حاجة لصنع فراغ أو مكثفات
بدلاً من محرك بحجم المنازل،كان محركه صغيراً و قوياً و متحركاً
و إضافة جديدة عليه كانت صوت الصافرة الخاص به «ووه...ووه»
إنه صوت خروج البخار علي الضغط
قرأت أن الناس ظنت أنها خطيرة و غير معقولة
و بأن نظام الضغط العالي قد ينفجر
كينجسلي ريكارد-جمعية تريڤيثيك
أنت علي حق.فلم يكن لديهم معرفة علم الفلزات
أما الآن،فنحن نعرف.و كان يحدث انفجارات في الغلاية فعلاً
لا خطر من هذه أمامي.هل أصبت؟
علي الإطلاق
هذا المحرك البخاري الجديد،وفر طريقة أفضل في نقل البضائع و الناس
مع ذلك،لم يُذكر تريڤيثيك في التاريخ أنه أبو القطارات الحديثة
أتذكر أنه حاول في إحدي المناسبات
تسيير عربته البخارية علي قضبان،لمَ لم ينجح؟
كان وزن المحرك خمسة أطنان،فانكسرت القضبان تحت ثقل المحرك
إذن المشكلة كانت في القضبان- و ليست في المحرك بالتأكيد-
إن المحرك يعمل بصورة رائعة
أمر ساخر.أليس كذلك؟- نعم-
تاريخ العلم مليء بلحظات كهذه
علي الأفكار العظيمة أن تأتي في الوقت المناسب و المكان المناسب
لسوء حظ تريڤيثيك،كان الوقت و المكان غير مناسبين
لماذا لم يمت ثرياً و شهيراً؟
أحد الأسباب هو أنه لم يجد شخصاً كماثيو بولتون ينفق علي اختراعاته
و يمده بالمال اللازم
و لأن افكاره أيضاً كانت سابقة لوقتها المناسب
في العقد الأول من القرن التاسع عشر،إذا أردت أن تنتقل من مكان لآخر،فعليك بالحصان
جاءت محركات البخار بتغير غير مسبوق
نتجت من اتحاد قوي مختلفة
المجتمع القمري،حيث تقابل رجال العلم و المال
و تبادلوا الأفكار
ابتكارات تكنولوچية مثل البخار عالي الضغط
و الوعد بالثروة و حماية الملكية الفكرية
من كل ما سبق،انبثق مصدر لا يمكن تخيله من القدرة
المعادل الميكانيكي لعدد لا يحصي من الخيل
لتشغيل المصانع و الطواحين في القرن التاسع عشر
المحركات البخارية،منافعها و ملاكها
هذه هي القوي التي شكلت بريطانيا الڤيكتورية
لكن تأثيرات كل هذه القوي،امتدت بعيداً عن عالم الصناعات الثقيلة
حكومة النبلاء الجديدة من مالكي مصانع و رجال أعمال
عرفت كيف تستخدم نفوذها الجديد
بعضهم استخدم ثراءه في حملة تغيير اجتماعي
كإلغاء الرق و تعليم النساء
البحث عن القدرة أعطي نفوذ سياسي لطبقة مجتمعية جديدة الطبقة المتوسطة
التنقيب عن القدرة أنتج الكثير
لكن بدون أي فهم علمي أفضل مما كان في القرن السابق
الآن فقط،جاء النظريون متأخرين
كان الڤيكتوريون مبهورين تماماً بقوة البخار
لكن العلم خلفها طرح واحداً من أكبر أسئلة هذا العصر
تطلب الأمر نظرية،وطريقة جديدة في النظر إلي العالم
و لحسن الحظ،توفرت أيدي المساعدة هذه المرة
عن التدبير المنزلي مدام بيتون هذا هو كتاب
تحفة ڤيكتورية تحوي تقريباً كل ما تريد معرفته
عن كيفية إدارة المنزل و تدبير شئونه
بما فيها كيفية طرد الخادمين
الاقتصاد و التوفير هما فضيلتان» «لا تنجح بدونهما إدارة المنزل
ككثير من أفراد المجتمع الڤيكتوري،كانت مدام بيتون مهووسة بالكفاءة
الإهدار ليس فقط ضد الاقتصاد،إنما أيضاً ضد الدين
إن كان لديك في المطبخ عظام بائتة،اصنع منها حساء
الخبز القديم يمكنك أن تصنع منه بودنج
كان لدي المجتمع العلمي ذات الهوس
في الواقع،أدي هذا الهوس إلي نشوء مبدأ جديد للطاقة
بانتشار محركات البخار،اهتم الناس بمقارنة المحركات ببعضها ليعرفوا أيها أكثر كفاءة
نظرية جديدة عن الطاقة،ستساعدهم في إصدار هذا الحكم بدقة
لم يعرف أحد تحديداً ما هي الطاقة
ظن البعض أنها مائع يفيض من مكان لآخر
لكن كان واضحاً جداً أنه يمكن نقلها
يمكن تفسير محرك البخار كالغلاية تفسيراً علمياً
عندما يحترق الفحم،تتحول الطاقة الكيميائية بداخله إلي طاقة حرارية
هذه الطاقة تسخن الغلاية و الماء بداخله
فيتحول الماء إلي بخار يمكن استخدامه في تشغيل المحرك
يبدو الأمر بسيطاً،لكن هذه كانت نقطة تحول في العلم
لأول مرة،يمكن تعريف أشياء متنوعة كإحراق الفحم
و تدفئة الماء،وإنتاج البخار و حتي دوران الطاحونات
بواسطة مفهوم الطاقة
و قد قاد هذا إلي استنباط قوانين فيزيائية جديدة واحد منهم هو أحد أساسيات الفيزياء
الديناميكا الحرارية إنه القانون الأول في
و هو وصف رياضي للطاقة
قانون بقاء الطاقةويعرف ب
«الطاقة لا تفني و لاتستحدث من العدم»
لذلك لن تحصل علي طاقة أكثر مما تزودت من وقود
هذا القانون يشمل كل مصادر الطاقة
الغلايات و محركات البخار
و طاحونات الهواء
كل شيء
الديناميكا الحرارية كانت أحد الأمجاد التي توجت علوم القرن التاسع عشر
استوحت جزئياً من الحاجة إلي تفسير
عجيبة العصر،محرك البخار
و من الهوس بالتوفير و الكفاءة
و لكن علم الديناميكا الحرارية هو مكون واحد
من نظرية أشمل لتفسير القدرة و الطاقة
في يونيو عام 1772،أرسلت بعثة بحرية صغيرة إلي ساحل فرنسا
في رحلة ستدفع بالعلم إلي العصر الحديث
،جون وولش قائد البعثة كان والذي تقاعد من شركة الهند الشرقية
كان وولش مفتوناً بالكهرباء الموجودة بالطبيعة
فذهب بحثاً عنها.ليس في السماء،بل تحت الماء
في الأسماك
سمك الرعّاد الكهربائي
و هو جنس من الأسماك يستخدم الصدمات الكهربية ليمسك بفريسته
أراد وولش أن يعرف ما إذا كانت الكهرباء المنبعثة من هذه الأسماك الغريبة
هي ذاتها كهرباء البرق
أو مولد الشرارات
بعد تنفيذ تجارب عديدة علي نفسه و طاقمه
عاد وولش إلي لندن ليجرب و يعرف
كيف لأسماك الرعاد الكهربائي أن تنتج الصدمات الكهربية
لازالت بعض الأسماك التي جلبها وولش محفوظة
في متحف هانتريان بلندن
جون هانتر و قام بتشريحهم الجراح المشهور كاشفاً أعضاء غريبة
أتري رقعتي النسيج الأبيض علي جانبي السمكة؟
هذه الأشياء لم يرها هانتر في أسماك الشفنين الأخري
التي شرّحها
هذه تبدو مختلفة
د.سايمون شابلن-كلية الجراحين الملكية
هذا قطاع أكثر تفصيلاً
قام هانتر هنا بعمل إبداعي
حقنها بصبغة حمراء ليظهر الأوعية الدموية
بدا أن الشحنات الكهربية تأتي من هذه الخلايا الصغيرة
الخلايا الكهربية والتي تعرف ب الأعضاء الكهربية و التي توجد في
أمر فوق العادة،لأنك بدأت أن تفهم من أين تأتي الشحنات
أنت تري هذا الخلايا.إنها جميلة.أليست كذلك؟
كعمل فني- إنها قطعة فنية فعلاً-
كان وولش علي يقين أن كهرباء أسماك الرعاد الكهربائي
ليست ككهرباء البرق فحسب
بل أيضاً يمكن توليدها بواسطة آلة
لكن الكثيرين لم يتفقوا مع وولش
بدا الأمر مدنساً أن تدعي أن كهرباء يصنعها الإنسان بآلته
مثل التي تصنعها سمكة خلقها الرب
علي هذا،كان الدليل علي أن هذا ممكن ليس ببعيد
في سجلات المجتمع الملكي بلندن،يوجد خطاب يرجع تاريخه لعام 1800
أليساندرو ڤولتا أرسله العالم الإيطالي
احتوي الخطاب علي طريقة يمكنك بها صنع سمكة الرعاد الكهربائي خاصتك
هذه نسخة من الخطاب الذي أرسله ڤولتا للمجتمع الملكي
إنه بالفرنسية،ويحتوي علي مخطط مفيد في ركنه العلوي
لدي أيضاً صندوق به قطع و شرائح
أولاً أحتاج إلي الخارصين و النحاس
و أيضاً قطع من الورق المقوي أو المناديل
لتتشرب محلولاً ملحياً
صعب علي أن أصدق
أن هذا يمكنه أن يفعل أي شيء
سنري
أوصلت قطعة النحاس العلوية بسلك توصيل
إذا نظرت لها بإمعان،ستجد أنها تماثل
الطبقات الموجودة بسمك الرعاد الكهربائي
اقترح أن يطلق عليها عضوي كهربي اصطناعي
بالكومة الڤولتية عرف بعد ذلك
و استطاع توليد تيار كهربي كبير
لم يقسه ڤولتا،لكنه وضحه
و هو يعطي صدمة كالصدمة التي تحدثها سمكة الرعاد الكهربائي
المثير للانتباه هنا،عندما أرسل ڤولتا الخطاب إلي المجتمع الملكي
أعطاهم كل أسرار التجربة
كان هذا عيباً،لأن هذا الابتكار صار
واحداً من أعظم الاكتشافات التكنولوچية علي الأطلاق
البطارية بالطبع هو
المدهش بالفعل،وبالنظر إلي الموقف من منظور حديث
نجد أنه لوقت طويل،لم يكن للناس أي فكرة عن فائدة البطارية
فلم يكن لها أي تطبيق عملي واضح
لا يوجد شيء يصلونه بها
سيمر جيلاً كاملاً قبل أن يجد شخص ما
تطبيقاً عملياً مفيداً لها
في استجابة حذقة لمشكلة محورية
في الثامن عشر من يونيو عام 1815
اشتبكت جيش دوق ويلنجتون مع نابليون بونابرت في واترلو
إنها معركة حددت آثارها مصير أوروبا بأكملها
بانتهاء اليوم،كانت المعركة قد انتهت و خسر الفرنسيون
حرص ولنجتون علي إرسال هذه الأخبار الجيدة إلي لندن علي وجه السرعة
أودع بالمهمة إلي الرائد هنري بيرسي
اعتلي حصانه المنهك و عبر بلچيكا حتي وصل إلي الساحل
بعدما وصل،اضطر للانتظار حتي المد و الرياح المناسبين
حتي استطاع أخيراً أن يبحر إلي إنجلترا
أخذ منه كل هذا أربعة أيام حتي وصل إلي إنجلترا
أربعة أيام قضوها المسئولون بمكتب الحرب مؤكداً
يقضمون أظافرهم بقلق
لأن الكثيرين توقعوا فوز الفرنسيين
إذا كانت لديك رسالة سرية من واترلو إلي لندن
وصلتك قبل وصول الرائد بيرسي،لكنت صنعت ثروة برهانك علي نصر بريطاني غير مرجح
أصبحت هناك حاجة واضحة لوسيلة اتصال أسرع
كانت الكومة الڤولتية في طريقها للاستخدام
في هذه المرة،تولي العلم القيادة هانز كريستيان أورستد بفضل رجل يدعي
بدأت القصة،عندما كان يستعد لإلقاء محاضرة و كان يجهز عدته
من بينها الكومة الڤولتية و بعض الأسلاك
عندما أوصل الأسلاك،حدث شيء غير متوقع علي الإطلاق
انحرفت إبرة بوصلة بجواره
كان يحدث ذلك في كل مرة يصل الأسلاك
أو يفصلها
عرف الناس لقرون أن إبر البوصلات يحرفها المغناطيس
بطريقة ما،تصرف التيار الكهربي بالسلك كأنه مغناطيس
فانحرفت إبرة البوصلة تاركة أورستد في حيرة
أدرك وضوح أهمية الأمر
فقام بالعديد من الأبحاث و نشر ما وجده
لكني أعتقد أنه لم يقدر أبداً
الأهمية الكبري لاكتشافه و كيف سيؤثر علي العالم
في خلال سنوات قليلة،تطورت إبرة البوصلة التلغراف الكهربائي المنحرفة لتصبح
يمكن استخدام قدرة الكهرباء لإرسال الرسائل من مكان لآخر بالكاد فورياً
أسلاك التلغراف انتشرت حول العالم
وعندما جاء التلغراف مع الاختراع العظيم الآخر محرك البخار
كان اتحادهما لا يمكن وقفه
قامت محركات البخار بالعمل الثقيل
تصرف المناجم و تغزل القطن
تمد شبكة القطارات الجديدة بالطاقة
و سوياً مع التلغراف الذي مر بجوار القطارات
سمحت البطارية بمد التحكم المالي و السياسي
و معاً،ساعدت في بناء إمبراطوريات أوروبا القرن التاسع عشر
أضحت المنصة جاهزة الآن لخطوة العلم القادمة لفهم القدرة
أوضحت إبرة التلغراف الصغيرة المنحرفة
كيف يمكن لكهرباء البطارية أن تكون مفيدة
لكن ما يحدث هنا هو شيء أكثر عمقاً
إنه الالتقاء بين قوتين عظيمتين
عرفا فيما سبق أنهما منفصلتان تماماً
و الربط بين شيئين متباينين كالتيار الكهربائي و البوصلة المغناطيسية
كان أحد أعظم إنجازات العلم
خطوة هائلة تجاه مفهوم موحد للطاقة
الكهرباء كانت صخباً شعبياً
ومضات و شرارات و صعق كهربائي
أما المغناطيسية فكانت هادئة.شيء يهتم به الملاحون
الكهرومغناطيسية و بالتقاء الإثنتين.انبثق علم
و هو العلم الذي ساد القرن التاسع عشر
لم تفسر الكهرومغناطيسية العلاقة بين الكهرباء و المغناطيسية فحسب
بل كان لها أن تفسر حقيقة الضوء
و موجات اللاسلكي
و الأشعة السينية
ساعد هذا في حث فيزيائيي القرن التاسع عشر
جميع والذين آل لهم اكتشاف القوانين الأساسية للطبيعة
وكما تكشف لاحقاً،هذا الافتراض المريح كان خاطئاً نوعاً ما
(إكسير الحياة)
(معجزة حديثة)
(الراديوم لغز)
في مطلع القرن العشرين،كان اكتشاف عنصر جديد
يتصدر الصفحة الأولي في جرائد العالم
السبب وراء هذا الحماس،كان السلوك الغريب لعنصر الراديوم
كان يتوهج تلقائياً في الظلام
و كان يصنع أشكالاً شبحية علي اللوحات الفوتوغرافية
بدا و كأنه يخلق طاقة من العدم
الخواص الغامضة للراديوم أطلقت العنان لخيال العامة
(محلول راديوم للشرب)
(ماء الراديوم)
(بروميد الراديوم)
و علي غرابتها،ظهر نوع جديد من السلع
لم ينجح لكون الراديوم مشعاً
أشكرك.أنظر
إذن،إلام أنظر؟
د.بول فريم-جامعات أوك ريدچ المرتبطة
أنت تنظر إلي تشكيلة من المنتجات المشعة
أغلبها يرجع لعشرينات القرن العشرين
أنتجت في الولايات المتحدة- هذه علي سبيل المثال-
تضع بها القليل من الماء- أتضع ماء بها؟-
هذه أشهر أشكال العلاج الدجلي بالنشاط الإشعاعي علي الأقل في الولايات المتحدة
بيع منها حوالي نصف مليون
هذه تشبهها،فيما عدا أنك بدلاً من تضع بها ماء
تضعها هي في الماء
إنها غير مشعة الآن.آخذها أم بها بعض الإشعاع؟
إنها بالفعل بها بعض الإشعاع
علي أن أعترف،إن الأمر مخيف
أري أنها لازالت مشعة بعد كل هذه الأعوام
(ملمع أحذية بالراديوم)
كانت الدعاية هائلة
كمية صغيرة وضعت بمعاجين الأسنان
لواصق التسخين و الألعاب
(سجائر بالراديوم)
كان اسم الراديوم كافياً كي تبيع سلعتك
واقي ذكري بالراديوم
إنها علبة فارغة.كنت أتطلع لرؤية واقي ذكري بالراديوم
ماري كيوري أول من قام بعزل الراديوم
بيير كيوري و زوجها
و لم يأخذ منهما وقتاً طويلاً حتي أدركا وضعه غير العادي
أحد الأشياء التي شغلت فكر ماري
و أثارت فضولها و اهتمامها
هي كمية الطاقة الكبيرة التي يطلقها الراديوم
هل ظنا أن الراديوم قد يكون مصدراً- لا ينضب من الطاقة؟ نعم.بالفعل-
جرام واحد منه يحوي طاقة تكفي لتحويل طن من الثلج إلي بخار
و طن واحد منه يستطيع أن يقوم بعمل
مليون ونصف مليون طن من الفحم
المشكلة التي واجهها العلماء،أن هذا يتعارض تماماً
مع قوانين الفيزياء
أتي النشاط الإشعاعي بمشكلة خطيرة للعلماء
هم عرفوا أن الطاقة لا تفني و لا تستحدث من العدم
إنه القانون الأول للديناميكا الحرارية
بينما تقف أمامهم المواد المشعة تطلق كميات ضخمة من الطاقة
من أين أتت هذه الطاقة؟
طفق العلماء حول العالم يدرسون النشاط الإشعاعي بكثافة
لاحظ الناس شيئاً خاصاً
بينما تطلق المواد المشعة الطاقة،فإنها تتحول
تصبح مادة أخري
الراديوم مثلاً يتحول إلي رصاص
و بتحول المواد المشعة،يخف وزنها
بمعني آخر،بينما تتطلق الطاقة...تفقد كتلة
الصلة بين المادة و الطاقة فسرها أخيراً بمعادلته الشهيرة ألبرت أينشتاين
طاقة جسم تساوي كتلته» «في مربع سرعة الضوء
لم تأت طاقة الراديوم من جب سحري
لقد أتت من الكتلة ذاتها
أدرك الناس سلفاً أنه يمكن وصف الحرارة و الحركة بمصطلحات الطاقة
الآن يمكنك وصف الكتلة بنفس المصطلحات
الطاقة التي لم يكن لها مفهوم
أصبحت تستخدم لتفسير حقيقة المادة ذاتها
في الحقيقة،القليل فقط هو ما لا يفسر بمصطلحات الطاقة
ليس فقط محرك البخار
أو طاحونات الهواء
بل الكائنات الحية أيضاً
النجوم وحتي المجرات تحكمها قوانين الطاقة
في مهمة البحث عن كنه القدرة
كشف العلم عن أسرار في باطن الكون
تكافؤ المادة و الطاقة النظرية بداخل
ستقود إلي تحرير الطاقة النووية و صنع القنبلة الذرية
لكن توابع العصر الذري يخص قصة أخري
بدلاً من الاستطراد فيه،أريد العودة إلي القرن التاسع عشر لأكمل قصة القدرة
لعل نظريات الطاقة كانت تنير عقول البشر
لكنها لم تكن تنير المنازل
ليس بعد
حياة الناس المألوفة لم تتأثر
بالتحديثات في الديناميكا الحرارية و الكهرومغناطيسية
بالخارج توجد تلغرافات و محركات بخار
بينما في المنازل،مصابيح غاز و شموع و نار
الذي غير علاقتنا الشخصية بالقدرة كان الاكتشاف بأن العلاقة بين
الكهرباء و المغناطيسية تسير في اتجاهين
وضح أورستد أن التيار الكهربي يتصرف كمغناطيس
مايكل فاراداي بينما العالم البريطاني كان أول من أثبت العكس
بأن تحريك مغناطيس يمكنه توليد كهرباء
استخدم فكرة أن تشغيل التيار الكهربي يمكنه أن يحرك قطعة معدنية ممغنطة
في العالم محرك كهربائي كي يصنع أول
لكنه وضح أن العكس صحيح
خذ مغناطسياً و حركه خلال سلك نحاسي
و سينتج تيار كهربي
جميل.أليس كذلك؟
الحث الكهرومغناطيسي هذا هو
كان هذا مفتاح العصر الكهربائي
إذا ضمنت تحريك المغناطيس بسرعة كافية
فسيتولد تياراً كهربياً لا يتوقف
فقط أنت بحاجة إلي شيء يجعل المغناطيس يتحرك باستمرار
شيء كهذا
شلالات نياجرا،واحدة من أقوي مساقط المياه في العالم
هذا هو أقرب مكان يمكنني أن أقف فيه إنها حقاً رائعة
إنها تصب حوالي 150 مليون لتر من الماء في الدقيقة
أنت تشعر بقوتها بمجرد النظر
التحدي هنا أن تجد وسيلة لتحويل هذه الطاقة الحركية الهائلة
لطاقة كهربية مفيدة
حتي فترة قريبة،لم أكن لأستطيع الوقوف هنا حيث كان في مكاني ملايين الألتار من الماء
تنصب إلي هنا جارفة أي شيء أمامها
علي بعد ألف متر هناك بالأعلي
محطة الطاقة
بداية المشروعة كانت أسفل السطح
شقت الأنفاق في الصخور بسواعد العمال
لتحويل بعض الماء إلي المولد الكهربائي
كان هذا فجراً لعصر جديد
عندما تم بناؤه،وصف علي أنه مفخرة تنافس الأهرامات و معابد الإغريق
و كاتدرائيات أوروبا إنه تحفة العصر العلمي
في رأيي،هم محقون
لأن هذه التوربينات العملاقة بالفعل هي التعبير النهائي
عن كنه القدرة و عما تفعله
مغناطيسات عملاقة تديرها قوة الشلالات
مولدة كهرباء تكفي لإضاءة ثلاثة أرباع مليون مصباح كهربي
لكن لكي تصبح الكهرباء سلعة
تباع و تشتري
كان هناك عائق يجب تجاوزه
كيف ستنقل الكهرباء من شلالات نياجرا حتي تصل إلي أماكن بيعها
مدن مثل بافالو علي بعد 24 ميلاً
أو نيويورك النهمة للطاقة علي بعد 400 ميل
كانت المشكلة في فقدان الطاقة في أثناء سير الكهرباء في السلك طيلة المسافة
لا مشكلة بالنسبة لك إذا كنت تسكن قريباً من المولدات
لكن كلما ابتعدت كلما قلت الطاقة التي تصلك
بعد ميل واحد
ستلاحظ الفرق
بعد ميلين،لن يصلك تقريباً تيار
لكنهم تغلبوا علي المشكلة هنا
المولدات كانت تنتج تياراً التيار المتردد يعرف باسم
تيار ذو جهد عالي و فقد اقل للطاقة
هذا يعني أن الكهرباء الآن يمكنها أن تسافر
عندما شُغل هذا التيار الجديد في عام 1896
قطع طريقه إلي بافالو في أقل من ثانية
بهذه السرعة،ولد العصر الكهربائي
اكتشاف ما يمكن أن تفعله القدرة لنا قد غير حياتنا
و أطلقنا في بحث عنيد عن مصادر أخري للطاقة
من أعماق الأرض إلي أعماق الذرة
و حتي الشمس ذاتها.نهم للطاقة لا يعرف حدوداً تقريباً
عجيبة صغيرة أن كوكبنا الأرض هو الوحيد في النظام الشمسي الذي يلمع في الظلام
لكن مهمة البحث عن كنه القدرة
كان له تأثير عميق
باستخدام لغة الرياضيات
بيّنا أن الطاقة هي خاصية أساسية الكون
و جاء هذا مع المدخل النظري و التطبيقي للقدرة
التي يرتكز عليها العصر الحديث
لعهد طويل،قاد التطبيقيون مهمة البحث عن القدرة
تولي المهمة من بعدهم النظريون
أما عن السؤال الحزين «هل قدرتنا غير محدودة؟»
فإن إجابته لا
لكن البحث قادنا للكشف عن قوانين الطبيعة الأساسية
و التي تخبرنا كيف يعمل كل ما بالكون
في المرة القادمة,أكبر لغز في الوجود
ما هو سر الحياة؟
:ترجمـة كريم إبراهيم عمارة