دور التقدم العلمى فى حل مشكلات التنمية المستدامة رؤية متفائلة لمستقبل البشرية 4 من 5

فتحى سيد فرج

الحوار المتمدن-العدد: 4798 - 2015 / 5 / 6 - 10:33
المحور: التربية والتعليم والبحث العلمي
    

الهجرة العظمى إلى الفضاء :
قدم "جيمس كانتون" تصورات متفائلة لمجموعة من الاتجاهات التى ستعيد تشكيل العالم فى العشرين عاما القادمة، ولكنه حذرنا بشدة من تأثرات التغير المناخى على مستقبل كوكب الأرض التى نعيش عليها حتى الآن، ولكن "فتح الـله الشيخ" أستاذ الكيمياء الفيزيائية بجامعة سوهاج يرى أن الأخطار المحدقة بالحياة وبالإنسان على كوكب الأرض، مثل الحروب النووية لو اشتعلت، والتغيرات المناخية الحادة والحرجة، واحتمال اصطدام مذنب أو كويكب بالأرض، أو أخطاء مقصودة أو غير مقصودة فى تناولنا للتكنولوجيات الحديث خاصة التكنولوجيا الحيوية واللعب فى "عتاد الحياة hard ware – الدنا DNA" كل هذه الأخطار لها حلول كثيرة، أهمها الهجرة العظمى إلى الفضاء . (26)
فرغم إن مصطلح (غزو واستيطان الفضاء الخارجى) قد ظهر أول مرة فى روايات الخيال العلمى، لكن مع مرور الزمن والتقدم العلمى والتكنولوجى الذى حققته البشرية، أصبحت مصطلحات كثيرة من الخيال العلمى واقعا ملموسا، فالأفكار والخطط فيما يتعلق بسكنى الإنسان فى الفضاء الخارجى، سواء كان ذلك على كواكب وأقمار المجموعة الشمسية أو فى مدارات حول الأرض أو حول تلك الكواكب والأقمار، أو فى مدن مقامة على قاع المحيط أو طافية فوق سطحه . (27)
هذا وقد قامت بالفعل مجموعات عمل عديدة تنتمى لدول ووكالات فضاء مختلفة باختيار مدى فاعلية إنشاء مستوطنة تدور حول الأرض، اكتشفت هذه المجموعات أن هناك كميات أكثر من كافية من المواد الضرورية على القمر وعلى الكويكبات القريبة من الأرض، وأن الطاقة الشمسية متوفرة بكميات هائلة، كما أن التكنولوجيا المتاحة الآن ولا داعى لانتظار اكتشافات جديدة أو تقدم تكنولوجى خارق، فكل المطلوب هو الكثير من التكنوولوجيا والأعمال الهندسية التى يمكن توفيرها بالمستوى العلمى الحالى . (28)
وقد حدد "مايكل جريفين" رئيس وكالة الطيران والفضاء الأمريكية NASA استيطان الفضاء الخارجى كهدف نهائى لبرامج السفر الحالية إلى الفضاء، وقد صرح قائلا "ليس الهدف مجرد استكشافات واختبارات علمية، بل الأمر يتعلق بالتوسع فى المجال الجغرافى للحياة البشرية خارج الأرض، فعلى المدى البعيد لن تنجو الأنواع الحية جميعها لو ظلت على ظهر الأرض .. فإذا أردنا نحن البشر أن ننجو بأنفسنا لمئات أو آلاف أو ملايين السنين، فإن علينا أن نستوطن كواكب أخرى فى نهاية المطاف، وقد وصلت التكنولوجيا المتاحة اليوم إلى الدرجة التى يمكن معها اعتبار هذه الأمور قابلة للتحقيق، سيأتى اليوم الذى سيكون تعداد البشر المقيمين خارج كوكب الأرض أكثر من المقيمين على الكوكب نفسه، وسيكون هناك أناس تعيش على القمر، وقد يكون هناك أناس تعيش على على أقمار كوكب المشترى وأقمار الكواكب الأخرى، وقد نرى أناسا يقيمون فى مستوطنات على بعض الكويكبات... وإنني أدرك أن الإنسان سيستعمر المجموعة الشمسية بالكامل وسيذهب فيما وراءها" (29)

نحو حضارة كونية : بمواجهة ثورة علمية بهذا الحجم المذهل يطرح العلماء سؤالا مهما : إلى أين نتوجه بهذه السرعة ؟ وإذا كانت حقبة من العلم تنتهي، وحقبة أخرى على وشك البدء، فإلى أين سيقودنا هذا كله ؟ وهم يمسحون السماء بحثا عن دلائل لحضارات غير أرضية، فهناك 200 مليون نجم في مجموعتنا الشمسية فقط ، وتريليونات المجرات الفضائية الأخرى، وبدلا من إضاعة ملايين الدولارات في البحث العشوائي في كل هذه النجوم، حاول العلماء تركيز جهودهم على وضع تصور نظري عن خصائص ومميزات استخدام الطاقة في الحضارات المتقدمة، وتوصلوا إلى تصنيف يفترض وجود ثلاث مستويات حسب طريقة استخدام الطاقة (30).
ووفقا لهذا التصور فأن حضارة النوع الأول تحكمت بكل أشكال الطاقة على كوكبها، واستطاعت تعديل الطقس، ووصلت إلى استخلاص الطاقة من مركز كوكبها، ويعنى هذا بالضرورة أنها تخلصت من معظم الصراعات الدينية والطائفية والوطنية والمذهبية كي تصل إلى حضارة كوكبية حقيقية .
أما حضارة النوع الثاني فاحتياجات سكانها من الطاقة قد فاقت حدود كوكبهم، ووصلوا إلى التمكن من السيطرة على طاقة شمسهم، كما أنهم قد بدءوا باكتشاف أنظمة النجوم المجاورة لهم، وربما استعمروها .
أما حضارة النوع الثالث فأن سكانها قد انتهوا من استهلاك الطاقة الناتجة من نجمهم، وأخذوا يحصلون على الطاقة من مجموعات النجوم المجاورة، بحيث أصبحت حضارة مجرة .
إن هذا النظام في تصنيف الحضارات قد يكون معقول لأنه يعتمد على المصدر المتاح للطاقة، وبالتالي سنجد ثلاث مستويات من الحضارات، حضارة كوكبية تستمد طاقتها من جميع مصادر الكوكب، وحضارة أخذت تستمد طاقتها من محيط نجمها وهى حضارة نجمية، وحضارة وصلت إلى استخدام طاقة مجرتها وهى حضارة تستطيع التجول عبر الكون الفسيح .
في النهاية نستطيع أدراك أننا نحن البشر على كوكب الأرض لم نبلغ بعد أي مستوى حضاري، وأننا في حضارة من النوع " صفر" أي ما قبل الحضارات، فنحن ما نزال نستخدم الكائنات الميتة والمطمورة تحت سطح الأرض (الفحم الحجري، النفط، والغاز الطبيعي) للحصول على الطاقة، وعلى هذا المستوى الكوكبي فنحن مثل أطفال نخطو خطواتنا الأولى الثقيلة والمترددة في المكان والزمان، قد تخلق الثورات العلمية والمعلوماتية أواصر كوكبية، بعد التمكن من تحطيم المصالح الصغيرة والمحلية خالقة ثقافة كونية، وكما جعلت آلة الطباعة التي اخترعها جوتنبرج الناس مدركين لعوالم أبعد من قراهم ومزارعهم، فان ثورة المعلومات تبنى وتصهر ثقافة كونية، وهذا يعنى أن رحلتنا المتجهة نحو العلم والتكنولوجيا ستقودنا يوما إلى أن نتطور لحضارة حقيقية من النوع الأول، أي حضارة كوكبية تبسط سيطرتها على قوى كوكبنا ، أما التقدم نحو حضارة كونية فسيكون بطيئا وسيتم على مراحل، وعبر تراجعات وانحرافات، ولكن يبقى أن طريق العلم هو السبيل الوحيد لاستمرار بقاء الجنس البشرى على قيد الحياة في أي مستوى حضاري يكون .
النانو تكنولوجيا . علم وصناعة القرن الجديد :

لم ينتبه " ميتشيو" إلى ان هناك ثورة علمية آخرى لا تقل أهمية عن الثورات الثلاثة التى ركز الحديث عنها فى مجمل كتابه، وهى ثورة علم "تكنولوجيا النانو" التى لم يشير إليها سوى أشارة عابرة، ولكننا نرى أن علم "تكنولوجيا النانو" بمثابة ثورة علمية رابعة سوف تتضافر مع الثورات الثلاث السابقة بما يسمح لنا بتقديم حلول علمية وعملية لعديد من مشاكل التوسع فى التنمية المستدامة، لذا سوف نعرض بشكل مركز بعض المعلومات عن هذا العلم الذى يرى كثير من العلماء أنه علم وصناعة القرن الجديد .
" فتكنولوجيا النانو" يعتبرها العلماء أعظم ثورة صناعية تكنولوجية حدثت في تاريخ الإنسانية، متوقعين أن الأربعين عاما المقبلة سيحدث فيها تغيرات أكبر مما حدث في الأربعمائة عاماً الماضية، حيث أنها ستمكننا من تصميم أجهزة ومعدات دقيقة جدا ومتناهية في الصغر لعدد من الاستخدامات .
فما المقصود بالناتو؟، كلمة نانو في اللغة تعني "قزمNanas " وفي مجال العلم يعني النانو جزءا من مليار، فالنانو ثانية تعني واحد على مليار من الثانية، وبالمثل يستخدم النانومتر Nanometer الذي يختصر nm كوحدة لقياس أطوال الأشياء الصغيرة جدا التي لا ترى إلا تحت الميكروسكوب الإلكتروني، والنانومتر الواحد يساوي جزء من مليار جزء من المتر .
ويمكننا تعريف "المواد النانوية Nan materials" بأنها الفئة المتميزة من المواد التي يمكن إنتاجها بحيث تتراوح مقاييس أبعادها بين 1 – 100 نانومتر، فقد أدى تصغير أحجام تلك المواد إلى أن تسلك سلوكا مغايرا للمادة في حجمها الطبيعي الكبير الحجم، أي التي يزيد حجمها على 100 نانومتر، وتعد المواد النانوية هي مواد البناء للقرن الحادي والعشرين للتكنولوجيات الحديثة ( تكنولوجيا النانو، التكنولوجيا الحيوية، تكنولوجيا المعلومات والاتصالات) والتي تعتبر معيارا لتقدم وحضارة الأمم ومؤشرا لنهضتها (31) .
تصنيف وخصائص المواد النانوية وتطبيقاتها : تعد جميع المواد التقليدية (الفلزات، والافلزات) بمثابة الخامات الأولية المستخدمة في تخليق المواد النانوية، ولكن تتميز المواد النانوية بخواص فيزيائية وكيمائية وميكانيكية فريدة عن المواد التقليدية، حيث توجد علاقة طردية بين تصغير الحجم وعدد الذرات على الأسطح الخارجية لأي جسم، وبسبب تكاثف الذرات على سطح الجسم تتضاعف شدة فاعليته ونشاطه، مما يؤدي لتغيير الخواص والصفات التقليدية لأي مادة عند وصولها إلى حجم النانومتر، وفيما يلي بعض خواص المواد النانوية :
• الخواص الميكانيكية : ترتفع درجة صلادة المواد الفلزية، وتزيد مقاومتها لمواجهة الاجهادات والأحمال الواقعة عليها، كما يتم إكساب المواد السيراميكية قدر كبير من المتانة والقابلية للتشكيل وتحمل إجهادات لم تكن تتوفر بها، وهذا يعنى تخليق أنواع جديدة من تلك المواد .
• النشاط الكيمائي : يزداد النشاط الكيمائي للمواد النانوية لوجود أعداد ضخمة من ذرات المادة على أوجه أسطحها الخارجية، حيث تعمل كمحفزات تتفاعل بقوة مع الغازات السامة، مما يرشحها لأن تؤدي الدور الأهم في الحد من التلوث البيئي، كما تعد خلايا الوقود أحد التطبيقات قليلة التكلفة للمحفزات النانوية، ومن أهم مصادر الطاقة الجديدة والنظيفة .
• الخواص الفيزيائية : تتأثر قيم درجات انصهار المادة بتصغير أبعاد حبيباتها، فدرجة انصهار الذهب في حجمه الطبيعي التي تصل إلى 1064 درجة حرارة، تقل إلى 500 درجة بعد تصغير حبيباته إلى نحو 1.35 نانومتر .
• الخواص البصرية : من المدهش والمثير أن لون الذهب الطبيعي - الأصفر الذهبي – يتغير إلى لون شفاف عند تصغير حبيباته إلى أقل من 20 نانومتر، كما تتحول ألوانه من الأخضر إلى البرتقالي ثم الأحمر مع زيادة تصغير أحجامها، وهذه الخاصية تمكننا من صناعة شاشات عالية الدقة فائقة التباين ونقاء الألوان، مثل شاشات التلفاز والحاسبات والتليفون النقال الحديثة .
• الخواص المغناطيسية : كلما صغرت حبيبات المواد وتضاعف وجود الذرات على أسطحها الخارجية، كلما ازدادت قوة وفاعلية قدرتها المغنطيسية، مما يمكننا من استخدامها في المولدات الكهربية الضخمة، ومحركات السفن، وصناعة أجهزة التحليل فائقة الدقة، والتصوير بالرنين المغنطيسي .
• الخواص الكهربية : يؤدي تصغر أحجام حبيبات المواد إلى أقل من 100 نانومتر إلى تزايد قدرتها على توصيل التيار الكهربي، بما يمكننا من استخدام هذه المواد في صناعة أجهزة الحساسات الدقيقة والشرائح الإلكترونية .
• الخواص البيولوجية : زيادة قدرة المواد النانوية على النفاذ واختراق الموانع والحواجز البيولوجية، وتحسين التلاؤم والتوافق البيولوجي، مما يسهل وصول الأدوية والعقاقير العلاجية للجزء المصاب عبر الأغشية والأوعية الدموية .
الكربون "أمير المواد وعميدها" : يدخل عنصر الكربون C في تكوين نحو 19% من أوزان أجسامنا، ويعد عنصرا أساسيا ترتبط به حياتنا على سطح كوكب الأرض، فهو يدخل في تركيب البروتينات، والكربوهيدرات، والدهون، والأحماض النووية، وتوجد مركبات الكربون في الصور الثلاث للمادة (الغازية مثل غاز البروبان، السائلة كالبنزين، الصلبة مثل الجرافيت والماس) وتتميز مركبات الكربون بتنوع خواصها وتباين سماتها ويرجع ذلك للعوامل الآتية (32):
- لذرة الكربون القدرة على الارتباط مع معظم ذرات المواد الأخرى بروابط تساهمية .
- تترابط ذرات الكربون بعضها ببعض في سلاسل فتكون شبكة لها بنية ماسية .
- لكل ذرة من سلاسل الكربون القدرة على الارتباط بأربع ذرات لمواد أخري، بما يؤدي لتكوين مركبات
تحمل في خواصها صفات جامعة للمواد الداخلة فيها .
- تتنوع صور تراكيبه وفقا لترتيب ذراته، وتشكله في أبنية هيكلية متنوعة ومتباينة، بما يؤدي لاتساع استخداماته في تطبيقات صناعية مختلفة، بسبب تلك الخواص الفريدة يستأثر هذا العنصر باهتمام علماء تكنولوجيا الناتو، خاصة بعد ما تحقق من إنجازات تكنولوجية في مجال تخليق مواد جديدة سواء من سلاسل الكربون أو من مركباته مع مواد أخرى والتي تجمع في خواصها ما بين الصلادة والقوة والمتانة، بجانب تمتعها بالمرونة والقابلية للتشكل، وفيما يلي بعض صور تشكل الكربون .
• الجرافيت : الذي يصنف إلى نوعين جرافيت طبيعي موجد أصلا في القشرة الأرضية، وجرافيت مصنع يخلق من فحم الكوك، وهو يحظى باهتمام علماء الناتو لما يتمتع به من خاصيتين هما القوة، وجودة التوصيل الكهربائي .
• الماس : يعد الماس اصلب مادة عرفها الإنسان، حيث يعزى تمتعه بهذه الصفة إلى الترتيب الذري الفريد لذرات الكربون داخل هيكله، والتي خلعت عليه صفات باهرة أخرى مثل، انخفاض قيمة التمدد الحراري ومعامل الاحتكاك، وارتفاع قيم المقاومة الكهربائية والتوصيل الحراري، وفي نفس الوقت يتميز عن الجرافيت بعدم التوصيل الحراري .
• الفولورين : الذي يعد واحدا من أهم المواد الجديدة التي غيرت حياة الإنسان، وسببا في تفجير ثورات تكنولوجية عملاقة، وهو يعرف باسم "الكربون الستيني" نظرا إلى أن جزيئه يتكون من ستين ذرة، ترتبط كل واحدة منها بثلاث ذرات أخرى، لذا فإن الفولورين Fullerene يمثل نموذجا لتلك المواد الفريدة شديدة التميز، حيث أن له خاصية غير مسبوقة هي أن ذرات الكربون المؤلفة لجزيئه تشكل هيكلا هندسيا كرويا يبلغ قطره نحو نانومترا واحدا، تتساهم لتكون 32 وجها، منها 20 وجها سداسيا و12 خماسيا، لتشبه في مظهرها وتعدد أوجهها كرة القدم، لذا أطلق عليها "كرات بكي" أو "بكي بول" وقد تم اكتشاف الفولورين عام 1985 وعلقت عليه آمال عريضة، وأحلام تطبيقية كثيرة، كما أدي اكتشافه إلى ترسيخ قواعد تكنولوجيا الناتو، وتأكيد قدرتها على تخليق مواد غير مسبوقة، حيث أكدت الاختبارات التي أجريت عليها، تمتع تلك المواد الكربونية بقائمة طويلة من الخواص التي ترشحها لعديد من المجالات التطبيقية خاصة صناعات الحواسب، والأجهزة الإلكترونية، وخلايا الوقود، كما تعد "كريات البكي" مادة واعدة في قطاع الطب والدواء وخاصة استخدمها في إنتاج عقاقير السيطرة على الآثار التدميرية لأمراض المخ مثل الزهايمر، واعتلال الأعصاب الحركية، كما أظهرت فاعليتها كمضادات أكسدة قوية، وخلال السنوات العشر الماضية، تتواصل الجهود البحثية التي ساهمت على اكتشاف صور جديدة من الكربون الستيني، بزيادة عدد الذرات الموجودة بها من 60 Cإلى 70 C و76C و84C، مما أدي لزيادة نشاط وشراهة تلك الكريات، وفتح آفاق لتطبيقات تكنولوجية فريدة ومتقدمة في المستقبل القريب .
• أنابيب الكربون النانوية (33): لم يكد الوسط العلمي يفيق من دهشة اكتشاف الفولورين، حتى فاجأنا البروفيسور الياباني الشهير "إيجيما S.Iijima " في العام 1991 باكتشافه "أنابيب الكربون النانوية Carbon Nanotubes " التي بهرت وما تزال العالم كله، بوصفها أهم التكنولوجيات التي عرفها القرن الماضي، لتنفرد هذه الأنابيب بصفات وخواص مدهشة لم يعرفها الإنسان من قبل، فهي عبارة عن أنابيب طولية مجوفة ذات أقطار متناهية في الصغر تصل إلى نحو 1.4 نانومتر، حيث تترابط ذرات الكربون بعضها ببعض في سلاسل طولية ممتدة تتميز بارتفاع قوة المقاومة والشد لتصل إلى 100 ضعف مقاومة أقصى أنواع الصلب المعروفة، وعلى الرغم من تساوى قيمة صلادة هذه الأنابيب مع الماس، فإنها تتمتع بمرونة متفوقة على جميع المواد المرنة، إضافة إلى عدد ضخم من الخواص الفيزيائية والكيميائية الفريدة، فهي تتمتع بقوة توصيل الكهرباء بقيمة تصل لنحو 1000 ضعف فلز النحاس، والتوصيل الحراري بنحو عشرة أضعاف فلز الفضة . وكل هذا يجعلها مادة لا يمكن حصر التطبيقات الخاصة بها فهي تتدخل في صناعات تخزين الطاقة، وخلايا الوقود، والمكثفات الكهروكيمائية، وأجهزة الانبعاث الحقلي، والمجسات النانوية، والحساسات الكيمائية، وشاشات العرض المسطحة، كما يمكن توظيفها في دعم وتقوية المواد المتراكبة، والأغشية والفلاتر المستخدمة في تنقية المياه، ولم يكن من الغريب أن تعمد وكالة ناسا إلى تنفيذ مشروع برنامج بحثي ضخم، بهدف دراسة مدى إمكانية استخدام أنابيب الكربون النانوية في صناعة كابلات قوية لمصاعد فضائية، تكون قادرة على الربط بين المحطات الأرضية ومحطات الفضاء الخارجي .

#فتحى_سيد_فرج (هاشتاغ)      

---

اشترك في قناة ‫«الحوار المتمدن» على اليوتيوب
حوار مع الكاتب البحريني هشام عقيل حول الفكر الماركسي والتحديات التي يواجهها اليوم، اجرت الحوار: سوزان امين	حوار مع الكاتبة السودانية شادية عبد المنعم حول الصراع المسلح في السودان وتاثيراته على حياة الجماهير، اجرت الحوار: بيان بدل

كيف تدعم-ين الحوار المتمدن واليسار والعلمانية على الانترنت؟

تابعونا على:

الفيسبوك

التويتر

اليوتيوب

RSS

الانستغرام

لينكدإن

تيلكرام

بنترست

تمبلر

بلوكر

فليبورد

الموبايل

كيفية إشراك-إيصال مواضيعكم أو مواضيع تهمكم  إلى اكبر عدد ممكن من القراء والقارئات