العلم يطور معلوماتنا

يتطور العلم باستمرار، ويفاجئنا بحقائق جديدة، تتغير وتتطور بها معلوماتنا ونظرتنا إلى الواقع المحيط بنا. كثيرون منا لا يعرفون أن هناك سرطانات تتراجع، وأنه توجد أكثر من ثلاث حالات للمادة، وأن كتلة الساعة تزداد عندما نعبئها… مع ذلك، هذه الوقائع المدهشة، وكثير غيرها، مؤكدة علمياً.

1. توجد فعلاً أكثر من ثلاث حالات للمادة
صلبة، وسائلة، وغازية. كان العلماء قد حددوا حالات المادة الثلاث هذه في القرن التاسع عشر على أنها الوحيدة الموجودة، وتنمّ عن واقع ميكروسكوبي: واقع الاتحادات الجزيئية. في الواقع، جزيئات المادة الصلبة مترابطة بشكل صلب، وجزيئات المادة السائلة تتحرك بحرية مع بقائها متماسة، وتتحرك جزيئات الغاز على نحو مستقل. ولكن، لكثرة ما بحث العلماء في المادة، تمكنوا من أن يدخلوا في حسابهم عدداً كبيراً جداً من الحالات، بدءاً بالبلازما plasma عام 1928: تنقسم الجزيئات إلى نوى وإلكترونات مستقلة وتصبح المادة حساءً من جسيمات مشحونة. فضلاً عن ذلك، نعرف اليوم أن البلازما هي الحالة الرئيسية للمادة في الكون (حالة النجوم بشكل خاص) ولكن ما الذي يتيح القول إن البلازما ليست حالة خاصة من الحالة الغازية؟ ذلك أن خاصياتها الفيزيائية (الموصلية، والضغط..) تميزها عنها بشكل جذري. في الواقع، هكذا يعرّفون تغيُّرَ حالة مادة ما، أو ” انتقال الطور “: يغيِّر تعديل خفيف في الشروط الخارجية (حرارة، ضغط) الخاصيات الفيزيائية لهذه المادة فجأةً. هناك تعريف أفقد الحالاتِ الثلاث التقليدية تفوّقَها: الزجاج verre (صلب غير متبلِّر solide amorphe) والبلور cristal (صلب متبلِّر solide cristallin) هما بذلك حالتان من السِليس silice. وكانا فضلاً عن ذلك قد أضيفا إلى اللائحة خلال القرن العشرين: متكثِّفات بوز – أينشتاين condensats de Bose – Einstein (حالة هي من البرودة بحيث أن الذرات تفقد افتراديتها)، الفائقة، وأشباه البلور، والجوامد الفائقة… ويمكن أن تطول اللائحة.

2. كأسٌ مليء بالماء فارغٌ بنسبة 99,99%
تتشكل جزيئات الماء من جسيمات دقيقة يفصل بينها قدر كبير من.. الفراغ!. في الواقع، قطر جزيء الماء هو 0,3 من المليار من المتر. لكن هذا الجزيء يتركب من 2 ذرة هيدروجين (أي 2 بروتون و2 إلكترون)، وذرة أكسجين (8 بروتونات، و8 نُتْرُونات neutrons و8 إلكترونات). حجم الإلكترون لا أهمية له؛ أما بالنسبة للبروتونات والنُتْرُونات فإن قطرها هو جزء من المليون من المليار من المتر. إذا قارنا الحجم الذي تشغله قياساً إلى حجم الجزيء، نتحقق من أن جزيء الماء، وبالتالي كأس الماء شبه الملآن، هو فارغ بمعدل 99.99999999999999%! مع ذلك، عندما يمتلئ الكأس لا يعود يستوعب جزيئاً إضافياً. إذاً، فهو مليء بنسبة…100%.

3. الماء النقي عازل كهربائي جيد
لننتبه إلى عمليات التحقق المتسرعة: ليس ماء الصنبور وماء الزجاجات نقياً! يحوي كمية من جزيئات أخرى غير الـ H2O، وبالتالي كثيراً من الأيونات ions (المشحونة كهربائياً)، الناقلة للتيار بشكل جيد جداً. أما الماء النقي “المثالي” idéale، فخالٍ من الأيونات، أو خال تقريباً منها: الأيونات الوحيدة التي يحتويها آتية من التفارق الجزئي جداً لجزيئات الماء ذات أيونات الهيدرونيوم ions hydronium 3O+ H وذات أكسيد الهيدروجين OH-، وهي نادرة: فقط 0275 مكروغرام في اللتر. وهذا كاف قليلاً كي يكون الماء عازلاً.. ويستخدم بصفته هذه في صناعة أشباه الموصلات.

4. كتلة الساعة تزداد عندما نعبئها
وفقاً لصيغة النسبية المحدودة (الضيقة) relativité restreinte، ” E=mc2 “، فإن الطاقة والمادة ليستا سوى واحد والشيء نفسه. إلا أن الساعة التي نعبّئها نَخْتزن في شدّ زُنبركِها طاقةً بمقدار بضعة أعشار من الجول joules. وعند عكس المعادلة، مع العلم أن سرعة الضوء، س C، تساوي 300 مليون متر في الثانية، نلاحظ أن كتلتها تزداد بهذه المناسبة بضعة أجزاء من المليار من جزء من المليار من الكيلو (كتلة بضعة مليارات من البروتونات). طبعاً، هذه الكتلة غير قابلة للكشف على الميزان: وهذا ما يبرهن على أن النسبية وغرائبها لا تنطبق (أو إلا قليلاً) على فيزياء الحياة اليومية. لكن للظاهرة نفسها نتائج مذهلة في الفيزياء المجهرية! وهكذا، فإن بروتوناً هو أثقل تقريباً بمائة مرة من مجموع كتل الكواركات quarks الثلاثة التي تشكِّله. كذلك الأمر، ذرة الهيدروجين، من حيث طاقة الاتحاد بين بروتونها وإلكترونها، أثقلُ قليلاً من الجسيْمين اللذين يشكلانها.

5. النجوم الزرقاء أكثر حرارة من الحمراء
كي نعرف حرارة نجم، يكفي النظر إلى لونه.. دون الاعتماد على حدسنا. ذلك لأن النجوم الزرقاء هي الحارة، بينما الحمراء أقل حرارة بكثير! أمر مدهش؟ ليس بالنسبة لفيزيائيٍّ. تصدر المادة دائماً إشعاعاً، يتميز بطول موجي يتحرك مع الحرارة. تشع الأجسام الباردة في الأشعة تحت الحمراء، غير المرئية. كلما ازدادت الحرارة، يصبح الإشعاع مرئياً: يصبح الضوء المنبعث أحمر اللون، ثم يمر بألوان قوس قزح كلها حتى يصل إلى الأزرق على سطح الأشياء الأكثر حرارة. إذا كان الأحمر مرتبطاً بالحرارة في أذهاننا، فذلك لأن الحديد يحمرّ بالنار. ولكن لنسخنه أكثر، فسيتحول إلى الأصفر. لنسخن أكثر، فسيصبح.. أزرق! مع ذلك، يتطلب بلوغ هذه النتيجة أكثر من مجرد مِصهَر: تصل الحرارة إلى عدة عشرات من آلاف الدرجات على سطح النجوم الزرقاء.
6. الجاذبية هي نفسها تقريباً في المدار وعلى الأرض
هل تحلم بالسفر إلى الفضاء كي تعوم هناك دون تعرُّض للجاذبية؟ مستحيل! حتى داخل عربة مدارية، تجذب الأرض البشر بشكل نهائي. بالطبع، تتضاءل الجاذبية الأرضية كلما ازددنا ارتفاعاً، ولكن على علو 400 كم (المسافة التي تتوضع عليها محطة الفضاء الدولية ISS)، تنخفض فقط بنسبة 10% بالقياس إلى الأرض.
يسقط إذاً رواد الفضاء، لكنهم لا يدركون هذا السقوط لأن محطتهم تسقط هي أيضاً، وبالسرعة نفسها. النتيجة: لا تحتجزهم أية عقبة، لا يعود لديهم إحساس بالوزن، يعومون. لا ينقذفون على الأرض، لأنهم موجودون في المدار: يلقيهم مكوكُهم في الفضاء بسرعة مماسية tangentielle تعوض عن قوة جاذبية الأرض. وعلى غرار القمر، يدورون في المدار حول كوكبنا. فضلاً عن ذلك، ينبغي باستمرار تصحيح مدار محطة الفضاء الدولية، الذي يتباطأ بنتيجة الجو (الرقيق للغاية على هذا الارتفاع بالتأكيد)، لأن المحطة تنزع نحو الاقتراب من الأرض.

7. سرطاناتٌ تتراجع دون علاج
السرطان الذي يظهر، ويتطور، ويسبب أحياناً نقائلَ (انتقال الخلايا الخبيثة إلى أماكن أخرى)، ثم يختفي دون أن يكون الجسم الطبي قد فعل شيئاً ما بشأنه، هذا الأمر موجود. هذه التراجعات التلقائية نادرة للغاية طبعاً في السرطانات المعهودة أكثر من غيرها، مثل سرطان الثدي (أقل من واحدة في كل مئة ألف حالة). من الصعب إذاً أن نستخلص منها معلومات. على العكس، توجد أربعة أشكال من السرطان تشملها هذه الظاهرة نوعياً: الورم الأرومي العصبي neuroblastome (أورام تنشأ في الجملة العصبية عند الطفل)، وابيضاض الدم العابر، وسرطان الكلية والميلانوم mélanome (الورم الذي يتكون من خلايا مصطبغة بالميلانين [ صباغ قاتم ]). بالنسبة للأول والثاني، اللذين يصيبان أطفالاً صغاراً جداً، توصل الباحثون إلى تقديم تفسير: يمكن أن تعيق التغيراتُ (الفيزيولوجية، والهرمونية…) المرتبطة بالنماء تطوُّرَ الخلايا السرطانية. لكن الفرضية تنطبق على السرطانات المتعلقة بالأطفال وحدها، ولا تنطبق على التراجعات عند الراشد. أما اختفاء سرطان الكلية، والميلانوم، فيمكن تفسيره من خلال تفاعل غير منتظر من الجهاز المناعي. عندما يكتشف البدنُ الورمَ كعدو، يتمكن في الواقع من تدميره. هذه المناعة، غير المفهومة حتى الآن، ضد السرطان، يمكن أن يتضح أنها غنية بالمعلومات.

8. الفيروسات يمكن أن تمرض
يمكن أن تصيب الفيروسات بعضُها بعضاً بالعدوى! هذا ما توصل إليه عام 2008 فريق ” ديدييه راؤول “، اختصاصي الفيروسات في مشفى الـ ” تيمون ” في مرسيليا / فرنسا، بعد أن درس فيروساً ضخماً، ” مامافيروس ” Mamavirus، اكتُشف في السنة نفسها في ماء برج تبريد باريسي. ما هي خاصيته؟ المامافيروس، الذي يلوث الأميبات (مفردها أميبة، حيوانات وحيدة الخلية)، كبير بحجم جرثومة. و” يثوي ” أحياناً في داخله طفيلياً أصغر منه بثمان مرات أسماه الباحثون “سبوتنيك”. لاحظوا أن هذا الأخير يبدو أنه يتطفل على “مامافيروس”، معيقاً تكاثرَه؛ وأنه يحتاج بشكل مطلق لأن يلوثه كي يتكاثر. ما من شك في أن الأمر يتعلق فعلاً بفيروسِ فيروساتٍ، ” بالعِ فيروساتٍ ” virophage. ما هي استراتيجيته؟ يحوِّل لصالحه الآليةَ الخلوية لدى الأميبة الملوَّثة التي سبق أن احتال عليها “مامافيروس”، كي يتكاثر. تلك هي أول حالة لم توصف من قبل، بينما معروفة هي الفيروسات التي تلوث الجراثيم منذ عام 1915. يعتبر هذا الاكتشاف باهراً، لأن الفيروسات كانت تعتبر حتى ذلك الحين غير حية. ولكن إذا كان يمكن لـ “مامافيروس” أن يتلوث وأن “يعاني” من ذلك، فلأنه ليس خاملاً إلى هذه الدرجة.

9. الطب ليس عِلماً
كان “أرسطو” و”أبقراط ” صلبَين في موقفهما حول هذه النقطة. كانا يقدران أن الطب ليس علماً بل فناً، بالمعنى اللاتيني للعبارة. فن، أي معرفة عامة لا معنى لها إلا إذا تحققت ضمن شيء خاص ومحسوس. ليس هدف الطب أن يحصل على معارف عامة حول الجنس البشري، بل أن يداوي إنساناً بشكل خاص. إنه فن الملاحظة والفحص السريري.
انقضت القرون. وبات الطب يستند إلى علوم ” حقيقية ” كعلم الأحياء والوراثيات. ومنذ ثمانينيات القرن العشرين، اجتاز تيارُ الـEvidence-Based Medicine (EBM)، الذي يمكن ترجمته بعبارة ” الطب المرتكز إلى مستوى براهين “، ميدانَ الصحة أيضاً. عملية تحديث الممارسات هذه حددها باحثون من كلية علوم الصحة ” ماك ماستر ” في ” هاملتون ” بأونتاريو / كندا، قبل أن يعم العالم الغربي كله. المبدأ بسيط. يتعلق الأمر بفحص مجمل الدراسات السريرية المنجزة حول مسألة طبية محددة وتسجيل قيمة التوصيات الطبية التي يمكن استخلاصها منها وفقاً لثلاثة مستويات: ” A “، ” B “، ” C “. توضح العلامة ” A ” أن مستوى البراهين المثبتة على أساس دراسات سريرية متينٌ وأنه يمكن استخلاص توصية طبية عامة منه. تعني العلامة ” B ” أن مستوى البراهين متوسط وأن المسألة تقتضي تعمّقاً. أخيراً، تتوافق العلامة ” C ” ومستوى براهين غير كاف لوضع توصية. مثلاً، في الطب الوقائي، ممارسةُ رياضة من أجل الوقاية من ظهور سرطان ثدي مسجلةٌ تحت العلامة ” A “، بينما العلامة هي ” B ” بالنسبة لسرطان البروستاتة. لكن هذا الترميز لا يعفي من ملاءمة التوصيات مع كل مريض. وهنا تكمن خاصية الطب. حتى لو كان يرتدي ثياب العقلانية، فإن ” الأنموذج ” الجديد لـ ” الطب المرتكز إلى مستوى براهين ” لا يجعل منه علماً مع ذلك.

10. نفقد قليلاً جداً من العصبونات مع التقدم في العمر
كان من المعتقد، حتى نهاية تسعينيات القرن الماضي، أن تناقصاً تدريجياً في العصبونات (الخلايا العصبية) يفسر اضطرابات الذاكرة التي تحدث مع الشيخوخة. ولكن من المعروف اليوم أن هذا الفقدان، الذي يحدث بين عمر 20 و90 سنة، لا يتجاوز 10 أو 20%! تلك كمية ضئيلة وفقاً للباحثين، الذين يقدّرون بأن المقْدرات الدماغية تتعلق بشكل خاص بحالة الوصلات connexions بين العصبونات، وليس بكمية هذه الأخيرة. الاضطرابات العصبية المرتبطة بالتشيّخ، هي إذاً نتيجة تناقص في جودة شبكة العصبونات. فضلاً عن ذلك، تتيح تنبيهات دماغية (مثل التمرين الذاكري) صيانة هذه الوصلات وتؤدي ولو أحياناً إلى ما اعتُقد لزمن طويل أنه مستحيل: ولادة عصبونات جديدة! تزيد التفاعلات الكيميائية الناتجة عن هذه التنبيهات في الواقع تكاثرَ الخلايا المولدة للعصبونات وبقاء العصبونات الفتيّة.

11. الزجاج سائلٌ
عندما يبترد أي سائل كان، تنتهي جزيئاته المضطربة وغير المنتظمة في البداية إلى اعتماد بنية بلورية، مرتَّبة وجامدة. لكن جزيئات الزجاج تحتفظ وهي تتجمد ببنية عشوائية تماماً، خاصية السائل. ذلك حتى مع درجات حرارة عالية، حيث يصبح الزجاج معها صلباً، إن لم نقل قاسياً كالحجر. فضلاً عن ذلك، مع مرور الزمن، ينتهي الأمر بقطعة الزجاج بالتخلي عن شكلها البدئي و” السيلان ” مثل قطعة من جبنة ” كممبير ” (الفرنسية )! لكن هذه الظاهرة غير مدرَكة: تحدث على مستوى 10 مليارات سنة (عمر الكون، بعبارة أخرى).

12. لا نعرف كم يزن الكيلو
” الكيلوغرام مساوٍ لكتلة الأنموذج الدولي من الكيلوغرام ” التعريف هو بهذه البساطة. بسيط… وعتيق: الكيلوغرام هو آخر وحدات النظام الدولي في الاستناد إلى خادعة artefact مادية. المتر، مثلاً، محدد منذ عام 1983 على إنه طول المسافة التي يجتازها الضوء في الفراغ خلال مدة 299792458/1 ثانية. أما بالنسبة للثانية، فإنها تستند إلى تردد استثارة ذرة سيزيوم césium. ينطبق المبدأ نفسه على الأمبير ampère (وحدة القوة الدافعة الكهربائية)، والكلفن kelvin (وحدة المنظومة الدولية للوحدات لدرجة حرارة التحريك الحراري)، والمول mole (وحدة المنظومة الدولية للوحدات لقياس مقدار الكمية..) والقنديلة candela (وحدة القياس الضوئي الأساسية في المنظومة الدولية للوحدات Système international des unités ): عند تجهيزها بالآلات بشكل صحيح، يمكن لكل منها أن تنسخها. هذا بينما إذا أردنا أن نعرف بشكل دقيق جداً كم يزن الكيلو، فإنه يلزم أن نصل إلى هذا ” الأنموذج ” (الأولي) prototype الشهير، وهو أسطوانة صغيرة من الإيريديوم iridium والسيليسيوم silicium محفوظة تحت ثلاثة أجراس زجاجية في الطابق تحت الأرضي من “المكتب الدولي للأوزان والمقاييس” في “سيفر” (فرنسا)، منذ عام 1889. ويلزم الدخول إليه باستمرار، لأنه… يتآكل! في غضون قرن، ورغم الاحتياطات المتخذة، من أجل الحيلولة دون نزوع المعدن إلى تسريب بعض الذرات أو إلى أن يُثْقَل بالغبار، فإن فارقاً بمقدار 50 ميكروغرام قد تعمق بينه وبين نسَخِه.
لذلك أصبح من الملحّ إيجاد تعريف “حقيقي” للكيلو. يتنافس من أجل ذلك اتجاهان: يقوم الأول على صنع كرة بوزن كيلوغرام من السيليسيوم، ثم قياس حجمها، لتحديد الكيلوغرام على إنه كتلة عدد معين من الذرات. يرتكز الآخر على القوة الكهرومغنطيسية التي تظهر عند مرور تيار في وشيعة كهربائية. يمكن أن تتيح مقارنة هذه القوة بوزن كتلةٍ ما ربطَ الكيلوغرام بثابتة constante أساسية من الفيزياء. لكن لم يتم بلوغ الدقة المطلوبة بعد، ولابد أن لا يُعتمَد تعريف الكيلوغرام قبل العام 2015.

13. الثقوب السوداء هي الأشياء الأكثر إضاءة في الكون
الثقوب السوداء هاوياتٌ تبتلع كل ما يقترب منها، المادة كما الضوء: لا يمكن للفوتونات photons نفسها أن تقاوم الشفط التجاذبي الهائل الذي يلتهمها عندما تغامر بالاقتراب إلى ما وراء نقطةِ اللاعودة للثقب الأسود، أي ” الأفق ” horizon. مع ذلك، الثقوب السوداء فائقة الكتلة (بعضها واسع بقدر المجموعة الشمسية) مصانع الضوء الأقوى في الكون! ليست المفارقة مثلما هي بادية: في الواقع، إن المادة هي التي تضاء للغاية عند سقوطها في الثقب الأسود. وخلافاً للفوتونات التي يمتصها الثقب الأسود فقط إذا جعلها طريقها تجتاز الأفق، فإن المادة المجرّية – النجوم والسحب الجزيئية – تبدأ بالسقوط نحوه بفعل الجذب التثاقلي gravitationnelle، حتى ولو كانت واقعة خارج حدّ الأفق (ولكن ليس بعيداً كثيراً). إذاً، تتركز هذه المادة التي تسقط سقوطاً حراً وتتسخن بعشرات ملايين الدرجات وتشعّ في الطيف الضوئي كله: من الموجات الراديوية إلى أشعة إكس وغاما، مروراً بالضوء المرئي. وبما أن هذا الضوء يَنْتُج قبل أن تخترق المادة أفقَ الثقب الأسود، فإنه ينبعث في الكون.. في الواقع، يمكن للثقب الأسود فائق الكتلة ” الناشط ” actif (الذي لم ينته من ابتلاع المادة بجواره – أن يُنتِج ما يعادل 1000 مليار شمس، أي ما يساوي 10 مرات الضوءَ الذي تولّده مجرة مثل مجرتنا (” الدرب اللبنية”).

14. الشوائب هي التي تمنح المواد جودتَها
المادة المثالية، هل هي ” أنقى” ما يمكن؟ لا! إن ما يمنح الموادَ خاصياتٍ مهمة، ما يضفي عليها ليونةً، وموصِلية أو ألواناً مختلفة هو الشوائب التي تدخل في الترتيب، المنتظم بشكل جيد، للشبكة البلورية للذرات. مثلاً، تعود قابلية السحب ductilité – القدرة على تبديل الشكل دون أن تتعرض للقطع – في بعض المواد، مثل الألمنيوم، إلى شائبة تسمى الخلْع dislocation: يدخل صف من الذرات الإضافية في الترتيب العادي لذرات المعدن، متيحاً له امتصاص طاقة تبدُّل الشكل déformation، وعدم التحطم تحت الضغط. أما الألوان المختلفة التي يمكن أن يُظهرها الألماسُ فناجمة عن شوائب (أجسام غريبة): عندما تحلّ بضع ذرات بورbore (العنصر الخامس، رمزه B تستخدم أملاحه في الصناعات الطبية والدوائية) محل ذراته الكربونية، يتلون بالأزرق؛ وعندما تتسرب إليه ذرات هيدروجين، يصبح أحمر اللون.

15. 5 إلى 10% من البشر الذين ولدوا في الأرض أحياءٌ اليوم
منذ أن بدأ البشر ينتشرون في الأرض، منذ أكثر من 50000 سنة، ولد فيها 106 مليار كائن بشري. إلا أن من هم أحياء اليوم يبلغون نحو 6,8 مليار، أي 6% من العدد الإجمالي! ليس هذا العدد من البشر الذين عاشوا، وفقاً للحساب الذي أنجزه Population Reference Bureau، سوى تقدير تقريبي حتماً. يستند إلى تقديرات معدلات الولادة اللازمة من أجل بلوغ عتبات تاريخية معروفة، لكن الشكوك تبقى قائمة، وهي على علاقة بطول الحياة وبالتقلبات الديموغرافية الفجائية (بنتيجة المجاعات، والحروب). مع ذلك، واقعي على الأرجح، ويعكس الانفجار الديموغرافي الحالي. بين 10000 سنة قبل الميلاد والعام 1 ميلادي، ارتفع عدد السكان بصعوبة من 1 مليون فرد إلى ما بين 100 إلى 300 مليون نسمة. ثم استقر نحو 500 مليون نسمة حتى عام 1650، ثم أصبح النمو أسّياً: كنا 1 مليار عام 1800، وسنغدو أكثر بتسع مرات عام 2050.