ده آزمايش که جهان را متحول کرد

ادوارد جنر و واکسيناسيون

تاريخ : 1796

در سال 1980 «سازمان جهانى بهداشت» بيانيه شگفتى آورى را منتشر ساخت. آبله بيمارى ويروسى که زمانى سالانه يک ميليون تن را به هلاکت مى رساند از کره زمين محو شده بود. نخستين پيروزى کامل و تمام عيار بر يک بيمارى همه گير نتيجه مستقيم شايد مهم ترين آزمايشى بود که تاکنون صورت گرفته است. اين آزمايش دويست سال قبل توسط پزشکى اهل گلوکستر شاير صورت گرفت.

قرن ها بود که پزشکان در آسيا متوجه شده بودند کسانى که در معرض بيمارى آبله بودند، گاه مى توانستند در برابر آن محافظت شوند. در اوايل سده هجدهم اين فکر توسط بانو مرى ورتلى مونتاگو، همسر ديپلماتى در ترکيه به انگلستان آورده شد. وى طرفدار «آبله اى» کردن عمدى مردم با استفاده از مقدار بسيار کمى از بافت آلوده بود.

اگرچه اين شيوه تا اندازه اى موثر بود ولى هنوز از هر هشت نفر که مبادرت به اين کار مى کردند يکى به خاطر ابتلا به آبله کشته مى شد. جنر در فکر آن بود که ببيند مى توان مردم را با قرار گرفتن در معرض آبله گاوى که بيمارى ظاهراً مرتبط با آبله انسانى و بى ضرر است در برابر بيمارى آبله انسانى محافظت نمود. در 14 مه 1796 جنر مواد آلوده به آبله گاوى را وارد بريدگى روى بازوى کودک هشت ساله اى به نام جيمز پيپس نمود. پس ازگذشت ده روز پيپس دچار تب خفيف و سپس تاول هاى چرکى شبيه آبله گرديد. سپس در اول جولاى، جنر کودک را «آبله اى » نمود که حاصل آن بود که به هيچ وجه دچار بيمارى و عوارض آن نشد.

ظرف چند سال «واکسيناسيون» ( که در لاتين از لغتى به معناى گاو گرفته شده ) در انگلستان و خارج از آن کاملاً رواج يافت. اين که دقيقاً واکسيناسيون چه مى کند تا زمان پى بردن به سيستم ايمنى ناشناخته باقى ماند. امروز مى دانيم که سلول هاى اين سيستم توسط واکسن آموزش مى بينند تا بتوانند هرچه سريع تر مهاجمين را پيدا کنند. جنر خود بر اين باور بود که اين موضوع به هر حال به تعامل بين بدن و آنچه که او «ويروس» آبله گاوى مى خواند مربوط مى شد. در واقع واژه ويروس که امروز هم به کار مى بريم توسط ادوارد جنر ابداع گرديد.

جورج مندل و وجود ژن ها

تاريخ : 1857

نظريه داروين درباره تکامل در درک ما از زندگى بر روى زمين تحولى به وجود آورد. ليکن اين فکر که چگونه صفات در ميان نسل ها انتقال مى يابد همواره فکر داروين را مشغول مى داشت. در سال 1857 يک کشيش و راهب اتريشى به نام جورج مندل پاسخ اين پرسش را يافت. او با آزمايشات دقيقى بر روى گياهان نشان داد که هر دو والد گياه به  صورت يکسان صفاتى را به فرزند خويش منتقل مى کنند و همين قانون بسيار ساده است که تنوع گسترده اى از ترکيبات بين صفات را موجب شده است. از اين مهم تر او کشف کرده که صفات با يکديگر ترکيب نمى شوند بلکه متمايز از يکديگر باقى مى مانند.

گياهان بلند و کوتاه همواره گياهانى را به وجود مى آورند که همواره در يکى از اين مقوله قرار مى گيرند و نه بين آن دو. اين نشان داد که صفات مذکور به صورت دسته هایی مشخص و مجزايى به ارث مى رسند که بعدها آنها را ژن خواندند ليکن جالب اينجاست که اهميت يافته هاى مندل تا اوايل سده بيستم ناشناخته باقى ماند.

پاستور و ميکروب

تاريخ : 1860

در سال 1860 شيميدان برجسته فرانسوى لويى پاستور مبادرت به انجام آزمايشى با استفاده از لوله هايى با اشکال عجيب و غريب نمود که نه تنها تصورات قرون وسطايى در مورد حيات را کنار زد بلکه علت حقيقى بيمارى ها را نيز آشکار ساخت. قرن ها تصور مى کردند که حيات خود به خود از ماده مرده مثل گوشت در حال فساد به وجود مى آيد. پاستور اين تصور را خيالى بيش نمى دانست در عوض بر اين باور بود که آنچه که ما مى بينيم در واقع آثار ناشى از ميکروب هاى غيرقابل ديدن در هواست.

او براى اثبات اين نظر خويش لوله هاى آزمايش را پر از شيره گوشت پخته و جوشيده شده کرد که هريک تنها از طريق لوله اى به شکل S با هواى بيرون رابطه داشت. برطبق نظريه ايجاد خود به خودى حيات، اين اتفاق بايد پس از مدت کوتاهى به شکلى معجزه آسا رخ دهد. ولى پس از ماه ها انتظار چنين اتفاقى رخ نداد. اين براى پاستور کاملاً معنى دار بود. جوشاندن موجب کشته شدن هر ژرمى که در شيره گوشت وجود داشت شد و ژرم هاى جديد نيز به دليل دهانه هاى لوله اى S مانند نتوانستند خود را به آنجا برسانند.

طرفداران ايجاد خود به خودى حيات کوشيدند با اين ادعا که جوشاندن به هر صورت و به هر نحوى آن «نيروى حياتى» اسرارآميز موجب بروز حيات را از ميان برده موضوع را پاسخ دهند ليکن پاستور جلوتر از آنها بود. او بعضى از دهانه هاى شيشه اى S شکل را شکست و منتظر ماند. بر طبق نظريه ايجاد خود به خودى حيات هيچ اتفاقى نبايد مى افتاد چون نيروى حيات مرده بود. ولى شيره گوشت به تدريج کدر شد، ديگر مانعى بر سر راه ميکروب ها براى رسيدن به محتويات درون لوله هاى آزمايش نبود.

پاستور ثابت کرد که نيروى حيات در واقع افسانه اى بيش نيست. از سوى ديگر آزمايش وى مبين قدرت ميکروب هاى غيرقابل ديدن نيز بود. او بلافاصله از اين کشف خويش در عمل استفاده کرد و با اين کار صنعت ابريشم فرانسه با ابداع آزمونى براى يافتن کرم هاى ابريشم آلوده به اين ژرم ها سود بسيار برد.  

آزمايش مايکلسون - مورلى

تاريخ : 1887

اگر در جاده اى با سرعت 70 کيلومتر در ساعت در حرکت هستيد و اتومبيل ديگرى نيز با سرعت 70 کيلومتر در ساعت به سمت شما مى آيد سرعت نسبى دو اتومبيل چقدر است؟ پاسخ آسان است، 140 کيلومتر، اين طور نيست؟ عقل سليم هم اين را مى فهمد. با اين وجود در سال 1887 آلبرت مايکلسون و ادوارد مورلى نشان دادند که «عقل سليم» را با شعاع نورى کارى نيست. آنها در پى يافتن «اتر» بودند، ماده اى که گفته مى شد عالم پر از آن است و تنها به خاطر آن است که نور مى تواند در خلا حرکت کند. آنها نتوانستند هيچ اثرى از «اتر» بيابند ولى کشف کردند که نور صرف نظر از آن که بيننده نسبت به آن چگونه حرکت مى کند همواره سرعت يکسانى دارد. اين نتيجه گيرى برخى از دانشمندان را بر آن داشت که مطرح کنند تقصير به گردن ابزار مورد استفاده در آزمايش است و ساختمان اتمى آن با حرکت زمين در فضا دستخوش تغيير مى شود.

يک کارمند جوان اداره ثبت اختراعات در سوئيس به نام اينشتين تصور مى کرد که پاسخ اين سئوال را مى دانست. او چنين استدلال مى کرد که سرعت نور از جمله سرعت هاى معمولى نيست، بلکه يک ثابت جهانى و براى تمام بينندگان يکسان است. اين فکر او را به سمت نظر نسبيت خاص راهنمايى کرد که شامل حال همه چيز از الکترونيک تا E=MC2 مى شد.

 

هاينريش هرتز و کشف امواج راديويى

تاريخ : 1888

در سال 1888 يک جرقه سوسوزن در محيط تاريک آزمايشگاهى در آلمان نويدبخش شروع يک انقلاب فنى با ابعادى بى سابقه شد. هاينريش هرتز فيزيکدان 31 ساله در انستيتو فنى کالسروهه يک مدار الکتريکى به وجود آورده بود که در گوشه آزمايشگاهش جرقه زد و او جرقه ديگرى را در گوشه ديگر اتاق درست روبه روى آن مشاهده کرد. هرتز وجود امواج نامريى انرژى الکترومغناطيس را نشان داد که قادرند به سرعت نور حتى در فضاى خالى حرکت کنند. وجود اين امواج را فيزيکدان اسکاتلندى جيمز کلارک ماکسول 15 سال پيش از آن پيش بينى کرده بود و از آن زمان تا به امروز به صورت اساس و پايه شبکه جهانى راديو، تلويزيون و مخابرات دور درآمده است.

تاييد نظريه جاذبه اينشتين توسط ادينگتون

تاريخ : 1919

آلبرت اينشتين صبح روز هفتم نوامبر 1919 از خواب بيدار شد و يک باره کشف کرد که به عنوان درخشان ترين دانشمند جهان مورد تحسين همگان است. رسانه هاى جهانى نتايج تجربه اى را منتشر کردند که برترى نظريه جاذبه وى تحت عنوان «نسبيت عام» را بر قانون جاذبه نيوتن با چند صد سال سابقه نشان مى داد. بر طبق «نسبيت عام» جاذبه حاصل منحنى شدن مکان و زمان است که موجب خم برداشتن مسير اشعه نورى مى شود که از نزديکى هرجرمى عبور مى کند.

آرتور ادينگتون اختر- فيزيکدان از دانشگاه کمبريج بر آن شد که با اندازه گيرى از کسوفى که در تاريخ مه 1919 اتفاق افتاد از ستارگان قابل رويت در نزديکى خورشيد اين نظريه را ثابت کند. نظريه اينشتين اثر خم کننده اى در برابر آنچه که از نظريه نيوتن انتظار مى رفت را پيش بينى مى کرد ولى اين هنوز بسيار ناچيز بود. يعنى معادل ضخامت يک تار مو که در فاصله 14 مترى ما قرار دارد! ادينگتون پس از ماه ها تحليل تصاوير برداشته شده از کسوف اعلام کرد که جابه جايى بسيار ناچيزى که در محل ستارگان مشهود است نشان مى دهد که نظريه اينشتين بر نظريه نيوتن پيروز شده است.

برخى تاريخ نگاران در آن زمان و بعد ها گفتند که گويا نتايج ادينگتون آن گونه اى که ادعا مى کرد روشن و صريح نبودند و اين در حالى است که ادينگتون هيچ گاه تحسين خويش از اينشتين و نظريه اش را مخفى نمى کرد. اندازه گيرى هاى بسيار دقيق تر از آن زمان تاکنون بار ها صحت پيش بينى اينشتين را تاييد کرده اند.

انريکو فرمى و نخستين واکنش زنجيره اى هسته

تاريخ : 1942

فکر خارج ساختن انرژى مفيد از اتم ها را برخى از برجسته ترين دانشمندان جهان از جمله اينشتين بسيار دور از دسترس مى پنداشتند تا آنکه از تجربه اى که مخفيانه در حياط خلوتى در دانشگاه شيکاگو صورت گرفته بود خبر دار شد.

در يک روز سرد ماه دسامبر 1942 فيزيکدان ايتاليايى و برنده جايزه نوبل، انريکو فرمى کار ساخت نخستين رآکتور اتمى جهان را که تقريباً شکل کروى داشت به اتمام رساند. اين رآکتور شامل چندين تن گرانيت و اورانيوم راديواکتيو به همراه ميله هاى مرکزى از جنس کارميوم بود. اينها طورى طراحى شده بودند که مى توانستند نوترون هاى خارج شده توسط اتم هاى اورانيوم را که هر يک قادرند اتم هاى اورانيوم بيشترى را بشکافند، جمع آورى کنند و بدين ترتيب زنجيره اى از واکنش ها را موجب شوند که بالقوه قابليت انفجارى دارند.

هنگامى که فرمى دستور داد ميله هاى کنترل به آرامى خارج شوند تا نوترون ها آنقدر زياد شوند که بتوانند واکنش زنجيره اى را تداوم بخشند، رآکتور عظيم شروع به توليد نيرو کرد. فرمى گذاشت به مدت چهار و نيم دقيقه اين جريان ادامه يابد. نيروى توليد شده به زور بيشتر از نيم وات مى شد، ولى بدين ترتيب ثابت شد که واکنش زنجيره اى واقعى است و مى توان آن را کنترل کرد. نيروى هسته اى هديه اى بود که او به دنيا داد.

اوسوالد آورى و DNA

تاريخ : 1944

زيست شناسان، فرانک کريک و جيمز وات، معمولاً به عنوان کسانى که راز حيات در شکل DNA موجود در سلول هاى زنده را کشف کردند شناخته مى شوند ليکن «سرنخ اساسى و مهمى که آنها را متوجه اهميت DNA ساخت، نتيجه آزمايشاتى بود که اوسوالد آورى و همکارانش در دانشگاه راکفلر در نيويورک انجام داده بودند.

سال ها دانشمندان DNA را به اين دليل که بيش از اندازه براى توضيح تنوع خيره کننده جهان ساده است رد مى کردند و در عوض بر اين گمان بودند که اين پروتئين ها هستند که اطلاعات ژنتيکى را منتقل مى کنند. ليکن آورى و همکارانش نشان دادند که همه در اشتباه بودند. در سال 1944 پس از سال ها آزمايشات توان فرسا بر روى باکترى ها نشان دادند که انتقال DNA از يک ميکروب به ديگری موجب مى شود که صفاتش نيز منتقل شود. خيلى ها با اين شواهد به شدت مخالفت کردند ولى کريک و واتسون بر آن شدند که اين رشته حياتى را دنبال کنند که حاصل آن جايزه نوبلى بود که نصيب اين دو گرديد. جالب است که بدانيم تنها نتيجه مخالفت منتقدين محروم شدن آورى از جايزه نوبل بود!

استانلى ميلگرام و اطاعت از قدرت

تاريخ : 1961

در ژوئن 1961 يک آگهى در روزنامه اى در ايالت کنکتيکات از خوانندگان دعوت به شرکت در يک مطالعه علمى درباره حافظه کرد. آگهى را يک پروفسور 27 ساله روانشناس در دانشگاه ييل به نام استانل ميلگرام داده بود، ولى آزمايش مورد نظر واقعاً آن طور که در بادى امر به نظر مى رسيد نبود. به کسانى که در اين تجربه شرکت داشتند گفته شده بود که موضوع مورد نظر تاثير تنبيه بر روى يادگيرى است و آنها را به اتاقى هدايت مى کردند که مردى را در آنجا با سيم هاى داراى الکترود بسته بودند و گفته مى شد مى توانستند شوک هاى دردناکى به او بدهند.

سپس به شرکت کنندگان گفته مى شد که فهرستى از واژه هايى که با تداعى به دنبال يکديگر مى آمدند به صداى بلند بخوانند و هنگامى که شاگرد مورد نظر در بازگويى آن واژه ها دچار اشتباه مى شد با هر اشتباه يک شوک الکتريکى به وى وارد کنند. اين کار به کمک کنسولى با کليد هاى مختلف از 15 تا 450 ولت صورت مى گرفت. شرکت کنندگان که با ديوارى از شاگرد جدا شده بودند مى توانستند فرياد هاى ناشى از درد او را در پى هر بار وارد شدن شوک الکتريکى به دنبال اشتباه بشنوند. با بدتر شدن وضع و زجر کشيدن شاگرد مورد نظر بسيارى از شرکت کنندگان معترض شدند ولى دانشمند مسئول در پاسخ تنها مى گفت که آزمايش بايد ادامه يابد و 65 درصد آنها هم به اين کار ادامه دادند. با بالا رفتن ميزان ولتاژ شوک هاى الکتريکى کم کم ضجه ها و فرياد ها تبديل به سکوتى شوم شدند.

تنها پس از آن که آزمايش به پايان رسيد، حقيقت به شرکت کنندگان گفته شد : اين شاگرد اصلاً يک هنرپيشه بوده و درد و رنجى در کار نبوده است. ميلگرام نشان داد که مى توان مردم عادى را اگر تصور کنند که مى توانند از مسئوليت شانه خالى کنند و آن را به مقامات واگذارند، به زجر دادن افراد غريبه تا حد مرگ تشويق و قانع کرد. در دهه 1960 تجربه ميلگرام آب خنکى بود بر خشم ناشى از اعمال نازى ها. همان طور که رسوايى اخير در مورد نحوه رفتار با زندانيان عراقى نشان داد، تجربه ميلگرام هنوز هم اهميت خود را از دست نداده است.

دالى گوسفند زاده شده از کلون

تاريخ : 1997

در فوريه 1997 تصوير يک گوسفند بر صفحات نخست روزنامه ها در سرتاسر جهان ظاهر گرديد. اين گوسفند که نامش دالى بود، رونوشت ژنتيکى کاملى از DNA خارج شده از يکى از سلول هاى يک گوسفند ماده بود. چند ماه بعد همين تيم دانشمندان از موسسه روسلين در اسکاتلند دو بره ديگر زاده شده از کلون به نام هاى مولى و پولى را معرفى کردند که DNA آنها به وسيله مهندسى ژنتيک از يک انسان منتقل شده بود و لذا شير آنها حاوى نوعى ماده لخته کننده خون بود که در درمان هموفيلى کاربرد داشت.

نخستين تجربيات همچون گام هاى بزرگى به سمت «داروسازى» به معناى توليد انبوه ترکيبات دارويى سودمند براى انسان توسط حيواناتى که به همين منظور «کلون» شده اند مورد تحسين و تمجيد قرار گرفتند. ليکن بعد ها معلوم شد که دالى تنها مورد موفق از ميان 300 مورد تلاشى بود که در انیستيتو روسلين براى «کلون» کردن جنين حيوانات صورت گرفت. دالى در سال 2003 در حالى که تنها نيمى از عمر طبيعى اش را پشت سر گذاشته بوده درگذشت، در حالى که به دنبال خود، نگرانى عميقى درباره استفاده از تکنيک «کلون» براى خلق همه چيز از موش آزمايشگاهى تا انسان هاى «کامل» بر جاى گذاشت.