• «وقتی دری بسته می‌شود، دری دیگر باز می‌شود؛ ولی ما آن‌قدر با تاسف به درهای بسته نگاه می‌کنیم که از درهای باز شده غافل می‌مانیم.» الکساندر گراهام بل

کشف های تصادفی در علم : از دانشمند غوطه‌ور تا زنده کردن مردگان

زمان تقریبی مطالعه: ۸ دقیقه

کشف های تصادفی در علم

سیری در تاریخ علم نشان می‌دهد که کشف‌های علمی به شیوه‌های گوناگونی روی‌داده‌اند. در این مطلب به هفت موردی پرداختم که شانس و تصادف، ذهنی خلاق و آماده را به کشفی ارزشمند رهنمون شده است. این مثال‌ها نشان می‌دهد که عوامل متعدد و پیش‌بینی‌ناپذیری ممکن است منشأ الهام و جرقه‌ای برای کشف علمی باشد. اصطلاح «کشف تصادفی» شاید این تصور را ایجاد کند که این کاشفان صرفاً افرادی خوش‌شانس بوده‌اند، اما این فکری دور از حقیقت است. هرچند شانس نیز در موفقیت این دانشمندان دخیل بوده، اما همگی آن‌ها در حوزه مطالعات خود اطلاعات، تجارب و پشتکار زیادی داشته‌اند. آیا این نوع خوش‌شانسی برای یک آدم بی‌اطلاع از این علوم می‌توانست معنایی داشته باشد؟ شاید به همین دلیل است که لویی پاستور گفته است که «شانس فقط به سراغ ذهن‌های آماده می‌آید».

دانشمند غوطه‌ور و راز تاج طلایی

شخصیت ارشمیدس را به عقابی گوشه‌گیر تشبیه کرده‌اند. او که در قرن سوم پیش از میلاد می‌زیست سه دوست بیشتر نداشت که آن‌ها هم مثل خودش ریاضیدان بودند. اگر گوشه‌ای را می‌یافت که خاک نرمی داشت یا از شن پوشیده بود، بلافاصله به ترسیم اشکال هندسی  می‌پرداخت و تا ساعت‌های طولانی از عالم و آدم بی‌خبر بود. اما گویا ارشمیدس یک دوست چهارمی هم داشته که یک روز او را برای حل مسئله‌ای به‌پیش خود فراخواند. هیرون، پادشاه سیراکیوز به زرگری سفارش ساختن تاجی از طلای ناب را داده بود. وقتی‌که تاج تحویل پادشاه شد او در خلوص آن شک کرد، پس از دوست ریاضیدان خود خواست که تاج را بررسی کند و ببیند که آیا از طلای خالص است و تمام طلایی که به زرگر تحویل‌شده در تاج استفاده‌شده است یا نه؟ چنین مسئله‌ای برای اولین بار مطرح می‌شد و ارشمیدس هیچ راه‌حل فوری برای آن نداشت. او عمیقاً به این مسئله ‌اندیشید اما به‌جایی نرسید. روزی از روزها به حمام رفت، به‌محض غوطه‌ور شدن در آن احساس سبکی کرد و هم‌زمان متوجه شد که مقداری از آب خزانه که لبریز بود، سر رفت. جرقه‌ای در ذهنش درخشید: گویا هر جسم غوطه‌ور در مایع، به‌اندازه وزن مایع هم‌حجم خود سبک می‌شود. از این کشف آن‌چنان هیجان‌زده شد که برهنه بیرون دوید و فریاد زد: یافتم! یافتم! با اصلی که یافته بود به‌راحتی می‌توانست مقدار طلای به‌کاررفته در تاج را محاسبه کند.

ساخت اولین ماده آلی

فردریش وهلر، در ۱۸۲۸ در سن بیست‌وهشت سالگی به‌طور کاملاً تصادفی موفق به کشفی شد که بزرگ‌ترین رویداد در علم شیمی آلی نام‌گرفته است. چهار سال پیش از آن، وهلر اسید سیانیک و محلول آمونیاک را آمیخته بود تا ترکیب جدیدی به دست آورد. ترکیب جدید شامل یک اتم کربن، یک اتم اکسیژن، دو اتم نیتروژن و چهار اتم هیدروژن بود. او یافته‌های خود را در مجله‌ای در فرانسه که ژوزف گیلوساک در فرانسه انتشار می‌داد، چاپ کرد. ولی گیلوساک متوجه شد که این ترکیب مشابه ترکیب اسیدیِ دیگری است که دانشمند جوانی به نام یوستوس وان لیبیگ یک سال پیش گزارش کرده بود. چون ترکیبات لیبیگ آبی‌رنگ بود و نسبت به ترکیبات سفیدرنگ اسید سیانیک تفاوت بسیاری داشت، بحث شدیدی را بین دانشمندان برانگیخت. به نظر امکان نداشت که دو چیز متفاوت دارای یک نوع و یک تعداد اتم باشند. برزلیوس این مشکل را حل کرد. این دانشمند نشان داد که صرفاً اتم‌ها به روش‌های مختلفی ترکیب‌شده‌اند. وهلر آزمایش خود را تکرار کرد. با دقت دو ماده را باهم حرارت داد و مایع موجود را با جوشاندن از بین برد. آنچه باقی ماند چند بلور سفید نازک بود که هر یک نزدیک به یک اینچ طول داشت. وهلر وقتی به آن‌ها نگاه کرد متعجب شد. این بلورها شبیه بلورهای ماده‌ای بنام اوره بود. تا آن روز تصور می‌شد که اوره فقط در بدن انسان و حیوانات ساخته شود.  باوجوداین وهلر آن را در آزمایشگاه خود با ترکیب اسید سیانیک و محلول آمونیاک ساخته بود. این اولین باری بود که یک ماده آلی به‌صورت آزمایشگاهی ساخته می‌شد.

ماری که به یاری شیمیدان آمد

در سال ۱۸۲۵ مایکل فارادی، دانشمند انگلیسی، پی برد که ترکیب مایع معطر و فراری که بعدها بَنزِن نامیده شد فقط از کربن و هیدروژن تشکیل‌شده است. اما هیچ‌کس نمی‌دانست که ساختار مولکولی آن به چه شکلی است. آگوست کِکِوله که در سال ۱۸۲۹ در آلمان به دنیا آمد ابتدا قصد داشت معماری بخواند اما تحت تأثیر سخنرانی یکی از اساتید شیمی، عاشق این علم شد. در سال ۱۸۶۵ ککوله که حالا به شیمیدانی معروف تبدیل‌شده بود در جستجوی ساختار بنزن بود اما به‌جایی نرسید. یک روز که در روی صندلی در جلو شومینه به چرت فرورفت در خواب مارهایی را دید که به شکل‌های مختلفی درمی‌آمدند اما در آن میان ماری که دم خود را در دهان گرفته بود و دور خود می‌چرخید، توجه او را جلب کرد. با دیدن این صحنه چنان از خواب پرید که گویی در اثر صاعقه‌ای بیدار شده است. او حدس زد که طبق راهنمایی مار مذکور! ساختار بنزن باید حلقوی باشد. بقیه شب را به تنظیم این فرضیه سپری کرد. ارائه فرمول ساختاری بنزن از طرف ککوله آن‌چنان مهم بود که دانشمندان در بیست و پنجمین سالگرد اعلام آن در سال ۱۸۹۰ جشن بزرگی را در تالار شهر برلین برگزار کردند. پیشرفت و توسعه صنعت رنگ در آلمان و همچنین شکوفایی شیمی آلی در نیمه دوم قرن نوزدهم در آن کشور تا حد زیادی مرهون تحقیقات ککوله و شاگردانش بود. او در آن جشن خطاب به همکارانش گفت: «آقایان، بیاموزیم که رؤیا ببینیم، تا شاید به حقیقت دست پیدا کنیم. اما مواظب باشیم که رؤیاهایمان را وقتی منتشر کنیم که آگاهی بیداری، آن‌ها را آزموده باشد.»

کشف تصادفی کپک‌های ناجی

الکساندر فلمینگ در سال ۱۹۲۸ به‌عنوان استاد دانشکده پزشکی منصوب شد. او در زمان جنگ به یافتن دارویی علاقه‌مند شده بود که بدون آسیب رساندن به گوشت بدن، باکتری را از بین ببرد. او با کمک دستیارش شروع به تحقیق درباره باکتری استافیلوکوکوس کرد. فلمینگ ظرف‌ها را با گیاهان دریایی کوچکی که اغلب در آزمایش‌ها استفاده می‌شوند پر کرد و سپس باکتری‌ها را داخل ظرف‌ها گذاشت. دستیارش موظف بود که فوراً روی ظرف‌ها را بپوشاند تا کپک یا چیزهای دیگر وارد ظرف‌ها نشوند و آزمایش را خراب نکنند. او پس از پوشاندن ظرف‌ها، آن‌ها را درجایی گرم قرار می‌داد تا دمای آن‌ها به حد درجه حرارت طبیعی بدن انسان برسد. اما، برای لحظه‌ای، فراموش کرد روی یکی از طرف‌ها را بپوشاند. نزدیک آن ظرف پنجره‌ای باز قرار داشت. بررسی دو روز  بعد نشان داد که توده‌های استافیلوکوکوس  تمام ظرف‌ها را پوشانده‌اند به‌جز یکی از ظرف‌ها که در یک‌سوم آن به‌جای تودۀ استافیلوکوکوس، کپک سبز مایل به خاکستری ایجادشده بود. فلمینگ ابتدا از وجود کپک در ظرف‌های سرپوشیده عصبانی شد. او فکر می‌کرد که آزمایش خراب‌شده و می‌بایست دوباره شروع کنند. اما قبل از اینکه ظرف را بیرون بیندازد، آن را نزدیک نور نگه داشت و چیزی توجه او را به خود جلب کرد که مانع شد آن توده‌ها را دور بریزد. ظاهراً کپک‌ها در حال خوردن باکتری‌های استافیلوکوکوس بودند! او پنی‌سیلین را کشف کرده بود و به یمن اشتباه دستیار فلمینگ تاکنون میلیون‌ها نفر از مرگ ناشی از عفونت نجات‌یافته‌اند!

اشباح در آزمایشگاه زیرزمینی

در نوامبر سال ۱۸۹۵ ویلهلم رونتگن، فیزیکدان آلمانی، تحقیقاتی را درزمینهٔ اشعه کاتدیک در آزمایشگاهی که در زیرزمین خانه‌اش ساخته بود، آغاز کرد. در روز ۸ نوامبر او به‌طور اتفاقی متوجه شد که صفحه عکاسی که در پوشش کاغذی سیاهی پیچیده شده و در کیف چرمی در انتهای کشوی میزش قرار داشت به‌طور اسرارآمیزی در معرض نور قرارگرفته و تصویر شبح‌گونه یک کلید بر روی آن نقش بسته است. معمای عجیبی بود. بلافاصله به جستجوی کشو پرداخت. تنها کلیدی که در کشو بود، کلید بزرگ سُربی درِ باغ بود که سال قبل به انتهای کشو انداخته بود. دقیقاً تصویر این کلید بود که روی صفحه عکاسی نقش بسته بود. او متوجه شد که کلید در خط مستقیم بین لوله کروکس که روی دیوار بود و صفحه عکاسی قرار داشت. اما کدام پرتو بود که از لوله کروکس خارج‌شده و توانسته بود از میز و کاغذ سیاه و چرم عبور کند و بر صفحه عکاسی اثر بگذارد؟ رونتگن که هیجانی زائدالوصف داشت با تعطیل کردن تمام‌کارهای دیگرش همه‌وقتش را صرف شناخت این پرتو اسرارآمیز کرد. او با الهام از تصویر کلید سُربی می‌دانست که این پرتو قادر به عبور از سُرب نیست. یک روز وقتی مشغول قرار دادن یک قطعه سرب در مقابل لوله بود، حرکت شبح‌واری را روی صفحه فلوئورسان مشاهده کرد. وقتی متوجه شد که این شبح، جزئیات استخوان‌های دست و بازویش است که روی صفحه فلوئورسان دیده می‌شود، غرق حیرت و شگفتی شد. وقتی انگشتش را تکان داد طرح استخوان انگشت او هم که با نور سبز مشخص بود حرکت کرد. او اشعه جدیدی را کشف کرده بود که اشعه ایکس نام گرفت.

انفجار بی‌خطر

آلفرد نوبل، که برادر کوچک خود را در اثر حوادث ناشی از انفجار در آزمایشگاه ازدست‌داده بود در سال ۱۸۷۳ با نگرانی درصدد بود تا ظرف بی‌خطری برای نگهداری مواد منفجرۀ بسیار قوی نیتروگلیسیرین بسازد. نیمه‌های شبی در حین کار، انگشت دستش را با ظرف شیشه‌ای شکسته‌ای برید. اتفاقاً بطری سریشم پنبه، که برای ممانعت از خونریزی نیز به کار می‌رفت، نزدیکش بود و مقداری از آن را روی انگشت بریده‌اش گذاشت. ماده خشک شد و جریان خون را متوقف کرد، اما انگشتش آن‌قدر درد می‌کرد که باوجوداینکه دیروقت بود، نتوانست بخوابد. ناگهان از جایش بلند شد و نشست. او راه‌حلی را برای نگهداری مواد منفجره یافته بود. درحالی‌که هنوز لباس‌خواب به تن داشت تا رسیدن سپیده‌دم او مادۀ منفجرۀ جدیدی از ترکیب نیتروگلیسیرین با سریشم پنبه ساخته بود. اکنون ماده منفجره ضدآب شده بود و با ایمنی بیشتری حمل می‌شد اما همچنان خطرناک بود. به‌تصادف دیگری نیاز بود تا ایمنی آن تضمین شود. روزی نوبل متوجه شد که نیتروگلیسیرین از بعضی از ظرف‌ها خارج و وارد خاک مصنوعی می‌شود که ظرف‌ها را در آن نگهداری می‌کرد. فرد عادی ممکن است از این مسئله عصبانی شود، ولی نوبل فوراً فهمید که احتمالاً راه‌حل مشکلش در آنجاست. خاکی که در اطراف ظرف‌هایش قرار داشت سه برابر وزن خود روغن منفجره جذب می‌کرد. با جذب شدن روغن می‌شد با ضربه‌ای ظرف‌ها را بدون انفجار آتش زد. تنها با وسیله‌ای که چاشنی انفجار نامیده می‌شد، می‌توانستند آن مواد را منفجر کنند. نوبل مادۀ انفجاری جدید را دینامیت نامید.

زنده کردن مُردگان

تا دهۀ ۱۹۴۰، برخی از دانشمندان مثل دکتر بی. جی. لویت به دنبال راهی بودند تا بدون آسیب رساندن به یاخته‌های زنده آن‌ها را منجمد کنند. چون بلورهای یخ علت اصلی آسیب بود، لویت پیشنهاد کرد اندکی از آب یاخته یا همۀ آن را قبل از انجماد خارج کنند. پس تصمیم گرفتند از روش انجماد خشک استفاده کنند. لویت و دستیارانش کشف کردند که با استفاده از مخلوط قوی شکر تااندازه‌ای می‌توانند یاخته‌های جوجه را خشک کنند. آزمایش نشان داد که در این صورت فقط بعضی از یاخته‌ها انجماد و ذوب را تحمل می‌کنند. دو دانشمند دیگر دکتر آدری یو. اسمیت و کریستوفر پولک نیز سال‌ها بعد به همان نتیجه رسیدند. آن‌ها ناراحت شدند اما همچنان امیدوار بودند که احتمالاً قند میوه مؤثر باشد. ازاین‌رو، مقداری از مخلوط شکر را در سردخانه نگاه داشتند تا بعدها با روش جدیدی این آزمایش را انجام دهند. بعد از چند ماه آن‌ها به سراغ آزمایش آمدند و یاخته‌های جوجه را که برای مدتی خشک و منجمد کرده بودند با دقت ذوب کردند. وقتی دمای یاخته‌ها به حد طبیعی رسید تقریباً همه آن‌ها به حالت اول خود برگشتند. ظاهراً رؤیایی به حقیقت پیوسته بود ولی وقتی‌که این آزمایش را با استفاده از یک بطری دیگر قند میوه انجام دادند تقریباً همگی یاخته‌ها از بین رفتند. دانشمندان گیج شده بودند. آن‌ها بعد از بارها بررسی دو آزمایش بالاخره فهمیدند که حادثۀ غیرمترقبه‌ای منجر به موفقیت آن‌ها در آزمایش اول شده بود. آنچه در آزمایش اول به‌عنوان قند میوه استفاده‌شده بود درواقع مخلوطی از سفیدۀ تخم‌مرغ و گلیسیرین بود. دکتر اسمیت روش استفاده از گلیسیرین را پیشرفته‌تر کرد و طولی نکشید که توانست خون بشر را منجمد و به مدت طولانی نگاه دارد.


شرح تصویر: الکساندر فلمینگ در آزمایشگاه

منبع تصویر: https://www.bbvaopenmind.com/


 

به این مطلب چه امتیازی می‌دهید؟
[۰ از ۰ رای ]

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *