أعظم الاختراقات العلمية للعقد الماضي ماكنة الكم وعباءة الإخفاء

مع اقترابنا من نهاية العقد الأول من القرن الواحد والعشرين، طرحت "ساينس" قائمة بأبرز الإنجازات العلمية التي حققها الانسان خلال عشر سنوات، وقد شملت القائمة ماكنة الكم، عباءة الإخفاء والماء على المريخ الذي كان موجودا في نفس الوقت الذي بدأت فيه الحياة تظهر على الأرض.

إعتبرت ماكنة الكم التي تعمل وفقا لقوانين محكومة بعالم أجزاء الذرة أكبر خرق علمي لعام 2010 جنبا إلى جنب مع فك شفرة الحمض النووي لإنسان النياندرتال والتقدم في معالجة فيروس نقص المناعة وبناء الجينوم الاصطناعي حسب اختيارات مجلة "ساينس" العلمية.

وطرحت المجلة البارزة عالميا أكثر 10 إنجازات علمية تحققت في العقد الماضي ومن ضمنها اكتشاف "الدليل القاطع" على وجود الماء سابقا في المريخ، والتقدم الهائل في البحث عن كواكب أخرى.

تتكون ماكنة الكمّ التي اخترعت في جامعة كاليفورنيا من خفّاقة معدنية صغيرة غير مرئية بالعين المجردة. وبعد تبريد الخفاقة أولا إلى أقل حالة طاقة ممكنة، وجهها الباحثون إلى حالة ميكانيك الكم الخالصة للحركة. وهذا كان يعني أن تتصرف بطرق غريبة لم يُر مثيلا لها في العالم الموسع للميكانيك الكلاسيكي.

فعلى سبيل المثال، تستطيع هذه الآلة أن تكون في حالتين مختلفتين تسمى بحالة "المطابقة" وهي بذلك تقوم بالتذبذب بشكل قليل وكثير في آن واحد.

ووصفت مجلة "ساينس" هذا الاختراع بأنه "خرق هذا العام فهو إنجاز يتحقق للمرة الأولى حيث يتمكن علماء من إظهار تأثيرات ميكانيكا الكمّ في تطبيق يتمثل بجهاز أنتجه الانسان".

واستنتجت مجلة "ساينس" أن هذا الإنجاز "على المستوى العملي يفتح إمكانيات متعددة تتراوح ما بين تجارب جديدة من دمج تحكم ميكانيكا الكم بالضوء، وتيارات كهربائية وحركة تؤول ربما إلى تجارب حول حدود ميكانيكا الكم وحدود حواسنا للواقع".

ومن بين أهم الإنجازات التي تحققت خلال العقد الماضي:

(1) علم فضاء دقيق: تمكن الباحثون خلال العقد الماضي من تحقيق تحديد دقيق لوصفة مكونات الكون والتي تحتوي على 4% من المادة العادية و23% من المادة المعتمة، و73% من الطاقة المعتمة؛ إضافة إلى التعليمات لوضعها كلها مع بعضها البعض.

وهذا التقدم حول علم الفضاء إلى علم دقيق مع نظرية قياسية لا تترك مجالا واسعا لأفكار أخرى.

(2)المواد ما بعد المادة: عن طريق تصنيع مواد ذات خصائص بصرية غير تقليدية تمكن الفيزيائيون من تطوير طرق جديدة تقود الضوء وتتلاعب به، مبتكرين عدسات تتجاوز الحدود الأساسية المتعلقة بمدى دقة الصورة. بل إن هؤلاء الفيزيائيين بدأوا تصميم عباءات شبيهة بتلك التي استخدمها هاري بوتر. وفيها صدى من طاقية الإخفاء التي نقلتها قصص ألف ليلة قبل قرون كثيرة.

(3)الجينوم المعتم: اكتشف العلماء أن المورِّثات لا تحتل أكثر من 1.5% من الكل. أما بقية الجينوم فيتضمن مواد الـ "آر أن أيه" التي ثبت أنها بأهمية المورثات نفسها .

(4)اكتشاف كواكب جديدة: في عام 2000 كان الباحثون يعرفون 26 كوكبا خارج النظام الشمسي لكن مع نهاية عام 2010 زاد هذا العدد إلى 502 كوكب، وما زال هذا العدد في طور التزايد. فعلماء الفضاء يتوقعون اكتشاف الكثير من الكواكب الشبيهة بكوكب الأرض في الكون مع زيادة تحسن التكنولوجيا.

وحتى الآن غيّرت، وبشكل ثوري، حجوم الكواكب المكتشفة ومساراتها فهم العلماء للكيفية التي تشكلت وتطورت وفقها أنظمة الكواكب.

(5) الجزيئات الحيوية القديمة: مع اكتشاف أن الجزيئات الحيوية (البيولوجية) مثل الحمض النووي "دي أن أيه" والكولاجين قادرة على البقاء لآلاف السنوات وبذلك تستطيع الاحتفاظ بمعلومات مهمة حول نباتات وحيوانات وبشر من الماضي، فإن ذلك أصبح خرقا هائلا في مجال علم الإحاثة (البليونتولوجيا: علم يبحث في أشكال الحياة في العصور الجيولوجية السالفة).

وأصبح التحليل بفضل هذه الأجهزة الدقيقة قادرا على إخبارنا عن التكيفات التشريحية التي لا تستطيع الهياكل العظمية أن تقدمها لوحدها، مثل لون ريش الديناصور أو كيف أن الماموث الصوفي تمكن من مقاومة البرد.

(6) الماء على المريخ: بعد مهمات استكشافية عديدة للمريخ خلال العقد الأخير أصبح لدينا أدلة قاطعة على أن الكوكب الأحمر كان فيه قدر كاف من الماء - على سطحه أو في داخله - لتحويل أشكال الصخور وربما لاحتواء شكل من أشكال الحياة.

ولعل الماء على المريخ كان موجودا في الوقت نفسه الذي بدأت فيه الحياة تظهر على الأرض لكن ما زال هناك سائل كاف على المريخ لتشجيع العلماء للبحث عن حياة كائنات ميكروبية هناك.

(7)إعادة برمجة الخلايا: خلال العقد الماضي جرى قلب تصور كان سائدا حول التطور رأسا على عقب. والآن تمكن الباحثون من معرفة الكيفية التي يمكن وفقها إعادة برمجة خلايا متطورة بالكامل ما يجعلها قادرة على التطور إلى أي نوع من الخلايا في الجسم.

وهذا التكنيك قد أصبح مستخدما لصنع خلايا جذعية محددة من أشخاص مصابين بأمراض نادرة لكن يأمل العلماء أن يتمكنوا في الأخير من تطوير خلايا وأنسجة وأعضاء بديلة للجسم، إذ تم قطع شوط مهم وحاسم في هذا المجال.

(8)الميكروبيوم : حدث خلال العقد الماضي تحول كبير في الطريقة التي يرى العلماء وفقها الميكروبات والفيروسات التي تقيم في جسم الانسان وهذا ما قاد العلماء إلى مفهوم الـ "ميكرو-بيوم" - أو الجينومات الجماعية للمضيف وللكائنات الأخرى التي تعيش في داخله.

ولأن 90% من خلايا جسمنا تسكنها الميكروبات فإن العلماء بدأوا يفهمون كيف أن المورثات الميكروبية قادرة على التأثير على كمية الطاقة التي نمتصها من غذائنا وكيف أن أنظمة المناعة لدينا تقاوم الالتهابات والعدوى.

(9) الالتهاب: لم يمض وقت طويل كان الالتهاب يعرف بأنه نقطة انطلاق شفاء الجسم فهو يساعد خلايا المناعة لإعادة بناء الأنسجة المتضررة الناجمة عن حادثة أو عدوى.

لكن الباحثين يؤمنون اليوم أن الالتهاب يشكل أيضا القوة المحركة وراء الأمراض المزمنة التي تؤدي إلى قتل الانسان مثل السرطان والزهايمر والسكري والبدانة.

(10)التغير المناخي: اخيرا، وجد العلماء خلال العقد الأول من القرن الواحد والعشرين أن الكثير من التوقعات حول التغيرات المناخية من حيث التغير في درجات الحرارة كانت صحيحة حسبما ذكرت مجلة "ساينس".