أبرز الاختراعات العلمية

العلم

العلم ضروري ولا يكاد يستغنى عنه أي أحد، ويحتاج الإنسان إلى العلم ليفهم طبيعة الأشياء من حوله، وعلى سبيل المثال فالشجرة ليست مجرد أخشاب بل هي بنية بيولوجية من خلايا تمتص الطاقة من الشمس لتسري تلك الطاقة من الورق وحتى الجذور، ويساعد علم الأحياء ليس في فهم الشجر فحسب بل فهم حياة الكثير من الكائنات وحتى الإنسان، إذ لا غنى للإنسان عن وسائل العلم لا سيّما في العصر الحديث ليكون أكثر صلة بكل ما يحيط به، فحتى أبسط الأشياء كالنسيج القطني فهو يعتمد في مراحل صناعته على أساسيات علم الكيمياء حتى يخرج في صورته النهائية، وسيتناول هذا المقال توضيح أبرز الاختراعات العلمية.^[١]

تاريخ تطور العلم

لقد كان الجنس البشري دائمًا فضوليًا ويحتاج إلى فهم سبب تصرف الأشياء بطريقة معينة ويحاول ربط الملاحظة بالتنبؤ، وعلى سبيل المثال فمنذ عصور ما قبل التاريخ لاحظ الناس التغييرات في شكل السماء وحاولوا فهم التغيرات الموسمية في مواقع الشمس والقمر والنجوم، وفي حوالي 4000 قبل الميلاد حاول علماء بلاد ما بين النهرين شرح ملاحظاتهم من خلال الإشارة إلى أن الأرض كانت في مركز الكون وأن الأجسام السماوية الأخرى تتحرك حولها، وقد كان البشر مهتمين دائمًا بطبيعة وأصل هذا الكون منذ قرون بعيدة، وقد اهتموا بصورة أكبر بعلوم الجيولوجيا واستخراج المواد من باطن الأرض، مثل استخراج النحاس والقصدير مما أدى إلى بدايات العصر البرونزي، وقد كانت بدايات ذلك من خلال الملاحظة والتجربة بطريقة مماثلة لتلك المستخدمة من قِبل علماء اليوم، وقد لاحظ الناس من أزمنة بعيدة أيضًا أن بعض النباتات يمكن استخدامها لعلاج المرض حتى تم تطوير الأدوية العشبية التي لا تزال بعضها يُستخدم من قِبل شركات الأدوية الحديثة.^[٢]

وفي القرن الثامن عشر تم تطوير الكثير من علوم الأحياء الأساسية والكيمياء كجزء من عصر التنوير، وقد شهد القرن التاسع عشر بعضًا من الأسماء العظيمة مثل جون دالتون الذي طوّر النظرية الذرية للمادة، ومايكل فاراداي وجيمس ماكسويل اللذين طرحا نظريات تتعلق بالكهرباء والمغناطيسية، وتشارلز داروين الذي اقترح نظرية التطور، فقد شهد القرن الماضي اكتشافات مثل النسبية وميكانيكا الكم، وكل هذه الإسهامات أجبرت العلماء بشكل جذري على إعادة النظر في وجهات نظرهم حول الطريقة التي يعمل بها العالم بما دفعهم لتحقيق عددًا من أبرز الاختراعات العلمية .^[٢]

خصائص العلم

يتميز العلم بكونه مجموعه من العمليات المنهجية المستمرة، وهو يعتمد على الملاحظة والتجريب لدراسة الأشياء التي توجد رغبة بفحصها والتعرف عليها، فعلوم الفلك والجيولوجيا والبيولوجيا ليست إلا عدد قليل من المجالات العلمية العديدة، ويحاول العلماء شرح الظواهر العلمية من خلال طرق علمية محددة ترتكز بالأساس على تسجيل الملاحظات وإيجاد طرق لشرح تلك الملاحظات لكي تظل متسقة ثم اختبار تلك الأفكار وترجمتها لأبرز الاختراعات العلمية بما يفيد الناس بشكل مباشر أو غير مباشر، وعندما يتم عرض فرضية غير صحيحة يتم تقديم أفكار جديدة واختبارها، إن العلم يتحدى باستمرار ما يعتقد الناس أنه حقيقي، وهناك العديد من الخصائص الشائعة بين الأشخاص الذين يقررون دراسة العلم وعمل تجاربه المختلفه، ويمكن توضيح أهم صفات التجربة العلمية فيما يأتي:^[٣]

• الملاحظة الدقيقة: هي سمة مهمة للعلماء، ونظرًا لأنّ العلم يعتمد على أدلة الملاحظة فإن صحة النظريات العلمية يعتمد على دقة الملاحظة التي أدت إليها، إذ يجب أن تتم بعناية وبتقنية جيدة.
• الفضول: وهو سمة أخرى مهمة، ولا يدخل الناس في دراسة العلوم ما لم يكونوا مهتمين بالبحث في تلك العلوم، فالفضول هو الذي يجعل الموضوع العلمي مثيرًا للاهتمام كما أنّه الدافع لإجراء الأبحاث.
• المنطق: وهو أمر هام للغاية، إذ قد يكون البحث عن موضوع ما ونتائج بياناته أمرًا محبطًا في بعض الأحيان بعد أن يتضح أن الأفكار التي اعتمد عليها كانت خاطئة، والمنطقية في طرح الموضوع العلمي تُسهم في تقليل الأخطاء بصورة كبيرة.

أهم تطبيقات العلم

العلم يخلق العجائب كل يوم، وما كان مجرد خيال محض في الأمس أصبح الآن حقيقة واقعة بفضل عدد من أبرز الاختراعات العلمية التي تحدث باستمرار، لقد منح العلم العديد من المعجزات للحياة الحديثة، ويمكن توضيح أهم المجالات التي طوّرتها الإنجازات العلمية فيما يأتي:^[٤]

• علوم الحاسب : وقد كانت لعلوم الحاسب الفضل في تنظيم إدارة المصانع والمؤسسات التجارية بالإضافة إلى تطبيقاتها التقنية التعليمية المختلفة بالمدارس والجامعات.
• العلوم الطبية: فقد أسهم العلم في ابتكار العلماء الكثير من العقاقير المذهلة، وعن طريق هذه العقاقير أمكن السيطرة على الكثير من الأمراض القاتلة من خلال تناول الدواء في الوقت المناسب.
• الإعلام: لم يقتصر دور العلم على النواحي الأكاديمية فحسب بل يعود له الفضل في تواصل الناس بشكل أفضل من خلال أجهزة الراديو والتلفاز وغيرها.

النظرية العلمية

يتم تعريف النظرية العلمية على أنّها حقيقة تم تأكيدها بطرق علمية حول بعض الظواهر التي يتم دعمها من خلال البحث باستخدام المنهج العلمي، فقد يلاحظ العالم شيئًا ما يحدث مرارًا وتكرارًا بمرور الوقت ويبدأ في تكوين سؤال أو مجموعة من الأسئلة، ويمكن أن يكون أحد الأسئلة هو: "لماذا حدث هذا؟" وقد يكون هناك سؤال آخر: "هل يمكن أن يحدث هذا في كل مرة أم أنها مجرد صدفة؟" وللإجابة على هذه الأسئلة يقوم العالم أو مجموعة من العلماء بإجراء تجربة لاختبار الفرضية، ويوصف هذا بأنه بحث علمي والذي يقود إلى صياغة نظرية علمية في بعض الأحيان والتي تقود لاكتشاف أبرز الاختراعات العلمية في أحيان أخرى، وعلى الرغم من وجود العديد من خصائص النظريات العلمية إلا أن هناك خصائص أساسية للنظرية العلمية يمكن توضيحها فيما يأتي:^[٥]

• قابلة للاختبار: حيث يمكن دعم النظريات من خلال سلسلة من خطوات البحث العلمي والتي تخضع للتجريب، فهناك دائمًا احتمال أن يكون التفسير المختلف في يوم ما أكثر صحة طالما خضع للاختبار.
• قابل للتكرار: ويجب أن تكون النظريات قابلة للتكرار، وهذا يعني أنه يجب توافر معلومات وبيانات كافية في النظرية حتى يتمكن العلماء من اختبار النظرية بشكل صحيح.
• تقارب النتائج: وهذا يعني أنه عندما يختبر الآخرون النظرية فإنهم يحصلون على نفس النتائج، لذا فإن النظرية صالحة طالما لا يوجد دليل على معارضتها.
• توافق المبادئ الأساسية: حيث يجب أن تكون نتائج النظرية متسقة مع نظريات العلم بصفة عامة ولا تشذ عن مبادئ العلم الأساسية، ومع ذلك قد تكون هناك بعض الاختلافات لأن النظرية الجديدة قد توفر أدلة إضافية.

أشهر النظريات العلمية

لقد اختلفت الحياة تمامًا بعد تطوير عدد من تطبيقات النظريات الحديثة والتي يرجع الفضل فيها لعدد هائل من العلماء من نيوتن وحتى أينشتاين ولفيف آخر من العلماء الذين أسهموا بتجاربهم وبحوثهم في اكتشاف تلك النظريات، وفيما يأتي عددًا من أهم النظريات العلمية:^[٦]

• نظرية الصفائح التكتونية: وهي تشرح تكوين طبقات الأرض وحركتها منذ ملايين السنين.
• نظرية النسبية ويعود الفضل في توضيح تلك النظرية إلى أينشتين الذي هدم التصور السابق للكون والزمن والمكان من خلال الاعتماد على عوامل كالجاذبية وسرعة الضوء.
• نظرية مركزية الشمس: وهي تصف توسُّط الشمس المجموعة الشمسية التي يدور كواكبها دورات كاملة حول الشمس.
• نظرية التطور: وهي تهتم بتوضيح أصل الحياة من خلال الربط بين تشابه كائنات من أماكن وقارات مختلفة في صفاتها التشريحية والفسيولوجية.
• نظرية الانفجار العظيم: وهي تصف طبيعة نشأة الكون من خلال سرد عدد من الأدلة على أنه إنما نشأ من كتلة واحدة ثم انفجر بعدها وأخذ في التمدد.

الاختلافات بين الفرضيات والنظريات العلمية

لتوضيح الاختلافات بين الفرضيات والنظريات العلمية تجدر الإشارة إلى أن الفرضية هي بالأساس مجرد تخمين يعتمد على التنبؤ المبدئي بالسبب والنتيجة، وعادة يمكن دعم فرضية أو دحضها من خلال التجربة أو مزيد من الملاحظة، ويمكن دحض الفرضية إن لم يثبت صحتها، وعلى سبيل المثال إذا لم تتم ملاحظة أي اختلاف في جدوى التنظيف لمختلف منظفات الغسيل فهنا تكون الفرضية أن فعالية التنظيف لا تتأثر بالمنظفات المستخدمة، فهذه بمثابة النتيجة الطبيعية لمثل هذا السياق، وغالبًا ما يصمم العلماء بعد اعتماد فرضياتهم بعض النماذج التي تساعد في شرح المفاهيم المعقدة مثل نموذج بركان ونحوه، بينما تبرز قوة النظرية العلمية من خلال اختبارات متكررة لمجموعة كبيرة من الفرضيات، فالنظرية هي المرحلة التي تعقب الفرضية إذا جرت أمور البحث العلمي على النحو المطلوب، والنظرية صالحة طالما لا يوجد دليل على عكس ذلك، ويمكن دحض النظريات إذا أسقطتها نظريات أخرى جديدة بأدلة علمية قوية.^[٧]

الاختراع العلمي

قبل توضيح أبرز الاختراعات العلمية تجدر الإشارة إلى أن الاختراع العلمي ينشأ بالأساس نتيجة لتجميع المعلومات وترتيبها ومعالجتها من أجل بناء نموذج ديناميكي يتم تحديثه باستمرار، وتكمن قيمة هذا النموذج في قوته كمقياس للإنجازات العلمية، وعادة ما يكون المخترعون في غاية الدقة والانتباه لكل ما يحدث حولهم لكي يتمكنوا من اكتشاف أبرز الاختراعات العلمية بشكل يفيد البشرية، وعلى سبيل المثال ففي الأربعينيات من القرن العشرين رأى المهندس السويسري جورج دي ميسترال خطاطيف صغيرة على نتوءات تتشبث بغطاء الصيد الخاص به فاخترع نظام قفل الخطاف المعروف باسم الفيلكرو، ويمكن أن يكون الاختراع من قبيل المصادفة، ففي أواخر القرن التاسع عشر قام عالِم ألماني بوضع صبغات جديدة في طبق بتري يحتوي على عصيّات ورأى أن هناك صبغة ملطخة بشكل انتقائي وقتلت بعضها البعض، فاخترع علاجًا كيميائيًا بسبب ذلك، والاختراعات غالبًا ما تكون غير مقصودة بشكل كامل، وعلى سبيل المثال فقد كان إدوارد أتشيسون يسعى إلى اكتشاف الماس الصناعي عندما أنتج مزيج مكهرب من الفحم بالإضافة إلى الطين شديد الصلابة.^[٨]

أبرز الاختراعات العلمية

لتوضيح أبرز الاختراعات العلمية تجدر الإشارة إلى أن الفترة الزمنية بين القرنين الثامن عشر والتاسع عشر والقرن العشرين هي أكثر فترات التاريخ التي شهدت زخمًا في وفرة الكثير من أبرز الاختراعات العلمية، ومراكز الأبحاث قديمًا لم تكن بصورتها الحالية والتي تستخدم كل وسائل التكنولوجيا، لكن هذا لم يمنع القدماء من الإسهام في أبرز الاختراعات العلمية ولو بشكل محدود، ويمكن توضيح الكثير عن أبرز الاختراعات العلمية فيما يأتي:^[٩]

• الهاتف: وهو من أبرز الاختراعات العلمية، والهاتف هو أداة تحول الإشارات الصوتية إلى نبضات كهربائية لنقلها عبر الأسلاك إلى مكان مختلف، حيث يستقبل هاتف آخر النبضات الكهربائية ويعيدها إلى أصوات يمكن التعرف عليها، وفي عام 1875 صمم ألكساندر جراهام بيل أول هاتف لنقل الصوت البشري كهربائيًا.

• الكمبيوتر: وهناك العديد من المعالم الرئيسة في تاريخ أجهزة الكمبيوتر بدءًا من عام 1936 عندما قام كونراد زوس بتصميم أول كمبيوتر قابل للبرمجة، وهو من أبرز الاختراعات العلمية في العصر الحديث.
• التلفاز: وهو من أهم وأبرز الاختراعات العلمية الآن، ويعود الفضل في اختراعه إلى باول نيبكو والذي أرسل الصور عبر الأسلاك باستخدام تقنية القرص المعدني الدوار، حتى تطور التلفاز بعد ذلك على مسارين من خلال تطوير الدوائر الميكانيكية والإلكترونية المعتمدة على أنبوب أشعة الكاثود، ثم تطورت تلك الآلية على يد الأمريكي تشارلز جينكينز والاسكتلندي جون بيرد حتى وصل التلفاز إلى صورته الحالية.
• السيارات: وهي من أبرز الاختراعات العلمية الشائعة الآن بين الكثيرين، وفي عام 1769 اخترع الميكانيكي الفرنسي نيكولا جوزيف كوغنوت أول مركبة طريق ذاتية الدفع، لقد كان نموذجًا بدائيًا يعمل بالبخار، وفي عام 1885 ، صمم كارل بينز أول سيارة عملية في العالم يتم تشغيلها بواسطة محرك احتراق داخلي.
• الكاميرا: ابتكر جوزيف نيكيفور نيبس أول صورة فوتوغرافية في عام 1814 ومع ذلك فإن الصورة كانت تتطلب ثماني ساعات من التعرض للضوء، ويعدّ لويس جاك ماندي داجوري هو مخترع التصوير الفوتوغرافي في عام 1837.
• المُحرِّك البخاري: وتعود فكرة ذلك المحرك إلى توماس سافري الذي كان مهندسًا ومخترعًا عسكريًا إنجليزيًا، وقد كان ذلك المحرك من أبرز الاختراعات العلمية في عام 1698 حين حصل توماس سافري على براءة اختراع أول محرك بخاري خام، ثم اخترع توماس نيوكومين محرك البخار الجوي في عام 1712، وقد قام جيمس وات بتصميم اختراع أول محرك بخار حديث في عام 1765.

سلبيات الاختراعات العلمية

بعد توضيح أبرز الاختراعات العلمية تجدر الإشارة إلى أن كل تلك الاختراعات العلمية لم تخلُ من عيوب وسلبيات خطيرة في بعض الأحيان، ورغم فوائد التكنولوجيا بشكل عام إلا أن طريقة المستخدمين في الاستفادة من تلك الاختراعات العلمية لها أكبر دور في تحديد مدى الاستفادة أو الضرر من وراء استخدام بعض الاختراعات العلمية، وعلى سبيل المثال يعد استخدام الهاتف المحمول بشكل متكرر عادة خطيرة للغاية، فهو يسبب الكثيرر من الآثار السلبية لعين المستخدم، بالإضافة إلى صداع مستمر واضطرابات الدماغ أحيانًا، وهو كذلك يصيب باضطرابات النوم وله تأثير سلبي على انتباه الشخص الذي يستخدمه، وبالإضافة إلى ذلك فهو يقلل من الوقت الذي يقضيه الفرد مع عائلته ولذلك فهو يؤثر في نمط حياة الأفراد والعائلات، فقد أصبحت الهواتف لاسيما في الآونة الأخيرة أداة للعزلة والانشغال عن واجبات الفرد وحتى حقوقه على من حوله، وإلى جانب ذلك فهو مصدرًا خطيرًا للمعلومات المضللة والتي تؤثر بالسلب على أفكار الأفراد ومعتقداتهم وإيمانهم بالوطن.^[١٠]

وحتى أجهزة الحاسوب الشائعة الآن في بيوت الكثير من المستخدمين، فرغم كونها من أبرز الاختراعات العلمية إلا أن الحاسوب أيضًا لديه الكثير من السلبيات، فعلى سبيل المثال إذا انفصل الخادم الرئيس لنظام الحاسوب الشخصي فإن الحاسوب بأكمله سينتهي به الأمر بلا جدوى، وأيضًا إذا كان لدى المستخدم خادم ربط مركزي عاطل فإن الشبكة بالكامل ستصل إلى طريق مسدود، والجدير بالذكر هو تلوث جهاز الحاسوب بالكثير من الفيروسات الخارجية التي قد تصيبه بالأعطال بشكل كبير أو قد تقضي عليه تمامًا وتحيله إلى مجرد قطعة حديد لا جدوى منها، وبالإضافة إلى ذلك قد تكون تكلفة تنفيذ النظام لبعض المستخدمين بما في ذلك الكابلات والمعدات باهظة الثمن، والعيب الأبرز هو أن الحاسوب الآن يتضمن إدارة الكثير من الأعمال بشكل كبير بما قد ينعكس على حماسة وفعّالية الكثير من الموظّفين.^[١١]

المراجع

1. ↑ "What are some examples on how we use science everyday?", www.quora.com, Retrieved 08-01-2020. Edited.
2. ^ ^{أ ب} " A Brief History of Science ", www.open.edu, Retrieved 05-02-2020. Edited.
3. ↑ " Important Characteristics of Scientists", study.com, Retrieved 08-01-2020. Edited.
4. ↑ "How is science important in daily life?", www.quora.com, Retrieved 08-01-2020. Edited.
5. ↑ " What is the Scientific Theory? - Definition, Characteristics & Example", study.com, Retrieved 08-01-2020. Edited.
6. ↑ "What are the most interesting theories in science?", www.quora.com, Retrieved 08-01-2020. Edited.
7. ↑ " Scientific Hypothesis, Model, Theory, and Law ", www.thoughtco.com, Retrieved 08-01-2020. Edited.
8. ↑ "Invention", www.britannica.com, Retrieved 08-01-2020. Edited.
9. ↑ " The Most Impactful Inventions of the Last 300 Years ", www.thoughtco.com, Retrieved 08-01-2020. Edited.
10. ↑ "What are disadvantages of using mobile phones too frequently?", www.quora.com, Retrieved 08-01-2020. Edited.
11. ↑ " Advantages and Disadvantages of Computer Networking", www.geeksforgeeks.org, Retrieved 08-01-2020. Edited.