راهنمایان طبیعی

اجازه بدهید پیش از ورود به محبث اصلی، مختصرا داستان پرواز را یادآور شوم، در سده های بسیار دور همواره نوع بشر به فکر پرواز بوده است. او هنگامی که پرندگان را در آسمان مشاده می کرد که آزادانه از سویی به سوی دیگر می روند، ریشه های رویای پرواز در ذهنش محکم تر می شد. سال های طولانی سپری شد تا این که آرزوی پرواز برای انسان، مبدل به مدل امروزی هواپیما شد.
نخستین روزی که به طور واضح دست به تقلید از پرواز پرندگان زد و طرح وسیله ای را داد که همانند یک پرنده دارای بال بود، کسی نبود جز لئوناردو داوینچی، یکی از اولین مهندسان پرواز.
این وسیله هرگز پرواز نکرد. دلیل عدم موفقیت این پرنده مصنوعی را باید در نبود اطلاعات کافی جست. بهره گیری عینی از نمونه طبیعی (دراینجا منظور پرنده است) در سال هایی که هنوز مطالعات کامل روی آن انجام نگرفته بود، ناممکن بود. برای درک بهتر این موضوع، یک شاتل فضایی را فرض کنید که بدون طی مراحل آزمایشی تکمیلی، وارد سکوی پرتاب شود. در این صورت پرواز قطعا با شکست پیوند خورده است.
در نوردیدن آسمان محتاج رشد چشمگیر علم بود تا جایی که موارد وابسته به اصل پرواز فراهم شود. به طور مثال برای اختراع نخستین بالون هوانوردی، کشف اصول پرواز به وسیله هوای گرم و در مراتب پیشرفته تر کشف خواص گاز هیدروژن و پی بردن به این که این گاز بسیار سبک تر از هواست و قادر است یک بالون را به پرواز درآورد، لازم و ضروری بود. بالاخره در سال 1783 ، سال پویش در لابه لای ابرها، "ژاک اتین مونگولفیه" و برادرش "ژوزف میشل" موفق به اختراع نخستین بالون با استفاده از هوای گرم شدند.
بعدها خبر اختراع چنین وسیله ای به "ژاک شارل"، دانشمند فرانسوی، رسید و او به جای هوای گرم از گاز هیدروژن استفاده کرد.
با بررسی دهه های اخیر می بینیم که بالون مونگولفیه تکامل یافت و به جت ها و فضاپیماهای امروزی تبدیل شد. (البته خود بالون نیز به پیشرفت های جالب توجهی دست یافت.)
اینها همه در حالی است که طبیعت، بزرگ ترین راهنمای بشر برای تسخیر فضا بود. نخست پرنده بود که انسان را تا قدم گذاشتن بر روی ماه یاری کرد. او بود که فکر پرواز را در سر انسان پروانید. در واقع طبیعت می تواند راهنمای انسان برای هر نوع پیشرفت و تسخیر دنیای علم باشد.
همان طور که گفته شد، بهره گیری از نمونه های طبیعی فقط در صورت مطالعه دقیق نمونه امکان پذیر است. در این مورد و اکثر موارد، مطالعه ی نمونه طبیعی (در اینجا پرنده) صورت نگرفته و این موضوع امکان پیشرفت را تا حد قابل توجهی کاهش می دهد.
سه نوع نقش متفاوت برای موجودات و یا پدیده های حاضر در تمام جهان برای راهنمایی انسان وجود دارد.
نخست این که نمونه ها می توانند موجب شکل گرفتن رویایی در ذهن انسان شوند، مبنی بر آن که بشر نیز بتواند از توانایی آنها در سطح طبیعی یا مصنوعی استفاده کند. برای مثال می توان پرنده و نقش آن در شکل گرفتن رویای پرواز نام برد.
دوم، با مطالعه دقیق و بررسی نمونه طبیعی، مقدمات پیشرفت های مورد نظر در زمینه مورد تحقیق فراهم شود و یا در مواردی، از مواد تشکیل دهنده و نمونه های طبیعی و به طور مستقیم در ساختار وسیله مورد نظر سود جسته شود.
سوم، نمونه ها یا موجوداتی که هیچ گونه نقشی در تکامل یا پیشرفت تجهیزات ساخت دست بشر بازی نمی کنند. این بدان معنا نیست که آنها را راهنمایانی بس بزرگ تر در تکامل مصنوعات ما نیستند، بلکه عدم توجه به آنها توسط بشر، موجب این امر است.

ماهی مرکب و اصل رانش جت

در طبیعت، ماهی ای زندگی می کند به نام ماهی مرکب. این ماهی که طی میلیون ها سال تکامل یافته و به شکل امروزی آن درآمده است، اصلی به نام اصل رانش جت را در سیال دیگری (آب) به اجرا در می آورد. این همان نمونه کامیابی است که موفق به جلب توجه بشر برای ساخت جت ها شد. سازوکار فعالیت ماهی به این شرح است: ابتدا ماهی، آب را به درون حفره های بدنش جذب می کند؛ و سپس با ماهیچه های قوی که دارد، آب را از روزنه های جلویی خارج می کند و به این ترتیب بیرون راندن آب، فشار لازم برای حرکت افقی را فراهم می کند. این ماهی حتی می تواند به سمت عقب حرکت کند. در واقع، جت کوچک ما با جت های ارتش و جت های مسافربری، تفاوتی قابل توجه در هدف از انجام چنین کاری دارند؛ اما هر دو از یک سازوکار بهره می گیرند و آن هم اصل رانش جت است.

اصل رانش جت در هواپیماها

مونرو مورد استفاده در این روش، توریبن گازی نام دارد ومخترع آن داشنمند انگلیسی "فرانک ویتل" (1996 ـ 1907) است.
در این روش، یک پروانه عظیم با چرخش خود هوا را از قسمت جلویی موتور به درون می کشد. درون موتور، پروانه دیگری هوا را فشرده کرده و به داخل محفظه احتراق می راند. سپس سوخت در آنجا به درون این محفظه پاشیده می شود و با هوا، هردو با هم می سوزند. مخلوط هوا و سوخت می سوزد و منبسط می شود و راه خود را از درون پروانه محرک عقب می گشاید و از لوله انتهایی خارج می شود. پروانه عقب نیز به کمپرسور وصل شده و آن را می چرخاند.

کلاسی به وسعت گیتی

بهره گیری از راهنمایان طبیعی صفا به طبیعت زمینی و پدیده هایی که درون زمین اتفاق می افتد محدود نمی شود. بلکه سراسر گیتی منبعی برای گسترش آگاهی ماست. برای درک بهتر این مطلب، مثالی را ذکر می کنم. همه ما هرروز صبح به هنگام طلوع خورشید این منبع عظیم انرژی، نظاره گر صبحی تازه هستیم که خورشید چراغ روشنایی آن است. حال سوال اینجاست که این منبع عظیم انرژی از کجا و چگونه به تابش ظاهرا ابدی خود ادامه می دهد؟ برای پاسخ به این سوال، باید به ساختار درونی این ستاره توجه کرد. در واقع، واکنش های همجوشی هسته ای درون خورشید، عامل این پدیداری عظیم انرژی است. به این ترتیب که خورشید کره ای گازی است که عمدتا از هیدروژن تشکیل شده است و قطر این ستاره ی متوسط (1/392/000 کیلو متر) تقریبا 100 برابر قطر زمین است. این ستاره در مرکز منظومه شمسی واقع شده است و نور و گرما را به سیارات اطراف می دهد. دمای سطح خورشید به 6 هزار درجه سانتی گراد می رسد، اما در مرکز خورشید دما چیزی حدود 15 میلیون درجه سانتی گراد است. در فرایند همجوشی هسته ای، اتم های هیدروژن در اثر حرارت بسیار زیاد این ستاره (این فرایند در نزدیکی مرکز خورشید اتفاق می افتد) به گاز هلیوم تبدیل می شوند و در اثر این واکنش هسته ای، زندگی ما بر روی زمین ادامه می یابد. دلیل معرفی خورشید و شرح نوع واکنش هسته ای آن، به موضوع کاملا ساده ای برمی گردد: اثبات این مدعا که صرفا پدیده ها و موجودات روی زمین نیستند که کارایی خود را در راهنمایی ما به مظهر نمایش می گذارند، بلکه هر آن چه در پهنای هستی به فعالیت و یا خاموشی روی آورده، راهنمایی است برای پیشبرد وسایل و تجهیزات ساخت دست بشر.
حال به بررسی خورشید و نحوه راهنمایی آن می پردازم. همان طور که می دانید، در نیروگاه های اتمی سراسر جهان دو نوع واکنش هسته ای وجود دارد. نوع اول تا به امروز مورد استفاده قرار گرفته که همان واکنش شکاف هسته ای است. نوع دوم که هنوز در دست مطالعه و تحقیقی است، واکنش همجوشی هسته ای است (واکنشی که خورشید ما را درخشان نگاه می دارد) واکنش شکاف هسته ای، در مقیاس با همجوشی هسته ای، کاملا زیان بار و بی استفاده است.
به این ترتیب که در واکنش شکاف هسته ای، از عناصر پرتوزا (رادیو اکتیو) نظیر اورانیوم و توریوم استفاده می شود که اولا این عناصر بسیار کمیاب هستند و ثانیا کار با آنها مستلزم رعایت اصول پیچیده ایمنی است. در مقابل، در واکنش همجوشی هسته ای عناصری نظایر اورانیوم هیچ نقشی ندارند؛ به طوری که تفاوت چشمگیر عنصر استفاده شده در این دو روش، کاملا محسوس است. در ضمن، عناصر سبک مورد استفاده در واکنش همجوشی هسته ای هیچ گونه پرتوزایی ندارند و کمیاب هم نیستند.
روش شکاف هسته ای مقدار قابل توجهی زباله یا پس ماند اتمی تولید می کند که در مقابل روش همجوشی هسته ای که هیچ زباله اتمی در آن یافت نمی شود، بسیار مضر است. هزینه جمع آوری و دفن این زباله ها بسیار زیاد است و تماس انسان با آنها، عاقبت جهش ژنتیکی را به دنبال خواهد داشت.
البته همان طور که علم بسیار غیر قابل پیش بینی است، نمی توان هیچ گونه بن بستی برای بهترین روش کرد (در اینجا واکنش همجوشی هسته ای خورشید) تعریف کرد؛ زیرا ممکن است در آینده ای نه چندان دور، بشر موفق به کشف گونه ای بهتر برای این واکنش ها شود که مزیت های بسیاری را برای وی به ارمغان آورد. این دیدگاه، هیچ گونه پایانی را برای راهنمایان طبیعی در نظر نمی گیرد.
برای درک موضوع مهم دیگر در راهنمایی انسان، با این مثال آغاز می کنم که فرض کنید گونه پرنده ای در آسمان در حال پرواز است. این سخن بدان معناست که پرواز پرنده، راهنمایی برای پرواز مصنوعی ما است. اما موضوع به همین جا ختم نمی شود. شاید ما برای ساخت یا گسترش کاربرد یک وسیله، باید از سایر قابلیت های این نمونه راهنما استفاده کنیم. یعنی علاوه بر نحوه پرواز این پرنده، سایر اندام ها از ریز و درشت گرفته تا اندام های پروازی نظیر پرها، ماهیچه ها و خلاصه هر آنچه پرنده قادر به ادامه حیات و انجام امور ضروری و غیر ضروری می کند، باید در حیطه مطالعات ما نقش بازی کند. شاید نحوه هضم غذا در یک مرغ مگس خوار، روزی به کار یکی از مخترعان بزرگ آید!
منبع: دانشمند شماره 569