منو

آیا زمین‌های حاصل‌خیز علمی کشور از هم اکنون شناسایی می‌شوند؟

دیدگاههای یک پژوهشگر فیزیک: فرصت‌سوزی‌ها، دستیابی ما را به فن‌آوری‌های راهبردی آینده دشوار می‌کند

به عقیده یک مدرس و پژوهشگر جوان فیزیک، در عرصه علوم و فن‌آوری‌های جدید که طی چند دهه آینده تحولات چشمگیری را رقم خواهند زد، باید با فرصت‌شناسی و تلاش برای دستیابی هر چه سریع‌تر به این فن‌آوری‌های تعیین کننده از تکرار تجربه امروز در دستیابی به حق برخورداری از فن‌آوری صلح‌آمیز هسته‌یی جلوگیری کنیم.

دکتر سید اکبر جعفری، استادیار فیزیک دانشگاه صنعتی اصفهان و پژوهشگر موسسه تحقیقات مواد دانشگاه توکیو در نوشتاری برای سرویس «پژوهشی» خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، کوشیده است از دید یک فیزیکدان ماده چگال، اولویت‌های علمی کشور را بررسی کرده و به این سوال پاسخ دهد که در شرایط امروز باید در چه زمینه‌ای از علوم در ایران سرمایه گذاری کرد

دکتر جعفری در نوشتار خود برای ترسیم دیدگاهش پیرامون ساختارهای دانشگاهی و علمی، ابتدا کوشیده معانی و مفاهیم مربوط به ساختارهای علمی و دانشگاهی را که به زعم وی تحت تاثیر آنچه توفان‌های نخبه سازی و نخبه‌بازی خوانده ، در بخش‌هایی از جامعه مورد فهم نادرست قرار گرفته، تشریح کند و در بخش دوم نوشتار، با مثال‌هایی نشان دهد که زمینه‌های بسیار حاصلخیزی از علم وجود دارد که با سرمایه گذاری و طراحی ساختار مناسب می‌توانیم تولیدات علمی را به پول تبدیل کرده و سود ببریم و لذا علمی داشته باشیم که قادر باشد روی پای خودش بایستد

وی در پایان به اختصار از دیدی علمی به مباحث کنونی پیرامون فن‌آوری هسته‌یی اشاره کرده و با تاکید بر لزوم زمانشناسی و حفظ  فرصتهای علمی، نسبت به ضرورت جلوگیری از بروز هر گونه چالش مشابه در حیطه ماده چگال، نانوفن‌آوری و سایر تکنولوژی‌های جدید در آینده هشدار داده است

بخش اول: مفاهیم و ساختارهای علمی- دانشگاهی

مرتبه های علمی دانشگاهی با استادیاری شروع می‌شوند. یک استادیار کسی است که تازه دکتری گرفته، یعنی لااقل ده سال درس خوانده و با بدون وقفه فرض کردن تحصیلات بایستی حدود سی سال سن داشته باشد. بنابراین یک جوان حدود 30 ساله در کار علم و دانش تازه صفر کیلومتر و کودک محسوب می‌شود. به طور متوسط برای کسی که به طور معقولی اهل تلاش و تحقیق باشد، هفت، هشت سال طول می‌کشد که از استادیاری به دانشیاری ارتقا پیدا کند. هفت، هشت سال دیگر هم به طور متوسط لازم است که از دانشیاری به استادی (پرفسوری) ارتقا حاصل شود

به طور متوسط اوج شکوفایی علمی محققان در این مرحله (یعنی 10، 15 سال بعد از گرفتن دکتری) است که با تجربه 10، 15 سال تحقیق قادر خواهند بود پروژه های در حد ملی و بین‌المللی را رهبری ومدیریت کنند. با این مقدمه به توضیح دو نوع ساختار علمی می پردازم

یک نوع از ساختار دانشگاهی که در اغلب جاهای دنیا متداول است این است که محققان دانشگاهی، با هر مرتبه علمی از استادیار تا استاد، از نظر تحقیقاتی مستقل از یکدیگر هستند و هرکدام سه چهار دانشجوی فوق لیسانس و دکتری تحت راهنمایی خود دارند که مسیر خاصی از تحقیق را با کمک یکدیگر دنبال می‌کنند

این روش دارای این مزیت است که استاد راهنما به علت کوچک بودن گروهش درگیر مسولیت های اجرایی نیست و می تواند کمک موثرتری در راهنمایی دادن به دانشجویانش باشد

نوع دوم ساختار تحقیقاتی که مثل اعلای آن ژاپن است این است که ساختار مراکز تحقیقاتی و دانشگاه‌ها بر مبنای واحدی به نام «لابراتوار» است. هر لابراتوار را یک استاد تمام (پروفسور) رهبری می‌کند

بعد از پرفسور یک دانشیار دست راست وی است. در این ساختار هرمی سپس سه چهار استادیار قرار دارند

تعدادی هم محقق فوق دکتری بعد ازاستادیارها قرار می‌گیرند. قاعده هرم هم مملو از ده تا بیست دانشجوی دکتری و فوق لیسانس می باشد؛ بنابراین یک پرفسور در ژاپن کارش این است که یک گروه محقق که نوعا بیست، سی نفر می باشند را اداره کند که مسولیت اجرایی بسیار سنگینی است. مزیت این روش این است که در قالب یک گروه بیست، سی نفره می توان دست روی پروژه های حقیقتا بزرگی گذاشت

در ساختار نوع دوم، کسی که به عنوان پرفسور رهبری بیست، سی محقق را به عهده دارد قبل از رسیدن به این مرتبه می بایستی تمام مراتبی را که از قاعده هرم شروع می‌شود طی کرده باشد که این روند اقلا بیست سال طول می‌کشد

حال در نظر بگیرید که یک «موسسه» نوعی به طور متوسط مشتمل بر پانزده لابراتوار از این دست است که هر کدام فرض کنید به طور متوسط 25 عضو دارند. یعنی اینکه هر موسسه به طور متوسط 400 محقق از جوانان بیست و چند ساله فوق لیسانس و دکتری گرفته تا پیران پنجاه و چند ساله پرفسور دارد. کمابیش همه اینها هم یک نوعی از سابقه شاگرد اولی یا درخشش علمی از نوع دیگری در زندگی خود داشته اند

حال ببینیم اداره چنین ساختاری چقدر پول نیاز دارد؛اگر فرض کنیم که هر محقق به طور متوسط ماهی نیم میلیون تومان بودجه تحقیقاتی (به غیر از حقوق) نیاز دارد - سالی دو سفر خارجی و تعدادی کتاب و نرم افزار و سخت افزار به راحتی این میزان پول را خرج می‌کند - با این حساب می‌شود، سالی دو، سه میلیارد تومان برای فقط یک موسسه

در چنین ساختاری حدودا سالی یک «کشف» ممکن است رخ دهد؛ بنابراین ملاحظه می‌کنید که بستر لازم برای وقوع یک کشف، یعنی کار علمی درجه یکی که

توجهات دانشمندان و محققان سراسر دنیا را به خود جلب کند و به زبان کمابیش معقولی در مجله نیچر یا سایسنس چاپ شود عبارت است از حدود 400، 500

محقق که سالی اقلا سه میلیارد تومان بودجه پژوهشی نیاز دارند، به اضافه سالی حدود هفت میلیارد تومان حقوق برای زندگی

این هزینه ثابت سالیانه و جدا از صدها میلیارد تومان پول لازم برای ساختن زیربناهای لازم از ساختمان و کادر اداری گرفته تا یک جهاز میلیارد دلاری بسیار ضروری به نام راکتور پراکندگی نوترونی است

بنابراین ملاحظه می‌کنید که الان دیگر نوع علم با زمان بوعلی سینا (حدود هزار سال پیش) و انیشتین (حدود صد سال پیش) خیلی فرق کرده است

اکنون دیگر یک «محقق» (یعنی کسی که اقلا دارای مدرک دکتری است و در سیستم دانشگاهی یا مراکز تحقیقاتی معتبر فعالیت می‌کند، نه فردی در خانه اش پشت اینترنت!) به تنهایی نمی‌تواند کار قابل عرضی انجام دهد که شایسته اسم «کشف» باشد، ولی در سطح جامعه ما هنوز این باور در برخی افراد وجود دارد که هوش و نبوغ یک کودک خردسال ایرانی بدون صرف یک ریال پول قادر است با تلاش طاقت فرسای پانصد ژاپنی و هزینه های میلیارد دلاری تحقیقات آنها برابری کند! با این اوصاف خودتان حسابش را بکنید چقدر سخیف و قلیل است که در اخبار بخوانیم جوانی راز مدال‌های اتمی انیشتین را کشف کرد، یا جوان بیست و چندساله‌ای از دانشگاه ... همآورد مرحوم پرفسور عبدالسلام است

متاسفانه برخی از رسانه ها با عمل خود نشان داده شده اند که صلاحیت لازم برای اعلان اخبار علمی پژوهشی را ندارند

بخش دوم: برای کدام علم پول خرج کنیم؟

مرد بزرگی در تاریخ علم مدرن فیزیک وجود داشت به اسم ریچارد فیلیپ فاینمن که جایزه نوبل فیزیک گرفت. وی

در سال 1959 یعنی حدود چهار دهه پیش از اینکه کسی صحبتی از نانوتکنولوژی بکند در افتتاحیه میتینگ سالانه انجمن فیزیک آمریکا سخنرانی ماندگاری کرد که جمله درخشان این سخرانی که اهالی «نانو» نقل می‌کنند این است:« There's plenty of room at the bottom»

یعنی اون پایین پایین‌ها، در ابعاد کوچک، جای زیادی برای اکتشاف و کاربردهای جدید وجود دارد

جالب اینجاست که خودش هم ذکر می‌کند که در سال 2000 وقتی به عقب برمی‌گردیم تعجب می‌کنیم که چرا بسیاری از این فعالیت‌های نانو از سال 1960 شروع نشده اند

به هر تقدیر شاید بتوان گفت بعد از کشف نانوتیوب‌های کربنی در اوایل دهه 1990 بود که کم کم به فکر ساختن قطعات کاربردی در مقیاس نانومتری افتادند

این روزها به هر کنفرانسی در هرجای دنیا که بروید برای گرفتن بودجه به نحوی اسم «نانو» را به کنفرانس یا فعالیتهایشان اضافه می‌کنند. اما به راستی این «نانو» چیست که همه محققان را به تکاپو واداشته است؟

آیا «نانو» فقط دارای «تکنولوژی» است یا «علم» هم می‌تواند از نوع نانو باشد؟

نانو یک پیشوند است که قبل از مقیاس‌های زمان و مکان می آید. اگر شما حدود ده تا اتم را کنار هم بچینید طولش حدود یک نانومتر می‌شود. اگر یک میلیون از این زنجیره های نانومتری را کنار هم بگذارید تازه می‌شود یک میلی متر! بنابراین دنیای نانو یعنی دنیایی که اگر یک میلیون برابرش کنیم می‌شود تازه یک میلی متر

اما منظوری که محققان نانو در حال حاضر از «نانو» دارند واقعا یک نانومتر نیست! چون دنیای یک نانومتر (یعنی ده تا اتم) چیزی جز دنیای مولکول‌ها که علم مربوط به آن همین شیمی می باشد نیست. پس منظور محققان از «نانو» چیست؟

عمدتا صحبت از «علم نانو» یا «تکنولوژی نانو» مربوط به مقیاس طولی حدود صد نانومتر هست! یعنی به جای ده اتم حدود هزار اتم داریم

خب حالا ابزارهای این علم چه هستند؟ اولین ابزار مهم «نیروی انسانی» است. بیایید تعارف را کنار بگذاریم و در مقیاس یک مملکت صحبت کنیم. موسسه‌ای که من الان در ژاپن عضوش هستم حدود 500 محقق ماده چگال دارد. تا جایی که من اطلاع دارم کشور ما در کل کمتر از 100 محقق ماده چگال نظری و تجربی دارد. یعنی تعداد کل محققان ماده چگال مملکت ما کمتر از یک پنجم فقط یک موسسه ژاپنی است! دومین ابزار مهم «پول» است که در این باب شما را فقط به مصاحبه‌های استاد منصوری ارجاع می‌دهم

http://www.isna.ir/Main/NewsView.aspx?ID=News-689765&Lang=P

ابزار سوم این علم که با پول قابل تهیه است حدود چند صد هزار دستگاه کامپیوتر است (یعنی حدود صد میلیون دلار که گمان می‌کنم پول نفت یک روز ما در همین حدود باشد

برای محاسبات کاملا کوانتومی مربوط به حدود 10 اتم (مثلا ابررساناهای دمای بالا که حدود 10 اتم در هر سلول واحد بلوری دارند) در مدت زمان معقولی قدرت محاسباتی مورد نیاز معادل حدود هزار کامپیوتر است (الان خوشه‌های 512 تایی و 1024 تایی کامپیوترها متداول هستند

حال اگر به جای 10 اتم بخواهیم با هزار اتم محاسبه کنیم، طبیعی است که تعداد کامپیوترها را نیز باید صد برابر کنیم! یعنی 100 هزار تا کامپیوتر نیاز داریم

این از محاسبات مربوط به این علم نانو

خب حالا ابزارهای مربوط به آزمایش‌های مقیاس نانو چه چیزهایی هستند؟

گران ترین ابزار علمی که هر کشور یک دستگاه از آن را لازم دارد یک راکتور نوترونی است

این تنها بخش میلیارد دلاری علم است که مختص علم نانو هم نیست و برای تمام شاخه‌های علم نوترون‌ها اساسی‌ترین کاوه های ماده در هر فاز و در هر مقیاس طولی هستند

از این بخش بسیار گران که بگذریم خوشبختانه تکنیک هایی که در حال حاضر برای درست کردن ذرات نانو استفاده می‌شوند، تکنیک‌های ارزان و دسترسی پذیر شیمی و فیزیک هستند و نوعا از میلیون دلار (میلیارد تومان) فراتر نمی‌روند

خب حالا فرض کنیم که این ادوات هم فراهم شد. حالا با این ادوات چه کار کنیم؟ در مقیاس نانومتر(به عبارت دقیقتر از یک تا چند صد نانومتر) دو جنس از ماده جا می‌گیرند. یکی ماده سخت (مثل سرامیک و فلز و عایق و نیمه رسانا و ابررسانا و  و دیگری ماده نرم (مثل ماده بیولوژیک

به عنوان مثالی از تحقیقات نانومتری در ماده بیولوژیک، یکی از راستاهای بسیار هیجان انگیز که محققان نانو صحبتش رو می‌کنند و خیلی هم انسانی است، مساله درمان سرطان است

در روش‌های رایج مثل شیمی درمانی به این دلیل که دارو علاوه بر سلول سرطانی به سلول های سالم هم می‌رسد، سیستم دفاعی بدن نهایتا از بین می‌رود و ممکن است بیمار سرطانی از یک سرما خوردگی بمیرد! بنابراین یک مساله اصلی در درمان عبارت است از مساله تحویل دارو به سلول‌ها؛ به این ترتیب که داروی مورد نیاز برای نابودی سلول سرطانی را روی ذرات نانومتری سوار کنند و ذره نانو را با کنترل بهتر و البته محافظت مناسب از دارو تا خود سلول سرطانی برسانند، به نحوی که فقط سلول سرطانی نابود شده و از عوارض جانبی کاسته شود

گذشته از جنبه انسانی قضیه درمان سرطان، بیاید یک محاسبه سرانگشتی بکنیم: سالیانه حدود یک میلیون نفر از سرطان می‌میرند. اگر فرض کنید که کشوری با سرمایه گذاری در این باب بتواند سالیانه 10 درصد این رقم یعنی صد هزار نفر را درمان کند و پولی که از درمان هر شخص عاید می‌شود ده هزار دلار (هشت میلیون تومان باشد) سالی 800 میلیارد تومان می‌شود! یعنی احتمالا تمام پولی که خرج علم نانو شده از همین درآمد درمان سرطان در عرض چند سال بازمی‌گردد

یک زمینه بسیار شگفت انگیز دیگر دردنیای نانو «نانوالکترونیک» است. در حال حاضر خانه‌ای در ایران پیدا نمی‌شود که چند نوع وسیله مبتنی بر مدار مجتمع (رایانه، تلویزیون، تلفن و ...) وجود نداشته باشد

اگر بشود در الکترونیک مبتنی بر نانومتر به تکنولوژی و علم مربوطه دست پیدا کرد قدرت اقتصادی ناشی از این ثروت عظیم از هر نوع قدرت و تکنولوژی هسته‌یی و غیره برتر خواهد بود

آسیب شناسی نانو

آبادی نانو هم ممکن است با کاربردهای ناصحیح این دانش عظیم که در قرن 21 به روی ما باز خواهد شد آلوده شده و بعدها سازمان‌هایی به وجود بیایند که دسترسی دیگران به این علم و تکنولوژی را مشکل کنند. حتی اگر کاربردهای نادرست هم مد نظر نباشد، بیایید بازاری به این مساله نگاه کنیم: یک عده ای از حالا برای نیم قرن بعد در حال سرمایه گذاری هستند و طبیعتا دوست دارند فردا که این علوم به ثروت تبدیل می‌شوند بازار دست آنها باشد، طبیعی است که حتی اگر مبارزه واقعی با مقاصد غیرصلح‌آمیز هم مد نظر اینها نباشد از این امر به عنوان دست‌آویزی برای حفظ بازار فروش تکنولوژی خود استفاده می‌کنند

در اینجا بد نیست از یک دید کاملا غیر سیاسی به نکته‌ای که این روزها از دید خیلی ها پنهان مانده نگاه کنیم و مقایسه‌ای بین وضعیت ماده هسته‌یی در نیم قرن پیش و ماده نانو در عصر حاضر بکنیم

نیمه دوم سالهای 1930 که آمریکایی ها با مشارکت دانشمندان درجه یک خود پروژه اتمی را آغاز و اجرا کردند، بسیاری که با اهمیت این فن‌آوری آشنایی داشتند به فکر استفاده صلح آمیز از این انرژی بودند

دو همسایه اون ورتر از ما در هند دانشمندی بود به اسم پروفسور بابا که سالهای 1940 از طریق خانواده با نفوذ تاتا به اصحاب قدرت وصل شد و مورد اعتماد قرار گرفت

پروفسور بابا بیشتر از نیم قرن پیش که سازمان‌های ناظر و محدود کننده به شکل فعلی وجود نداشتند اهمیت انرژی هسته‌یی را برای سیاسیون جا انداخت و اکنون مرکز تحقیقات اتمی بابا در بمبئی علی رغم تحریم‌های آمریکا صاحب چرخه کامل سوخت به اضافه محصولات جانبی است که به کشورهای همسایه هم صادر می‌کنند

از این دیدگاه شاید قسمت اعظمی از مشکلات هسته‌یی فعلی ما ریشه در فرصت سوزی‌های پدربزرگهای ما داشته باشد

هیچ شکی نیست که نوه های ما ترجیح خواهند داد که با کامپیوتر کوانتومی کار کنند و لب‌تاپشان را تا کنند و در جیب بگذارند تا اینکه 4 کیلوگرم آهن با خود حمل کنند

محصولات ناشی از علم و سپس تکنولوژی مقیاس نانومتر تحولی در زندگی بشر خواهد داد که شاید بتوان انقلاب دیجیتالی دوم به آن گفت

امیدوارم در مورد علوم و تکنولوژی‌های جدیدی که نیم قرن بعد قرار است همه ما را مبهوت کنند با عمل درست امروز خود از صاحبان تکنولوژی باشیم

سرویس علمی ایسنا از انعکاس دیدگاه‌های مختلف اساتید، پژوهشگران و دانشجویان در حوزه سیاستگذاری، مدیریت و آینده‌پژوهشی علوم و فن‌آوری و سایر زمینه‌های علمی استقبال می‌کند

نقل از سی. پی. اچ.

خبرگزاری دانشجویان ایران