فرصت سوزي - دشواري دستيابي به فناوري هاي راهبردي
به عقيده يك مدرس و پژوهشگر جوان فيزيك ، در عرصه علوم و فناوري هاي جديد كه طي چند دهه آينده تحولات چشمگيري را رقم خواهند زد ، بايد با فرصت شناسي و تلاش براي دستيابي هر چه سريع تر به اين فن آوري هاي تعيين كننده از تكرار تجربه امروز در دستيابي به حق برخوردار از فناوري صلح آميز هسته يي جلوگيري كنيم .
دكتر سيد اكبر جعفري ، استاديار فيزيك دانشگاه صنعتي اصفهان و پژهشگر موسسه تحقيقات مواد دانشگاه توكيو در نوشتاري براي سرويس (( پژوهشي )) خبرگزاري دانشجويان ايران ( ايسنا ) ، كوشيده است از ديد يك فيزيكدان ماده چگال ، اولويت هاي علمي كشور را بررسي كرده و به اين سوال پاسخ دهد كه در شرايط امروز بايد در چه زمينه يي از علوم در ايران سرمايه گذاري كرد .
دكتر جعفري در نوشتار خود براي ترسيم ديدگاهش پيرامون ساختارهاي دانشگاهي و علمي ، ابتدا كوشيده معاني و مفاهيم مربوط به ساختارهاي علمي و دانشگاهي را كه به زعم وي تحت تأثير آنچه توفان هاي نخبه سازي و نخبه بازي خوانده ، در بخش هايي از جامعه مورد فهم نادرست قرار گرفته ، تشريح كند و در بخش دوم نوشتار ، با مثال هايي نشان دهد كه زمينه هاي بسيار حاصلخيزي از علم وجود دارد كه با سرمايه گذاري و طراحي ساختار مناسب مي توانيم توليدات علمي را به پول تبديل كرده و سود ببريم و لذا علمي داشته باشيم كه قادر باشد روي پاي خودش بايستد .
وي در پايان به اختصار از ديدي علمي به مباحث كنوني پيرامون فناوري هسته يي اشاره كرده و با تأييد بر لزوم زمانشناسي و حفظ فرصتهاي علمي ، نسبت به ضرورت جلوگيري از بروز هرگونه چالش مشابه در حيطه ماده چگال ، نانو فناوري و ساير تكنولوژي هاي جديد در آينده هشدار داده است .
بخش اول : مفاهيم و ساختارهاي علمي – دانشگاهي
مرتبه هاي علمي دانشگاهي با استادياري شروع مي شوند . يك استاديار كسي است كه تازه دكتري گرفته ، يعني لااقل ده سال درس خوانده و با بدون وقفه فرض كردن تحصيلات بايستي حدود سي سال سن داشته باشد . بنابراين يك جوان حدود 30 ساله در كار علم و دانش تازه صفر كيلومتر و كودك محسوب مي شود بطور متوسط براي كسي كه بطور معقولي اهل تلاش و تحقيق باشد ، هفت ، هشت سال طول مي كشد كه از استادياري به دانشياري ارتقا پيدا كند . هفت ، هشت سال ديگري هم بطور متوسط لازم است كه از دانشياري به استادي ( پروفسور ) ارتقا حاصل شود .
بطور متوسط اوج شكوفايي علمي محققان در اين مرحله مرحله ( يعني 10 ، 15 سال بعد از گرفتن دكتري ) است كه با تجربه 10 ، 15 سال تحقيق قادر خواهند بود پروژه هاي در حد ملي و بين المللي را رهبري و مديريت كنند . با اين مقدمه به توضيح دو نوع ساختار علمي مي پردازم .
يك نوع از ساختار دانشگاهي كه در اغلب جاهاي دنيا متداول است اين است كه محققان دانشگاهي ، با هر مرتبه علمي از استاديار تا استاد ، از نظر تحقيقاتي مستقل از يكديگر هستند و هر كدام سه چهار دانشجوي فوق ليسانس و دكتري تحت راهنمايي خود دارند كه مسير خاصي از تحقيق را با كمك يكديگر دنبال مي كنند .
اين روش داراي اين مزيت است كه استاد راهنما به علت كوچك بودن گروهش درگير مسووليت هاي اجرايي نيست و مي تواند كمك موثري در راهنمايي دادن به دانشجويانش باشد .
نوع دوم ساختار تحقيقاتي كه مثل اعلاي آن ژاپن است اين است كه ساختار مراكز تحقيقاتي و دانشگاه ها بر مبناي واحدي به نام ( پروفسور ) رهبري مي كند .
بعد از پروفسور يك دانشيار دست راست وي است . در اين ساختار هرمي سپس سه چهار استاديار قرار دارند .
تعدادي هم محقق فوق دكتري بعد از استاديارها قرار مي گيرند . قاعده هرم هم مملو از ده تا بيست دانشجوي دكتري و فوق ليسانس است ؛ بنابراين يك پروفسور در ژاپن كارش اين است كه يك گروه محقق كه نوعاً بيست ، اجرايي بسيار سنگيني است . مزيت اين روش اين است كه در قالب يك گروه بيست ، سي نفره مي توان دست روي پروژه هاي حقيقتا بزرگي گذاشت .
در ساختار نوع دوم ، كسي كه به عنوان پروفسور رهبري بيست ، سي محقق را به عهده دارد قبل از قاعده هرم شروع مي شود طي كرده باشد كه اين روند اقلا بيست سال طول مي كشد .
حال در نظر بگيريد كه يك (( موسسه )) نوعي بطور متوسط مشتمل بر پانزده لابراتور از اين دست است كه هر كدام فرض كنيد بطور متوسط 25 عضو دارند . يعني اينكه هر موسسه بطور متوسط 400 محقق از جوانان بيست و چند ساله فوق ليسانس و دكتري گرفته تا پيرامون پنجاه و چند ساله پروفسور دارد . كمابيش همه اينها هم يك نوعي از سابقه شاگرد اولي يا درخشش علمي از نوع ديگري در زندگي خود داشته اند .
حال ببينيم اداره چنين ساختاري چقدر پول نياز دارد ؛ اگر فرض كنيم كه هر محقق بطور متوسط ماهي نيم ميليون تومان بودجه تحقيقاتي ( به غير از حقوق ) نياز دارد – سالي دو سفر خارجي و تعدادي كتاب و نرم افزار و سخت افزار براحتي اين ميزان پول را خرج مي كند – با اين حساب مي شود ، سالي دو ، سه ميليارد تومان براي فقط يك موسسه .
در چنين ساختاري حدوداً سالي يك (( كشف )) ممكن است رخ دهد ؛ بنابراين ملاحظه مي كنيد كه بستر لازم براي وقوع يك كشف ، يعني كار علمي درجه يكي كه توجهات دانشمندان و محققان سرار دنيا را به خود جلب كند و به زبان كمابيش معقولي در مجله نيچر يا ساينس چاپ شود عبارت است از حدود 400 ، 500 محقق كه سالي اقلا سه ميليارد تومان بودجه پژوهشي نياز دارند ، به اضافه سالي حدود هفت ميليارد تومان حقوق براي زندگي !
اين هزينه ثابت ساليانه و جدا از صدها ميليارد تومان پول لازم براي ساختن زيربناهاي لازم از ساختمان و كادر اداري گرفته تا يك چهار ميليارد دلاري بسيار ضروري به نام راكتور پراكندگي نوتروني است .
بنابراين ملاحظه مي كنيد كه الان ديگر نوع علم با زمان بوعلي سينا ( حدود هزار سال پيش ) و اينشتين ( حدود صد سال پيش ) خيلي فرق كرده است .
اكنون ديگر يك (( محقق )) ( يعني كسي كه اقلا داراي مدرك دكتري است و در سيستم دانشگاهي يا مراكز تحقيقاتي معتبر فعاليت مي كند ، نه فردي در خانه اش پشت اينترنت ! ) به تنهايي نمي تواند كار قابل عرضي انجام دهد كه شايسته اسم (( كشف )) باشد ، ولي در سطح جامعه ما هنوز اين باور در برخي افراد وجود دارد كه هوش و نبوغ يك كودك خردسالي ايراني بدون صرف يك ريال پول قادر است با تلاش طاقت فرساي پانصد ژاپن و هزينه هاي ميليارد دلاري تحقيقات آنها برابري كند ! با اين اوصاف خودتان حسابش را بكنيد چقدر سخيف و قليل است كه در اخبار بخوانيم جواني راز مدال هاي اتمي اينشتين را كشف كرد ، يا جوان بيست و چند ساله يي از دانشگاه … همآورد مرحوم پروفسور عبدالسلام است .
متاسفانه برخي از رسانه ها با عمل خود نشان داده شده اند كه صلاحيت لازم براي اعلان اخبار علمي پژوهش را ندارند .
بخش دوم : براي كدام علم پول خرج كنيم ؟
مرد بزرگي در تاريخ علم مدرن فيزيك وجود داشت به اسم ريچارد فيليپ فاينمن كه جايزه نوبل فيزيك گرفت . وي در سال 1959 يعني حدود چهار دهه پيش از اينكه كسي صحبتي از نانو تكنولوژي بكند در افتتاحيه ميتينگ سالانه انجمن فيزيك آمريكا سخنراني ماندگاري كرد كه جمله درخشان اين سخنراني كه اهالي (( نانو )) نقل مي كنند اين است : (( Theres Plenty Of Room At The Bottom )) يعني اون پايين پايين ها ، در ابعاد كوچك ، جاي زيادي براي اكتشاف و كاربردهاي جديد وجود دارد .
جالب اينجاست كه خودش هم ذكر مي كند كه در سال 2000 وقتي به عقب برمي گرديم تعجب مي كنيم كه چرا بسياري از اين فعاليت هاي نانو از سال 1960 شروع نشده اند .
به هر تقدير شايد بتوان گفت بعد از كشف نانو تيوب هاي كربني در اوايل دهه 1990 بود كه كم كم به فكر ساختن قطعات كاربردي در مقياس نانومتري افتادند .
اين روزها به هر كنفرانسي در هر جاي دنيا كه برويد براي گرفتن بودجه به نحوي اسم (( نانو )) را به كنفرانس يا فعاليتهايشان اضافه مي كنند . اما براستي اين (( نانو )) چيست كه همه محققان را به تكاپو واداشته است ؟
آيا (( نانو )) فقط داراي (( تكنولوژي )) است يا ( علم ) هم مي تواند از نوع نانو باشد ؟
نانو يك پيشوند است كه قبل از مقياس هاي زمان و مكان مي آيد . اگر شما حدود ده تا اتم را كنار هم بچينيد طولش حدود يك نانومتر مي شود . اگر يك ميليون از اين زنجيره هاي نانومتري را كنار هم بگذاريد تازه مي شود يك ميلي متر ! بنابراين دنياي نانو يعني دنيايي كه اگر يك ميليون برابرش كنيم مي شود تازه يك ميلي متر .
اما منظوري كه محققان نانو در حال حاضر از (( نانو )) دارند واقعاً يك نانومتر نيست ! چون دنياي يك نانومتر ( يعني ده تا اتم ) چيزي جز دنياي مولكول ها كه علم مربوط به آن همين شيمي مي باشد نيست . پس منظور محققان از (( نانو )) چيست ؟
عمدتا صحبت از (( علم نانو )) يا (( تكنولوژي نانو )) مربوط به مقياس طولي حدود صد نانومتر هست ! يعني به جاي ده اتم حدود هزار اتم داريم .
خب حالا ابزارهاي اين علم چه هستند ؟ اولين ابزار مهم (( نيروي انساني )) است . بياييد تعارف را كنار بگذاريم و در مقياس يك مملكت صحبت كنيم . موسسه يي كه من الان در ژاپن عضوش هستم حدود 500 محقق ماده چگال دارد . تا جايي كه من اطلاع دارم كشور ما در كل كمتر از 100 محقق ماده چگال نظري و تجربي دارد . يعني تعداد كل محققان ماده چگال مملكت ما كمتر از يك پنجم فقط يك موسسه ژاپني است ! دومين ابزار مهم (( پول )) است كه در اين باب شما را فقط به مصابحه هاي استاد منصوري ارجاع مي دهم :
ابزار سوم اين علم كه با پول قابل تهيه است حدود چند صد هزار دستگاه كامپيوتر است ( يعني حدود صد ميليون دلار كه گمان مي كنم پول نفت يك روز ما در همين حدود باشد . )
براي محاسبات كاملا كوانتومي مربوط به حدود 10 اتم ( مثلا ابر رساناهاي دماي بالا كه حدود 10 اتم در هر سلول واحد بلوري دارند ) در مدت زمان معقولي قدرت محاسباتي مورد نياز معادل حدود هزار كامپيوتر است ( الان خوشه هاي 512 تايي و 1024 تايي كامپيوترها متداول هستند . )
حال اگر به جاي 10 اتم بخاوهيم با هزار اتم محاسبه كنيم ، طبيعي است كه تعداد كامپيوترها را نيز بايد صد برابر كنيم ! يعني 100 هزار تا كامپيوتر نياز داريم .
اين از محاسبات مربوط به اين علم نانو .
خب حالا ابزارهاي مربوط به آزمايش هاي مقياس نانو چه چيزهايي هستند ؟
گرانترين ابزار علمي كه هر كشور يك دستگاه از آن را لازم دارد يك راكتور نوتروني است .
اين تنها بخش ميليارد دلاري علم است كه مختص علم نانو هم نيست و براي تمام شاخه هاي علم نوترون ها اساسي ترين كاوه هاي ماده در هر فاز و در هر مقياس طولي هستند .
از اين بخش بسيار گران كه بگذريم خوشبختانه تكنيك هايي كه در حال حاضر براي درست كردن ذرات نانو استفاده مي شوند ، تكنيك هاي ارزان و دسترسي پذير شيمي و فيزيك هستند و نوعاً از ميليون دلار ( ميليارد تومان ) فراتر نمي رود .
خب حالا فرض كنيم كه اين ادوات هم فراهم شد . حالا با اين ادوات چه كار كنيم ؟ در مقياس نانومتر ( به عبارت دقيقتر از يك تا چند صد نانومتر ) دو جنس از ماده جا مي گيرند . يكي ماده سخت ( مثل سراميك و فلز و عايق و نيمه رسانا و ابررسانا و ... ) و ديگري ماده نرم ( مثل ماده بيولوژيك . )
به عنوان مثالي از تحقيقات نانومتري در ماده بيولوژيم ، يكي از راستاهاي بسيار هيجان انگيز كه محققان نانو صحبتش را مي كنند و خيلي هم انساني است ، مساله درمان سرطان است .
در روش هاي رايج مثل شيمي درماني به اين دليل كه دارو علاوه بر سلول سرطاني به سلول هاي سالم هم مي رسد ، سيستم دفاعي بدن نهايتا از بين مي رود و ممكن است بيمار سرطاني از يك سرماخوردگي بميرد ! بنابراين يك مساله اصلي در درمان عبارت است از مساله تحويل دارو به سلول ها ؛ به اين ترتيب كه داروي مورد نياز براي نابودي سلول سرطاني را روي ذرات نانومتري سوار كنند و ذره نانو را با كنترل بهتر و البته محافظت مناسب از دارو تا خود سلول سرطاني برسانند ، به نحوي كه فقط سلول سرطاني نابود شده و از عوارض جانبي كاسته شود .
گذشته از جنبه انساني قضيه درمان سرطان ، بياييد يك محاسبه سرانگشتي بكنيم : ساليانه حدود يك ميليون نفر از سرطان مي ميرند . اگر فرض كنيم كه كشوري با سرمايه گذاري در اين باب بتواند ساليانه 10 درصد اين رقم يعني صد هزار نفر را درمان كند و پولي كه از درمان هر شخص عايد مي شود ده هزار دلار ( هشت ميليون تومان باشد ) سالي 800 ميليارد تومان مي شود ! يعني احتمالاً تمام پولي كه خرج علم نانو شده از همين درآمد درمان سرطان در عرض چند سال باز مي گردد .
يك زمينه بسيار شگفت انگيز ديگر در دنياي نانو (( نانو الكترونيك )) است . در حال حاضر خانه يي در ايران پيدا نمي شود كه چند نوع وسيله مبتني بر مدار مجتمع ( رايانه ، تلويزيون ، تلفن و ... ) وجود نداشته باشد .
اگر بشود در الكترونيك مبتني بر نانومتر به تكنولوژي و علم مربوطه دست پيدا كرد قدرت اقتصادي ناشي از اين ثروت عظيم از هر نوع قدرت و تكنولوژي هسته يي و غيره برتر خواهد بود .
آسيب شناسي نانو
آبادي نانو هم ممكن است با كاربردهاي ناصحيح اين دانش عظيم كه در قرن 21 به روي ما باز خواهد شد آلوده شده و بعدها سازمان هايي به وجود بيايند كه دسترسي ديگران به اين علم و تكنولوژي را مشكل كنند . حتي اگر كاربردهاي نادرست هم مد نظر نباشد . بياييد بازاري به اين مساله نگاه كنيم : يك عده يي از حالا براي نيم قرن بعد در حال سرمايه گذاري هستند و طبيعتا دوست دارند فردا كه اين علوم به ثروت تبديل مي شوند بازار دست آنها باشد ، طبيعي است كه حتي اگر مبارزه واقعي با مقاصد غير صلح آميز هم مد نظر اينها نباشد از اين امر به عنوان دستاويزي براي حفظ بازار فروش تكنولوژي خود استفاده مي كنند .
در اينجا بد نيست از يك ديد كاملا غير سياسي به نكته يي كه اين روزها از ديد خيلي ها پنهان مانده نگاه كنيم و مقايسه يي بين وضعيت ماده هسته يي در نيم قرن پيش و ماده نانو در عصر حاضر بكنيم .
نيمه دوم سالهاي 1930 كه امريكايي ها با مشاركت دانشمندان درجه يك خود پروژه اتمي را آغاز و اجرا كردند ، بسياري كه با اهميت اين فناوري آشنايي داشتند به فكر استفاده صلح آميز از اين انرژي بودند .
دو همسايه اون ورتر از ما در هند دانشمندي بود به اسم پروفسور بابا كه سالهاي 1940 با نفوذ تاتا به اصحاب قدرت وصل شد و مورد اعتماد قرار گرفت .
پروفسور بابا بيشتر از نيم قرن پيش كه سازمان هاي ناظر و محدود كننده به شكل فعلي وجود نداشتند اهميت انرژي هسته يي را براي سياسيون جا انداخت و اكنون مركز تحقيقات اتمي بابا در بمبئي علي رغم تحريم هاي امريكا صاحب چرخه كامل سوخت به اضافه محصولات جانبي است كه به كشورهاي همسايه هم صادر مي كنند !
از اين ديگاه شايد قسمت اعظمي از مشكلات هسته يي فعلي ما ريشه در فرصت سوزي هاي پدربزرگهاي ما داشته باشد .
هيچ شكي نيست كه نوه هاي ما ترجيح خواهند داد ك هبا كامپيوتر كوانتومي كار كنند و لب تاپشان را تا كنند و در جيب بگذارند تا اينكه 4 كيلوگرم آهن با خود حمل كنند .
محصولات ناشي از علم و سپس تكنولوژي مقياس نانومتر تحولي در زندگي بشر خواهد داد كه شايد بتوان انقلاب ديجيتالي دوم به آن گفت .
اميدوارم در مورد علوم و تكنولوژي هاي جديدي كه نيم قرن بعد قرار است همه ما را مبهوت كنند با عمل درست امروز خود از صاحبان تكنولوژي باشيم