مقالات

شیمی؛ از فلسفه تا فلوژیستون – به بهانه نوبل شیمی ۲۰۱۵

نوشته شده توسط عرفان کسرایی

در روزهایی که گذشت ؛ جایزه نوبل شیمی امسال بابت پژوهش روی سامانه‌های ترمیم DNA مشترکا به سه شیمی دان از سه کشور مختلف اعطا شد. توماس لیندال، عزیز سنجر و پل مادریک. شاید با شنیدن نام شیمی یاد کتاب شیمی مورتیمر بیفتید یا شاید هم انیمیشن پروفسور بالتازار! مخترع و احتمالا شیمیدان خیالی که که با روشن کردن اهرم یک دستگاه ؛ زنجیره ای از واکنش های شیمیایی را به راه می انداخت و اختراع اش را در قالب چند قطره مایع در یک لوله آزمایش می ریخت!
اما به راستی شیمی چیست و درباره چه چیزی صحبت می کند؟
تفاوت شیمی با فیزیک چیست؟
آیا می توان پدیده های شیمیایی را با فیزیک توضیح داد؟
شیمی ؛ دانش پیچیده و در عین حال جذابی است و از زندگی روزمره و پخت و پز گرفته تا تنفس انسان؛ از کشف مولکولهای آلی روی سطح دنباله دار «چوری» توسط کاوشگر فیله ماموریت رزتا گرفته تا توضیح سوختن یک شمع کاربرد دارد.
در یک نگاه کلی؛ از زمان فیلسوفان یونان باستان تا کنون تلاش ها همه در جهت فهم جهان و درک ماهیت اجزای تشکیل دهنده آن بوده است. یونانیان باستان اجزای تشکیل دهنده ماده و جهان را آب و باد و خاک و آتش می دانستند و این ۴ عنصر اصلی در طول تاریخ مدام پیچیده و پیچیده تر شده تا در زمانه ما به صورتبندی جدول تناوبی شامل ۱۱۸ عنصر انجامیده است.
در زمان های باستان؛ فیلسوفی به نام دموکریت (۴۶۰ تا ۳۷۰ سال قبل از میلاد) معتقد بود که ماده از یک فضای خالی و تعداد بی‏نهایتی از ذرات نامرئی متحرک به نام اتم تشکیل شده است.
تالس (۶۲۰ تا ۵۴۰ سال قبل از میلاد) آب را ماده اولیه تشکیل دهنده همه چیز می‌دانست.
به باور تالس همه چیزدر جهان از آب پدید آمده و دوباره به آب مبدل می شد. هراکلیت این سهم را برای آتش قائل بود. سایه این دیدگاه ها مبنی بر اینکه جهان از ۴ عنصرآب و باد و خاک و آتش تشکیل یافته تا پایان قرن ۱۷ فکر غالب بالای سر علم شیمی بود. حتی هنیگ براند؛ شیمی دان آلمانی کاشف فسفر در سال ۱۶۶۹ میلادی نیز هنوز در جستجوی کیمیاگری و یافتن کیمیا و سنگ جادو بود تا بتوان به کمک آن؛ اشیاء کم ارزش را به طلا تبدیل کرد. صحبت از فسفر شد. جالب است بدانید فسفر نخستین عنصری از جدول تناوبی است که کاشف آن با نام دقیق مشخص است!
تا اینجای کار؛ علم شیمی هنوز در گرداب کیمیاگری دست و پا می زد و بلاتکلیف بود.
شیمی در سده ۱۷ و ۱۸ میلادی توسط دانشمندانی چون جرج ارنست اشتال توسعه پیدا کرد. طبق نظریه فلوژیستون که در آن دوره از تاریخ علم شیمی رواج داشت؛ همه مواد قابل احتراق از چیزی به نام فلوژیستون تشکیل شده بودند و با تکمیل فرایند سوختن، فلوژیستون از ماده جدا می شد.
مثال فلوژیستون یکی از پرکاربردترین مثال های فیلسوفان علم در توضیح مساله تببین علمی و روش علمی است.
فلوژیستون؛ چیزی که وجود نداشته و ندارد؛ اما از پس توضیح بسیاری از واکنش های شیمیایی بر می آمد. با فلوژیستون می شد توضیح داد که چرا ماده ای می سوزد و ماده دیگری نه. درست مثل هیات بطلمیوسی در نجوم؛ که با وجود در نظر گرفتن زمین به عنوان مرکز عالم؛ از پس تبیین و پیش بینی خسوف و کسوف بر می آمد.

رابرت بویل؛ آنتوان لاوازیه و یونس یاکوب برسلیوس
یکی از نقاط عطف تاریخ علم شیمی رابرت بویل است. این شیمی دان انگلیسی را اغلب در کنار لاوازیه و برسلیوس به عنوان پایه گذاران شیمی مدرن می شناسند. قانونی که بویل در توضیح رابطه میان فشار؛ حجم و دما عرضه کرد پایه مهمی برای درک امروز ما از فرایندهای ترمودینامیکی و احتراق است.

رابرت بویل

رابرت بویل یکی از بنیانگذاران شیمی مدرن

از بویل که بگذریم پس از او؛ هنری کاوندیش با کشف هیدروژن سهم بزرگی در توسعه این علم ایفا کرد. او در سال ۱۷۶۶ میلادی موفق به کشف هیدروژن شد. فراوان ترین عنصر در کیهان و البته عنصری با کمترین جرم اتمی در جدول تناوبی . دیگر شیمی دان مشهور در تاریخ علم “ژوزف پریستلی” است. او را به عنوان کاشف اکسیژن می شناسند.
البته چند سال پیش از او کارل ویلهلم شیله داروساز آلمانی- سوئدی هم به صورت کاملا مستقل موفق به کشف اکسیژن شده بود اما مساله اینجاست که وی خبر کشف خود را در سال ۱۷۷۷ منتشرکرد. جالب اینجاست که هم ژوزف پریستلی و هم کارل ویلهلم شیله هنوز به نظریه فلوژیستون معتقد بودند. . این آنتوان لاوازیه بود که با توضیح پدیده سوختن و نقش اکسیژن در این فرایند ؛ نظریه فلوژیستون را مردود کرد. از نظر تاریخی لاوازیه نخستین کسی بود که فرایند احتراق و سوختن یک عنصر را با استفاده از مفهوم اکسیداسیون توضیح داد. کشف اکسیژن در تاریخ علم شیمی؛ یک نقطه عطف محسوب می شود. اکسیژن نه تنها برای تنفس و حیات انسان روی زمین با اهمیت است بلکه همین عنصر به صورت اوزون ؛ از زمین در برابر پرتوهای فرانبفش خورشید محافظت می کند.
شیمی دان بزرگ دیگری که سهم بزرگی در توسعه علم شیمی داشت یونس یاکوب برسلیوس (از ۱۷۷۹ تا ۱۸۴۸ میلادی) بود.
کارهای این شیمی دان سوئدی در زمینه کشف چندین و چند عنصر جدید در جدول تناوبی؛ علم شیمی را با سرعت عجیبی پیش برد. از سریم و توریم گرفته تا سیلیسیم که امروزه در تولید سلول‌های خورشیدی و وسایل الکترونیکی کاربرد دارند ؛ از اکتشافات برسلیوس هستند. او به عنوان پایه گذار سیستم فرمول‌بندی شیمیایی شناخته می شود. مهمترین کار او معرفی نمادهای ساده برای نمایش عناصر و فرمول‌های شیمی بود.مثلا H برای هیدروژن و O برای اکسیژن و Fe برای آهن و Hg برای جیوه که امروزه به کار می بریم؛ نمادهایی است که برسلیوس ابداع کرده بود. با این روش؛ دیگر شیمی دان های سراسر دنیا زبان مشترکی برای اطلاق نام عناصر مختلف داشتند.

شیمی به کجا می رود؟
شیمی امروز؛ از شیمی آلی گرفته تا معدنی؛ به قدری گسترده است که کمتر کسی است که بتواند در همه شاخه های آن پژوهش تخصصی کند. در حیطه فلسفه علم ؛ پرسش های بسیاری در رابطه با ماهیت علم شیمی وجود دارد. مثلا اینکه مرز میان شیمی و بیوشیمی کجاست؟
یا اینکه آیا می توان حیات زیستی را با شیمی و به دنبال آن شیمی را با فیزیک توضیح داد؟

ترمیم دی ان ای - مراسم معرفی نوبل شیمی 2015

جایزه نوبل شیمی امسال به پژوهش روی سامانه‌های ترمیم DNA رسید

شیمی دانان قرن ۱۶ و ۱۷ قطعا نمی توانستند در ذهن خود تحولات شیمی در این چند صد سال را تصور کنند.
اگر لاوازیه یا بویل یا برسلیوس؛ پایه گذاران شیمی مدرن زنده می شدند و می دیدند که جایزه بزرگ شیمی در سال ۲۰۱۵ بابت پژوهش روی سامانه‌های ترمیم DNA به سه نفر شیمیدان اعطا شده است؛ حتی از شنیدن این کلمات نیز حیرت می کردند.

درباره نویسنده

عرفان کسرایی

کسرایی، عضو انجمن فلسفه علم آلمان و پژوهشگر مطالعات علم و فناوری در دانشگاه کاسل است
زمینه های پژوهشی او عبارتند از:
-فلسفه فیزیک ، منطق ریاضی و مدلسازی در ریاضیات مهندسی
-ارتباطات علم و جامعه شناسی شبه علم در ایران
-تاریخ علم (تاریخ فیزیک مدرن در قرن بیستم)

دیدگاه شما چیست