نقش و جایگاه علم نانو و ارتباط آن با علوم دیگر در گفت و گو با دکتر «هاشم رفیعی تبار»

نویسنده: محمدرضا رضایی

دکتر «هاشم رفیعی تبار» از سرآمدان فناوری نانو در سطح جهان است. وی متولد ١٣٢٧ در تهران است و در رشته فیزیک ذرات بنیادی تحصیل کرده است. او لیسانس فیزیک و فوق لیسانس فیزیک هسته ای و دکترای فیزیک نظری ذرات بنیادی را از انگلستان دریافت کرد. وی تاکنون سمت های بسیاری داشته است؛ ازجمله: استاد دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، ریاست پژوهشکده علوم نانو در پژوهشگاه دانش های بنیادی (IPM)، رئیس بخش علوم نانو دانشگاه گرینویچ انگلستان، استاد مدعو دانشگاه توهوکو (ژاپن) و محقق ارشد دانشگاه آکسفورد انگلستان. از فعالیت های علمی وی می توان به چاپ بیش از ٧٠ مقاله علمی در پنج حوزه متفاوت فیزیک و تالیف اولین کتاب در فیزیک محاسباتی نانولوله های کربنی به زبان انگلیسی اشاره کرد که در موسسه انتشارات دانشگاه کمبریج انگلستان نوامبر سال ٢٠٠٧ منتشر شد و به چاپ رسید. وی پژوهشگر برتر نانوفناوری در سال ١٣٨٥ است و در ششمین دوره چهره های ماندگار برگزیده شده است. نقش و جایگاه علوم نانو و اهمیت آن و همچنین ارتباط علوم با یکدیگر، موضوع محوری گفت وگوی ما با این استاد فناوری نانو است.

اکنون بخش زیادی از فناوری ها و علوم در حال هم گرایی با هم هستند و بسیاری از آینده پژوهان اعتقاد دارند این بحث هم گرایی یک موجی را در آینده ایجاد خواهد کرد که می تواند چهره زندگی انسان ها را تغییر دهد؛ مانند اتفاقی که با ظهور فناوری اطلاعات شاهد آن بودیم. کشوری مثل ایران با امکانات و شرایطی که دارد، چطور می تواند با این موج جهانی همراه باشد که حداقل ما در این دوره از چنین موجی عقب نیفتیم؟

 

ما اکنون داریم به سمت فعالیت هماهنگ رشته ها می رویم و درواقع علوم بین رشته ای در حال رشد است. درواقع علومی که در قرن ١٩ از هم جدا شدند، در زمان «نیوتن» علوم متحد بودند. درواقع این علوم به دلیل گستردگی، به شکل مکانیکی از هم جدا شدند. البته این جداشدن و تفکیک علوم از یکدیگر، سود و ضررهایی برای ما به همراه داشت. از مزایای این تفکیک آن بود که هر رشته ای به رشد سریع خود ادامه داد. اما عیب هایی هم داشت برای مثال تئوری هایی در فیزیک وجود دارد که می تواند به علم زیست شناسی کمک کند، اما به دلیل جدایی فیزیک دان ها از زیست شناسان، هر دو ضرر کردند. برای مثال سیستم های خودسامان دهنده (self organizing systems) سیستم هایی هستند که در زیست شناسی پدید می آیند. برای مثال وقتی که حیات در کره زمین پدید آمد، به سمت سیستم های خودسامان دهنده می رود. ما هم اکنون در فیزیک از این سیستم های خودسامان دهنده به ویژه در حوزه نانو استفاده می کنیم و تئوری های مربوط به آنها را گسترش می دهیم. اما چنین سیستم هایی در زیست شناسی، از میلیون ها سال پیش وجود داشت. هماهنگی هایی بین اجزای این سیستم ها وجود دارد و سیستم خودش را سامان می دهد و از مخاطراتی که در مقابلش وجود دارد، جلوگیری می کند و خواصی از خودش بروز می دهد که در اجزای آن وجود ندارد، یعنی خواص پیدایشی (یا emergent properties). این خواص اول در سیستم های زیستی به وجود آمده است. به این صورت که اگر شما تک تک اجزا را در کنار هم قرار دهید، کلیتی پدید می آید که مجموع ریاضی تک تک اجزا نیست. برای مثال اگر مغز انسان و نورون ها را که در حقیقت سلول های مغزی هستند در نظر بگیرید، این سلول ها خواصی دارند. اگر این سلول ها را در کنار هم قرار دهیم، نوعی خواص پیدایشی به نام ذهن پدیدار می شود. ولی ما در آزمایشگاه نمی توانیم چنین کاری کنیم. ما هنوز نمی دانیم مبنای پدیدآمدن خواص پیدایشی چیست. در فیزیک همچنین خواصی به وجود می آید. در این حالت، خاصیت یک کلیت برابر با مجموع خواص تک تک اجزای آن نیست. به چنین سیستم هایی، سیستم های ارگانیک یا به هم پیوسته می گویند. ما در موتور یک خودرو، نقش هر جزء را در ارتباط با کلیت آن می بینیم و اگر آن را به اجزایش تبدیل کنیم، دیگر آن کارایی را ندارد. به بیان دیگر در فیزیک و مکانیک می توان از روی خاصیت تک تک اجزا به کلیت آن پی برد، اما درباره سیستم های زیستی، نمی توان از روی خواص تک تک اجرا به خاصیت کل رسید. خلاصه آنکه در مکانیک ممکن است از روی خواص اجزا، به کارایی کل پی برد، اما در علوم زیستی این کار امکان پذیر نیست.

این وضعیت در همه علوم زیستی به این صورت است؟

 

بله، در روان شناسی هم اصطلاحی داریم به نام روان شناسی گشتالت که شما پدیده ای را مانند روان شناسی انبوه بررسی می کنید. برای مثال یک گروه سرباز را در نظر بگیرید، هرچند ممکن است تک تک آنها از جنگ بترسند، اما وقتی همه با هم متحد و جمع می شوند، خواص تجمعی پدیدار می شود که هیچ ترسی از جنگیدن ندارند. خواص تجمعی هنوز هم برای ما بسیار ناروشن است. این خواص خود را در سیستم های فیزیکی هم نشان می دهد. باید در نظر داشت هرچند خواص ماکروسکوپیک مواد از خواص میکروسکوپیک آن سرچشمه می گیرد، اما نمی توان این خواص را از خواص میکروسکوپی نتیجه گیری کرد. یکی از مثال های این موارد، خاصیت سمی مواد است. ما هنوز نمی دانیم مواد چگونه باید در کنار هم قرار گیرند که خاصیت سمی بودن آن ماده بروز کند. برای بررسی این خواص باید مدل سازی چندمقیاسی انجام داد. خواص پیدایشی باید در مقیاس کلی در نظر گرفته شوند. در مقیاس بزرگ ما هنوز نتوانسته ایم بفهمیم که این مولکول ها چطور با هم متحد می شوند که ماده ای در آزمایشگاه سمی می شود. اگر بخواهیم مثال بزنیم، من ترک و شکستگی مواد را مثال می زنم که خود من خیلی روی آن کار کرده ام. اگر ترکی در ماده ای ایجاد شود، ترک ابتدا در مقیاس اتمی شروع می شود یعنی پیوندهای اتمی ماده ترک پیدا می کنند و این ترک شروع به حرکت می کند و زمانی به ترک قابل مشاهده تبدیل می شود که از چند مقیاس رد شده باشد. اگر شما بخواهید پدیده شکستگی مواد را بررسی کنید باید خودتان را در چند لول یا سطح قرار دهید. یک بار ما این شکست را در سطح ماکروسکوپی و بار دیگر در سطح یا مقیاس اتمی بررسی می کنیم. البته در نظر داشته باشید وقتی درباره پیستون خودرو صحبت می کنیم، لازم نیست به بررسی خواص مواد در سطح اتمی بپردازیم، اما اگر بخواهیم در علوم زیستی پژوهش کنیم، مجبوریم این لول ها و سطوح مختلف را به هم متصل کنیم. برای مثال، ما هم اکنون در زمینه تعامل میدان های خارجی مانند امواج ماکروویو با نورون تحقیق می کنیم. تخریبی که در آنجا صورت می گیرد، به عدم تعادل در ناقل های عصبی منجر می شود و درنهایت هم به این سطح می رسد که فرد در زمینه حافظه دچار اختلال یا بیماری خاصی شود. این اختلال در مقیاس های اتمی و نانو شروع می شود، اما برای آنکه ما بتوانیم این عارضه را ارزیابی کنیم، باید این مقیاس ها را به هم متصل کنیم.

پژوهش های شما بیشتر در چه زمینه ای بود؟

 

ما در ایران و در دانشگاه شهید بهشتی در زمینه مدل سازی و شبیه سازی کار کرده ایم. نتایج بسیار خوبی هم به دست آورده ایم که قابل چاپ هم بوده و از تئوری های بسیار پیشرفته ای هم استفاده کرده ایم. پدیده های بزرگی که در طبیعت وجود دارد همه دارای سطح های متفاوت و زیادی هستند و اگر بخواهید وارد اینها شوید، باید به سطح ها یا مقیاس ها و لول های پایین تر بروید، اطلاعاتی را بگیرید و به لول یا سطح بالاتر انتقال دهید، باید اطلاعات را از سطح اول به سطح دوم و از سطح دوم به سطح سوم و به همین ترتیب تا انتها انتقال دهید تا با این روش بتوانید پدیده را شناسایی کنید؛ به ویژه در مورد بیماری ها و مواردی مانند این. برای مثال برای بررسی دقیق تر یک بیماری ممکن است پژوهش را از سطح ژن شروع کنید که اتصالات ژنتیکی تان یا پیوندها چطور پاره شدند، سپس بررسی کنید این ژن چطور باعث تخریب یک پروتئین شده است و این تخریب چگونه موجب ازبین رفتن سلول می شود و درنهایت به بیماری سرطان ختم می شود. بنا براین، برخورد چندمقیاسی، باید در حل این گونه مسائل به کار رود.

ما برای اطلاع رسانی پیشرفت های علمی که در سال های اخیر اتفاق افتاده که نسبت به پیشرفت های سال های قبل بسیار متفاوت است، چه معیارهایی را باید در نظر بگیریم؛ هم برای اینکه بتوانیم اطلاع رسانی دقیقی برای مردم انجام دهیم و هم برای اینکه بتوانیم افراد جدیدی را به این حوزه ها علاقه مند کنیم تا یک خواست عمومی برای سرمایه گذاری در این حوزه ها ایجاد شود؟

اتفاقاتی که اکنون در ایران در حوزه پژوهش در حال وقوع است، نسبت به ٢٠ سال پیش به صورت ریشه ای فرق کرده است. یک زمانی اگر یک مقاله فرد ایرانی در نشریات معتبر خارجی چاپ می شد، افراد جشن می گرفتند زیرا این اتفاق زیاد روی نمی داد، اما اکنون اکثر دانشجویان دکترای ما مقالات چاپ شده در بهترین نشریات دارند. برخی هم پیش از این می گفتند بعضی از کشورها حاضر نیستند مقالات ما را چاپ کنند، اما من چنین ادعایی را باور ندارم. من قبول ندارم که آنها تبعیض قائل می شوند. اگر کسی حرفی برای گفتن داشته باشد، آنها مقاله را چاپ می کنند. اما مشکل اصلی ما این است که متد پژوهش را بلد نیستیم. فکر می کنیم اگر داخل آزمایشگاهی برویم یا یک مسئله را از نظر عملی حل کنیم، این موضوع باید در بهترین نشریات خارجی چاپ شود. اما باید دانست در هر دانشی حلقه های مفقوده ای وجود دارد که ما باید آن حلقه ها را پیدا کنیم، یعنی به دانش مان باید اضافه کنیم. اگر درباره پدیده ای نظریه پردازی کنید، این پژوهش قابل چاپ است. چنین نظریه پردازی هایی هم همیشه پیچیده نیست. مهم این است که بتوان با استفاده از یک نظریه، پدیده ای را توضیح داد. دانشجویان دکترای ما می خواهند با استفاده از روابط ریاضی پیچیده، غامض ترین مسائل نظری را حل کنند اما به نظر من، اهمیت نظریه پردازی هایی که کاربرد هم داشته باشند، بهتر است. من خودم در سخنرانی علمی هیچ گاه از روابط ریاضی و فرمول ها استفاده نمی کنم. بهترین معلم ما هم در این زمینه «آلبرت اینشتین» است. ما با استفاده از ریاضیات ساده هم می توانیم نسبیت را درک کنیم چون «اینشتین» روی فیزیک این موضوع تکیه کرده است. برای مثال بارها مردم از من می پرسند نانو یعنی چه و من تلاش می کنم با استفاده از زبان ساده، مفهوم نانو را برای آنها بیان کنم و در بسیاری از موارد هم افراد به شدت به این موضوعات علاقه مند می شوند.

وضعیت پژوهش در ایران را چگونه ارزیابی می کنید؟

 

در ایران تعداد کمی هستند که پژوهش می کنند چون سیستم طوری بنا شده که برای آموزش ارزش قائل است. البته در چند سال اخیر به موضوع انتشار مقاله برای ارتقا اهمیت دادند که همین تاکید روی انتشار مقاله، مشکلاتی را هم پدید آورده است. مشکل بعدی هم تبلیغات غیرواقعی و بزرگ نمایی است. برای مثال ممکن است در کشوری، پژوهشگران ژن یک بیماری را کشف کنند. در این حالت، رسانه ها، خبر این کشف را اعلام می کنند، اما مسئولان سیاسی درباره این کشف اظهارنظر نمی کنند. اما در ایران، پیش از آنکه موضوعی اثبات یا تایید شود، آن را تبلیغ می کنند که وجهه خوبی ندارد. البته در سال های اخیر این وضعیت کمی بهتر شده است. علم نیاز به تبلیغ های این گونه ندارد. علاوه بر این باید به پژوهش های خاص هم پروبال داد. اطلاع رسانی باید همراه با صداقت باشد، نباید دروغ گفت و درباره چیزی که اطلاع نداریم نباید صحبت کنیم. تا زمانی که پژوهش و تولید همراه نباشد، ما از محصولات دیگران تقلید خواهیم کرد.

روزنامه شرق ، شماره 2962 به تاریخ 23/6/96، صفحه 11 (علم)