حصرياً لموقع هيدان: الفصل الخاص بالبروفيسور دان شيختمان - المادة المستحيلة، من كتاب القيادة والفضول للكاتب اشتفان هارجيتاي

يصف هذا الفصل رحلة البروفيسور دان شيختمان من اكتشاف ظاهرة البلورات شبه الدورية، إلى إقناع العالم العلمي. نشكر المؤلف على موافقته على ترجمة هذا الفصل.

ترجمة: د. موشيه نحماني. جميع الحقوق محفوظة لصاحب حقوق الطبع والنشر الأصلي البروفيسور اشتفان هارجيتاي ولا يجوز استخدام هذا النص دون إذنه وإذن موقع المعرفة.

פרק 8
عناد
مادة "مستحيلة".

"... يمكن أن يجدني الناس عنيدًا جدًا."
دان شيختمان

توصل دان شيختمان (مواليد 1941) إلى ملاحظة عشوائية تحولت إلى اكتشاف منتصر بفضل عناده ومثابرته. وكانت هذه الميزات الهامة. عندما كان شيختمان طالبًا، اجتاز امتحانًا في علم البلورات بمساعدة إثبات سبب عدم إمكانية التناظر الدوراني من الدرجة الخامسة في عالم البلورات، ويُعتقد أنه مثال قديم (نظام المبادئ) في هذا المجال من الحالة الصلبة. وقد ساعد اكتشاف شيختمان للبلورات شبه الدورية (شبه البلورات) في القضاء على هذا المثال. للأسف، أعلن الكيميائي الأكثر تأثيرًا في عصره أن اكتشاف شيختمان لم يكن اكتشافًا. ورفضت المجلة التي قدم إليها شيختمان المقال الأول عن اكتشافه قائلة إن الفيزيائيين لن يهتموا أبدًا بهذا الاكتشاف. وعندما تمكن في النهاية من نشر ورقته البحثية، أنتجت كرة ثلجية من المنشورات التي تلت ذلك. تبين أن اكتشاف شيختمان كان مهمًا لمجالات الكيمياء والفيزياء وعلوم المواد وحتى لعلوم الفن والتصميم.

لفترة طويلة كان من المقبول أن التناظر الدوراني من الدرجة الخامسة غير ممكن على الإطلاق في عالم البلورات، حيث تشكل الذرات والجزيئات البنية بطريقة لا تسمح بأي تداخل أو فجوات في ترتيب التعبئة الخاصة بها. يظهر أدناه توضيح بسيط لاستحالة التناظر من الدرجة 5 في عالم البلورات - يمكننا استخدام المثلثات والمربعات والأشكال السداسية من نفس الحجم لتغطية سطح دون الحصول على تداخلات أو مسافات، لكن هذا لا يمكن القيام به إذا استخدمنا خماسيات متقنة من نفس الحجم. وبالمثل، اعتبرت التماثلات من الرتبة 5 وما فوق مستحيلة أيضًا.

لفترة طويلة، حاول العلماء والفنانون المشهورون، مثل يوهانس كيبلر وألبرخت دورر، إنشاء أنماط تغطي فيها الأشكال الخماسية المتقنة السطح، دون أي نجاح. ومع ذلك، حاول عالم الرياضيات البريطاني روجر بنروز ذلك أيضًا. لقد جاء من عائلة لها اهتمامات غير عادية. كان والده ليونيل بنروز أستاذًا لعلم الوراثة البشرية في جامعة أكسفورد وكان هو الذي شجع ابنه روجر على متابعة العلوم. لم يصبح روجر بنروز عالم رياضيات مشهورًا فحسب، بل أصبح أيضًا كاتبًا مشهورًا. ومن هواياته، خاصة عند حضوره الاجتماعات التي تمله، الخربشة.

في أحد الأيام، لفت انتباهه الرمز الموجود على رسالتي الشخصية؛ يتكون الرمز من خماسي مركزي محاط بخمسة خماسيات أخرى أكبر. شجع هذا النمط بنروز على بناء نمط يكرر فيه هذا النمط نفسه من خلال رسم أشكال خماسية متزايدة باستمرار. لم يستخدم الخماسيات الكاملة فحسب، بل استخدم أيضًا أجزاء منها لتغطية السطح بالكامل. أدت هذه الخربشة إلى نمط ملفت للنظر يغطي السطح بأشكال خماسية متقنة، ولكن بحجم متزايد. وكان هذا النمط هو الأقرب، في هذا الوقت، إلى أحلام كبلر ودورر. نشر بنروز النتائج التي توصل إليها في مجلة غير مهمة في مجال الرياضيات، ولكن عندما كتب عنها مارتن جاردنر في المجلة العلمية ساينتفيك أمريكان، أصبحت مشهورة.

كان عالم بريطاني آخر، عالم البلورات آلان ماكي، مفتونًا بنمط بنروز. يمكن اختبار الهياكل البلورية من خلال الاستفادة من ظاهرة الحيود، حيث تغير الأشعة السينية أو شعاع النيوترونات أو شعاع الإلكترون الموجهة نحو بعض المواد اتجاهاتها مع الحصول على أنماط مميزة يمكن من خلالها تحديد البنية الداخلية. قرر ماكي محاكاة تجربة الانكسار بناءً على نمط بنروز. ورأى أنه إذا تمكن من إنتاج نمط حيود يتميز بنقاط مضيئة حادة، فإن هذا من شأنه أن يشير إلى أنه حتى الهياكل ثلاثية الأبعاد التي تطابق نمط بنروز ثنائي الأبعاد على الورق يمكن أن توجد. كان ماكي يقظًا بشكل خاص للهياكل التي لم يتم تضمينها في المجال المقبول للبلورات التي تبدو مثالية. لقد سار على خطى معلمه - ج. ديزموند برنال - في محاولاته لتوسيع مجال علم البلورات. كان ماكي قادرًا على إنتاج تجربة الاحتمالية الخاصة به وحذر العلماء الآخرين في محاضراته وأوراقه من احتمال وجود التناظر الدوراني من الدرجة الخامسة، لكنه يمكن تفويته في مواجهة عقيدة علمنا الراسخة بعدم وجوده.

لقد أذهلتني منشورات ماكي وكنت سعيدًا بلقائه في عام 1981 في أوتاوا خلال مؤتمر علم البلورات. بدأنا المراسلة وقام بزيارتنا في بودابست في سبتمبر 1982. وألقى ثلاث محاضرات، ناقشت اثنتان منها الجوانب المختلفة للتناظر الدوراني من الدرجة الخامسة، وفي هذه المناسبة صادفت تحذيره بشأن إمكانية وجود هياكل صلبة ذات تناظر من الدرجة الخامسة. بدت آراؤه مقصورة على فئة معينة، لكنه جعلها تبدو مقنعة. لم يكن أحد من الجمهور، بما في ذلك ماكي نفسه، يعلم أنه قبل أربعة أشهر، تم ملاحظة الهياكل التي توقعها ماكي تجريبيًا.

دون علم ماكي وبنروز، كان دان شيختمان يجري تجارب كانت مرتبطة بشكل مباشر بتجاربهما الخاصة. كان شيختمان خريج التخنيون - المعهد الإسرائيلي للتكنولوجيا - وعالم مواد قام بالبحث في العديد من المواد وأعد مواد جديدة ذات خصائص مطلوبة، بما في ذلك السبائك المعدنية الجديدة. أجرى أبحاثه في التخنيون، لكنه بقي أحيانًا لفترات متفاوتة في مختبرات الأبحاث الأمريكية. لم يكن مهتمًا على الإطلاق بمسألة التناظر الدوراني من الدرجة الخامسة.

في عام 1981، حصل شيختمان على سنة إجازة من التخنيون وأقام في مكتب المعايير الوطنية الأمريكية (NIST)، بالقرب من واشنطن. وقد تمت دعوته إلى هناك من قبل أحد كبار علماء المعهد، جون كاهان، في ظل تطور تقنية جديدة لدراسة المساحيق المعدنية باستخدام المجهر الإلكتروني.

وبما أن شيختمان كان مهتمًا بصنع سبائك جديدة، فقد بدأ في دراسة سبائك الحديد والطين التي تتصلب بسرعة وفحص تأثيرات التركيب وظروف تصلبها على بنية وخصائص هذه السبائك الجديدة. يعد التصلب السريع أحد الأساليب التي تسمح بالتأثير على خصائص السبائك. تعلم شيختمان الكثير عن عملية التجميد السريع وأعد عدة مقالات للنشر بالتعاون مع زملائه من المعهد. قاموا معًا بإعداد مواد مفيدة، لكن الطريقة التي طوروها لم تصبح طريقة شائعة. كان الاكتشاف الذي توصل إليه في النهاية غير متوقع وكان نتيجة ثانوية لهذه الدراسات.

في بعض تجاربه، أراد شيختمان مقارنة خلائطين لهما نفس التركيب، إحداهما تتكون من الطين والحديد، والأخرى من الطين والمنجنيز. وكجزء من هذه التجارب، قام بتحضير سلسلة من سبائك الحديد والمنغنيز مع كميات متزايدة من المنجنيز. وفي ضوء الاحتياجات العملية، كان على شيختمان أن يحد من محتوى المنغنيز إلى نسبة قليلة؛ خلاف ذلك، تصبح السبيكة هشة وهشة، وبالتالي، عديمة الفائدة. ومع ذلك، في إحدى التجارب، تغلب فضول شيختمان على منطقه السليم، واستمر في زيادة كمية المنغنيز في السبائك. هذه هي أنواع التجارب التي لن نقرأ عنها إلا في حال نجاحها؛ التجارب التي لا تنجح تختفي من الكتب وكأنها لم تكن.

في 1982 أبريل 25، فحص شيختمان باستخدام مجهره الإلكتروني عينة من سبيكة منغنيز الحديد التي تتجمد بسرعة والتي تحتوي على 10% منجنيز، ورأى شيئًا غير متوقع على الإطلاق. أظهر نمط الحيود الذي سجله على لوحة التصوير الفوتوغرافي علامات مميزة للتعبئة التي يمكن تعريفها على أنها تنشأ فقط من بنية ذات تناظر دوراني من الرتبة XNUMX.

سجل بدقة في دفتر مختبره لوحة رقم 1725، حمران-25% يعزف النغمة التالية: "تناظر الترتيب 10؟؟؟" لقد لاحظ عشر نقاط مضيئة في نمط الاحتمالية المدروس؛ وتم العثور عليهما على نفس الفواصل الزمنية من بعضهما البعض. فعدّهم مراراً وتكراراً، وقال في نفسه بالعبرية: "ليس مثل هذا الحيوان". كان لديه ما يكفي من الخبرة في علم البلورات العام ليدرك على الفور أنه اكتشف شيئًا غير عادي. ولم يكن على دراية بتجربة التصوير التي أجراها ماكي، ناهيك عن تحذيراته. على الرغم من أنه كان على دراية إلى حد ما بنمط بنروز، إلا أنه لم يربط عمله بهذا النمط إلا بعد فترة طويلة من اكتشافه.

في وقت تجربته الحاسمة، كان شيختمان بمفرده في المختبر، لكنه شعر بحاجة قوية إلى مشاركة حماسته مع شخص آخر - وهذا شعور شائع بين الأشخاص الذين يقومون باكتشاف في لحظة الاكتشاف نفسها. خرج شيختمان إلى ممر القسم، ولكن لم يكن هناك أحد، فعاد إلى مجهره الإلكتروني وأجرى سلسلة من التجارب الإضافية للتحقق من النتائج التي توصل إليها. وكان كل شيء جاهزاً وجاهزاً للإعلان عن الاكتشاف خلال أيام قليلة. ومع ذلك، مرت سنتان حتى نشر شيختمان اكتشافه.

لفترة طويلة، ظل شيختمان وحيدًا معتقدًا أنه اكتشف شيئًا جديدًا بالفعل. مباشرة بعد تجربته، بدأ يتحقق في معهد المعايير بالولايات المتحدة الأمريكية مع زملائه إذا كان أي منهم يعرف شيئًا عن التناظر الدوراني من الدرجة العاشرة، ولكن بدلاً من الحصول على إجابات واقعية، أصبح هدفًا للسخرية. حاول المهذبون من زملائه أن يشرحوا له أنه لا بد أنه لاحظ ظاهرة مختلفة تماما، حتى أن أحدهم أعطاه كتابا أساسيا في مجال علم البلورات بالأشعة السينية لكي يساعده على فهم ما كان يعتقده كان المنشار ببساطة نتيجة مستحيلة. عُرضت على شيختمان عدة تفسيرات بخصوص النمط الناتج، من بينها ظاهرة البلورات المزدوجة، حيث تنمو بلورتان تنشأان من جانب مشترك ولهما تماثلات غير عادية. تفسير آخر هو أنه قد يكون هناك خلل في البلورة يؤدي إلى النمط الذي يخلق هذا التناظر المستحيل. المفارقة في هذا الموقف هي أنه عندما كان شيختمان نفسه طالبًا، كان عليه في أحد امتحاناته أن يثبت أن التناظر من الدرجة الخامسة غير ممكن على الإطلاق في البلورات.

ولد دان شيختمان في تل أبيب. جاءت عائلة والدته إلى إسرائيل في الهجرة الثانية عام 1906، وجاءت عائلة والده إلى إسرائيل في الهجرة الخامسة عام 1930. جاءت كلتا العائلتين من روسيا. التحق شيختمان بالمدرسة الابتدائية في رمات غان، وعندما كان في الرابعة عشرة من عمره انتقل إلى بيتاح تكفا. وكانت منازل عائلته مزدحمة دائما، ولهذا كان يطمح إلى بناء شقة واسعة، مع غرفة منفصلة لكل من أبنائه الأربعة. كان شيختمان نشطًا في شبابه في الحركة الصهيونية الاشتراكية، لكنه لم يشارك أبدًا في الأيديولوجية الشيوعية. ويقدر أن الحركة التي كان ينشط فيها أعطته قيما مهمة وشكلت شخصيته بفضل قيمة الشر. وأقيمت أنشطة مختلفة في الحركة منها تمارين بدنية ورحلات ميدانية لمدة أسبوع كامل في الصحراء تحديت قدرتهم على التحمل في ظروف صعبة.

في سن الثامنة عشرة، التحق شيختمان بالجيش. وفي نهاية تدريبه، تم اختياره لدورة خاصة في علم النفس وإجراء المقابلات، واستخدم هذا التدريب خلال السنتين والنصف المتبقيتين من خدمته العسكرية. في عام 18، بدأ دراسته في التخنيون في الهندسة الميكانيكية، وهو المجال الذي كان يحلم به منذ الطفولة ومنذ اللحظة التي قرأ فيها كتب جول وارن. لقد كان دائمًا طالبًا جيدًا، لكنه لم يكن أبدًا واحدًا من الأفضل. وعندما أكمل دراسته العليا عام 1962، أتيحت له الفرصة لمتابعة الدراسات العليا. كان يكسب رزقه من تدريس الطلاب، وفي الوقت نفسه بدأ بحثه. حضر جميع الدورات في المجالات المطلوبة للحصول على شهادته في علم المعادن، بما في ذلك علم البلورات بالأشعة السينية والمجهر الإلكتروني. عندما وصل المجهر الإلكتروني الأول إلى التخنيون، كان شيختمان من بين الطلاب الأوائل الذين أصبحوا خبراء في العمل معه. عند الانتهاء من درجة الماجستير، واصل شيختمان الدراسة للحصول على درجة الدكتوراه. أصبحت سبائك التيتانيوم وخصائصها - وهو موضوع مهم في مجال الطيران - موضوع بحث الدكتوراه الخاص به. عندما حصل على الدكتوراه، أراد شيختمان البقاء في التخنيون، ولكن قيل له أنه سيتعين عليه أولاً اكتساب الخبرة لعدة سنوات في الخارج.

في عام 1972، أرسل شيختمان طلبات دراسات ما بعد الدكتوراه إلى مئات الجامعات ومعاهد البحوث حول العالم وتلقى استجابة إيجابية من اثنتين منها. العرض الذي قبله كان في مختبرات أبحاث القوات الجوية الأمريكية بالقرب من دايتون، أوهايو. بدأ البحث في سبائك التيتانيوم والسيراميك هناك لمدة عامين ونصف. فكر هو وعائلته في البقاء في الولايات المتحدة نظرًا لعدم تلقي أي عروض من إسرائيل، ولكن في النهاية قرر التخنيون تعيينه كباحث. عادت عائلة شيختمان إلى إسرائيل في عام 1975 وبدأ عمله كمحاضر في وحدة المعادن التي كانت ضمن قسم الهندسة الميكانيكية، والتي أصبحت على مر السنين قسمًا مستقلاً لهندسة المواد.

لم يكن شيختمان خائفًا على الإطلاق من كشف أسرار عمله؛ وكان العكس هو الصحيح، فقد حاول التحدث إلى أي شخص يسمعه عن تجربته المفاجئة. لقد أضاف نمط الاحتمالية "المستحيل" إلى بطاقة تهنئة بعيد الميلاد من أجل نشر الخبر عنه. قام مموله في معهد الأبحاث الأمريكي بتعليق بطاقة التهنئة هذه على حائط مكتبه. لم يكن شيختمان يعرف ماذا يفعل. ولم يكن لديه تجارب إضافية من شأنها أن تجعل اكتشافه أكثر رسوخا، لأن ملاحظته في نظر روحه لم تكن غامضة وكانت بديهية. وكان يضع عينة السبائك الخاصة به في المجهر الإلكتروني من وقت لآخر لينظر إلى النمط مرة أخرى كما لو كان يتأكد من وجوده بالفعل. وكانت.

عاد شيختمان إلى التخنيون وواصل محاولته العثور على زملاء لإجراء مناقشات مهنية معه. وفي النهاية، وجد واحدًا من هؤلاء - إيلان بيلش، الذي كان خبيرًا في حيود الأشعة السينية. بدأ الاثنان في تطوير نماذج من الهياكل التي قد تنتج نمط الاحتمال الذي لاحظه شيختمان. قاموا ببناء نموذج يتكون من أجزاء عشرونية السطوح. يمتلك هذا الجسم، المجسم العشروني، تماثلًا من 5 مراتب، وبمجرد إنشاء هذا النموذج، بدأت أفكارهم تتقارب في بحث ماكي منذ عقدين من الزمن والذي نشر بنية عشرونية الوجوه لم تكن جزءًا من علم البلورات العادي.

شجع دعم بيلش آمال شيختمان. كان هناك عالم واحد على الأقل يشارك شيختمان اعتقاده بأنه على الرغم من أن نتائج تجاربه لم تكن متوقعة، إلا أنها كانت صحيحة بالفعل. وبما أنه لم يصدق أي شخص آخر النتائج التي توصل إليها شيختمان، فإنه لم يحاول صياغة ملاحظاته في شكل مقال. كان شيختمان في وضع خطير. كان رئيس مجموعته البحثية يخشى أن يضطر إلى حماية سمعة مجموعته من خلال معارضة النتائج التي توصل إليها شيختمان، وقرر في النهاية إزالته من مجموعته البحثية. في التخنيون نفسه، لم يكن شيختمان قد عمل بعد كأستاذ كامل ولم يشعر أن هناك مناخًا داعمًا كافيًا لاتخاذ خطوة إلى الأمام، الأمر الذي قد يكون محفوفًا بالمخاطر.

وربما يسارع عالم أكثر رسوخًا إلى نشر مثل هذه النتائج خشية أن يسبقه آخرون في القيام بذلك. من ناحية أخرى، قد يكون العالم الأكثر رسوخًا أيضًا حذرًا للغاية بشأن نشر اكتشاف يعتبره الآخرون مستحيلاً. كان شيختمان مقتنعًا بأن لديه ملاحظة مبتكرة، لكنه انزعج من عدم توفر إمكانية تقديم تفسير موثوق لها، وهذا الشعور قيد نيته في نشرها. وبعد مرور بعض الوقت، اقترح هو وبيلش نموذجًا بنيويًا قد ينتج حاسوبيًا النمط الاحتمالي الذي لاحظه شيختمان. عندما قرر شيختمان أخيرًا تقديم المخطوطة التي شرح فيها هو وبالش تجربتهما، فعل ذلك بتردد. كانت المعلومات موجودة، لكن من الممكن أن يفوتها القارئ غير الماهر، لأنها كانت مدفونة تحت جبال من المعلومات حول نظام الحديد والمنغنيز. ورغم أن المقال كان أشبه بتقرير في علم المعادن، إلا أنه تم تقديمه للنشر في مجال الفيزياء، في المجلة العلمية Journal of Applied Physics. رد رئيس تحرير المجلة ردا سلبيا على شيختمان ذكر فيه أن المخطوطة غير مناسبة لنوع مجلته - وبشكل لا يصدق - أن النتائج لن تكون ذات أهمية للفيزيائيين. ومن المثير للاهتمام معرفة ما فكر فيه نفس المحرر في نفسه بعد بضع سنوات عندما كان هناك سيل من المقالات حول هذا الموضوع، من قبل الفيزيائيين أيضًا، بعد أن تمكن شيختمان أخيرًا من نشر تجربته.

لم تتم صياغة مخطوطة شيختمان وبالش بطريقة بسيطة، لذلك كانا أيضًا، بالإضافة إلى المحرر، مسؤولين عن فشل نشرها. ومع ذلك، ليس من النادر أن يكون من الصعب جدًا نشر اكتشاف مثير وأصلي. وبطبيعة الحال، من المرجح أن يتم رفض المقالات السيئة. ومع ذلك، غالبًا ما يكون هذا هو مصير المخطوطة التي تقدم نتائج مبتكرة بشكل خاص. وهذه المحافظة موجودة في تسيير أرقى المجلات وبأبرز أشكالها. نظرًا لأن مخطوطة شيختمان-بلاخ تمت صياغتها بالفعل على أنها تقرير يتعلق بالبحث في علم المعادن أكثر من الفيزياء، فقد قرروا تقديمها مرة أخرى إلى مجلة في مجال علم المعادن حيث ظهرت لاحقًا، ولكن هذا المنشور لم يكن له أي تأثير على التطورات المستقبلية.

عرف شيختمان أنه لا يحتاج إلى تفسير معقول للظاهرة التي رآها فحسب، بل يحتاج أيضًا إلى تحسين عرض النتائج التي توصل إليها بشكل كبير. ولهذا السبب لجأ إلى طلب المساعدة من جون كاهان، العالم الفخري الذي عمل في القسم نفسه الذي كان يعمل فيه شيختمان في المعهد الوطني الأمريكي للمعايير. كان كاهان على دراية باكتشاف شيختمان، لكنه أيضًا لم يؤمن بابتكاره لمدة عامين طويلين. الآن غير رأيه، ودعا شيختمان، الذي كان ممتنًا له على ذلك، كاهان ليكون مؤلفًا مشاركًا للمقال. عند هذه النقطة، أضاف كاهان نفسه كاتبًا آخر، وهو دينيس جراتياس، وهو عالم بلورات رياضي فرنسي شاب ساعد في تصميم الشكل الرياضي للنتائج. لم يتم تضمين نموذج بيلش في هذه المقالة، لكن شيختمان أضاف اسمه من منطلق الولاء المهني. أرسلوا المخطوطة الجديدة إلى المجلة المرموقة Physical Review Letters، حيث تم قبولها للنشر دون تأخير، وظهرت في الرابع عشر من نوفمبر عام 1984.

حملت المقالة عنوانًا غير ضار: "حالة معدنية ذات ترتيب اتجاهي طويل المدى بدون تناظر النسخ". وكان تأثير المقال هائلا، وكأن سدا عظيما قد فتح. لقد درس العلماء، وخاصة المنظرين، القضايا ذات الصلة، ويمكن لأولئك المطلعين على الأدبيات الحالية بسهولة ربط أعمالهم بنمط بنروز، ومخطط احتمالات ماكي، واكتشاف شيختمان.

وفي غضون أسابيع من نشر مقال شيختمان، ظهر في نفس المجلة مقال آخر - نظري بالكامل - بقلم دوف ليفين وبول شتاينهاردت من جامعة بنسلفانيا. وصلت مذكرات ليفين شتاينهاردت في الثاني من تشرين الثاني (نوفمبر)، أي قبل أقل من أسبوعين من نشر مقال شيختمان، ولم تكن هذه الحقيقة مصادفة. والظروف معروفة من كلمات ليفين نفسه. لقد تعرفوا على مخطوطة شيختمان بالفعل في أكتوبر بفضل أستاذ من جامعة هارفارد تم إرسال نسخة من المقال إليه من كاهان. بحلول ذلك الوقت، كان ليفين وستينهاردت قد أنتجا بالفعل محاكاة لنمط الحيود الذي يشبه نمط شيختمان التجريبي. أدرك ليفين وستينهاردت أنه كان عليهما الإسراع في نشر نظريتهما لأنهما أدركا أن اكتشاف شيختمان التجريبي سيؤدي إلى اهتمام كبير.

حملت مقالة ليفين وستينهاردت عنوانًا أنيقًا - "أشباه البلورات: عائلة جديدة من الهياكل المنظمة"، وبالتالي أعطى الاسم لأول مرة للهياكل الجديدة التي أدت إلى قبول نمط احتمالية شيختمان. يرى البعض أن إعطاء اسم للاكتشاف قد يكون بنفس أهمية مدى الاكتشاف نفسه. إن الاكتشاف العلمي يظهر عاجلا أم آجلا في كل الأحوال، وإن لم يكن بفضل هذا العالم، فبفضل عالم آخر. وعلى العكس من ذلك، فإن تسمية الاكتشاف هو عمل يخص ذلك الشخص الذي أنشأ الاسم حصريًا، وينفرد به. ومع ذلك، لا يمكن إنكار أن الاكتشاف نفسه، وليس اسمه، هو الذي يؤثر على العلم وتطبيق ثماره. يجب أن نتذكر ذلك، لأنه في حالة اكتشاف البلورات شبه الدورية، كان من الممكن أن يكون الاكتشاف، الذي أطلق عليه ليفين وستينهاردت الاسم لأول مرة، قد ضاع في التفاصيل. في مقال ليفين وستينهاردت الأول، والذي كتب بوضوح في ضوء تأثير شيختمان، يشكل اكتشاف شيختمان مرآة المركز العاشر من بين مرايا المكان الثالث عشر.

كان اكتشاف البلورات شبه الدورية حدثًا مهمًا في مجالات الفيزياء وعلم البلورات وعلوم المواد والكيمياء والرياضيات، وألهم حتى الفنانين الذين ابتكروا منحوتات ولوحات تصور هذه الهياكل الجديدة. أصبحت أنماط بنروز زخارف شعبية. وتوضح قصة البلورات شبه الدورية العلاقات المتبادلة المعقدة بين مختلف مجالات العلوم والأنشطة البشرية. كان هناك علماء، مثل آلان ماكي، الذين كانوا أكثر استعدادًا عقليًا لاكتشاف شيختمان من شيختمان نفسه، ومع ذلك، يُحسب لشيكتمان أنه يمكن القول أنه بمجرد اكتشاف النتائج التي توصل إليها، بدأ في التعامل معها بطريقة ذات خبرة. . لقد ترك بالتأكيد بصمته في سجلات مجال المواد. إلى جانب تدريبه في علم المواد، والذي تضمن التخصص في حيود الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني، ربما كانت إصرار شيختمان ومثابرته أهم الصفات التي دفعته إلى إكمال اكتشافه على الرغم من سخرية ورفض "الخبراء".

على الرغم من أن أجزاء كبيرة من المجتمع العلمي قبلت اكتشاف البلورات شبه الدورية كشكل جديد من المواد، إلا أن عددًا من العلماء المتميزين بشكل خاص تجنبوا ذلك لسنوات عديدة. وكما قال ماكس بلانك، الذي طور نظرية الكم - وهي من أهم الاكتشافات في علم القرن العشرين - "إن الحقيقة العلمية الجديدة لا تغزو القلوب بإقناع من يعارضونها بـ"رؤية النور"، بل لأن هؤلاء ومن يعارضها يموت في النهاية، وينمو جيل جديد يعرفها." وينطبق الشيء نفسه على اكتشاف البلورات شبه الدورية.

واجه شيختمان إحباطًا كبيرًا خلال النصف الثاني من الثمانينيات. كان المعارض الرئيسي للقبول العالمي لوجود البلورات شبه الدورية هو لينوس بولينج، وهو بلا شك أحد أعظم الكيميائيين في القرن العشرين. حتى وفاته، ظل متمسكًا بادعائه بأن ما لاحظه شيختمان لم يكن سوى بلورات مزدوجة وأن البلورات شبه الدورية ببساطة غير موجودة. كان بولينج نفسه خريج طريقة علم البلورات بالأشعة السينية، لكنه لم يؤمن حقًا بعلم البلورات الإلكترونية، بينما أجرى شيختمان تجاربه في علم البلورات الإلكترونية. إن موقف بولينج هو الذي أقنع شيختمان أكثر من أي موقف آخر، حيث أن بولينج كان مرجعًا عظيمًا في مجاله، وحتى العديد من أولئك الذين كانوا سيقبلون حجة شيختمان، تجنبوها رغبة في عدم إيذاء بولينج باختيار جانب شيختمان. خصومه.

ظل بولينج على اطلاع بالتطورات الجديدة في العلوم حتى مع تحول اهتمامه الأساسي إلى مواضيع أخرى. وعندما سمع باكتشاف شيختمان، سأل شيختمان عن تفاصيل إضافية، وقد قدمها. عندما اقترح بولينج أن يقوم شيختمان بإجراء تجارب إضافية، وافق شيختمان وقام بصياغة نتائجه في ورقة بحثية شخصية لبولينج فقط. لم يكن لدى بولينج مشكلة مع تجربة شيختمان، ولكن فقط مع تفسيره لملاحظاته. في النهاية، قام شيختمان بزيارة بولينج وقدم له النتائج التي توصل إليها شخصيًا. كان لدى بولينج أسئلة كثيرة، لكنه لم يقتنع.
لقد رأوا بعضهم البعض مرارًا وتكرارًا في المؤتمرات، وكانوا ودودين دائمًا مع بعضهم البعض، لكنهم لم يتوصلوا إلى اتفاق أبدًا. آخر لقاء شخصي لشيختمان مع بولينج كان في محاضرة مهمة ألقاها بولينج، والتي ذكر فيها البلورات شبه الدورية بطريقة أكثر سلبية. وكان شيختمان نفسه حاضرا بين الحضور هناك، ولم يكن معروفا لأي من المحيطين به. في ذهن شيختمان، كان بولينج في هذه المناسبة يشبه سياسيًا وواعظًا مبتهجًا بعشق الجماهير أكثر من كونه عالمًا.

بذل بولينج قصارى جهده للتشكيك في اكتشاف البلورات شبه الدورية ولكم اسم شيختمان دون أن يعرف أنه كان من بين الحضور. عندما لم يتمكن شيختمان من تحمل الأمر أكثر من ذلك، التفت إلى جيرانه من الجمهور وأعلن أن بولينج كان مخطئًا. وكان رد فعلهم على تصريحه أقرب إلى الضربات الجسدية معه.

جاءت نقطة تحول مهمة لقبول وجود الهياكل غير الدورية في عام 1987 عندما تم إعداد بلورات شبه دورية كبيرة بما يكفي لاستخدامها في تجارب حيود الأشعة السينية. قدم شيختمان هذه النتائج الجديدة في مؤتمر الرابطة الدولية لعلم البلورات في بيرث، أستراليا. اقتنع الجمهور بالنتائج، وبعد ذلك مباشرة تم تشكيل لجنة لإعادة تعريف مصطلح "البلورة" ليشمل مواد شيختمان الجديدة، والتي أصبحت منذ ذلك الحين تسمى البلورات شبه الدورية.
يطلق الناس أحيانًا على شيختمان لقب "النوع" ويزعمون أن لديه القدرة على استقطاب الأشخاص من حوله. قد يكون مرناً في العديد من القضايا التي يعتبرها غير مهمة؛ وفي حالات أخرى يكون عنيدًا للغاية ولا يبدو أنه يستسلم للضغوط الاجتماعية. إنه يعتز باستقلاليته، ويميل إلى عدم أخذ الأشياء من الآخرين، ومن حيث المبدأ فهو غير مستعد لأن يدين بأي شيء لشخص ليس من بين أصدقائه المقربين.

منذ لحظة اكتشاف البلورات شبه الدورية عام 1984، تغيرت حياة شيختمان. لقد أصبح من المشاهير، في الخارج على الفور تقريبًا، ثم تدريجيًا في إسرائيل أيضًا. في البداية، كان الإعلام غير العلمي هو الذي فضحه، وهكذا نشرت صحيفة "هآرتس" مقالاً على صفحتها الأولى عن شيختمان واكتشافه. وفي الخطوة التالية، بدأ يتلقى دعوات لإلقاء محاضرات في إسرائيل، وانتُخب عضوًا في الأكاديمية الوطنية للعلوم، وحصل على أرقى الجوائز في البلاد بالإضافة إلى الاعتراف الدولي. وكانت هناك أوقات كان يلقي فيها حوالي ثلاثين محاضرة مدعوة كل عام، في جميع أنحاء العالم. أصبح أستاذا متفرغا في عام 1987.

بدأت تطبيقات البلورات شبه الدورية في الظهور بشكل أبطأ بكثير مما توقعه العلماء. ولا يزال هناك أمل في تطوير التطبيقات في مجالات تصنيع أدوات المطبخ المطلية بالبلورات شبه الدورية. ويرى بعض العلماء أن مميزاتها أكبر من مميزات مادة التيفلون، خاصة بسبب صلابتها الأكبر بكثير وقدرتها على عدم الخدش أو التقشر، على عكس التيفلون. لم يشارك شيختمان أبدًا في طلبات براءات الاختراع المتعلقة باكتشافه.

وسرعان ما بدأ مجال البلورات شبه الدورية في التطور أكثر مما كان يتخيله شيختمان. لا بد أنه يشعر بالصدمة عندما يرى تطور هذا المجال: الاجتماعات والكتب ومجموعات البحث التي تتناوله في جميع أنحاء العالم. بعد وقت قصير من نشر هذا الاكتشاف، تم تحويل موضوعات بحث شيختمان الرئيسية إلى مجالات أخرى، لأنه لم يتمكن من الحصول على تمويل لأبحاثه البلورية شبه الدورية. ويبدو أنه كان أقل عنادًا في جمع الأموال منه في التمسك بفكرة اكتشافه. ومن الممكن أيضًا أن يكون السبب هو اهتمامه بالمغامرات والاكتشافات الجديدة. وعلى الرغم من ذلك، عاد شيختمان بعد فترة من الزمن إلى مجال البلورات شبه الدورية حيث يعتبر الآن الأعظم على الإطلاق - ليس بسبب عمره ولكن بسبب سلطته المهنية.

كيف ولماذا استمر الفائز بجائزة نوبل في الكيمياء لعام 2011، دان شيختمان، رغم رفضه؟

البروفيسور هارجيتاي في مقابلة مع موقع هيدان في مارس 2011: اكتشاف البروفيسور دان شيختمان لأشباه البلورات له آثار على الكيمياء والفيزياء وهندسة المواد وحتى الفن

إلى صفحة الكتاب على موقع الناشر