ده اختراع جديد در زندگی

10 اختراع که زندگی بشر را دگرگون خواهد کرد

نشریه نیوساینتیست در آخرین شماره خود به معرفی 10 اختراع ویژه پرداخته است. این اختراعات، اختراعاتی عادی نیستند، بلکه پیش‌بینی می‌شود که مشابه اعجاز‌های فناوری در عصر حاضر، آنها هم الگوی زندگی بشر را در دهه‌های پیش‌روی دگرگون سازند.

اگر سنتان قد می‌دهد، 30 سال پیش را به یاد آورید. نگاهی به اتفاقات مهم آن دوره، یکنواختی آن روز‌های دنیای فناوری را به وضوح نشان می‌دهد. شاید بتوان اوج هیجان آن سال‌ها را در سال 1979 / 1358 دانست، زمانی که شرکت ژاپنی نت، اولین شبکه تلفن همراه را در توکیو راه‌اندازی کرد. گرچه برای چند دهه این چیزها اسباب‌بازی دست ابرپولدارها بود، ولی امروز آن قدر گوشی همراه وجود دارد که نیمی از ساکنان زمین بتوانند یکی از آن‌ها داشته باشند.

البته این تنها انقلابی نیست که اخیرا در دنیای فناوری اتفاق افتاده باشد. آیا تا همین چند سال‌ قبل آرزو نداشتید که مجموعه تمام آهنگ‌هایتان را در جیبتان جای دهید؟ یا این‌که به سیستمی دسترسی داشته باشید که برای برقراری ارتباط و به اشتراک گذاشتن اطلاعات، آن‌هم نه فقط ساکنان محله‌تان، که ساکنان کره خاکی، کمکتان کند؟

نظر انداختن در جام جهان‌نما برای مرور ایام پر از دلشوره است، ولی دل به دریا زدیم و ده وسیله الکترونیکی برتر را معرفی کرده‌ایم که طی 30 سال آینده به اندازه گوشی همراه، آی‌پاد و اینترنت، و حتی بیش‌تر از آنها، روند زندگی‌مان را تغییر خواهند داد.

1. بینایی فوق‌العاده

چه کسی می‌تواند از امتحان یک عینک امواج ایکس صرف‌نظر کند؟ شاید از هر چیزی که مقابل دیدگانمان قرار گیرد خوشمان نیاید، ولی اگر دارای قدرت دیدی مثل سوپرمن بودیم، می‌توانسگروه آن سوی دیوارها را هم ببینیم. البته برای مصارف عمومی نباید خیلی به چنین وسیله‌ای بدبین بود؛ می‌توان با استفاده از آن مراقب فرزند خود در طبقه بالایی بود. خوشبختانه یا متاسفانه، هنوز چنین وسیله‌ای به وجود نیامده، با این حال چند حقه فناوری وجود دارد که ما را به آن نزدیک می‌کند.

بر خلاف نور مرئی، امواج رادیویی می‌توانند از مواد جامد عبور کنند. در سال 2006، گروهی از دفتر مشاوره مهندسی کمبریج در انگلیس اعلام کرد که سیستمی در قطع یک کیف ساخته که می‌تواند با ارسال علایم رادار در باند فوق‌پهن و شنیدن پژواک آن، افراد را از پشت دیوار‌های آجری تشخیص دهد. به ادعای مسئولان این شرکت، علایم این دستگاه که «پریزم 200» نام گرفته، می‌تواند از مصالح ساختمانی با ضخامت 40 سانگروهتر عبور کند و فعالیت‌ها را تا فاصله 15 متر تشخیص دهد.

به پیشنهاد گروه سازنده، این ابداع می‌تواند برای رهگیری افراد در شرایط گروگان‌گیری فوق‌العاده کارآمد باشد، ولی با این حال ضعف بسیار حادی نیز دارد. برای جلوگیری از نا‌پیدا شدن افراد به واسطه دیوارها و دیگر اشیای ثابت، این دستگاه فقط اهدافی را شناسایی می‌کند که به سرعت پژواک‌های گوناگونی را تولید می‌کنند. به بیان دیگر، پریزم‌200 افراد را فقط در حال حرکت تشخیص می‌دهد.

در همین حال، گروه دیگری در آلمان که بر پروژه مشابهی کار می‌کند، چند گام از گروه انگلیسی جلوتر است. حتی مجسمه آدم هم از حسگر راداری گروه آقای اروین بیبل در امان نیست. گروه آقای بیبل در دانشگاه فناوری مونیخ وسیله‌ای ساخته که حرکات بسیار جزئی را از پشت درهای بسته هم تشخیص می‌دهد، حتی تنفس و تپش قلب افراد را!

این گروه دریافته است که طیف امواج رادیویی بین 433 مگاهرتز تا 24 گیگاهرتز که می‌تواند از پوست و استخوان بگذرد، توسط لایه‌ای‌ از چربی که ماهیچه را دربر می‌گیرد، نظیر ماهیچه قلب، بازتاب می‌شود. این یافته با استفاده از اثر دوپلر برای تشخیص تغییرات حرکتی کوچکتر از سانتی‌متر بدست آمده است.

2. ناپدید شوید

اخیرا رویاهایی از داستان‌های علمی- تخیلی برای تحقق «شنل‌های نامرئی‌کننده» سر بیرون آورده‌اند. اولین آنها که فقط روی ریزموج‌ها کار کرده بود، در سال 2006 عرضه شد. بعد از آن تلاش‌های دیگری هم برای رقابت با توانایی‌های هری پاتر شروع شد.

این گونه وسایل برای ناپدید کردن یک جسم، امواج الکترومغناطیسی اطراف آن را منحرف می‌کنند. تا کنون تنها راه برای رسیدن به شنل‌های نامرئی‌کننده استفاده از متامتریال‌ها بوده که برای فعل وانفعال با نور و هدایت آن به شکل قابل کنترل، از اجزای الکترونیکی ساخته شده‌اند.

هدف این مواد، پدید آوردن پوششی نامرئی‌کننده است که برای طیف وسیعی از بسامدهای مرئی قابل استفاده باشد. البته دست یافتن به چنین موادی آسان نیست. اجزای تشکیل‌دهنده آنها باید از طول‌موج نوری که برای تعامل با آن ساخته شده‌اند، کوچک‌تر و ظریف‌تر باشند.‌ در سال گذشته میلادی گروهی از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی، ماده‌ای ساخت که نور قابل مشاهده را بیش‌تر از آن که بازتاباند، به سمت پشت منحرف می‌کرد. تحقیقات گروه دیگری از دانشگاه سنت‌آندرو در انگلیس هم نشان داد که متامتریال‌ها بر روی گستره‌ای از بسامد‌ها موثر هستند.

حتی گروهی از دانشمندان دانشگاه علوم و فناوری هنگ‌کنگ در چین هم در همین راستا، روی پوشاندن اشیا در فاصله‌ای معین کار می‌کنند. این گروه استفاده از مواد تکمیلی را پیشنهاد می‌کند که ویژگی‌های نوری آنها سبب می‌شود یکدیگر را حذف کنند. یک موج که به سمت هواپیما تابیده می‌شود، پس‌از برخورد به ماده اول منحرف می‌شود، ولی این انحراف با عبور موج از ماده مکمل از بین می‌رود و چنین به نظر می‌آید که هیچ ماده‌ای آنجا نیست.

3. درمان از راه دور

گوشی‌های همراه جدید شاید قابلیت‌های بیش‌تری از وسیله ارتباطی استار‌تک داشته باشند، ولی اسکنر طبی قابل‌حمل دکتر بونز که جراحات داخلی را فورا نمایش می‌دهد، قدری دیگر طول می‌کشد تا به دنیای واقعی وارد شود. ولی وقتی که وارد بازار شود، یک گام هم جلوتر خواهد بود! مهندسان در حال توسعه این اسکنر قابل‌حمل هستند که نه تنها آسیب‌های داخلی را نمایان می‌سازد، که آنها را در یک لحظه مداوا می‌کند.

راز نهفته در فناوری این اختراع، به‌کارگیری امواج با بسامد بالا است. هم‌اکنون پزشکان از امواج فراصوت برای بررسی و عکسبرداری از جنین در رحم مادر استفاده می‌کنند. اما با افزایش شدت این امواج و متمرکز کردن آن‌ها روی یک نقطه می‌توان حرارت کافی را برای پختن بافت بدن پدید آورد!

تحقیقات لاورنس کرام از دانشگاه واشنگتن در سیاتل نشان داده است که امواج فراصوت با شدت بالا می‌تواند رگ‌های در حال خون‌ریزی را داغ کند. شرکت او، آلتراسوند تکنولوژی، وسیله‌ای دستی ساخته که به جراحان اجازه می‌دهد با نفوذ به ارگان پر از خون، بریدگی را داغ کند. کرام ابراز امیدواری کرده که در سال جاری بتواند این فناوری را روی بشر هم آزمایش کند.

همچنین امواج ضعیف فراصوت می‌تواند برای تشخیص جریان سریع خون در رگ در حال خونریزی نیز به کار بیاید. آژانس پروژه‌های تحقیقاتی دفاعی پیشرفته آمریکا روی وسیله‌ای به نام «سیستم انعقاد صوتی خونریزی عمیق» سرمایه‌گذاری کرده که با بهره‌گیری از امواج فراصوت، هر دو عمل تشخیص و درمان رگ بریده را انجام می‌دهد.

این وسیله شامل آرایه‌هایی از فرستنده-گیرنده‌های فراصوتی است که به دور عضو آسیب‌دیده پیچیده می‌شود. فرستنده-گیرنده‌ها، امواج کم‌انرژی فراصوت منتشر و بازتابش رگ‌های مجروح را اسکن می‌کنند. اگر این آرایه‌ها در یک رگ نشتی تشخیص دهند، فورا این نشتی را قطع می‌کنند.

4. مرد عنکبوتی، پای مارمولکی

شخصیت پیتر پارکر در مرد عنکبوتی سبب شد که بالا رفتن از دیوار آسان به نظر برسد، ولی تکرار آن حرکات عجیب وغریب در دنیای واقعیت، سال‌ها است که محققان را در تلاش برای بالا رفتن از دیوار نگه داشته است. دلیل این امر واضح است؛ دست‌کش و کفش‌های مرد عنکبوتی باید بتواند وزن یک انسان با ابعاد متوسط را در حالی‌که از آسمانخراش آویزان شده، تحمل کند.

اما برخلاف اغلب مردم، دانشمندان عنکبوت را برای الگوی بالا رفتن از دیوار نپسندیده‌اند. آنها مارمولک را ترجیح می‌دهند. در سال 2003، آندره جیم از دانشگاه منچستر در انگلیس، ماده‌ای را با موهای میکروسکوپی طراحی کرد که مشابه سطح پای مارمولک است. نیروی بین مولکولی واندروالسی، که در مقیاس‌های کوچک موثر است، باعث چسبیدن مو‌ها به دیوار می‌شود و از آنجاکه پای مارمولک از میلیون‌ها مو پوشیده شده، منجر به جاذبه قدرتمندی می‌شود که حیوان را روی دیوار نگه می‌دارد. مواد اولیه مویی که جیم ابداع کرده، از ماده‌ای به نام کپتون تشکیل شده است، و درصورتی که 1 سانتی‌متر مربع از آن محکم به سطحی قائم فشار داده شود، می‌تواند وزنه‌ای به جرم 1 کیلوگرم را نگه دارد.

ولی برای افزایش مقیاس این اختراع تا ابعاد کاربردی، مشکلاتی وجود دارد. برای مثال، برای پوشش دادن سطح لازم جهت نگه داشتن یک نفر، موها باید بلند باشند و مشکل موهای بلند، در هم پیچیده شدن آنها است. یکی از دانشمندان دانشگاه صنعتی تورین در ایتالیا راه‌حلی برای این مشکل یافته است. او در سال 2007، طرحی ارائه کرد که مشابه درخت صنوبر، متشکل از نانولوله‌های کربنی بلند در یک تنه و نانولوله‌های کوتاه‌تر در شاخه‌ها بود. وی با این ابتکار، دست‌کشی ساخت که هر جفت از آن حدود 10 کیلوگرم را تحمل می‌کرد.

با این وجود، طبیعت همچنان در این زمینه برتری دارد! چه ‌آن‌که کثیفی میان موهای مصنوعی ویژگی چسبناکی را کاهش می دهد، ولی پاهای مارمولک می‌تواند خود را تمیز کند.

5. شما هم انرژی تولید کنید

گوشی همراه شما یکی از اعجازهای عصر جدید است. با این حال فارغ از این که چه قابلیت‌هایی دارد، وقتی که شارژ باتری‌اش به انتها برسد، دیگر هیچ فایده‌ای ندارد. اما چقدر عالی می‌شد اگر از این باتری‌ها خلاص می‌شدید و تمام انرژی مورد نیاز وسیله الکترونیکی‌تان را از دنیای اطراف تامین می‌کردید؛ مثلا سیم شارژر آن را به لباستان می‌زدید!

چند ماه پیش، زیهونگ لین وانگ از موسسه فناوری جورجیا در آتلانتا، پارچه‌ای ساخت که از نانوسیم‌های اکسید‌‌روی بر رشته‌های کلوار بافته شده است. هر بار که این ماده خم یا مچاله می‌شود، جریان الکتریکی ضعیفی را تولید می‌کند. وانگ و گروهش دریافته‌اند که اگر هر پارچه‌ای را با نواری از این فلز بپوشانند، می‌توانند الکتریسیته حاصل را جمع کنند. با بهره‌گیری از این فناوری می‌توان انرژی دستگاه‌هایی را که در بدن انسان قرار می‌گیرند، مانند دستگاه تنطیم‌کننده ضربان قلب، از خود فرد گرفت.

گروهی به هدایت دیوید ترن در داشگاه استنفورد کالیفرنیا هم ژنراتوری ابداع کرده‌اند که از فعالیت قلب، الکتریسیته تولید می‌کند. تولید الکتریسیته توسط این دستگاه با جلو و عقب کردن یک آهن‌ربای ریز در سیم‌پیچی کوچک صورت می‌گیرد. آهن‌ربا در یک لوله سیلیکونی مملو از مایع با دو بالون متصل به هر دو انتها قرار گرفته و کل دستگاه در قلب جای می‌گیرد. وقتی قلب می‌تپد، بالون‌ها یکی پس از دیگری جمع می‌شوند و به مایع داخل لوله، نیرو وارد می‌کنند. نیروی وارد بر مایع سبب جلو و عقب شدن آهن‌ربا در لوله می‌شود.

اما جالب‌تر از هر دوی این روش‌ها، ابتکار آدام هلر از دانشگاه تگزاس در آستین است. او سلولی سوختی ساخته است که می‌تواند در رگ قرار بگیرد و از گلوکز خون به عنوان سوخت استفاده کند و جریان الکتریکی تولید کند.

6. جت‌پک

جت‌های فردی جایگاه ویژه‌ای در دنیای ماشین‌های رویایی دارند، چراکه چندین دهه است که مهندسان آنها را می‌سازند و می‌پرانند و البته در اغلب موارد سقوط می‌کنند!

کمربند‌های موشکی، شاید بیش از همه نمونه‌های مشابه در فیلم تاندربال محصول سال 1965 از سری فیلم‌های جیمز باند، در جشن افتتاحیه المپیک 1984 لوس‌آنجلس و در صفحات مجلات علمی دیده شده است. 40 سال از پرواز اولین کمربند موشکی می‌گذرد، ولی تمام این ماشین‌ها یکسان کار می‌کنند و متاثر از محدودیت‌های مشابهی هستند.

کمربند‌های موشکی با تسریع فرآیند تجزیه پیروکسیدهیدروژن به بخار و اکسیژن که به سرعت منبسط می‌شوند، نیروی پیشران مورد نیاز را تامین می‌کنند. مشکل اینجا است که هر یک از این ماشین‌ها تنها برای 30 ثانیه می‌توانند نیروی پیشران لازم را تولید کنند. با این اوصاف، چه کسی به داشتن چنین وسیله‌ای رغبت نشان می‌دهد؟

در 1999، شرکتی به نام «میلنیوم‌جت» در سانتاکلارای کالیفرنیا، یک ماشین پرواز فردی ساخت که بر آن دو روتور عمودی نصب شده بود که از یک موتور پیستونی نیرو می‌گرفتند. گرچه این تلاش امیدوارکننده بود، ولی با سقوط ماشین در پروازی آزمایشی، این شرکت عملیات توسعه آن را در سال 2003 موقف کرد.

با وجود همه شکست‌هایی که مهندسان در این زمینه متحمل شده‌اند، شرکت هواپیماسازی مارتین در کرایست‌چرچ نیوزیلند در تابستان گذشته، «جت پک» کاملا متفاوتی را پرتاب کرد. نکته جالب در مورد محصول این شرکت این است که به‌جای یک موتور راکت، از دو موتور توربوجت نیرو می‌گیرد. بنابر این می‌توان آن را به شایستگی یک جت‌پک نامید.

توربوجت‌ها با گرداندن دو روتور که به طور عمودی نصب شده‌اند، نیروی برخاستن را تامین می‌کنند. این ماشین پرواز از سوخت خودرو استفاده می‌کند و با یک باک پر، می‌تواند 30 دقیقه در هوا پرواز کند و مسافت 50 کیلومتری را بپیماید. البته مخترعان با تعبیه یک چتر نجات، فکر روز مبادا را هم کرده‌اند.

تنها نکته منفی د این وسیله پرنده فردی، قیمت 100‌هزار دلاری آن است. با این پول می‌توان یک خودروی آخرین مدل خرید. با این وجود، شرکت سازنده اعلام کرده که در حال دریافت سفارش‌های متعددی است و ابراز امیدواری کرده که در تابستان یا پاییز آینده، اولین سری از این محصولات را بدست مشریان برساند. موسس این شرکت، گلن مارتین می‌گوید که در ابتدا تصور می‌شد محصولشان صرفا یک اسباب‌بازی برای بچه پولدارها باشد، ولی در فهرست مشتریان می‌توان افراد نظامی، گروه‌های تجسس و نجات و اقشار دیگر مردم را دید.

7. خودروی دیگر من یک فضاپیما است

احساسی خیال‌انگیز: تصور کنید فارغ از جاذبه زمین، در کشتی فضایی شخصی‌تان نشسته‌اید و در حال گردش در یک مدار، از مشاهده غروب خورشید لذت می‌برید.

این روزها ایده رفتن به فضا با فضاپیمای اختصاصی، دیگر خنده‌دار نیست. اما بزرگ‌ترین مانع تحقق آن، یافتن راهی مقرون به صرفه برای پرتاب به فضا است. روش متعارف و رایج فعلی، پر کردن یک لوله فلزی از سوخت پرانرژی و ایجاد احتراق در یک انتهای آن است. اما همین روش معمول 100‌میلیون دلار به ازای هر پرتاب هزینه دارد.

یک راه برای کاهش این هزینه، به‌کارگیری بال است. نیروی بالابرنده‌ای که بال‌ها تولید می‌کنند، به بالا رفتن کشتی از جو کمک می‌کند. به این ترتیب میزان سوخت مورد نیاز کاهش یافته و وزن کشتی نیز کم می‌شود.

این راهبردی است که توسط دو شرکت خصوصی ویرجین‌گالکتیک و اکس.سی.او.آر.آئرواسپیس برای توسعه دو وسیله مسافرت به فضا، تبیین شده‌است.

فضاپیمای ویرجین‌گالکتیک، موسوم به اسپیس‌شیپ‌2 که قرار است عملیات خود را از سال 2010 آغاز کند، تا ارتفاع 15 کیلومتری را با یک هواپیما پرتاب کننده می‌پیماید. در این ارتفاع فضاپیما جدا می‌شود و موتور آن پیشروی در ادامه مسیر را تا فضا به عهده می‌گیرد.

فضاپیمای شرکت اکس.سی.او.آر. که ابعادی کوچک‌تری دارد، مشابه یک هواپیما از زمین بلند می‌شود و فرود می‌آید. بلیط این فضاپیما که لینکس نام گرفته، 95‌هزار دلار برای مسافرانش آب می‌خورد که البته نصف هزینه سفر با اسپیس‌شیپ‌2 است. با وجود این که سازندگان این دو وسیله آنها را کشتی فضایی می‌خوانند، بدنه آنها هیچ‌گاه شرایط بی‌هوایی فضا را لمس نخواهد کرد؛ چراکه سطح پرواز 61 کیلومتری لینکس و 100 کیلومتری اسپیس‌شیپ‌2 از مرزهای فضا پایین‌تر است.

سوالی در اینجا مطرح می شود که چرا طراحان، سوخت داخل کشتی را به طور کامل حذف نمی‌کنند؟ لیک میرابو، مهندس شرکت لایت‌کرفت‌ تکنالاجیز پاسخ می‌دهد که شاید اصلا نیازی به سوخت نباشد. کشتی فضایی شخصی شما می‌تواند با استفاده از تابش مایکروویوی که از زمین تابیده می‌شود، به مدار پرواز کند.

میرابو 10 سال است روی توسعه فضاپیماهای کوچکی کار می‌کند که توسط یک لیزر مستقر روی زمین به سمت بالا رانده می‌شوند. این اشعه با برخورد به کف کشتی، پلاسمایی منفجره تولید می‌کند که نیروی پیشران مورد نیاز را تامین می کند.