۹ نوآوری انقلابی که زندگی انسان را دگرگون کردند

 یکی از وجوه تمایز و برتری نوع بشر، قدرت ابتکار بدون محدودیت است. با در نظر گرفتن عمر ۴/۵ میلیارد ساله‌ی کره‌ی زمین، هومو ساپینس (انسان هوشمند- انسان مدرن) با حدود ۲۰۰ هزار سال سن گونه‌ای جوان یا حتی نوپا محسوب می‌شود ولی در همین مدت کوتاه به لطف رؤیاپردازی و قدرت اراده برای تحقق آن، موفق به خلق شگفتی‌های بی‌شماری شده است. در سیر پیشرفت انسان که از کوبیدن قطعه‌ای سنگ به زمین و ساخت اولین ابزار برنده برای شکار و دفاع آغاز شد و با اختراع چرخ، ساخت مریخ‌نورد، اینترنت و ... ادامه پیدا کرده است، چندین نقطه‌ی عطف به چشم می‌خورد که هرکدام نقشی کلیدی و متحول کننده در زندگی انسان دارند و بدون تردید می‌توان آن‌ها را نوآوری‌ انقلابی دانست.

قبل از اختراع چرخ در حدود ۳۵۰۰ سال قبل از میلاد، توانایی انسان برای حمل بار در خشکی بسیار محدود بود. به گفته‌ی دیوید آنتونی پروفسور انسان‌شناسی در کالج هارتویک، ظاهرا مشکل اصلی این نوآوری، ساخت چرخ نبود و چالش واقعی در موقع متصل کردن این استوانه‌های غلطان به وسایل حمل‌ونقل مورداستفاده در آن زمان در مقابل انسان قرار گرفت.

نوآوری اصلی، ایده‌ی خلاقانه ساخت چرخ به همراه محور چرخ محسوب می‌شد که ساخت این مجموعه با مشکلات زیادی همراه بود. به‌عنوان‌مثال برای عملکرد صحیح و بدون نقص، چرخ و محور باید دایره‌های کامل و بی‌نقص و دقیقا هم‌مرکز می‌بودند. اندازه‌ی دقیق محور نیز مشکل بزرگ دیگری در ساخت این مجموعه بود. قطر محور چرخ باید دقیقا به اندازه‌ای بود که بعد از اتصال، مانعی برای حرکت روان چرخ نباشد و از طرف دیگر به‌راحتی از محل خود خارج نشود.

به هر شکل به لطف پشتکار و دقت تحسین‌برانگیز اجداد ما در حل این مشکلات، چرخ اختراع شد و با تسهیل حمل‌ونقل کالا به بازار و مهیاکردن امکان سفرهای طولانی، انقلابی در کشاورزی و اقتصاد به وجود آورد. در حال حاضر هنوز چرخ یکی از حیاتی‌ترین عوامل در زندگی مدرن است و بسیاری از جنبه‌های فناوری مدرن به این اختراع چند هزارساله بستگی دارند.

بد نیست بدانید که بدون اختراع میخ شاید هیچ وقت شهرنشینی و تمدن برای انسان امکان‌پذیر نمی‌شد. این اختراع به‌ظاهر کوچک ولی بسیار مهم، به بیش از ۲۰۰۰ سال پیش در دوران امپراتوری روم باستان بازمی‌گردد؛ زمانی که انسان برای اولین بار به توانایی شکل‌دهی فلزات به کمک حرارت دست پیدا کرد. تا پیش از اختراع میخ، سازه‌های چوبی با ایجاد اشکال هندسی متناظر و پیچیده در محل اتصال قطعات چوب (مشابه دو قطعه از یک پازل) ساخته می‌شدند که گذشته از زمان‌بر بودن، سختی بسیار و هزینه سنگین، استحکام زیادی برای مقاومت در برابر عوامل طبیعی نداشتند.

 بر اساس تحقیقات دانشگاه ورمونت تا اواخر قرن ۱۸ و اوایل قرن ۱۹ میلادی میخ‌های دست‌ساز آهنگری مورداستفاده قرار می‌گرفتند. این نوع میخ عبارت بود از یک میله‌ی آهنی با سطح مقطع مربعی که با حرارت دادن و ضربات متعدد پتک به یک منشور چهاروجهی نوک‌تیز تبدل می‌شد. در این دوره ماشین‌های تولید میخ نیز تدریجا پا به عرصه می‌گذاشتند. بعد از کشف روش تولید انبوه فولاد به‌وسیله‌ی هنری بسمر (Henry Bessemer) صنعت تولید میخ نیز پیشرفت کرد و در سال ۱۸۸۶، ۱۰ در صد از میخ‌های آهنی مورداستفاده در ایالات‌متحده با نمونه‌های فولادی جایگزین شدند و تا سال ۱۹۱۳ این میزان تا ۹۰ درصد افزایش پیدا کرد.

 گفته می‌شود که پیچ به‌عنوان یکی از زیرشاخه‌های میخ با استحکام بسیار بیشتر ولی کاربرد سخت‌تر، ۳ قرن پیش از میلاد توسط ارشمیدس اختراع شده است.

در دوران باستان دریانوردان به کمک ستاره‌ها جهت حرکت خود را تعیین می‌کردند ولی این روش محدودیت‌های زیادی داشت. به‌عنوان‌مثال در طول روز یا شب‌های ابری ستاره‌ها قابل‌رؤیت نیستند که به همین دلیل سفر دریایی طولانی‌مدت با تکیه بر جهت‌یابی ستاره‌ای بسیار ناامن و غیرقابل اطمینان بود. اولین قطب‌نما بین قرن ۹ تا ۱۱ میلادی توسط چینی‌ها ساخته شد. در این قطب‌نما از سنگ‌آهن با خاصیت مغناطیسی طبیعی استفاده شده؛ قابلیتی که چینی‌ها بعد از قرن‌ها مطالعه و تحقیق به آن پی برده بودند. با فاصله کوتاهی این نوآوری توسط اروپایی‌ها و اعراب برای جهت‌یابی قابل‌اطمینان در سفرهای دریایی مورد استفاده قرار گرفت و به عامل مهمی در رونق گرفتن تجارت دریایی تبدیل شد و به دنبال آن عصر تازه‌ای از اکتشاف سرزمین‌های ناشناخته را پایه‌گذاری کرد.

 دستگاه چاپ در سال ۱۴۴۰ توسط یوهانس گوتنبرگ اختراع شد. این نابغه‌ی پیشرو از یک روش قالب‌ریزی دستی جدید استفاده کرد که امکان ساخت سریع مکانیسم فلزی با قطعات متحرک را فراهم می‌کرد. البته قبل از او افراد دیگری ازجمله چند مبتکر چینی و کره‌ای مکانیسم‌های فلزی با قطعات متحرک برای چاپ ساخته بودند ولی دستگاه گوتنبرگ اولین مکانیسمی بود که از قابلیت رساندن جوهر به کاغذ توسط قطعات فلزی متحرک بهره می‌برد. جوهر مورداستفاده در دستگاه چاپ (ترکیبی از روغن بزرک و دوده) نیز توسط گوتنبرگ ساخته شد.

به کمک دستگاه گوتنبرگ سرعت چاپ کتاب به شکل شگفت‌انگیزی افزایش پیدا کرد و به‌این‌ترتیب امکان گسترش سریع دانش از طریق نوشته به سراسر جهان برای اولین بار فراهم شد. به کمک این نوآوری تا پایان قرن ۱۵ میلادی بیش از ۲۰ میلیون جلد کتاب در اروپای غربی چاپ و منتشر شد.

در موتور درون‌سوز یا موتور احتراق داخلی، احتراق سوخت باعث ایجاد گازهایی داغ و پرانرژی می‌شود که انرژی آن‌ها به‌صورت غیرمستقیم به پیستون‌های خودرو منتقل شده و آن را به حرکت درمی‌آورد. به‌این‌ترتیب موتور درون‌سوز را می‌توان مبدل انرژی شیمیایی به کار مکانیکی دانست. چندین دهه نوآوری مهندسی و کار علمی سرانجام در نیمه‌ی دوم قرن ۱۹ میلادی به ساخت موتور درون‌سوز منجر شد و عصر فناوری را آغاز کرد که شاخص‌ترین جنبه‌های آن خودروهای مدرن و هواپیما هستند. 

در سال ۱۸۷۶ الکساندر گراهام بل با به ثمر رساندن نوآوری‌های پیشگامان فناوری انتقال صدا به کمک الکتریسیته (که بسیاری از آن‌ها بعد از تجاری شدن تلفن از گراهام بل شکایت کردند) موفق شد اختراع تلفن الکتریکی را به نام خود ثبت کند. تصویر فوق طرحی است که او به درخواست ثبت اختراع خود ضمیمه کرده بود.

گراهام بل ایده‌ی خود را از تلاش‌های مستمر برای آموختن صحبت کردن به افراد ناشنوا و همین‌طور مشکل شنوایی مادرش گرفت. او اولین تلفن را «ماشین الکترونیکی گویا» نام‌گذاری کرده بود. اختراع بل به‌سرعت گسترش پیدا کرد و به انقلابی در تجارت جهانی و ارتباطات بین‌المللی تبدیل شد. الکساندر گراهام بل در آگوست ۱۹۲۲ درگذشت و شرکت  مخابرات ایالات‌متحده برای بزرگداشت او به مدت یک دقیقه سرویس‌دهی تلفنی این کشور را کاملا متوقف کرد.

به‌صورت طبیعی فعالیت انسان به روشنایی روز محدود می‌شود و تاکنون هر نوع پیشرفتی که در ساعات تاریک شبانه‌روز حاصل شده، مدیون اختراع لامپ برق است. در اختراع لامپ برق در اولین دهه‌ی قرن نوزدهم، نوابغ و پیشگامان زیادی دخیل بودند ولی اعتبار آن در تاریخ به نام توماس ادیسون ثبت شده است؛ زیرا او اولین کسی بود که تا سال ۱۸۷۹ اولین سیستم فعال روشنایی شهری شامل یک ژنراتور، شبکه سیم‌کشی و لامپ‌های رشته‌ای (تصویر فوق) را به بهره‌برداری تجاری رساند.

اختراع لامپ رشته‌ای و روشن شدن منازل در طول شب تأثیرات بسیار وسیعی و گاها غیرمنتظره در زندگی امروزی به وجود آورده که شاید بارزترین آن‌ها تغییر الگوی خواب در جوامع مدرن است. قبل از اختراع لامپ، تاریک شدن هوا به معنای رسیدن ساعت خواب بود ولی اکنون هیچ محدودتی وجود ندارد و به‌صورت تئوری این اختراع ساعات بهره‌وری انسان را به دو برابر افزایش داده است.

 ماجرای اختراع پنی‌سیلین یکی از مشهورترین داستان‌های تاریخ است. در سال ۱۹۲۸ یک دانشمند اسکاتلندی به نام الکساندر فلمینگ متوجه شد که درپوش یکی از پتری‌های (ظرف آزمایشگاهی برای کشت باکتری) آزمایشگاهش به‌صورت تصادفی نیمه‌باز مانده و بعضی از قسمت‌های نمونه‌ی موجود در این پتری کپک زده‌است. با بررسی باکتری‌های کشت داده‌شده در پتری، فلمینگ کشف کرد که در قسمت‌های آلوده به کپک همه‌ی باکتری‌ها کشته شده‌اند و در تحقیقات بعدی مشخص شد که کپک قاتل باکتری حاصل فعالیت نوعی قارچ به نام پنیسیلیوم است. دو دهه بعد از این کشف شیمیدان‌ها توانستند پنی‌سیلین خالص را از کپک استخراج کنند و بدون اینکه صدمه‌ای به بیمار وارد شود آن را برای نابودی بسیاری از عفونت‌های باکتریایی به کار ببرند.

در سال ۱۹۴۴ پنی‌سیلین به تولید انبوه تجاری رسید و بعد از عرضه‌ی آن طیف وسیعی از بیماری‌های عفونی که غالبا کشنده بودند، به‌راحتی درمان می‌شدند. البته این دارو نیز عوارض جانبی دارد و ۱۰ درصد انسان‌ها واکنش‌های آلرژیک ناخوشایندی به آن نشان می‌دهند ولی با این وجود هنوز هم یکی از مفیدترین داروهای ساخت بشر است که بدون آن دنیای امروزی شکل دیگری داشت.

آخرین نوآوری انقلابی این فهرست واقعا نیازی به معرفی ندارد. این شبکه‌ی جهانی کامپیوترهای متصل که اینترنت نامیده می‌شود، شالوده‌ی عصر فناوری است و به معنای واقعی میلیاردها انسان در سراسر کره زمین را به ساده‌ترین شکل ممکن به یکدیگر مرتبط می‌کند. اینترنت ثمره‌ی تلاش عده‌ی زیادی از افراد بلندپرواز و نوآور است ولی معمولا از یک مبتکر پیشتاز در علوم کامپیوتری به نام لورنس رابرتز به‌عنوان مخترع آن نام برده می‌شود. در دهه هفتم قرن بیستم او به همراه گروهی از دانشمندان علوم کامپیوتری شاغل در آرپا (آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته - ARPA) متعلق به وزارت دفاع ایالات‌متحده، یک شبکه ارتباطی برای متصل کردن کامپیوترهای مورداستفاده در اداره ایجاد کردند و آن را آرپانت (ARPANET) نامیدند. آرپانت برای برقراری ارتباط بین کامپیوترها از یک روش انتقال اطلاعات به نام «packet switching» استفاده می‌کرد که رابرتز در یکی از پروژه‌های کامپیوتری پیشین خود آن را ایجاد کرده بود. آرپانت تدریجا به شبکه‌ای همه‌گیر تبدیل شد که امروزه اینترنت نام دارد و بستر عصر دیجیتال و آینده‌ی آن به شمار می‌آید.