التصنيف: جوائز

قد أظهر الفائزون بجائزة نوبل في الاقتصاد 2021 – ديفيد كارد وجوشوا أنغريست وغيداو إمبينز – أنه يمكن استخدام التجارب الطبيعية للإجابة على الأسئلة المركزية للمجتمع، مثل كيفية تأثير الحد الأدنى للأجور والهجرة على سوق العمل. كما أنها قد أوضحت بالضبط الاستنتاجات حول السبب والنتيجة التي يمكن استخلاصها باستخدام هذا النهج البحثي. معا، أحدثوا ثورة في البحوث التجريبية في العلوم الاقتصادية.

وإذا أردنا أن نتخذ قرارات جيدة، يجب أن نفهم عواقب خياراتنا. وينطبق هذا على الأفراد وصانعي السياسات العامة: فالشباب الذين يتخذون خيارات تعليمية يريدون أن يعرفوا كيف يمكن لهؤلاء الصغار أن يعرفوا دخلهم في المستقبل؛ فالسياسيين الذين يفكرون في مجموعة من الإصلاحات يريدون أن يعرفوا تأثيرها على العمالة وتوزيع الدخل . ومع ذلك ، فإن الإجابة على أسئلة واسعة حول السبب و التأثير ليست سهلة. لأننا لن نعرف أبدا ما كان سيحدث لو اتخذنا خيارات مختلفة.

إحدى طرق إثبات السببية هي استخدام التجارب العشوائية ، حيث يخصص الباحثون الأفراد لمجموعات العلاج عن طريق السحب العشوائي. تستخدم هذه الطريقة للتحقيق في مدى صعوبة الأدوية الجديدة، من بين أمور أخرى، ولكنها ليست مناسبة للتحقيق في العديد من القضايا المجتمعية. فعلى سبيل المثال، لا يمكننا إجراء تجربة عشوائية تحدد من يحصل على الالتحاق بالمدارس الثانوية العليا ومن لا يلتحق بها.

وعلى الرغم من هذه التحديات، أثبت الفائزون أنه يمكن الإجابة على العديد من الأسئلة الكبيرة في المجتمع. والحل هو استخدام التجارب الطبيعية وهي الحالات الناشئة في الحياة الحقيقية التي تشبه التجارب العشوائية. في عمل مشهور وكبير منذ أوائل التسعينيات، حلل ديفيد كارد بعض الأسئلة المركزية في اقتصاديات العمل – مثل تأثير الحد الأدنى للأجور والهجرة والتعليم – باستخدام هذا النهج. وقد تحدت نتائج هذه الدراسات التقليدية وأدت إلى إجراء بحوث جديدة، واصل كارد تقديم مساهمات هامة لها. وعموما، لدينا الآن فهم أفضل بكثير لكيفية عمل سوق العمل مما كنا عليه قبل 30 عاما.

مثال على تجربة طبيعية

دعونا نستخدم مثالا ملموسا لتوضيح كيفية عمل التجربة الطبيعية. أحد الأسئلة ذات الصلة بالمجتمع والشباب الذين يفكرون في مستقبلهم، هو كم ستكسب أكثر إذا اخترت الدراسة لفترة أطول. ويمكن أن تنطوي المحاولة الأولية للإجابة على هذا السؤال على النظر في البيانات المتعلقة بكيفية ارتباط دخل الناس بتعليمهم. وفي كل سياق يمكن تصوره، يحصل الأشخاص الذين يحصلون على سنوات تعليم أكثر على دخل أعلى. فعلى سبيل المثال، بالنسبة للرجال الذين ولدوا في الولايات المتحدة خلال الثلاثينات، كانت الإيرادات، في المتوسط، أعلى بنسبة سبعة في المائة بالنسبة لأولئك الذين لديهم سنة إضافية واحدة من التعليم.

لذا، هل يمكننا أن نستنتج أن سنة إضافية من التعليم تضيف سبعة في المائة إضافية على دخلك؟ الجواب على هذا السؤال هو لا – الناس الذين يختارون التعليم الطويل يختلفون في نواح كثيرة من أولئك الذين يختارون التعليم القصير. على سبيل المثال، قد يكون بعض الناس موهوبين في الدراسة والعمل. من المرجح أن يستمر هؤلاء الأشخاص في الدراسة. ولكن ربما كان من المحتمل أن يكون لديهم دخل مرتفع حتى لو لم يحصلوا عليه. وقد يكون الأمر كذلك أيضا أن الأشخاص الذين يتوقعون أن يدفع التعليم أجورهم فقط يختارون الدراسة لفترة أطول.

تحدث مشاكل مماثلة إذا كنت ترغب في التحقيق في كيفية محافظي الدخل طول العمر. وتظهر البيانات أن الأشخاص ذوي الدخول الأعلى يعيشون لفترة أطول ولكن هل يرجع ذلك حقا إلى ارتفاع دخولهم، أم أن هؤلاء الناس لديهم سمات أخرى تعني أنهم يعيشون لفترة أطول ويكسبون المزيد؟ من السهل التفكير في المزيد من الأمثلة حيث يوجد سبب للتشكيك فيما إذا كان الارتباط يعني في الواقع علاقة سببية حقيقية.

لذا كيف يمكننا استخدام تجربة طبيعية لدراسة ما إذا كانت سنوات إضافية من التعليم يؤثر على الدخل في المستقبل؟ أظهر جوشوا أنغريست وزميله آلان كروغر (المتوفى الآن) كيف يمكن القيام بذلك في مقال تاريخي. في الولايات المتحدة، يمكن للأطفال ترك المدرسة عندما تبلغ 16 أو 17 عاما، اعتمادا على الولاية التي يذهبون إليها. ولأن جميع الأطفال الذين يولدون في سنة تقويمية معينة يبدأون الدراسة في نفس التاريخ، فإن الأطفال الذين يولدون في وقت مبكر من العام يمكنهم ترك المدرسة في وقت أقرب من الأطفال الذين يولدون في وقت لاحق من العام. عندما قارن أنغريست وكروغر الأشخاص الذين ولدوا في الربعين الأول والرابع من العام، رأوا أن المجموعة الأولى قد أمضت، في المتوسط، وقتا أقل في التعليم. كما كان دخل الأشخاص الذين ولدوا في الربع الأول يملكون دخل أقل من أولئك الذين ولدوا في الربع الأخير. وكبالغين، كان تعليمهم ودخلهم أقل من أولئك الذين ولدوا في أواخر العام.

ولأن الصدفة تقرر بالضبط متى يولد الشخص، فقد تمكن أنغريست وكروغر من استخدام هذه التجربة الطبيعية لإقامة علاقة سببية تبين أن المزيد من التعليم يؤدي إلى زيادة الدخل: فقد كان معدل التعليم الإضافي على الدخل 9 في المائة. وكان من المدهش أن هذا المحافظ أقوى من الارتباط بين التعليم والدخل، الذي بلغ 7 في المائة. وإذا كان لدى الأشخاص الطموحين والأذكياء مستويات عالية من التعليم ودخل مرتفع (بغض النظر عن التعليم)، كان ينبغي أن تكون النتيجة عكس ذلك؛ وإذا كان هناك 100 في المائة من المستويات التعليمية العالية، فإن ذلك لا يمكن أن يؤدي إلى إعادة النظر في المستويات التعليمية. كان يجب أن يكون الارتباط أقوى من العلاقة السببية. أثارت هذه الملاحظة تساؤلات جديدة حول كيفية تفسير نتائج التجارب الطبيعية – وهي الأسئلة التي أجاب عليها فيما بعد جوشوا أنغريست وغيداو إيمبينز.

الأشخاص الذين ولدوا في أواخر العام لديهم سنوات أكثر من التعليم والدخل المرتفع

وسيكون من السهل الاعتقاد بأن الحالات التي يمكن إجراء التجارب الطبيعية عليها هي غير عادية للغاية، ولا سيما تلك التي يمكن استخدامها للإجابة على الأسئلة الهامة. وقد أظهرت الأبحاث التي أجريت على مدى السنوات الثلاثين الماضية أن الأمر ليس كذلك: فالتجارب الطبيعية تحدث بشكل متكرر. فعلى سبيل المثال، قد تنشأ هذه التغييرات بسبب التغيرات في السياسات في بعض مناطق البلد، أو خفض القبول في التعليم العالي، أو أقل دخل خاضع لنظم الضرائب والفوائد، مما يعني أن بعض الأفراد يخضعون لأنظمة في حين أن أفرادا آخرين، مماثلين، ليسوا كذلك. وبالتالي هناك عشوائية غير مقصودة تقسم الناس إلى مجموعات مما يوفر للباحثين فرصا للكشف عن العلاقات السببية.

فهم أسواق العمل

في أوائل التسعينيات، كان التفكير التقليدي بين خبراء الاقتصاد هي أن ارتفاع الحد الأدنى للأجور يؤدي إلى انخفاض العمالة لأنها تزيد من تكاليف الأجور للشركات. غير أن الأدلة التي تدعم هذا الاستنتاج لم تكن مقنعة تماما. كانت هناك بالفعل العديد من الدراسات التي أشارت إلى وجود علاقة سلبية بين الحد الأدنى للأجور والعمالة، ولكن هل هذا يعني حقا أن ارتفاع الحد الأدنى للأجور أدى إلى ارتفاع البطالة؟ بل إن السببية العكسية يمكن أن تكون هي القضية: فعندما ترتفع البطالة، يمكن لأصحاب العمل تحديد أجور أقل، الأمر الذي قد يؤدي بدوره إلى مطالب بزيادة الحد الأدنى للأجور.

للتحقيق في كيفية زيادة الحد الأدنى للأجور العمالة، استخدم كارد وكروغر تجربة طبيعية. وفى اوائل التسعينات تم رفع الحد الادنى للاجور بالساعة فى نيو جيرسى من 4.25 دولار الى 5.05 دولار . مجرد دراسة ما حدث في ولاية نيو جيرسي بعد هذه الزيادة لا يعطي إجابة موثوقة على السؤال، كما يمكن أن العديد من العوامل الأخرى تؤثر في كيفية تغيير مستويات العمالة مع مرور الوقت. وكما هو الحال مع التجارب العشوائية، كانت هناك حاجة إلى مجموعة مراقبة، أي مجموعة لم تتغير فيها الأجور ولكن جميع العوامل الأخرى كانت هي نفسها.

أثر زيادة الحد الأدنى للأجور

وأشار كارد وكروغر إلى أنه لم تكن هناك زيادة في ولاية بنسلفانيا المجاورة. وبطبيعة الحال، كانت هناك اختلافات بين الدولتين، ولكن من المرجح أن تتطور أسواق العمل على نحو مماثل بالقرب من الحدود. لذا فقد درسوا المقاطعات المعنية بالعمالة في منطقتين مجاورتين نيو جيرسي وشرق بنسلفانيا اللتين تتمتعان بسوق عمل مماثلة. ولكن حيث تم زيادة الحد الأدنى للأجور على جانب واحد من الحدود ولكن ليس على الجانب الآخر. وليس هناك ما يدعو إلى الاعتقاد بأن أي عامل (مثل الحالة الاقتصادية) باستثناء الزيادة في الحد الأدنى للأجور من شأنه أن يؤدي إلى اتجاهات العمالة على جانبي الحدود. وهكذا، إذا لوحظ تغيير في عدد الموظفين في نيوجيرسي. وهذا يختلف عن أي تغيير على الجانب الآخر من الحدود، كان هناك سبب وجيه لتفسير ذلك على أنه محافظ للزيادة في الحد الأدنى للأجور.

ركزت كارد وكروغر على العمل في مطاعم الوجبات السريعة، وهي صناعة حيث الأجور منخفضة والحد الأدنى للأجور مهم. وعلى عكس البحوث السابقة، وجدوا أن زيادة الحد الأدنى للأجور لا تحتوي على أي عامل على عدد الموظفين. توصل ديفيد كارد إلى نفس الاستنتاج في دراستين في أوائل التسعينيات. وقد أدى هذا البحث الرائد إلى عدد كبير من دراسات المتابعة. والاستنتاج العام هو أن المؤشرات السلبية لزيادة الحد الأدنى للأجور صغيرة، وأصغر بشكل لافت مما كان يعتقد قبل 30 عاما.

كما أدى العمل الذي قامت به كارد في بداية التسعينات إلى إجراء بحث جديد. حاول تفسير عدم وجود محافظين سلبيين على العمالة. أحد التفسيرات المحتملة هو أن الشركات يمكن أن تنقل التكاليف المتزايدة إلى المستهلكين في شكل أسعار أعلى، دون تخفيضات في الطلب. وثمة تفسير آخر هو أن الشركات التي تهيمن على سوق العمل المحلية يمكنها أن تبقي الأجور منخفضة. وأن الشركات التي تهيمن على سوق العمل المحلية تستطيع أن تبقي الأجور منخفضة؛ وأن الأجور لا يمكن أن تكون منخفضة. وبالتالي فإن زيادة الحد الأدنى للأجور تعني أن المزيد من الناس يرغبون في العمل، مما يؤدي إلى زيادة العمالة. عندما يكون لدى الشركات مثل هذه السلطة على السوق، لا يمكننا أن نحدد مسبقا كيف سيتم إصابة العمالة بالتغييرات في الحد الأدنى للأجور. وقد حسنت الدراسات العديدة المستوحاة من عمل كارد وكروغر فهمنا لسوق العمل بشكل كبير.

بحث حول الهجرة والتعليم

وثمة مسألة هامة أخرى هي كيف أن سوق العمل مصاب بالهجرة. للإجابة على هذا السؤال، نحن بحاجة إلى معرفة ما كان سيحدث لو لم تكن هناك أي هجرة. ولأن المهاجرين من المرجح أن يستقروا في مناطق ذات سوق عمل متنامية، فإن مجرد مقارنة المناطق مع العديد من المهاجرين وبدونهم لا يكفي لإقامة علاقة سببية. حدث فريد من نوعه في تاريخ الولايات المتحدة أدى إلى تجربة طبيعية. والتي استخدمها ديفيد كارد للتحقيق في كيفية محافظة الهجرة لسوق العمل.

وفي نيسان/أبريل 1980، سمح فيدل كاسترو على نحو غير متوقع لجميع الكوبيين الذين يرغبون في مغادرة البلد بالقيام بذلك. وفي الفترة بين أيار/مايو وأيلول/سبتمبر، هاجر 000 125 كوبي إلى الولايات المتحدة. واستقر العديد منهم في ميامي، مما أدى إلى زيادة في القوة العاملة في ميامي بنسبة 7 في المائة تقريبا. ولدراسة كيفية إصابة هذا النبع الهائل من العمال بسوق العمل في ميامي. قارن ديفيد كارد اتجاهات الأجور والعمالة في ميامي مع تطور الأجور والعمالة في أربع مدن مقارنة.

على الرغم من الزيادة الهائلة في المعروض من العمالة. وجد كارد لا يوجد تأثير سلبي لسكان ميامي مع مستويات التعليم المنخفضة. ولم تنخفض الأجور ولم ترتفع البطالة مقارنة بالمدن الأخرى. ولدت هذه الدراسة كميات كبيرة من العمل التجريبي الجديد، ولدينا الآن فهم أفضل لحافظي الهجرة. فعلى سبيل المثال، أظهرت دراسات المتابعة أن زيادة الهجرة لها أثر إيجابي على الدخل بالنسبة للعديد من الفئات التي ولدت في البلد. في حين أن الأشخاص الذين هاجروا في وقت سابق مصابون سلبا. وأحد التفسيرات لذلك هو أن السكان الأصليين يتحولون إلى وظائف تتطلب مهارات لغوية أصلية جيدة. وحيث لا يضطرون إلى التنافس مع المهاجرين على الوظائف.

كما قدم كارد مساهمات هامة فيما يتعلق بتأثير الموارد المدرسية على نجاح الطلاب في المستقبل على سوق العمل. ومرة أخرى، شككت نتائجه في الحكمة الواردة – فقد أشارت الأبحاث السابقة إلى أن العلاقة بين زيادة الموارد والأداء المدرس. فضلا عن فرص سوق العمل في وقت لاحق من الحياة، كانت ضعيفة. غير أن إحدى المشاكل هي أن العمل السابق لم ينظر في إمكانية تخصيص موارد تعويضية. فعلى سبيل المثال، من المرجح أن يستثمر صانعو القرار بشكل أكبر في نوعية التعليم في المدارس التي ينخفض فيها تحصيل الطلاب.

كما قدم كارد مساهمات هامة فيما يتعلق بتأثير الموارد المدرسية على نجاح الطلاب في المستقبل على سوق العمل. فقد أشارت الأبحاث السابقة إلى أن العلاقة بين زيادة الموارد والأداء المدرسي. فضلا عن فرص سوق العمل في وقت لاحق من الحياة، كانت ضعيفة. غير أن إحدى المشاكل هي أن العمل السابق لم ينظر في إمكانية تخصيص موارد تعويضية. فعلى سبيل المثال، من المرجح أن يستثمر صانعو القرار بشكل أكبر في نوعية التعليم في المدارس التي ينخفض فيها تحصيل الطلاب.

ولدراسة ما إذا كان للموارد المدرسية تأثير على نجاح الطلاب في سوق العمل في المستقبل. قارن ديفيد كارد وألان كروغر عائدات التعليم للأشخاص الذين يعيشون في نفس الولاية في الولايات المتحدة. ولكنهم نشأوا في ولايات صاخبة، الأشخاص الذين نشأوا في ألاباما أو أيوا، ولكنهم يعيشون الآن في كاليفورنيا. والفكرة هي أن الأشخاص الذين انتقلوا إلى كاليفورنيا ولديهم نفس المستوى من التعليم قابلون للمقارنة. إذا كانت العائدات على التعليم تختلف. وربما يرجع ذلك إلى ولاية ألاباما وأيوا بعد أن استثمرت بشكل مختلف في نظم التعليم الخاصة بهم. وجد كارد وكروغر أن الموارد مهمة: فقد زادت عائدات التعليم مع زيادة كثافة المعلمين في الولاية التي نشأ فيها الأفراد.

كما ألهم هذا البحث العديد من الدراسات الجديدة. وهناك الآن دعم تجريبي قوي نسبيا لإظهار أن الاستثمارات في التعليم تغرس نجاح الطلاب في وقت لاحق في سوق العمل. هذا المحافظ قوي بشكل خاص للطلاب من الخلفيات المحرومة.

ثورة في البحوث التجريبية

وتبين مساهمات الفائزين من أوائل التسعينات أنه من الممكن الإجابة على أسئلة هامة عن السبب والإصابة بالعدوى باستخدام التجارب الطبيعية. مساهماتهم تكمل وتعزز بعضها البعض: قاد أنغريست وإمبينز ‘رؤى منهجية حول التجارب الطبيعية وتطبيقات كارد لهذا النهج على الأسئلة الهامة الطريق للباحثين الآخرين. ولدينا الآن إطار متماسك يعني، في جملة أمور، أننا نعرف كيف ينبغي تفسير نتائج هذه الدراسات. لقد أحدث عمل الفائزين ثورة في البحوث التجريبية في العلوم الاجتماعية وحسن بشكل ملحوظ قدرة مجتمع الأبحاث على الإجابة على الأسئلة ذات الأهمية الكبيرة بالنسبة لنا جميعا.

المصادر

1-nobelprize

قررت لجنة نوبل النرويجية منح جائزة نوبل للسلام لعام 2021 لكل من ديمتري موراتوف وماريا ريسا “لجهودهما في حماية حرية التعبير، وهو شرط مسبق للديمقراطية والسلام الدائم.”

وتقول لجنة نوبل عن سبب منحها جائزة نوبل للسلام لصحفيين هذا العام أن عمل الصحافة الحرة والمستقلة والقائمة على الحقائق تهدف إلى الحماية من إساءة استخدام السلطة والأكاذيب والدعاية للحرب. وكما تؤكد أيضا اللجنة أنها مقتنعة بأن حرية التعبير وحرية المعلومات تساعدان على توفير ضمان إعلام حر للجمهور. فبدون حرية التعبير وحرية الصحافة، سيكون من الصعب النجاح في تعزيز الأخوة بين الدول ونزع السلاح وخلق نظام عالمي أفضل لتحقيق النجاح في عصرنا. ولذلك فإن جائزة نوبل للسلام لهذا العام تعبر بقوة عن وصية الراحل ألفريد نوبل.

من هو ديمتري موراتوف

موراتوف هو صحفي روسي ورئيس تحرير صحيفة «نوفاجا جازيتا – Novaja Gazeta» الروسية. وقد قام بتحرير الصحيفة بين عامي 1995 و2017. في عام 2007، حصل موراتوف على جائزة حرية الصحافة الدولية من لجنة حماية الصحفيين. وتُمنح هذه الجائزة للصحفيين الذين يظهرون الشجاعة في الدفاع عن حرية الصحافة في مواجهة الاعتداءات أو التهديدات أو السجن. كما حصل على وسام جوقة الشرف عام 2010 بدرجة فارس. ويعد وسام جوقة الشرف أعلى وسام فرنسي يتم منحه. وحصل أيضًا في عام 2010، على جائزة الحريات الأربع لحرية التعبير في مدينة ميدلبورج بهولندا عن صحيفة نوفاجا جازيتا.

سبب منح موراتوف جائزة نوبل للسلام

تقول لجنة نوبل عن أسباب منح «ديمتري أندرييفيتش موراتوف» جائزة نوبل للسلام أنه قد دافع على مدى عقود عن حرية التعبير في روسيا في ظل ظروف صعبة بشكل متزايد.

فقد قام عام 1993، بتأسيس الصحيفة المستقلة نوفاجا جازيتا. وقد أصبح رئيسًا للتحرير في هذه الصحيفة منذ عام 1995، وقد ظل كذلك لمدى 24 عامًا. وتعد نوفاجا جازيتا هي الصحيفة الأكثر استقلالية في روسيا اليوم. وتتخذ الصحيفة موقفًا نقديًا بشكل أساسي تجاه السلطة. وقد جعلت الصحافة القائمة على الحقائق والنزاهة المهنية في الصحيفة مصدرًا مهمًا للمعلومات حول الجوانب الخاضعة للرقابة في المجتمع الروسي والتي نادرًا ما تذكرها وسائل الإعلام الأخرى. فمنذ إنشائها في عام 1993، نشرت نوفاجا جازيتا مقالات انتقادية حول مواضيع متنوعة. وتتراوح مواضيع الصحيفة بين الفساد وعنف الشرطة والاعتقالات غير القانونية والتزوير الانتخابي و«مصانع الترول – Troll Factories» إلى استخدام القوات العسكرية الروسية داخل روسيا وخارجها.

وقد تعرضت صحيفة نوفاجا جازيتا للعديد من المضايقات والتهديدات والعنف والقتل. فمنذ بداية الصحيفة، قتل ستة من الصحفيين العاملين بها، بمن فيهم «آنا بوليتكوفسكايا – Anna Politkovskaya». وتشتهر آنا بوليتكوفسكاياب بأنها قد كتبت مقالات توضح حقيقة الحرب في الشيشان. وعلى الرغم من عمليات القتل والتهديدات المستمرة، فقد رفض رئيس التحرير موراتوف التخلي عن سياسة الصحيفة المستقلة. وقد ظل موراتوف يدافع باستمرار عن حق الصحفيين في كتابة أي شيء يريدونه حول ما يريدون، طالما أنهم يلتزمون بالمعايير المهنية والأخلاقية للصحافة.

مصانع الترول

ما هي مصانع الترول

يأتي الاسم من مصطلح «ترول – Troll»، وهو الشخص الذي ينضم إلى مناقشة على وسائل التواصل الاجتماعي مثل فيسبوك أو توتير، على سبيل المثال، وينشر تعليقات موجهة نحو رأي معين. وقد تم استخدامها في روسيا لنشر التعليقات في وسائل الإعلام الغربية لنشر تصريحات تشيد بالرئيس فلاديمير بوتين وتنتقد الفساد وسوء توزيع الثروة في الغرب.

يعمل الترول في مباني عديدة في روسيا. قد يبدو شكل المبنى الخارجي مبنى عادي تمامًا لأحد الشركات ويتم وضع أحد اللافتات فوق المبنى حتى لا يثير أي شبهات. يتم العمل في غرف تضم حوالي 20 شخصًا يتحكم فيهم ثلاثة محررين. كان المحررون يفحصون المنشورات ويفرضون غرامات إذا اكتشفوا أن الكلمات قد تم قصها ولصقها، أو كانت مخالفة للأيدولوجيا الروسية. بدأ البعض العمل هناك حيث كان مرتب الشخص أعلى من متوسط العمل في إدارة أي من صفحات التواصل الاجتماعي الأخرى. فقد روى أحد الشهود الذين عملوا هناك أنه قد حصل على 790 دولار شهريًا مقابل العمل في مصانع الترول.

وقد كان للعاملين في صحيفة نوفاجا جازيتا دورًا مهمًا في الكشف عن مصانع الترول. فقد عمل بعض الصحفيين هناك لفترة من الوقت حتى يستطيعوا تقديم وصف مفصل عما كان يحدث في داخل هذه المصانع.

مصانع الترول والانتخابات الرئاسية الأمريكية

تم اصدار لائحة اتهام رسمية، في عام 2018 في الولايات المتحدة الأمريكية، بحق عدد من المواطنين الروس والشركات الروسية. وقد تم اصدار اتهام رسمي لهم بالتدخل في الانتخابات الرئاسية لعام 2016. لم يتم استخدام مصطلح مصانع الترول في اللائحة بشكل صريح ولكن تم توجيه الاتهام لوكالة أبحاث الإنترنت التي تعتبر أحد مصانع الترول. فقد كانت وكالة أبحاث الإنترنت تستخدم حسابات وسائل التواصل الاجتماعي في الولايات المتحدة منذ عام 2014. وقد جاء في لائحة الاتهام أن وكالة أبحاث الإنترنت، ومقرها في سانت بطرسبرغ، كان يعمل بها ما بين 200 إلى 300 شخص، وكان حوالي 80 منهم يركزون على الولايات المتحدة. وتم أدارت الوكالة مجموعة من الحسابات على مواقع التواصل الاجتماعي تبدو مثل الأمريكيين. وقد قامت بذلك لمحاولة دفع الأمريكيين أو التأثير عليهم للاعتقاد بأشياء تريدها الحكومة الروسية.

كيف تتجنب مصانع الترول

لا يقتصر وجود مصانع الترول في أمريكا فقط. ففي تحقيق أجرته شبكة CNN  الإخبارية كشفت فيه أن مصانع الترول موجودة بشكل مكثف في العديد من الدول الأفريقية.

ربما قد لا يمكنك معرفة من الشخص الجالس خلف كل شاشة يكتب تعليقًا على أي من وسائل التواصل الاجتماعي. وقد بالفعل استدعاء العديد من الرؤساء التنفيذيين لشركات التواصل الإجتماعي لجلسات استماع في الكونجرس الأمريكي بخصوص هذا الموضوع. ومن الممكن أن نتمكن قريبًا من معرفة الهوية الحقيقية لجميع الموجودين على وسائل التواصل الاجتماعي.

ورغم ما قد يمثله ذلك من تحدٍ لبعض الأشخاص الموجودين في الدول الديكتاتورية التي قد يسهل عليها ذلك فيما بعد تتبع معارضيها ومضايقتهم. ولكن حتى اللحظة فهناك العديد من الحسابات الوهمية التي تنشر العديد من التعليقات المضللة والموجهة. ولذلك من المهم تحديد المكان الذي تقوم بالحصول على معلوماتك منه. فتعليقات الفيسبوك أو توتير ليست المكان الأمثل لتبني أيدولوجية معينة أو حتى الحصول على وصفة طبية أو معلومة علمية. فقد قدمت وكالة أبحاث الإنترنت حسابات تتحدث مثل الأمريكيين الحقيقيين تمامًا. مما أوقع العديد من الأمريكيين في أحد المغالطات المنطقية وهي «مغالطة التنميط – implicit stereotype». فها هو شخص ما يتحدث مثلك تمامًا يجعل المعلومات التي قد لا تصدقها عادةً مقنعة.

المصادر

[1] Noble Prize Website

[2] The Guardian

[3] CNN

[4] US Today

3 فائزين بنوبل الفيزياء 2021، من هم؟ وماذا قدموا للبشرية؟

قررت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم منح 3 فائزين جائزة نوبل الفيزياء 2021 “للمساهمات الرائدة في فهم الأنظمة الفيزيائية المعقدة”. ويذهب نصف الجائزة للثنائي سيوكورو مانابي الأمريكي Syukuro Manabe والألماني كلاوس هاسلمان Klaus Hasselmann “للنمذجة الفيزيائية لمناخ الأرض، وقياس التباين والتنبؤ بشكل موثوق بظاهرة الاحتباس الحراري”. والنصف الآخر من الجائزة للإيطالي جورجيو باريزي “لاكتشاف تفاعل الاضطراب والتقلبات في الأنظمة الفيزيائية من المقاييس الذرية إلى المقاييس الكوكبية. ويتشارك الفائزون الثلاثة بجائزة نوبل في الفيزياء لهذا العام لدراساتهم عن الظواهر الفوضوية والعشوائية.

نبذة عن دور العلماء الثلاثة في جائزة نوبل الفيزياء 2021

كان لكل من الفائزن الثلاثة بجائزة نوبل نصيبه من الإكتشافات فقد وضع سيوكورو مانابي وكلاوس هاسلمان الأساس لمعرفتنا بمناخ الأرض وكيف تؤثر البشرية عليه. ومُنح جورجيو باريزي الجائزة لمساهماته الثورية في نظرية المواد المضطربة والعمليات العشوائية. تتميز الأنظمة المعقدة بالعشوائية والفوضى ويصعوبة فهمها. لذا تمنح جائزة هذا العام أساليب جديدة لوصف الفوضى والتنبؤ بسلوكها على المدى الطويل.

أحد الأنظمة المعقدة ذات الأهمية الحيوية للبشرية هو مناخ الأرض. أظهر Syukuro Manabe كيف أن زيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي تؤدي إلى زيادة درجات الحرارة على سطح الأرض. في الستينيات، قاد عملية تطوير النماذج الفيزيائية لمناخ الأرض وكان أول من اكتشف التفاعل بين توازن الإشعاع والنقل الرأسي للكتل الهوائية. وضع عمله الأساس لتطوير النماذج المناخية الحالية.

بعد حوالي عشر سنوات، ابتكر كلاوس هسلمان نموذجًا يربط بين الطقس والمناخ. وبذلك أجاب على سؤال لماذا يمكن الاعتماد على النماذج المناخية على الرغم من تغير الطقس وفوضويته. كما طور طرقًا لتحديد إشارات محددة، كبصمات الأصابع التي تتركها الظواهر الطبيعية والأنشطة البشرية في المناخ. تم استخدام أساليبه لإثبات أن ارتفاع درجة الحرارة في الغلاف الجوي ناتج عن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البشرية.

حوالي عام 1980، اكتشف جورجيو باريزي أنماطًا خفية في مواد معقدة غير مرتبة. تعتبر اكتشافاته من بين أهم المساهمات في نظرية الأنظمة المعقدة. فهي تجعل فهم ووصف العديد من المواد والظواهر المختلفة والتي تبدو عشوائية تمامًا أمرًا ممكنًا. ليس فقط في الفيزياء ولكن أيضًا في مجالات أخرى مختلفة تمامًا، مثل الرياضيات وعلم الأحياء وعلم الأعصاب والتعلم الآلي

تأثير البيت الزجاجي

درس الفيزيائي الفرنسي جوزيف فورييه، قبل مائتي عام توازن الطاقة بين إشعاع الشمس تجاه الأرض والإشعاع من الأرض. وقد أدت دراسته لفهم دور الجو في هذا التوازن. إذ يتحول الإشعاع الشمسي الوارد على سطح الأرض إلى إشعاع صادر يمتصه الغلاف الجوي وبالتالي يتم تسخين الغلاف الجوي. وقد سمى الإشعاع الصادر ب «الحرارة الداكنة – Dark Heat » .

يُطلق على الدور الوقائي للغلاف الجوي الآن اسم «تأثير البيت الزجاجي – greenhouse effect». يأتي هذا الاسم من تشابهه مع الألواح الزجاجية للبيت زجاجي. تسمح الألواح لأشعة الشمس الحرارية بالمرور من خلالها، لكنها تحبس الحرارة في الداخل. ومع ذلك، فيجب التأكيد على أن العمليات الإشعاعية في الغلاف الجوي أكثر تعقيدًا بكثير.

استمر السعي بعد فورييه – لاستكشاف التوازن بين الإشعاع الشمسي ذي الموجة القصيرة القادم نحو كوكبنا والأشعة تحت الحمراء الصادرة من الأرض على المدى الطويل على يد العديد من علماء المناخ على مدى القرنين التاليين. وتعد النماذج المناخية المعاصرة هي أدوات قوية بشكل لا يصدق، ليس فقط لفهم المناخ، ولكن أيضًا لفهم الاحتباس الحراري الذي يتحمل البشر مسؤوليته.

تستند النماذج المناخية إلى قوانين الفيزياء، وقد تم تطويرها من نماذج تم استخدامها بالأساس للتنبؤ بالطقس. حيث يتم وصف الطقس في تلك النماذج بالأرقام المستخدمة في الأرصاد الجوية مثل درجة الحرارة أو هطول الأمطار أو الرياح أو السحب، كما يتم إضافة أي تأثير آخر يحدث في المحيطات أو على اليابسة. وتعتمد النماذج المناخية على الخصائص الإحصائية المحسوبة للطقس، مثل القيم المتوسطة، والانحرافات المعيارية، والقيم العظمى والصغرى المقاسة، وما إلى ذلك. وقد لا تستطيع النماذج المناخية إخبارنا بما سيكون عليه الطقس في ستوكهولم في 10 ديسمبر من العام المقبل. ولكن يمكننا الحصول على فكرة عن درجة الحرارة أو مقدار هطول الأمطار الذي يمكن أن نتوقعه في المتوسط ​​في ستوكهولم في ديسمبر.

الدور الرئيسي لثاني أكسيد الكربون

تأثير البيت الزجاجي ضروري للحياة على الأرض لأنه يتحكم في درجة الحرارة. إذ تقوم الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي، مثل: – ثاني أكسيد الكربون والميثان وبخار الماء وغازات أخرى – بامتصاص الأشعة تحت الحمراء أولًا ثم تقوم بعد ذلك بإطلاق هذه الطاقة الممتصة مؤدية إلى تسخين الهواء المحيط للأرض وتسخين الأرض ذاتها من تحته.

تشكل الغازات الدفيئة في الواقع نسبة صغيرة جدًا من الغلاف الجوي الجاف للأرض. ويتكون من النيتروجين والأكسجين بنسبة 99% من حجمه. بينما يمثل ثاني أكسيد الكربون 0.04 % فقط من الحجم. وعلى الرغم من أن بخار الماء يعد أقوى الغازات الدفيئة، فلا يمكننا التحكم في تركيز بخار الماء في الغلاف الجوي. لكن يمكننا التحكم في تركيز ثاني أكسيد الكربون.

تعتمد كمية بخار الماء في الغلاف الجوي بشكل كبير على درجة الحرارة، مما يجعل سلسلة الأحداث تدور في حلقة. إذ يعتمد كل من بخار الماء والحرارة على الأخر في دورة لا نهائية. في حين أن زيادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يجعله أكثر دفئًا، مما يسمح باحتجاز المزيد من بخار الماء في الهواء. ونتيجة لذلك يزداد تأثير الاحتباس الحراري وترتفع درجات الحرارة أكثر. أما انخفاض مستوى ثاني أكسيد الكربون يؤدي إلى تكثف بعض بخار الماء وانخفاض درجة الحرارة.

كيف ساعد سافانتي أرهينيوس ثلاثي نوبل؟

جاء الجزء الأول المهم من حل اللغز حول تأثير ثاني أكسيد الكربون من الباحث السويدي والحائز على جائزة نوبل «سفانتي أرهينيوس – Svante Arrhenius». وبالمناسبة، كان زميله، عالم الأرصاد الجوية «نيلس إيكهولم – Nils Ekholm »، وهو أول من استخدم كلمة تأثير البيت الزجاجي في عام 1901 في وصف تخزين الغلاف الجوي للحرار وإعادة إطلاق الإشعاع.

أدرك أرهينيوس الفيزياء المسؤولة عن تأثير الاحتباس الحراري بحلول نهاية القرن التاسع عشر – وقد استنتج أن الإشعاع الصادر يتناسب طرديًا مع درجة حرارة الجسم المشع المطلقة (T) إلى أس أربعة (T⁴). وكلما كان مصدر الإشعاع أكثر سخونة، كان الطول الموجي للأشعة أقصر. إذ تبلغ درجة حرارة سطح الشمس 6000 درجة مئوية وتطلق أشعة في الطيف المرئي بشكل أساسي ومن ثم تقوم الأرض، مع درجة حرارة سطح 15 درجة مئوية فقط، بإعادة إشعاع الأشعة تحت الحمراء غير المرئية لنا. إذا لم يمتص الغلاف الجوي هذا الإشعاع، فإن درجة حرارة السطح ستكون بالكاد -18 درجة مئوية.

كان أرهينيوس آنذاك يحاول بالفعل معرفة سبب ظاهرة العصور الجليدية المكتشفة حديثًا وقتها. وقد توصل إلى استنتاج مفاده أنه إذا انخفض مستوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى النصف، فسيكون هذا كافيًا للأرض لدخول عصر جليدي جديد. والعكس صحيح – فإن مضاعفة كمية ثاني أكسيد الكربون من شأنها أن تزيد درجة الحرارة بمقدار 5-6 درجات مئوية، وهي نتيجة، من باب الصدفة إلى حد ما، قريبة بشكل مذهل من التقديرات الحالية.

عمل النماذج لتأثير ثاني أكسيد الكربون

في الخمسينيات من القرن الماضي، كان عالم فيزياء الغلاف الجوي الياباني سيوكورو مانابي أحد الباحثين الشباب والموهوبين في طوكيو الذين غادروا اليابان بعد أن دمرتها الحرب، واستمروا في حياتهم المهنية في الولايات المتحدة. كان الهدف من بحث مانابي، مثل بحث أرهينيوس قبل حوالي سبعين عامًا وهو فهم كيف يمكن أن تؤدي المستويات المتزايدة من ثاني أكسيد الكربون إلى زيادة درجات الحرارة. ومع ذلك، بينما ركز أرهينيوس على توازن الإشعاع، فقد قاد مانابي في الستينيات العمل على تطوير نماذج فيزيائية لدمج النقل الرأسي للكتل الهوائية بسبب الحمل الحراري، بالإضافة للحرارة الكامنة لبخار الماء.

ولجعل هذه الحسابات قابلة للإدارة والتحليل، اختار تقليل النموذج إلى بُعد واحد – عمود رأسي، يصل ارتفاعه إلى 40 كيلومترًا في الغلاف الجوي. ومع ذلك، فقد استغرق الأمر مئات من ساعات الحوسبة القيمة لاختبار النموذج من خلال تغيير مستويات الغازات في الغلاف الجوي. وقد كان للأكسجين والنيتروجين تأثيرات ضئيلة على درجة حرارة السطح، بينما كان لثاني أكسيد الكربون تأثير واضح. عندما تضاعف مستوى ثاني أكسيد الكربون، زادت درجة الحرارة العالمية بأكثر من درجتين مئويتين. كما هو موضح في الشكل رقم (1).

وقد أكد النموذج أن التسخين كان بفعل زيادة ثاني أكسيد الكربون. فقد تنبأ مانابي بارتفاع درجات الحرارة بالقرب من الأرض بينما أصبح الغلاف الجوي العلوي أكثر برودة. وإذا كانت الاختلافات في الإشعاع الشمسي مسؤولة عن زيادة درجة الحرارة بدلاً من ذلك، فيجب أن يسخن الغلاف الجوي بأكمله في نفس الوقت.

قبل ستين عامًا، كانت أجهزة الكمبيوتر أبطأ بمئات الآلاف من المرات مما هي عليه الآن. لذلك، كان هذا النموذج بسيطًا نسبيًا، لكن مانابي حصل على الميزات الرئيسية بشكل صحيح.

“يجب عليك التبسيط دائمًا. إذ لا يمكنك منافسة تعقيد الطبيعة، فهناك الكثير من الفيزياء المتضمنة في كل قطرة مطر لدرجة أنك لن تتمكن أبدًا من حساب كل شي”.

مانابي

أدت الأفكار المستمدة من النموذج أحادي البعد إلى نموذج مناخي ثلاثي الأبعاد، نشره مانابي في عام 1975. ويعد نموذج مانابي خطوة كبيرة أخرى على طريق فهم أسرار المناخ.

الطقس الفوضوي

بعد حوالي 10 سنوات من مانابي، نجح كلاوس هاسلمان في الربط بين الطقس والمناخ من خلال إيجاد طريقة للتغلب على التغيرات المناخية السريعة والفوضوية التي مثلت إزعاجًا ضخمًا للحسابات. مما لا شك فيه أن كوكبنا يشهد تغيرات هائلة في طقسه لأن الإشعاع الشمسي موزع بشكل غير متساوٍ جغرافيًا وعلى مر الزمن.

الأرض مستديرة تقريبًا. لذا فإن عددًا أقل من أشعة الشمس يصل إلى خطوط العرض الأعلى من تلك الموجودة في الأسفل حول خط الاستواء. أضف إلى ذلك أن محور الأرض مائل، مما ينتج عنه اختلافات موسمية في الإشعاع الوارد. وتتسبب الاختلافات في الكثافة بين الهواء الأكثر دفئًا والهواء الأكثر برودة في حدوث عمليات نقل هائلة للحرارة بين خطوط العرض المختلفة، وبين المحيطات والأرض، وبين الكتل الهوائية الأعلى والأدنى. تؤدي كل تلك المتغيرات إلى تحكم وتوازن في الطقس على سطح كوكبنا.

أثر الفراشة

كما نعلم جميعًا، فإن إجراء تنبؤات موثوقة حول الطقس لأكثر من 10 أيام قادمة يمثل تحديًا حقيقيًا. لكن قبل مائتي عام، تنبأ العالم الفرنسي الشهير «بيير سيمون دي لابلاس – Pierre-Simon de Laplace»، أنه إذا عرفنا للتو موقع وسرعة جميع الجسيمات في الكون، فيجب أن نتمكن من حساب ما حدث وما سيحدث في عالمنا. ومن حيث المبدأ، يجب أن يكون هذا صحيحًا؛ فقوانين الحركة التي وضعها نيوتن منذ ثلاثة قرون، والتي تصف أيضًا النقل الجوي في الغلاف الجوي، حتمية تمامًا – فهي لا تحكمها الصدفة.

ومع ذلك، لا شيء يمكن أن يكون أكثر خطأً عندما يتعلق الأمر بالطقس. فمن الناحية العملية، من المستحيل أن تكون دقيقًا بدرجة كافية – لتحديد درجة حرارة الهواء أو الضغط أو الرطوبة أو ظروف الرياح لكل نقطة في الغلاف الجوي. وأيضًا نتيجة للعلاقات غير الخطية؛ يمكن للانحرافات الصغيرة في القيم الأولية أن تجعل نظام الطقس يتطور بطرق مختلفة تمامًا.

واستنادًا إلى مسألة ما إذا كانت فراشة ترفرف بجناحيها في البرازيل يمكن أن تسبب إعصارًا في تكساس، فقد سميت هذه الظاهرة ب «تأثير الفراشة – The butterfly effect». من الناحية العملية، هذا يعني أنه من المستحيل إصدار تنبؤات جوية طويلة الأجل – فالطقس فوضوي جدًا؛ وقد وصل عالم الأرصاد الجوية الأمريكي «إدوارد لورنز – Edward Lorenz» لهذا الاكتشاف في الستينيات فوضع الأساس لنظرية الفوضى الحالية.

استخراج النتائج من البيانات الصاخبة

كيف يمكننا إنتاج نماذج مناخية موثوقة لعدة عقود أو مئات السنين في المستقبل، بالرغم من كون الطقس مثالًا كلاسيكيًا على النظام الفوضوي؟ حوالي عام 1980، أظهر كلاوس هاسلمان كيف يمكن وصف ظواهر الطقس المتغيرة بشكل فوضوي بأنها ضوضاء متغيرة بسرعة. بالتالي وضع هاسلمان تنبؤات مناخية طويلة الأجل على أساس علمي ثابت. علاوة على ذلك، فقد طور طرقًا لتحديد تأثير الإنسان على درجة الحرارة العالمية المرصودة.

كطالب دكتوراه شاب في الفيزياء في هامبورغ، ألمانيا، في الخمسينيات من القرن الماضي، عمل هاسلمان على ديناميكيات الموائع. ثم بدأ في تطوير الملاحظات والنماذج النظرية لأمواج وتيارات المحيطات. ومن ثم انتقل إلى كاليفورنيا واستمر في علم المحيطات، حيث التقى بزملاء مثل «تشارلز ديفيد كيلينج – Charles David Keeling». بدأ هاسلمان مع كيلينج جوقة مادريجال. كيلينج هو أحد أعظم علماء المناخ. بدأ كيلينج في عام 1958، ما يعرف الآن بأطول سلسلة من قياسات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي في مرصد «Mauna Loa» في هاواي. لم يتوقع هاسلمان أنه سيستخدم في عمله اللاحق منحنى كيلنج بانتظام، والذي يُظهر التغيرات في مستويات ثاني أكسيد الكربون.

معضلة التنبؤ المناخي

يمكن تشبيه الحصول على نموذج مناخي من بيانات الطقس الصاخبة من خلال تمشية كلب يركض بعيدًا، للخلف وللأمام، يمينًا ويسارًا وحول ساقيك. كيف يمكنك استخدام مسارات الكلب لمعرفة ما إذا كنت تمشي أم لا تزال واقفة؟ أو هل تمشي بسرعة أو ببطء؟ مسارات الكلب هي التغيرات في الطقس، والمشي الخاص بك هو المناخ المحسوب. هل من الممكن حتى استخلاص استنتاجات حول الاتجاهات طويلة الأجل في المناخ باستخدام بيانات الطقس الفوضوية والصاخبة؟

تتمثل إحدى الصعوبات الإضافية في أن التقلبات التي تؤثر على المناخ متغيرة للغاية بمرور الوقت – فقد تكون سريعة، مثل قوة الرياح أو درجة حرارة الهواء، أو بطيئة جدًا، مثل ذوبان الصفائح الجليدية واحترار المحيطات. على سبيل المثال، قد يستغرق التسخين المنتظم بدرجة واحدة فقط ألف عام للمحيطات، ولكن فقط بضعة أسابيع للغلاف الجوي. كانت الحيلة الحاسمة هي دمج التغيرات السريعة في الطقس في الحسابات كضوضاء، وإظهار كيف تؤثر هذه الضوضاء على المناخ.

ابتكر هاسلمان نموذجًا مناخيًا عشوائيًا، وأتى إلهامه من نظرية ألبرت أينشتاين للحركة البراونية، والتي تسمى أيضًا المشي العشوائي. باستخدام هذه النظرية، أوضح هاسلمان أن الغلاف الجوي سريع التغير يمكن أن يتسبب في الواقع في تغيرات بطيئة في المحيط.

أساليب النظم المضطربة

حوالي عام 1980، قدم جورجيو باريزي اكتشافاته حول كيفية تحكم الظواهر العشوائية بقواعد خفية. يعتبر عمله الآن من بين أهم المساهمات في نظرية الأنظمة المعقدة.

تعود جذور الدراسات الحديثة للأنظمة المعقدة إلى الميكانيكا الإحصائية التي طورها جيمس سي ماكسويل ولودفيج بولتزمان وجوزيه ويلارد جيبس ​​في النصف الثاني من القرن التاسع عشر. كان على هذه الطريقة أن تأخذ الحركات العشوائية للجسيمات في الاعتبار، لذلك كانت الفكرة الأساسية هي حساب متوسط ​​تأثير الجسيمات بدلاً من دراسة كل جسيم على حدة. على سبيل المثال، درجة الحرارة في الغاز هي مقياس لمتوسط ​​قيمة طاقة جزيئات الغاز. تحقق الميكانيكا الإحصائية نجاحًا كبيرًا، لأنها تقدم تفسيرًا مجهريًا للخصائص المجهرية في الغازات والسوائل، مثل درجة الحرارة والضغط.

يمكن اعتبار الجزيئات الموجودة في الغاز على أنها كرات صغيرة، تطير بسرعة تزيد مع ارتفاع درجات الحرارة. وعندما تنخفض درجة الحرارة أو يزداد الضغط، تتكثف الكرات أولاً لتصبح سائلًا ثم تتحول إلى مادة صلبة. غالبًا ما تكون هذه المادة الصلبة عبارة عن بلورة، حيث يتم تنظيم الكرات في نمط منتظم. ومع ذلك، إذا حدث هذا التغيير بسرعة، فقد تشكل الكرات نمطًا غير منتظم لا يتغير حتى لو تم تبريد السائل أو ضغطه معًا. وإذا تكررت التجربة، فستشكل الكرات نمطًا جديدًا، على الرغم من حدوث التغيير بالطريقة نفسها تمامًا. فما سبب اختلاف النتائج؟

ظاهرة الإحباط

تعتبر هذه الكرات المضغوطة نموذجًا بسيطًا للزجاج العادي والمواد الحبيبية، مثل الرمل أو الحصى. ومع ذلك، كان موضوع عمل باريزي الأصلي مختلفًا نوعًا ما، فقد كان عن «الزجاج الدوار – spin glass». ويعد الزجاج الدوار هذا نوع خاص من السبائك المعدنية حيث تخلط ذرات الحديد بشكل عشوائي مثل شبكة من ذرات النحاس. على الرغم من وجود عدد قليل من ذرات الحديد، إلا أنها تغير الخصائص المغناطيسية للمادة بطريقة جذرية ومحيرة للغاية. إذ تتصرف كل ذرة حديد كمغناطيس صغير، ويطلق على الذرة الواحدة «دوارة – Spin»، وتتأثر بذرات الحديد الأخرى القريبة منها. في المغناطيس العادي، تدور جميع الدورات في نفس الاتجاه. ولكن في الدوران الزجاجي؛ تريد بعض أزواج الدورات أن تشير في نفس الاتجاه وأخرى تريد أن تشير في الاتجاه المعاكس وتسمى هذه الظاهرة ب «الإحباط – frustration ».

آثار الإحباط كثيرة ومتنوعة في كل من الزجاج المغزلي والمواد الحبيبية والتي تعد أمثلة على الأنظمة المحبطة. حيث يجب على مختلف المكونات أن ترتب نفسها بطريقة تكون بمثابة حل وسط بين القوى المضادة. السؤال هو كيف يتصرفون وما هي النتائج؟ باريسي كان الخبير اللازم للإجابة على هذه الأسئلة للعديد من المواد والظواهر المختلفة. كانت اكتشافاته الأساسية حول بنية النظارات الدوارة عميقة جدًا لدرجة أنها لم تؤثر على الفيزياء فحسب. أثرت اكتشافات باريزي أيضًا على الرياضيات وعلم الأحياء وعلم الأعصاب والتعلم الآلي. فهذه المجالات كلها تتضمن مشكلات مرتبطة بشكل مباشر بالإحباط.

درس باريزي أيضًا العديد من الظواهر الأخرى التي تلعب فيها العمليات العشوائية دورًا حاسمًا في كيفية إنشاء الهياكل وكيفية تطورها. كما تعامل مع أسئلة مثل: لماذا تتكرر العصور الجليدية بشكل دوري؟ هل يوجد وصف رياضي أكثر عمومية للفوضى والأنظمة المضطربة؟ أو – كيف تنشأ الأنماط عند تزقزق آلاف الطيور؟ قد يبدو هذا السؤال بعيدًا عن الدوران الزجاجي. ومع ذلك، قال باريزي إن معظم أبحاثه قد تناولت كيفية تحول السلوكيات البسيطة إلى سلوكيات جماعية معقدة، وهذا ينطبق على كل من الزجاج الدوار والطيور.

“تُظهر الاكتشافات التي تم الاعتراف بها هذا العام أن معرفتنا بالمناخ تستند إلى أساس علمي متين، قائم على تحليل دقيق للملاحظات. ولقد ساهم جميع الحائزين على جائزة هذا العام في اكتساب رؤية أعمق لخصائص وتطور الأنظمة الفيزيائية المعقدة”

Thors Hans Hansson ، رئيس لجنة نوبل للفيزياء 2021

المصدر

[1] noble Prize website

تمنح جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب لعام 2021 لديفيد جوليوس وأرديم باتابوتيان لاكتشافهما للمحولات الحرارية والميكانيكية. إن مسألة كيفية إحساسنا بالعالم المادي من خلال الإحساس الجسدي قد سحرت البشرية لآلاف السنين. خلال النصف الأول من القرن العشرين ، أصبح من الواضح أن درجة الحرارة والضغط ينشطان أنواعا مختلفة من الأعصاب في الجلد. ومع ذلك ، فإن هوية المحولات الجزيئية المسؤولة عن استشعار وتحويل الحرارة والبرد واللمس إلى نبضات عصبية في الجهاز العصبي الحسي ظلت لغزا حتى الاكتشافات الممنوحة مع جائزة نوبل لهذا العام.

خلفية علمية

رغب ديفيد جوليوس تحديد الهدف الخلوي من الكابسايسين (المكون الحار في الفلفل الحار). كما اعتقد أن هذا يمكن أن توفر منظور أعمق وأكثر وضوحا لفهم آليات الألم. استخدم مكتبة الـcDNA (مزيج من DNA المستنسخة من الجينات الوظيفية فقط داخل الخلايا ويتم تخزينها ك “مكتبة”) من الخلايا العصبية الحسية للبحث عن جين يمكن أن يمنح حساسية الكابسايسين للخلايا التي لا تستجيب عادة. استطاعت مكتبه cDNA تحديد الجين المسؤول عن تكوين قناة أيونية جديدة (تسمى الآن TRPV1) تنتمي إلى عائلة من القنوات الأيونية تسمي “Transient receptor potential channel” (مجموعة من القنوات الأيونية تقع في الغالب على غشاء البلازما في العديد من الخلايا الحيوانية).

الأهم من ذلك، تبين أن مستقبل الـ TRPV1 يتم تفعيله من قبل درجات الحرارة المؤلمة أو الضارة. بعد اكتشاف TRPV1، قدم ديفيد جوليوس وأرديم باتابوتيان بشكل مستقل تقدما مهما آخر مع اكتشاف TRPM8، وهو مستقبل له علاقة بالإحساس بالبرد.
تم تحديد عدة مستقبلات TRP إضافية في وقت لاحق قادرة علي نقل المعلومات الحرارية داخل النظام الحسي الجسدي. وهكذا، فإن الاكتشاف الجوهري ل TRPV1 من قبل ديفيد جوليوس فتح الباب أمام الفهم الجزيئي للإحساس بالحرارة. عرض آرديم باتابوتيان مجموعة للجينات المرشحة التي يتم ترجمتها في الخلية ال‎ميكانيكِيَّةٌ الحِسِّيَّة‎ لتحديد القنوات الأيونية التي يتم تنشيطها بواسطة المحفزات الميكانيكية.

تم تحديد قناتين أيونيتين نشطتين ميكانيكيا، تسمى PIEZO1 و PIEZO2. وتبين أنها تمثل فئة جديدة تماما من القنوات الأيونية التي تعمل كمستشعرات ميكانيكية. الأهم من ذلك، أظهر باتابوتيان أيضا أن PIEZO2 هو محول ميكانيكي الرئيسي في الأعصاب الجسدية وهو مطلوب لتصورنا للمس الخارجي و “الإحساس العميق -proprioception” .
وقد فتح اكتشاف الفائزَين أحد أسرار الطبيعة من خلال شرح الأساس الجزيئي لاستشعار الحرارة والبرد والقوة الحركية، وهو أمر أساسي لقدرتنا على الشعور والفهم والتفاعل مع بيئتنا الداخلية والخارجية.

التوصيل العصبي

لقد حير الإحساس الجسدي البشرية لآلاف السنين. في محاولة لشرح كيفية تفاعلنا مع الحرارة. صور الفيلسوف رينيه ديكارت في القرن السابع عشر أن جزيئات النار سحبت خيطا بين الجلد والدماغ. في ثمانينيات القرن التاسع عشر تبين أن بقع حسية مختلفة على الجلد تتفاعل مع محفزات محددة مثل اللمس أو الحرارة أو البرد. مما يشير إلى أن المحفزات المختلفة تتفاعل مع وتثير أنواعا مختلفة من الأعصاب.

ثلاث جوائز نوبل سابقة في علم وظائف الأعضاء أو الطب قد عززت بشكل كبير فهمنا للجهاز العصبي الحسي الجسدي. في عام 1906، حصل كاميلو غولجي وسانتياجو رامون إي كاخال على جائزة نوبل لعملهما على هيكل الجهاز العصبي، والذي تضمن وصفا تشريحيا للنظام الحسي الجسدي.

حصل السير تشارلز شيرينغتون وإدغار أدريان على جائزة نوبل في عام 1932 لاكتشافاتهما فيما يتعلق بوظيفة الخلايا العصبية، بما في ذلك وصف الخلايا العصبية الحسية. في عام 1944، حصل جوزيف إرلانغر وهربرت سبنسر غاسر على جائزة نوبل لاكتشافاتهما المتعلقة بالوظائف المتمايزة للألياف العصبية الحسية الجسدية الواحدة. أرست هذه الاكتشافات مبادئ هامة لانتقال “جهد الفعل-action potentials” على طول والألياف العصبية الحسية العضلية والجلدية.

اكتشاف أنواع مختلفة من الألياف العصبية مع سرعات التوصيل مختلفة، وبداية تنشيط أو استثارة الخلية العصبية وفترات التمنع (فترة زمنية تكون خلالها الخلية غير قادرة على تكرار “جهد الفعل-action potentials” )، جعلت من الممكن ربط أنواع محددة من الألياف العصبية إلى متثيرات حسية جسدية مختلفة، مثل “الإحساس العميق -proprioception” (الشعور بحركة الجسم ومكانة في الفراغ)، والإحساس باللمس ودرجة الحرارة.

ومع ذلك، ظلت الأسئلة الأساسية دون حل: ما هي طبيعة والهوية الجزيئية للمستقبلات التي يمكن أن تستشعر درجة الحرارة واللمس؟ وكيف يمكن لتلك أجهزة الاستشعار تحويل المحفزات إلى اسثارات داخل الألياف الحسية الجسدية العصبية؟

استشعار البيئة

القدرة على الشعور والتكيف مع البيئة أمر ضروري للبقاء على قيد الحياة في جميع الكائنات الحية. على سبيل المثال، تتكيف البكتيريا مع التغيرات في القوة التناضحية من خلال تفعيل قنوات الأيونات الحسية الحركية مما يمكنها من البقاء على قيد الحياة عندما تكون محاصرة في مياه الأمطار. في البشر والحيوانات الأخرى ، ينشأ الإحساس الجسدي من سطح الجسم أو الأعضاء الداخلية ويمنحنا الشعور باللمس ، و”الإحساس العميق -proprioception” ، والألم ودرجة الحرارة. وهذه وظائف حيوية تسمح للكائنات الحية بالتكيف باستمرار مع التغيرات في البيئة الخارجية والداخلية.

تتضمن الحواس الجسدية مسارات حسية طرفية تستشعر وتحول معلومات حسية حول الخصائص الفيزيائية لمختلف المحفزات (مثل الميكانيكية والحرارية) إلى إشارات كهربائية يتم نقلها إلى الجهاز العصبي المركزي. الشعور باللمس بدأ من خلال استشعار قوة حركية، ويوفر لنا التعرف على الملمس والحجم والشكل لشيء ما بالإضافة إلى الإحساس بالاهتزاز. هذا الشعور، على سبيل المثال، يسمح لنا بالتعرف على نعومة الوسادة، أو المداعبة اللطيفة للبشرة أو الشعور بالنسيم. قدرة التمييز للصفات الإدراكية المختلفة ينشأ من وظائف فريدة من نوعها لمجموعة متنوعة من الخلايا العصبية الحسية المشاركة في الإحساس باللمس.

وهكذا، المحفزات المختلفة، مثل تحزز وتمدد الجلد، وميلان الشعر أو الاهتزاز، كل هذا ينشط أنواع مختلفة من الخلايا العصبية الحسية. ينقل النظام الحسي الجسدي أيضا معلومات عن حركة الأطراف ووضعها في الفراغ، مما يسمح لنا بالشعور عندما يتم تمديد ذراع أو ساق أو طيها.

وهناك جانب آخر من الإحساس الجسدي يتعلق بالألم الناجم عن المحفزات الضارة التي تنشط فئة من الألياف العصبية متعددة الوسائط (تسمى nociceptors) استجابةً لقوة ميكانيكية قوية وحرارة مؤلمة. تنقل هذه المستقبلات معلومات عن التغيرات الضارة المحتملة في بيئتنا المادية، على سبيل المثال عند لمس موقد ساخن أو وضع يدك في الماء المثلج. وبناء على ذلك، يمثل الألم آلية وقائية أساسية تمنع تلف الأنسجة من خلال ردود الفعل المنعكسة.

من خلال عملهم الرائد، حدد الحائزون على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب لعام 2021 المحولات الجزيئية التي طال البحث عنها لاستشعار درجة الحرارة والقوة الميكانيكية. إن اكتشافاتهم قد فتحت واحدة من أسرار المتبقية من كيفية الإحساس الجسدي تمكننا من الشعور والتفاعل مع العالم المادي.

اكتشاف قنوات أيونية حساسة للحرارة للإحساس الحراري

كابسايسين (8-methyl-N-vanillyl-6-nonenamide)، المكون النشط من الفلفل الحار، يعطي الإحساس حرقان عند تناول الطعام حار. قدمت الدراسات على المادة الكيميائية رؤى هامة فتحت لاكتشاف أول مستقبلات حساسة للحرارة. أظهرت الدراسات في الخمسينيات أن تعرق الرأس يحدث عندما يكون الفلفل الحار على اتصال بالفم أو الشفاه، وهي ظاهرة تسمى التعرق التذوقي.
خلال العقود التالية، تم الاستدلال أن الكابسايسين يعمل على الأعصاب الحسية ويحث التيارات الأيونية. كما تبين أيضا أن الحرارة الضارة تنشط القنوات الأيونية في الخلايا العصبية الحسية. ومع ذلك، لم يكن من الواضح تماما ما إذا كانت القناة نفسها هي محول الطاقة الحرارية.

اكتشاف TRPV1 كقناة أيونية حساسة حراريا في الخلايا العصبية الحسية

في أواخر 1990s, قام ديفيد جوليوس في جامعة كاليفورنيا, سان فرانسيسكو, بمتابعة مشروع لتحديد مستقبلات الكابسايسين. كان يعتقد أن فهم عمل الكابسايسين يمكن أن يوفر فهم أكبر لإشارات الألم. جنبا إلى جنب مع زميل ما بعد الدكتوراه، مايكل ج. كاترينا، قرر جوليوس بإدراج جينات داخل خلايا على أساس افتراض أن جين واحد يمكن أن يمنح حساسية الكابسايسين في الخلايا التي عادة ما تكون غير حساسة للكابسايسين.
للعثور على هذا الجين المزعوم، قدم جوليوس وزملاء العمل مكتبة cDNA من “العُقد العصبية الجذرية الظهرية-dorsal root ganglia” لقوارض التي تحتوي علىالخلايا العصبية الحسية التي تنشط عن طريق الكابسايسين. تم تحويل الخلايا غير الحساسة للكابسايسين مع دفعات من هذه cDNAs.وفي نهاية المطاف تم عزل نسخة cDNA واحدة قادرة على الاستجابة للكابسايسين.
استطاعت مكتبه cDNA تحديد الجين المسؤول عن تكوين قناة أيونية جديدة (تسمى الآن TRPV1).

كما أشار إلى أن الخلايا المعدلة أصبحت حساسة للآثار الضارة الناجمة عن الكابسايسين وأنه يمكن حظر الاستجابات التي تثيرها الكابسايسين عن طريق مضاد للكابسايسين. كما وُجد أن TRPV1 يتم التعبير عنه وترجمتة في خلايا “مستقبلات الألم – nociceptive” في “العُقد العصبية الجذرية الظهرية-dorsal root ganglia”
، وهذا يوفر تفسيرا للإجراءات الانتقائية للكابسايسين على هذه الخلايا (الشكل 2).

أثناء استكشاف فسيولوجيا “TRPV1” ، درس جوليوس حساسية هذا المستقبل لارتفاع درجة الحرارة ووجد تنشيطا واضحا بواسطة الحرارة مما يؤدي إلى تدفق ايونات الكالسيوم الخلوية. كشف القياس المباشر للتيارات باستخدام “patch-clamp recordings” عن تيار غشاء محدد يثير الحرارة مع خصائص مماثلة لتلك الخاصة بالخلايا العصبية الحسية. وعلاوة على ذلك، كان بداية تنشيط “TRPV1” (فوق 40 درجة مئوية) على مقربة من بداية تنشط احساس الألم الحراري (الشكل 3).

الدراسات السريرية الحديثة لمضادات TRPV1 انتقائية تؤكد أن هذه القناة الأيونية لها دور رئيسي لاستشعار الحرارة الضارة في البشر.
الاكتشاف الجوهري لTRPV1 كقناة أيونية تعمل بالحرارة والكابسايسين في عام 1997 فتح المجال ومثل إنجازا بارزا في سعينا لفهم الأساس الجزيئي والعصبي للاستشعار الحراري.

تم تحديد بنية TRPV1 من خلال مجهر إلكتروني عالي التبريد بالتعاون بين مختبري جوليوس ويفان تشنغ. يبدو أن TRPV1 لديها بوابتين تغلقان الطريق أمام أي ايونات.

الإحساس بالحرارة الضارة

في حين تم العثور على TRPV1 أن يكون لها دور حاسم لزيادة الحساسية للحرارة أثناء الالتهاب، كان من الواضح أن المستقبلات الحساسة للحرارة الأخرى يجب أن توجد لأن الحيوانات التي تفتقر إلى TRPV1 أظهرت فقط خسارة طفيفة من الإحساس الحراري الضار الحاد. في عام 2011، حددت مجموعة Voets ان “TRPM3” يعمل كمستشعر ثان للحرارة الضارة في الفئران التي لا يوجد بها TRPV1 . ومع ذلك ، فإن تعطيل كل من Trpv1 و Trpm3 في الفئران، لكنه لم يقض على الاستجابات للحرارة الضارة. ولذلك تحول الاهتمام إلى قناة ثالثة من قناة TRP. ألا وهي TRPA1 التي اكتشفت في عام 2004 كمحول للمواد الكيميائية الحارقة بشكل مستقل من قبل مختبرات جوليوس وباتابوتيان.

قناة TRPA1 الأيونية متعددة المهام ويمكن تنشيطها بمواد كيميائية مختلفة ، وكذلك بالبرد والحرارة وتختلف بين أنواع الثدييات.
وبسبب هذا التعقيد، دور TRPA1 كمستشعر للحرارة في الخلايا العصبية الحسية الثديية مازال محل نقاش.
تم حل مسألة القنوات الأيونية التي تساهم في الإحساس الحراري الضار في الفئران عندما أظهرت مجموعة Voets أنها تعتمد على ثلاثية من القنوات الأيونية. وهي TRPV1 و TRPM3 و TRPA1.

اكتشاف “PIEZO2″ كقناة أيونية حساسة لللمس و”الإحساس العميق -proprioception”

تمثل بروتينات PIEZO فئة جديدة تماما من القنوات الميكانيكية الحسية للحيوانات الفقارية دون أي تشابه مع عائلات قنوات الأيونات المعروفة سابقا. وهي أكبر الوحدات الفرعية لقناة أيونات للغشاء الخلوي التي تم تحديدها حتى الآن، وتتألف من 2500 من الأحماض الأمينية. وقد كشف عمل باتابوتيان هيكل عالية الدقة من PIEZO1 و PIEZO2. وأظهرت أن هذه القنوات تشكل هياكل متجانسة مع المسام المؤينة المركزية وثلاثة شفرات هامشية “mechanosensing propeller-shaped blades”.
الشفرات الثلاثة منحنية للخارج وللأعلى حيث تكون واع نانوي صغير في سطح غشاء الخلية. عندما يتم تطبيق قوة ميكانيكية على الغشاء ، تتسطح الشفرات المنحنية وتؤدي إلى فتح المسام المركزية. يولد الهيكل الشبيه بالمروحة مع الشفرات المنحنية توسعا كبيرا في منطقة الغشاء. مما يفسر على الأرجح الاحساس الحركي الرائع لقنوات PIEZO.

أهمية الاكتشاف للبشر والطب

كانت الدراسات السلوكية للنماذج الحيوانية حاسمة لفهمنا للآليات الجزيئية الكامنة وراء درجة الحرارة واللمس. ومع ذلك ، فمن المستحيل تلخيص الأحاسيس الجسدية البشرية بالكامل في الحيوانات ولا يمكننا أن نعرف حقا ما إذا كان القوارض يستشعر اللمس أو “الإحساس العميق -proprioception” من خلال مجرد دراسة ردود فعله. ولذلك قدمت الدراسات التي أجريت على الأشخاص الذين يعانون من طفرات جينية في قنوات TRP و PIEZO رؤى هامة حول أدوار هذه القنوات في نقل درجة الحرارة والألم واللمس والاهتزاز وال “الإحساس العميق -proprioception”.

ملاحظات ختامية

قد سمحت لنا الاكتشافات الرائدة لقنوات TRPV1 وTRPM8 و PIEZO من قبل الحائزين على جائزة نوبل لهذا العام بفهم كيفية استشعار الحرارة والبرد والقوة الميكانيكية وتحويلها إلى نبضات عصبية تمكننا من إدراك العالم من حولنا والتكيف معه. قنوات TRP هي اساسية لقدرتنا على إدراك درجة الحرارة. قناة PIEZO2 يمنحنا مع اللمس و “الإحساس العميق -proprioception”. كما تساهم قنوات TRP و PIEZO في العديد من الوظائف الفسيولوجية الإضافية اعتمادا على درجة حرارة الاستشعار أو المحفزات الميكانيكية (الشكل 6).

وتركز البحوث المكثفة الجارية الناشئة عن الاكتشافات الحائزة على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب لعام 2021 على توضيح وظائف هذه المستقبلات في مجموعة متنوعة من العمليات الفسيولوجية وتطوير علاجات لمجموعة واسعة من الحالات المرضية، بما في ذلك الألم المزمن.

المصادر

1-nobelprize