بقلم: أيمن الشرقاوي
أحمد زويل لم يخترع الفيمتوثانية… بل جعل العالم يرى التفاعلات الكيميائية لأول مرة
كيف غيّر عالم مصري فهم البشرية للكيمياء واستحق جائزة نوبل؟
بقلم: د. أيمن السيد الشرقاوي (Ayman E. El-Sharkawey)
يعتقد كثيرون أن العالم المصري الراحل الدكتور أحمد حسن زويل حصل على جائزة نوبل لأنه “اخترع الفيمتوثانية”. ورغم انتشار هذه العبارة في وسائل الإعلام وعلى مواقع التواصل الاجتماعي، فإنها ليست صحيحة علميًا.
فـالفيمتوثانية ليست اختراعًا، وإنما وحدة قياس للزمن تعادل جزءًا من مليون مليار جزء من الثانية (10⁻¹⁵ ثانية)، تمامًا كما أن السنتيمتر وحدة لقياس الطول، وليس اختراعًا بحد ذاته.
لكن السؤال الأهم هو: ما الإنجاز الحقيقي الذي جعل أحمد زويل يدخل تاريخ العلم من أوسع أبوابه؟
عندما كانت الكيمياء ترى البداية والنهاية فقط
على مدار أكثر من قرنين، استطاع العلماء تفسير آلاف التفاعلات الكيميائية، وعرفوا المواد الداخلة في التفاعل والنواتج النهائية، لكن ظل هناك سؤال محير:
ماذا يحدث بين البداية والنهاية؟
كيف تنكسر الروابط الكيميائية؟ وكيف تتكون روابط جديدة؟ وكيف تتحرك الذرات في أثناء التفاعل؟
كانت هذه المرحلة تحدث بسرعة تفوق قدرة أي وسيلة رصد عرفها الإنسان، ولذلك بقيت أشبه بـ”الصندوق الأسود” في الكيمياء.
السر يكمن في الفيمتوثانية
معظم التفاعلات الكيميائية تحدث خلال زمن بالغ القصر يُقاس بالفيمتوثانية.
ولكي نتخيل هذا الرقم المذهل، فإن الثانية الواحدة تحتوي على ألف تريليون فيمتوثانية.
أي أن ما يحدث داخل الجزيئات يتم في زمن أقصر من أن تدركه أسرع الكاميرات التقليدية بملايين المرات.
ولهذا السبب، لم يكن أحد يستطيع رؤية الذرات وهي تتحرك أثناء التفاعل.
هنا بدأ إنجاز أحمد زويل
استطاع الدكتور أحمد زويل تطوير تقنية تعتمد على نبضات ليزر فائقة القصر، تعمل بطريقة دقيقة للغاية.
تبدأ النبضة الأولى بإطلاق التفاعل الكيميائي، ثم تتبعها نبضة ثانية بعد زمن محسوب بالفيمتوثواني، فتلتقط “لقطة” لما يحدث داخل الجزيء.
وعند تكرار هذه العملية آلاف المرات، أمكن تجميع صور متتابعة تشبه الفيلم السينمائي، تكشف حركة الذرات لحظة بلحظة.
لأول مرة في التاريخ، أصبح العلماء يشاهدون التفاعل الكيميائي وهو يحدث أمامهم، بدلًا من الاكتفاء بدراسة نتائجه بعد انتهائه.
ومن هنا وُلد فرع علمي جديد حمل اسم كيمياء الفيمتو (Femtochemistry)، وهو الإنجاز الذي مُنح بسببه الدكتور أحمد زويل جائزة نوبل في الكيمياء عام 1999.
لماذا كان هذا الاكتشاف ثورة علمية؟
إن رؤية الذرات أثناء حركتها لم تكن مجرد إنجاز تقني، بل غيّرت منهج البحث العلمي بالكامل.
فقد أصبح بالإمكان:
- فهم آليات التفاعلات الكيميائية بدقة غير مسبوقة.
- تصميم محفزات كيميائية أكثر كفاءة.
- تطوير أدوية تستهدف التفاعلات الجزيئية بدقة أعلى.
- ابتكار مواد متقدمة ذات خصائص جديدة.
- المساهمة في تطوير تقنيات الطاقة والخلايا الشمسية والإلكترونيات النانوية.
- فتح الطريق أمام تقنيات التصوير الإلكتروني رباعي الأبعاد (4D Electron Microscopy) التي واصل زويل تطويرها لاحقًا.
تشبيه يقرب الفكرة
تخيل أنك تشاهد مباراة كرة قدم، لكن الكاميرا تلتقط صورة واحدة فقط قبل تسجيل الهدف وصورة أخرى بعده.
ستعرف النتيجة، لكنك لن تعرف كيف سُجل الهدف.
هذا تمامًا ما كان يحدث في الكيمياء قبل أحمد زويل.
أما بعد تطوير تقنية الفيمتو، فقد أصبح العلماء يمتلكون كاميرا فائقة السرعة تسجل كل حركة للذرات أثناء التفاعل، وكأن الزمن تباطأ إلى درجة تسمح بدراسة كل خطوة على حدة.
إرث يتجاوز جائزة نوبل
لم تكن جائزة نوبل نهاية رحلة أحمد زويل، بل بداية مرحلة جديدة في العلوم الحديثة.
فقد أسس مدرسة علمية كاملة، وأسهم في تطوير التصوير الإلكتروني رباعي الأبعاد، وأثر في مجالات الكيمياء والفيزياء وعلوم المواد والبيولوجيا والطب والهندسة النانوية.
لقد لم يمنح العلماء مجرد تقنية جديدة، بل منحهم قدرة غير مسبوقة على رؤية العالم الذري أثناء الحركة، وهو ما فتح آفاقًا واسعة أمام الابتكار العلمي في القرن الحادي والعشرين.
واخيرا
يبقى الدكتور أحمد زويل رمزًا عالميًا للعالم العربي، ليس لأنه اخترع وحدة زمنية، وإنما لأنه جعل الإنسان يرى ما كان يُعتقد أنه مستحيل الرؤية.
وهذا هو جوهر الاكتشافات الكبرى؛ فهي لا تغيّر ما نعرفه فحسب، بل تغيّر الطريقة التي ننظر بها إلى الطبيعة نفسها.
مراجع علمية
Williamson JC, Cao J, Ihee H, Frey H, Zewail AH. Clocking transient chemical changes by ultrafast electron diffraction. Nature. 1997;386:159–162. DOI: 10.1038/386159a0
Zewail AH. Femtochemistry: Atomic-Scale Dynamics of the Chemical Bond Using Ultrafast Lasers. Nobel Lecture, 1999.
Zewail AH. Laser Femtochemistry. Science. 1988;242(4886):1645–1653. DOI: 10.1126/science.242.4886.1645
Zewail AH. Four-Dimensional Electron Microscopy. Philosophical Transactions of the Royal Society A. 2010;368:1195–1214. DOI: 10.1098/rsta.2009.0265
Zewail AH. Nobel Prize in Chemistry 1999. Nature. 1999;401:727. DOI: 10.1038/401727a
