الاختراع

الاختراع ابتكار أداة أو عملية جديدة أو منتج جديد. وقد منحتنا الاختراعات سيطرة هائلة على البيئة ومكنتنا من أن نحيا حياة أفضل وأسهل وأسعد من ذي قبل. فلو لم نتمكن من الاختراع لبقينا رهن ظروف المناخ واليابسة. ولقد مكَّنت الاختراعات، بمشيئة الله تعالى وفضله، بني الإنسان من الاستمرار في البقاء على الرغم من مخاطر البيئة، ومن ثمَّ تمكَّن من تطوير مجتمعٍ متمدِّن.

لقد غَـيَّرت الاختراعات، عبر التاريخ، طريقة عيش النّاس، كما أنها ساعدتهم شيئًا فشيئًا على اختيار المكان الذي يعيشون فيه ونوع العمل الذي يستطيعون عمله. كما ساعدتهم أيضًا في اختيار ما يأكلون ويلبسون، وكيف يلعبون ويرتاحون. فلقد عاش الناس منذ عدة آلاف من السنين على صيد الحيوانات وجمع النباتات البرية، وكانوا يضطرون إلى التنقل من مكان إلى آخر بحثًا عن الطعام. وعند بداية الألف التاسع قبل الميلاد، اكتشفوا أن بمقدورهم أن يزرعوا ما يأكلون وأن يربوا الماشية. ودلهم التوسع في الزراعة على أنهم لم يعودوا مضطرين إلى التجول بحثًا عن القوت، وعلى أن بإمكانهم الاستيطان في القرى للزراعة. ثم جاءت الثورة الصناعية في القرن الثامن عشر الميلادي، وما رافقها من اختراع آلات الغزل والنسيج والمحرك البخاري. وقد أحدثت هذه المخترعات تغييرًا آخر واسعًا في حياة الناس، فاندفعوا أفواجًا إلى المدن ليعملوا في المصانع. وعلى هذا، فإن الحياة العصرية التي نعرفها هذه الأيام وجدت بسبب الاختراعات بالدرجة الأولى.


يختلف الاختراع عن الاكتشاف ولكنهما متصلان، ويرتبط أحدهما بالآخر إلى حد بعيد. فاكتشاف شيء موجود في الطبيعة إنما يحصل حين يشاهد ذلك الشيء أو حين يتم التعرف عليه لأول مرة. أما الاختراع، فهو ابتكار شيء ما لم يكن موجودًا من قبل. فنقول مثلاً: اكتشف الإنسان النار، لكنه اخترع عود الثقاب لإشعال النار، وبالتالي فإن الاختراع هو اتحاد المعرفة بالمهارة مع إعمالهما معًا في مختلف الاكتشافات والمشاهدات.

كانت معظم المخترعات قبل بداية القرن العشرين الميلادي من إبداع مخترعين منفردين يعمل كلٌّ منهم على حدة. وقد كان العديد من هؤلاء المخترعين إما حِرَفيِّين أو ميكانيكيِّين ليس لديهم إلا قدرٌ ضئيل من التعليم، لكنَّ معظم المخترعات هذه الأيام تنتجها فِرَق من المهندسين والعلماء الذين يعملون معًا في المختبرات كفريق عمل واحد تُوجَّه جهوده نحو الاختراع.

ينهل المخترعون من معين المعرفة التي جمعها عبر القرون الفلاسفة (المفكرون) والمراقبون والمخترعون الآخرون والعلماء. وكثيرًا ما يرى المخترع الحاجة إلى اختراع ما ولكن تعوزه المواد والمهارات التكنولوجية لإنجازه. وعلى سبيل المثال فقد أنتج ليوناردوُ دافينشي عدة تصاميم لاختراعات لم يكن ممكنًا أبدًا إنجازها في عصره.

على الرغم من أن معظم الاختراعات قد نفعت الناس، فإن بعضها، مثل أسلحة الحرب، ظلت ضارة. كما أن بعضها الآخر ظل نافعًا وضارًا في آن واحد. فالسيَارة مثلاً أعطتنا وسيلة سريعة ومريحة للتنقل، ولكنها في نفس الوقت أسهمت كثيرًا في تلويث الهواء.

الواقع أن تلوث الهواء ليس إلا إحدى المشاكل العديدة التي يواجهها الناس هذه الأيام. فثمة أعداد كبيرة من المدن مكتظة بالسكان، وإن أكثر من نصف سكان العالم اليوم ليس لديهم الكفاية مما يأكلون. ويقضي مرض القلب وغيره من الأمراض على ملايين لا تحصى من الناس سنويًا. ومن أجل حل هذه المشكلات وغيرها، فإن على الناس أن يعوِّلوا، متوكلين على الله، على قدرتهم على الاختراع.


لماذا يخترع الناس
يخترع الناس لأسباب عديدة. فبعضهم يأمل في كسب المال من مخترعاتهم، ويخترع آخرون لإشباع فضولهم أو حوافزهم نحو الإبداع. ومع ذلك، فقد ظل الحافز الأعظم للاختراع هو سد حاجات الناس. ويمكن تقسيم هذه الحاجات إلى ثلاث مجموعات: 1- الحاجات الاقتصادية. 2- الحاجات العسكرية 3- الحاجات الاجتماعية. ويجب أن يشبع أي اختراع حاجةً ما في إحدى هذه المجموعات، وإلا فإن الناس سوف تتجاهله. وهناك أعداد كبيرة من الاختراعات لم تدخل مرحلة الاستعمال أبدًا لأنها عجزت عن الوفاء بأي حاجة.

الإختراعات التي أعطت الناس الضوء: يمكن الدلالة على القدرة البشرية على الإبتكار من خلال الأدوات التي تم تطويرها لإنتاج الضوء الصناعي. فقد اعتمد الناس آلاف السنين على مصباح الزيت وضوء الشمعة. وخلال القرن التاسع عشر الميلادي، اختُرعت مصابيح الغاز ومصابيح الكيروسين (البرافين) لإنتاج الضوء الصناعي. أما في هذه الأيام، فإنَّ الأقطار الصناعية تعتمد بصورة شبه كلية على المصابيح المتوهجة ومصابيح النيون والمصابيح العالية القدرة تجعل الفضاء ساطعًا بما يكفي للعب كرة القاعدة (البيسبول) ليلاً.


الحاجات الاقتصادية. لقد أفضت الحاجة الاقتصادية إلى معظم الاختراعات. ولا تشمل هذه الاختراعات الآلاف من الأدوات والآلات المستعملة في الزراعة وفي العمل وفي الصناعة فحسب، بل تشمل كذلك أنواعًا عديدة من العمليات والمنتجات.

والاختراع الاقتصادي الناجح يوجد حاجة لمزيد من الاختراعات والمثال على ذلك الفيض من الاختراعات التي أحدثت ثورة في صناعة المنسوجات البريطانية في القرن الثامن عشر الميلادي.

في عام 1733م اخترع صانع الساعات الإنجليزي جون كاي آلة نسيج سميت الوشيعة الطائرة. ولقد مكنت الوشيعة الطائرة النساجين من إنتاج القماش بسرعة تفوق كثيرًا السرعة التي يمدهم بها الغزالون بالخيوط، الأمر الذي دفع صانعي النسيج إلى البحث عن المزيد من الغزالين أو الإسراع في عملية الغزل.

في الستينيات والسبعينيات من القرن الثامن عشر الميلادي أنتج ثلاثة مخترعين إنجليز هم: جيمس هارجريفز، والسير ريتشارد آركرايت، وصمويل كرومبتون سلسلة من الاختراعات مكَّنت العمال من غزل الخيوط بسرعة أكبر . فتوافرت فجأة الخيوط لصانعي النسيج بكميات أكثر مما لديهم من نساجين وآلات نسيج لصناعة القماش. ثم توصل مخترع إنجليزي آخر في أواسط الثمانينيات من القرن الثامن عشر الميلادي هو إدموند كارترايت إلى اختراع نول يُدار بقوة البخار. وكانت هذه الآلة تنسج القماش بسرعة فائقة إلى الحد الذي مكّن النسَّاجين من مجاراة الكميات الكبيرة من الخيوط التي تغزلها آلات الغزل.

لقد مكَّنت الآلات الجديدة للغزل والنسيج صانعي المنسوجات من إنتاج كميات كبيرة من القماش القطنيّ بتكاليف أقل. ونتيجة لذلك، تمكنوا من بيع القماش بأسعار مخفضة، الأمر الذي أنشأ سوقًا جديدًا واسعًا له. وبالتالي، ازداد الطلب على القطن الخام، مما أنشأ مشكلة جديدة، فالقطن الخام يحتوي على بذور لابد من نزعها من قبل أن يغدو ممكنًا استعماله في آلات الغزل. وكان العمال ينزعون هذه البذور بأيديهم، وهي عملية بطيئة لم يكن بمقدورها مجاراة حجم الطلب على القطن. وفي عام 1793م، تمكّن المخترع الأمريكيّ إلي ويتني من صناعة محلاج القطن، وكان بوسع هذه الآلة نزع البذور من القطن بسرعة تعادل سرعة خمسين عاملاً يعملون بأيديهم. لقد مكَّن محلاج القطن من الوفاء بمتطلَّبات آلات الغزل والنسيج من مادة القطن.


الحاجات العسكرية. لقد ظلت الحرب والأخطار المنذرة بها تحفز إلى الاختراع على الدوام. فالأمة التي في حالة حرب تشجَع مخترعيها ومهندسيها وعلماءها على إيجاد أسلحة جديدة تكون أكثر تدميرًا مما لدى أعدائها. كما أدت الحرب أيضًا إلى اختراعات عديدة كان لها منافع وافرة وقت السلم.

أكدت الحرب العالمية الثانية (1939 – 1945م) أهمية البحث العلمي والاختراع أكثر من أية حرب أخرى. وقد أنتجت هذه الحرب أسلحة أكثر تدميرًا مما عُرف في أي حروب أخرى في أي وقت من الأوقات، مثل القنبلة الذرية. وعلى الرغم من ذلك، برزت نتيجة هذه الحرب مخترعات عديدة أفادت الناس بصورة كبيرة. فالطاقة الذرية، التي استعملت لأول مرة في القنبلة الذرية، تمد الصناعة الآن بالقوة المحركة. وقد حفزت هذه الحرب اختراع الرادار، وهو اختراع يؤدي دورًا مهمًا هذه الأيام في الطيران التجاري وفي التكهن بأحوال الطقس.


الحاجات الاجتماعية. أدّت حاجات المجتمعات إلى آلاف الاختراعات والاكتشافات التي خفَّفت الكثير من الأخطار على الصحة فأطالت عمر الإنسان بمشيئة الله تعالى. والبعض الآخر منها أيضًا جعل الحياة أسهل وأكثر راحة.

ساعد العديد من المخترعات الناس في مقاومة الأمراض ومعالجتها، فمنها ما مكَّن الأطباء من تشخيص الأمراض، ومنها ما ساعد على اكتشاف عقاقير وتقنيات جديدة لمعالجة الأمراض. فلم يكن بمقدور العلماء أبدًا أن يحققوا خطوات إلى الأمام ذات شأن في الكفاح ضد الأمراض المعدية من غير المجهر المركب. فقد اخترع صانع الأدوات البصرية الهولندي زاكريس جانسن المجهر المركب عام 1590م. وفي عام 1853م اخترع الطبيب الفرنسي شارل برافاز المحقنة تحت الجلدية التي تمكّن الأطباء من إدخال الأدوية بسهولة تحت الجلد. وفي أواسط القرن العشرين، طور الطبيبان الأمريكيان جوناس سالك وألبرت بروس سابين لقاحات تساعد في منع الإصابة بشلل الأطفال.

تشمل المخترعات التي تجعل الحياة أسهل وأكثر راحة العديد من الأجهزة والمنجزات المتوفرة في منازلنا. فالمكنسة الكهربائية التي نال براءة اختراعها بضعة مخترعين هي واحدة بين عدد كبير من الأدوات التي تقلل من حجم الأعباء المنزلية. وجعلت الأطعمة التجارية المجمدة تنظيم وإعداد الوجبات الغذائية مهمة أسهل. وقد طوَّر المخترع الأمريكي كليرنس بيردزآي عملية حفظ الأغذية بالتجميد السريع في العشرينيات من هذا القرن.


عملية الاختراع
أنتج الناس ملايين المخترعات النافعة من أيسر الأدوات في عصور ما قبل التاريخ إلى أكثر الآلات العصرية تعقيدًا، إلا أن جميع هذه المخترعات نشأت عما يمكن تسميته العملية الابتكارية. وفي عملية الاختراع، يدرك المخترع بادئ ذي بدء الحاجة إلى اختراع معيَّن. ثم يجمع بين المعرفة والمهارة مستعملاً المواد المناسبة لابتكار اختراع نافع.

وقد ظلت معظم المخترعات حتى القرن العشرين من إنتاج مخترعين أفراد كانوا يعملون، كلٌّ على حدة، معتمدين بشكل واسع على معرفتهم ومهاراتهم الشخصية. ولكن حل محل المخترع المنفرد هذه الأيام، على نطاق واسع، مجموعات من العلماء الفنيين الذي يعملون معًا في مختبرات حكومية أو صناعية أو جامعية للبحوث العلمية. ومن خلال الإسهام المشترك بقدراتهم بدلاً من العمل على انفراد، فإنَّ هؤلاء الكيميائيين والمهندسين وغيرهم من الاختصاصيين يزيدون من فرص ابتكار مخترعات نافعة.

هناك مثل قديم يقول: الحاجة أم الاختراع؛ فالحاجة مثلاً إلى الاتصالات السريعة عبر مسافات طويلة، وُجدت قبل اختراع الراديو والمبرقة والبرق والهاتف بوقت طويل. كما أننا لا نزال نفتقر إلى العلاج الشافي من الزكام أو من أمراض عديدة أخرى. غير أن المخترع لا يمكنه أن يبتكر اختراعًا بمجرد إدراك أن الناس في حاجة إليه. فلابد أن تتوفر للمخترع الناجح علاوةً على ما تقدم، ثلاثة عوامل مهمة لإنجاز الاختراع: 1- المعرفة 2-القدرة الفنية 3- البصيرة الإبداعية.


المعرفة. من أجل ابتكار اختراع ما، لابد أن يتوفر للمخترع فهم عملي لكيفية عمل هذا الاختراع. فالقوس والسهم يُعدان من أقدم وأهم المخترعات، ولابد أن الشخص الذي اخترعهما في عصور ما قبل التاريخ كان يعرف أن غصن الشجرة يمكن ثنيه ليصبح قوسًا. وعليه كذلك أن يفهم إمكانية إطلاق السهم إذا شد إلى الوراء خيطًا مربوطًا إلى كلٍّ من طرفي الغصن.


القدرة الفنيَّة. تعني القدرة الفنية المواد والأجزاء والعُدة التي يجب توافرها لدى المخترع ليبتكر اختراعًا ما. ولقد كان للمخترعين على مدى التاريخ مفاهيم الاختراع، لكن كانت تعوزهم القدرة الفنية لتحويل مفاهيمهم عن الاختراع إلى واقعٍ محسوس. فمثلاً أراد كثير من المخترعين بناء آلة تطير قبل بداية القرن العشرين بكثير، لكنهم افتقروا إلى محرِّك أساسيٍّ عالي القدرة يكفي لجعل آلتهم تطير، ويظل مع ذلك صغير الحجم كي يكون عمليًا. ولم يتم الوصول إلى هذا المحرك، محرك البنزين إلا أواخر القرن التاسع عشر حين ساعد تطوير المحرك المخترعَيْن الأمريكيين الأخوين أورفيل وويلبر رايت على بناء الطائرة الأولى الناجحة عام 1903م.


البصيرة الإبداعية. تساعد البصيرة الإبداعية المخترع على الوصول إلى الفكرة التي تدمج معرفته وقدرته التقنية على نحو يتفتَّق عن اختراع. وفي معظم المحاولات، يدرك المخترع هذه الفكرة بعد مدة طويلة من التجربة والخطأ. وقد تتكشف هذه الفكرة للمخترع بمحض المصادفة أحيانًا.

إن المحاولة والخطأ لا تعني ببساطة نهجًا يُصيب حينًا ويخطئ حينًا. ذلك أنه يتعين على المخترع أن يحدِّد المعضلة بدقة، ثم عليه أن يجري تجاربه بصبر باستعمال تصاميم أو مواد مختلفة حتى يعثر من بينها على الحل للمعضلة، فمثلاً كان المخترعان الأخوان رايت يعرفان أنهما بحاجة إلى أجنحة مشكلة على وجه خاص من شأنه أن يُساعد على رفع الطائرة من الأرض وأن يبقيها في الهواء، ولقد جرب الأخوان أشكالاً عديدة قبل أن يجدا الشكل الذي أتاح قدرة كافية لرفع الطائرة.

قد يعثر المخترع مصادفة، بعد سنوات من التجارب غير الناجحة، على الفكرة الهادية التي تؤدي إلى الاختراع. فقد حاول المخترع الأمريكي تشارلز جوديير مدة خمس سنوات أن يجد طريقة لجعل المطاط مُنتجًا نافعًا. كان يريد مطَّاطًا لا ينصهر عند درجات الحرارة المرتفعة ولا يصبح قَصِفًا صلبًا في درجات الحرارة المنخفضة. لذا، فقد أجرى جوديير عدة معالجات على الصمغ المطاطي، وهو الاسم الذي أطلقه على المطاط لكن أيّا منها لم ينجح.

في إحدى ليالي الشتاء من عام 1839م، كان جوديير يتكلم مع أخيه في المنزل، وكان يحمل في يده قطعة من المطاط رشَّ عليها كبريتًا، وبمحض المصادفة أسقط قطعة المطاط على موقد متوهج بالحرارة. فإذا به يفاجأ، فبدلاً من أن تنصهر قطعة المطاط فإذا هي قد تفلطحت لتصبح قرصًا صغيرًا. وقد وجد أنَّ قطعة المطاط، بعد رفعها عن الموقد، لا تزال قابلة للانثناء وعالية المقاومة. ثم علق جوديير القرص على عضادة الباب طوال الليل في الشتاء البارد. وفي الصباح التالي، كان القرص لا يزال محتفظًا بخاصيته المطاطية، وهكذا يكون جوديير قد اخترع، بمحض المصادفة الفلكنة، أي عملية تسخين المطاط المُعالج بالكبريت لإكسابه خواص: المرونة والصلابة والمقاومة معًا.

في جميع الحالات التي جاءت فيها المخترعات مصادفةً تقريبًا، فإن المخترعين كانوا اختصاصيين على درجة عالية من التمرس. فقد كانوا يواصلون العمل في اختراعهم لمدة طويلة كما كانوا منتبهين إلى معضلاته. لقد كان لدى جوديير من التفكير البارع والتجربة ما عرّفه أن المصادفة قد منحته الفكرة الهادية التي حلت له معضلته.