الثورة الصناعية الجديدة : موصلات فائقة التوصيل فى درجة حرارة الغرفة و أثارها على الوضع الجيوسياسى الدولى

عبدالله أسحاق

التحالف يجمعنا
طاقم الإدارة
مشرف
إنضم
17/9/22
المشاركات
6,739
التفاعلات
15,011
هل خلقنا حجر الفيلسوف؟ ينبغي لصناع السياسات أن يهتموا بالموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة

إن الاكتشاف الأخير لديه القدرة على إطلاق العنان لعالم من وفرة الطاقة والقطارات العائمة والتحول الجيوسياسي.

لقد هز تطور حديث المجتمع العلمي خلال الأسبوعين الماضيين. يعلن المؤيدون أننا من المحتمل أن نقف الآن على حافة عصر تحولي في التكنولوجيا يمكن أن يجعل شبكة الطاقة الحالية لدينا ومستوى التكنولوجيا الخاص بنا قديمًا بشكل غريب مثل التلغراف.

نذير هذا العصر الجديد؟ الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة، وهي مواد توصل الكهرباء بكفاءة مثالية، دون الحاجة إلى التبريد العميق. إذا كان ذلك ممكنا، فإن وصول هذه الموصلات الفائقة لن يكون مجرد قفزة تكنولوجية؛ إنه تحول نموذجي له آثار كبيرة على الاقتصاد والأمن القومي وسياسة الدفاع ومستقبل استهلاك الطاقة.

ولكن علينا أولًا أن نحدد ما إذا كان من الممكن حقًا صنع هذه الموصلات الفائقة. وينبغي لصناع السياسات والخبراء أن يكونوا على دراية بالأحداث الجارية حاليا.

السعي للحصول على الجائزة الكبرى

لنبدأ ببعض العلوم الأساسية. الموصل الفائق، كما يوحي اسمه، هو مادة يمكنها توصيل الكهرباء دون مقاومة. وبعبارة أخرى، فإنه يسمح للتيار الكهربائي بالتدفق إلى أجل غير مسمى دون أي فقدان للطاقة. قارن هذا بالبطاريات المعاصرة، التي يمكن أن تفقد ما يصل إلى 25 بالمائة من الطاقة المخزنة بمرور الوقت.

إذا كان هذا يبدو مذهلا، فهذا لأنه كذلك. ومع ذلك، فإن هذا السحر يأتي مع تحذير: الموصلات الفائقة التقليدية تعمل فقط في بيئات عالية الضغط ودرجات الحرارة المنخفضة مماثلة لتلك الموجودة في أعمق فترات الاستراحة في الفضاء الخارجي، مما يحد من تطبيقها العملي.

أدخل الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة. وكما يشير الاسم، فهي موصلات فائقة تعمل عند درجات حرارة تجدها عادةً في بيئتك اليومية. لقد ظل البحث عن هذا التطور الجذري مستمرًا لعقود من الزمن، حيث انجذب الفيزيائيون وعلماء المواد في جميع أنحاء العالم إلى هذه الكأس العلمية المقدسة مثل النحل والعسل.

اعتبارًا من أواخر الشهر الماضي، يبدو أنه ربما تم العثور على الكأس المقدسة. نشرت مجموعة من العلماء الكوريين الجنوبيين أوراقًا تزعم أنهم طوروا موصلًا فائقًا قياسيًا للضغط الجوي في درجة حرارة الغرفة باستخدام مادة قائمة على الرصاص يطلق عليها الآن اسم "LK-99". ومن المفترض أن نتائج العلماء قد تم تكرارها بنجاح من قبل الباحثين الصينيين. ويتسابق فيزيائيون آخرون حول العالم لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم أيضًا إنشاء LK-99 فعالاً. تقدم نسخة أولية من سينيد إم جريفين، عالم الفيزياء من مختبر لورانس بيركلي الوطني، شرحًا لما شاهده العلماء الكوريون الجنوبيون. ومع ذلك، فإن الجهود الأخرى لإعادة إنتاج النتائج كانت في الغالب ناقصة. حاولت كلية علوم وهندسة المواد في جامعة Beihang في الصين تكرار عملية فريق LK-99 ولكنها واجهت نتائج مختلفة. وبالمثل، فشل أيضًا فريق من المختبر الفيزيائي الوطني في الهند.

وبالتالي فإن هيئة المحلفين لا تزال غير متأكدة مما إذا كان LK-99 هو بالفعل موصل فائق قابل للحياة في درجة حرارة الغرفة أم لا، وما زلنا في وقت مبكر للغاية في عملية التحقيق العلمي. ويتعين علينا أن ننتظر حتى تقوم المختبرات والمؤسسات الوطنية المحترمة وغيرها من الجهات بإجراء تجارب أكثر شمولاً على هذه العملية. ببساطة، لن نعرف لعدة أيام، وربما حتى أسابيع، ما إذا كان LK-99 هو الشيء الحقيقي بالفعل. ومع ذلك، حتى لو لم يكن الأمر كذلك، فإن النتائج الحالية تشير إلى أن اكتشاف المركب، على أقل تقدير، "يشير إلى خطوط بحث جديدة" في الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة.

ثورة علمية…

لكن دعونا نفترض، للحظة، أن LK-99 هو الشيء الحقيقي بالفعل. أو، على أقل تقدير، هناك الآن دليل نظري على إمكانية وجود موصلات فائقة في درجة حرارة الغرفة، وسنتمكن من تطوير الشيء الحقيقي في غضون عقد من الزمن أو نحو ذلك. إذا كان الأمر كذلك، لماذا يجب أن يهمنا هذا؟

الجواب هو أن التطبيقات المحتملة لهذا الموصل الفائق الجديد، إذا كانت قابلة للتطبيق، فهي ليست أقل من ثورية.

تتسرب شبكتنا الكهربائية الحالية كميات هائلة من الطاقة على شكل حرارة بسبب المقاومة في الأسلاك. الآن تصور عالمًا لا تفقد فيه شبكات الطاقة الكهربائية أي طاقة تقريبًا أثناء النقل. ومن الممكن أن تؤدي الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة إلى خطوط طاقة "مثالية"، وزيادة كفاءة البنية التحتية للطاقة لدينا، وخفض تكاليف الطاقة بمليارات الدولارات، والحد من آثار الكربون، وتنشيط نمو الطاقة المتجددة. علاوة على ذلك، من الممكن توفير معدات كهربائية أصغر وأكثر كفاءة. فكر في السيارات الكهربائية ذات المدى المحسن بشكل كبير، أو مراكز البيانات التي تستهلك طاقة أقل.

سيتم الشعور بمزيد من التأثيرات الجذرية في مختلف المجالات.

في مجال النقل، يمكن أن يبشر إدخال الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة بظهور قطارات عالية السرعة مرفوعة مغناطيسيًا تنطلق بسرعات مذهلة مع كفاءة لا مثيل لها في استخدام الطاقة - من مدينة نيويورك إلى لوس أنجلوس في عشرين دقيقة . ومن الممكن أن يحدث هذا ثورة في كل من السفر بين المدن وتوصيل البضائع، مما يقلل بشكل كبير من أوقات التنقل والتسليم مع إحداث تأثير كبير في الانبعاثات المرتبطة بالنقل.

وفي عالم تكنولوجيا المعلومات، يمكن لهذه الموصلات الفائقة أن تحفز تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية. هذه التكنولوجيا، رغم أنها لا تزال في مراحلها الأولى، تعد بقدرات حسابية تجعل أقوى أجهزة الكمبيوتر العملاقة اليوم تبدو بدائية. ومع وجود الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة، يمكن أن يصبح هذا أمرًا شائعًا، مقارنة بما يعادل تكثيف الكمبيوتر العملاق الحديث الأكثر تقدمًا في حجم الهاتف الذكي.

في الطب، تعمل الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة على تعزيز تطبيقات التكنولوجيا الفائقة الحالية. يتم استخدام الموصلات الفائقة العادية هنا بالفعل؛ إنهم الأبطال الخفيون الذين يقومون بتشغيل ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، مما يسمح للأطباء بالنظر داخل جسم الإنسان بتفاصيل غير مسبوقة، كل ذلك بدون شق واحد. ومع ذلك، فهي تتطلب درجات حرارة مبردة لتعمل. من شأن الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة، على حد تعبير أحد المهندسين، "أن تجعل أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي أكثر سهولة وبأسعار معقولة، كما أنها تزيد من الدقة إلى مقياس أقل من الميكرومتر. Autodocs للجميع.

باختصار، من المرجح أن يكون تأثير الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة زلزاليًا. إن ظهور هذه الموصلات الفائقة يمكن أن يكون إيذانا بعصر من النمو الصناعي غير المسبوق، مما يشعل ولادة صناعات جديدة تماما، ويدفع النمو الاقتصادي، ويولد الملايين من فرص العمل في قطاعات تتراوح بين التكنولوجيا والنقل إلى الطاقة والرعاية الصحية. ويمكن للشركات التي تسخر هذه التكنولوجيا التحويلية أن تبرز كقوى اقتصادية عالمية.

…وثورة جيوسياسية؟

ولكن ربما يكمن التأثير الأعظم في مجال الأمن القومي، والدفاع، والسياسة الخارجية.

تعتمد الأنظمة العسكرية بشكل كبير على الكهرباء، بدءًا من حاملات الطائرات وحتى معدات الجندي الفردي. يمكن أن تعني الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة أنظمة طاقة أكثر كفاءة ومضغوطة، وبطاريات أخف وزنًا وأطول عمرًا، وأنظمة رادار وسونار أكثر قوة. وسيتم تعزيز قدرة الجيش الأمريكي على إبراز القوة في جميع أنحاء العالم بشكل كبير، وكذلك قدرته على مواصلة العمليات في المناطق النائية.

علاوة على ذلك، مع تحول المؤسسة العسكرية إلى المزيد من الكهرباء والشبكات، فإن ضعف البنية التحتية للطاقة لديها يصبح مصدر قلق بالغ. تقاوم الكابلات فائقة التوصيل العديد من أنواع التعطيل، ويمكن من الناحية النظرية تصميمها بحيث "تتعافى" تلقائيًا بعد انقطاعها، مما يؤدي إلى تحسين مرونة شبكات الطاقة العسكرية بشكل كبير.

وعلى نطاق أوسع، يمكن للموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة أن تعيد تشكيل الديناميكيات الجيوسياسية العالمية من خلال تغيير الأهمية الاستراتيجية لموارد الطاقة. إذا أدت الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة إلى تخزين ونقل الطاقة المتجددة بتكلفة أقل وأكثر كفاءة، فإن الدول التي تتمتع بموارد متجددة وفيرة يمكن أن تكتسب ميزة استراتيجية. وقد تجد الاقتصادات المعتمدة على النفط أن قوتها تتضاءل.

ومع ذلك، فإن العالم فائق التوصيل لا يخلو من مخاطر كبيرة. يمكن أن تؤدي التطبيقات العسكرية المحتملة للموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة إلى سباق تسلح تكنولوجي جديد. وسوف تدرك الحكومات في مختلف أنحاء العالم بسرعة الأهمية الاستراتيجية لهذه التكنولوجيا وتسارع إلى المطالبة بمطالبها، مما يؤدي إلى نزاعات دولية حول براءات الاختراع، ونقل التكنولوجيا، والوصول إلى الأسواق. هناك آثار كبيرة على الأمن القومي إذا أتقنت الدول الأخرى هذه التكنولوجيا أولاً، أو إذا فشلت الولايات المتحدة في تأمين سلاسل التوريد الخاصة بها للمواد الحيوية اللازمة لصنع الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة.

ولا يمكن الاستخفاف بهذا الاحتمال، ويتعين على صناع السياسات أن يأخذوا هذه الاعتبارات في الاعتبار أثناء صياغة السياسات.

عندما يصبح السحر حقيقيا

وبالتالي فإن البحث عن الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة يرسم صورة محيرة لمستقبل قد يكون في متناولنا - مستقبل تتدفق فيه الطاقة بحرية دون خسارة، وتحلق القطارات عالية السرعة على مسارات مغناطيسية غير مرئية، وتطن أجهزة الكمبيوتر الكمومية في المكاتب في جميع أنحاء العالم. ربما تستطيع واشنطن تسريع هذا التحول من خلال مجموعة متنوعة من الوسائل: زيادة التمويل للبحث والتطوير، والحوافز الضريبية للشركات التي تستثمر في تكنولوجيا الموصلات الفائقة، والشراكات الاستراتيجية بين القطاعين العام والخاص التي تتقاسم المخاطر والمكافآت المالية لهذه التكنولوجيا الرائدة.

لكن لحظة الموصلية الفائقة، كما هي الآن، تقدم لنا أيضًا تحديًا هائلاً: كيفية تسخير الإمكانات التحويلية لهذه التكنولوجيا في حين نتعامل مع التوترات الجيوسياسية والتحديات السياسية التي تفرضها. إن التحول إلى الموصلية الفائقة سيكون مدمرا على نطاق واسع، حيث تقع صناعات بأكملها فريسة للتغير التكنولوجي، وتتخلف الدول الغنية بالنفط والفقيرة تكنولوجيا عن الركب فجأة، وتظهر مخاطر جديدة.

إن التوازن الذي يجب تحقيقه هو توازن دقيق، حيث يمزج بين محرك النمو الاقتصادي والتفوق التكنولوجي والسعي لتحقيق التعاون الدولي والتقدم المستدام ويتعين على صناع السياسات أن يكونوا حذرين للغاية في هذه الجهود.

في النهاية، سيحدد الوقت ما إذا كانت LK-99 هي الصفقة الحقيقية؛ موصل فائق قابل للحياة في درجة حرارة الغرفة، مع كل ما يعنيه ذلك.

ومن المثير للسخرية أيضًا أن العلماء الكوريين الجنوبيين الذين قاموا بتطوير LK-99 استخدموا الرصاص. ربما كان الكيميائيون القدماء على حق طوال الوقت: يمكن تحويل الرصاص إلى ذهب.
 
عودة
أعلى