سفانتي أوغست أرينيوس: الرجل الذي حسب الاحتباس الحراري

لقد أمضى عامًا من حياته في إجراء العمليات الحسابية يدويًا - عشرات الآلاف من الحسابات، دون مساعدة أي آلة - للإجابة على سؤال لم يطرحه أحد بشكل صحيح: ماذا يحدث لدرجة حرارة الأرض إذا غيرت كمية ثاني أكسيد الكربون في الهواء؟ الإجابة التي توصل إليها في عام 1896، بأن مضاعفة كميته ستؤدي إلى تدفئة الكوكب بنحو أربع درجات مئوية، قريبة بما يكفي من التقدير الحديث لتكون مزعجة. كما اعتقد حينها أن هذا سيكون أمرًا جيدًا.

عبقري الحساب في فيك

ولد في 19 فبراير 1859 في فيك (Vik)، بالقرب من أوبسالا، لأب يدعى سفانتي غوستاف أرينيوس (Svante Gustav Arrhenius)، وهو مساح أراضي يعمل في جامعة أوبسالا، وأم تدعى كارولينا ثونبيرج (Carolina Thunberg). في سن الثالثة، علم نفسه القراءة. ومن خلال مراقبة والده وهو يمسك الدفاتر، تحول إلى عبقري في الحساب - وهي مهارة كانت ستصبح ذات أهمية لاحقًا أكثر مما يمكن لأي شخص تخيله. التحق بمدرسة الكاتدرائية المحلية في سن الثامنة، مباشرة في الصف الخامس، وتخرج في عام 1876 كأصغر تلاميذه وأكثرهم قدرة.

خيبت جامعة أوبسالا أمله. فقد كان يكره التدريس في الفيزياء ولم يكن لديه صبر على الكيميائي بير تيودور كليف (Per Teodor Cleve)، وفي عام 1881 غادر إلى ستوكهولم للعمل في المعهد الفيزيائي للأكاديمية السويدية للعلوم تحت إشراف إريك إدلوند (Erik Edlund).

الأطروحة التي كاد أن يفشل فيها

في عام 1884 قدم أطروحة من مائة وخمسين صفحة حول موصلية الإلكتروليتات، تحتوي على ستة وخمسين أطروحة منفصلة. كان ادعاؤها المركزي هرطقيًا: أنه عندما يذوب الملح في الماء فإنه ينقسم من تلقاء نفسه إلى جسيمات مشحونة - أيونات - موجودة في المحلول سواء كان هناك تيار يمر عبره أم لا. كان مايكل فاراداي (Michael Faraday) يعتقد أن التحليل الكهربائي يخلق الأيونات في المقام الأول، بينما قال أرينيوس إنها موجودة بالفعل.

لم يبهَر الممتحنون، وكان كليف من بينهم. مُنحت الأطروحة درجة من الدرجة الرابعة، وتمت ترقيتها إلى الدرجة الثالثة بعد أن دافع عنها - وهي علامة أغلقت عمليًا الباب أمام مهنة أكاديمية. تُعتبر معظم الأطروحات الست والخمسين الآن، مع تعديلات طفيفة، صحيحة.

أرسل نسخًا إلى الخارج. قرأها كل من رودولف كلاوزيوس (Rudolf Clausius)، وفيلهلم أوستوالد (Wilhelm Ostwald)، وياكوبس هنريكوس فانت هوف (Jacobus Henricus van 't Hoff) وأصيبوا بالذهول. سافر أوستوالد شخصيًا إلى أوبسالا ليعرض عليه وظيفة في ريغا. رفض أرينيوس ذلك - فقد كان والده مريضًا للغاية، وتوفي في عام 1885 - لكن منحة سفر وضعته بعد ذلك على الطريق، حيث عمل مع أوستوالد في ريغا ولايبزيغ، وفريدريش كولراوش (Friedrich Kohlrausch) في فورتسبورغ، ولودفيغ بولتزمان (Ludwig Boltzmann) في غراتس، وفانت هوف في أمستردام. لقد كان تعليمًا جيدًا في الكيمياء الفيزيائية الجديدة كما لم يوجد في أي مكان آخر، وقد جمعه من الرفض.

المعادلة والجائزة

في لايبزيغ عام 1889، وبالعمل جنبًا إلى جنب مع أوستوالد، أنتج الصيغة التي تحمل اسمه. تصف معادلة أرينيوس (Arrhenius equation) كيف يعتمد معدل التفاعل الكيميائي على درجة الحرارة وطاقة التنشيط - وهي الحاجز الذي يجب أن تتجاوزه الجزيئات قبل أن تتمكن من التفاعل على الإطلاق. إنها واحدة من علاقات الحركية الكيميائية الأساسية، وتستخدم يوميًا من تصميم العمليات الصناعية إلى تقدير مدة صلاحية الدواء.

أصبح محاضرًا في كلية جامعة ستوكهولم في عام 1891، وأستاذًا للفيزياء في عام 1895 رغم اعتراضات العديد من زملائه، وعميدًا في عام 1896. في عام 1903، ذهبت جائزة نوبل في الكيمياء إليه لنظرية التفكك الإلكتروليتي - نظرية الأيونات التي صنفها ممتحنو أوبسالا في الدرجة الرابعة. كان أول حائز على جائزة نوبل في السويد.

عام من الحساب

ورقة عام 1896، "حول تأثير حمض الكربونيك في الهواء على درجة حرارة الأرض" (On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground)، هي العمل الذي تفوق عليه. أراد أرينيوس معرفة ما إذا كانت تقلبات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يمكن أن تفسر العصور الجليدية. أخذ قياسات صامويل لانجلي (Samuel Langley) لكثافة ضوء القمر، التي أجريت بين عامي 1885 و1887، واستخدمها لاستنتاج مدى قوة امتصاص بخار الماء وثاني أكسيد الكربون للحرارة. ثم قام بحساب متوسط درجات الحرارة والرطوبة في جميع أنحاء العالم، وحسب ما سيحدث عند 67% و150% و200% و250% و300% من مستوى ثاني أكسيد الكربون في عصره. استغرق العمل عامًا من الحساب اليدوي.

كان استنتاجه قاعدة إبهام لا تزال تُستشهد بها: إذا زادت كمية حمض الكربونيك في متوالية هندسية، فسترتفع درجة الحرارة في متوالية حسابية تقريبًا. وجد أن مضاعفة ثاني أكسيد الكربون ستؤدي إلى تدفئة الأرض بنحو 4 درجات مئوية؛ ومضاعفتها أربع مرات بنحو 8 درجات مئوية. كان يبني على عمل جوزيف فورييه (Joseph Fourier)، وكلود بوييه (Claude Pouillet)، وجون تيندال (John Tyndall)، لكنه كان أول من وضع الكيمياء الفيزيائية للعمل على الأرقام.

ورقة عام 1896 نفسها قالت القليل عن حرق الفحم. جاء ذلك في كتابه الشهير عوالم في طور التكوين (Worlds in the Making) (1908)، حيث حكم بأن الانبعاثات البشرية كبيرة بما يكفي لتدفئة الكوكب - ورحب بهذا الاحتمال. وقال إن الاحترار سيمنع العصر الجليدي القادم ويحسن المحاصيل في الشمال البارد. لا يظهر ارتفاع البحار في سجله.

الإمبراطورية واستخداماتها

منذ عام 1901 جلس في الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم، ولبقية حياته، في لجنة نوبل للفيزياء وبحكم الواقع في لجنة الكيمياء أيضًا. استخدم المنصب: دفع الحلفاء نحو الجوائز وعمل على عرقلة المنافسين. في عام 1905 أسس معهد نوبل للبحوث الفيزيائية في ستوكهولم وأداره حتى تقاعده في عام 1927.

تجول فضوله لاحقًا. اتجه إلى الكيمياء الفسيولوجية وأظهر أن التفاعلات في الأنسجة الحية تتبع نفس قوانين التفاعلات في القارورة؛ أصبحت محاضراته في كاليفورنيا عام 1904 حول السموم ومضادات السموم كتاب الكيمياء المناعية (Immunochemistry) (1907). كتب عن العصور الجليدية والفيزياء الفلكية، وطرح فرضية التبذر الشامل (panspermia hypothesis)، بأن الحياة قد تنجرف بين الكواكب كأبواغ. وبشكل أقل تشريفًا، جلس في مجلس إدارة الجمعية السويدية للنظافة العرقية، التي تأسست عام 1909 - وهي رابطة تنتمي إلى أي سرد صادق عنه.

لماذا يُدعى سفانتي عبقريًا

القضية ليست في المقام الأول قضية ذكاء خام، بل استقلالية في الحكم تم الحفاظ عليها ضد الحكم المؤسسي. تم تصنيف نظرية الأيونات في الدرجة الرابعة من قبل الكيميائيين المحترفين وتبين أنها صحيحة؛ رأى أوستوالد وفانت هوف وكلاوزيوس على الفور ما لم تستطع أوبسالا رؤيته، ووافقت لجنة نوبل بعد تسعة عشر عامًا. هذا شيء نادر أن تكون محقًا بشأنه، في مواجهة كل تلك المعارضة من الخبراء، في سن الخامسة والعشرين.

يعرض عمل المناخ ملكة مختلفة: صبر من نوع لا يملكه أحد الآن تقريبًا. لم تكن هناك خدعة مفاهيمية في ورقة عام 1896 - فقد تم وصف آلية الاحتباس الحراري من قبل فورييه وقياسها من قبل تيندال. ما قدمه أرينيوس هو الرغبة في طحن عام من الحسابات اليدوية لتحويل تأثير نوعي إلى رقم، ورقم الحساسية الذي حصل عليه قريب بشكل مذهل مما تنتجه أجهزة الكمبيوتر العملاقة اليوم.

القضية المضادة كبيرة. كان تقديره للمناخ محظوظًا جزئيًا: فقد اعتمد على بيانات ضوء القمر الخاصة بلانجلي وعلى تبسيطات رفضها العلماء لاحقًا، ولعقود من الزمن رفض الإجماع نتائجه باعتبارها فجة للغاية بحيث لا يمكن الوثوق بها. كان تفسيره لما يعنيه الاحترار خاطئًا - فقد اعتقد أنه فائدة. وكان سلوكه في لجنة نوبل فئويًا، وتورطه في النظافة العرقية مخزٍ. لقد كان حاسبًا هائلًا ومفكرًا عنيدًا بشكل استثنائي؛ كلمة عبقري تناسب رفضه لقبول حكم سيء أكثر مما تناسب أي ومضة إلهام واحدة.

الحياة بعد الوفاة

توفي في أوبسالا في 2 أكتوبر 1927 بسبب مرض معوي حاد. كانت الأوسمة قد جاءت بكثافة قبل ذلك: وسام ديفي في عام 1902، وجائزة ويلارد جيبس الأولى في عام 1911، ومحاضرة فاراداي في عام 1914، وميدالية فرانكلين في عام 1920، وعضوية أجنبية في الجمعية الملكية في عام 1910.

تحمل فوهات على القمر والمريخ اسمه، وكذلك جبال أرينيوس (Arrheniusfjellet) في سفالبارد ومختبرات أرينيوس في جامعة ستوكهولم. وفي صدفة لم تمر دون ملاحظة، سمي سفانتي ثونبيرج (Svante Thunberg)، والد ناشطة المناخ جريتا ثونبيرج (Greta Thunberg)، باسم أرينيوس، وهو قريب في خط العائلة.