علم!

أحد الأشياء الغريبة حول الحملات الانتخابية للمناصب العامة هو أن حياتك قد اختزلت بالضرورة إلى مجموعة من مقاطع الصوت. أنها ليست خاطئة - لكنها بعيدة عن الاكتمال. كما أن الحجم الهائل من المشاركات العامة والوقت المحدود للتفاعل الفردي يجعل من الصعب على الإطلاق الإجابة على أسئلة مفصلة بالثراء الذي يستحقونه. وينطبق هذا بشكل خاص على الإجابات التي تتطلب تفاصيل وفروق دقيقة مما قد يؤدي إلى تعريض نصف أي جمهور معين للنوم.

مع وضع ذلك في الاعتبار ، إليك محاولة للإجابة على أحد الأسئلة التي كثيراً ما أطرحها ولكن نادراً ما أتمكن من الإجابة بشكل كامل. "ماذا فعلت عندما عملت كعالم؟ وماذا عن تلك التجربة ذات الصلة لعضو حاضر في الكونغرس؟ "

7 سنوات عالم

خلال سنتي الجامعية الأولى في الكلية بينما كنت أفكر في الخيارات الوظيفية ، كنت أعرف شيئين. أولاً ، أحببت تخصصي (البيولوجيا الجزيئية والكيمياء الحيوية) ، وخاصةً دروسي في علم الوراثة والبيولوجيا الجزيئية والكيمياء العضوية. اثنان ، على عكس أي شخص آخر في تخصصي ، لم أكن أريد أن أصبح طبيبة. لذا فقد بدأت في الاتصال بالرؤساء التنفيذيين في أي شركة يمكن أن أجدها تبدو وكأنها قد توظف أشخاصًا مثلي. (غطرسة الشباب!) وافق حفنة الذين تلقوا مكالمتي على أن الحصول على درجة جامعية أمر ضروري ، لكنه غير كافٍ. يجب أن أذهب للحصول على درجة الدراسات العليا إذا أردت الحصول على وظيفة ذات مغزى في هذا المجال. كما يجب أن أحصل على بعض الخبرة العملية في مختبر عامل قبل أن أتمكن من تقديم أي قيمة لشركاتهم.

هذه النصيحة دفعتني إلى عملي الأول في كلية تافتس للطب في مختبر الدكتور باري جولدين. اكتشف هو وزميل له نوعًا جديدًا من البكتيريا يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالبكتيريا المستخدمة في صناعة الزبادي. اكتشفوا أنه عند إضافته إلى طعام الفئران بروبيوتيك ، فإنه يبدو أنه يغير من إنتاج الفئران لهرمونات معينة وجدت بشكل منفصل أنها تقلل من خطر الإصابة بالسرطان. وقد ركز الدكتور جولدين بشكل خاص على قدرة هذا المكمل الغذائي للتأثير على علامات سرطان القولون والثدي.

بالنسبة للسابق ، ما زلنا في مرحلة التجارب على الحيوانات ، وكانت وظيفتي هي إدارة مجموعة كبيرة من الفئران المختبرية على نظامين غذائيين متميزين ، ثم عد وقياس التواتر المقارن وحجم أورام القولون في كل منهما. بالنسبة لأبحاث سرطان الثدي ، انتقلنا إلى تجارب بشرية وكان لدينا عدد كبير من النساء الذين تطوعوا لضبط نظامهم الغذائي لبحوثنا ، ثم أتوا إلى المختبر لتزويدنا بالبول والدم وعينات البراز.

[استراحة قصيرة من الحديث العلمي لأطلب منك أن تنظر في محنتي كرجل واحد في بوسطن في العشرينات من عمري ، في محاولة للإجابة على السؤال "لذا ، ماذا تفعل من أجل العمل؟" بينما كنت أعمل في شريط Boylston St. مشهد. "بالإضافة إلى القتل الرحيم للجرذان ، أقوم بجمع عينات البراز والبول والدم من نساء ما قبل انقطاع الطمث وبعده!" لم تكن فعالة كما تظن.]

بينما تعلمت الكثير عن كيفية "القيام" بالعلم خلال هذين العامين ، تعلمت شيئًا أكبر أيضًا حول عملية العلم نفسها. العلم الذي تقرأه في الكتب المدرسية يروي التاريخ في الاتجاه المعاكس. "هنا هي نظرية داروين للتطور ، وهذه هي الطريقة التي تمكن من فهمها". "هنا هي نظرية ماري كوري للنشاط الإشعاعي وهنا هي الطريقة التي اكتشفت بها". لكن العلم في الممارسة العملية يسير في الاتجاه الآخر. العمل اليومي للبحث العلمي هو قصة أكثر فوضى من البداية الخاطئة ، الفرضيات الفاشلة ، أعطال المعدات سيئة التوقيت ، والألغاز التي لم يتم حلها والنهايات المسدودة. انها في وقت واحد الدنيوية ورائعة ، مملة ودقيقة. وهي مهمة تعتمد على الكثير من الشباب ، وذكي ، ومنهجيين للغاية لوضع في ساعات العمل لجمع غيغابايت من البيانات التي الدكتوراه. نأمل أن تدار إدارة المختبر يومًا ما وتكتشف نمطًا لم يلاحظه أحد من قبل لقد استمتعت بزملائي والعمل ولكن بعد عامين ، كنت مستعدًا للمضي قدمًا.

لذلك انتقلت إلى كلية الدراسات العليا في كلية دارتموث للحصول على ماجستير مع الدكتور لي ليند. كان لي ، لسنوات ، في طليعة الأبحاث في الإيثانول السليلوزية. الإيثانول هو بالطبع الأشياء التي تجعل البيرة مثيرة للاهتمام. كما أنها عبارة عن أوكسجين للوقود وداعم للأوكتان وجزء متزايد الأهمية من شبكة وقود السيارات الأمريكية. في أمريكا ، يتم تصنيعه في المقام الأول من الذرة ، وقد أثار عددًا كبيرًا من المخاوف البيئية والاقتصادية بسبب كثافة الأسمدة في الذرة كمحصول والتحديات الاقتصادية التي تكمن وراء خلط سلاسل المواد الغذائية والوقود لدينا.

عملية صنع الإيثانول ليست معقدة. اكتشف البشر كيفية القيام بذلك منذ أكثر من ألفي عام ، وما زالت الفكرة الأساسية هي نفسها ، سواء استخدمت في مصنع الخمرة الفرنسي الأكثر خيولًا أو ما زال الأكثر دفئًا في الطابق السفلي. الحصول على الماء السكرية. أضف الخميرة. التغطية. انتظر حتى تتوقف الفقاعات. فويلا. المشكلة من منظور الوقود هي أن الماء السكرية (سواء في شكل عصير العنب أو دبس السكر أو هريس الذرة أو الشعير المملح) باهظ التكلفة لكل وحدة طاقة. هذا باختصار هو السبب في أنه من الصعب بالنسبة للإيثانول المنتج تقليديًا أن يكون سعره منافسًا مع البنزين.

كانت رؤية لي أن السكر في الطبيعة موجود في أشكال متعددة. يمكن أن يكون في جزيئات حرة (اعتقد السكر الجدول). يمكن مدها معًا في سلاسل طويلة من "السكاريد" كنشا (فكر في البطاطس). أو يمكن تنظيمها في بنية بلورية أكثر ارتباطًا بإحكام مثل السليلوز (اعتقد الخشب). النباتات تجعل هذه المركبات بشكل طبيعي وسيلة لتخزين السكر. تطورت الفطريات والبكتيريا التي تعيش على أرض الغابة (أو في أكوام السماد العضوي) لتكسير هذه المركبات المعقدة وصولاً إلى سكر يهضمونه للحصول على الطاقة. وبشكل عام ، كلما كان التركيب الكيميائي أكثر تعقيدًا ، كانت المادة الخام أرخص. لذلك إذا استطعنا تطوير أنظمة تخمير تستخدم البكتيريا في حفر الكومبوست بدلاً من خميرة الغذاء ، يمكننا أن نوسع بشكل كبير من إمكانات استخدام الإيثانول ، إلى حد كبير دون التحديات الاقتصادية والبيئية الناتجة عن الإيثانول المستخرج من الذرة.

عملي؟ محاولة للحصول على المفاعلات للعمل. على وجه التحديد ، في حين أن لدينا أنظمة جيدة لتحويل الخشب إلى إيثانول ، فإن التركيزات التي صنعناها كانت منخفضة للغاية بحيث لا يمكن استعادتها اقتصاديًا. كان سلف في المختبر (Sunitha Baskaran) قد أوضح أن قيودنا تتعلق بحقيقة أن بكتيريانا صنعت جزيء واحد من حمض الأسيتيك لكل جزيء من الإيثانول. نظرًا لأن الحمض قد خفض في نهاية المطاف درجة الحموضة في مفاعلاتنا ، فقد اضطررنا إلى إضافة مادة كاوية حتى لا نقتل بكتيريانا ، إما في شكل هيدروكسيد البوتاسيوم أو هيدروكسيد الصوديوم. كانت رؤية Sunitha هي أنه بينما يمكننا زيادة الإنتاج بإضافة مادة كاوية ، فإن مستويات الصوديوم و / أو البوتاسيوم في النهاية أصبحت سامة. أصبحت تلك نقطة الانطلاق لبحثي الخاص.

على وجه التحديد ، انطلقت لمحاولة استبدال المحاليل الكاوية من هيدروكسيد الصوديوم والبوتاسيوم والتي عادةً ما تكون غير قابلة للذوبان. سيسمح لنا ذلك بضخ كميات كبيرة من مادة (الطور الصلب) في مفاعلنا الذي لا يذوب إلا عند الضرورة لتحييد الحمض ، ولكنه يعجل بعد ذلك بالتراجع كمركبات كربونات طور صلبة. تعتبر الكيمياء هنا أقل أهمية من التأثير الميكانيكي: ما كان مفاعلًا حيث دخلت السوائل ، وتم خلطها ثم سكبها ، أصبح الآن مفاعلًا حيث دخلت السوائل والمواد الصلبة ، وتراكمت حولها ثم تمت إزالتها دون تركيز جميع المواد الصلبة في قاع السفينة. أصبحت مشكلة البيولوجيا مشكلة الكيمياء أصبحت مشكلة الهندسة الميكانيكية.

هل عملت؟ نوعا ما. لكن مشاكل السوائل المختلطة الطور أثبتت صعوبة حلها في العالم الواقعي على الورق. خطوط التغذية المسدودة والمضخات تتكدس كثيرًا أكثر من المعتاد ، وقد أدخل كل إصلاح تلوثًا محتملاً في التخمير. وكل تكلفة تخمير ملوث 2 أسابيع من البيانات. (قام مختبر لي بحل هذه المشكلة منذ ذلك الحين عن طريق تعديل البكتيريا وراثياً لتدمير مساراتها المنتجة للحمض.) ومع ذلك ، فقد أصبحت أكثر اهتمامًا بالتدريج في مشكلة أخرى - وهي أنه في حين أن التكلفة المنخفضة للمواد السليلوزية تجعلها جذابة كمواد خام بالنسبة لأسواق الوقود ، فإن عمليات التحويل غير فعالة ، لسبب بسيط هو أن 40-60٪ من رقاقة الخشب ليست من السليلوز. يبدو الأمر كما لو كنت تحاول تحضير الكريمة من الحليب كامل الدسم - يمكنك فعل ذلك ، ولكن ما لم تفعل شيئًا آخر مع الحليب الخالي من الدسم ، فإن ذلك يهدر للغاية.

وقد دفعني ذلك إلى قضاء الجزء الأكبر من أطروحة الماجستير الخاصة بي في تطوير نماذج حاسوبية مفصلة ومتطورة لعملية إنتاج الإيثانول بأكملها ، بما في ذلك البنية التحتية المساعدة اللازمة لتوليد الحرارة والطاقة لتشغيل تلك المصانع. تمكنت من إظهار أنه في مصنع طاقة متكامل حقًا ، يمكننا استخدام الجزء "الضائع" من الخشب لتوليد الحرارة والطاقة اللازمة لتشغيل العملية الشاملة. علاوة على ذلك ، إذا افترضنا أننا استخدمنا الجيل التالي من تقنيات تحويل الحرارة والطاقة (كما كان الحال بالنسبة لتكنولوجيات إنتاج الإيثانول) ، فإن مصنع الإيثانول يمكن أن يكون منتجًا صافيًا للكهرباء لشبكة الطاقة بالإضافة إلى إنتاج الوقود ، مما ينتج عنه إمكانية إدخال تحسينات كبيرة على كفاءة استهلاك الوقود بشكل عام.

بعد التخرج ، تم تعييني بواسطة آرثر دي ليتل ، حيث انضممت إلى مجموعة طورت للتو تقنية لتحويل البنزين إلى هيدروجين يناسب داخل السيارة. تم تحويل الفريق الذي طور هذه التقنية إلى عمل منفصل ، تاركًا لشركة ADL حاجة مفاجئة للأشخاص ذوي الخبرة في تقنيات الطاقة وتحويل الوقود الناشئة. كانت مهمتي الأولى هي بناء نموذج حاسوبي لكيمياء الاحتراق تضمن عملية تحفيزية طورية صلبة. كان عليّ أن أدرس دورة تحطم في برمجة C ++ ، لكن مجموعة الأنظمة متعددة المراحل ونمذجة الحاسوب للعمليات الكيميائية انتعشت تمامًا من حيث توقفت رسالة الماجستير الخاصة بي. تشمل المشاريع اللاحقة تقييم تكاليف التصنيع لتكنولوجيات خلايا الوقود من الجيل التالي ، وتحسين تقنيات المحركات الدوارة ("Wankel") ، والتقييمات المقارنة لمختلف تقنيات المرحلة الأولى من هيدريد المعادن ، وبطاريات الرصاص والليثيوم ، وسلسلة من المهام ل تقوم الحكومة الهولندية بتقييم مختلف سلاسل الوقود الخالية من الكربون التي يمكن أن تستثمر فيها لضمان أقل تكلفة وأنظف لهولندا.

تدريجيا ، أصبح دوري أكثر استراتيجية وأقل علمية ، وعندما انتقلت من ADL في عام 2000 لتصبح رائد أعمال ، وضعت مهنتي "علمًا صعبًا" بفاعلية خلفي. ولكن ليس من دون التقاط العديد من الدروس التي أبلغت نهجي لكل مشكلة منذ ذلك الحين.

  1. دائما السؤال فرضياتك. نعاني جميعًا من تحيز التأكيد ، ولكن الطريقة الأكثر فعالية لطرح أكثر المشكلات العلمية إثارة للاهتمام هي العمل على افتراض أن استنتاجاتك خاطئة. حاول إثبات أنها خاطئة وستكتشف كل أنواع الدروس المهمة ، ليس أقلها مجموعة الظروف (الضيقة عادةً) حيث تكون نظريتك صحيحة. لكن إذا حاولت إثبات صحة نظرياتك فقط ، فغالبًا ما تكون عمياء عن الحقيقة.
  2. أي مشكلة تستحق الحل تنطوي على الكثير من العمل الناخر. لا يوجد مجد في ملء جداول البيانات أو ترقيم عينات الأنسجة أو التوفيق بين السجلات المحاسبية. ولكن إذا لم تنجح هذه الوظائف بشكل جيد ، فإن الصورة الكبيرة غير متوفرة. إما أن تعمل النخير بنفسك ، أو أن تحيط نفسك بأشخاص صالحين. وتأكد من أنهم يعرفون أنك تعرف أنك تعتمد عليهم (وتقدرهم!).
  3. فرص الجلوس داخل المشاكل. الهروب من المشاكل سهل عاطفيا. الغوص فيها أمر صعب - لكن في أغلب الأحيان ، تظهر هذه الغطس فرصًا رائعة.
  4. أخيرًا ، معرفة الأشياء ممتعة. يمثل البحث عن مشكلة ، تقشير البصل ، وتحديد السبب الجذري الطريقة الوحيدة التي تمكنا من خلالها من حل أي مشاكل معقدة. الكثير من رجال الأعمال والسياسيين والعلماء الفاشلين يتورطون في مقاطع صوتية ونماذج لا جدال فيها. نجح كمجتمع عندما نحفر.

شون كاستن هو المرشح الديمقراطي للكونجرس في الدائرة السادسة في إلينوي. لمعرفة المزيد حول شون ، تفضل بزيارة www.castenforcongress.com.