سر الوان الفراشات

لا يكاد يمر يوم إلا ويكتشف العلماء فيمختلف
تخصصاتهم حقائق علمية عن تركيب مكونات هذا الكون تثبت أنه يستحيل أن تكون هذهالمكونات
قد خلقت بالصدفة بل قد خلقت من قبل صانع لا حدود لعلمه وقدرته وهو اللهسبحانه
وتعالى. وتأتي هذه الاكتشافات لتحقق النبوءة القرآنية التي أكدت على أنهسيأتي
اليوم الذي سيتمكن علماء البشر فيه من كشف أسرار تركيب مكونات الكون وحينئذسيوقنون
بأنه لا بد وأن يكون لهذا الكون خالقا بعد أن يوقنوا استحالة ظهورهابالصدفة
وذلك في قوله تعالى "سَنُرِيهِمْ آيَاتِنَا فِيالْآفَاقِ
وَفِي أَنْفُسِهِمْ حَتَّى يَتَبَيَّنَ لَهُمْ أَنَّهُ الْحَقُّ أَوَلَمْيَكْفِ
بِرَبِّكَ أَنَّهُ عَلَى كُلِّ شَيْءٍ شَهِيدٌ (53) أَلَا إِنَّهُمْ فِيمِرْيَةٍ
مِنْ لِقَاءِ رَبِّهِمْ أَلَا إِنَّهُ بِكُلِّ شَيْءٍ مُحِيطٌ (54)" فصلت. وفي هذه المقالة سنشرح السر الذي
اكتشفه العلماء للطريقة التي تتكون بها الألوانالعجيبة الموجودة على أجنحة
الفراشات وبعض أنواع الطيور والخنافس.

تتميز ألوان أجنحة الفراشات عن ألوان أجسامبقية
أنواع الكائنات الحية نباتاتها وحيواناتها بعدة ميزات أولها العدد الهائلللألوان
المختلفة التي تظهر على أجنحة مختلف أنواع الفراشات بحيث يعجز البشر علىإطلاق
أسماء على هذه الألوان. أما ثانيها فهي وجود عدد كبير من الألوان المختلفةعلى جناح
الفراشة الواحدة وهي مرسومة على شكل لوحات فنية عجيبة يعجز أعظم رساميالبشر من
تقليدها خاصة أنها مرسومة على لوحات بالغة الصغر إذا ما قورنت بلوحاتالرسامين.
أما ثالثها فهي أن ألوان أجنحة معظم أنواع الفراشات تتغير مع تغير زاويةنظر
مشاهدها وأن لها بريق لا يوجد في ألوان الأشياء الأخرى. أما الميزة الأخيرة وهيالمسئولة
عن الميزات السابقة فهي أن الطريقة التي تتولد من خلالها ألوان الفراشاتتختلف تماما
عن تلك المستخدمة في بقية أنواع الكائنات الحية وكذلك الجمادات. ففيهذه
الطريقة يتم استخدام تقنيات بالغة التعقيد تعتمد على ظواهر فيزيائية متعددةللحصول
على هذا التنوع الهائل في ألوان أجنحة الفراشات. إن هذه التقنيات تحتاج إلىتصاميم
بالغة الدقة لبنى هندسية تقاس أبعادها بوحدات النانومتر (النانومتر جزء منبليون
جزء من المتر) أو ما يسميه العلماء اليوم بتقنية النانو (Nanotechnology).

وقبل أن نبدأ بشرح هذه الطريقة لا بد منمراجعة
سريعة للطريقة التي يستخدمها الإنسان وكذلك بعض أنواع الكائنات الحيةللإحساس
بألوان الأشياء حيث ستساعدنا هذه المراجعة على فهم الطريقة المعنية. تتكونشبكية
العين من نوعين من الخلايا الحساسة للضوء وهي العصيات التي تستجيب لشدة الضوءفقط بغض
النظر عن لونه وهي شديدة الحساسية للضوء الخافت وكذلك لحركة الأجسام ويبلغعددها
مائة وثلاثون مليون خلية تقريبا والمخاريط والتي تستجيب للضوء الشديد أي أنهامنخفضة
الحساسية ولكنها في المقابل قادرة على تمييز الألوان حيث يوجد منها ثلاثةأنواع
تستجيب للألوان الرئيسية الثلاث وهي الأحمر والأخضر والأزرق ويبلغ عددها سبعةملايين
خلية تقريبا موزعة بنسبة 64 % للحمراء و 32% للخضراء و 4% للزرقاء. وتقومالعصي
والمخاريط كخلايا حساسة للضوء بتحويل شدة الضوء وكذلك لونه إلى إشاراتكهربائية
يتم إرسالها من خلال العصب البصري إلى الدماغ ليقوم برسم صورة ملونة للشيءالمرئي
في خلاياه العصبية. وتستجيب العصي للموجات الضوئية التي تمتد أطوالها من 380إلى 740
نانومتر بينما يستجيب كل نوع من المخاريط إلى طيف أضيق يفع ضمن طيف العصييتمركز
حول طول موجي معين وهو 420 نانومتر للأزرق و 534 نانومتر للأخضر و 564نانومتر
للأحمر.

وعندما يسقط الضوء المنعكس عن الأجسام علىالشبكية
فإن أنواع المخاريط الثلاث تقوم بتوليد إشارات تعتمد شدتها على طبيعة طيفالموجات
الموجود في الضوء الساقط على الشبكية. ومن خلال دمج هذه الإشارات في الدماغفإنه
يعطي الإحساس بلون محدد يعتمد على قيم الإشارات الثلاث. وقد وجد العلماء أنالعين
البشرية قادرة على تمييز عشرة ملايين درجة من درجات اللون رغم أن البشر لايمتلكون
أسماء إلا لعدة عشرات من درجات اللون أغلبها أسماء الأشياء التي تمتلك ذلكاللون
كالبرتقالي والبنفسجي والوردي والمخملي وغير ذلك. إن طبيعة الأجسام هي التيتحدد طيفالموجاتالمنعكسة
عنها وبالتالي لونها ففي المواد الطبيعية يعتمد الطيف المنعكس على نوعذراتها
وجزيئاتها وكذلك تركيبها البلوري حيث تتفاعل موجات الضوء الساقط مع هذهالمواد
فتمتص بعضها وتسمح لبعضها للنفاذ من خلالها وتعكس الباقي الذي يحدد لونالجسم.
أما في الكائنات الحية فإن لون أجسامها يتحدد إما كما في الأجسام الطبيعيةأو من
خلال وجود بعض المواد الصبغية الموجودة في السطح الخارجي لأجسامها حيث يحددالتركيب
الذري أو البلوري لهذه الصبغيات طيف الموجات المنعكسة عنها.

ونأتي الآن على شرح الطريقة الفريدةالمستخدمة في تحديد ألوان أجنحة
الفراشات وهي تختلف تماما عن الطرق المستخدمة فيالمواد الطبيعية وبقية أنواع
الكائنات الحية.

فالألوان في هذهالطريقة يتم الحصول عليها من
خلال عدة آليات يلزمها وجود بني هندسية معينة على سطحالجناح بأشكال وأبعاد محددة
وهذه البنى الهندسية ذات أبعاد بالغة الصغر تقاسبالنانومتر. فالآلية الأولى
تعتمد على وجود ما يسمى بالفلم الرقيق (

) وهوعبارة عن طبقة رقيقة أو غشاء
رقيق من مادة شفافة للضوء يتم وضعها فوق قاعدة من مادةأخرى. وعندما يسقط الضوء على
هذا الفلم فإن بعضه ينعكس عند سطحه الخارجي وبعضهينعكس عند الحد الفاصل بينه
وبين القاعدة وعند تداخل هاتين الموجتين المنعكستينفإنهما إما يقويان بعضهما
فتزداد شدة الضوء المنعكس (تداخل بناء) أو يضعفان بعضهمافتقل شدة الضوء (تداخل هدام).
إن طبيعة التداخل من حيث كونه بناءا أو هداما يعتمدعلى طول موجة الضوء وسماكة
الفلم وزاوية سقوط الضوء وعليه فإنه يمكن اختيار سمكالفلم بحيث يعكس لونا محددا دون
بقية الألوان.

وعادة ما يوجد في أجنحة الفراشات أكثر منطبقة
فلمية للحصول على ألوان نقية ذات شدة عالية للضوء المنعكس. وكذلك يتم استخدامسطوح
محدبة أومقعرة للحصولعلى
ألوان مختلفة لنفس سمك الفلم حيث أن اللون المنعكس يعتمد على زاوية السقوط.

وأما الآلية الثانية فتعتمد على ما يسمىبمحززات
الحيود (Diffraction
Gratings) وهي عبارة عن نتوءات أو أخاديد تعمل علىسطح
المادة على شكل حزوز متوازية وعندما يسقط الضوء عليها فإن الضوء ينعكس بزوايامختلفة
وذلك حسب طول الموجات المكونة لهذا الضوء أي أنها تعمل عمل المنشور الذييقوم
بتحليل الضوء الأبيض إلى ألوان الطيف المختلفة. ولكي تعمل هذه المحززات بالشكلالمطلوب
فإنه يجب أن تكون المسافة بين حزين متجاورين مساوية لنصف طول الموجةالضوئية
المراد عكسها بشدة عالية. وقد وجد العلماء أن أجنحة الفراشات تحتوي علىمحززات
أحادية البعد وكذلك ثنائية البعد أي أن التحزيز يتم في اتجاهين متعامدين ممايسبب في
انعكاس الألوان في الاتجاهات المختلفة. ومن خلال دمج الآليتين السابقتين فيتصنيع
البنى الهندسية المسئولة عن توليد ألوان أجنحة الفراشات فإنه يمكن الحصول علىطيف واسع
من الألوان وبخصائص فريدة كشدة لمعانها واعتماد اللون على زاوية النظر. إنأهم ما
يميز هذه الطريقة في توليد الألوان هو إمكانية توليد أي لون من الألوان التييمكن
للعين البشرية أن تميزها والتي تبلغ عشرة ملايين لون وذلك من خلال التحكمبسماكة
الأغشية الرقيقة أو المسافة بين الحزوز وهذا ما لا يمكن الحصول عليهباستخدام
الصبغيات.

يتكون جناح الفراشة من مادة جلاتينية شفافةتستخدم
كقاعدة لوضع البنى الهندسية التي شرحناها آنفا وهي عبارة عن حراشف شفافةيبلغ طول
الواحدة منها 200 ميكرومتر وعرضها 70 ميكرومتر. ويتم تحديد اللون أوالألوان
التي تعكسها هذه الحراشف من خلال التحكم بسمكها وأبعاد الحزوز الموجودةعليها.
وقد قام العلماء باستخدام الميكروسكوبات الإلكترونية من دراسة تركيب أجنحةالفراشات
وأظهرت لهم الصور هذه البنى الهندسية الدقيقة الموجودة على حراشفها وقاموابقياس
أبعاد هذه البنى وقد بينت حساباتهم أن لون الضوء المنعكس عنها يتطابق تمامامع لون
الضوء الفعلي.

إن تحديد أبعاد البنى الموجودة على أجنحةالفراشات
يحتاج لصانع لا حدود لعلمه وقدرته فمعظم أنواع الفراشات تحتوي أجنحتها علىعدد كبير
من الألوان ولذا يلزم تغيير الأبعاد عند كل مكان يتغير فيه اللون. إنالأشكال
الموجودة على أجنحة الفراشات ليست مرسومة بطريقة عشوائية بل لتؤدي أغراضمحددة
كالتخفي عن الأعداء أو تخويفهم من خلال أشكال العيون الموجودة عليها أولأغراض
جلب شركائها للتزاوج.

وعليه فإن تصميم أبعاد البنى الهندسيةالموجودة
على الأجنحة عملية في غاية الصعوبة أعتقد جازما أن البشر سيقفون عاجزين عنتقليدها
مهما بلغ التطور في تقنيات تصنيع الإلكترونيات وتقنيات النانو. إن عمليةتصنيع
أجنحة الفراشات وما عليها من بنى هندسية تتم تحت سيطرة شيفرات الحامض النوويالموجود
في خلايا الفراشة فكل حرشفة من هذه الحراشف هي عبارة عن خلية حية واحدة يتمفردها
على سطح الجناح وتتشكل هذه الخلية لتنتج أشكال البنى المطلوبة. وفي السنواتالأخيرة
بدأ العلماء العمل على الاستفادة من التقنيات الضوئية المستخدمة فيالفراشات
في تطبيقات لا حصر لها كالحصول على ألوان للسيارات بدون استخدام الطلاءوكاستخدامها
في مكونات الاتصالات الضوئية. ونعرض في ما يلي صورا لبعض أنواعالفراشات
ليتدبر للقارئ لوحات فنية في غاية الروعة أبدعها الخالق سبحانه وتعالىوتتضاءل
أمامها أجمل اللوحات الفنية التي رسمتها أيدي البشر وصدق الله العظيمالقائل
"هَذَا
خَلْقُ اللَّهِ فَأَرُونِي مَاذَا خَلَقَالَّذِينَ مِنْ دُونِهِ بَلِ
الظَّالِمُونَ فِي ضَلَالٍ مُبِينٍ (11)" لقمان.

اخي ودالعمدة مشكورر علي البوست