1
ستاد ویژه توسعه فناوری نانو Iran Nanotechnology Initiative Council بستن
  • ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

  • بانک اطلاعات شاخص های فناوری نانو

  • سایت جشنواره فناوری نانو

  • سیستم جامع آموزش فناوری نانو

  • شبکه آزمایشگاهی فناوری نانو

  • موسسه خدمات فناوری تا بازار

  • کمیته استانداردسازی فناوری نانو

  • پایگاه اشتغال فناوری نانو

  • کمیته نانو فناوری وزارت بهداشت

  • جشنواره برترین ها

  • مجمع بین المللی اقتصاد نانو

  • اکو نانو

  • پایگاه اطلاع رسانی محصولات فناوری نانو ایران

  • شبکه ایمنی نانو

  • همایش ایمنی در نانو

  • گالری چند رسانه ای نانو

  • تجهیزات فناوری نانو

  • صنعت و بازار

  • باشگاه نانو

همگرایی و ادغام در آزمایشگاه‌های فناوری نانو به عنوان قطب‌های فناوری

افراد مقاله : ‌ مترجم - عبدل محمدی , مترجم - حسین شکی

موضوع : سیاستگذاری و ارزیابی کلمات کلیدی : فناوری همگرا - همگرایی فناوری تاریخ مقاله : 1396/03/27 تعداد بازدید : 637

این مقاله بیان می‌کند که گروه‌های پژوهشی خاص علم و فناوری نانو به عنوان قطب‌هایی در نظر گرفته می‌شوند که پژوهشگرانی با پیش زمینه علمی مختلف، به منظور پژوهش در مقیاس نانو در آن‌ها گرد هم می‌آیند. تولیدات علمی به دلیل نقش روش‌های چندگانه‌ی تفکر، روش‌های اجرا و دانش در ایجاد نتایج جدید، به چالش کشیده شده‌اند. از طریق یک مطالعه‌ی قیاسی، نشان داده شده است که این قطب‌های فناوری بر اساس شایستگی‌های درونی و دانش، ایجاد تخصص می‌کنند. این تخصصی کردن، آزمایشگاه‌ها را قادر می‌سازد که جایگاه خود را به عنوان متخصص در بین سایر آزمایشگاه‌ها پیدا کنند و همچنین مورد توجه سرمایه گذاران برای جذب سرمایه قراربگیرند. هرچند که دانش و روش‌های به ارث رسیده از رشته‌های موجود مانع از پژوهش چند رشته‌ای می‌شود. فقدان استانداردها و تعریف واضحی از حوزه و فناوری نانو باعث می‌شود که دانشمندان جوان، به ویژه دانشجویان دکتری، در پژوهش، سرپرستی خود و نتایجی که باید تولید کنند، یک عدم توازن را تجربه کنند.

 

1. مقدمه
در کنفرانس‌ها سروکارداشتن با افرادی که منحصراً در یک حیطه هستند بسیار دشوار است، چون شما باید در همه‌ی زمینه‌ها اطلاعات داشته باشید و قادر باشید که درباره‌ی آن‌ها با افراد مختلف بحث کنید. بنابراین شما باید اطلاعات زیادی داشته باشید و به آن‌ها مسلط باشید. پس کار دشواری است. به همین دلیل حوزه‌ی نانو بسیار دشوار است چو‌ن ما مانند سایر علوم جایگاه مشخصی نداریم. (مصاحبه از یک دانشجوی دکتری)

فناوری نانو، یک فناوری در حال ظهور و همگرا در نظر گرفته می‌شود که یکی از فناوری‌های کلیدی قرن 21 است. با گسترش عنوان "فناوری نانو"، سازمان‌ها و مجموعه‌های مختلف و متنوعی در زیر این عنوان گرد هم آمده‌اند. فناوری نانو، حوزه‌ی جدیدی است که رشته‌هایی مانند فیزیک کاربردی، علوم مواد، شیمی فیزیک، فیزیک مواد چگال، بیوشیمی، زیست‌شناسی مولکولی و مهندسی پلیمر را در بر می‌گیرد. این علوم متنوع به منظور فهم ویژگی‌های خاص نانوذرات و مشارکت رشته‌های علمی مختلف برای ساخت وسایل پزشکی جدید، مواد مقاوم‌تر و همچنین ترانزیستورهای کارآمد، با یکدیگر همکاری می‌کنند. با این وجود این علم چندرشته‌ای هنوز به اندازه کافی مطالعه و بررسی نشده است.

در جایی که مرزهای علمی در جامعه‌شناسی علم مطالعه می‌شود، در مدیریت علم به همگرایی رشته‌های علمی چندگانه به سمت یک فناوری وعواقب سازمانی آن توجه زیادی نشده است. قطعاً، مطالعات علم سنجی پیشنهاد می‌کند که فناوری نانو مجموعه‌ای از رشته‌های علمی دارای همپوشانی است (مییر، 2001، 2007) که فیزیک و شیمی بخش اصلی و عمده‌ی آن است. هرچند، فهم رویدادهایی که در این همپوشانی‌ها رخ می‌دهد هنوز به اندازه کافی تبیین نشده‌است.

با توجه به منطق حل مسئله، تخصص‌گرایی[2] یکی از ویژگی‌های علوم جدید است. رشته‌های علمی در الگوهایی قرار می‌گیرند که نوع فکر کردن را مشروط، روش‌ها را قانونمند و فعالیت‌های علمی را قاعده‌مند می‌کنند. معمولاً وقتی یک رشته‌ی علمی در یک الگو پدید می‌آید، ما شاهد ایجاد مدارکی که کاملاً مختص رشته‌ی جدید است، و همچنین برنامه‌های دکتری که نام رشته‌ی عملی جدید را دارند و کاربردهای جدید، هستیم. هرچند، به نظر می‌رسد که فناوری نانو این رویه را با جمع کردن رشته‌های علمی حول یک فناوری، شکل داده است. از این طریق، عبور از مرزهای علمی به معنی رویارویی با سایر روش‌ها، روش فکر کردن و... برای فشار بر تولید فرآورده‌های علمی است. در اینجا، این سوال مطرح می‌شود که: چگونه دانشمندان مربوط به حوزه‌های علمی که چندین رشته‌ی عملی را دربر می‌گیرند از دانش چند رشته‌ای برای ایجاد نتایج علمی جدید استفاده می‌کنند؟

برای پاسخ به سوال پژوهشی طرح شده، این مطالعه طبق مطالبی که در زیر آمده، سازمان یافته است. ابتدا، به این نکته اشاره می‌شود که ما چه چیزهایی را می‌توانیم از فلسفه و جامعه‌شناسی علم و شاخه‌هایی که از این رشته‌ها ایجاد می‌شود برای فهم علومی که بعد از جنگ جهانی دوم ایجاد شده‌اند، مثل فناوری نانو، یاد بگیریم. دوم، با توجه به این چارچوب و به‌وسیله‌ی مطالعات کیفی و پژوهشی، استدلال می‌شود که آزمایشگاه‌ها قطب‌های فناوری هستند که در آن علوم با زمینه‌های مختلف گرد هم می‌آیند. بنابراین، باید به‌وسیله‌ی مرزهای فیزیکی، اجتماعی و شناختی که آن‌ها را در یک راستا قرار می‌دهد،‌شناسایی شوند. اگرچه که در یک آزمایشگاه و گاهی روی یک پروژه کار می‌کنند، ولی دانشمندان با موانع شناختی که همکاری بین‌رشته‌های علمی را محدود می‌کند، مواجه می‌شوند. نهایتاً برای بررسی تکامل فناوری نانو و مشخص کردن تخصص در این حوزه، مسائل مختلفی مطرح می‌شود.

 

2. مرزها و چند رشته‌ای بودن در علم
2.1. رشته‌های علمی: بینشی از فلسفه و جامعه‌شناسی علم
بر اساس گفته‌های پوپر، علم باید قابلیت ابطال[3] داشته باشد و باید ابطال‌پذیر باشد. به عبارت دیگر، تلاش دانشمندان برای بهبود برنامه پژوهشی باید برای اثبات اشتباه بودن فرضیه‌ی خود به جای درست بودن آن باشد (یا الگو بر اساس کوهن؛ هر دو در این مطالعه یک معنی یکسان خواهند داشت). اگر نظریه‌ای مورد آزمون قرار گرفته و درست بودن آن به وسیله‌ی فرآیند ابطال ثابت شد، باید پذیرفته شود، و برعکس اگر ثابت شود که اشتباه است باید کنار گذاشته شود. لاکاتوس بیان می‌کند که فرضیه‌ها به‌وسیله‌ی سپری از فرضیه‌های کمکی[4] محافظت می‌شوند که می‌توانند یا کنار گذاشته شده یا ارتقا یافته و یا خلق شوند. در این روش، برنامه‌های پژوهشی سابق لزوماً به‌وسیله‌ی انواع جدید آن از بین نمی‌روند. برای مثال، وقتی انیشتین نظریه‌ی نسبیت را کشف کرد، نظریه‌ی نیوتن کنار گذاشته نشد. این نظریه هنوز استفاده شده و ارتقا می‌یابد. بر خلاف کوهن، پوپر و لاکاتوس نشان دادند که یک علم جدید بدون از هم گسیختن علم دیگر می‌تواند ایجاد شود. افزون بر این، علوم جدید تمایل به استفاده از رویکرد نظری حل مسئله و تخصص‌گرایی بیشتر و بیشتر دارند.

کوهن بیان می‌کند که رشته‌های علمی در الگوهایی قرار می‌گیرند که نوع فکر کردن را مشروط، روش‌ها را قانونمند و فعالیت‌های علمی را قاعده‌مند می‌کنند. او الگوها را به عنوان مجموعه‌ای از مفاهیم و فرضیه‌های بنیادی، روش‌ها، متدها و عقاید تعریف می‌کند. دانشمندان فعالیت‌های روزانه‌ی خود را بر اساس این قوانین انجام می‌دهند که گاهی قادر به تعریف دقیق آن‌ها نیز نیستند. درون این راهبردها، دانشمندان مسئول آزمایش کردن همه‌ی فرضیه‌های مختلف، اصلاح نظریه و فراهم کردن فهم وسیع‌تری از جهان برای جامعه‌ی علمی هستند. این چیزی است که کوهن آن را "علم بهنجار[5]" (علم معمول) می‌نامد. مورد اخیر، مرزهای جامعه‌ی علمی را تعریف می‌کند که در آن، روش‌ها به‌وسیله‌ی جامعه پذیرفته می‌شود، مسائل علمی حل شده، دانش تجمیع و به اشتراک گذاشته می‌شود.

جامعه‌شناسی علم همچنین به مرزهای علمی معنی می‌دهد. ایجاد مرزها یک پیش شرط لازم برای دانشمندان "درونی" است، اگر می‌خواهند که رشته‌ی مورد نظر رشد و نمو یافته و به عنوان یک رشته‌ی علمی غیروابسته به صنایع و سایر رشته‌های علمی استقرار یابد. نخست، وجود مرزها برای دانشمندان به منظور دنبال کردن اهداف حرفه‌ای مثل جواز فکری و فرصت‌های شغلی، ضروری است. قطعاً، دانش حرفه‌ای تنها به‌وسیله‌ی جامعه‌ی محدودی از دانشمندان قابل مطالبه است. اگر به‌وسیله‌ی همه‌ی دانشمندان پذیرفته شود، دانش به صورت یک مفهوم در آمده و در ابزار گنجانده می‌شود. دوم اینکه در بین انجمن‌های شناخته شده است که دانشمندان می‌توانند اعتبار بیابند و مدارج علمی را طی کنند. سوم، کشیدن مرزها،‌شناسایی دانش بنیادی، روش‌شناسی و روش فکر کردن را فراهم می‌کند که به‌وسیله‌ی مؤسسات می‌تواند حمایت شده و در کلاس‌ها به منظور بازتولید و حفظ جامعه علمی آموزش داده شود.

درون این مرزها، داده تولید شده و محصولات تصنعی[6] به واقعیات تبدیل می‌شوند، برای اینکه انتشار یافته و پذیرفته و هدف‌گذاری شوند و نهایتاً به حقیقت جدیدی در یک جامعه‌ی علمی خاص تبدیل شوند. لاتور بیان می‌کند که برای فهم کل فرایند، باید بازیگران انسانی و غیر انسانی با هم مطالعه شوند. قطعاً، ساخت واقعیات علمی بدون دخالت دادن بازیگران انسانی که نتایج را تفسیر می‌کنند، بحث می‌سازند، مقاله می‌نویسند و آن‌هایی که از این مقاله استفاده می‌کنند و در انتشار و پخش ایده‌های جدید نقش دارند، غیر قابل فهم خواهد بود. پس، ابزارها به عنوان "جعبه‌های سیاه" در نظر گرفته می‌شوند به طوری که نتایج تولید شده قانونی بوده و به‌وسیله‌ی جامعه‌ی علمی تایید می‌شود و مسئله‌ای بحث برانگیز نیست. ابزارها ماشین‌های انحصاری نیستند که طی فرایند خود فقط واقعیات را به جدول‌ها، تصاویر و نگاره‌ها تبدیل می‌کنند بلکه همچنین داده تولید می‌کنند که اگر به‌وسیله‌ی جامعه‌ی علمی پذیرفته شود یک واقعیت علمی خواهد بود. مورد آخر به‌وسیله‌ی دانشمندانی که استدلال‌های سایر دانشمندان را برای ساخت استدلال خودشان استفاده می‌کنند، ایجاد می‌شود. وقتی استدلالی پذیرفته ‌شود، به یک دانش مفهومی تبدیل ‌شده و در ابزارها استفاده می‌شود و این دانش مفهومی را وارد رشته‌ی علمی دیگری می‌کند.

برای جمع‌بندی، با توجه به برهان حل مسئله، تخصصی کردن یکی از ویژگی‌های علوم جدید است. رشته‌های علمی در الگوهایی قرار می‌گیرند که نوع فکر کردن را مشروط، روش‌ها را قانونمند و فعالیت‌های علمی را قاعده‌مند می‌کنند.

2.2. چند رشته‌ای و بین‌رشته‌ای بودن در علم
علم در طی چند دهه‌ی گذشته دچار تغییرات چشمگیری شده است. همان‌طور که در مدل مارپیچ سه گانه[7] توصیف شده است، مرزهای بین علم، دولت و صنعت محو شده است. دیدگاه جوامع علمی بسته و همگن به‌وسیله‌ی کارهای اخیر در انتقال بین دو روش انجام علم به چالش کشیده شده است. در مدل 1 که به‌وسیله‌ی گیبونز و همکاران توصیف شده است، علوم قدیمی مثل فیزیک، شیمی، زیست‌شناسی و رشته‌های زیرمجموعه‌ی آنها، به‌وسیله‌ی آزمایشگاه‌های منظم دانشگاهی و دولتی توصیف می‌شوند. مدل 2 علومی که ویژگی آن‌ها چند رشته‌ای بودن را بر اساس شبکه‌های دانش توصیف کرده و به سمت حل مسئله و مسائل اجتماعی گرایش دارد. بوناکرسی می‌گوید که علوم جدید، "علوم تقلیل یافته‌ای هستند که پدیده‌ی پیچیده‌ی جدیدی را با شکستن مرز بین طبیعت و تصنع عنوان می‌کنند." آن‌ها به‌وسیله‌ی سه شاخصه‌ی متفاوت اندازه‌گیری می‌شوند. نخست، نرخ رشد، ورود ثابتی از رشته‌های جدید که به سرعت رشد می‌کنند و نرخ برگشتی بالایی دارند را نشان می‌دهد. این موضوع در تضاد با علم "قدیم" است جایی‌که تغییرات ریشه‌ای بوده و علم معمول با نرخ پایین رشد توصیف می‌شود. دوم میزان تنوع موجب مشخص شدن اختلاف بین تنوع قبل و بعد از تغییرات پارادایمی و گوناگونی علم معمول شده  و همچنین تعداد مسیرهایی که همزمان می‌شود طی کرد را زیر سوال می‌برد. این شاخصه نشان می‌دهد که علوم جدید فرضیه‌های جدید را درون الگوهای مشخص با واگرایی قوی و ضعیف تولید می‌کنند. این با علوم قدیم بسیار متفاوت است که در آن واگرایی موردی و خاص بود. سوم، سطح و نوع مکمل، فرآیند رقابت زایی بین‌رشته‌ای، فرم‌های طراحی زیربنایی جدید یا همکاری‌های سازمانی را نشان می‌دهد. این شاخصه‌ی آخر بر اساس ساختار وابستگی و مکمل‌های سازمانی در نشریات است. این امر نمایانگر این است که در علوم جدید نسبت به گذشته گرایش داشتن به‌ صنعت و همچنین تعدد حضور در موسسات  پژوهشی مختلف و شرکت‌ها بسیار بالاتر است.

این دیدگاه از علوم جدید، مشارکت رشته‌های علمی چندگانه حول هدف مشترک که تحت عنوان چند رشته‌ای یا بین‌رشته‌ای توصیف می‌شوند را برجسته می‌کند. نخست، چند رشته‌ای بودن شامل حداقل دو رشته می‌شود و به صورت رابطه‌ای نسبتا سست، تجمعی و یا ابتدایی بین‌رشته‌های درگیر توصیف می‌شود. در یک محیط چند رشته‌ای، اگرچه رشته‌های مختلف با یکدیگر هم پوشانی داشته که موجب گسترش دانش، اطلاعات و روش ها می شود ، با این وجود رشته‌ها از یکدیگر متمایز مانده و ساختار کلی علم زیر سوال نمی‌رود. بنابراین چند رشته‌ای بودن نخستین گام به سمت بین رشته ای بودن است که نیازمند ارتباط، همپوشانی و ادغام محکم می باشد. بنابراین وقتی برهمکنش بین حداقل دو رشته‌ی علمی فعال تر می شود، این حوزه‌ی جدید، می تواند تحت عنوان بین رشته‌ای توصیف شود.

2.3. انگیزه‌ها و سوال پژوهشی
استفاده از مقیاس 1-100 نانومتر برای تعریف علم و فناوری نانو (N&N) [8] نمی‌تواند به این سوالات پاسخ دهد که "آیا رشته‌های علمی مختلف ادغام می‌شوند؟" و " وقتی دانشمندان با زمینه‌های متفاوت با یکدیگر همکاری می‌کنند چه اتفاقی رخ می‌دهد؟". به عنوان مثال، کار با مولکول‌ها هدف علم شیمی است. افزون بر این، همگرایی و ادغام بین‌رشته‌های علمی خیلی جدید نبوده و همچنان یک موضوع بحث برانگیز است. علم مواد، که یکی از رشته‌هایی است که با فناوری نانو پیوند خورده است، نتیجه‌ی ادغام بین‌رشته‌ی فیزیک و شیمی است.

رشته‌های متفاوت و غیر مرتبط علمی و فناوری درحال همگرایی به سمت N&N هستند. گفته می‌شود که این همگرایی و ادغام، رشته‌های سنتی را برای هدایت به سمت حوزه‌های جدید پژوهشی، به هم می‌آمیزد. هرچند، بر سر دلیل این همگرایی و ادغام هنوز بحث وجود دارد. از یک طرف، لاوریج و همکاران بیان می‌کنند که اثر تصنعی که در مقیاس نانو (اثر مصنوعی نانوئی) ساخته می‌شود اساس این همگرایی و ادغام است.

یکی از مولفه‌های این اثرهای تصنعی در مقیاس نانو، ادغام چندین رشته‌ی علمی و مهندسی است؛ سایر مولفه‌ها شامل داشتن مقیاس 1-100 نانومتر و داشتن ویژگی نافذ آن می باشد. از طرف دیگر اشمیت ادغام رشته‌های مختلف را استفاده‌ی مشترک از ابزار، مثل میکروسکوپ‌های اتمی یا میکروسکوپ کاوشگر تونلی، می‌داند. بنابراین، از دیدگاه وی، خود ذرات یا وسیله‌ها کمتر از روش‌های تولید آن‌ها ویژگی این همگرایی را توصیف می‌کنند. علاوه‌بر این، نمای ادغام کامل به سمت یک حوزه‌ی متحد پژوهشی هنوز مورد توافق همه‌ی پژوهشگران نیست.

مطالعات اندازه‌گیری علمی، بینش مفیدی را برای مجادلاتی که بحث در حوزه‌ی جدید N&N را تغذیه می‌کند، فراهم آورده است. شومر ادعا می‌کند که شواهد محکمی برای اعلام یک انقلاب علمی بر اساس این ابزار جدید وجود ندارد. قطعاً، مطالعات اندازه‌گیری علمی از طریق استناد و بررسی‌های استنادی، تمایل دارد که نشان دهد حوزه‌ی N&N بیشتر به‌وسیله‌ی تجمع رشته‌های غیر مرتبط توصیف می‌شود تا ادغام چند رشته‌ای. N&N هیچ الگوی مشخصی از میان‌ رشته‌ای بودن را ندارد و بیشتر باید به عنوان رشته‌های تکی چندگانه که پیشوند نانو را به طور مشترک دارند در نظر گرفته شود تا یک حوزه‌ی یکی شده‌ی پژوهشی.

بنابراین اگرچه کلمه‌ی "نانو" گسترش یافته است، با این وجود مرزهای علم هنوز به‌وسیله‌ی این حوزه‌ی جدید فناوری به چالش کشیده نشده است.

اگر چه از یک طرف نیاز به همکاری‌های میان رشته‌ای در N&N به‌وسیله‌ی سیاست گذاران وجود دارد و از طرف دیگر مطالعات اندازه‌گیری علمی خصوصیات میان رشته‌ای N&N را متوازن می‌کند، اما، ما از اتفاقات موجود در آزمایشگاه وقتی دانشمندان با پیشینه‌های مختلف با هم همکاری می‌کنند هیچ اطلاعی نداریم. انگیزه‌ی مطالعات دو‌وجهی است. نخست، مطالعاتی در زمینه‌ی خروجی‌های مختلف علمی که تیم‌های تک یا چند رشته‌ای می‌توانند تولید کنند انجام شده است، اما درباره‌ی اینکه چگونه یک دانشمند از دانش چندین رشته برای ایجاد یک خروجی استفاده می‌کند درک زیادی وجود ندارد. دوم، سرمایه گذاری‌ها در زمینه‌ی N&N در طول زمان در حال افزایش است. اگر هنوز هم به طور کافی درک نشده است که N&N شامل رشته‌های غیر مرتبط است یا تنها یک رشته‌ی علمی جدید است، فناوری نانو دارای پتانسیل افزایش تولید کنندگی ملی ها بوده و بنابراین مزیت رقابتی جدی را برای سازمان‌هایی که از فناوری در مقیاس نانو چه در فرآیند تولید یا خود محصول استفاده می‌کنند به ارمغان می‌آورد. اگر این سازمان‌ها خواهان توسعه و رونق هستند پویایی که در آن‌ها به صورت خیلی خاص رخ می‌دهد باید بهتر شناخته شود. درحالی که تیم‌های چند رشته‌ای تمایل به تولید مفاهیم متنوع‌تری نسبت به انواع تک‌رشته‌ای دارند، شاخصه‌های تولید دانش برای افزایش درک این سازمان‌های مبتنی بر دانش باید بیشتر شناخته شود.

این مطالعه برای تعمق بیشتر دانش درباره‌ی اینکه چگونه دانشمندان با پیش زمینه‌های متفاوت نتایج مهمی را در یک فضای چند رشته‌ای تولید و چند رشته بودن را تجربه می‌کنند، طراحی شده است. اگرچه تعریف دقیق علم و حتی رشته‌های علمی بسیار دشوار است، نظریه‌هایی که اشاره شد کمک می‌کند که جایگاه های مختلف که در یک زمینه‌ی خاص مهم هستند را ‌شناسایی کند و قاعده‌مند شوند. ما ابتدا مشاهده کردیم که رشته‌های علمی برای تجمع دانش، در الگوهایی قرار داده می‌شوند. این موضوع به‌وسیله‌ی مدارس مختلفی که به دانش آموزان مفاهیم خاص، روش ها، روش فکر کردن و... را آموزش می‌دهند عملی می‌شود و با الگوهایی که در آن رشته‌ها قرار دارند هم راستا است ؛ به گفته شومر (2004b) ، "یک زمینه‌ی اجتماعی از انتقال و آموزش و یک بدن اجتماعی که بدان وسیله خود را باز تولید می‌کند". هرچند، این مرزها به سادگی قابل رد شدن نیستند. قطعا، پژوهش وابسته به مسیر پیشنهاد می‌کند که واکنش‌های احساسی مثل اجتناب همراه شک، سوگیری‌های شناختی (درک انتخابی، نظریه‌های مطلق) می‌توانند موجب بسته شدن تمام درها شوند.

رافولز و مییر دیدگاه دیگری از چند رشته‌ای بودن در N&N دارند. این افراد بیان می‌کنند که میان رشته‌ای تحت عنوان  اصطلاح "روش‌های شناختی"وجود دارد، یعنی استفاده از منابع و ابزار، تا اصطلاحاتی با عنوان تمایلات و پیش زمینه های محققان. از این طریق، دانشمندان به مقالات سایر رشته‌ها استناد می‌کنند، اما درباره‌ی همکاری شان، تمایل دارند که در رشته‌‌ی اصلی خود بمانند. برای تعریف روش ها به یک جمله رجوع می کنم: "تعادلی از کار، استواری، آگاهی، کاردانی و کل". بنابراین، در این چارچوب، بر اینکه چگونه پژوهش‌های چند رشته‌ای یا بین ‌رشته‌ای انجام می‌شوند متمرکز و سوال پژوهشی زیر مطرح می‌شود: چگونه دانشمندان رشد یافته در یک حیطه‌ی علمی که از چندین رشته‌ی علمی عبور می‌کند از دانش چند رشته‌ای برای ایجاد خروجی علمی جدید استفاده می‌کنند؟

قسمت بعدی به توصیف روش‌شناسایی انجام شده می‌پردازد و سپس یافته‌ها ارائه و بحث می‌شوند.

 

3. روش‌شناسی
3.1.  بررسی موردی طراحی پژوهشی
این مطالعه مطابق سه شرطی که به‌وسیله‌ی یین در سال 2009 برای طراحی مطالعه موردی ایجاد شد، است. نخست، تمرکز بر سوال پژوهشی "چگونه" بود، که هدف آن توصیف چگونگی انجام پژوهش‌های چند رشته‌ای است. دوم و سوم، این مطالعه بر رویدادهای همزمان که در آن رفتارها قابل دستکاری کردن نیستند، تمرکز دارد. N&N یک قلمرو تازه و جوان است جایی‌که مولفه‌هایی چون چند رشته بودن هنوز به طور کامل شناخته نشده است. سپس، مطالعه در یک آزمایشگاه - که در ادامه توصیف می‌شود- انجام شد، جایی که دانشمندان پژوهش‌های روزانه‌ی خود را انجام می‌دهند.

3.2. محیط پژوهش
این مورد به دلیل مشخصه‌های درونی خود انتخاب شده است. قطعا، گروه پژوهشی که مطالعه بر اساس آن است، پژوهش خود را بر ذرات در مقیاس نانو متمرکز کرده است و دانشمندان با زمینه‌های مختلف علمی را گرد‌ هم آورده است. مطالعه‌ی گروه پژوهشی به صورت کل به جای آزمایشات انتخاب شده است چون اجازه می‌دهد که "طیف کاملی از فعالیت‌های درگیر در تولید علم در نظر گرفته شود". ابتدا مرکز پژوهشی و سپس گروه پژوهشی که مورد مطالعه قرار گرفته است توصیف می‌شود.

مرکز پژوهشی بر اساس چند رشته‌ای بودن با فصل مشترک ویژگی‌های نوری و طیف نمایی تأسیس شده است. این مرکز پژوهشی در نتیجه‌ی کمک هزینه‌های ملی در سال 1999 ساخته شده است. هدف‌های این برنامه‌ی سرمایه‌گذاری توسعه‌ی قابلیت‌های پژوهشی، حمایت از پژوهشگران و تیم‌های پژوهشی و رشد دادن همکاری بین سازمانی و درون سازمانی بود. در این مسیر، هدف‌های پیشنهادی بر اساس توسعه‌ی قابلیت‌های گروه‌های پژوهشی موجود با امکان ساخت گروه‌های تازه، ساخت تأسیسات مشترک و توسعه‌ی چند رشته‌ای بودن در دو سطح پژوهش و آموزش بود. در آغاز، شش گروه پژوهشی تعیین و حول آزمایشگاه‌های مرکزی دسته‌بندی شدند. این گروه‌های پژوهشی بر پرتوافکنی و علم محیط، شیمی محیطی، شیمی آلی، فیزیک و مواد مولکولی، پژوهش‌های هولوگرافی و فیزیک حالت جامد تمرکز داشتند. در سال 2004، دو تغییر عمده رخ داد. نخست، دو گروه دیگر به ساختمان اضافه شدند (تمرکز یکی بر ارتباطات بیسیم و دیگری بر مهندسی روکش سطحی بود). تغییر دوم تکامل و بازتعریف فیزیک مواد مولکولی و فیزیک مواد جامد به دو گروه جدید؛ نانوفیزیک و گروه انرژی خورشیدی بود. افزایش پیشرفت N&N در سطح جهانی باعث شد که مرکز پژوهشی دانش خود را در این حوزه‌ی تخصصی توسعه دهد.

حرکت با هدف توسعه‌ی پژوهش در N&N موجب شد که مرکز پژوهشی چندین فعالیت را در مقیاس نانو بین گروه‌های مختلف توزیع کند. با افزودن شایستگی‌های درونی (ویژگی‌های زیستی و فیزیکی) ، مدیران مرکز پژوهشی تصمیم گرفتند که بر جنبه‌های زیست شناختی فناوری نانو متمرکز شوند. برای انجام این کار، گروه نانوفیزیک منحل شد و در سال 2008، گروه جدیدی با تمرکز بر سم‌شناسی نانو و برهمکنش‌های زیستی نانویی ایجاد شد؛ نانوتاکسلب[9] (نام مستعار). این گروه، دانشجویان مختلف دکتری و پژوهشگران پسا دکتری که پژوهش‌هایی در مقیاس نانو در رشته‌ی واکنش‌های زیستی نانویی و به طور ویژه سم‌شناسی نانو انجام می‌دادند را گرد هم آورده بود.

سم‌شناسی نانو یک زیرشاخه‌ی بیرون آمده از سم‌شناسی است که هدف آن مطالعه‌ی تأثیرات ذرات نانو بر سلامت انسان و محیط است (ذرات نانو دارای این خصوصیت هستند که می‌توانند از غشای سلولی عبور کنند و بنابراین منجر به عواقب پیش بینی نشده‌ای می‌شوند). در صورت غیر سمی بودن، این ذرات ویژگی‌هایی را ارائه می‌دهند که می‌توانند در حوزه‌هایی چون دارورسانی یا درمان سرطان استفاده شوند. دانشمندان در نانوتاکسلب نه تنها سلول‌های انسانی را مطالعه می‌کنند بلکه مطالعات خود را به سمت کل زنجیره‌ی غذایی با تجزیه و تحلیل سلول‌های جلبک‌ها، ماهی‌ها، و پستانداران به خصوص انسان‌ها توسعه می‌دهند. اگرچه این رشته زیرمجموعه‌ی رشته‌ی سم‌شناسی بوده، که آن هم اساسا یک رشته‌ی زیستی است، با این وجود مرحله‌ی اول آزمایش، توصیف ویژگی‌های ذرات نانو است (مشخص کردن اندازه، شکل، مساحت سطح و...) که رشته‌های فیزیک و شیمی را وارد آزمایش می‌کند. سپس آزمایش‌های زیستی برای تست ذرات نانو به منظور تعیین ویژگی‌ها و اثرات سمی آن‌ها بر انواع مختلف ارگانیسم‌ها و سلول‌ها انجام می‌شود.

آزمایشگاه به دو قسمت عمده تقسیم شده است: آزمایش‌های فیزیکی و زیستی. قسمت اول، که به آزمایش‌های فیزیکی اختصاص یافته، شامل ابزارهایی است که برای تعیین خصوصیات اندازه، شکل و مساحت سطحی ذرات نانو استفاده می‌شود. قسمت دوم، که به آزمایش‌های زیستی اختصاص یافته، شامل اتاق‌های مجزایی است که به مطالعه‌ی سلول‌های ماهی، پستانداران و انسان اختصاص داده شده است. دو قسمت می‌تواند به‌وسیله‌ی تمام دانشمندان در جریان پژوهش استفاده شود. دانشجویان دکتری و پژوهشگران پسا دکتری دارای زمینه‌های بسیار متفاوتی چون، فیزیک، شیمی، زیست‌شناسی و سم‌شناسی هستند. هرچند همکاری بین آن‌ها محدود است، با این وجود پروژه‌ها چند رشته‌ای هستند، که فیزیک - به طور عمده ویژگی‌های فیزیکی- و زیست‌شناسی را شامل می‌شود. هرچند که این فرآیند پیچیده و پروژه­ی چند رشته‌ای است ولی مراحل بین‌رشته‌ها قابل تفکیک هستند.

3.3. گرد آوری داده‌ها
این مطالعه بر دو منبع اطلاعاتی تکیه دارد. منبع اول اسناد بایگانی شده است. این منبع شامل یک کتاب که تاریخ مرکز پژوهشی را از سال 1999 تا 2006 دنبال می‌کند و پروپوزال‌های بورس شده‌ی مختلف، و مقاله‌های مروری و ارائه‌هایی که مربوط به توسعه‌ی نانوتاکسلب بوده، می‌شود. این منبع به درک بهتر تاریخ مرکز پژوهشی که گروه پژوهشی در آن است و فهمیدن اینکه چطور این گروه پژوهشی جدید توسعه یافته و تصدیق گرفته است کمک کرده است. منبع دوم که منبع اصلی اطلاعات است بر اساس 12 مصاحبه نیمه‌ساختارمند و 11 مصاحبه‌ی ساختارمند است (جدول 1). پاسخگوها بر اساس عضویتشان در نانوتاکسلب مشخص شدند. این گروه پژوهشی شامل مدیر مرکز پژوشی، یک سخنران، دو پژوهشگر پسا دکتری و شش دانشجوی دکتری می‌شود. مدیر گروه پرتوافکنی و علم محیط به دلیل اینکه به طور عمیقی در آزمایش‌های مربوط به زیست‌شناسی درگیر شده بود، در مطالعه آورده شد. سه مرحله انجام شد. مرحله‌ی اول شامل مصاحبه‌های نیمه‌ساختارمند با مدیر مرکز پژوهشی و سخنران بود. به منظور داشتن یک درک جامع از دلیل اینکه چرا تصمیم به ساخت N&N و به طور ویژه سم‌شناسی نانو در مرکز گرفته‌اند، سوال‌ها در ارتباط با مرکز پژوهشی و نانوتاکسلب بودند. این مصاحبه‌ها به منظور پرکردن شکاف‌ها و اضافه کردن دقت به اطلاعات گردآوری شده از اسناد بایگانی انجام شد.

مرحله دوم، شامل دور اول مصاحبه‌ها بود که با مدیر مرکز پژوهشی، سخنران و دو پژوهشگر پسا دکتری و شش دانشجوی دکتری انجام شد. در طی این دور از مصاحبه‌ها، از مصاحبه شوندگان خواسته شد که درباره‌ی پژوهش خود صحبت کنند. برای انجام این کار، از آنان خواسته شد که کارهای روزانه‌ی خود را مثل نوع مجله‌هایی که می‌خوانند، آزمایش‌هایی که انجام داده‌اند و می‌خواهند انجام بدهند و تعاملات خود با دیگر اعضای نانوتاکسلب را توصیف کنند. مصاحبه‌ها به منظور پیدا شدن موضوعات جدید انتها-باز بود. دور اول مصاحبه‌ها موجب مشخص شدن مطالب کلی شد که برای تنظیم دور دوم مصاحبه‌ها از آن استفاده شد. این موضوعات تصوری است که آنان از نانوتاکسلب و یکپارچه‌سازی رشته‌های مختلف علمی داشتند. ماهیت انتها-باز مصاحبه‌ها اجازه‌ی بروز تنش‌هایی احتمالی را می‌دهد، از یک طرف وقتی که می‌خواهند آزمایشی که خارج از زمینه‌ی علمی خود است، انجام دهند و از طرف دیگر، وقتی که با دانشمندان با زمینه‌ی علمی متفاوت از رشته‌ی علمی خود همکاری می‌کنند.

مرحله‌ی سوم از مصاحبه‌ها شامل مصاحبه‌های ساختارمند بود که با مدیر مرکز پژوهشی، مدیر گروه پژوهشی، سخنران، دو پژوهشگر پسا دکتری و شش دانشجوی دکتری انجام شد. این روش برای مقایسه‌ی موضوعات مختلف بین مصاحبه‌گران انجام شد. این مصاحبه‌های ساختارمند به سه قسمت عمده تقسیم شدند. نخست، از آنان پرسیده شد که مسیر خود را از مطالعات دوران کارشناسی تا موقعیت کنونی توصیف کنند. دوم، از آنان پرسیده شد که نانوتاکسلب را توصیف کنند و توضیح دهند که تفاوت آن با سایر آزمایشگاه‌های علمی اختصاص یافته به N&N چیست. سوم، از آنان خواسته شد که مراحل مختلف کار خود را در رابطه با یک رشته‌ی خاص توصیف کنند. این کار به منظور فهم اینکه کار آنان تا چه حد چند رشته‌ای است انجام شد. سپس از نوع ژورنال‌هایی که می‌خوانند و به آن استناد می‌کنند و آنهایی که هدفشان است، پرسیده شد. این سوالات به پیوست کنفرانس‌هایی که می‌رفتند همراه بود. نهایتا، از آنان پرسیده شد که یک تجربه‌ی همکاری را توصیف کنند (یک آزمایش ساده یا یک مطالعه‌ی کامل). برای هر مجموعه‌ی از سوالات، بر فشارها و تنش‌های تجربه شده‌ی احتمالی تأکید شد.

تمام مصاحبه‌ها به جز یک مورد که در دور اول مصاحبه‌ها بود که نکات آن برداشته شد و متن آن در همان روز نوشته شد، ضبط و ثبت شد. مصاحبه‌ها بین 45 تا 100 دقیقه بودند. همه‌ی اطلاعات بی‌نام شدند. وقتی مصاحبه شونده‌ای به آزمایشگاه دیگری ارجاع می‌دهد و نقل قول استفاده می‌شود نام‌ها با آلفا، بتا و گاما جایگزین می‌شوند

3.4. تجزیه و تحلیل داده‌ها
مایلز و هابرمن توصیه می‌کنند که گرد آوری و تجزیه و تحلیل داده‌ها باید از آغاز و پا به پای مطالعه انجام شود. همپوشانی این دو مرحله موجب تسریع تجزیه و تحلیل داده‌ها شده و اجازه می‌دهد که در گردآوری داده‌ها اصلاحات لازم صورت گیرد. اگرچه که سه مرحله با جزئیات در قسمت گرد آوری داده‌ها توصیف شد، این سه مرحله، جزئی از تجزیه و تحلیل داده‌ها و پدیدار شدن موضوع است. این سه مرحله، اصلاحات در گرد آوری داده‌ها و تعمیق فهم این سه مرحله را تعیین می‌کنند. برای انجام این کار، روش قیاسی استفاده شد که برای آن مجبور شدم بین گرد آوری داده‌ها و فهم نظری به طور مداوم حرکت کنم. سه مرحله‌ی گرد آوری داده‌ها نمایانگر فرآیند رفت و برگشتی بین داده‌ها و نظریه‌های در حال ظهور بوده و همچنین بر گروه‌های محدودتر بیشتر متمرکز می‌شود. من رویه‌ی کدگذاری که به چند رشته‌ای بودن و تولید دانش علمی مربوط بود را استفاده کردم. این رویه‌ی کد‌گذاری مرا قادر کرد تا بر سوال پژوهشی که به دنبال آن هستم متمرکز شوم: چگونه دانشمندان درگیر در حوزه‌های علمی که چندین رشته‌ی علمی را در بر می‌گیرند از دانش چند رشته‌ای برای ایجاد خروجی علمی جدید استفاده می‌کنند. برای پاسخ به این سوال پژوهشی، لیستی از کدهای درجه‌ی اول را تهیه کردم و برای به دست آوردن توضیحات غیر تکراری روی آن کار کردم. این رمزهای باز از کلماتی که پاسخگوها استفاده می‌کردند تهیه شد. سپس این کدهای درجه‌ی اول به منظور تهیه‌ی مجموعه‌هایی که شامل کدهای درجه‌ی اول می‌شوند بازبینی و اصلاح شد. نهایتا در زمینه‌های کلیدی که به یافته‌ها ساختار می‌دهند، گردآوری شد: دموکراسی‌سازی تجهیزات، توسعه‌ی تخصص در علم و فناوری نانو (N&N) و نهایتا درک از حوزه‌ی N&N.

 

4. یافته ها: آزمایشگاه‌های علمی به عنوان قطب‌های فناوری
4.1. عمومی شدن[10] تجهیزات
برخلاف فناوری زیستی، فناوری نانو نیازمند تجهیزات گرانقیمت به منظور مشاهده، دست‌ورزی و کنترل مولکول‌ها در مقیاس نانو است. این تجهیزات تمام رشته‌های علمی را قادر کرده است که بتوانند در مقیاس نانو ببینند و بنابراین نظریات را تصدیق یا باطل کنند. در سال‌های 1980 و اوایل 1990، این نوع از تجهیزات بسیار گرانقیمت بوده و تنها در اختیار آزمایشگاه‌های بزرگ قرار می‌گرفت. بنابراین، اگر هم نظریه به دانشمندان اجازه می‌داد که درکی از مقیاس نانو داشته باشند، آزمایشگاه‌های کوچک قادر به انجام آزمایش نبودند. سپس، گرد بینیگ و هینریچ روهر از کشور سوئیس در سال 1986 به خاطر اختراع میکروسکوپ کاوشگر تونلی موفق به دریافت جایزه‌ی نوبل شدند. بعد از تجاری‌سازی این اختراع، آزمایشگاه‌های کوچک نیز قادر بودند که آزمایش‌هایی در مقیاس نانو انجام دهند. با میکروسکوپ کاوشگر تونلی (STM) و میکروسکوپ اتمی (AFM) ، دو ابزار ضروری در فناوری نانو، دانشمندان می‌توانند اتم‌ها را ببینند و دستکاری کنند. دموکراسی‌سازی این دو مورد باعث شد که آزمایشگاه‌ها مجهز به ابزاری شوند که آن‌ها را قادر به پژوهش در مقیاس نانو می‌کند.

میکروسکوپ نیروی اتمی و میکروسکوپ کاوشگر تونلی، رشته‌های علمی را تغییر داد، نه با تغییر روش‌های علمی یا منطق درونی علم، بلکه با فراهم کردن امکانات جدید که قبلا فقط نظریه بودند. بنابراین، فیزیک‌دانان که سابقاَ دارای رویکرد از بالا به پایین بودند، به سطح اتمی رسیدند و قادر شدند که ویژگی‌های فیزیکی را بهتر درک کنند و همین‌طور اتم‌ها را دستکاری کرده و مواد جدید بسازند. اگرچه که این اصطلاح استفاده نمی‌شد، اما آزمایش‌های در مقیاس نانو پیشتر با این تجهیزات شدنی بود پس، بیشتر از پیشرفت های واقعی، فرصت هایی که این ذره بینی فراهم کرد گامی طبیعی در پیشرفت علم بود.

"در علم فیزیکی، در فیزیک و شیمی، این موضوع کم و بیش یک پیوستار[11] اما یک قدم خیلی بزرگ واقعی بود، انقلاب واقعی در آگاهی در 1910 و 1920 بود. فکر کنم که از آن میکروسکوپ نیروی اتمی، میکروسکوپ الکترونی به وجود آمد. به واسطه آن، قدرت بررسی کردن همه چیز فراهم شد. فکر می‌کنم که یک قدم خیلی بزرگ بود و از آن زمان تاکنون همه چیز در حال افزایش بوده است. پس از آن دستگاه‌هایی مثل AFM به وجود آمد. که امکانات مشابه‌ای را برای زیست‌شناسی و ژنتیک فراهم می‌کند. به ناگاه قدرت دیدن و دستکاری، همه‌ی رشته‌ها را توانمند می‌کند. یک قدم بزرگ در علم بود، البته فناوری بهبود یافت اما چیز جدی برای علم ژنتیک وجود نداشت. به نظر من این یک توانمند ساز کلیدی است. این فقط AFM، STM، نیست، به طور کلی کاوشگر پیمایشی است. که قادر می‌سازد در مقیاس نانو ببینیم و اجزا را دستکاری کنیم." (مدیر مرکز پژوهشی)

این ابزار رشته‌های علمی را با فراهم کردن قدرت تایید یا رد کردن نظریه‌های آن‌ها به چالش کشیده است. این پیشرفت فناوری با میسر کردن ورود سایر رشته‌ها به مقیاس نانو آنان را به چالش کشیده است. بنابراین، چندین رشته‌ی علمی که فهم نظری از اتم داشتند مثل فیزیک کوانتوم، زین پس قادر بودند که در این مقیاس آزمایش انجام دهند. بنابراین جاده‌های جدید در زمینه‌ی همکاری علمی امکان‌پذیر شده‌است. هرچند، این فناوری موجب از هم گسیختگی همه‌ی الگوهای علمی نشده و میان‌کنش آنان را کاملا تغییر داده است. اگرچه تجهیزات، رشته‌های علمی را قادر به دیدن، دست کاری و کنترل کردن در مقیاس نانو کرده، ولی باعث تبدیل آن‌ها به یک رشته‌ی علمی نشده است

4.2. تخصصی کردن در علم و فناوری نانو (N&N)
نانوتاکسلب اختصاصی‌سازی خود را هم راستای گروه‌ها و قابلیت‌هایی که قبلا در مرکز پژوهشی در دسترس بود، کرده است. قطعا، آن‌ها تخصص گروه پژوهشی را بر گروه پرتوافکنی زیست‌شناسی و گروه نانوفیزیک که منحل شد، گذاشتند. بر مبنای این دانش درونی - مشخص کردن ذرات در مقیاس نانو و فهم زیستی از مرگ سلولی - تخصص گروه پژوهشی را در حوزه‌ی سم‌شناسی نانو ایجاد کردند. توسعه‌ی یک حوزه‌ی تخصصی به دیده شدن و داشتن تجهیزات روز، وابسته است. هر سه مورد به هم وابسته‌اند. قطعا برای پژوهش در مقیاس نانو، تجهیزات خاصی مثل میکرسکوپ اتمی، میکروسکوپ کاوشگر تونلی و... لازم است. اگرچه این نوع از تجهیزات در بازار موجود و در دسترس همه‌ی آزمایشگاه‌ها هستند، ولی هنوز قیمت بسیار بالایی دارند. بنابراین، آزمایشگاه‌ها مجبورند که به سرمایه‌گذاری‌های خارجی برای تهیه‌ی تجهیزات مرتبط با نانو متوسل شوند.

همان‌طور که در پیشنهادات تأکید شد، توجیه نیاز برای سرمایه‌گذاری بر ارتباط کار بین علم و جامعه تکیه دارد. در مورد نانوتاکسلب، ارتباط جامعه‌ی علمی به صورت نیاز برای فهم بهتر ویژگی‌های ذرات نانو و چگونگی رفتار آن‌ها در سلول‌ها توصیف شده است. این فقدان آگاهی به این صورت که ذرات نانو به صورت بالقوه می‌توانند مضر باشند نیز به جامعه مربوط می‌شود. به همین سبب خطرات باید ارزیابی شوند. این پروژه با توانمندی‌های درونی مثل دانشمندانی که پروژه را انجام می‌دهند و حوزه‌ی تخصصی آنان و همچنین انتشارات پیشین در این حوزه‌های علمی تصدیق شده است. دیده شدن در این حوزه شانس پذیرفته شدن پروپوزال را افزایش می‌دهد. نشریات، صلاحیت‌های دانشمندان را با پذیرفته شدن به‌وسیله‌ی جامعه‌ی علمی تایید می‌کنند و بنابراین برای آنان دانش جدید و پذیرفته شده‌ای را فراهم می‌کنند (جدول 2).

اگرچه حوزه تخصصی به‌وسیله‌ی سرمایه‌های عمومی تحت تأثیر است، ولی توسعه‌ی تخصص در مورد نانوتاکسلب بر اساس صلاحیت و دانش درونی است.

4.3. مرزهای علمی: بین میراث و سازش
پیش زمینه‌های علمی در رشته‌های مشخص، از یک طرف برای دانشمندان رهنمودهای پژوهشی فراهم می‌کند (کوهن، 1970) و از طرف دیگر دانشمندان را قادر می‌سازد که خود را در محیط چند رشته‌ای قرار دهند. اگرچه نانوتاکسلب میزبان دانشمندان از دانشجوی دکتری تا استادان است که هرروز در محیطی چند رشته‌ای هستند، اما این افراد هنوز مرزهای علمی را که در تحصیل مربوط به خود به صورت ذاتی وجود دارد، احساس می‌کنند. این میراث علمی دانشمندان را ملزم به یک نوع متد و روش فکر کردن می‌کند. درون این تک رشته‌ای بودن است که یک پژوهش می‌تواند جزئی از یک فرآیند تجمعی تولید دانش علمی باشد (مرتون، 1942). در مورد نانوتاکسلب، این میراث علمی، وقتی که دانشمندان با پیش زمینه‌های مختلف در یک پروژه با هم همکاری می‌کنند، قابل‌شناسایی است. جهت‌گیری‌های متفاوت به‌وسیله‌ی پایه‌های نظری یک رشته، روش، اصطلاحات مورد استفاده و... مرزهایی را ایجاد می‌کند که جلوی تولید دانش را می‌گیرند.

"خیلی خنده دار بود. او می‌خواست که با مقیاس ppm (ذره در هر میلیون)کار کند. و این میلی‌گرم، یک میلی‌گرم دیگر چیست، درباره‌ی چه چیزی حرف می‌زنی. او فکر کرد که ما دیوانه هستیم. و گفت سلول چه چیزی می تواند دریافت کند. ما نمی توانستیم پاسخی به او بدهیم چون همه‌ی چیزهای دیگری که قرار بود در فرایند رخ دهند، در یک اندازه نبودند. عقیده ی ما این بود که به طور کورکورانه ای فهمیدیم که نمونه های ما در یک اندازه و شکل نخواهند بود هرچند که ما این را کورکورانه نمی پذیریم." (پژوهشگر پسا دکتری و مدیر آزمایشگاه)

در یک همکاری و پروژه‌ی چند رشته‌ای، باید دانشمندان خود را با شرایط موجود به منظور تولید نتایج جدید وفق دهند. در مورد نانوتاکسلب و به طور کلی در رشته‌ی سم‌شناسی نانو، دانشمندان ابتدا باید ویژگی‌های ذرات نانو را قبل از آزمایش سمی بودن آن مشخص کنند. این قدم اول بسیار ضروری است، چون بعداً می‌توانند ویژگی‌های ذره را به اثر سمی آن ارتباط دهند. از این طریق، وقتی دانشمندان ویژگی‌های فیزیکی را با مطالعات زیستی ادغام می‌کنند، از لقب "چند رشته‌ای" استفاده می‌کنند. براساس ابزاری که برای شناخت ویژگی‌های ذرات استفاده می‌شود، سطح مشارکت در رشته‌های دیگر می‌تواند تغییر کند.

"به تکنیکی که برای تعیین ویژگی استفاده می‌شود وابسته است. اگر شما چیزی مثل DLS استفاده می‌کنید، آن یک سیستم تقریبا خودکار است. شما به سادگی محلولی را تهیه می‌کنید، تنها با تقلیل ذرات نانو و سپس آن را در دستگاه قرار می‌دهید و دکمه‌ی آغاز را فشار می‌دهید اگر شما با AFM یا TEM یا STM کار کنید درگیری خیلی بیشتری نیاز است." (پژوهشگر پسا دکتری)

همکاری در پروژه‌های چند رشته‌ای موجب می‌شود که دانشمندان روش‌ها و سازش‌های موضعی ایجاد کنند. متدها از پروتکل‌های مشخص به منظور تایید شدن و اصلاح شدن به روش‌های دیگر، اقتباس شده‌اند. هرچند، به منظور ارائه‌ی دانش فیزیکی در یک مقاله‌ی زیست‌شناسی، توضیحات نباید در حد ارجاعات کلی باشد بلکه باید بسط داده شود.

" دو داور گفتند که این مقاله خوب است و یک داور اساسا خواستار توضیحات بیشتر درباره‌ی جذب و دفع بود. پس ما مجبور بودیم که توضیحات را در مقاله قرار دهیم. از زمان بازبینی مقاله، احتمالا چهار ماه و نیم از شروع آزمایش سپری شده بود و تقریباً همین زمان برای اینکه چاپ شود نیاز بود. یک آزمایش خیلی سریع و خیلی قوی بود، خیلی ساده اما اثر خیلی نیرومندی را نشان داد. تنها چیز بد همان بود، یک بازبینی بد. ما فکر کردیم که این شخص یک زیست‌شناس است و آزمایش‌ها را نمی‌فهمد." (پژوهشگر پسا دکتری و مدیر آزمایشگاه)

وقتی که میزان موارد درگیر زیاد باشد، با مطالعات گسترده و در بیشتر مواقع با رجوع به پایه‌های اساسی رشته‌ی مورد نظر، جبران می‌شود. اگرچه کسب دانش از رشته‌های دیگر ارتباط بین دانشمندان را تسهیل می‌کند و بدینسان پژوهش چند رشته‌ای را ارتقا می‌دهد، اما فرایند ساخت دانش را با محدود کردن فرآیند انباشت، کند می‌کند.

"وقتی که من مقاله می‌خوانم و وقتی که در کنفرانس‌ها شرکت می‌کنم و می‌بینم که افراد مثل من با سلول‌ها و ذرات یکسان کار می‌کنند، به نظر می‌رسد که این افراد همیشه دو قدم جلوتر از بقیه هستند، حتی مایل‌ها." (دانشجوی دکتری، با زمینه‌ی شیمی کاربردی)

مشکلات در اجرای پژوهش‌های چند رشته‌ای اساسا به‌وسیله‌ی دانشجویان دکتری اظهار شده‌است. فقدان دید کلی از حوزه‌ی N&N و دانش در یک رشته‌ی خاص ایجاد دو نوع محدودیت می‌کند. محدودیت اول به سرپرستی دانشجویان دکتری مربوط می‌شود. به دلیل این که به‌وسیله‌ی دانشمندان یک رشته‌ی مشخص سرپرستی می‌شوند، دانشجویان دکتری که در حوزه‌ی N&N پژوهش می‌کنند و همچنین اینجا و در سم‌شناسی نانو، از دانش همه‌ی رشته‌ها نمی‌توانند بهره‌مند شوند. سرپرست در یک حوزه تخصص دارد اما دانشجوی دکتری باید خود را در رشته‌های دیگر آموزش دهد. محدودیت دیگر مربوط به نشر پژوهش مورد نظر است. اگرچه چندین مجله حوزه‌ی خود را به N&N توسعه داده‌اند، تنها عده‌ی معدودی چند منظوره هستند. بنابراین، مطالعات چند رشته‌ای به صورت کل و به صورت یک فرآیند کلی انعکاسی نمی‌توانند انتشار یابند. اگرچه که به‌وسیله‌ی رویکرد حل مسئله توجیه شده‌اند، اما برای اینکه مناسب یک رشته‌ی علمی باشند باید تقسیم شوند.

"وقتی که شما یک کار پژوهشی می‌نویسید، اگر که نشریات زیادی داشته باشید نوشتن آن خیلی ساده‌ترخواهد بود، همان‌طور که می‌دانید به خاطر مشکلاتی که ذکر شد من متاسفانه نشریات زیادی ندارم. و افراد دیگری هم هستند که از همین مشکل شکایت دارند. پس فکر نکنم که فقط من باشم که با این مسئله مشکل دارم." (دانشجوی دکتری، با زمینه‌ی شیمی تجزیه).

4.4. درک[12] حوزه‌ی علم و فناوری نانو (N&N)
درک این مرزها در عملکرد پیشینه‌ی دانشمندان و تعریفی که تحت عنوان لقب فناوری نانو وجود دارد، متفاوت خواهد بود. همان‌طور که اشاره شد، فناوری نانو در مسیر عبور بسیاری از رشته‌ها است. تعریف فناوری نانو به 1 تا 100 نانومتر برای وارد کردن یا خروج دانشمندان با پیشینه‌های مختلف به یک جامعه‌ی علمی همسان کافی نیست. قطعا، برخی از کارها و متعاقبا علم بدون اینکه به طور واضح نام یا لقب فناوری نانو بگیرند در این حوزه قرار می‌گیرند. پس، طبق چیزی که دانشمندان آن را جزئی از حوزه‌ی فناوری نانو می‌دانند، درک آن‌ها از مرز علمی خود و فناوری نانو متفاوت خواهد بود. علاوه‌بر این، اگرچه گفته می‌شود که فناوری نانو با چندین رشته‌ی علمی پیوند می‌خورد، ولی برای جداسازی تولید دانش و کاربرد آن بین علم و فناوری تمایز ایجاد شده است. بنابراین، چندین مرز بین علم و کاربرد آن قابل‌شناسایی است.

"علم نانو تا حد زیادی موجب فراخوانی محتوای علمی خواهد شد. که لزوما شامل علوم مهندسی نمی‌شود. چیزهای دیگری وجود دارند که جزو فناوری نانو بوده و هستند، ما فقط هیچگاه آن‌ها را فناوری نانو نخوانده‌ایم. پس تعداد زیادی از رنگ‌ها، رنگ امولسیون‌کننده و غیره در مقیاس نانو خواهد بود اما ما هیچگاه آن را بازتعریف نکرده‌ایم. تولید کننده‌های میکروسکوپ اتمی با اجزا خیلی بزرگی روبه‌رو هستند اما آن‌ها برای علم نانو تجهیزات می سازند که در دسته‌ی فناوری نانو قرار می‌گیرد." (سخنران)

فقدان تعریفی واضح و همچنین مشکلاتی که در پژوهش و نشر آن وجود دارد موجب می‌شود که دانشمندان جوان یا خود را پیشرو یک حوزه‌ی پژوهشی جدید و نوید بخش ببینند یا به عنوان کسی که به هیچ رشته‌ی مشخصی مربوط نیست. نخست، با دیدن N&N به عنوان یک حوزه‌ی پژوهشی جدید، آن‌ها تکنیک‌های خود را از تکنیک‌های مربوط به رشته‌های مشخص مثل فیزیک، شیمی و زیست‌شناسی متفاوت می‌دانند. ادغام آزمایش‌های فیزیکی با مطالعات زیست‌شناختی قدم اول در روش جدید انجام پژوهش است. همچنین، این دانشمندان تمایل دارند که با بودن در یک محیط چند رشته‌ای و شرکت در کنفرانس‌های مختص N&N یا به طور خاص‌تر سم‌شناسی نانو، هویت درستی از خود بسازند و از رشته‌های موجود فاصله بگیرند.

"علم نانو در مرحله‌ی کودکی خود است، یک علم خیلی پایه‌ای، که مفید یا مضر بودن آن را کسی به درستی نمی‌داند. از برخی جهات وقتی افراد بیشتری روی آن کار کنند، یقیناَ کارهای مختلف با هم جمع شده و داستان را به ما خواهند گفت." (دانشجوی دکتری، با زمینه‌ی سم‌شناسی)

از طرف دیگر، این روش‌ها که بخشی از یک رشته‌ی مشخص نیستند و در  راستای رشته‌های علمی قرار ندارند در دانشمندان جوان وقتی که سعی در توصیف رشته‌ی خود، کارهایی که انجام می‌دهند و چه کسی هستند موجب ایجاد سردرگمی می شود.

"من یک زیست‌شناس خواهم بود، با داشتن مدرکی از رشته‌ی شیمی، که در مدرسه‌ی فیزیک ثبت‌نام کرده است." (دانشجوی دکتری، با زمینه‌ی شیمی کاربردی)

این نوع سردرگمی در بین دانشجویان دکتری موجود است، اما پژوهشگران ارشد دچار آن نمی‌شوند. پژوهش آنان با پیشینه قبلی و محرز خود ارتباط دارد. دریافت آنان از حوزه‌ی N&N مرتبط با پژوهش خود و اینکه چطور آن را به N&N ارتباط می‌دهند می‌شود. آنان تمایل دارند که بر ویژگی‌های توانمند ساز و ابزار تأکید بورزند تا جنبه‌های علمی آن.

"من مواد هستم. در واقع، من خود را این‌چنین تعریف می‌کنم: من یک فیزیک‌شناس لیزر هستم چون در اصل من در فیزیک لیزر در حال کار با لیزر بودم. آیا من ماده هستم؟ اگر من ماده هستم، من یک دانشمند شیمی-فیزیک هستم، آیا من دانشمند فیزیک-شیمی هستم؟ من دانشمند فیزیک-شیمی نیستم، من دانشمند فیزیک-شیمی هستم. و یقینا الان، من دانشمند علم نانو نیستم. شاید برای دانشمند علم نانو بودن زیادی پیر شده‌ام." (مدیر مرکز پژوهشی)

 

5. بحث
این مطالعه به منظور پاسخ به این سوال پژوهشی طراحی شده است: چگونه دانشمندان درگیر در حوزه‌های علمی که چندین رشته را در بر می‌گیرند از دانش چند رشته‌ای برای ایجاد خروجی علمی جدید استفاده می‌کنند. انگیزه‌ی انجام این پژوهش نیاز به دانش عمیق‌تر از روش‌های علمی در محیط‌های چند رشته‌ای است. به وسیله‌ی یک مطالعه‌ی اکتشافی، به بررسی این موضوع پرداخته ام که چگونه دانشمندان با پیشینه‌های علمی متفاوت در یک گروه پژوهشی، به انجام روش‌های چند رشته‌ای می‌پردازند. ابتدا مشخص کردم که گروه پژوهشی بر اساس ظرفیت‌های درونی و دانش خود در زمینه‌ی N&N تخصص ایجاد کرده‌است. دوم، نشان دادم که عبور از مرزهای علمی دشوار است و باعث می‌شود که دانشمندان به منظور تولید خروجی‌های علمی چند رشته‌ای دانش موضعی بسازند. نهایتا، با به کار گرفتن روش‌های چند رشته‌ای به صورت روزمره، دانشمندان به خصوص دانشمندان جوان خود را بین اینکه آیا در یک حوزه‌ی علمی جدید دارند و یا اینکه اصلا جایگاه مشخصی ندارند، می بابند. با در نظر گرفتن چهارچوب نظری و یافته‌ها، این بحث بر اساس دو نکته خواهد بود: (1) روش‌های علمی در زمینه‌های چند رشته‌ای و (2) ادغام و همگرایی رشته‌های علمی و قطب‌های فناوری.

ابتدا روش‌ها اینگونه تعریف شدند: " تعادلی از کار، استواری، آگاهی، دانش چگونگی[13] و کل" در محیط چند رشته‌ای N&N، روش‌ها بر فرآیند تجمیعی ساخت دانش تکیه ندارند. قطعا، در محیطی با رشد سریع، هیچ بدنه‌ی پایه‌ای از دانش به طور مشخص‌شناسایی نشده است. با انتقال روش‌ها و دانش نظری از یک رشته‌ی علمی به رشته‌ی دیگر، دانشمندان دانش موضعی ایجاد می‌کنند. بنابراین، همان‌طور که روش‌ها از پیش به‌وسیله‌ی پایه‌های نظری تعیین نشده‌اند، آن‌ها به صورت روزانه ایجاد می‌شوند. این دانش جزئی از یک فرآیند تجمعی نیست همان‌طور که باید به منظور ایجاد معنی و برای پذیرفته شدن در سایر رشته‌ها به صورت کامل توضیح داده شوند. بنابراین، اگر چه به صورت ابزار درآمده‌اند، ولی دانشی که در یک انجمن پذیرفته می‌شود برای اینکه در انجمن دیگر پذیرفته شود باید روال مشابهی را طی کند. لاتور و وولگار[14] در دسته‌بندی خود از توضیحات علمی، این فرآیند را اینگونه توصیف می‌کنند که یک مشاهده (وضعیت نوع 1) به منظور پذیرفته شدن یا نشدن در جامعه‌ی علمی ارزیابی می‌شود (وضعیت نوع 5). روش‌های موضعی یا دانش که با استفاده از ابزارهایی از رشته‌های دیگر ایجاد شده‌اند باید به منظور پذیرفته شدن در سایر رشته‌ها ارزیابی مشابهی شوند. علاوه‌بر این، اگرچه دانشمندان به منظور ایجاد یک زیر رشته‌ی جدید، از رشته‌ی خود خارج می‌شوند، فقدان مجراهای مشخص، یا به عبارت دیگر مجله‌های چند رشته‌ای، ممکن است که مانع نظریه‌سازی این نوع از روش‌ها و دانش جدید شوند.

دوم، همگرایی و ادغام رشته‌های علمی محدود است و همکاری بین آن‌ها بیشتر در فاز چند رشته‌ای است تا میان رشته‌ای (شومر، 2004a). قطعا، همان‌طور که قبلا اشاره شد، اختصاصی شدن هم آزمایشگاه و هم روش‌ها بر رشته‌های علمی مشخص تکیه دارد و اتصال، همپوشانی و ادغام محکمی به طور مشخص قابل‌‌شناسایی نیست. بنابراین، برای توصیف حرکت دانشمندان بین حوزه‌های مختلف پژوهش چند رشته‌ای بودن از میان رشته‌ای بودن شایسته‌تر است. این نکته به جنبه‌ی محدود چند رشته‌ای بودن N&N مربوط است. بنابراین، برخی همپوشانی‌ها بین‌رشته‌های مادر وجود دارد و ممکن است که منجر به ساخت زیر رشته‌های جدید شود اما پیوند بین دو رشته به اندازه کافی استقرار نیافته تا نام پژوهش میان رشته‌ای را بر آن نهاد. هرچند، در سراسر دنیا مراکز فناوری میکرو و نانو پدید آمده‌اند. درحالی که ما در اینجا بر گروه‌های تحقیقاتی پژوهش محور تمرکز داریم، در محیط‌های جهانی که به‌وسیله‌ی مدل مارپیچ سه گانه توصیف می‌شود، گروه‌ها و مراکز پژوهشی صنعت محور بیشتری پدید آمده‌اند. بنابراین ما مرزهایی که به‌وسیله‌ی سرمایه گزاران عمومی ایجاد شده‌اند را به منظور پروراندن پژوهش چند رشته‌ای و توسعه‌ی N&N که به‌وسیله‌ی مراکز پژوهشی عملی شده‌اند و مرزهایی که در حال حاضر در این مراکز پژوهشی وجود دارد را به چالش می‌کشیم. اگرچه مرزهای سنتی فیزیکی مراکز پژوهشی مطابق مرزهای شناخته شده‌ی علم است، ولی در حال حاضر یک عدم تطابق بین این دو وجود دارد.

کنور ستینا[15] بیان می‌کند که پیکربندی آزمایشگاه‌ها بر اساس کاری است که در آن انجام می‌شود. به عبارت دیگر، براساس نوع پژوهش، آزمایشگاه می‌تواند شکل‌های مختلفی به خود بگیرد. ارتباط بین آزمایشگاه - ساختار فیزیکی و اجتماعی - و آزمایش‌ها - نوع علم - کم و بیش در هم تنیده شده است. بنابراین بر اساس مطالعه کنور ستینا و با پیروی از توصیف ارائه شده به‌وسیله‌ی کاوت و همکاران از مراکز پژوهشی - فناوری نانو، اهداف (پژوهش گرا یا صنعت گرا) و انواع تأمین سرمایه–  من استدلال می کنم که قطب‌های فناوری می‌توانند در اصطلاحاتی توصیف شوند که مجموعه‌ای از حدود را به منظور داشتن تصویر دقیق‌تری از انواع مختلف آزمایشگاه‌هایی که به فناوری نانو اختصاص یافته اند را ایجاد می کنند.

این موضوع به ما اجازه می‌دهد که مراکز و گروه‌های پژوهشی مختلف را به منظور شناخت عمیق‌تری از اینکه کدام رشته‌ی علمی در آن‌ها حضور دارند، نوع همکاری که درون و خارج از آزمایشگاه وجود دارد، و ساختاری که دانشمندان میزبان آن هستند برجسته سازیم. این موضوع باید انواع مختلف همگرایی و چند رشته‌ای بودن را در N&N روشن سازد.

 

6. محدودیت‌ها و پژوهش‌های آتی
سه محدودیت اصلی این مطالعه در اینجا‌‌‌شناسایی شده‌است. نخست، پژوهش در گروه پژوهشی انجام شد که انتخاب آن به دلیل مشخصه‌های درونی آن بود. این گروه پژوهشی میزبان دانشمندانی با پیشینه‌های متنوع بوده و تخصص گروه پژوهشی حوزه‌ی سم‌شناسی نانو است که به وسیله ادغام ویژگی‌های فیزیکی با مطالعات زیست‌شناسی توصیف می‌شود. بنابراین، این مورد ویژگی‌ها و خصائص فردی[16] را نیز نشان می‌دهد که با انجام مطالعات موردی بیشتر می‌تواند رفع شود. با این وجود، این مورد داده‌های تجربی از جنبه‌ی چند رشته‌ای N&N را فراهم می‌کند. دوم، مرزها ثابت نیستند بلکه دائما در حال ساخت و بازسازی هستند. این مطالعه تکامل مرزها در طول زمان و همچنین اینکه چگونه افراد این مرزها را به چالش می‌کشند را در بر نمی‌گیرد یک رویکرد خطی تری به منظور روشن کردن سیر تکاملی همکاری در یک محیط چندرشته‌ای نیاز است که انجام شود. سوم، این مطالعه بر روش‌های علمی تمرکز دارد و تأمین بودجه و انتظاراتی که به آن مربوط است را کمتر مورد توجه قرار می‌دهد که می‌تواند پژوهش یا تخصصی کردن آزمایشگاه را تحت تأثیر قرار دهد.

 

7. نتیجه‌گیری
این مطالعه به شناخت بهتر فناوری نانو، با تمرکز بر گروه پژوهشی که به عنوان قطب‌های فناوری شناخته می‌شوند و میزبان دانشمندان با زمینه‌های علمی متنوع هستند، کمک می‌کند. برداشت دومی که از این مطالعه به دست می‌آید این است که فناوری نانو بیشتر در فاز چند رشته‌ای بودن است تا میان رشته‌ای. همکاری بین دانشمندان از رشته‌های مختلف به‌وسیله‌ی دانسته‌های علمی خود و مرزهایی که به آن مربوط می‌شوند و اینکه چگونه افراد از دانش رشته‌های دیگر به منظور تولید خروجی‌های علمی استفاده می‌کنند، قابل‌‌شناسایی است. همچنین پیشنهاد می‌کند که فناوری نانو با تمرکز بر مرزهای مشترک و موقعیت چند رشته‌ای بودن بهتر فهمیده می‌شود.

 

منبع

Convergenceandmultidisciplinarityinnanotechnology: Laboratories as technological hubs. Technovation 32 (2012) 234–244.