دانشمند نوجوان

ز گهواره تا گور دانش بجوی

1


+ نوشته شده در  ساعت 0  توسط محسن توکلی  | 

2


+ نوشته شده در  ساعت 0  توسط محسن توکلی  | 

3


+ نوشته شده در  ساعت 0  توسط محسن توکلی  | 

4


+ نوشته شده در  ساعت 0  توسط محسن توکلی  | 

5


+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

7


+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

6


+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

8


+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

10


+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

9


+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

ذرات بنیادی

جهان ، بزرگترین مجموعه ممكن است كه از ذرات بنیادی شكل یافته است. این ذرات توسط نیروهای گرانشی ، الكترومغناطیسی و هسته‌ای به هم پیوند یافته‌اند. سلسله مراتب ساختمانی آن در فضا ( از هسته‌های اتم گرفته تا ابر كهكشانها) و سیر تكاملی آن (از گوی آتشین تا اشكال كنونی) توسط ویژگیهای ذرات بنیادی و برهمكنش آنها اداره می‌شود. بنابراین ، تشریح ساختمان جهان و تكامل آن بر اساس خواص و برهمكنش ذرات بنیادی صورت می‌گیرد.

ماده جهان از ذرات بنیادی تشكیل شده است. اجسام ، بدن انسان ، ستارگان و ... سیستم‌هایی متشكل از ذرات بنیادی هستند كه از نظر تعداد و نحوه جفت و جور شدن با هم تفاوت دارند. بنابراین ، وجود ذرات بنیادی باید در تمام پدیده های جهان ملموس باشد. فیزیك ذرات بنیادی درك عمیقتر و دید بالایی را در مورد ساختمان و تكامل اجسام منفرد مانند اتم‌ها ، مولكول‌ها ، بلورها ، صخره‌ها ، سیارات ، ستارگان ، منظومه‌های ستاره‌ای و كل جهان ارائه می‌دهد. برای همین مطالعه ذرات بنیادی برای فیزیك معاصر و بخصوص اختر فیزیك و كیهان شناسی اهمیت اساسی دارد.

خواص ذرات بنیادی

ذرات بنیادی دیده نمی‌شوند. فقط از اثری كه می‌گذارند و یا پدیده‌هایی را كه سبب می‌شوند ، پی به وجودشان برده می‌شود.

برخی خواص ذرات بنیادی با تعمیم مفاهیم فیزیك كلاسیك ناشی می‌شود. مانند ؛ جرم ، انرژی و بارالكتریكی

برخی دیگر از خواص ذرات بنیادی ریشه در مكانیك نسبیتی دارد. مانند ؛ زمان ویژه ، طول ویژه

عمده خواص ذرات بنیادی با تئوری‌های مكانیك كوانتومی تشریح می‌شوند. برای درك این رفتارها ، پدیده‌های كوانتومی از جمله اسپین ، بار لپتونی ، بار باریونی ، اسپین ایزوتوپی ، شگفتی ، زوجیت ، كوانتوم عمل ، نابودی زوج ، تولید زوج ، اصل طرد پاولی ، اصل دوگانگی موج و ذره و ... بایستی بررسی شوند.

هر ذره ، توسط مجموعه‌ای از اعداد مشخص می‌شود كه آن را از دیگر ذرات مجزا می‌كند. و ویژگیهای آنرا توضیح می‌دهد.

ویژگیهایی همچون جرم سكون ، بارالكتریكی ، اسپین ، بار باریونی ، بار لپتونی ، شگفتی ، اسپین ایزوتوپی ، زوجیت برای ذرات بنیادی ساكن هستند اما خواص اندازه حركت خطی ، اندازه حركت زاویه‌ای ، انرژی كل به دنیای اطراف ارتباط دارند.

جرم ذرات بنیادی

جرم ذرات بنیادی بسیار كوچك است ، از اینرو آنها را می‌توان تا سرعت بالایی رساند. مانند فوتونها كه بدون جرم بوده و بالاترین سرعت ممكن «سرعت نور) را دارا هستند. سبكترین ذره با جرم غیر صفر الكترون است با جرمی در حدودme = 9x10-28 gr اغلب به عنوان واحدی برای سنجش جرم سایر ذرات به كار می‌برند. جرم پروتون برابر mp=1836me و جرم نوترون mn=1838.6me می‌باشد.

انرژی ذرات بنیادی

انرژی به سبب تغییرپذیری زیادش بر كل جهان حاكم است كه ساختمان فضایی ، تكامل زمانی تمام سیستم‌ها از ذرات بنیادی گرفته تا خوشه‌های كهكشانی را تعیین می‌كند. این تنوع انرژی به چند برهمكنش معدود بین ذرات بنیادی می‌تواند تقلیل یابد.

عدد باریونی

ذرات سنگین ، باریون نام دارند. چنانچه باریونها به حال خود رها شوند ، متلاشی می‌گردند. تنها باریون پایدار پروتون است. در تمام فرایندهای مشاهده شده ، تعداد باریونها همواره بقا دارد «قانون بقای باریون ?N=0).قانون بقای باریون پایداری پروتونها را بیان می‌كند ، باریونی سبكتر از پروتون وجود ندارد. آزمایشات نشان داده‌اند كه مدت زمانی كه طول می‌كشد تا پروتون تلاشی یابد طولانی تراز 1022 سال ، یعنی <1012 بار طولانی تر از عمر جهان باشد. عدد بار یونی را با N نشان می‌دهند كه برای باریونها (پروتون ، نوترون ، هیپرونها) N=+1 ، برای پاد باریونها N=-1 برای سایر ذرات مزونها ، لپتونها) N=0 ، برای هسته‌ها N>+1 ( N برابرعدد جرمی A است) و برای پاد هسته ها N<-1(Nبرابر -A است) می باشد.

عدد لپتونی

فرمیونهای سبك همان لپتونها هستند كه عدد لپتونی را با L نشان می‌دهند. برای لیپون‌ها «الكترون ، موئون ، نوترینو) این عدد برابر L=+1 ، برای غیر لیپونها (باریونها ، بوزونها) این عدد برابر L=0 و برای پالیتونها «پوزیترون ، موئون مثبت ، پادنوترینو) این عدد برابر L=-1 می‌باشدو قانون بقای لیپتون بصورت ?L=0 می‌باشد. یعنی مجموع تمام لیپتونها قبل و بعد از واكنش مقدار ثابتی دارند.

ایزواسپین

برهمكنش قوی نوكلئون‌ها در هسته ، به بار الكتریكی بستگی ندارد. اندركنش‌های N-P ، N-N ، P-P ، همگی شبیه هم هستند و تفاوت چندانی بین نكلئونهای باردار و خنثی وجود ندارد. كه اختلاف آنها به وسطه ایزواسپین بیان می‌شود.

شگفتی

شگفتی (strangeress) به منظور توضیح یك رفتار عجیب بین هیپرونها و مزونهای K (كائونها) معرفی شده است. این ذرات توسط برهمكنش قوی به وجود آمده‌اند و از طریق برهمكنش ضعیف متلاشی می‌شوند.

زوجیت

زوجیت یكی از ویژگیهای اساسی ذرات بنیادی است كه متناظر با انعكاس آینه ای مختصات فضایی است. این ویژگی ، یك خاصیت تقارنی تابع موج است. زوجیت ممكن است مثبت یا منفی باشد بر حسب آنكه تابع موج در اثر انعكاس فضایی ، زوج یا فرد باشد. زوجیت در بر همكنش‌های قوی و الكترومغناطیسی بقا دارد. اما در برهمكنش‌های ضعیف نقض می شود.

چكیده

ذرات بنیادی واحدهای اساسی برای ساختمان جهان می باشند و بر اساس جرم در حال سكونشان به بار یونها (ذرات سنگین) ، لپتونها (ذرات سبك) و مزونها (ذرات میان وزن) طبقه بندی می شوند.

بیشتر ذرات بنیادی و احتمال تمام آنها می توانند در نتیجه تبدیل انرژی به ماده به وجود آیند حداقل انرژی لازم برای تولید گروهی از ذرات از معادله انرژی انیشتین بدست می آید.

در چگالی های زیاد ذرات ناپایدار «نوترون ، هیپرونها ، مزونها) پایدار می شوند. و نیز ذرات پایدار «الكترون و پروتون) می‌توانند در اثر برخوردهای متقابل با ذرات خود نابود شوند.

چنانچه واحدهای اساسی پایدار (ذرات بنیادی پایدار) ، دارای وجود تضمین شده‌ای نباشند، هیچ چیز در جهان مادی وجود تضمین شده‌ای نخواهد داشت.


برچسب‌ها: سلول های بنیادی
+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

تک رقصندگان کائنات

در سال 1951 شواهدی به دست آمد که رقصندگان آواره ای مشغول نمایش های تک نفره در گستره فضای میان کهکشانی (فضای بین کهکشان ها) هستند ؛ فضایی که تصور می شد صرف نظر از ملکول های اتفاقی و پراکنده گاز و غبار خلأ است. یک اختر شناس سوئیسی به نام فریتز زوییکی گزارش داد که در تصاویرش از خوشه ای از هزاران کهکشان، به نام خوشه گیسو که حدود 350 میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد، نوری محو دیده می شود که از خود کهکشان ها ساطع   نمی شود. او چنین نظر داد که این نور متعلق به ستاره هایی است که از خوشه رها و به فضای میان کهکشانی پرتاب شده اند.

زوییکی، که همیشه نظریه های عجیب و غریبی از اختر شناسی ارائه می کند که اتفاقا بیشتر اوقات درستی شان ثابت می شود، نتوانست همتایانش را در این مورد متقاعد کند. آنها بر این باور بودند که تصاویر او به علت تغییرات در حساسیت صفحه های عکاسی خراب شده اند.

این موضوع باقی ماند تا اوایل دهه 1970 که کامپیوترهای سریع و پر قدرت در دسترس قرار گرفتند و اخترشناسان از آنها برای شبیه سازی آنچه در تصادم کهکشان ها رخ می دهد استفاده کردند. شبیه سازی ها با اطمینان نشان می دهند که کهکشان های عضو یک گروه یا خوشه کهکشان ها به وسیله کشش گرانشی متقابل قدرتمندشان پس زده میشوند و سرانجام چند تا از آنها با هم برخورد می کنند و کهکشان هایی با اشکال عجیب، معمولا بیضوی، تولید میکنند.

درکمال شگفتی، در طی تصادم تعداد محدودی از ستاره های کهکشان های برخوردی باهم برخورد می کنند چون فضای میان ستاره ای  (فضای بین ستاره ها) آنقدر وسیع است که آنها معمولا فقط اثر کشش گرانشی متقابل یکدیگر را از دور حس می کنند و اگر به هم نزدیک شوند ممکن است در مدارهایی به دور یکدیگر بیفتند یا پیش از تصادم از کهکشان بیرون پرتاب شوند.

تلسکوپ فضایی هابل نماهای نزدیکی از چند کهکشان برخوردی گرفته است که نشان میدهد در جریان تصادم، ستاره های بسیاری متولد می شوند چون موج ضربه های تصادم باعث فشردگی گاز میان کهکشانی میشود.

یکی از این کهکشان ها، کهکشان آنتن در واقع نمای دو کهکشان در میانه تصادف به همراه دو رشته از ستاره هاست که از دو سو بیرون زده اند. در حقیقت در سال 1996، شبیه سازی های مشابهی نشان داد که حتی برخی ستاره ها در لبه دو کهکشان که با فاصله دور و با سرعت زیاد از کنار هم میگذرند به فضای میان کهکشانی پرتاب می شوند. این واقعه ای است که باید در خوشه های پر جمعیت و فشرده، همچون خوشه کهکشان سنبله، رخ دهد.

مندز، کودریتزکی و گروه اخترشناسان همراهشان تصمیم گرفتند نور این سحابی ها را تجزیه و تحلیل نموده تا سرعتشان را محاسبه کنند که ممکن بود به میزان پراکندگی ماده تاریک در M86 رهنمونشان کند. وقتی داده ها را تحلیل می کردند متوجه شدند که سه سحابی بیش از حد سریع، و در جهتی حرکت می کنند که به نظر می رسد متعلق به M86 نیستند. آنچه موجب شگفتی شان شد این بود که دریافتند این سحابی ها در فضای میان کهکشانی خارج از M86، و نه در فضای میان ستاره ای داخلش قرار دارند.

در همین حال، اخترشناسان اهل توسان انگلستان که به رصد سحابی سیاره نمایی در M86 ، کهکشان بیضوی غول پیکر دیگری در خوشه سنبله، مشغول بودند متوجه شدند که بیشتر آنها درخشان تر از آن اند که انتظار داشتند. پس از چند ماه برایشان روشن شد که این ها می بایست نسبت به بقیه بسیار نزدیک تر به زمین باشند – آنها می بایست در فضای میان کهکشانی قرار داشته باشند.

کمی بعد اخترشناسان موسسه تلسکوپ فضایی گزارش دادند که با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل حدود 600 ستاره غول سرخ (ستاره های پیری که هنوز موادشان را فوران نکرده اند یا منفجر نشده اند ) را در فضایی خالی در آسمان نزدیک M86 یافته اند.

پس از اینکه اخترشناسان انگلیسی اعلام کردند که آنها هم ده سحابی سیاره نما در فضای میان کهکشانی خوشه کور، در گوشه ای دیگر از عالم یافته اند، دیگر شکی نبود که بی شمار ستاره های درخشان و بقایای تعداد بیشتری ستاره مرده در این بخش فضا پراکنده اند، البته این که دقیقا این مقدار بی شمار چقدر است هنوز مطمئن نیستیم.

رصد بخش های مختلفی از فضای میان کهکشانی خوشه سنبله نشان داده که جمعیت غول های سرخ و سحابی ها در بعضی قسمت ها کمتر از بخش های دیگر است. بنابراین، تخمین جمعیت کلی ستاره های میان کهکشانی در کل خوشه فقط بر اساس چند رصد محلی امکان پذیر نیست. افزون بر این، تخمین جمعیت همه انواع ستاره ها با شمارش غول های سرخ و سحابی های سیاره نما مثل این است که جمعیت شهری را از روی افراد پیر و سنگ قبرهای قبرستان شهر تخمین بزنیم. با این همه، اخترشناسان جمعیت ستاره های فضای میان کهکشانی یک خوشه از کهکشان ها را حدود 20 تا 100 درصد جمعیت ستاره های کهکشان های آن خوشه تخمین می زنند.

منبع : سایت نجوم ایران

+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

نقش موریانه ها در طبیعت

عموماً تصور می شود که موریانه ها موجودات مخربی هستند که نقش کم اهمیتی در اکولوژی زمین دارا می باشند. برخلاف آنچه تصور می شود، موریانه ها نقش اکولوژیکی عظیمی را به ویژه در محیط زیست های بیابانی و با حاصلخیزی پایین ایفا می کنند. در مناطق دور افتاده با حاصلخیزی پایین دراسترالیا که مقدار بسیار کمی نزولات جوی دریافت می کنند کمبود رطوبت منجر به سازگاری بهت انگیز تعدادی از حیواناتی که آنجا زندگی می کنند، به طور برجسته موریانه ها شده است. آب برای هر موجود زنده ای نیاز است تا زنده بماند،ا این حقیقت در مورد موریانه ها نیز وجود دارد. چندین گونه از موریانه ها به صورتی تکامل یافته اند که تمامی کلنی قادرند تا داخل محیط زیستی که خودشان ساخته اند و گاهی اوقات داخل یک قطعه چوب مرده زندگی کنند. هر چیزی که آن ها استفاده می کنند بازیافت می شود موریانه ها تپه های ابتکاری را با مواد زائد خود می سازند و از طریق چسباندن همه چیز به هم و ساختن محلهای عبور و مرور ضد آب، از هدر رفتن آب جلوگیری میکنند. توانایی موریانه ها در متابولیسم سلولز از طریق رابطه همزیستی دوجانبه به آنها اجازه می دهد تا مواد گیاهی مرده را تجزیه کرده و مواد غذایی را به خاک باز گردانند. روی هم رفته موریانه ها مهمترین تجزیه کنندگان در محیط های خشکند زیرا قادرند، مواد غذایی را دوباره به زمین باز گردانند، خاک بسازند و رطوبت را حفظ کنند. به نظر می رسد تنفر از موریانه ها طبیعی باشد. اغلب آنها بسیار کوچکند و رنگ پریده و حشراتی باظاهری عجیب اند آن ها در تاریکی زندگی می کنند. به دلیل میلون ها دلار خسارتی که به ساختارهای چوبی و رستنیها در سراسر جهان وارد می کنند به عنوان "آفت" مشهور هستند. Thomas Snyder این بدنامی جهانی موریانه ها را در عنوان کتابش (۱۹۴۸)، موریانه دشمن ما، نشان می دهد. بدین ترتیب مطالعات و اکتشافات اخیر شروع نمودهاند تا این تصور بد از موریانه ها را تصحیح کنند. مخلوقی که در هر قارهای با دامنه گسترش زیاد وجود دارد (یا وجود داشته است) مطمئمناً نقش اکولوژیکی بزرگتری از آفت دارد. مطالعات اخیر در مورد تکامل این راسته از حشرات ارتباط دقیق تری بین کمک و مساعدت آنها را در محیط زیست کنونی ومحیط زیستی که میلیون ها سال پیش که وجود داشته اند را بیان می کند. توانایی موریانه ها در سازگار شدن با محیط های خشک به آن ها اجازه می دهد که در محیط هایی که دیگر تجزیه کنندگان رایجی نظیر باکتری ها و قارچها نمی توانند عمل کنند، نقش تجزیه کننده مهمی را ایفا نمایند. استرلیا به دلیل کمی بارش و بالا بودن درجه حرارت بیابان و ساوان یک محیط ایده آل برای مطالعه تأثیرات محیط های خشک بر موریانه هاست. از نظر تاکسنومیکی تمامی موریانه ها در سلسله Animalia، شاخه Arthropoda، رده Insecta و راسته Isoptera جای گرفته اند. گرچه موریانه ها به اندازه ها و اشکال مختلف هستند اما همه گونه های موریانه در راسته Isoptera قرار می گیرند و گسترش جهانی گونه ها درحال حاضر ۲۷۶۱ گونه است. که از این ۲۷۶۱ گونه، ۱۹۵۸ گونه از آن ها موریانههای عالی می باشند. (جدول ۱) (Myles,۲۰۰۳) موریانه های ابتدایی در ۶ خانواده توصیف می شوند که در داشتن تاژک داران همزیست روده ای اشتراک دارند. موریانههای عالی ار موریانههای ابتدایی تکامل یافتهترهستند بصورتی که تاژکداران همزیست را از دست دادهاند و آنها را با باکتریها جایگزین نمودهاند. موریانه های عالی سه چهارم تمام گونه های توصیف شده را تشکیل می دهند، تعداد زیادی از گونه ها هنوز توصیف نشده اند. موریانه های ابتدایی در استرالیا نسبت به دیگر قاره ها غنی تر هستند در حالیکه تعداد گونههای تغذیه کننده از خاک و موریانه های آلی در قاره جزیره کمتر است.

● تکامل راسته مساوی بالان موریانه ها (راسته مساوی بالان) از نظر تکاملی وابستگی نزدیکی به سوسری ها (Blattaria) دارند. موریانه ها، شیخک ها و سوسری ها از یک جد بالدار مشترک تکامل یافته اند، این سه گروه در زیرراسته های Dictytoptera دسته بندی می شوند. به هر حال بررسی نشان داده که موریانه ها و سوسری ها ارتباط تاکسنومیکی نزدیکتری نسبت به شیخک ها با هم دارند. همبستگی این ارتباط بین دو جنس سوسریهای چوبخوار (Cryptocerus) و موریانههای گرمسیری استرالیا (Mostotermes) مشاهده میشود. سوسری های چوب خوار در برخی خصوصیات با موریانه ها مشترکند (به عنوان مثال اغازیان همزیست در روده عقبی) و Mostotermes در برخی از صفات فیزیولوژیکی و وابستگیهای ژنتیکی با موریانهها مشترک است. تاریخ جدایی تکاملی مساوی بالان و سوسری ها به دلیل کامل نشدن گزارشات فسیلی مقداری ابهام دارد. اگرچه خیلی از کشفهای نسبتاً اخیر بیشتر چهار چوب زمانی را برای این چنین وقایعی روشن ساختهاند. Meiatermes bertrani قدیمی ترین فسیل توصیف شده است که موریانه ای است که توصیف شده است در سنگ آهکی اسپانیا پیدا شده و تاریخ آن مربوط به حدود ۱۳۰ میلیون سال پیش می باشد (Abe et al.,۲۰۰۰). تعداد زیادی فسیل مرتبط در برزیل، کانادا، فرانسه و ایالات متحده و کشورهای زیاد دیگری در سراسر جهان یافت شده اند. انتشار موریانه های ابتدایی و عالی که با دانش وقایع زمین شناسی گره خورده است تئوری های پیشین را که ادعا می کنند تمامی گروهای موریانه پیش از خرد شدن Gondwana در حدود ۱۸۰ میلیون سال قبل تکامل یافته اند، را رد می کند. اکتشافات جدید در تکنولوژی تجزیه تحلیل DNA به یک تئوری جدید منجر شد. شواهد نشان می دهد که تعدادی زیادی از گروههای موریانه های ابتدایی در سراسر جهان پیش از Gondwanaوجود داشته اند (Tayasu et al., ۱۹۹۸). پس از انقراض تودهای در دوره کراتاسه، تعدادکمی از گونهها باقی ماندند. یک موج انتشار دو نیچی که پر نشده بود ایجاد گردید برای اینکه گونههای مدرن ظهور پیدا کنند و توسط بکار گرفتن متدهای انتشار نظیر پلهای زمینی، وزش طوفانها و کندههای درختان انتشار پیدا کنند. امروزه شباهتهایی بین گونههای ابتدایی در قار ها مانند استرالیا، جنوب آمریکا و آفریقا ارتباط ژنتیکی را از زمانیکه تمام آنها درGondwanad به هم پیوسته بوده اند را نشان میدهد.

● خصوصیات عمومی سلسله طبقات گرچه موریانه های عالی و ابتدایی در راستای گونه به مقدار کمی در جزئیات تفکیک طبقات تفاوت دارند، یک کلیات ژنریک از از سلسله طبقات موریانه را به آسانی میتوان درک نمود.. ۵ طبقه عمده در داخل کلنی موریانه (بجز تعداد کمی از گونه ها) وجود دارد: مولدین، بالدارهای جنسی، کارگرها، سربازها و نمف ها (۸۵Watson et al., ۱۹) ▪ مولدین: یک شاه و ملکه هر کلنی را آغاز می کنند و همانجا با قی می مانند تا بمیرند. شاه کار می کند تا برای بارور کردن ملکه اسپرم تولید کند (ملکه بیش از ۳۰۰۰ تخم در روز طرد می کند). ملکه هورمون هایی آزاد می نماید که سیگنالهای آن باعث تفکیک کارگرها، سرباها و ... میگردد. در بسیاری از گونهها، حیات تپه به زندگی مولدین وابسته است. هم ملکه و هم تپه می توانند بیش از ۲۵ سال عمر کنند. در برخی گونه ها، مولدین وقتی می میرند جایگزین میشوند و بدین ترتیب اجازه میدهند کلنی گاهی اوقات تا یک قرن به حیاتش ادامه دهد. ▪ بالدارهای جنسی : این کلاس موریانهها که غالباً بیشتر دیده می شوند (خورده می شوند) وظیفه مهم پیدا کردن کلنی های جدید را بر عهده دارند. آن ها چشم های مرکب به خوبی توسعه یافته دارند و قادرند پرواز و تولید مثل کنند و می توانند درصورتیکه شاه و ملکه ازبین بروند، جایگزین آن ها بشوند (۸۵Watson et al., ۱۹). بالدارهای جنسی عمومیترین کلاس موریانهها هستند که بر اساس تفاوتهای موجود در شکل و اندازه بال برای طبقهبندی مورد استفاده قرار میگیرند. نام Isoptera به معنی مساوی بال است و به موریانه ها نسبت داده شده زیرا دو جفت بال موریانه ها یک اندازه و مشابه به نظر می رسد. آلات ها در شب برای پراکنده شدن و جفت گیری ظاهر می شوند، اما آن ها هیچ گاه به لانه باز نمی گردند. ▪ کارگرها: این گروه از موریانه ها شاید عمده ترین نقش را در کلنی ایفا کنند. کور، کر و عقیمند کارگرها کوچکترین موریانه های فعالند (گاهی فقط یک یا دو میلی متر طول دارند). نظر به اینکه بیشترین فراوانی موریانه را دارند وظایف آنها، لانه سازی، غذا دادن به سربازها و والدین، جستجوی منابع آب و غذا، مراقبت از تخم ها و موریانه های جوان تر و دفاع شیمیایی در مقابل قارچ ها و دیگر میکروارگانیسم های شیمیایی است. یکی از مهمترین مسئولیت های یک کلنی جمعآوری آب و غذاست، این وظیفه مهم توسط کارگرها انجام میگیرد (۸۵Watson et al., ۱۹).

●سربازها: سربازها هم مانند کارگرها عقیمند، اما آنها کور نیستند. وظیفه ی آنها حفاظت از لانه است، اغلب آنها برای حفظت از کلنی خودکشی میکنند. اعضای این طبقه آرواره های بزرگی دارند (اندازه و شکل با گونه تغییر می کند) که برای پاره و زخمی کردن دشمنان از آن ها استفاده می نمایند. سربازها سرهای بزرگی دارند و از همین طریق میتوانند جلوی ورود مزاحمین را بگیرند. آنها همچنین از پیش آمدگی پیشانی شان برای پرتاب مواد شیمیایی دفاعی که دشمنان را به دام می اندازد استفاده می کنند. هنگامیکه یک شکاف در دیوار تپه یا یک سوراخ در گالری های گلی بوجود می آید تعداد زیادی از سربازها به خارج آن یورش می برند و از آن منفذ دفاع می کنند درحالیکه کارگرهها آن را تعمیر نمایند. خیلی از اوقات نگهبانان بیرون از لانه می مانند و در اثر گرسنگی و از دست دادن آب بدن می میرند (۸۵Watson et al., ۱۹).

▪ نمف ها (پورهها): از تخم ها بوجود می آیند، نمف ها موریانه های غیرفعال و توسعه نیافته اند که منتظر دریافت سیگنال های شیمیایی از ملکه که منجر به تغییرات می شود، می باشند. یک تعداد نسبتاً کمی از نمف ها تبدیل به بالدارهای جنسی می شوند، (۱۰ تا ۱۵ درصد جمعیت) تعدادی از آنها سرباز می شوند در حالیکه اکثریت آنها به کارگر تبدیل می شوند (۸۵Watson et al., ۱۹).

● خصوصیات و مشخصات بی نظیر موریانه ها هیچ حیوانی وجود ندارد که توانایی متابولیسم سلولز را داشته باشد. چنین حیوانی وجود ندارد. به هر حال تعداد زیادی از حیوانات مانند احشام و گاو و گوسفند و بزغاله گوزن، کوالا و زرافه مقدار زیادی سلولز در رژیم غذایی شان استفاده می نمایند. برای هضم سلولز یک ارگانیسم باید از سلولاز، یک آنزیم با توانایی کاتالیز و هیدرولیز سلولز استفاده کند (Ratcliffe et al., ۱۹۵۲). اما این حیوانات این آنزیم را تولید نمی کنند. پس چه گونه آن ها سلولز را هضم می نمایند؟ این سؤال از طریق برخی ارگانیسم های ساده از قبیل، قارچ ها، باکتری ها و تکسلولیها پاسخ داده می شود. این ارگانیسم ها معمولاً (معمولاً باکتری یا تک سلولیها) یک ارتباط همزیستی با حیوانات میزبان دارند. موجودات همزیست داخل روده حیوان زندگی می کند و در یک قسمت از ارتباط دوجانبه شرکت میکنند. شاید سحرآمیز ترین خصوصیات موریانه ها ارتباط همزیستی آن ها با ارگانیسم های هضم کننده سلولز باشد. آغازیان همزیست داخل روده (موریانه های ابتدایی) باکتری(موریانه های عالی) سلولز مواد گیاهی را که توسط موریانه ها خورده شده است را هضم می نمایند (Ratcliffe et al., ۱۹۵۲). هردوی موریانهها و میکروارگانیسمها از این ارتباط سود میبرند. موجود همزیست یک منبع غذای دائمی و یک پناهگاهی خارج از محیط به دست می آورد. در حالیکه موریانه ها گلوکز و سایر مواد تولید شده از متابولیسم سلولز را به دست می آورند.به دلیل این حقیقت که مواد سلولزی توسط موریانه میزبان مورد استفاده قرار میگیرد، سلولز میتواند توسط پروتیستهای همزیست رودهای یا باکتریها هضم شود. موریانهها بدون همزیستها نمی توانند سلولز را هضم نمایند. این ارتباط برای موریانه و همزیست مفید میباشد.(استفاده متقابل) ( Ratcliffe et al., ۱۹۵۲). موریانه ها بدن نرمی دارند و هدایت تغذیه، دفاع و تولید مثل آن ها وابسته به زوائد مو مانند باریکی است که Sensilla (اعضای حسی) نامیده می شود. مقدار اندکی از رفتار پیچیده موریانه ها شناخته شده است. این گونه فرض می شود که به صورت hard-wired (سخت افزار) با توانایی ایجاد و عکسالعمل نشان دادن به مجموعهای از سیگنالهای پیچیده شیمیایی و شعائر رفتاری بوجود آمدهاند (Krishna and Weesner, ۱۹۶۹). یک روش خیلی جالب حفاظت شیمیایی کلنی زمانی به نظر میآیدکه موریانهها ترکیباتی نظیر نفتالین را برای برای دفاع در مقابل مورچهها، میکروارارگانیسمهای بیماریزا و نماتدها تولید میکنند (Krishna and Weesner, ۱۹۶۹). موضوع تکنیکهای دفاع شیمیایی موریانه ها، مبحث نسبتاً جدیدی است که در حال حاضر در مجامع علمی، مطالعه می شود.

● اجتماع مرموز: موریانهها فوق العاده اجتماعیاند و در کلنیهایی شامل یک تا دو میلیون فرد زندگی میکنند. افراد بدون قوه تفکرند و در جهت بهبود کلنی تلاش می کنند. آنها رویهرفته به صورت یک ابر ارگانیسم کار میکنند (Skaife, ۱۹۵۵). چیزهای کمی در مورد توانایی سازماندهی برجسته آنها کشف شده است بهجز اینکه میدانیم آنها از طریق یک گروه از فرمونها با هم در ارتباط هستند. (به قسمت ارتباطات مراجعه کنید). گرچه ساختار اجتماعی کلنی، به صورت مشابه در میان مورچهها و زنبورها هم وجود دارد اما موریانه ها قبل از آنها تکامل یافتهاند و از سایر انواع حشرات اجتماعی متمایز میباشند. اجتماع موریانهها (که از تعداد زیادی افراد پرسلولی تشکیل یافته است) با هر ارگانیسم دیگری انالوگهایی دارد. آنالوگی ایدهآل برای این مقایسه از کتاب بیولوژی موریانهها اقتباس گردیده است (Krishna and Weesner, ۱۹۶۹). به طور کامل ارتباطات متقابل یک کلنی موریانه را شرح میدهد: "این ارگانیسم دارای تقسیمکار، یکپارچگی و تقسیم کار اختصاصی بین افراد طبقات میباشد، طبقات عقیم آنالوگ سلول های سوماتیک در یک فرد ارگانیسم می باشند، طبقات مولد با گامتهایش موازی هستند و وظایف سربازها و کارگرها با وظایف سلولهای مغذی و دفاعیشان آنالوگ میباشد. افراد یک اجتماع موریانه نمیتوانند به تنهایی زنده بمانند و این وابستگی به یکدیگر و یکپارچگی آنها را شبیه یک ارگانیسم واحد میسازد. مانند ارگانیسمها، لانههای موریانه بطور هموستاتیک واحدهایی تنظیم یافته میباشند. دیوار لانه در رفتاری شبیه به صدف یک حیوان مانند یک سد آنها را از شکارگرها محافظت میکند. محیط داخل خود تنظیم و برای زندگی و بقا در حد مطلوب است و تا حدودی در برابر شرایط محیط خارجی مستقل (غیروابسته) میباشد. قسمتهایی از لانه ممکن است، مانند قسمت های از دست رفته یک ارگانیسم، بازسازی شوند. در رشد، توسعه، تقارن و سازگاری نیز شباهت هایی وجود دارد (Krishna and Weesner, ۱۹۶۹).

● ارتباطات: موریانهها نمیتوانند از طریق بینایی یا با صدا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند به این دلیل ساده که آنها بینایی ندارند و کر میباشند (همچنین مبحث نابینایی دیده شود). در عوض این راسته از حشرات با بهره بردن از حسهای چشایی و لامسه ارتباط برقرار میکنند. موریانهها قادرند تا هم لانه ایهایشان را از طریق بوی خاص تشخیص بدهند، از همین طریق مولدین نر بوسیله بو، ماده ها را پیدا میکنند (Limburg. ۱۹۷۴). موریانهها از طریق لمس یکدیگر که با استفاده از یک رفتار ویژه انجام میپذیرد، درخواست غذا میکنند. آنها ردپای معطری به سمت منابع غذای خارج لانه به جا می گذارند. وقتی یک موریانه جست و جو گر یک منبع جدید غذا پیدا کرد، درحالیکه یک ردپای معطر پشت سرش به جا می گذارد با یک تکه غذا که در آرواره هایش قرار دارد به لانه باز میگردد. این کار توجه سایر موریانهها را که در اطراف وجود دارند را جلب می کند و مقدار کمی غذا به آنها می دهد. به این طریق آنها فریفته می شوند تا ردپا را به سمت منبع تازه غذا دنبال کنند. این عطری که آنها دنبال میکنند توسط یک غده که در سطح زیرین شکم موریانهها قرار دارد تولید می شود. دانشمندان معتقدند که این عطر نشانگر ابتدا بصورت یک سیگنال خطر ظهور پیدا نمودهاست تا بتواند کارگرهای موریانه را آگاه سازد که در لانه شکافی وجود دارد که از طریق آن دشمنان میتوانند وارد شده و از بدن نرم و شاداب ساکنان تغذیه کنند.نابینایی موریانهها به گونه ایست که میتوانند تا حدودی نوری که از سوراخها وارد میشود را احساس نمایند. آنها همچنین به گونهای خارق العاده به جریان ضعیف هوایی که وارد و خارج میشود، حساسند. موریانههایی که نزدیک صحنه شکار قرار دارند به مرکز لانه باز می گردند، ویک عطر نشانگر به جا می گذارند و با حرکات مضطربشان دیگر موریانه ها را آگاه میسازند. عطر یک مادهای است که به آن فرمون میگویند که باعث میگردد عکسالعملهای معینی از موریانهها وسایر حشرات ایجاد شود. بدین ترتیب به آنها اجازه داده میشود تا از مسیری که عطر به طرف سوراخ هدایت میکند، اجتناب نمایند.

● نابینایی: از آن جاییکه تقریباً تمام موریانه ها در سراسر زندگیشان در تاریگی مطلق به سر می برند، توانایی دیدن را از دست دادهاند و نابینا هستند. نظر به اینکه به طور دائم از نور معمولی و تشعشع دوری نمودهاند، موریانهها نیاز کمی به رنگدانه دارند که به صورت یک فیلتر در مقابل اشعه ماوراء بنفش عمل میکند. به همین دلیل، پوست آنها نیمه شفاف است و یا رنگ دانه کمی دارد.

● انواع لانه: لانه های موریانه با اشکال و اندازه های متنوع وابسته به سن تپه ها و گونه هایی که آن ها را می سازند، دیده می شوند. چهار نوع عمده لانه در سراسر جهان دیده می شود. درختی، زیرزمینی، تپه و لانه های یک قطعه ای. لانه های درختی اغلب از گسترش لانه های زیرزمینی بوجود می آیند و از طریق دالان های حفاظتی به یک انشعاب یا شاخه ای از یک درخت زنده مرتبط می شوند. موریانه ها هیچ گاه بدون پوشش محافظ در معرض هوا سرگردان نیستند. زیرا دالان هایی از جنس کارتن می سازند. کارتن از خاک و مواد دفعی که بوسیله بزاق به هم چسبیده شده اند، تشکیل شده است (Abe et al.,۲۰۰۰). این ترکیب وقتی خشک می شود بسیار مقاوم شده و دالانهای حفاظتی بی نقصی را بوجود می آورد، گاهی اوقات تمام سطح یک درخت را می پوشاند. این دالان های حفاظتی برای برقراری ارتباط بین لانه های زیرزمینی و لانه های درختی و همچنین ایجاد پوشش غیر قابل نفوذ برای فراهم کردن یک راهرو تاریک و مرطوب استفاده می شوند (Snyder, ۱۹۴۸). موریانه ها برخلاف مگسهای خانگی، هیچ بالشتک چسبنده ای در پاهایشان ندارند، بنابراین آن ها نمی توانند از شیشه پنجره بالا بروند و برای راه رفتن روی سطوح صاف با مشکل مواجه می شوند. برای مقابله با این مشکل آنها هر چیزی را با مدفوعشان می پوشانند، به این ترتیب یک سطح ناصاف برای آسان شدن راه رفتن بوجود می آید (Skaife, ۱۹۵۵). لانه های زیرزمینی در جاهاییکه سطح رطوبت در تمام طول سال پایین میباشد، رایج هستند.زیرا ساختار لانههای زیرزمینی تبخیر و خشک شدن را به حداقل میرساند. در رابطه با موریانههای زیرزمینی شبکه عظیمی از تونل ها و گالری های زیرزمینی تا صدها فوت گسترش می یابند، چندین جریب زمین را پوشش می دهند تا به منابع غذایی دست یابند (Snyder, ۱۹۴۸). یک سلول سلطنتی (سلول ملکه) همیشه در مرکز کلنی به طرف قاعده کلنی جاییکه مولدها رطوبت را نگه می دارند و به خوبی تغذیه می شوند، وجود دارد. وقتی اندازه یک کلنی برای ملکه خیلی بزرگ شد، مولدین ثانویه ایجاد می شوند و کلنی های اقماری در همان نزدیکی بوجود می آیند تا کلنی اولیه را تکمیل کنند (Pearce, ۱۹۹۷). اگرچه لانه های زیرزمینی کم و بیش از شکارگرهای بزرگ محافظت میشوند، اما حیواناتی که تونل میزنند، نماتودهای گوشتخوار و هر چیزی که میتواند از زیرزمین به لانه وارد شود لانه های زیرزمینی را تهدید می نماید. برای حفاظت از لانه زیرزمینی از چنین حملاتی، در اثر میلیون ها سال تکامل سیستم دفاعی، یک مهندسی طبیعی حیرت آور بوجود آمده است. با استفاده از یک ترکیبی از خاک، رس، ماسه، مواد دفعی و بزاق کلنی یک پوشش ضخیم، مانند صخره سخت و غیر قابل نفوذ به آب را در اطراف لانه می سازد. این سد غیر قابل نفوذ به عنوان یک وسیله محیط زیست خود پایدار را تولید میکند و همچنین از ساکنان آن حفاظت به عمل میآورد (Snyder, ۱۹۴۸). استحکام نفوذناپذیری نفوذ ناپذیری به آب همچنین مانع از دست دادن آب شده و انتشار بوی ملکه را کاهش می دهد.عطر متصاعد شده از ملکه در فضای کوچک لانه بطور افزایشی محصور میشود و در نتیجه تاثیر آن افزایش مییابد. در هر صورت به علت غیر قابل نفوذ به هوا بودن ساختار لانههای زیرزمینی، یک شرایط نامطلوبی توسعه مییابد(Pearce, ۱۹۹۷). بالا رفتن سطح دی اکسید کربن برای موریانه ها سمیت دارد و چند گاز دیگر نیز تولید می شوند که باید از لانه به خارج رانده شوند. برای پاکسازی این مانع، یک فرآیند خلاقانهی دیگری در داخل لانه اتفاق می افتد. به جای تهویه لانه با هوای گرم و خشک هوای بیرون لانه که باعث از دست دادن آب کلنی میشود یک سیستم تهویه با هوای سرد و مرطوب تحتانی، وجود دارد (به بخش خشک شدن مراجعه شود). از طریق تغیییر فشار هوا و اطاقکهای ویژه هوا، لانه به طور کامل تهویه میشود و خطر از دست دادن آب به طور کامل حذف میگردد(Snyder, ۱۹۴۸). تپههای موریانه (که معمولاً به عنوان hill شناخته می شوند) شاید جذابترین نشانه حضور موریانه ها باشد، تعداد زیادی از گونه ها تپه می سازند، که البته به دلایل متفاوت این کار انجام میشود. انسان ها هزاران سال تپه های موریانه را در نظر گرفتهاند و تلاش میکردند تا بدانند چگونه حشراتی این قدر کوچک، کور و بی مغز توانایی چگونه توانایی ساخت و ساز فوق العاده و ابتکاری این چنینی را دارند. از لحاظ شکل و اندازه انواع متفاوتی تپه میتواند از هر چیزی که توسط موریانه ها پیدا و دفع شود، ساخته شود. تپهها روی سطح زمین هستند و وابسته به نوع گونه ها، میتوانند به منظورهای مختلف مورد استفاده قرار گیرند که عبارتند از:، اتاق، انبار، وسیله کنترل درجه حرارت، محل استقرار اضطراری، پناهگاه از سرازیر شدن سیل، وسیلهای برای تهویه یا بعنوان یک لانه کامل برای خودشان (Snyder, ۱۹۴۸). مانند هر ساختاری در زیست شناسی، شکل به وظیفه بر می گردد. یک تپه با انتهای گرد شده ی مقاوم، چنانکه در بسیاری از مناطق گرمسیری مشاهده می شود، وظیفه دارد که آب را در طی بارندگی های سنگین از تپه دور کند. یک تپه بلند و کشیده، شبیه آن هایی که در مناطق گرم و معتدل دیده می شوند، درجه حرارت را در طول روز تنظیم می نمایند (Skaife, ۱۹۵۵). موریانهها در مناطق مختلف بطریقی تکامل پیدا نمودهاند که تپه ها را بر اساس شرایط محیطی منطقه شامل: تغییرات درجه حرارت روزانه و فصلی، نزولات جوی، شدت روشنایی و... می سازند. تپه های مغناطیسی در ابتدا گیج کننده بودند، آن ها به شکل یک گوه باریکند و جهت آن ها همیشه شمالی- جنوبی است. در طی یک پدیده خاص تکاملی، گونه هایی که تپه های مغناطیسی می سازند در موقعیت خودشان و وابسته به زمین خورشید جمع می شوند. تپهها همیشه جهتشان به طرف مغناطیس قطب شمال زمین قرار دارد، بطوریکه مغناطیس هیچ تأثیری روی آنها ندارد(Martin, ۲۰۰۰). دلیل قرار گرفتن انها در یک جهت شمالی- جنوبی به تغییرات روزانه درجه حرارت، که با محیط زیست منطقه مرتبط است، وابسته می باشد. روزها می توانند بسیار داغ شوند، در حالیکه شب ها میتوانند بسیار سرد باشند. چگونه تپه ها این تغییرات شدید درجه حرارت را تعدیل می کنند و در یک دمای نسبتاً ثابت پایدار باقی می مانند؟ این جهت یابی تپه هاست که به آنها اجازه می دهد تا از انرژی نور خورشید بهره ببرند. هنگامیکه خورشید در صبح طلوع می کند، قسمت شرقی تپه حرارت را جذب می کند تا از سرمای شب به حالت عادی برگردد. در وسط روز فقط قسمت برآمده ی وسط تپه در معرض اشعه خورشید است، بنابراین مانع زیاد گرم شدن تپه در وسط روز می شود. در طی غروب خورشید، قسمت غربی گرم می شود تا با سرمای شب که به زودی می آید مقابله نماید (Martin, ۲۰۰۰). آخرین نوع لانهها، لانه های یک قطعه ای میباشند که واقعاً جذابند. کلنی های از این نوع به طور کامل در داخل یک قطعه چوب مرده محدود می شوند و قادرند سال ها بدون به دست آوردن منظم آّب باقی بمانند. مطالعه محیط داخل این کلنی ها به دلیل محیط زیست بسته آنها، سخت است. متوجه شده اند که کلنی یک اطاقک توخالی بوجود می آورد و آن را از داخل بوسیله گل مسدود می کند تا یک حفره ضد آب را ایجاد نماید که رطوبت را داخل خود نگه می دارد. این شکل از زندگی در دورههایی که آب و هوا بی نهایت خشک میباشد، بسیار سودمند است. به علاوه این نوع از زندگی نقش عمدهای در پراکندگی گونههای موریانه از طریق هایی که در اقیانوس ها و رودخانه ها جابه جا می شوند دارند (Limburg, ۱۹۷۴).

● زیستگاه: وقتی غذا وجود داشته باشد موریانه ها توانایی زندگی در هر نوع محیط زیست خاکی را دارند (اگرچه غالباً در مناطق گرم زیست میکنند) لانه ها در مناطق با بارندگی سالانه بسیار متنوع از جنگل های بارانی مناطق گرمسیری گرفته تا بیابان های خشک یافت می شوند. هر کلنی توانایی حفاظت از خودش را در دوره های طولانی بدون بارندگی منظم و یا بدون دریافت آب دارد. موریانه های زنده (یا فسیل موریانهها) در همه قارهها حتی قطب جنوب وجود دارد (Davies and Williams, ۱۹۷۸).

● جست و جو، تغذیه و هضم: موریانهها بر اساس الگو تغذیه شان به چهار گروه تقسیم می شوند: چوبخوارها، خاکخوارها، دروگرهای تکههای برگ، پرورش دهندگان قارچ، تغذیه کنندگان قارچ. موریانههای چوبخوار میتوان به گروههای کوچکتری تقسیم نمود. (چوب پوسیده، چوب مرطوب، چوب خشک و...) اما توصیف آنها تا حدودی مبهم است. اصطلاح چوبخوارها به تمام دلائل عملی کافی خواهد بود. موریانههای زیرزمینی از طریق ساختن تونلهای زیرزمینی (گالری های جستوجوی غذا) که از لانه منشعب می شوند به منابع غذایی دست می یابند، معمولاً فقط کارگرها و سربازها در سایت های تغذیه ای یافت می شوند اما گاهی اوقات نمف ها نیز آنجا هستند. مولدین، بالدارهای جنسی و تخم ها تقریباً همیشه در لانه باقی می مانند. موریانه های جستوجوگر غذا به رطوبت و الوار جذب می شوند، بویژه در مواقعی که در مراحل اولیه تجزیه توسط قارچ پوسیدگی چوب صورت بگیرد و یا اینکه الوار زیر خاک دفن شده باشند(Creffield, ۱۹۹۱). بر اساس ترجیح غذایی گونه ها، موریانه ها تقریباً فقط از چوب، خاک و ذرات برگ تغذیه می کنند. سلولز غذای مطلوبی است که معمولاً به میزان زیاد در جاهاییکه موریانه ها پیدا می شوند، یافت می شود. اگرچه بعضی از موریانهها در حال حمله به غلات، مدفوع حیوانی و استخوان دیده شودهاند اما موادی که سلولز زیاد دارند مانند چوب و ذرات برگ، غذای مطلوب هستند. اگرچه لیگنین در اغلب گونه ها غیر قابل هضم است اما برای استحکام بخشیدن مواد لانه و دالان های حفاظتی استفاده می شود. در کلنی هیچ چیز دور انداخته نمی شود، موریانه ها مرده هایشان را می خورند و پروتئین و نیتروژن به دست می آورند (Snyder, ۱۹۴۸). هم نوعخواری یکی از دوراه به دست آوردن پروتئین است. روش دیگر به دست آوردن پروتئین خوردن ریسه ی قارچ هایی است که روی مواد گیاهی در حال پوسیدن رشد میکنند. از آنجاییکه موریانه ها تنها مواد سلولزی را هضم می کنند، پروتئین متاع ارزشمندی در کلنی موریانه ها محسوب می شود. زمانیکه یکی از اعضای کلنی موریانه ها مجروح یا کشته میشوند سایرین به سرعت می آیند و بدن آنها را میخورند (Rateliffe, ۱۹۵۲). شاید این عمل ممکن است به نظر ناخوشایند به برسد اما برای زندگی کلنی به دلیل بازگرداندن پروتئین و حفظ آب لازم و مفید است و یک عمل اقتصادی هوشمندانه در محیط های خشک می باشد. کارگرها از طریق بالا آوردن، محتویات معده شان (از جمله همزیست ها) را تقسیم میکنند. سربازها، نمف ها و مولدین نمی توانند خودشان غذا مصرف کنند بنابراین آن ها به کارگرها وابستهاند تا غذا را برای آنها از دستگاه گوارش بالا بیاورند (Regurgitate). این مکانیزمی است برای همه موریانه ها تا میکروارارگانیسم های همزیست در روده شان به دست آورند (Snyder, ۱۹۴۸). تروفلاکسی (هم دهانی) به معنی ردو بدل کردن دوطرفه غذا بین افراد یک کلنی است.موریانهها هم دهانی را از طریق بازگشت دادن سلولز هضم شده به هم لانه ای هایشان، وقتی به سمت آنها می آیند، انجام می دهند. تروفلاکسی یک فرآیند پیوسته در داخل تمام کلنیهای موریانه است که اطمینان می دهد همه افراد کلنی تغذیه شده اند. این فرآیند به صورت مداوم و برای تمام موریانه ها ، حتی نمف ها تکرار می شود. در واقع نمف ها ۲۴ ساعت پس از تفریخ تخم تک سلولی روده ای دارند که این دلالت بر آن دارد که هم دهانی بلافاصله پس از تفریخ تخم اتفاق میافتد (Snyder, ۱۹۴۸). موریانه های چوب خوار توانایی خالی کردن چوب از داخل را دارند بدون آنکه به سطح چوب نفوذ کنند. گفته می شود موریانه های کارگری که این مواد را سوراخ می کنند توانایی احساس تغییرات درجه حرارت را دارند و وقتی به سطح نزدیک می شوند به جهت دیگری تغییر مکان میدهند (Martin, ۲۰۰۰). از این طریق، درختان از درون خالی شده و ضعیف می شوند، اما به حالت زنده باقی میمانند (Martin, ۲۰۰۰). به همین دلیل موریانهها در صنعت چوب بسیار گمنامند گرچه فعالیت آنها یک سرپناه بی نظیر برای دیگر حیوانات ایجاد می کنند. نگه دارنده های چوبی در خانه ها اغلب از درون خالی می شوند و چیزی جز یک پوسته چوبی برای حفاظت خانه باقی نمی ماند. این تنها آسیب کلی است که موریانه ها ایجاد می نمایند. موریانه ها هر ساله سبب میلون ها دلار خسارت در مناطق مسکونی می شوند که توسط بیمه پوشش داده نمی شود. در این خسارت تنها تعداد اندکی از گونه ها مقصرند (Creffied, ۱۹۹۱).

● شکارگرها: موریانه ها یک جز ضروری در زنجیره غذایی هستند و یک منبع غذایی مهم برای تعداد زیادی از حیوانات میباشند. دستجات میلیونی بالدارهای جنسی ضیافتی را برای پرندگان، مارمولک ها، مارها، قورباغه ها، مورچه ها و دیگر حشرات فراهم می سازد. لانه های موریانه، مرتباً مورد حمله یا جست و جو قرار می گیرند و بعنوان یک منبع غذای اولیه برای بسیاری گونه ها مورد استفاده قرار می گیرند. سن های شکاری خانواده Reduviidae به تونل های لانه نیش میزنند و موریانهها را میمکنند. کیسه داران کوچک dunnart, numbat,… و خزندگان (مارمولکها، مارها، geckos) همچنین برای یقا یا پایداری به تپههای موریانه حمله می کنند. Golden bandicootو bilby برای حمله به یک تپه تونل می زنند. Echidnas در رژیم غذایی اش به موریانه ها وابسته است، آنها یک تپه موریانه را مورد جستجو قرار میدهند و با استفاده از ناخنهای اختصاص یافته آنها را مورد کند و کاو قرار میدهند و با زبان درازشان آنها میبلعند (Martin, ۲۰۰۰). گمان می شود که ممکن است موریانه ها مسئول تنوع و فراوانی زیاد جانوران در قسمت های خشک استرالیا باشند. همچنین موریانه ها منبع اساسی آب برای بسیاری از حیوانات در محیط های خشک، جاهایی که آب یک کالای ارزشمند است، می باشند. آن ها لانههایشان را نزدیک محل تجمع آب می سازند و موریانه ها به عنوان یک فونداسیون حیاتی در بسیاری از اکوسیستمهای خشک شناخته می شوند. تعدادی از حیوانات از تپه های موریانه بعنوان محل لانه استفاده می کنند، این حیوانات بعنوان اقامت گزین شناخته می شوند. طوطیهاو سایر پرندگان در طول فصول مرطوب تپههای موریانه را مورد کند و کاو قرار میدهند. در هنگام ساختن لانه شاه ماهی خور استرالیایی برای ایجاد سوراخ اولیه داخل تپه، پرواز می کند و خودش را به تپه می کوبد. در برخی مواقع که تپه خیلی خشک باشد این حرکت کشنده است. یک تعداد زیاد از خزندگان کوچک، پیتن ها، سوسک ها و موش ها از تپه های موریانه بعنوان یک سرپناه دائم یا یک پناهگاه اضطراری برای مخفی شدن از دشمنان استفاده می کنند. یک گونه از مارمولک ردیاب تخم هایش را به صورت غریزی داخل یک تپه موریانه می گذارد و موریانه ها سوراخ ها را می بندند. تخم های این خزنده دوران نهفتگی را از طریق دمای ثابت تپه می گذرانند تا تفریخ شوند. در آن زمان مادر باید برگردد تا نوزادان را از پرورشگاه بسته شان خارج نماید.

● فرآیندهای مهم اکولوژیکی: اغلب موریانه ها در استرالبا مسئول ذرات گیاهی میباشند. نقش آنها به عنوان تغذیه کنندگان از مواد گیاهی (موا زائد) یکی از مهمترین فاکتورهای تعادل طولانی مدت اکوسیستم است. مواد زائد بسیار ریز که از چوب، علف ها هوموس و دیگر مواد تشکیل شده اند توسط موریانه ها مورد تغذیه قرار میگیرند. تغذیه کنندگان از مواد زائدمواد لیگنوسلولزی که توسط کلنیهای موریانه انجام میگیرد سبب شکل گیری خاک می شود. کلنی های موریانه همچنین از طریق کنترل دست یابی سایر تجزیه کنندگان به مواد زائد به عنوان میانجی عمل می نمایند (Park et al., ۱۹۹۶). در بسیاری از موارد، موریانه ها مسئول حذف تا صددرصد مواد گیاهی هستند و همچنین ممکن است در تغییر ساختار خاک و افزایش اثرات فرسایش نیز نقش داشته باشد. تعادل بین موریانه ها و محیط زیست ژئومرفولوژیکی و همچنین اکولوژیکی است. از طریق افزایش انتشار رطوبت فصلی در طول گالری هاشان موریانه ها به گرانیت سنگ بستر اجازه فرسایش می دهند تقریبا با همان سرعتی که آنها مواد هوازده خاک را بر میدارند (Davis and Williams, ۱۹۷۸). برای اینکه یک اجتماع گیاهی پیوسته ایجاد شود و پایدار بماند، باید یک بالانس ظریف طبیعی بین رشد گیاه و مصرف آن توسط حیوانات، حشرات و تشکیل خاک از طریق سنگریزههای هوازده و بازگشت مواد غذایی از گیاهان قطع شده و مرده وجود داشته باشد (Davis and Williams, ۱۹۷۸). موریانهها نقش مهمی در دینامیسم مواد غذایی، از طریق هضم و توزیع دوباره کانی ها، اسیدهای چرب، ویتامین ها و ۲۰ اسید آمینه دارند (Pearce, ۱۹۹۷). چرخه ی فسفر، کربن و نیتروژن از فرآیندهای متابولیکی که داخل کلنی انجام می گیرد نتیجه می شود. کربنی که از مصرف سالانه لاش برگ به دست می آید از طریق فون ریزجانوری معده موریانه ها به صورت دی اکسید کربن و متان معدنی می شود. موریانه ها در تثبیت نیتروژن در چرخه محیطی بالانس نیتروژن نقش اساسی دارند. مساعدت موریانه ها در موجودی مواد غذایی خاک از طریق معدنی کردن کربن نشان داده می شود. که مسئول معدنی کردن بیش از ۲۰ درصد کربن اکوسیستم هستند (Park et al.,۱۹۹۶). میزان فرآیند مواد غذایی در داخل تپه ها به رطوبت و دمای تپه وابسته است. آب و مواد غذایی از مواد سازنده تپه به داخل خاک مناطق اطراف منتشر می شوند. توانائی موریانهها در برگرداندن مواد مغذی گیاهی باعث میگردد تا هرجا که رطوبت کمی وجود دارد لکههای مقوی از لحاظ غذایی در محیط زیست تشکیل شود (Park et al., ۱۹۹۶). خاکهایی که توسط موریانهها تحت تأثیر قرار گرفتهاند پارامترهای شیمیایی خاک و قابلیت دسترسی مواد مغذی را در نزدیکی رستنیها تحت تأثیر قرار میدهند. ترکیب گونههای گیاهی با افزایش فاصله از تپه ها، در بویژه خاک های فقیر، تغییر میکند. همهی خاک های داخل لانه ها از خاک اطراف اسیدیتر هستند و میزان مواد مغذی در خاکی که لانه در آن وجود داشته نسبت به خاکی که لانه در آن وجود نداشته، بیشتر است. میزان مواد مغذی در تپه های مناطق جنگلی به واسطه افزایش دست یابی به مواد غذایی و تنوع ان از مناطق با پوشش علفی بالاتر است. خاک اطراف لانه های موریانه به دلیل وجود مواد غذایی زیاد در خاک حاصل از فرسایش سطح رویی تپه، حاصلخیزی بسیار بالایی دارد. بالا بودن سطح مواد غذایی در خاک حاصل از فرسایش لانه الگوی رویش گیاهی در مناطق مجاور را تغییر می دهد. تپه ها یک مجموعه ای از مواد مغذی ایجاد می کنند که موقتاً رشد گیاه را حمایت می نماید (Park et al., ۱۹۹۶). مواد مغذی نهایتاً از طریق فرسایش تپه های متروکه به سطح خاک باز گردانده می شوند زمان بازگردانده شدن به میزان فرسایش و عمر تپه وابسته است. به طور متوسط یک تپه ۴۰۰-۳۰۰ کیلوگرم مواد خاک را در طی یک سال باز میگرداند. این فرآیند به مواد غذای که در مواد گیاهی مرده محبوس شده اند اجازه می دهد تا آزاد شده و به خاک بازگردند (Abe et al., ۲۰۰۰). گیاهان در حال دومرتبه رشد از این مواد استفاده می کنند و چرخه ادامه می یابد. این سیستم بازگشت مواد غذایی به دلیل توانایی موریانه ها در زندگی در خاک های فقیر، نقش مهمی در بهبود مواد غذایی سایت ها دارند. تنوع موریانه ها در ارتباط با خاک های فقیر است و روی اندازه ساختار جامعه مهره داران تأثیر بسیار زیادی دارد. به نظر میرسد که بین پراکندگی مکان های با تنوع زیاد موریانه ها و پستاندارن علف خوار بومی در دشت ها و بیابان های استرالیا ارتباط وجود دارد. موریانه ها غالباً در مناطق خشک، مکان هایی که رطوبت کافی برای ارگانیسم هایی قارچ ها، کرم های خاکی، باکتری های کوچک و سوسک های کوچک وجود ندارد، تجزیه کنندگان اولیه می باشند (Abe et al., ۲۰۰۰). موریانهها به دلیل توانایی ابتکاری شان در تحمل خشکی و پرهیز از آب از دست دادن، تجزیه کنندگان اصلی مناطق خشک در سراسر سال هستند.

● خشک شدن: موریانه ها ممکن است در دوره هایی از آب و هوای گرم و خشک جستو جوی خود غذا را در نزدیکی سطح خاک متوقف نمایند. وقتی که یک دوره طولانی بدون نزولات جوی وجود داشته باشد، از طریق تونل زدن به طرف پایین و انتقال به خاک مرطوب یا ماسهی مرطوب به داخل لانه رطوبت جذب می شود. موریانه های زیرزمینی تمامی زندگی خود را در داخل گالری ها و تونل هایی در داخل لانه هایشان می گذرانند (به جز بالدارهای جنسی هنگامیکه برای جفت گیری ظاهر می شوند) (Creffied, ۱۹۹۱)، شرایط داخل لانه یکنواخت و تقریباً ثابت است: تاریکی مطلق همیشه حکمفرماست، رطوبت بالاست و نوسانات درجه حرارت در پایین ترین حد قرار دارد. موریانه ها چنان اختصاصی شده اند که عملاً تنها این شرایط را برای هر مدت زمانی می توانند تحمل کنند. از انجاییکه فعالیت های آن ها در سیستم مسیرهای سرپوشیده محدود می شود که همیشه رطوبت آن بالاست، نیاز نیست پوست آنها یک سد رطوبتی خوب باشد. در حقیقت پوست آنها بسیار نفوذ پذیراست و وقتی موریانه ها در معرض هوای خشک قرار گیرند رطوبت خود را از دست میدهند خیلی زود در اثر خشک شدن می میرند (Creffied, ۱۹۹۱).

● مدفوع: توانایی نگه داشتن آب در محیط های گرم و خشک جاهاییکه سطح بارندگی و رطوبت خیلی پایین است، بسیار مهم است. تعداد زیادی از گونه های موریانه وقتی که اب کافی در اطرافشان وجود دارد و خطر خشک شدن اندک است، مدفوع مایع دفع می کنند. وقتی که سطح رطوبت و آب به حد خطرناکی کاهش پیدا کند. بسیاری از گونه های سازگار شده یک روش اعجاب انگیز برای نگهداری آب به نمایش می گذارند، به جای مدفوع مایع و بدون شکل دانه هایی از مواد خشک از مخرج دفع می کنند.غدد مخرجی که با اشکال متفاوتی میباشند این پلتها را تولید میکنند. در اکثر آنها این غدد در حالت پیشرفته شان از شش سلول مخروطی شکل بالشتک مانند تشکیل شده که به داخل مجرای روده امتداد یافتهاند و توسط مجاری پیچ در پیچ از یکدیگر جدا جدا میشوند (Krishna and Weesner, ۱۹۶۹). غدد مخرجی و بالشتکهای بلند و ظریف مخرجی هر دو جذب دوباره آب را در موریانه به عهده دارند. یک باندهای قوی از ماهیچه های حلقوی قسمت های خارجی راست روده را احاطه می کنند و یک قدرت انقباض برای فشردن پلیتهای مدفوع و گرفتن آب فراهم می کنند. دسته های ماهیچه ای که به طور شعاعی در سطح دیواره قرار دارند و به راست روده متصلند به طور کامل آب مدفوع را قبل از دفع، میگیرند.

● امکاناتی که برای تحقیق و کاربرد آن در آینده وجود دارد: یک مقدار زیادی اطلاعات هماکنون در رابطه با موریانهها و وظایف عمومی آنها وجود دارد. در هر صورت گردآوری بعضی از دادهها خیلی مشکل است. بطور سنتی نمونه برداری جمعیتهای موریانه برای زیستشناسان مشکل بوده است، متدهای اصلاح شده نمونه برداری جمعیت به طور پیوسته در حال توسعه میباشند. فرآیند تشکیل خاک اگرچه مطاله شده، دادههای مستند وجود ندارد، این موضوع نیازمند مطالعات زیاد میباشد. به صورت تئوریکی گفته میشود که موریانهها توانایی معدنی کردن منگنز و یک تعداد دیگر از عناصر را دارند، برای اثبات این تئوری لازم است یک مطالعه کاملی در رابطه با نقش موریانهها در سیکل نیتروژن بعمل اید.گمان میرود که موریانه بتواند برای تجزیهی مواد لیگنوسلولزی که توسط انسان تولید شده است بتواند به کار برده شود. در آینده بعضی نقاط، مانند جمعآوری زباله، آشغال و مواد زائد حیوانی را بتوان با استفاده از موریانهها بعنوان سیکل برگردانهای مواد زائد جایگزین خاک نمود (Pearce, ۱۹۹۷). زمینههای ممکن برای آنها که علاقمند به مطالعه موریانهها میباشند که البته فقط به اگرونومی و کشاورزی محدود نمیشوند عبارتند از: بیوجغرافی، اکولوژی، جنگل، متابولیسم، میکروبیولوژی فیزیولوزی، خاکشناسی، مطالعات هضم، اثرات ایزوله شدن، و تحقیق تاکسونومیکی و کشف گونه های جدید و نقش آنها در محیط زیست.

● نتیجه گیری: موریانه ها در حدود میلیون ها سال وجود داشته اند فقط در طی قرن گذشته، به طور علمی مورد مطالعه قرار گرفتهاند. شاید مهمترین وظیفه اکولوژیکی موریانهها در اقلیم های خشک نقش آن ها در برگرداندن مواد مغذی باشد. موریانه ها تجزیه کنندگان اصلی سلولز میباشند، ماده ای که بدون کمک میکروب های همزیست روده ای نمی توانند آن را هضم کنند. نقش آن ها در اکولوژی ساوانها و بیابان های استرالیا برای تعادل دراز مدت مواد غذایی در خاک وتولید خاک ضروری است. با حدود ۳۰۰۰ گونه راسته مساوی بالان تکامل خود را ادامه می دهد و برای آب و هواهای متنوع سازکار میشوند.


برچسب‌ها: حکمت خلقت, رازهای آفرینش, نقش های بزرگ موجودات کوچک, موریانه
+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

همجوشی هسته ای

از دیرباز آرزوی بشر دستیابی به منبعی از انرژی بوده که علاوه بر آنکه بتواند مدت مدیدی از آن استفاده کند تولید پسماندهای خطر ناک نیز در پی نداشته باشد.اکنون در هزاره سوم میلادی این آرزوی به ظاهر دست نیافتنی کم کم به واقعیت می پیوندد.اکنون بشر خود را آماده می کند تا با ساخت اولین رآکتور گرما هسته ای (همجوشی هسته ای)آرزوی نیاکان خود را تحقق بخشد.سوختی پاک و ارزان به نام هیدروژن,انرژی تولیدی ای سرشار و پسماندی بسیار پاک به نام هلیوم از دیرباز آرزوی بشر دستیابی به منبعی از انرژی بوده که علاوه بر آنکه بتواند مدت مدیدی از آن استفاده کند تولید پسماندهای خطر ناک نیز در پی نداشته باشد.اکنون در هزاره سوم میلادی این آرزوی به ظاهر دست نیافتنی کم کم به واقعیت می پیوندد. به نام خدای متعال که منزه است از شرک مشرکان از دیرباز آرزوی بشر دستیابی به منبعی از انرژی بوده که علاوه بر آنکه بتواند مدت مدیدی از آن استفاده کند تولید پسماندهای خطر ناک نیز در پی نداشته باشد.اکنون در هزاره سوم میلادی این آرزوی به ظاهر دست نیافتنی کم کم به واقعیت می پیوندد.اکنون بشر خود را آماده می کند تا با ساخت اولین رآکتور گرما هسته ای (همجوشی هسته ای)آرزوی نیاکان خود را تحقق بخشد.سوختی پاک و ارزان به نام هیدروژن,انرژی تولیدی ای سرشار و پسماندی بسیار پاک به نام هلیوم. اکنون می پردازیم به واکنشهای گرما هسته ای راهکارهای استفاده از آن.

● خورشید و ستارگان: سالهاست که دانشمندان واکنشی را که در خورشید و ستارگان رخ داده و در آن انرژی تولید می کند کشف کرده اند.این واکنش عبارت است از ترکیب (برخورد) هسته های چهار اتم هیدروژن معمولی و تولید یک هسته اتم هلیوم.اما مشکلی سر راه این نظریه است. بالا ترین دمایی که در خورشید وجود دارد مربوط به مرکز آن است که برابر ۱۵ضرب در ۱۰ به توان۶ می باشد.در حالی که در ستارگان بزرگتر این دما به ۲۰ ضرب در ده به توان ۶ می رسد.به همین خاطر تصور بر این است که آن واکنش معروف ترکیب چهار اتم هیدروژن معمولی وتولید یک اتم هلیم در سایر ستارگان بزرگ نیست که باعث تولید انرژی می شود.بلکه احتمالا چرخه کربن در آنها به کمک آمده و کوره آنها را روشن نگه می دارد. منظور از چرخه کربن آن چرخه ای نیست که روی زمین اتفاق می افتد.بلکه به این صورت است که ابتدا یک اتم هیدروژن معمولی با یک اتم کربنC۱۲ترکیب می شود(همجوشی) و یک اتم N۱۳ به علاوه یک واحد گاما را آزاد می کند.بعد این اتم با یک واپاشی به یک اتمC۱۳به علاوه یک پوزیترون ویک نوترینو تبدیل می شود.بعد اینC۱۳دوباره با یک اتم هیدروژن ترکیب می شود وN۱۴و یک واحد گاما حاصل می شود.دوباره در اثر ترکیب این نیتروژن با یک هیدروژن معمولی اتمO۱۵و یک واحد گاما تولید می شود.O۱۵واپاشی کرده و N۱۵به علاوه یک پوزیترون ویک نوترینو را بوجود میاورد.و دست آخر با ترکیب N۱۵با یک هیدروژن معمولیC۱۲به علاوه یک اتم هلیوم بدست می آید. دیدید که در این چرخه C۱۲نه مصرف شد و نه به وجود آمد بلکه فقط نقش کاتالیزور را داشت.این واکنشها به ترتیب و پشت سر هم انجام می شوند.و واکنش اصلی همان تبدیل چهار اتم هیدروژن به یک اتم هلیوم است.مزیت چرخه کربن این است که سرعت کار را خیلی بالا می برد. ولی اشکالی که دارد این است که در دمای حد اقل۲۰ ضرب در ده به توان۶ شروع می شود.بنا بر این احتمال زیادی میرود که در ستاره های بزرگتر چرخه کربن باعث تولید انرژی می شود.

● محصور سازی یک تعریف ساده و پایه ای از همجوشی عبارت است از فرو رفتن هسته های چند اتم سبکتر و تشکیل یک هسته سنگینتر.مثلا واکنش کلی همجوشی که در خورشید رخ میدهد عبارت است از برخورد هسته های چهاراتم هیدروژن وتبدیل آنها به یک اتم هلیوم . تا اینجا ساده به نظر میرسد ولی مشکلی اساسی سر راه است;می دانیدهسته ازذرات ریزی تشکیل شده است که پروتون ونوترون جزءلاینفک آن هستند.نوترون بدون بار وپروتون بابارمثبت که سایربارهای مثبت رابه شدت ازخودمیراند.مشکل مشخص شد؟ بله…اگرپروتونها(هسته های هیدروژن)یکدیگررادفع میکنندچگونه میتوان آنهارادرهمجوشی شرکت داد؟ همانطورکه حدس زدید راه حل اساسی آن است که به این پروتونهاآنقدرانرژی بدهیم که انرژی جنبشی آنهابیشترازنیروی دافعه کولنی آنهاشود و پروتونها بتوانند به اندازه کافی به هم نزدیک شوند.حال چگونه این انرژی جنبشی را تولید کنیم؟گرما راه حل خوبیست.در اثر افزایش دما جنب و جوش وبه عبارت دیگرانرژی جنبشی ذرات بیشتر و بیشتر میشود به طوری که تعداد برخوردها و شدت آنها بیشتر و بیشتر میشود.به نظر شما آیا دیگر مشکلی وجود ندارد؟ خیر,مسئله اساسیتری سر راه است. یک سماور پر از آب را تصور کنید.وقتی سماور را روشن می کنید با این کار به آب درون سماور گرما میدهید(انرژی منتقل می کنید).در اثر این انتقال انرژی دمای آب رفته رفته بالاتر می رود و به عبارتی جنب و جوش مولکولهای آب زیاد می شود.در این حالت بین مولکولهای آب برخوردهایی پدید می آید.هر مولکول که از شعله(یا المنت یا هر چیز دیگری)مقداری انرژی دریافت کرده است آنقدر جنب و جوش می کند تا بالاخره (به علت محدود بودن محیط سماور و آب)انرژی خود رابه دیگری بدهد. مولکول بعدی نیز به نوبه خود همین عمل را انجام میدهد.بدین ترتیب رفته رفته انرژی منبع گرما در تمام آب پخش می شود و دمای آب بالا میرود.خوب یک سوال:آیا وقتی بدنه سماور را لمس می کنیم هیچ گرمایی حس نمی کنیم؟…بله حس میکنیم.دلیلش هم که روشن است.برخورد مولکولهای پر انرژی آب با بدنه سماور و انتقال انرژی خود به آن.هدف ما از روشن کردن سماور گرم کردن آب بود نه سماور.امیدوارم تا اینجا پاسخ اولین مشکل اساسی بر سر راه همجوشی را دریافت کرده باشید. بله اگر اگر با صرف هزینه و زحمت بالا سوخت را به دمایی معادل میلیونها درجه کلوین برسانیم آیا این اتمها آنقدر صبر خواهند کرد تا با دیگر اتمها وارد واکنش شوند یا در اولین فرصت انرژی بالای خود را به دیواره داده وآن را نا بود میکند؟(...شما بودید چه می کردید؟؟؟...).بنابر این نیاز به ((محصور سازی))داریم;یعنی باید به طریقی اجازه ندهیم که این گرما به دیواره منتقل شود.

● رسیدن به دمای بالا: شروع واکنش همجوشی به دمای بسیار بالایی نیازمند است.درست است که دمای پانزده میلیون درجه دمای بسیار بالایست و تصور بوجود آوردنش روی زمین مشکل و کمی هم وحشتناک می باشد ولی معمولا در زندگی روزمره دور و برمان دماهای خیلی بالایی وجود دارند و ما از آنها غافلیم.مثلا وقتی در اثر اتصالی سیمهای برق داخل جعبه تقسیم میسوزد وشما صدای جرقه آنرا میشنوید و پس از بررسی متوجه می شوید که کاملا ذوب شده فقط به خاطر دمای وحشتناکی بوده که آن تو به وجود آمده.شاید باور نکنید ولی این دما به حدود سی-چهل هزار درجه کلوین میرسد.البته این دما برای همجوشی حکم طفل نی سواری را دارد. یا اینکه می توانیم با استفاده از ولتاژهای بسیار بالا قوسهای الکتریکی را از درون لوله های مویین عبور بدهیم.به این ترتیب دمای هوای داخل لوله که اکنون به پلاسما تبدیل شده به نزدیک چند میلیون درجه می رسد.(که باز هم برای همجوشی کم است).یکی از بهترین راهها استفاده از لیزر است.می دانید که لیزرهایی با توانهای بسیار بالا ساخته شده اند. مثلا نوعی از لیزر به نام لیزر نوا(NOVA)می تواند در مدت کوتاهی انرژی ای معادل ده به توان پنج ژول تولید کند.اما بازهم در کنار هر مزیت معایبی هست.مثلا این لیزر تبعا انرژی زیادی مصرف میکند که حتی با صرف نظر از آن مشکل دیگری هست که میگوید اگر انرژی تولیدی لیزر در آن مدت کوتاه باید تحویل داده بشود پس برای برقرار ماندن معیار لاوسن (حالا که مدت زمان محصور سازی پایین آمده)باید چگالی بالا تر برود.که در این مورد از تراکم و چگالی جامد هم بالا تر میرود

● انواع واکنشها: برای بهینه سازی کار رآکتورهای همجوشی و افزایش توان خروجی آنها راههای متعددی وجود دارد.یکی از این راهها انتخاب نوع واکنشیست که قرار است در رآکتور انجام بشود. ظبق تصویر زیر نوعی از واکنش همجوشی بصورتیست که در آن دو هسته سبک با یکدیگر واکنش داده و یک هسته سنگین تر را بوجود میاورند.یعنی حاصل ترکیب دو هسته دوتریم و تولید یک هسته ترتیم به علاوه یک هسته هیدروژن معمولیست. این واکنش انرژی ده می باشد.چون تفاوت انرژی بستگی هسته سنگین تر وهسته های سبکتر مقداری منفیست. در این واکنش مقدار انرژی ای تولیدی برابر۴MeVمی باشد. قبلا گفته شد که باید برای انجام همجوشی هسته ها به اندازه کافی به هم نزدیک بشوند.این مقدار کافی حدودا معادل۳fmمی باشد.چون در این فاصله ها انرژی پتانسیل الکترواسناتیکی دو دوترون در حدود ۰.۵MeVهست پس می توانیم با این مقدار انرژی دادن به یکی از دوترونها دافعه کولنی بین دوترونها ر شکسته و واکنش را شروع کنیم که بعد از انجام مقدار۴.۵MeVتولید می شود.(۰.۵MeVانرژی جنبشی به علاوه ۴MeVانرژی آزاد شده) همانطور که می بینید بهترین گزینه واکنش سوم می باشد می توانیم رآکتور خود را طوری طراحی کنیم که دور دیواره بیرونی آن لیتیم مایع تحت فشار جریان داشته باشد.این لیتیم مایع گرمای تولیدی اضافی را از واکنش گرفته و به آب منتقل می کند و با تبدیل آن به بخار باعث می شود که توربین و ژنراتور به حرکت درآیند و برق تولید بشود.

● اما چرا لیتیم؟ قبلا دیدید که مقرون به صرفه ترین واکنش در رآکتور همجوشی واکنش دوتریم . ترتیم است.در این واکنش دیدید که یک نوترون پر انرژی تولید می شد.این مساله یعنی نوترون زایی می تواند سبب تضعیف بخشهایی از رآکتور شود.از طرفی برای محیط زیست و مخصوصا سلامتی کسانی که در اطراف رآکتور فعالیت می کنند بسیار مضر است.اما اگر لیتیم را به عنوان خنک کننده داشته باشیم این جریان لیتیم همچنین نقش مهم کند کنندگی را بازی خواهد کرد.به این صورت که با نوترون اضافی تولید شده در واکنش ترکیب شده و سوخت گران قیمت و بسیار کمیاب رآکتور رو که همان ترتیم است تولید می کند.واکنش دقیق آن به شکل زیر است.البته در این مورد باید ضخامت لیتیم مایع در جریان حداقل یک متر باشد.

● انواع رآکتور: توکامک یکی از انواع رآکتورهای همجوشی هسته ایست که عمل محصورسازی را به خوبی انجام میدهد.طرح توکامک در دهه پنجاه میلادی توسط روسها پیشنهاد شد.کلمه توکامک از کلمات "toroidalnaya", "kamera", and "magnitnaya" به معنی " اتاقک مغناطیسی چنبره ای" گرفته شده است. یکی از دلایل و توجیحاتی که برای چنبره ای بودن محفظه های محصور سازی می شود بیان کرد این است که : توپ پر مویی را تصور کنید که شما قصد دارید موهای این توپ را شانه بزنید. شما هر طور و از هر طرف که بخواهید این کار بکنید همیشه دو طرف از موهای توپ شانه نشده و نامنظم باقی می ماند.حال به جای توپ فرض کنید که یک کره مغناطیسی داریم .میخواهیم که بردارهای میدان در سراسر اطراف این کره یکنواخت و منظم باشند(در واقع همه در یک جهت باشند).بنا به مثال این کار غیر ممکن بوده ونا منظمی در دو طرف کره باعث عدم پایداری محصور ساز می شود.ولی در یک محصور ساز چنبره ای چنین مشکلی وجود ندارد و یکنواختی میدان سراسر محصور ساز(توکامک)باعث پایداری آن می شود.مهم ترین و حیاتی ترین وظیفه یک ابزار همجوشی پایدار نگه داشتن پلاسما است. اسفرومک نوع دیگری از رآکتورهای همجوشی هسته ایست. اسفرومک نوع دیگری از رآکتورهای همجوشیست که بر خلاف توکامک که چنبره ایست شکلی کروی دارد.البته تفاوت اسفرومک با توکامک در این است که در مرکز اسفرومک هیچ جسم مادی ای وجود ندارد. اسفرومک متاسفانه با بی مهری مواجه شد و به اندازه توکامک مورد توجه واقع نشد.در حالی که اسفرومک مدت زیادی بعد از توکامک اختراع شد. در دهه گذشته اغلب تحقیقات در بخش انرژی همجوشی مغناطیسی روی توکامک چنبره ای شکل برای رسیدن به واکنشهای همجوشی در سطح بالا متمرکز شده است. کار توکامک در ایالات متحده وخارج آن ادامه دارد ولی سازمان دانشمندان انرژی همجوشی در حال بازدید از اسفرومک هستند. قسمت زیادی از علاقه تجدید شده به پروژه اسفرومک روی تحقیقات فعالی در لاورنس لیورمور در گروهی به نام SSPX (Sustained Spheromak Physics Experiment) متمرکز شده است.SSPX در ۱۴ژوئن ۱۹۹۹ در مراسمی با حضور نماینده ای از DOE و با همکاری دانشمندانی از Sandia و آزمایشگاه ملی لس آلاموس آغاز به کار کرد.SSPX یک سری از از آزمایشات است که برای این طراحی شده که توانایی اسفرومک را در این مورد که اسفرومک چقدر این کیفیت را داراست که پلاسما های داغ سوخت همجوشی را درون خود داشته باشد مشخص کند . به عقیده رهبر پروژه SSPX آقای David Hill توکامک با دمای بالایی که در آن قابل دسترسیست (بیشتر از ۱۰۰میلیون درجه سلسیوس که بارها بیشتر از دمای مرکز خورشید است)فعلا برنده جریان رهبری پروژه های همجوشی به حساب می آید.با این حال میدانهای مغناطیسی توکامک بوسیله کویل (سیم پیچ) های بیرونی بسیار بزرگ که چنبره رآکتور را کاملا احاطه می کنند تولید می شوند.این کویل های بسیار بزرگ هزینه بسیار زیاد و بی نظمی و اختلالاتی در کار رآکتور خواهند داشت. در حالی که اسفرومک ها پلاسمای بسیار داغ را در یک سیستم میدان مغناطیسی ساده و فشرده که فقط از یک سری ساده از کویل های کوچک پایدار کننده استفاده میکند بوجود می آورد.میدانهای مغناطیسی قوی لازم درون پلاسما با چیزی که دینام مغناطیسی نامیده می شود تولید می شوند.

● انرژی ده کردن: می دانید درنوعی از رآکتورهای شکافت هسته ای بوجود آوردن زنجیره واکنشها بوسیله برخورد دادن یک نوترون پر انرژی با هسته یک اتم اورانیم۲۳۵ انجام می شود.به این صورت که وقتی که این نوترون وارد هسته اتم اورانیوم۲۳۵ می شود آن را به یک هسته اورانیم۲۳۶ تبدیل میکند.از آنجا که این هسته ناپایدار است به سرعت واپاشی می کرده و اتمهای سبکتری به همراه سه نوترون پر انرژی دیگر را تولید می کند. توضیح کاملتر اینکه در هسته های سنگین پایدار مثل اورانیوم بین نیروهای الکترواستاتیکی که مایل هستند ذرات تشکیل دهنده اتم را از هم دور کنند و نیروی هسته ای که آنها را کنار هم نگه میدارد تعادل بسیار حساسی وجود دارد که این تعادل رو می توانیم براحتی و به روشی که گفته شد به هم زده و واکنش شکافت هسته ای را شروع کنیم.واکنش حاصل از یک اتم با تولید کردن سه نوترون پر انرژی دیگر باعث میشود سه اتم اورانیم دیگر وارد واپاشی بشوند.به همین ترتیب واکنش اصطلاحا زنجیره ای میشود. قدر مسلم یک رآکتور همجوشی ایده آل رآکتوریست که در آن واکنشهای زنجیره ای داریم. در واقع هدف اساسی در راه ساخت رآکتور همجوشی هسته ای زنجیره ای کردن آن است. اگر قرار باشد که ما در این راه انرژی صرف کنیم تا یک مقدار کمتر از آن را بدست بیاوریم مطمئنا این واکنش نه زنجیره ایست نه مفید.دانشمندان این رشته مفهومی به نام گیرانش را تعریف کرده اند که به معنی این است که مقداری انرژی صرف شروع واکنش کنیم و انرژی بیشتر از سلسله واکنشها بگیریم.در واقع در شرایط گیرانش واکنش زنجیره ای میشود.یعنی نه تنها انرژی تولیدی یک واکنش برای انجام واکنش بعد کافیست بلکه مقدار زیادی از آن هم اضافه است ومیتواند در اختیار ما برای تولید برق قرار بگیرد. اگر بخواهیم توکامک یا هر وسیله دیگر که همجوشی در آن انجام می شود توان مفید داشته باشد یعنی به ما انرژی بدهد باید شرایط خاصی داشته باشد. برای آنکه احتمال برخورد ذرات(یونهای) نامزد همجوشی بالا برود اولا باید دمای خیلی بالایی درون آن تولید بشود و رآکتور هم بتواند بخوبی دمای بالا را تحمل کند.(این دما در محدوده ده به توان هشت درجه کلوین می باشد!)دوما رآکتور باید این توانایی را داشته باشد که درونش چگالی زیاد از یونها را وارد کرد و سوم اینکه زمان محصور سازی در آن طولانی باشد. دمای بالا برای آن است که بتوانیم تقریبا مطمئن باشیم که می توانیم از سد محکم پتانسیل کولنی هسته ها بگذریم.چگالی زیاد هم برای این است که هر چه بیشتر احتمال برخورد های کارا بالا برود. در این مسیر قانونی وجود دارد که نام آن معیار لاوسون است.به کمک این معیار می شود محاسبه کرد که آیا شرایط طوری هست که واکنش به گیرانش برسد یا نه. معیار لاوسن = باید: مقدار چگالی*مدت زمان محصور سازی > ده به توان۲۰ذره در متر مکعب باشد تا این واکنش به گیرانش برسد(البته بستگی مستقیم با دمای پلاسما دارد) اما به طور دقیق تر: برای رسیدن به شرایط مطلوب درواکنشهای گرما هسته ای که در آنها از سوخت دوتریم - ترتیم استفاده می شود دمای پلاسما (T) باید در محدوده یک الی سه ضرب در ده به توان هشت درجه کلوین و زمان محصورسازی(تی ای)(تی اندیس E) باید در حدود یک الی سه ثانیه و چگالی (n) باید حوالی یک الی سه ضرب در ده به توان بیست ذره بر متر مکعب باشد. برای آغاز به کار رآکتور یعنی برای رسیدن به کمینه دمای حدود ده به توان هشت کلوین باید از وسیله گرما ساز کمکی استفاده کرد.بعد از محترق شدن سوخت مخلوط پلاسما باذرات آلفایی که در اثر احتراق اولیه بوجود اومده اند گرم شده و می توانیم دستگاه کمکی را از مدار خارج کنیم.از آن به بعد سرعت فعالیتهای همجوشی با افزایش دادن چگالی پلاسما افزایش پیدا می کند.با این وجود افزایش چگالی به بالای مرزهای تعیین شده و مطمئن به معنی به هم خوردن پایداری پلاسما و یا اینکه خاموش شدن رآکتور را در پی خواهد داشت یا فاجعه.به عبارت دیگه (در صورت افزایش چگالی پلاسما) برای پایدار کردن پلاسما زمان محصور سازی و دمای احتراق و صد البته حجم پلاسما و نقطه پایداری پلاسما با افزایش چگالی بالا تر رفته و شرایط را برای کار سخت تر می کند.به حالت تعادل در آوردن این ملزمات با شکل بندی رآکتور در کوچکترین اسپکت ریتو که به شکل بندی مغناطیسی آن بستگی دارد مقدور میشود. نسبت R به a را اسپکت ریتو می گویند.

● خروج پسماندها: طبق شکل زیر که تصویری از سطح مقطع رآکتور می باشد نحوه کنترل و خارج کردن پسماندهای واکنش که همان هلیوم باشند را مشاهده می کنید.

● واقعیت: ITERاسم مجموعه ایست که اولین رآکتور همجوشی جهان را که از نوع توکامک خواهد بود در فرانسه خواهند ساخت.این مجموعه متشکل است از کشورهای: روسیه اروپا ژاپن کانادا چین ایالات متحده و جمهوری کره. آنها در این راه از فوق هادی ها برای قسمت های مغناطیسی رآکتور استفاده می کنند.توان خروجی این توکامک ۴۱۰ مگا وات خواهد بود.


برچسب‌ها: اتم, هسته, واکنش های هسته ای, انرژی هسته ای, همجوشی هسته ای
+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

چرا قلب سمت چپ و کبد سمت راست است ؟

در ظاهر وقتی به بدن انسان نگاه می‌کنیم همه چیز متقارن و قرینه به نظر می‌رسد اما در داخل بدن چطور؟ بعضی از ارگان‌ها در بدن تک هستند. سوالی که ذهن بسیاری از محققان را به خود جلب کرده این است که چرا برخی از اندام‌های مهم بدن مثل قلب در سمت چپ قرار گرفته‌اند حال آنکه طبیعت به‌طور کلی جهت راست را می‌پسندد؟ ...

ما دو دست، دو پا، دو گوش، دو چشم، دو شش و دو نیم‌کره مغز داریم اما یک دهان، یک قلب، یک معده و یک کبد داریم. تا به حال به این موضوع توجه کرده‌اید که چرا مثلا دماغ و دهان ما در وسط قرار گرفته‌اند ولی قلب در سمت چپ و کبد در سمت راست است؟

جنین در اوایل بارداری شکلی متقارن دارد. در دو هفتگی اجزایی مثل کمر، شکم، سر و پا شکل گرفته‌اند و جفت که از ۲۰۰ تا ۳۰۰ سلول به هم چسبیده درست شده روی آن قرار گرفته است. هر یک از سلول‌های جفت مجهز به نوعی مژه خاص است که در جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخد. طی این چرخش مژه‌ها کیسه‌های کوچک ۳/۰ تا ۵ میکرون دیامتری را حرکت می‌دهند و آن را به سمت چپ جنین می‌فرستند. این کیسه‌ها وقتی به این ناحیه رسیدند، می‌ترکند و مولکول‌های موجود در آنها ژن‌هایی موسوم به ژن‌های جهت‌یاب را فعال می‌کنند. وقتی یک جنین رشد می‌کند این ژن‌ها ارگان‌های مختلف را راهنمایی می‌کنند تا چپ و راست را شناخته و در جایگاه خود قرار بگیرند. جالب است بدانید در برخی مواقع این ژن‌ها دچار اشتباه می‌شوند و به همین دلیل گاهی با انسان‌هایی مواجه می‌شویم که مثلا قلبشان در سمت راست قرار دارد.

● همه چیز به همین سادگی نیست

گفتیم که در هنگام شکل گرفتن، ارگان‌ها به کمک ژن‌های جهت‌یاب جایگاه خود را تشخیص می‌دهند. قلب که در ابتدا شبیه به قلب یک ماهی است در جایگاه خود رشد کرده و ابتدا به دو قسمت و شبیه قلب قورباغه می‌شود بعد مانند قلب مار به سه قسمت تقسیم شده و در نهایت به چهار قسمت تقسیم می‌شود.

اما نکته جالب اینجاست که قلب نیز قرینه بوده و دو قسمت یا دو نیمه دارد. نیمه‌ای که در سمت راست قرار دارد به قلب ریوی معروف است و وظیفه آن فرستادن خون بدون اکسیژن به شش‌هاست. نیمه چپ قلب که بزرگ‌تر است خون اکسیژن‌دار را از ریه به ارگان‌ها می‌فرستد. می‌بینید که قرینه بودن در اینجا نیز حکم‌فرما است!

● وقتی قلب به راست می‌رود

گاهی پیش می‌آید که قلب افراد به سمت راست متمایل می‌شود اما این موضوع نگران‌کننده نیست. به گفته متخصصان اگر تمامی ارگان‌ها در بدن برعکس شوند هیچ اتفاق خاصی رخ نمی‌دهد اما مشکل اینجاست که معمولا عکس شدن جهت اندام‌ها هیچ گاه به طور کامل اتفاق نمی‌افتد و همین موضوع می‌تواند سبب بروز اختلالاتی در کارکرد اندام‌ها شود.

● پس چرا قلب سمت چپ است؟

علت اصلی این موضوع هنوز روشن نشده است اما به گفته محققان یک دلیل می‌تواند با توجه به این نکته که انسان‌ها معمولا راست دست هستند و قلب در سمت چپ قرار دارد، این باشد که به قلب فشار زیادی وارد نشود و این ارگان حیاتی بتواند به راحتی اعمال خود را انجام دهد.


برچسب‌ها: حکمت خلقت, رازهای آفرینش, قلب, کبد
+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

تأثير ميدان هاي مغناطيسي بر تصميمات انسان

حتي راست دست ها نيز زماني که مغزشان توسط ميدان هاي مغناطيسي تحريک مي شود، با دست چپ به برداشتن اشياء يا چيز هاي ديگر اقدام مي کنند.  اين واقعيت به معناي رقابت بين نيمکره هاي مغز براي کنترل روي حرکات ما است.

به گزارش روزنامه الکترونیکی دانش و فناوری ـ ستنا، همان گونه که مشهور است، افراد بشر به دو دسته چپ دست و راست دست تقسيم مي شوند. البته ما براي تکاليفي که با تمرکز اندکي انجام مي شوند ـ مثل دست بردن به اشياء روزمره ـ اغلب از دست ضعيف تر استفاده مي کنيم.

به گفته دانشمندان دانشگاه کاليفرنيا در برکلي آمريکا، تصميم گيري در مورد اين که کدام دست مورد استفاده قرار گيرد را مي توان با کمک به اصطلاح تحريک هاي مغناطيسي نفوذی (TMS) تحت تأثير قرار داد. در اين روش مغز با يک ميدان مغناطيسي قوي از خارج بدن تحريک مي شود.

محققان براي تحقيق خود از يک دستگاه TMS استفاده کردند تا در 33 فرد راست دست بخشي از سمت چپ لوب پيشاني را تحت تأثير قرار دهند. اين منطقه نقش مهمي در پردازش روابط فضايي و برنامه ريزي حرکات دارد. در اين حين، نيمکره چپ، دست راست و نيمکره راست، دست چپ را کنترل مي کند. اين کنترل زماني که شرکت کنندگان قرار بود به اهداف احتمالي دست پیدا کنند، توسط ميدان هاي مغناطيسي مختل شد.

همان گونه که دانشمندان در مجله گزارشات آکادمي ملي علوم گزارش کرده اند، شرکت کنندگان در حين دستکاري تمايل به استفاده از دست چپ داشتند. نتايج حاکي از آن هستند که قبل از تصميم گيري براي به کارگيري يک دست نوعي رقابت بين دو نيمکره مغز ايجاد مي شود. به گفته فلاويو اوليويرا، سرپرست اين تحقيق، بشر با دستکاري در اين رقابت تأثير اختلالي بر عملکرد دست راست مي گذارد و به دست چپ شانس بيشتري براي برد مي دهد.

دانشمندان توضيحي براي چگونگي وقوع اين رقابت نيافته اند. اما به نفع ماست که بر حسب موقعيت، استفاده از دستانمان را تغيير دهيم. اوليويرا مي گويد: «در وسط فرآيند تصميم گيري همه چيز ممکن است تغيير يابد و ما بايد خود را براي آن آماده کنيم.»

به نوشته روزنامه آلمانی سوددویچ اين محققان اميدوارند که اطلاعاتشان تنها به درک چگونگي تصميم گيري ما کمک نکند. بلکه آنان در اين فکر هستند که چگونه مي توان با TMS به قربانياني کمک کرد که در پي حملات مغزي يا ديگر جراحت هاي مغزي ديگر قادر به استفاده درست از اعضا بدن خود نيستند.


برچسب‌ها: مغناطیس, اثر مغناطیس, میدان مغناطیسی
+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

ال نینو L-Nino

رویداد ال نینو / نوسان جنوبی یکی از مهمترین و شاخص ترین رویداد هایی است که منجر به ظهور نا بهنجاری های بزرگ آب و هوایی در بسیاری از نقاط جهان می شود . هواشناسان و اقیانوس شناسان جهان در سالهای اخیر مطالعات زیاد و دقیقی در مورد مکانیزم ایجاد ال نینو و تاثیرات متقابل جو و اقیانوس انجام داده اند ، بویژه مطالعات گسترده ای در ارتباط با ناموزونی دما در سطح دریا و نوسانات فشار جو در سالهایی که ال نینو رخ می دهد انجام گرفته است ، مجموعه این تغییرات را بنام نوسانات جنوبی می نامند که با کلمه اختصاری ENSO (ElNino Southern Oscillation )یعنی ترکیبی از دو کلمه ال نینو و نوسانات جنوبی است بکار می رود . برای نخستین بار واکر (1932) و بلیس (1937) بر وجود نوسانی در فشار سطح و در مقیاس جهانی اشاره کردند و آن را نوسان جنوبی SO نامیدند . بدین سان SOیک الگوی ارتباط از راه دور جهانی در اتمسفر است و به دلیل تمیز آن از سایر الگوهای ارتباط از راه دور ( بویژه نوسانات اطلس شمالی و آرام شمالی ) جنوبی نامیده شده است . مراکز عمل SO توسط یک گردش مداری شرق به غرب در امتداد صفحه استوا همراه با صعود هوا در غرب اقیانوس آرام و نزول هوا در شرق اقیانوس آرام به یکدیگر مربوط می شود و به این ترتیب گردش شکل می گیرد که توسط بژرگنس (1969) گردش واکر نامیده شد . ال نینو مولفه اقیانوسی ENSO می باشد و با دگرگونیهای بزرگ در دماهای سطح دریا در منطقه آرام حاره ای پدیدار می گردد .

مشخصات ال نینو :

در طول پدیده ال نینو باد ها در استوا بر روی اقیانوس از غرب به شرق می وزند . این بادها در سطح آب اقیانوس جابجا شده و آبهای گرم سطح اقیانوس را که بوسیله خورشید در مناطق گرمسیری حرارت دیده اند ، به سواحل غربی شمال و جنوب قاره آمریکا می آورد . به دنبال آبهای گرم ، بارندگی نیز به سمت مشرق متمایل می شود ، به همراه سیل در پرو و خشکسالی در اندونزی و استرالیا . نشانه کلیدی ال نینو ، افزایش دمای غیر عادی در امتداد و هر دو طرف خط استوا در اقیانوس آرام مرکزی و شرقی است . این جریان هر چند سال یکبار با یک گرمایش عظیم و غیر معمول همراه می شود . بطوری که در این حال دماهای سطح دریا حداقل برای چند ماه پیاپی در 3 تا 5 محل ساحلی بالای حد نرمال می رود . و در پی آن دمای سطح دریا برای یک سال و یا حتی بیشتر بصورت غیر عادی باقی می ماند و برای برگشت به شرایط عادی منطقه ، حداقل تا ژانویه یا مارس آینده زمان لازم است .

 ال نینو اصولاً تغییراتی در موقعیت تندبادها بوجود آورده و موجب پدید آمدن رفتارهای آب و هوایی غیر معمول در کره زمین می گردد . تغییرات در تند بادها که توسط ENSO صورت می گیرد بر آب و هوا نه تنها در شمال و جنوب قاره آمریکا بلکه در نقاط دوردستی همچون آفریقا و نواحی جنوبگان تاثیر می گذارد .

 در حالت عادی آب و هوای نواحی گرمسیری منطقه غرب دارای دمای بیشتر از 10 درجه سانتیگراد نسبت به سواحل شرق پرو و اکوادور می باشد . فشار هوا در بالای آب های گرم کاملاً پایین است . هوای مرطوب برخاسته از منطقه باعث تشکیل ابر های سنگین و بارانهای شدیدی مشابه بارانهای جنوب شرق آسیا ، گینه نو و شمال استرالیا می شود. که نهایتاًمنجر به افزایش بارندگی در مناطق جنوبی آمریکا و پرو و خشکسالی در قسمت غربی اقیانوس آرام که استرالیا و کشور های مجاور را نیز تحت تاثیر قرار می دهد ، می گردد . در طی یک رویداد ال نینو نابهنجاری های دمای سطح دریا ، سطحی به وسعت 5 میلیون کیلومتر مربع را در طی مراحل انتقال تا تکامل پوشش می دهد .

دلایل وقوع ال نینو :

گردش واکر : این گردش یک گردش اتمسفری ، در صفحه ای عمود بر استوا می باشد که با صعود هوا در غرب آرام استوایی و نزول هوا در شرق آرام استوایی شکل می گیرد و همراه با آن بادهای سطحی شرقی و بادهای غربی فوقانی به موازات استوا در سطح وسیعی از حوضه آرام استوایی ایجاد می شود . در واقع گردش واکر اتمسفر ، به گرادیان دمای سطح دریا در طول استوا ، میان دماهای بالا در غرب آرام استوایی و دماهای پایین در شرق آرام استوایی می باشد و قویاً در ارتباط با رویداد ENSO است .

حال این گرادیان دما در سطح دریا چگونه شکل می گیرد ؟

 

 در شرایط عادی منطقه ، در غرب آرام حاره ای به واسطه بادهای تجارتی جنوب شرقی نسبتاً آرام ، گرایش حاصل از تشعشع خورشیدی موجب گرم شدن آبهای اقیانوس می شود .

به طور همزمان بادهای تجارتی جنوب شرقی موجب فرا رفت آبهای گرم به سمت غرب می شوند . بنابراین در غرب آرام حاره ای یک انباشتگی از آبهای با دما های بالا بوجود می آید و تراز دریا در این منطقه بالا است . حال به دلیل تنش باد شرقی در آرام استوایی حرکتی به سمت قطب در لایه اکمن اقیانوسی ایجاد می شود و در پی آن به دلیل پیوستگی ، فراجهندگی آب سرد در نواحی مرکزی و شرقی آرام استوایی به وجود می آید که این علتی بر وجود زبانه آب خنک در نواحـــــی مــرکزی و شرقی آرام استوایی می باشد . بدین ترتیب در شرایط عادی منطقه ، در غرب آرام استوایی آبهای سطحی با دماهای بالا و در مرکز و شرق آرام استوایی ، زبانه ای از آبهای سطحی با دماهای پایین وجود دارد . حال در نواحی استوایی توزیع فعالیتهای همرفتی قوی در اتمسفر به میزان زیادی به همگرایی بادهای تجارتی و دمای سطح دریا بستگی دارد به طوری که منطقه همگرایی درون حاره ای (ITCZ - Inter Tropical Convergence Zone) و منطقه همگرایی آرام جنوبی (SPCZ - South Pacific Convergence Zone) بر روی مناطقی واقع شده اند که دارای آب های سطحی با دمای بالاتر از 27 درجه سانتیگراد می باشند . بنابراین در غرب آرام استوایی توسط بادهای تجارتی همگرایی و در نتیجه صعود هوای گرم و مرطوب اتفاق می افتد و به دنبال آن در اثر فعالیتهای همرفتی و بارندگی ، گرمای نهان به طور گسترده ای در اتمسفر فوقانی آزاد می شود و در این حال زمینه ای مساعد جهت یک شارش برگشتی به سمت شرق و به موازات استوا در اتمسفر فوقانی پدید می آید و در پی آن هوای خشک در شرق آرام استوایی نزول می کند . بنابراین در شرق آرام استوایی ناحیه پر فشار سطحی و در غرب آرام استوایی ناحیه کم فشار سطحی شکل میگیرد و به دلیل گرادیان فشار به وجود آمده ، حرکتی از شرق به غرب در سطح و موازات استوا ایجاد شده و بدین سان گردش واکر که حاصل گرمایش آدیاباتیک در نواحی استوایی است شکل می گیرد . همراه با بادهای تجاری جنوب شرقی قوی، گردش واکر شدت می یابد اما قدرت گردش واکر با دمای سطح دریا در شرق آرام استوایی نیز در ارتباط است به این ترتیب زمانی که دماهای سطحی دریا در شرق آرام استوایی پایین تر از حد نرمال است (شرایط عکس ال نینو که لانینا نام گرفته است ) بادهای تجاری و گردش واکر در قویترین وضعیت خود قرار دارند . تحت این شرایط ، شرق استرالیا ، اندونزی و هندوستان از هوایی مرطوب و باران زا برخوردارند و شرق آرام استوایی هوای خشک حاکم است واین شرایط عادی منطقه می باشد . اما زمان وقوع رویداد ENSO یعنی شرایط غیر عادی منطقه ، زمانی است که گردش واکر ضعیف شده و به دنبال آن هوای خشک و کم باران حاکم می شود .

راههای مشاهده ، ثبت و اندزه گیری :

نوسان جنوبی یک رفتار الاکلنگی در تودة اتمسفری است که مستلزم تبادل هوا میان دو نیمکره شرقی و غربی بوده و در عرضهای جغرافیایی حاره ای و جنب حاره ای متمرکز می باشد . مراکز عمل آن اطراف اندونزی و شرق آرام جنوبی در بخش حاره ای است . زمانی که فشارهای سطح در شرق آرام جنوبی حاره ای (تاهیتی در 17 درجه جنوبی و 150 درجه غربی ) بالای نرمال است در بیشتر نواحی غرب آرام جنوب حاره ای (داروین در 12 درجه جنوبی و 130 درجه شرقی ) فشارهای سطح زیر حد نرمال است، که این فاز سرد نوسان جنوبی نام گرفته و با پدیده لانینا (عکس ال نینو ) همراه است . در این حالت دماهای سطح دریا در شرق آرام جنوبی حاره ای پائین تر از نرمال است و بادهای تجارتی و گردش واکر در قویترین وضعیت خود قرار دارند . اما زمانی که فشارهای سطح در شرق آرام جنوبی حاره ای پائین تر از نرمال است در اکثر نواحی غرب آرام جنوبی حاره ای فشار های سطح بالاتر از نرمال است و این شرایط فاز گرم نوسان جنوبی نام گرفته و در اکثر مواقع با پدیده ال نینو همراه است . با اندازه گیری فشارهای سطح در حوزة آرام جنوبی حاره ای یک شاخص اتمسفری (Southern Oscillation Index-SOI) برای نوسان جنوبی به صورت زیر تعریف شده است :

 اگر فشار تاهیتی منهای فشار داروین عددی مثبت شود شرایط غیر ال نینو است و اگر فشار تاهیتی منهای فشار داروین عددی منفی شود شرایط ال نینو برقرار است .

به طور کلی مدارکی قوی وجود دارد دال بر اینکه یک گرمایش کلی در اتمسفر جهانی در حدود چند ماه بعد از یک رویداد قوی ال نینو به وجود می آید . بر این اساس پروفسور ویرتکی از دانشگاه هاوایی در سال 1985 پیشنهاد نمود که مقیاس زمانی برای وقوع رویداد ال نینو بایستی با محاسبه زمان لازم برای اندوختن آب گرم در مناطق حاره ای جهت شارژ سیستم تعیین شود زیرا به هنگام ظهور ال نینو حرارتی شارژ شده به سمت عرض های جغرافیایی بالا و نیز به داخل اتمسفر آزاد می شود . در طول مرحله تکامل ، یک پریشیدگی به شکل منبع حرارتی در غرب آرام استوایی ایجاد می شود و این منبع حرارتی یک سلسله رویدادهایی را ایجاد می نماید و سرانجام شرایط غیر ال نینو در منطقه حاکم می شود .

 

 برای گرد آوری داده های لازم NOAA از یک شبکه چند شناوری استفاده می کنند که دما و جریان ها و بادهای خطوط استوایی را اندازه گیری می کند . این شناورها به طور روزانه داده میفرستند که بلافاصله در دسترس محققان و پیش بینی کنندگان در سراسر دنیا قرار می گیرد .

در اقیانوس آرام استوایی ، ال نینو به روشهای مختلفی هم چون ماهواره ها ، شناورهای متصل به لنگر گاه ها ، تجزیه و تحلیل سطح دریا و XBT ها ردیابی می شود . بسیاری از این سیستمهای بررسی اقیانوس جزیی از برنامه «اقیانوسهای گرمسیری ـ اتمسفر جهانی » بوده اند و هم اکنون در طرح « سیستم بررسی ENSO » به کار گرفته شده اند .

تاثیر ال نینو بر محیط و زندگی بشر :

همراه با رویداد ال نینو تولیدات بیولوژیکی به دلیل کاهش فرا جهندگی آب سرد در سرتاسر سواحل پرو و اکوادور کاهش می یابد که این سبب مرگ و میر ماهیان و به خصوص ماهی کولی که غذای عمدة پرندگان دریایی است می شود . به دنبال مرگ و میر ماهیان ، میلیونها پرنده دریایی به علت عدم وجود غذای عمدة خود یعنی ماهی کولی در ساحل نابود می شوند که این لطمه اقتصادی جبران نا پذیری را در صنایع ماهیگیری و کود مرغ ( دریایی ) گیری برای کشور های پرو و اکوادور به بار می بارد . از آسیب های محلی دیگر ، بارندگی های سیل آسا در بخش هایی که به طور معمول لم یزرع سواحل پرو و اکوادور است که سبب ته نشست های گلی و تخریب شالوده این مناطق می شود و در مجموع به دلیل شرایط نا به هنجار به وجود آمده ، پدیده ال نینو در منطقه به عنوان فاجعه طبیعت شناخته شده است . همچنین این پدیده رابطه ای قوی با خشکسالی در هند ، شرق استرالیا ، مالزی ، اندونزی و کلاً آسیای جنوب شرقی دارد . مثلاً ال نینوی 1983–1982 که شدید ترین رویداد اقلیمی دریایی از این نوع بوده است موجب انقال زنجیره باران های حاره ای به طرف شرق و مرکز اقیانوس آرام گردید . که این مطلب از تفسیر نقشه های ماهواره ای و تشعشعات موج بلند بازتابیده از سطح اقیانوس ثابت شده است . از نتایج این واقعه بارانهای شدید به مقدار 2000 میلیمتر و جاری شدن سیل های مخرب در جنوب اکوادور و شمال شرق پرو می باشد .

اطلاعاتی در مورد واژه ال نینو :

ال نینو لغتی اسپانیولی و به مفهوم پسر بچه و با تعمیم معنا ، کودک مسیح است . علت این نام گذاری به دلیل اعتقادات قلبی و مذهبی سکنه ساحل نشین کشور های اکوادور و پرو است . عبارت ال نینو در اصل به یک جریان گرم و ضعیف سالیانه اطلاق می شود که حدوداً در زمان کریسمس به سمت جنوب در امتداد سواحل پرو و اکوادور جریان می یابد . از این رو کودک مسیح نامیده شده است . لانینا (Lanina) یعنی دختر کوچک و بعضــی مواقع (El-viejo) یا (Anti Elnino ) خوانده می شود .


برچسب‌ها: ال نینو
+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

کاربردهای لیزر

وقتی لیزر کشف شد هیچ کس نمی دانست فایده و کاربرد آن چیست. در روزهای نخستین کشف لیزر این جمله خیلی مشهور بود:" راه حلی در انتظار یک مسئله". زمان زیادی لازم است تا یک کشف جدید بتواند به طور ملموس و کاربردی مورد استفاده قرار گیرد.

بله ممکن است 30 سال و یا بیشتر طول بکشد تا مردم اهمیت واقعی یک اکتشاف را دریابند. امروزه لیزر در زمینه های مختلفی نظیر تحقیقات و پژوهش ها، ارتباطات، صنعت، پزشکی و حفاظت از محیط زیست به کار گرفته می شود.

کاربردهای صنعتی لیزر

امروزه لیزر در گستره وسیعی از کاربردها در صنعت یافت می شود، مثلاً در ابزارهایی نظیر وسایل نشانه گیری یا اندازه گیری در صنعت کارخانه ای. لیزر برای اندازه گیری دقت گردی گلوله یاطاقان ها مورد استفاده قرار می گیرد. به این شکل که پراکندگی یک نور لیزری هنگام بازتاب از سطح گلوله مورد مشاهده و بررسی واقع می شود.

دیگر استفاده آن اندازه گیری نوارهای فولادی با استفاده از نور لیزری برای بررسی ضخامت نوار است. در صنعت آسیاب کردن خمیر کاغذ، غلظت آب قلیایی با مشاهده چگونگی بازتاب پرتو لیزری از آن اندازه گیری می شود.

در ضمن لیزرمی تواند نقش یک تراز حبابدار را هم داشته باشد و یک پرتو لیزری با جارو کردن یک سطح می تواند هموار بودن سطح را نشان دهد. برای مثال، این روش برای ساختن دیوار زمین های در حال ساخت مورد استفاده قرار می گیرد. در صنعت معدن لیزر جهت حفاری را نشان می دهد.

کاربردهای زیست محیطی

فن آوری لیزر حتی در زمینه محیط زیست هم کاربرد دارد. یک نمونه اش، قابلیت تعیین میزان سم وارد شده به محیط از یک محفظه مملو از دود، آن هم از فاصله دور است.

نمونه های دیگر شامل قابلیت پیش بینی و اندازه گیری اوزون و دود و مه فتوشیمیایی، چه در سطح زمین – که مورد نیاز نیست – و چه در لایه های بالاتر جو – که به آن نیاز است – می شود. ضمن این که لیزر نقش عمده ای در تصفیه آب فاضلاب ها دارد.

ارتباطات

لیزر به عنوان یک منبع نوری در تمامی فیبرهای نوری مورد استفاده قرار می گیرد. پهنای باند این فیبرها 100 هزار برابر بیشتر از یک کابل مسی معمولی است. لیزر نسبت به تداخل میدان های الکتریکی و مغناطیسی خارجی حساس نیست و شنیدن مکالمه تلفنی دیگری به ندرت اتفاق می افتد.

فیبرهای نوری در انتقال داده ها و مخابرات در سراسر دنیا به وفور یافت می شوند.

تحقیقات

لیزر به مهم ترین ابزار پژوهشی در زمینه های فیزیک، شیمی، زیست شناسی و پزشکی در سراسر دنیا تبدیل شده است و در موارد زیر استفاده قرار می گیرد:

• ثبت فرآیندهای شیمیایی فراسریع ( بسیار سریع ) نظیر تشکیل پیوندهای شیمیایی اتم ها برای تشکیل مولکول ها.

• مطالعه شکاف سلولی ( دو نیم شدن سلول ها ) و یا ورود ویروس ها به سلول.

• کاهش بسیار زیاد دمای مولکول ها.

• انتقال بیشترین انرژی ممکن به مواد مختلف در یک بازه زمانی کوتاه برای دریافت انواع گسیل های مختلف.

پزشکی

لیزر در پزشکی برای پیشرفت کارهای دقیقی مانند جراحی ها استفاده می شود. جراحی مغز نمونه ای از یک جراحی دقیق و ظریف است که جراح نیاز دارد ناحیه مورد نظرش را با دقت بسیار زیاد مورد بررسی قرار دهد. برای اطمینان بیشتر، لیزرها هم به منظور اندازه گیری و هم به منظور نشانه گیری ناحیه تحت درمان کاربرد دارند. ماه گرفتگی، زگیل و تغییر پوست به سادگی با یک لیزر غیر متمرکز از میان می روند. این جراحی ها هم با سرعت بیشتری انجام می گیرد و هم سریع تر بهبود می یابد و بهتر از همه آن که نسبت به جراحی های معمولی که با تیغ جراحی صورت می گیرند، درد کمتری دارد .


برچسب‌ها: لیزر, کاربرد های لیزر
+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

واکنش های هسته ای

عبارت واکنش های هسته ای به طور کلی به فرآیندی اطلاق می شود که در آن هسته اتم از طریق بر همکنش با ذرات بنیادی یا سایر هسته های اتمی تغییر پیدا می کند.

چنین تغییراتی می تواند خیلی عمیق باشد. نبدیلات هسته ای نیز ممکن است از طریق یک تجزیه رادیواکتیو بوقوع بپیوندد. این تبدیلات به طور خود به خود و بدون تاثیر عوامل خارجی نیز بوقوع می پیوندد که عبارتند از تجزیه منفی و مثبت، گاما، شکافت خود بخود، تجزیه پروتون، ذرات سنگین تر نظیر کربن و نئون و تجزیه های تاخیری. اولین واکنش هسته ای مصنوعی در سال 1919، به وسیله رادرفورد مشاهده شد. او نشان داد که ضمن تاثیر ذرات آلفا حاصل از تجزیه پلوتونیوم-214 روی اتم های نیتروژن، تشکیل پروتون را می توان شناسایی کرد که طبق واکنش های مختلف بوجود می آیند.

واکنش های هسته ای شباهت بسیاری با واکنش های شیمیایی دارند. تفاوت های عمده آنها عبارتست از:

الف) در واکنش های شیمیایی، تغییرات جرم قابل توزین و مشاهده است، در حالیکه در واکنش های هسته ای، با تغییرات اتم ها به صورت تک تک سر و کار داریم. بنابراین در واکنش های هسته ای همواره صحبت از اتم ها است. در حالیکه در واکنش های شیمیایی کمیت اندازه گیری، مول می باشد. تغییرات انرژِی در واکنش های هسته ای به واحد الکترون ولت بیان می شود ولی در واکنش های شیمیایی، واحد نجش تغییرات انرژی ژول است.

ب)در واکنش های شیمیایی عناصر شرکت کننده در تبدیل دست نخورده باقی می مانند و فقط پیوندهای بین اتم ها تغییر می کنند. در واکنش های هسته ای نوکلوییدهای دیگری تشکیل می شوند که الزاما به همان عنصر تعلق ندارند.

ج)انرژی آزاد شده در واکنش های شیمیایی اغلب کمتر از واکنش های هسته ای می باشد. فقط در شبکه بلوری بخش قابل توجهی از ماده به انرژی تبدیل می شود.

رادیواکتیویته

در اتمهای یک عنصر، چنانچه پروتون ها و نوترون هایشان به صورت ناپایداری چیده شده باشند، آن عنصر رادیواکتیو  یا تابش زا خواهد بود. یک اتم رادیواکتیو در اثر عدم تعادل مناسب میان تعداد پروتون ها و نوترون های خود، در پی یافتن آرایشی پایدار دچار واپاشی رادیواکتیو می شود.

این واپاشی ها بطور کاتوره ای نسبت به زمان رخ می دهند ولیکن تعداد زیادی از مواد رادیواکتیو، طول عمر قابل پیش بینی دارند.

واپاشی

در بسیاری از موارد،گسیل نوکلئون ها، الکترون ها یا پوزیترون ها منجر به حالت برانگیخته ای از هسته می شود که آن هسته نیز این انرژی برانگیختگی را به شکل فوتون های بسیار متعددی از دست می دهد. بازگشت به حالت اولیه، بطور معمول 10 به توان -13 ثانبه بعد از واپاشی آلفا و بتا رخ می دهد ولیکن در برخی موارد، انتقال به حالت پایه، نتیجه ای ممنوعه در حالت ایزومتریک دارد که به طور مستقلی از طریق تشکیل آن، واپاشی می شود. واپاشی آلفا برای هسته های سنگینی که عدد اتمی Z بیشتر از 83 دارند مشاهده شده است و برای برخی از گروه های هسته بسیار دورتر از خط پایداری بتا این اتفاق می افتد. رادیونوکلوئیدهایی که نیمه عمر بسیار بالایی دارند، بیشتر گسیل کننده آلفا هستند. گسیل پروتون برای هسته هایی یافت شده است که تعداد زیادی پروتون دارند و از خط پایداری بتا فاصله زیادی دارند و معمولا به صورت یک روند دو مرحله ای پس از واپاشی ظاهر می شوند. محصولات رایج واپاشی، با سه حرف اول الفبای یونانی یعنی آلفا،بتا و گاما نام گذاری شده اند.

با افزایش عدد اتمی، خودبخودی شروع به رقابت با واپاشی آلفا می کند. در واپاشی آلفا یک هسته هلیم از هسته می گریزد. گسیل آلفا تعداد پروتون ها و نوترون ها را به میزان 2 واحد کاهش می دهد. واپاشی آلفا بیشتر در هسته های با جرم زیاد رخ می دهد که تعداد پروتون هایش نسبت به نوترون هایش بسیار بیشتر است. یک ذره آلفا با داشتن دو پروتون و دو نوترون، ترکیب بسیار پایداری از ذرات است. بسیاری از هسته ها که جرم بیشتری از سرب دارند، بدین طریق واپاشی می شوند.

مثلا پلوتونیم-210 را که به واسطه گسیل ذره آلفا واپاشی می شود، در نظر بگیرید. هسته پلوتونیم، 84 پروتون و 126 نوترون دارد. نسبت پروتون ها به نوترون ها 0.6670 است. هسته بوجود آمده 82 پروتون و 124 نوترون دارد که نسبت پروتون به نوترون آن 0.661 است، همین تغییر کم در نسبت کافیست تا هسته به حالت پایداری بیشتری برسد.

 

واپاشی بتا می تواند هم با گسیل یک الکترون و هم پادنوترینو و یا با گسیل پادذرات آنها، یعنی یک پوزیترون و نوترینو انجام شود. واپاشی بتا منجر به تغییر تعداد پروتون و نوترون موجود در هسته با تبدیل یک اتم به اتم عنصری دیگر می شود. عکس واپاشی بتا، شامل جذب یک الکترون توسط هسته است.

در واپاشی گاما، فوتون با انرژی بالا، هسته را ترک می کند و موجب می شود تا هسته به حالت پایدار و انرژی پایین برسد. در این فرآیند، تعداد پروتون ها و نوترون ها در هسته تغییر نمی کند، در نتیجه، اتم های مادر و دختر، هر دو یک گونه عنصر شیمیایی هستند.

در واپاشی گاما، در یک هسته، فوتون گسیل شده و هسته پس زده شده، هرکدام یک میزان انرژِی معین، پس از واپاشی به دست می آورند. این انرژی مشخص، تنها میان دو ذره تقسیم می شود.


برچسب‌ها: اتم, هسته, واکنش های هسته ای, انرژی هسته ای
+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

آبِ ‌شیرین‌ با فناوری نانو

نياز به آب شيرين

اگر از بالاي جو، به کره زمين نگاه کنيد مي‌بينيد که بخش زيادي از کره زمين را آب تشکيل داده است. منابع آب بر روي کره زمين عبارتند از: درياها، اقيانوس‌ها، آب‌هاي زيرزميني، درياچه‌ها و رودخانه‌ها. شايد اگر يک موجود فضايي (اگر وجود داشته باشد!) از بالاي زمين رد شود، هيچ‌گاه به ذهنش خطور نکند که با وجود اين‌همه آب بر روي سطح کره زمين، ساکنان آن مشکلي مانند کم آبي داشته باشند! اما متاسفانه مشکل کم آبي نه تنها بر روي کره زمين وجود دارد بلکه با افزايش جمعيت و رشد صنعت، نياز به اين ماده حياتي روز به روز زيادتر هم مي‌شود.

اگر چه بيش از 70 درصد از سطح کره‌ی زمين با آب پوشيده شده است اما کمتر از 3 درصد از آن آب شيرين مي‌باشد. از اين مقدار 79 درصد به قله‌هاي يخي تعلق دارد، 20 درصد آن آب های زير زميني است که به راحتي قابل دسترسي نمي باشد و فقط 1 درصد آن شامل درياچه‌ها و رودخانه ها و چاه‌ها مي‌باشد که به راحتي به دست مي‌آيد.

امروزه در بسياري از کشورهاي جهان آب شرب به راحتي و با سيستم لوله‌کشي در اختيار مردم نمي‌باشد، و مردم بايد آب آشاميدني را با صرف هزينه‌هاي زياد خريداري کنند و آب لوله‌کشي تنها براي مصارف شستشو و ... وجود دارد.

راه حل

با توجه به ذخاير عظيم آب شور در دنيا (آب درياها و اقيانوس‌ها) يک راه ِ توليد آب شيرين و برطرف کردن نياز روزافزون بشر به آب آشاميدني، شيرين‌کردن آب‌هاي شور مي‌باشد. به اين فرايند «نمک‌زدايی2» نيز گفته مي‌شود. فرايند نمک‌زدايي از اوايل دهه 80 ميلادي رونق پيدا کرد. در اين فرايند از اسمز معکوس استفاده مي‌شود. براي اطلاعات بيشتر در مورد فرايند اسمز معکوس مي‌توانيد به مقاله قبلي با عنوان «فناوري نانو و فيلتراسيون» مراجعه کنيد. امروزه به علت کمبود آب در کشورهاي عربي در خاورميانه، اين کشورها اقدام به احداث واحدهاي نمک‌زدايي کرده‌اند. بزرگ‌ترين كارخانه نمك‌زدايي در جهان، كارخانه نمك‌زدايي جبل‌علي در امارات متحده عربي مي‌باشد.

موارد استفاده از نمک زدايي

- توليد آب شيرين براي آشاميدن

- توليد آب شيرين براي آبياري مزارع

- توليد نمك خوراكي (اين فراورده در بسياري از كشتي‌ها و زير دريايي‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد.)

مسائلي که بايد در نمک زدايي به آنها توجه کرد:

- سهولت دسترسي

در جايي كه هيچ‌گونه نزولات آسمانی ارزشمندي نداريم و نزديك به اقيانوس هستند، نمك‌زدايي مي‌تواند يك راه حل مناسب براي کاهش فشار کمبود آب در اين نواحي باشد، اما براي نواحي دور از ساحل همچون مناطق داخلي قاره‌ها يا سرزمين‌هاي بلند نمک‌زدايي راه حل مناسبي نيست. البته اين نواحي با بزرگترين مشكلات کمبود آب هستند ولي در چنين مناطقي گاهي لازم است آب را تا ارتفاع 2000متر و يا به طول 1600كيلومتر از سواحل انتقال دهيم و چنين امري باعث برابري هزينه انتقال آب با شيرين كردن آن مي‌شود. بنابر اين در چنين مواردي انتقال آب شيرين از منابع طبيعي اقتصادي‌تر از شيرين کردن آب است. به عنوان مثال در نواحي دور از دريا مانند دهلي نو يا در مكان‌هاي مرتفع مانند مکزيکوسيتي (پايتخت مکزيک) هزينه بالاي انتقال آب به هزينه‌ي گزاف نمك‌زدايي افزوده مي‌شود. در بعضي نواحي مانند رياض و حراره كه هم تا حدي از دريا دورند و هم در نواحي مرتفع قرار دارند مشکل دوچندان مي‌شود. در نواحي نزديک دريا مانند پکن، بانکوک، هزينه انتقال حذف مي‌شود و فقط هزينه شيرين‌سازي باقي مي‌ماند ولي در منطقه جبيل در عربستان سعودي آب پس از نمک‌زدايي دويست مايل (320 کيلومتر) پمپ مي‌شود تا به رياض پايتخت عربستان برسد. براي شهرهاي ساحلي، به تدريج، نمک‌زدايي به يک منبع لايزال تامين آب تبديل مي‌شود.

- نحوه تامين آب شور

نحوه تامين آب شور ورودي تاثير قابل ملاحظه‌اي بر زندگي موجودات دريايي دارد ولي در بسياري از واحدهاي نمک‌زدايي اين موضوع مورد غفلت واقع شده است. تخمين زده مي‌شود که نود درصد جانوران دريايي موجود در آب ورودي، اعم از پلانکتون‌ها، تخم و لارو ماهي‌ها، در حين فرايند شيرين‌سازي از بين مي‌رود. براي حل اين مشکل يک راه حل وجود دارد و آن هم تامين آب مورد نياز از طريق چاه‌هاي ساحلي است که فاقد جانوران دريايي هستند ولي اين راه حل با افزايش هزينه ناشي از پمپاژ آب از چاه همراه است.

- نوع مصرف آب (گياه، حيوان يا انسان)

- مسائل زيست محيطي

در همه واحدهاي نمک‌زدايي، مسئله پساب شور خروجي مسئله مهم زيست محيطي است. براي به حداقل رساندن آثار زيان‌بار زيست محيطي بازگرداندن پساب شور به درياها آن را با جريان‌هاي ديگر آب، مثلا پساب نيروگاه‌ها يا ...، رقيق مي‌کنند. پساب شور مي‌تواند در بعضي از نواحي آسيب‌هاي جدي به محيط زيست وارد نمايد، به عنوان مثال در مناطقي که ميزان شفافيت پايين و سرعت تبخير بالا است. خليج فارس، درياي احمر، لاگون‌ها و جزاير مرجاني و ساير جزاير گرمسيري مثال‌هاي از اين مناطق هستند. به علت اين که پساب شور چگال‌تر از آب دريا است، اکوسيستم بستر درياها در معرض خطر بيشتري نسبت به ساير مناطق قرار دارد. دقت در رها سازي اين پساب مي‌تواند آسيب‌ها را به حداقل برساند.

- انرژي

امروزه سعي مي‌شود از انرژي‌هاي پاک مانند انرژي باد و انرژي خورشيدي براي شيرين کردن آب استفاده شود. همچنين نمك‌زدايي با انرژي هسته‌اي مي‌تواند (ممكن است) در مقياس‌هاي بزرگ اقتصادي باشد.

شکل 3. نمونه‌اي از يک واحد آب شيرين کن کوچک.

فناوری‌نانو و آب شيرين کن

قبل از بررسی نقش فناوری‌نانو در شيرين کردن آب دريا، بهتر است بدانيم برای همه انواع فيلترها (مانند فيلترهايی که در الترافيلتراسيون، نانوفيلتراسيون و... استفاده می‌شوند) می-توانيم نام کلی «غشا» را به کار بريم.

غشاهايی با جنس نانولوله‌های‌کربنی

به کمک فناوري نانو، محققان توانسته‌اند غشاهايي از نانولوله‌هاي‌کربي بسازند که به کمک آن جداسازي گاز و مايع با کمترين هزينه امکان پذير خواهد شد . امروزه بيشتر غشاها از مواد پليمري ساخته مي‌شوند که در دماي بالا مشکلاتي را به وجود مي‌آورند . هم‌چنين در غشاهاي پليمري نمي‌توان توازن مناسبي را ميان ورودي غشا و قابليت انتخاب آن برقرار کرد. استفاده ازنانولوله‌هاي کربني امکان انتخاب‌پذيري مناسب در ورودي‌هاي بالا را فراهم مي‌کند.

ويژگي غشاهايي با جنس نانولوله‌هاي‌کربني

- حفره‌هاي کوچک‌تر و متراکم‌تر

- امکان عبور شدت جريان زياد از هر حفره

غشاهايي با جنس نانولوله‌هاي‌کربني در شيرين سازي آب

در روشي جديد براي شيرين‌سازي آب، آب شور داغ را روي ورقه نازکي از غشای نانولوله‌های کربنی، که داراي حفرات ريزی به نام نانو حفره می‌باشد، مي‌گذرند. اين حفره‌ها آنقدر کوچک هستند که فقط بخار مي‌تواند از ميان آنها عبور کند و آب مايع، نمک‌ها و مواد معدني ديگر در پشت غشا باقي مي‌مانند. در طرف ديگر غشاء محفظه‌هايي از آب سرد قرار دارد که بخار با عبور از آن دوباره به مايع تبديل مي‌شود. از آنجايی که اندازه حفرات در اين غشا بسيار کوچک است، اکثر ناخالصی‌ها جدا شده و آب شيرين بدون املاح و ناخالصی بدست می‌آيد.

به طور خلاصه، با توجه به نياز شديد به آب شيرين در دنيا، توسعه روش‌های جديد برای توليد آب شيرين ضروری است. يکی از اين روش‌ها، شيرين کردن آب دريا با روش اسمز معکوس می‌باشد. اگرچه اين روش در نواحی که به دريا نزديک است و دارای کمبود آب زياد باشند، ارزشمند می‌باشد اما برای مکان‌های دور از دريا اقتصادی نمی‌باشد به اين دليل استفاده از نانوفناوری برای ايجاد روش‌های جديد و اقتصادی تر از اهميت زيادی برخوردار است.


برچسب‌ها: کاربرد های فناوری نانو
+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

آسیب ناشی ازموبایل و بازی های کامپیوتری

محققان با مواجه شدن با آمار بالای آسیبهای مفصلی و ماهیچه ای ناشی از استفاده بیش از حد از لوازم الکترونیک به خصوص تلفن همراه به مطالعه و بررسی آسیبهای مرتبط با هر یک از این تجهیزات پرداخته اند.

به گزارش خبرنگار سایت پزشکان بدون مرز به نقل از بی بی سی ،  معمولا در پس کلمه جراحت یا آسیب بدنی، ذهنیتی مانند تصادف با اتومبیل یا حوادث ورزشی قرار گرفته است. اما به تازگی پزشکان توجه خود را به نوعی جدید از آسیبهای فیزیکی معطوف داشته اند،

آسیبهایی که از استفاده مکرر از تجهیزات الکترونیکی ناشی می شود.

محققان کلینیک کلیولند در اوهایو با توجه به انبوه کاربرانی که به صورتی گسترده از تجهیزات مختلف الکترونیک استفاده می کنند به مطالعه آسیبهایی پرداختند که این مصرف نامحدود می تواند برای بدن انسان به بار بیاورد.

آسیب آرنج در اثر استفاده از تلفن همراه:

آسیب آرنج در اثر استفاده از تلفن همراه از جمله آسیبهایی است که در نتیجه استفاده مکرر از تلفن همراه به وجود می آید. این پدیده که به سندروم کانال کابیتال نیز شهرت دارد در میان کاربران تلفن همراه بسیار رواج یافته است. زمانی که فرد بازوی خود را برای مدت طولانی در زاویه ای بیشتر از ۹۰ درجه نگاه دارد، اعصاب این عضو از بدن به خصوص اعصابی با نام النار (Ulnar) کشیده شده و می تواند در نهایت منجر به آسیب دیدگی عملکرد اعصاب شود.

اعصاب النار احساسات را از آرنج تا انگشتهای حلقه و اشاره کنترل می کند. این اعصاب همچنین عملکرد ماهیچه های کوچکی که عمل گرفتن اجسام توسط انگشتان دست را انجام می دهند کنترل می کند. به همین دلیل است که افراد مبتلا به سندروم کانال کابیتال از اختلالاتی در گرفتن اجسام و کنترل ماهیچه ها رنج می برند.

گرفتگی ماهیچه ناشی از بازی ویدئویی:

با وجود اینکه کاربران بازیهای ویدئویی مشابه افراد معتاد به تماشای تلویزیون همیشه در برابر تلویزیون قرار گرفته اند اما فرم نشستن آنها بسیار متفاوت است. کاربران بازیهای ویدئویی بسیار صاف و با ماهیچه های منقبض نشسته و به نمایشگر تلویزیون برای ساعتها خیره می شوند. به گفته محققان با افزایش سن کاربران احتمال ایجاد اختلال در ماهیچه های این افراد افزایش می یابد. مطالعات جدید نشان می دهد اکثر بازیکنان بازیهای ویدئویی در شرایطی ناراحت و نامناسب نشسته و پس از اتمام بازی با اختلالاتی مانند سوزش گردن یا کمر مواجه خواهند شد.

بر اساس گزارش انجمن نرم افزارهای تفریحی میانگین سن یک بازیکن بازی ویدئویی ۳۵ سال بوده و چنین فردی ۱۲ سال است که انجام این بازیها را آغاز کرده است. همچنین وزارت کار آمریکا گزارش داده است که جوانان به صورت میانگین روزانه چهار تا پنج ساعت از زمان خود را در برابر رایانه ها و یا نمایشگر تلویزیون می گذرانند. به گفته پزشکان ماهیچه هایی که برای دوره زمانی معین در یک موقعیت ثابت قرار می گیرند در آینده التهابات دردناکی را به وجود خواهند آورد که با سوزش همراه بوده و در برخی نقاط گرفتگی نیز در ماهیچه ها دیده خواهد شد.

حساسیت تلفن همراه:

متخصصان پوست معتقدند استفاده مکرر از تلفن همراه می تواند عارضه ای عجیب را در اثر حساسیت پوست کاربران به نیکل موجود در تلفنهای همراه به وجود آورد. نیکل در تولید بسیاری از محصولات به میزان گسترده ای استفاده می شود. این فلز در عین حال یکی از عوامل رایج آماسهای پوستی در کشورهای توسعه یافته به شمار می رود. افراد حساس به نیکل علائمی مانند سرخ شدن پوست، خارش و یا تاول زدگی را در پوست صورت خود مشاهده خواهند کرد.

محققان معتقدند در بسیاری از مدلهای تلفن همراه از این فلز استفاده می شود و به منظور آزمایش میزان استفاده از این فلز، ۲۲ مدل متفاوت از برندهای متفاوت مورد آزمایش قرار گرفته و مشخص شد حداقل ۱۰ مدل از میان ۲۲ مدل دارای فلز نیکل هستند. بیشترین میزان استفاده از این فلز حساسیت زا در کلیدهای فهرست تلفن، قسمتهای لگوی تلفن و لبه دور نمایشگر اعلام شده و تلفنهایی که رنگ آنها آسیب دیده است نیز می توانند پوست را در معرض التهاب ناشی از نیکل قرار دهند.

جراحتهای ناشی از نینتندو:

اولین گزینه ای که پس از شنیدن نام بازیهای نینتندو به ذهن می آید ورزش یا تناسب اندام است زیرا این بازیهای ویدئویی به گونه ای طراحی شده اند که نیازمند حرکات فیزیکی کاربران هستند. بر همین اساس برخی از بازیهای آن نیز بر اساس حرکات ورزشی و مسابقات ورزشی از قبیل گلف یا تنیس طراحی شده است.

اما گزارشهای فراوانی ناشی از آسیبهای عضلانی در اثر استفاده از این بازیها به ثبت رسیده است. کشش بیش از حد عظلات و ماهیچه ها از نمونه های رایجی است که کاربران این بازیها با آن مواجهند زیرا هیجان بازی توجه آنها را نسبت به حرکات فیزیکی خود کاهش داده و ماهیچه های آنان را در معرض کشیدگی و التهاب قرار می دهد.

توهم ارتعاش تلفن همراه:

بسیاری از افراد که تلفنهای همراه خود را در کیف یا جیب قرار می دهند دچار توهمی به نام توهم ارتعاش می شوند. این اختلال به این معنی است که زمانی که تلفن همراه در جیب فرد قرار ندارد و یا در حالت بی صدا قرار دارد، فرد احساس می کند تلفن در حال ارتعاش است. محققان دانشگاه نیویورک معتقدند زمانیکه استفاده از تلفن همراه از مرز تعادل پا را فراتر بگذارد این ابزار به قسمتی از وجود انسان تبدیل می شود که در هنگام نبود آن نیز امکان احساس آن وجود دارد.

به گفته محققان کاربران تلفن همراه برای ردیابی سیگنالهای دریافت پیام یا تماس تلفنی خود را انطباق می دهند. اتصال اعصاب مغز این افراد نسبت به دریافت سیگنالهای تلفن همراه قویتر و قویتر شده و در نهایت اعصاب جدیدی را به وجود خواهند آورد که به صورت خودکار ارتعاش تلفن را ردیابی می کند.

آسیب ناشی از نوشتن پیام کوتاه:

سوزش و تاول زدگی یکی از محدود تجربیاتی است که در اثر نوشتن زیاد پیامهای کوتاه توسط تلفنهای همراه به وجود می آید. بر اساس گزارش موسسه تحقیقات رسانه ای نیلسن در سال ۲۰۰۸ نوجوانان آمریکایی به صورت میانگین ماهانه دو هزار و ۲۷۲ پیام کوتاه نوشته و ارسال می کنند که این تعداد با ۸۰ پیام روزانه برابری می کند.

 چنین سطح استفاده ای از انگشتان دست می تواند اختلالاتی مانند بی حسی، سوزش یا گرفتگی را در انگشتان دست به خصوص انگشت شست که در نوشتن با استفاده از تلفن همراه نقش اساسی به عهده دارد به وجود آورد. به گفته پزشکان تعداد افراد مبتلا به این عوارض هر لحظه رو به افزایش است.


برچسب‌ها: موبایل, رایانه, عوارض موبایل, آسیب های بازی های رایانه ای
+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

زمین ما

مقدمه

زمین ، سومین سیاره نزدیک به خورشید و بزرگترین سیاره در میان سیارات درونی است. ساختار درونی زمین مثل سایر سیارات درونی از یک هسته داخلی و یک هسته خارجی به همراه لایه‌های مذاب و نیمه مذاب و سنگی جامد تشکیل یافته است. هسته داخلی فلزی و جامد بوده و توسط هسته خارجی که فلزی و مذاب است، احاطه شده است.

فاصله متوسط از خورشید 60.149 کیلومتر

قطر استوا 12756 کیلومتر

مدت حرکت وضعی 93.23 ساعت

مدت حرکت انتقالی 26.365 روز

سرعت حرکت انتقالی 79.29 کیلومتر در ثانیه

دمای سطحی 55 تا 70 درجه سانتیگراد

جرم (زمین = 1) 00.1

چگالی متوسط (آب = 1) 52.5

جاذبه (زمین = 1) 1

تعداد قمر 1

زمین شرایط بسیار منحصر بفردی دارد. هیچکدام از سیارات دیگر آب مایع و جو پر اکسیژن نداشته و حیات در آنها وجود ندارد. تکامل تدریجی زمین که 4.5 میلیارد سال طول کشیده است، همچنان بطور طبیعی و نیز بر اثر فعالیتهای انسان ادامه خواهد داشت. همچنین چگالی زمین از تمام سیارات دیگر بیشتر است.

زمین در آغاز شکل گیری

در اوایل پیدایش منظومه شمسی ، ذرات ریز غبار موجود در قرص خورشید که عمدتا از گاز و غبار تشکیل شده بود، پس از برخورد به هم چسبیده و اجسام بزرگ و بزرگتری را بوجود آوردند. بدین ترتیب چهار سیاره درونی از این ذرات شکل گرفتند.

4.5 میلیارد پیش ، زمین دارای سطحی داغ ، قرمز و نیمه مذاب بود. پس از گذشت میلیونها سال ، سطح زمین شروع به سرد شدن نمود و پوسته جامدی ، به دور زمین بوجود آمد. گازهای داغ و مواد مذاب از لایه‌های زیرین و از طریق دهانه‌های آتشفشانی بیرون زده و جو ضخیم زمین را بوجود آوردند. در همین مدت شهاب سنگهای زیادی به سطح زمین خوردند و هزاران گودال شهاب سنگی را در سطح زمین بوجود آورد. و مقدار زیادی غبار به جو زمین اضافه کردند.

پس از یک میلیارد سال ، زمین به اندازه کافی سرد شده بود تا بخار آب موجود در جو متراکم شده و قطرات آب را بوجود آورد. این قطرات آب میلیونها سال به شکل باران شدید به سطح زمین افتاده ، باعث پاک شدن جو زمین و بوجود آمدن اقیانوس شدند. کره زمین به تدریج به شکل کنونی درآمده است.

زمین در آغاز شکل گیری

با سرد شدن زمین ، شرایط لازم برایپیدایش حیات در آن فراهم شدند.

نحوه پیدایش و تکامل زمین

زمین در بدو پیدایش بصورت کره‌ای از مواد بسیار داغ و نیمه مذاب بوده که به تدریج عناصر سنگین‌تر ته‌نشین شده و هسته فلزی را به وجود آوردند ، و در عین حال عناصر سبکتر به سطوح فوقانی آمده و جبه و پوسته را تشکیل دادند. پس از گذشت میلیاردها سال زمین سرد شد، سطح زمین جامد گشت، جو زمین شکل گرفت، و اقیانوسها بوجود آمدند. تکامل زمین هنوز ادامه دارد. پوسته زمین توسط فورانهای آتشفشانی در کف اقیانوسها نوسازی شده و دائما بر اثر زمین لرزه‌ها و حرکتهای قاره‌ای در حال تغییر و تحول است. تناسب گازهای مختلف در جو زمین نیز بر اثر دخالتهای انسان به آرامی در حال تغییر است.img/daneshnameh_up/0/04/Sakhtarezamin.jpg

مشخصات زمین

زمین سیاره‌ای است منحصر بفرد ، دارای آب مایع و جوی که قسمت اعظم آن از نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده که تداوم حیات را ممکن می‌سازند. در منظومه شمسی ، زمین پنجمین سیاره از لحاظ بزرگی و سومین سیاره نزدیک به خورشید است. چگالی زمین از تمامی سیارات بیشتر است.

زمین در منظومه شمسی دو نوع حرکت ، وضعی و انتقالی دارد. در حرکت وضعی زمین در یک شبانه روز به دور خودش می‌چرخد و در حرکت انتقالی در یک سال مداری بیضی شکل حول خورشید را طی می‌کند (مدار زمین).

کره مغناطیسی

با چرخش زمین به دور خودش ، چرخه‌هایی در هسته خارجی آن که از آهن مذاب تشکیل شده بوجود آمده ، جریانهای الکتریکی تولید می‌کنند. این جریانها باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی در فضای اطراف زمین شده و پوششی محافظ در اطراف آن ایجاد می‌کنند (کمربند تشعشعی زمین). این میدان که کره مغناطیسی نامیده می‌شود، زمین را در برابر جریانهای سریع ذرات باردار بادهای خورشیدی محافظت می‌کند. img/daneshnameh_up/6/6b/Zaminemeghnatisi.jpg

بعضی از این ذرات در دو نقطه میدان مغناطیسی به نام کمربندهای «وان آلن» به دام می‌افتد. کره مغناطیسی بیشتر بادهای خورشیدی را از زمین دور می‌کند، اما جریانهای ذرات باد خورشیدی آنقدر قوی هستند که قسمت جلویی کره مغناطیسی را مسطح نموده و باعث کشیدگی عقب آن می‌شوند.

آینده زمین

از آنجا که حیات در زمین) وابسته به خورشید است، آینده کره زمین نیز به آینده خورشید وابسته خواهد بود. حدود 5 میلیارد سال دیگر ذخایر انرژی خورشید تمام شده و خورشید به یک غول سرخ تبدیل می‌شود و افزایش حجم می‌دهد. گرمای شدید حاصل از افزایش حجم باعث آب شدن یخ مناطق قطبی و بالا آمدن آب اقیانوس می‌شود. سپس جو زمین شروع به تبخیر می‌کند و گیاهان خشک آتش می‌گیرند. در چنین شرایطی امکان حیات در زمین کلا از بین می‌رود.

img/daneshnameh_up/e/e8/Mehvarezamin.jpg

انتظار نجومی

شاید انسان در آینده بتواند قبل از وقوع فاجعه‌های فوق زمین را به جایی دورتر از خورشید منتقل کند.

شاید امکانات آینده ، انسانهای آن زمان به سیاره قابل سکونت دیگری کوچ کنند.

شاید بشر بتواند مانع از وقوع فاجعه‌های فوق در خورشید و زمین شود.

باید پنج میلیارد سال انتظار کشید.

تاریخ پیدایش جهان

تئوری بیگ بنگ(مهبانگ) برجسته ترین تئوری علمی است که تاکنون در مورد پیدایش جهان ارائه شده است. به طور تخمینی انفجار بزرگ در حدود 15 میلیارد سال گذشته رخ داد. با اینکه بشر سالیان سال است که در جستجوی درک پیداش جهان است اما تنها در طی 50 سال گذشته توانسته است که به پاسخ برخی از سوالات در باره پیدایش جهان و عالم گیتی دست یابد.

در طول این سالیان تمدنهای مختلف با به وجود اوردن گونه های مختلف کیهان شناسی سعی بر ان داشته اند که فلسفه هستی و پدیده های که در طبیعت و اسمان تاریک رخ میدهد را روشن سازند. به طور قابل ملاحظه بعضی از عقاید مطرح شده از بعضی جهات به واقعیات نزدیک بودهاند.

نظریه انفجار بزرگ در ابتدا توسط کشیش بلژیکی به نام Georgs Lemaitre در سال1927 بیان شد.فرضیه او بعد از مشاهده ی تغییر red shift (خطوط طیف قرمز که برای اندازه گیری فاصله ستارگان از زمین به کار میرود) در سحابی های دور دست ( توده های عظیم گازی) توسط ستاره شناسان ،به عنوان مدل مبنی بر فرضیه ی نسبیت برای جهان مطرح شد. اما فرضیه بیگ بنگ زمانی قاطعانه مورد تایید قرار گرفت که این تشعشعات در سال 1964 توسط Arno Penzias وRobert Wilson کشف شد. که بعدها این 2 نفربه علت همین کشف خود برنده جایزه نوبل شدند.

به طور تخمینی 15 بیلیون سال پیش تمامی مواد و همچنین فضا در یک حجم کوچک و بسیار داغ فشرده شدند

ودر کمتر از یک ثانیه شروع به انبساط کردند که همچنان ادامه دارد.

قبل از انفجار بزرگ چه اتفاقی افتاد؟ تا به حال کسی جواب این سوال را نمی داند اما نظریات گوناگونی در این باره وجود دارد.به عقیده برخی لکه اولیه به وسیله نوسانات کوانتوم در خلاء به وجود امد برخی دیگر بر این باورند که لکه اولیه در اثر اتفاقاتی که در کیهانی دیگر روی داده به وجود امده.عده ای دیگر بر این باورند که کیهان خودش را در طول تریلیونها سال بازسازی می کند و هر بار که دو تا از ابعاد با هم برخورد می کنند انفجار بزرگ رخ می دهد و البته نظریات دیگری هم وجود دارد.

سعی ما در اینجا این است که تا جایی که علم امروزی قادر به ان است وقایعی را که منجر به پیدایش هستی شد توضیح بدهیم.

اولین 3 دقیقه

در ثانیه 0 : در حال حاضر قبل از انفجار بزرگ کیهان خیلی داغ و غلیظ است. قوانین فیزیک هنوز قابل کاربرد نیستند. در لحظه ایجاد حداقل 10 بعد برای شکل دادن به کیهان به وجود می ایند. از این ابعاد تنها 4 بعد به وجود خود ادامه می دهند که ما انها را می شناسیم: 3 تا از ابعاد فضا و یک بعد زمان.

در نتیجه روی دادن انفجار بزرگ فضا منبسط شده و سپس خنک می گردد در این حین نطفه حوادث مهم بسته می شود که به اختصار انها را مرور می کنیم....

0.0000000000000000000000000000000000000000001 (10-43) ثانیه :

گرانش یا جاذبه که یکی از 4 نیروی بنیادیست پدیدار می گردد.

0.0000000000000000000000000000000001 (10-34) ثانیه :

ماده تشکیل می شود قطعات ساختاری مانند ذرات کوارک لپتون فوتون و نوترون به کیهان سرازیر می شوند. قابل یاد اوریست که در این لحظه کیهان به اندازه یک هندوانه می باشد.

0.000006 (10-6) ثانیه :

کوارک ها به همدیگر می پیوندند در نتیجه پروتون و نوترون به وجود می ایند. پروتون و نوترون که هر کدام از 3 کوارک تشکیل شده اند ذرات اصلی در هسته تمامی اتمها می باشند.

در دقیقه 3: در ابتدا به دلیلی که هنوز هم برای دانشمندان معلوم نیست یک الکترون به وجود آمد این الکترون با جذب انرژی با یک الکترون دیگر ترکیب شد و یک پروتون به وجود آورد این الکترون و پروتون با هم دیگر سایر اجزای اتم از قبیل پوزیترون میون و ... را پدید آوردند و بدین ترتیب اولین عنصر ( هیدروژن) تشکیل شد.

هیدروژن های تشکیل شده با پدیده های هم جوشی باعث به وجود آمدن عناصر سنگین تر از قبیل هلیم و لیتیم (که سبکترین عناصر می باشند) شدند. از با هم بودن این عناصر جرمی تشکیل شد که به تدریج با آزاد کردن انرژی به اجرام کوچک تر تجزیه میشد ( این فرآیندها چند صد میلیارد سال طول کشیده است) اما یکی از این اجرام بسیار سنگین به علت فراوانی انرژری درونی حاصل از هم جوشی و شکافت هسته ای به یک باره منفجر شد و اجزای کوچک تری با ثبات اتمی بیشتر نسبت به جرم اولیه پدید آمدند.

بعد از 300 هزار سال:

میانگین دما به 3000 درجه کاهش یافته است (برابر با 5000 درجه فارنهایت). الکترونها قادر به ماندن در مدار هسته هستند . اتمهای هیدروژن و هلیوم سر انجام سوخت ستارگان را به وجود می آورند.

بعد از یک ملیون سال:

تا این زمان کیهان کدر و مات بوده است وغیر قابل رویت و این به دلیل فزونی الکترونهای رها شده است هنگامی که بیشتر الکترونها در مدار هسته قرار میگیرند کیهان شفافتر شده و دیدن آنسوی کیهان ممکن می شود . زمان زیادی طول خواهد کشید تا کسی برای دیدن در پیرامون باشد......

نزدیک شدن به یک میلیارد سال

در این زمان کیهان که هنوز در مراحل اولیه گسترش است از ابرهای غول پیکر هیدروژن و هلیوم که به طور نا برابری در فضا هستند تشکیل شده است .اما رخداد شگرفی در شرف وقوع است. چیزی بهت انگیز و با عظمت در هر دو پیچیدگی و سادگیش....

000 400 سال بعد از انفجار بزرگ کیهان شفاف می شود. ذرات بوجود امده از انفجار بزرگ ( الکترون پروتون و نوترون) با همدیگر ترکیب شده و اتمها را بوجود می اورند ( بیشتر هیدروژن و مقداری هلیوم و مقدار کمتری لتیوم).

به این دلیل که اتمها از نظر بار خنثی می باشند

( بر خلاف الکترون که بار منفی و پروتون که بار مثبت دارد) انها در حرکت ذرات نور ( فو تونها ) که حالا می تواند مسافت طولانی را طی کند دخالت نمی کنند. امروزه اولین فوتونها از ان زمان را هنوز می توان به عنوان ارتعاشات امواج ریز کیهانی مشاهده نمود.

چند بیلیون سال بعد:

به وجود امدن خوشه های کهکشانی:

نوسانات کوانتوم بسیار کوچک و مادون اتمی در.00000000000000000000000000000001 ثانیه به وجود امده در انفجار بزرگ باعث به وجود آوردم امواجی ناهموارمی شود که با انبساط کیهان بزرگتر می شود. این امواج ناهموار به طور تخمینی کوچکترین انها جرمی برابر با 500 ترلیون خورشید را دارا بود. این امواج ناهموار منشاء خوشه های کهکشانی هستند که ما امروزه می بینیم.

به وجود امدن کهکشانها:

جاذبه گرانشی به تدریج بی نظمی هایی را در تراکم ( چگالی ) مواد تشدید می کند. در نتیجه نواحی از فضا با تراکم بیشتر به وجود امده امروزه ما این نواحی از فضا را کهکشان می نامیم.

|پیدایش اولین ستارگان:

اتمهای هیدروژن و هلیم در مناطق موضعی با تراکم بیشتر متمرکز شده اند این جاذبه گرانشی است که سرانجام منجر به وجود امدن مناطقی با تراکم شدید فشار زیاد و درجه حرارت بسیار زیاد می شود در نتیجه هسته اتمهای هیدروژن با همدیگر ترکیب می شوند. این باعث می شود که هیدروژن به هلیوم تبدیل شده و بخشی از جرم اولیه به انرژی تبدیل گردد. منظور از انرژی در اینجا گرما و نور می باشد. بدین گونه اولین ستارگان بوجود امدند.

پیدایش ارکانی از حیات:

اولین ستارگان هزاران مرتبه از خورشید ما سنگین تر هستند. طول عمر آنها نیز از خورشید کمتر می باشد زیرا هیدروژن خود را تنها در طی چندین میلیون سال مصرف می کنند. موقعی که ذخیره هیدروژن انها تمام شود این اولین ستارگان در فرایند فروپاشی قرار می گیرند در نتیجه این فروپاشی واکنشهای هسته ای دیگری روی می دهد که باعث به وجود امدن عناصر سنگین تر مانند کربن نیتروژن اکسیژن و ... می شود. لازم به یاداوری است که وجود این عناصر برای ادامه حیات لازم است و بدون انها حیات موجودات زنده ممکن نیست. وجود این عناصر باعث انفجار ستارگان شده و سوپر نوا یا ابر نواختر به وجود می اورد. انفجار ستارگان همچنین ذرات سنگینی را که نامبرده شد به فضای کهکشانی پراکنده می کند.

پیدایش دومین نسل از ستارگان:

امواج شوکی از سوپر نوا منجر به فروپاشی ابرهای مجاور که از گاز تشکیل شده اند می شود. ستارگانی مانند خورشید که از دومین نسل به وجود امده ستارگان می باشد بدین ترتیب به پدید آمده اند. ستارگان به وجود امده در مقایسه با نسل اول جرم کمتر و عمر بیشتری دارند ( عمر انها بیلیونها سال است در مقایسه با نسل اول که میلیونها سال عمر کردند ) ستارگانی که امروز می بینیم همگی از این نسل هستند.

کهکشان ما راه شیری می باشد که احتمالا" از 400 بیلیون ستاره تشکیل شده است که به طور تقریبی 100هزاز سال نوری قطر دارد ( 1 سال نوری تقریبا" برابر با 6 تریلیون مایل است ) عقیده برخی بر ان است که کهکشان راه شیری در حدود 8 بیلیون سال پیش به وجود امد در حالی که برخی دیگر تاریخ پیدایش ان را 14 بیلیون سال پیش می دانند. این کهکشان از مجموعه ای از کهکشانهای کوچکتر تشکیل شد.

خورشید: (یکی از ستارگان) 2 میلیون بار بزرگتر از زمین است و تقریبا" در وسط کهکشان قرار دارد. خورشید هر 250 میلیون سال یک بار بدور مرکز کهکشان دور می زند.

کهکشانها شامل چند بیلیون تا چند تریلیون ستاره می باشد. ساختار مارپیچی که در کهکشانهای زیادی یافت می شود به وسیله جاذبه گرانشی که مناطقی با تراکم زیاد را می سازند به وجود می اید. ستارگان به دور مرکز کهکشان می گردند اما این چرخش سریعتر از چرخش قسمتهای مارپیچی می باشد در نتیجه به داخل یا بیرون این مناطق که غلظت و تراکم بیشتری دارند متناوب عبور می کنند.

چرا کهکشانها همانند یک ورقه یا بشقاب هستند؟ شکل کهکشانها که همانند دیسک یا بشقاب هستند به وسیله فعل و انفعال ( کنش و واکنش ) 2 نیرو به وجود می آیند:

1) جاذبه گرانشی مواد را در مرکز متمرکز می کند.

2) انرژی چرخشی ( نیروی حرکتی ) باعث می شود که ماده از محور حرکت دور شود.

خوشه های کهکشانی شامل چندین دو هزار جین کهکشان می باشد. این سوال مطرح می شود که ایا در سیاره های دیگر حیات وجود دارد؟ تا کنون علم به شواهدی در این زمینه دست نیافته است. برای جستجوی حیات در ماورای زمین در دهه های اینده علم به وسیله اسپتروسکوپی به دنبال اثری از حیات که همانا موادی مانند اکسیژن می باشد در اتمسفر سیارگان دیگر خواهد بود. بعضی از محققین بر این باورند که وجود حیات در ستارگان نزدیک به مرکز پر ازدحام کهکشان به دلیل تشعشعات بسیار زیاد و برخورد های ستاره های دنباله دار غیر محتمل است. همچنین محققین بر این باورند که حیات در ستارگان بسیار دور به دلیل کمیابی مواد سنگین ( کربن نیتروژن و اکسیژن ) غیر ممکن است.

4.5 بیلیون سال پیش:

پیدایش سیستم خورشیدی: محتمل این است که امواج شوکی از سوپر نواهای مجاور محرک اغاز فرایند فروپاشی گرانشی (بعضی از آن به عنوان چگالش یا تغلیظ نام می برند ) باشند این فرایند باعث ایجاد سیستم خورشیدی از ابرهای گاز هیدروژن به نام نبولا ( توده های عظیم گاز و گرما بین فواصل ستارگان ) می شود. نبولا متشکل از عناصر سنگین که به جا مانده از انفجار سوپر نواها می باشد است. با انقباض این نبولا ها, چرخشی به شکل دیسکی چرخشی به نظر می رسید. ( دلایل همانند دلایلی است که برای توضیح دیسک مانند بودن کهکشانها اورده شدند). بیشترین تراکم جرم در مرکز بود که به خورشید تبدیل گشت. خرده های باقی مانده هم به زمین و سایر سیاره ها تبدیل گشتند.

پیدایش ماه: زمانی که ریزه های باقی مانده به سیارگان تبدیل می شدند شیئی به اندازه مریخ به زمین برخورد کرد.این شیء خودش در زمین فرو رفت اما بخشهایی از لایه های بیرونی زمین بخار شد و به فضا پس زده شد . قسمتی از این مواد پس زده شده بعدا" به زمین برگشت در حالیکه باقی مانده با همدیگر ترکیب شده و ماه را به وجود اورند. سطح زمین سرد می گردد ذرات زمین ( مقدمتا" اهن و مگنزیوم )متمایل به فرو رفتن به لایه های عمیق بودند در حالیکه ذرات سبکتر ( مقدمتا" اکسیژن و سیلیکون ) به سوی سطح شناور گشتند. جایی که انها یکپارچه و سفت شده و به پوسته زمین تبدیل شدند. این پوسته در مناطق اقیانوس به اندازه نصف دوجین و در مناطق قاره ای یک دو جین ضخامت دارد.

حرکت لایه های زیرین صخره های گداخته باعث راندگی مناطق شناور در بالا در طی چندین بیلیون سال اینده می شود. اینها با همدیگر برخورد کرده و به طرف زیرین یکدیگر رانده می شوند.

پیدایش رشته کوهها :

قسمت نازک پوسته زمین (بستر اقیانوس)به زیر پایین قاره ها رانده می شود ذوب شده مانند حبابی بالا امده و به سمت قسمت بالایی پوسته با فشار رانده می شود ( پیدایش رشته اتشفشانهای ساحلی ) و 2) بخشهای قاره ایی پوسته با همدیگر برخورد می کنند ( پیدایش رشته کوههای هیمالیا)

تراکم سنگهای معدنی فلزی در رگ سنگها:

مواد معدنی یا الی داغ که به شکافهای سرد پوسته نفوذ می کنند باعث جدایی ذرات از همدیگر بر اساس درجه حرارتی که در آن کریستالیزه می شوند می گردد. این منجر به تغلیظ سنگهای معدنی در رگ سنگها می شود.

پیدایش حیات در زمین

ميليون ها سال پيش زمين فاقد هر گونه حيات بود. بسياري از زيست شناسان اعتقاد دارند حيات نخستين بار در اقيانوسها تشکيل شده است. براي توجيه اين مطلب نظريه الگوي سوپ بنيادين ارایه شده است. بر اساس اين نظريه به يک باره در اقيانوسهاي زمين مقدار زيادي مواد آلي پدید آمدهان. به عنوان مثال آمونياک ( NH3 ) متان ( CH4 ) و گازهاي نيتروژن, هيدروژن و بخار آب که اين گازها و مواد با هم در واکنش هاي شيميايي ساده شرکت ميکرده اند و مواد پيچيده تري به وجود مي آورده اند. این واکنش های ساده شیمییای به کمک انرژي رعد وبرق و يا اشعه ي کيهاني انجام می شده است زيرا زمين در آن زمان لايه ي محافظ اوزون را نداشت و همه ي اشعه هاي فرابنفش و کيهاني مستقيما به سطح زمين ميرسيد. موادی مانند سيانيد ها و آلدئيدها تشکیل شدند. این مواد که در مراحل بعد اين واکنش ها منجر به توليد اسيد هاي آمينه ايزومر ( هم خانواده از نظر شيميايي) ميشدند واين اسيد هاي امينه زمينه را براي ساخته شدن پروتئين ها فراهم مي کردند. برای آزمایش درستی الگوی سوپ بنیادین دانشمندی به نام استانلي ميلر در نيمه ي قرن بيستم این الگو را آزمايش نمود. او براي اين منظور محيطي بسته به وجود آورد و از مواد اوليه اي مانند گازهاي هيدروژن نيتروژن آمونياک متان و بخار اب استفاده کرد. وي براي شبيه سازي رعد و برق از جرقه اکتريکي استفاده کرد و پس از چند روز ترکيبات متعددي را در اين دستگاه پيدا کرد که مشتمل بر اسيد هاي آمينه ساده مانند گليسين و... بودند. استانی میلر نتیجه گرفت که الگوي سوپ بنيادين مي تواند چگونگي تشکيل حيات را در زمين توضيح بدهد. اما ایراداتی بر اين نظريه وارد است که منجر به اصلاح آن و تغيير نام آن به مدل حباب شد.

در این مدل گفته می شود که مواد تشکیل شده (اسیدهای آمینه) با هم واکنش کرده و پروتئین ها را به وجود آورده اند اما در آن زمان زمین فاقد لایه ی محافظتی اوزون بود و بنابراین اشعه ی ماورای بنفش می توانست همه ی مواد تولید شده و همچنین همه ی متان و آمونیاک موجود در جو را نابود کند.

نظریه ی حباب برای توجیه حیات

مواد آلی به وجود آمده در حبابهای زیر دریا که حاصل فوران های آتش فشانی بود محبوس می شدند. سپس جریان آب این حبابها را به سطح اب می آورد و این حبابها ضمن ترکیدن و آزاد شدن از رعد وبرق انرژی کافی برای سایر واکنش ها می گرفتند. این مواد پر انرژی با هم دیگر ترکیب شده و به زیر آب دریا می رفتند. به این ترتیب می توان گفت که بعد از پیدایش آمینو اسید ها حیات به واقع تشکیل شد.

استفاده از انرژی خورشید

قدم بزرگ به پیش برای حیات اولیه ظهور کلروفیل مولکولی که انرژی نور را از خورشید در پروسه فتوسنتز گرفته و برای تولید مواد الی استفاده می کند بود. سیستم کلروفیل می تواند انرژی نور را به مولکولهای غنی از انرژی که سلولها می توانند به راحتی از ان استفاده کنند تبدیل کند.

نور مرئی کمتر از نور ماورای بنفش به ساختار مولکولها صدمه وارد می کند. از این طریق امکان این ایجاد شد که سلولهای اولیه بتوانند منبع غذائی برای خود باشد.

اولین میکرو ارگانیسم

اولین میکرو ارگانیسم که به یک سلول تبدیل شده است به نظر می رسد زنجیره ای از آمینو اسید ها باشند که اگر در آب و در یک جا جمع شده باشند مایل به تشکیل ارگانیسم مانندی به نام کواسروات می باشند. کواسروات ها می توانند به یک دیگر بپیوندد و افزایش حجم داشته باشند. همچنین زنجیره های کوچک امینو اسید تمایل به تشکیل ریز کیسه هایی به نام میکروسفر دارند که میکروسفر ها می توانند جوانه بزنند و یا به ۲ میکروسفر تقسیم شوند و یا حتی با جذب میکروسفر های بزرگتر افزایش بیش از اندازه ی حجم داشته باشند.

بر اساس اصل تکامل هر گونه تغییر ضد سازشی با محیط محکوم به فنا می باشد پس این ریز کیسه ها باید هر چه بیشتر با شرایط سازگار باشند تا بتوانند بقای خود را حفظ کنند.

اما چگونه یک میکروسفر می تواند به یک میکرو ارگانیسم هوشمند که سطح بالایی از نظم و سازمان یافتگی و تمایز را داراست تبدیل شود!؟ احتیاج به ادامه ی بقا عامل اصلی تکامل است.

نخستین سلول ها

میکروسفر ها با به هم پیوستن و بزرگ شدن و جذب امینو اسید های دیگر نقش مهمی در ایجاد و تولد متابولیسم داشتند یعنی این میکروسفر ها که به هم می پیوستند نیاز به موادی برای ادامه ی حیات داشتند بعد از مدتی این ماد ه که من ان را X می نامم در محیط کمیاب شد و میکروسفر مجبور شد ان را از ماده ی دیگری به نام Y بسازد. برای کاتالیز این مواد لازم شد اجزایی در داخل میکروسفر برای این کار تخصص پیدا کنند چینین به نظر می رسد که RNA نخستین مولکول خود همانند ساز بوده است که از واحد های مساوی شامل بازهای آلی فسفات و قند پنج کربنی تشکیل شده است این مولکول ضمن کاتالیز واکنش های داخل سلول اطلاعات سلول (وراثت) را به نسل بعد انتقال میداده است و باعث تخصصی شدن و تقسیم کار داخل سلول شده است که این تقسیم کار باعث شد تا میکروسفر به یک سلول تبدیل شود.

نخستین سلول های هوازی

سلول های هوازی که آنها را سیانو باکتری می نامند از تکامل میکروسفر ها به وجود آمده اند. دقیقا نمی دانیم که چگونه این کار صورت گرفته ولی بر طبق اصل تکامل و علم ژنتیک جمعیت این باکتری ها به دلیل تطابق با محیط بیشتر توانستند زنده بمانند و با فتوسنتز اکسیژن را به جو زمین افزودند و بعد از سالها این گاز در جو زمین متراکم شد و لایه ی اوزون را پدید اورد. و بدین ترتیب شرایط زندگی بر روی زمین فراهم شد ( امنیت زمین از نظر اشعه ی فرا بنفش) و بعد از آن نخستین سلول های یوکاریوت ( با هسته ی مشخص) پدید آمدند

اولین گیاه خواران

مدتی بعد از اینکه سلولهای اولیه قادر شدند که از انرژی خورشید برای تولید غذا برای خود استفاده کنند سلولهای دیگری تکامل یافتند که انرژی خود را از طریق خوردن از سلولهای انرژی زا به دست می اورند.

4 بلیون تا 3 بلیون سال پیش

انتشار اکسیژن در اتمسفر: واکنش دریافت انرژی خورشید توسط کلروفیل با ترکیب دی اکسید کربن و هیدروژن از آب (فتوسنتز) همراه است. مولکولهای باقیمانده از این پروسه به مرور زمان انباشته شدند و در انمسفر انتشار یافتند. در طول بلینون ها سال دی اکسید کربن در اتمسفر به طور چشمگیری کاهش یافت و مقدار اکسیژن افزایش یافت. این مقدمه ای برای مرحله بعدی بود.

سوخت و ساز اکسیژن: وجود مقادیر زیادی از اکسیژن در اتمسفر منجر به بسط و توسعه مکانیسم های شیمیایی که از اکسیژن برای استخراج انرژی از مولکولهای به دست آمده از فتوسنتز استفاده می کردند شد. استفاده از اکسیژن در سوخت و ساز مقدار انرژی به دست آمده ره تقریبا تا 20 برابر افزایش داد. از اینرو متابولیسم اکسیژنی قدم بزرگ دیگری به جلو بود که منجر شد که سلولهای اولیه توسعه یابند و از حالت تک سلولی خارج شوند.

وجود سلول درون سلول: با وجود انرژی فراوان سلولها می توانستد که بیشتر بسط و توسعه بیابند و این پیشتر ممکن نبود. در بعضی موارد موقعی سلولی سلول دیگر را می بلعید سلول بلعیده شده در داخل سلول شکارچی به حیات خود ادامه می داد و این به این دلیل بود که سلول میزبان تکامل یافته بود (این منشا به وجود آمدن میتوکندری می باشد). از سلولهای تکامل یافته که در درون سلولهای دیگر توانستند به کاری به خصوص تخصیص یابند می توان از سلوهای متخصص در در پردازش و تولید مثل (هسته) متابولیسم تولید پروتیین (ریبوزوم) حرکت (سیلیا) و غیره نام برد.

نخستین یوکاریوت ها

نخستین یوکاریوت ها از تکامل سلول های هوازی به وجود آمده اند. تقریبا همه ی دانشمندان نظریه ی بحث انگیز درون همزیستی را پذیرفته اند نظریه ای که بیان می دارد سلول های یوکاریوت ( سلول هایی با هسته ی مشخص شامل آغازیان قارچ ها جانوران و گیاهان) از سلول های هوازی و پروکاریوت پدید آمدند. این سلول ها( پیش یوکاریوت ها) که اندازه ای بزرگتر از پرو کاریوت های هوازی داشتند این سلول ها را به (پروکاریوت ها) را به صورت شکار هضم نشده وارد غشای سلولی خود کردند ( روش شکار آمیب ها). اما این پروکاریوت ها به جای گوارش یافتن داخل سلول باقی ماندند و وظایف اساسی سلول از قبیل تنفس سلولی و فتوسنتز را به عهده گرفتند به این ترتیب آغازیان پدید آمدند.

برای اثبات نظریه درون همزیستی می توان دلایل زیادی آورد از قبیل اینکه اندازه ی میتو کندری سلول های جانوری و کلروپلاست سلول های گیاهی دقیقا اندازه ای مشابه باکتری های هتروتروف (مصرف کننده- انگل) و اتو تروف ( فتوسنتز کننده - سیانو باکتری) است. همچنین تعداد و اندازه ی ریبوزوم های میتو کندری و کلروپلاست دقیقا مشابه اندازه ی ریبوزوم های باکتری هاست ( اندامی که پروتئین سازی میکند.). دلایل دیگر عبارتند از: تقسیم باکتری ها با تقسیم دوتایی می باشد که روش تقسیم میتو کندری و کلرو پلاست ها تقسیم دوتایی و کاملا مستقل از چرخه ی تقسیم سلولی یوکاریوت میباشد باکتری ها DNA حلقوی دارند همچنین میتو کندری ها و کلروپلاست ها نیز حاوی DNA حلقوی می باشند. میتو کندری ها و کلروپلاست ها ۲ غشا دارند که غشای داخلی چین خوردگی فراوان دارد و بسیار شبیه غشای سلولی باکتری هاست و غشای خارجی دقیقا شبیه (از لحاظ بیو شیمیایی و ظاهری) غشای سلولی یوکاریوت هاست و به نظر می رسد که یوکاریوت این غشا را برای این عضو ساخته باشد.

سلولهای مرکب با اندامهای درونی و تخصص یافته یوکاریت نامیده می شوند. سلولهای انسانها از این قبیل می باشند. قدمت سلولهای یوکاریوت به 2.7 ملیون سال قبل باز می گردد. سلولهای ابتدایی بدون ساختار منظم درونی پروکاریوت نامیده می شوند. باکتریها مثالی از پروکاریت ها می باشد.

2 تا 3 بلیون سال پیش

حیات چند سلولی: سلولهایی که با همدیگر باقی ماندند و وکلونی ها را تشکیل دادند مزیتی در رقابت برای بقا داشتند زیرا آنها می توانستند سلولهای متنوعی را توسعه دهند که عملکردشان از تک سلولها بهتر بود.

اولین جانور چند سلولی به وجود آمده اسفنج می باشد. اسفنجها جد تمام موجودات مرکب دیگر می باشند. اسفنجها شکل به خصوص ندارند و نمی توانند به اطراف حرکت کنند. اسفنجها برای دریافت یک اونس غذا باید یک تن آب را فیلتر کنند.

پیشرفت بعدی ظهور جانورانی به مانند ستاره دریایی بود. ستاره های دریایی می توانستند به اطراف هر چند ابتدایی حرکت کنند.

بالاخره کرمهای پهن به وجود آمدند. کرمهای پهن اولین شکارچی ها هستند. آنها بخشهایی حساس سیستم اولیه عصبی دارند. علاوه بر این کرمهای پهن اولین جانورانی بودند که از دو طرف متقارن بودند. حرکت کرمهای پهن توسعه یافته تر از ستاره های دریایی می باشد.

کرمهای پهن در مقابل جانوران بعدی به وجود آمده نسبتا اولیه باقی مانده اند. آنها سیستم گردش خون ندارند و دهان و مقعدشان یکی می باشد. اما برای ملیونها سال آنها پیشرفته ترین موجود زنده بوده اند.

520 نا 540 ملیون سال قبل

انفجار حیات. در مدت زمان نسبتا کوتاهی (15 تا 20 ملیون سال قبل) جانوران متعدد و فراوانی به وجود آمدند. این پدیده انفجار کامبرین نام دارد. بعضی از جانوران موجود در انفجار کامبرین به وجود آمده اند. نظرات متنوعی در توضیح این پدیده وجود دارد اما معتبر ترین آنها افزایش گوناگونی ژنتیکی جانوران می باشد. این افزایش ظهور جانوران پیشرفته تر را سهل می نمود.

250 تا 450 ملیون سال پیش

به طور تقریبی 100 ملیون سال بعد از انفجار کامبرین خشکی هنوز جایی برای زیست جانوران نبود. خشکی محیطی سخت تر از دریا برای زیست بود. مشکلاتی در استفاده و ذخیره آب گرانش زمین استفاده از اکسیژن و توانایی تطابق با گرما در خشکی برای جانوران آبزی وجود داشت. اما رقابت برای مکان و جا در اکوسیستم سرانجام بر این مشکلات غالب گردید.

گسترش حیات به خشکی و تحولات زمین شناختی

همان طوری که در تاریخ حوادث مهم را مبنای شروع یک دوره و یا پایان یک دوره می دانند در علم زمین شناسی نیز تحولات عظیم نظیر پیدایش تغییرات چشم گیر در فسیل ها تغییر در ضخامت و جنس سنگ ها وتغییرات آب و هوایی را مبنای شروع و پایان یک دوره می دانند.

۴و نیم میلیارد سال پیش در دورانی که در زمین شناسی به پر کامبرین معروف است و آثار حیاتی چندان مشخصی ندارد حیات فقط در دریاها و آن هم به صورت جانداران تک سلولی وجود داشت اما به تدریج این جانداران تک سلولی کنار هم جمع شدند و تشکیل کلونی دادند و سپس با همکاری با هم توانستند جانداران چند سلولی را پدید آورند که راهی به سوی جانداران پر سلولی بود. در این دوران همیاری بین یک گونه قارچ و یک جانور آغازی فتوسنتز کننده باعث تشکیل جاندار جدیدی به نام گلسنگ شد که گلسنگ اولین جانداری بود که به خشکی آمد (جز قارچی می توانست ضمن حفاظت از فتوسنتز کننده مواد معدنی لازم را از خاک به صورت تثبیت نشده و حتی از تخته سنگ های برهنه نیز جذب کند و جز فتوسنتز کننده کربوهیدرات مورد نیاز خود و قارچ را فراهم می آورد)

بعد از رفتن گلسنگ ها به خشکی همزمان یک دوران جدید زمین شناختی به نام پالئوزوئیک که به نام دوران بی مهرگان مشهور است در راه بود این دوران شامل ۳ دوره ی مهم کامبرین و اردوویسن و سیلورین بود.

همزمان با گسترش حیات در خشکی نخستین بی مهرگان پر سلولی به نام تریلوبیت ها در دریاها پدید آمدند که جد بند پایان امروزی به شمار می روند. این جانوران از نظر شکل و اندازه اقسام بسیار گوناگونی دارند و معمولا به عنوان سنگواره ی راهنما به کار می روند. تریلوبیت ها بیشتر در اب های کم عمق ساکن بوده اند و بر بستر دریاها زندگی می کردند.

شواهد فسیلی نشان می دهد که در دوران پالئوزوئیک بی مهرگان فراوانی وجود داشته اند در همین زمان و در زمین گیاهان ابتدایی مانند سرخس و خزه فراوان شده بودند به خاطر داشته باشیم که تغییر و تحول آغازیان فتوسنتز کننده گیاهان را به وجود آورد.

۵۰۵ میلیون سال پیش زمین وارد دوره ی دیگری میشد که اردوویسن نام داشت و همزمان وبا آمدن حشرت از دریا به خشکی (نخستین حشره آمده به زمین نوعی عقرب بوده است) و همکاری آنها با گیاهان در هنگام گرده افشانی که منجر به تشکیل گیاهان گلدار شد (۱۲۷ میلیون سال پیش) در دریاها نخستین مهره داران که نوعی ماهی دارای صفحات سخت روی بدن خود بودند و به همین خاطر به ماهی های زره دار معروف شدند در ردیاها پدید آمدند مزیت این ماهی ها این بود که به جای مکیدن غذا به شیوه ی لامپری (نخستین ماهی دریاها و انگل خارجی کوسه ماهی) می توانستند غذا را در دهان نگه دارند و ببلعند. ماهی ها جزو موفق ترین مهره داران زنده اند و نیمی از گونه های شناخته شده ی آنها را به خود اختصاص می دهند.

بعد از دوره ی اردوویسن که منجر به پیدایش نخستین مهره داران شد دوره ی دیگری در حال اغاز بود که زمین شناسان آن را سیلورین می نامند در این دوران دوزیستان اولیه از تحول ماهی های مهره دار پدید آمدند. اما برای این تغییر لازم بود تا ساختار دستگاه تنفسی آنها و هم چنین سیستم تغذیه و متابولیسم خود را دگرگون کنند این تغییرات حاصل کار 2 عامل بزرگ تغییر یعنی ژن ها و محیط بوده اند و در طول چندین هزار سال توانستند جاندار را با شرایط محیط که دائما در حال دگرگونی بود وفق دهند و جاندارانی پدید آیند که می توانستند در کنار آب و ساحل زندگی کنند اما همچنان وابسته به آب بودند. این جانداران در طول سال ها با کمبود غذا مجبور می شدند که از ساحل دور شوند و خود را با خوردنی هایی که قبل از آن هرگز به فکر خوردنشان نبودند سیر کنند بدین ترتیب باز هم زمینه برای تغییر این انداران فراهم میشد.

شواهد فسیلی نشان می دهد نخستین جانداری که از اب دریا پا به خشکی نهاد جانداری بود به نام اکتیوستکا Ectios Teca که منحصرا از ماهی ها تکامل یافته بود. البته تکامل از ماهی ها برای زیستن در خشکی مستلزم تغییرات اساسی در استخوان بندی و ابشش ها بود زیرا در آب دریا استخوان ها بیشتر برای حفظ تعادل ماهی به کار می روند در حالی که در خشکی استخوان علاوه بر حفاظت از اجزای مهم داخلی مانند قلب و مغزو ریه باید منبع کلسیم لازم برای انقباض ماهیچه ها و هم چنین محل آماده سازی و تولید پروتئین های دفاعی را فراهم کند. اما با توجه به اصل انتخاب طبیعی داروین که به بقای اصلح نیز مشهور است در طبیعت فقط موجوداتی می توانند به بقا ادامه دهند که از هر نظر با محیط سازگار باشند و افراد ناسازگار معمولا پیش از رسیدن به سن تولید مثل می میرند و بنابراین نمی توانند ژن های خود را به نسل بعد انتقال دهند و در نتیجه ژن های آنها در نسل های بعدی بسیار کاهش می یابد و در نهایت از خزانه ی ژنی جمعیت اولیه( مجموع همه ی ژن های موجود در سلول های زایشی(گامت) همه ی افراد جمعیت) حذف می شوند و بنابراین سیمای گونه میتواند در طی چندین هزار سال به کلی تغییر یابد.

دوره ی زمین شناختی سیلورین که 438 میلیون سال پیش باعث به وجود آمدن دوزیستان و گسترش حیات در خشکی شده بود جای خود را با تغییرات عظیم آب و هوایی به دوره های دونین (408 میلیون سال پیش) و سپس کربونیفر که شامل دو دور می سی سی پین و پنسیلوانین (360 و 330 میلیون سال پیش)بود داد. دراین دوره ها گرم شدن تدریجی زمین براثر افزایش تابش خورشید به زمین و گسترش بیش از حد گیاهان گلدار و تکامل بیشتر آنها شرایط مساعدی را در روی زمین برای گسترش حیات پدید آورد.

در دوره ی کربونیفر نخستین خزندگان از تکامل دوزیستان به وجود آمدند. این جانوران کوچک بسیار شبیه دوزیستان بودند و باله های حرکتی ضعیفی داشتند که به آنها امکان حرکت بیشتر از دوزیستان را می داد خزندگان بر خلاف دوزیستان هیچ نیازی به زیسات در کنار آب نداشتند زیرا پوست غیر قابل نفوذ آنهازیستن در خشکی را برای آنها امکان پذیر کرده بود هم چنین تخم های آنها را پوسته ی سختی از کلیسم می پوشاند و آنها می توانستند در خشکی نیز تخم گذاری کنند. این مزیت های برتر امکان افزایش جثه آنها برای تکافوی بهتر غذا را میداد.

در بین دوره های زمین شناسی حادثه ای بس عظیم تر از انفجار های آتشفشانی , زلزله های عظیم و حتی تغییرات آب و هوایی روی میداد و آن انقراض های گروهی بود که باعث می شد چندین گونه از جانداران به طور کلی منقرض شوند ( به دلیل عدم مطابقت با محیط) و جانداران جدیدی که سازگارتر بودند به وجود آیند. از جمله ی این انقراض ها انقراض نسل دایناسور ها بود.

پس از دوران زمین شناسی پالئوزوئیک که دوران بی مهرگان نامیده می شد افزایش فسیل های خزندگان عظیم الجثه در رسوبات حفاری شده و هم چنین فسیل های گیاهان عالی که بسیار متفاوت تر از اجداد خود بودند دیرین شناسان را بر آن داشت که دوران جدیدی را به نام دوران مزوزوییک که به نام دوران خزندگان مشهور است به ثبت برسانند.

این دوران شامل 3 دوره ی تریاس - ژوراسیک و کرتاسه بود که از 245 میلیون سال پیش آغاز شد و در 65 میلیون سال پیش با انقراض دایناسورها به پایان رسید.

شرایط زمین شناسی که دوران پالئوزوئیک را به پایان برد شامل چین خوردگی های عظیم پوسته ی زمین و به وجود آمدن مرداب های عظیمی بود که باعث دفن گیاهان در این مرداب ها و انباشت آنها و در نهایت به وجود آمدن منابع بسیار عظیم ذغال سنگ است که هنوز هم از آنها استفاده می کنیم.

450 ملیون سال گذشته. در این زمان گیاهان به تدریج به سوی خشکی هجوم آوردند. و این به این مفهوم است که گیاهان جهت جذب آب و نور خورشید و استفاده از ریشه ها به عنوان تکیه گاه ریشه هایی در خشکی به وجود آوردند.

370 ملیون سال گذشته. در این دوره جانوران دیگر به سوی خشکی هجوم آوردند. زمانی که به اندازه کافی گیاه در خشکی وجود داشت جانوران دیگر در جستجوی منبه غذایی به سوی خشکی آمدند. اولین جانورانی که بعد از گیاهان وارد خشکی شدند از گروه حشرات بودند. منجمله می توان از عنکبوت و حشرات ابتدایی دیگر نام برد. جانوران بزرگتر در جستجوی حشرات و گیاهان وارد خشکی شدند. در این زمان ماهی ها جانوران غالب در دریاها بودند. ماهی ها برای حرکت از بال ماهی استفاده می کردند . در این دوره بال ماهی و مثانه هوا منشا ایجاد پا و شش برای ماهی ها گشتند. دوزیستان و خزندگان در این دوره پیشرفته تر گردیدند. به عنوان نمونه تخم خزندگان به وسیله لایه محافظی پوشیده شد. این لایه محافظ در مقابل هوا نفوذ پذیر بود و درمقابل آب نفوذ ناپذیر. این تخم ها خزندگان را قادر ساخت که بتوانند در خشکی تولید مثل کنند و وابستگی خزندگان را به آب جهت محافظ از تخم هایشان از دست بدهند.

250 ملیون سال پیش. بزگترین انقراض جانوران تا کنون

زمین از زمان انفجار کامبرین 5 اقراض حیات را پشت سر نهاده است. بزرگترین انقراض پرمیان نامیده می شود که 250 ملیو سال قبل روی داده است. 95 درصد از موجودات دریایی و 70 درصد از موجودات خشکی در این دوره منقرض گردیدند. دلایل قطعی این انقراض تاکنون کشف نگردیده است. تئوری های مختلفی جهت توضیح این پدیده ارائه گردیده است از قبیل:

(1) تصادم کهکشانی از فضا با زمین که ابری از غبار پدید آورده و جلوی تابش نور خورشید به کره زمین را گرفته است. بر اساس این نظریه زمین به سردی گرائیده است.

(2)انفجارهای آتشفشانی

(3)تغیرات شیمیایی در دریاها

250 نا 65 ملیون سال پیش

حکمرانی دایناسورها در زمین. دایناسورها بعد از انقراض پرمیان توانستند به جانوران حاکم در زمین مبدل گشتند. دایناسورها خود اما در انقراض کی-تی از بین رفتند.

65 ملیون سال پیش. انقراض کی-تی

در حالی که دلیل واضح برای توضیح انقراض دایناسورها وجود ندارد اما شواهد مستحکمی وجود دارد که تصادم کهکشانی از فضا به نواحی جزیره یوکاتان در مکزیم امروزی باعث انقراض دایناسورها گردیده است.

65 ملیون تا 7 ملیون سال پیش

گسترش و پیشرفت پستانداران. پستانداران به مدت 150 ملیون سال قبل زندگی می کردند. اما در طی این مدت پستانداران با محیط اطراف خود تطابق پیدا می کردند اکرچه بسیاری از آنها منقرض گردیدند.

اطلاعات دیگر

7ملیون سال قبل. جانورانی شبیه به انسان آغاز به را رفتن با 2 پا نمودند. در مابین 5 تا 8 ملیون سال پیش انسانها از شمپانزه ها گریل ها و بقیه موجودات اولیه منشعب گردیدند. مهمترین پدیده در این زمان دستیابی به قابلیت راه رفتنتوسط 2 پا می باشد. فسیلهای به دسا آمده در کشور آفریقایی چاد ثابت می کند که بعضی از پستانداران اولیه حداقل در بخشی از حیات خویش با استفاده از 2 پا راه می رفتند. حیوانات دیگر شامل شمپانزه ها می توانستند به مدت کوتاهی از زندگی روزمره خود با 2 پا راه بروند. اما توانایی راه رفتن و استفاده از پا به طور دائمی مستلزم تغییراتی در استخوان و اسکلت در انسان نما ها بود.

2 ملیون سال پیش. استفاده پستادارهای اولیه از ابزارهای سنگی. 2 اتفاق بسیار مهم باعث ظهور انسانها از جهان جانوران گردید: 1) ایجاد و استفاده از ابزراهای سنگی. 2) کشف آتش

پستانداران دیگر نیز از سنگ ها به عنوان ابزار استفاهد می کردند. اما استفاده از سنگ برای فرم دادن به سنگی دیگر انقلابی بزرگ و سر آغاز تمام تکنولوژی ها بود. انسانهای اولیه از سنگ ها برای فرم دادن به سنگهای دیگر و یا برای قطعه قطعه کردن استفاده می کردند. انسانهای اولیه استفاده از ابزارهای سنگی را به طور تقریبی 2 ملیون سال پیش انجام داده اند.

آتش: زمانی بعد از آغاز استفاده از ابزارهای سنگی آتش کشف گردید. اجداد ما یاد گرفتند که چگونه با استفاده از وسایل طبیعی آتش به وجود بیاورند. استفاده از آتش استفاده از گرما و نور آن بود. انسانهای اولیه از آتش برای پختن غذای خود استفاده می کردند. بدین ترتیب مواد بیشتری قابل خوردن گردیدند. در نتیجه کشف آتش و استفاده از ابزارهای سنگی و گسترش زنجیره غذایی برای انسانهای نخستین حجم مغز و وزن آنها افزایش یافت. و این به توسعه انسان اولیه به انسان امروزی بسیار یاری رسانده است.

پژوهشی درباره تاثیر کوهها بر آب و هوا و جانوران و گیاهان منطقه

از میان حیرت انگیزترین مسائل درباره کوهها موجودیت کوههاست. همیشه این سئوال مطرح می شود چرا کوهها وجود دارند؟ آیا در زمان جوانی زمین وجود داشته اند یا نه؟ آیا زمانی که زمین نیز پیر می شود باز کوهها وجود خواهند داشت؟ زمانی که مواد مذاب درون زمین سرد و اقیانوس های اطراف کره خاکی سرد و یخ بسته شوند، ممکن است کوهها از بین رفته باشند و اگر وجود داشته باشند چگونه خواهند بود؟ تپه هایی بزرگ و فرسوده یا . . .؟ این ها پرسش هایی است که گاه و بیگاه در ذهن زمین شناسان، جغرافی دانان و علاقمندان به مسائل زمین شناسی مطرح می شوند.

چیزی که تقریبا به عنوان نظریه قابل قبول به اثبات رسیده این است که کوهها تحت تاثیر نیروهای داخلی زمین به طور پیوسته از حدود 3 میلیارد سال پیش به وجود آمدند و بدون شک این به وجود آمدن کوهها تا مدتهای مدید ادامه داشته و خواهد داشت.

تولد کوهها

زندگی کوه و تولد آن مانند زندگی یک شخصیت بزرگ در میان بشر است. متولد میشود. دوران جوانی شکوهمندی دارد. سپس دوران رشد طولانی و در انتها دوران کهولت و فرسودگی و ناپدید شدن آن فرا می رسد.

این پروسه، زمان بسیار طولانی را به خود اختصاص میدهد. زمان چیزی نیست که جهان در قبال عمر کوهها از آن دریغ کند. یک میلیون سال در زندگی زمین چند روزی در زندگی بشر است. یک کوه در روی زمین مانند یک جوش کوچک در روی گونه یک انسان است.

حفاری ها و مقایسه های بسیاری که در مورد کوهها در روی زمین انجام شده این حقیقت را روشن می سازد که کوهها خود اطلاعات زیادی را درباره منشأ خود به ما می دهند. زمانی بسیار مرتفع بوده اند و دارای چندین لایه سنگی که وجود انواع سنگواره ها مطالعه کوهها را ساده تر می کنند، گرچه در ظاهر امر وضع و شکل کوهها، دره ها و رودها و ساحل دریاها در همه جا ثابت به نظر می رسند، ولی اگر به آنچه که می بینیم بیشتر دقت نماییم و به تغییرات نامحسوسی که پیوسته در رویه زمین پدید می آید توجه کنیم این مسئله روشن می شود که پوسته زمین در حال تغییرات همیشگی است.

عوامل مهم تغییر دهنده پوسته زمین به ده ها مورد کلی تقسیم می شوند.

1ـ آب

یکی از عوامل مهم تغییر دهنده پوسته زمین آب است، زیرا از طرفی به صورت باران و سیل مقداری از سنگ های کوهها را کنده و به دره ها و جاهای پست می برد و در آنجا بر جای می گذارد، و از طرفی به صورت رودخانه های دائمی مرتبا به نسبت زیادی و کمی شیب ها مقداری از مواد بستر خود را کنده به همراه می برد، قسمتی از این مواد را در مسیر خود ته نشین می کند و بخشی را نیز به دریا می ریزد و بر جا می گذارد. مقداری آب به درون زمین فرو می رود و در گذر از لایه های زمین مواد بسیاری را در خود حل می کند، و در این پروسه نمادهای بزرگ و کوچک را پدید آورده و مواد حل شونده را دوباره بر روی زمین آورده و سرانجام به دریا می ریزد. موجهای سنگین دریا ساحل ها را رفته رفته متلاشی می کند و مواد شکسته شده را به تناسب درشتی و ریزی در نزدیکی ساحل یا در ژرفای دریا می نشاند.

2ـ یخچالها

یخچالها از دیگر مقوله های تغییر دهنده پوسته زمین هستند. آنها ضمن حرکت خود بخش مهمی از رویه بستر خود را کنده همراه می برند.

3ـ آتشفشانها

آتشفشانها مقدار زیادی مواد مذاب از درون زمین به بیرون آورده و به صورت سنگ های آتشفشانی بر روی زمین می گسترانند وگاهگاهی به صورت جزیره یا قله کوهی از دریا یا در خشکی قد می افرازند.

4ـ زلزله

زمین با حرکات درونی خود (زلزله) موجب پیدایش شکافها و تغییر وضع طبقات زمین و حرکت لایه های زمین می شود.

5ـ هوا

هوا با جریان خود سنگها را سائیده، تپه های شنی و ساحلی در کنار دریاها و کویرها را پدید می آورد.

6ـ اکسیژن

وجود اکسیژن در هوا باعث اکسیداسیون فلزات روی زمین و تغییر عمده ای در وضع خاک و سنگ می شود.

7ـ بخار آب

بخار آب موجود در هوا نیز در شکاف کوهها و سنگها نفوذ کرده، پس از یخ بستن، سبب ترکاندن آنها و متلاشی شدن سنگهای پوسته زمین می شود.

8ـ جانداران

جانداران نیز به نوبه خود تغییرات چشمگیری در پوسته زمین می دهند که بیشتر این تغییرات را انسان باعث می شود، البته تغییرات در جهت تخریب کره خاکی.

9ـ گیاهان

رویش گیاهان در قسمت های سنگی موجب متلاشی شدن آنها می شود و در جایی دیگر موجب ثابت شدن خاک و جلوگیری از فرسایش.

10 ـ انسان

در حال حاضر انسان یکی از مقوله های مهم و تغییر دهنده در پوسته زمین است، او با کندن تونل ها، معدن ها، ساختن پل و کانال، انفجارات اتمی، ساختن سدها، انحراف مسیر رودخانه ها، خشکاندن بعضی از آبها و به وجود آوردن دریاچه های دیگر ، تغییرات محسوسی را در پوسته زمین به وجود می آورد. با توجه به موارد ذکر شده وضع کنونی زمین با مشخصات کنونی آن نمی تواند نموداری از صورت همیشگی آن باشد، بلکه تغییرات به ظاهر نامحسوس گفته شده در بالا، پس از گذشت زمانی دراز دگرگونیهای بزرگی در پوسته زمین پدید می آورند. زمین شناسی ثابت کرده است که رویه زمین چند بار دارای سلسله کوههای بزرگ و کوچک شده است. اقیانوس ها و دریاهایی به وجود آمده اند و چندی بعد بر اثر خراب شدن و ریزش تدریجی کوهها و ته نشین شدن مواد آنها در اقیانوس ها، کم کم رویه زمین هموار شده است. پس تاریخ زمین تکرار دو مرحله عمده است:

1ـ متلاشی شدن و ریزش کوهها و حرکت آنها به سوی دریاها و اقیانوس ها، که نتیجه آن هموار شدن زمین بوده است.

2ـ پر شدن دریاها از مواد ته نشستی و پیدایش فشارهای جانبی و چین خوردن ته نشین ها که نتیجه آنها پیدایش کوهها و دریاها و اقیانوسها است.

گرچه مواد ته نشستی در ژرفای دریاها عموما به صورت افقی روی هم قرار می گیرند و به هنگام ته نشین شدن نرم هستند، ولی به علت قرار گرفتن زیر ته نشین های بالایی و بر اثر فشاری که از بالا و اطراف بر آنها وارد می شود چین خورده، از آب بیرون آمده، خشک می شوند و به سنگ های رسوبی تبدیل می شوند و در طول تاریخ زمین چند بار طبقات رسوبی ژرفای اقیانوس ها به سبب فشارهای جانبی چین خورده و به صورت کوههای بلند قد برافراشته اند. وجود انواع فسیل های (گیاهی، جانوری) در بلندای قله های کوهها بهترین دلیل منشأ رسوبی و دریایی آنهاست.

در این بخش نگاهی اجمالی به مبحث فسیل شناسی خواهیم داشت :

فسیل شناسی بحث درباره گیاهان و جانورانی است که سابقا در سطح زمین زندگانی کرده‌اند. بقایا و اثراتی را که از گیاهان و جانورانی در رسوبات مختلف زمین دیده می‌شود، فسیل می‌نامند و فسیل شدن عبارت از مجموع پدیده‌هایی است که در نتیجه آن آثار و بقایای گیاهان و جانوران در رسوبات مختلف زمین حفظ می‌شوند. نخستین شرط لازم برای اینکه جانور یا گیاهی فسیل شود این است که گیاه یا جانور در هوای آزاد نماند و بواسطه خاک یا عوامل دیگر محفوظ گردد و در میان رسوبات جای گیرد. بنابراین هر چه جانور یا گیاه کوچکتر باشد، بهتر باقی خواهد ماند. در صورتی که جانوران بزرگ به ندرت باقی می‌مانند و بصورت فسیل دیده می‌شوند.

تاریخچه

فسیل شناسی از زمانهای قدیم مورد بحث و توجه انسان واقع شده ، حتی انسانهای دوره پارینه سنگی اکثرا در صدد تجسس و تحقیق فسیل بر آمده و آنها را کلکسیون می‌نموده‌اند. عده‌ای دیگر ، از این فسیلها به عنوان زینت استفاده می‌کردند (گردنبند و گلوبند و غیره ). این فسیلها که به توسط انسان جمع ‌آوری شده در اکثر غارهای فرانسه و بلژیک و مصر دیده می‌شوند.

سیر تحولی و رشد

• آناکسیماندر ( 6 قرن قبل از میلاد ) عقیده داشته است که زمین در اثر تغییراتی به حالت کنونی در آمده ، البته عقاید او متکی به اطلاعات فسیل شناسی و زمین شناسی بوده است.

• فیثاغورث که پیشوای پیتاگوریسینها بوده چنین می‌نویسد: قبول کنید که هیچ چیز در این دنیا از بین نمی‌رود بلکه تغییر صورت می‌دهد و به اشکال دیگری در می‌آید. کوههای مرتفع امروزی قعر دریاهای قدیمی می‌باشند و یافتن صدفهای دریایی در این کوهها دال بر این امر است.

• ارسطو ( 400 سال قبل از میلاد ) تحقیقاتی در جانور شناسی و تشریح مقایسه‌ای و رویان شناسی کرده است نامبرده عقیده دارد که طغیان دریا در روی خشکیها باعث می‌شود که فسیلها به وجود آیند.

• فالوپ معتقد بود که فسیلها در نتیجه تخمیر زیرزمینی تشکیل گردیده‌اند.

• ابو علی سینا پزشک و طبیعیدان معروف ایرانی معتقد بود که فسیلها حیوانات زنده‌ای بوده‌اند که سابقا در سطح زمین می‌زیسته‌اند.

• اردان در سال 1552 اعلام کرد صدفهایی که در نواحی دور از دریا پیدا می‌شوند معلوم می‌دارند که آن نواحی سابقا به واسطه دریا احاطه شده‌اند.

• لامارک ( 1832 ـ 1744 ) کتابی به نام فلسفه جانور شناسی فراهم آورده و در این کتاب طریقه اشتقاق جانوران را از یکدیگر بیان کرده است.

• داروین ( 1882 ـ 1809 ) برای مطالعه شعب علوم طبیعی در سن بیست و دو سالگی عازم آمریکا می‌گردد و در همین آزمایشگاه طبیعت است که علوم طبیعی را فرا می‌گیرد و تئوری تکامل و تغییرات تدریجی برای او آشکار می‌گردد. به عقیده وی اشکال مختلف جانوران از یکدیگر منشعب می‌گردند.

انواع فسیل شناسی

• فسیل شناسی گیاهان

• فسیل شناسی جانوران

انواع فسیلها

فسیلهای شاخص

این فسیلها دارای گسترش جغرافیایی وسیع بوده ولی در زمان کوتاه زمین شناسان می‌زیسته‌اند. مانند فسیل آمونیت که منحصرا در کرتاسه میانی وجود داشته است.

فسیلهای غیر شاخص

این فسیلها تقریبا در تمام دوره‌ها و یا دورانهای زمین شناسی وجود داشته‌اند و شاخص زمان معین و کوتاه زمین شناسی نیستند. مانند برخی دوکفه‌ای‌ها ، شکم پایان ، مرجانها و غیره.

فسیلهای رخساره

فسیلهایی هستند که ارزش پالئوژئوگرافی آنها بیش از اهمیت بیوستراتیگرافی آنهاست. این فسیلها می‌توانند معرف وضعیت جغرافیایی زمان زیست خود از نظر آب و هوا و سایر شرایط محیط زیستی باشند. مثلا فسیل کلنیه‌ای مرجانی حاکی از محیط ساحلی دریا و آب و هوای استوایی تا نیمه استوایی است.

کاربرد فسیلها در زمین شناسی

• مهمترین کاربرد فسیلها در تعیین سن طبقات زمین می‌باشد.

• فسیلها معرف شرایط محیطی جغرافیای دیرینه بوده و در این مورد اطلاعات با ارزشی را در اختیار دانشمندان قرار می‌دهند.


برچسب‌ها: زمین, سیاره ی زمین, سیاره ی ما
+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

دیوار صوتی

در اعصار آغازین دوران هوانوردی ابتدایی، هواپیما ها بیشتر با سرعت های بسیار پایین نسبت به هواپیما های امروزی پرواز می کردند که حتی به بیشتر از ۳۰۰ کیلومتر در ساعت نمی رسید   دیوار صوتی

در اعصار آغازین دوران هوانوردی ابتدایی، هواپیما ها بیشتر با سرعت های بسیار پایین نسبت به هواپیما های امروزی پرواز می کردند که حتی به بیشتر از ۳۰۰ کیلومتر در ساعت نمی رسید؛ در حالی که چنین سرعتی، سرعت مطلوب برای تیک آف یا برخاست یک هواپیمای جنگنده امروزی است و رسیدن به چنین سرعتی، ابداً مستلزم تلاش بسیار و فشار آوردن بیش از حد به موتور نمی باشد.

اما رفته رفته، سرعت هواپیما ها حتی با موتورهای پیستونی به گاه بالای ۶۵۰ کیلومتر بر ساعت رسیده و از آن زمان بود که دانشمندان علوم آیرودینامیک دریافتند که با افزایش سرعت، به تدریج میزان پسا افزایش پیدا کرده و در سرعت معینی، دیگر هواپیما قادر به سرعت گرفتن نبوده، گاه نیز استال می شوند.

در آن زمان، علت این موضوع بدین گونه بیان شد که با افزایش سرعت، به تدریج سرعت گردش انتها یا نوک پره های پروانه ی موتور، به سرعت صوت نزدیک شده و سرانجام در حداکثر سرعت یک هواپیمای پیستونی که حدود ۹۵۰ کیلومتر می باشد، سرعت انتهای پره ها از سرعت صوت گذشته و پسا یا درگ بسیاری ایجاد می شود که خود مانع سرعت گرفتن بیشتر هواپیماست.

در چنین سرعت هایی، پروانه موتور هواپیماهای پیستونی، نه تنها تراست یا نیروی کشش تولید نمی کند، بلکه در اثر سرعت بسیار زیاد، تبدیل به یک دیسک یا دایره توپر چرخنده می شود که جز ایجاد درگ و پسا، کار دیگری انجام نمی دهد.

آیرودینامیست های آن زمان این حد را یک محدوده سرعت یا همان دیوار صوتی در نظر گرفته و بسیاری از آنان نیز بر این عقیده بودند که گذشتن از دیوار صوتی و پشت سر گذاشتن آن، کاریست غیر ممکن؛ اما با ورود به عصر جت و پیشرفت علم آیرودینامیک، همه ما شاهد هستیم که این کار برای جنگنده های امروزی کاری بس سهل و آسان است.

حال، پس بررسی تاریخچه آن، بهتر است به اصل موضوع بپردازیم و نخست، ببینیم که خصوصیات صوت و دیوار صوتی چیست و چرا گذر از آن نیازمند قدرت و کشش و توانایی زیادی است.

صوت، در شرایط عادی (دما، فشار و … معمولی) در سطح دریا دارای سرعتی معادل ۳۳۲ متر بر ثانیه یا ۱,۱۹۵ کیلومتر بر ساعت می باشد که این سرعت، با افزایش ارتفاع و کاهش فشار و تراکم هوا، کاهش یافته و در ارتفاعات بالاتر، صوت فواصل را با سرعت کمتری می پیماید.

این مسئله بدین صورت است که صوت همانطور که می دانیم، از طریق ضربات ملکول های هوا به یکدیگر و انتقال انرژی آن ها فضا را طی می کند و هرچه تعداد مولکول ها در یک حجم معین بیشتر باشند، انتقال انرژی زودتر صورت پذیرفته و صوت با سرعت بیشتری انتقال می یابد؛ چنانکه سرعت صوت در مایعات بیشتر از هوا و در جامدات بسیار بیشتر از مایعات و هوا و معادل ۶۰۰۰ کیلومتر بر ساعت است. پس در نتیجه افزایش ارتفاع، تعداد ملکول ها در یک حجم معین کاهش یافته و صوت با سرعت کمتری فضا را می پیماید.

دیوار صوتی، شیئی فیزیکی و قابل روئیت نیست؛ بلکه، به دلیل اینکه گذشتن از سرعت صوت نیازمند توان بسیار بالای موتور و آیرودینامیک بسیار خوب می باشد، این حد را یک مانع برای رسیدن به سرعت های بالاتر دانسته و از آن به نام دیوار صوتی یاد می کنند.

عدد ماخ، در حقیقت همان نسبت سرعت شی پرنده یا همان هواپیما به سرعت صوت محیط است که به احترام دانشمندی آلمانی که برای اولین بار چنین مقیاسی را در نظر گرفت، آن را «ماخ» نام نهادند. پس عدد ماخ، کمیتی متغیر است و بسته به خصوصیات هوا مانند دما و فشار، تغییر کرده و کاهش یا افزایش می یابد.

اما حال که با عدد ماخ آشنا شدیم، به مهمترین و اصلی ترین عامل ایجاد دیوار صوتی یعنی همان «امواج ضربه ای یا Shockwaves» پرداخته و دلیل ایجاد درگ و پسای زیاد را در سرعت های نزدیک سرعت صوت، بررسی خواهیم کرد.

 

امواج ضربه ای یا شاک ویو ها، در حقیقت همان عامل اصلی ایجاد دیوار صوتی هستند. امواج ضربه ای، تغییری ناگهانی در فشار و دمای یک لایه از هواست که می تواند به لایه های دیگر منتقل شده و به صورت یک موج فضا را بپیماید.

برای درک بهتر مطلب، وقتی که سنگی در آب انداخته می شود، موج های در آب به وجود می آیند که به سمت خارج در حال حرکتند. این امواج، نتیجه افزایش سرعت یا اعمال نیرو به لایه ای از ملکول های آب است که قادر به انتقال به لایه های دیگر نیز می باشد، و امواج ضربه ای نیز، همان امواج درون آب هستند، با این تفاوت که آن ها در سیالی دیگر به جای آب به نام هوا، تشکیل می شوند.

در سرعت های نزدیک سرعت صوت، فرضیه غیر قابل تراکم بودن هوا رد شده و ضریب تراکم هوا به ۱۶% در می رسد، که مقداری غیر قابل چشم پوشی است. در این سرعت ها هوای جلوی بال یا لبه حمله به شدت متراکم گشته و دما و فشار آن به طرز قابل توجهی افزایش می یابد، همین مسئله، یکی از عوامل ایجاد امواج ضربه ای است. هواپیما با حرکت خود در هوا، نظم فشار هوای محیط را بر هم می زند و همانند قایقی که در آب در حال حرکت است، امواجی از آن ساطع شده و به دلیل اینکه این امواج با سرعت صوت حرکت می کنند و هواپیما زیر سرعت صوت در حال سیر است، از آن دور می شوند. اما کم کم، با نزدیک شدن به سرعت های ترانسونیک و حدود سرعت صوت، این امواج فرصت دور شدن از هواپیما را نداشته و در جلوی بال متراکم می شوند. در مناطقی از بدنه هواپیما که سطوح ناموزونی نسبت به جهت حرکت هواپیما دارد، سرعت گذر هوا افزایش یافته و بر اساس اصل برنولی، با افزایش سرعت سیال، فشار آن کاهش می یابد.

در چنین سرعت هایی، هوای اطراف این سطوح به سرعت صوت می رسد، گرچه هواپیما هنوز به سرعت صوت نرسیده باشد. در نتیجه رسیدن بعضی سطوح به سرعت صوت، امواج ضربه ای تولید شده و درگ یا پسای فراوانی را قبل از رسیدن به سرعت صوت تولید می کنند، که همین مسئله گذر از دیوار صوتی را مشکل می نماید.

به سرعتی که در آن حداقل یکی از سطوح هواپیما به سرعت صوت رسیده باشد،( گرچه این پدیده در مورد خود هواپیما صادق نباشد)، عدد ماخ بحرانی یا Critical Mach Number می گويند.

عدد ماخ بحرانی را می توان به سرعتی که نمودار پسا در مقابل سرعت سیر صعودی می گیرد، نیز تعریف نمود. در این سرعت، فرامین هواپیما کم کم شروع به درست جواب ندادن کرده و حالتی شبیه به کوبیدن بر روی بال توسط امواج ضربه ای به وجود می آید که با گذر از دیوار صوتی، فرامین هواپیما به حالت طبیعی خود باز می گردند.

بنابراین، در سرعتی که هواپیما به عدد ماخ بحرانی خویش می رسد، پسا به دلیل ایجاد امواج ضربه ای به طور قابل توجهی افزایش می یابد، پس، باید تلاش بر آن باشد تا عدد ماخ بحرانی هر چه بیشتر با بهبود ویژگی های آیرودینامیکی افزایش یابد، چون اگر این اتفاق در سرعت های پایین تر رخ دهد، هواپیما نیز باید از سرعت پایین تری جدال با افزایش پسا را شروع کند.

حال ببینیم که چرا با تولید امواج ضربه ای، پسا افزایش می یابد.

قانونی در مبحث دیوار صوتی بیان می کند که هر جریان هوایی که از یک موج ضربه ای بگذرد، موج ضربه ای انرژی کنتیکی یا جنشی سرعتی آن را گرفته و در خور تبدیل به گرما و افزایش فشار می کند، در نیتجه سرعت جریان هوای گذرنده از موج ضربه ای به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. با کاهش سرعت جریان هوا در جلوی بال ها در سرعت های نزدیک سرعت صوت، تلاش پیشرانه یا موتورهای هواپیما باید چند برابر شود تا اثر کاهش سرعت در اثر موج ضربه ای را خنثی نماید. در صورتی که عدد ماخ بحرانی هواپیمایی پایین باشد، در سرعت های پایین باید نیروی رانشی هواپیما چند برابر شود که مصرف سوخت فوق العاده ای را برای گذر از دیوار صوتی به دنبال خواهد داشت؛ اما، در صورت بالا بودن عدد ماخ بحرانی، هواپیما فقط مدت کوتاهی نیازمند قدرت و کشش بسیار زیاد برای شکستن دیوار صوتی می باشد.

با اعمال نیروی فراوان رانشی، سرانجام هواپیما بر مشکل پسای زیاد فائق آمده و از دیوار صوتی می گذرد. در نتیجه این عمل، امواج تولید شده توسط هواپیما از آن جا مانده و پشت سر هواپیما حرکت می کنند. در این حالت، وضعیت به حالت عادی بازگشته و پسای ایجاد شده به وضعیت نرمال باز می گردد. بعضی از هواپیما ها از تمام نیروی پس سوزشان یا ۱۰۰% قدرت موتور برای گذر از دیوار صوتی و یا سرعت ۱,۱۹۵ کیلومتر بر ساعت استفاده می کنند، در حالی که در سرعت های بسیار بالاتر، تنها از ۳۰% قدرت موتور برای رانش به جلو بهره می جویند. با دقت در این مثال، می توان به خوبی افزایش درگ و پسا و قدرت فروان لازم برای غلبه بر آن در سرعت های نزدیک به سرعت صوت را درک و تجزیه و تحلیل نمود.

 

امواج ضربه ای توسط هواپیما در سرعت صوت، بسیار قدرتمند می باشند، چنانکه در صورت پرواز هواپیما نزدیک به زمین و گذر آن از دیوار صوتی، امواج ضربه ای با منتهای قدرت به اجسام زمینی مانند شیشه های منازل و ساختمانها برخورد نموده و باعث شکستن آن ها می شود، یا حتی اگر شخصی در معرض امواج ضربه ای به طور مستقیم قرار گیرد، احتمال از دست دادن شنوایی و پاره شدن پرده گوش بسیار است. از امواج ضربه ای، در بمب ها و تسلیحات دیگر نیز استفاده می شود.

بمب ها با یک افزایش دما و فشار ناگهانی در لایه هایی از هوا، امواج ضربه ای به وجود آورده که از طریق هوا انتقال یافته و باعث شکستن شیشه ها و تخریب دیوار ها نیز می شود. اگر شخصی در فاصله ای نسبتاً نزدیک در فضایی تهی از هوا و خلاء، حتی نزدیک یک بمب ده تنی ایستاده باشد، بر فرض منفجر کردن بمب، آسیبی به وی نخواهد رسید، چون هوایی برای انتقال امواج ضربه ای وجود ندارد.

به دلیل تولید امواج ضربه ای در سرعت های حدود سرعت صوت، خلبانان سعی می کنند فقط مدت کوتاهی در چنین سرعت هایی ترانسونیک پرواز کرده و به زودی از دیوار صوتی گذر کنند، چون پرواز در این سرعت ها نیروی بسیار زیاد موتور در نیتجه افزایش فوق العاده میزان مصرف سوخت را در پی دارد.

اما حال ببینیم صدایی انفجار مانند که در هنگام شکستن دیوار صوتی تولید می شود نتیجه چیست. امواج حاصله از حرکت هواپیما یا صدای تولید شده در اثر حرکت، هر بار در سرعت های زیر سرعت صوت از هواپیما دور شده و به گوش شنونده می رسد. اما با رسیدن هواپیما به سرعت صوت، این صداها دیگر فرصت دور شدن از هواپیما را نداشته و کلاً در جلوی هواپیما جمع می شوند.

با گذر از سرعت صوت، صدایی چند ده برابر شده از حرکت هواپیما با هم به گوش شنونده می رسد که مانند یک انفجار شدید یا صدای رعد و برقی بسیار قدرتمند می باشد. شاید در تصاویر هواپیماهای در حال گذر از دیوار صوتی، هاله ای سفید رنگ را در اطراف هواپیما مشاهده کرده باشید. در هنگام گذر از دیوار صوتی، اگر هواپیما نزدیک به زمین و در محیطی مرطوب با درصد بخار آب زیاد باشد، بخار آب هوا در اثر امواج ضربه ای فشرده شده و ابر سفیدی را برای چند ثانیه پدید می آورند که همان هاله سفید رنگ قابل روئیت در تصاویر است. اما از امواج ضربه ای در موتورهای جت نیز استفاده می شود. بدین گونه که، هوا ورودی در موتورهای جت، حتی اگر هواپیما با سرعت های بالای صوت پروزا نماید، باید زیر سرعت صوت باشد تا قابلیت احتراق را در موتور داشته باشد.

بنابراین، اکثراً در ورودی موتورهای هواپیماهای جنگنده مخروطی را به شکل کامل یا نصف مانند هواپیماهای میگ ۲۱ یا اف ۱۰۴ ستارفایتر می بینیم، که فلسفه ایجاد این مخروط تولید عمدی امواج ضربه ای است.

در صورت تولید امواج ضربه ای، هوای عبوری از میان آن با سرعت کاهش یافته یا زیر صوت وارد موتور می شود و فرآیند احتراق به طور کامل انجام می پذیرد. برای انجام پرواز های مافوق صوت، اغلب هواپیماهای جنگنده از مقطع بال های ویژه ای که عدد ماخ بحرانی را به حداکثر می رسانند، استفاده می نمایند و مقطع بال ها معمولاً بسیار نازک و متقارن می باشد. به عقب برگشتگی بال های هواپیماهای مدرن نیز در نتیجه تلاش برای افزایش عدد ماخ بحرانی بوده چرا که آزمایش های تونل باد نشان داده که با به عقب برگشتگی بال ها به میزان چند درجه عدد ماخ بحرانی به میزان قابل توجهی افزایش می یابد، تا جایی که هواپیماهای مسافربری سریع السیر مانند بوئینگ ۷۴۷ که در حدود سرعت صوت یا حدود ۹۸۰ کیلومتر بر ساعت پرواز می کنند، نیز به بال هایی به عقب برگشته مجهزند. در برخی از هواپیماها، مانند هواپیمای اف ۱۴ تامکت، از سیستم بال های متغیر استفاده شده که در این سیستم، در سرعت های پایین که از عدد ماخ بحرانی خبری نیست بال ها گسترده می شوند و برای فراوانی تولید می کنند، ولی رفته رفته با نزدیک شدن به سرعت صوت، کامپیوتر موجود در این سیستم خود زاویه لازم برای افزایش عدد ماخ بحرانی را محاسبه کرده و بال را متناسب با زوایه آن تغییر داده و به عقب بر می گرداند. این سیستم به دلیل هزینه های بالا و سنگینی بیش از حد آن، دارای استفاده محدودی می باشد. هواپیماها کلاً از نظر سرعت نسبت به سرعت صوت به چند دسته زیر تقسیم می شوند:

▪ هواپیماهای زیر سرعت صوت یا مادون صوت با محدوده سرعت ۳۵۰ تا ۹۵۰ کیلومتر بر ساعت، Subsonic

▪ هواپیماهای حدود سرعت صوت با محدوده سرعت ۹۵۰ تا ۱۲۰۰ کیلومتر بر ساعت، Transonic

▪ هواپیماهای سرعت صوت با محدوده سرعت دقیقاً سرعت صوت نسبت به محیط، Sonic

▪ هواپیماهای بالای سرعت صوت یا مافوق سرعت صوت با محدوده سرعت ۱ ماخ تا ۵ ماخ، Supersonic

▪ هواپیماهای با سرعت بسیار بیشتر از سرعت صوت با محدوده سرعت ۵ ماخ و بالاتر، Hypersonic

لازم به ذکر است، اولین بار، خلبانی آزمایشی آمریکایی به نام چاک ییگر، با انجام اصلاحاتی بر روی یک بمب افکن قدیمی آن را به چهار موتور موشکی مجهز کرده و بر فراز بیایانی در آمریکا، پس از جدا شدن از هواپیمای مادر، به پرواز در آورد. پس چند ثانیه پرواز هواپیمای پرتقالی رنگ ملقب به X-۱ به صورت گلاید، خلبان چهار موتور موشکی خود را روشن کرده و پس از چند لحظه صدایی رعد آسا در آسمان شنیده شد که همان نتیجه شکستن دیوار صوتی برای اولین بار در جهان بود. در این آزمایش، این هواپیما به سرعت ۱۶/۱ ماخ دست یافت، و با ورود به عصر جت، رویای شکستن دیوار صوتی و پا گذاشتن به سرعت صوت نیز به واقعیتی بسیار قابل لمس مبدل گشت.


برچسب‌ها: دیوار صوتی
+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

نانو تکنولوژی

در طول تاريخ بشر از زمان يونان باستان، مردم و به‌خصوص دانشمندان آن دوره بر اين باور بودند كه مواد را مي‌توان آنقدر به اجزاء كوچك تقسيم كرد تا به ذراتي رسيد كه خردناشدني هستند و اين ذرات بنيان مواد را تشكيل مي‌دهند.              

در طول تاريخ بشر از زمان يونان باستان، مردم و به‌خصوص دانشمندان آن دوره بر اين باور بودند كه مواد را مي‌توان آنقدر به اجزاء كوچك تقسيم كرد تا به ذراتي رسيد كه خردناشدني هستند و اين ذرات بنيان مواد را تشكيل مي‌دهند، شايد بتوان دموكريتوس فيلسوف يوناني را پدر فناوري و علوم نانو دانست چرا که در حدود 400 سال قبل از ميلاد مسيح او اولين كسي بود كه واژة اتم را كه به معني تقسيم‌نشدني در زبان يوناني است براي توصيف ذرات سازنده مواد به كار برد.

با تحقيقات و آزمايش‌هاي بسيار، دانشمندان تاکنون 108 نوع اتم و تعداد زيادي ايزوتوپ كشف كرده‌اند. آنها همچنين پي برده اند كه اتم‌ها از ذرات كوچكتري مانند كوارك‌ها و لپتون‌ها تشكيل شده‌اند. با اين حال اين كشف‌ها در تاريخ پيدايش اين فناوري پيچيده زياد مهم نيست.

نقطه شروع و توسعه اوليه فناوري نانو به طور دقيق مشخص نيست. شايد بتوان گفت كه اولين نانوتكنولوژيست‌ها شيشه‌گران قرون وسطايي بوده‌اند كه از قالب‌هاي قديمي(Medieal forges) براي شكل‌دادن شيشه‌هايشان استفاده مي‌كرده‌اند. البته اين شيشه‌گران نمي‌دانستند كه چرا با اضافه‌كردن طلا به شيشه رنگ آن تغيير مي‌كند. در آن زمان براي ساخت شيشه‌هاي كليساهاي قرون وسطايي از ذرات نانومتري طلا استفاده مي‌‌شده است و با اين كار شيشه‌هاي رنگي بسيار جذابي بدست مي‌آمده است. اين قبيل شيشه‌ها هم‌اكنون در بين شيشه‌هاي بسيار قديمي يافت مي‌شوند. رنگ به‌وجودآمده در اين شيشه‌ها برپايه اين حقيقت استوار است كه مواد با ابعاد نانو داراي همان خواص مواد با ابعاد ميكرو نمي‌باشند.

در واقع يافتن مثالهايي براي استفاده از نانو ذرات فلزي چندان سخت نيست.رنگدانه‌هاي تزييني جام مشهور ليکرگوس در روم باستان ( قرن چهارم بعد از ميلاد) نمونه‌اي از آنهاست. اين جام هنوز در موزه بريتانيا قرار دارد و بسته به جهت نور تابيده به آن رنگهاي متفاوتي دارد. نور انعکاس يافته از آن سبز است ولي اگر نوري از درون آن بتابد، به رنگ قرمز ديده مي‌شود. آناليز اين شيشه حکايت از وجود مقادير بسيار اندکي از بلورهاي فلزي ريز700 (nm) دارد ، که حاوي نقره و طلا با نسبت مولي تقريبا 14 به 1 است حضور اين نانوبلورها باعث رنگ ويژه جام ليکرگوس گشته است.

در سال1959 ريچارد فاينمن مقاله‌اي را دربارة قابليت‌هاي فناوري نانو در آينده منتشر ساخت. باوجود موقعيت‌هايي كه توسط بسياري تا آن زمان كسب‌شده بود، ريچارد. پي. فاينمن را به عنوان پايه گذار اين علم مي‌شناسند. فاينمن كه بعدها جايزه نوبل را در فيزيك دريافت كرد درآن سال در يک مهماني شام كه توسط انجمن فيزيک آمريكا برگزار شده بود، سخنراني كرد و ايده فناوري نانو را براي عموم مردم آشكار ساخت.

عنوان سخنراني وي «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» بود.

سخنراني او شامل اين مطلب بود كه مي‌توان تمام دايره‌المعارف بريتانيكا را بر روي يك سنجاق نگارش كرد.يعني ابعاد آن به اندازه25000/1ابعاد واقعيش كوچك مي شود. او همچنين از دوتايي‌كردن اتم‌ها براي كاهش ابعاد كامپيوترها سخن گفت (در آن زمان ابعاد كامپيوترها بسيار بزرگتر از ابعاد كنوني بودند اما او احتمال مي‌داد كه ابعاد آنها را بتوان حتي از ابعاد كامپيوترهاي كنوني نيز كوچكتر كرد. او همچنين در آن سخنراني توسعه بيشتر فناوري نانو را پيش‌بيني نمود.

برخي از رويدادهاي مهم تاريخي در شکل گيري فناوري و علوم نانو

تاريخ رويدادهاي مهم در زمينه فناوري نانو

1857 مايکل فارادي محلول کلوئيدي طلا را کشف کرد

1905 تشريح رفتار محلول‌هاي کلوئيدي توسط آلبرت انيشتين

1932 ايجاد لايه‌هاي اتمي به ضخامت يک مولکول توسط لنگموير (Langmuir)

1959 فاينمن ايده " فضاي زياد در سطوح پايين " را براي کار با مواد در مقياس نانو مطرح کرد

1974 براي اولين بار واژه فناوري نانو توسط نوريو تانيگوچي بر زبانها جاري شد

1981 IBM دستگاهي اختراع کرد که به کمک آن مي‌توان اتم‌ها را تک تک جا‌به‌جا کرد.

1985 کشف ساختار جديدي از کربن C60

1990 شرکت IBM توانايي کنترل نحوه قرارگيري اتم‌ها را نمايش گذاشت

1991 کشف نانو لوله‌هاي کربني

1993 توليد اولين نقاط کوانتومي با کيفيت بالا

1997 ساخت اولين نانو ترانزيستور

2000 ساخت اولين موتور DNA

2001 ساخت يک مدل آزمايشگاهي سلول سوخت با استفاده از نانو لوله

2002 شلوارهاي ضدلك به بازار آمد

2003 توليد نمونه‌هاي آزمايشگاهي نانوسلول‌هاي خورشيدي

2004 تحقيق و توسعه براي پيشرفت در عرصه فناوري‌نانو ادامه دارد

فن آوری نانو چیست؟

فناوري‌نانو واژه‌اي است كلي كه به تمام فناوري‌هاي پيشرفته در عرصه كار با مقياس نانو اطلاق مي‌شود. معمولاً منظور از مقياس نانوابعادي در حدود 1nm تا 100nm مي‌باشد. (1 نانومتر يک ميليارديم متر است).

اولين جرقه فناوري نانو (البته در آن زمان هنوز به اين نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد. در اين سال ريچارد فاينمن طي يك سخنراني با عنوان «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» ايده فناوري نانو را مطرح ساخت. وي اين نظريه را ارائه داد كه در آينده‌اي نزديك مي‌توانيم مولكول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقيم دستكاري كنيم.

واژه فناوري نانو اولين بار توسط نوريوتاينگوچي استاد دانشگاه علوم توكيو در سال 1974 بر زبانها جاري شد. او اين واژه را براي توصيف ساخت مواد (وسايل) دقيقي كه تلورانس ابعادي آنها در حد نانومتر مي‌باشد، به كار برد. در سال 1986 اين واژه توسط كي اريك دركسلر در کتابي تحت عنوان : «موتور آفرينش: آغاز دوران فناوري‌نانو»بازآفريني و تعريف مجدد شد. وي اين واژه را به شكل عميق‌تري در رساله دكتراي خود مورد بررسي قرار داده و بعدها آنرا در کتابي تحت عنوان «نانوسيستم‌ها ماشين‌هاي مولكولي چگونگي ساخت و محاسبات آنها» توسعه داد.

تفاوت اصلي فناوري نانو با فناوري‌هاي ديگر در مقياس مواد و ساختارهايي است كه در اين فناوري مورد استفاده قرار مي‌گيرند. البته تنها كوچك بودن اندازه مد نظر نيست؛ بلكه زماني كه اندازه مواد دراين مقياس قرار مي‌گيرد، خصوصيات ذاتي آنها از جمله رنگ، استحكام، مقاومت خوردگي و ... تغيير مي‌يابد. در حقيقت اگر بخواهيم تفاوت اين فناوري را با فناوري‌هاي ديگر به صورت قابل ارزيابي بيان نماييم، مي‌توانيم وجود "عناصر پايه" را به عنوان يك معيار ذكر كنيم. عناصر پايه در حقيقت همان عناصر نانومقياسي هستند كه خواص آنها در حالت نانومقياس با خواص‌شان در مقياس بزرگتر فرق مي‌كند.

اولين و مهمترين عنصر پايه، نانوذره است. منظور از نانوذره، همانگونه که از نام آن مشخص است، ذراتي با ابعاد نانومتري در هر سه بعد مي‌باشد. نانوذرات مي‌توانند از مواد مختلفي تشکيل شوند، مانند نانوذرات فلزي، سراميکي، ... .

دومين عنصر پايه، نانوكپسول است. همان طوري كه از اسم آن مشخص است، كپسول‌هاي هستند كه قطر نانومتري دارند و مي‌توان مواد مورد نظر را درون آنها قرار داد و كپسوله كرد. سال‌هاست كه نانوكپسول‌ها در طبيعت توليد مي‌شوند؛ مولكول‌هاي موسوم به فسفوليپيدها كه يك سر آنها آبگريز و سر ديگر آنها آبدوست است، وقتي در محيط آبي قرار مي‌گيرند، خود به خود كپسول‌هايي را تشكيل مي‌دهند كه قسمت‌هاي آبگريز مولكول در درون آنها واقع مي‌شود و از تماس با آب محافظت مي‌شود. حالت برعكس نيز قابل تصور است.

 

عنصر پايه بعدي نانولوله کربني است. اين عنصر پايه در سال 1991 در شركت NEC كشف شدند و در حقيقت لوله‌هايي از گرافيت مي‌باشند. اگر صفحات گرافيت را پيچيده و به شكل لوله در بياوريم، به نانولوله‌هاي كربني مي‌رسيم. اين نانولوله‌ها داراي اشكال و اندازه‌هاي مختلفي هستند و مي‌توانند تك ديواره يا چند ديواره باشند. اين لوله‌ها خواص بسيار جالبي دارند که منجر به ايجاد کاربردهاي جالب توجهي از آنها مي‌شود.

درحقيقت کاربرد فناوري نانو از کاربرد عناصر پايه نشأت مي‌گيرد. هر کدام از اين عناصر پايه، ويژگي‌هاي خاصي دارند که استفاده از آنها در زمينه‌هاي مختلف، موجب ايجاد خواص جالبي مي‌گردد. مثلاً از جمله کاربردهاي نانوذرات مي‌توان به دارورساني هدفمند و ساده، بانداژهاي بي‌نياز از تجديد، شناسايي زود هنگام و بي‌ضرر سلول‌هاي سرطاني، و تجزيه آلاينده‌هاي محيط زيست اشاره کرد. همچنين نانولوله‌هاي کربني داراي کاربردهاي متنوعي مي‌باشند که موارد زير را مي‌توان ذکر کرد:

• تصوير برداري زيستي دقيق

• حسگرهاي شيميايي و زيستي قابل اطمينان و داراي عمر طولاني

• شناسايي و جداسازي كاملاً اختصاصي DNA

• ژن‌درماني كه از طريق انتقال ژن به درون سلول توسط نانولوله‌ها صورت مي‌پذيرد.

• از بين بردن باكتري‌ها

اينها تنها مواردي از کاربردهاي بسيار زيادي هستند که براي عناصر پايه قابل تصور مي‌باشند. کاربرد اين عناصر پايه در صنايع مختلف، در درخت ديگري به نام «درخت صنعت» آورده شده است که با مراجعه به گروه مطالعاتي آينده‌انديشي، بخش درخت صنعت، مي‌توانيد آن را مشاهده کنيد.

در نهايت «درخت فناوري نانو» معرفي مي‌گردد که فناوري نانو را به شکل يک زنجيره از رويکرد ساخت عناصر پايه تا کاربرد آنها، در يک درخت چهار سطحي نمايش مي‌دهد. با مراجعه به گروه مطالعاتي آينده‌انديشي، بخش درخت فناوري، مي‌توانيد آن را مشاهده کنيد.

دكتر ريچارد فيليپس فاينمن در 11 مي سال 1918 در منهتن نيويورك چشم به جهان گشود. فاينمن در طول سال‌هاي تحصيلش بر روي رياضيات و علوم بسيار مطالعه مي‌كرد زيرا پدرش مي‌خواست كه او يك معلم فيزيك شود. وي همچنين براي آزمايش در زمينه الكتريسيته يك آزمايشگاه در خانه‌اش برپا كرد. فاينمن از نمادهاي رياضياتي خودش براي توابع Sin، Cos، tanو F(x) استفاده مي‌كرد.

فاينمن در دبيرستان فار راك اوي (Far Rock away) به تحصيل پرداخت و در سال آخر دبيرستان برنده جايزه رياضي دانشگاه نيويورك شد. پس از اتمام دبيرستان او تمايل به ادامه تحصيل داشت اما به جز انستيتو تكنولوژي ماساچوست (MIT) بقيه دانشگاه‌ها به خاطر نمراتش و يهودي‌بودنش از پذيرش وي سرباز زدند. فاينمن در سال 1935 وارد MIT شد و در سال 1939 فارغ‌التحصيل ليسانس فيزيك گرديد. در سال 1942 وي پس از كاركردن بر روي ساخت بمب اتمي (1942-1941) دكتراي خود را از دانشگاه پرينستون دريافت نمود. او پس از دريافت مدرك دكترايش به لوس‌آلاموس (Los Alamos) رفت تا كار بر روي بمب اتمي را ادامه دهد. سپس فاينمن به رياست بخش تئوري منسوب شد. در سال 1945 فاينمن به عنوان استاد فيزيك تئوري در دانشگاه كرنل (Cornell) به فعاليت پرداخت. در بين سال‌هاي 1952 تا 1959 به عنوان استاد مهمان (Visiting Professor) درس فيزيك تئوري در انستيتو تكنولوژي كاليفرنيا (Caltech) به نام ريچارد چيس تولمن (Richard chase Tolman) مشغول به كار شد. بعد از آن سال تا زمان مرگش در سمت استاد فيزيك تئوري در آن دانشگاه مشغول کار بود.

جايزه آلبرت انيشتن از دانشگاه پرينستون به سال 1954، جايزه آلبرت انيشتن از كالج پزشكي و جايزه لورنس (Lawrence) در سال 1963 جوايزي بودكه ريچارد فاينمن موفق به اخذ آنها گرديد. وي در سال 1965 به خاطر توسعه‌دادن الكتروديناميك كوانتوم که تئوري اثر متقابل ذرات و اتم‌ها را در ميدان‌هاي تشعشعي بيان مي‌كند به شهرت رسيد. وي در قسمتي از كارهايش آنچه را كه امروزه به نام "دياگرام فاينمن" ناميده مي‌شود، ترسيم نمود. اين دياگرام نمودار مكان- زمان اثر متقابل ذرات را نشان مي‌دهد. به خاطر اين كار وي جايزه نوبل را درآن سال به همراه جي- اسكوينجر (J-Schwinger) و اس. آي. توموناجا (S.I. Tomonaga) اخذ كرد.

بعدها در طول زندگيش هنگامي كه به گروه تحقيق حادثه انفجار شاتل چنجر پيوست و دو كتاب خاطراتش را كه پرفروش‌ترين كتاب‌ها شدند، منتشر كرد به چهره برجسته‌اي تبديل شد.

پروفسور فاينمن عضو انجمن فيزيك آمريكا، انجمن آمريكايي علوم پيشرفته و آكادمي ملي علوم بود. او همچنين در سال 1965 به عنوان عضو خارجي انجمن سلطنتي انگلستان انتخاب شد.

در سال1959 ايشان مقاله‌اي را درباره قابليت‌هاي فناوري نانو در آينده منتشر ساخت. فاينمن درآن سال در يک مهماني شام كه توسط انجمن فيزيک آمريكا برگزار شده بود، سخنراني كرد و ايده فناوري نانو را براي عموم مردم آشكار ساخت.

عنوان سخنراني وي اين بود «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» باوجود موقعيت‌هايي كه توسط بسياري تا آن زمان كسب‌شده بود، ريچارد. پي. فاينمن را به عنوان پايه گذار اين علم مي‌شناسند.

سخنراني او شامل اين مطلب بود كه مي‌توان تمام دايره‌المعارف بريتانيكا را بر روي يك سنجاق نگارش كرد. يعني ابعاد آن را به اندازه 25000/1 ابعاد واقعيش كوچك كرد. او همچنين از دوتايي‌كردن اتم‌ها براي كاهش ابعاد كامپيوترها سخن گفت (در آن زمان ابعاد كامپيوترها بسيار بزرگتر از ابعاد كنوني بودند اما او احتمال مي‌داد كه ابعاد آنها را بتوان حتي از ابعاد كامپيوترهاي كنوني نيز كوچكتر كرد) او همچنين در آن سخنراني توسعه بيشتر فناوري نانو را پيش‌بيني نمود. وي در پايان سخنرانيش 1000 دلار براي اختراع اولين الكتروموتوري كه ابعادش حداكثر 64/1اينچ مكعب باشد، پيشنهاد داد. جايزه‌اي كه براي اولين كسي كه بتواند ابعاد يك صفحه كتاب را به اندازه ابعاد اصليش كوچك كند، تعيين كرد. ابعاد اين صفحه كتاب مي‌بايست به اندازه‌اي باشد كه بتوان آن را به كمك يك ميكروسكوپ الكتروني خواند. اين ايده‌ها در سال‌هاي 1960 و 1985 تحقق يافتند و جايزه‌هاي آنها نيز پرداخت شد.

ريچارد فاينمن با گوند هوارد (Gwenth Howarth) ازدواج كرد كه ثمره اين ازدواج يك پسر به نام كارل ريچارد (Corl Richard) (متولد 22 آوريل 1961) و يك دختر به نام ميشل كاترين (Michell Cathrine) (متولد 13 آگوست سال 1968) بود. متأسفانه فاينمن در سال 1988 به خاطر سرطان شكم در مركز پزشكي لوس‌آنجلس درگذشت. ياد فاينمن همواره به خاطر گشودن دريچه‌اي نو در قلمرو علم فيزيك به سوي ما، در ذهن‌ها باقي مي‌ماند.

روبرت اي فريتاس مدير تحقيقات موسسه ساخت مولکولي (Institute for Molecular Manufacturing) مي‌باشد. وي در رشته‌هاي فيزيك، روانشناسي و حقوق تحصيل كرده است و بيش از 150 مقاله‌ فني و عمومي با موضوعات مختلف علمي، مهندسي و حقوقي نوشته است. وي همچنين عهده‌دار نوشتن فصل‌هايي از كتاب‌هاي مختلف مي باشد.

او در سال 1980 گزارشي تحليلي درباره امكان ساخت كارخانه‌هاي فضايي تكثير شونده يعني كارخانه‌هايي كه بتوانند كارخانه‌هاي مشابه خودشان را به وجود آورند نوشت و سپس اولين تحقيق فني را كه به جزئياتي درباره نانوروبات‌هاي پزشكي پرداخته بود در مجله پزشكي (medical jarmal) منتشر ساخت.

اخيراً فريتاس كتاب نانوپزشكي را منتشر كرده است. اين كتاب اولين كتاب فني مي‌باشد كه درباره قابليت‌هاي نانوفناوري مولكولي در نانوروبات‌هاي پزشكي كه كاربردهاي پزشكي و دارويي دارند به بحث پرداخته است. جلد اول اين كتاب در سال 1999 توسط شركت Lands Bioscience منتشر شد. در اين زمان فريتاس محقق موسسه ساخت مولکولي واقع در ايالت كاليفرنيا بود. او در سال 2003 قسمت اول جلد دوم آن كتاب را توسط همان شركت منتشر ساخت. وي در آن زمان در شركت زيوكس zyvex به عنوان يك محقق مشغول به كار بود. زيوكس يك كمپاني در زمينه فناوري نانو مي‌باشد كه مركز آن در فاصله سال‌هاي 2000 تا 2004 در ريچاردسون تگزاس بود. فريتاس هم اكنون مشغول تكميل كردن قسمت دوم جلد دوم و جلد سوم كتاب نانوپزشكي مي‌باشد. همچنين وي به عنوان مشاور در زمينه‌هاي سنتز نانومكانيكي الماس و طراحي متصل كننده‌هاي مولكولي به عنوان مدير تحقيقات موسسه ساخت مولکولي مشغول به كار مي‌باشد.

در سال 2004 روبرت فريتاس و رالف مركل با همكاري يكديگر كتاب"سينماتيك ماشين‌هاي تكثير شونده" را منتشر نمودند. اين اولين كتابي است كه در زمينه فيزيك ماشين‌هاي تكثير شونده تاكنون به چاپ رسيده است.

منبع:

 

Robert Freitas's website (http://www.rfreitas.com/) (including his publications (http://www.rfreitas.com/index.htm#Publications))

Nanomedicine website (http://www.nanomedicine.com) Freitas' Nanomedicine book series on medical nanorobotics, freely available online

A paper on Respirocytes (artificial red cells) (http://www.foresight.org/Nanomedicine/Respirocytes.html) by Freitas (first medical nanorobot design paper ever published)

A paper on Microbivores (artificial white cells) (http://www.rfreitas.com/Microbivores.htm) by Freitas

Molecular assembler website (http://www.molecularassembler.com/)

Report on self-replicating space factories (http://www.islandone.org/MMSG/aasm/) 1980 NASA Study edited by Freitas

Kinematic Self-Replicating Machines (http://www.MolecularAssembler.com/KSRM.htm) first survey of field, by Freitas and Merkle

http://www.nano.ir/images/iconsarms/pdf.jpg

-www.nano.ir


برچسب‌ها: نانو, ناو تکنولوژی, فناوری نانو
+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

هوش مصنوعی

تحقیقات هوش مصنوعی از کی شروع شد ؟

بعد از جنگ جهانی دوم، تعدادی از آدم ها به طور مستقل کار روی ماشین های هوشمند را شروع کردند. اولین نفر احتمالا ریاضیدان انگلیسی، آلن تورینگ، است. او در سال 1947 در این باره سخنرانی کرد. او احتمالا اولین نفری هم هست که گفت تحقیقات هوش مصنوعی به جای ساخت ماشین ها بهتر است با برنامه نویسی رایانه ها ادامه پیدا کند. تا اواخر 1950 محققان زیادی در این حوزه فعالیت می کردند و بیشتر آن ها کارشان را بر اساس برنامه نویسی رایانه ها قرار داده بودند.

آیا هدف هوش مصنوعی ایجاد چیزی مثل فکر انسان برای رایانه ها است ؟

بعضی محققان می گویند که آن ها چنین هدفی دارند، اما شاید آن ها دارند از یک اصطلاح مشابه استفاده می کنند. چون فکر انسان ویژگی های عجیب و غریبی دارد و من مطمئن نیستم که کسی به طور جدی بخواهد ساخت همه ویژگی های فکر آدم را عملی کند.

آیا هدف هوش مصنوعی رسیدن به هوشی هم سطح هوش انسان است ؟

بله. نهایت تلاش، ساخت برنامه های رایانه ای است که بتواند به خوبی انسان مسائل را حل کنند و به اهداف مورد نظر برسند. اگر چه سطح آرزو های خیلی از آدم های در گیر در هوش مصنوعی، به خصوص در زمینه های تحقیقاتی، کمتر از این حرف هاست.

هوش مصنوعی چقدر با رسیدن به هوش هم سطح انسان فاصله دارد ؟ این اتفاق کی می افتد ؟

بیشتر محققان هوش مصنوعی عقیده دارند که برای رسیدن به هوش هم سطح انسان، ایده های جدیدی لازم است. برای همین نمی توان پیش بینی کرد چه وقتی می توان به هوش هم سطح انسان رسید.

آیا از بین ماشین ها، رایانه ها انتخاب خوبی برای هوشمند شدن هستند ؟

رایانه های می توانند برای شبیه سازی هر نوع ماشینی برنامه ریزی شوند. خیلی از محققان ماشین های غیر رایانه ها اختراع کردند به این امید که آن ها بتوانند با روش هایی غیر از روش هایی که برنامه های رایانه ای هوشمند می شوند، هوشمند شوند. اگر چه آن ها معمولا ماشین های اختراعی شان را در رایانه ها شبیه سازی می کنند و در شک و تردید می افتند که ماشین جدید ارزش ساخت دارد یا نه. به خاطر میلیارد ها دلاری که صرف سریع تر و سریع تر کردن رایانه ها شده است، ماشین جدید باید خیلی سریع باشد تا بتواند بهتر از برنامه ی رایانه ای، که همان ماشین را شبیه سازی می کند، عمل کند.

آیا رایانه های برای هوشمند شدن به اندازه کافی سریع هستند ؟

بعضی ها فکر می کنند هم به رایانه های سریع تر نیاز داریم و هم به ایده های جدید. عقیده شخصی من این است که رایانه های 30 سال پیش هم به اندازه کافی سریع بودند، اگر ما می دانستیم چگونه آن ها را برنامه ریزی کنیم.

آیا امکان ساخت «یک ماشین کودک» وجود دارد که با خواند و یاد گرفتن از تجربه هایش بتواند رشد کند و هوش خود را توسعه دهد ؟

این ایده بارها پیشنهاد شده است. اولین بار هم در دهه 1940 بود. سرانجام هم این کار انجام خواهد شد. به هر حال برنامه های  هوش مصنوعی به سطحی نرسیده اند که قادر به یادگیری بیشتر از چیزهایی که بچه ها از تجربیات عملی یاد می گیرند، باشند. هم چنین برنامه های فعلی به اندازه کافی از زبان سر در نمی آورند که بخواهند با خواندن چیزی یاد بگیرند.

آیا ممکن است که یک سیستم هوش مصنوعی قادر باشد با فکر کردن درباره هوش مصنوعی، خودش سطح هوشش را بالا ببرد ؟

من فکر می کنم ممکن است، اما الان در سطحی از هوش مصنوعی نیستیم که این کار بخواهد شروع شود.

شطرنج این طوری نیست ؟

بازی شطرنج به مکانیزم های فکری مشخصی نیاز دارد و به خیلی دیگر از مکانیزم های فکری نیاز ندارد. برنامه های شطرنج الان در سطح جهانی بازی می کنند، اما آن ها با جایگزینی مقادیر زیادی محاسبات به جای ادراک، از مکانیزم های فکری محدودی در مقایسه با مکانیز های استفاده شده توسط یک شطرنج باز استفاده می کنند. زمانی که ما این مکانیزم ها را بهتر بفهمیم می توانیم برنامه های شطرنجی هم سطح انسان بسازیم که محاسبات کمتری را نسبت به برنامه های فعلی انجام دهند. متاسفانه جنبه های رقابتی و تجاری ساخت رایانه های شطرنج باز، بر استفاده از شطرنج به عنوان یک حوزه علمی پیشی گرفته است.

آیا کسانی هستند که بگویند ساخت هوش مصنوعی ایده بدی است ؟

جان سرل که یک فیلسوف است می گوید ایده هوشمند بودن یک ماشین غیربیولوژیک تناقض دارد. یک فیلسوف دیگر هیوبرت دریفوس می گوید که رسیدن به هوش مصنوعی غیر ممکن است. دانشمند رایانه جوزف ویزنبام می گوید این ایده زشت، ضد انسانی و غیراخلاقی است.

آدم های مختلفی گفته اند که چون هوش مصنوعی تا به حال به هوش هم سطح انسان نرسیده است، این کار به طور کلی غیر ممکن است. بعضی دیگر هم نا امید هستند چون شرکت هایی که در این زمینه سرمایه گذاری کردند، ورشکست شدند.


برچسب‌ها: هوش مصنوعی
+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

نظر اسلام درباره علم چیست ؟

نظر اسلام درباره علم چیست و علمی که اسلام بدان توصیه می‏کند، کدام است؟

دو طبقه از طبقات مردم کوشش کرده‏اند که دین و علم را مخالف یکدیگر جلوه دهند؛ یکی طبقه متظاهر به دین، ولی جاهل که نان دینداری مردم را می‏خورند و از جهالت مردم استفاده می‏کنند. این دسته، برای این‏که مردم را در جهل نگه دارند و ضمناً به نام دین، پرده روی عیب خودشان بکشند و با سلاح دین، دانشمندان را بکوبند و از صحنه رقابت خارج کنند، مردم را از علم به عنوان آن که با دین منافی است، می‏ترسانند؛ یکی هم طبقه تحصیل کرده و دانش آموخته، ولی پشت پا به تعهدات انسانی و اخلاقی زده که این طبقه نیز همین که خواسته‏اند عذری برای لاقیدی‏های خود و کارهای خود بتراشند، به علم تکیه کرده، آن را مانع نزدیک شدن به دین دانسته‏اند.

طبقه سومی هم همیشه بوده است که از هر دو موهبت بهره‏مند بوده‏اند و هیچ گونه تنافی و تناقضی احساس نمی‏کرده‏اند. این طبقه، سعی کرده‏اند که تیرگی‏ها و غبارهایی را که از طرف آن دو طبقه، بین این دو ناموس مقدس برخاسته، فرو بنشانند.

بحث ما درباره اسلام و علم، از دو جنبه ممکن است صورت بگیرد؛ جنبه اجتماعی و جنبه دینی. از جنبه اجتماعی، آن‏طور باید بحث کنیم که آیا اسلام و علم، عملاً با هم سازگارند یا سازگار نیستند؟ آیا مردم می‏توانند هم مسلمان باشند، به معنی واقعی کلمه که به اصول و مبانی اسلامی مؤمن باشند و به دستورهای دین عمل کنند و هم عالم یا عملاً باید یکی از این دو را انتخاب کنند؟ اگر به این نحو بحث شود، صورت مسئله این نخواهد بود که نظر اسلام درباره علم چیست و نظر علم درباره اسلام چیست؛ فقط بحث روی اجتماع است که آیا می‏تواند در آنِ واحد، هر دو را داشته باشد یا باید از یکی از آن دو، چشم بپوشد. جنبه دیگر این است که ببینیم نظر اسلام درباره علم چیست و نظر علم درباره اسلام چیست که این هم دو قسمت است؛ یکی این‏که اسلام درباره علم چگونه دستور داده و توصیه کرده، آیا دستور داده که حتی‏الامکان از علم پرهیز داشته باشید و آیا اسلام علم را موجودی خطرناک و به شکل یک رقیب برای موجودیت خود دانسته یا برعکس، در کمال صمیمیت و شجاعت و اطمینان به خود، به علم توصیه و تشویق نموده است؟ قسمت دوم این است که نظر علم درباره اسلام چیست؟ چهارده قرن از ظهور اسلام و نزول قرآن می‏گذرد و در همه این چهارده قرن، علم در حال تطور، تکامل و پیشرفت بوده است؛ مخصوصاً در سه چهار قرن اخیر، ترقی علم، به صورت جهش درآمد. حالا ببینیم علم پس از این همه توفیق، تطور و تکامل که نصیبش شده، درباره معارف و اعتقادات اسلامی و همچنین درباره دستورهای عملی، اخلاقی و اجتماعی اسلام، چه نظری می‏دهد؟ آیا اینها را به رسمیت می‏شناسد یا نمی‏شناسد؟ آیا بر اعتبار آنها افزوده یا از اعتبار آنها کاسته است؟

هر یک از این سه قسمت، در خور بحث و تحقیق است؛ اما بحث امروز ما فقط درباره یکی از اینهاست؛ یعنی پیرامون نظر اسلام درباره علم است.

توصیه به علم در اسلام :

در این‏که در اسلام راجع به علم تأکید و توصیه شده و در کمتر موضوعی و شاید نسبت به هیچ موضوعی، این قدر توصیه و تأکید نشده، بحثی نیست.

گذشته از آیات قرآن کریم، مؤکدترین و صریح‏ترین توصیه‏های رسول خدا، درباره علم است. این جمله از مسلمات همه مسلمان‏هاست که رسول خدا فرمود: «تعلم و دانشجویی، بر هر مسلمانی فرض و واجب است» و اختصاص به طبقه‏ای و جنسی خاص ندارد. هر کس مسلمان است، باید دنبال علم برود.

همچنین پیامبر فرمود: «علم را پی‏جویی کنید؛ گرچه مستلزم این باشد که تا چین سفر کنید؛ یعنی علم، مکان معینی ندارد و در هر نقطه جهان که علم هست، بروید و اقتباس کنید و نیز فرمود: «سخن علمی و حکیمانه و متقن، گم‏شده مؤمن است؛ هر جا آن را بیابید، آن را مال خودش می‏داند و برمی‏دارد»؛ یعنی اهمیت نمی‏دهد که طرف کیست؛ مسلمان است یا کافر؛ همان‏طور که آدمی که مال خود را گم کرده، در دست هر کس ببیند، معطل نمی‏شود و برمی‏دارد، مؤمن نیز علم را مال خود می‏داند و در دست هر کس ببیند، آن را می‏گیرد.

کدام علم؟

منظور اسلام از علم، چه علمی است؟ ممکن است کسی بگوید مقصود از همه این تأکیدها و توصیه‏ها، علم خود دین است؛ یعنی همه به این منظور گفته شده که مردم به خود دین عالم شوند. اگر نظر اسلام از علم، علم دین باشد، در حقیقت، به خودش توصیه کرده و درباره علم به معنی اطلاع بر حقایق کائنات و شناختن امور عالم، چیزی نگفته و اشکال به حال اول باقی می‏ماند؛ زیرا هر مسلکی، هر اندازه هم ضدعلم باشد و با آگاهی و اطلاع و بالا رفتن سطح فکر و معلومات مردم مخالف باشد، با آشنایی با خودش مخالف نیست؛ بلکه خواهد گفت با من آشنا باشید و با غیر من آشنا نباشید. پس اگر منظور اسلام از علم، خصوص علم دینی باشد، باید گفت موافقت اسلام با علم، صفر است و نظر اسلام درباره علم، منفی است.

برای کسی که درست با اسلام و منطق اسلام آشنا باشد، جای این احتمال نیست که بگوید نظر اسلام درباره علم منحصرا علوم دینی است. این احتمال، فقط از ناحیه طرز عمل مسلمین در قرن‏های اخیر - که تدریجاً دایره معلومات را کوچک‏تر کردند و معلومات خود را محدود کردند - پیدا شده و الا آن‏جا که می‏فرماید حکمت گم‏شده مؤمن است، پس آن را به چنگ آورید، گرچه بخواهید از دست مشرکان بگیرید، معنی ندارد که خصوص علوم دینی مقصود باشد. مشرک را با علوم دین چکار؟ در جمله «اُطُلُبوا الْعِلْمَ وَلَوْ بِالصَیِن»، چین به عنوان دورترین نقطه و یا به اعتبار این‏که در آن ایام یکی از مراکز علم و صنعت جهان بود، یاد شده و قدر مسلم این است که چین نه در آن زمان و نه در زمان‏های دیگر، مرکز علوم دینی نبوده است.

گذشته از همه اینها، در متن سخنرانی رسول اکرم صلی‏اللّه علیه و آله، تقیید و تحدید و تفسیر شده که مقصود چه علمی است؛ اما نه تحت عنوان این‏که فلان علم باشد یا فلان علم؛ بلکه تحت عنوان علم نافع، علمی که دانستن آن، فایده برساند و ندانستن آن، ضرر برساند. هر علمی که متضمن فایده باشد، آن علم از نظر اسلام، خوب و مورد توصیه و تشویق است.

پس باید دید که اسلام، چه چیز را فایده و چه چیز را ضرر می‏داند. هر علمی که به منظوری از منظورهای فردی یا اجتماعی اسلام کمک کند و ندانستن آن سبب زمین خوردن آن منظور گردد، آن علم را اسلام توصیه می‏کند و هر علمی که در منظورهای اسلامی تأثیر ندارد، اسلام درباره آن علم، نظر خاصی ندارد، و هر علم که تأثیر سوء دارد، اسلام باآن مخالف است.

منطق قرآن :

منطق قرآن درباره علم، به شکلی است که قابل تخصیص و اختصاص نمی‏باشد. قرآن، علم را نور و جهل را ظلمت می‏داند و می‏فرماید که مطلقاً، نور بر ظلمت ترجیح دارد.

قرآن صریحاً مسائلی را به عنوان موضوع مطالعه و تفکر پیشنهاد می‏کند. این موضوعات، همان‏هاست که نتیجه مطالعه آنها، همین علوم طبیعی، ریاضی، زیستی، تاریخی و غیره است که امروز در دنیا می‏بینیم. خداوند در سوره بقره، آیه 164، می‏فرماید:

«در آفرینش آسمان‏ها و زمین، در گردش شب و روز، در حرکت کشتی بر روی آب که به وسیله آن بشر منتفع می‏گردد، آمدن و ریزش باران که سبب حیات زمین می‏گردد، حیواناتی که در روی زمین در حرکتند، گردش بادها و حالت مخصوص ابرها که در میان زمین و آسمان معلقند، در همه اینها، نشانه‏های قدرت و حکمت پروردگار است» (یعنی همه اینها، قوانین و نظاماتی دارند و شناختن این نظامات، شما را به توحید نزدیک می‏کند).

قرآن صریحاً مردم را به مطالعه در این امور توصیه کرده و می‏دانیم که مطالعه همین‏هاست که منجر به علم فلک و ستاره‏شناسی، زمین‏شناسی، دریاشناسی، علم کائنات جوّیّه، حیوان‏شناسی و غیره شده است. در سوره جاثیه، آیه 2 و سوره فاطر، آیه 27 و بسیاری از آیات دیگر نیز نظیر این آمده است.

قرآن کتابی است که اولین مرتبه که نازل شد، سخن خود را با «خواندن»، «علم» و «کتابت» آغاز کرد. وحی قرآن، با تذکر اینها آغاز گشت:

«بخوان به نام پروردگارت؛ آن که آفرید؛ انسان را از خون بسته آفرید؛ بخوان و پروردگار تو کریم‏ترین کریمان است که آموزانید نوشتن با قلم».1

توحید و علم :

اسلام دینی است که با توحید آغاز می‏گردد و توحید مسئله‏ای است تعقلی که تقلید و تعبد در آن جایز نیست؛ حتماً باید تعقل و استدلال و تفلسف در آن باشد. اگر اسلام از ثنویت یا تثلیث آغاز شده بود، نمی‏توانست ورود در آن مبحث را آزاد بگذارد و چاره‏ای نبود از این‏که آن را منطقه ممنوع اعلام کند؛ ولی از توحید آغاز شده که نه تنها آن را منطقه ممنوع نمی‏داند، بلکه منطقه‏ای لازم‏الورود می‏داند. مدخل این منطقه هم از نظر قرآن، تمام صفحه کائنات است و کارت ورودی آن، علم و تحصیل است. ابزار و وسیله گردش در این منطقه، قوه تفکر و استدلال منطقی است.

اینها همه قرائنی است که نشان می‏دهد نظر اسلام منحصرا علوم دینی نیست. از قدیم این مطلب مطرح بوده که منظور اسلام از علمی که آن را فریضه و واجب خوانده چیست؟ هر دسته‏ای خواسته‏اند کلام پیغمبر را به همان رشته معلوماتی که خودشان داشته‏اند، تطبیق کنند. متکلمین گفته‏اند که مقصود، علم کلام است. مفسرین گفته‏اند که مقصود، علم تفسیر است. محدثین گفته‏اند که مقصود علم، حدیث است. فقها گفته‏اند که مقصود، علم فقه است که هر کسی باید یا مجتهد باشد یا مقلد. علمای اخلاق گفته‏اند که مقصود، علم اخلاق و اطلاع از منجیات و مهلکات است. متصوفه گفته‏اند که مقصود، علم سیر و سلوک و توحید عملی است. غزالی بیست قول در این زمینه نقل می‏کند؛ ولی همان‏طور که محققین گفته‏اند، مقصود، هیچ یک از این علوم بالخصوص نیست. اگر مقصود علم خاصی بود، پیغمبر به همان علم تصریح می‏کرد؛ مقصود، هر علم مفید و سودمندی است که به کار می‏خورند.

علم، وسیله است یا هدف؟

توجه به یک نکته، اشکال را به خوبی حل می‏کند و کاملاً می‏توانیم بفهمیم که منظور اسلام، چیست. اولاً باید دید که علم از نظر اسلام، هدف است یا وسیله. بدون شک، بعضی از علوم هدف است؛ مثل معارف ربوبی و خداشناسی و آن‏چه از شئون خداشناسی شمرده می‏شود؛ مثل معارف مربوط به خودشناسی و معاد. از اینها که بگذریم، سایر علوم، وسیله‏اند؛ نه هدف؛ یعنی هر علمی از آن جهت لازم و مفید است که مقدمه و وسیله انجام یک عمل و یک وظیفه است. همه علوم دینی - به استثنای معارف الهی - از قبیل علم اخلاق و فقه و حدیث، همین‏طورند؛ یعنی همه وسیله‏اند نه هدف؛ تا چه رسد به مقدمات ادبی و منطق معمولی که در مدارس دینی خوانده می‏شوند.

فقها و علمای دینی می‏گویند: وجوب علم، تهیّؤی است؛ یعنی از آن جهت واجب است که آمادگی و تهیّؤ می‏دهد برای کاری که موافق با منظور اسلام است؛ حتی خود یادگرفتن مستقیم مسائل عملیه، یعنی احکام و مسائل نماز و روزه و خمس و زکات و حج و طهارت که معمولاً در رساله‏های عملیه ذکر می‏شوند، فقط برای این است که شخص بتواند و آماده بشود که وظیفه دیگری را درست انجام دهد؛ مثلاً یک نفر مستطیع که می‏خواهد به حج برود، باید یاد بگیرد تا آمادگی و تهیّو پیدا کند که مراسم حج را درست انجام دهد.

وقتی که این اصل را دانستیم، نوبت به اصل دیگر و مطلب دیگر می‏رسد و آن این‏که اسلام چگونه دینی است و چه هدف‏هایی دارد و چگونه جامعه‏ای می‏خواهد؟ منظورهای اسلامی، چه اندازه وسعت دارند؟ آیا اسلام تنها به چهار تا مسائل عبادی و اخلاقی قناعت کرده یا دامنه و دستورهای این دین، گسترش یافته است در همه شئون حیاتی بشر و در همه شئون حیاتی و اجتماعی و اقتصادی و سیاسی بشر، نظر دارد و در همه آنها منظور و هدف‏هایی دارد که باید تأمین گردد؟ آیا اسلام می‏خواهد که جامعه مسلمان مستقل باشد یا اهمیت نمی‏دهد که زیردست و محکوم باشد؟ بدیهی است که اسلام جامعه‏ای مستقل، آزاد، عزیز، سربلند و مستغنی می‏خواهد.

مطلب سومی را هم باید بشناسیم و توجه کنیم و آن این‏که امروز دنیا بر پاشنه علم می‏چرخد. کلید همه حوایج، علم و اطلاع فنی است و بدون علم، نمی‏توان جامعه‏ای غنی، مستقل، آزاد، عزیز و قوی به وجود آورد. بنابراین، خود به خود نتیجه می‏گیریم که در هر زمانی، خصوصاً در این زمان، واجب است بر مسلمین که همه علومی را که مقدمه رسیدن به هدف‏های اسلامی هستند، فراگیرند و کوتاهی نکنند.

با این مقیاس، می‏توانیم همه علوم مفید را علوم دینی بدانیم و می‏توانیم بشناسیم که چه علمی واجب کفایی است و چه علمی واجب عینی و می‏توانیم بفهمیم که در یک زمان، ممکن است خواندن یک علمی از اوجب واجبات باشد و در زمانی دیگر، آن‏طور نباشد. این، بستگی به میزان هوشیاری و توجه کسانی دارد که در هر زمانی اجتهاد می‏کنند و به استنباط احکام می‏پردازند.

1. علق، آیه 1-4.

2. بیست گفتار، ص 179-186 (با اندکی تصرف).

پدیدآورنده:شهید مرتضی مطهری


برچسب‌ها: اسلام, علم, شهید مطهری
+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

تراشه های زیستی

آشكار ساختن ساختار ژنتيك و كشف منشاء استيكى كه جلوى ما گذاشته اند تا نوش جان كنيم...اتحاد الكترونيك و بيولوژى مى تواند حيطه هاى متنوعى چون پزشكى، علوم تغذيه، يا علوم دفاعى را دستخوش انقلاب سازد. سرعت پيشرفت ما آنچنان زياد است كه خطر زير پا گذاشتن اخلاقيات واقعاً وجود دارد.

گرى هوپر عضو انجمن بيوتكنولوژى كه كارهاى ميليون دلارى برعهده دارد، با صداى خشن، عينك كوچك هيئت كالين پاول خطاب به همكارانش كه همگى مثل او قدشان حدود دو متر است، مى گويد: «بچه ها، بجنبيد! اگر اين كار را نكنيم، چينى ها جاى ما خواهند كرد!» اين خطر را وجود يك مشت از صاحبان صنايع داروسازى كه سخنرانى هاى رمزى و در لفافه شان مدت ها به درازا مى كشد، به خوبى نشان مى دهد. بر روى صندلى هاى اين سالن كه در سال هاى پايانى سده پيش در ميدان اتحاد واقع در قلب سانفرانسيسكو ساخته شد، در پشت پرده هاى سنگين و به رنگ قرمز آتشين آن، اين مردان پنجاه، شصت ساله به ناگهان از انديشه آهسته تر كردن سرعت پيشرفت تراشه هاى زيستى به خشم مى آيند. اينجا صحبت از سيليسيم _ همان ماده اى كه سيم هاى تلفن نيز از آن ساخته مى شوند _ است كه يك رشته DNA (يا رمز حيات) بر روى آن قرار داده مى شود. تراشه اى كه بزرگ تر از نصف يك دانه شكر نيست قادر به كارهايى است _ از پزشكى تا كشاورزى و علوم زيبايى _ كه ديوانه كننده اند.

اين مجموعه سحرآميز، آميزه اى از بيولوژى و الكترونيك، درصدد زير و رو كردن آن چيزى است كه بيوتكنولوژى خوانده مى شود. علمى كه قرار است انقلابى در زندگى ما پديد آورد ... ولى چگونه؟ چيز زيادى نمى دانيم. با اين حال، ماتما كاليكورا تحليلگر موسسه «فراست و ساليوان» مطمئن است كه تا ده سال ديگر اين ابتكار بازارى بزرگ تر از 10 ميليارد دلار را به روى ما خواهد گشود. گام هاى اوليه صنايعى چون هيولت _ پاكارد، موتورولا و آى بى ام تنها آغاز اين راه است.

در واقع اين انديشه چندان جديد نيست. تراشه هاى زيستى در واقع حاصل ازدواج (كه مسلماً قدرى ديرهنگام بود) دو كشف قديمى است كه بيش از 50 سال عمر دارند. كارهاى جيمز واتسون و فرانسيس كريك _ برندگان جايزه نوبل در رشته فيزيك در سال 1962 _ در حقيقت به سال 1953 بازمى گردد. در اين سال دو پژوهشگر مولكول DNA (كه تعيين كننده وراثت ژنتيك هستند) را كشف كردند. مولكول DNA تشكيل شده از دو رشته كه ساختمانى مى سازند كه بر روى خويش مى پيچد و هر يك از اين دو رشته قرينه آن ديگرى است. در همين زمان تراشه الكترونيك كه توسط راديوسازان در ساختمان ترانزيستورها به كار مى رفت، براى نخستين بار ساخته شد. تنها كارى كه باقى مانده بود، ازدواج فرخنده اين دو پديده نوين بود و استفن فودور، زيست شناس از دانشگاه پرينستون، اين كار را انجام داد. انديشه وى بسيار ساده بود: از آنجا كه هر رشته DNA از يك رديف رمز تشكيل شده كه با دوقلوى خويش به صورتى كاملاً قرينه يكى مى شود لذا كافى است كه يك رشته تنها را بر روى تراشه اى قرار دهيم، در اين صورت به محض مواجه شدن آن با دوقلويش صدور يك پيام فلورسانت را تحريم خواهد كرد كه سپس كامپيوتر مى تواند آن را دريافت كند. اين تمام جادوى ازدواج فرخنده تكنولوژى هاست: تبديل يك واكنش زيستى به سيگنال الكترونيك. اين انديشه فى البداهه بسيار جالب بود و بار ديگر در سال هاى دهه ،1990 زمانى كه «پروژه ژنوم انسان» براى يافتن ژنوم كامل انسان به اوج رسيد، مطرح شد. از آن زمان هيچ رازى در اينكه تراشه معجزه خواهد كرد، نبود...

نقشه ژنتيك شما فقط به قيمت 300 دلار

در ابتدا اين واقعيت به ويژه براى جهان پزشكى شگفتى آور بود كه با استفاده از چنين ابزارى مى توان تشخيص ها را بدون اشتباه و به نحوى بى سابقه داد. دپارتمان زيست شناسى مولكولى در دانشگاه دوك (كاروليناى شمالى) در اين ميان به موفقيت هايى نائل شد. يكى از پروفسورها، تحقيقاتى را بر روى بيمارى كه مشكوك به ابتلا به سرطان بود، انجام داد. نمونه خونى كه به كمك يك تراشه زيستى از بيمار گرفته شد، اين امكان را داد كه ظرف كمتر از ده دقيقه ساختمان ژنتيك بيمار به دست آيد و پزشك بلافاصله توانست تصميم بگيرد كه از چه درمانى استفاده كند. جلوگيرى از اتلاف وقت كه در اينجا بى اندازه ارزشمند است. هنوز هم پس از گذشت پنج سال از آن رويداد مهم، چنين تشخيصى مى تواند يك آزمايشگاه كامل را به مدت چندين روز به تكاپو اندازد. بازار جديدى متولد شده: تاكنون چندين موسسه پيشنهاد كرده اند كه نقشه ژنتيك آدم ها را به 300 تا 500 دلار در اختيارشان قرار دهند. موسسه ايسلندى DeCode Genetics در يخچال هايش ژن هاى حدود بيست بيمارى مهم، از جمله شيزوفرنى را در اختيار دارد. در فرانسه انستيتو BioMe ,rieux روى سرطان كار مى كند.

تراشه هاى زيستى كه خود را با بيمارى ها و درمان آنها شناسانده اند، مى توانند به علاوه خطرناك نيز باشند، چه امروز ژن هايى كه نماينده بيمارى هايى هستند، شناخته شده اند. شركت AFFymetrix در كاليفرنيا، جزء نخستين موسساتى بوده كه تراشه هاى زيستى را پذيرفت و اكنون بدين كار مشغول است. يكى از كاركنان اين شركت مى گويد: «تراشه هاى ما براى كنترل كردن تركيب مواد غذايى اند، در واقع براى آنكه ببينيم غذاى روبه روى ما كه گوشت گاو يا ماهى معرفى مى شود، همان است كه از آن انتظار داريم.» براى انجام اين پروژه شركت مذكور نياز به حمايت جامعه آمريكا دارد و شريك فرانسوى اش BioMe ,rieux نيز يكى يكى ژن هايى را كه بازسازى مى كند در اختيار آن قرار مى دهد و چه بازارى! اين ابزار بسيار كوچك معجزه گر قادر است تا 30 نوع گوناگون مهره داران را شناسايى كند. حتى مى تواند حيوانات را براساس جنس (پستانداران، پرندگان و ماهى ها) يا نوع (ماكيان، گوسفند، خوك، كبك، ماهى قزل آلا) شناسايى كند و حتى از ميان جوندگان موش را تشخيص دهد. دانشمندان فكر همه چيز را كرده اند!

ولى قضيه به اينجا ختم نمى شود: تراشه هاى زيستى از گذشته حيوان نيز ما را آگاه مى كند. طبق قوانين فرانسه و اروپا غذايى كه به چهارپايان داده مى شود، نبايد منشاء حيوانى داشته باشد. توماس اشلوم برگر رئيس شركت با فرانسه شكسته بسته اى مى گويد: «شما در فرانسه وقتى كه صحبت از گاو مى كنيد، به دادن اين عنوان به حيوان مطمئنيد.» با استفاده از اين تكنولوژى مى توان از يك دانه برنج پى برد كه چه نوع كود شيميايى به آن داده اند و اينكه تحت تغيير و تبديلات ژنتيكى قرار گرفته يا خير ... يك كين واقعى. جنگ اطلاعات زيست شناسى آغاز شده است.

پارك منلو در حومه پالوآلتو راهروى ورودى با كپى تابلوى «مطالعه رنگ ها» اثر كاندينسكى (1913) تزئين شده اند. پژوهشگران باذوقند، آيا به همين اندازه بااستعداد نيز هستند؟ اين موسسه كه در سال 1997 از سوى شيمى دان آلكس زافارونى (مجله Forbes را به ياد قهرمان فقيد اسكاتلندى، جيم كلارك بيوتكنولوژى نام نهاده) بنيانگذارى شده به كاربرد به كلى جديدى از تراشه هاى زيستى مى پردازد: رديابى اشيا. اوگوست مورتى 50 ساله كه اصلاً نيويوركى است و بيش از نيمى از عمرش را در بخش زيست شناسى گذرانده اكنون به فروش تراشه هاى زيستى سنتى _ كه در واقع فعاليت اصلى موسسه را تشكيل مى دهد - مشغول است. اين بار او فكر مى كند، كسب و كار خوبى خواهد داشت. به تازگى يكى از مارك هاى بسيار شيك و گرانقيمت به وى مراجعه كرده و از نمونه هاى تقليدى كيف هاى چرمى اش كه از چرم نژاد خاصى از گاوهاست، شاكى است بايد ديد كيف هاى چرمى تقليدى در رمز ژنتيك چه تفاوت كم وبيش اندكى با چرم اصيل دارند. مورتى تنها يك كار جزيى مى كند. وى «اثر انگشت» چرم اخير را بر روى يك تراشه زيستى قرار مى دهد و هر بار كه كيف هاى وارداتى سوءظن مأمور گمرك را برمى انگيزند، كافى است «اثر انگشت» آنها با آنچه كه به عنوان نمونه موجود است مقايسه شود.

بخش خصوصى تنها كسانى نيستند كه در اين ميان منتفع مى شوند، بلكه دولت نيز مى تواند از ثمرات اين تكنولوژى بهره مند شود. بر روى تپه ماهورهاى پوشيده از درختان انگور در كاليفرنيا هزاران نفر از پژوهشگران در آزمايشگاه لارنس ليومور كه در سال 1952 به بزرگداشت مخترع سيكلوترون به نام وى ناميده شد، مشغول كارند. در سالن هاى فوق سرى اين آزمايشگاه _ كه حتى مشاهده آنها توسط افراد خارج از آزمايشگاه مستلزم داشتن اجازه كتبى مقامات است _ پژوهشگران بر روى روش هاى مقابله با ميكروب سياه زخم مطالعه مى كنند. اين پودر كه مقامات و كنگره را در آمريكا پس از 11 سپتامبر سال 2001 اينچنين وحشت زده كرده، در واقع چيزى جز يك آنزيم نيست. با اين حال به بركت وجود و ساخت تراشه هاى زيستى مناسب به راحتى مى توان آن را شناسايى كرد.

اما كار به اينجا ختم نمى شود. در پايان سال 2003 پنتاگون اعتبارى به مبلغ بيش از 2 ميليون دلار را در اختيار گروهى در دانشگاه ويرجينيا قرار داد كه از جمله گيرنده هاى بسيار كوچكى را بر روى پوست سربازان داوطلب پيش از آغاز جنگ پيوند زند. اين ترموستات هاى واقعى سلامتى سربازان، علاوه بر اندازه گيرى ميزان آنتى كر (ضد باكترى يا سموم) بدن آنها اين امكان را نيز به وجود مى آورد كه به صورت شناسنامه هاى ژنتيكى آنها عمل كنند. اين كمك ذى قيمتى به جراحانى است كه ناچارند سربازان را در همان حالت بيهوشى و بى خبرى تحت عمل جراحى قرار دهند. كاربردهاى ديگرى كه براى اين وسيله ارزشمند متصور است، از اين قرارند: سربازانى كه در بيابان گم مى شوند و به واحه اى مى رسند، مى توانند تراشه را در تماس با آب قرار دهند و دريابند كه آب آلوده (مثلاً بقاياى ناقلان ويروس سرخك) است يا خير. علاوه بر ميدان هاى نبرد، تراشه هاى زيستى كاربردهايى نيز در فضا دارند.

ناسا كه يكى از شركاى برنامه دانشگاه ويرجينياست، درصدد است فضانوردان خويش را مجهز به چنين تراشه هايى سازد كه بتواند از هيوستون سطح قند خون فضانوردان در مأموريت را اندازه گيرى كند. در كاپ كاناورال تاكيد مى شود: «اين برنامه را با ميل و علاقه دنبال مى كنيم. همه اينها چراغ سبزى است براى توليد انبوه تراشه هاى زيستى.»

در ورودى AFFymetrix كه در 20 كيلومترى سمت كاليفرنيا قرار دارد، نوشته اى از طلا _ كه يادآور دوران هجوم براى يافتن رگه هاى طلا در زمان هاى گذشته است _ ما را باخبر مى سازد كه ده سال از ساختن آن گذشته است. ولى گويى اينجا آغاز و پايان جهان است. براى آنكه به اين عمل ضدعفونى شده و عارى از ميكروب پا گذاريد، مدير آنجا براد كريگر از شما مى خواهد كه وارد سالنى شويد كه همزمان سى تايى هواكش بسيار كوچك شما را تحت بمباران هواى تصفيه و فرآورى شده قرار مى دهند. تنها چيزهايى كه مى توانيد با خود داشته باشيد، عبارتند از يك كوله پژوهش بر دوش، يك چراغ قوه، شماره تلفن هاى اشخاصى كه در موارد ضرورى مى توانيد با آنها تماس بگيريد و صحنه هاى تماشايى از اينجا آغاز مى شوند.

جنگ قيمت ها در پيش است

جالب ترين قسمت داستان در سالنى اتفاق مى افتد كه بسيار تحت نظر است. در اينجا يخچال هاى بزرگى قرار دارند كه تورهايى از آن حفاظت مى كنند. در داخل اين گاوصندوق هاست كه موسسه ردياب هايى از جنس DNA خود را ذخيره كرده است. رشته هاى تكى DNA وجود دارند كه سطح گلوكز را تعيين مى كنند. نوعى سفارش كاركنان سفارش هزاران DNA از مشتريان دريافت مى كنند كه آنها را به كمك روبوت ها بر روى صفحات شيشه اى رشته بسيار كوچك نگهدارى مى نمايند. اين تراشه هاى زيستى كه هركدام يك در يك سانتيمتر ابعاد دارند، مى توانند چندين هزار ردياب را در خود داشته باشند.

يك بازار واقعى كه جاى خود را در بورس هم باز كرده است: افى متريكس سالانه چندين صد هزار تراشه مى فروشد. استيوم لومباردى يكى از اعضاى گروه، در حالى كه تراشه اى به ابعاد دو سانتيمتر را بين انگشتان اشاره و شست خويش نگه داشته بر روى صندلى راحتى اش نشسته و در صورتش احساس رضايت يك كهنه كار به خوبى ديده مى شود. وى در گذشته به صورت دستى و با پيپت تشخيص هايش را صورت مى داد. ولى امروز كار به روشى بسيار پيشرفته صورت مى گيرد، موسسه اى كه مشغول كار است شبانه روز 24 ساعت و در هفت روز هفته فعاليت مى كند. «ما كم كم داريم به صورت اينتل اين صنعت در مى آييم: تراشه هاى ما در انبوهى از تكنولوژى در آينده ديگر به چشم نخواهند آمد.»

با اين حال افى متريكس ناچار به مبارزه كردن است چرا كه كاليفرنيا در اين ميان تنها نيست. ديگرانى هستند كه به سرعت پيش مى روند. مثلاً در فرانسه داباگ در قطب ژن اورى (اسون) در آغاز راه است. در چين چندين صد پروژه كه در ابتدا با تزريق ده ها ميليون دلار از سوى دولت كار خود را شروع كردند، اكنون اندك اندك مستقل مى شوند. علاوه بر اين ما شركت هاى بزرگى چون جنرال الكتريك، موتورولا، آى بى ام، ابزارهاى تگزاس، كورنينگ، هيتاچى- كه در ساخت «مركز حياتى» عظيم هنگ كنگ مشاركت دارد و حتى فيليپس هم گام در اين راه گذاشته اند- همه اينها آماده وارد شدن در بازارند.

سرسخت ترين آنها Agilent نام دارد. اين موسسه واقع در پالوآلتو جايگاه دوم را در اين بخش به خود اختصاص داده است. دارين سولومون معاون رئيس موسسه مى گويد: «ما سال گذشته 15درصد رشد را به ثبت رسانديم.» در واقع اين موسسه متكى به هيولت پاكارد است. (هيولت پاكارد پيش از استقلال آن را به وجود آورد) كه با 142000 كارمند داراى قدرت واقعى است Agilent كه سالانه بيش از يك ميليارد دلار خرج تحقيقاتش مى كند، امروز آزمايشگاه كاملى را بر روى يك تراشه به بازار آورده كه 20 هزار ژن در آن جاى دارد. تازه واردى كه ميدان نبرد را- كه شرط ضرورى موفقيتش است- داوطلبانه و بدون برخوردار شدن از امتيازات پذيرش صلح ترك گويد، چيزى نصيبش نمى شود. تراشه ها هنوز گرانند و گاه تا چندين ده دلار قيمت دارند. افى متريكس براساس آمار و ارقام افتخار مى كند كه از سال 1996 قيمت ها را بسيار پايين آورده، در آن سال قيمت يك تراشه فراتر از 200 دلار بوده گرچه هنوز هم براى فروش به عموم مردم قدرى گران است. براى پايين آوردن قيمت هيچ راهى بهتر از تغيير روش توليد نيست. توليد كننده آمريكايى فيبرهاى نورى- كورينگ ماده اى از شيشه ساخته كه داراى هزاران حفره بسيار كوچك است كه ردياب هاى DNA در داخل آنها جاى مى گيرند. به گفته شركت مذكور، با اين ماده جديد در هر دقيقه بيشتر از سابق مى توان تراشه توليد كرد و بدين ترتيب هزينه هاى توليد را كاهش داد.

تب جمع آورى و ثبت اطلاعات

حتى در شرايط ارزانى، مشكلات ديگرى در پيش پاى تراشه هاى زيستى قرار دارند، چه رشته هاى DNA مسائل و موضوعات بسيار جدى پيرامون اخلاقيات را به پيش مى كشند. اولين آنها برملا كردن، مثل دستكارى اطلاعات محرمانه خصوصى است. چگونه مى توان اين بانك هاى عظيم اطلاعاتى را كه هزاران اطلاعات راجع به تنوع ژنتيك را گرد آورده اند، كنترل كرد؟ در انگلستان بيوبانك اين كشور نمونه هايى از DNA 500 هزار داوطلب را جمع آورى كرده است. آيا روزى سناريوى فيلم آمريكايى «خوش آمديد به گاتاكا» كه در آن اوما تورمن عاشق اتان هاوك به وى كمك مى كند تا از چنگال يك دولت پليسى كه در آن موفقيت نه از كار يا دانش بلكه از رمز DNA افراد حاصل مى شد بگريزد، به واقعيت نخواهد پيوست؟ اين تب حتى به كانادا نيز راه يافته، در اينجا هشت ماه است كه پروژه غول آساى كارتاژن مشغول جمع آورى و ثبت اطلاعات مربوط به بيمارى هاست، اطلاعاتى كه به آسانى در اختيار بخش خصوصى قرار گيرد و اما استونى، دو سال است كه سرسختانه سياست فناورى پيشرفته را در پيش گرفته و اين انديشه جاه طلبانه را در سر دارد كه اطلاعات ژنتيك تمام شهروندان خويش _ و نه فقط بيماران _ را جمع آورى كند. ولى اين همراهى، بسيار مهم _ جذاب ولى به همان اندازه نگران كننده _ انسان و الكترونيك است كه همه را نگران مى كند و به گفته گلن مك گى مسئول مسائل و موضوعات اخلاقى در دانشگاه پنسيلوانيا: «انسان همان احساس نگرانى را دارد كه در نخستين روزهاى كلون هاى ژن ها (بازسازى و كشت ژن ها در محيط مصنوعى) داشت، احساس اينكه نمى داند بالاخره كار به كجا ختم مى شود.» وى اخيراً كتابى تحت عنوان «آن سوى علم ژنتيك» منتشر كرده كه در آن شديداً به وضع موجود كه در آن عموم مردم از كمبود اطلاعات و آگاهى رنج مى برند خرده گرفته است: «زمان آن فرا رسيده كه پس از اين همه سال تحولات بى سروصدا بالاخره در جعبه سحرآميز را بگشائيم…»

ولى تهاجم ژن ها به دنياى الكترونيك قصد از پاى ايستادن را ندارد. موسسه وايزمن نخستين كامپيوتر براساس DNA را به راه انداخته است. اين كامپيوتر كه بسيار كوچك تر از كامپيوترهاى معمولى است، احتمالاً پس از توليد انبوه بسيار ارزان تر خواهند بود. ولى در عين حال و به خصوص بسيار قدرتمندتر: داده ها در اين كامپيوتر بر پايه چهار فرآورى مى شوند (الفباى ژنتيك از چهار رمز تشكيل شده است: A براى آدنين، T براى تيمين، C براى سيتوزين و G براى گوانين) و نه برپايه دوتايى (0 و 1) همچون كامپيوترهاى كلاسيك چهار در برابر دو: طرفداران اين كامپيوترها لاف مى زنند كه قدرت آنها چهار برابر افزايش مى يابد. يك مثال؟ مايا، نخستين كامپيوتر DNA تمام بازى هاى tic-tac-toe (بازى با شركت دو حريف كه هر يك سعى مى كند سه حرف را به صورت افقى، عمودى، يا مورب زودتر از آن ديگرى به صورت يك رديف قرار دهد [در ايران بازى مشابه به نام «دوز بازى» از قديم رايج بوده است]) را بى برو و برگرد مى برد، در حالى كه كامپيوترهاى امروزى از هر ده مورد بازى تنها شش مورد شانس برملا شدن از حريف انسانى را دارند…

سخن آخر

در فرانسه فعاليت تراشه «كميسارياى انرژى اتمى» 40 نفر پرسنل در ژنوپل دورى (Genopole D,Evry) دارد و مى تواند سالانه 10 هزار تراشه DNA توليد كند. بانك ژن هاى انسانى آن كه در پايان ماه آوريل تكميل شده، هم اكنون بيش از 25 هزار ژن (رديف پياپى باز هاى آلى تشكيل دهنده مولكول DNA) را در اختيار دارد


برچسب‌ها: تراشه های زیستی
+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

سیاره ی شبیه به زمین

سرانجام انتظارها به پایان رسید. امروز درست همان روزی است که بسیاری از ستاره شناسان و دوستداران فضا در انتظار آن بودند. پس از سال ها تحقیق و جستجو پیرامون سیارات فراخورشیدی، ستاره شناسان بالاخره موفق به یافتن سیاره ای شدند که دارای شرایطی کاملاً شبیه به کره زمین می باشد. این سیاره از لحاظ علمی "منطقه گولدیلاکس برای زندگی" خوانده می شود یعنی سیاره ای که نه بسیار گرم و نه بسیار سرد است و دارای شرایط آب و هوایی بسیار عالیست.

سیاره ای که از ستاره میزبان خود نه آنچنان دور و نه بسیار نزدیک است. درست در فاصله مناسب قرار گرفته و از این رو وجود آب مایع در آن امکان پذیر است. این سیاره از لحاظ اندازه نه بسیار بزرگ و نه بسیار کوچک است و بدین خاطر دارای سطح، نیروی گرانش و شرایط جوی کاملاً مناسب است. به بیان بهتر این درست همان سیاره ای است که به دنبال آن بودیم. سیاره ای درست مانند زمین.

پل باتلر از موسسه تحقیقاتی کارنگی واشنگتن در اینباره می گوید: " این واقعاً اولین سیاره گولدیلاکس است که انسان تابدین روز موفق به یافتن آن شده است"

برخلاف تمامی سیاراتی که ستاره شناسان تا پیش از این موفق به یافتن آنها شده بودند (در حدود 500 سیاره در خارج از منظومه شمسی ) ، این سیاره جدید درست در نقطه ای قرار گرفته است که ستاره شناسان آنرا "منطقه قابل سکنی" می خوانند. بعلاوه این سیاره در همسایگی کهکشانی ما قرار دارد که این موضوع خود حاکی از وجود سیارات بسیار زیاد دیگری با شرایط قابل سکنی می باشد.

تصویر بالا : مدار سیارات در سیستم ستاره ای Gliese 581 ، که  با منظومه شمسی ما مورد مقایسه قرار گرفته است. ستاره  Gliese 581 دارای جرمی حدود 30% جرم خورشید ما است و سیارات در این منظومه بسیار نزدیکتر یه ستاره خود می باشند (در مقایسه با فاصله سیارات منظومه شمسی به خورشید) . سیاره چهارم , G , سیاره ای می باشد که قادر به میزبانی حیات است . (برای دیدن تصویر در اندازه بزرگ اینجا کلیک نمایید)

یافتن چنین سیاره ای که به طور بالقوه قادر به حمایت و میزبانی زندگی است قدمی بزرگ به سمت پاسخی برای این سوال همیشگی می باشد: آیا ما تنها موجودات زنده در این جهان هستی می باشیم؟

تحقیقات پیرامون این سیاره ادامه دارد و ما تلاش خواهیم نمود تا سایر اطلاعات تکمیلی را به محض انتشار در مراجع رسمی، در خبرهای بعدی "سایت نجوم ایران" در اختیار شما قرار دهیم. برطبق گزارشات فعلی، پنج تن از ستاره شناسان برجسته به خبرگزاری "آسوشیتد پرس" چنین اظهار نموده اند: این سیاره درست در منطقه ای مناسب قرار گرفته است و کشفی کاملاً متفاوت و واقعی نسبت به یافته های پیشین ما به شمار می آید.

جیم کاستینگ از دانشگاه ایالتی پن در این باره می گوید: " صادقانه بگویم، این تنها سیاره ای است که یافتن آن مرا به هیجان آورده است" و ادامه می دهد : " این سیاره یک کاندیدای واقعی و درجه یک برای میزبانی حیات می باشد" .

در اینجا ذکر این نکته ضروریست که زندگی در سیارات دیگر به معنی وجود موجودات فضایی نیست. حتی کشف یک باکتری تک سلولی و یا نمونه ای ازیک کپک قارچی در سایر سیارات، خود اکتشاف علمی عظیمی بشمار می آید که برداشت ها را نسبت به یگانگی زندگی در کره زمین تغییر خواهد داد.

اما هنوز سوالات بی جواب زیادی درباره این سیاره عجیب وجود دارد. این سیاره دارای جرمی در حدود 3 تا 4 برابر زمین ، کمی بزرگتر از لحاظ عرضی و به ستاره اش نزدیکتر است. ( فاصله زمین تا خورشید در حدود 93میلیون مایل است و فاصله این سیاره تا ستاره میزبانش در حدود 14 میلیون مایل است) . سیاره در مدت زمان تنها 37 روز به دور ستاره میزبان خود می چرخد و جرم سیاره نشان دهنده این است که به احتمال قوی این سیاره صخره ای، دارای سطحی پایدار و گرانشی به اندازه کافی برای حفظ جو است. با توجه به شکل چرخش سیاره در اغلب اوقات یک سمت آن روشن و طرف دیگر تاریک می باشد.

به گفته استیون ووت از دانشگاه کالیفرنیا در سانتاکروز، دما در نواحی گوناگون سیاره متفاوت است و در فاصله بین 160 درجه (بسیار داغ) تا منفی25 درجه (یخبندان) متغیر می باشد.

طبق اظهارات استیون هنوز وجود قطعی آب در سیاره به اثبات نرسیده و نیز اطلاعات زیادی در رابطه با جو سیاره نداریم. از آنجا که شرایط محیطی سیاره برای وجود آب مایع کاملاً ایده آل می باشد و شواهد علمی نشان می دهد که وجود آب مایع به معنی وجود حیات است ، استیون ووت معتقد است: "احتمال وجود حیات در این سیاره 100% می باشد" .

این یافته ستاره شناسان در روز چهارشنبه، توسط بنیاد ملی علوم اعلام گردیده و در ژرنال ستاره شناسی نیز به چاپ رسید.

استیون ووت در ادامه مصاحبه چنین توضیح می دهد : سیاره به دور ستاره ای که Gliese 581 نامیده می شود درحال چرخش است و در حدود 120 تریلیون مایل دورتر از ما قرار دارد. بنابراین سفر به این سیاره با سفینه های فضایی فعلی چندین نسل به طول خواهد انجامید. شاید درنگاه اول چنین به نظر برسد که این فاصله بسیار زیاد است اما فراموش نکنید که مکان و نقطه ای که این سیاره درنقشه پهناور این جهان هستی قرار گرفته است درست در کنار ماست. آنقدر نزدیک که حتی تصور آنرا هم نمی کنید!

با توجه به فاصله نزدیک این سیاره و تشخیص سریع آن در تحقیقات اخیر ستاره شناسان برای سیاره های قابل سکنی، این موضوع حاکی از آن است که برخلاف تصورات پیشین سیارات مانند زمین نه تنها نادر نمی باشند، بلکه بایستی بسیار فراوان باشند.

بر اساس محاسباتی که توسط "ووت" و "باتلر" انجام گرفته و با درنظر گرفتن عوامل گوناگون، در بدترین و سخت ترین شرایط، از هر 5 تا 10 ستاره در جهان هستی ، حداقل یک ستاره وجود دارد که دارای سیاراتی با اندازه و شرایط زمین است ، سیاراتی که قادر به پشتیبانی حیات می باشند.

ووت می گوید : " این بدان معناست که اگر تعداد ستاره های موجود در جهان را حدود 200 میلیارد تخمین بزنیم، در اینصورت احتمالاً چیزی در حدود 40 میلیارد سیاره با شرایط مناسب برای حیات در جهان وجود دارد". البته اسکات گادی از دانشگاه اوهایو دراین باره هشدار می دهد که هنوز نمی توان درباره با تعداد این سیارات با این قاطعیت نظر داد و بایستی تحقیقات بیشتری صورت گیرد.

"ووت" و "باتلر" به مدت 11 سال با استفاده از تلسکوپ های زمینی و با دقت بسیار بالا حرکات ستاره Gliese 581 را تحت نظر داشته و به دنبال حرکاتی بودند که نشان دهنده چرخش سیارات به دور آن ستاره بود. سیاره ای که به تازگی کشف شده درواقع ششمین سیاره شناسایی شده و درحال گردش به دور ستاره Gliese 581 می باشد. سیاره دوم تاحدی برای شرایط حیات امیدوار کننده بود، یکی از سیارات بسیار داغ و سیاره پنجم بسیار سرد بود. اما کشف این سیاره یعنی ششمین سیاره، درست در نقطه بسیار مناسب و در فاصله ای مابین این سیارات باعث خشنودی بسیاری از ستاره شناسان شده است.

بر اساس نام گذاری رسمی و استاندارد تعیین شده برای ستارگان، این سیاره " Gliese 581g " نامیده شده است. اگرچه ووت در اینباره معتقد است که این سیاره بسیار زیباست و نام رسمی که به این سیاره داده شده است اصلاً جالب نمی باشد، بدین جهت او نام این سیاره را (به طور غیر رسمی) به یاد همسر خویش "دنیای زارمینا" نامیده است.

Gliese 581  یک ستاره کوتوله و با قدرتی در حدود 1/3 خورشید ما می باشد. ازاینرو مشاهده و رصد این ستاره با چشم غیرمسلح و بدون تلسکوپ از روی زمین امکانپذیر نمی باشد. این ستاره در صورت فلکی ترازو قرار دارد.

باتلر در اینباره می گوید:" اما اگر شما در سطح این سیاره بایستید به راحتی قادر خواهید بود تا خورشید سیاره زمین رو مشاهده کنید" و ادامه می دهد : "ستاره کوتوله کم انرژی Gliese 581، میلیاردها سال زندگی خواهد نمود ، بسیار بیشتر از خورشید ما. و این احتمال توسعه زندگی در این سیاره را افزایش می دهد ".

و در پایان ووت چنین می گوید: " بسیار دشوار است تا در مکانی که دارای تمامی شرایط مناسب محیطی است ، بتوانیم حیات را متوقف نماییم " .


برچسب‌ها: نجوم, سیاره قابل سکونت, زمین
+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

بی‌نهایت در رياضي

بینهایت مفهومی است که در رشته‌های مختلف ریاضیات (با تعبیرات مختلف) به‌کار می‌رود و معمولاً به معنای «فراتر از هر مقدار» است. معمولاً ∞نشانه بینهایت در ریاضیات است.

در آنالیز حقیقی بینهایت به معنای حدی بی‌کران است.  ∞ →x یعنی متغیر x فراتر از هر مقدار در نظرگرفته شده رشد می‌کند.

در آنالیز مختلط نیز همین علامت با همین نام به‌کار می‌رود. در این رشته ايكس به سوي بي نهايت یعنی قدر متغیر مختلط x (که آن را با | x | نشان می‌دهند) بیش از هر مقدار در نظر گرفته شده رشد می‌کند.

در نظریه مجموعه‌ها مفهوم بینهایت با اعداد ترتیبی و اعداد اصلی مربوط است. عدد اصلی مجموعه اعداد طبیعی را با  0 ψ نمایش می‌دهند و می‌خوانند «الف صفر» (از اولین حرف الفبای عبری به‌نام «الف»). این عدد «تعداد» عددهای مجموعه اعداد طبیعی را نشان می‌دهد، که «بینهایت» است. جالب است که بدانید که عدد اصلی مجموعه‌های N و Z و Q یکسان هستند ولی عدد اصلی مجموعه R برابر عددی است که آن را الف می‌‌خوانند. خوب است بدانید که الف برابر دو به توان الف صفر می‌‌باشد. بینهایت دارای دو مفهوم فیزیکی و ریاضی است که کاملاً با یکدیگر متفاوتند.

مفهوم فیزیکی بینهایت، دارای تعریف دقیقی نیست و در جای‌های مختلف دارای تعاریف متفاوت است. به عنوان مثال، می‌‌گوییم که اگر جسم در کانون عدسی محدب قرار گیرد، تصویر در بینهایت تشکیل می‌شود. حال دو عدسی با فواصل کانونی متفاوت در نظر بگیرید و اجسامی را روی کانون این دو عدسی قرار دهید. طبق قاعده، تصاویر هر دو در بینهایت تشکیل می‌شود. اما قطعا تصویر این دو دقیقا در یک نقطه تشکیل نمی‌شود؛ یعنی بینهایت برای این دو عدسی متفاوت است.

به عنوان مثالی دیگر، دو منبع گرمایی، مثلاً دو اتو با درجه حرارتهای متفاوت را در نظر بگیرید. فاصله‌ای که در آن، دیگر اصلاً گرمای اتو را احساس نکنیم، برای این دو اتو متفاوت است، به عبارت دیگر، بینهایت برای این دو اتو تفاوت دارد.

اما مفهوم بینهایت، در ریاضیات کاملاً متفاوت با بینهایت فیزیکی است. علامت بینهایت در ریاضیات، است. در ریاضیات می‌‌گوییم: «بینهایت مقداری است که از هر مقدار دیگر بیشتر است.» به عنوان مثال، بینهایت را در اعداد طبیعی در نظر می‌‌گیریم و می‌‌گوییم: بینهایت از ۱، ۱۰، ۱۰۰، ۱۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰ و هر عدد دیگر که در نظر بگیرید، بزرگ‌تر است.

این مفهوم، دقیقا همان مفهومی است که در «حد در بینهایت» در نظر گرفته می‌شود. به عنوان مثال، در تابع، وقتی می‌گوییم، یعنی این که x از هر عدد انتخاب شده بزرگ‌تر است.

یکی از مهم‌ترین مباحثی که بینهایت درآن دارای کاربرد است، نظریه مجموعه هاست. به عنوان مثال می‌‌دانیم که تعداد اعضای مجموعه اعداد حقیقی و مجموعه اعداد صحیح و طبیعی و ... بینهایت است. (تعداد اعضای هر مجموعه را عدد اصلی می‌نامند) در ریاضیات پیشرفته ثابت می‌شود که عدد اصلی مجموعه اعداد حقیقی و صحیح با یکدیگر برابر نیست

 


برچسب‌ها: بی نهایت, مفاهیم ریاضی, ریاضی
+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

نشانه های جدید از اسرار میدان مغناطیسی ماه

پژوهشهای جدید نشان داده كه ماه احتمالا پیشتر از آنچه تا كنون تصور می شود، از میدان مغناطیسی قوی تری برخوردار بوده است.

به گزارش سرویس علمی خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، میدان مغناطیسی زمین با دینام خود كه هسته فلزی مذاب آن بوده، ساخته شده است.

دانشمندان از مدتها پیش با توجه به شواهدی كه از مغناطیس در سنگ های بدست آمده از ماموریت آپولو دیده شده، وجود دینامی در مركز ماه را احتمال می دادند؛ اما این میدان مغناطیسی ممكن بود از برخورد سیاركها با ماه و ایجاد پلاسما بوجود آمده باشد. دانشمندان در تحقیقات خود بر روی سنگ های آتشفشانی ماه كه توسط ماموریت آپولو ۱۱ به زمین رسیده، دریافته اند كه ماه در حقیقت از یك دینام قدرتمند در هسته خود در ۳.۷ میلیارد سال پیش برخوردار بوده است.

این یافته ها به همراه تحلیل های قبلی بر روی سنگ های ۴.۲ میلیارد ساله ماه نشان از این دارند كه دینام ماه حداقل در نیم میلیارد سال پیش وجود داشته است.

جزئیات این یافته ها در مجله ساینس منتشر شده است.


برچسب‌ها: مغناطیس, ماه, اسرار میدان مغناطیسی ماه
+ نوشته شده در  ساعت 23  توسط محسن توکلی  | 

مطالب قدیمی‌تر