تاریخچه کشف ساختار DNA

تاریخچه کشف ساختار DNA

در میان یافته‌های علمی زیست‌شناسی، به کم‌تر یافته‌ای بر می‌خوریم که به اندازه‌ی یافته‌ی جیمز واتسون و فرانسیس کریک، یعنی کشف ساختمان سه بعدی DNA معروف باشد. این کشف نتیجه‌ی کار پژوهشی آنان به تنهایی نبود، بلکه حاصل هم‌ اندیشی و کنار هم چیدن یافته‌های پژوهشگران دیگری بود که به باور برخی از دانشمندان، نقش آنان در روشن شدن ساختمان سه بعدی DNA ، از واستون و کریک پررنگ‌تر بود. 

در این مقاله که برای شما آورده ایم ، فعالیت‌های پنج شخصیتی معرفی می‌شود که هر یک به شیوه‌ای در کشف مارپیچ دوتایی سهیم بوده‌اند:

فردریک مایشر ، پزشک سوئیسی که اسید نوکلئیک را کشف کرد و نشان داد که این ماده در هسته‌ی همه‌ی سلول‌ها وجود دارد. 

فوبوس لون پزشک و شیمیدان روسی که ساختمان شیمیایی اسیدهای نوکلئیک را معرفی کرد. 

اروین چارگاف، شیمیدان استرالیایی که مقدار بازهای آلی را در DNA جانداران گوناگون سنجید. 

لینوس پاولینگ ، شیمیدان بزرگ آمریکایی که روی ساختمان پروتئین‌ها کار می‌کرد. 

روزالیند فرانکلین ، شیمی فیزیکدان انگلیسی که از بلور DNA عکس پراش پرتوی ایکس تهیه کرد.

فردریک مایشر

فردریک مایشر (۱۸۹۵-۱۸۴۴) به سفارش پدرش وارد دانشکده‌ی پزشکی شد، اما به علت دشواری در شنیدن، نمی‌توانست با بیماران به خوبی ارتباط برقرار کند. از این رو تصمیم گرفت، وارد عرصه‌ی پژوهش‌های پزشکی شود. وی در سال ۱۸۶۸ پژوهش‌های خود را زیر نظر فلیکس هوپ سیلر در دانشکده‌ی علوم طبیعی دانشگاه توبینگن آلمان آغاز کرد. در آن آزمایشگاه، هنگامی که هنوز بسیاری از دانشمندان در مفهوم «سلول» شک داشتند، برخی از مولکول‌‌‌های سازنده‌ی سلول‌ها استخراج شده بودند و پژوهش در زمینه‌ی شیمی بافت‌ها ادامه داشت. 

بررسی شیمیایی سلول‌های سفید خون، به عنوان موضوع پژوهش‌های مایشر برگزیده شد. استخراج این سلول‌ها از گره‌های لنفاوی بسیار دشوار بود، اما در زخم‌های چرک مقدار زیادی از آن‌ها یافت می‌شود. از این رو، مایشر باندهای آلوده را از بیمارستان محلی جمع‌آوری و با کمک محلولی از نمک، گلبول‌های سفید را از آن‌ها جدا می کرد. مایشر در جریان یکی از آزمایش‌هایش، گلبول‌های سفید را تحت تأثیر عصاره‌ی معده‌ی خوک قرار داد. در آن زمان، دانشمندان می‌دانستند این عصاره ، آنزیمی دارد که باعث هضم پروتئین‌ها می‌شود. امروزه آن‌ آنزیم را با نام پپسین می‌شناسیم. وی چگونگی اثر عصاره را بر این سلول‌ها، به دقت زیر میکروسکوپ پی‌ گیری کرد. وقتی عصاره‌ی معده ، پروتئین‌های سفید خون را تخریب کرد، او مشاهده کرد که ساختار این سلول‌‌ها از هم پاشید، اما هسته‌ی آن‌ها تا حدود زیادی سالم باقی ماند. به این ترتیب، او هسته‌ی سلول‌ها را از سیتوپلاسم جدا کرد. 

در گام بعدی، هسته‌ها را تحت تأثیر هیدروکسید سدیم قرار داد. افزودن این محلول قلیایی به ظرف حاوی هسته‌ها، باعث تشکیل رسوب سفید رنگی شد که تجزیه‌ی شیمیایی آن نشان داد، کربن، هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن و درصد زیادی فسفر، عنصر های سازنده‌ی آن هستند. پایداری در برابر عمل پپسین، چگونگی واکنش آن به حلال‌های متفاوت و درصد فسفر بالا باعث شد که مایشر پیشنهاد کند، ماده غیر پروتئینی جدیدی را کشف کرده است. وی این ماده را نوکلئین به معنای «در هسته» نامید. 

مایشر آزمایش‌های مشابهی را روی اسپرم ماهی آزاد انجام داد. به طور کلی، هسته در همه‌ی اسپرم‌ها حجم زیادی از سلول‌ را به خود اختصاص می‌دهد. در اسپرم ماهی آزاد نیز بیش از ۹۰ درصد حجم سلول، از هسته است. تلاش شبانه‌روزی این پژوهشگر پرکار به استخراج نوکلئین از اسپرم ماهی آزاد و اسپرم گونه‌های دیگر منجر شد. بررسی شیمیایی نوکلئین استخراج شده از آن منابع، نتیجه‌ی پیشین را تأئید کرد. مایشر به‌راستی ماده‌ی جدیدی کشف کرده بود که به نظر می‌رسید، در هسته‌ی همه‌ی سلول‌ها وجود دارد. آیا این ماده نمی‌توانست ماده‌ی ژنتیک باشد؟ 

اگر نوکلئین ماده‌ی ژنتیک باشد، باید مقدار آن در همه‌ی سلول‌های پیکری یکسان و در سلول‌های جنسی نصف سلول‌های پیکری باشد. مایشر برای بررسی این فرضیه چند سال تلاش کرد و توانست مقدار نوکلئین را در هسته‌ی سلول‌های پیکری و جنسی تعیین کرد. اما یک روی‌داد ناشی از بدشانسی باعث شد، او به اشتباه نوعی پروتئین را به عنوان ماده‌ی ژنتیک معرفی کند. 

مایشر درصد فسفر بالا را معیار شناسایی نوکلئین قرار داده بود. در سیتوپلاسم سلول تخمک، پروتئینی به نام فسویتین۷ وجود دارد که بر خلاف دیگر پروتئین‌ها، مقدار زیادی فسفر دارد. این پروتئین که در آن زمان کشف نشده بود، باعث شد مایشر مقدار نوکلئین موجود در تخمک را به درستی محاسبه نکند. از این رو، نتیجه گرفته که مقدار نوکلئین سلول تخمک و سلول اسپرم با هم برابر نیستند و بنابراین چنین مولکولی نمی‌تواند نقش ماد ه‌ی ژنتیک را بازی کند. 

مایشر پس از سال‌ها تلاش، در اثر سل جان باخت. دو عامل را دلیل ابتلای او به این بیماری می‌دانند: تماس با چرک باندهای بیماران و فعالیت شبانه‌روزی در اتاق سردی که برای استخراج نوکلئین لازم بود. در هر صورت، وی جان خویش را بر سر شناخت نوکلئین گذاشت.

فوبوس لون

فوبوس لون (۱۹۴۰-۱۸۶۹) فراگیری پزشکی را در روسیه آغاز کرد، اما به سبب کار در آزمایشگاه شیمی آلی، به زیست‌شیمی ( بیوشیمی ) علاقه‌مند شد. در سال ۱۸۲۹ آموزش پزشکی را در نیویورک به پایان رساند و با بزرگان شیمی از جمله آلبرت کوسل و امیل فیشر آشنا شد که در زمینه‌ی اسید نوکلئیک و پروتئین کار می‌ ‌کردند. او در نتیجه‌ی پژوهش‌های فراوان ، بیش از ۷۰۰ مقاله درباره‌ی ساختمان شیمیایی مولکول‌های زنده منتشر کرد، اما شهرت او بیش‌تر به سبب طرح تترانوکلئوتیدی است.

لون براساس پژوهش‌های خود و پژوهش‌ گران پیشین به این نتیجه رسید که نوکلئوتیدها واحد ساختمانی اسیدهای نوکلئیک هستند و اسید نوکلئیکی که مایشر کشف کرده بود، از نوع داکسی ریبونوکلئیک (DNA) است. هر نوکلئوتید از یک نوع باز آلی، یک قند پنج‌ کربنه و یک گروه فسفات تشکیل شده که در شرایط طبیعی به صورت یونیزه و دارای بار منفی است. به علاوه او دریافت، نوکلئو تیدها از راه اتصال فسفودی استری به هم پیوند می‌شوند. 

لون براساس آزمایش‌های خود به این نتیجه‌ی نادرست دست یافت که اندازه‌ی چهار باز A ، T ، C و G ، در DNA برابر است. از این رو، طرح تترانوکلئوتیدی را به عنوان ساختمان شیمیایی DNA پیشنهاد کرد. براساس این طرح، DNA مولکول درازی است که از تکرار یک واحد تترانوکلئوتیدی (چهار نوکلئوتیدی) تشکیل شده است؛ یعنی، به صورت زیر:

(… AGTC-AGTC-AGTC-AGTC … )n

روشن است که چنین مولکول یکنواختی نمی‌توند اطلاعات وراثتی گوناگون جاندارن را در خود اندوخته کند. به این ترتیب، طرح تترانوکلئوتیدی لون از این باور پشتیبانی کرد که با وجود حضور DNA در کروموزوم‌ها، این مولکول نمی‌تواند ماده‌ی وراثتی باشد. البته، این اشتباه نباید نقشی را که لون در شناخت ساختمان شیمیایی DNA داشته است، از یاد ببرد.

اروین چارگاف

اروین چارگاف (۱۹۹۲-۱۹۲۹) در زمینه‌ی شیمی، پژوهش‌های گسترده‌ای انجام داده، اما بیش تر به خاطر به دست آوردن نسبت بازهای آلی در DNA مشهور است. وی و همکارانش به مدت هفت سال با روش کروماتوگرافی کاغذی، نسبت بازهای آلی DNA را در جاندارن گوناگون و سلول‌های پیکری یک جاندار تعیین کردند و نتیجه گرفتند، مقدار بازها در DNA گونه‌های مختلف جانداران متفاوت است و با تغییر رژیم غذایی، تغییر شرایط محیطی یا افزایش سن جاندار، تغییر نمی‌کند. اما در تمام نمونه‌ها، مقدار A با مقدار T و مقدارC با مقدار G برابر است. 

آزمایش‌های چارگاف نشان داد، نظریه‌ی تترانوکلئوتیدی لون درست نیست. نتیجه‌ی این آزمایش‌‌ها، در روش ساختن ساختمان مولکولی DNA و چگونگی اندوخته شدن اطلاعات در آن، نقش مهمی داشتند. به هر حال، خود او نتوانست از آن‌ها در این زمینه بهره گیرد.

لینوس پاولینگ

روش پراش پرتوی ایکس نخستین بار برای مطالعه‌ی بلور نمک طعام استفاده شد. شیمی‌دان بزرگ لینوس پاولینگ، یکی از نخستین کسانی بود که با بهره‌گیری از این روش تلاش کرد، ساختمان سه بعدی پروتئین‌ها را روشن کند. وی در مجموعه مقاله‌هایی که در سال‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۵۱ انتشار داد، مارپیچ آلفا را مهم‌ ترین رکن ساختمان سه بعدی پروتئین‌ها معرفی کرد.

پاولینگ برای DNA نیز طرحی پیشنهاد کرد. در طرح او، DNA از سه رشته‌ی مارپیچ تشکیل شده بود که بازهای آلی آن در بیرون و ستون‌های قند فسفات در درون مولکول قرار داشتند. به علاوه، در طرح او گروه‌های فسفات به حالت یونیزه و دارای بار منفی نبودند و رشته‌ها از راه پیوندهای هیدروژنی با هم ارتباط داشتند که بین گروه‌های فسفات برقرار شده بودند. 

براساس آن‌چه که از شیمی DNA می‌دانیم، گروه‌های فسفات همیشه به حالت یونیزه و دارای بار منفی‌‌ هستند و این معما همچنان باقی است که پاولینگ (برند ه‌ی نوبل شیمی) چگونه چنین اشتباهی مرتکب شده است؟ باوجود این، همان طور که در ادامه می‌آید، شیوه‌ی پژوهشی او تأثیر مهمی بر فعالیت های واستون و کریک داشت.

روزالین فرانکلین

روزالین فرانکلین (۱۹۵۸-۱۹۲۰) در سال ۱۹۵۱ به همراه یکی از دانشجویان به نام رایموند گوسلینگ، مجموعه‌ای از تصویرهای پراش پرتوی ایکس با کیفیت بالا، از بلور DNA تهیه کرد. او با استفاده از این تصویرها تو انست، ابعاد DNA را محاسبه کند و به درستی نتیجه گرفت که گروه‌های فسفات در بیرون مولکول DNA قرار دارند. به علاوه تشخیص داد، DNA به دو شکل A و B وجود دارد و شکل راستین DNA ، همان شکل B است. تصویری که او از بلور شکل B تهیه کرد، در روشن شدن ساختمان سه بعدی DNA نقش به سزایی داشت. آن تصویر را موریس ویکلینز (با اجازه یا بدون اجازه‌ی فرانکلین) در اختیار واستون و کریک قرار داده بود.(واتسون در کتاب خود، که با نام مارپیچ مضاعف در ایران منتشر شده است، به این حقیقت اشاره کرده است.) 

فرانکلین در سال ۱۹۵۸ در اثر سرطان درگذشت. به نظر می‌رسد، کار بیش از اندازه با پرتو ایکس در ابتلای او به سرطان مؤثر بوده است.

واستون و کریک

در روزهای پایانی سال ۱۹۵۱، جیمز واتسون (زیست‌شناس) و فرانسیس کریک (فیزیکدان) با هدف تعیین ساختمان مولکولی DNA ، همکاری خویش را آغاز کردند. آنان می‌دانستند، مولکول DNA از تعداد زیادی نوکلئوتید تشکیل شده است که به صورت خطی و با کمک اتصال‌های فسفودی استری کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. از سوی دیگر، در همین سال، پاولینگ مارپیچ آلفا را به عنوان مهم‌ترین رکن ساختمان سه بعدی پروتئین‌ها معرف کرده بود. از این رو، نخستین طرح فرضی برای DNA ، در ذهن این زوج علمی شکل گرفت: 

۱) DNA رشته‌ای دراز و مارپیچی شکل از واحدهایی به نام نوکلئوتید است. در این رشته، ستون قند فسفات بسیار منظم و ترتیب بازها بسیار نامنظم است. 

وقتی آنان طرح فرضی خود را با ویلکینز در میان گذاشتند، با این پاسخ روبه‌رو شدند که برای اساس تصویرهای پراش پرتوی ایکس، قطر مولکول DNA بیش از آن است که وجود تنها یک رشته پلی‌نوکلئوتیدی آن را توجیه کند. از این رو، کریک پیشنهاد تازه‌ای را مطرح کرد: 

۲)مولکول DNA از چند رشته‌ی پلی نوکلئوتیدی تشکیل شده است که به دور یکدیگر پیچ خورده‌اند. 

آیا DNA مولکولی دو رشته‌ای، سه رشته‌ای یا چهار رشته‌ای است؟ ارتباط این رشته‌ها با یکدیگر چگونه است؟ آیا به راستی مولکول DNA ساختمان مارپیچی دارد؟ پاسخ این پرسش‌ها با اطلاعات کمی که در اختیار واتسون و کریک بود، به دست نمی‌آمد. از این رو، از ویلکینز خواستند با آنان همکاری کند و تصویر پراش پرتوی ایکس بلور DNA را در اختیارشان قرار دهد. آنان با در دست داشتن تصویر پراش پرتوی ایکس DNA ، تصمیم گرفتند همانند دیگر دانشمندانی که به مطالعه‌ی بلور مولکول‌ها می‌پرداختند، با استفاده از سیم و تکه‌های حلب، طرح فرضی DNA را بسازند.

تفسیر تصویرهای پراش بلورها، به محاسبه‌ی پیچیده‌ای نیاز دارد. در آن زمان، هنوز رایانه وارد آزمایشگاه‌های بلورشناسی نشده بود. از این رو، بلورشناسان با توجه به اطلاعات اندکی که از تصویرهای پراش پرتو ایکس به دست می‌آوردند، طرح‌های فرضی مولکول‌‌ها را می‌ساختند. سپس با انجام محاسبه‌هایی ، الگوی پراش فرضی این طرح‌های ساختگی را تعیین می‌کردند. سرانجام، پراش فرضی با پراش بلور مقایسه و ساختمان سه بعدی مولکول مورد نظر پیش‌بینی می‌شد. برای مثال، وجود تقارن و نظم در تصویر پراش بلور، نشان دهنده‌ی نظم و تکرار واحدهای سازنده‌ی مولکول‌های بلور است. بنابراین، طرح ساخته شده باید دارای نظم و واحدهای تکرار شونده باشد.

واتسون و کریک با فرض این که ستون قند فسفات در مرکز و بازهای حلقوی در بیرون مولکول DNA قرار دارند، به ساختن نخستین طرح برای DNA مشغول شوند. براساس این طرح : 

۳)DNA از دو رشته‌ی پلی نوکلئوتیدی تشکیل شده است. این رشته‌ها با پل‌های نمکی به هم مربوط می‌شوند که در آن‌ها کاتیون‌های دو ظرفیتی مانند +Mg2 و گروه‌های فسفات دارای بار منفی، شرکت دارند. 

پس از پایان کار، آنان از ویلکینز و فرانکلین دعوت کردند، طرحشان را بررسی کنند. وقتی آنان مسأله‌ی یون‌های +Mg2 را مطرح کردند که دو رشته را کنار یکدیگر نگه می‌دارند، با اعتراض شدید فرانکلین روبه‌رو شدند. فرانکلین پافشاری کرد که یون‌های +Mg2 را پوسته‌هایی از مولکول‌های آب دربرمی‌گیرند و بسیار دور است میخ محکمی برای نگه‌داشتن ساختمان DNA باشند. نظر او این بود که ستون قند و فسفات در بیرون قرار دارد. به این ترتیب، مولکول‌های آب، طرح دو رشته‌ای واتسون و کریک را فروریختند.

مدت‌ها از این ماجرا گذشت ، بدون آن که واتسون و کریک به موفقیت چشمگیری دست پیدا کنند. تا این که با خبر شدند، پاولینگ برای ساختمان سه بعدی DNA ، طرحی پیشنهاد کرده است. اما همان طور که گفته شد، طرح مارپیچ سه رشته‌ای پاولینگ از نظر شیمیایی نادرست بود. 

مدتی بعد، در دیداری که این زوج علمی با ویکلینز داشتند، با تصویر تازه‌ای از بلور DNA روبه‌رو شدند که از تصویرهای پیشین ساده‌تر بود. آن تصویر را که مربوط به شکل B بود، فرانکلین تهیه کرده بود. ویلکینز به آنان گفت، آن تصویر از بلوری تهیه شده که مقدار زیادی آب داشته است و تصویر پیشین که آن دو روی آن کار می‌کرده‌اند، از مولکولی بوده که آب خود را از دست داده بوده است.

کریک به کمک ویلکینز آن تصویر را با معادله‌های ریاضی بررسی کرد تا اطلاعات زیر به دست آمد: 

۱) تصویر پراش بسیار منظم است. بنابراین، ساختمان مولکولی DNA باید بسیار منظم و قطر آن در همه‌ی مولکول ثابت باشد. 

۲) نقش ضربدری که در تصویر مشا هده می‌شود، از مارپیچ بودن مولکول DNA حکایت می‌کند و زاویه‌ی بین بازوی ضربدر و خط افق، با زاویه‌ی پیچش DNA برابر است. 

۳) در تصویر پراش، نقطه‌هایی که فاصله‌ی زیادی از هم دارند، در واقع فاصله‌ی اندکی از یکدیگر دارند و برعکس. با در نظر گرفتن این قاعده که معادله‌های پیچیده‌ی ریاضی آن را تأ یید می‌کنند، فاصله‌ی بین مرکز و محیط تصویر پراش، حدود ۳۴ انگستروم و فاصله‌ی بین هر ردیف از نقطه‌های سیاه با ردیف بعدی، حدود ۳۴ انگستروم محاسبه می‌شود. بنابراین، فاصله‌ی هر جفت باز با جفت باز دیگر، حدود ۴/۳ انگستروم و فاصله‌ی عمودی یک دور کامل مارپیچ DNA ، حدود ۳۴ انگستروم خواهد بود. در این صورت، در هر دور مارپیچ DNA ، حدود ۱۰ جفت باز آلی جای می‌گیرد. 

سرانجام، واتسون و کریک با درنظر گرفتن این اطلاعات و نتیجه‌ی آزمایش‌های چارگاف، توانستند به بزرگ‌ترین کشف زیست‌شناسی مولکولی دست یابند و به همراه ویلکینز، جایز ه‌ی نوبل ۱۹۶۲ را از آن خود کنند.

۰ نظر ۰ ۰ ۱۹ تیر ۹۴ ، ۰۹:۵۴

علیرضا شعبانی

علم رباتیک

ربات در زندگی

برخی آمارها نشان می دهد در حال حاضر حدود یک میلیون ربات در سراسر دنیا در بخش صنعت مشغول به کار است.

این ربات ها فعالیت های متنوعی نظیر ساخت خودرو، تلفن و بسیاری از محصولات دیگر را که هر روز با آنها سر و کار داریم به انجام می رسانند. در برخی موارد، کیفیت عملکرد ربات ها حتی از کیفیت کار نیروی انسانی بالاتر است، اما در برخی موضوعات هنوز هوش و قدرت تصمیم گیری انسان بر توانمندی های ربات ها برتری دارد.در این بخش آسمونی به کارایی ربات ها در زندگی می پردازیم.

ربات ها در خدمت صنعت انرژی

امروزه از ربات ها در ساخت باتری ها و پیل های سوختی نیز استفاده می شود. خوشبختانه ربات ویژه ای برای ساخت پیل های سوختی طراحی شده که علاوه بر این که می تواند فرآیند ساخت پیل های سوختی را با دقت فراوان به انجام برساند، به صورت خودکار هم تک تک مراحل انجام شده را دوباره بررسی کرده و در صورت بروز هرگونه اشتباه، واکنش مناسبی به آن نشان می دهد. یکی از نکات جالب در استفاده از ربات در این صنعت، افزایش میزان بهره وری از آن است.

یک ربات می تواند حدود ۸۰ پیل سوختی را در کمتر از سه ساعت تولید کند، در حالی که یک کارگر معمولی در عرض یک روز ۴۰ عدد از آنها را تولید می کند.

رباتیک و هنر

کاربرد ربات ها فقط به صنایع مختلف محدود نمی شود و حتی در فیلمسازی هم از آنها استفاده می شود. برای نمونه در ساخت فیلم معروف «جاذبه» (Gravity) که به خاطر جلوه های ویژه اش بسیار معروف شده است از انواع مختلفی از ربات ها استفاده شده است. این ربات ها کارهای مختلفی نظیر بلندکردن دوربین ها، لامپ های نورپردازی و حتی بلند کردن بازیگران و معلق نگهداشتن آنها در فضا را به انجام رساندند. چندی پیش نیز یک طراح هلندی، ربات ویژه ای طراحی کرد که می توانست با استفاده از قطعات پلاستیکی بازیافتی از یخچال های قدیمی، میز و صندلی با رنگ دلخواه را تولید کند.

همکار خوب و حرف شنو

پیچیدگی های فنی ربات ها سبب می شود کارگران معمولی نتوانند براحتی به آن برنامه داده و در صورتی که خطایی از ربات سر زد، اشتباه انجام شده را تصحیح کنید، اما خوشبختانه ربات ژاپنی «باکستر» (Baxter) می تواند تا حد زیادی این مشکل را حل کند.

اصلی ترین ویژگی ربات «باکستر» این است که تقریبا همه می توانند با آن کار کنند و نیازی به برنامه ریزی پیچیده و آنچنانی ندارد.

کافی است شیء مورد نظر را جلوی دوربین هایی که در سر، بدن و بازوهای این ربات وجود دارد، قرار دهید تا اطلاعات جسم مورد نظر را به حافظه خود بسپارد.

ربات ها، جایگزین نیروی کار انسانی

تا همین صد سال پیش بیشتر مردم در کشورهای مختلف به کشاورزی مشغول بودند. برای نمونه در ایالات متحده حدود ۴۰ درصد از مردم روی مزارع خود مشغول به کار بودند، اما روند مکانیزه کردن سبب شد این جمعیت تنها به یک درصد برسد. با این که حضور گسترده ربات ها می تواند سبب کاهش فرصت های شغلی فعلی در برخی حوزه ها شود، اما حوزه های دیگری نیز وجود دارد که نیازمند نیروی کار انسانی خواهند بود. همچنین شاید حضور ربات ها فقط به کارخانه ها محدود نشود و حتی در خانه هم ربات هایی برای انجام برخی کارها مثل شستن ظرف ها، آشپزی یا جارو کشیدن در اختیار داشته باشیم.

ربات هایی با وزن و حرکاتی شبیه انسان روی صندلی قرار می گیرد و بارها از خودرو پیاده شده و دوباره سوار می شوند تا به این ترتیب میزان دوام صندلی خودرو پس از بارها استفاده شدن مورد ارزیابی قرار گیرد

ربات های وردست

ربات کری بی (CarryBee) که به وسیله یکی از شرکت های زیرمجموعه نیسان ساخته شده است، می تواند یک نوار مغناطیسی قرار گرفته روی زمین را دنبال کند و به این ترتیب در مسیری مشخص حرکت کرده و موسیقی مشخصی را پخش کند. البته اشتباه نکنید! هدف از ساخت این ربات، پخش موسیقی برای کارگران کارخانه نیست. این ربات در واقع جایگزینی برای نوار نقاله یا سایر روش های حمل قطعات از یک بخش کارخانه به بخش دیگر است. این ربات در مسیری دایره ای شکل در خط تولید حرکت می کند و با نواختن موسیقی، کارگران هر بخش را مطلع می کند تا قطعات ساخته شده خود را روی آن قرار داده یا قطعاتی که از بخش قبلی به آنها رسیده را از روی آن بردارند.

ربات هایی برای افزایش کارایی و ایمنی

امروز از ربات ها برای افزایش دوام و ایمنی بسیاری از محصولاتی که با آنها سر و کار دارید استفاده می شود. برای نمونه از ربات ها برای سنجیدن میزان دوام صندلی های خودرو در طول زمان استفاده می شود. برای این کار ربات هایی با وزن و حرکاتی شبیه انسان روی صندلی قرار می گیرد و بارها از خودرو پیاده شده و دوباره سوار می شوند تا به این ترتیب میزان دوام صندلی خودرو پس از بارها استفاده شدن مورد ارزیابی قرار گیرد.

همچنین از ربات های دیگری برای بهینه سازی باله های هواپیما استفاده می شود. این ربات ها جریان هوا را روی ساختارهای مختلف باله هواپیما اندازه گیری کرده و به این ترتیب، حالت بهینه برای باله ها را تعیین می کنند. شرکت خودروسازی نیسان یک خودروی مفهومی رباتیک با نام اپورو (EPORO) را طراحی کرده که می تواند در کنار خودروهایی مشابه به حرکت درآمده و به نوعی رفتار برخی جانداران نظیر ماهی ها را که به صورت گروهی در مسیری مشخص حرکت می کنند، شبیه سازی کند. از آنجا که حرکت ماهی ها در کنار هم به گونه ای است که با وجود تعداد زیادشان با یکدیگر برخورد نمی کنند، این خودروی رباتیک در آینده می تواند در بزرگراه ها و مسیرهای مختلف مورد استفاده قرار گرفته و با ارتباط با سایر خودروهای مشابه، احتمال بروز تصادف را به حداقل رساند. این پروژه بخشی از طرح بزرگ شرکت نیسان با عنوان فناوری های سپر ایمنی (Safety Shield Technologies) است که هدف از آن، ایمن تر کردن راه ها و نیز وسایل نقلیه در آینده است. این شرکت می خواهد با طراحی خودروهای هوشمند و خودکار به این هدف دست یابد.

۰ نظر ۰ ۰ ۱۹ تیر ۹۴ ، ۰۹:۴۲

علیرضا شعبانی

صدای سفید چیست؟

صدای سفید چیست؟

بهترین راه برای فهم صدای سفید این است که در ابتدا بدانیم چرا این لفظ مورد استفاده قرار می گیرد. لفظ سفید در «صدای سفید» به دلیل شباهتش با نور مورد استفاده قرار می گیرد.

نور، سفید است اما این به معنی وجود نداشتن رنگ در آن نیست بلکه چنان که می دانیم نور سفید ترکیبی از همه رنگ ها است. استدلالی که درباره نور سفید است درباره صدای سفید هم مصداق دارد. به این معنی که صدای سفید هم ترکیبی از تمام فرکانس های صدا است.

اگر شما تمام تن صداهای قابل تصوری که انسان می تواند بشنود را بگیرید و آنها را با هم ترکیب کنید، صدای سفید خواهید داشت. به عبارت دیگر صدای سفید صدایی است که شامل هر فرکانسی در محدوده شنوایی انسان (به طور کلی از 20 هرتز تا 20 کیلوهرتز) به مقدار مساوی است.

یک مثال به درک ما از صدای سفید کمک می کند. اگر در اتاقی خالی با یک نفر دیگر گفت و گو کنیم هیچ مشکلی در فهم حرف های آن شخص پیدا نمی کنیم.اگر سه نفر به طور همزمان صحبت کنند، مغز ما احتمالاً هنوز هم می تواند صداها را جدا کند و بشنود.

حالا تصور کنید که در یک مهمانی شام حضور داریم که 20 نفر دور یک میز در حال صحبت کردن با همدیگرند. در این حالت باید تلاش کنیم تا صدای تک تک میهمانان را جدا کنیم ولی تنها صدای یک یا دو نفر از آنها را دریافت می کنیم. حالا تعداد صداها را 1000 برابر افزایش دهیم.

ناگهان با دریایی از آدم مواجه می شویم که همه همزمان صحبت می کنند و برای مغزمان غیر ممکن است که صدای یک نفر را در این تعداد افراد جدا کند و بشنود.

حالا تصور کنید یک همسایه پر سر و صدا دارید. وقتی این همسایه پرسروصدا یکی از هزاران نفر می شود شما دیگر نمی توانید صدای همسایه تان را بشنوید، به جایش تمام آن چه مغز شما دریافت می کند موج ملایمی از صدا است.

از آنجایی که صدای سفید شامل همه فرکانس ها است، اغلب برای پوشاندن صداهای دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال اگر در یک هتل باشید و صداهایی از اتاق بغلی به داخل اتاق شما بیاید، ممکن است فن اتاقتان را روشن کنید تا سروصدای اتاق بغلی را بپوشاند. فن را تا حدودی می توان مثال خوبی از صدای سفید به شمار آورد.

بر همین اساس در حال حاضر سی دی های پر شده از صدای سفید تولید می شود (مثل صدای آب جاری یا صدای باران). این صداها آرامش بخشند و برای مطالعه و داشتن خواب راحت خوبند.

۱ نظر ۰ ۰ ۰۵ تیر ۹۴ ، ۲۲:۱۰

علیرضا شعبانی

اسرار آهن رباها

اسرار آهن رباها

هر موقع از رایانه استفاده می کنید، آهن رباها را به کار می برید. "هارد درایو" رایانه برای این که داده ها را ذخیره کند، به آهن ربا وابسته است. بعضی از مونیتورها هم از آهن ربا استفاده می کنند تا تصاویر را روی صفحه رایانه ایجاد کنند. اگر در خانه زنگ دارید، ممکن است زنگتان از الکترومغناطیس استفاده کند تا صدا کند. همچنین آهن رباها اجزای حیاتی در تلویزیون های CRT، اسپیکرها، میکروفون ها، ژنراتورها، مبدل ها، موتورهای الکتریکی، زنگ خطر برای دزد، نوارهای کاست، قطب نماها و سرعت سنج های خودروها هستند.

علاوه بر این کاربردها، آهن رباها موارد مصرف زیادی برای سرگرم کردن دارند. یک حوزه مغناطیسی به اندازه کافی قوی می تواند اشیای کوچک یا حتی جانوران کوچک را از زمین بلند کند.

ترن های "مالگو" از  رانش مغناطیسی استفاده می کنند تا با سرعت زیاد حرکت کنند و میدان های مغناطیسی به پر کردن موتورهای موشک با سوخت کمک می کند. میدان مغناطیسی زمین که به نام مگنتوسفر شناخته می شود، از زمین مقابل بادهای خورشیدی محافظت می کند. بعضی از مردم حتی آهن ربای ریز "نئودیمیوم" را در انگشتانشان می کارند که به آنها اجازه می دهد تا میدان های الکترومغناطیسی را کشف کنند!

ترن ترنسرپید در آلمان

ماشین های MRI، با استفاده از میدان های مغناطیسی به پزشکان کمک می کنند تا اندام های داخلی بیمار را معاینه کنند. همچنین پزشکان از میدان های الکترومغناطیسی استفاده می کنند تا استخوان های شکسته ای را که کاملاً التیام نیافته اند، درمان کنند. این روش که در دهه 1970 از سوی وزارت غذا و داروی ایالات متحده آمریکا مورد تأیید قرار گرفت، می تواند استخوان هایی را که به معالجات دیگر پاسخ نداده اند را درمان کند. روش های مشابه مانع از جداشدن ماهیچه های فضانوردانی که در مدت های طولانی در محیط زیر جاذبه می مانند می شود.

همچنین آهن رباها می توانند به سلامتی جانوران کمک کنند. گاوها مستعد بیماری ای به نام بیماری "فلزات" هستند که جراحت ناشی از بلع اشیای فلزی است. اشیای بلعیده شده می تواند معده گاو را سوراخ کند و یا به قلب و دیافراگم او صدمه بزند. آهن رباها ابزاری برای جلوگیری از این وضعیت هستند.

آهن ربای گاوی

یک راه گرفتن آهن ربا روی غذای گاو برای برداشتن اشیای فلزی است. راه دیگر خوراندن آهن ربا به گاوها است. آهن ربای بلند و باریک، که به نام آهن ربای گاوی  شناخته می شود، قطعات آهن را جذب می کند و مانع از مجروح شدن معده گاو می شود.

اما انسان ها هرگز نباید آهن ربا بخورند. زیرا ممکن است آهن ربا به دیواره های روده بچسبد و جلوی جریان خون را بگیرد و بافت را بکشد. در انسان ها، آهن رباهای بلعیده شده باید با جراحی برداشته شوند.

بعضی از مردم با استفاده از مغناطیس تراپی انواع بیماری هایشان را درمان می کنند. به گفته برخی از پزشکان، مغناطیسی کردن بخش قوسدار کفش، دستبند، گردن بند، لایه های تودوزی شده تشک و بالش می تواند بیماری ها را از آرتریت گرفته تا سرطان معالجه کند یا بهبود بخشد. همچنین برخی می گویند که آشامیدن آب مغناطیسی می تواند بیماری های مختلف را درمان کند و یا از بیماری ها پیشگیری کند. آمریکایی ها تقریباً 500 میلیون دلار در سال برای معالجه با مغناطیس هزینه می کنند و این هزینه در سراسر جهان به پنج میلیارد دلار می رسد.

چند توضیح برای این دست فواید آهن رباها وجود دارد. یکی این است که آهن رباها آهنی که در همگلوبین خون است را جذب می کنند و گردش خون را در منطقه بخصوصی بهتر می کنند. توضیح دیگر این است که میدان مغناطیسی، ساختمان سلول های همجوار را قدری تغییر می دهد. اما به هرحال مطالعات علمی اثبات نکرده اند که استفاده از آهن رباهای ساکن اثری روی درد یا بیماری داشته باشند. براساس آزمایشات کلینیکی، فایده های مثبت نسبت داده شده به آهن رباها ممکن است ناشی از گذشت زمان و دلایل دیگر باشد. آب آشامیدنی هم عناصری ندارد که بتوانند الکترومغناطیسی شوند و همین ایده آب آشامیدنی مغناطیسی شده را سؤال برانگیز کرده.

همچنین بعضی از هواداران آهن رباها می گویند که آهن ربا می تواند سختی آب خانه ها را با رفع کردن مواد معدنی فرومغناطیس کم کند. اما مواد معدنی ای که معمولاً موجب سختی آب می شوند فرومغناطیس نیستند.

به هر حال ممکن است که آهن ربا نتواند دردهای مزمن یا سرطان را معالجه کند، اما برای مطالعه هنوز مورد جالبی است.

۰ نظر ۰ ۰ ۰۳ تیر ۹۴ ، ۱۳:۰۴

علیرضا شعبانی

واقعیت هایی درباره کروکودیل ها

واقعیت هایی جالب درباره کروکودیل ها

کروکودیل ها خزندگان بزرگی هستند که در آب شیرین، دریاچه ها، رودها و آب های لب شور (آبی که بیشتر شور است تا شیرین ولی شوری آن مثل آب دریا نیست) زندگی می کنند. کروکودیل ها را می توان در مناطق حاره ای استرالیا، آفریقا، آمریکا و آسیا یافت. 23 گونه از کروکودیل ها وجود دارد که بیشتر آنها به دلیل شکار غیرقانونی در معرض خطر انقراض قرار دارند. پوست کروکودیل در صنعت مد بسیار مورد توجه است و نماد ثروتمندان محسوب می شود.

در این جا حقایق جالبی درباره کروکودیل ها بیان می شود.

-دایناسورها و پرندگان نزدیک ترین خویشاوندان کروکودیل ها هستند.

-کروکودیل ها مدت 240 میلیون سال است که بر روی زمین زندگی می کنند. آنها در همان زمانی ظاهر شدند که دایناسورها بر روی زمین ظاهر شدند.

-کروکودیل ها اندازه های متفاوتی دارند. بزرگ ترین گونه کروکودیل ها، کروکودیل آب شور است که طول آن می تواند به 4 تا 5.5 متر و وزن آن به بیش از1000 کیلوگرم برسد. کوچک ترین گونه کروکودیل ها، کروکودیل کوتوله است که طول آن به 1.5 متر و وزن آن به 18 تا 32 کیلوگرم بالغ می شود.

-کروکودیل ها گوشت خوارند. آنها 24 دندان تیز دارند که از آنها برای شکار ماهی ها، پرندگان، پستانداران و کروکودیل های کوچک (شکارهایشان) استفاده می کنند.

-کروکودیل ها غذایشان را نمی جوند. آنها شکار را از هم می درند و تکه های بزرگ گوشت را می بلعند. گاهی اوقات هم سنگ می بلعند تا از خرد و آسیاب شدن سریع تر مواد غذایی در معده شان مطمئن شوند.

-عبارت «اشک کروکودیل (تمساح)» واقعیت دارد. کروکودیل ها وقتی چیزی می خورند اشک می ریزند. آنها به خاطر این که برای شکارشان متأثرند اشک نمی ریزند بلکه دلیل گریه کردنشان این است که هنگام خوردن هوای زیادی می بلعند که این هوا با غدد اشکی آنها (غددی که اشک تولید می کند) تماس پیدا می کند و این فشار باعث می شود اشکشان جاری شوند.

-کروکودیل ها بسیار قوی گاز می گیرند و از این نظر جزو برترین جانوران محسوب می شوند. عضلاتی که آرواره های کروکودیل ها را می بندد بسیار قوی تر از عضلاتی است که آرواره هایشان را باز می کند به خاطر همین، انسان ها می توانند با دست خالی دهان آنها را بسته نگه دارند.

-کروکودیل ها اغلب در حالتی دیده می شوند که آرواره هایشان باز است. دلیل این که آرواره هایشان اغلب باز است این است که به این وسیله خودشان را خنک می کنند چراکه غدد عرق ندارند.

-تنها بخش کروکودیل که پوست لطیفی دارد، شکم آن است. پوست پشت کروکودیل حاوی ساختارهایی استخوانی است که آن را ضد گلوله می کند.

-دید کروکودیل بسیار عالی است (به خصوص در طول شب). وقتی در طول شب از داخل آب دزدکی بیرون را تماشا می کنند چشمانشان به صورت نقطه های قرمز دیده می شود.

-کروکودیل ها و تمساح ها یکی نیستند. کروکودیل ها بزرگ ترند، آرواره شان V شکل است و حتی وقتی آرواره شان به طور کامل بسته است برخی از دندان هایشان را می توان دید. تمساح ها کوچک ترند، آرواره های U شکل دارند و وقتی آرواره هایشان بسته است دندان هایشان را نمی توان دید. تمساح ها دو گونه دارند: آمریکایی و چینی.

-کروکودیل ها در موسم بارندگی جفت گیری می کنند. ماده ها 20-80 تخم می گذارند و سه ماه از آنها مراقبت می کنند.

-دمای لانه، جنسیت نوزاد را تعیین می کند. هنگامی که دما 31.6 درجه سانتی گراد است نرها به وجود می آیند. دمای زیر و بالای 31.6 درجه سانتی گراد باعث به وجود آمدن ماده ها می شود.

-99 درصد نوزادان کروکودیل ها در اولین سال زندگی شان به وسیله ماهی های بزرگ، کفتارها، بزمجه ها و کروکودیل های بزرگ تر خورده می شوند.

-بیشتر کروکودیل ها 50-60 سال در حیات وحش زندگی می کنند. برخی از کروکودیل ها ممکن است بیش از 80 سال عمر کنند.

گاندو، کروکودیل بومی ایران

-گاندو یا تمساح پوزه کوتاه تنها کروکودیل بومی ایران و پاکستان و بزرگ ترین خزنده ایران است. میانگین اندازه این کروکودیل در نرها ۳ متر و در ماده‌ها ۲.۴۵ متر است. بزرگ ترین گاندوی مشاهده شده در ایران ۳.۶ متر طول داشته‌ است. این کروکودیل پوزه‌ ای پهن دارد. فک بالایی آن ۱۹ دندان و فک پایینیش ۱۵ دندان دارد.

۰ نظر ۰ ۰ ۰۲ تیر ۹۴ ، ۱۱:۱۹

علیرضا شعبانی

قرص استامینوفن

درباره استامینوفن

طیبه احمدیان راد

دکتر داروساز

 استامینوفن داروی ضد تب و ضد درد غیر مخدر است. این دارو به شکل قرص، قطره، شربت و شیاف در دسترس است.

مقدار مصرف این دارو براساس سن بیمار و درجه تب یا مقدار درد متفاوت است. اما به طور خلاصه می توان گفت که برای بزرگسالان و کودکان بالای 12 سال استفاده از آن در هر 6-4 ساعت یک قرص 500 میلی گرمی کافی است و حداکثر مقدار مصرف آن نباید از چهار گرم در روز تجاوز کند.

مصرف این دارو در بیمارانی که به آن حساسیت شناخته شده دارند منع شده است. در موارد کم خونی، بیماری کبدی یا کلیوی و سابقه خونریزی گوارشی باید با احتیاط مصرف شود. این دارو می تواند علایم عفونت حاد را بپوشاند. بنابراین در بیماران دیابتی که خطر بروز عفونت در آنها زیاد است باید به دقت مصرف شود.

اگر استامینوفن را با مواد غذایی کافئین دار مانند قهوه و چای مصرف کنید اثر درمانی آن افزایش می یابد.

این دارو با مصرف مقادیر سمی صدمات شدید کبدی ایجاد می کند. ضعف، خارش، تهوع و دلپیچه، اسهال، استفراغ، کاهش قند خون و کم خونی می تواند از عوارض جانبی مصرف این دارو باشد.

استامینوفن هیچ گونه اثر ضد التهابی قابل توجهی ندارد. بسیاری از داروهای بدون نسخه دارای استامنیوفن هستند. در محاسبه مصرف روزانه استامینوفن باید آنها را در نظر گرفت.

در صورتی که تب بالای 39.5 درجه سانتی گراد بیش از سه روز طول بکشد و یا تب راجعه داشته باشید به پزشک مراجعه کنید و از خود درمانی پرهیز کنید.

این دارو را بیش ازپنج روز در کودکان و بیش از ده روز در بزرگسالان مصرف نکنید.

استامینوفن با نام تجازی "پاراستامول" نیز عرضه می شود.

نوع کدئین دار استامینوفن ممکن است به علت داشتن کدئین سبب اعتیاد شود و تکرار مصرف آن سبب وابستگی جسمی و روانی به دارو شود. از آن جایی که این دارو سبب خواب آلودگی می شود، در هنگام مصرف آن از انجام فعالیت هایی که نیاز به هوشیاری کامل دارند خودداری کنید و به بیماران سالخورده و ناتوان آن را تجویز نکنید.

از مصرف همزمان الکل، داروهای ضد درد مخدر، خواب آورها و آرام بخش ها با استامینوفن کدئین باید خودداری شود.

براساس کتاب اطلاعات دارویی بالینی-دکتر جاویدان نژاد و دکتر حاجی بابایی

۰ نظر ۰ ۰ ۰۲ تیر ۹۴ ، ۱۱:۱۲

علیرضا شعبانی

ترومبوسیتوپنی چیست؟

ترومبوسیتوپنی چیست؟

دکتر مونا زارع

مقدار طبیعی پلاکت (ترومبوسیت) در خون، 450-150 هزار در هر میکرولیتر (یک میلیونیوم لیتر) خون است. پلاکت ها سلول هایی بدون هسته هستند که از مگاکاریوسیت های مغز استخوان منشأ می گیرند (مگاکاریوسیت ها سلول هایی در مرکز (مغز) بعضی استخوان ها و منشأ پلاکت ها هستند.)

پلاکت ها وقتی به گردش خون می رسند برای 10-7 روز زنده می مانند و در روند انعقاد خون نقش دارند.

به کم شدن تعداد پلاکت ها ترومبوسیتوپنی و به زیاد شدن تعداد آنها در خون ترومبوسیتوز می گویند.

ترومبوسیتوپنی (کم شدن تعداد پلاکت ها در خون) یکی از شایع ترین مشکلات بیماران بستری در بیمارستان است.

به طورکلی اگر تعداد پلاکت ها بالای صد هزار عدد باشد فرد بی علامت است.

اگر تعداد پلاکت ها بین 50 تا 100 هزار باشد بیمار باز هم اغلب خونریزی ندارد ولی ممکن است اختلالات آزمایشگاهی دیده شود.

درصورتی که تعداد پلاکت ها بین 50-20 هزار تا باشد با ترومای ماژور، می تواند خونریزی رخ دهد.

درصورتی که تعداد پلاکت ها بین 20-10 هزار تا باشد با ترومای مینور هم می تواند خونریزی رخ دهد.

درصورتی که تعداد پلاکت ها زیر 10 هزار باشد ممکن است خونریزی خودبخودی رخ دهد.

علل ترومبوسیتوپنی:

1-کاهش تولید پلاکت

2-به دام افتادن پلاکت

3-افزایش تخریب پلاکت

4-رقیق شدن خون (که معمولاً به دنبال تزریق حجم زیاد گلبول قرمز و پلاسما و یا در نتیجه تزریق حجم های وسیعی از محلول های داخل وریدی رخ می دهد.) اشکال در تولید پلاکت شامل بیماری های مادرزادی و یا علل اکتسابی است.

شایع ترین علت اکتسابی، داروهای از بین برنده سلول (سیتوتوکسیک) است. مثل داروهای شیمی درمانی که با قطع دارو ترومبوسیتوپنی برمی گردد.

سایر داروها مثل تیازید، استروژن و ... می تواند باعث ترومبوسیتوپنی شوند.

-برخی بیماری های سیستم ایمنی می توانند باعث ترومبوسیتوپنی شوند.

-تهاجم هرگونه تومور به مغز استخوان (پستان- ریه- غدد لنفاوی) می تواند باعث ترومبوسیتوپنی شود.

-کمبود تغذیه ای مثل فولات و B12 و مصرف الکل می تواند باعث ترومبوسیتوپنی شود.

-سیروز نوعی بیماری کبدی است که می تواند باعث ترومبوسیتوپنی شود.

-مگاکاریوسیت های مغز استخوان منشأ تولید پلاکت ها هستند بنابراین اشکال در مغز استخوان هم می تواند از علل ترومبوسیتوپنی باشد.

عفونت ها و تغییرات در سیستم ایمنی می تواند باعث از بین رفتن پلاکت ها در خون شود و ... .

منابع: نرم افزار صوتی پارسان دانش خون، استاد دکتر گرجی

نکات برتر بیماری های داخلی (خون) 88، انتشارات پروانه دانش، گردآوری دکتر مهدی ایزدی

خون و آنکولوژی سال 1391- دکتر گرجی- انتشارات پارسیان دانش

۰ نظر ۰ ۰ ۰۲ تیر ۹۴ ، ۱۱:۰۵

علیرضا شعبانی

طلاهای تقلبی

درباره طلای تقلبی و راه های شناسایی آن

طلای تقلبی نام دیگری برای پیریت آهن، یا دقیق تر بگوییم دیسولفید آهن است. پیریت فراوان تر از طلای واقعی است و سخت تر و شکننده تر از آن است.

طلای تقلبی از یک مولکول آهن و دو مولکول سولفور (گوگرد) تشکیل شده است. در طول جنگ جهانی دوم پیریت به منظور تولید اسید سولفوریک که یک ماده شیمیایی صنعتی است استخراج می شد. امروزه هم پیریت در باتری خودرو، لوازم خانگی، ماشین آلات و جواهرات مورد استفاده قرار می گیرد.

اگر با یک طلای تقلبی برخورد کنیم اولین تجربه مان از آن یک ماده براق و درخشان به رنگ زرد است. حتی کاشفان طلا هم با دیدن طلای تقلبی در ابتدا شور و شعف زیادی پیدا می کنند چراکه آن را با طلای واقعی اشتباه می گیرند. ضمن این که طلای تقلبی گاهی وقت ها در همان نزدیکی طلای واقعی یافت می شود.  

با انجام آزمایش هایی ساده می توانید بفهمید که آیا آن چه با آن مواجهید طلای واقعی است یا پیریت. طلای تقلبی شیشه را خراش می دهد در حالی که طلای واقعی نمی تواند شیشه را خراش دهد. علاوه بر این، از آن جایی که آهن ماده اولیه و پایه ای تشکیل دهنده پیریت است، جذب آهن ربا می شود. در حالی که طلا و سایر فلزات گرانبها تحت تأثیر میدان مغناطیسی قرار نمی گیرند.

هنگامی که پیریت پودر می شود، رنگ آن سیاه مایل به سبز می شود، در حالیکه پودر طلای واقعی زردرنگ است.

می توانید ماده مشکوک را نزدیک بینی تان نگه دارید و آن را بو کنید. اگر بوی گوگرد بدهد، احتمالاً طلای واقعی نیست.

می توانید از نزدیک به نمونه نگاه کنید. کریستال های پیریت مکعب شکل است بنابراین اگر نمونه شما گوشه های زاویه دار تیز زیادی دارد احتمال دارد که پیریت باشد.

آزمون دیگر آزمون انعطاف پذیری است. معدن کاوهای قدیمی با نیش دندان آن را امتحان می کردند. اگر خم می شد طلای واقعی بود. کاشفان جدید کمی سخت گیرترند. آنها یک چکش همراه دارند و به موارد مشکوک یک ضربه سخت می زنند. اگر نمونه بشکند پیریت است. اگر مسطح شود و گسترش یابد، طلای واقعی است.

یافتن پیریت برای کسانی که دنبال طلای واقعیند ناامید کننده است ولی پیریت اغلب در نزدیکی منابع مس و طلا کشف می شود. بنابراین معدنچی ای که با یافتن قطعه ای پیریت ناامید شود و حفاری را متوقف کند کار عاقلانه ای نمی کند.

۰ نظر ۰ ۰ ۰۲ تیر ۹۴ ، ۱۰:۴۸

علیرضا شعبانی

فلزات قلیایی چه هستند ؟

فلزات قلیایی چه هستند؟

فلزات قلیایی، گروهی از عناصر جدول تناوبی هستند که همه آنها در ستون یک جدول تناوبی قرار دارند. (تنها عنصری که در ستون یک، فلز قلیایی محسوب نمی شود هیدروژن است. عناصر گروه 1، عناصر خانواده سدیم هم نامیده می شوند.) به دلیل قابلیت واکنش زیاد فلزات قلیایی (به آسانی یون های مثبت را تشکیل می دهند)، در طبیعت به حالت عنصر وجود ندارند.

                                                فلزات قلیایی عبارتند از :

  عنصر 3: لیتیوم Li

      عنصر 11: سدیم Na

      عنصر 19: پتاسیم K

عنصر 37: روبیدیم Rb

عنصر 55: سزیم Cs

عنصر 87: فرانسیم Fr

ویژگی های فلزات قلیایی

-فلزات براق و نرمی هستند.

-بسیار واکنش پذیرند.

-همه آنها یک الکترون ظرفیتی در خارجی ترین لایه دارند که به دنبال از دست دادن آن هستند تا پوسته بیرونی کاملی داشته باشند. این همان چیزی است که باعث می شود تا این حد واکنش پذیر باشند.

-به قدری نرمند که با چاقو بریده می شوند.

-وقتی در معرض هوا قرار می گیرند به علت اکسیداسیون لک پیدا می کنند.

-در طبیعت به صورت یک عنصر آزاد وجود ندارند، اما معمولاً به صورت نمک یافت می شوند.

-هنگامی که با آب تماس پیدا می کنند واکنش نشان می دهند. برخی از آنها حتی زمانی که با آب تماس پیدا می کنند منفجر می شوند.

-نرم و قابل انعطافند و هادی خوب الکتریسیته و گرمایند.

-در مقایسه با فلزات دیگر، چگالی پایینی دارند.

واقعیاتی درباره فلزات قلیایی

-در شرایط عادی، لیتیوم از همه فلزات سبک تر است. لیتیوم به دلیل قابلیت واکنش زیاد، در طبیعت تنها به صورت جزئی از یک ترکیب ظاهر می شود.

-سدیم یک فلز سفید نقره ای است و به اندازه ای نرم است که در دمای اتاق با چاقو بریده می شود.

-پتاسیم در طبیعت تنها به صورت نمک یونی وجود دارد. پتاسیم به صورت محلول در آب دریا یافت می شود.

-روبیدیوم در سال 1861 کشف شد. وقتی روبیدیوم در شعله می سوزد، رنگ بنفش مایل به قرمزمی به آن می دهد.

-سزیم با نقطه ذوب 28 درجه سانتی گراد (83 درجه فارنهایت)، یکی از پنج فلزی است که در دمای اتاق یا دمای نزدیک به آن به صورت مایع است (فلزات دیگری که در دمای اتاق مایعند عبارتند از جیوه، فرانسیم، گالیم و روبیدیوم)

-فرانسیم آخرین عنصر کشف شده در طبیعت است و بی نهایت نادر است. دانشمندان برآورد می کنند که تنها 20 تا 30 گرم از آن بر روی زمین وجود داشته باشد.

۰ نظر ۰ ۰ ۰۱ تیر ۹۴ ، ۲۰:۰۰

علیرضا شعبانی

چاپ 3D

درباره ی چاپ 3D بیشتر بدانیم .

چاپ سه بعدی (3D printing) یا روند تولید افزودنی، روند ساخت اجسام جامد سه بعدی از یک فایل دیجیتالی است. در این فناوری ایجاد یک شیء سه بعدی با استفاده از روندهای افزودنی انجام می شود. در یک روند افزودنی یک شیء با قرار دادن پی در پی لایه هایی از مواد درست می شود. قرار دادن لایه ها تا زمانی که کل شیء ایجاد شود ادامه می یابد. هر کدام از این لایه ها درواقع یک مقطع نازک افقی از جسم نهایی هستند.

چاپ سه بعدی چگونه انجام می شود؟

چاپ سه بعدی با انجام طراحی از شیئی که می خواهیم درست کنیم شروع می شود. این طراحی در یک فایل CAD انجام می شود. طراحی در یک فایل CAD به این معنا است که طراحی با کمک سیستم های رایانه ای انجام می شود و از سیستم های رایانه ای برای کمک به ایجاد، اصلاح، تجزیه و تحلیل و یا بهینه سازی یک طرح استفاده می شود.) کار طراحی با استفاده از سیستم های رایانه ای به دو صورت انجام می شود.

1-استفاده از برنامه مدل سازی سه بعدی که برای ایجاد یک شیء کاملاً جدید ایجاد می شود.

2-با استفاده از یک اسکنر سه بعدی برای کپی کردن شیئی که وجود دارد. اسکنر کمک می کند یک کپی دیجیتال سه بعدی از یک شیء گرفته شود و این کپی در داخل یک برنامه مدل سازی قرار داده می شود.

سپس نرم افزار، مدل نهایی را به صدها یا هزاران لایه افقی تقسیم می کند. هنگامی که این فایل آماده شد در چاپگر سه بعدی آپلود می شود و چاپگر شیء را لایه به لایه ایجاد می کند. چاپگر سه بعدی هر قطعه را (یا تصویر دوبعدی را) می خواند و لایه ها را با هم ترکیب می کند تا شیء سه بعدی مورد نظر ایجاد شود. البته هیچ نشانه ای از لایه بندی، قابل مشاهده نخواهد بود.

۰ نظر ۰ ۰ ۰۱ تیر ۹۴ ، ۱۹:۵۵

علیرضا شعبانی

نظریه نسبیت آلبرت انیشتین

 

نظریه نسبیت آلبرت انیشتین

 

تئوری جاذبه ای که نیوتن (Newton) ارائه کرد، خیلی زود بدون تقریبآ هیچ سوالی جدی مورد پذیرش دانشمندان قرار گرفت. تا اینکه در اوایل قرن بیستم آلبرت اینشتین (Albert Einstein 1879-1955) با ارائه نظریه نسبیت خاص در سال ۱۹۰۵ و نظریه نسبیت عام در سال ۱۹۱۵ نه تنها قوانین فیزیک و جاذبه عمومی نیوتن بلکه پایه های فیزیک عصر خود را لرزاند. هر چند قبل از او ماکس پلانک (Max Planck) با ارائه نظریه کوانتم (Quantum) تا حد زیادی فیزیک نیوتنی را زیر سئوال برده بود اما اینشتین با انتشار مقاله های خود راجع به تئوری نسبیت رسماً ثابت کرد که فیزیک نیوتن در حالت های بسیار خاص پاسخگوی پدیده های فیزیکی می باشد. وی بعد ها با فعالیت هایی که در سالهای ۱۹۲۰ تا ۱۹۲۵ انجام داد بعنوان یکی از پایه گذاران اصلی مکانیک کوانتم نیز شناخته شد. آلبرت اینشتین طی سالهای ۱۹۳۰ الی ۱۹۵۵ به بررسی رفتار جهان هستی پرداخت و مقالاتی در این باره منتشر کرد. او می خواست با ترکیب تئوری نسبیت و کوانتم به تئوری جامعی برای مدل کردن جهان هستی دست پیدا کند که زندگی این فرصت را برای تکمیل کار به او نداد. اما بعد ها در سال ۱۹۳۳ هابل (Hubble) و هومنسون (Humanson) با تحقیقاتی که در زمینه کهکشانهای مختلف انجام دادند بر نظریه های او راجع به جهان هستی صحه گذاردند. آلبرت انیشتین دو نظریه دارد. نسبیت خاص را در سن ۲۵ سالگی بوجود آورد و ده سال بعد توانست نسبیت عام را مطرح کند.

نظریه نسبیت خاص

نسبیت خاص یکی از نظریاتی است که انیشتین مطرح کرده و شامل سه پدیده در سرعت ‌های بالا است . * انقباض لورنتزی که کاهش طول جسم در مسیر حرکت است * اتساع زمان که کند شدن زمان است * افزایش جرم نسبیت خاص بطور خلاصه تنها نظریه ایست که در سرعتهای بالا ( در شرایطی که سرعت در خلال حرکت تغییر نکند–سرعت ثابت) میتوان به اعداد و محاسباتش اعتماد کرد. جهان ما به گونه ای است که در سرعتهای بالا از قوانین عجیبی پیروی می کند که در زندگی ما قابل دیدن نیستند. مثلا وقتی جسمی با سرعت نزدیک سرعت نور حرکت کند زمان برای او بسیار کند می گذرد. و همچنین ابعاد این جسم کوچک تر میشود. جرم جسمی که با سرعت بسیار زیاد حرکت می کند دیگر ثابت نیست بلکه ازدیاد پیدا می کند. اگر جسمی با سرعت نور حرکت کند، زمان برایش متوقف می شود، طولش به صفر میرسد و جرمش بینهایت میشود.

حتی زمان هم نسبی می باشد!

حتی زمان هم نسبی می باشد! از نتایج جالب تئوری نسبیت خاص می توان به بیان ارتباط میان زمان و و فضا (فاصله) و اینکه تمام موجودیت ها در دنیا با یکدیگر مرتبط بوده و بر یکدیگر اثر می گذارند، اشاره کرد. نیوتن معتقد بود که زمان ثابت است و در تمام نقاط به یک صورت عمل می کند. اما اینشتین نشان داد که اینگونه نیست.

مثال جالبی که معمولا” در این باره بیان می شود آن است که دو برادر دوقلو را در نظر بگیرید. یکی روی زمین می ماند و دیگری با یک فضا پیما با سرعت نزدیک به نور به سمت فضا حرکت می کند. پس از آنکه برادر روی زمین ۱۰۰ سال از عمرش بگذرد، برادری که در فضا پیما می باشد فقط یکسال از عمرش گذشته است! نظریه نسبیت عام انیشتین در نوامبر سال ۱۹۱۵یک سری سخنرانی‌هایی در آکادمی علوم پروس ایراد کرد که در آن نظریه جدید گرانش، موسوم به نسبیت عام را مطرح کرد. او در آخرین سخنرانی ای که ایراد کرد معادله‌ای را مطرح کرد که جانشین قانون جاذبه نیوتون شد، معادله میدان انیشتین. این نظریه قائل به این است که نه تنها کسانی که یا یک سرعت ثابت در حرکتند، بلکه تمامی ناظران یکسان و هم ارز هستند. در نسبیت عام، گرانش دیگر نیرو محسوب نمی‌شود (مانند قانون جاذبه نیوتون)، بلکه نتیجه خمیدگی مکان- زمان است .

نظریه نسبیت عام

انیشتین در نوامبر سال ۱۹۱۵یک سری سخنرانی‌هایی در آکادمی علوم پروس ایراد کرد که در آن نظریه جدید گرانش، موسوم به نسبیت عام را مطرح کرد. او در آخرین سخنرانی ای که ایراد کرد معادله‌ای را مطرح کرد که جانشین قانون جاذبه نیوتون شد، معادله میدان انیشتین. این نظریه قائل به این است که نه تنها کسانی که یا یک سرعت ثابت در حرکتند، بلکه تمامی ناظران یکسان و هم ارز هستند. در نسبیت عام، گرانش دیگر نیرو محسوب نمی‌شود (مانند قانون جاذبه نیوتون)، بلکه نتیجه خمیدگی مکان- زمان است .

به خاطر جنگ، مقالاتی که انیشتین در مورد نسبیت عام چاپ کرده بود، در خارج از آلمان در دسترس نبود. خبر نظریه جدید انیشتین توسط فیزیک دانهای هلندی هنریک آنتون لورنتز و پل اهرنفست و همکار آنها ویلیام دو سیتر که مدیر رصد خانه لیدن بود، به ستاره شناسان انگلیسی زبان در انگلیس و آمریکا رسانده شد. در انگلیس، آرتور استنلی ادینگتون که دبیر انجمن نجوم سلطنتی از دو سیتر خواست تا یک سری مقالاتی به زبان انگلیسی به نفع منجمان بنویسد. نظریه جدید او را مجذوب خود ساخته بود و از این رو یکی از مدافعان و مبلغان اصلی نسبیت شد. . اغلب ستاره شناسان، هندسی سازی گرانش توسط انیشتین را نمی‌پسندیدند و معتقد بودند پیش بینی‌های او در مورد خمیدگی نور و به قرمزی گرایی گرانشی درست از آب در نخواهد آمد. در سال ۱۹۱۷، منجمان رصد خانه ویلسون در کالیفرنیای جنوبی نتایج تحلیل طیف نور را که در ظاهر نشان می‌داد که در پرتو خورشید به قرمزی گرایی گرانشی وجود ندارد، منتشر کردند. . در سال ۱۹۱۸، منجمان رصد خانه لیک در شمال کالیفرنیا تصاویری از خورشیدگرفتگی که در ایالات متحده قابل رویت بود گرفتند.پس از پایان جنگ، آنها نتایج بررسی‌های خود را اعلام کردند و مدعی شدند که پیش بینی نسبیت عام انیشتین در خصوص خمیدگی نور اشتباه بوده‌ است. با این حال آنها به خاطر خطاهای احتمالی فراوان، هیچگاه اقدام به چاپ نتایجی که به دست آورده بودند نکردند . آرتور استنلی ادینگتون، طی سفرهایی که درماه می ‌سال ۱۹۱۹ در زمانی که خورشید گرفتگی در بریتانیا رخ داد، به سوبرال سیارا برزیل و جزیره پرینسیپ در ساحل غربی آفریقا داشت، اندازه گیری خمیدگی گرانشی عدسی نور ستاره را به هنگام عبور از نزدیکی خورشید تحت نظارت داشت و در نهایت به این نتیجه رسید که محل قرار گرفتن ستاره از خورشید دورتر است. این حالت عدسی گرایی گرانشی نامیده می‌شود و وضعیت ستاره‌های مشاهده شده دو برابر حالتی بود که فزیک نیوتنی پیش بینی اش را می‌کرد. معهذا، این حالت با پیش بینی هم ارزی میدانی انیشتین نسبیت عام همخوان بود. ادینگتون اعلام کرد که نتایج به دست آمده پیش بینی انیشتین را تایید می‌کند و مجله تایمز در هفتم نوامبر آن سال با اتنخاب تیتر زیر تایید شدن پیش بینی انیشتین را گزارش کرد: «انقلابی در علم، نظریه‌ای جدید در مورد جهان، ایده‌های نیوتن اعتبار خود را از دست می‌دهد.» ماکس بورن، برنده جایزه نوبل از نسبیت عام به عنوان ‹‹ بزرگ‌ترین دستاورد و شاهکار تفکر بشری در مورد طبیعت›› بر شمرد و پل دیراک نیز که یکی از برندگان جایزه نوبل است، از آن به عنوان ‹‹ بزرگ ‌ترین اکتشاف علمی آن زمان›› یاد کرد. این اظهار نظرها و تبلیغات متعاقب از آن، باعث شهرت و معروفیت انیشتین شد.او در سطح جهانی معروف شد که موفقیت استثنایی و خاصی برای یک دانشمند محسوب می‌شود. با این حال هنوز هم بسیاری از دانشمندان به دلایل مختلفی که شامل دلایل علمی (مخالفت با تفسیر انیشتین از آزمایش ‌های انجام شده، اعتقاد به اتر و یا ضرورت وجود ملاک مطلق) و دلایل روانی- اجتماعی (محافظه کاری، یهود ستیزی) می‌شد، نظریات انیشتین را نمی‌پذیرفتند. به نظر انیشتین، اغلب مخالفتهایی که با نظریه او می‌شد، از جانب آزمایش-باورانی بود که درک ناچیزی از نظریه مطرح شده داشتند .

 

شهرتی که انیشتین بعد از چاپ مقاله ۱۹۱۹دست آورده بود، باعث شد بسیاری از دانشمندان نسبت به ابراز نفرت و انزجار کنند و نفرت و انزجار برخی از آنها حتی تا دهه ۳۰نیز ادامه یافت. مباحث زیادی در مورد ابراز انزجار نسبت به شهرت و معروفیت انیشتین وجود دارد، بویژه در میان آن دسته: از فیزیک ‌دانان آلمانی که بعد‌ها جنبش ضد انیشتینی ‹‹دویچه فیزیک›› را در مقدمه Klaus Hentschel ؛ یعنی ‹‹ فیزیک و سوسیالسم اجتماعی›› به راه انداختند. انیشتین در ۳۰مارس سال ۱۹۲۱، یعنی همان سالی که برنده جایزه نوبل شد، برای ایراد سخنرانی در مورد نظریه جدید نسیبت به نیویورک رفت. اگرچه امروزه انیشتین به خاطر فعالیتهایش در مورد نسبیت شهرت یافته، اما جایزه نوبل به خاطر کارهای او در مورد اثر فوتوالکتریک به او اعطا شد؛ چرا که در مورد نسبیت عام در آن زمان هنوز اختلاف نظر وجود داشت. هیات نوبل با خود به این نتیجه رسیند که اشاره به آن نظریه انیشتین در نوبل که اختلاف نظر و مخالفت در مورد آن کمتر است، بیشتر مورد قبول جامعه علمی واقع خواهد شد. نظریه نسبیت عام به زبان ساده نسبیت عام برای حرکتهایی ساخته شده که در خلال حرکت سرعت تغییر می کند یا باصطلاح حرکت شتابدار دارند. شتاب گرانش زمین g که همان عدد ۹٫۸۱m/s است نیز یک نوع شتاب است. پس نسبیت عام با شتابها کار دارد نه با حرکت. نظریه ای است راجع به اجرامی که شتاب ثقل دارند. به طور کلی، در هر کجای جهان، جرمی که در فضای خالی باشد، حتما یک شتاب جاذبه در اطراف خود دارد که مقدار عددی آن وابسته به جرم آن جسم می باشد. پس در اطراف هر جسمی شتابی وجود دارد. نسبیت عام با این شتابها سر و کار دارد و بیان می کند که هر جسمی که از سطح یک سیاره دور شود زمان برای او کند تر میشود. یعنی مثلا، اگر دوربینی روی ساعت من بگذارند و از عقربه های ساعتم فیلم زنده بگیرند و روی ساعت آدمی که دارد بالا میرود و از سیاره ی زمین جدا میشود هم دوربینی بگذارند و هر دو فیلم را کنار هم روی یک صفحه ی تلویزیونی پخش کنند، ملاحظه خواهیم کرد که ساعت من تند تر کار می کند. نسبیت عام نتایج بسیار عجیب و قابل اثبات در آزمایشگاهی دارد. مثلا نوری که به اطراف ستاره ای سنگین میرسد کمی بسمت آن ستاره خم میشود. سیاهچاله ها(سیاهچاله ها: اگر یه ستاره چند برابر خورشید باشد و همه سوختش را بسوزاند، از انجا که یک نیروی جاذبه قوی دارد لذا جرم خودش در خودش فشرده میشود و یک حفره سیاه رنگ مثل یه قیف درست میکند که نیروی جاذبه فوق العاده زیادی دارد طوری که حتی نور هم نمیتواند از آن فرار کند) هم بر اساس همین خاصیت است که کار می کنند. جرم انها بقدری زیاد و حجمشان بقدری کم است که نور وقتی از کنار آنها می گذرد به داخل آنها می افتد و هرگز بیرون نمی آید.

آلبرت انیشتین در نظریه نسبیت خاص با حرکت شتابدار و یا با گرانش کاری نداشت. اولین موضوعات را در نظریه نسبیت عام خود که در ۱۹۱۵ انتشار یافت مورد بحث قرار داد.نظریه نسبیت عام دید گرانشی را بکلی تغییر داد و در این نظریه جدید نیرو ی گرانش را مانند خاصیتی از فضا در نظر گرفت نه مانند نیرویی بین اجرام ، یعنی برخلاف آنچه که اسحاق نیوتن گفته بود! در نظریه او فضا در مجاورت ماده کمی انحنا پیدا می‌کرد. در نتیجه حضور ماده اجرام ، مسیر یا به اصطلاح کمترین مقاومت را در میان منحنیها اختیار می‌کردند. با این که فکر آلبرت انیشتین عجیب به نظر می‌رسید می‌توانست چیزی را جواب دهد که قانون ثقل نیوتن از جواب دادن آن عاجز می ماند. سیاره اورانوس در سال ۱۷۸۱ میلادی کشف شده بود و مدارش به دور خورشید اندکی ناجور به نظر می‌رسید و یا به عبارتی کج بود! نیم قرن مطالعه این موضوع را خدشه ناپذیر کرده بود.بنابر قوانین اسحاق نیوتن می بایست جاذبه ای برآن وارد شود. یعنی باید سیاره ای بزرگ در آن طرف اورانوس وجود داشته باشد تا از طرف آن نیرو یی بر اورانوس وارد شود.در سال ۱۸۴۶ میلادی اختر شناس آلمانی دوربین نجومی خودش را متوجه نقطه ای کرد که « لووریه» گفته بود و بی هیچ تردید سیاره جدیدی را در آنجا دید که از آن پس نپتون نام گرفت.نزدیک ترین نقطه مدار سیاره عطارد به خورشید در هر دور حرکت سالیانه سیاره تغییر میکرد و هیچ گاه دوبار پشت سر هم این تغییر در یک نقطه خاص اتفاق نمی‌افتاد.اختر شناسان بیشتر این بی نظمی ها را به حساب اختلال ناشی از کشش سیاره های مجاور عطارد می دانستند! مقدار این انحراف برابر ۴۳ ثانیه قوس بود. این حرکت در سال ۱۸۴۵ به وسیله لووریه کشف شد بالاخره با ارائه نظریه نسبیت عام جواب فراهم شد این فرضیه با اتکایی که بر هندسه نااقلیدسی داشت نشان داد که حضیض هر جسم دوران کننده حرکتی دارد علاوه برآنچه اسحاق نیوتن گفته بود.وقتی که فرمولهای آلبرت انیشتین را در مورد سیاره عطارد به کار بردند، دیدند که با تغییر مکان حضیض این سیاره سازگاری کامل دارد. سیاره هایی که فاصله شان از خورشید بیشتر از فاصله تیر تا آن است تغییر مکان حضیضی دارند که به طور تصاعدی کوچک می شوند.اثر بخش‌تر از اینها دو پدیده تازه بود که فقط نظریه آلبرت انیشتین آن‌را پیشگویی کرده بود. نخست آنکه آلبرت انیشتین معتقد بود که میدان گرانشی شدید موجب کند شدن ارتعاش اتمها می شود و گواه بر این کند شدن تغییر جای خطوط طیف است به طرف رنگ سرخ! یعنی اینکه اگر ستاره ای بسیار داغ باشد و به طوری که محاسبه می کنیم بگوییم که نور آن باید آبی درخشان باشد در عمل سرخ رنگ به نظر می‌رسد کجا برویم تا این مقدار قوای گرانشی و حرارت ی بالا را داشته باشیم، پاسخ مربوط به کوتوله های سفید است.دانشمندان به بررسی طیف کوتوله های سفید پرداختند و در حقیقت تغییر مکان پیش بینی شده را با چشم دیدند! اسم این را تغییر مکان آلبرت انیشتینی گذاشتند. آلبرت انیشتین می گفت میدان گرانشی شعاع های نور را منحرف می‌کند. چگونه ممکن بود این مطلب را امتحان کرد. اگر ستاره ای در آسمان آن سوی خورشید درست در امتداد سطح آن واقع باشد و در زمان کسوف خورشید قابل رؤیت باشد اگر وضع آنها را با زمانی که فرض کنیم خورشیدی در کار نباشد مقایسه کنیم خم شدن نور آنها مسلم است. درست مثل موقعی که انگشت دستتان را جلوی چشمتان در فاصله ۸ سانتیمتری قرار دهید و یکبار فقط با چشم چپ و بار دیگر فقط با چشم راست به آن نگاه کنید به نظر می رسد که انگشت دستتان در مقابل زمینه پشت آن تغییر جا می‌دهد ولی واقعاً انگشت شما که جابجا نشده است!

دانشمندان در موقع کسوف در جزیره پرنسیپ پرتغال واقع در آفریقای غربی دیدند که نور ستاره ها به جای آنکه به خط راست حرکت کنند در مجاورت خورشید و در اثر نیرو ی گرانشی آن خم می شوند و به صورت منحنی در می آیند. یعنی ما وضع ستاره ها را کمی بالاتر از محل واقعیش می‌بینیم.ماهیت تمام پیروزیهای نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین نجومی بود ولی دانشمندان حسرت می کشیدند که ای کاش راهی برای امتحان آن در آزمایشگاه داشتند.ـ نظریه آلبرت انیشتین به ماده به صورت بسته متراکمی از انرژی نگاه می کرد به همین خاطر می گفت که این دو به هم تبدیل پذیرند یعنی ماده به انرژی و انرژی به ماده تبدیل می شود. E = mc². دانشمندان به ناگاه جواب بسیاری از سؤالها را یافتند. پدیده رادیواکتیوی به راحتی توسط این معادله توجیه شد. کم کم دانشمندان متوجه شدند که هر ذره مادی یک پادماده مساوی خود دارد و در اینجا بود که ماده و انرژی غیر قابل تفکیک شدند.تا اینکه آلبرت انیشتین طی نامه ای به رئیس جمهور آمریکا نوشت که می توان ماده را به انرژی تبدیل کنیم و یک بمب اتمی درست کنیم و آمریکا دستور تأسیس سازمان عظیمی را داد تا به بمب اتمی دست پیدا کند. برای شکافت هسته اتم اورانیوم ۲۳۵ انتخاب شد. اورانیوم عنصری است که در پوسته زمین بسیار زیاد است. تقریباً ۲ گرم در هر تن سنگ! یعنی از طلا چهارصد مرتبه فراوانتر است اما خیلی پراکنده.در سال ۱۹۴۵ مقدار کافی برای ساخت بمب جمـع شـده بود و ایـن کار یعنی ساختن بمب در آزمایشگاهــی در « لوس آلاموس » به سرپرستی فیزیکدان آمریکایی «رابرت اوپنهایمر» صورت گرفت. آزمودن چنین وسیله ای در مقیاس کوچک ناممکن بود. بمب یا باید بالای اندازه بحرانی باشد یا اصلاً نباشد و در نتیجه اولین بمب برای آزمایش منفجر شد. در ساعت ۵/۵ صبح روز ۱۶ ژوئیه ۱۹۴۵ برابر با ۲۵ تیرماه ۱۳۲۴ و نیرو ی انفجاری برابر ۲۰ هزار تنT.N.T آزاد کرده دو بمب دیگر هم تهیه شد. یکی بمب اورانیوم بنام پسرک با سه متر و ۶۰ سانتیمتر طول و به وزن ۵/۴ تن و دیگری مرد چاق که پلوتونیم هم داشت. اولی روی هیروشیما و دومی روی ناکازاکی در ژاپن انداخته شد. صبح روز ۱۶ اوت ۱۹۴۵ در ساعت ۱۰ و ده دقیقه صبح شهر هیروشیما با یک انفجار اتمی به خاک و خون کشیده شد. با بمباران هیروشیما جهان ناگهان به خود آمد، ۱۶۰۰۰۰ کشته. در یک روز وجدان خفته فیزیکدان ها بیدار شد! « اوپنهایمر» مسئول پروژه بمب و دیگران از شدت عذاب وجدان لب به اعتراض گشودند و به زندان افتادند. آلبرت انیشتین اعلام کرد که اگر روزی بخواهم دوباره به دنیا بیایم دوست دارم یک لوله‌کش بشوم نه یک دانشمند!

برخی نتایج حاصل از نسبیت

اینشتین با نظریه نسبیت خاص خود نشان داد که سه قانون فیزیک نیوتن تنها در شرایط خاصی آنهم بصورت تقریبی صحت دارند و هنگامی که سرعت اجسام زیاد شده و با سرعت نور قابل مقایسه شوند به هیچ وجه نمی توان قوانین نیوتن را در مورد اجسام حتی با تقریب بالا بکار برد. همچنین نظریه نسبیت عام او نشان داد که باز نظریه نیوتن راجع به قانون جاذبه عمومی دقیق نمی باشد و در میدان های جاذبه بسیار قوی فرمول نیوتن جای بحث دارد. مطالعه حرکت عطارد (Mercury) به دور خورشید از دیر باز مورد علاقه ستاره شناسان و فیزیک دانان بوده است. مشکل اینجا بوجود آمد که مشاهده شد صفحه ای که عطارد در آن به دور خوشید می چرخد خود دارای حرکت می باشد. اندازه گیری ها نشان داد که این حرکت در هر یکصد سال معادل ۴۳ ثانیه (در اینجا منظور از ثانیه واحد اندازه گیری کمان می باشد که معادل ۱/۳۶۰۰ درجه است) می باشد. با وجود آنکه این مقدار حرکت برای هر سال بسیار کم می باشد اما قانون جاذبه عمومی نیوتن از توجیه آن عاجز است. نیوتن معتقد بود که نور در یک مسیر مستقیم حرکت می کند اما اینشتین نشان داد که اگر جسمی دارای یک میدان جاذبه بزرگ باشد و نور از کنار آن عبور کند دچار انحراف از مسیر مستقیم خود می شود. دیگر مواردی که از قانون نسبیت عام می توان نتیجه گرفت آن که نور ستارگانی که دارای میدانهای مغناطیسی قوی میباشند در راه رسیدن به زمین تغییر طول موج می دهند. این اثر که به Red Shift مشهور است، باعث می شود طول موج نور این ستاره ها بزرگتر شود. این مسئله که باز با قوانین نیوتن قابل تحلیل نمی باشد توسط معادلات تئوری نسبیت عام بسادگی مدل می شود. آیا زمین در یک چاله فضا-زمان واقع شده است؟

آیا زمین در یک چاله فضا-زمان واقع شده است؟

زمان و فضا –بر طبق نظریه نسبیت انیشتین –به یکدیگر بافته شده اند و ساختار تار و پودی چهاربعدی به نام فضا-زمان را به وجود آورده اند.جرم قابل توجه زمین ، این ساختار را به شکل یک گودی در می آورد.مانند شخص سنگینی که وسط یک تشک بادی نشسته باشد (هر چند که چنین خمیدگیهای فضا-زمان را اغلب در محیط اطراف اجرام بسیار پر جرم تر و فشرده تری مانند سیاهچاله‌ها، ستاره های نوترونی، و کوتوله های سفید سراغ داریم اما اگر با دقت کافی محیط اطراف اجرام بسیار کم جرم تری مانند زمین را نیز بررسی کنیم خمیدگی فضا-زمان ناشی از جرم زمین را می توانیم بیابیم). بر طبق نظریه نسبیت عام انیشتین ، حرکت اجسام در ساختار تار و پودی فضا-زمان صورت می گیرد. یعنی جسم در حال حرکت تابع شکل فضا-زمانی است که در آن واقع شده است. بر اساس این نظریه، گرانش باعث تغییر شکل ساختار فضا-زمان می شود و در نتیجه حرکت جسم نیز بر اثر میدان گرانشی تغییر می کند. می توان گفت که به زبان انیشتین گرانش در اصل حرکت اجسام در مسیر خمیدگی ساختار فضا-زمان در اطراف جسم پرجرم است. یعنی وقتی زمین ر مداری به دور خورشید در گردش است از دید نسبیتی به دلیل انحنای فضا-زمان اطراف خورشید در این مسیر هدایت می شود. اگر زمین ثابت بود، ضرورتی برای انجام این کاوش نبود، ولی از آنجا که زمین به دور خود حرکت دورانی دارد ، این خمیدگی نیز باید همراه با زمین بچرخد.زمین با پیچ و تاب دادن ساختار فضا-زمان به دور خود به آرامی آن را به صورت یک ساختار چرخشی چهار بعدی در می آورد.این همان چیزی است که ماهواره گرانش کاو یا GP-B برای آزمایش آن به فضا فرستاده شده است. این آزمایش براساس فکر بسیار ساده ای انجام می شود: یک ژیروسکوپ (گردش نما) در حال چرخش در مداری در نزدیکی زمین قرار می دهند ، در حالی که محور چرخش آن به سمت یک ستاره بسیار دور -در نقش یک مرجع ثابت و بدون حرکت- نشانه رفته است. بدون وجود نیروهای خارجی، محور ژیروسکوپ باید تا ابد به سمت همان ستاره ثابت بماند.ولی چون فضا-زمان در نزدیکی زمین خمیده است، جهت محور ژیروسکوپ به مرور زمان تغییر می کند.با اندازه گیری بسیار دقیق تغییرات جهت محور ژیروسکوپ نسبت به ستاره، می توان میزان خمیدگی فضا-زمان را در نزدیکی زمین اندازه گرفت.

اما در عمل این آزمایش بسیار دشوار است : چهار ژیروسکوپی که در GP-B کار گذاشته شده اند، کامل ترین کره هایی هستند که تا به حال به دست بشر ساخته شده اند.این کره ها که هر کدام به اندازه یک توپ پینگ پونگ اند (به قطر حدود ۴ سانتی متر)، از جنس سیلیکون و کوارتز هستند. هیچ گاه اختلاف آنها با یک کره کامل بیش از ۴۰ لایه اتمی نیست. اگر ژیروسکوپ ها کاملا کروی نبودند، محور چرخش آنها حتی بدون اثرات نسبیتی ‌، حرکت می کرد. بر طبق محاسبات فضا-زمان انحنا پیدا کرده در نزدیکی زمین باعث می شود تا محور ژیروسکوپ در طول یک سال به اندازه ی ۰٫۰۴۱ ثانیه قوس جابه جا شود. یک ثانیه قوس ۳۶۰۰/۱ یک درجه است. برای اندازه گیری دقیق این زاویه، GP-B به دقت سنجش فوق العاده ۰٫۰۰۰۵ ثانیه قوس نیاز دارد.این عمل مانند آن است که بخواهیم قطر یک ورق کاغذ را از فاصله ی ۱۵۰ کیلومتری اندازه بگیریم. محققان GP-B فناوری های کاملا جدیدی را برای این اندازه گیری اختراع کرده اند. آنان ماهواره گرانش کاو را کاملا «بدون لرز» ساخته اند تا در هنگام حرکت ماهواره در لایه های بالایی جو به ژیروسکوپ ها لرزشی وارد نشود. آنها دریافتند که چگونه از نفوذ میدان مغناطیسی زمین به داخل فضاپیما جلوگیری کنند و همچنین دستگاهی را برای اندازه گیری چرخش ژیروسکوپ ، بدون تماس با آن، اختراع کردند. فرانسیس اوریت ، استاد فیزیک دانشگاه استنفورد و محقق اصلی پروژه GP-B می گوید: «در جریان انجام آزمایش هیچ حادثه غافلگیر کننده ای اتفاق نیفتاده است.» اکنون که مرحله جمع آوری اطلاعات پایان یافته است ، او می گوید : «دانشمندان GP-B با اشتیاق و علاقه بیشتری به کار خود ادامه می دهند و کار سخت پیش روی خود را نادیده نمی گیرند.» در مرحله بعدی آنها باید اطلاعات گرفته شده را به طور دقیق و کامل بررسی کنند.اوریت توضیح می دهد که دانشمندان GP-B این کار را در سه مرحله انجام می دهند: در مرحله اول آنان اطلاعات را به صورت روز به روز بررسی می کنند تا بی نظمی های موجود در آنها را بیابند. سپس اطلاعات را به صورت ماه به ماه در می آورند و در نهایت آنها را به صورت یک مجموعه کامل به دست آمده در طول یک سال، تحلیل می کنند. بدین ترتیب دانشمندان ایرادات موجود در اطلاعات را ، که از طریق یک روش تجزیه و تحلیل ساده نمی توان پیدا کرد، می یابند. نهایتا دانشمندان از سراسر دنیا نتایج را به دقت بررسی می کنند.اوریت می گوید: «بدین طریق به سخت ترین منتقدان، اجازه شرکت در این پروژه داده می شود.» اگر GP-B بتواند به طور دقیق چاله فضا-زمانی را که انتظار می رود مشخص کند، بدین معنی است که بر اساس باور عمومی فیزیکدانان نظریه انیشتین حقیقت داشته است ولی اگر این گونه نشود، چه اتفاقی رخ خواهد داد؟ شاید ایرادی در نظریه نسبیت عام انیشتین یافته شود. اختلاف کوچکی که ظهور انقلابی بزرگ را در فیزیک عصر جدید اعلام خواهد کرد.

۱ نظر ۰ ۰ ۰۴ خرداد ۹۴ ، ۱۲:۰۵

علیرضا شعبانی

تئوری بیگ بنگ

تئوری بیگ بنگ 

 

علم امروزی بشر تا به دان جا رسیده که قادر باشد در مورد جهان هستی توضیحاتی را ارائه کند . جهان هستی بیکران و غیر قابل تصور. ستاره های بیشماری را که در آسمان شب می بینید تنها سه هزار ستاره از سیصد میلیارد ستاره در کهکشان راه شیریند . در جهان چیزی حدود صد میلیارد کهکشان وجود دارد .بشریت همواره با این سئوال مواجه بوده است که : آیا این جهان از ابتدا بدین صورت بوده یا این که همه چیز از جایی و به طور ناگهانی به وجود آمده است ؟ کشف این مطلب که جهان در حال انبساط است موجب شگفتی بسیار در اوایل قرن گذشته شد. بر اساس این یافته فیزیکدان ها حدس زدند که جهان می باستی در گذشته و از اندازه بسیار کوچک متولد شده باشد . این مطلب که جهان آغازی دارد همچنین هیبت ابعاد و خلق آن ، انسان را با این سئوال روبرو ساخت که جهان چگونه آغاز شده است . اکنون بس از رصد ها و تفکرهای بسیار به پاسخی رسیده ایم که بیگ بنگ نام گرفته است .

 

بیگ بنگ چیست ؟

 

بر اساس نظریه بیگ بنگ جهان از انفجار حجم بسیار کوچک - ابعادی کوچکتر از حفره های روی پوست - ، با دما و چگالی بسیار زیاد آغاز شده است .بر اساس این نظریه شکل گیری  فضا همانند کش آوردن سطح   یک بادکنک است – مواد، دردرون و سطح بیرونی فضای در حال انبساط می یاشند، همانند ذرات غبار روی  شطح یک بادکنک-  این انفجار همانند انفجار ماده در یک فضای خالی نیست بلکه خود  فضا به همراه این انفجار متولد شده است و ماده را همچنان که منبسط میشود به همراه خود حمل می کند . فیزیکدان ها حتی بر این عقیده هستند که زمان نیز با بیگ بنگ آغاز شده است . امروزه ، اکثر دانشمند ها نظریه یگ بنگ را قبول دارند . شواهد موجود به قدر کافی محکم بودند که در سال 1951 دفتر کلیسای کاتولیک اعلام کرد نظریه بیگ بنگ با کتب مقدس مطابقت دارد .

 

 

 

تا اوایل قرن 19 مردم می پنداشتند که جهان پایدار و ثابت است . در سال 1915 با نظریه نسبیت عام اینشتین که به ماهیت فضا ، زمان و جاذبه  می پردازد حالت های  محتمل دیگری نیز ارائه شد . با ارائه نظریه نسبیت ساحتار فضا قادر بود که منبسط یا منقبض شود . در سال 1917 ستاره شناسی به نام ویلم دسیتر با به کار گیری نسبیت در مورد جهان نشان داد که جهان قادر است منبسط شود . (Willem de Sitter)

 

در سال 1922 ریاضیدانی به اسم الکساندر فریدمن (Aleksandr  Friedmann) با استفاده از روش های ساده تر به همین نتیجه رسید .  نتیجه بدست آمده توسط  جرج لمایتر (Georges Lemaitre) کیهان شناس در سال 1927 نیز همین بود . این گام ، تحولی بزرگ در مورد دیدگاه پذیرفته شده جهان-ثابت بود . جرج لمایتر بر این عقیده بود  که با سفر به کذشته کیهان ، ماده جهان می بایستی در ابعادی کوچک جمع شود و در آنجا انفجاری  رخ داده باشد . اگرچه این احتمال حالت شگفت آور جدیدی برای جهان در نظر می گرفت ولی مبتنی بر رصد های وقت نبود .

 

 

چرا بر این تفکریم که  بیگ بنگ  اتفاق افتاده است ؟

 

نتایج 3 رصد مهم طی قرن گذشته به ستاره شناسان کمک کرد تا اطمینان حاصل کنند که جهان با بیگ بنگ آغاز شده است . اولین آنها این است که جهان در حال انبساط است – بدین معنی که فضای میان کهکشان ها در حال بزرگ و بزرگتر شدن است -  این مشاهده منجر به این حدس شد که قبل ازانبساط همه چیز در جایی کنار هم قرار داشته است . دوم اینکه این نظریه به خوبی قادر به توضیح فراوانی هلیم و دتریم ( ایزوتوب هیدروژن ) در جهان است . دما و چگالی و محیط منبسط شونده جهان اولیه شرایط  خوبی برای تولید این هسته ها با فراوانی که امروز شاهد آن هستیم می باشد . دلیل سوم اینکه ستاره شان موفق به رصد تابش پس زمینه کیهانی  – نابش بس از انفجار اولیه - از هر سمت کیهان  شده اند .  تابش پس زمینه کیهانی دلیل قاطعی بر تایید آغازی این چنین – با یک انفجار-  برای جهان است . آفای استفان هاوکینگ در این مورد می گوید : این اکتشاف بی نظیر ، اکتشاف قرن است .  

 

انبساط جهان

 

همزمان با این ایده که جهان در حال انبساط است ، ستاره  شناسی یه اسم  وستو سلیفر (Vesto Slipher) متذکر شد که تعداد کهکشان هایی که از ما دور می شوند بیشتر از آنهایی هستند که به ما نزدیک می شوند .ستاره شناسان با استفاده از نور دریافتی از یک کهکشان قادرند دریابند که یک کهکشان به ما نزدیک یا از ما دور می شود . اگر طیف نوری کهکشان به سمت طول موج کوتاه تر اتقال یابد - انتقال به آبی – کهکشان در حال نزدیک شدن به ماست ، مثال معروف این مطلب تغییر طول موج صدای یک آمبولانس در حال نزدیک شدن به ما است . اگر طیف نوری کهکشان به سمت طول موج بلند تر انتقال یابد - انتقال به سرخ – کهکشان در حال دور شدن از ماست ، همان طور که طول موج صدای یک آمبولانس که در حال دور شدن از ما است افزایش می یابد . میزان اتقال به سرخ یا آبی بستگی به سرعت دور شدن یا نزدیک شدن کهکشان دارد . بنابراین وستو سلیفر مشاهده کرد که بیشتر کهکشان ها دارای انتقال به سرخ هستند تا اتقال به آبی .

 

درسال 1929 ، ادوین هابل (Edwin Hubble) کشف کرد کهکشان هایی که در فاصله ی بیشتری از ما قرار دارند با سرعت بیشتری از ما دور می شوند ، این سرعت متناسب با فاصله است . به عبارت دیگر کهکشان هایی که در فاصله دورتری نسبت به ما هستند دارای اتقال به سرخ بیشتری نیز می باشند . کهکشان های دور دست فاصله ای در ابعاد میلیون و میلیارد سال نوری با ما دارند و این به این معناست که ما به گذشته ای در ابعاد میلیون یا میلیارد سال نوری نگاه می کنیم . در حین سفر نور کهکشان ها به سمت ما طیف نور ازطول موج های کوتا هتر به سمت طول موج های بلند تر - انتقال به سرخ – اتقال می یابد . این انتقال به سرخ در اثر انبساط ساختار فضا است. اگر طول موج دو برابر شود ، جهان می باید با ضریب 2 منبسط شود. بنابراین کشف هابل این بود که عامل انبساط به نحوی با مسیر طی شده توسط نور در ارتباط است ، معادل با اینکه شما به چه میزان به گذشته نگاه می کنید . این مطلب بیان گر این است که هر چه در زمان به  عقب و عقب تر برگردیم جهان کوچک و کوچکتر است . با سفر به گذشته ی یک جهان منبسط شونده خواهیم دید که فاصله ی میان کهکشان ها در حال کاهش و چگالی جهان در حال افزایش است .

 

این روند تا جایی ادامه  پیدا می کند که تمامی ماده جهان در حجمی بسیار کوچک متراکم می شود ، که نتیجه این روند چگالی باور نکردنی جهان اولیه - لحظه بیگ بنگ – است . با تقسیم فاصله ی کهکشان بر سرعت ذاتی آن قادر به تخمین طول عمر جهان خواهیم بود . با این روش می توانیم  تخمین بزنیم که در چه زمانی فاصله ی ما تا دیگر کهکشان ها صفر بوده است . محاسبات نشان می دهند که بیگ بنگ در حدود 10 تا 15 میلیون سال قبل - 3 برابر عمر زمین – اتفاق افتاده است .

 

یکی از راه های تست کردن این تخمین این است که به ذنبال کهن ترین جسم در کیهان باشیم این جسم می باید سنی در حدود 10 تا 15 میلیارد سال داشته باشد نه بیشتر . روش دیگر بررسی فعالیت های رادیو اکتیوی ایزوتپ های اورانیوم است . می دانیم که کهن ترین ایزوتوپ های تشکیل شده توسط فعالیت های هسته ای ابر –نو اخترها 10 میلیارد سال سن دارند . با استفاده از مدل های امروزی تحول ستاره ای می دانیم که کهن ترین ستارهای موجود در کهکشان را شیری در حدود 10 میلیارد سال سن دارند . سنین به دست آمده با تخمین -های ما مطابقت دارند

 

فراوانی هلیم و دتریم در کیهان

 

با توجه به این که در ابتدای کیهان دما بسیار زیاد بوده است می تواند دلیل خوبی برتائید  این مطلب باشد که هلیم و دتریم پیش از تشکیل هر ستاره ای در جهان بوجود آمده اند  .  این عناصر در همجوشی های هسته ای تولید می شوند. همجوشی یک پروتون با یک نترون منجر به تولید دتریم - هیدروژن سنگین - می شود . این فرایند تنها در دماهای بسیاربالا مثل دمای هسته ی ستاره ها امکان پذیر است . در سال 1946 ، جورج گاموو

 

 (George Gamow) یکی ازدانشجویان فریدمن  پیشنهاد داد که همجوشی هسته ای می بایست در کیهان اولیه زمانی که دما بسیار بالا بود اتفاق افتاده باشد . این فرآیند سنتز هسته ای نام دارد ، که منجر به تولید هلیم و دتریم (همچنن مقداری لیتیم و بریلیوم) از دریای انبوه پروتون ها و نترون های پر انرژی کیهان اولیه  شده است .در اوایل دهه ی 1960 طیف سنجی ستاره های محلی نشان داد که هلیم 20 تا 30 در صد از جرم ستاره ها را تشکیل می دهد . و بقیه جرم ستاره را غالبا ازهیدروژن تشکیل شده است . تنها دو منبع در جهان حاضر فادر به تولید هلیم هستند که یکی ستاره های آسمانند و دیگری بمب های اتمی . هر دو این ها با استفاده از همجوشی هسته ای و در آمیختن هسته های هیدروژن ، هلیم تولید می کنند که انرژی فراوانی نیز از این فرایند تولید می شود .ستاره شناسان بر این اعتقادنند که اگر تمامی هلیم موجود در جهان توسط ستاره ها تولید شده است درنتیجه روشنایی آسمان باید بیشتر از حال حاضر باشد . بنابراین هلیوم موجود می باید قبل از ستاره ها تولید شده باشد .

 

برپایه تئوری سنتز هسته ای مدل بیگ بنگ فیزیکدان ها در اواسط دهه ی 1960 تخمین زدند که در حدود یک چهام جرم کیهان در ابتدا به هلیم تبدیل شده است ، در حالی که باقیمانده جرم به هیدروژن تبدیل شده. این مقدار با اندازه  گیری های اولیه 20 تا 30 درصد فراوانی هلیم ، که امروزه مشاهده می کنیم - که توسط بیگ بنگ ، قبل از اینکه در ستاره ای تولید شود، تولید شده است -  سازگار است . در اوایل دهه ی 1970 با مطالعه طیف دیگر کهکشان ها مشخص شد که اکثریت هلیم مشاهده شده  قبل از شکل گیری ستاره ای در کیهان وجود داشته است .

 

 مقدار اکسیژن موجود در ستاره میزان سنتز هسته ای ستاره را نشان می دهد زیرا این ستاره ها هستند که توسط همجوشی هسته ای هیدروژن عناصر سنگین تری مثل : اکسیژن ، نیتروژن ، کربن و هلیوم را تولید می کنند . اگر همانند اکسیژن تمامی هلیوم موجود در کیهان توسط ستاره ها تولید شده باشد انتظار نمی رود در کهکشان هایی که اکسیژن ندارند هلیوم یافت شود زیرا کهکشان ها قبل از شکل گیری عناصرسنگین در ستاره ها شکل گرفته اند . برای شکل گیری یک کهکشان مقدار اولیه هلیوم  مورد نیاز در حدود 24 درصد است و این مطلب تاییدی بر وجود تئوری سنتز هسته ای بیگ بنگ است . به این معنا که باید در جهان اولیه هلیوم تولید شده باشد . نتایج رصدی از این تئوری - که در جهان اولیه یک چهارم جرم کیهان توسط سنتز هسته ای به هلیوم تبدیل شده است - دفاع می کنند .

 

 شاهد دیگری برای تایید سنتز هسته ای در کیهان اولیه دتریوم می باشد . دتریم بر خلاف هلیوم هرگز در مرکز ستاره ها تولید نمی شود .دتریم تولید شده در ستاره ها در دمای بالا و فشار زیاد بلا فاصله یا تجزیه

 

می شود- در دمایی بالاتر از یک میلیون درجه کلوین دتریم به یک پروتون و یک نترون تجزیه می شود- و یا اینکه به هلیوم تبدیل می شود  . ستاره شناسان در اوایل دهه 1970 پی بردنند که عاملی نا مشخص در کیهان حاضر منجر به تولید دتریم می شود . مطالعات انجام گرفته در سال 1973 بر روی طیف جذبی ستاره های نزدیک  شان داد که ماده ی میان ستاره ای حاوی مقدار کمی دتریوم می باشد . و از آنجا که ستاره ها قادر به تولید دتریوم نمی باشد ، در نتیجه دتریوم موجود می بایستی درابتدای شکل گیری کهکشان ها یا حتی قبل از آن تولید شده باشد . با وجود  اینکه در کیهان اولیه دما به شدت بالا بوده است ولی به دلیل انبساط عالم چگالی و فشار به سرعت کاهش یافته طی این مدت دتریوم تولید شده فرصتی برای تجزیه پیدا نکرده است . بر این اساس فراوانی هلیوم و دتریوم موجود در جهان شاهد دیگری است بر آغازی با دمای بالا، برای کیهان که این انفجار نیرومند با مدل بیگ بنگ سازگاری دارد .

 

تابش پس زمینه ی کیهانی  

 

دلیل سوم و نهایی برای مدل بیگ بنگ تابش پس زمینه ی کیهانی است . در سال 1948 آقای گاموو

 

 پیش بینی کرد که  تابش حاصل از سنتز هسته ای کیهان اولیه هنوز فابل آشکار سازی است . او دمای لازم برای تشکیل هلیوم در کیهان اولیه را محاسبه کرد و بر اساس آن دمای تابش های به جا مانده از آن فرآیند را  در جهان امروز حدود 5 درجه ی کلوین تخمین زد . اغلب فیزیکدان های تئوری و حتی خود او بر این باور بودند که این دما برای ردیابی بسیار ضعیف است.

 

به هر حال در سال 1964 دو ستاره شناس رادیویی به نام های آرنو پنزیاس (Arno Penzias) و رابرت ویلسون (Robert Wilson) می کوشیدند تا سیگنال های مزاحم  پس زمینه را از سیگنال های دریافتی آنتن رادیویی خود حذف کنند . آنها بر این باور بودند که عامل این نویز مزاحم  پس زمینه فضله ی کبوترانی است که در آنتن رادیویی آنها لانه کرده اند و با پاک کردن این فضله ها می توانند این نویز مزاحم را حذف کنند اما پس از یک سال آنها همچنان این نویز مزاحم را دریافت می کردنند ، و قادر به حذف آن نبودند . آن دو متوجه شدن که این نویز در تمام جهات به صورت یکسان دریافت می شود - چه آنتن رادیویی آن ها به سمت خورشید هدفگیری شده باشد یا به سمت مرکز کهکشان و یا حتی محدوده های خالی آسمان-  این بدان معنا بود که این سیگنال می بایستی از ورای کهکشان منشاء داشته باشد ، در غیر این صورت نمی توانست در تمام جهات آسمان به صورت یکسان دریافت شود . همگرایی شدید این سیگنال نشان می داد که منبع این سیگنال در فاصله ی دوری از ما قرار دارد به عبارت دیگر در اوایل عمر کیهان اتفاق افتاده است .همچنین منبع این سیگنال می بایستی  پر قدرت باشد که در حال حاضر ما قادر به آشکار سازی آن هستیم . سرانجام فیزیکدان ها پی بردند که این تابش ها از انفجار اولیه کیهان منشاء  گرفته اند - همان طور که  آقای گاموو پیش بینی کرده بود - . اما آن ها چگونه می توانستند مطمئن شوند که کشف پنزیاس و ویلسون همان تابش پس زمینه ی کیهانی است ؟

 

اگر این تابش حاصل بیگ بنگ باشد باید از طیف جسم متعارفی که جسم سیاه نامیده می شود  پیروی کند. جسم سیاه جسمی است که تمام تابش دریافتی را جذب می کند . بر اساس مدل بیگ بنگ کیهان اولیه تجمعی فشرده شده از ذره و نور بوده است ، و دمایی بسیار بالا داشته است . در یک چنین محیطی ذره دائما با نور در برخورد بوده است ، آن را جذب می کرده و دوباره آن را تابش می کرده است . نور در یک چنین شرایطی دارای طیف جسم سیاه می باشد ، و این مشخصه نور در طول سفرش در فضای منبسط شونده ثابت می ماند . در طیف جسم سیاه هر طول موج دارای شدت خاصی است . و این شدت در طول موج های مختلف تنها تابع دمای جسم است . بنابراین ستاره شناسان با اندازه گیری شدت تابش در طول موج های مختلف میتوانند نتیجه یگیرند که این تابش با تابش جسم سیاه مطابقت دارد یا خیر.

 

در دهه ی 1970 گروه های مختلفی شدت تابش را در امواج ماکرو ویو و فروسرخ اندازه گیری کردند . تمامی این مشاهدات تایید کرد که تابش پس زمینه ی کیهانی یک تابش جسم سیاه می باشد و دمای آن در حدود 3 درجه ی کلوین است . در سال 1991 رصد خانه فضایی COBE  اندازه گیری دقیقی از تابش پس زمینه ی کیهانی انجام داد و نتیجه بسیار شگفت آور بود . در 43 مورد اطلاعات اندازه گیری شده همخوانی کاملی با طیف جسم سیاه داشتند .  این اطلاعات چنان با طیف جسم سیاه هم خوانی داشتند که نمودار طیف جسم سیاه به طور کامل در پس آن ها مهو می شد . این مورد ، آخرین نمونه از یکسان بودن فیزیک تئوری و مشاهدات انجام  گرفته شده توسط نجوم بود . 

 

بر اساس اندازه گیری های ماهواره COBE  دمای تابش  پس زمینه ی کیهانی می بایستی  0.010±2.726باشد . این مقدار اندازه گیری شده به اندازه قابل توجهی از مقدار اصلی تابش کمتر است ودلیل این امر انبساط عالم می باشد -عالم منیسط شونده  منجر به افزایش  طول موج تابش شده  و انرژی موج را کاهش می دهد - این موج به اندازه سن عالم در راه بوده تا به ما برسد . امروزه ستاره شناسان می دانند که عالم منبسط شونده طول موج تابش پس زمینه ی کیهانی را با ضریب 1000 افزایش می دهد . درخش پس از بیگ بنگ در زمانی اتفاق افتاده است که عالم تنها 000/500 هزار سال عمر داشته است در نتیجه تابش پس زمینه ی کیهانی قدیمی ترین سوژه رصد شده تا کنون است .در حقیقت ما اتفاقات حاصل از بیگ بنگ را نظاره می کنیم .

 

نتیجه

 

در قرن بیستم ما نظاره گر جهش بزرگی در درک و شناخت کیهان بودیم . از زمانی که معتقد به جهانی پایدار بودیم چندی نمی گذرد . کهکشان های دوردست که از ما دور می شوند ما را متوجه ساختند  که جهان در حال انبساط است .  با سفری به گذشته این جهان منبسط شونده ما به کیهان اولیه ای چگال و داغ می رسیم .  در میانه های قرن بیستم به این مطلب پی بردیم که واکنش های هسته ای در کیهان اولیه رخ داده اند دلیلی بر فراوانی نسبی هلیوم و دتریوم می باشند .  با حرکت به جلو توانستیم درخش پس از بیگ بنگ را که میلیارد ها سال پیش اتفاق افتاده است ،  آشکار سازی کنیم . در نهایت کشف این که جهان با بیگ بنگ آغاز شده است ممکن است مانند سایر اکتشافات انسان ثابت و پا بر جا باقی بماند .

 

اگر چه بیگ بنگ به عنوان تنها تصور جهانی از جهان است . اما امروزه فیزیکدان های ذره ای در حال تدارک تئوری در مورد تاریخ جهان در چند ترلیونیوم ثانیه پس از بیگ بنگ هستند . آنها قادرند که نظری های خود را با استفاده از شتاب دهنده های ذرات امتحان کنند و وقایع را ( حتی با انرژی های بالا ) همانند جهان اولیه شبیه سازی کنند .  برای درک اینکه جهان چگونه آغاز شده است تئوری باید تدوین شود که شامل نظریه نسبیت عام (به دلیل جاذبه باور نکردنی جهان اولیه) و مکانیک کوانتومی (به دلیل چگال  و فشرده بودن جهان اولیه) باشد . هدف فیزیک امروزه ارتقا بخشیدن نظریه کوانتومی جاذبه است تا جایی که روزی ما به این حقیقت پی ببریم که چه چیزی در لحظه ی تولد جهان اتفاق افتاده است .

۰ نظر ۰ ۰ ۰۲ خرداد ۹۴ ، ۱۹:۱۱

علیرضا شعبانی

شیمی الی چیست ؟

شیمی آلی چیست ؟

شیمی آلی زیر مجموعه ای از دانش شیمی است که درباره ترکیبات کربن یا مواد آلی سخن می‌گوید، عنصر اصلی که با کربن ترکیبات آلی را تشکیل می دهند، هیدروژن می باشد.

در گذشته به موادی که ریشه گیاهی یا حیوانی داشتند، مواد آلی می گفتند اما امروزه مواد آلی را می توان از طریق روش های صنعتی و آزمایشگاهی و به کمک مواد معدنی نیز سنتز کرد. موادی که از منابع آلی بدست می آیند، در یک ویژگی مشترک هستند و آن اشتراک در دارا بودن عنصر کربن است.

دو منبع بزرگ مواد آلی که از آنها مواد آلی با ترکیبات ساده، تأمین می شوند، نفت و زغال سنگ هستند، این دو ماده فسیلی در مفهوم قدیمی آلی بوده و حاصل تجزیه جانوران و گیاهان هستند. این ترکیبات ساده به عنوان مصالح ساختمانی، در ساختن ترکیبات بزرگتر و پیچیده تر مصرف می گردند.

شیمی آلی، شیمی ترکیبات کربن با سایر عناصر به ویژه هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، هالوژن ها و غیر فلزات دیگر نظیر گوگرد و منیزیوم است. الکل ها، اترها، هیدروکربن ها، آلدئیدها، کتون ها، کربوکسیلیک اسیدها، ترکیبات آلیفاتیک حلقوی، کربانیون ها، آمین ها، فنل ها، درشت مولکول ها و بسپارها (پلیمر) و نظیر آنها جزء مواد آلی بوده و مباحث شیمی آلی را به خود اختصاص داده اند.

امروزه از مواد آلی و دانش شیمی آلی در رنگ سازی، کاغذ و جوهرسازی، مواد غذایی، پوشاک، پتروشیمی، مواد پلاستیکی و لاستیکی، داروسازی، پزشکی و ده ها صنعت دیگر بهره می برند. افزون بر بیست میلیون ترکیب شناخته شده کربن وجود دارد و هر ساله نیم میلیون ملکول جدید به خانواده مواد آلی اضافه می شوند. شیمی آلی شالوده زیست شناسی و پزشکی است.

ساختمان موجودات زنده به غیر از آب، عمدتاً” از مواد آلی ساخته شده اند، مولکول های مورد بحث در زیست شناسی مولکولی همان مولکول های آلی هستند. امروزه ما در عصر کربن زندگی می کنیم، هر روزه روزنامه ها و مجلات، ذهن ما را متوجه ترکیبات کربن نظیر کلسترول، چربی های اشباع نشده، هورمون ها، استروئیدها، حشره کش ها و فرومون ها می نماید.

در دهه های گذشته به خاطر نفت جنگ های متعددی راه افتاده است، همچنین دو فاجعه نازک شدن لایه اوزون که عمدتاً” به خاطر وجود کلرو فلوئورو کربن ها می باشد و پدیده گازهای گلخانه ای که ناشی از حضور متان، کلرو فلوئورو کربن ها و دی اکسید کربن است، زندگی انسان ها را به خطر انداخته است.

آرایش و درشتی مولکول های مواد آلی

تا حدود سال ۱۸۵۰ میلادی بسیاری از دانشمندان بر این باور بودند که منشأ مواد آلی، جانداران و گیاهان هستند، آنها تصور می کردند که مواد آلی را هرگز نمی توان از مواد معدنی و غیر آلی تولید نمود. دانشمندان همواره دنبال پاسخ به این پرسش بودند که چه ویژگی در ترکیبات کربن وجود دارد که آنها را از ترکیبات مربوط به صد و چند عنصر دیگر جدول تناوبی متمایز کرده است.

تعداد بسیاری از ترکیبات کربن وجود دارند که مولکول های آنها می توانند بسیار بزرگ و پیچیده باشند. تعداد ترکیباتی که دارای عنصر کربن هستند چندین برابر بیشتر از تعداد ترکیبات بدون کربن است. مولکول های آلی شامل هزاران اتم شناخته شده اند و ترتیب قرار گرفتن اتم ها حتی در مولکول های نسبتاً” کوچک نیز بسیار پیچیده است. یکی از مسائل اصلی در شیمی آلی، آگاهی از طرز قرار گرفتن اتم ها در مولکول ها و یا تعیین ساختمان ترکیبات است.

اتم های کربن می توانند به میزانی که برای اتم هیچ عنصر دیگری مقدور نیست، به یکدیگر متصل شوند. مدل سه بعدی درشت مولکول مایتوتوکسین که یک ماده سمی شیمی-زیستی می باشد.

ویژگی منحصر به فرد کربن

اتم های کربن می توانند به میزانی که برای اتم هیچ عنصر دیگری مقدور نیست، به یکدیگر متصل شوند. همچنین اتم های کربن می توانند زنجیرهایی شامل هزاران اتم و یا حلقه هایی با اندازه های متفاوت ایجاد نمایند، زنجیرها و حلقه ها می توانند دارای شاخه و پیوندهای عرضی باشند، به اتم های کربن این زنجیرها و حلقه ها، اتم های دیگری نیز می تواند وصل شود، این اتم ها معمولاً” هیدروژن، فلوئور، کلر، برم، ید، اکسیژن، نیتروژن، گوگرد، فسفر و سایر اتم های مختلف می باشند.

هر آرایش مختلف از اتم ها مربوط به ترکیب متفاوتی است و هر ترکیب یک سری خواص شیمیایی و فیزیکی خاص خود را دارد، از این رو غیر منتظره نیست که امروزه ده ها میلیون ترکیب شناخته شده کربن وجود داشته باشد.

پیوند شیمیایی

بررسی ساختمان مولکول ها را باید با بحث درباره پیوندهای شیمیایی یعنی نیروهایی که اتم ها را در یک مولکول نگاه می دارند، شروع نمود. دو نوع پیوند یونی و کووالانسی، پیوندهایی هستند که به وسیله آن اتم ها با یکدیگر اتصال برقرار می کنند. از میان این دو پیوند، پیوند کووالانسی، پیوند متدوال در ترکیبات کربن است و مهمترین پیوند در مطالعه شیمی آلی است.

مواد آلی در شیمی آلی

مواد آلی دارای گستره ای بزرگ می باشند و بسیار متفاوت و متنوع هستند. از این دسته مواد می توان، پارافین ها، روغن ها، هیدرو کربن ها، الفین ها، استیلن ها، ترپن ها، الکل ها، اسیدهای کربوکسیلیک، استرها، اترها، اپوکسیدها، آلدئیدها، کتون ها، آمین ها، آمیدها، ترکیبات آروماتیک، اسیدهای آلی، ایزوسیونات ها، محصولات استخلافی بنزن، الیاف نساجی، رنگ های رنگرزی و صنعتی و … را نام برد.

ترکیبات هیدرو کربنی

برخی از ترکیبات آلی فقط شامل دو عنصر، هیدروژن و کربن هستند و از این رو به عنوان هیدرو کربن شناخته می شوند. هیدرو کربن ها بر اساس ساختمانشان، به دو دسته اصلی، آلیفاتیک و آروماتیک تقسیم می شوند. هیدرو کربن های آلیفاتیک خود به گروه های آلکان ها، آلکن ها، آلکین ها و ترکیبات حلقه ای مشابه سیکلو آلکان ها و غیره تقسیم می گردند.

متان

ساده ترین ماده شیمی آلی متان است، مولکول متان دارای یک اتم مرکزی کربن و چهار اتم محیطی هیدروژن است که با زاویه ۱۰۹/۵ درجه دور اتم کربن قرار گرفته اند. متان محصول نهایی متلاشی شدن ناهوازی (بدون هوا) گیاهان یعنی از هم پاشیدگی بعضی از مولکول های پیچیده می باشد.

متان تشکیل دهنده قسمت اعظم (حدود ۹۷ درصد) گاز طبیعی است. متان گاز آتشگیر خطرناک معادن زغال سنگ است و به صورت حباب های گاز از سطح مرداب ها خارج می گردد. گاز متان از ترکیب مونو اکسید کربن و هیدروژن حاصل می گردد.

کلرو فلوئورو کربن ها

مشتقات هالوژنه متان را کلرو فلوئورو کربن ها می گویند. اگر به جای هیدروژن های متان اتم های هالوژن جایگزین گردد، این محصولات حاصل می شوند. گازهای مورد استفاده در یخچال ها و کولرهای گازی و انواع اسپری، از این دسته مواد هستند. از جمله این مواد می توان به دی کلرو دی فلوئورو متان و کلرو تری فلوئورو متان اشاره کرد.

CF2Cl2 یا CFC12 دی کلرو دی فلوئورو متان

CF3Cl یا CFC11 کلرو تری فلوئورو متان

آلکان ها

آلکان ها که نقطه آغازگر آن ها متان است به ترکیبات غیر حلقوی و خطی کربن و هیدروژن اطلاق می شود، پیوند یگانه کووالانسی در این ترکیبات اتم های کربن و هیدروژن را به هم وصل کرده است. این هیدرو کربن ها بر اساس ساختمانشان به خانواده متان تعلق دارند و خواص آنها از خواص متان پیروی می کند.

در آلکان ها تعداد اتم های هیدروژن نسبت به اتم های کربن، دو برابر به علاوه دو می باشد. یعنی مثلاً” در مولکول بوتان، چهار اتم کربن و ده اتم هیدروژن وجود دارد. در آلکان ها، انتظار می رود هرچه تعداد اتم ها افزایش یابد، تعداد آرایش های ممکن اتم ها نیز زیادتر می شود. به تدریج که در سری آلکان ها پیش می رویم، تعداد ایزومرها در همرده های متوالی به میزان شگفت آوری افزایش می یابند.

برای مثال هپتان دارای نه ایزومر می باشد، یعنی در شیمی آلی نه ماده مختلف با خواص متفاوت هستند که همگی فرمولشان C7H16 است. برای نامیدن ترکیبات مختلف و پیچیده آلی از روش استاندارد آیوپاک استفاده می کنند.

۰ نظر ۰ ۰ ۲۳ اردیبهشت ۹۴ ، ۱۸:۳۲

علیرضا شعبانی

درباره افتاب پرست بیشتر بدانیم ؟

زندگی آفتاب پرست

   

 

آفتاب‌پَرَست یکی از خزندگان است از خانوادهٔ آفتاب‌پرستان و یکی از معروف‌ترین انواع خزنده به‌شمار می‌آید. طول بدن آن‌ها از ۲٫۵ سانتی‌متر تا ۷۹ سانتی‌متر متغیر است.

آفتاب‌پرست‌ها، مارمولک‌های عجیبی هستند که می‌توانند رنگ پوست خود را تغییر دهند. آنها وقتی رنگ پوست خود را تغییر می‌دهند که عصبانی یا ترسیده باشند. همچنین با تغییر دما و نور محیط یا هنگام مخفی شدن، رنگ پوست این جانور تغییر می‌کند.

 

آفتاب‌پرست‌ روی شاخه درخت در انتظار حشرات می‌نشیند. جانور دمش را دور شاخه درخت می‌پیچد و خود را محکم نگه می‌‌دارد. در همین حال چشمان گردان جانور، به او این امکان را می‌دهند که در یک زمان، از دو جهت شکار را زیر نظر بگیرد. آفتاب‌پرست برای گرفتن حشره، زبان دراز و چسبناک خود را به سمت شکار پرت می‌کند و در یک چشم به هم زدن او را می‌گیرد.

 

کوچک‌ترین آفتاب‌پرست دنیا، آفتاب‌پرست کوتوله نام دارد که طول آن فقط ۲/۵ سانتی‌متر است. این جانور معمولا در روی برگ‌های کف جنگل زندگی می‌کند. طول بیشتر آفتاب‌پرست‌ها بین ۱۷ تا ۲۵ سانتی‌متر است؛ اما طول برخی از آنها به ۶۰ سانتی‌متر هم می‌رسد. بیشتر آفتاب‌پرست‌ها از حشرات تغذیه می‌کنند؛ اما بعضی از انواع بزرگ آن پرندگان را نیز می‌خورند.

سلول‌های ویژه‌ای به نام ملانوفور در زیر پوست آفتاب‌پرست وجود دارد. این سلول‌ها می‌توانند رنگ پوست جانور را همرنگ محیط کنند؛ به طوری که به سختی بشود او را دید.

 

بیشتر بدانید 

* حدود ۱۰۰ گونه آفتاب‌پرست وجود دارد.

* در جزایر ماداگاسکار حدود ۵۰ گونه آفتاب‌پرست زندگی می‌کند.

* بیشتر آفتاب‌پرست‌ها در بالای درختان زندگی می‌کنند و فقط هنگام تخمگذاری در خاک از درخت پایین می‌آیند.

۰ نظر ۰ ۰ ۲۰ اردیبهشت ۹۴ ، ۲۰:۲۴

علیرضا شعبانی

اتم چیست ؟

اتم چیست ؟

در سال 430 پیش از میلاد، دموکریتوس ابرا، قسمت های سازنده ماده را اتم نامید. اتم در یونان که دموکریتوس در آن کشور زندگی می کرد، معنی بخش ناپذیر (چیزی که نمی توان تقسیمش کرد) را می داد.

دموکریتوس فکر می کرد که اتم ها جامد و محکم و خراب نشدنی هستند و نمی توانند به هم فشرده یا چلانده شوند. او خیلی به واقعیت نزدیک بود. با این که در جزییات اشتباه می کرد.

ایده های دموکریتوس با توجه به این که او و دوستانش فقط از ابزار مغزشان استفاده می کردند خیلی خوب بود. اما یک تفاوت بزرگ بین آن چه که او درباره اتم تصور می کرد و آن چه که دانشمندان امروزی از اتم تصویر می کنند وجود دارد.

پرفسور گری کالینز فیزیکدان دانشگاه ایالتی واشنگتن درباره اتم های "گم شده" MISSING atoms مطالعه می کند.

چرا اتم های گم شده مهمند؟ به دلیل "موتور جت" بودن. پرفسور کالینز درباره فلزات ساخته شده از مخلوط موادی به نام ترکیبات میان فلزی مطالعه می کند. بخش های حیاتی و بسیار مهم موتورها در جت های مسافربری از ترکیبات میان فلزی تشکیل شده اند. میان فلزی ها مواد به شدت محکمی هستند. حتی موقعی که در دمای بالا و تحت نیروهای شدید گریز از مرکز کار می کنند.

اما اتم های گم شده که همچنین به نام "تهی ها" شناخته می شوند، همیشه در دمای بالا در جامدات حاضرند و همه باید نگران باشند که اگر آنها به هم فشرده شوند، یک تکه از موتور هواپیمای جت ممکن است سقوط کند! بنابراین پرفسور کالینز می خواهد بفهمد که میان فلزی ها چه موادی هستند. آیا آنها دسته و گروهند و چگونه می توان آنها را از توده شدن و به هم فشرده شدن حفظ کرد.

اما برگردیم به مواد پایه ای اتم ها. کالینز می گوید که اتم ها کوچک ترین تکه های ساختمانی ماده هستند. شما از اتم ها می توانید مولکول بسازید و از مولکول ها مایعات و جامدات را بسازید. اتم یک هسته ریز دارد که بیشتر جرم اتم را دارد. اینها به وسیله یک نیروی قوی با هم نگه داشته می شوند. اطراف هسته اتم یک گروه الکترون می گردد. این الکترون ها به وسیله یک نیروی الکتریکی خیلی ضعیف تر به هسته بسته شده اند. اتم جایی است که چیزها غیرطبیعی و عجیب و غریب هستند. قطر یک هسته حدود یک بر 000،000،000،000،000 ،1 متر است. از طرف دیگر قطر اتم کامل حدود یک بر  10000،000،000 متر است.

از زاویه دیگری هم می توان به اتم ها نگاه کرد. اگر هسته یک اتم به اندازه یک توپ بسکتبال باشد، مدارهای الکترون هایش حدود 24 کیلومتر می شوند!

بنابراین یک اتم چیست؟ پرفسور کالینز می گوید: "اتم  بیشترش فضای خالی است". آیا این یک کمی شما را عصبی نمی کند؟ علاوه بر این فضای خالی، اتم ها کاملاً مثل بلوک های ساختمانی کار می کنند. هیچ کس تا حالا از بلوک های ساختمانی بیرون نیفتاده است!

اگر صد میلیون اتم در یک ردیف به خط شوند به اندازه حدود یک سانتی متر گسترده می شوند! حالا تصور کنید که  چگونه می توانیم درباره چیزهای به این کوچکی بیشتر بدانیسم.

پرفسور کالینز می گوید که یکی از بهترین راه ها برای فهم مثالی از اتم ها با چشم غیرمسلح، کریستال است. جامداتی مانند فلزات، استخوان ها و سنگ جواهر همه از کریستال ساخته شده اند. یک کریستال معمولی همان سنگ نمک است. کریستال ها از تعداد زیادی از اتم ها وکه به ردیف و به شکل مرتب و منظم چیده شده اند، تشکیل شده اند. در کریستال اتم ها ردیف بالای ردیف و لایه بالای لایه قرار گرفته اند. شکل کریستال ها مثل مکعب های کوچک سنگ نمک در زیر یک دوربین درشت نما است.

اما هیچ کس واقعاً نمی دانست که کریستال ها لایه های اتم هستند تا این که دانشمندان سعی کردند به طور مستقیم تر طبیعت اتم ها را بفهمند. در ابتدای قرن بیستم دو فیزیکدان به نام های "مکس وان لائو" و "ویلیام برگ" راهی پیدا کردند که با نگاه کردن به پراکندگی اشعه ایکس، توده اتم ها را در کریستال ها محاسبه کنند. به این ترتیب در طی این سال ها چیزهای بسیار زیادی درباره اتم ها دانسته شده. تا حالا که دانشمندان درباره اتم ها ناپیدا مطالعه می کنند.

۰ نظر ۰ ۰ ۱۳ اردیبهشت ۹۴ ، ۱۷:۴۵

علیرضا شعبانی

آب و هوای زمین

پوشش هوای اطراف زمین جو (اتمسفر) نامیده می شود. همه هوای ما در لایه پایین یا کف اتمسفر یعنی تروپوسفر واقع شده که شش تا ده مایل ضخامت دارد. هواشناسی مطالعه تغییرات دما، ‌فشار هوا، رطوبت و جهت باد در لایه تروپوسفر ا‌ست.

همه چیز از خورشید شروع می شود

سیستم های آب و هوایی به این خاطر شروع می شوند که انرژی خورشید بعضی از بخش های زمین را بیشتر از بخش های دیگر گرم می کند

دلیل اصلی این که آب و هوا وجود دارد خورشید است. سیستم های آب و هوایی به این خاطر شروع می شوند که انرژی خورشید بعضی از بخش های زمین را بیشتر از بخش های دیگر گرم می کند. از طرفی بیشتر اوقات خورشید با مستقیم ترین زاویه روی بخش میانی زمین می تابد و گرمای کمتری به  قطب های جنوب و شمال می دهد. از طرف دیگر زمین روی محورهایش دقیقاً با زاویه راست کج شده که در نتیجه فصل ها را داریم و این که بخش های مختلفی روی زمین داریم که در زمان های مختلف سال بیشتر یا کمتر گرم می شوند. همچنین زمین سریع تر از آب گرم می شود و تفاوت های دما بین اقیانوس ها و قاره ها را موجب می شود. این گرم شدن نابرابر آب و زمین تغییرات و ناپایداری ها را در دما و فشار هوا، بادها و جریانات اقیانوسی به وجود می آورد.

توده های هوا و جبهه ها

بادها بدون توقف گرما را از مناطق استوایی به قطب ها جابه جا می کنند تا در دمای آنها تعادل به وجود آورند (طبق قوانین فیزیک گرما از مناطق با دمای بالاتر به مناطق با دمای پایین تر حرکت می کند. مترجم) . در این فرایند، بین توده های هوای سرد و گرم جبهه ها به وجود می آید و یک جریان هوای با حرکت سریع به نام "جریان جهشی" "jet stream"  در آسمان بالا می رود. ناآرامی ها و آشوب ها در امتداد جبهه ها و جریان جهشی گسترده می شود و باعث تشکیل مراکز هوای پرفشار و کم فشار می شود. جبهه ها و مناطق با فشار پایین، باعث می شوند هوا بالا برود تا ابرها و بارندگی تشکیل شود.

آب شگفت انگیز زمین

زمین همچنین به خاطر داشتن هر سه حالت آب یعنی مایع، جامد و گاز که به طور طبیعی وجود دارد بی نظیر است. گرمایی که از خورشید می آید به بخار شدن آب از اقیانوس ها، به عنوان منبع ابرها و بارندگی کمک می کند. به خاطر انرژی خورشید، چرخه های تبخیر، میعان و بارندگی، آب زمین را ازاقیانوس ها به جو و سپس به خشکی حرکت می دهد و دوباره به این سه فرم برمی گرداند.

خورشید چه کار دیگری انجام می دهد؟

همچنین گرمای ناشی از خورشید می تواند باد و باران های همراه با رعد و برق را موجب شود. انبوهی از این رگبارها بر بالای آب های اقیانوس گرم می تواند به تندباد دریایی تبدیل شود. خورشید پشت همه تغییرات در آب و هوای ماست و اگر خورشید ناگهان از بین برود ماشین آب و هوای ما هم متوقف می شود.

۰ نظر ۰ ۰ ۱۷ فروردین ۹۴ ، ۲۰:۳۱

علیرضا شعبانی

مغز انسان

مغز چیست ؟

مغز در کنار طناب نخاعی، دستگاه عصبی مرکزی را تشکیل می دهد. وزن متوسط مغز انسان 1400-1300 گرم است. در هنگام تولد وزن مغز کمتر از 400-350 گرم است. با رشد بچه با این که تعداد سلول های عصبی ثابت می ماند ولی اندازه سلول ها و ارتباطاتشان افزایش می یابد و مغز در سن شش سالگی به اندازه کاملش می رسد.

مغز از ماده خاکستری (40 درصد) و ماده سفید (60 درصد) تشکیل شده است. اگرچه مغز تنها دو درصد وزن بدن را تشکیل می دهد، 20 درصد جریان خون بدن به آن می رسد. مغز از سه بخش اصلی تشکیل شده: مخ، مخچه، ساقه مغز.

مخ

شامل دیانسفال و نیمکره های راست و چپ است. دیانسفال به تالاموس، هیپوتالاموس و برخی قسمت های دیگر نزدیک به آنها گفته می شود. نیمکره های مخ بخش اصلی مخ را تشکیل می دهند. قشر نیمکره ها از ماده خاکستری تشکیل شده است. هر نیمکره به وسیله شیارهایی به چهار قسمت یا لب تقسیم شده است (به تصویر بالا نگاه کنید) که عبارتند از:

1-لب پیشانی

2-لب آهیانه ای

3-لب گیجگاهی

4-لب پس سری

هر لب مخ وظایفی به عهده دارد که عبارتند از:

وظیفه لب پیشانی: درک مفهوم، توانایی حرکتی، قوه قضاوت، توانایی نوشتن لغات، مرکز کنترل ادرار و مدفوع

وظیفه لب آهیانه ای: درک اطلاعات حسی، توانایی تشخیص راست و چپ قسمت های بدن

وظیفه لب گیجگاهی: حافظه، شنوایی

وظیفه لب پس سری: بینایی، فهم مطالب نوشتاری

نیمکره غالب برای کلیه افراد راست دست و بیشتر افراد چپ دست، نیمکره چپ است. مرکز صحبت کردن در این نیمکره قرار دارد.

کوربوس کالوزوم: دسته بزرگی از رشته های عصبی است که نیمکره های راست و چپ را به هم مرتبط می کند.

ساقه مغز

ساقه مغز بخش بسیار مهمی از مغز است که از بالا به نیمکره های مخ و از پایین به نخاع محدود می شود و شامل قسمت های زیر است:

1-مغز میانی

2-پل مغزی

3-بصل النخاع

مرکز تنظیم کننده تنفس، اعمال قلب و عروق و هوشیاری در ساقه مغز قرار گرفته است.

مخچه

مخچه در قسمت عقب جمجمه و زیر مخ قرار گرفته است. ارتباط مخچه از طریق پایک فوقانی با مغز میانی، از طریق پایک میانی با پل مغزی و از طریق پایک تحتانی با بصل النخاع است. عمل اصلی مخچه کنترل و هماهنگ کردن حرکات و حفظ تعادل بدن است.

۱ نظر ۰ ۰ ۰۸ اسفند ۹۳ ، ۱۸:۱۲

علیرضا شعبانی

گردباد

یک تندباد دریایی،گردباد چرخان قوی ای است که بالای اقیانوس های گرم نزدیک استوا شکل می گیرد. نام دیگر تندباد دریایی، گردباد گرمسیری است. تندبادهای دریایی بادهای چرخان قوی (حداقل سرعت آنها 74 مایل در ساعت یا 119 کیلومتر در ساعت است)، مقدار عظیمی باران، فشار هوای پایین و رعد و برق دارند. بادهای گردبادی یک تندباد بر خلاف جهت حرکت عقربه های ساعت، حول یک چشم آرام مرکزی می چرخند.

اگر این دست از توفان ها در اقیانوس آرام غربی شکل بگیرند "تیفون" نامیده می شوند.

تندبادها اغلب از اقیانوس به کناره و بعد روی خشکی حرکت می کنند. جایی که باد، باران و موج های عظیم می توانند موجب ویرانی گسترده ای شوند.

معمولاً،‌ موقعی که یک تندباد بالای خشکی حرکت می کند (یا بالای آب های سرد اقیانوس حرکت می کند)، توفان شروع به ضعیف شدن می کند و به سرعت می میرد. چون که انرژی توفان از آب های گرم تأمین می شود.

به طور متوسط در هر سال حدود 100 گردباد استوایی در سراسر جهان به وجود می آید. 12 تا از این ها در اقیانوس آتلانتیک شکل می گیرند، 15 تا در اقیانوس آرام شرقی تشکیل می شوند و بقیه آنها در مناطق دیگر جهان رخ می دهند.

سمبل هواشناسی برای تندباد

پرچم های دریایی ای که قایقرانان را از این که یک تندباد در راه است آگاه می کند، دو پرچم قرمز مربعی شکل است که هر یک مربعی مشکی در میان دارند.

تندبادها به چهار شرط نیاز دارند تا تشکیل شوند:

فشار پایین هوا

دمای گرم

هوای اقیانوسی مرطوب

بادهای گرمسیری (نزدیک به استوا)

تندبادها در مناطق گرمسیری، بالای آب های اقیانوس گرم (با دمای بیش از 80 درجه فارنهایت یا 27 درجه سانتی گراد) و در عرض جغرافیایی بین هشت درجه و 20 درجه تشکیل می شوند. این توفان های قدرتمند توانشان را از انرژی گرمی به دست می آورند که موقعی که بخار آب متراکم می شود آزاد می شود (به آب مایع-باران تغییر می دهد).

یک تندباد مقدمات زیادی را طی می کند تا توسعه پیدا کند.

1-یک تندباد به صورت یک موج گرمسیری شروع می شود، که یک پهنه در حال حرکت به سمت غرب با فشار پایین است.

2-هنگامی که هوای گرم و مرطوب در بالای اقیانوس در یک منطقه با فشار هوای پایین بالا می رود، هوای سرد از بالا جایگزین آن می شود. این بادهای توفانی قوی، باران سنگین و ابرهای رعد و برقی تولید می کنند که آشوب های گرمسیری نامیده می شود.

3-هنگامی که فشار هوا می افتد و بادهای ممتدی با سرعت 38 مایل در ساعت وجود دارد، فشار و فروافتادگی گرمسیری نامیده می شود.

4-موقعی که بادهای گردبادی با سرعت های از 39 تا 73 مایل در ساعت به طور ممتد می وزند، توفان گرمسیری نامیده می شوند (توفان ها موقعی که شروع می کنند که بادهایی با این سرعت داشته باشند نام هایی می گیرند).

5-توفان موقعی تندباد می شود که بادهای ممتدی با سرعت بالای 73 مایل در ساعت به وجود می آید.

پایان توفان

موقعی که تندباد بالای خشکی یا آب سرد حرکت می کند، منبع انرژیش (آب گرم) تمام می شود و توفان ضعیف می شود و بسرعت می میرد.

بادهای تندبادی بر خلاف جهت حرکت عقربه های ساعت حول یک مرکز تقریباً گرد آرام به نام چشم می وزند. چشم، که تقریباً 20 تا 30 مایل پهنا دارد، نسبتاً آرام است و باران کمی دارد یا اصلاً‌ بارانی ندارد. چشم گرم ترین بخش توفان است.

اطراف چشم دیواره چشم است، که یک دیواره ابرهای رعد و برقی است. دیواره چشم بیشترین باران را دارد و سرعت قوی ترین بادهای توفان تا 225 مایل در ساعت یا 360 کیلومتر در ساعت در توفان های شدید تخمین زده می شود. چشم های کوچک تر، بادهای قوی تری دارند. بادهای مارپیچی در جهت خلاف حرکت عقربه های ساعت به طرف داخل مرکز با فشار پایین توفان می وزند.

نوارهای طولانی ابرهای بارانی، به صورت مارپیچی به طرف دیواره چشم هستند. آنها نوارهای بارانی مارپیچی نامیده می شوند. تندبادها می توانند صدها مایل امتداد داشته باشند.

علاوه بر چرخش بادهایی با سرعت حداقل 74 مایل در ساعت، یک تندباد نسبتاً به آهستگی، معمولاً با سرعت های حدود 20 تا 25 مایل در ساعت، در سراسر اقیانوس یا خشکی حرکت می کند.

اگر شما در مسیری هستید که  یک تندباد حرکت می کند، طرف راستتان معمولاً سریع ترین بادها را دارد و طرف چپ معمولاً بیشترین باران ها را دارد.

محل دقیق یک تندباد به آسانی به وسیله دانشمندان قابل ردگیری است. اما مسیر، سرعت و شدت یک توفان می تواند به سرعت تغییر کند. پیش بینی این که دقیقاً توفان در آینده به کجا حرکت می کند آسان نیست. پیش بینی هواشناسی می تواند مردم را از این آگاه کند که ممکن است یک توفان گرمسیری نزدیک شود. اما توفان می تواند ناگهان مسیرش را تغییر دهد.

خط حرکت یک توفان با استفاده از عکس های ماهواره ای و رادار قابل ردگیری است. شما می توانید عرض و طول جغرافیایی مرکز یک توفان را هنگامی که تندباد حرکت می کند تعیین کنید (خطوط عرض جغرافیایی به شرق و غرب می روند، خطوط طول جغرافیایی شمال و جنوب می روند.

سمبل هواشناسی برای تندباد این علامت است . سمبل هواشناسی برای یک توفان گرمسیری این علامت است .

۰ نظر ۰ ۰ ۰۸ اسفند ۹۳ ، ۱۷:۲۹

علیرضا شعبانی

سیاره عطارد ( تیر )

تیر (عطارد) نزدیک ترین سیاره به خورشیداست. این سیاره کوچک خاکی تقریباً هیچ جوی ندارد.

 

به خاطر اندازه کوچک و نزدیک بودن فاصله تیر به خورشید سخت است که این سیاره را از زمین بدون تلسکوپ ببینیم.

در زمان های مشخصی از سال می توان تیر را درست بعد از غروب خورشید در ارتفاع پایینی در غرب آسمان دید.

در مواقع دیگر عطارد درست قبل از طلوع خورشید در شرق آسمان در ارتفاع پایینی دیده می شود.

 اولین تصویر فضاپیمای مرینر10 از تیر

 

قطر تیر 3032 مایل یا 4879 کیلومتر یعنی حدود دو پنجم قطر زمین است. این سیاره بکوچک ترین سیاره منظومه شمسی است. (تا پیش از این که پلوتون سیاره کوتوله نامیده شود، پلوتون کوچک ترین سیاره اصلی منظومه شمسی بود. تیر فقط اندکی از ماهبزرگ تر است.

 

مدار

 

مدار تیر بسیار بیضی است. بنابراین در نزدیک ترین مکان ممکن به خورشید فاصله اش از خورشید به 28 میلیون و 580 هزار مایل (46 میلیون کیلومتر) می رسد و وقتی در این مدار بیضی در دورترین مکانش از خورشید قرار می گیرد فاصله اش از خورشید حدود 70 میلیون کیلومتر می شود. فاصله تیر از زمین، موقعی که از همیشه به زمین نزدیک تر است 48 میلیون مایل یا (77300 میلیون کیلومتر) است. اگر کسی می توانست وقتی تیر در نزدیک ترین فاصله اش از خورشید قرار دارد، روی سطح سوزان آن بایستد، خورشید را سه برابر بزرگ تر از آنچه که ما در زمین می بینیم می دید.

 

طول روز و طول سال در تیر

 

زمین هر 365 روز یک بار به دور خورشید می گردد. در حالی که تیر هر 88 روز یک بار به دور خورشید می گردد. سرعت گردش عطارد در فضا 30 مایل در ثانیه (48  کیلومتر در ثانیه) است که از این نظر سرعت هیچ سیاره ای به پای آن نمی رسد.

 

دما

 

مقادیر دما در تیر بسیار متفاوت است. نزدیکی زیاد این سیاره به خورشید باعث می شود دما در سطح آن به 450 درجه سانتی گراد یا 840 درجه فارنهایت نیز برسد. از نظر دما فقط ناهید از تیر داغ تر است. اما به خاطر این که تیر مقدار کافی گاز در جوش ندارد و تقریباً هیچ جوی ندارد که گرما را نگه دارد، دمای آن در شب ممکن است به 170- درجه سانتی گراد یا 275- درجه فارنهایت سقوط کند. به این ترتیب دما در تیر بسیار متغیر است.

 

جرم و تراکم

 

جرم تیر 3.3x1023 کیلوگرم است. این میزان یک بیستم جرم زمین است.

 

تراکم یا چگالی (نسبت جرم به حجم) تیر کمتر از زمین است. یعنی سنگینی یک تکه از تیر کمتر از سنگینی حجم همان تکه از زمین است. تیر کوچک تر از زمین است و بنابراین جرم خیلی کمتری هم نسبت به زمین دارد. تراکم کمتر تیر نیروی جاذبه آن را نسبت به زمین کمتر کرده است. به طوری که این جاذبه فقط 0.38  میران جاذبه زمین است. به این ترتیب وزن یک شیء 45 کیلوگرمی بر روی زمین، بر روی تیر فقط 17 کیلوگرم می شود. برای این که بفهمید وزنتان در تیر چقدر است آن را در عدد 0.38 ضرب کنید.

 

پرواز به سوی تیر

فضاپیمای مارینر10 اولین و تنها فضاپیمایی است که به تیر رسیده. این فضاپیما درسال 1973 و 1974 از تیر بازدید کرد. کمتر از نیمی از سطح تیر به وسیله این فضاپیما نقشه برداری شد. در سال 2004 ایالات متحده فضاپیمای مسنجر (Messenger) را برای نقشه برداری از سطح آن، بررسی ترکیبات، ساختمان داخلی و حوزه مغناطیسی تیر به سوی این سیاره فرستاد.

تصویری از مارینر10 تنها فضاپیمایی که تاکنون به تیر رسیده

۰ نظر ۰ ۰ ۰۸ اسفند ۹۳ ، ۱۰:۱۲

علیرضا شعبانی

سیاره زهره ( ناهید )

در منظومه شمسی ما سیاره ناهید (زهره) بعد از تیر (عطارد) دومین سیاره نزدیک به خورشید است. ناهید داغ ترین سیاره در منظومه شمسی ما است. این سیاره با ابرهای اسید سولفوریکی که به سرعت در حال چرخش و حرکتند پوشیده شده که گرمای خورشید را به دام می اندازند. جو ناهیدبیشتر از دی اکسید کربن تشکیل شده. با این که ناهید هسته آهنی دارد ولی فقط یک حوزه مغناطیسی خیلی ضعیف دارد.

 ناهید ماه ندارد.

سطح ناهید با امواج رادیویی ای که از فضاپیمای در حال گردش دریافت شده، اسکن شده. رنگ ها هم براساس عکس هایی که به وسیله این سفینه گرفته شده به دست آمده. (عکس از ناسا)

ناهید سیاره ای است که انسان در جو سمی اش خفه می شود، در گرمای بسیار زیادش پخته می شود و در فشار جوی وحشتناکش خرد می شود. این سیاره در هنگام سپیده دم و نیز غروب خورشید کاملاً درخشان و به خوبی قابل مشاهده است. به خاطر همین به ستاره بامداد یا ستاره شامگاه معروف است.

این سیاره وقتی به خورشید نزدیک تر می شود، از زمین فقط در هنگام سپیده دم و غروب قابل مشاهده است.

اندازه

 

قطر ناهید حدود 7520 مایل (12100 کیلومتر) است که 400 مایل (644 کیلومتر) کمتر از زمین است یا حدود 95 درصد قطر زمین را دارد.

 

 

 

دما

 

ناهید گرم ترین سیاره در منظومه شمسی ما است. ابرهایی که آن را دربرگرفته اند، گرمای خورشید را به دام می اندازند (اثر گلخانه ای) و این باعث می شود که گرمای ناهید به 480 درجه سانتی گراد برسد. گیاهان و جانورانی که روی سطح زمین زندگی می کنند به خاطر گرمای زیاد نمی توانند روی سطح ناهید زندگی کنند. ولی نمی دانیم که آیا نوعی از حیات در ناهید وجود دارد یا نه. دانشمندان شک دارند که در ناهید هیچ شکلی از زندگی وجود داشته باشد.

 

ستاره شناسان باور دارند که دمای زیاد سطح ناهید را می توان با اثر گلخانه ای توضیح داد. یک گلخانه اجازه می دهد انرژی تابشی از خورشید بتابد ولی مانع از آن می شود که بیشتر گرما از آن منعکس شود. ابرهای ضخیم و جو متراکم ناهید همین کار را انجام می دهند. انرژی تابشی خورشید به جو سیاره می رسد، ولی ذرات بزرگ اسید سولفوریکی که در ابر وجود دارند و مقدار زیاد دی اکسید کربنی که در جو وجود دارد بیشتر انرژی خورشید را درسطح سیاره به دام می اندازد.

 

جرم و تراکم

 

جرم

 

ناهید حدود چهار پنجم جرم زمین را دارد. نیروی جاذبه روی ناهید کمتر از زمین است. به همین دلیل وزن یک شیء 45 کیلوگرمی بر روی زمین، روی ناهید به حدود 40 کیلوگرم می رسد. ناهید همچنین نسبت به زمین تراکم کمتری دارد. یعنی وزن تکه ای از ناهید کمی کمتر از وزن همان تکه از زمین است. ناهید بعد از زمین و تیر (عطارد) متراکم ترین سیاره منظومه شمسی ما است.

 

مدار

 

ناهید بعد از تیر نزدیک ترین سیاره به خورشید است. متوسط فاصله ناهید از خورشید حدود 67.2 میلیون مایل (108.2 میلیون کیلومتر) است (زمین 150 میلیون کیلومتر و تیر 57.9 میلیون کیلومتر از خورشید فاصله دارند).

 

مدار ناهید بیشتر دایره ای شکل است تا بیضی شکل. در حالی که مدار بیشتر سیارات دیگر بیضی شکل است.