سال نوری چیست؟ در حالی که بیشتر نقاط کیهان رمزآلود و بکر باقی مانده اند، حقیقت این جمله برایمان بسیار آشکار است: فضا بزرگ است، بسیار بزرگ… برای تعیین کمیت گستره ی کیهان، اخترشناسان معمولا به پدیده هایی اشاره می کنند که چند سال معین ِ نوری از ما دور هستند. اما این واقعا به چه معنی است؟
به گزارش بیگ بنگ، برخلاف آنچه به نظر می رسد؛ “سال نوری” واحد اندازه گیری فاصله است، نه زمان و فاصله ای است که نور در یک سال در فضا طی می کند. به طور دقیق تر، اتحادیه ی جهانی ستاره شناسی سال نوری را فاصله ای می داند که نور در ۳۶۵.۲۵ روز طی می کند. به زبان مشابه، میتوان ۶۰ مایل را در واحد اتومبیل-ساعت ( فاصله ای که یک اتومبیل در یک ساعت و در بزرگ راه طی می کند) بیان کرد. در واقع ما در در طول روز برای بیان فاصله از معیار زمان استفاده می کنیم. به عنوان مثال، “ده دقیقه مانده تا برسم” و …
نور با سرعت ۲۹۹۷۹۲ کیلومتر بر ثانیه حرکت می کند. فاصله ی ما تا نزدیک ترین ستاره ۴.۳ سال نوری یا ۴۰.۷ تریلیون کیلومتر است. اولین اشارات به سال نوری به سال ۱۸۳۸ و به دانشمند آلمانی به نام فریدریش بسل بر می گردد. او فاصله ی ما تا ستاره ای به نام “ماکیان ۶۱” را اندازه گرفت و اندازه ی آن ۶۶۰ هزار برابر بزرگتر از شعاع مداری زمین بود. او به این تنیجه رسید که نور در عرض ده سال می تواند به این ستاره برسد، اما علاقه ی خاصی در به کار بردن واژه ی “سال نوری” نداشت.( به این دلیل که در آن مقطع هنوز مشخص نشده بود که سرعت نور عنصری بنیادی در طبیعت است). در سال ۱۸۵۱، این واژه برای نخستین بار در آلمان و نشریۀ نجومی Lichtjare، ظاهر شد. بعدها اخترشناسان این واژه را به کار بردند و امروزه “سال نوری” حتی در متون علمی نیز واژه ای آشنا به حساب می آید.
علاوه بر سال نوری، پارسک نیز واژه ای پرکاربرد به حساب می آید. پارسک معادل ۳.۲۶ سال نوری است. پارسک تعداد ثانیه های قوسی ( ۱.۳۶۰۰ ام درجه) است که موقعیت ظاهری ستاره در زمان اندازه گیری فاصله ی آن تغییر می کند. آرتور ادینگتون بریتانیایی، متخصص اخترفیزیک و دانشمند ب*ر*جسته در اوایل سده ی بیستم استفاده از پارسک را ترجیح داد و سال نوری را فاقد شرایط لازم دانست، اما در اثبات این ادعا ناموفق بود. سال نوری قابل تقسیم به روز نوری، ساعت نوری یا حتی ثانیه نوری است، با این حال واحدهای مذکور کمتر مورد استفاده قرار می گیرند. خورشید از ما ۸ دقیقه ی نوری فاصله دارد، یعنی نور برای اینکه از خورشید به زمین برسد به ۸ دقیقه زمان نیاز دارد.[واحدهای محاسبۀ فاصله در ستاره شناسی]
همه ی این موارد به دانستن سرعت نور بستگی دارد، که اندازه گیری آن به دلیل سرعت بسیار زیاداش دشوار است. گالیله در سال ۱۶۳۸ اقدام به اندازه گیری سرعت نور کرد. او در شرح آزمایشی می گوید: شخصی مانع از رسیدن نور فانوس می شود و همزمان شخص دیگری بر روی برج در فاصله ای سعی در اندازه گیری مدت زمان رسیدن نور به خود، را دارد. این آزمایش به نتیجه ای نرسید و تنها جوابی که گالیله در برابر پرسش سرعت نور داد این بود که هر چقدر که سرعت نور زیاد بود نه واکنش های حسی انسان و نه ساعت به آن اندازه پر سرعت نبودند.( تخمین او برای سرعت نور چیزی حداقل ۱۰ برابر سرعت صدا بود، اما این فرضیه ای بیش نبود).
اوله رومر اخترشناس دانمارکی، در سال ۱۶۷۶ توانست با استفاده از ماه گرفتگی های آیو قمر سیاره ی مشتری به فرضیاتی نایل شود. بعدها در سال ۱۷۲۹، جیمز بردلی به استفاده از پدیده ی انحراف نور ستاره ها که طی آن موقعیت های ظاهری ستارگان در آسمان بسته به حرکت زمین تغییرات اندکی پیدا می کرد؛ سعی کرد به فرضیات صحیح تری نسبت به سرعت نور دست یابد.
دانشمندان بر ارتقای این فرضیات تلاش کردند و تا سال ۱۸۶۰ فیزیکدان اسکاتلندی جیمز کلرک مکسول، نشان داد که موج های الکترومغناطیسی با سرعت مشخصی در خلا حرکت می کنند. این سرعت ثابت است و در آن زمان اکثر فیزیکدانان نور را صرفا یک موج میداستند.( اکنون میدانیم که اینگونه نیست، نور می تواند ذره هم باشد.) در نهایت، در سال ۱۹۰۵ نظریه ی نسبیت خاص آلبرت اینشتین عنوان کرد که نور با سرعت ثابتی فارغ از اینکه از کدام نقطه مشاهده می شود، حرکت می کند. این قدمی بزرگ به حساب می آمد. زیرا طولی نکشید که سرعت نور به یکی از عناصر جهان و در نتیجه به یکی از واحدهای مفید برای اندازه گیری فاصله تبدیل گشت. انجمن تک رمان
وزنتان در سیارات دیگر چقدر است؟ اینکه شما جزو طرفداران یا علاقمندان به فضا باشید و یا یکی از میلیون ها افرادی که شاهد جست و خیز کردن فضانوردان در سطح ماه بودند باشید، این سوال حتما به ذهنتان خطور کرده که وزنتان در سایر سیاره های موجود در منظومه شمسی چقدر می باشد. برای اینکه به این سوال بپردازیم، بهتر است قدری درباره فیزیک بدانیم.
باز آلدرین، فضانورد آپولو یازده در سطح ماه گام برمی دارد. نیل آرمسترانگ، رهبر آپولو یازده این عکس را با یک دوربین ۷۰ میلی متری مختص سطح ماه گرفت.
وزن نیرویی است که جاذبه به دلیل جرم یک شئ بر آن وارد می سازد. جرم لختی یک شئ و مقاومت آن را در برابر حرکت یا توقف اندازه می گیرد. جرم شما در تمامی قسمت های جهان ثابت می ماند ( به جز چند مورد مشخص که در نسبیت خاص در مورد آنها بحث می شود که البته داستان آن فرق می کند)، اما وزن شما بسته به نیروهای جاذبه ای که در شما فعال اند، تغییر می یابد و از سیاره ای به سیاره دیگر متغیّر میباشد.
قانون جاذبه نیوتن میگوید هر چیزی که جرم داشته باشد، هر چیز دیگر حاوی جرم را جذب می کند، کشش با یک نیرو (الف) با محصول جرم دو شی ر*اب*طه ی مستقیم دارد و (ب) با مربع مسافتی که مراکز آنها را جدا می کند ر*اب*طه ی عکس دارد. به عبارت دیگر، گرچه با بزرگتر شدن شئ جاذبه خطی رو به افزایش می گذارد، اما شاهد کاهش نمایی آن با افزایش فاصله میان آنها هستیم (قانون مربع معکوس). به هنگام محاسبه جاذبه سطحی، آن فاصله به فضای جدا کننده شما از مرکز جرم سیاره اطلاق میشود. این بدان معناست که اندازه سیاره تاثیر نسبی بیشتری بر وزن شما روی سطح دارد تا جرم آن.
جاذبه نیوتن در قالب یک فرمول نوشته شده است:
F = G ((Mm)/r2)
بر طبق فرمول فوق، F نیروی جاذبه میان دو شئ، G ثابت گرانش، M جرم زمین (کیلوگرم)، m جرم شما (کیلوگرم) و r فاصله میان مراکز دو جرم ( شعاع سیاره ) میباشد.
بدون اینکه در ورطه پهناور ریاضی غرق شویم، میتوان دریافت که به نتیجه تعجب برانگیزی رسیده ایم. بزرگترین سیاره منظومه شمسی یعنی مشتری را در نظر بگیرید که جرمی معادل ۳۱۶ برابر جرم زمین دارد. شاید تصور کنید وزنتان به مانند آنجا در اینجا هم ۳۱۶ برابر بیشتر باشد. اما، از آنجا که شعاع مشتری ۱۱ برابر شعاع زمین است، نیروی جاذبه آن در سطح خود تا ضریب ۱/۱۱۲ تقلیل می یابد.
با این حال، از گفته‌های فوق اینطور برداشت نکنید که نسبت جاذبه مشتری به زمین معادل ۳۱۶/۱۱۲ است. شما باید برای محاسبه نسبت میان جاذبه سطح زمین و جاذبه هر پیکره سماوی دیگری، آنها را بصورت جداگانه با فرمول بالا مورد محاسبه قرار دهید و سپس، نیروی جاذبه سیاره مورد نظر را بر جاذبه زمین تقسیم نمایید. ما کار شما را راحت خواهیم کرد.
چون وزن برابر است با جرم ضرب در جاذبه سطح، با ضرب کردن وزن شما به زمین با اعداد بالا، وزن شما را در سطح هر سیاره ای بست می آید. اگر وزنتان روی زمین ۶۸ کیلوگرم باشد، وزنتان در سیاره های مشتری، مریخ و پلوتو به ترتیب ۱۵۹، ۲۶ و ۴ کیلوگرم خواهد بود.
عطارد و مریخ جاذبه نسبی یکسانی دارند، اگرچه مریخ تقریباً دو برابر بزرگتر از عطارد است. اندازه بزرگتر مریخ – ۱.۴ برابر قطر عطارد – به دلیل ر*اب*طه مربع معکوس میان جاذبه و فاصله، اثر جرم اضافی آن را مغلوب می سازد. اورانوس و ناهید نمونه بهتری از این پدیده نشان می دهند: اگرچه اورانوس تقریبا ۱۷.۸ برابر جرم ناهید می باشد ولی قطر ۴.۲ برابر بزرگتر آن باعث منفی شدن قطر می شود. انجمن تک رمان
سیارۀ مریخ چگونه شکل گرفت؟ سیاره مریخ به همراه دیگر سیارات منظومه شمسی حدود ۴.۶ میلیارد سال پیش شکل گرفت. اما اینکه این سیارت دقیقا چگونه به وجود آمدند هنوز هم محل بحث بسیاری از محافل علمی دنیاست. در حال حاضر دو نظریه در این ر*اب*طه وجود دارد.
تصویری هنری از سحابی منظومه شمسی ما که سیارات از آن شکل گرفتند.
به گزارش بیگ بنگ، اولین نظریه که به طور گسترده مورد پذیرش قرار گرفته است، نظریه برافزایش هسته است که تشکیل سیارات خاکی مانند مریخ و زمین را به خوبی توضیح می دهد، اما در توضیح چگونگی شکل گیری سیارات غول پیکر منظومه شمسی به مشکل بر میخورد. نظریه دوم، که بی ثباتی دیسکی نام دارد، احتمالا فرایند تشکیل این سیارات غول پیکر را بهتر توضیح می دهد. دانشمندان در حال بررسی سیارات درون و بیرون منظومه شمسی برای درک بهتر آنها هستند تا بتوانند تشخیص دهند که کدام یک از این دو نظریه دقیق تر است.
مدل برافزایش هسته
نظریه ای که در حال حاضر در محافل علمی به طور گسترده ای مورد پذیرش قرار گرفته است با عنوان برافزایش هسته شناخته می شود، این نظریه بیان می دارد که منظومه شمسی از ابرگسترده ای از گ*از و گرد غبار شکل گرفت، که به آن سحابی خورشیدی گفته می شود. این سحابی تحت تاثیر نیروی گرانش در خود فرو رفته و به شکل یک دیسک حلقوی چرخان درآمد. مواد به سمت مرکز دیسک جمع شده و خورشید را به وجود آوردند.
ذرات باقی مانده ی ماده به یکدیگر چسبیده و توده هایی را به وجود آوردند که خرده سیاره نامیده می شود. برخی از این ترکیبات به شکل سیارک ها درآمدند، بخشی دیگر به دنباله دارها، اقمار و بعضی از آنها به سیارات تبدیل شدند. طوفان های خورشیدی (جریانی از ذرات یونیزه شده که از خورشید به فضا ساتع می شود) عناصر سبک تر مانند هیدروژن و هلیم را به بیرون می راند و به این ترتیب در ن*زد*یک*ی خورشید سیارات کوچک صخره ای شکل گرفتند. و در مناطق بیرونی که جریان طوفان های خورشیدی ضعیف تر بود، هلیم و هیدروژن فراوان تر بود و به این ترتیب در آنجا سیاراتی غول پیکر و گازی شکل به وجود آمدند.
مشاهداتی که تاکنون بر روی سیارات فرا خورشیدی انجام شده، اغلب فرایندهای تشکیل سیارات از نظریه ی برافزایش هسته را تایید کرده است. ستاره هایی که در هسته خود فلزات بیشتری دارند سیارات غول پیکر بیشتری هم دارند. بر اساس نظر محققان ناسا، نظریه برافزایش مرکزی اشاره می کند که سیارات کوچک صخره ای شایع تر از غول های گازی هستند.
برداشتی هنری از شکل گیری سیارات در دیسک ستاره ای
در سال ۲۰۰۵ سیاره ی غول گازی کشف شد که به دور ستاره HD 149026 می گردد. این سیاره فراخورشیدی مثال خوبی برای تقویت نظریه برافزایش هسته بود. “گِرگ هنری” ستاره شناس دانشگاه ایالتی تنسی در این باره بیان داشت: «این کشف به نوعی نظریه برافزایش هسته را درباره تشکیل سیارات مورد تایید قرار داد و همچنین شواهدی وجود دارد که نشان می دهد این نوع سیارات به وفور یافت می شوند.» در سال ۲۰۱۷ آژانس فضایی اروپا قصد دارد ماهواره سیاره یاب چئوپس(CHEOPS) را راه اندازی کند که مشخصا بر روی سیارات فرا خورشیدی به مطالعه خواهد پرداخت. وقتی که این تحقیق آغاز شود احتمالا کمک زیادی به کشف راز تشکیل سیارات منظومه شمسی خواهد کرد.
تیم تحقیقاتی چئوپس اظهار داشتند: «در سناریوی برافزایش هسته، یک سیاره برای اینکه بتواند حجم زیادی از گازهای فرّار را به دور خود جمع کند باید ابتدا هسته اش به جرم قابل توجهی برسد. میزان این جرم خاص به متغیرهای فیزیکی بستگی دارد، که مهمترین آنها نرخ خرده سیاره های برافزایشی پیرامونش است.» با بررسی چگونگی اتصال مواد به سیارات، محققان ما را به این درک می رسانند که سیارات چگونه متولد شده و رشد می کنند. نظریه ی برافزایش هسته، اولین بار در قرن هجدهم میلادی توسط امانوئل کانت و پیر لاپلاس پیشنهاد شد. نظریه سحابی به توضیح چگونگی تشکیل سیارات در منظومه شمسی کمک کرد، اما با کشف سیارتی موسوم به «ابرزمین» در مدار ستاره های دیگر، نظریه ای جدید به نام «بی ثباتی دیسک» سر برآورد.
مدل بی ثباتی دیسک
اگرچه مدل برافزایش هسته تشکیل سیارات خاکی را به خوبی توضیح می دهد، اما در مورد سیارات غول پیکر گازی مشکلی وجود دارد، و آن هم این است که آنها برای نگه داشتن حجم قابل توجهی از گ*از های سبک اطراف خود نیاز دارند که با سرعت بسیار زیادی به تکامل برسند، که شبیه سازی های انجام گرفته چنین سرعتی را تایید نکرده است. بر اساس این مدل های شبیه سازی شده، فرایند تشکیل این سیارات میلیون ها سال بیشتر از آنکه گازهای سبک در منظومه شمسی باقی بمانند طول کشیده است. در همان زمان مدل برافزایش هسته با یک مشکل اساسی مواجه شد، اینکه احتمالا سیارات اولیه در مدت کوتاهی مارپیچی به سمت خورشید بوده اند.
بر اساس نظریه ی نسبتا جدید بی ثباتی دیسک، در سالهای آغازین تولد منظومه شمسی، در محل فعلی سیارات غول پیکر، توده های دیسکی شکل از گ*از و گرد و غبار وجود داشت این دیسک ها به تدریج سرد شده سرد شده و سیارات عظیم این منظومه را به وجود آوردند. اما نکته ای که تفاوت این دو نظریه را پررنگ تر می کند سرعت تشکیل سیارات است، در مدل برافزایش هسته، ابتدا باید هسته سیاره تشکیل شود و سپس گ*از و گرد غبار به دور آن جمع شود، در حالی که در مدل بی ثباتی دیسک، دیسک توصیف شده در مدت زمانی کمتر از هزار سال می تواند به سیاره غول پیکر گازی تبدیل گردد. با توجه به اینکه گ*از های سبک معلق در فضا بر اثر طوفان های خورشیدی به سرعت به بیرون از محدوده منظومه شمسی رانده می شدند این زمان کوتاه برای تشکیل این سیارات ضروری به نظر می رسد.
بر اساس نظر سیاره شناس “پائول ویلسون”، با نظریه بی ثباتی دیسکی وجود تعداد زیادی از سیارات بزرگ توجیه می شود. اینکه چهار عدد سیاره در مدارهایی در فواصل نسبتا دور از ستاره HD 9799 می گردند گواهی مبنی بر درست بودن نظریه بی ثباتی دیسک است. سیاره ی فم الحوتِ بی، نیز که هر ۲۰۰۰ سال به دور ستاره اش می گردد می تواند نمونه ی دیگری برای شکل گیری سیارات بر اساس نظریه بی ثباتی دیسک باشد. هر چند این امکان هم وجود دارد که این سیاره بر اثر تاثیر گرانش همسایگانش به بیرون رانده شده باشد.
برافزایش سنگریزه
مهمترین چالش برای نظریه برافزایش هسته، این است که غول های گازی عظیم باید آنقدر سریع شکل گرفته باشند که بتوانند اجزای بسیار سبکی که هنوز از منظومه شمسی خارج نشده بودند را حول خود جمع آوری کنند. تحقیقات اخیر نشان داده است که اشیاء ریزی در حد سنگریزه ها می توانند هزاران بار سریع تر از آنچه قبلا تصور می شد یک سیاره غول پیکر را به وجود بیاورند.
برخورد خشن سنگریزه ای برای شکل گیری سیاره ی مریخ
“هارولد لویژن” ستاره شناس و نویسنده این تحقیق گفت: «این اولین مدلی است که ما رابه این نتیجه رساند سحابی خورشیدی با یک ساختار ساده شروع شده و بعدا به منظومه ای با سیارت غول پیکر تبدیل شده است. در سال ۲۰۱۲ “میشل لامبرشت” و “آندرس جوهانسون” محققان دانشگاه لوند سوئد، برای اولین بار به متصل شدن سنگریزه های کوچک به عنوان کلید حل معمای ساخت سریع سیارات غول پیکر اشاره کردند. لویژن افزود: «آنها نشان دادند که وجود سنگریزه ها در فرایند تشکیل که سابقا بی اهمیت جلوه می نمودند، در واقع راه حل بزرگی برای مشکل شکل گیری سیارات هستند.»
لویژن و همکارانش تحقیقات دیگری را پایه ریزی کردند که به شکل دقیق تری نشان می دهد چگونه سنگریزه های کوچک باعث شکل گیری سیاراتی که امروز در کهکشان می بینیم شده اند. در شبیه سازی های قبلی اشیاء با اندازه های بزرگ و متوسط به یک میزان در نظر گرفته شده بودند، اما در شبیه سازی لویژن اشیاء بزرگتر مانند یک قلدر عمل کرده و اشیاء کوچکتر را به سرعت بهدور خود جمع کرده و تشکیل یک توده بزرگ را می دهند. “کاترین کرتک”، دستیار لویژن در این تحقیقات نیز اضافه کرد: «سنگریزه های بزرگتر با قلدری آنهایی که کوچکتر هستند را در خود می بلعند و آنقدر سریع رشد می کنند تا تبدیل به هسته یک سیاره غول پیکر می شوند.»
گرمایش و سرمایش
مریخ هم مانند بقیه سیارات در اثر انرژِی برخورد و اصطکاک میان ذرات تشکیل دهنده اش گرم شد. درون سیاره در اثر این گرما ذوب شده و عناصر چگال تر مانند آهن به مرکز سیاره فرو رفتند و هسته آن را تشکیل دادند. سیلیکات هم که سبک تر بود پوسته ی آن را شکل داد. مریخ احتمالا برای میلیون ها سال میدان مغناطیسی داشته است، اما پس از سرد شدن هسته سیاره این میدان مغناطیسی از بین رفت. مریخ در دوران جوانی آتشفشان های فعالی داشته است که آب و دی اکسید کربن از آنها به بیرون فوران میشده است. اما از آنجا که هیچ فعالیت تکنونیکی بر روی آن انجام نمیشده است، آتشفشان ثابت باقی می مانده تا فوران جدیدی رخ بدهد.
عکسی از سیاره ی مریخ در حال حاضر
این فعالیت های آتشفشانی احتمالا جو ضخیمی در سطح مریخ به وجود آورده بودند. میدان مغناطیسی مریخ سطح سیاره را از طوفان های خورشیدی محافظت می کرد. مطالعات نشان می دهد که احتمالا در گذشته بر روی سطح مریخ با توجه به وجود فشار بالای اتمسفر آن، آب مایع جریان داشته است. اما در حدود ۳.۵ میلیارد سال پیش مریخ شروع به سرد شدن کرد. فوران آتشفشان ها کمتر شد و میدان مغناطیسی ناپدید شد و به این ترتیب طوفان های خورشید با تشعشات خورد سطح مریخ را بمباران کرد. بر روی سطح مریخ تحت چنین شرایطی آب نمی تواند مایع بماند مطالعات نشان داده اند مقادیری از آب باقی مانده از آن دوران به صورت آب های زیرزمینی و همچنین به صورت ورقه های یخ در قطب های مریخ هنوز وجود دارد. تمام موجودات زنده ای که ما می شناسیم به آب وابسته هستند، بنابراین ما علاقه زیادی به یافتن شواهدی از آب در مریخ داریم. انجمن تک رمان
مغز ما چگونه به انتخاب ها پاسخ می دهد؟ معمولا انتخاب چیزی محسوب می شود که به عملی منجر شود، اما چگونه در مغز این انتخاب ها صورت می پذیرد؟ ظاهرا ما از بین گزینه هایی فقط یکی را انتخاب می کنیم.
به گزارش بیگ بنگ، به عنوان مثال، هنگام نزدیک شدن به چراغ راهنمایی زرد، ما نیاز داریم تا انتخاب کنیم یا قوانین را بشکنیم و یا به ماشین سرعت دهیم. در مرحله بعد، پاسخ حرکتی مناسب انتخاب شده و انجام می شود، در این مورد حرکت پا به سمت چپ یا به سمت راست است. به طور کلی، فرض بر این است که مناطق جداگانه مغز مسئول این مراحل است. یعنی قشر حرکتی مغز، در نهایت بدون هیچ تاثیرپذیری ِ انتخاب اصلی را انجام می دهد.
دو دانشمندان علوم اعصاب آلمانی بنام های، آنا آنتونیا پیپ و مارکوس سیگل رهبر گروه تحقیقاتی مرکز ورنر ریشاختبرای علوم اعصاب یکپارچه(CIN) و مرکز MEG، شواهدی را مبنی بر چالش بخش بصری مغز بین مرحله «تصمیم گیری» و «پاسخ» در تصمیم گیری پیدا کردند. در حالی که ضبط فعالیت مغز با استفاده از دستگاه مگنتون سلفوگرافی(magnetoencephalography) برای نظارت بر فعالیت در مناطق حرکتی انجام می شود، این دو محقق ۲۰ انسان را تحت تصمیم گیری اینکه آیا میدان نقاط روی صفحه نمایش به آرامی با هم در حال حرکت است یا خیر، قرار دادند.
افراد می توانستند پاسخ “بله” یا “خیر” را با فشار دادن یک دکمه با دست چپ یا راست خود انتخاب کنند. نقشه برداری از انتخاب (بله / خیر) به واکنش (دکمه چپ/ راست) به طرز حیرت انگیزی، افراد شرکت کننده در آزمون در بیشتر زمان ها قادر به فشار دادن دکمه “درست” بودند، افراد هنوز هم تمایل شدیدی نسبت به تغییر پاسخ حرکتی نشان می دادند. به عبارت دیگر، آنها اغلب دکمه ای را فشار می دادند که آنها تاکنون قبل از دکمه اخیرشان امتحان نکرده بودند. این گرایش به کاستن از عملکرد کلی تصمیم گیری افراد تلقی شد.
در داده ها، همبستگی عصبی این گرایش در قشر حرکتی مغز مشاهده شد. محققان نشان دادند که این تصمیم های حرکتی را می توان از وضعیت مناطق حرکتی مغز، حتی قبل از شکل گیری تصمیم آغازی، پیش بینی کرد. این فعالیت های حرکتی از پیش تصمیم گیری تا حد زیادی ناشی از باقی مانده های عصبی پاسخ حرکتی قبلی است. نحوه تغییر بین گزینه های افراد با چگونگی تلقی بقایای پاسخ قبلی در قشر حرکتی مغز که هنوز هم وجود دارد، قابل پیش بینی می شود. این نتایج نشان می دهد که وضعیت قشر حرکتی مغز حتی قبل از تصمیم گیری می تواند بر شکل گیری یک انتخاب تاثیر بگذارد.
این نتایج دیدگاه سنتی تصمیم گیری را به چالش کشید. بر اساس این دیدگاه، تصمیم گیری در قشر پرفرونتال و قشر فرونتو-جداری تشکیل می شود، مناطقی از مغز که با توابع “فوقانی” مغز در ارتباط هستند که برای حافظه و حل مسئله ضروری هستند. قشر حرکتی صرفا به عنوان ساختار اجرای رفتار دیده می شد که این مناطق قسمت بالاتر مغز هستند. بر خلاف این دیدگاه، یافته های این محققان نشان می دهد که قشر حرکتی مغز نقش مهمی نیز در اطلاع رسانی در رفتار مبتنی بر تصمیم گیری ایفا می کند.
آیا این به معنی راهی است که ما به محیط خود پاسخ می دهیم، اصلا موضوع انتخاب مطرح نیست؟ آیا فقط به طور تصادفی تصمیم می گیریم که چه کاری را انجام دهیم آن هم بر اساس اتفاقی که در حالت قشر حرکتی مغز ما رخ می دهد؟ آنا-آنتونیا پیپ، که داده ها را ثبت و تحلیل کرده، اینطور فکر نمی کند: « بله این اثر وجود دارد، اما من به هر وسیله ای آن را به سوال اراده آزاد پیوند نمی دهم! مناطق بالاتر مغز هنوز هم برای فرایند تصمیم گیری بسیار مهم هستند، اما اکنون می دانیم که مناطق حرکتی مغز می تواند چنین مقیاس هایی را شکل دهد.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریه یNature Communications منتشر شده است. انجمن تک رمان
سرعت نور چیست؟ فلاسفه و پژوهشگران از دیرباز در جستجوی راه هایی برای درک نور بوده اند. آنان علاوه بر تلاش برای درک ویژگی های اصلی نور(اینکه نور از ذره یا موج تشکیل شده)، در خصوص اینکه نور با چه سرعتی حرکت می کند، محاسبات متناهی انجام داده اند. دانشمندان از اواخر قرن هفدهم محاسبات را با تاکید بر افزایش دقت در دستور کار خود قرار داده اند. به همین منظور، آنان به بینش بهتری پیرامون مکانیک نور و نقش مهمی که در فیزیک، اخترشناسی و کیهان شناسی ایفا می کند، دست یافته اند. به عبارت ساده تر، نور با سرعتی باورنکردنی حرکت می کند و سریع ترین چیزی است که در جهان شناخته می شود.
به گزارش بیگ بنگ، سرعت نور بصورت یک ثابت و مانعی غیر قابل شکست در نظر گرفته شده و به عنوان ابزاری جهت اندازه گیری مسافت مورد استفاده قرار می گیرد. اما سرعت حرکت نور چقدر است؟ نور با سرعت ثابت ۱,۰۷۹,۲۵۲,۸۴۸.۸ (۱.۰۷ میلیارد) کیلومتر بر ساعت حرکت می کند. بعبارت دیگر، نور در ۲۹۹,۷۹۲,۴۵۸ متر بر ثانیه قابلیت حرکت دارد.
همچنین، شخصی که با سرعت متوسط ۸۰۰ کیلومتر بر ساعت پرواز می کند، می تواند در بیش از ۵۰ ساعت یکبار دور سیاره بچرخد. از دیدگاه اخترشناسی، فاصله میانگین از زمین تا ماه ۳۸۴,۳۹۸.۲۵ کیلومتر میباشد. نور این فاصله را در حدود یک ثانیه می پیماید. علاوه براین، فاصله میانگین از خورشید تا زمین تقریبا ۱۴۹,۵۹۷,۸۸۶ کیلومتر می باشد. این بدان معناست که نور در حدود هشت دقیقه آن مسافت را در می نوردد.
تصویر نشان دهنده ی مسافتی که نور بین زمین و خورشید طی می کند.
پس اندکی جای تعجب دارد که چرا سرعت نور به عنوان متریک برای تعیین فواصل نجومی استفاده می شود. زمانی که گفته می شود ستاره ای نظیر پروکسیما سنتوری ۴.۲۵ سال نوری از زمین فاصله دارد، بدان معناست که با سرعت ثابت ۱.۰۷ میلیارد کیلومتر بر ساعت، چهار سال و سه ماه طول می کشد تا مسافت مورد نظر طی گردد. اما ما چگونه به این اندازه گیری دقیق از سرعت نور دست یافتیم؟
تاریخچه مطالعات:
پژوهشگران تا قرن هفدهم از این مسئله اطمینان نداشتند که آیا نور با سرعتی متناهی حرکت می کند یا بصورت آنی. از یونان باستان گرفته تا دانشمندان عصر مدرن این بحث ادامه پیدا کرد و نقطه نظرات مختلفی هم مطرح شد. اما تحقیقات اخترشناس دانمارکی به نام اول رومر نخستین اندازه گیری کمّی را در پی داشت.
مشاهدات رومر در سال ۱۶۷۶ نشان داد که دوره های ماه در مشتری با نزدیک شدن زمین به مشتری کوتاه تر می شود. بنا به این ادعا، وی نتیجه گرفت که نور با سرعتی متناهی حرکت می کند. بر اساس برآوردهای این محقق، در حدود ۲۲ دقیقه زمان برای پیمودن قطر مدار زمین لازم است.
عکسی از پروفسور آلبرت اینشتین در حال سخنرانی در موسسه فناوری کارنگی در تاریخ ۲۸ دسامبر ۱۹۳۴ – او در این سخنرانی به تفسیر نظریه اش در خصوص یکسان بودن ماده و انرژی ولی موجودیت آنها به اشکال مختلف می پردازد.
کریستین هویگنس از این ارزیابی بهره جسته و آن را با ارزیابی قطر مدار زمین ادغام نمود تا به ۲۲۰ هزار کیلومتر بر ثانیه برسد. آیزاک نیوتن نیز اشاراتی پیرامون محاسبات رومر در پژوهش های أپتیک خود داشته است. او با بررسی فاصله میان زمین و خورشید به این محاسبه دست یافت که نور می تواند در طول هفت یا هشت دقیقه از یکی به دیگری حرکت کند.
اندازه گیری های بعدی انجام شده توسط فیزیکدان های فرانسوی به نام های هیپولیت فیزو و لئون فوکو محاسبات قبلی را اصلاح و تکمیل کرد. ماحصل این کارها، مقدار ۳۱۵ هزار کیلومتر بر ثانیه بود. و دانشمندان در نیمه ی دوم قرن نوزدهم به پیوند میان نور و الکترومغناطیس پی بردند. دانشمندانی که مسئولیت اندازه گیری بارهای الکترومغناطیسی و الکترواستاتیکی را برعهده داشتند، از این مسئله با خبر گشتند. بر طبق یافته های بعدی آنان، مقدار عددی بسیار نزدیک به سرعت نور بود.
نظریه ارائه شده توسط فیزئو نشان داد که امواج الکترومغناطیسی در فضای خالی انتشار می یابند. فیزیکدان آلمانی ویلهلم ادوارد مدعی شد که نور یک نوع موج الکترومغناطیسی است. پیشرفت چشمگیر دیگری در اوایل قرن بیستم به دست آمد. آلبرت اینشتین در مقاله ی سال ۱۹۰۵ خود با عنوان ” الکترودینامیک اجرام در حال حرکت ” تصریح نمود که سرعت نور در خلا در کلیه ی نظام های مرجع یکسان و مستقل از منبع یا ناظر است.
تابش پرتو لیزری بر روی لیوانی پر از آب نشان دهنده ی میزان تغییرات سرعت به محض عبور آن از هوا به درون شیشه و آب می باشد.
اینشتین به کمک این ایده و اصل نسبیت گالیله توانست نظریه نسبیت خاص را مطرح نماید که طی آن، سرعت نور در خلا ثابت است. قبل از نظریه فوق، دانشمندان اتفاق نظر داشتند که فضا با اتر درخشانی(ماده ای نامرئی که معتقد بودند فضا را پر کرده و موجب انتقال امواج نور و غیره می شود) پر شده است. این بدان مفهوم بود که سرعت اندازه گیری شده ی نور مجموع ساده ای از سرعت در محیط به اضافه ی سرعت آن محیط می باشد. با این حال، نظریه اینشتین به شکل موثری مفهوم اتر ساکن را بی اعتبار کرده و انقلابی در مفاهیم فضا و زمان پدید آورد.
نظریه وی نه تنها این ایده را در بر داشت که سرعت نور در کلیه نظام های مرجع یکسان است، بلکه موجب گسترش این گفتمان شد که در صورت حرکت چیزی نزدیک به سرعت نور، تغییرات شگرفی حاصل می آید. مشاهدات او با معادلات الکتریسیته و مکانیک ماکسول مطابقت داشت. لذا محاسبات ریاضی با کنار گذاشتن توضیحات اضافی که توسط سایر دانشمندان مورد استفاده قرار می گرفت، تسهیل پیدا کرد. سرانجام، شاهد تطابق محاسبات با سرعت مشاهده شده ی نور هستیم. در طول نیمه دوم قرن بیستم، اندازه گیری های بسیار دقیق حاصل از تداخل سنج های لیزری و روش های رزونانس باعث شفاف تر شدن برآورد ها از سرعت نور گردید. در سال ۱۹۷۲ میلادی، گروهی در سازمان استاندارد ایالات متحده در بولدر کلرادو از روش تداخل سنج لیزری برای به دست آوردن مقداری هم اکنون ۲۹۹,۷۹۲,۴۵۸ متر بر ثانیه می باشد، استفاده کردند.
نقش سرعت نور در اختر فیزیک:
نظریه اینشتین که می گوید سرعت نور در خلأ مستقل از حرکت منبع است از آن زمان تاکنون بارها توسط دانشمندان طی آزمایش های مختلف مورد تأیید قرار گرفته است. این نظریه همچنین بیان می دارد که تمامی امواج و ذرات بدون جرم از قابلیت حرکت در خلأ برخوردار اند. یکی از پیامد های چنین ایده ای آن است که اکنون کیهان شناسان فضا و زمان را به عنوان یک ساختار متحد در نظر گرفته و آن را فضا زمان می نامند. سرعت نور در این ساختار برای تعریف مقادیر استفاده می شود. اندازه گیری سرعت نور نیز به هنگام تعیین میزان بسط کیهانی حائز اهمیت بسیاری است.
با آغاز مشاهدات ادوین هابل و لمیتر در دهه‌ی ۱۹۲۰ میلادی، دانشمندان و اخترشناسان از موضع آگاهی یافتند که جهان در حال انبساط و گسترش است. بر اساس مشاهدات این تلسکوپ ها، هرقدر کهکشانی در دوردستها واقع شده باشد، سرعت حرکت آن زیادتر خواهد بود. در آن چیزی که اکنون به عنوان پارامتر هابل شناخته می شود و با سرعت کهکشان های دورتر بدلیل انبساط کیهان در حال فاصله گرفتن از ما هستند.
این پدیده از دیدگاه نظری بدان معناست که احتمال دارد برخی کهکشان ها سریع تر از سرعت نور هم حرکت کنند و این حدی را بر هر چیز قابل مشاهده در دنیای ما اٍعمال می کند. کهکشان هایی که سریع تر از سرعت نور حرکت می کنند، توانایی گذر از افق رویداد کیهانی را دارند، یعنی جایی که امکان مشاهده برای ما وجود ندارد. اندازه گیری های “سرخ گرایی( اثر دوپلر )” تا دهه‌ی ۱۹۹۰ از کهکشان های دوردست نشان داد که گسترش جهان در طول چند میلیارد سال گذشته در حال شتاب گیری بوده است. همین عامل منجر به مطرح شدن ” انرژی تاریک ” شد، یعنی نیرویی مشاهده نشده که نقش پیشران را در گسترش فضا ایفا می کند.
توأم با نظریه نسبیت عام و خاص، مقدار سرعت نور در خلأ امروزه با دخالت علومی نظیر کیهان شناسی، فیزیک کوانتوم و مدل استاندارد فیزیک ذرات محاسبه شده است. وقتی در خصوص حدی صحبت می کنیم که ذرات بدون جرم می توانند در آن حرکت کنند، سرعت نور ثابت می ماند. اما برای ذراتی که دارای جرم اند، به صورت یک مانع عمل می کند. شاید روزی راهی برای تخطی از سرعت نور پیدا کنیم. از آنجا که هیچ ایده ی عملی برای نحوه ی تحقق این هدف در دست نیست، باید در زمینه ی فناوری هایی سرمایه گذاری شود که امکان دور زدن قوانین فضا زمان را فراهم آورد. تا آن زمان باید احتمالا با جهان قابل مشاهده فعلی سر کنیم و به کاوش در آن ادامه دهیم. انجمن تک رمان
نحوه ی تولد ستارگان چگونه است؟ به گفته ی ریچارد بیل استادیار دانشگاه هاوایی: ستارگان زمانی متولد می شوند که اتم های عناصر سبک تحت فشار کافی در هسته ی اش قرار می گیرند تا در نهایت همجوشی هسته ای اتفاق می افتد. کلیه ی ستارگان نتیجه ی توازنی از، نیروها به شمار می آیند: نیروی گرانش اتم ها را تا زمانی در گ*از بین ستاره ای در هم می فشرد که واکنش‌های همجوشی آغاز شوند و به محض آغاز واکنش‌های همجوشی، یک فشار بیرونی هم اٍعمال می کنند. تا زمانی که نیروی درونی گرانش و نیروهای بیرونی ایجاد شده توسط واکنش‌های همجوشی با یکدیگر برابر باشند، ستاره در حالت پایدار باقی می ماند.
تصویری هنری از سحابی پیش ستاره ای
به گزارش بیگ بنگ، ابرهای گازی در کهکشان ما و سایر کهکشان های مشابه به وفور یافت می شوند، این ابرها اصطلاحا سحابی نامگذاری شده اند. بعنوان مثال یک سحابی در فاصله ی چند سال نوری از ما قرار دارد و حاوی جرم کافی برای ساختن چند هزار ستاره به اندازه ی خورشید ما میباشد. اکثر گ*از موجود در سحابی ها از مولکول های هیدروژن و هلیوم تشکیل شده اند، اما بیشتر سحابی ها در برگیرنده ی اتم هایی از سایر عناصر بوده و برخی دیگر از مولکول های آلی پیچیده ای نیز برخوردارند. این اتم های سنگین اجزای باقیمانده ستاره های قدیمی تر هستند که در اثر رویدادی به نام ابرنواخترپدید آمده اند. منبع مولکول های آلی هنوز ناشناخته باقی مانده است. بی نظمی در چگالی گ*از منجر به یک نیروی گرانشی می شود که مولکول های گ*از را در ن*زد*یک*ی هم قرار می دهد. برخی اخترشناسان بر این باورند که یک نوع توزیع گرانشی یا مغناطیسی باعث فروپاشی سحابی می گردد.
با گرد هم آمدن گازها، آنها انرژی پتانسیل خود را از دست می دهند و همین عامل، افزایش دما را در پی دارد. با ادامه ی فروپاشی، دما نیز روند افزایشی را طی می کند. ابر در حال فروپاشی به ابرهای بسیار کوچکتری تقسیم می شود که هر کدام در نهایت به یک ستاره تبدیل می شوند. هسته ی ابر سریع تر از بخش های بیرونی فرو می پاشد. پس ابر یا همان سحابی سریع تر و سریع تر شروع به چرخش می کند تا شتاب زاویه ای را نیز حفظ کند. هنگامی که هسته به دمای تقریبی دو هزار درجه کلوین می رسد، مولکول های گ*از هیدروژن به اتم های هیدروژن تبدیل می شوند. سرانجام، هسته به دمای ده هزار درجه کلوین می رسد و با آغاز واکنش‌های همجوشی، شکل یک ستاره را به خود می گیرد. هنگامی که هسته در حدود سی برابر اندازه ی خورشید ما از هم فروبپاشد، به یک ستاره کامل مبدّل می گردد.
یک ستاره زمانی متولد می شود که ماده بین ستاره ای در ابرهای گازی نظیر سحابی عقاب که در این تصویر مشاهده می کنید، فشرده شده و هم جوشی پیدا کند.عکس از تلسکوپ فضایی هابل
زمانی که فشار و دمای درون هسته به اندازه کافی افزایش می یابد تا همجوشی هسته ای به وقوع بپیوندد، فشار بیرونی بر علیه نیروی گرانشی عمل می کند. در این مرحله، هسته تقریبا برابر با اندازه خورشید ماست. گرد و غبار باقیمانده پیرامون ستاره با افزایش دما روبرو گشته و در بخش مادون قرمز طیف به روشنی می درخشد. در این نقطه، نور مرئی حاصل از ستاره جدید نمی تواند به صفحه نفوذ کند. نهایتاً، فشار تابش حاصل از ستاره باعث در هم شکستن صفحه شده و ستاره جدید مراحل تکامل اش را آغاز می کند. ویژگی ها و عمر ستاره جدید به مقدار گازی بستگی دارد که بصورت محبوس باقی مانده است. ستاره ای نظیر خورشید عمری در حدود ۱۰ میلیارد سال دارد.
مارگارت ام. هانسون استادیار فیزیک دانشگاه سینسیناتی گفت: ستارگان در نتیجه فروپاشی گرانشی سحابی های بزرگ ماده بین ستاره ای به وجود می آیند. در واقع، فضای میان ستارگان خالی نیست، یعنی ماده بین ستاره ای که بر طبق یافته های بدست آمده در بین ستارگان قرار دارد و از گ*از و گرد و غبار تشکیل شده است. تنها ۱۰ درصد از جرم موجود در کهکشان راه شیری ما از ماده بین ستاره ای تشکیل یافته است. این ماده یک نیروی گرانش اعمال می کند که در نتیجه ی آن، ماده را بصورت فشرده کنار هم نگه می دارد.
ستارگان زیادی در سحابی زیبای جبار(Orion) به وجود می آیند.
با تداوم این به هم پیوستگی، گرانش نیز به طرز فزاینده ای قوی می شود چرا که قدرت آن با افزایش جرم و کاهش فاصله اتم ها زیاد می گردد. سرانجام، این ماده ی بین ستاره ای به کلی از هم فرو می پاشد. ماده ی موجود در قسمت مرکزی توسط ماده ی حرکت کننده به درون تحت فشار قرار گرفته و در صدد نزدیک شدن به مرکز بر می آید. این فشردگی (تراکم) مرکز ابر در حال فروپاشی را با افزایش دما مواجه می سازد.
در این نقطه، دما به شدت در مرکز افزایش پیدا می کند و همین عامل، وقوع واکنش همجوشی را در پی دارد. تمامی موادی که به درون نفوذ یافته است، ستاره ی درخشان و داغی را پدید می آورد. تا زمانی که گ*از هیدروژن کافی برای همجوشی از طریق واکنش های هسته ای وجود داشته باشد، و فشار گرانشی اتم ها را د*اغ و بصورت فشرده در مرکز نگه دارد، ستاره می درخشد. انجمن تک رمان
دربارۀ ستاره مغناطیسی چه می دانید؟ در واقع ستاره مغناطیسی (مغنااختر) نوعی ستاره نوترونی است که میدان مغناطیسی بسیار نیرومندی دارد. در حالی که زندگی شما بر روی زمین حدود ۸۰ سال طول می کشد، مکان های دیگری نیز در جهان وجود دارد که زندگی شما طور دیگری پایان می پذیرد. مکان هایی که در کسری از ثانیه شما را می کشد. و هیچ چیز مرگ آورتر از یک ابرنواختر و بقایای آن یعنی ستاره نوترونی نیست!
تصویری هنری از یک ستاره ی نوترونی
به گزارش بیگ بنگ، همان طور که می دانید، ستاره های نوترونی از ستارگانی بسیار بزرگتر از خورشید ما در اثر انفجار ابرنواختری تشکیل می شوند. وقتی این ستارگان می میرند، دیگر قدرت انتشار نور به خارج را ندارند تا نیروی عظیم گرانشی درونی را خنثی کنند. این نیروی درونی عظیم بسیار قوی است که بر نیروی دافعه که اتم ها را از برخورد با یکدیگر نگاه می دارد، غلبه می کند. در اثر این نیرو، پروتون ها و الکترون ها به هم فشرده شده و تبدیل به نوترون ها می شوند. در واقع خود آنها نیز از نوترون تشکیل شده اند. آیا ستارگان در ابتدا حاوی هیدروژن، هلیم، کربن و آهن بودند؟ خب این خیلی بد شد، چون الان همه آنها تبدیل به نوترون شده اند.
به ستاره های نوترونی تازه شکل گرفته، تب اختر می گویند. وقتی بقایای ستاره قبلی بسیار کوچک و فشرده می شود، حرکت زاویه ای آن باعث چرخش ستاره با سرعت فوق العاده ای می شود که بعضی اوقات به صدها بار در ثانیه نیز می رسد. اما وقتی ستاره نوترونی تشکیل می شود، برای ده درصد آنها اتفاق عجیبی رخ می دهد و تبدیل به یکی از مرموزترین و وحشتناک ترین اجرام کیهانی می شوند یعنی یک ستاره مغناطیسی. شما باید احتمالا اسمشان را شنیده باشید اما درباره ی آنها چیزی می دانید؟
ستاره های مغناطیسی نوعی از ستاره ی نوترونی است که از انفجار ابرنواختری به وجود آمده است ولی در هنگام تشکیلشان اتفاق عجیبی افتاده است، میدان مغناطیسی آنها بسیار شدید چرخیده است. در واقع اخترشناسان دقیقا نمی دانند چه چیزی آنها را این گونه قوی کرده است. یک نظر این است که اگر شما اسپین، دما و میدان مغناطیسی یک ستاره نوترونی را در یک مکان مناسب بدست بیاورید، این مجموعه مانند یک مکانیسم دینامو عمل می کند که میدان مغناطیسی را هزاران برابر تقویت می کند.
تصویری هنری از یک ستاره ی مغناطیسی
کشف اخیر سرنخ مطلوبی برای نحوی تشکیل آنها به ما داد. محققان ستاره های مغناطیسی بزرگی در مسیری خارج از کهکشان راه شیری یافتند. ما ستارگانی این گونه را قبلا مشاهده کرده ایم و آنها در اثر انفجار ابرنواختری سیستم های دوتایی به خارج پرت می شوند، به عبارت دیگر، این ستارگان یکی از جفت های ستارگان دوتایی بوده اند. زمانی که در کنار هم هستند، در فاصله ای نزدیک تر از مدار خورشید و زمین به دور یکدیگر می گردند. که در این فاصله نزدیک می توانند تبادل ماده داشته باشند. ستاره بزرگتر زودتر می میرد و مواد خود را به ستاره کوچک تر منتقل می کند تا جایی که ستاره کوچک تر بسیار بزرگ می شود و مواد را دوباره به ستاره اولیه باز می گرداند.
در ابتدا ستاره کوچک تر فوران ابرنواختری می کند و ستاره دیگر را به خارج پرت می کند و سپس ستاره دوم می میرد، ولی به جای آنکه یک ستاره نوترونی معمولی را تشکیل شود تبدیل به ستاره مغناطیسی (مغنااختر) می شوند. شاید این گونه این معما حل شود. قدرت میدان مغناطیسی در اطراف این نوع ستاره ها خارج از تصور است. میدان مغناطیسی زمین تقربیا بیست و پنج گوس است و ما در روی زمین کمتر از یک گوس را تجربه می کنیم. میدان مغناطیسی یک میله ی معمولی تقریبا صد گوس است و برای یک ستاره نوترونی معمولی یک تریلیون و برای یک ستاره مغناطیسی ۱۰۰۰ برابر این یا یک کوادریلیون است.
تصویری هنری از ترک خوردگی سطح یک ستاره ی نورتونی
اگر شما به یک ستاره ی مغناطیسی نزدیک شوید چه اتفاقی می افتد؟ حتی در فاصله ی هزار کیلومتر از آن، میدان بسیار قوی وجود دارد و با الکترون های موجود در ب*دن شما واکنش می دهد و شما از هم می پاشید و تبدیل به اتم هایی می شوید که خود آن ها به شکل میله ای در می آیند که دیگر حالت قبلی خود را ندارند. ولی شما متوجه نخواهید شد زیرا در اثر تابش شدید ستاره مغناطیسی و تمام ذرات مرگباری که در حال گردش به دور ستاره به دام آن افتاده اند، خواهید مرد. یکی از حالت های جالب این نوع ستارگان، ستاره لزره است، مانند زمین لرزه. وقتی ستاره های نوترونی تشکیل می شوند، پوسته خارجی آنها و مواد داخل آن مرده اند، این پوسته می تواند مانند صفحات زمین ترک بردارد، و در اثر این اتفاق ستاره مغناطیسی تابش شدیدی از خود ساتع می کند که در راه شیری قابل مشاهده است.
در واقع بزرگترین ستاره لرزه ثبت شده برای این نوع ستارگان به نام SGR 1806-20 است که ۵۰،۰۰۰ هزار سال نوری از ما فاصله دارد. در یک دهم ثانیه، یکی از این ستاره لرزه ها انرژی بیش از انرژی که خورشید در ۱۰۰،۰۰۰ سال تولید می کند، از خود ساتع می کند. و این هنوز یک ابرنواختر نیست، فقط یک شکاف بر سطح ستاره مغناطیسی است. ستارگان مغناطیسی بسیار وحشتناک هستند، و دقیقا مخالف با تصور ما از جهانی امن برای زندگی هستند. خوشبختانه آنها بسیار دور هستند و لازم نیست هیچ وقت نگران نزدیک شدن یکی از آنها باشید. انجمن تک رمان
چرا یوسین بولت اینقدر سریع است؟ چگونه است که یوسین بولت قهرمان دوی ۱۰۰، ۲۰۰ متر و ۴۰۰ متر امدادی ِ المپیک در سه دوره ی پیاپی تا این حد سریع است؟ پاسخ سوالی که این روزها همه می پرسند در این مقاله است.
به گزارش بیگ بنگ، او رکورد ِ دوی ۱۰۰ متر را با زمان ۹.۵۸ ثانیه و دوی ۲۰۰ متر را با ۱۹.۱۹ ثانیه در اختیار دارد. بی شک او سریع ترین انسان روی این سیاره است. و سوالی که برای هر فردی مطرح می شود این است که “چگونه بولت تا این حد سریع است؟” دکتر آیان بزودیس مدیر آزمایشگاه بیومکانیک ورزشی در دانشگاه کاردیف متروپولیتن، نظر کارشناسی خود را در این زمینه ارائه کرده است.
به گفته ی وی “در نهایت، توانایی در ایجاد فشار روی مسیر است که تعیین میکند بولت یا هر کس ِ دیگری تا چه اندازه سریع است.” «به ویژه در دوی سرعت این فشار های زیاد باید در فواصل زمانی کوتاه ایجاد شوند. اولین تماس پس از جدا شدن پا از بلوک استارت، پس از حدود ۰.۰۲ ثانیه است که کم کم به ۰.۰۱ ثانیه در حداکثر سرعت کاهش می یابد.» «تحقیقات نشان میدهد افردی که دوندگان سرعت ِ بهتری هستند عموما نیروی بیشتری را در زمان ِ کمتری ایجاد میکنند، بنابراین باید در هر تماس با زمین قدرتمند باشند.»
اما عوامل دیگری نیز در اتمام دوی ۱۰۰ متر زیر ۱۰ ثانیه موثر است. به گفته ی بِزودیس مشخصا سه ویژگی کلیدی در این زمینه تاثیر گذار است: ۱- توانایی در ایجاد نیروهای زیاد در فواصل زمانی کوتاه به ویژه روی همسترینگ و عضلات سرینی. ۲- توانایی تغییر مسیر نیروها از حالت افقی تر در فاز شتابگیری به حالت عمودی تر در حداکثر سرعت مهم است، در دوی سرعت، وضعیت اولیه خم شدن به سمت جلو است که سپس به وضعیت صاف تر با بالا آوردن زانو تغییر میکند. ۳- و سرانجام توانایی رسیدن به یک ر*اب*طه ی مطلوب بین طول گام و سرعت گام با مهارت زیاد است.
بزودیس توضیح می دهد که ب*دن یوسن بولت برای دوی سرعت المپیک غیر عادی است و شما به راحتی متوجه می شوید که با قد ۱۹۵ سانتی متر به معنی واقعی کلمه از رقبای خود یک سر و گر*دن بلندتر است. پاهای بلندش به او این امکان را می دهد که ۱۰۰ یا ۲۰۰ متر را در گام های کمتری طی کند و این به سبب طول گام برتر او نسبت به رقیبانش است. بولت به طور متوسط ۴۱ گام در ۱۰۰ متر بر می دارد، در حالیکه سایر دوندگان ِ سرعتی، چیزی بین ۴۳ تا ۵۰ گام برمیدارند. این بدان معناست که طول گام آنها حدود ۲۰ سانتی متر کوتاه تر از بولت با طول گام ۲ متر و نیم است. وقتی شما توانایی این جامائیکایی را برای طی مسیر در گام های کمتر و نیز اعمال نیرویی قابل توجه روی مسیر در نظر می گیرید، در می یابید که چرا بولت افسانه ای برای سرعت ساخته شده است. انجمن تک رمان
آیا موج صوتی می تواند شما را بُکشد؟ در قسمت هجدهم از سری کتاب های تن تن، پروفسور نابغه ای به نام کالکولوس یک دستگاه صوتی اختراع می کند که بسیار ویرانگر می باشد. او توسط یک دشمن متخاصم به گروگان گرفته شده است که قصد دارد او را وادار به ساخت یک سلاح صوتی بنماید. استراتژیست های نظامی بدطینت که در پشت این قضیه قرار دارند در حال کشیدن نقشه برای نابودی کلیه شهرها با استفاده از صداهای انفجاری شدید این دستگاه می باشند. البته خوشبختانه دوستان خوب کالکولوس، یعنی گزارشگر ماجراجو تن تن و دوستش کاپیتان هادوک، پروفسور را نجات داده و نقشه پلید آنان را به موقع خنثی می کنند. ولی آیا هیچ دلیل علمی پشت این داستان وجود دارد؟ آیا واقعا صدا می تواند کسی را بکشد؟ و اگر بله، چطور؟
ب
ه گزارش بیگ بنگ، صدا از فشارهای موج گونه ای ساخته شده است که از طریق یک رسانه یا محیط مادی مانند هوا منتقل می شوند. این امواج همچنین می توانند از طریق جامدات و مایعات نیز انتقال پیدا کنند که معنی آن این است که حتی میتوانند از طریق ب*دن انسان نیز انتقال یابند. از نظر تئوری اگر شما بتوانید به مقدار کافی فشار صوتی تولید نمایید پس در نتیجه می توانید آسیب هایی نیز به وجود آورید.
دو مقیاس کلیدی در خصوص صدا، دسیبل و هرتز می باشند. یک دسیبل واحد شدت صوتی می باشد در حالی که هرتز، فرکانس امواج صوتی در حال حرکت می باشد. مکالمه عادی در ۵۰ تا ۶۵ دسیبل فشار صوتی انجام می شود. یک ماشین چمن زنی در حدود ۸۵ تا ۹۰ دسیبل صدا تولید می کند در حالی که صدای تق تق مته های دستی مخصوص سوراخ کردن سنگ در حدود ۱۱۰ دسیبل و موتور جت در حدود ۱۴۰ دسیبل صدا تولید می کنند.
انسان ها تنها می توانند صداهایی در رنج فرکانسی بین ۲۰ الی ۲۰۰۰۰ هرتز را بشنوند اما صداهایی با فرکانس پایین تر نیز کماکان می توانند تاثیراتی بر روی ما داشته باشند. اگر شما در مقابل یک ساب ووفر با فرکانس ۱۹ هرتز بنشینید، حتی اگر صدا را تا حدود ۱۰۰ دسیبل بالا ببرید، هیچ صدایی نخواهید شنید اما لرزش ها را حس خواهید کرد. در فرکانس ۱۹ هرتز، چشم های شما شروع به ضعیف شدن می کنند و دلیلش این است که این فرکانس ِ تشدید کره ی چشم انسان می باشد.
اگر شما در معرض صدایی با ۱۷۷ دسیبل و فرکانس ۰.۵ تا ۸ هرتز قرار بگیرید، ریه های شما شروع به آسیب دیدن می نمایند، تنفس شما نامنظم شده و استخوان های شما شروع به لرزیدن خواهند نمود. این صدا در مدتی کوتاه می تواند به مفاصل شما آسیب برساند، اما اگر مدتی طولانی در معرض این صدا قرار داشته باشید می تواند باعث حالت تهوع و آسیب به سیستم بینایی شما گردد.
آژانس فضایی اروپا(ESA) ادعا می کند که اگر شما به طریقی تصادفی در داخل مرکز تجهیزات اکوستیک اروپا (Large European Acoustic Facility-LEAF) که برای تست قابلیت ارتجاعی ماهواره ها می باشد، حبس شوید؛ نمی توانید از حمله ی صوتی نجات پیدا کنید. یک فاکتور کلیدی این است که شما در یک فضای محصور قرار می گیرید. در فضای بیرون امواج صوتی پراکنده می شوند و قبل از رسیدن به سطحی که کُشنده باشند، به سرعت تضعیف می شوند. ولی این موضوع باعث نشده که دانشمندان تحقیقات خود را در خصوص استفاده از صدا به عنوان اسلحه، کنار بگذارند.
بعنوان مثال محاسبه شده که برای منفجر کردن سر انسان به صدایی در حدود ۲۴۰ دسیبل نیاز است. این مقدار دسیبل بسیار زیادی می باشد، تولید این مقدار صدا تقریبا غیر ممکن می باشد. حتی زمانی که دستگاه تولید صدا در مرکز تجهیزات اکوستیک اروپا شروع به تولید صدا با بالاترین شدت میکند، نهایتا می تواند ۱۵۴ دسیبل تولید کند.
اما برای اهداف غیر کشنده، سلاح های صوتی واقعا می توانند سودمند باشند. به عنوان مثال شما می خواهید که دزدان دریایی سومالی را از نزدیک شدن به کشتی خود منصرف کنید. بایستی سعی کنید دستگاه صوتی دوربرد سی هزار دلاری و مورد اعتماد خود را روشن کنید و با ۱۵۰ دسیبل صدا که استخوان ها را می لرزاند به آن ها ضربه بزنید. این کار حتی در فاصله ی ۳۰۰ متری باعث از دست دادن شنوایی اهداف شما برای همیشه خواهد شد. انجمن تک رمان
آیا کهکشان ِ پاد ماده ای وجود دارد؟ یکی از بزرگترین پرسشهای تاریخ نجوم که هنوز بصورت رمز آلودی برای ما پنهان مانده این است که در هنگام شروع جهان تمام مقادیر “پادماده” به کجا رفته است؟ در ابتدا مقادیر “ماده” و”پادماده” به یک اندازه بودند. ولی بهتر است که از کلمه تقریبا استفاده کنیم، به این دلیل که مقادیر ماده کمی بیشتر از پادماده بوده است. سپس ماده و پادماده باهم برخورد کرده، منهدم شده و تمام چیزی که ما از این کیهان می‌بینیم مقدار باقی مانده از ماده است.
به گزارش بیگ بنگ، ما و تمام چیزی که میشناسیم فقط پسمانده ریاضیاتی است که در جدایی عظیم لحظات اولیه ی کیهان به وجود آمده است. اما آیا امکان دارد که مقادیر پادماده ی باقی مانده باشد و جایی نرفته باشد؟ و مانند کیهان ما شامل کهکشان، ستاره و منظومه باشد و حتی موجودات هوشمندی درون سیارات پادماده ای زندگی کنند؟
موجودات هوشمند دوست داشتنی و صلح طلبی که نباید همدیگر را به آ*غ*و*ش بکشیم و یا حتی همدیگر را لمس کنیم! چون در صورت لمس یکدیگر انفجاری برابر چند میلیون تن TNTحاصل می شود. این تراژدی ای بس عظیم است. اگر واقعا کهکشانهایی از ج*ن*س پادماده وجود داشته باشد، آیا ما واقعا توانایی شناسایی و ایجاد ارتباط با موجودات پادماده ای آن هستیم؟
اجازه دهید در ابتدا مروری بر ویژگی‌های پادماده داشته باشیم. “پادماده” از همه لحاظ و زوایا به مانند “ماده” است. حجم یکسان و خواص یکسان اتمی دارند، با این تفاوت که دقیقا مشخصات پادماده، آینه وار و برعکس ماده است. پاد الکترون ها به جای شارژ منفی، مثبت هستند. پاد هیدروژن از پادپروتون و پوزیترون ساخته شده است. (به جای پروتون و الکترون) و ما به این نتیجه می‌رسیم که این ویژگیها، معکوس ماده میباشد و در نتیجه هنگامی که ماده و پادماده یکدیگر برخورد داشته باشند تمام حجم شان تبدیل به انرژی خالص میشود و انفجاری مهیب پدید می آید.
دانشمندان در لابراتوارهای شتاب دهنده ذرات توانا به ساختن پادماده شده اند و باید گفت که منابع طبیعی برای ایجاد آن موجود می باشد. برای نمونه هنگامی که یک ستاره نوترونی و یا یک سیاهچاله یک ستاره را می بلعد و به تحلیل میبرد، ذره های پادماده به بیرون پرتاب می شوند. در واقع منجمان در همین کهکشان راه شیری ابرهایی غول آسا از پادماده شناسایی کرده اند که به وسیله سیاهچاله ها و ستاره های نوترونی که جفت و یا همسایه کناری خود را متلاشی کرده اند، به وجود می آیند.
کهکشان ما بیشتر از ماده تشکیل شده و پادماده قابل ردیابی می باشد و آن هم به این دلیل که بطور پیوسته در حال برخورد به گازها، غبارها، ستاره ها و سیاره ها هستند از این رو قادر به رفتن به جای دوری نیستند. و دوباره باید به پرسش اصلی مان بازگردیم: آیا امکان تشکیل کهکشان توسط پادماده وجود دارد؟ جواب در حالت تئوریک “بله” است. نکته ی قابل توجه این است که رفتار این کهکشان ها تا زمانی که با ماده برخوردی نداشته باشند، عادی است.
اما همچنان یک مشکل وجود دارد: اگر این نوع کهکشانها وجود داشتند ما قادر به مشاهده ی آنها بودیم که در حال تعامل با “ماده”هستند و همینطور در حال ایجاد تشعشع و تابش حاصل از انفجار در هنگام برخورد گازها، غبارها، ستاره ها و سیاره های متشکل از ماده که آنها را محصور کرده اند. همچنین ستاره شناسان تاکنون موفق به مشاهده ی اینچنین پدیده ای نشده اند و فقط ماده است که فضای کیهان را آنجایی که دیده میشود، پر کرده است.
آزمایش آزمایش دستگاه لیزر فیزیکی پادهیدروژن(ALPHA)، یکی از پنج آزمایش برای شناسایی پاد ماده
ولی با اینحال این امری محال نیست و امکان وجود کهکشانهای متشکل از پادماده تا هنگامی که برخوردی با ماده نباشند وجود دارد. با این حال آنها با انفجار ابرنواختری(supernova) درونشان قابل شناسایی هستند. یک ابرنواختر ساخته شده از “ماده” نوترونهای بسیار پر شتابی را ایجاد می کند اما ابرنواخترهای متشکل از پادماده کلکسیونی از ذره های متفاوت ایجاد می کند. یک پرسش عمومی دیگر درباره ی پادماده وجود دارد که میتواند رمز و راز دنیای “پادماده” را عمیق تر کند. دانشمندان اینگونه می اندیشند که گرانش یا جاذبه در دنیای پادماده به مانند دنیای ماده عمل میکند. کهکشانهای ماده و پادماده همدیگر را جذب میکنند و متمایلند برای انهدام!
البته دانشمندان هنوز در این مورد اطمینان ندارند و این احتمال را می دهند که پادماده برعکس ماده پادگرانش یا ضد جاذبه داشته باشد. برفرض یک اتم پاد هیدروژن ممکن است بسمت بالا سقوط کند و هر چه از زمین دورتر شود شتابش بیشتر شود. اگر واقعیت اینگونه باشد پس کهکشانهای پادماده ای، کهکشانهای ماده را دفع و دور میکنند و هیچگونه انهدامی به وجود نمی آید. اگر شما امیدوارید که پادماده در جایی وجود دارد و مخفیانه در حال تماشای ماست باید بگوئیم که تا الان دانشمندان همه جا را تا جایی که میشود سرک کشیده اند و ممکن است هیچگاه موفق نشویم که آنها را پیدا کنیم. انجمن تک رمان
