واحد مشترک کمکی پژوهش و مهندسی «هوش یار-تواندار»     (HT-CSURE)

واحد مشترک کمکی پژوهش و مهندسی «هوش یار-تواندار» (HT-CSURE)

Hooshyar-Tavandar Common Subsidiary Unit for Research & Engineering
واحد مشترک کمکی پژوهش و مهندسی «هوش یار-تواندار»     (HT-CSURE)

واحد مشترک کمکی پژوهش و مهندسی «هوش یار-تواندار» (HT-CSURE)

Hooshyar-Tavandar Common Subsidiary Unit for Research & Engineering

نور به تنهایی بدون بودن گرما می‌تواند آب را تبخیر کند!

نور به تنهایی بدون حضور گرما می‌تواند آب را تبخیر کند!
نتیجه شگفت‌انگیز یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که آب بدون گرما و فقط با نور می‌تواند تبخیر شود و حتی این کار را با کارایی بیشتری انجام می‌دهد.

عصر ایران- برخلاف آنچه که همه ما در کلاس علوم دبستان یاد گرفتیم، اکنون معلوم شده که ممکن است گرما برای تبخیر آب لازم نباشد.

دانشمندان موسسه فناوری ماساچوست(MIT) به کشف شگفت انگیزی دست یافته‌اند که نشان می‌دهد نور به تنهایی می‌تواند آب را تبخیر کند و حتی از وجود گرما در این فرآیند، کارآمدتر است. این یافته می‌تواند درک ما از پدیده‌های طبیعی را بهبود بخشد یا سیستم‌های نمک‌زدایی را تقویت کند.

تبخیر زمانی اتفاق می‌افتد که مولکول‌های آب در نزدیکی سطح مایع، انرژی کافی را جذب می‌کنند تا به صورت گاز(بخار آب) به هوا فرار کنند. به طور کلی، گرما منبع انرژی است و در مورد چرخه آب زمین، این گرما در درجه اول از نور خورشید می‌آید.

اما در چند سال اخیر، گروه‌های مختلف دانشمندان متوجه اختلافاتی در آزمایش‌های خود در مورد آب موجود در هیدروژل‌ها شده‌اند. به نظر می‌رسد که آب نسبت به میزان گرمایی که در معرض آن قرار می‌گیرد، با سرعتی بسیار بالاتر تبخیر می‌شود که گاهی اوقات بیشینه‌ سرعت از لحاظ نظری را سه برابر می‌کند.

بنابراین دانشمندان MIT برای این مطالعه جدید، شروع به تحقیق در مورد آنچه ممکن است رخ دهد، کردند. آنها پس از چند آزمایش اساسی مشکوک شدند که نور خود به تنهایی موجب تبخیر اضافی می‌شود. این ایده تعجب آور است، زیرا آب واقعاً نور را جذب نمی‌کند، بنابراین اگر آب تمیز باشد می‌توانید در صورت تابش نور به آن، تا عمق مناسبی از آن را دید.

دانشمندان برای بررسی واقعی فرضیه خود، یک نمونه هیدروژل را در یک ظرف قرار دادند و آن را به ترتیب در معرض طول موج‌های مختلف نور قرار دادند و مقدار جرمی را که در طول زمان در اثر تبخیر از دست داد، اندازه گرفتند. این آزمایش به دقت کنترل می‌شد و طوری محافظت می‌شد که از وارد شدن هرگونه گرما به سیستم و به هم ریختن نتایج جلوگیری شود.

در نهایت مشاهده شد که آب با سرعتی بسیار بالاتر از آنچه «حد حرارتی» اجازه می‌دهد، در حال تبخیر بود. به نظر می‌رسید درجه تبخیر بر اساس طول موج نور متفاوت است و در طول موج نور سبز به اوج می‌رسد. این وابستگی به رنگ شواهدی را اضافه می‌کند که نشان می‌دهد به گرما مربوط نیست.

سپس پژوهشگران این آزمایش را در تاریکی تکرار کردند و با استفاده از الکتریسیته، همان مقدار گرمایی را به هیدروژل اعمال کردند که در آزمایش نور انجام شد. در نهایت دیده شد که میزان تبخیر آب به خوبی در محدوده حرارتی باقی ماند و آب بسیار کمتر از میزانی که با قرار گرفتن در معرض نور تبخیر شد، بخار شد.

پژوهشگران این پدیده جدید را «اثر فوتومولکولی»(photomolecular effect) نامیدند و فرض کردند که فوتون‌های نور می‌توانند به طور بالقوه خوشه‌هایی از مولکول‌های آب را در نزدیکی سطح مایع جدا کنند.

در حالی که تاکنون فقط تحت شرایط آزمایشگاهی با دقت کنترل شده مشاهده شده است، پژوهشگران می‌گویند که ممکن است در طبیعت نیز مانند ابرها یا روی سطح دریا این اتفاق رخ دهد. اگرچه در این شرایط گرما هنوز هم احتمالا بیشتر کار را انجام می‌دهد.

این گروه همچنین پیشنهاد می‌کند که اثر فوتومولکولی می‌تواند به طور بالقوه برای بهبود کارایی سیستم‌هایی مانند نمک‌زدایی یا خنک کننده تبخیری مورد استفاده قرار گیرد.

پژوهشگران برای مطالعه استفاده از این اثر در نمک‌زدایی با انرژی خورشیدی کمک مالی دریافت کرده‌اند. آنها تخمین می‌زنند که این اثر می‌تواند کارایی این سیستم‌ها را سه یا چهار برابر افزایش دهد.

آنها همچنین بودجه‌ای برای بررسی اینکه آیا این اثر می‌تواند مدل‌های آب و هوایی را برهم بزند، در اختیار دارند.

این پژوهش در مجله PNAS منتشر شده است.

منبع: ایسنا

برداشتی از "وحدت وجود" برپایه "فیزیک کوانتوم"

وحدت وجود در فیزیک کوانتوم
هریس والکرِ فیزیکدان نوشته است: «به نظر می‌رسد که رفتار ذرات بنیادی تحتِ مدیریتِ یک نیروی سازمان‌دهنده تنظیم می‌شود.» در واقع برخی از اهالی فیزیک کوانتوم معتقدند طبیعت مجموعه‌ای تفکیک‌ناپذیر است و همه چیز در آن در یک انسجام کلی قرار دارد؛ به این معنا که تمامی جهان هستی در تمامی مکان‌ها و زمان‌ها حضور دارد.

  عصر ایران؛ ماهو شیروانی - در یک روز آفتابی در بهار سال 1851 لئون فوکو، فیزیکدان فرانسوی، یک قطعه سنگ وزین را به ریسمانی که از سقف پانتئون (بنایی مشهور در پاریس) آویزان بود، بست. او این آونگ بزرگ را به حرکت درآورد و چند ساعت بعد، معمایی در دنیای علم شکل گرفت.

  در آن سال‌ها هنوز دلایل محکمی دربارۀ چرخش زمین حول محور خودش در دست نبود. فوکو با تعجب زیاد مشاهده کرد که پلانِ نوسانِ آونگ – یعنی جهت رفت و برگشت آن – ثابت نیست.

  پلانِ مذکور حول یک محور عمودی تغییر مکان می‌داد. یعنی هنگام شروع، جهت نوسان شرقی-غربی بود، اما چند ساعت بعد، این جهت شمالی-جنوبی شد. اما علت این تغییر جهت چه بود؟

  پاسخ فوکو به سؤال فوق بسیار ساده بود: این تغییر جهت، فقط تصوری است که ما داریم. رویه (صفحه، پلانِ) نوسانِ آونگ کاملاً ثابت است؛ و این زمین است که در حال چرخش است.

وحدت وجود در فیزیک کوانتوم

  اما سؤال اساسی‌تر این است که رویه (صفحه، پلانِ) نوسان آونگ نسبت به چه چیز ثابت است؟ زیرا در جهان همه چیز در حال جابجایی است و هیچ چیزی ثابت نیست. پس کجا می‌توان یک نقطۀ ثابت پیدا کرد؟ زمین دور (حول) خورشید در (حال) گردش است و خورشید نیز در (حال) گردش به دور کهکشان راه شیری است و ... پس کجای این بالۀ جهانیِ خارق‌العاده از حرکت باز می‌ایستد؟

  این پرسش بنیادینی است که از تجربۀ آونگ فوکو حاصل شده است. زیرا کهکشان راه شیری در (حال) حرکت به سوی (سمت) گروهی از کهکشان‌های کنار (همسایه) (مجاور) خود است و آن‌ها نیز به نوبۀ خود به سوی (طرف) اَبَرجرمی دورتر حرکت می‌کنند و این ابَرجرم نیز به سوی (جانب) ماهیتی که آن را «جاذب بزرگ» می‌نامند و در فاصله‌ای بسیار دور قرار دارد، در حال حرکت است.

  نتیجه‌ای که از آزمایش فوکو به دست آمد، اعجاب‌آور است؛ چراکه رویۀ نوسانِ آونگِ آزمایشِ او، علاوه بر جرم خورشید و کهکشان‌های مجاور، از اجرام سماوی‌ای تاثیر می‌گیرد که در فاصله‌ای باورنکردنی قرار دارند؛ فاصله‌ای که می‌توان آن را "افق دورِ جهان هستی" نامید.

  با توجه به اینکه کل جِرمِ قابل محاسبۀ جهان هستی در میلیاردها کهکشان بسیار دور قرار دارد، به نظر می‌رسد که رفتار آونگ فوکو توسط کل جهان هستی، و نه فقط توسط اجرام آسمانی نزدیک زمین، تنظیم می‌شد!

  مطابق این نگرش، باید گفت اگر ما یک لیوان ساده را از روی میز برداریم، تمامی نیروهای موجود در جهان هستی را درگیر می‌کنیم. یعنی هر چیزی در کرۀ زمین با کل کیهان در ارتباط است و گویی هر شیء، فشرده یا چکیدۀ جهان هستی را در خود دارد.

  از نظر برخی از دانشمندان، با تجربۀ آونگ فوکو باید بپذیریم که فعل و انفعالات اسرارآمیزی بین تمامی اتم‌های جهان هستی وجود دارد؛ فعل و انفعالاتی که هیچ انرژی یا نیرویی را مبادله نکرده اما در عین حال کل جهان هستی را در یک مجموعۀ واحد حفظ می‌کند.

  تلار دو شاردن، فیلسوف فرانسویِ (1955-1881)، گفته است: «در هر ذره، هر اتم، هر مولکول، و هر جزئی از ماده، چیزی پنهان وجود دارد که آگاهی مطلق نسبت به ابدیت، و قدرت مطلق نسبت به بی‌نهایت دارد.»

تلار دو شاردن

وحدت وجود در فیزیک کوانتوم

  برخی از دانشمندان، بویژه فیزیکدانان و کیهان‌شناسانِ کوانتوم‌گرا، معتقدند نوعی "آگاهی" در ارتباط بین اتم‌ها وجود دارد.

  آنچه تلار دو شاردن گفته، به نوعی دیگر پیشتر نیز از سوی ماکس پلانک مطرح شده بود. پلانک که بنیانگذار فیزیک کوانتوم بود، گفته بود: «به عنوان شخصی که تمام زندگیش را صرف مطالعه در روشن‌ترین علوم و مطالعه ماهیت ماده کرد، نتایج تحقیقاتم را این گونه خلاصه می‌کنم: هیچ ماده‌ای به معنای واقعی کلمه وجود ندارد، منشأ و حیات عالم مادی به لطف وجود نیرویی است که ذرات زیراتمی را کنار هم و به صورت مرتعش نگاه داشته که بواسطۀ آن، این منظومۀ خورشیدی کوچک که در ساختار اتم وجود دارد حفظ می‌شود و ما باید این را در نظر داشته باشیم که در ورای این نیرو یک وجود و روح هوشمند و آگاه حضور دارد، که این وجود، روح و شالودۀ تمام هستی است.»

  نیرویی در کُنهِ (ژرفای درون) اتم؛ نیرویی که در ورای آن، نوعی آگاهی وجود دارد. تلار دو شاردن هم از "چیزی پنهان در ماده" سخن می‌گفت؛ چیزی که آگاهی مطلق و قدرت مطلق دارد.

  هریس والکرِ فیزیکدان (2006-1935) نیز با اشاره به رای تلار دو شاردن نوشته است: «به نظر می‌رسد که رفتار ذرات بنیادی زیرِ (تحتِ) مدیریتِ یک نیروی سازمان‌دهنده تنظیم می‌شود.»

هریس والکر

وحدت وجود در فیزیک کوانتوم

  در واقع دست کم برخی از اهالی فیزیک کوانتوم معتقدند فیزیک کوانتوم به ما می‌آموزد که طبیعت مجموعه‌ای تفکیک‌ناپذیر است و همه چیز در آن در یک انسجام کلی قرار دارد؛ به این معنا که تمامی جهان هستی در تمامی مکان‌ها و زمان‌ها حضور دارد.

  بر این اساس، مفهوم "فضا" به مثابه جداکنندۀ دو شیء، با فاصلۀ حتی زیاد، معنای چندانی ندارد. مثلا وقتی دو کتاب روی یک میز قرار دارند، ما نه فقط عادتاً بلکه منطقا آن‌ها را جدا از یکدیگر می‌بینیم و می‌دانیم. اما یک فیزیکدان قائل به فیزیک کوانتوم، می‌گوید: از زمانی که دو شیءِ فیزیکی بر هم تاثیر می‌گذارند، دیگر تفکیک‌ناپذیر می‌شوند.

  مقولۀ "تفکیک‌ناپذیری" از دهۀ 1920 با نخستین نظریه‌های کوانتوم مطرح شد. در آن زمان، چنین نظریاتی غوغای زیادی حتی در میان (بین) بزرگ‌ترین فیزیکدانان برپا کرد و حتی داد اینشتین را هم در آورد. اینشتین در سال 1935 با انتشار مقاله‌ای تلاش کرد ثابت کند نظریۀ کوانتوم دچار نقصان است.

  او به همراه دو تن از همکارانش، پودولسکی و روزن، آزمایشی تصوری را پیشنهاد کردند که به آزمایش "ای.پی.آر" معروف شد. ای.پی.آر مخفف اینشتین-پودولسکی-روزن بود. اما این آزمایش چه بود؟

وحدت وجود در فیزیک کوانتوم

  دو الکترون الف و ب را در نظر بگیرید که آن‌ها را به طرف یکدیگر پرتاب می‌کنیم و منتظر می‌مانیم که یکی از دیگری آن قدر دور شود که نتواند دیگر اثری بر آن بگذارد. از این پس می‌توان با اندازه‌گیری‌هایی روی الکترون الف، به نتایجی در مورد الکترون ب نیز رسید؛ اما هیچ کس نمی‌تواند ادعا کند که فرضا با اندازه‌گیری سرعت الکترون الف، سرعت الکترون ب را تحت تاثیر قرار داده‌ایم.

  اینشتین گفت ما نمی‌توانیم جهت الکترون الف را قبل از اینکه توسط یک "وسیلۀ محاسبه" اندازه‌گیری شود، دریابیم. دلیل او این بود که بر اساس نظریۀ کوانتوم، واقعیت هر پدیده وابسته به "عمل مشاهده" است.

  مطابق نظر نیلز بور و شاگردش هایزنبرگ، هر نوع شیوه اندازه‌گیری بر رفتار الکترون‌ها اثر خواهد گذاشت. یعنی اگر به روی الکترون نور بتابانیم، می توانیم آن را ببینیم ولی همان نور موجب انحراف الکترون از مسیرش می‌شود و بر سرعت و مکان آن اثر می‌گذارد. بور توضیح داده بود که «هر مشاهده‌ای دربارۀ رفتار الکترون در اتم با تغییری در حالت اتم همراه خواهد بود.» اما اگر هیچ اقدامی برای اندازه‌گیری الکترون نکنیم، به هیچ وجه نمی‌توانیم آن را ببینیم و هیچ چیز درباره آن درنمی‌یابیم.

   چکیدۀ نقد اینشتین در واقع این چند جمله است:

  • ما نمی‌توانیم جهت الکترون الف را بدون استفاده از یک وسیلۀ محاسبه تشخیص دهیم.
  • وقتی که اقدام به مشاهده و اندازه‌گیری الکترون الف بکنیم، مسیر حرکت این الکترون تغییر کرده و جهتی تازه پیدا می‌کند (مطابق نظریۀ کوانتوم).
  • تا وقتی که اقدام به مشاهده و اندازه‌گیری الکترون الف نکرده‌ایم، خود این الکترون هم جهت تازه یا آتی‌اش را نمی‌شناسد.
  • اگر الکترون الف جهت را نشناسد، چگونه الکترون ب می‌تواند جهت آتی الکترون الف را بشناسد و در جهتی مخالف آن حرکت کند؟

 

  اینشتین می‌گفت چنین چیزی محال و ادعای امکان آن باطل است. بنابراین او معتقد بود که نظریۀ مکانیک کوانتوم یک نظریۀ ناقص است و دانشمندانی که آن را در آزمایشهای خود اعمال می‌کنند، به بیراهه می‌روند.

  به نظر اینشتین، دو ذرۀ یاد شده، ماهیتی کاملا مجزا از یکدیگر داشته و دو عنصر از یک واقعیت در فضا هستند و بر یکدیگر نیز نمی‌توانند اثر بگذارند.

  اما طرفداران فیزیک کوانتوم، اینشتین را آدمی عقب‌‌مانده می‌دانستند که «قبل از طوفان نوح به دنیا آمده است.»

وحدت وجود در فیزیک کوانتوم

  فیزیک کوانتوم دقیقا عکس مدعای اینشتین را تایید می‌کند. یعنی می‌گوید آن دو ذره که ظاهرا در فضا از یکدیگر جدا هستند، در واقع یک سیستم واحد را در فیزیک تشکیل می‌دهند.

  در سال 1982 فیزیکدان فرانسوی، الن اَسپه، برای همیشه خط بطلانی بر نظریۀ اینشتین در این حوزه کشید. او گفت: بین فوتون‌های نور یک ارتباط توصیف‌ناپذیر، هنگامی که در جهات متضاد از یکدیگر دور می‌شوند، وجود دارد. به این معنا که هر بار ما قطب مغناطیسی یکی را (از طریق فیلتر) تغییر بدهیم، فوتون دیگر در آن واحد "متوجه" شده و قطب مغناطیسی خویش را تغییر می‌دهد.

اَلَن اَسپِه

وحدت وجود در فیزیک کوانتوم

  فیزیکدانان که از این آزمایش شگفت‌زده شده بودند، دو تفسیر از آن ارائه کردند: اول آنکه فوتون الف از طریق علامتی که سرعتی بیش از سرعت نور دارد، به فوتون ب "اطلاعات" منتقل می‌کند.

   این تفسیر در ابتدا طرفدارانی پیدا کرد ولی امروزه اکثر فیزیکدانان آن را مردود می‌دانند. فیزیکدانان بیشتر تفسیر نیلز بور را پذیرا هستند؛ تفسیری که بور آن را "تفکیک‌ناپذیری عمل کوانتوم" یا "تجربۀ کوانتوم" نام نهاده است.

  بر اساس این تفسیر دوم، باید پذیرفت که دو فوتون یادشده حتی اگر میلیاردها کیلومتر از یکدیگر فاصله داشته باشند، یک مجموعۀ واحد را تشکیل می‌دهند؛ به این معنا که بین آن‌ها نوعی کنش اسرارآمیز وجود دارد که پیوسته آنان را در ارتباطِ دائم با یکدیگر قرار می‌دهد. تقریبا مثل اینکه اگر دست چپ ما در معرض آتش قرار گیرد، دست راست‌مان نیز دقیقا و فی‌الفور همان واکنشِ کشیدنِ دست چپ را بروز دهد.

  ژان گیتون (1999-1901)، فیلسوف مسیحیِ فرانسوی، در تایید این نگرش کوانتومی، خاطره‌ای از لویی دو بُروگلی (1987-1892) فیزیکدان فرانسوی نقل کرده و گفته است: « ما {یعنی خودش و دو بروگلی} در مقابل بنای پانتئون بودیم. او به من گفت: فیزیک و متافیزیک، عملکردها و ایده‌ها، ماده و آگاهی در واقع یک چیز بیشتر نیستند، و برای اینکه ایده‌اش را روشن‌تر بیان کند تصویری را برایم ترسیم کرد که همیشه در خاطرم باقی مانده است: تصویر گرداب در یک رودخانه، که از فاصله‌ای مشخص آبِ آشفتۀ آن کاملا از آب‌های آرام اطراف قابل تشخیص است. در نگاه نخست این دو به‌مثابه دو "ماهیتِ" جدا دیده می‌شوند، اما با نزدیک‌تر شدن، تفکیک آبِ رودخانه از گرداب عملاً ناممکن می‌شود. بنابراین آنالیز کردنِ آن‌ها به صورت اجزاء جداگانه بی‌معنا خواهد بود؛ چراکه گرداب جزئی از کل رودخانه محسوب می‌شود.»

ژان گیتون

وحدت وجود در فیزیک کوانتوم

  اینکه برخی از فیزیکدانان معتقدند جزء و کل با هم یک مجموعه را تشکیل می‌دهند، یکی از دلایلش نمونۀ عجیب هولوگرام است. افرادی که تصاویر هولوگرافیک (یعنی تصاویری که از طریق گذراندن اشعۀ لیزر از پشت یک عکس برای بزرگ کردن آن بر روی سطحی دیگر به دست می‌آید) را دیده‌اند، این تصور را داشته‌اند که یک تصویر واقعی و سه‌بعدی را تماشا می‌کنند.

  حتی می‌توان دور تصویر هولوگرافیک چرخید و باز هم تصویر را در سه بُعد و مانند یک شیء واقعی مشاهده کرد. فقط زمانی که دست خود را از تصویر عبور می‌دهید متوجه غیرواقعی بودن آن می‌‌شوید.

  تصویر هولوگرافیک یک ویژگی خارق‌العادۀ دیگر نیز دارد. تصور کنید که عکسی از برج ایفل دارید و نگاتیو آن را به دو نیم پاره می‌کنید. طبیعتا هنگام ظاهر کردن نیمی از آن، نصفِ عکس را خواهید داشت؛ در حالی که تصویر هولوگرافیک چنین نیست. یعنی حتی اگر تصویر را پاره کنید و این کار را بارها تکرار کنید و فقط تکۀ کوچکی از تصویر باقی بماند، تصویر هولوگرافیک کامل ظاهر می‌شود.

هولوگرام برج ایفل

وحدت وجود در فیزیک کوانتوم

  این پدیده در عین شگفتی نشانگر این است که همیشه رابطۀ یک‌طرفه بین اجزاء وجود ندارد. یعنی همۀ تصویر به گونه‌ای روی اجزاء ثبت شده است که هر جزء بازتاب‌دهندۀ کل تصویر باشد. دیوید بوهم (1992-1917)، فیزیکدان انگلیسی، معتقد بود هولوگرام شباهتی عجیب با نظم عمومی و تفکیک‌ناپذیر جهان هستی دارد.

دیوید بوهم

وحدت وجود در فیزیک کوانتوم

  اما چه اتفاقی در پدیدۀ هولوگرافیک می‌افتد که هر جزء بازتاب‌دهندۀ کل تصویر است؟ بر اساس گفتۀ بوهم، این دقیقا بازتابِ لحظه‌ای، و فریز شده از همان پدیده‌ای است که در مقیاسی بسیار عظیم‌تر در هر جزء از جهان هستی، از اتم گرفته تا ستارگان، و از ستارگان تا کهکشان‌ها، اتفاق می‌افتد.

  برخی از فیلسوفان و فیزیکدانان خداباور به این نکته اشاره کرده‌اند که در متون دینی آمده است که خداوند انسان را بر صورت خویش آفرید؛ و همین آموزه را آموزه‌ای هولوگرافیک دانسته‌اند. یعنی معتقدند انسان  کپی برابر اصل خداوند است؛ و همان طور که در تصویر هولوگرافیک همۀ اجزاء انعکاس‌دهندۀ کل هستند، انسان نیز تصویری از کل "جهان متعالی" است. خداگونگی انسان، آموزه‌ای است که در عرفان هم مفصلا به آن پرداخته شده است.

  لویی دو بروگلی معتقد بود ماده نوعی موج نیز هست. پس مادۀ تشکیل‌‌دهندۀ اشیاء، ترکیبی از ماهیت موجی‌شکل و انرژی است. بنابراین تصویری که از این راه (طریق) به دست می‌‌‌آید، چیزی شبیه هولوگرام بوده و از ماده و انرژی‌ای تشکیل یافته که در حال انتشار در همۀ جهان هستی است.

لویی دو بروگلی

وحدت وجود در فیزیک کوانتوم

  هر منطقه از فضا، هر چقدر هم که کوچک باشد، مثل فوتون از مجموعه‌ای از امواج تشکیل شده، مانند سطح تصویر هولوگرافیک، شامل بازتاب کل مجموعه است. به عبارتی هر آنچه روی کرۀ خاکی کوچک ما اتفاق می‌افتد، بازتابی از سلسله‌مراتب آن ساختاری است که در کل جهان هستی وجود دارد.

  در این صورت ما با جهانی هولوگرافیک و بی‌نهایت روبروییم (مواجه‌ایم) که هر منطقۀ آن در عین اینکه مستقل است، همۀ اجزاء را نیز در خود مستتر کرده است. اگر چنین باشد، ما در مقابل تصویری از کمال متعالی در فضا و زمان قرار می‌گیریم. مطابق این تصویر، جهان هستی انتهاناپذیر است و انتظامی مافوق تصور دارد و در آن همه چیز بازتاب‌دهندۀ همه چیز است.

  در این جاست که به یکی از مهم‌ترین یافته‌های نظریۀ کوانتوم پی می‌بریم؛ ولو که هضم برخی از نکات این نظریه برای ما دشوار باشد. در قرون وسطی نیز وقتی که ایدۀ کروی بودن زمین (در برابر ایدۀ مسطح بودن زمین) مطرح شد، هضم آن برای مردم دشوار بود.

  در واقع مطابق فیزیک کوانتوم، یا دست کم تفسیری از آن، فنجانی که روی میز صبحانۀ ما قرار دارد، خود میز، لباس‌هایی که بر تن داریم، تابلویی که بر دیوار خانه است، و خود ما که به عنوان اشیاء مجزا تصور می‌شویم، همۀ کل جهان هستی را در خود پنهان داریم. و این یعنی: ما بی‌نهایت را در دستانِ خویش داریم.

وحدت وجود در فیزیک کوانتوم

  این نگاه کوانتومی، نوعی وحدت وجود را تداعی می‌کند. اگر فیزیک کلاسیک چندان به سود ایدۀ خداباوری تمام نشد، بسیاری از خداباوران امیدوارند فیزیک کوانتوم به سود خداباوری عمل کند. بویژه اینکه آنچه در "کتب آسمانی" آمده، چندان عجیب‌تر از یافته‌ها و نظریات موجود در فیزیک کوانتوم نیست.

  البته جنس این اعجاب و روش دستیابی به یافته‌های فیزیک کوانتوم، متفاوت از آموزه‌های دینی است؛ اما در مجموع به نظر می‌رسد دانشمندان و فیلسوفان خداباور و حتی دینداران به فیزیک کوانتوم بیش از فیزیک کلاسیک برای معقول نشان دادن برخی از باورهای بنیادی خویش امیدوارند.



در مطلب بالا نوشتار کمی بازنویسی و بهسازی (اصلاح) به سوی "فارسی نویسی" شد، برپایه نگاهی که در مطلب زیر گفته شده است:

- می توانیم فارسی تر (پارسی تر) بنویسیم و بگوییم!



حفره مگنترون؛ از رادارهای جنگ جهانی دوم تا اجاق های مایکروویو!(+تصاویر)

یک جعبه فلزی مشکی حاوی اسرار فنی مربوط به واحد تحقیق و توسعه جنگی انگلستان در آن زمان به Bowen سپرده شده بود؛ هدف از این سفر...

عصرایران؛ مجله تصویری سلاح- تا تابستان سال 1940، نزدیک به یک سال می شد که جنگ جهانی دوم آرامش را از اروپای غربی ربوده بود. طی نبرد بریتانیا (از جمله نبردهای مهم در جریان جنگ جهانی دوم که در آن نیروی هوایی آلمان نازی با بمباران مراکز صنعتی و نظامی بریتانیا قصد داشت این کشور را به اشغال خود درآورد)، هواپیماهای نظامی آلمانی نقاط مختلفی از لندن به خصوص مراکز صنعتی را بمباران و همچنین بنادر را محاصره کرده بودند. در همین حال، آمریکایی ها تمام تلاش خود را می کردند تا از جنگ رخ داده دوری کنند.

در این میان فیزیکدانی به نام Edward George Bowen که اهل ولز بود، به همراه جمعی از دانشمندان و افسران نظامی انگلیس به واشینگتن سفر کردند. گفتنی است که یک جعبه فلزی مشکی حاوی اسرار فنی مربوط به واحد تحقیق و توسعه جنگی انگلستان در آن زمان به Bowen سپرده شده بود. هدف از این سفر که رسما تحت عنوان "ماموریت فنی و علمی بریتانیا" شناخته می شد، به اشتراک گذاری اسرار مذکور با آمریکا و کانادا در جهت طراحی و ساخت سلاح های قابل استفاده و سایر تجهیزات نظامی برای تغییر سرنوشت جنگ به شمار می رفت.

حفره مگنترون؛ از رادارهای جنگ جهانی دوم تا اجاق های مایکروویو!(+تصاویر)

بین محتویات جعبه دستگاهی عجیب و غریب وجود داشت: وسیله ای دایره ای شکل با شیارهایی در قسمت لبه ها، لوله هایی نازک و سیم هایی که از بخش انتهایی آن امتداد داشتند. این گجت که اندازه حدودی آن معادل کف دست بود، در واقع یک حفره مگنترون محسوب می شد. حفره مگنترون نوعی لوله الکترونی است که می تواند امواج مایکروویو را تقویت و یا حتی آنها را تولید کند. این روند به واسطه جریان الکترون هایی که توسط یک میدان مغناطیسی خارجی کنترل می شوند، به راه می افتد. گفته می شود که دستگاه نام برده مهم ترین وسیله در میان دیگر اقلام موجود در جعبه بریتانیا بوده است. با توجه به این موضوع، Bowen در تمام طول مدت سفر توسط افرادی ساکت و در عین حال هوشیار همراهی می شد تا در صورت هرگونه حمله ای از جانب دشمنان، اسرار جعبه به سرعت از بین برده شوند.

اما چگونه چنین دستگاه منحصر به فردی راه خود را به جعبه فلزی باز کرده بود؟ داستان حفره مگنترون به کمی پیش تر از سفر مذکور باز می گردد. واژه مگنترون که ترکیبی از دو کلمه مستقل مغناطیس و الکترون است، در سال 1921 توسط فیزیکدان آمریکایی Albert W. Hull به زبان انگلیسی وارد شد. وی از این واژه در یکی از مطالعات خود با عنوان "تاثیر میدان مغناطیسی یکنواخت بر حرکت الکترون ها بین سیلندرهای هم محور" استفاده کرده بود. در نهایت مگنترون اسپلیت آند Hull در قالب تقویت کننده گیرنده های رادیویی و دستگاه های تولید کننده برق نوسانی کاربرد یافت. پس از آن محققان متعددی تحقیق و آزمایش در مورد این ابراز متمایز را آغاز کردند.

 

بیشتر بخوانید:

تصاویری کمیاب از جنگ جهانی اول(سال 1914 الی 1916)

دو مورد از عجیب ترین تسلیحات جنگ جهانی دوم! (+تصاویر)

خواندنی هایی درباره جنگ جهانی اول: از ماسک ادرار تا راز سبیل هیتلر!(+تصاویر)

عجیب ترین تانک های تاریخ؛ از پرنده تا ضد حمله هسته ای! (+تصاویر)

 

طبق تاریخچه تکنولوژی مایکروویو فیزیکدان آمریکایی John Harland Bryant، تا قبل از سال 1940 بیش از 200 مقاله در زمینه مگنترون های اسپلیت آند در سراسر دنیا به چاپ رسید. برخی از آنها نحوه استفاده از اختراع Hull را شرح داده بودند و شماری دیگر متدهای موثر در راستای بهینه سازی طراحی اولیه این دانشمند. این تلاش ها سبب شد تا در سپتامبر سال 1939، دو فیزیکدان برجسته بریتانیایی یعنی جان رندال و هری بوت نیز وارد عمل شوند. آنها به دنبال راهگشایی مسیر جدیدی در حوزه مطالعات مگنترون بودند و در این جهت با هدفی اساسی دست و پنجه نرم می کردند: با توجه به بمباران هواپیماهای آلمانی بر فراز انگلستان، هر موفقیتی در حیطه توانمندی های راداری کشور، بردی مهم محسوب می شد. در زمان آغاز جنگ، بریتانیا مجهز به زنجیره ای از ایستگاه های راداری بود که در طول موج 10 تا 13 متر فعالیت داشتند و همچنین در حال آزمایش رادارهای هوایی با طول موج 1.5 متر بودند. این در حالی است که فیزیکدان انگلیسی بر عملکرد رادارها در محدوده امواج مایکروویو با طول موج 10 سانتی متر یا کمتر و حداکثر قدرت 1 کیلووات جر و بحث می کردند. چنین سیستمی می توانست وضوح تصاویر راداری را بهبود ببخشد، بستر نصب تجهیزاتی سبک تر و همینطور کوچک تر را در هواپیماها فراهم سازد و تاثیر پذیری آنها از مداخله های زمینی را کاهش دهد. مگنترون تنها کلید این ایده بود.

حفره مگنترون؛ از رادارهای جنگ جهانی دوم تا اجاق های مایکروویو!(+تصاویر)

طی دو ماه پس از کلید خوردن اولیه مطالعات، رندال و بوت طرحی ابتدایی برای حفره مگنترون خود ارائه دادند. این طرح متشکل از قطعه ی استوانه ای و فلزی بود که داخل آن یک کاتد از طریق سوراخی مرکزی کار می کرد. آند محیطی نیز دارای یک سری حفرات متقارن بود که به صورت دایره ای در اطراف سوراخ مرکزی آرایش یافته بودند. سطح مقطع این سیستم شباهت زیادی به خان یک هفت تیر کلت داشت که به نظر می رسد الگویی برای برخی از نمونه های اولیه رندال و بوت بوده است. اساس کار این دستگاه بدین ترتیب بوده است: زمانی که نیروی کاتد تامین و میدان مغناطیسی در اطراف دستگاه ایجاد شود، نوسان بارهای الکتریکی در اطراف حفرات منتج به تابش امواج الکترومغناطیسی می شود. هر حفره فرکانس رزونانس خود را می سازد.

تا فوریه سال 1940، رندال و بوت موفق به معرفی پروتوتایپی شدند که طول موج 9.8 سانتی متر در 400 وات را نشان می داد. آنها در آوریل همان سال برای تولید نمونه های با دوام تر که بتوانند آزمایش های کامل تری پشت سر بگذارند، با شرکت خوشه ای چند میلتی جنرال الکتریک قراردادی را منعقد کردند. بیشتر پروتوتایپ ها 6 حفره داشتند اما پروتوتایپ 12 ام مجهز به 8 حفره بود. دقیقا همین پروتوتایپ آخر توسط Bowen به آمریکالی شمالی برده شد.

حفره مگنترون؛ از رادارهای جنگ جهانی دوم تا اجاق های مایکروویو!(+تصاویر)

دولت بریتانیا در لندن در خصوص توانایی راز نگه داری آمریکایی ها دچار شک و تردید شده بود. لازم به ذکر است که ماموریت علمی و فنی بریتانیا توسط هنری تیزارد رئیس هیئت مدیره کمیته مشورتی هوانوردی این کشور هدایت می شد. وی کاملا از دستاوردهای تکنولوژیک بریتانیا در عرصه نظامی آگاه بود اما در عین حال می دانست که امکان تولید صنعتی با توجه به شرایط جنگی حاکم بر کشور وجود ندارد و یا با چالش های بزرگی همراه خواهد بود. به همین دلیل تیزارد نیز با دو مشکل اساسی رو به رو بود: نخست آن که می بایست وینستون چرچیل (نخست وزیر بریتانیا بین سال های 1940 الی 1945 یعنی دوران جنگ جهانی دوم و بار دیگر بین سال های 1951 تا 1955) را متقاعد سازد تا فناوری نام برده را به آمریکایی ها ارائه دهد و در مرحله دوم کنگره آمریکا را در راستای همکاری با بریتانیایی ها راضی کند. از این رو چند هفته پیش از آن که Bowen و بقیه اعضای هیئت همراه به آمریکا سفر کنند، تیزارد به منظور فراهم سازی مقدمات همکاری در واشینگتن مستقر شده بود.

 هنری تیزارد

حفره مگنترون؛ از رادارهای جنگ جهانی دوم تا اجاق های مایکروویو!(+تصاویر)

در ادامه مشخص شد که جلب نظر دانشمندان آمریکایی چندان کار سختی نیز نخواهد بود، زیرا آنها به شدت از مشاهده حفره مگنترون حیرت زده شده بودند. با این حال کمی طول کشید تا مذاکرات لازم با دولت های آمریکا و کانادا برای تعیین شرایط تحقیق، توسعه، تولید و تحویل دستگاه مذکور انجام شود. بدین ترتیب کمیته تحقیقات دفاعی ملی آمریکا به منظور تولید 30 نسخه از دستگاه حفره مگنترون با آزمایشگاه های بل (یکی از آزمایشگاه های علمی معروف در آمریکا که توسط الکساندر گراهام بل تاسیس شد) قرارداد بست.

چندی نگذشته بود که نیروهای آلمانی به عملیات سری انگلیسی ها پی بردند. این عملیات مربوط به فوریه سال 1943 می شود، زمانی که نیروهای بریتانیا در حال بررسی یک سیستم راداری با استفاده از حفره مگنترون بودند.

پس از اتمام جنگ تمام اسرار کنار گذاشته شد و راه برای استفاده تجاری صلح آمیز از این دستگاه باز شد. بدین ترتیب نه تنها حفره مگنترون تبدیل به استاندارد راداری در صنایع حمل و نقل هوایی غیر نظامی شد، بلکه به عنوان قلب اجاق های مایکروویو نیز در سراسر جهان فعالیت خود را آغاز کرد.

چالش ها و تاریخچه

یکی از چالش های اساسی در خصوص ارائه تاریخچه فناوری هایی که برای اهداف نظامی توسعه می یابند، این است که تحقیقات اولیه اغلب به صورت پنهانی انجام می شوند. به همین دلیل معمولا اطلاعات دقیقی به خصوص در دوران جنگ به دست نخواهد آمد و دانسته های موجود بیشتر بر اساس احتمالات هستند تا واقعیت. از طرفی آنچه که به عنوان واقعیت به مردم خورانده می شود نیز وابسته به داستانی است که برای آنها تعریف خواهد شد. برای مثال اگر اولین پیش نویس داستان از جانب طرف برنده نوشته شده باشد، غرور ملی تلاش خواهد کرد جریان جنگ را به سود کشور خود تحریف کند و بدین ترتیب نمی توان با اطمینان کامل تاریخ را روایت کرد.

این موضوع در مورد حفره مگنترون نیز صدق می کند. زمانی که اعضای حاضر در ماموریت علمی و فنی بریتانیا این دستگاه را در سال 1940 به آمریکا بردند، به راستی با ارزش ترین محموله ممکن پا به خاک آن کشور گذاشته بود. با وجود آن که شواهد محکمی در راستای تایید این اختراع توسط رندال و بوت وجود دارد، اما به تازگی ادعاهای رقابتی مختلفی به دست آمده که نشان می دهند طی دهه های 1920 و 30 افراد زیادی در جهان طرح های متفاوتی از حفره مگنترون را آزمایش کرده اند. با توجه به اهمیت این مسئله در سال 2010 یک کنفرانس خبری اختصاصی با هدف بررسی منشا اصلی حفره مگنترون با تکیه بر مقالات دانشمندان و مهندسان اهل جمهوری چک، هلند، فرانسه، آلمان، روسیه و اوکراین برگزار شد.

حفره مگنترون؛ از رادارهای جنگ جهانی دوم تا اجاق های مایکروویو!(+تصاویر)

با وجود آن که رندال و بوت تصور می کردند طرح آنها اولین نسخه از حفره مگنترون است، پژوهش های متعدد نشانگر این موضوع مهم هستند که تلاش های بیشماری در این حیطه صورت گرفته بود و اگر بخواهیم به اولین پیشگام آن اشاره کنیم، باید از آرتور لی سمیوئل (از رهبران هوش مصنوعی و عضو آزمایشگاه های بل) نام ببریم. وی موفق شد در سال 1934 مگنترون چهار حفره خود را ثبت اختراع کند. اما تنها مشکلی که با طرح وی وجود داشت، عدم برخورداری آن از ویژگی های عملیاتی مطلوب و مورد انتظار بود.

در ادامه تلاش های مذکور، دو دانشمند دیگر به نام های N.F. Alekseev و D.D. Malairov  نیز در سال 1937 اقدام به ساخت مگنترون چند حفره ای کردند. اما این اتفاق تا سال 1940 در خارج از اتحاد جماهیر شوروی ناشناخته باقی ماند. مورد بعدی هم مربوط به دانشمندان ژاپنی و موفقیت آنها در طراحی مگنترون هشت حفره ای در سال 1939 می شود که البته به علت کمبود مواد اولیه تولید آن با مشکل رو به رو شد. در واقع حفره مگنترون نمونه ای کامل است که چگونگی پیوند دقیق تکنولوژی و دیپلماسی را نشان می دهد. علاوه بر این با مطالعه تاریخچه دستگاه مورد بحث می توان دریافت که در نهایت جزئیات هیچ سفری حتی فناوری های نظامی در تمامی دوران ها پنهان نخواهد ماند و روزی فاش خواهد شد. حفره مگنترون رندال و بوت نیز از این قاعده مستثنی نبود.

مطالب مجله تصویری سلاح را در این لینک دنبال کنید.

حفره مگنترون؛ از رادارهای جنگ جهانی دوم تا اجاق های مایکروویو!(+تصاویر)

حفره مگنترون؛ از رادارهای جنگ جهانی دوم تا اجاق های مایکروویو!(+تصاویر)

معرفی کتاب "فیزیک از آغاز تا امروز" ا


فیزیک از آغاز تا امروز - نسخه الکترونیکی

Hossein Javadi


در نسخه الکترونیکی کتاب، ضمن به روز رسانی تا سال 2018، تصاویر کتاب نیز بصورت رنگی منتشر شده است

امکان خرید کتاب الکترونیکی در ایران و خارج از ایران فراهم است

 کتاب فیزیک از آغاز تا امروز

https://www.ketabrah.ir/go/book/24981

پیشگفتار:

این که نیوتن با مشاهده سقوط سیب، قانون جهانی گرانش را کشف کرد، داستانی تخیلی بیش نیست. اما اگر گفته شود که نیوتن تنها کسی بود که وجه مشترک سقوط سیب و گردش ماه به دور زمین را درک کرد، واقعیتی انکارناپذیر است. اندیشه های مربوط به قانون جهانی گرانش، سال ها قبل از تولد نیوتن نیز وجود داشت و برخی نظریه های ارائه شده توسط دیگر فیزیکدانان با دست آورد نیوتن، تنها گامی فاصله داشت و آن ذره ای فرض کردن زمین و خورشید بود و این گام مهم را نیوتن برداشت. روند مشابهی در پیدایش مکانیک کوانتوم و نسبیت نیز مشاهده می شود. زمینه های فکری نسبیت را می توان در کارهای لورنتس مشاهده کرد و آنگاه خواهیم دید که چگونه اینشتین گام نهایی را برداشت و با نفی دستگاه مطلق اتر، انسان را با دنیایی جدید آشنا کرد که در آن فضا مستقل از ماده نیست و زمان با فضا در آمیخته است. مکانیک کوانتوم نیز آنطور که ماکس پلانک ارائه داده بود، قادر به توجیه پیدیده های زیر اتمی نبود و چند گام مناسب توسط اینشتین، بور، کمپتون و دوبروی و ... برداشته شد تا سرانجام توسط شرودینگر، دیراک و فاینمن و ... مکانیک کوانتوم جدید شکل گرفت. با این وجود هنوز مکانیک کوانتوم نیاز بکارهای زیادی دارد تا بتواند مشکلات و ابهامات موجود در فیزیک ذرات را برطرف کند.  

کتاب حاضر برای مشخص کردن این گامها و توضیح نحوه‌ی اندیشیدن به پدیده های فیزیکی به رشته ی تحریر در آمده است. هرچند که سعی شده رویدادهای تاریخی فیزیک در تحریر کتاب فیزیک از آغاز تا امروز نیز مد نظر قرار گیرد، اما این کتاب، تاریخ فیزیک نیست. اما در این کتاب چنان به روند تکامل علم فیزیک توجه شده است که زمینه ی رشد اندیشه های منجر به کشفیات فیزیکی تشریح گردد. بحث های فلسفی در کنار رویدادهای تاریخی مطرح شده است تا فلسفه ی علم فیزیک، زینت بخش محتوای علمی آن گردد. با این وجود نمی توان این کتاب را فلسفی قلمداد کرد. درک عمیق دانش فیزیک، بدون توجه به روند تاریخی و نگرش های فلسفی آن، از جذابیت این دانش بنیادی می کاهد. به همین دلیل هرجا که لازم دیده شد، محتوای علمی کتاب با تاریخ و فلسفه فیزیک در هم آمیخته است تا زوایای تاریک و مبهم فیزیک برای خواننده روشن گردد.

کتاب در سطحی تهیه شده است که برای همه ی گروه‌های سنی با هر پایه‌ای از معلومات فیزیکی، مفید واقع شود. با این وجود کتاب حاضر برای دانشجویان رشته های فیزیک، ریاضی و مهندسی مناسبتر است. تلاش شده جهت گیری مطالب کتاب به گونه ای باشد که انگیزه پژوهش دانشجویان و دانش آموزان عزیز را تقویت کند. اگر دانشجویان و دانش آموزان، مطالب این کتاب را متناسب با مطالب درسی انتخاب و مطالعه کنند، مطالب کتب درسی بیشتر قابل لمس و درک خواهد شد. علاوه بر آن، خواننده کتاب درگیر اندیشه های منجر به نظریه های علمی می‌شود و پس از مدتی می تواند موشکافانه نظریه های فیزیکی را با نگاهی نقادانه مورد مطالعه قرار دهد. 

هریک از فصول کتاب تکمیل کننده فصل قبلی است، بنابراین پیشنهاد می شود کتاب با فصل بندی ارائه شده مطالعه شود تا پیوستگی و ارتباط نظریه های فیزیکی و اهمیت آنها مشخص شود. در این صورت خواننده مشاهده خواهد کرد که هیچ نظریه ای کامل نیست و هر نظریه جدیدی با اشکالات و ابهامت خاص خود رو به رو است که زمینه ی اندیشه و پژوهش های بعدی را فراهم می سازد.

در پایان لازم است از معاونت محترم پژوهشی دانشگاه تهران، به ویژه آقای دکتر فرشید فروز بخش که با مساعدت خویش، تدوین و تکمیل کتاب را امکان پذیر کردند، تشکر و قدردانی شود. از راهنمایی ارزنده آقایان دکتر بهزاد مشیری و دکتر حسن زند سپاس گزاریم. همچنین از استاد عزیز آقای دکتر محمود قرآن نویس که در تدوین رئوس اصلی کتاب به‌ویژه بخش پلاسما راهنمایی های ارزنده ای مبذول داشتند و استاد گرامی آقای دکتر پرویز تاجداری که همواره از راهنمایی و همکاری ایشان در جهت انتشار کتاب برخوردار بوده ایم، سپاس‌گزاری می شود. از آقایان نوید علیزاده، مهندس رشید معموری و سید امین مرادی سالاری که در تدوین صفحات و تصاویر کتاب همکاری داشتند، سپاس‌گزاری می شود.

امید است این گام کوچک مورد قبول جامعه ی علمی کشور عزیزمان قرار گیرد و زمینه انتشار آثار ارزشمند و غنی تری را فراهم سازد. همچنین از خوانندگان عزیز تقاضا می شود نقطه نظرهای خود را همراه با ذکر نارسایی های کتاب یادآور شوند تا در چاپ های بعدی رعایت گردد. هرگونه نظر و انتقاد و پیشنهاد یا ذکر غلط های تحریری کتاب با کمال میل پذیرفته می شود و موجب سپاس گزاری است. مطالب بیشتری در زمینه مباحث این کتاب را می توانید در آدرس زیر ملاحظه کنید.

 http://cph-theory.persiangig.com

با آرزوی بهروزی

حسین جوادی   


امکان خرید کتاب الکترونیکی در ایران و خارج از ایران فراهم است

 کتاب فیزیک از آغاز تا امروز

https://www.ketabrah.ir/go/book/24981

 کتاب آنسوی مدل استاندارد: مشکلات فیزیک مدرن و راه‌حل‌ها

https://www.ketabrah.ir/go/book/24977