دانستنی های تاپ فروم

پنج راز بزرگ فیزیک که دانشمندان را شب زنده دار می کند!
سردبیر آمریکایی مجلات علمی، کلارا موسکوویتز(Clara Moskowitz) مطلب خوبی دارد که تعدادی از مهمترین سوالات پرسیده شده توسط شرکت کنندگان در کنفرانس فیزیک ذرات را بررسی کرده. این نوع سوالات، پرسش هایی هستند که دانشمندان را درگیر خود کرده و باعث می شوند که چراغ های موسسات و آزمایشگاه ها در نقاط مختلف زمین، در نیمه شب ها، همچنان روشن باقی بماند.


چند پدیده که اصول اساسی فیزیک را که همچون قوه ی آگاهی ِ عمیقی بر می انگیزند را به چالش می کشد.


به گزارش بیگ بنگ، سوالات مربوطه، همگی مرتبط با فیزیک ذرات می باشند. در اینجا به پنج سوال مهم دیگر اشاره می کنیم که فیزیکدانان را در نیمه شب ها، بیدار نگه می دارد. برخی از سوالات مربوط به مسائل معمولی اما مهم در کشفیات علمی هستند، و بقیه ی سوالات در مسیر تقاطع علم فیزیک و علوم دیگر قرار گرفته اند و سوالات دیگری که ماهیت طبیعی واقعیات را کاوش می کنند.


۱- آیا ما سرانجام راز مکانیک کوانتومی را خواهیم فهمید؟


ریچارد فایمن(فیزیکدان کوانتومی) معروف به شوخی گفته که «من با خیال راحت می توانم بگویم که هیچکس مکانیک کوانتومی را نمی فهمد.» اوضاع از زمان فاینمن، اساسا زیاد تغییر نکرده، اما این مسئله بسیار بیشتر تحت فشار قرار گرفته است. این به دلیل آنست که هیچ نظریه ی علمی دیگری مانند مکانیک کوانتوم، ارائه نشده که تا به این حد بین پیش بینی های موفقیت آمیز و درک عمیق آن، شکاف های بزرگی وجود داشته باشد. با شروع در دهه ۱۹۷۰، بعضی از عجیب و غریب ترین مفاهیم نظریه کوانتومی – که برجسته ترین آنها پدیده “شبح واری” (به اصطلاح اینشتین) برای “درهم تنیدگی کوانتومی” می باشد- توسط آزمایش های دقیق تایید شده اند. جایزه نوبل سال ۲۰۱۲ برای استفاده از این ویژگی عجیب(پدیده ی شبح واری) در به دام انداختن یون ها و اتم ها، به صورت مشترک به دو فیزیکدان اهدا شد.


و هنوز ما هیچ نشانه ای نداریم که در واقع هر یک از حقایق اساسی مکانیک کوانتومی شامل دوگانگی ذره-موج، درهم تنیدگی کوانتومی، تونل زنی کوانتومی و یا آزمایش دوشکاف- چگونه اتفاق می افتد، که به صورت بسیار ساده، انجام می شوند و به گفته ی فاینمن، این سادگی “یگانه راز مکانیک کوانتومی” می باشد. جهان کوانتومی، همچنان به صورت سرزمین پر رمز و راز پریان باقی می ماند که عقل سلیم را به چالش می کشاند و در جهان آن، هر چیزی ممکن است. دهه هاست که فیزیکدانان از مکانیک کوانتومی استفاده می کنند، اما هیچکس به شکلی متقاعد کننده به ما نشان نداده که این جهان از کجا نشئت می گیرد. ممکن است که اینشتین در مورد ذات اصلی آزمایش ها به خطا رفته باشد، ولی در مورد واقعیت آنها، او درست می گفته که احساس می کند یک قوه ی تصمیم گیری پریشان وجود دارد که جهان اسرارآمیز کوانتوم را احاطه کرده است. شرح داستان تمثیلی گربه ی شرودینگر، باعث خنده ی هر کسی خواهد شد، اما این خندیدن نمی تواند اندوه عمیق فیزیکدانان را محو کند، یک احساس که موفق ترین تئوری آنها از طبیعت، در پایین ترین ترازهایش، تنها یک هاله ی مبهم از غبار می باشد.




از ارائه ی اولین تئوری کوانتومی تاکنون، تفسیرهای جایگزین فراوانی در مورد اینکه کلیت آن چه معنی دارد، وجود داشته است، از تفسیر کلاسیک کپنهاگی گرفته تا تفسیر ساده اما اسرارآمیز چند-جهانی از هیو اورت. و ما هنوز به انتخاب یک تفسیر برنده از میان این تفسیر های جسورانه، نزدیک نیستیم. شاید تنها مشکل ما تلاش برای بکارگیری این حس مشترک است که یک جهان دیگر، اساسا چگونه است که پاسخ آن به ذهن حقیر ما خطور نمی کند. شاید ما باید همچنان این مسیر “خفه شو و محاسبه کن” را ادامه دهیم تا به یک نقطه ی توافق با نتایج آزمایش ها برسیم که تئوری هم، همان را به ما بدهد و از این مفهوم دست بکشیم که “کلیت آن به چه معناست؟”. چیزی که ما اکنون می دانیم این است که فیزیکدانان و فلاسفه در جستجوی یک واقعیت درست تحت قوانین مکانیک کوانتومی می باشند، چه این واقعیت وجود داشته باشد یا نه.


۲- آیا ما در نهایت خواهیم توانست گراویتون ها را شناسایی کنیم؟


گراویتون ها ذرات بنیادی اولیه فرضی هستند که واسطه ی تولید نیروی گرانشی در چارچوب نظریه ی میدان کوانتومی می باشند. وجود گراویتون ها برای جوش دادن ورقه ی بین مکانیک کوانتوم و نظریه ی نسبیت اینشتین، ضروری می باشد، جستجویی که برای پنجاه سال همچنان در جریان بوده است. این تلاش سلسله از معادلات و آزمایش های عالی بدون هیچ نوع پاسخ قطعی تولید کرده است(شایان ذکر است که جستجو برای گراویتون های تکی متفاوت از جستجو برای امواج گرانشی می باشد، یک تلاش کاملا کلاسیک). لیگو(LIGO) و لیزا(LISA) تنها دو نمونه از پروژه های بلند پروازانه ی زیادی می باشند که برای رسیدن به این هدف طراحی شدند. تا به حال هیچ یک از این تنظیمات آزمایشی قادر به تشخیص امواج گرانشی نبوده اند[این مقاله قبل از آزمایشات اخیر که در آن امواج گرانشی کشف شدند، نوشته شده و همانطور که اطلاع دارید دانشمندان در سپتامبر ۲۰۱۵ توانست امواج گرانشی ناشی از برخورد دو سیاهچاله را شناسایی کنند]، اما در مورد گراویتون های تکی، مسئله به طور کامل، یک بازی دیگر می باشد.



در طول چند سال گذشته فریمن دایسون(Freeman Dyson)، تونی راتمن(Tony Rothman) و استفان باخ(Stephen Bough) از میان دیگر دانشمندان، مقالاتی نوشته شده که نشان می دهد احتمالا شناسایی یک گراویتون تنها، غیر ممکن است اگر هر چیز شبه فیزیکی در نظر گرفته شود. آنها روش های موجود را تجزیه و تحلیل نمودند و نتیجه گرفتند که اگر در شناسایی گراویتون ها موفق شوند، مقیاس دستگاه های آزمایش در این روش ها، به اندازه های غیر واقعی نزیک به صفر می رسد. بنابراین جاذبه ممکن است مانند دما یا فشار ، یک خصوصیت جسمی آماری، باقی بماند، که غیر قابل تقلیل به خواص ذاتی ذرات باشد. در صورتی که این نتیجه به واقع صحیح باشد، ممکن است برای همیشه، یک دیوار آهنی از بی خبری بین جهان فیزیک کوانتوم و جهان فیزیک کلاسیک، به وجود آید. این احتمال وجود دارد که این مسئله دیوانه کننده باشد و حتی لازم است که فیزیکدانان را از رؤیای نسبتا معقولِ وحدت نیروهای شناخته شده ی طبیعت، بیدار نمود.


۳- آیا ما سرانجام راز ظهوریافتگی را کشف خواهیم کرد؟


در سال ۱۹۷۲، فیزیکدان برنده ی جایزه نوبل و با استعداد اما “بدخلق”، فیلیپ اندرسون(Philip Anderson) یک ترقه روشن کرد و آنرا به زیرزمین معبد فیزیک انداخت. اندرسون در یک مقاله ی علمی با عنوان “بیشتر متفاوت است” تاکید نمود که نوع تفاوت بین درک رفتار ذرات منفرد-چیزی که فیزیک به شکلی گسترده در آن سرآمد است- و یک مجموعه از ذرات، فقط از دید تفاوت کمیتی نمی باشد بلکه از نظر کیفیتی نیز متفاوتند. اندرسون در مقاله اش به پدیده ی کیهانی ظهوریافتگی(Emergence) متوسل شده بود، یک ارتباط که اغلب به شکلی آزادانه در اطراف در جریان است ولی بسیار واقعی تر می باشد. به عبارت ساده، ظهوریافتگی به این واقعیت اشاره دارد که رفتار گروهی از موجودیت ها را نمی توان از رفتار فردی یکی از آنها به تنهایی، پیش بینی نمود.



پدیده ی ظهوریافتگی بر جهان ما حکم می راند، از خواص فلزات گرفته تا لانه موریانه ها، دسته های پرندگان و اقتصاد جهانی. به یک معنا، تمام شیمی، زیست شناسی و جامعه شناسی یک سلسله مراتب تجمعی از رفتار ظهوریافتگی می باشند. علم فیزیک در توضیح این مکانیسم مرکزی و عمیق در کارکرد جهان طبیعی، ناکام است. در واقع همچنان که اندرسون می گوید، فیزیک نمی تواند ظهوریافتگی را حتی در محدوده ی ناچیز خود، توضیح دهد، به عنوان مثال در زمینه ابررسانایی. هشتاد سال پیش، پل دیراک(Paul Dirac) اشاره کرد که قوانین فیزیک که از این پس درک می شوند، می تواند “بیشتر فیزیک و تمام شیمی” را توضیح دهند. و با این حال ما هنوز چگونگی جهش منطقی رفتار یک کوارک را به رفتار یک دی.ان.ای(DNA) استاندارد که متشکل از توده ی بسیاری از کوارک ها می باشد، درک نکرده ایم. درک رفتار پدیده ی ظهوریافتگی ممکن است تنها هدف مهم فیزیکدانان باشد اگر آنها بخواهند چگونگی ارتباط فیزیک با علوم دیگر و با جوامع انسانی را درک کند. بدون درک ظهوریافتگی، علم فیزیک برای استفاده های کوچک و بزرگ، یک دانش کاربردی اما تقریبا نامفهوم باقی می ماند.


۴- آیا ما خواهیم توانست فیزیک ذرات را زنده نگه داریم؟


این سوال به همان اندازه که فیزیکی می باشد، اجتماعی نیز هست و همچنین سوالی است که فیزیکدانان ذرات را درگیر کرده و بر می انگیزاند. سال ۲۰۱۲ در محفل بازخوانی کتابها در نیویورک، استیون واینبرگ(Steven Weinberg) اشاره کرد که بزرگترین کشف در LHC [برخورد دهنده ی هادرونی بزرگ در سازمان تحقیقاتی سرن در نزدیکی ژنو سوئیس]، احتمالا کشف بوزون هیگز نمی باشد اما در واقع، یک چیزی غیر منتظره می باشد، چیزی که واقعا دانش ما را از جهان به صورت مدل استاندارد اینشتین، رد می کند. برای این کشف ما احتمالا نیاز به ترازهای بالاتر انرژی داریم، که به نوبه ی خود برخورد های ذرات بزرگتر را ممکن می سازد که احتمالا ده ها میلیارد دلار هزینه دارد. مشکل بدتر این است که انجام این نوع از آزمایشات فیزیکی با استفاده از تجهیزات ارزان و تیم های کوچک، غیرممکن می باشد.



در مواجهه با رکود اقتصادی، بن بست سیاسی و پذیرش عمومی گسترده ی شبه علم [بجای علم]، باعث ایجاد یک نبرد فوق العاده دشوار برای فیزیکدانان ذرات خواهد شد که در انتظار حمایت از آزمایش های فیزیک چند میلیارد دلاری بعدی هستند. سابقه ای طولانی در شکست پروژه هایی مانند SSC [پروژه ی سوپر برخورد دهنده ی ابررسانا، یک مجموعه شتاب دهنده ی ذرات که در تگزاس در حال ساخت بود و در سال ۱۹۹۳ ادامه ی آن به دلیل مشکلات بودجه، متوقف گردید] و حتی پروژه های موفق مانند تلسکوپ فضایی هابل نشان می دهد که برای به موفقیت رساندن تمام مسیر یک آزمایش بزرگ فیزیکی، نیاز است تا ائتلاف سازمانی دقیق، منابع اقتصادی مطلوب و بینش سیاسی در یک جهت قرار بگیرند. زمانی که این مسیر بیش از تمامی اوقات، ساده و بدون مانع به نظر می رسد، اما در واقع فقط یک آیتم تنزل مقام در کنگره ی بودجه، می تواند تمام چنین رویاهایی را به باد دهد. عدم حمایت از پروژه های بزرگ فیزیکی در فیزیک ذرات و عدم امکان انجام این پروژه ها در مقیاس های کوچک تجاری، به این معناست که یک نسل کامل از فیزیکدانان ذرات قادر به دنبال کردن بزرگترین رمز و رازهای زمینه علمی خود نمی باشند. اینگونه تصور می گردد که باید فعالان این حوزه ی علمی را همواره درگیر کار، تحقیق و بررسی نگه داشت.


۵- آیا فیزیک به ما کمک خواهد کرد ماهیت آگاهی را درک کنیم؟


این سوالی است که تا حدودی مربوط به سوال ۳ در بالا می شود اما اهمیت محتوی آن باعث می شود که سزاوار یک مبحث جداگانه باشد. فراتر از درک چیزهایی مانند منشاء جهان هستی، درک منشا آگاهی زیاد، اجازه می دهد تا ما منشا جهان هستی را که به واقع مهمترین سوال در علم محسوب می گردد، درک کنیم. ما به طور قطع یک راه طولانی از تلاش و تحقیق پیش رو داریم تا به پاسخ این سوال برسیم، ولی علوم اعصاب، یک رشته جوان و پویا می باشد که پر از فرصت هیجان انگیز است. سوال فیزیکی در مورد مغز که ما می خواهیم به پاسخ دهیم: آیا کم و بیش، شواهد مستقیمی از اصول مکانیک کوانتومی درگیر در کار مغز در ترازهای مختلف، از سلول های عصبی تا مرحله ی رفتار، وجود دارد. به یک معنا، این سوال می پرسد که دقیقا چه نوع اتصالاتی هستند که جهان میکروسکوپی را به جهان بزرگ مقیاس، ارتباط می دهد، مسیری از تحقیقات که به نقطه ی آغاز علم بر می گردد!




دست کم تعدادی از دانشمندان برای پاسخ به این سوال، تلاش نموده اند. چند سال پیش راجر پنروز(Roger Penrose) و استوارت همروف(Stuart Hammerof) پیشنهاد کردند که تغییر سامانه های پروتئینی -که میکروتوبول(microtubules) گفته می شود -در مغز، می تواند به عنوان یک مثال مستقیم از برهم نهی درهم تنیده ی ذرات بنیادی، باشد. به هر حال این رساله ی بحث برانگیز، یک ضربه ی بزرگ از کار مکس تگمارک(Max Tegmark) دریافت نمود، که وی نشان داد که در دماهای معمولی، هر نوع درهم تنیدگی ذرات در مغز، تحت واهمدوسی* بسیار سریع قرار دارد، یک نوع استخراج میانگین که اساسا اتصال خصوصیات بیوشیمیایی حالت های قابل مشاهده ی درهم تنیدگی را قطع می کند.


اما این سوال ظاهرا لاین حل می باشد: کارهای دیگر، ارتباطی بین پدیده ی برهم نهی(برهم نهی درهم تنیده ی ذرات بنیادی) و پدیده های مهمی مانند فتوسنتز و انتقال الکترون در پروتئین ها را نشان داده اند. شاید یک روز ما بتوانم چگونگی ماهیّت حافظه را در ترازهای مولکولی در نتیجه ی پدیده ی درهم تنیدگی، توضیح دهیم. یا شاید توضیح آگاهی، اساسا غیر ممکن باشد، همچنانکه ظاهرا برخی از فیزیکدانان مانند ادوارد ویتن(Edward Witten) اینگونه فکر می کنند. در هر صورت، هیچ شکی نیست که مطالعه ی دقیق ارتباط بین فیزیک و آگاهی، یکی از نخستین معماهایی است که فیزیکدانان همچنان در مورد آن رویاپردازی می کنند.


• همدوسی و واهمدوسی: وقتی که دو موج کوانتومی برهم منطبق شده باشند، همانند یک موج رفتار می کنند و گفته می شود که آنها همدوس می باشند، فرایندی که بوسیله آن، دو موج همدوس دوباره به حالت های اولیه خود برمی گردند و هویت های انفرادی اولیه خود را دوباره به دست می آورند، واهمدوسی نامیده می شود

منبع:scientificamerican.com​

 

قلم چاپ سه‌بعدی که با پلاستیک بازیافتی کار می‌کند

قلم‌های چاپ سه‌بعدی مدتی است که به بازار آمده‌اند و رشته‌های پلاستیکی را به ژلی تبدیل می‌کنند که در مواجهه با هوا خشک می‌شوند اما در عین جالب بودن، پرهزینه هستند.​

به گزارش ایسنا به نقل از گیزمگ، پروژه "Renegade " که در حال حاضر در سایت منبع‌یابی کیک‌استارتر قرار دارد، مساله هزینه و ضایعات چاپ را با یک قلم چاپ سه‌بعدی حل کرده که با پلاستیک بازیافتی خانگی مانند بطری و کیسه پلاستیکی کار می‌کند.​

دانیل ادواردز، مخترع این قلم اظهار کرد: ما اغلب از چاپ سه‌بعدی برای پروژه‌های خود استفاده می‌کنیم که نیاز به خرید رشته‌های استاندارد گران دارد. برای مثال، پس از خرید یک قلم 100 دلاری باید رشته‌های آن‌ها را با هزینه 10 دلار تهیه کنید.​

وی همچنین کوهی از بطری‌ها و کیسه‌های پلاستیکی استفاده شده را در نظر داشت که به شدت محیط زیست را آلوده می‌کنند.​

ترکیب این دو نگرانی باعث ابداع قلم چاپ سه‌بعدی Renegade" " شد. ادواردز برای پر کردن قلم با پلاستیک بازیافتی یک دستگاه دیگر موسوم به "ChupaCut " را معرفی کرده که می‌تواند بطری‌های پلاستیکی را به نوارهای قابل چاپ سه‌بعدی تبدیل کند.​

البته یکی از معایب اتکا بر پلاستیک‌های قدیمی برای چاپ سه بعدی این است که طرح‌های رنگی بشدت محدود هستند. خوشبختانه" Renegade " می‌تواند مانند سایر قلم‌های سه‌بعدی از رشته‌های استاندارد نیز استفاده کند.​

در حال حاضر این دو محصول با هم در سایت کیک‌استارتر با قیمت 99 دلار به فروش می‌رسند.​

​

 

نمونه‌ برداری از مغز بدون خونریزی
بیگ بنگ: محققان دانشگاه آدلاید استرالیا یک سوزن هوشمند ساختند که با استفاده از فناوری‌های جدید تصویربرداری، امکان نمونه‌برداری از مغز را بدون خطر خونریزی فراهم می‌کند.



به گزارش بیگ بنگ به نقل از ایرنا، این سوزن هوشمند متشکل از یک دوربین فیبر نوری به ضخامت تار موی انسان به همراه یک چراغ کوچک است که درون یک سوزن نمونه‌بردای مغز جاسازی شده است. این دستگاه که به یک کامپیوتر متصل شده و توسط نرم‌افزار کنترل می‌شود، قادر است در هنگام ورود به بافت مغز با استفاده از پرتوهای مادون قرمز رگ‌های خونی را تشخیص داده و در صورت وجود خطر خونریزی به جراح هشدار دهد.

در طول شش ماه گذشته، متخصصان این سوزن هوشمند را به‌طور آزمایشی برای نمونه‌برداری از ۱۲ بیمار مورد استفاده قرار دادند. این برای اولین بار در جهان است که یک فناوری از این دست روی انسان آزمایش می‌شود. محققان امیدوارند تا سال ۲۰۱۸ بتوانند این فناوری را تجاری‌سازی کنند. تجهیزات الکترونیکی هر روز درحال کوچکتر شدن هستند و پیشرفت این تجهیزات در حوزه تصویربرداری پزشکی، قابلیت‌های فوق‌العاده‌ای را در اختیار متخصصان می‌گذارد.


در طول سال گذشته شاهد تولید یک سیستم اپتیکی پیچیده بودیم که درون سرنگ جای می شود، همچنین یک حسگر تصویری ساخته شد که درون سوزن اپیدورال (سوزن هایی که برای کاهش درد در زایمان استفاده می شوند) قرار می‌گیرد و راهنمای دقیقی برای متخصصان است. همچنین کاتتری ساخته شد که به یک دوربین پیشرفته مجهز است و امکان تصویربرداری از درون سرخرگ‌ها و برداشتن پلاک‌ها را از دیواره رگ‌ها به‌طور همزمان در اختیار می‌گذارد.

سایت علمی
منبع: newswise.com​

 

شبیه‌سازی مرگ با فناوری واقعیت مجازی

محققان دانشگاه بارسلونا برای اولین‌بار با استفاده از واقعیت مجازی موفق به "شبیه‌سازی شرایط مرگ شدند".
به گزارش ایسنا و به نقل از دیلی‌میل، بسیاری از افراد حتی از فکر کردن به مرگ وحشت‌زده و از تصور اینکه یک روز باید این احساس دردناک را تجربه کنند بسیار نگران و افسرده می‌شوند.
محققان بر این باورند که با شبیه‌سازی شرایط مرگ و مشاهده بدن از خارج از جسم می‌توان به افراد کمک کرد که با مرگ کنار بیایند.
فناوری واقعیت مجازی به فرد کمک می‌کند که با مشاهده جسم خود، حس ترس و نیستی ناشی از مرگ در وی کاهش یابد.
عملکرد فناوری واقعیت مجازی در شبیه‌سازی مرگ با فریب مغز آغاز می‌شود. در این مرحله مغز انسان در شرایطی قرار می‌گیرد که احساس می‌کند بدن مجازی واقعی است و پس از آن احساس عجیب خروج از بدن در مغز ایجاد می‌شود.
محققان پس از آزمایش این سیستم بر روی 32 بیمار دریافتند که شبیه‌سازی مجازی بدن بیماران در فناوری واقعیت مجازی سبب شد که جسم مجازی آنها همه حرکات بدن را تقلید کند. بنابراین پس از تغییر زاویه تصویر افراد احساس خروج از بدن را تجربه ‌کردند.
نتیجه این آزمایش نشان داد که ترس از مرگ در گروه مورد آزمایش در مقایسه با گروه کنترل کاهش یافته است.
منبع:ایسنا ​

 

شیوه‌ی جدید یافتن حیات در سیارات بیگانه
بیگ بنگ: با استفاده از تحلیل شیمیایی در دریاچه‌ی مونو واقع در کالیفرنیا، دانشمندان موفق به شناسایی ۱۷ نمونه آمینواسید شدند. آزمایش شیمیایی جدید، می‌تواند به ما در یافتن حیات روی سیارات دیگر کمک کند.

به گزارش بیگ بنگ، این شیوه‌ی جدید، به منظور شناسایی آمینواسیدها، که اجزاء اصلی ایجاد پروتئین‌ها و در نتیجه حیات‌اند، استفاده می‌شود. این شیوه‌، الکتروفورز مویین نام دارد. این روش ِ شناسایی ِ مایع-محور حدوداً از دهه‌ی هشتاد مطرح است، اما دانشمندان ناسا از این روش شناسایی بر روی سیارات دیگر استفاده می‌کنند. از این شیوه به تازگی برای دریافت نمونه‌های مایع از اقیانوس‌های بیگانه‌ی سیارات استفاده می‌شود. به عنوان مثال شیوه مورد بحث، به یافتن حیات در اقیانوس قمر مشتری، یعنی اروپا، کمک شایانی می‌کند.

این آزمایش شیمیایی جدید از شناساگر فلورسنسی که توسط لیزر تحریک می‌شود، استفاده می‌کند. وقتی لیزر بر روی نمونه تابانده می‌شود، لیزر، سرعت مولکول‌ها که توسط میدان الکتریکی از سطح ماده جدا می‌شوند را شناسایی می‌کند و اندازه می‌گیرد. جسیکا کریمر، دانشجوی پسادکترا در آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا در گزارشی خبری می‌گوید: «شیوه‌ی ما از شیوه‌های قبلی در تعداد شناسایی‌هایی که با هر اندازه‌گیری انجام می‌دهد، پیشی می‌گیرد. علاوه بر این، در غلظت‌های بسیار کم، حتی در نمونه‌های نمک‌دار، شیوه‌ی ما با یک پروسه‌ی میکس‌ و تحلیل ساده، شناسایی را انجام می‌دهد.»


کریمر و همکارانش با استفاده از کشف جدیدشان موفق به شناسایی آمینواسید‌ها در آب‌های شور دریاچه‌ی مونو در کالیفرنیا شدند. پینر ویلیس، یکی از دانشمندان آزمایشگاه پیش‌رانش جت می‌گوید: «به کمک این روش، ما قادر به تشخیص آمینواسید‌هایی که از اجرام غیر زنده مثل شهاب‌سنگ می‌آیند و همچنین از آمینواسیدهایی که از موجودات زنده شکل گرفته اند، میباشیم.» ویلیس ادامه ‌می‌دهد: «یکی از بزرگترین اهداف ناسا، کشف حیات بر روی سیارات دیگر در کیهان است. بهترین شیوه برای یافتن حیات، استفاده از متدهای مایع محور –مثل این متد- در اقیانوس‌هاست.» شرح کامل این آزمایش در نشریۀ Analytical Chemistry منتشر شده است.

ترجمه: بهروز شجاعیان/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: upi.com​

 

روش ریاضیدانان برای توقف ِ سونامی​

بیگ بنگ: محققان معتقدند با پراکندن انرژی امواج صوتی در اعماق اقیانوس می توان سرعت و ارتفاع امواج ناشی از سونامی را گرفت و مانع از رسیدنش به سطح زمین شد.

به گزارش بیگ بنگ، سونامی- که می‌تواند به دلیل زلزله، رانش زمین، یا هر گونه آزاد شدن ناگهانی انرژی در زیر آب ایجاد شود- وقتی به زمین برسد می‌تواند مناطق ساحلی را ویران کند و در حال حاضر برای متوقف سازی آن، کار زیادی از دست ما ساخته نیست. اما ریاضیدان “اسامه کادری” از دانشگاه کاردیف در بریتانیا فکر می‌کند که امواج صوتی-گرانشی(AGWs) می‌تواند راه‌حلی برای آن باشد. امواج صوتی-گرانشی طبیعتا در اقیانوس‌ها رخ می‌دهند، با سرعت صوت در آب حرکت می‌کنند؛ و کادری ادعا دارد که کنترل این امواج می‌تواند راهی برای کاهش شتاب سونامی به ما بدهد.

“اسامه کادری” می‌گوید: «تا کنون به تلاش‌ برای کاهش سونامی توجه کمی شده است و پتانسیل امواج صوتی-گرانشی به طور گسترده‌ای کشف‌ نشده باقی مانده است». امواج صوتی-گرانشی می‌توانند تا صدها کیلومتر بسط یابند و چندین هزار متر حرکت کنند، و اینطور گمان می‌شود که پلانکتون ها (که خودشان نمی‌توانند شنا کنند) برای حرکت به اطراف و پیدا کردن غذا به این امواج متکی هستند. کادری قبلا نشان داده که این امواج صوتی-گرانشی می‌توانند به عنوان سیستم‌های هشدار دهنده‌ی سونامی عمل کنند زیرا اغلب قبل از این امواج عظیم رخ می‌دهند.

بر طبق گفته‌های کادری، قدرت این امواج صوتی نیز به اندازه‌ای است که بتواند قدرت سونامی در حال حرکت را کاهش دهد؛ بنابراین بیشتر انرژی آن قبل از رسیدن به زمین تلف می‌شود. این فرضیه بر پایه‌ی محاسبات این موضوع است که انرژی چگونه می‌تواند در زیر آب منتقل و پراکنده شود، بنا شده است و به پژوهش قبلا منتشر شده‌ی کادری در خصوص فیزیک این امواج صوتی-گرانشی برمی‌گردد. در حال حاضر تمام چیزی که نیاز داریم، راهی برای مهندسی و کنترل این امواج صوتی است؛ یعنی چیزی که کادری در محاسبات خود به آن نپرداخته است.

“
کادری” می‌گوید بهترین راه برای مواجهه می‌تواند مهار کردن امواج صوتی-گرانشی، که طبیعتا توسط سونامی تولید شده‌اند، باشد. اساسا، باید به دنیال راهی برای فرستادن بخشی از انرژی ایجاد شده از بلایای طبیعی به جهت دیگری، باشیم. در حال حاضر محاسبات کادری فقط در حد اثبات مفهوم است اما اگر این ایده را عملی کنیم، امکان نجات زندگی و کاهش خطر آشفتگی‌هایی در مقیاس بزرگ، وجود دارد. به عنوان مثال به زلزله و سونامی اقیانوس هند در سال ۲۰۰۴ فکر کنید، که تخمین زده شد موجب مرگ بیش از ۲۰۰ هزار نفر و همچنین خسارت گسترده‌ای به اکوسیستم‌ها و جوامع محلی شد. ممکن است مدتی طول بکشد تا ایستگاه‌های ضدسونامی در نقطه نقطه‌ی سواحل داشته باشیم اما این پژوهش نشان می‌دهد که این امر می‌تواند امکان‌پذیر باشد و همچنین می‌تواند به طور بالقوه‌ای برای هر حادثه تنظیم شود.

“کادری” توضیح می‌دهد: «مکانیسم ارائه شده در اینجا می‌تواند برای دیگر پدیده‌های ژئوفیزیکی بسیار شدید در اقیانوس، مانند رانش زمین، فوران آتشفشانی، انفجار زیرآبی، و سقوط شهاب‌ سنگ نیز اعمال شود. هرچند ممکن است مقیاس‌های دخیل در هر پدیده متفاوت باشد اما فرآیندهای فیزیکی زیربنایی آنها مشابه است.» جزئیات بیشتر این یافته‌ها در Heliyon منتشر شده است.


ترجمه: زهرا جهانبانی/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: sciencealert.com
​

 

فناوری هوش مصنوعی باهوش‌تر می‌شود
بیگ بنگ: گروهی از دانشمندان بین‌المللی با استفاده از مدل شبکه عصبی، موفق به ساخت نوعی جدید از سیناپس‌های مصنوعی ویژه فناوری هوش مصنوعی شده‌اند.
​

در شبکه‌های عصبی مصنوعی،‌ سیستم‌های رایانه‌ای به گونه‌ای طراحی شده‌اند تا عملکرد مغز انسان را تقلید کنند و در آن نورون‌های دیجیتال و سیناپس‌های مصنوعی نقش همتاهای زیستی خود را ایفا می‌کنند. پردازش اطلاعات در شبکه عصبی مصنوعی باید با نحوه پردازش اطلاعات در مغز مطابقت داشته باشد. در این سیستم مصنوعی نورون‌های دیجیتال و سیناپس‌های مصنوعی در جایگاه نمونه طبیعی قرار می‌گیرند. ​

در این سیستم پیچیده سیناپس‌ها مانند دروازه‌ای برای انتقال سیگنال‌های حاوی اطلاعات از نورون‌ها عمل می‌کنند، البته حتی تصور نزدیک شدن به ظرفیت پردازش اطلاعاتی مغز با دانش فعلی غیرممکن است، زیرا در مغز انسان بالغ بر ۱۰۰ هزار میلیارد سیناپس وجود دارد. اگرچه در زمینه هوش مصنوعی دانشمندان به موفقیت‌های چشمگیری دست یافته‌اند، متاسفانه به دلیل پیچیدگی سیناپس‌های مغزی در پستانداران، پیشرفت صنعت هوش مصنوعی هنوز با محدودیت‌هایی همراه است. مثلا در مغز پستانداران دو نوع سیناپس با کارایی متفاوت وجود دارد. گروه اول سیناپس‌های مهارکننده و گروه دوم سیناپس‌های تحریک‌کننده هستند که به صورت همزمان فعالیت می‌کنند.

سیناپس‌های مصنوعی که تاکنون ساخته شده‌بودند از جنس مواد مورد استفاده در صنعت الکترونیک و در مقیاس نانو هستند که با محدودیت پردازش تنها یک سیگنال در ثانیه مواجه‌اند. دانشمندان چینی و آمریکایی در دانشکاه کالیفرنیای جنوبی در آخرین مطالعات خود موفق به ساخت سیناپس مصنوعی با قابلیت پردازش دو نوع سیگنال مشابه مغز انسان شدند. سیناپس‌های جدید قادرند با دو ماهیت مجزا در یک قطعه فعالیت کنند. این قابلیت در گذشته بر روی تنها یک قطعه جامد سیناپس ممکن نبود اما به کمک فناوری جدید امکان تولید شبکه عصبی مشابه مغز میسر شده است.

سیناپس‌های تحریک کننده در مغز مسئول تحریک و آگاهی مغز با توجه به شرایط هستند در حالی که سیناپس‌های مهار کننده فعالیت هیجانی مغز را کنترل و آرام می‌کنند. سیناپس‌های مصنوعی جدید به طور شگفت‌انگیزی می‌توانند این قابلیت حیاتی در مغز را برای اولین‌بار در سیستم‌های رایانه‌ای اجرا کنند. دانشمندان معتقدند که برای رسیدن به نسل بعدی هوش مصنوعی باید به طور دقیق الگوهای پردازش اطلاعات در مغز بررسی و به صورت جزئی تقلید شود. فعالیت همزمان دو گروه سیناپس عصبی تحریک‌کننده و مهارکننده درست مشابه عملکرد سیستم گاز و ترمز در خودرو است. به عبارت دیگر برای عملکرد صحیح و کنترل شده مغز مصنوعی باید فعالیت دو گروه سیناپس به صورت همزمان اجرا شود.
سایت علمی بیگ بنگ
منبع: Livescience.com​

 

20 ژوئیه؛ سالگرد فرود اولین انسان بر کره ماه
48 سال درچنین روزی "نیل آرمسترانگ" و "باز آلدرین" آمریکایی در ماموریت مشهور آپولو 11 قدم بر سطح ماه نهادند.
به گزارش ایسنا، "آپولو 11" ( Apollo 11) ماموریتی ازمأموریت‌های پروژه آپولو است که منجر به فرود نخستین انسان بر روی کره ماه شد. در طی این ماموریت که توسط "سازمان فضایی آمریکا" (ناسا) سازماندهی شده بود، "نیل آرمسترانگ" (Neil Armstrong) و "باز آلدرین"(Buzz Aldrin) در ۲۰ ژوئیه ۱۹۶۹، ساعت ۲۰:۱۸ جهانی بر کره ماه فرود آمدند


حدود ۶ ساعت بعد، آرمسترانگ در ۲۱ ژوئیه ساعت ۲:۵۶ جهانی بر ماه گام نهاد.



فضانورد سوم این ماموریت "مایکل کالینز" (Michael Collins)، به تنهایی در مدار ماه باقی‌ماند تا ۱۵ ساعت دیگر دو فضانورد دیگر به او ملحق شدند. پس از ۸ روز زندگی در فضا، هر سه فضانورد به زمین بازگشتند.

این فضاپیما از مرکز فضایی کندی واقع در جزیره مریت، فلوریدا در ۱۶ ژوئیه به سمت کره ماه پرتاب شد. این ماموریت پنجمین ماموریت حامل انسان آپولو بود. آپولو ۱۱ از سه بخش تشکیل می‌شد؛ بخش اول گردونه فرماندهی کلمبیا که با سه فضانورد بر زمین فرود آمد. گردونه سرویس که شامل نیروی محرک، برق، اکسیژن و آب می‌شد. گردونه ماه‌نشین عقاب که همراه آرمسترانگ و آلدرین بر ماه فرود آمد.

فضانوردان در مجموع حدود ۲ ساعت در ماه پیاده‌روی کردند. آن‌ها پس از بلندشدن از کره ماه به گردونه فرماندهی که کالینز در آن قرار داشت، ملحق شدند و ماه‌نشین را در فضا رها کردند. سرانجام آپولو ۱۱ در ۲۴ ژوئیه به زمین بازگشت و در اقیانوس آرام فرود آمد.
هنگامی که آرمسترانگ از فضاپیما پایین آمد و بر ماه گام نهاد، فیلمش به صورت زنده در تلویزیون‌های سراسر جهان پخش شد.
آرمسترانگ با نگاه به سطح ماه دریافت که آن‌ها مستقیم به سوی تخته‌سنگ‌ها می‌روند. اگر فضانوردان کاری نمی‌کردند، مسافرت‌شان با یک انفجار بزرگ به پایان می‌رسید.

وی هدایت سفینه را از دست کامپیوتر خارج کرد و خودش هدایت سفینه را بر عهده گرفت. مسیر سفینه را عوض کرد، ولی فضایی که او برای فرود برگزیده بود، کاملاً از تخته‌سنگ بود. آرمسترانگ آخرین شانس خود را امتحان کرد و برای آخرین بار مسیر سفینه را عوض کرد. سرانجام فضایی صاف پدیدار شد. در کمتر از ۳۰ ثانیه مانده به فرود بر ماه، سفینه را خاموش کرد تا خودش فرود بیاید.
بامداد فردای آن روز، یعنی ۲۱ ژوئیه، در ساعت ۰۲:۵۶:۱۵، آرمسترانگ به‌عنوان فرمانده تیم، اولین کسی بود که از سفینه پیاده شد و بلافاصله به ضبط تصاویر پیاده شدن خود - درواقع جای پایش - در ماه مشغول شد.

به‌گفته ناسا، ردپای آرمسترانگ تا مدت‌ها بر سطح ماه باقی خواهد ماند. چرا که در سطح ماه هیچ بادی نمی‌وزد (به دلیل فقدان اتمسفر)، آبی جریان ندارد و فعالیت آتشفشانی به وقوع نمی‌پیوندد.

پس از آن "آلدرین" قدم به ماه گذاشت و آن دو مقداری از خاک و سنگ‌های موجود در سطح ماه (حدود ۲۲ کیلوگرم) را به عنوان نمونه، برای آوردن به زمین برداشتند.



فضاپیمای آپولو ۱۱ از دو بخش تشکیل شده بود:

گردونه فرماندهی «کلمبیا» که قرار بود در مداری دور ماه گردش کند. "مایکل کالینز" مسؤولیت هدایت این بخش را به عهده داشت و در طول ماموریت در مدار ماه باقی‌ماند.

گردونه ماه‌نشین «عقاب» که شامل کپسول ماه‌نشین و سخت‌افزار مخصوص فرود روی ماه بود. نیل آرمسترانگ و باز آلدرین با این بخش روی ماه فرود آمدند.

دو فضانورد به علت عدم شناخت و محدودیت‌هایی که داشتند، همان روز ساعت ۱۷:۵۴:۰۱ سطح ماه را ترک کرده، پس از اتصال مجدد به بخش فرمان «کلمبیا» به سمت زمین برگشتند.



فضانوردان در مجموع حدود ۲۱ ساعت و نیم روی سطح ماه بودند. آزمایش‌هایی که بعداً روی نمونه سنگ‌های آورده شده انجام شد، نشان داد که این سنگ‌ها عمری بیش از ۷٫۳ میلیارد سال زمینی دارند.

فضانوردان علاوه بر جمع‌آوری خاک و سنگ از سطح کره ماه، آزمایش‌هایی را نیز انجام دادند که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

آزمایش‌های مقاومت مصالح، برای شناخت بیشتر خصوصیات فیزیکی مواد سطح کره ماه

آزمایش‌های زلزله‌نگاری برای بررسی اعماق سطح کره ماه

تعیین فاصله میان ماه و زمین با کمک لیزر

آزمایش‌هایی روی گرد و غبار سطح ماه

این ماموریت در واقع پاسخی به دستاورد شوروی برای ارسال اولین انسان به مدار زمین یعنی "یوری گاگارین"(Yuri Gagarin) بود.
منبع :ایسنا
​

 

یافته‌های جدید در مورد ماده‌ی تاریک

شبکه‌ای در فضای بین کهکشانی، یک جنگل انبوه کیهانی که توسط نورهای دور روشن شده است و معمایی برای حل کردن. اینها توصیفات زیبای یک تحقیق علمی است که توسط یک گروه بین‌المللی از محققان مرکز بین‌المللی مطالعات پیشرفته(SISSA)، مرکز بین‌المللی فیزیک نظری عبدالسلام (ICTP) در تریست، موسسه‌ی ستاره‌شناسی کمبریج و دانشگاه واشنگتون انجام شده است. نتیجه‌ی این تحقیقات فهم بهتر یکی از اساسی‌ترین مولفه‌های کیهان به نام ماده‌ی تاریک است.

، دانشمندان به منظور فهم ویژگی‌های ماده‌ی تاریک تعامل ” شبکه‌ی کیهانی” با نور ساطع شده از اختروش‌ها و کهکشان‌های دوردست را بررسی کرده‌اند. شبکه‌ی کیهانی از رشته‌هایی ساخته شده از گاز و ماده‌ی تاریک موجود در تمام کیهان می‌باشد. فوتون‌ها در واکنش با هیدروژن رشته‌های کیهانی سبب ایجاد رشته‌های جذبی به نام “جنگل لیمان آلفا” می‌شوند. این واکنش‌های میکروسکوپی چندین ویژگی مهم ماده‌ی تاریک در فاصله‌های کیهانی را آشکار کرده‌اند. این نتایج همچنین از نظریه‌ی ماده‌ی تاریک سرد که ترکیبی از ذرات با سرعت بسیار پایین است حمایت می‌کند. علاوه بر آن برای اولین بار با مدل ماده‌ی تاریک فازی که در آن ذرات ماده‌ی تاریک سرعت‌ها بالاتری دارند متناقض است. این تحقیق با شبیه‌سازی‌های انجام شده توسط ابرکامپیوترهای موازی بین‌المللی انجام شده است.
اگرچه ماده‌ی تاریک جزء مهمی از کیهان است اما به طور مستقیم قابل مشاهده نیست چرا که تابش الکترومغناطیسی از خود ندارد و تنها از طریق اثرات گرانشی قابل مشاهده است. ماهیت این ماده پنهان همچنان یک راز است. نظریه‌هایی که سعی در کشف ماهیت این ماده دارند بسیارند. دانشمندان در این تحقیق دو نظریه از این نظریات را بررسی کردند.این دو نظریه شامل نظریه‌ی ماده‌ی تاریک سرد که یک الگوی مدرن کیهان شانسی است و مدلی جایگزین به نام ماده‌ی تاریک فازی (FDM) است که بر اساس آن ماده‌ی تاریک متشکل از بوزون‌های بسیار سبک با فشار کم در مقیاس‌های کوچک است.
دانشمندان به منظور بررسی‌ شبکه‌ی کیهانی جنگل لیمان آلفا را مورد آزمایش قرار دادند. جنگل لیمان آلفا متشکل از مجموعه‌ی خطوط جذب است که توسط نور ساطع شده‌ی منابع نور درخشان و بسیار دور تولید شده‌اند. این خطوط از فضای بین کهکشانی گذشته و به تلسکوپ‌های ما در زمین می‌رسد. واکنش اتمی فوتون‌ها با هیدروژن موجود در رشته‌های کیهانی برای مطالعه‌ی ویژگی‌های کیهان و ماده‌ی تاریک در فاصله‌های بسیار زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

محققان با استفاده از شبیه‌سازی‌های انجام گرفته توسط ابرکامپیوترها، تعامل نور با شبکه‌ی کیهانی را بازتولید کرده‌اند. بنابراین توانستند به برخی از ویژگی‌های ذرات سازنده‌ی ماده‌ی تاریک پی ببرند. محققان بر اساس این شواهد به طور خاص برای اولین بار نشان دادند که توده‌ی ذرات که بر اساس مدل FDM ادعا می‌شود ماده‌ی تاریک را می‌سازند با جنگل لیمان آلفای مشاهده شده توسط تلسکوپ کک در هاوایی و تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه‌ی جنوبی اروپا در شیلی سازگار نیست. اساسا به نظر می‌رسد که این مطالعه نظریه‌ی ماده‌ی تاریک فازی را تایید نمی‌کند. اما داده‌ها از سناریوی بررسی شده توسط مدل ماده‌ی تاریک سرد حمایت می‌کند.
دانشمندان می‌گویند نتایج به دست آمده از این جهت که امکان ساخت مدل‌های نظری جدید توصیف کننده‌ی ماده‌ی تاریک و اضافه کردن فرضیات جدید به ویژگی‌های کیهان را فراهم می‌کند مهم می‌باشند. این نتایج می‌توانند به انجام آزمایشات در آزمایشگاه کمک کرده و تلاشها در راستای پیشرفت در این حوزه‌ی علمی هیجان‌انگیز را هدایت کند. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Physical Review Letters منتشر شده است.
ترجمه: معصومه رحیمی/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: sciencedaily.com​

 

4 اوت؛ سالگرد تولد نابغه ریاضی ایرلندی که فارسی را مسلط بود

212 سال پیش در چنین روزی "ویلیام همیلتون" اعجوبه ریاضی در ایرلند به دنیا آمد.

همیلتون در دوبلین ریاضی تحصیل کرد و سال ۱۸۲۷(یعنی در ۲۲ سالگی)، استاد ستاره‌شناسی و "ستاره‌شناس سلطنتی"(Royal Astronomer) ایرلند شد. در ابتدا به فیزیک نور و خواص هندسی‌اش پرداخت. در هجده سالگی همیلتون موفق به کشف قاعده همیلتون در مکانیک شد.

با استفاده از حسابان تغییر می‌توان به وسیله این قاعده، در ریاضی معادله اویلر-لاگرانژ را که درمکانیک لاگرانژی مورد استفاده قرار می‌گیرد، اثبات کرد.

همیلتون بعدها به چهارگان‌ها پرداخت، که امروزه از جمله در گرافیک کامپیوتری و نظریه نسبیت کاربرد دارد.

از لحاظ زبانشناسی نیز همیلتون در هفت سالگی به طور باور نکردنی زبان عبری بلد بود و تا قبل از تولد سیزده سالگی اش هم او در مجموع ۱۲ زبان از جمله زبان‌های کلاسیک و مدرن اروپایی، فارسی، عربی، هندو، سانسکریت و مالایایی را آموخته بود. او همچنین تا آخر عمرش همیشه خود را برای تفریح و سرگرمی با متن‌های فارسی و عربی مشغول می‌کرد.

همیلتون از نوابغ ایرلندی بود که در پنج سالگی متون لاتینی و یونانی و عبری را می‌خواند و ایتالیایی و فرانسوی را در هشت سالگی و عربی و سانسکریت را در ۱۰ سالگی آموخت و در ۱۴ سالگی برای سفیر ایران خطابه خوشامدی به زبان فارسی تهیه کرد. این استعداد بی مانند به زودی متوجه علوم گردید به طوری که در ۱۷ سالگی همیلتون تمام حساب انتگرال را به خوبی می‌دانست و خسوف و کسوف را به خوبی پیش‌بینی می‌کرد.

کارهای او بخصوص مربوط به مبحث نور، دستگاه‌های اشعه و مبحث دینامیک است. وی ملاحظات گاوس را در فضای سه بعدی تعمیم داد و در سال ۱۸۴۳ اولین اکتشافات خود را درباره کوآترنیون‌ها یعنی جبر فضایی که تعمیم جبر گاوس و کوشی می‌باشد به آکادمی سلطنتی ایرلند تقدیم کرد. تقریباً در همین اوقات، ریاضی‌دان آلمانی هرمان گراسمان همین فکر را نه تنها در مورد فضای سه‌بعدی بلکه به فضای n بعدی تعمیم داد.

عادت همیلتون به پرخوری سبب شد وی به نقرس شدید مبتلا شود و در 2 سپتامبر 1865 فوت کند.
منبع:ایسنا​