خرده اندیشه
نوشته‌ها، ترجمه‌ها و اندکی از اندیشه‌های پراکنده‌ی منخرده اندیشه
نوشته‌ها، ترجمه‌ها و اندکی از اندیشه‌های پراکنده‌ی منچرا به جای کمربند سیارکها، یک سیاره وجود ندارد؟
چرا به جای کمربند سیارکها، یک سیاره وجود ندارد؟
نوشته: فریزر کین، 11 ژوئن 2014
برگردان: محمد علیزاده
فضای بسیار بزرگ و شگفتی میان سیاره‌ی بهرام و مشتری وجود دارد که از تعدادی قلوه سنگ پر شده است. چرا این کمربند سیارکی مانند دیگر سیاره‌های منظومه‌ی خورشیدی به یک سیاره دگرگون نشده است؟
در ورای مدار بهرام، کمربند گسترده‌ی سیارکی با مجموعه‌ای بزرگی از تکه‌های سنگ و یخ گسترده شده که باقی‌مانده‌ی ریخت‌گیری سامانه‌ی خورشیدی است. این پهنه از واحد 2 نجومی آغاز و تا واحد 4 نجومی ادامه می‌یابد( Astronomical Unit یا واحد نجومی برابر با فاصله‌ی زمین تا خورشید و در حدود 150 میلیون کیلومتر است.) اندازهی اجرام درون کمربند سیارکی از خرده سنگهایی بسیار کوچک تا سیارک سرس با قطر 950 کیلومتر متغیر است.
آنچه در فیلم‌های جنگ ستارگان و دیگر فیلم‌های علمی‌تخیلی از کمربند سیارکی نشان داده شده، سراسر اشتباه است. فاصله‌ی اجرام درون کمربند از همدیگر، صدها هزار کیلومتر است. در نتیجه نه پرواز از میان آنها خطرناک است و نه هیچ گونه برتری نظامی برای فضاپیماهایی که درون آن پرواز می‌کنند دارد.
برداشتی مفهومی ازبرخورد اجرام کمربند سیارکها در فاصله‌ی میان بهرام و مشتری. عکس از ناسا/جی پی ال-کلتک
چه اندازه از جرم کیهان از سیاه‌چاله ساخته شده است؟
چه اندازه از جرم کیهان از سیاه‌چاله ساخته شده است؟
نوشته‌ی: فریزر کین، ژوئن 2014
برگردان: محمد علیزاده
همه از سیاه‌چاله می‌ترسند، اما واقعا چه تعداد از آنها در کیهان وجود دارند؟ از سیاه‌چاله‌های با جرم ستاره‌ای تا سیاه‌چاله‌های اَبَرپُرجرم، چه اندازه از کیهان را سیاه‌چاله فرا گرفته است؟
در جهانی که اینک می‌شناسیم دو گونه سیاه‌چاله وجود دارد: سیاه‌چاله‌های باجرم ستاره‌ای که از ستارگان هیولاوش و بسیار پرجرم ریخت یافته‌اند و سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم که در مرکز کهکشانها وجود دارند.
یکی از هر 1000 ستاره در کیهان، جرم کافی دارد که در هنگام مرگ به سیاه‌چاله دگرگون شود. کهکشان راه شیری یکصد میلیارد ستاره دارد که یعنی ممکن است یکصد میلیون سیاه‌چاله‌ی با جرم ستاره‌ای را به وجود آورد. با توجه به این که یکصد میلیارد کهکشان در جهان قابل مشاهده وجود دارد، پس باید تعداد بی‌شماری سیاه‌چاله نیز وجود داشته باشد. در واقع کیهان شناسان با محاسبات ریاضی به این نتیجه رسیده‌اند که تقریبا در هر ثانیه یک سیاه‌چاله به وجود می‌آید. به بیان دیگر، در حدود یک هزارم از کیهان شناخته شده و قابل مشاهده را سیاه‌چاله‌های با جرم ستاره‌ای انباشته‌اند.
در این تصویر مفهومی، سیاه‌چاله‌ای میلیاردها میلیون برابر پرجرم‌تر از خورشید به تصویر کشیده شده است. ابرسیاه‌چاله‌ها بسیار پرجرم و چگال هستند و در قلب کهکشانها جای گرفته‌اند. تصویر از ناسا/جی پی ال-کلتک
داستان سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم اندکی دیگرگون است. سیاه‌چاله‌ی مرکزی کهکشان راه شیری خودمان در حدود 26000 سال نوری از ما دور است. کیهان شناسان از این سیاه‌چاله با نام رسمی Sagittarius A-star یاد می‌کنند. ولی به جای این نام رسمی، در این نوشته نام آن را مثلا "کماندار" می‌گذاریم. و برای این که بدانید چرا به این سیاه‌چاله ابرپرجرم می‌گویند، کافیست بدانید که جرم کماندار 4/1 میلیون برابر جرم خورشید است. کماندار بسیار هیولاپیکر و ترسناک است. تنها می‌توان آن چه را که در نواحی پیرامونیِ این سیاه‌چاله‌ی بسیار پهن‌پیکر رخ می‌دهد را پنداشت. به نظر شما چند درصد از جرم کهکشان راه شیری از این سیاه‌چاله است؟
کشف جهانی زندگی‌پذیر پیرامون ستاره‌ای چون خورشید
کشف جهانی زندگی‌پذیر پیرامون ستاره‌ای چون خورشید
تالیف: محمد علیزاده
این مقاله پیشتر در مجله‌ی دانشمند به چاپ رسیده است.
ستاره‌شناسان، سیارۀ کوچکی را در مدار زیست‌پذیر پیرامون ستاره‌ای چون خورشید یافتند. دانشمندان شکارچی سیاره‌های برون‌زمینی به کمک تلسکوپ فضایی کپلر، نخستین سیاره‌ای که در مداری مناسب به دور ستارۀ میزبانی مناسب می‌گردد و توانایی نگهداری از آب مایع را نیز دارد، کشف کردند.
سیارۀ "کپلر-22 ب" در برداشتی هنری. سیاره‌ای که 2/4 برابر زمین است و در فاصلۀ 600 سال نوری از ما و در کمربند زیست‌پذیر و مدار طلایی، به دور ستارۀ خود در گردش است. دانشمندان امیدوارند در آنجا زندگی و با امیدواری بیشتر، زندگی هوشمند در جریان باشد.
این سیاره به کمک تلسکوپ فضایی کپلر کشف شده است که در جستجوی نشانگان تیره شدن و کاهش یافتن نور یک ستاره به دلیل گذر یک سیاره از برابر آن و قرار گرفتن میان تلسکوپ و ستاره است، رویدادی که به آن "گذر" نام داده‌اند.
ادامه مطلب ...
سیارۀ "کپلر-22 ب" در برداشتی هنری. سیاره‌ای که 2/4 برابر زمین است و در فاصلۀ 600 سال نوری از ما و در کمربند زیست‌پذیر و مدار طلایی، به دور ستارۀ خود در گردش است. دانشمندان امیدوارند در آنجا زندگی و با امیدواری بیشتر، زندگی هوشمند در جریان باشد.
این سیاره به کمک تلسکوپ فضایی کپلر کشف شده است که در جستجوی نشانگان تیره شدن و کاهش یافتن نور یک ستاره به دلیل گذر یک سیاره از برابر آن و قرار گرفتن میان تلسکوپ و ستاره است، رویدادی که به آن "گذر" نام داده‌اند.
CREDIT: NASA/Ames/JPL-Caltech
آیا می‌دانید؟
نوشته: محمد علیزاده
آیا می‌دانید اتم کربن از عنصرهای بسیار خوشریخت است. یک چیدمان طبیعی آن را به ریخت الماس میشناسید. در الماس که همان کربن بسیار خالص است، اتمهای کربن با ترتیب بسیار منظم و بسیار استوار و پایدار مرتب شدهاند. اکنون دانشمندان میتوانند با فناوریِ پیشرفتۀ نانو، اتمها را به دلخواه در کنارِ هم چیده و چیدمانهای تازه و در راستای نیازشان بسازند. با چیدمانی ویژه از اتم کربن، می‌توان از آن رشتههایی ساخت که بسیار بسیار سبک و در همان حال، بسیار بسیار نیرومند هستند. هم اکنون از این رشتههای کربنی برای ساختن ریسمانهایی نیرومند و نیز نیمتنههای پادگلوله و بسیاری چیزهای دیگر استفاده می‌شود. آرتور سی. کلارک در داستانی زیبا با نام چشمههای بهشت، پیرامون ساخت بالابرندههایی که با استفاده از همین رشته‌ها ساخته شده و انسان و دیگر مواد مورد نیاز را به مدار زمین می‌رساند و در استوای زمین ساخته شده، نوشته است.
آیا می‌دانید ماهوارۀ مدار گرد چیست؟
مجموعه‌ای از ماهوارهها که در مدار 36000 کیلومتری از سطح زمین قرار گرفته‌اند و تندی چرخش آنها با تندی گردش زمین یکسان است. در نتیجه همواره در یک نقطه بر بالای زمین قرار دارند. این مجموعه، شبکهای مخابراتی را به وجود میآورد که همۀ سطحِ زمین را زیر پوشش دارد. سامانۀ ناوبری جهانی (G.P.S) یکی از استفادههای آن است. نخستین بار آرتور سی. کلارک چنین سامانهای را در گرماگرم جنگ جهانیِ دوم پیشنهاد داد.
بوزون هیگز چیست؟ (بخش پایانی)
نویسنده: محمد علیزاده
اندازهی هیولاوش آشکارساز ذرات آزمایشگاه سرن
بوزون هیگز چیست؟
مهمترین ذره در مدل استاندارد، ذره‌ای بود که فرض می‌شد در همه‌ی میدان‌های کوانتومی موجود است و نشان می‌دهد دیگر ذرات چگونه جرم به دست می‌آورند. ذره‌ای که با دیگر میدان‌های نیرو درهم آمیخته شده و در قالب میدان هیگز، موجب جرم‌دار شدن دیگر ذرات می‌شود. این ذره را به افتخار پیشنهاد دهند‌ه‌ی آن پیتر ور هیگز، بوزون هیگز نام نهادند.
تلاش برای یافتن بوزون هیگز
تلاش برای یافتن بوزن هیگز از اوایل دهه‌ی هشتاد میلادی و در آزمایشگاه فرمی در شیکاگوی امریکا و با استفاده از شتاب‌دهند‌ه‌ی آن، شتاب‌دهند‌ه‌ی فرمی آغاز شد. دانشمندان در این آزمایشگاه، با کمک برخورد‌دهند‌ه‌ی تِوَترون تلاش‌های فراوانی کردند که سرانجامی نداشت. شاید دلیل آن، کاستی در فناوری بود. آن شتاب‌دهنده هم دایره‌ای و مانند شتاب‌دهند‌ه‌ی سرن است. به هر روی ادامه‌ی کار به آزمایشگاه سترگ سرن واگذار شد. پس از سالها تلاش برای ساخت و آماده‌سازی و صرف ده میلیارد دلار و نیز پس از آزمایش‌های فراوان نخستین برای کالیبره کردن دستگاه‌ها و آشکارسازها، سرانجام در سال 2010 و با آغاز کار ال.اچ.سی، به نظر همه چیز برای کشفی تاریخ‌ساز آماده می‌نمود.
ادامه مطلب ...
بوزون هیگز چیست؟ (بخش دوم)
نویسنده: محمد علیزاده
فروریزی جهان نیوتن
اکنون به قرن بیستم و جهان انشتین وارد می‌شویم: نخستین ضربه را بر این جهان، حتی پیش از آغاز سد‌ه‌ی بیستم، دانشمندی به نام مایکلسون وارد ساخت. او دستگاهی ساخت به نام تداخل‌سنج و می‌خواست سرعت زمین را نسبت به "دستگاه مطلق اتر" به دست آورد که بارها آزمایش کرد و نتیجه‌ای نگرفت. دومین ضربه را هم انشتین وارد ساخت که برای اندازهی سرعت، حدی در نظر گرفت. در نتیجه دیگر نه دستگاه مطلق معنی داشت، نه اتر و نه گرانش و جرم و سرعتِ بی‌نهایت. همه چیز حد و اندازه‌ای داشت و دیگر هیچ چیز مطلق نبود، همه چیز نسبی شد، حتی زمان. جهان نسبیتی انشتین دارای دو اصل اساسی است:
۱- قوانین فیزیک در تمام دستگاه‌های لَخت یکسان است و هیچ دستگاه مرجع مطلقی در جهان وجود ندارد.
۲- سرعت نور در فضای تهی و در تمام دستگاه‌های لخت ثابت است.
به عبارتی، اگر جرمی را شتاب دهیم، هر چه به سرعت نور، یعنی حد نهایی سرعت نزدیک شویم، جرم به سمت بی‌نهایت میل می‌کند و نیز زمان کندتر می‌گذرد. نکته‌ی مهم‌تر این که در جهان انشتین، انرژی و ماده هم‌ارز هستند، یعنی جرم جسم را می‌توان به صورت محتوای انرژی آن مورد ارزیابی قرار داد. بنابراین انرژی دارای جرم است. در تعاریف نسبیت هم نور از کوانتوم‌های انرژی تشکیل می‌شود که آن را فوتون می‌نامند و با سرعت نور حرکت می‌کند. همچنین انشتین در سال 1915 نسبیت عام را ارائه کرد تا رویدادهای فیزیکی برای دستگاه‌های شتابدار هم مانند دستگاه‌های لخت، به خوبی مورد بررسی قرار گیرد و در نتیجه نسبیت خاص به عنوان حالت خاصی از نسبیت عام در آمد.
بوزون هیگز چیست؟ (بخش نخست)
نویسنده: محمد علیزاده
1- جهان پیش از کشف بوزون هیگز
بیش از یک سال از کشف ذره‌ای کوچک و خُرد، اما بسیار مهم و تعیین‌کننده گذشته است. ذره‌ای که برای دنیای فیزیک و دانشمندان آن بسیار مهم بوده است. همه از کشف آن خبردار شدند و همه می‌دانند که در آزمایشگاهی به نام "سرن" این ذره کشف شده است. یک آزمایشگاه بسیار بزرگ که به اندازهی تهران خودمان است. حالا این ذره چیست؟ چرا اهمیت دارد؟ و اصلا چرا به آن می‌گویند ذرهی خدا؟
در این نوشتار و به زبان ساده، به همین موضوع خواهم پرداخت. اگر به شیمی علاقه‌مندید یا به زیست‌شناسی و یا روان‌شناسی، این نوشته برای شماست، زیرا شما به دانش علاقه‌مندید.
ذرهی خدا چیست؟
به کوچکترین ذراتِ تشکیل دهند‌ه‌ی جهان ذرات بنیادی می‌گویند که نخستین ساختارهای به وجودآورنده و واحدهای اساسی برای ساخته شدن جهان هستند. اما بوزون هیگز که به ذرّه‌ی خدا معروف است، یک ذرهی بنیادین اولیه‌ی فرضی است که دارای جرم است و وجود آن در "مدل استاندارد ذرات" پیش‌بینی شده بود. این ذره به نام پیتر وِر هیگز، استاد بازنشسته‌ی فیزیک دانشگاه ادینبورو و برنده‌ی جایزه نوبل نام‌گذاری شده است. او ارائه دهند‌ی نظریه‌ی شکست متقارن در برهم‌کنش الکتروضعیف و پیشنهاد دهند‌ه‌ی ذرهی بنیادین بوزون هیگز یا ذره خدا در سال 1964 است. اما دلیل نام‌گذاری ذرهی خدا این است که دانشمندی به نام لیون ماکس لدرمن که در سال 1988، جایزه نوبل فیزیک را هم دریافت کرد، پیرامون مدل استاندارد و ذرات و نیز بوزون، کتابی نوشت با نام، "ذره خدا: اگر پاسخ کیهان باشد، آن‌گاه پرسش چیست؟" که پس از آن، این ذره به نام ذرهی خدا معروف شد.
ستارگان، چراغ‌های کیهانی (بخش دوم)
ستارگان، چراغ‌های کیهانی
نوشته: محمد علیزاده
سرگذشت شورانگیز یک ستاره
سرگذشت یک ستاره بسته به جرم آن است. عمرش هم چنین است. عمر ستارگان از چند میلیون تا چند میلیارد سال است. اکنون نیاز به یک نقطه‌ی آغاز داریم. آن آغازش در سحابی‌ها و در فضای میان ستاره‌ای است. چگالی میانه‌ی ماده در فضای میان ستاره‌ای چند اتم در هر سانتی متر مکعب و دما اندکی از صفر مطلق بیشتر است. چگالی سحابی‌ها چند هزار اتم در هر سانتی متر مکعب و دما هم کمی از صفر مطلق بالاتر است. سحابی‌های نخستین تنها از هیدروژن و اندکی هلیوم تشکیل شده بودند. باقی عناصر در هسته‌ی ستارگانِ پر جرمِ نخستین به وجود آمدند. سپس با کمک انفجارهای ابرنواختری و فوران‌های نواختری، این عناصر از هسته‌ی ستارگان به سحابی‌ها راه یافتند و در نتیجه ستارگان بعدی شامل درصد کمی از همه‌ی عناصر طبیعی دیگر شدند.
و اکنون سرگذشت یک ستاره:
الف) زایش (انباشتگی موضعی ماده‌ی سحابی):
حرکت‌های کوچک در درون سحابی موجب انباشتگی موضعی ماده می‌شود. نیروهای گرانش کمک بزرگی به انباشت ماده در نواحی فشرده می‌کنند و توده‌ی پیش‌ستاره‌ای را به وجود می‌آورند که تا یک میلیارد میلیارد میلیارد تن وزن دارند و این گونه، آماده‌ی زایش ستاره‌ای می‌شود. نخستین ستارگان شاید در ده میلیارد سال پیش زاییده شده باشند و هم اینک نیز در حال زایش هستند. این فرایند در سحابی‌ها که زایشگاه ستارگانند، پیوسته ادامه یافته و ستارگان تازه‌ای زاده می‌شوند.
ستارگان، چراغ‌های کیهانی (بخش نخست)
ستارگان، چراغ‌های کیهانی
نوشته: محمد علیزاده
برای دیدن عکس‌های بزرگتر، روی آنها کلیک کنید
ستارگان چراغ‌های کیهان هستند و در اندازه‌های گوناگون و روشنایی‌های دیگرگون وجود دارند اما شالوده‌ی همه‌ی آنها، گوی‌های داغِ گازی‌ای است که نیروشان از واکنش‌های هسته‌ای در هسته‌ی مرکزی تامین می‌شود. در واکنش‌های هسته‌ی ستارگان، هیدروژن مصرف و شکافته شده و بر اساس جرم آن ستاره و با نرخ‌های متفاوت، هلیوم و انرژی تولید می‌شود. دمای سطحی یک ستاره با پرتوِ نورِ بدست آمده از آن اندازه‌گیری می‌شود. اندازه‌گیری توده و جرم ستارگان به روش‌های نامستقیم هم ممکن است. می‌دانیم که گرانش با جرم رابطه‌ی مستقیم دارد؛ پُرجرم‌ترین ستاره‌ها، پُرنورترین نیز هستند، علت این است که در هسته‌ی این ستاره‌های بسیار بزرگ و به دلیل گرانش بسیار زیاد آنها، ماده با انباشتگی بسیار بالا، بسیار بسیار درهم فشرده شده است که باعث شتاب در واکنش‌های هسته‌ای می‌شود. اما شُکوه چنین ستاره‌هایی چندان دیرپا نیست. ستاره‌های غول‌پیکرِ آبی-سپید، سوخت هسته‌ای خود را در مدت کوتاهی در سنجه‌ی ستاره‌ای و در حدود ده میلیون سال به پایان می‌رسانند.
کهکشان راه شیری با میلیاردها ستاره‌اش بر فراز صحرای آتاکاما در شیلی. در سمت چپ و پایین، دو ابر ماژلانی هم دیده می‌شوند
از سویی ستاره‌های کم جرم‌تر، به آرامی و با تنگ چشمی و سخت‌گیری سوخت خود را مصرف می‌کنند. ستاره‌های کوچکِ نارنجی یا سرخ‌گون، شاید برای صدها میلیون سال به زندگیِ خود ادامه دهند. خورشید ما نیز ستاره‌ای زرد رنگ با جرمی متوسط است که با همین درخشندگیِ اکنونش، به مدت 4500 میلیون سال در حال تابیدن است و تابشش را تا 5000 میلیون سال دیگر که سوختش به پایان می‌رسد، ادامه خواهد داد. جرم یک ستاره، رابطه‌ی نزدیکی با درخشندگی‌اش دارد. بنابراین هرچه توده‌ی ستاره‌ای بیشتر باشد، پر نورتر و درخشنده‌تر نیز خواهد بود. ستارگان منبع انرژی نورانی و گرمایی هستند. بزرگی این انرژی از شگفتی‌های کیهان است. در هر دقیقه، هر سانتی متر مربع از سطح زمین که در راستای پرتو نور خورشید قرار دارد، 1/94 کالری انرژیِ نورانی و گرمایی دریافت می‌کند. این عدد، ثابت تابش خورشیدی نام دارد. خورشید به طور متوسط بر هر کیلومتر سطح زمین در حدود دو میلیون اسب بخار انرژی می‌دهد. شگفتاورتر اندازهی انرژی‌ای است که تنها در یک سال به زمین می‌رسد و آن پنج میلیون برابر از تمامی انرژی‌ای که از ذغال سنگ، گاز، آب، نفت، انرژیِ هسته‌ای، باد و هر انرژی دیگری که در زمین تولید شود بیشتر است. شگفتی دیگر انرژی‌ای است که تنها در یک دقیقه از خورشید تابیده می‌شود و برابر است با عدد بسیار بزرگ 472300 میلیارد میلیارد اسب بخار! می‌دانید از عمر خورشید چقدر گذشته؟ عمر خورشید را به دقیقه تبدیل و در عدد بالا ضرب کنید. آیا عددی را که یافته‌اید، می‌توانید بخوانید؟ بسیار خوب، این را هم بدانید که زمین تنها یک دو میلیاردیوم از این انرژی را دریافت می‌کند. برای تولید این اندازه انرژی، خورشید در هر ثانیه در هسته‌ی خود 700 میلیون تن هیدروژن را به 695 میلیون تن هلیوم تبدیل می‌کند و باقی مانده به انرژی تبدیل می‌شود. این رقم در برابر جرم خورشید چنان ناچیز است که می‌تواند تا پنج میلیارد سال دیگر به زندگی ادامه دهد.
نظریۀ جهان متورم چیست؟
نظریۀ جهان متورم چیست؟
نوشته: محمد علیزاده
نظریه‌ی جهان متورم، یکی از نظریه‌های پیشرو در فیزیک کوانتوم است. هر گاه نظریه‌ی تازه‌ای در جهان فیزیک پیشنهاد می‌شود، نخستین کارِ دیگر دانشمندان آن است که به ایرادها و دوگانگی‌هایی که در آن نهفته است بپردازند. نظریه‌ی انفجار بزرگ، دارای یک پارادکس یا دوگانگیِ بزرگ است. پذیرفته‌ایم که جهان با یک انفجار به وجود آمده، و از اثرات این انفجار، تابش پس‌زمینه‌ی کیهان است که همواره و همچنان ادامه دارد. اما یک مشکل وجود دارد. دانشمندان دریافته‌اند چیزی در حدود 380 هزار سال پس از انفجار بزرگ، نخستین تابش‌های پس‌زمینه به وجود آمده، و هنگامی که پهنای 380 هزار سال پس از انفجار را محاسبه کردند، دریافتند که پهنای جهان در آن هنگام چیزی در حدود 90 میلیون سال نوری بوده است. می‌دانیم که سرعت نور کران‌دار است و با توجه به بیشینه‌ی سرعت نور، درمی‌یابیم که یا جهان در آن روزگار با سرعتی بسیار بیشتر از سرعت نور حرکت کرده که ناممکن است و یا رخداد دیگری روی داده است. در "فرضیه‌ی تورم" بیان شده: جهان در آغاز، ذرهی کوچکی بوده با یکنواختی در چگالی و دما، و ناگهان به شدت متورم شده است؛ و پس از آن نیز این تورم تا امروز ادامه داشته است. آلن گوث (Alan Guth) از دانشگاه ام.آی.تی، نظریه‌ی تورم را پیشنهاد داده است.