یادداشتی برای وزن شما روی خورشید

یادداشتی بر  "وزن شما روی خورشید"

ضمن تشکر از دوستانی که زحمت کشیده همفکری کرده و جوابهای درخوری هم دادند، اکنون به توضیحات بیشتر در مورد مطلب قبلی و پاسخ به پرسش های مطروحه می پردازیم.

1- وزن ما روی خورشید درحالتی که به یک ستاره نوترونی تبدیل شده باشد چقدر است؟

ابتدا یاد آور شویم که درجه بزرگی برای قطر اتم = 10¹⁰ /1 و برای قطر هسته =  10¹⁵  /1 متر میباشد یعنی شعاع اتم  10⁵ برابر شعاع هسته است.   لذا اگر ماده آنقدر فشرده شود که تحت فشار، مدارات الکترونی روی هسته سقوط کند اولاً به علت مساوی بودن بارهای مثبت و منفی و ترکیب الکترونها با پروتونها، نتیجه حاصل ماده ای تحت نام ماده نوترونی به وجود خواهد آمد که فقط زیر فشار های فوق العاده بالای گرانش ستارگان پرجرم هنگام تعطیلی کارخانه تولید انرژی آنها امکانپذیر است.  دوم آنکه، حجم ماده به دلیل تناسب با توان سوم ابعاد، به نسبت ³( 10⁵  ) یعنی  10¹⁵ برابر کوچکتر شده و بهمین نسبت چگال تر میگردد زیرا نوترونها بی بار بوده در همسایگی هم دوام میآورند.  به عبارت دیگر یک قاشق چایخوری آب (حدود یک سی سی )  در چنین شرایطی جرمی معادل یک میلیارد تن خواهد داشت (جرم چندین میلیون جامبو جت های فوق بزرگ!).  در این استحاله جرم کل همچنان ثابت است و فقط شعاع ستاره کوچک میشود.  چقدر؟! : طبعاً  10⁵ برابر.  لذا برای خورشید ما شعاع فعلی  700000 کیلومتر به فقط 7 کیلومتر تقلیل میابد.

  اکنون اگر از رابطه ای که برای g  ارائه دادیم کمک بگیریم، چون مخرج کسر با توان دوم شعاع متناسب است لذا شتاب گرانش سطحی خورشید  ²( 10⁵ ) یا 10¹⁰  برابر بزرگتر از حالت عادی خود میشود.  با توجه به مقدار کنونی 270 متر بر مجذور ثانیه، مقدار جدید:

g (sun-neutron state) = 270 X 10¹⁰ m/s²

     یا به عبارت دیگر برابر   2.7X 10¹²  m/s²  میشود.  این عددیست فوق العاده بزرگ و اگر جرم شما 100 کیلوگرم باشد، وزن شما روی خورشید حالت نوترونی برابر       27X 10¹²  kgf خواهد شد.  و یا اگر برحسب تن حساب کنیم معادل حدود 30 میلیارد تن خواهد شد.  طبعاً بودن زیر پرس های غول پیکر زمینی بسی گواراتر از این فشار است (شاید البته تنها فشار زندگی تا حدی با این قابل مقایسه باشد!).

 

نکته:  آیا در این حالت نوترونی نور کماکان قادر به ترک ستاره هست؟

میتوان نشان داد که برای سیاهچاله شدن هنوز باید خورشید از این هم که هست کوچکتر شود.  سرعت خروج از جاذبه یک جرم آسمانی از رابطه زیر بدست میآید (تمرین: از قانون بقای انرژی آن را ثابت کنید):

  2GM/R )^.5 = V_esc)

V_{esc  در آن سرعت خروج میباشد.} 

برای اینکه نور قادر به خروج نباشد، سرعت خروج را در رابطه فوق برابر سرعت نور قرار داده و شعاع لازم را بدست میآوریم.  این شعاع که به شعاع شوارتزشیلد نیز مشهور است به سادگی برابر  2.9 کیلومتر استخراج میشود.  فقط اگر با جرم فعلی، شعاع خورشید از این کوچکتر شود تبدیل به سیاهچاله شده نور قادر به گریز از آن نیست!  بنابراین پاسخ ما این است که از این خورشید نوترونی کماکان نور میتواند از آن بگریزد.

 

2- چرا در ایستگاه فضائی بی وزنی حاکم است؟

با اینکه مدار ایستگاه های فضائی در چندصد کیلومتری سطح زمین است معهذا بی وزنی کامل در داخل آنها برقرار است.  از سوی دیگر، طبق رابطه ای که برای شتاب جاذبه قبلاً نوشتیم، میدان جاذبه در اطراف زمین به هیچ وجه کوچک نبوده (چه رسد صفر) و نظراً در بینهایت به صفر میرسد.  ظاهراً تناقضی وجود دارد ولی واقعاً هیچ تناقضی نیست!  اصلاً لازم نیست به فضا رفته تا بی وزنی را تجربه فرمائید.  همینجا در نزدیکی خودمان نیز میتوانید آن را بیازمائید.  کافیست وارد آسانسور در طبقات فوقانی منزل شده دستور فرمائید کابل آن را پاره کنند.  برای لحظاتی شما هم طعم شیرین بی وزنی را تجربه خواهید کرد، البته اگر پایان تراژیک آن را پذیرا باشید.  هرچه ساختمان مرتفع تر باشد این لحظات خوش ثانیه های بیشتری دوام میآورد.  طی این مدت شما در دستگاه مختصات وابسته به آسانسور کاملاً بدون وزن هستید ولی نسبت به زمین زیر پا همچنان وزن دارید.  یادآور میشویم که آسانسور ساقط شونده یک دستگاه شتابدار است که طبعاً قوانین نیوتون در آن کارساز نیست ( اصطلاحاً دستگاه اینرسیال نیست).  اما ایستگاه فضائی مانند همه ماهواره ها در حال یک سقوط بی پایان بسمت زمین (و لذا دستگاه شتابدار) است و خوشبختانه برخوردی هم به زمین ندارد.  از همین رو فضانوردان مقیم آن تا هر چند وقت که بخواهند از این سقوط دائمی و لذا بی وزنی لذت خواهند برد.  اتفاقات بسیار جالب دیگری هم را شاهد خواهید بود که چون قبلاً بطور مشروح در جای دیگری گفته ام تکرار نخواهم کرد.

نتیجه اخلاقی:  لذت چند ثانیه ای داخل آسانسور ساقط شونده قیاس از لذت دنیا پرستان است.  لذت جاودانی داخل ایستگاه فضائی قیاس از لذت آخرت اندیشان است!

وزن شما روی خورشید

وزن شما روی خورشید چقدر است؟

وزن از جنس نیروست و لذا حاصلضرب جرم در شتاب است.  یعنی:

P= m . g
که در آن  m  جرم جسم و   g شتاب جاذبه است که روی کره زمین ما برابر    9.8 متر بر مجذور ثانیه است.   این شتاب جاذبه ناشی از گرانش جرم سماوی بوده و طبق رابطه زیر با جرم و شعاع جسم فلکی نتناسب است:

g=G.M/R²

 که در آن G  ثابت جهانی گرانش و برابر  6.67E-11 در آحاد   SI  میباشد.  با قرار دادن جرم زمین ( 5.97E24 کیلوگرم) و شعاع زمین ( 6370 کیلومتر) در رابطه فوق مقدار شتاب جاذبه روی کره زمین دقیقاً  9.8 متر بر مجذور ثانیه بدست میآید.  اکنون اگر اطلاعات خورشید را در آن قرار دهیم یعنی    2.0E30  کیلوگرم و   700000  کیلومتر، شتاب جاذبه روی سطح خورشید چنین بدست میآید:

g (sun) = 270 m/s²

ملاحظه میشود که شتاب جاذبه روی خورشید حدود  30 برابر بزرگتر از آن زمین ما میباشد.  از آنجا که جرم یک جسم توده موجود در آن بوده و ربطی به محل قرار گرفتن آن ندارد، لذا نتیجه میشود که مثلاً یک آدم 100 کیلوئی روی زمین در روی خورشید حدود 3 تن وزن پیدا میکند.  اشتباه نشود!  وقتی میگوئیم آدمی با وزن 100 کیلو با تساهل منظورمان وزن 100 کیلوگرم نیروست.  این نیرو روی سطح خورشید حدود 30 برابر بیشتر میشود.  لذا اگر از آسیب حرارت خورشید صرفنظر و فرض کنیم سطح آن نیز جامد است در این صورت ایستادن آدمی با جرم 100 کیلوگرم روی خورشید بسیار سخت بوده چه رسد به راه رفتن روی آن!  مثل آن میماند که روی زمین خودمان آدمی را زیر بار 2900 کیلو بار قرار دهیم!!

اما چند پرسش جالب برای شما:

1- اگر خورشید تبدیل به یک ستاره نوترونی شود در این صورت وزن شما چقدر میشود؟

2- در داخل ایستگاه فضائی که خیلی هم دور نیست چرا وزن ناگهان ناپدید میشود؟

شمع و نیروی گریز از مرکز

چرا شعله شمع برخلاف نیروی گریز از مرکز است؟

مدتی پیش دوست بسیار عزیزی پرسش فوق را مطرح کرد که اینک با تأخیر پاسخ میدهم.  بطور خلاصه هر چه هست زیر سر قانون اینرسی است.  یعنی آنچه در حرکت است (در غیاب منتجه نیروها) علاقمند است همچنان حرکت خود را به خط مستقیم ادامه دهد.  و آنچه هم ساکن است مایل به ادامه سکونت است مگر به زور وادارش کنید!  لذا اگر سطحی کم اصطکاک در اتوموبیل خود تعبیه کرده و روی این سطح چیزی قرار دهید هنگام پیچیدن سر پیچ ها جسم در جهت عکس میلغزد، درست همانطور که بدن شما به همان سو متمایل میشود.  در واقع این ماشین شماست که بزور مجبورش کرده اید بپیچد ولی اشیاء درون آن مایلند همچنان در همان راستای قبلی ادامه مسیر داده و لذا بسمت مخالف حرکت کرده و اگر اصطکاک نبود و اگر بدنه ماشین مانع نمیشد به بیرون پرتاب میشدید.  حال اگر میله ای را با یک نخ به سقف داخلی ماشین آویزان کرده باشید خواهید دید که اگر به چپ بپیچید میله آویزان بسمت پنجره راست متمایل شده توگوئی میخواهد از آن سمت فرار کند.  پائین میله بسمت راست، ولی بالای میله بطرف چپ تمایل دارد.  حال میله را با یک شمع روشن تعویض کنید.  چه خواهید دید؟  عیناً همان ماجراست، منتهی بدنه شمع بسمت راست متمایل ولی شعله در راستای قائم بسمت چپ متمایل میگردد.  در حالت سوم فرض کنید شمع را محکم در دست گرفته اید.  طبعاً مشاهده میکنید شعله به جای راست بسمت چپ متمایل است.  همه چیز منطقی مینماید و پارادوکسی وجود ندارد.  راستش را بخواهید نیروی گریز از مرکزی هم وجود ندارد و اصل همانا همان قانون اینرسی کذائی است.  اینبار خودتان امتحان کنید!

بومی سازی

بومی سازی

این روز ها این اصطلاح زیاد به گوش میرسد و بویژه در محیط های رسانه ای بحث های دامنه دار بر سر اینکه علم را چگونه بومی کنند در گرفته است.  فعلاً بیشترین تلاش روی علوم انسانی متمرکز است و احتمالاً علوم دقیقه در نوبت بعدی قرار دارد.  واژه "بومی" در اصل صفت نسبی است برای "بوم"  یعنی محل.  و بومی کردن یعنی مثل اهالی محل درآوردن.  حال ببینیم میتوان در این زمینه کمکی برای هرچه روشن تر شدن موضوع انجام داد یا خیر؟.  تلاش خود را خواهیم کرد.   

  در گذشته ها شاهد نمونه هائی موفق در زمینه بومی سازی برای دامداری و کشاورزی بوده ایم.  مثلاً گاو نژاد هولشتاین که به شیر دهی فراوان معروفیت داشت به ایران آوردند و بومی شد.  یعنی به اقلیم این مملکت خو گرفت و در اینجا زادوولد کرد ولی همچنان خاصیت اصلی خود را حفظ کرده و به تولید شیر فراوان ادامه داد.  متشابهاً در زمینه کشاورزی نیز انواع بذر های پربازده و مقاوم در برابر آفات به ایران آورده و اصطلاحاً بومی شد.  نسل های بعدی این نباتات همچنان همان اصالت خوب خود را حفظ و کشت آنها به کشاورزان توصیه گردید.  اگر این اقدامات در ایران موثر واقع نمیشد و مثلاً بذر های وارداتی در آب و هوای این کشور انتظار لازم را برآورده نمیساخت بومی سازی آنها به نتیجه نمیرسید و تلاش مزبور متوقف میشد.  صد البته، برعکس، نباتاتی هم از ایران به دیگر کشورها رفته و در آنجا بومی سازی شد (مثل انار و زعفران).  همانطور که گاهی بومی سازی به شکست میانجامید گاهی هم موفقیت آمیز بوده و نتیجه حتی از اصل خود نیز بهتر از آب در میآید.  جالب اینکه تنباکو، گوجه فرنگی، و ذرت از جمله نباتات وارداتی از قاره آمریکاست که در کشور ما و بسیاری جاهای دیگر بومی شده و اتفاقاً بهتر از نوع اولیه از آب درآمده.   لذا، اصطلاح بومی سازی در اموری مانند کشاورزی و دامداری بکار رفته و میرود و کاملاً جاافتاده و بهرحال قابل فهم است. 

  اما در تکنولوژی چه انتظاری داریم؟  مثلاً سالها پیش اتوموبیل "هیلمن-هانتر"  را از کشور دیگری وارد و آنرا بومی کرده پیکان نام نهادیم.  خوب این یعنی چه؟!  آیا با آب و هوای اینجا خو گرفت؟  و یا به زبان محلی صحبت کرد؟  تنها تفاوت مهم آن بود که این یکی از سمت راست خیابان حرکت میکرد و نه مثل جدش از سمت چپ.  اگر تکنولوژی آن را هم ارتقاء داده بودیم باز نمیشد به آن بومی سازی اطلاق کرد.  گو اینکه برخی مشخصات پیش پا افتاده مثل حرکت برف پاکن میبایست عوض میشد و مطابق استاندارد داخلی میشد که نشد.  در هر حال همه این تغییرات چه خوب چه بد از نوع فنی است و اگر در جهت بهبود صورت گیرد میگویند آن را ارتقاء داده ایم و نه بومی!  نهایت امر آنست که گفته شود کارخانه فلان اتوموبیل را در کشور دایر و با نیروی انسانی بومی آنرا اداره میکنیم.  بهر روی این انتقال تکنولوژی از جائی به جای دیگر مشابه بومی سازی در دامداری و کشاورزی نیست و تنها باید آن را انتقال تکنولوژی  نامید و نه هیچ چیز دیگر.

  اما در زمینه علوم چطور؟  مثلاً ریاضیات را در نظر آوریم که در همه جای دنیا ریاضی است.  آیا کارکرد و خصوصیات ریاضی در جاهای مختلف، مختلف است؟  طبعاً پاسخ منفی است.  شمارش اعداد طبیعی همواره صعودی و هر بار یکی اضافه میشود.  منتهی نام های اعداد بین فارسی زبانان و زبانهای لاتین متفاوت است.  ریاضیدانان دنیا با هر مذهب و عقیده  همه در ارتقاء این علم سهیم بوده اند و لی مراد هیچکدام بومی سازی نبود.  بیائید یک لحظه فرض کنیم ریاضیات را در ایران بومی کرده ایم.  ببینیم چه دستآوردی داشته است؟    آیا برای آن علائم فارسی قرار داده ایم ؟  که باز هم مفهوم آن تغییری نکرده است.  مثلاً به جای علامت  2 فرنگی،  علامت 4 فارسی را قرار دهیم.  معهذا همچنان دو واحد بعلاوه دو واحد چهار واحد است بهر نام و علامت که بنامید.  لذا با تغییر اسامی نیز دستآوردی نخواهیم داشت.  آیا ریاضیات جدیدی خلق کرده ایم؟  اگر چنین باشد آن نیز درجای خود ریاضی بوده و زهی سعادت که سهمی در توسعه این علم داشته ایم.  عزیزان!  بهترین دستآورد ما شراکت هرچه بیشتر در توسعه علم و فن آوری است نه بازی با کلمات!   

  در علوم دیگر نیز وضع از همین قرار است.  قانون اینرسی در فیزیک را چه نیوتون انگلیسی کشف کرده باشد چه فلان دانشمند اسلامی و یا بهمان حکیم یونانی همه یک معنی میدهد و مسیحی و اسلامی و عربی و یونانی و ... ندارد.  علم یک موضوع یگانه است و تلاش علمی تلاشی است سیستماتیک برای کشف شبکه ترتب حوادث عالم.  همین!   آقای عبدالسلام برنده جایزه نوبل فیزیک در زمینه اتحاد نیرو ها، هیچگاه ادعای فیزیک اسلامی نکرد و یا ادعای بومی کردن علم در کشور مادری خود را نداشت.  تقسیم بندی علم به این یا آن دین کاربردی ندارد چه اینکه اگر موضوع ما علمی واقعی باشد که تاج سر همه والا فقط سرگذشتی است تاریخی ولاغیر.  البته گاهی رسم است که به علت خاستگاه آن، بگوئیم علم غربی یا علم شرقی یا ریاضی هندی و امثال آن.  اما به هیچ وجه به معنی اختصاصی بودن (بومی بودن!) آن به یک قلمرو خاص نیست بلکه از نظر تاریخی سیر تحول علم در قلمرو خاصی منظور بوده است و بهتر است مثلاً بگوئیم سیر تحول علم در غرب و نه علم غربی.  مثلاً چون دنیا ایده رقم صفر (تهی) را از هند اقتباس کرده بگوئیم ریاضیات هندی شده؟!  خلاصه مطلب اینکه "بومی بازی" میکنیم و نه بومی سازی!

  اما در زمینه علوم انسانی حرف و حدیث بسیار است.  اگر بپذیریم که انسان موجودی یگانه است، در این صورت موضوع علوم انسانی نیز مثل فیزیک و ریاضی علمی واحد بوده و شرقی و غربی ندارد (البته جز بخش هائی که خارج از چارچوب علمی بوده و مد نظر ما نیست).  اما اگر منظورمان طرز تکلم و السنه ای که انسان مناطق مختلف تکلم میکنند باشد در این صورت ممکن است ادعا شود برای هر زبان، انسان متفاوت و علوم انسانی متفاوت داریم.  ولی صاحبنظران با این نظر موافق نبوده میگویند برای آن راهکار دیگری است و آن "علم گرامر" یا رشته زبان شناسی است که این مقصود را فراهم میآورد.  متشابهاً برای تفاوت در فرهنگ و ادبیات نیز رشته های مرتبط بوجود آمده که موضوع آن بررسی و مطالعه فرهنگ و ادبیات ملل است.  ولی اگر خصوصیات اصلی انسان از دیدگاه آنچه انسان را متمایز کرده مد نظر باشد این خصوصیات تقریباً در همه جا مشترک بوده و به رنگ پوست و مو ..و سایر عوارض بستگی ندارد.  دیر زمانی، این تفاوت ها دامن زده میشد و دلایلی هم بر له آن ارائه میشد که اغلب بر جنبه های فرعی انسان دلالت داشت.  اما آن خصوصیات بسیار اساسی که انسان را انسان کرده و عملاً در همه انسانها مشترک است ربط زیادی به دین و فرهنگ و شرقی و غربی ندارد.  همه انسانها آزادی را دوست داشته از حبس و شکنجه رنج میبرند.  همه از دوستی و مودت لذت برده و از جنگ و پریشانی نفرت دارند.  و قس علیهذا.  البته نوع تربیت و تداوم تربیت زیر یک فرهنگ خاص  این خصوصیات را کمی شدید یا ضعیف میکند و از همین روست که به تعامل بین  فرهنگ ها و گفتگوی بین تمدن ها توصیه شده تا در صورت لزوم جوامع انسانی با درک اختالاف ها بتوانند فاصله ها را اصلاح کنند.

  و بالاخره در زمینه هنر نیز شاید نتوان برای بومی سازی مستمسکی محکم پیدا نمود.  از هر چه بگذریم، هنر به مثابه جریان سیالی است که بین فرهنگ ها و ملل جریان دارد.  شما میتوانید آنرا بپذیرید یا نپذیرید.  اگر هنری مورد علاقه بود میتوانید آن را بخرید و یا سعی کنید یاد بگیرید و خود آن را تجربه کنید و یا ...  .  راستش نهایت آنکه آن را بدزدید!  چینی ها هیچگاه فوت و فن لعابکاری و سرامیک سازی خود را به خارجی ها بروز نمی دادند.  اما بالاخره از آنجا که هیچ رازی برای ابد پنهان نمیماند، دیگرانی آن به لطایف الحیل یاد گرفته به کشور خود انتقال دادند (یا اگر بخواهید "بومی" کردند!).  مهم نفس عمل است زیر هر نام که بخواهد باشد.  شاید تا حدودی هنر نیز با تکنولوژی مشترکاتی داشته باشد و لذا همان نتیجه گیری هائی که قبلاً برشمردیم اینجا هم صادق باشد.

  نتیجه:  چه با کاربرد عبارت "بومی سازی" موافق باشیم چه نباشیم آنچه مهم است نفس عمل است.  در یک کلمه، بیائید آنجه را خوبست، هر کجا هست، اقتباس کنیم و آنچه را هم باعث بهتر شدن آن میشود (و به عقلمان میرسد) بدان اضافه کنیم.   آنچه را برای خود خوب و مفید میدانیم برای دیگران هم بخواهیم بدون آنکه تحمیل باشد.  در راه کسب علم و فن آوری شعار و شعارزدگی سم قاتل است.  محتوا را بر شکل ارجح بدانیم. 

تکلمه ای بر واکنش زنجیری

تکلمه ای بر واکنش زنجیری

پس از بحث "واکنش زنجیری" عده ای تسری و کاربرد آن را در موارد دیگر جویا شدند.  اتفاقاً ما هم  در این وبلاگ علاقمندیم که کاربست قوانین علمی را در سایر رشته ها بویژه در مباحث اجتماعی بیازمائیم.  دوستان هم میتوانند راهنمائی کنند.

  یکی از این موضوعات رشد دانش بشری است که شباهت هائی با مطلب قبلی دارد.  به این معنی که روند افزایشی دایم التزاید تصاعدی دارد.  واقعاً این رشد را هرروزه شاهدیم و بقدری شدید است که گاهی انفجار اطلاعات خوانده اند.  اما با همه نقاط مثبتش جستجوگر را در تشخیص و گزینش اطلاعات درست کمی کند و مردد میکند.  گو اینکه در استفاده از موتورهای جستجوگر، گزینه هائی که در صدر لیست طویل گزبنه ها قرار دارد معمولاً پر استفاده ترین و سرراست ترین است.  در گذشته های دور نیز همین روند افزایش برقرار بوده منتها بجای هر روزه افزایش آن هر چند صد سال قابل درک بوده (مشابهت با تسری آتش زغال در منقل کباب در اوایل کار!).

  نمونه هائی هم در بحث اندیشمندان داریم.  داستان جلال الدین محمد بلخی و مولانا شدن وی نیز شباهت هائی با بحث فوق دارد.  وی در آغاز کار فقیه عالیقدری بود که کارش منحصر به مجالس وعظ و درس بوده و بنا نبود به راهی رود که بعداً رفت.  اما در این ایام پتانسیلی را در خود داشت که هنوز به مرحله فعلیت نرسیده بود.  چشمه ای خارجی لازم بود تا واکنش زنجیری را در وی آغاز نماید.  و این چشمه آدمی مجهول الهویه بود به نام شمس تبریز که آمد و جرقه ای در جان مولانا زد.  ناگاه فعل و انفعال زنجیری آغاز شد و در مدت کوتاهی مبدل به آتشفشانی شد.  پیش بینی عطار به واقع پیوست.  زمانی که جلال الدین نوجوان، همراه پدر و کاروانیان از راه بلخ از نیشابور میگذشتند عطار به پدر گفت: " به زودی این کودک آتش در سوختگان عالم خواهد زد" .  جرقه ای که شمس زد بزودی گسترش یافت و متکی به وجود خود ادامه یافت، بطوریکه حتی حضور شمس نیز لازم نبود.  گوئی شمس خود این را نیز دریافته بود و خیلی زود محیط قونیه را ترک و چنان غیب شد که هرگز از وی خبری نشد.  ولی شعله ای که در مولانا گرفت در غیاب چشمه خارجی همچنان ادامه یافت و به مثابه یک واکنش زنجیری خود کفا هردم گسترش یافت.  مثنوی معنوی حاصل این دوران است. 

لینک فیزیک بهداشت

http://www.orau.org/documents/ivhp/health-physics/anlhp.pdf

لینک فوق برای مطالعه بیشتر شما توصیه میشود.

تجزیه تا کجا؟

تجزیه یا ترکیب !؟

زمانی بحث در باره بزرگترین شتابدهنده دنیا بود که در مسیر دستیابی به راز بنیادی ترین ذرات بنیادی بوده و هنوز اطلاعات بیشتری در راه است تا در این زمینه روشنگری کند.  دوستان اغلب تصور میکنند که با دست یافتن به این اطلاعات دیگر همه چیز برای ما روشن شده و پرده از همه چیز برداشته شده و ما از ساختمان همه چیز مطلع شویم.  در حالیکه واقعاً اینطور نیست.  درست است که ممکن است در راستای تجزیه به دانش ذره ای که همه چیز از آن بوجود آمده برسیم، لیکن یادمان باشد در جهت مخالف تجزیه ترکیب را داریم.  این سوی قضیه هم بهمان نسبت مهم است و بخشی از کار محققین در این سمت است.  درست است که خواص دو عنصر بسیط کلر و سدیم را نیک میدانیم اما خاصیت نمک طعام را نمیتوان از این اطلاعات بسیط استنتاج کرد.  این دو عنصر سمی به ماده ای مفید برای حیات میانجامد که به هیچ روی شباهتی به هیچکدام ندارد!  البته نمک باعث فشار خون و عوارض دیگری نیز هست اما کارشناسان اعتقاد دارند کلرور پطاسیم آن مشکلات کلرور سدیم را نداشته و برای سلامتی نیز مفید تر است.  این در حالیست که سدیم و پطاسیم که هردو در یک ستون جدول عناصر هستند و بسیار شبیه هم اند.  با تجزیه اتمهای سدیم و کلر به الکترون و نوکلئونهای سازنده آن به هیچ وجه به خواص این دو عنصر نخواهیم رسید چه رسد به خاصیت نمک طعام!  یا مثلاً آب از ترکیب دو گاز هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده که از زمین تا آسمان با خواص دو ماده سازنده آن متفاوت است!  توجه کنید که تمام مظاهر طبیعت در سرتاسر گیتی از کنار هم قرار گرفتن حدود 90 عنصر طبیعی شکل گرفته اند.  بد نیست بدانید که عمدتاً فقط با چهار عنصر  C, N,O,H خیل عظیم ترکیبات آلی که پایه حیات است بوجود میآید.  با توجه به گفتار های پیشین، میتوان حدس زد که شکل های مختلف کنار هم قرار گیری این عناصر چه حالت های بسیار متنوعی را میتواند بسازد.  اینهمه تنوع حیات معلول ژن هاست که راز آن خود در ملکول های بزرگ DNA نهفته است که عناصر اصلی تشکیل دهنده آن همین چهار عنصر میباشد! 

  به مثال ساده تری بپردازیم.  همه ما در محیط شهری انواع مختلف ساختمان با شکل های متنوع را شاهد هیتیم.  ولی همه آنها از آجر ساخته شده اند.  آیا با شناخت کامل آجر میتوان به شناخت یک ساختمان مسکونی خاص رسید؟  واضح است که شناخت آجر ما را به اطلاعات درباره  شکل و آرشیتکتور ساختمان راهنمائی نمیسازد.   و متقابلاً با خراب کردن و تجزیه ساختمان به آجر های سازنده آن هیچ اطلاعی از خواص اولیه ساختمان و اینکه مثلاً چند طبقه یا چند خوابه بوده و فضای داخلی آنها چگونه بوده به ما نمیدهد.  متشابهاً  فقط به صرف کسب دانش اتمها و ملکولها نمیتوان اینهمه شکلهای مختلف حیات را پیش بینی کرد.  شاید این بحث به نوعی ما را با گفتار های قبلی پیوند میدهد که دیدیم فقط از ترکیب تعداد محدودی حروف الفبا عملاً بینهایت مطالب مختلف ساخته و پرداخته میشود.   شما همان حروف الفبائی را در اختیار دارید که حافظ در اختیار داشت و به خلق آن دیوان بینظیر منتهی شد.  شما نه تنها نمیتوانید چیزی شبیه آن خلق کنید بلکه حتی یک بیت آنهم را نمیتوانید با پشت هم قرار دادن الابختی حروف بسازید زیرا دیدیم با چه احتمال ضعیفی روبروست. 

  مثال دیگر در رابطه با کامپیوتر است که همه از توانائیهای خارق العاده آن آگاهند.  وجود آن در زندگی امروزی بقدری ضروری است که تصور زندگی بدون آن  تقریباً غیر ممکن است.  از تلفن گرفته تا کنترل ترافیک تا کنترل فرودگاه ها، هواپیما ها، کشتی ها، اتاق عمل، ساخت اینهمه مصنوعات کارخانه ای و خلاصه تمام ارکان زندگی امروزی بدون دخالت آن ناممکن است.  اما جالب است که این همه قدرت فقط متکی به ترکیبات مختلف صفر و یک ناقابل است!!  کوچکترین آجر سازنده رایانه یک بیت نام دارد که دو حالت روشن و خاموش را تشکیل میدهد.  هر 8 بیت یک بایت و هر 4 بایت یک "کلمه" را در اصطلاحات رایانه تشکیل میدهد.  ترکیبات مختلف "کلمات" رایانه ای دنیائی از کار های مختلف را اجازه میدهد.  امروزه هوش مصنوعی بر پایه رایانه ها میرود تا مکمل هوش طبیعی شده و بلکه از آن هم پیشی گیرد.  کسی چه میداند.  اعجاز و شگفتی که در این کار وجود دارد کم از شگفتی حیات و ترکیبات عناصر نیست و دستکم همان شگفتی را برمیانگیزد.

روان سنج

اندازه گیری سطح روانی مردم

گفتیم که هدف ما دخالت دادن روش علمی در مسائل روزمره اطرافمان است.  البته تاکنون این روش در مورد خیل عظیمی از مسائل قبلاً کار شده و نیاز به بازگوئی نیست.  در گذشته ها پدیده ها اغلب بصورت کیفی بیان میگردید زیرا چاره ای نبود و روش های علمی اینگونه فراگیر نشده بود.  مثلاً قدما در مورد سردی و گرمی هوا فقط اکتفا به همین سطح کیفی داشتند و تفاوت دمای 18 درجه از 20 درجه غیر ممکن بود.  متشابهاً برای کیفیت آب به بیان اینکه آب زلال است یا دارای سختی است کفایت میکردند زیرا ابزار امروزی را برای تعین دقیق کیفیت آب آنطور که امروز در دست داریم نداشتند.  زندگی امروزی ما به برکت این روش های علمی صد البته راحت تر و طبعاً عمر ها هم طولانی تر شده و صد البته تبعاتی هم داشته که با عقلانیت قابل حل است.  اکنون ببینیم که آسایش روانی را هم میتوانیم تا حدودی بصورت کمی و قابل اندازه گیری بیان کنیم؟!  شاید بله و شاید هم نه ولی ما در هر صورت سعی خود را خواهیم کرد. 

   در نگاه اول بنظر میرسد که تشویش مردم با تعداد چیز هائی که بخواهند مخفی بدارند متناسب است.  یعنی هرچه تعداد مواردی که ذهن ما را برای مخفی نگاه داشتن آنها مشغول کرده بیشتر باشد، درجه نگرانی و تشویش خاطر ما بیشتر و بیشتر خواهد بود.  ما  این تعداد را با پارامتر N نشان میدهیم.  طبعاً بزرگ بودن N حاکی از نگرانی زیاد شخص است.  ولی این تعداد  با چه متناسب است؟!   این مقوله با محیط زندگی مرتبط است.  مثلاً اگر در جامعه ای آب خوردن در ملاء عام ممنوع باشد این مطلب ساده نیز به خیل آن موارد قبلی اضافه میشود.  تصور کنید داشتن زیرپوش قرمز رنگ از ممنوعیات باشد.  در اینصورت شخص پوشنده آن مدام در طی روز در تشویش و نگرانی از مبادا فاش راز و دستگیری و رسوائی است.  و یا در منزل امن خود زمان استراحت هم نگران از مبادا نگاه دزدکی همسایه و فاش شدن راز.  لذا به زبان ساده تعدد موارد استرس زا در جامعه یکی از فاکتور های مهم است بویژه آنکه این موارد در تقابل با عقل سلیم نیز باشد.  در اینجا بی اختیار به یاد فیلم "فارنهایت 451" میافتم (بر اساس کتابی بهمین نام) که در آن مردم از خواندن کتاب نهی و داشتن آن جرم بزرگی تلقی شده و پس از کشف آتش زده میشد.  بچه ها در مدارس اصول اولیه فنی را میآموختند ولی تا آن حد که امورات جامعه مرتفع شود.  با علم و بویژه علوم انسانی و ادبیات مطلقاً نمی باید سروکاری داشت.  روشنفکران و دگر باشان لاجرم به جنگلها پناه برده و هر یک با حفظ کردن یک کتاب و زمزمه و تکرار آن خود بصورت کتابی شفاهی تبدیل شده و سعی در انتقال به نسل بعدی و زنده نگاهداشتن گنجینه هنر انسانی داشتند. 

   باری، اما از سوی دیگر، نه تنها تعداد پنهان نگاهداشته ها   N مهم است بلکه بین آنها درجات مختلفی هم وجود دارد که البته میزان این درجات باز به محیط بستگی دارد.  در کشوری ممکن است تعداد این موارد اندک و فقط منحصر به قتل، دزدی، کلاهبرداری و امثال آن شود در حالیکه در جائی دیگر نه تنها یک لیست طویل را شامل باشد بلکه درجات آن هم غیر عقلائی باشد.  مثلاً صحبت عادی در باره بعضی چیزها تابو بوده و سنگین تر از ارتشاء و دزدی تلقی شود.  و یا دزدی های سنگین جرم سبکتر و سرقت های کم اهمیت سزای سنگین تری داشته باشد.  بهر حال هر طور که باشد باید به هر یک از آنها وزنی مانند  w_i نسبت داد.  این وزن (درجه اهمیت) میتواند عددی بین صفر و یک باشد.   لذا میتوان تصور کرد حاصل جمع کلیه این اوزان برابر با درجه استرس فرد باشد.   یعنی:  

W = Σw_i

 که در آن  W  اندیسی برای اندازه گیری میزان تشویش است و برابر جمع وزن کلیه موارد تنش زا از 1 تا N  است.  خوشا به حال آنان که این عدد چیزی نزدیک صفر باشد.  و چه سعادتمند جوامعی که میزان این عدد برای قاطبه مردم آن عدد کوچکی باشد.  چنین جوامعی را از دیدگاه آرامش فکری میتوان جامعه ای سالم نامید.  بد نیست شما هم ببینید آیا از این نظریه چیزی دستگیرتان میشود یا خیر.

بعدالتحریر:  اگر بخواهیم دقیق تر باشیم، و کمی هم مشکلتر کرده باشیم، لازمست یک ضریب تناسب  K را هم دخالت دهیم یعنی:

W =K. Σw_i  

_{که در آن ضریب تناسب عمدتاً به محل جغرافیائی زندگی بستگی دارد و میتواند کوچک یا بزرگ باشد.}

جایزه بزرگ

پرسش بزرگ با جایزه بزرگ

پاسخ درست و علمی این پرسش را برایم بفرستید و منتظر دریافت یک جایزه خوب باشید!

   اگر خاطرتان باشد،  در بحث پیشین به انواع واکنش های زنجیری اشاره داشته و مختصراً توضیح دادیم.  اما اگر دقت کرده باشید یک تفاوت بسیار بزرگ بین واکنش زنجیری در عمل شکافت هسته با سایر واکنش های زنجیری در قلمرو واکنش های شیمیائی وجود دارد.  این تفاوت در خصوص جرم بحرانی است، یعنی کوچکترین توده ماده که واکنش زنجیری خود کفا (self sustained chain reaction)در آن امکانپذیر میباشد. با اینکه در مورد واکنش های شیمیائی صحبتی از جرم بحرانی نیست، لیکن برای شکافت هسته ای با نوترون قائل به جرم بحرانی هستیم.  مثلاً باروت سر چوب کبریت را هرچقدر هم ریزتر کنیم باز همچنان واکنش زنجیری خود کفا صورت میگیرد در حالیکه برای توده ای که واکنش زنجیری خود کفای هسته ای باید در آن صورت گیرد اینطور نیست!

پرسش بزرگ:  چرا برای واکنش شکافت هسته ای محدودیت جرم بحرانی وجود دارد؟!

واکنش زنجیری

واکنش زنجیری در عمل

هرکه تیتر بالا را بخواند احتمالاً مسائل مربوط به شکافت هسته و امثالهم در ذهن او تداعی میشود در حالیکه منظور ما کلی تر است.  ما معمولاً چیزهای ساده تر بنظرمان نمیآید و بسادگی از زیر چشمانمان لیز میخورد.  در این بخش مایلیم بدانیم این واکنش زنجیری شامل چه چیزهای دیگری نیز میشود.  در واقع با ساده ترین آن هر روز مواجه هستیم.  و آن همانا کبریت زدن هر روزه ما برای روشن کردن اجاق خوراکپزی و امثالهم است.  البته در اغلب شهر های ما این کار رو به فراموشی است زیرا این اجاق ها دارای فندک خودکار است و این آخرین کاری هم که به کبریت زدن محتاج بود دارد از صحنه کنار میرود.  بهرجهت اگر تاکنون کبریت زده باشید ناظر یک واکنش زنجیری بوده اید.  واکنش زنجیری یعنی واکنشی که برای ادامه کار خود به عامل خارجی نیازمند نباشد.  البته استثنائاً فقط در لحظه اول به یک عامل خارجی نیاز هست.  در مورد کبریت، با کشیدن باروت سر چوب کبریت گرمای لازم برای انفجار اولین ذره باروت فراهم آمده و در لحظات بعدی شاهد ادامه خود بخود واکنش و تسری گرمای حاصل از انفجار هر نقطه به نقطه بعدی هستیم.  مدت تکمیل واکنش به اندازه کافی کند است که بخوبی جریان واکنش زنجیری را بچشم میبینیم.  روشن کردن اجاق گاز با کبریت نیز نمونه دیگری است که چون قدری سریعتر است به چشم ما آنی میرسد در حالیکه به محض اینکه اولین ملکول گاز با اکسیژن ترکیب شود (که البته نیازمند شعله کبریت ماست) سایر ملکولهای همسایه با کمک انرژی آزاد شده از اولین واکنش، با اکسیژن محیط ترکیب و در مدت کوتاهی شعله کامل میشود.  برای شروع واکنش حتی یک جرقه ناقابل نیز تکافو میکند چون  کافیست فقط برای ترکیب دو ملکول انرژی لازم مهیا باشد.  لابد این هشدار را شنیده اید که در منزل اگر بوی گاز را شنیدید هرگز کلید یرق را نزنید (و اگر روشن است خاموش نکنید!) چه اینکه کوچکترین جرقه ناشی از اتصال برق برای راه اندازی واکنش زنجیری کفایت میکند.  جوشکاران کم توجه که مخازن خالی از نفت را تعمیر میکرده اند این مطلب را با هزینه زیاد متوجه شده اند.  بوی نفت پیچیده در یک تانکر خالی وقتی با اکسیژن کافی مخلوط شده باشد فقط منتظر یک جرقه کوچک است.  بنابراین انفجار در حقیقت خود یک واکنش زنجیری است که بر حسب مورد میتواند مثل آتش گرفتن باروت سر کبریت بقدر کافی کند باشد.  و یا میتواند مانند انفجار گاز و سوخت های فسیلی سریع باشد.  و یا مانند تی ان تی و مواد منفجره بسیار سریع  و یا در نهایت به انفجار ناشی از شکافت هسته ختم میشود که بسیار بسیار سریع است.  در مورد اخیر قبلاً در جای دیگر مثالهائی زده شده که آموزنده است. 

   همه انواع واکنش زنجیری در یک امر با هم مشترکند و آن همانا نیاز به چشمه خارجی برای آغاز عملیات است.  این چشمه یا عامل خارجی از حیث شدت میتواند بسیار ضعیف باشد ولی بدون آن واکنش قطعاً آغاز نمیشود.  چوب کبریت بخودی خود مشتعل نمیشود مگر با دادن یک گرمای اولیه به یک نقطه آن.  انفجار مخلوط گاز و اکسیژن شروع نمیشود مگر با یک جرقه یا نزدیک کردن چوب کبریت مشتعل به آن.  فراموش شد بگویم یک واکنش زنجیری خیلی کندتری هم داریم و آن "سوختن" است.  آتش گرفتن هیزم و امثال آن از آن جمله است.  کافیست با کبریت قسمتی از آن را داغ و به دمای اشتعال برسانیم.  باقی کار را واکنش زنجیری ادامه میدهد.  سوختن برخلاف انفجار از سطح آغاز میشود و لذا با قاعده نسبت "سطح به حجم" متناسب است.  بهمین دلیل برای روشن کردن یک توده هیزم (که دیر میگیرد) از یک توده خس و خاشاک استفاده میکنیم زیرا همانطور که قبلاً گفته ام هر چه ابعاد کوچکتر باشد، نسبت سطح به حجم بزرگتر و سرعت سوختن بیشتر میشود.  در نهایت چنانچه ماده سوختنی را چنان ریز کنیم که شکل گاز را بخود بگیرد با پدیده انفجار روبرو میشویم!   گاهی ذرات بسیار ریز ذغالسنگ در معادن ایجاد انفجار کرده است در حالیکه محال است با یک کبریت بتوانید یک تکه ذغالسنگ را آتش بزنید!  نکته دیگر که در سرعت واکنش موثر است دمای سوختن است.  هرچه ماده شیمیائی که قرار است سوخته شود در دمای بالاتری باشد سرعت واکنش بیشتر میشود.  نمونه آن کاغذ است که حتی در دمای اتاق نیز با اکسیژن ترکیب و میسوزد.  منتهی این سوختن بسیار بطئی است و متوجه ان نمیشویم.  اگر به کتابهای قدیمی پدر بزرگ (یا پدر جد) خود مراجعه کرده باشید دیده اید که لبه های بیرونی در معرض هوا چگونه زرد و ترد و شکننده شده است.  اما اگر با یک ذره بین گرمای خورشید را روی کاغذ متمرکز کنید میبینید چقدر سریع میسوزد.  سرعت انفجار و تکمیل عمل سوختن در ماشین های درونسوز بسیار مهم است.  برای یک کارکرد  خوب، سرعت انفجار باید بسی بیشتر از سرعت حرکت پیستونها باشد.  در مواد منفجره شیمیائی انفجار در حجم صورت گرفته و نیازی به اکسیژن محیط ندارد.  در یک ماده منفجره خوب سرعت واکنش زنجیری باید زیاد باشد و اصلاً انفجار با این خصلت معنا پیدا میکند.  در بحث های کلاسیک خود قبلاً گفته ام که گرمای ناشی از سوختن یک گرم چوب همانقدر است که انرژی حاصل از انفجار یک گرم تی ان تی!!   در مورد خاص شکافت هسته ای، چشمه اولیه که یک ماده مولد نوترون است بینهایت مهم است و به آن توجه خاص میشود.  تکثیر نوترونها مشابه داستان شطرنج است که یک پدیده تصاعدی است.  اگر در خانه اول یک گندم، در بعدی دو برابر و در سومی دو برابر قبلی قرار دهیم به خانه های وسطی که میرسیم  با یک کیسه گندم و در خانه های آخر با موجودی کل گندم دنیا طرف میشویم!  اما اگر در خانه اول بجای یکدانه یکصد دانه قرار دهیم  و با آن آغاز کنیم چه میشود؟  اگر به جای ضریب تصاعد 2 (که گاهی ضریب تکثیر نامیده میشود) از عدد کوچکتر یا بزرگتری استفاده کنیم آنگاه چه میشود؟  برای رسیدن به یک توده انبوه کدامیک موثرتر است؟  این جزئیات را مشروحاً در جای دیگری گفته ام (کتاب 111 پرسش)  ولی در اینجا به کیفیت مشاهدات علاقمندیم.  شکل دیگری از واکنش زنجیری را اغلب هنگام کباب درست کردن دیده ایم.  برای آماده کردن منقل آتش لازم است یک زغال کوچک برافروخته را لابلای زغالها گذارده و باد بزنیم.  این زغال کوچک همانا چشمه اولیه است که وجودش هرچند کوچک، ولی لازم و اجباریست.  باد زدن بدون وجود این چشمه اولیه بیهوده است.  اگر در خانه اول شطرنج چیزی نگذاشته باشید تمام خانه های بعدی صفر خواهد بود زیرا حاصلضرب صفر در هر عدد، صفر است.  همانطور که باد زدن را آغاز میکنیم میبینم که ظاهراً در گسترش آتش اثر چندانی ندارد و هر چه بر شدت بادزدن می افزائیم توگوئی بیفایده است.  اما در حقیقت واکنش زنجیری کاملاً در حال عمل است منتهی چون در مراحل اولیه است ( مثل خانه های ابتدائی در داستان شطرنج) گسترش آن ضعیف است و به چشم نمیآید.  پس از چندین دقیقه که آتش نیمی از پهنه منقل را فرا میگیرد متوجه چند برابری گسترش آتش میشویم و از این به بعد فقط چند لحظه کوتاه دیگر میخواهد که گستردگی آتش کامل گردد.  توجه میکنید که در مراحل نهائی وسعت گیری پهنه آتش خیلی نمایان تر از مراحل اولیه است.  حتماً شنیده اید که گاهی آتشسوزی جنگل ها از یک سیگار نیمسوخته آغاز شده است (که شاید بسختی باور میکردید) و بعداً چنان گسترده شده که مدتها ادامه یافته است. 

  نمونه های دیگری در حیطه بیولوژی سراغ داریم که کم و بیش از همین قواعد پیروی میکند.  برای ایجاد سرطان حضور یک سلول، بله فقط یک سلول، سرطانی کفایت میکند.  هر بار در تکثیر یک سلول به دو سلول با یک واکنش زنجیری لجام گسیخته روبروایم که اگر کنترل نشود فرجامی غم انگیز در پی دارد.  البته در عمل پس از اینکه غده سرطانی باندازه کافی بزرگ شود تغذیه سلول های میانی با مشکل مواجه شده و میمیرند.  اما سلولهای محیطی به گسترش خود کماکان ادامه میدهند.  لذا ضریب تکثیر  موثر اندکی کاهش مییابد ولی چه فایده که در این هنگام غده آنچنان بزرگ شده که به مرگ حامل خود میانجامد.  مثال دیگر در همین حیطه رشد تصاعدی جمعیت است که اگر مسؤلانه بدان پرداخته نشود به نتایج فاجعه بار می انجامد.  این فاجعه همانقدر واقعی است و بی خبری آنها که باید باخبر باشند همانقدر حقیقی که فی المثل زغالهای منقل کباب در مراحل اولیه با خوش خیالی تصور نمیکردند آن نیمسوز بیمقدار بعداً چنین جهنمی به پا کند!  این فاجعه همانقدر دردناک است که شخص حامل علائم اولیه سرطان با خوش بینی مفرط آن را نادیده گرفته و با بی توجهی خود را به کام مرگ اندازد.  البته او در این مورد فقط  مسؤل مرگ خویش است.  اما در مورد توده های جمعیتی سرطان گونه چه کسی مسؤل است؟  این مسائل و موضوعات زیست محیطی وابسته به آن بقدری مهم و حیاتی است که مقاله ای جداگانه را می طلبد.  کوتاه سخن آنکه منابع آب مصرفی، و منابع طبیعی اعم از زیر زمینی و رو زمینی پتانسیل محدودی داشته و بینهایت نیست.  این منابع با حفظ کیفیت باید برای نسل های متمادی در آینده نیز قابل استفاده باشد.  آتشسوزی جنگلها را باری میتوان خاموش ساخت اما توده های جمعیتی بی آب و نان را چگونه میتوان خاموش ساخت؟   برای تغییر برخی از تصمیمات نادرست امروز، فردا بسیار دیر است!!