X
تبلیغات
زولا

دنیای علم و تکنولوژی

اخبار و مقالات مربوط به دنیای علم و تکنولوژی ترجمه شده از منابع معتبر

مسایل حل نشده دنیای فیزیک

در سال 1900 فیزیکدان بریتانیایی لرد کلوین چنین گفت: "اکنون در فیزیک هیچ چیز جدیدی برای کشف کردن وجود ندارد. تمام آنچه باقی مانده اندازه‌گیری دقیق است." در طی سه دهه، مکانیک کوانتوم و نظریه نسبیت اینشتاین، دانش فیزیک را متحول ساختند. امروزه هیچ فیزیکدانی جرات اظهار این مطلب را ندارد که دانش فیزیکی ما ازدنیای پیرامون حتی نزدیک به تکامل است. در تباین با این امر باید گفت که هر کشف جدیدی قفلی است بر یک جعبه از معماهایی بزرگتر و بزرگتر از ابهامات فیزیکی. در این مقاله برخی از بزرگترین رازهای دنیای فیزیک معرفی شده است.


انرژی تاریک چیست؟

با وجودی که گرانش تمایل به درون کشیدن اجرام و آهسته کردن سرعت دور شدن کهکشانها از یکدیگر دارد، دنیا با سرعتی فزاینده منبسط می شود. برای توضیح دلیل این پدیده ستاره شناسان یک عامل نادیدنی را پیشنهاد کرده اند که با گرانش مخالفت کرده و فضا-زمان را به بیرون گسترش می دهد. این عامل نامرئی انرژی تاریک نام دارد. در پذیرفتنی ترین مدل از انرژی تاریک، آن را یک ثابت کیهان شناسی فرض می کنند: یک خاصیت ذاتی خود فضا که فشاری منفی وارد کرده و فضا را گسترش می دهد. برپایه نرخ اندازه گیری شده برای گسترش فضا، دانشمندان به این نتیجه رسیده اند که حدود 70 درصد جهان از انرژی تاریک تشکیل شده است. اما هیچکس نمی داند کجا باید به جستجوی آن برآییم.


ماده تاریک چیست؟

شواهد متقنی وجود دارد که حدود 84 درصد ماده موجود در دنیا هیچ نوری از خود ساتع نکرده یا جذب نمی کند. "ماده تاریک" قابل دیدن مستقیم نیست و هنوز به روشهای غیرمستقیم آشکارسازی نشده است. وجود ماده تاریک و خواص آن از آثار گرانشی وارد بر ماده مشهود، تشعشع و ساختار کیهان قابل اثبات است. دانشمندان بر این باورند که این ماده تاریک در مرزهای کهکشانها نقش غالب را دارد و شاید از ذرات چرجرمی با کنش ضعیف برهم (یا WIMP ها) تشکیل شده است. در سراسر کره زمین آشکارسازهای زیادی برای این ذرات نصب شده اند لیکن تاکنون نتیجه ای بدست نیامده است. یکی از تازه ترین مطالعات انجام شده چنین پیشنهاد نموده است که ماده تاریک ممکن است از جریانهای بلند ریزدانه در سراسر کیهان ناشی شود که از زمین مانند رشته های مو ساتع می شوند.


چرا یک پیکان زمان باید وجود داشته باشد؟

بواسطه خاصیتی کیهانی به نام آنتروپی، زمان همواره در حال پیش رفتن است. آنتروپی به بیان ساده به عنوان سطح بی نظمی تعریف می شود که همواره در حال افزایش است و به هیچ طریق نمی توان پس از ایجاد آنتروپی، سطح آن را کاهش داد. این حقیقت که آنتروپی در حال افزایش است موضوع مباحثات منطقی است: تعداد آرایش های نامنظم ذرات بیش از آرایش های منظم آنهاست. بنابراین هر زمان که اشیا تغییر می کنند، به بی نظمی دچار می شوند. اما در اینجا یک سوال بنیادی پیش می آید: چرا آنتروپی در گذشته آنقدر کم بوده است؟ به بیان دیگر، چرا کیهان در آغاز خود آنقدر منظم بوده یعنی زمانی که مقدار عظیمی انرژی در فضای کوچکی متراکم بوده است.


آیا جهان های موازی وجود دارند؟

داده های ستاره شناسی چنین القا می کنند که فضا-زمان بجای منحنی بودن می تواند مسطح باشد و در نتیجه تا ابد گسترش آن ادامه خواهد داشت. اگر چنین باشد، ناحیه ای که می توانیم ببینیم (که از آن به عنوان کیهان تعبیر می‌شود) تنها تکه ای در یک یک کیهان چندگانه بطور نامحدود بزرگ است. در عین حال، قوانین مکانیک کوانتوم چنین اجبار می‌کنند که در هر تکه از کیهان تنها تعداد محدودی از پیکربندی های ممکن ذرات می توانند وجود داشته باشند. بنابراین با فرض وجود تعدادی نامتناهی از تکه های کیهانی،  آرایش های ذرات مجبور به تکرار شدن در آنها هستند: یعنی تکه‌های کیهانی درست مانند آنچه ما در آن زندگی می‌کنیم (شامل فردی دقیقا مثل شما!) ممکن است وجود داشته باشند. گستره آنها از تکه‌های کیهانی است که تفاوت آنها فقط در موقعیت یک ذره است تا تکه هایی که کاملا با هم تفاوت دارند.


سرنوشت کیهان چیست؟

سرنوشت نهایی کیهان قویا به یک ضریب بامقداری در حال حاضر نامعلوم به نام ضریب گاما بستگی دارد. گاما میزانی از چگالی ماده و انرژی در سراسر کیهان است. اگر گاما بزرگتر از 1 باشد، فضا-زمان مانند سطح یک کره عظیم بسته خواهدبود. اگر هیچ انرژی تاریکی وجود نداشته باشد، چنین جهانی نهایتا از انبساط باز خواهد ایستاد و شروع به منقبض شدن می نماید بطوریکه در پایان به درون خود فروریخته و رمبش عظیم را موجب می شود. اگرکیهان بسته بوده و لیکن انرژی تاریک وجود داشته باشد، کیهان کروی شکل برای همیشه انبساط می یابد (مانند توپ در حال باد شدن).

از سوی دیگر اگر گاما کوچکتر از 1 باشد، هندسه فضا مانند سطح یک زین اسب باز است. در این حالت، سرنوشت نهایی یک انجماد عظیم به دنبال یک شکاف عظیم خواهد بود: ابتدا شتاب رو به بیرون کیهان باعث جدایی کهکشان ها و ستاره‌ها خواهد شد و تمامی ماده را منجمد و پراکنده باقی خواهد گذاشت. سپس شتاب گسترش جهان چنان قدرتمند خواهد شد که براثرات نیروهای نگهدارنده اتمها کنار یکدیگر غلبه کرده و همه چیز درکیهان به ذرات مجزا از هم خواهد گسیخت.

اگر مقدار گاما برابر 1 باشد، کیهان مسطح است و مانند یک صفحه نامتناهی در تمامی جهات گسترش خواهد یافت. اگر انرژی تاریکی وجود نداشته باشد، چنین جهان مسطحی برای همیشه انبساط می یابد لیکن شتاب این گسترش رو به کاهش دارد که نهایتا به توقف منجر می شود. اگر انرژی تاریک وجود داشته باشد، انبساط فزاینده جهان به از هم گسیختگی بزرگ نهایی منجر خواهد شد. صرفنظر از نحوه ریواد این سناریو، همچنانکه پاول ساتر در مقاله ای به تاریخ دسامبر 2015 بطورمشروح مورد بحث قرار داده است، کیهان در حال مرگ است.


منبع:

http://www.livescience.com/34052-unsolved-mysteries-physics.html


تاریخ ارسال: شنبه 28 اسفند‌ماه سال 1395 ساعت 10:25 ق.ظ | نویسنده: اصغر ناصری | چاپ مطلب 0 نظر

آزمایش سقوط چکش و پر آپولو 15

ارسطو بزرگترین دانشمند دنیای قدیم در قرن چهارم پیش از میلاد بود و آموزه های او به مدت 2 هزار سال بر دنیای علم و فلسفه حاکمیت می کرد. بخصوص کلیسای کاتولیک که اندیشه های او درباره مرکزیت زمین و اصول فیزیکی او را مطابق با تعلیمات کتاب مقدس می دید، طی صدور فرمانی مخالفت با تعالیم ارسطو را مخالفت با کتاب مقدس تلقی کرد. محاکمه گالیله دانشمند بزرگ ایتالیا در قرن شانزدهم به علت اثبات مرکزیت خورشید و اینکه زمین و سایر سیارات به دور خورشید می‌گردند، از وقایع معروف تاریخ مجادله علم و کلیسا است.

یکی دیگر از آزمایشهای معروف گالیله، فروانداختن دو جسم سبک و سنگین از فراز برج کج پیزاست. مطابق ایده ارسطو سرعت سقوط اجسام به وزن آنان بستگی دارد. لیکن گالیله با استدلال علمی نشان داد که سرعت سقوط اجسام در هوا ارتباطی با وزن آنان ندارد و اگر دو جسم سبک و سنگین را از ارتفاع یکسانی رها کنیم. هر دو همزمان به زمین می رسند. دانش مکانیک جدید این موضوع را با فرمول زیر نشان می دهد:

که y ارتفاع سقوط، g ثابت جاذبه و t زمان سقوط است. چنانکه دیده می شود m یا جرم جسم جایی در این معادله ندارد. البته مقاومت هوا در نزدیکی زمین باعث کند شدن حرکت اجسام سبک می شود. ولی اگر مقاومت هوا را حذف کنیم، تمامی اجسام با شتاب ثابتی سقوط می کنند.


در 26 جولای 1971 میلادی سفینه آپولو 15 نهمین ماموریت فضایی برای تسخیر ماه و چهارمین پیاده روی انسان بر کره ماه را به انجام می رسانید. دیوید اسکات یکی از فضانوردان آپولو 15 پس از پایان راهپیمایی با خودرو آزمایشی را در برابر دوربین تلویزیونی انجام داد که فیلم آن به زمین مخابره می شد. او یک پر و یک چکش زمین شناسی به وزن 1.32 کیلوگرم را با هم از یک ارتفاع رها کرد و میلیونها نفر مشاهده کردند که هر دو جسم با هم به سطح ماه رسیدند. این اولین بار بود که نظریه علمی گالیله درباره سقوط آزاد اجسام در خلا نسبی آزمایش می شد.


تصویر زیر صحنه ای از این آزمایش را نشان می دهد که البته با توجه به تکنولوژی تصویربرداری آن زمان کیفیت بالایی ندارد.

 


در آدرس زیر نیز فیلمی از این آزمایش را می توانید ببینید.


http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/lunar/apollo_15_feather_drop.html

تاریخ ارسال: پنج‌شنبه 5 اسفند‌ماه سال 1395 ساعت 05:08 ب.ظ | نویسنده: اصغر ناصری | چاپ مطلب 0 نظر

بمب افکن B-1B لانسر

بمب افکن B1-A در ابتدا برای نفوذ در خاک دشمن در ارتفاع و سرعت بالا طراحی شده بود. لیکن پیشرفت روسها در سیستم های دفاع ضدهوایی بزودی روشن ساخت که این بمب افکن قادر به بقا در برابر موشکهای زمین به هوای روسها نیست. در نتیجه کارتر رییس جمهور وقت آمریکا در سال 1977 فرمان لغو پروژه این ابربمب افکن را صادر کرد. در عوض دولت کارتر به گسترش موشکهای بالستیک و توسعه بمب افکن رادارگریز فرمان داد که نهایتا منجر به ساخت F-117 گردید.

 

رونالد ریگان رییس جمهور بعدی ایالات متحده برنامه بمب افکن مافوق صوت B-1B را ازنواحیا کرد. بجای نفوذ در ارتفاع بالا، B-1B برای نفوذ درارتفاع پایین با استفاده از ترکیبی از سرعت، پرواز موازی عوارض زمینی و کاهش قابلیت مشاهده در رادار دشمن بهینه سازی شد. در نتیجه تغییر ساختار، B-1B بجای 2 ماخ تنها می توانست با سرعت 1.25 ماخ پرواز کند.

 

پس از جنگ سرد ماموریت B-1B از تهاجم هسته ای خارج شده و به یک بمب افکن مجهز به سلاحهای متداول تبدیل شد.  رادار تصویربرداری با امواج رادیویی (synthetic aperture radar) و قابلیت حمل سلاحهای هدایت شونده دقیق از تجهیزات جدید این هواپیما بود. در سال 2001 این بمب افکن به حسگر جدیدی به نام Sniper XR مجهز شد که امکان کشف آتش خروجی از دهانه یک تفنگ معمولی را از ارتفاع 5000 متری به آن می داد. با این تجهیزات جدید B-1B توانست ماموریت های مهمی را در افغانستان علیه شورشیان طالبان به انجام رساند.

 

بمب افکن B1-B دیگر قادر به نبرد در فضایی با سیستمهای ضدهوایی پیشرفته نیست، لیکن به عنوان یک بستر حمل و پرتاب موشکهای کروز دوربرد مانند JASSM-ER و LRASM عمل می کند.

 

در جولای سال 2001 وزارت دفاع آمریکا تصمیم گرفت برای کاهش هزینه های خود موجودی بمب افکن های B1-B را از 92 به 67 عدد کاهش دهد.

 

سطح مقطع راداری کم (قابلیت مشاهده این هواپیما در رادار یک بیست و پنجم بی 52 دیگر بمب افکن استراتژیک ایالات متحده است)، بالهای متغیر، سیستم هدایت پرواز پیشرفته و موتورهای مجهز به پس سور این هواپیما را قادر ساخته با مانورپذیری بالا به عملیات جنگی طولانی در شرایط پیچیده مبادرت ورزد.

 

یکی از تجهیزات بسیار موثری که در سال 2009 به این بمب افکن افزوده شد، Sniper XR بود که در یک مقر زیر بدنه و نزدیک به کابین خلبان به هواپیما متصل می شود. این ابزار، مجموعه ای از حسگرهایپیشرفته برای شناسایی اهداف و ردیابی خودمختار آنهاست که بمب افکن را قادرمی سازد به آشکارسازی اهداف کوچک ثابت و متحرک از ارتفاع بالا پرداخته و با استفاده از بمب هدایت شونده GBU-54 یا JDAM آنها را مورد اصابت قرار دهد.


 

این هواپیما دارای سه مقر داخلی حمل بمب و شش مقر خارجی زیر بدنه است. حداکثر طرفیت داخلی حمل سلاح آن 33 هزار و هفتصد و پنجاه کیلوگرم و حداکثر ظرفیت حمل سلاح خارجی آن 28000 کیلیوگرم است. بدین ترتیب B1-B بیشترین ظرفیت داخلی حمل سلاح را دارد.


 

رادار اصلی این هواپیما عبارت است از سیستم رادار تهاجمی APQ-164 ساخت شرکت نورتروپ گرومن که یک رادار چندحالته آرایه فازی الکترونیکی است که امکان نقشه برداریدقیق از سطح زمین را برای ردیابی اهداف و نیز پرواز به موازات عوارض زمینی را فراهم می سازد. همچنین مجموعه وسیعی از تجهیزات جنگ الکترونیکی مانند AN/ALQ-161 برای ارسال پارازیت و کور کردن رادارهای دشمن دارد. 

برچسب‌ها: B1-B، Sniper XR، بمب افکن، بی 1
تاریخ ارسال: پنج‌شنبه 5 اسفند‌ماه سال 1395 ساعت 12:46 ب.ظ | نویسنده: اصغر ناصری | چاپ مطلب 0 نظر