پایان جهان چگونه خواهد بود؟

پایان ستارگان

ما اکنون در دوره ای زندگی می کنیم که کیهان شناسان نام دوران درخشندگی را بر آن نهاده اند، دورانی که جهان پر از ستارگان، نور و گرما است. هر سال یک کهکشان بزرگ همانند کهکشان راه شیری ما تعداد زیادی ستاره جدید تولید می کند و هر نسلی مشعل فروزان را از نسل پیشین به دست می گیرد.

اما از نظر شکل گیری ستارگان، جهان ما دوران نخستین خود را پشت سر گذاشته است. شکل گیری ستارگان تقریبا ده میلیارد سال پیش به نقطه اوج خود رسید و از آن پس روند نزولی داشته است. دلیل این کاهش شگفت پرتو عالم، این است که ما در یک جهان در حال انبساط زندگی می کنیم. کیهان هر روز بزرگتر می شود. اما میزان ماده موجود در جهان ثابت باقی می ماند، بنابراین تمام این ماده به آهستگی در حجم بزرگتر و بزرگتری توزیع می شود.

برای ساخته شدن یک ستاره، ماده باید به حجم های نسبتا کوچکی متراکم شود، بنابراین همچنانکه جهان ما پیرتر می شود، فرصتهای کمتر و کمتری برای تشکیل ستاره در دسترس خواهد بود.

سخن گفتن از آینده دنیا با هر میزانی از دقت دشوار خواهد بود اما می توان تخمین هایی کلی زد. کیهان ما در حال حاضر 13.77 میلیارد سال سن دارد و کهکشان ها برای سالهای مدیدی به ساخت ستاره ادامه خواهند داد. اما در نهایت، تقریبا یک تریلیون سال بعد، آخرین ستاره متولد خواهد شد.

آن ستاره احتمالا یک ستاره قرمز کوتوله خواهد بود که تنها کسری از جرم خورشید ما را داراست. کوتوله های قرمز عمری طولانی دارند و به کندی ذخیره هیدروژن خود را در گداخت هسته ای مصرف می کنند. تقریبا 100 تریلیون سال بعد، آخرین نور نیز خاموش خواهد شد.

کیهان متروک

با به پایان رسیدن آهسته دوران درخشندگی، جهان ماهیت خود را تغییر خواهد داد. با عمر فعلی کیهان، حباب قابل مشاهده ما – که توسط دورترین اشیای قابل مشاهده تعریف می شود – تقریبا 90 میلیارد سال نوری پهنا دارد. حجم موجود در این قطر، تقریبا شامل دو تریلیون (دو هزار میلیارد) کهکشان است.

نه تنها جهان ما در حال انبساط است، بلکه این انبساط شتاب افزاینده دارد. عامل این شتاب افزاینده انبساط عالم که در دهه 1990 کشف شده و به انرژی تاریک موسوم شد، نهایتا دید ما از دوردست های عالم را با پرده ای خواهد پوشاند.

ما هنوز دوردست ترین کهکشان ها را می توانیم ببینیم، زیرا آنها نور خود را مدتها پیش بازتابانده اند، زمانی که به ما بسیار نزدیکتر بوده اند. نوری که حالا در حال تاباندن هستند هیچگاه به ما نخواهد رسید. و از آنجایی که انبساط عالم در حال شتاب یافتن است، مرزهای دیدما رفته رفته نزدیکتر می شود. با گذشت زمان، فاصله ای که فراتر از آن کهکشان ها را نمی توانیم ببینیم به ما نزدیکتر و نزدیکتر می شود.

انبساط عالم باعث می شود دوردست ترین کهکشان ها بسرعت از دید ما برای همیشه خارج شوند. تنها گروه کهکشان های خوشه ما که شامل راه شیری، آندرومدا، تریانگولوم و چند کهکشان اقماری کوتوله هستند در معرض دید ما باقی خواهند ماند زیرا ما توسط گرانش به آنها پای بند شده ایم.

این اتفاق زیبایی نخواهد بود. سه کهکشان خوشه ما نهایتا به شکل یک ابرکهکشان تلفیق خواهند شد و کاملا از هر شیء دیگر در جهان جدا افتاده خواهند بود. به عبارتی در جهان خود تنها باقی خواهیم ماند.

حتی این ابرکهکشان نیز به تدریج تجزیه می شود. تعاملات تصادفی باعث پراکنده شدن ستارگان منفرد می شود و آنها را به مدارهای اتفاقی می راند و بالاخره در دام ابرسیاهچاله مرکز کهکشان خواهند افتاد. پس از 10²⁰ تا 10³⁰ سال، هیچ دستگاه پیچیده ای باقی نمی ماند و تمام اجرام بزرگ بصورت جزایری دورافتاده در دریای از تاریکی بی انتها خواهند بود.

تبهگن ها

در این غایت، کهکشان به آهستگی تجزیه شونده ما شبیه شکل امروزی نخواهد بود. ستارگان مدتها پیش از اینکه کهکشان ما تجزیه شود از میان رفته اند. در عوض، مرگ آخرین ستاره شروع دوران تبهگن را رقم می زند، غایت جهان ما که کوینتریلیون ها سال (هر کوینتریلیون سال برابر یک میلیارد میلیارد سال است) به خود اختصاص خواهد داد.

سیارات مجزا تا این دوران باقی خواهند ماند اما تمامی منابع داخلی گرمای خود را از دست می دهند. همچنین سیارکها، ستارگان دنباله دار و سایر تکه های سیارکی یا خرده ریز فضایی باقی خواهند ماند. بزرگترین ستارگان به ستارگان نوترونی و سیاهچاله تبدیل می شوند. ستارگانی مانند خورشید ما به کوتوله سفید تبدیل می شود. کوتوله های قرمز با از دست دادن قابلیت گداخت هسته ای به کوتوله های سیاه تبدیل می شوند، اجرام ستاره ای فاقد نور عجیبی که هنوز در عمر جهان ما یک نمونه از آنها به وجود نیامده است.

واکنش های کوانتومی تصادفی نهایتا و به آهستگی این اجرام بزرگ مقیاس را تجزیه خواهند کرد. ستارگان مرده اتمهای خود را از دست داد و پس از تقریبا 10⁶⁵ سال دیگر اثری از اجرام بزرگ در دنیا باقی نخواهد ماند.

سیاهچاله ها آخرین اجرام باقیمانده خواهند بود. اما آنها نیز بتدریج به تاریکی مطلق خواهند گرایید. یک فرایند کوانتومی بسیار عجیب به نام تابش هاوکینگ تمام سیاهچاله ها را مجبور به تابش آهسته انرژی و ذرات از خود می کند. این فرایند در اوج ناکارامدی است زیرا تقریبا هر سال تقریبا یک ذره از آنها صادر می شود. سیاهاله ها با آهنگ بسیار آهسته ای جرم از دست می دهند و پس از 10¹⁰⁰ سال آنها نیز از صفحه روزگار محو خواهند شد.

گرایش به تهی شدن

در پایان پایان کار جهان، پس از اینکه تمامی ستارگان بازمانده صحنه را همراه با سیاهچاله های باقیمانده از آنها ترک کردند، هیچ چیز به غیر از ذرات مجزا در دنیا باقی نخواهد ماند. ما هنوز نمی دانیم آیا پروتونها در این دوره حیات پایدار هستند یا نه. اگر پایدار باشند، پروتونها به عنوان بزرگترین ذرات باقیمانده در جهان به حیات خود  ادامه خواهند داد تا این که پس از 10²⁰⁰ سال آنها نیز متلاشی شوند.

اگر انرژی تاریک همچنان بر جهان تسلط داشته و انبساط جهان ادامه یابد، با آنچه با نام مرگ حرارتی جهان موسوم است مواجه خواهیم شد. دوران حاضر کیهان ما دارای انرژی عظیم و تفاوت های بزرگ حرارتی است اما قوانین تغییرناپذیر ترمودینامیک دیکته می کنند که این تفاوت ها بالاخره از بین خواهند رفت.

جهان – آنچه از آن باقی مانده است- به تعادل دمایی خواهد رسید و هیچ تفاوت حرارتی قابل احساسی باقی نخواهد ماند. و این دما به نزول خود ادامه خواهد داد اما هیگاه کاملا به صفر مطلق نمی رسد. بدین ترتیب هرگونه اثری از حیات از بین خواهد رفت، هرچند عجیب و بیگانه باشد.

و در انتها... چه کسی می داند؟ اولین لحظات مهبانگ مانند رازی برای ما باقیمانده زیرا شرایط آنقدر نهایی اند که از درک فیزیکی موجود ما فراتر می روند. همین امر برای آینده بی نهایت دور نیز صادق است. تمام درک ما از فیزیک برپایه آزمایشات و مشاهدات از حالت فعلی جهان است. ما هی مبنایی برای تعمیم فرایندهای فیزیکی به این آینده بسیار دور نداریم.

چه کسی می داند در آینده سرد و تاریک دنیا چه شگفتی های کوانتومی دست به کار تغییر عالم خواهند بود. شاید ناگهان یک مهبانگ جدید ناگهان از خلا برخیزد و جهان جدیدی از خلال خاکسترهای عالم مرده کهن برخیزد. احتمالی که تقریبا ناچیز است اما وقتی با مقیاس زمانی عظیم آینده محتمل مقایسه می شود حتی غیرقابل باورترین شگفتی ها نیز محتمل می گردد.

یا ممکن است چیزی کاملا غیرقابل انتظار روی دهد، چیزی که حتی زبان بیان آن را اکنون نداریم زیرا بخشی از روش کارکرد جهان امروزین ما نیست. تنها می توان به انتظار گسترش مرزهای دانش بشری ماند تا درک بهتری از این اسرار حادث شود.

نویسنده مقاله: Paul M. Sutter

منبع: Popular Mechanics

اختصاصی وبلاگ دنیای علم و تکنولوژی

سریعترین روبات انسان نمای دنیا که می‌تواند فوتبال بازی کند

مهندسین مکانیک دانشگاه کالیفرنیا در لس آنجلس روباتی انسان نما ساخته اند که بزودی خواهد توانست در بازیهای واقعی فوتبال بازی کند. آنها نام آرتمیس (ARTEMIS) که مخفف فناوری پیشرفته روباتیک برای تحرک پذیری ارتقایافته و پایداری بهتر است را بر این روبات نهاده اند (Advanced Robotic Technology for Enhanced Mobility and Improved Stability). آرتمیس نام خدای یونانی شکار، حیوانات وحشی و نجابت است.

این روبات در ماه جولای به بوردوی فرانسه برده خواهد شد تا در مسابقات روبوکاپ شرکت کند. این روبات مهارت های شگفت آوری در فوتبال از خود نشان داده و پژوهشگران سازنده آن به شوخی آرتمیس را مخفف "روباتی که از مسی در فوتبال بهتر است"  (A Robot That Exceeds Messi In Soccer) نام نهاده اند.

آرتمیس می تواند با سرعت 2.1 متر بر ثانیه گام بردارد که از سرعت 1.42 متر بر ثانیه افراد معمولی بیشتر است.

نوآوری اصلی در ساخت آرتمیس محرکها (Actuators) آن است. محرکها ابزارهای الکترومکانیکی هستند که انرژی را به حرکت فیزیکی تبدیل می کنند، به عبارتی در واقع ماهیچه‌های روبات ها هستند. محرکهای آرتمیس طوری ساخته شده اند که مثل ماهیچه‌های بیولوژیکی عمل کنند. آنها با نیرو کنترل می شوند در حالی که بیشتر روباتها بر اساس موقعیت اجزای خود کنترل می‌شوند. از سوی دیگر این محرکها بجای هیدرولیک با برق عمل می کنند که باعث می شود عمل کم سروصداتری داشته باشند.

منبع:

https://www.zmescience.com/science/meet-artemis-the-worlds-fastest-humanoid-robot-that-trains-to-play-soccer/

عدد شگفت انگیز اویلر

عدد اویلر e که یک عدد اعشاری بی انتها و نزدیک به 2.71828 است، بطور طبیعی در گستره شگفت انگیزی از محیط زیست بشری خود را می‌نمایاند. معادلات حاوی e رفتار متغیرهای دنیای واقعی در زیست شناسی، آمار و مهندسی را بازتاب می دهند.

این عدد برای اولین بار در سال 1683 ظهور یافت، زمانی که ژاکوب برنولی استاد دانشگاه بازل سرگرم مطالعه معادلات سود مرکب بود. او می خواست بداند اگر یک بانک روی یک وام یک دلاری، 100 درصد نرخ سود سالانه مرکب به تعداد نامحدود در سال اخذ کند چه اتفاقی خواهد افتاد. عددی که او پیدا کرد همان e بود. معادله ای که برنولی به آن دست یافت به قرار زیر بود:

لئونارد اویلر ریاضیدان بزرگ در سال 1731 نام e را بر این عدد نهاد. از آن پس این عدد خود را در مهمترین معادلات احتمال، آمار، مهندسی، زیست شناسی، ترمودینامیک و فیزیک نشان داده است.

"تصور کنید 100 نفر در یک مهمانی شرکت یابند و همگی کت خود را به رخت آویز بیاویزند. فرض کنید هنگام رفتن میزبان به هر نفر بطور تصادفی یک کت بدهد احتمال اینکه هیچ کس کت خود را دریافت نکند با افزایش تعداد افراد به عدد 1/e نزدیک و نزدیکتر می شود".

این عدد همچنین در منحنی های زنگوله ای خود را می نمایاند، منحنی هایی آماری درباره متغیرهای تصادفی که به یکدیگر اضافه می شوند. معادله اساسی یک منحنی زنگوله ای به قرار زیر است:

که در آن متغیرها عبارتند از:

عدد e در معادلات مربوط به تعیین سن ارگانیسم های زنده با استفاده از کربن 14و تلاشی نمایی مواد رادیواکتیو نیز ظاهر می شود. وقتی یک موجود زنده می میرد، کربن 14 موجود در استخوانهای او شروع به تلاشی می کند. کربن 14 نیمه عمر مشخصی دارد و میزان باقی مانده در استخوان موجود زنده تابع زمانی است که از مرگ آن موجود گذشته است.

بدین ترتیب عدد e را می توان یکی از شگفت انگیزترین اعداد دردنیای ریاضیات دانست.

منبع: Popular Mechanics

موشک های هایپرسونیک چگونه عمل می کنند؟

موشکهای ابرفراصوت یا هایپرسونیک – موشک هایی که مسیرهایی کم ارتفاع را با سرعتی بیشتر ز 5 برابر سرعت صوت طی می کنند- کانون تمرکز میابقه جدید تسلیحاتی بین قدرتهای بزرگ هستند. تاکنون هیچ کشوری این نوع اسلحه را بطور وسیع وارد میدان نبرد نکرده است اما بودجه توسعه آنها در طی چند دهه اخیر به میزان زیادی افزایش یافته است.

انواع مختلف تسلیحات هایپرسونیک

عبارت اسلحه هایپرسونیک به دو نوع متمایز فناوری موشکی اشاره دارد: تسلیحات هواسر و موشک های کروز هایپرسونیک. تفاوت این فناوری ها در روش تامین نیروی پیشرانه است.

موشکهای هواسر (boost-glide missiles) وسایل نقلیه هواسر هستند که جلوی یک تقویت کننده راکتی نصب شده‌اند درست مانند آنهایی که یک فضاپیما را به مدار زمین می فرستند. این تقویت کننده ها حاوی مقادیر عظیمی سوخت پیشرانه هستند – سوختی که همراه یک اکسید کننده شیمیایی است. واکنش بین این مواد انفجاری از انرژی ایجاد کرده و موشک را تا سرعتهای بالایی شتاب می دهد.

پس از چند دقیقه سوخت پیشرانه تمام شده و راکت از بخش هواسر جدا شده و فرو می افتد (برخی موشکها دارای چند مرحله جداشونده هستند). هواسر با سر خوردن در هوا و استفاده از نیروهای آیرودینامیکی به مسیر خود به سمت هدف ادامه می دهد.

تقویت کننده های موشک هواسر می تواند بسیار بزرگ و سنگین باشد. استفاده از این راکت های بزرگ می تواند بخش هواسر را به سرعتی حدود 20 برابر سرعت صوت برساند، از این رو آنها سریعترین موشکهای هایپرسونیک هستند.

برخلاف موشکهای هواسر تقویت شده، موشکهای کروز هایپرسونیک برای تمام طول مسیر پرواز دارا ییک موتور پیشران هستند. بنابراین این موتورها نسبتا سبک و کوچکند و تا 10 برابر سرعت صوت می توانند سرعت ایجاد کنند.

موتورهای این نوع موشکهای کروز از نوع اسکرام جت هستند. این موتورهای مکنده هوا دارای اتاق احتراقی هستند که در آنها سوخت با هوا مخلوط شده و با اشتعال سریع ایجاد گازهای خروجی پرسرعتی می نماید. بنابراین این موشکها نیازی بهه مایع اکسید کننده ندارند و سرعت زیاد رو به جلوی آنها هوای ورودی به اتاق احتراق را متراکم می کند، پس به کمپرسور نیز مانند موتور توربوجت نیازی ندارند.

در مقایسه با تقویت کننده راکتی فناوری موتورهای اسکرام جت هنوز توسعه کامل نیافته است بنابراین در آینده نزدیک بیشتر موشکهای هایپرسونیک از نوع تقویت شده هواسر خواهند بود.

مقایسه موشکهای تقویتی هواسر با موشکهای بالستیک

موشکهای بالستیک مانند موشکهای تقویتی هواسر جلوی یک راکت نصب شده و تا تمام شدن سوخت راکت متصل به آن باقی می مانند. موشکهای بالستیک یک مسیر سهمی شکل را طی کرده و یک سرجنگی انفجاری را با خود حمل می کنند. پس از فاز ورود مجدد به جو راکت از بخش سرجنگی جدا شده و سرجنگی تحت اثر نیروی گرانش و شتاب اولیه بقیه مسیر را بر روی هدف سقوط می کند.

دیاگرامی از یک موتور اسکرام جت (منبع: ویکی پدیا)

موشکهای بالستیک قاره پیما می توانند تا هزار کیلومتر اوج گرفته و از مدار زمین خارج شوند در حالی که موشکهای هایپرسونیک هواسر در ارتفاع چند ده کیلومتری زمین حرکت می کنند. بنابراین هدفگیری و ردیابی آنها با توجه به سرعت بالا و قابلیت مانور دادن بسیار دشوارتر از موشکهای معمولی است.

منبع:

https://blog.ucsusa.org/ctracy/how-do-hypersonic-weapons-work/#:~:text=The%20engines%20that%20power%20hypersonic,is%20expelled%20from%20the%20engine.

موجودات فضایی ممکن است یک سفینه مادر به دستگاه خورشیدی فرستاده باشند.

15 مارس 2023

مقامات پنتاگون در یک سند پیش نویس چنین اظهار کرده اند که ممکن است موجودات بیگانه از دستگاه خورشیدی ما بازدید کرده و کاوشگرهای کوچکی را به قصد جستجو رها کرده باشند، درست مانند ماموریت هایی که ناسا برای مطالعه سیارات دیگر انجام داده است.

یک گزارش مطالعاتی اولیه که توسط شان کرک پاتریک مدیر دفتر تفکیک موارد غیرعادی در حوزه های فضایی (AARO) و آبراهام لیوب رییس بخش ستاره شناسی دانشگاه هاروارد نگاشته شده بر اشیای فضایی ناشناس رویت شده تمرکز دارد. دفتر AARO پنتاگون در جولای 2022 تاسیس شده و وظیفه آن ردیابی اشیای ناشناخته در تمامی حوزه های آسمان، زیر آب و فضا است.

تصویری از یک UFO که توسط پنتاگون منتشر شده است.

کنگره آمریکا ناسا را مامور ساخته است تا تمامی اشیای بزرگتر از 140 متر را در نزدیکی زمین ردیابی کند. این ماموریت توسط تلسکوپهای Pan-STARRS انجام می شود.

در 19 اکتبر 2017 این تلسکوپها یک شیء میان ستاره ای غیرمعمول را آشکارسازی کردند که شبیه سیگار و مسطح بوده و بدون داشتن یک دنباله مانند ستاره های دنباله دار از خورشید دور می شد. برخی دانشمندان بر این باورند که این یک شیء مصنوعی است. شش ماه قبل از اینکه این شیء ناشناس به نزدیکترین فاصله از زمین برسد، یک شهابسنگ به طول یک متر با زمین برخورد کرد که شکلی مشابه شیء ناشناس مذکور داشته است. به باور برخی دانشمندان شیء ناشناس مزبور می تواند یک سفینه فضایی مادر باشد که توسط بیگانگان به دستگاه خورشیدی فرستاده شده و کاوشگرهایی را برای اکتشاف به اطراف می فرستد. این کاوشگرها با طراحی مناسب می توانند به زمین برسند و چون نور خورشید را به خوبی منعکس نمی کنند، آشکارسازی آنها دشوار است.

این مقاله پژوهشی پس از یک ماه گمانه زنی درباره اشیای پرنده ناشناسی در آسمان ایالات متحده منتشر شد که پس از سرنگونی بالن تجسسی چین برفراز آمریکا رویت شدند و شکل غیرمعمول آنها باعث شد انتساب آنها به یک کشور دیگر با تردید مواجه شود. این اشیای ناشناس فاقد دستگاه پیشرانه مانند موتور یا وسیله ای برای شناوری در هوا بودند.

منبع:

https://news.yahoo.com/pentagon-officials-suggest-alien-mothership-010912602.html

 پانویس مترجم

وجود موجودات فضایی به مدت صدها سال محل بحث بوده است. گزارشات زیادی از مشاهده موجودات فضایی و اشیای پرنده ناشناخته توسط مردم ارائه شده که صحت بسیاری از آنها محل تردید است. در این مورد نظریات زیادی وجود دارد. دانشمند بزرگی مانند ارنست مایر که یک زیست شناس تکاملی به نام بوده است، امکان ملاقات موجودات فضایی با انسان زمینی را به کلی مردود می داند زیرا به باور او فاصله عظیم میان دستگاه های ستاره ای و اینکه انسان زمینی تنها در چند دهه اخیر با تکامل فناوری ارتباطات رادیو.یی توانسته حضور خود را در دستگاه خورشیدی ابراز کند، باعث می شود موجودات فضایی در صورت وجود اصلا از حضور انسان زمینی مطلع نشوند (فاصله زمانی لازم برای مسافرت به نزدیکترین ستاره به ما حدود 180 هزار سال با موشکهای امروزی است). لیکن امکان تولید نیروهای پیشرانه نوین بر اساس ضدماده و نظریات جدید بر اساس مسیرهای میان بر فضایی بر اساس نظریه نسبیت عام اینشتاین، امکان ملاقات میان موجودات فضایی و انسان را به تحقق نزدیک ساخته است. اگر احتمال وجود حیات پیشرفته در کهکشان های دیگر را یک در میلیارد بدانیم (که به صفر نزدیک است) باز امکان وجود سیارات شبه زمینی در میلیاردها دستگاه ستاره ای را در میلیاردها میلیارد کهکشان عالم خواهیم داشت. این اولین باری است که امکان وجود حیات فرازمینی توسط یک سازمان رسمی آمریکا مطرح می شود.