گرما نوعی انرژی است که به علت اختلاف دما بین دو سیستم، از یکی به دیگری منتقل می‌شود. (گرما همواره در حال عبور از مرزهای سیستم است.)

تاریخچه درک مفهوم فیزیکی گرما

نوشته شده توسط: یگانه حیدری

الکتریسیته، برگرفته شده از کلمه یونانی: ???????? ، اثری است که به دلیل موجودیت بار الکتریکی پدید می‌آید و همراه با مغناطیس یکی از نیروهای پایه در فیزیک به نام الکترومغناطیس را تشکیل می‌دهد.

تاریخ الکتریسیته به ایران و بین‌النهرین باستان در دوره اشکانیان برمی‌گردد و اولین باطری اختراع شده را به اشکانیان نسبت می‌دهند که به خاطر محل یافتش به باطری بغدادی شهرت گرفته است.[1]

الکتریسیته امروزی، توانایی‌های خودش را بیشتر مدیون زحمات فیزیکدانانی همچون، الساندر ولت، آندره آمپر، نیکلا تسلا، جرج سیمون اهم، مایکل فارادی و توماس ادیسون (به عنوان مخترع) است.

نوشته شده توسط: یگانه حیدری

بیشتر اخترشناسان امروزه برآنند که کیهان حدود ?? میلیارد سال پیش در فرایند مهبانگ (انفجار بزرگ) زاده شده است. از آن زمان کیهان خود بسط یافته و فضا و زمان را نیز گسترش داده است. اما آیا کیهان هم مرگی دارد؟ و چگونه؟

سه نمایشنامه متفاوت برای سرانجام کیهان متصور است:

اگر انبساط به همین روند ادامه یابد سرانجام کیهان چیزی جز مِه‌زَمهَریر (Big Freeze) نخواهد بود: کیهانی گسترده پر از ستارگان خاموش و سیاهچاله ها.

اگر انبساط عالم بازایستاده و برعکس شود، تمام کیهان بروی خود جمع می‌شود و با فروریزی تمام کهکشان‌ها در فرایند مِهکُروژ (Big Crunch)، پایان عالم اَبَرسیاهچاله اَبَرعظیمی خواهد بود.

البته عاقبت مسالمت آمیزتری هم برای کیهان ممکن است! نمایشنامه آخری به توقف انبساط کیهان و بازایستادن آن ختم می‌شود. اگر متغیرهای کیهانشناختی دقیقا متوازن باشند، از فاجعه کیهانی می‌توان حذر کرد و کیهان پابرجا می‌‌ماند؛ دستکم برای مدت مدیدی. و در پایان کیهان تسلیم مِه‌زَمهَریر خواهد شد، البته در زمانی مدیدتر از کیهان نمایشنامه اوّل.

سرانجام کیهان بسته به نتیجه کشمکش دو نیرو است: نیروی کششی رو به درون گرانشی و نیروی گسلی ناشی از انبساط کیهان. به همین علت تلاش کیهانشناسان بر محاسبه قوت این دو نیرو متمرکز است. قوت نیروی گرانشی که باید با اثر انبساطی کیهان مقابله کند بسته به فراوانی اجرام درون کیهان دارد. هر چیزِ جرمداری گرانش خودش را دارد. مثلاً خود شما به علت جرمی که دارید تمام اجرام دیگر، مثلاً مردم دیگر، را جذب می‌کنید؛ هر چه جرم شما بیشتر باشد گرانش شما قوی تر است. گرانش زمین که پرجرم‌ترین جرم حول و حوش ماست بر تمام نیروهای جزیی گرانشی ناشی از اجرام خرد اطراف ما دیگر تفوق دارد. بنا بر این برای تعیین سرانجام کیهان لازم است که جرم_والبته دقیق تر چگالی آن را _محاسبه کنیم.

در کیهانشناسی از نماد ? برای نمایش چگالی نسبی استفاده می‌کنند{ اُمِگا، آخرین حرف الفبای یونانی، استعاره‌ای از انتها}.مقدار ماده‌ای که برای کند کردن و توقف نهایی انبساط کیهان لازم است (دارای چگالیِ نسبیِ بحرانی) ?=1 دارد. اگر چگالی نسبی عالم دقیقا این مقدار باشد در پایان کیهان به تدریج و آرام متوقف می‌شود. با ?ای کوچک‌تر از یک نهایت کیهان به مِه‌زمهریر می‌‌انجامد و کیهان با ?یِ بزرگ‌تر از یک نیز به مهکروژ ختم می‌شود. پس سرانجام عالم ما به مقدار چگالی آن وابسته است. شواهد موجود نشان می‌‌دهد که ? از ?/?کمتر نیست. اما باید آثار گرانشی ماده تاریک را که در خفا در عالم بسر می‌‌برد و دیده نمی‌شود را هم در نظر گرفت.

اندازه گیری میزان انبساط کیهان بسیار مشکل بوده است. اخیرا معلوم شده است که این میزان انبساط تحت اثر نیرویی قبلا ناشناخته موسوم به انرژی تاریک، که به گسلش کیهان کمک می‌کند،افزایش میابد. تا این دو "تاریک" بخوبی شناخته نشوند، سرانجام قطعی کیهان نیزبرای ما نامعلوم خواهد بود.

گر چه سرانجام کیهان حقیقتاً خوشایند ما نخواهد بود، سرانجام زمین که بما نزدیکتر است! حدود ? میلیارد سال دیگر خورشید ما منبسط خواهد شد و زمین ما را در بر خواهد گرفت. در همان حدود نزدیکترین کهکشان بزرگ همسایه ما _ زن در زنجیر (امراةالمسلسله)_ در حال گذر از درون کهکشان ما_ راه کاهکشان_ خواهد بود (یعنی دو کهکشان در حال تصادف اند). بدیهی است اگر زیست بخواهد بقا یابد باید به جای دیگری در فضا اسباب کشی کند.

نوشته شده توسط: یگانه حیدری

ماده تاریک، در کیهان‌شناسی، به موادی در جهان هستی گفته می‌شود که از خود، نور (موج الکترومغناطیسی) نمی‌تابانند و یا حتی بازنمی‌تابانند و از همین رو، نمی‌توان آن‌ها را مستقیماً دید. ساختار و تشکیل این مواد نامشخص است، ولی اثرات گرانشی آن‌ها روی ساختارهای دیده‌شدنی مثل ستاره‌ها و کهکشان‌ها نشان می‌دهد که ماده? تاریک وجود دارد.

وجود ماده? تاریک می‌تواند برخی از مشاهدات غیرعادی نجومی را توضیح دهد؛ مثلاً رفتارهای غیرعادی در سرعت چرخشی کهکشان‌ها و برخی از تضادهایی که در نظریه? مهبانگ وجود دارد.

سرعت چرخشی ستاره‌ها در کهکشان‌ها از رابطه‌ای که از قوانین کپلر انتظار داریم پیروی نمی کند و برحسب فاصله از مرکز کهکشان ثابت است. برای توضیح این پدیده باید توزیع جرم در کهکشان به طور خطی با شعاع زیاد شود، اما این توضیح با مشاهده? کهکشان‌ها در قسمت مرئی که نشان می‌دهد بیشتر جرم در ناحیه مرکزی متراکم شده است ناسازگار است. بنابراین فرض می‌شود که این جرم نایافته از ماده? تاریک (که آن را نمی‌بینیم) ساخته شده باشد.

پیش‌بینی‌های موجود درباره? سرشت ماده? تاریک را می‌توان به دو گروه تقسیم کرد:

1. اشیاء هاله‌ای پر جرم و متراکم شامل سیاهچاله‌ها، ستارگان نوترونی، کوتوله‌های سفید سوخته و یا کوتوله‌های قهوه‌ای.
2. ذرات پرجرم با برهم‌کنش ضعیف شامل نوترینوها، تک‌قطبی‌های مغناطیسی، و سایر ذرات بنیادی خارق‌العاده که هنوز بر روی زمین مشاهده نشده‌اند.

انرژی تاریک

{{مقدمه: حدود 200 میلیارد کهکشان که هر کدام دارای تقریباً 200 میلیارد ستاره است به‌وسیله تلسکوپها قابل تشخیص است. اما این تعداد فقط 4 درصد از محل گیتی را تشکیل می‌دهد. حدود 73 درصد از جهان از ماده دیگری ساخته شده است که «انرژی تاریک» (dark matter) نامیده می‌شود. هیچ کس نمی‌داند که ماهیت این ماده ناشناخته چیست، اما مقدار این نوع ماده از تمام اتمهای موجود در تمام ستارگان موجود در کل کهکشانهای قابل شناسایی گستره فضا بسیار بیشتر است.

به نظر می‌رسد این نیروی عجیب ، اجزای جهان را با سرعت فزاینده‌ای از یکدیگر دور می‌کند، در حالی که نیروی گرانش با این نیرو مقابله کرده و از سرعت این گسترش می‌کاهد. این اکتشافها به‌وسیله رصدخانه مداری که کاوشگر ناهمسانگرد ریز موج ویلکینسون (WMAP) نامیده می‌شود، انجام شده است. این کاوشگر افت و خیزهای ناچیز موجود در پرتوهای ریز موج پس زمینه کیهانی را اندازه می‌گیرد که در اثر پژواکهای میرای انفجار بزرگ بوجود آمده است ... . انبساط جهان این یافته‌ها به مشاجرات فراوانی که در مورد جهان ، عمر جهان ، سرعت انبساط آن و ترکیب آن جریان داشت پایان داد. با استفاده از نتایج دو تحقیق ذکر شده ، اخترشناسان امروز بر این باورند که سن جهان 13.7 میلیارد سال با تقریب چند صد هزار سال است. بر اساس اطلاعات موجود ، جهان با سرعت شگفت آور 71 کیلومتر در ثانیه در مگا پارسک در حال انبساط است. (پارسک یک واحد اخترشناسی است و تقریباً برابر 3.26 میلیون سال نوری است).

به نظر می‌رسد که چیزی در فضا نهفته است و همانند نوعی نیروی ضد گرانشی عمل می‌کند.‌ این نیرو باعث می‌شود که بجای آنکه جهان متراکم شود و اجزای آن به یکدیگر نزدیک شود، انبساط می‌یابد. از حدود بیست سال پیش حدس می‌زنند که در جهان ماده تاریک وجود دارد، چرا که در آن زمان دریافتند که جهان به گونه‌ای عمل می‌کند که انگار بسیار سنگینتر از چیزی است که واقعا به نظر می‌رسد.

دانشمندان برای توجیه پدیده مشاهده شده همه احتمالات ممکن را در نظر گرفتند از جمله وجود سیاهچاله‌ها ، کوتوله‌های قهوه‌ای و ذرات غیرقابل شناسایی که از نظر ماهیت با انواع معمولی اتمها تفاوت دارند. اما هیچ کدام از آنها نتوانست جرم بسیار زیاد مشاهده شده را توجیه کند.

آغاز داستان انرژی تاریک داستان انرژی تاریک از سال 1998 آغاز شد. در آن زمان دانشمندان دریافتند که بسیاری از کهکشانهای دور دست با سرعتی بسیار بیشتر از آنچه که محاسبات موجود پیش بینی کرده‌اند، از یکدیگر دور می‌شوند. تحقیقاتی که روی انواع ویژه‌ای از ابر نواخترها (Supernova) انجام شد، بیانگر آن بود که محاسبات انجام شده اشتباهی نداشت، به عبارت دیگر محاسبات دقیقا نشان دهنده آن بود که سرعت انبساط جهان لحظه به لحظه در حال افزایش است و از سرعت این انبساط کاسته نمی‌شود.

به نظر می‌رسد کشف بعضی از انواع نیروهای غیرمنتظره غیرقابل شناسایی که باعث می‌شوند ساختار فضا بطور مرتب از یکدیگر فاصله گرفته و از هم دور شوند، موءید مشاهدات هالدین (JBS Haldane) دانشمند انگلیسی است که سالها پیش صورت گرفته است. وی می‌گوید: «جهان عجیبتر از چیزی است که فکر می‌کنیم، جهان حتی عجیبتر از چیزی است که بتوان فکرش را کرد.»

یک بار دیگر پرسشهای اساسی بسیاری در مورد ماهیت جهان مطرح شده است: ماهیت فضا ، زمان ، انرژی و ماده چیست؟ اکنون یک بار دیگر زمان آن فرا رسیده است که نظریه پردازان تفسیری بر این مشاهدات ارائه دهند و در مرحله بعد آزمایشاتی را طراحی کنند که موید نظریه‌های آنان باشد.

بنابراین دانشمندان یکبار دیگر توجه خود را معطوف همان پدیده‌ای کرده‌اند که برای اولین بار شاهدی بر انفجار بزرگ (Big Bang) محسوب می‌شد، یعنی تابش پس زمینه ریز موج کیهانی. این تابشها اولین پرتوهای پس از تولد جهان محسوب می‌شوند. دانشمندان در صددند با انجام آزمایشهای متعددی در چند رشته مختلف از جمله آزمایشهای صورت گرفته در جنوبگان و استفاده از بالونهای در ارتفاعهای بسیار بالا تصویر دقیقتری از کیهان بدست آورند. به نظر می رسد جهان باید شامل چیز دیگری به غیر از این اتمهای معمولی باشد و به همین نام ماده تاریک برای آنان انتخاب شد. ماده تاریک بطور یکنواخت در تمام جهان پراکنده شده و در فضاهای خالی مخفی شده است. ماهیت ماده تاریک هنوز بصورت یک راز است. }}

نوشته شده توسط: یگانه حیدری

کِرمچاله در فیزیک یک پل میانبر فرضی در فضا و زمان است.

کرمچاله‌ها ساختارهای فضازمانی پل مانندی هستند که دو گستره جدا از یک فضا زمان یا دوفضا زمان جدا از هم را به یکدیگر پیوند میدهند. کرمچاله‌ها مسافت و زمان بایسته برای رسیدن از یک نقطه به نقطه را کوتاه می‌کنند. در دهه ???? اینشتین و روزن با به کار بردن غوطه‌وری متریک شوارتزشیلد در فضای استوانه ای، معادله غوطه وری یک کرمچاله گذرناپذیر و ناایستا که «پل اینشتین - روزن» نامیده می‌شود را بدست آوردند.

یک سال پس از دادن نظریه نسبیت عام به وسیله آلبرت اینشتین ،سال 1916م فلام دریافت که از بررسی شوارتزشیلد معادلات اینشتین می‌توان پاسخ کرمچاله‌ای بدست آورد. این گونه کرمچاله ،«کرمچاله شوارتزشیلد» نامیده شد.

یکی از جنبه‌های جالب کرمچاله ها، به کار بردن آنها برای انجام سفر در فضازمان است. می‌‌دانیم که فاصله زمین تا نزدیک‌ترین ستاره به جز خورشید، نزدیک به 4.28 سال نوری می‌‌باشد. پس نور با سرعت تقریباً 300 هزار کیلومتر بر ثانیه بیش از 4 سال طول می‌‌کشد تا به این ستاره برسد. اکنون ما با فناوری امروزه بیش از یک میلیون و سیصد هزار سال زمان نیاز داریم تا به این ستاره برویم که برای آدمی نشدنی است. اینگونه بر میاید که با انگاره ی بودن کرمچاله، می‌‌توان از یک سو به درون آن رفت و تقریباً بلافاصله پس از خروج از سوی دیگر، در جایی دوردست از جهان سردرآورد. در این چهارچوب میتوان از جهانی دیگر نیز سر در آورد.

پس این نادرست است که مردم سیاهچاله‌ها را به عنوان ابزارهایی برای مسافرت‌های فضایی می‌‌شناسند. اما باید بدانیم که سیاهچاله‌ها دارای افق هستند و هنگامیکه چیزی، گرچه نور، وارد آنها شد، افزون بر نابودی، امکان خروج برایش وجود ندارد.البته باید بدانیم که کرمچاله‌ها فقط مدل هایی ریاضی هستند و آشکارسازی و رصد آنها تا کنون بی سر انجام بوده است.همچنین گذر از کرمچاله‌ها برای سفر به زمان عملا کاری نشدنی است زیرا با فروریزی شدیدی که آنها دارند هیج جاندار شناخته شده ای نمی تواند آن را تاب بیاورد و باید بدانیم که باز و بسته شدن آنها آن اندازه تند رخ می‌دهد که هر ماهیتی در هنگام گذر از آنها به دام خواهد افتاد.

هندسه ی یک کرمچاله

یک کرمچاله در صورت وجود، خود بخشی از فضازمان چهار بعدی عالم می‌‌باشد. همانطور که می‌‌دانید اینشتین در سال 1905 م ثابت کرد که جهان تنها از سه بعد فضایی تشکیل نشده و زمان صرفآ یک پارامتر در حال تغییر نیست. بلکه زمان خود نیز به عنوان بعد چهارم عالم به حساب می‌‌آید. در این فضازمان چهار بعدی، کرمچاله‌ها می‌‌توانند سوراخی به جهانی دیگر یا ناحیه‌ای دیگر از همین جهان باشند. پس باید در نظر داشته باشیم که این اجسام چهاربعدی هستند و ما تنها برای ساده سازی آنها را به صورت دو بعدی نشان می‌‌دهیم.

به عنوان مثالی ساده، یک صفحه کاغذ تخت را در نظر بگیرید که از چهار طرف تا فواصل بسیار دور گسترده شده باشد. هر دو طرف صفحه که آنها را «رو» و «زیر» صفحه می‌‌نامیم، بطور مستقل یک فضای دوبعدی راتشکیل می‌‌دهند که می‌‌توانیم آن را یک جهان دوبعدی فرض کنیم. ساکنان این جهانها خود موجودات دو بعدی هستند. واضح است که این دو جهان هیچ ارتباطی با هم ندارند و ساکنان آنها از وجود همدیگر بی خبرند .اکنون تصور کنید یک سوراخ دایره‌ای در این صفحه ایجاد شود. به این ترتیب دو جهان بطور پیوسته با هم ارتباط دارند. ما این حفره تونل مانند را یک کرمچاله می‌‌نامیم.

حال بیائید به جای یک سوراخ، دو سوراخ درصفحه ایجاد کنیم. سپس لبه‌های این دو سوراخ را بکشیم تا به صورت دو لوله درآید وبا ادامه دادن این کار دو لوله را به هم وصل کنیم. این نیز یک کرمچاله است. با این تفاوت که بر خلاف حالت قبلی دو ناحیه از یک جهان را به هم وصل می‌‌کند. در حالتی که فضای ما خمیده باشد مسافرت از طریق این کرمچاله بسیار سریع تر امکان‌پذیر است. چون مسافت کوتاهتر است.

اگر در هر یک از دو ورق تخت موازی نیز یک سوراخ ایجاد کنیم، با کشیدن لبه‌های سوراخ و رساندن دو لوله ایجاد شده به هم می‌‌توانیم یک کرمچاله ایجاد کنیم که صفحه بالایی یکی از ورق‌ها را به صفحه پائینی ورق دیگر وصل کند .

منابع

نوشتاری از مهدی اسحاقی برگرفته از وب‌گاه هوپا و آن خود برداشته از وب‌گاه پارس‌اسکای (هر دو با اعلام برداشت مجاز با ذکر منبع)- شما می توانید برای بدست آوردن اطلاعات بیشتر در مورد کرمچاله‌ها به مجله نجوم شماره 150 مراجعه کنید.

نوشته شده توسط: یگانه حیدری