منوی اصلی
دانستنیهای علمی
لطفا برای استفاده راحت تر، با کامپیوتر های شخصی وارد وبلاگ ما شوید و یا گوشی را افقی نگه دارید!
  • A.Arjmand سه شنبه 14 شهریور 1396 11:28 ق.ظ نظرات ()
    امروزه فیزیک‌دانان تا حد زیادی با ماهیت واقعی نور آشنایی دارند. آن‌ها دقیقا می‌دانند که نور در چه زمانی پس از مهبانگ (انفجار بزرگ که منجر به پیدایش جهان شد) بوجود آمد. آن‌ها تا حدی می‌دانند که نور را چطور کنترل و از آن برای کارهای مختلف استفاده کنند. با این حال همیشه این‌طور نبوده است. احتمالا یکی از اولین کسانی که خیلی جدی در پی شناخت ماهیت نور، کنترل و استفاده از آن رفت، «ابن هیثم»، دانشمند ایرانی بود. او دقیقا ۱۰۰۰ سال پیش کتابی هفت جلدی به نام «المناظر» نوشت. با این حال آن‌چه امروز از ماهیت واقعی نور می‌دانیم بیش از ۱۵۰ سال عمر ندارد. نکته‌ی جالب این‌جاست که شناخت نهایی نور، با مطالعه‌ی دقیق خود نور میسر نشد، بلکه با بررسی اطلاعاتی که از دهه‌ها تحقیق بر روی ماهیت «الکتریسیته» و «مغناطیس» جمع‌آوری شده بود، بدست آمد. الکتریسیته و مغناطیس، دو پدیده‌ی کاملا جداگانه به نظر می‌رسند. ولی دانشمندانی مثل «هانس کریستین اورستد» (Hans Christian Oersted) و «مایکل فارادی» (Michael Faraday) نشان دادند که این دو پدیده کاملا در هم تنیده‌اند.

    یکی از اولین کسانی که خیلی دقیق و علمی بر شناخت نور کار کرد، «ابن‌حیثم» بود. او کتاب هفت جلدی «المناظر» را نوشت
    یکی از اولین کسانی که خیلی دقیق و علمی بر شناخت نور کار کرد، «ابن‌هیثم» بود.

    ریاضی‌دانان آن زمان، با جمع‌آوری اطلاعات سال‌ها آزمایش و مشاهده بر روی دو پدیده‌ی الکتریسیته و مغناطیس،‌ توانستند نظریه‌ای جدید به نام «الکترومغناطیس» بسازند. الکترومغناطیس همان پدیده‌ای است که بعدها به عنوان یکی از چهار نیروی بنیادین جهان شناخته شد. سه نیروی دیگر، گرانش، نیروی هسته‌ای قوی و نیروی هسته‌ای ضعیف هستند. در اواسط قرن نوزدهم، دانشمندی به نام «جیمز کلارک مکسول» (James Clerk Maxwell) توانست با استفاده از معادلات ریاضی، تصویری یکپارچه از پدیده‌ی الکترومغناطیس بسازد. معادلات مکسول کمک زیادی به توضیح و شناخت ماهیت نور کرد. آن‌چه مکسول با این معادلات به دنیای علم اهدا کرد، آن‌قدر بزرگ بود که آلبرت انشتین درباره‌ی او می‌گوید: «مکسول برای همیشه جهان را تغییر داد.»


    نور مرئی قسمتی از تابش الکترومغناطیس است
    نور مرئی قسمتی از تابش الکترومغناطیس است

    مکسول نشان داد که میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی به صورت موج حرکت می‌کنند. در ضمن سرعت حرکت آن‌ها، به اندازه‌ی سرعت حرکت نور است. این به مکسول اجازه داد فکر کند که خود نور، با امواج الکترومغناطیسی حمل می‌شود. بدین معنی که نور یکی از اشکال تابش الکترومغناطیسی است. در اواخر دهه‌ی ۱۸۸۰ و تنها چند سال پس از مرگ مکسول، فیزیک‌دانی آلمانی به نام «هاینریش هرتز» (Heinrich Hertz) اولین کسی بود که به صورت رسمی اعلام کرد نظریه‌ی الکترومغناطیس مکسول صحیح است. «گراهام هال» (Graham Hall) از دانشگاه ابردین در اسکاتلند می‌گوید: «اگر در زمان زندگی مکسول و هرتز جایزه‌ی نوبل وجود داشت، این دو حتما برنده‌ی آن می‌شدند.» دانشگاه ابردین، جاییست که مکسول در اواخر دهه‌ی ۱۸۵۰ در آن کار می‌کرد. مکسول به علم نورشناسی خدمت بزرگ دیگری نیز کرده است. در سال ۱۸۶۱، او نخستین عکس رنگی جهان را گرفت. دست کم نوعی از عکس رنگی که دوام زیادی داشت. عکس رنگی مکسول با استفاده از سه فیلتر رنگی تهیه شده بود.


    نوری که چشمان ما می‌بینند، فقط قسمت کوچکی از طیف الکترومغناطیس است. الکترومغناطیس خود یکی از چهار نیروی بنیادین جهان است
    نوری که چشمان ما می‌بینند، فقط قسمت کوچکی از طیف الکترومغناطیس است

    ممکن است این گزاره که نور یکی از انواع تابش الکترومغناطیسی است همچنان به نظرتان مفهوم نباشد. برای توضیح بیشتر باید گفت که همه‌ی ما طبق تجربه‌ای که از زندگی روزمره داریم، می‌دانیم که نور مرئی از طیفی از رنگ‌ها تشکیل شده است. بسیاری اوقات پس از بارش باران، می‌توانیم طیف رنگی نور را به شکل رنگین‌کمان ببینیم. این رنگ‌ها دقیقا بازگوکننده‌ی مفهوم تابش الکترومغناطیسی مکسول هستند. نوار قرمز‌رنگی که در یک طرف رنگین کمان قرار دارد، نشانگر طول موج ۶۲۰ تا ۷۵۰ نانومتر طیف الکترومغناطیس است. نوار بنفش که در سوی دیگر رنگین کمان قرار دارد، نشانگر طول موج بین ۳۸۰ تا ۴۵۰ نانومتر طیف الکترومغناطیس است.


    رنگین کمان، رنگ‌های مختلف نور مرئی را به ما نشان می‌دهد
    رنگین کمان، رنگ‌های مختلف نور مرئی را به ما نشان می‌دهد

    طیف الکترومغناطیس خیلی گسترده‌تر از این چند رنگ و در واقع همان نور مرئی که چشم ما می‌تواند ببیند است. به پرتویی که طول موج آن کمی بلندتر از نور قرمز است «فروسرخ»، و به پرتویی که طول موج آن کمی کوتاه‌تر از بنفش است «فرابنفش»، می‌گوییم. «الفتریوس گولیلماکیس» (Eleftherios Goulielmakis) از انستیتوی اپتیک‌ کوانتمی مکس پلانک در آلمان می‌گوید: «بسیاری از حیوانات و البته بعضی از مردم می‌توانند پرتوی فرابنفش را ببینند. بعضی وقت‌ها می‌توان افرادی را پیدا کرد که می‌توانند پرتوی فروسرخ را هم مشاهده کنند.» با این حال بیشتر مردم نمی‌توانند این دو طیف را ببینند.


    چشمان ما حسگرهای قسمت مرئی تابش الکترومغناطیس هستند
    چشمان ما حسگرهای قسمت مرئی تابش الکترومغناطیس هستند

    اگر از پرتوی فرابنفش فراتر برویم، به طول موج‌هایی در حد ۱۰۰ نانومتر می‌رسیم. جایی که به آن‌ محدوده‌ی پرتوی ایکس و گاما می‌گوییم. آن‌سوی طول‌ موج‌هایی که آن را فروسرخ می‌خوانیم، طول موج به ۱ سانتی‌متر و بیشتر می‌رسد. به طوری که حتی تا هزاران کیلومتر هم افزایش می‌یابد. به این طول‌ موج‌ها، طول‌موج‌های مایکروویو و رادیویی می‌گوییم. گولیلماکیس می‌گوید: «از نظر فیزیک، به جز طول موج هیچ تفاوت بنیادینی بین نور مرئی و امواج رادیویی وجود ندارد. دانشمندان آن‌ها را دقیقا با معادلاتی یکسان مطالعه می‌کنند. ما فقط در زبان روزانه‌ی خود از آن‌ها با نام‌هایی متفاوت نام می‌بریم.» بنابراین حالا یک تعریف دیگر برای نور داریم: «نور قسمتی بسیار باریک از تابش الکترومغناطیس است که چشمان ما توانایی دیدن آن را دارد.»فعالیت‌های مکسول در زمینه‌ی الکترومغناطیس به ما نشان داد که نور مرئی تنها بخش محدودی از یک طیف بزرگ‌تر تابشی است. برای قرن‌ها،‌ دانشمندان تلاش می‌کردند بفهمند که نور چگونه از منبع نور به چشم ما می‌رسد. بعضی‌ها فکر می‌کردند که احتمالا به شکل موج حرکت می‌کند. موجی سوار بر یک ماده‌ی فرضی ناپیدا به نام «اتر». بعضی دیگر از دانشمندان این نظریه را اشتباه می‌دانستند و فکر می‌کردند که نور در حقیقت از ذراتی تشکیل شده که در فضا حرکت می‌کند. ایزاک نیوتون پس از تعدادی آزمایش که با نور و آینه انجام داد، نظریه‌ی دوم را بیشتر پسندید. او فهمید که پرتوهای نور از قوانین هندسی خیلی دقیق پیروی می‌کنند. وقتی پرتوی نوری را به یک آینه می‌تابانید، دقیقا به جهت عکس بازتاب می‌شود. درست مثل یک توپ که به دیوار بزنید و برگردد. او این‌طور استدلال کرد که چون امواج در چنین مسیر‌های دقیق، مستقیم و قابل پیش‌بینی حرکت نمی‌کنند، بنابراین نور باید بوسیله‌ی یک سری ذرات بسیار ریز و بی‌وزن حمل شود. پس نتیجه گرفت که نور، ماهیت ذره‌ای دارد.
    نور از سطح آینده در مسیرهای خیلی دقیق بازتاب می‌کند

    نور از سطح آینده در مسیرهای خیلی دقیق بازتاب می‌شود

    استدلال نیوتون خوب بود، با این حال مشکل این‌جاست که یک استدلال دقیقا برعکس نیوتون وجود دارد که آن هم خیلی خوب است! یکی از مشهور‌ترین آزمایش‌ها در رد نظر نیوتون، آزمایشی است که «توماس یانگ» (Thomas Young) در سال ۱۸۰۱ انجام داد. آزمایش شکاف‌های یانگ از آن آزمایش‌هایی است که هرکسی می‌تواند در خانه انجام دهد. یک قطعه مقوای ضخیم بردارید و دو شکاف خیلی باریک عمودی در آن ایجاد کنید. سپس یک منبع نور متمرکز که فقط در یک طول موج، نور تولید می‌کند، مثل لیزر بردارید. آن را روبروی مقوای شکاف‌دار قرار دهید و در پشت مقوا نیز یک سطح دیگر بگذارید. حتما انتظار دارید که بر روی سطح پشتی، دو خط نور عمودی ببینید. یعنی دقیقا نوری که از دو شکاف عمودی گذشته است. با این حال توماس یانگ چیز دیگری مشاهده کرد. او تسلسلی از خط‌های عمودی تاریک و روشن را دید، چیزی شبیه به بارکد.

    آزمایش شکاف‌های یانگ نشان داد که نور ماهیت موجی دارد

    آزمایش شکاف‌های یانگ نشان داد که نور ماهیت موجی دارد

    وقتی نور از دو شکاف نازک عبور می‌کند، دقیقا همان رفتاری را دارد که موج آب با عبور از دو شکاف نازک از خود نشان می‌دهد. هم آب و هم نور، به صورت امواج کروی پراکنده می‌شوند. وقتی قله و قعر امواج نوری که از دو شکاف عبور کرده‌اند، بر یکدیگر منطبق می‌شوند، همدیگر را تخریب می‌کنند و خط‌های تاریک بوجود می‌آید. وقتی قله‌ها یا قعر‌های آن‌ها بر یکدیگر منطبق می‌شوند، پدیده‌ی تشدید بوجود می‌آید و خط‌های عمودی روشن تشکیل می‌شود. آزمایش یانگ نشان می‌داد که نور ماهیت موجی دارد و معادلات مکسول نیز این ایده را تقویت می‌کرد.

    در نیمه‌ی دوم قرن نوزدهم، فیزیک‌دان‌ها بر روی این مسئله که چرا بعضی مواد بهتر از بعضی مواد دیگر می‌توانند امواج الکترومغناطیسی را جذب و سپس تابش کنند تحقیق می‌کردند. این دقیقا زمانی بود که صنعت ساخت چراغ‌های الکتریکی در حال اوج گرفتن بود و بنابراین موادی که بتوانند نور زیادی از خود تابش کنند بسیار مورد توجه قرار گرفته بودند. در اواخر قرن نوزدهم، دانشمندان متوجه شدند که میزان تابش الکترومغناطیسی یک جسم، به دمای آن بستگی دارد. آن‌ها توانستند این پدیده را اندازه‌گیری هم بکنند ولی نمی‌دانستند چرا این پدیده رخ می‌دهد.

    در سال ۱۹۰۰، «مکس پلانک» (Max Planck) توانست این مشکل را حل کند. او متوجه شد در صورتی که در نظر بگیرد تابش الکترومغناطیسی به صورت بسته‌های مجزای انرژی انجام می‌شود، معادلات می‌توانند به راحتی رابطه‌ی بین دمای جسم با میزان تابش الکترومغناطیسی را توضیح دهند. پلانک این بسته‌های انرژی را «کوانتا» که اسم جمع «کوانتم» است نامید. چند سال بعد، انشتین این ایده را برای توضیح یک آزمایش دیگر به کار برد. فیزیک‌دان‌ها کشف کرده بودند که وقتی یک قطعه فلز به طور مداوم در برابر نور فرابنفش قرار می‌گیرد، دارای بار الکتریکی مثبت می‌شود. به این پدیده، «اثر فوتوالکتریک» می‌گویند. این بدین دلیل است که اتم‌های فلز بر اثر تابش پرتوی فرابنفش، الکترون‌های خود را از دست می‌دهند. رفتار الکترون‌ها عجیب به نظر می‌رسید. می‌شد کاری کرد که تنها با تغییر رنگ نور تابش شده به فلز، الکترون‌های آن انرژی بیشتری داشته باشند. مثلا، الکترون‌هایی که از فلز قرار گرفته در معرض پرتوی فرابنفش آزاد می‌شدند، انرژی بیشتری در مقایسه با الکترون‌هایی که در معرض نور قرمز قرار گرفته بودند داشتند. اگر نور فقط ماهیت موجی داشته باشد، این پدیده خیلی معنادار نیست.

    اگر قرار باشد که انرژی یک موج را بیشتر کنیم، باید دامنه‌ی آن را افزایش دهیم، یعنی قدش را بلندتر کنیم. فقط قدرت تخریب امواج سونامی را تصور کنید. طول‌ موج‌ آن‌ها خیلی زیاد نیست، این امواج فقط ارتفاع خیلی زیادی دارند. بهترین راه برای افزایش انرژی یک پرتوی الکترومغناطیسی، افزایش دامنه یا همان بلندی قد امواج است. این باعث می‌شود که شدت نور نیز بیشتر بشود. این درحالیست که تغییر طول موج و در نتیجه رنگ، فرقی در شدت نور ایجاد نمی‌کند. انشتین فهمید که وقتی نور را به صورت بسته‌های انرژی یا همان «کوانتا» در نظر بگیریم، اثر فوتوالکتریک خیلی قابل فهم‌تر است. او گفت که نور در بسته‌های کوچک کوانتمی منتقل می‌شود. هر بسته‌ی کوانتمی دارای مقدار معینی انرژی است. مقدار انرژی این به طول موج بستگی دارد: هرچه طول موج کوتاه‌تر باشد، بسته‌ی کوانتمی انرژی بیشتری دارد. این توضیح می‌دهد که چرا بسته‌های نور فرابنفش با طول موج نسبتا کوتاه، انرژی بیشتری نسبت به بسته‌های نور قرمز با طول موج نسبتا بلندتر دارند.

    نور در بسته‌هایی از انرژی به نام فوتون منتقل می‌شود
    نور در بسته‌هایی از انرژی به نام فوتون منتقل می‌شود

    یک منبع نوری با شدت نور بیشتر، بسته‌های کوانتمی نور بیشتری را به فلز منتقل می‌کند، ولی این تاثیری بر میزان انرژی هر بسته‌ی کوانتمی نور ندارد. ساده‌تر بگوییم، یک بسته‌ی کوانتمی نور بنفش، می‌تواند انرژی بیشتری به یک الکترون در مقایسه با هر تعداد دیگر بسته‌های کوانتمی نور قرمز منتقل کند. انشتین این بسته‌های نوری را «فوتون» نامید. فوتون اکنون در فیزیک جزو ذرات بنیادین به حساب می‌آید. به طور کلی تابش الکترومغناطیسی بوسیله‌ی فوتون‌ها انجام می‌شود. از نور مرئی گرفته تا پرتوی ایکس، مایکروویو و رادیویی. به زبانی دیگر، انشتین مثل نیوتون گفت که نور ماهیت ذره‌ای دارد. در این مقطع، فیزیک‌دان‌ها تصمیم گرفتند به دعوای اینکه نور ذره‌ای است و یا موجی خاتمه دهند، چرا که به خوبی هر دو رفتار را از خود نشان می‌داد. آن‌ها رفتار نور را یک پارادوکس بزرگ می‌دانستند. نور هم موج است و هم ذره!نور هم خاصیت موجی از خودش نشان می‌دهد و هم خاصیت ذره‌ای. فیزیک‌دان‌ها این را به عنوان یک واقعیت پذیرفته‌اندهرچند که این برای غیر فیزیک‌دان‌ها گیج‌کننده است، ولی خود فیزیک‌دان‌ها هیچ مشکلی با آن ندارند. فیزیک‌دان‌ها سعی می‌کنند به اقتضای موقعیت، از هر دو خاصیت آن بهره‌بگیرند. هرچند که معادلات فیزیک در هر دو حالت موجی و ذره‌ای بودن نور خیلی خوب کار می‌کند، ولی در بعضی موقعیت‌ها استفاده از یک خاصیت آن، بهتر از دیگری است. بنابراین فیزیک‌دان‌ها از هر دو خاصیت استفاده می‌کنند. این در حقیقت به خاطر یک رفتار عجیب دیگر در فیزیک کوانتم است. دو ذره‌ی بنیادین، مثل یک جفت فوتون، می‌توانند به یکدیگر وابسته باشند. بدین معنی که سوای فاصله‌ای که این دو ذره از هم دارند، می‌توانند دارای بعضی ویژگی‌های یکسان باشند. بنابراین می‌توان از آن‌ها برای برقراری ارتباط بین دو نقطه بر روی زمین استفاده کرد. یکی دیگر از ویژگی‌های این وابستگی این است که وضعیت کوانتمی فوتون‌ها وقتی که قرار است اطلاعات آن‌ها خوانده شود تغییر می‌کند.


    نور هم خاصیت موجی و هم خاصیت ذره‌ای از خود نشان می‌دهد
    نور هم خاصیت موجی و هم خاصیت ذره‌ای از خود نشان می‌دهد

    ابزارهای جدید مثل «ترکیب‌کننده‌های میدان نوری» می‌توانند امواج نور را با یکدیگر ترکیب کنند. در نتیجه می‌توانند پالس‌های نوری ایجاد کنند که خیلی فشرده‌تر، کوتاه‌تر و مستقیم‌تر از لامپ‌های معمولی هستند. در ۱۵ سال گذشته، از این ابزارها برای کنترل نور استفاده شده است. در سال ۲۰۰۴، گولیلماکیس و همکارانش توانستند پالس‌های بسیار کوتاهی از پرتوی ایکس تولید کنند. هر پالس فقط به اندازه‌ی ۲۵۰ «آتوثانیه» (attosecond) دوام داشت. با استفاده از این پالس‌های کوتاه که مثل فلاش دوربین بودند، آن‌ها توانستند عکس‌هایی از موج‌های مجزای نور مرئی بگیرند. این امواج خیلی آهسته‌تر از پالس‌های پرتوی ایکس نوسان می‌کنند. آن‌ها در حقیقت توانستند از حرکت امواج نور عکس بگیرند. گولیلماکیس می‌گوید: «ما از زمان مکسول می‌دانستیم که نور یک میدان نوسان‌کننده‌ی الکترومغناطیسی است. ولی کسی فکرش را نمی‌کرد بتوانیم از این امواج در حالی که نوسان می‌کنند عکس بگیریم.» دیدن امواج نور به صورت مستقل، گام نخست به سوی کنترل آن‌هاست.»

    یک قرن پیش، اثر فوتوالکتریک نشان داد که نور مرئی بر روی الکترون‌های یک فلز اثر می‌گذارد. گولیلماکیس می‌گوید که دستکاری دقیق این الکترون‌ها با استفاده از امواج نور مرئی که طوری شکل یافته‌اند تا با فلزات به شیوه‌ای مشخص برخورد کنند مسیر خواهد شد. او می‌گوید: «ما می‌توانیم نور و سپس بوسیله‌ی آن، ماده را کنترل کنیم.» این می‌تواند الکترونیک را متحول کند. منجر به بوجود آمدن نسل جدیدی از کامپیوترهای نوری شود که از آن‌چه اکنون داریم کوچک‌تر و سریع‌تر هستند. این بدین معنیست که می‌توانیم الکترون‌ها را به نحوی که می‌خواهیم به حرکت در آوریم و تعریفی جدید از نور ارائه دهیم، این که نور یک ابزار است.

    این چیز جدیدی نیست. در حقیقت زندگی روی زمین، از همان زمان که ارگانیسم‌های دارای سلول‌‌های حساس به نور بوجود آمدند، توانست از نور استفاده کند. چشم انسان در حقیقت حسگری است که از بخش مرئی پرتوی الکترومغناطیس استفاده می‌کند تا انسان بتواند جهان پیرامونش را بهتر درک کند. فناوری نوین، این ایده را بیشتر گسترش می‌دهد. در سال ۲۰۱۴،‌ جایزه‌ی نوبل شیمی به پژوهشگرانی تعلق گرفت که میکروسکوپ نوری بسیار قدرتمندی ساختند. آن‌قدر قدرتمند که پیش از آن کسی فکر نمی‌کرد بتوان چنین چیزی ساخت. این بدین معنیست که با کمی تلاش، نور می‌تواند چیز‌هایی را به ما نشان دهد که پیش از آن فکرش را نمی‌کردیم.
    آخرین ویرایش: سه شنبه 14 شهریور 1396 03:21 ب.ظ
    ارسال دیدگاه
  • A.Arjmand سه شنبه 14 شهریور 1396 01:39 ق.ظ نظرات ()
    معمولا اخبار مربوط به پیشرفت‌های تکنولوژی همراه با بزرگ‌نمایی روایت می‌شوند؛ اما گاهی وقت‌ها، برخی از این تکنولوژی‌ها واقعا می‌توانند جهان را تغییر دهند. در حال حاضر اخبار مربوط به هوش مصنوعی توجه زیادی را به خود جلب می‌کند؛ اما آیا می‌دانستید تعدادی از دانشمندان در تلاش‌اند راهی برای جایگذاری هوش مصنوعی در مغز انسان پیدا کنند تا از این طریق، بیماری‌های مغزی مانند صرع درمان شود؟ و درنهایت برخی هم اعتقاد دارند با استفاده این فناوری، در آینده قادر به آپلود یا دانلود اندیشه‌ها از مغز ما به داخل کامپیوترها و برعکس خواهیم بود. در ادامه با ۵ فناوری جدید آشنا می‌شویم که شاید در چند سال آینده، زندگی ما را به طور قابل توجهی تغییر دهند:
    ۱. اتومبیل‌های خودران

    Image result for automatic driving car

    نام بردن از اتومبیل خودران به‌عنوان یک تکنولوژی پیشرفته که می‌تواند جهان را تغییر دهد، به امری کلیشه‌ای بدل شده است. اما این تکنولوژی پیشرفته هم‌اکنون در دسترس است و آن‌قدر پتانسیل دارد که نتوانیم چشمانمان را بر آن ببندیم.

    سیستم خودران شرکت تسلا، یکی از معروف‌ترین سیستم‌های اتومبیل‌های خودران است. به لطف چنین سیستمی، اتومبیل‌های این شرکت می‌توانند در بیشتر مسیر بزرگراه به‌صورت خودران حرکت کنند. بر اساس برنامه‌های اعلام‌شده، قرار است یکی از اتومبیل‌های این شرکت تا پایان سال جاری، سفری به‌صورت خودران به سرتاسر آمریکا داشته باشد. تمام مدل‌های جدید خودروهای تسلا مجهز به سخت‌افزار مورد نیاز برای رانندگی خودکار هستند (مانند حس‌گرهای فراصوت، دوربین‌ها و رادار) و قرار است که با پیشرفت بیشتر در این زمینه، سیستم خودران این شرکت به طور پیوسته بهبود پیدا کند.

    مسلما تسلا در این تکنولوژی پیشرفته تنها نیست؛ فورد و جنرال‌موتورز هم وارد عرصه‌ی اتومبیل‌های خودران شده‌اند و در تلاش برای تصاحب این بازار هستند. یکی از جذاب‌ترین موارد استفاده از اتومبیل‌های خودران، درزمینه‌ی اتومبیل‌های اشتراکی است که پتانسیل زیادی را برای ایجاد تغییر و تحول گسترده در صنعت حمل‌ونقل دارد.

    اهمیت اتومبیل‌های خودران فراتر از یک وسیله‌ی جابجایی در داخل و بیرون از شهر است. رانندگی خودران این وسایل به دلیل وجود هوش مصنوعی، قدرت محاسباتی بالا و حس‌گرهای متنوع، بهتر از رانندگی انسان‌ها است. احتمال تصادف اتومبیل‌های خودران بسیار کمتر از اتومبیل‌هایی است که توسط انسان‌ها رانده می‌شود. در صورت همه‌گیر شدن این اتومبیل‌ها، تخمین زده می‌شود که فقط در آمریکا و در هر دهه،۳۰۰ هزار نفر از آمار تلفات کاسته شود.

    ۲. واقعیت افزوده برای جراحی

    Image result for vr operation

    سال گذشته، واقعیت افزوده توجه زیادی را به خود جلب کرد. اما این تکنولوژی که لایه‌ای دیجیتالی را روی دنیای واقعی قرار می‌دهد، سرشار از پتانسیل‌های متنوع است که هم‌اکنون بارقه‌ای از آن‌ها را می‌توانیم ببینیم.

    همین حالا هم بسیاری از جراحان برای داشتن دید بهتر نسبت به اعضای بدن، از هدست‌های واقعیت افزوده استفاده می‌کنند. هدست‌های واقعیت افزوده امکانی شبیه اشعه ایکس را در اختیار جراحان قرار می‌دهد که با استفاده از آن می‌توانند اعضایی از بدن انسان را ببینند که در هنگام عمل قابل مشاهده نیستند.

    تصویربرداری سه‌بعدی برای برخی از جراحی‌ها استفاده می‌شود و در کنار واقعیت افزوده، امکانات و اطلاعات گسترده‌ای را در اختیار جراحان قرار می‌دهد. شرکت فیلیپس چندی پیش از تکنولوژی واقعیت افزوده‌ای رونمایی کرد که به جراحان این امکان را می‌دهد که در هنگام عمل، به‌صورت زنده، به تصاویر سه‌بعدی اعضای بدن انسان دسترسی داشته باشند. با استفاده از این تکنولوژی، جراحان می‌توانند با دقتی به‌مراتب بیشتر از قبل کارشان را انجام دهند.

    بر اساس تحقیقات که چندی پیش انجام گرفت، استفاده از واقعیت افزوده در عمل‌های مربوط به ستون فقرات باعث شده کارایی جراحان به ۸۵ درصد برسد. درصورتی‌که به‌صورت سنتی و بدون استفاده از این فناوری، میزان مهارت در این جراحی در حدود ۶۴ درصد است. با همه‌گیر شدن این تکنولوژی، جراحان می‌توانند برای عمل‌های سختی مانند ستون فقرات، جمجمه و تراما، از تکنولوژی واقعیت افزوده بهره ببرند.

    ۳. افزودن تکنولوژی هوش مصنوعی به مغز انسان
    Image result for intelligence
    خیلی از ما هنوز به حضور هوش مصنوعی در کامپیوترها، گوشی‌ها و خودروها عادت نکرده‌ایم اما برخی دانشمندان و کارآفرینان در تلاش‌اند که راهی برای افزودن هوش مصنوعی به مغز انسان پیدا کنند.

    ایلان ماسک، مدیرعامل تسلا و «اسپیس‌ایکس» (SpaceX)، چندی پیش به همراه ۸ نفر دیگر، شرکت Neuralink را پایه‌گذاری کرد که هدف اصلی آن، جایگذاری الکترود در مغز انسان برای درمان بیماری‌هایی همچون صرع است. این الکترودها با ارتباط بی‌سیم به کامپیوتر متصل می‌شوند و هدف این است که این ارتباط، برای درمان بیماری‌های مغزی به کار گرفته شود. ماسک برای الکترودها از لفظ «بند عصبی» (neural lace) استفاده می‌کند که قرار است به‌عنوان رابطی بین کامپیوترها و انسان‌ها عمل کند و درنهایت علاوه بر درمان بیماری‌ها، توانایی‌های شناختی انسان را هم افزایش دهد.

    شاید دستیابی به این هدف در آینده‌ی نزدیک ممکن نباشد، اما ایلان ماسک در این راه تنها نیست. سازمان پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته‌ی دفاعی («دارپا» (DARPA)) که زیر نظر وزارت دفاع آمریکا فعالیت می‌کند، در تلاش است که یک واسط عصبی قابل پیوند را توسعه دهد که در مغز قرار گیرد و امکان ارتباط مغز با کامپیوتر فراهم شود. نام این برنامه تحقیقاتی «طراحی سیستم مهندسی عصبی» (Neural Engineering System Design) است و هدف نهایی این برنامه، ساخت قطعاتی است که سیگنال‌های الکتروشیمیایی مغز را به صفر و یک‌هایی تبدیل کند که در کامپیوتر قابل شناسایی باشد.

    با وجود Neuralink، دارپا و دیگر شرکت‌ها، دور از انتظار نیست که دانشمندان به‌زودی موفق به درمان بیماری‌های مغزی شوند و بتوانند مشکلات مربوط به بینایی و شنوایی را هم بهبود بخشند. شاید هم روزی فرابرسد که فقط با استفاده از افکارمان، قادر به کنترل کامپیوترها باشیم.

    ۴. کامپیوترهای کوانتومی

    Image result for quantum computer

    کامپیوترهای کوانتومی از قوانین مکانیک کوانتومی بهره می‌برند که به آن‌ها اجازه می‌دهد انواع و اقسام محاسبات را در وسعت بیشتر و زمان کمتری انجام دهند. دانشگاه واترلو تعریف ساده‌ای از کامپیوترهای کوانتومی ارایه داده است: «کامپیوترهای معمولی با صفر و یک‌ها کار می‌کنند، درصورتی‌که که کامپیوترهای کوانتومی علاوه بر استفاده از صفر و یک‌ها، از «برهم‌نهی» (superposition) صفر و یک‌ها هم بهره می‌برند». این یعنی در کامپیوترهای کوانتومی، یک بیت که در اینجا به آن «کیوبیت» (QuBit) گفته می‌شود، می‌تواند در آن واحد دو مقدار صفر و یک را داشته باشد.

    قدرت شگفت‌انگیز این کامپیوترها به دانشمندان اجازه می‌دهد که مدل‌های پیچیده‌ای برای عملکرد انواع و اقسام داروها ایجاد کنند؛ کاری که با کامپیوترهای سنتی غیرممکن است. IBM معتقد است که کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند وضعیت آب‌وهوا را بهتر پیش‌بینی کنند، یادگیری هوش مصنوعی را بهبود ببخشند و رمزهای کامپیوتری پیشرفته‌ای را خلق کنند که شکستن آن‌ها تقریبا غیرممکن باشد.

    گوگل تا حالا چندین پردازنده‌ی کوانتومی ساخته و در تلاش است که ساخت پیشرفته‌ترین مدل این پردازنده‌ها را تا انتهای امسال به پایان برساند. گوگل قصد دارد با پیشرفت در زمینه‌ی محسابات کوانتومی، سرویس‌های بیشتری را از طریق پلتفرم رایانش ابری خود برای فروش عرضه کند. البته استفاده از این سرویس‌ها برای پژوهش‌گران و دولت‌ها رایگان خواهد بود.

    پیرامون قدرت کامپیوترهای کوانتومی و فایده‌ی آن‌ها بحث‌های زیادی صورت گرفته است. اما مشخص است که در چند سال آینده کامپیوترهای کوانتومی پیشرفته‌تر می‌شوند و مطمئنا چنین کامپیوترهای فوق پیشرفته‌ای بدون استفاده نمی‌مانند.

    ۵. اینترنت ماهواره‌ای جهانی

    Related image

    شرکت اسپیس‌ایکس علاوه بر این که قصد دارد تا چند سال دیگر سفینه‌های خودش را به سمت مریخ پرتاب کند، ایده‌های دیگری هم در سر دارد. این شرکت تصمیم دارد ۴۴۲۵ ماهواره را به فضا پرتاب کند که هدف آن‌ها، تامین اینترنت برای همه‌ی نقاط جهان است.

    طبق بیانیه‌ی این شرکت، این ماهواره‌ها قرار است همه‌ی افراد را در اقصی نقاط جهان به اینترنت متصل کنند. عملیات پرتاب ماهواره‌ها از سال ۲۰۱۹ آغاز می‌شود و این طرح در سال ۲۰۲۴ به‌طور کامل عملیاتی خواهد شد.

    ارایه‌ی اینترنت ماهواره‌ای برای تمام نقاط کره‌ی زمین کار ساده‌ای نیست. چنین پروژه‌ای حداقل ۶ میلیارد دلار هزینه در پی خواهد داشت و البته در این مسیر موانع قانونی هم وجود دارد. اگر «اسپیس‌ایکس» بتواند این پروژه را به‌طور کامل انجام دهد، اینترنت حتی از برق هم گسترده‌تر می‌شود و به دورافتاده‌ترین مکان‌های دنیا راه پیدا می‌کند.
    آخرین ویرایش: سه شنبه 14 شهریور 1396 01:55 ق.ظ
    ارسال دیدگاه
  • A.Arjmand چهارشنبه 8 شهریور 1396 11:52 ق.ظ نظرات ()
    سال‌هاست که استرس بیش از حد را یکی از عوامل موثر در سفید شدن موها می‌دانند. اما آیا واقعا درست است که نگرانی‌ها و مسوولیت‌های بیشتر می‌تواند رنگ مو را تغییر دهد.
    پاسخ کوتاه این است که قضیه پیچیده است. استرس قطعا روی وضعیت جسمانی ما تاثیر می‌گذارد، اما در زمینه سفید شدن مو، دانشمندان هنوز نمی‌دانند که دقیقا چه چیزی عامل آن است. تحقیقات نشان می‌دهند که چندین عامل وجود دارند که بر میزان موی سفید سر ما تاثیر می‌گذارند.

    سفید شدن موها

    موی ما رنگش را از سلول‌هایی به نام ملانوسیت می‌گیرد که رنگدانه تولید می‌کنند. وقتی ما سن‌مان بالا می‌رود، سلول‌های ملانوسیت ضعیف شده و می‌میرند. به این ترتیب، موهای ما دیگر رنگ نمی‌شوند.
    این آسیبی که به سلول‌ها وارد می‌شود «استرس اکسیداتیو» نام دارد و در تمام سلول‌های بدن‌مان رخ می‌دهد و بخشی از روند طبیعی افزایش سن است، نه استرس امتحان یا آخرین مهلت انجام یک پروژه.
    وقتی بدن ما مسن‌تر می‌شود، دیگر نمی‌تواند با انواع خاصی از مولکول‌های مضر مبارزه کند. در نتیجه استرس اکسیداتیو رخ می‌دهد و تاثیرش در موهای ما دیده می‌شود.

    «میری سیبرگ»، یک مشاور پوست‌شناسی از موسسه‌ی جهانی پوست‌ می‌گوید: «استرس بیشتر ممکن است منجر به ریزش مو شود تا سفید شدن آن.» بنابراین اگر در موقعیت پراسترسی قرار دارید، سفید شدن زود هنگام مو را فراموش کنید، چرا که مشکل بزرگ‌تری مربوط به مو وجود دارد که باید حواس‌‌تان به آنها باشد.  نگرانی‌ها و استرس‌های زیاد و درازمدت می‌توانند در فرایند‌های زیستی رشد مو اختلال ایجاد کرد و منجر به ریزش مو شوند.

    اما در سال ۲۰۰۷، محققان دانشگاه هاروارد عنوان کردند که استرس مداوم می‌تواند فرایند سفید شدن مو را سریع‌تر کند، چون استرس مولکول‌های به شدت واکنش‌پذیری تولید می‌کند که رادیکال آزاد نام دارند و در تولید ملانین اختلال ایجاد می‌کنند. پزشکی به نام «تایلر سیمت» می‌گوید: «ما کسانی را دیده‌ایم که دو تا سه سال استرس داشتند وگزارش داده‌اند که در این مدت موهایشان زودتر سفید شده است.»

    البته عوامل زیست‌محیطی دیگری هم در سفید شدن مو دخیل هستند. این عوامل شامل سیگار کشیدن، قرار گرفتن در معرض آلودگی هوا و نداشتن تغذیه خوب می‌شوند. بنابراین اگر نمی‌خواهیم موهایمان سفید شود بهتر است از این عوامل دوری کنیم.
    آخرین ویرایش: چهارشنبه 8 شهریور 1396 11:58 ق.ظ
    ارسال دیدگاه
  • A.Arjmand دوشنبه 30 مرداد 1396 11:21 ق.ظ نظرات ()
    هیچ‌چیز مثل حس آزاردهنده‌ی حالت تهوع نمی‌تواند یک سفر جاده‌ای را خراب کند. اما نباید به خاطر تجربه این احساس آنقدرها ناراحت شویم چون این نشان می‌دهد که مغزمان کارش را خوب انجام می‌دهد.

    Image result for trip by car

    محققان در تحقیقات اخیر پی برده‌اند که حالت تهوع می‌تواند نتیجه واکنش مغز به مسمومیت ناگهانی باشد. البته، مغز ما تصور می‌کند که مسموم شده‌ایم.
    دانشمندان می‌گویند وقتی که ما درون یک خودرو هستیم، مغزمان پیام‌های متناقضی درباره محیط پیرامون‌مان می‌گیرد، درست مثل زمانی که مسموم شده‌ایم. ما همه می‌دانیم که بالا آوردن آسان‌ترین روش برای خارج کردن هرگونه زهر و سمومی از بدن‌مان است. حالا چرا مغز ما در خودرو این‌قدر سردرگم می‌شود؟

    کارشناسان فکر می‌کنند که علت این پدیده این است که انسان‌ها سفر در وسیله‌هایی مثل خودرو، اتوبوس و کشتی را در سال‌های اخیر آغاز کرده‌اند، به همین دلیل مغزهای ما هنوز کاملا با این فعالیت‌ها وفق نیافته‌اند.
    علیرغم اینکه ما در خودرو، اتوبوس یا قایق در حال حرکت هستیم، اما اکثر حواس‌‌ ما همچنان فکر می‌کنند که بدن‌مان ساکن است. و البته وقتی که در صندلی یک خودرو نشسته‌ایم، درواقع ساکن هستیم.

    در عین حال، مغز ما به لطف حسگرهای تعادل ما در گوش‌مان (همان تیوب‌های کوچک مایع در گوش داخلی) این را هم می‌داند که ما با سرعت خاصی به جلو حرکت می‌کنیم. مایع درون این تیوب‌ها به این طرف و آن طرف حرکت می‌کند و نشان می‌دهد که ما حرکت می‌کنیم، اما واقعیت این است که ما یک جا ساکن نشسته‌ایم. به همین دلیل مغز پیام‌های متناقضی دریافت می‌کند.
    در این میان، قسمتی از مغز به نام تالاموس باید این اطلاعات را کنار هم قرار دهد و بفهمد که چه خبر است، اما اغلب اوقات به این نتیجه می‌رسد که سم این وضعیت را به بار آورده. در نتیجه ما باید کنار جاده توقف کنیم تا از حس آزاردهنده حالت تهوع خلاص شویم.
    آخرین ویرایش: دوشنبه 30 مرداد 1396 11:24 ق.ظ
    ارسال دیدگاه
  • A.Arjmand یکشنبه 29 مرداد 1396 02:36 ب.ظ نظرات ()
    تحقیقات جدید نشان داده‌اند که عملکرد تحصیلی، توانایی خواندن و IQ پایه و اساس ژنتیکی دارند. این تحقیقات به باور عامه حاکی از این که هوش و دیگر ظرفیت‌‌های شناختی مرتبط توسط ژن ما تعیین می‌شود، قوت می‌دهد.
    این باعث شده که عده‌ای از افراد اهمیت تحصیل را رد کنند چرا که معتقدند صرف هزینه برای تحصیل و آموزش تاثیری زیادی روی توانایی‌های طبیعی ما ندارد. اما ژن سرنوشت ما را تعیین نمی‌کند. شواهد خوبی وجود دارد که نشان می‌دهد عوامل محیطی می‌توانند روی تحصیلات ما تاثیر بگذارند.


    Image result for crazy student

    اغلب اوقات نحوه تاثیر ژن روی هوش نادیده گرفته می‌شود. ژن‌ها می‌توانند به شکل‌های متنوعی عمل کنند تا تاثیرات‌شان را ایجاد کنند. بعضی از ژن‌ها شاید ترکیبات شیمیایی مغز را تغییر دهند تا یک فرد بهتر بتواند یاد بگیرد. دیگر ژن‌ها می‌توانند تفاوت‌های رفتاری ایجاد کنند که در نتیجه آن افراد محیط‌های انگیزه‌دهنده‌تری را برای خودشان انتخاب می‌کنند.
    این احتمال هم وجود دارد که ژنتیک هوش در کنار ژنتیک تاثیرات محیط کار می‌کند. یعنی در ژنتیک هوش ما، تربیت و پرورش هم به همان اندازه توانایی‌های مادرزادی‌مان اهمیت دارد.

    در زمینه ژنتیک رفتاری، هوش بیشتر از  هر موضوع دیگری مطالعه می‌شود. این فاکتور با مشخصه‌های دیگری از درآمد گرفته تا طول عمر و احساس خوشبختی ارتباط مستقیم دارد.
    ژن‌ها می‌توانند تغییراتی در رشد مغز ایجاد کنند. اما آنها همچنین می‌توانند افراد را مستعد این سازند که انواع مختلفی از محیط را تجربه کنند. انسان‌ها به شکل‌های متفاوتی رفتار می‌کنند که می‌تواند بر محیط‌شان تاثیر بگذارد. تفاوت‌های شخصیتی تعیین می‌کند که آیا یک بچه اعتماد به نفس دارد که در یک کلاس فوق برنامه شرکت کند یا خیر. به عبارت دیگر، تفاوت در خلق و خوی کودکان بر منابع کمکی که آنها برای خودشان برمی‌گزینند تاثیر می‌گذارد.

    افرادی که اجتماعی هستند در مقایسه با کسانی که دوست دارند تنها باشند، وقت کمتری را برای فراهم کردن یک محیط دانشگاهی برای خودشان صرف می‌کنند. اگر تفاوت‌های شخصیتی به این شکل با عملکرد تحصیلی ارتباط داشته باشند، بنابراین تاثیرات ژنتیکی مربوطه هم به عنوان ژن‌های هوش تلقی می‌شوند.
    هنوز باید تحقیقات بیشتری انجام شود تا عوامل محیطی تاثیرگذار و مرتبط با ژن کشف شوند. اما در اینکه محیط زندگی می‌تواند بر هوش ما تاثیر داشته باشد، شکی نیست.
    آخرین ویرایش: یکشنبه 29 مرداد 1396 11:34 ب.ظ
    ارسال دیدگاه
تعداد صفحات : 32 1 2 3 4 5 6 7 ...