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 پنجشنبه 16 شهریور 1396 08:50 ب.ظ نظرات ()
    خرس آبی (Water Bear)  نام یک موجود اغلب علف‌خوار میکروسکوپی است که دانشمندان آن را با ‌عنوان «تاردیگرید» (Tardigrade) می‌شناسند. مهم نیست که آن‌ها را به آب جوش بیندازید، در فریزر بگذارید، دهه‌ها بدون آب در صحرای بی‌آب و علف رها کنید یا اینکه حتی به فضا بفرستید، خرس‌های آبی به راحتی از چند قدمی مرگ برمی‌گردند. شواهد نشان می‌دهد که خرس‌های آبی می‌توانند طیف وسیعی از شرایط را تحمل کنند؛ چنانکه دانشمندان ردپای آن‌ها را در آب جوش، یخ و حتی فضا هم دنبال کرده‌اند. یک خرس آبی می‌تواند به راحتی چند دهه را در بیابان سپری کند بدون‌ آن‌که حتی یک قطره آب به او برسد. او می‌تواند حتی در گودال‌های فوق‌العاده عمیق اقیانوسی که عمق برخی از آنها به ۱۰ الی ۱۱ کیلومتر هم می‌رسد، دوام بیاورد. جالب اینجاست که این مبارز فناناپذیر یک موجود بی‌مهره به ظاهر ساده است که با همه کوچکی‌اش یک صفت خارق‌العاده دارد و آن‌هم تحمل بسیار زیادش در شرایط سخت است. اما چه چیزی باعث شد که این موجود میکروسکوپی تا بدین اندازه پرطاقت باشد؟ پاسخ به این سوال را می‌توانید در موارد ذیل جستجو کنید:
    Image result for Tardigrade

    خرس‌های آبی ۸ پا و دهانی پر از دندانهای تیز دارند.

    مطالعات نشان می‌دهند که خرس‌های آبی وقتی در شرایط بی‌آبی حاد و کشنده قرار می‌گیرند، نخستین کاری که انجام می‌دهند این است که شکل بدن خودشان را کلاً تغییر می‌دهند. یک خرس آبی مقاوم در این شرایط نخست کل آب بدنش را از دست می‌دهد. این درحالیست ‌که از دست دادن آب بدن یا همان «دهیدراسیون» (Dehydration) برای انسان بسیار خطرناک است یعنی اگر شما تنها ۵ الی ۸ درصد آب بدن خود را از دست دهید، بدون‌تردید نشانه‌هایی از گیجی و فرسودگی خواهید داشت و از دست دادن بیش از ۱۰ درصد آب بدن به طور قطع منجر به آسیب‌های بسیار جدی فیزیکی و روانی خواهد شد. پژوهشگران باور دارند که از دست دادن ۱۵ الی ۲۵ درصد از آب بدن برای انسان کشنده است. ولی یک خرس آبی نه‌تنها می‌تواند کل آب بدنش را از دست بدهد بلکه حتی در این شرایط باز هم به بقای خود ادامه می‌دهد. دانشمندان معتقدند که یک خرس آبی بخش اعظم آب از دست‌رفته‌ بدنش را با نوعی قند موسوم به (Trehalose) جایگزین می‌کند. در حقیقت این قند همان منجی خرس آبی است چرا که در غیراین‌صورت مرگ این جانور حتمی خواهد بود.یکی از مهمترین دلایل بقای خرس‌های آبی جثه خیلی خیلی کوچک آن‌هاست. یک خرس آبی بالغ حداکثر می‌تواند حدود یک میلی‌متر یا گاهی ۱٫۵ میلی‌متر رشد کند در حالی‌که اکثر خرس‌های آبی بین ۰٫۳ تا ۰٫۵ میلیمتر هستند. بدیهی است که تحت این شرایط آن‌ها می‌توانند به راحتی خودشان را در لابلای ماسه‌های دریا یا هر جای دیگر پنهان کنند.

    Image result for Tardigrade
    از دست دادن ۱۵ الی ۲۵ درصد آب بدن انسان کشنده است این درحالیست که خرس‌های آبی میکروسکوپی نه ‌تنها می‌توانند کل آب بدنشان را از دست بدهند بلکه حتی می‌توانند دهه‌ها در این شرایط به حیات ادامه دهند.

    دانشمندان با بررسی این جانور در زیرمیکروسکوپ متوجه شدند که در دهان خرس‌های آبی اسلحه‌ای فوق سری پنهان شده است: دندانهای تیز. بررسی‌های بیشتر نشان داد که این علف‌خواران میکروسکوپی در دنیای واقعی خودشان بسیار حریص و درنده هستند. در حقیقت دندان‌های تیز به آن‌ها اجازه می‌دهد تا به راحتی بافت‌های جلبک‌ها و سایر موادی را که می‌توانند از آنها تغذیه کنند، از هم پاره کنند.
    در سال ۲۰۰۷ یک محقق سوئدی به نام «ک. اینگمار جانسن» (K. Ingemar Jonsson) از «دانشگاه کریستینستاد» (Kristianstad University) تحقیقی علمی را آغاز کرد که به واسطه‌ی آن نخستین سفر فضایی پرهیجان خرس‌های آبی رقم خورد. فضای پیمای (FOTON-M3) ماموریت داشت تا خرس‌های آبی را در معرض فضای آزاد قرار دهد، جالب اینجاست که خرس‌های آبی از این ماموریت سخت هم سربلند خارج شدند. هزاران هزار خرس آبی که به این فضاپیما چسبیده بودند، پس از بازگشت به زمین مورد آزمایش قرار گرفتند. نکته حیرت‌آور این بود که جمع کثیری از ماده‌های خرس آبی در همان شرایط سخت و در فضا تخم گذاشته بودند و نوزادان تازه متولد شده نیز وضعیت مطلوبی داشتند. امروز تردیدی برای دانشمندان نیست که بیشتر خرس‌های آبی می‌توانند نه‌تنها در فضا و در شرایط خلاء کامل بلکه حتی در صورت تابش امواج کیهانی هم زنده بمانند. اسلحه‌ی فنا گویی بر خرس‌های آبی بی‌تاثیر است چرا که آن‌ها حتی سطوح کشنده‌ی تشعشعات ماورای بنفش را هم تحمل می‌کنند. جالب این‌جاست که یک خرس آبی میکروسکوپی حتی قادر است فشار اتمسفری به میزان ۶۰۰ بار بیشتر از آنچه که بر سطح زمین وارد می‌شود را هم تحمل کند.
    تحقیقات نشان می‌دهد که خرس‌های آبی احتمالاً خیلی پیش از حضور انسان بر روی این کره‌ی خاکی نمودار شده‌اند و آن‌طور که از شواهد برمی‌آید، ظاهراً کوچک‌ترین انگیزه‌ای هم برای انقراض ندارند؛ لذا شاید بتوان آن‌ها را بازماندگان فناناپذیر کره خاکی تلقی کرد. اتحادیه‌ی جهانی حفاظت از طبیعت و منابع طبیعی (آی‌یو‌سی‌ان) تاکنون وضعیت زیستی خرس‌های آبی را بررسی نکرده است لذا به طور قطع نمی‌توان نظر داد که جمعیت گونه‌های مختلف آن‌ها در روی کره زمین افزایش داشته یا اینکه بالعکس روندی نزولی را طی می‌کنند.اما یک سوال دیگر در مورد خرس‌های آبی، طول عمر آنها در شرایط عادی است، به نظر شما یک خرس آبی معمولی به صورت طبیعی چند سال عمر می‌کند؟
    دانشمندان می‌گویند که گونه‌های مختلف خرس‌های آبی طول عمرهای مختلفی دارند بعنوان مثال طول عمر  (Hypsibius dujardini) که یکی از انواع خرس‌های آبی با پراکنش جهانی است، بین ۴ تا ۱۲ سال تخمین زده شده است درحالی‌که یکی از خویشاوندان بسیار نزدیک همین گونه که در آب شیرین هم یافت می‌شود، به صورت طبیعی تنها ۱ الی ۲ سال عمر می‌کند. شاید به نظر شما هم چنین تفاوتی در میان دو عضو یک خانواده کمی عجیب باشد اما یک فرضیه در مورد طول عمر کمتر این خویشاوند نزدیک وجود دارد، آن هم اینکه خرس‌های آبی که در آب شیرین زندگی می‌کنند اغلب دوره کمون ندارند و گونه مورد نظر ما نیز اتفاقاً جزو آن دسته از خرسهای آبی است که دوره کمون ندارد. دانشمندان معتقدند که همین خصوصیات ساده می‌تواند طول عمر آنها را در مقایسه با یکدیگر بسیار تغییر دهد.طول عمر طبیعی خرس‌های آبی اغلب با یکدیگر فرق می‌کند و علت این مساله را هم باید در ویژگی‌های متفاوت زیستی آن‌ها جستجو کرد. بعنوان مثال یک گونه از خرس‌های آبی که در اغلب زیستگاه‌های جهان به صورت بومی یافت می‌شود، بین ۴ تا ۱۲ سال عمر می‌کند در حالیکه یکی از خویشاوندان نزدیک همین گونه تنها ۱ الی ۲ سال زیست  می‌کند. قلمروی زیستی خرس‌های آبی بسیار فراتر از حدی است که احتمالاً تصور می‌کنید. در یک روز مرطوب به راحتی می‌توان تعدادی از آن‌ها را لابلای خزه‌‌ها و گلسنگ‌ها پیدا کرد اما فراموش نکنید که آن‌ها میکروسکوپی هستند. فسیل‌های کشف‌شده از‌ خرس‌های آبی، تاریخچه حضور آن‌ها را بر روی کره زمین تا دوران زمین‌شناسی کامبرین عقب برده است با این حساب می‌توان گفت که خرس‌های آبی بیش از ۵۰۰ میلیون سال پیش هم روی کره زمین حضور داشته‌اند.
    در حال حاضر ۹۰۰ گونه از آن‌ها در کل دنیا شناسایی شده است. اغلب خرس‌های آبی از عصاره‌ی خزه‌ها، گلسنگ‌ها و جلبک‌ها تغذیه می‌کنند لذا می‌توان گفت در مکان‌هایی که خزه، گلسنگ یا جلبک باشد، احتمال حضور این گیاهخواران هم بیشتر است اما در عین حال فراموش نکنید تعدادی از آن‌ها گوشتخوار هستند و می‌توانند از سایر هم‌نوعان خودشان تغذیه کنند.دانشمندان از همان زمانی که این موجودات را کشف کردند تا امروز کوچکترین تردیدی در شگفت‌انگیز و متفاوت بودن آن‌ها نداشته و ندارند. مطالعات نشان می‌دهد که در حقیقت توان بالای آن‌ها برای بقا در شرایط سخت است که باعث شده، این موجودات هشت‌پا مرزهای نامتناهی را راحت درنوردند. اغلب گونه‌های خرس آبی موفق به تسخیر مهمترین بوم‌گاه شناخته‌شده در جهان شده‌اند. از بین ۸ بومگاه یا اکوزون شناخته‌شده در روی کره زمین که به ترتیب عبارتند از نئارکتیک (آمریکای شمالی)، پالئارکتیک (اوراسیا و شمال آفریقا)، آفروتروپیک (جنوب صحرای آفریقا)، نئوتروپیک (جنوب آمریکا، آمریکای مرکزی و کارائیب)، آئوسترالاسیا (استرالیا، گینه‌نو و نیوزلند)، ایندومالایا (شبه‌قاره هند، جنوب‌شرقی آسیا و چین)، اوسآنیا (پلی‌نزی، میکرونزی و جزایر فیجی) و جنوبگان کمتر پهنه‌ای را می‌توان سراغ گرفت که خرس‌های آبی پرچم صعودشان را در آنجا به اهتزاز درنیاورده باشند.
    آخرین ویرایش: پنجشنبه 16 شهریور 1396 09:10 ب.ظ
    ارسال دیدگاه
  • A.Arjmand سه شنبه 14 شهریور 1396 10:28 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 02:21 ب.ظ
    ارسال دیدگاه
  • A.Arjmand پنجشنبه 19 مرداد 1396 04:28 ب.ظ نظرات ()
    ما انسان‌ها دو جنس زن و مرد داریم. بیشتر گونه‌های جانوری و گیاهی که در اطرافمان می‌بینیم هم از دو جنس نر و ماده هستند. در حقیقت ۹۹ درصد موجودات زنده‌ی پرسلولی روی زمین، دو جنس دارند. وجود دو جنس بدین معنیست که این موجودات تولید مثل جنسی می‌کنند. یعنی برای تولید فرزند، باید دو ماده‌ی جنسی را با هم ترکیب کنند. این درحالیست که خیلی از موجودات دیگر تک جنسی هستند و تولید مثل غیر جنسی می‌کنند. مثلا تنها کاری که باکتری‌ها باید برای تولید مثل بکنند این است که به دو نیم تقسیم شوند. ولی چرا بعضی از موجودات تک‌جنسی هستند و تولید مثل غیر جنسی می‌کنند و چرا بعضی دیگر دو جنس دارند؟


    زندگی موجودات زنده‌ای که دو جنس دارند تماما تحت تاثیر مسئله‌ی جفت‌گیری است.

    چارلز داروین هم حسابی با مسئله‌ی وجود دو جنس و تولید مثل جنسی گیج شده بود. او در سال ۱۸۶۲ نوشت: «ما علت وجود دو جنس را نمی‌دانیم. چرا موجودات زنده‌ی جدید [فرزندان] باید با ترکیب دو ماده‌ی جنسی متولد شوند؟ کل مسئله هنوز در تاریکی کامل است.» زندگی موجودات زنده‌ای که دو جنس دارند، کاملا تحت‌تاثیر مسئله‌ی جفت‌گیری است. «مرغ کریج‌ساز» نر برای تحت تاثیر قرار دادن ماده‌ها سعی می‌کند آشیانه‌های زیبا بسازد. کرم شب‌تاب ماده برای اغوای کرم‌های شب‌تاب نر، دم خود را با روشنایی زیاد به درخشش در می‌آورد. حتی عطر گل‌ها هم برای این است که حشرات جذب شوند و روی آن‌ها بنشینند تا از طریق گرده‌افشانی، گیاهان ماده را بارور کنند. تمام هدف زندگی موجودات زنده‌‌ای که نر و ماده دارند، تولید مثل جنسی است. در تولید مثل جنسی، همه‌ی موجودات زنده تقریبا از روشی ساده و یکسان استفاده می‌کنند. دو عضو از یک گونه، یعنی یک نر و یک ماده، DNA خود را با هم ترکیب می‌کنند تا ژنوم جدیدی بوجود آورند.
    مزیت‌های تکاملی
    پیش از بوجود آمدن تولید مثل جنسی، تولید مثل‌ به صورت غیر جنسی انجام می‌شد. یعنی موجودات زنده، تقسیم سلولی انجام می‌دادند. خیلی ساده، یک جاندار به دو نیم تقسیم می‌شد تا دو جاندار تازه بوجود آید. این مکانسیم ساده‌ی کپی شدن، کاری است که همه‌ی باکتری‌ها، بیشتر گیاهان و حتی بعضی از جانوران انجام می‌دهند. مکانسیم‌های تولید مثل غیر جنسی خیلی بهینه‌ و کم‌هزینه‌تر از تولید مثل جنسی هستند. گونه‌ای که تولید مثل غیر جنسی می‌کند، لازم نیست وقت و انرژی زیادی برای تحت تاثیر قرار دادن جنس مقابل صرف کند. آن‌ها صرفا رشد می‌کنند و به دو نیم تقسیم می‌شوند. این را مقایسه کنید با فرایند خطرناک و پرهزینه‌ی جذب جفت برای تولید مثل جنسی!
    تولید مثل جنسی هزینه‌های دیگری هم دارد؛ یعنی حتما یک تخم باید بارور شود. در ضمن ترکیب کردن دو ژنوم مختلف نیاز به فرایندی کاملا متفاوت از تقسیم شدن صرف دارد. تولید مثل جنسی همچنین بدین معنیست که هر والد تنها نیمی از ژن‌هایش را به فرزند منتقل می‌کند. این درحالیست که در تولید مثل غیر جنسی، والد فرزندانی بوجود می‌آورد که همه‌ی ژن‌هایش را به او منتقل می‌کند و تقریبا فتوکپی خودش هستند. در نگاه اول به نظر می‌رسد تولید مثل غیر جنسی در دنیایی که گفته می‌شود ژن‌ها تماما در تلاش برای تضمین بقای خود هستند، کارآمدتر است.

    پیش از بوجود آمدن تولید مثل جنسی، موجودات زنده با تقسیم شدن تولید مثل می‌کردند. کاری که همه‌ی باکتری‌ها انجام می‌دهند.
    پیش از بوجود آمدن تولید مثل جنسی، موجودات زنده با تقسیم شدن تولید مثل می‌کردند. کاری که همه‌ی باکتری‌ها انجام می‌دهند.

    پس چرا با وجود این همه مزیت در تولید مثل جنسی بسیاری از گونه‌ها راه طولانی و پر مشقت این نوع تولید مثل را پیش می‌گیرند؟ جواب آن تقریبا مشخص است، تولید مثل جنسی دارای بعضی مزیت‌های تکاملی است که بر مضرات آن چیره می‌شود. در سال ۱۸۸۶ یک زیست‌شناس تکاملی آلمانی به نام «آگوست وایزمن» یک ایده‌ی جالب مطرح کرد. او گفت که در تولید مثل جنسی، ژن‌ها ترکیب می‌شوند تا تفاوت‌های فردی زیاد بوجود آیند. تفاوت‌های فردی، تنوع ژنتیکی را می‌سازند که این تنوع به نوبه‌ی خود باعث بوجود آمدن پدیده‌ی انتخاب طبیعی می‌شود. بنابراین تولید مثل جنسی فرصت ترکیب کردن ژن‌های دو فرد در یک گونه را فراهم می‌کند. این بدین معنیست که جمعیت بوجود آمده بر اثر تولید مثل جنسی، می‌تواند نسبت به تنش‌های محیطی واکنش بهتری نشان دهد. در حقیقت تولید مثل جنسی می‌تواند سرعت فرگشت را بالاتر ببرد. پس تولید مثل جنسی مزیت بزرگی برای زندگی در محیطی است که با سرعت زیاد دگرگون می‌شود.

    بعضی از موجودات زنده به طرز جالب و عجیبی می‌توانند بین تولید مثل جنسی و غیر جنسی سوییچ کنند. جانداران تک سلولی باستانی معمولا در تولید مثل غیر جنسی خیلی خوب عمل می‌کنند ولی اگر تنش‌های محیطی زیاد شود، به سراغ تولید مثل جنسی می‌روند. مخمرها، حلزون‌ها، ستاره‌های دریایی و شته‌ها از جمله موجوداتی هستند که می‌توانند این کار را انجام دهند. این موجودات معمولا تولید مثل غیر جنسی را ترجیح می‌دهند و فقط وقتی شرایط محیطی بر آن‌ها سخت می‌آید تولید مثل جنسی می‌کنند. منظورمان از تنش‌های محیطی، اتفاقات مختلفی مثل تغییر در شرایط آب و هوایی یا برخورد شهاب‌سنگ است. زمین اولیه مکان خیلی ناخوشایندی بود و معمولا شرایط آن به سرعت تغییر می‌کرد. احتمالا در چنین شرایطی، موجوداتی که تولید مثل غیر جنسی می‌کردند بر اثر فرایند تکامل و انتخاب طبیعی به موجوداتی تبدیل شدند که تولید مثل جنسی را ترجیح می‌دادند.

    تولید مثل جنسی تنوع ژنتیکی را زیاد می‌کند و این به بقای گونه در شرایط سخت کمک می‌کند.
    تولید مثل جنسی تنوع ژنتیکی را زیاد می‌کند و این به بقای گونه در شرایط سخت کمک می‌کند.

    انتخاب جنسی
    حال یک پرسش بزرگ دیگر باقی می‌ماند. اینکه اساسا چرا در تولید مثل جنسی فقط یک جنس می‌تواند فرزندآوری کند؟ چرا نرها وجود دارند؟ این‌طوری نیمی از جمعیت نمی‌توانند فرزند‌آوری کنند و این یک زیان بزرگ به حساب می‌آید. داروین در پاسخ به این سوال گفت که شاید انتخاب طبیعی، تنها نیرویی نبوده که تولید مثل جنسی را بوجود آورده است. یک چیز دیگر هم وجود داشته که داروین آن را «انتخاب جنسی» می‌نامد. انتخاب جنسی یعنی اینکه یک فرد از یک گونه، خصوصیاتی در جنس مقابل را دوست دارد و طبق آن به سوی جنس مقابل جذب می‌شود. طبق پژوهشی که در سال ۲۰۱۵ منتشر شد، رقابت بین نرها برای بدست آوردن یک یا چند ماده و انتخاب ماده‌ها از بین نرهای رقیب برای بقای گونه کاملا ضروری است. انتخاب جنسی، سلامت جمعیت را تضمین و گونه را در برابر انقراض مصون می‌کند. انتخاب جنسی کاری می‌کند می‌کند که تنوع ژنتیکی در جمعیت حفظ شود. وقتی فردی از یک گونه با هم‌جنس‌هایش رقابت می‌کند، باید دارای خصوصیاتی برتر باشد تا موفق به جذب فردی از جنس مقابل برای تولید مثل شود. بنابراین انتخاب جنسی، فیلتری مهم و تاثیرگذار برای حفظ و بهبود سلامت ژنتیکی جمعیت فراهم می‌کند.

    ولی دقیقا چه زمانی تولید مثل جنسی تکامل یافت و ابتدا چه موجوداتی این کار را انجام دادند؟ تاریخچه‌ی پیدایش تولید مثل جنسی را باید در زمان‌های خیلی دور و تا یک ماهی باستانی به نام Microbrachius dicki دنبال کنیم. فسیل‌های این ماهی که در صخره‌هایی در اسکاتلند پیدا شده، متعلق به ۳۸۵ میلیون سال پیش هستند. Microbrachius یعنی بازوهای کوچک، یعنی اینکه این ماهی دارای بازوهای کوچکی است. دانشمندان به تازگی توانسته‌اند بفهمند که این بازوها برای چه کاری بوده‌اند. در نوک بازوها مکنده‌های کوچکی قرار دارد. آنالیز دقیق فسیل‌ها نشان داد که نسخه‌های ماده‌ی این بازوها دارای صفحات کوچکی بودند که نسخه‌های نر را در سر جا محکم نگه می‌داشته است. این بازوها برای تولید مثل جنسی بوجود آمده بودند. اولین مهره‌دارانی که از طریق لقاح داخلی تولید مثل می‌کردند، همین ماهی‌ها بودند. لقاح داخلی درست همان کاری است که ما انسان‌ها انجام می‌دهیم. آن‌ها همچنین نخستین گونه‌هایی بودند که جنس نر و ماده‌ی آن‌ها از نظر ظاهری متفاوت داشتند. زیست‌شناسان این تفاوت ظاهری را به نام «دودیسی جنسی» می‌شناسند. البته بیشتر ماهی‌های امروزی از طریق آزاد کردن تخم‌ها و اسپرم‌ها به خارج از بدن تولید مثل می‌کنند. پژوهشگران نمی‌دانند چرا M.dicki سامانه‌ی لقاح داخلی داشت. ولی واقعیت این است که این ماهی، راه تولید مثل جنسی به آن شکلی که می‌شناسیم را هموار کرد.


    رقابت بین نرها برای بدست آوردن یک یا چند ماده و انتخاب ماده‌ها از بین نرهای رقیب برای بقای گونه کاملا ضروری است.
    رقابت بین نرها برای بدست آوردن یک یا چند ماده و انتخاب ماده‌ها از بین نرهای رقیب برای بقای گونه کاملا ضروری است.

    برای فهمیدن منشاء واقعی تولید مثل جنسی ما باید باز هم به زمانی دورتر برویم. ما می‌دانیم همه‌ی موجودات زنده‌ای که تولید مثل جنسی می‌کنند از یک جد مشترک ریشه گرفته‌اند. بنابراین می‌توان فسیل‌های پراکنده‌ی یافت شده را آنالیز کرد و فهمید که این اجداد کی و کجا زندگی می‌کرده‌اند. این صخره‌ها که ۱٫۲ میلیارد سال سن دارند، در شمال کانادا هستند و اطلاعات خیلی خوبی درباره‌ی نخستین جانداری که تولید مثل جنسی کرد در اختیار دانشمندان می‌گذارند. در این صخره‌ها فسیل جانداری پرسلولی به نام Bangiomorpha pubescens یافت شد که تولید مثل جنسی می‌کرده است. B. pubescens ماهی یا حیوان نبود بلکه نوعی جلبک قرمز یا جلبک دریایی بود. بنابراین اولین موجودی که تولید مثل جنسی کرد، جلبک دریایی بود. این نشان می‌دهد که هاگ‌ها یا همان سلول‌های جنسی که آن‌ها تولید می‌کردند، در دو شکل نر و ماده بودند. اکنون ما می‌دانیم جلبک قرمز فاقد اسپرمی است که شنا کند. آن‌ها برای انتقال سلول‌های تولید مثلی خود به جریان آب احتیاج داشتند. به نظر می‌رسد این همان کاری است که این موجودات در ۱٫۲ میلیارد سال پیش انجام می‌دادند.

    جلبک قرمز یکی از بزرگترین و قدیمی‌ترین گروه‌های جلبک است و بین ۵۰۰۰ تا ۶۰۰۰ گونه‌ی آبی پرسلولی دارد. گونه‌های آن خیلی متنوع هستند و با این حال طی ۱٫۲ میلیارد سال ظاهر خود را کاملا حفظ کرده‌اند. این قدمت زیاد بدین معنیست که می‌توانیم آن‌ها را فسیل‌های زنده بدانیم. آن‌ها بازماندگان گذشته‌ای دور هستند و به ما یادآوری می‌کنند که از کجا آمده‌ایم. محیط خشن و متغیری که ۱٫۲ میلیارد سال پیش B. pubescebs در آن زندگی می‌کرد باعث شد به توانایی تولید مثل جنسی برسد. «گالن هالورسون» از دانشگاه مک‌گیل در مونترال کانادا می‌گوید: «با در نظر گرفتن اقلیم به نظر می‌رسد فسیل‌های Bangiomorpha pubescens همان زمانی پدیدار شدند که صدها میلیون سال تغییرات محیطی سپری شده بود. ما در این دوره نوسانات زیادی را در چرخه‌های کربن و اکسیژن می‌بینیم که نشان‌دهنده‌ی تغییرات محیطی بزرگ هستند.»

    در این زمان، تولید مثل جنسی برای موفقیت‌های پی در پی و تکامل موجودات زنده‌ی پرسلولی ضروری بوده است. این فسیل‌ها پیشرفت‌های بزرگی را در تکامل حیات نشان می‌دهند. هالورسون می‌افزاید: «اینکه چه ارتباطاتی بین تولید مثل جنسی، پرسلولی بودن، اکسیژن‌زایی و چرخه‌ی جهانی کربن وجود دارد هنوز ناشناخته است. ولی سخت نیست تصور کنیم که این رویدادها ارتباط نزدیکی با هم دارند.» مطالعه‌ی این صخره‌ها برای فهم نوع محیطی که اجازه‌ی بوجود آمدن تولید مثل جنسی را داد و متعاقبا فهم چرایی بوجود آمدن جانداران پرسلولی، نه تنها ما را درباره‌ی گذشته و اینکه از کجا آمده‌ایم آگاه می‌کند، بلکه درک بهتری از حیات روی دیگر سیارات به ما می‌دهد.
    آخرین ویرایش: پنجشنبه 19 مرداد 1396 04:41 ب.ظ
    ارسال دیدگاه
  • امیررضا اخروی شنبه 14 مرداد 1396 03:21 ب.ظ نظرات ()
    مرکزی ترین قسمت خورشید همواره از چشمان ما مخفی بوده است و این مخفی کاری تاکنون اسرار زیادی را از چشمان ما پنهان نگه داشته است. اما برای اولین بار دانشمندان قادر به اندازه گیری سرعت چرخش هسته خورشید شدند و نشان دادند نه تنها هسته خورشید با سرعتی یکسان با سطح خورشید گردش نمی کند بلکه تقریبا ۴ برابر سریعتر است.

    Image result for sun

    محققان همواره این امکان را در نظر داشتند که ممکن است سرعت گردش هسته خورشید با قسمتهای خارجی تر آن همگام نباشد اما تاکنون راهی برای حل این معما وجود نداشت و بسیاری فرض می کردند کل خورشید به مانند یک جسم واحد و منسجم در گردش است. اما داده ها از تلسکوپ خورشیدی سوهو منجر به کشف اولین شواهد از امواج فرکانس پائین جاذبه ای در سیال خورشیدی گردید (با امواج گرانشی که در فضا با سرعت نور منتشر می شود اشتباه گرفته نشود.) که نکته ای کلیدی در اندازه گیری سرعت چرخش خورشید است.

    به گفته یکی از محققان: «ما برای ۴۰ سال در جستجوی این امواج گریزان بودیم اما نتایج تلاش های گذشته هیچگاه قطعی نبود و در نهایت ما موفق شدیم با قطعیت از این راز پرده برداری کنیم.» تاکنون دانشمندان قادر به اندازه گیری امواجی با فرکانس بالاتر به نام امواج فشاری یا امواج اولیه بودند. این امواج که از میان لایه های بالایی خورشید می گذرد به راحتی در سطح خورشید تشخیص داده می شود. در مقابل امواج فرکانس پائین عمیقا در قلب خورشید نوسان کرده و در حالی که حاوی اطلاعات ارزشمندی از رفتار هسته خورشید هستند، هیچ نشانۀ آشکاری از آنها در سطح خورشید وجود ندارد.

    نوسانات خورشیدی مطالعه شدۀ قبلی همگی امواج صوتی فرکانس بالا بودند اما آنجا باید امواج جاذبه ای همانند امواج دریا با حرکاتی به صورت بالا و پائین و افقی، وجود داشته باشد. به وسیله داده های ارزشمند کاوشگر فضایی سوهو در ۱۶ سال اخیر محققان نشان دادند که هسته خورشید یک گردش کامل را در مدت یک هفته انجام می دهد که تقریبا ۴ برابر سرعت گردش سطح خورشید است که در نواحی استوائی هر ۲۵ روز یکبار و در مناطق قطبی هر ۳۵ روز یکبار به دور خود گردش می کند. این به طور حتم یکی از بزرگترین کشفیات سوهو در دهه اخیر است.
    بهترین حدس محققان برای توضیح این عدم هماهنگی در سرعت گردش به روزهای پیدایش خورشید بر می گردد. ایده این است که تشعشعات و بادهای خورشیدی قادر به کند کردن سرعت گردش قسمتهای سطحی خورشید در طول زمان می باشند اما روی گردش قسمتهای داخلی تر بی تاثیر بوده و سرعت گردش هسته کماکان ثابت باقی می ماند. توضیح شایع این است که گردش هسته از دوران شکل گیری خورشید یعنی چیزی حدود ۴/۶ میلیارد سال پیش تاکنون ثابت باقی مانده است و این شگفت انگیز است که فکر کنیم اثری باستانی در خورشید را مربوط به زمان شکل گیری اش کشف کرده ایم. به هر حال این کشف بزرگی برای ستاره شناسان است و حالا در نهایت پس از شناسایی این امواج به دنبال سال ها تلاش برای کشف شان محققان می گویند این تازه شروع کار است. واقعا اتفاق ویژه ای است که بتوانیم نگاهی به قلب خورشید خودمان داشته باشیم تا اولین اندازه گیری غیر مستقیم از سرعت گردش آن را انجام دهیم، اما اگر چه این تحقیق که به اندازه ی یک دهه طول کشیده بود سرانجام به پایان رسید ، پنجرۀ جدیدی به سوی فیزیک خورشیدی گشوده شده است.
    آخرین ویرایش: پنجشنبه 19 مرداد 1396 03:17 ب.ظ
    ارسال دیدگاه
  • A.Arjmand شنبه 7 مرداد 1396 02:50 ب.ظ نظرات ()
    آیا تاکنون به این فکر کرده‌اید که کدام حیوان در ساخت لانه بهتر و مؤثرتر از سایرین عمل می‌کند؟ واقعیت مسلم این است که تنها انسان‌ها قادر به ساخت خانه و طراحی دکوراسیون نیستند بلکه بسیاری از حیوانات دیگر هم از چنین قابلیت‌هایی برخوردار هستند اما در این مقاله به‌طور خاص بر روی یکی از حشرات زبردست تمرکز خواهیم کرد. اگر فکر می‌کنید که مورچه‌ها در این وادی رتبه اول را دارند، سخت در اشتباه هستید. رتبه اول خانه‌سازی را در دنیای حیوانات، موریانه‌ به خود اختصاص داده‌ است.


    Image result for ant house

    معماران زبردست کوچک

    تنها معدودی از حیوانات هستند که می­‌توانند با موریانه‌ها در مهارت خانه‌سازی رقابت کنند. این حشرات که اساسا کور و خیلی کوچک هستند، در کلونی­ها یا اجتماعات بزرگ زندگی می‌کنند. آن‌ها خانه‌هایی به شکل لانه‌های مختلط بر روی تپه‌های گلی سخت بنا می‌کنند که برجک آن اغلب به چشم‌انداز اطراف مشرف است. برخی از گونه‌ها لانه‌هایی با محیط‌های خاص می‌سازند که برای پرورش غذا مورد استفاده قرار می‌گیرد و در عین حال سیستم‌های خنک‌کننده‌ای هم دارند که مهندسان باهوشی آن‌ها را در دل خاک تعبیه می‌کنند.
    در دنیا انواع مختلفی از تپه‌های موریانه‌ای وجود دارد که هر کدام از آن‌ها مهندسی شگفت‌انگیزی را یادآور می‌شوند. به‌عنوان مثال در مناطق شمالی و خشک استرالیا، تپه‌های شیارداری وجود دارد که لبه تیز آن‌ها به سمت شمال است. همین کار به‌ظاهر ساده باعث می‌شود که آفتاب صبح و عصر سطوح وسیعی از لانه را گرم کند و در مقابل سطحی که در طول روزهای گرم در معرض تابش مستقیم خورشید است، به نسبت کم‌تر باشد.

    در ساواناهای آفریقا، پشته‌های بلندی به چشم می‌خورد که موریانه‌ها در آن‌ها تونل‌های مختلفی را حفر کرده‌اند و درب ورودی اتاقک‌هایی که ملکه در آن‌ها تخم می‌گذارد نیز مسدود شده است. در این پشته‌ها اتاقک‌هایی است که نوزادان را در آن‌ها بزرگ می‌کنند و البته فضاهایی هم به شکل باغ است که در آن قارچ‌ها به‌عنوان منبع غذایی پرورش داده می‌شوند. گرمایی که کلونی‌های موریانه‌ای تولید می‌کنند از طریق تونل‌ها به بخش‌های فوقانی برده شده و در نهایت هم از مناره فوقانی که ارتفاع آن می‌تواند بالغ بر ۷.۵ متر (۲۵ فوت) باشد، خارج می‌شود.

    اگر لانه موریانه به هر دلیل آسیب ببیند و فرو بریزد، صدها موریانه کارگر برای تعمیر آن دست به کار می‌شوند. آن‌ها دهانشان را با خاک و مواد زایدی که بتوانند برای تعمیر محل آسیب دیده استفاده کنند، پر کرده و شروع به مرمت می‌کنند. این کار در حالی صورت می‌گیرد که سربازان مسلح برای دفاع از کارگران و در ضمن حمله به هرگونه مهاجم بسیج می‌شوند.
    تا امروز بیش از ۳.۱۰۰ گونه موریانه در دنیا شناخته شده است. موریانه‌هایی که در باغاتشان قارچ پرورش می‌دهند، تنها یکی از چند گروه مختلف موریانه‌ها هستند که در نواحی گرم‌تر کره زمین زیست می‌کنند. طول عمر ملکه موریانه‌ها بالغ بر ۱۵ سال است. ملکه موریانه‌ها می‌تواند بالغ بر ۳۰ هزار تخم در یک روز بگذارد و این بدان معناست که در هر ۳ ثانیه یک تخم گذاشته می‌شود. یک کلونی موریانه‌ای ممکن است که بالغ بر ۷ میلیون موریانه در خود داشته باشد. موریانه‌های سرباز می‌توانند نیش بزنند یا مواد چسبنده سمی پرتاب کنند یا حتی بدن‌هایشان را متلاشی کرده و سد راه مهاجمان شوند. کل وزن موریانه‌هایی که در ساواناهای آفریقا زیست می‌کنند، دو برابر وزن تمامی حیوانات درشت جثه‌ای است که در این قاره یافت می‌شوند. طول بدن موریانه‌های کارگر حدود ۳ تا ۲۰ میلی‌متر و طول بدن ملکه‌ بیش از ۱۳ سانتی‌متر است.بعضی از گونه‌های موریانه‌ها گاهی دسته‌جمعی از لانه خارج شده و به علفزارهای اطراف می‌روند و با معده‌هایی که پر است از علف‌های جویده شده، مجدد به لانه بازمی‌گردند. آن‌ها توانایی هضم علف را ندارند بنابراین در بخش‌های بخصوصی از لانه آنچه را که خورده‌اند، برمی‌گردانند و از آنچه برگردانده‌اند برای پرورش قارچ‌های خاص که تنها در لانه موریانه‌ها یافت می‌شود، استفاده می‌کنند. موریانه‌ها از قارچ‌ها به‌عنوان غذا استفاده می‌کنند. قارچ‌ها این توانایی را دارند که علف‌های غیرقابل هضم برای موریانه‌ها را به غذا تبدیل کنند. بعضی از موریانه‌ها نیز نقش سرباز دارند و می‌توانند با پرتاب چسب‌های سمی از لانه‌شان دفاع ‌کنند. موریانه‌های سرباز اغلب بزرگ‌تر از کارگرها هستند و در عین حال آرواره‌های بزرگی هم دارند. اغلب موریانه‌ها در علفزارها زندگی می‌کنند اما اگر به شمال کشور سفر کرده باشید، به‌طور قطع صدای آن‌ها را در خانه‌‌های مسکونی و در داخل چوب‌های مرده شنیده‌اید. رژیم غذایی موریانه‌ها متفاوت است اما اغلب آن‌ها از مواد گیاهی و قارچ‌هایی که خودشان کشت می‌دهند، تغذیه می‌کنند.

    در یک کلونی موریانه‌ها گاه بالغ بر یک میلیون حشره زیست می‌کند که عبارت‌اند از کارگران، سربازان، نرهای جوان‌تر و ماده‌ها که در حقیقت همه آن‌ها حاصل زادآوری ملکه و پادشاه هستند. ملکه از لحاظ جثه بزرگ است چرا که باید هر روز هزاران تخم تولید کند و در ضمن هیچ‌گاه از حفره شاهانه‌اش که در قلب کلونی واقع شده نیز خارج نمی‌شود. کلونی‌های موریانه‌ها توسط موریانه‌های سرباز محافظت می‌شود. سربازان همان کارگرانی هستند که برای حمله با دشمن تجهیز شده‌اند. سربازان اغلب گونه‌ها آرواره‌های قدرتمند، بزرگ و تیز دارند اما یک گروه از موریانه‌ها هم هستند که اسلحه‌شان به شکل متفاوتی تکامل پیدا کرده است. روی سر سربازان این گروه، پوزه بلندی هست که از طریق آن مواد شیمیایی به نسبت سمی و البته چسبناک را پرتاب می‌کنند. سلاح آن‌ها مانع موثری مخصوصاً بر سر راه مورچه‌هاست که دشمن اصلی موریانه‌ها می‌باشند.

    موریانه‌ به چند شکل لانه می‌سازند: لانه‌سازی در زیرزمین، لانه‌سازی به شکل قلعه‌های بزرگ که ارتفاع آن می‌تواند ۳ الی ۴ متر باشد، لانه‌سازی در چوب‌های مرده و لانه‌سازی روی درختان. لازم به ذکر است موریانه‌هایی که بر روی درختان لانه‌سازی می‌کنند، از درختان برای دسترسی به زمین استفاده نمی‌کنند بلکه تونل‌های زیرزمینی راه‌حل آن‌ها برای رسیدن به سطح زمین است.
    آخرین ویرایش: پنجشنبه 19 مرداد 1396 10:38 ق.ظ
    ارسال دیدگاه
تعداد صفحات : 4 1 2 3 4