در دنیای فیزیك مدرن اعتقاد بر این است كه رفتار ذرات زیر اتمی با توجه به قوانین مكانیك كوانتومی ، كاملا متفاوت با مقیاس انسانی برای اشیاء است. اما در همین گیر و داد “آرون او كانال” با دستیابی به موفقیت در آزمایشی، با ساخت شئی كه با چشم غیر مصلح قابل مشاهده است و رفتار كوانتومی از خود بروز می دهد (به عنوان مثال می تواند حضور یك ذره را به طور همزمان در دو مكان را نشان دهد) توانسته دیدگاه جدیدی را به روش خودش مطرح كند.

او معتقد است كه تمامی ذرات و حتی اجسام به تنهایی و با حذف تمامی عوامل خارج (یعنی در شرایط خلاء محض) از خود روابطی منطبق بر مكانیك كوانتومی بروز میدهند. اما وقتی آنها كنار یكدیگر در دنیای بزرگتر به صورت مجموعه ای از اشیاء قرار می گیرند به علت تاثیر گذاری بر روی یكدیگر نمی توانند رفتار طبیعی خودشان را داشته باشند.

او قطعه فلزی را در آزمایشگاه در محیطی نزدیك به خلا محض، یعنی محیطی بدون نورو هوا با دمایی نزدیك به صفر مطلق قرار داد. او در این شرایط به برسی رفتار آن شئی پرداخت و دریافت كه به جای این كه كاملا ساكن باشد در حال ارتعاش است؛ اما نكته خیره كننده  این بود كه آزمایشهای بیشتر آن شئی را در یك زمان هم مرتعش و هم نامرتعش اندازگیری می كردند. و از این نتیجه ای نمی توان گرفت جز این كه آن قطعه فلز در آن شرایط فراهم شده، میتوانست در یك زمان در دو مكان قرار داشته باشد.




طبقه بندی: کوانتوم،

تاریخ : جمعه 20 مرداد 1391 | 02:33 ق.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات

مدت زیادی اینطور تصور می شد که پروتونها و نوترونها ذرات بنیادی هستند و بنابراین گمان می‌رفت مثل تقسیم الکترون دیگرقابل تقسیم نبوده و دارای یک ساختار داخلی نیستند. امروزه می‌دانیم که نوکلئونها یا به عبارت دیگر پروتونها و نوترونها خود از ذرات کوچکتری ساخته شده‌اند که کوارک نامیده می‌شوند. تا به حال ۶نوع کوارک متفاوت شناسایی شده‌اند با این همه فقط دو نوع آنها در تشکیل مواد پایدار معمولی نقش مهمی دارند که عبارت از کوارک u و کوارک D هستند، U علامت اختصاری برای بالا (UP) و D علامت اختصاری برای پایین (down) می‌باشد .

 اگر بار اکتریکی یک الکترون را منفی ۱ فرض کنیم (۱- = الکترون) کوارک u دارای بار الکتریکی ۳/۲+ و کوارک d داری بار ۳/۱- می‌باشد. پروتون که دارای بار مثبت است از ۲ کوارک u و یک کوارک d تشکیل شده است از این طریق است که بار آن حاصل می شود: ۱+=۳/۲+۳/۲+۳/۱- ، برعکس یک نوترون دارای ۲کوارک D و یک کوارک U بوده و با ر آن برابر است با ۱- = ۳ /۲ + ۳/۱ – ۳/۱-.

ویژگی کوارکها

 اگر روابط و نسبتها در اتمها که در مقایسه با کوارکها بزرگ هستند مهم و چشمگیر است، این روابط در کوارکهای کوچک مسلماً مهمتر هستند. مثلا کوارکها هیچگاه به تنهایی نقشی را به عهده ندارند بلکه همیشه در گروههای ۲ و ۳ تایی هستند ذراتی که از ۲کوارک تشکیل می‌شوند مزون نام دارند. ذراتی را که از ۳ کوارک دارند باریون می‌نامند. کوارکها در کنار بار الکتریی که دارند خاصیت مرموز دیگری نیز دارا می‌باشند که رنگ خوانده می‌شود. کوراکها از این جهت به قرمز ، سبز و آبی طبقه بندی می‌شود، البته از این طبقه بندی باید رنگهای حقیقی را تصور کرد بلکه منظور نوع بار الکتریکی آنهاست. بنابراین ذرات آزاد معلق در طبیعت باید همیشه دارای رنگ خنثی و به عبارت دیگر سفید باشند.

 یک کوارک قرمز یک کوارک سبز و یک کوارک آبی یک گروه سه تایی مثلا یک پروتون می‌سازد. همانطور که ترکیب رنگهای رنگین کمان رنگ سفید را بوجود می‌آورد، ازترکیب رنگهای سه گانه کوارک نیز سفید بدست می‌آید. به این ترتیب یک ذره سفید مجاز و پایدار تشکیل می‌شود. امکان دیگر این است که یک کوارک قرمز با یک ضد کوارک که رنگ ضد قرمز دارد یک زوج بسازند، قرمز و ضد قرمز همدیگر را خنثی کرده ، رنگی خنثی را بوجود می‌آورند. به هرحال چون این گروههای دوتایی (مزونها) از ماده و ضد ماده ایجاد شده‌اند، خیلی سریع فرو می‌پاشند، به این جهت مزونها پایدار نیستند.

آیا کوارکها را می‌توان مشاهده کرد؟

 روشن است که کوارکها را نمی‌توان مشاهده کرد، بلکه می‌شود وجود آنها را مثل هسته اتمها از طریق آزمایشهای فراوان پیچیده اثبات نمود، برای این کار مثل آنچه که رادرفورد ۷۵ سال پیش برای شناسایی هسته اتم انچام داد عمل می‌شود و پروتونها یا الکترونهای بسیار پر شتاب مورد اصابت قرار می‌گیرند. بیشتر الکترونها در این آزمایش به ندرت تغییر مسیر می‌دهند، ولی تعدادی از آنها کاملا از مدار خود خارج می‌شوند درست مثل اینکه به گلوله‌های سخت و کوچکی در داخل پروتونها برخورد کنند. این گلوله‌های بسیار کوچک همان کوارکها هستند که در جستجویشان بوده‌ایم یک بررسی دقیق نشان داده که پروتون در مجموع از سه سنگ بنای اولیه این چنین تشکیل شده است.

 کوارکها هیچگاه در طبیعت به عنوان ذرات مستقل و آزاد وجود ندارند. ایجاد ذرات متشکل از ۲ کوارک یا به عبارت دیگر (مزونها) ، البته ممکن است، ولی این ذرات پایدار نیستند. برعکس گروههای سه تایی یا به زبان دیگر پروتونها و نوترونها ساختارهایی بسیار پایدار هستند. انسان کره زمین و در واقع کهکشان راه شیری عملاً از ۳ سنگ بنای اولیه ایجاد شده‌اند که عبارت ازکوارکهای U ، کوارکهای D و الکترونها می‌باشند. کوارکها ، نوکلئونها را می‌سازند و آنها به یکدیگر متصل شده هسته اتمها را بوجود می‌آروند.
 هسته‌ها و الکترونها دراتحاد با یکدیگر اتمها را ایجاد می‌کنند و اتمها نیز با پیوستن به یکدیگر مولکولهای کوچک و بزرگ از قبیل مولکولهای آب یا سفیده تخم مرغ را می‌سازد. میلیاردها مولکول سلولهای بدن ما را بوجود می‌آورند و هر انسان در بدن خود میلیاردها سلول دارد، اما با تمام تفاوتهایی که انسانها ، جانوران ، گیاهان ، سیاره‌ها و یا ستارگان با یکدیگر دارند باز هم تمام آنها فقط از ۳ ذره زیر بنایی ساخته شده‌اند که عبارتند از کوراکهای U ، کوارکهای D و الکترونها.

جرم دقیق کوارک

 کشف ذرات زیر اتمی جدید باعث سر در گمی دانشمندان شده است. این ذرات عجیب و ناشناخته تئوری پردازان را واداشته است تا در نظریات خود در مورد نیروهای قوی که ذرات زیر اتمی را در اتمها کنار یکدیگر نگه می‌دارد، تجدیدنظر کنند. احتمالاً این ذره جدید که DS2317 نام گرفته ، صورت غیر متداولی از کورکها است. کوارکها ذرات بسیار ریزی هستند که در دسته‌های سه تایی وجود دارند و اجزای سازنده پروتونها و نوترونها هستند. شاید این ذره جدید ناشناخته کوارکی باشد که حول کوارک دیگر در حال چرخش است، شاید هم مولکول جدیدی است که از چهار کوارک ساخته شده است.

 مارچللو گئورگی از دانشگاه پیزای ایتالیا و اعضای گروهش پس از صرف وقت سه ساله و جمع آوری اطلاعات از آشکارساز بابار (BaBar) مرکز شتاب دهنده خطی استنفورد (Slac) در کالیفرنیا با DS 2317 مواجه شدند. وقتی که Slac الکترون را با پوزیتون که ضد ماده الکترون محسوب می‌شود، برخورد می‌دهد، آشکارساز باربار تعداد زیادی از ذراتی که در نتیجه این برخورد بوجود می‌آیند را شناسایی می‌کند. گئورگی می‌گوید: «ما از نتایج این آزمایشات بسیار شگفت زده شدیم، اما چیزی که بیش از همه باعث اعجاب ما شد، جرم این ذرات است. جرم این ذرات از مقدار پیش بینی شده کمتر و در عین حال بسیار دقیق و مشخص بود.

 جرم بسیاری از این ذرات پرانرژی دقیقاً مشخص نیست و با کمی عدم قطعیت همراه است. اما وزن DS 2317 دقیقاً مشخص است و مقدار آن برابر ۲۳۱۶ مگاالکترون ولت است. الکترون ولت واحدی است که فیزیکدانان برای اندازه گیری مقدار جرم و انرژی ذرات بکار می‌برند. استیا ایچتن (Estia Eichten) نظریه پرداز فیزیک نظری از آزمایشگاه شتاب دهنده ملی فرمی در باتاویای ایلینویز می‌گوید، شاید این جرم دقیق به محققین کمک کند تا ماهیت دقیق نیرویی که اتمها را در کنار یکدیگر نگه می‌دارد، درک کنند. از آنجایی که در مقیاسهای کوچک جرم و انرژی معادل یکدیگرند، دانستن جرم یک کوارک جدید می‌تواند ما را به شناخت نیروهای قوی که در داخل ذرات حاکم است، راهنمایی کند.

 طی تحقیقاتی که بعدها صورت گرفت، تصور می‌شد که DS 2317 از کوارکهای سنگین و ناشناخته‌ای تشکیل شده است. دیوید سینابر و یکی از متخصصین فیزیک انرژی بالا در دانشگاه کورنل در ایتاکای نیویورک می‌گوید: «قسمت عمده‌ای از اطلاعاتمان در مورد نیروهای قوی از بررسی کوارکهای سبکتر حاصل شده است. اما امکان دارد با بررسی کوارک سنگینتر اطلاعات جدیدی کسب کنیم.»

انواع کوارک

 کوارکها در شش گروه مختلف جای می‌گیرند: بالا ، پایین ، جذاب ، عجیب ، زیر و رو. دسته‌های سه تایی از کوارکهای بالا و پایین که جزء سبکترین و معمولی‌ترین کوارکها محسوب می‌شوند، پروتونها و نوترونهای مواد عادی را که اطراف ما را فرا گرفته است تشکیل می‌دهد. اما ممکن است DS 2317 از دو کوارک تشکیل شده باشد و ذره کمیابی به نام مزون را بوجود آورده باشد. ایچتن می‌گوید این مزون ممکن است تا حدودی شبیه یک اتم باشد. اتمی که در آن یک کوآرک سبک «ضد ـ عجیب» (anti-Strange) حول یک کوآرک سنگینتر «جذاب» (Charm) در حال چرخش است.

 اما سایر محققین در تفسیر پدیده‌های مشاهده شده ، نظریات پیچیده‌تری را ابراز می‌کنند. جاناتان رزنر فیزیکدان نظری دانشگاه شیکاگو می‌گوید احتمال دارد که ذره جدید حاوی جفتهایی از کوارکهای مزدوج باشد. وجود مولکولهایی حاوی چنین ذرات زیر اتمی مدتها قبل پیش بینی شده بود. سینابرو می‌گوید: «ما تاکنون هیچ شاهدی مبنی بر وجود اینگونه ذرات نداشتیم. اما اگر این شیء وجود داشته باشد، واقعاً جای تعجب است.» محققین Slac در مرکز سنکروتون انرژی بالای دانشگاه کورنل و سازمان تحقیقات شتاب دهنده انرژی بالا در ژاپن ضمن کنکاش در اطلاعات قدیمی ، در صددند نظریات خود را در مورد ذراتی شبیه DS 2317 بیازمایند.

شیمی مدیون پروتون

 نوترونها و پروتونها از ذراتی ساخته شده‌اند که کوارکهای بالا و پایین نامیده می‌شوند. هر پروتون شامل دو کوارک بالا و یک کوارک پایین است، در حالی که هر نوترون دارای دو کوارک پایین و یک کوارک بالا است. کوارکهای پایین کمی سنگینتر از کوارکهای بالا هستند و به همین دلیل وزن نوترونها از پروتونها بیشتر است. بار هر کوارک بالا برابر دو سوم بار مثبت است و هر کوارک پایین دقیقا یک سوم بار مثبت را با خود دارد. به همین دلیل پروتون دارای یک بار الکتریکی مثبت است، در حالی که نوترونها خنثی هستند و باری ندارند.

 در عین حال ما هنوز هم جرم دقیق کوارکها را نمی‌دانیم. به همین دلیل دانشمندان سعی دارند ضمن آزمایشات مختلف جرم آنها را دریابند. در عین حال نظریه پردازان نیز سعی دارند قطعات حاصل از برخورد ذرات مختلف را بررسی کرده و سرعت انجام واکنشهای مختلف را محاسبه کنند. آنها امیدوارند با این روش بتوانند به ساختار یک هسته اتم دست نخورده دست یافته و دریابند چه میزان از اختلاف در خواص کوارکهای بالا و پایین از اختلاف جرمشان ناشی می‌شود و چه مقدار از این اختلاف بخاطر تفاوت در بارهای الکتریکی است.

 آنها امیدوارند با این آزمایشات جرم دقیق کوارکها را دریابند. بیراون کولک فیزیکدان نظری دانشگاه آریزونا می‌گوید: «هم آزمایشات انجام شده و هم تفسیرهای نظری ارائه شده در این مورد بسیار پیچیده است و بنابراین لازم است هم از نتایج آزمایشات و هم تفسیرهای نظری کمک گرفت و با تلفیق نتایج حاصل از این آزمایشات اطلاعات مهمی در مورد جرم کوارکها بدست آورد.» اختلاف بین کوارکهای بالا و پایین به این معنی است که اگر یک نوترون را به حال خود رها کنیم به یک پروتون تبدیل می‌شود. اما این سرنوشت نهایی نوترونها نبود.

 این ذرات با قرار گرفتن در کنار الکترونها که بار منفی دارند، می‌توانند اتمهای هیدروژن را بوجود آورند که ماده سوختی اولیه ستارگان محسوب می‌شود. ادوارد استفنسون که یکی از فیزیکدانان دانشگاه ایندیانا است می‌گوید: «دنیای مملو از پروتون به این معنی است که مقدار زیادی هیدروژن در اختیار داریم. بدون در اختیار داشتن پروتون ، شیمی به آن صورتی که امروز می‌شناسیم، ممکن نبود.» البته باید در نظر داشت همین اختلاف کم در جرم این کوارکها نتایج بسیاری را در پی داشته است. اخیراً یک گروه از دانشمندان دانشگاه ایندیانا دو هسته دوتریم را به هم برخورد دادند.

 دوتریم نوعی اتم هیدروژن است که در هسته خود یک پروتون و یک نوترون دارد. گروهی دیگر نیز در دانشگاه اوهایو با استفاده از نوترون و پروتون واکنش همجوشی هسته‌ای انجام دادند. طی هر دو این آزمایشات ذراتی حاصل شد که آنها را پیون می‌نامند. این دانشمندان معتقدند ایجاد پیون نشانه عدم تقارن بار است که از اختلاف در اجزای تشکیل دهنده پروتونها و نوترونها ناشی می‌شود. این اختلاف در جرم عامل اصلی ترکیب اجزای عالم است.

کوارک در طبیعت

 قبل از کشف کوارک توسط مورای ژل مان تصور می‌شد که پروتونها و نوترونها مانند الکترونها غیر قابل‌ تقسیم هستند، ولی اکنون می‌دانیم نوکلئونها (پروتونها و نوترونها) تجزیه‌پذیر بوده و از ذرات کوچکتری به نام کوارک تشکیل شده‌اند.

کوارکها در طبیعت

 کوارکها‌ هیچگاه در طبیعت به عنوان ذرات مستقل و آزاد وجود ندارند. مزون‌های π از یک کوارک و یک ضد کوارک تشکیل می‌شوند، که آنتی کوارک (ضد کوارک) با یک خط تیره افقی (علامت منفی) بالای حرف مربوطه مشخص می‌گردد. چون این مزونها از ماده و ضد ماده تشکیل می‌شوند، خیلی سریع فرو می‌پاشند. ایجاد ذرات متشکل از ۲ کوارک یا به عبارت دیگر مزونها البته ممکن است، ولی این ذرات پایدار نیستند. برعکس گروههایی سه ‌تایی یا به زبان دیگر پروتونها و نوترونها ساختارهایی بسیار پایدار هستند.

 انسان ، کره زمین و در واقع کهکشان راه شیری عملا از سه سنگ بنای اولیه ایجاد شده‌اند، که عبارت از کوارکها‌ی U و کوار‌ها‌ی D و الکترونها می‌باشند. کوارکها‌ ، نوکلئونها را می‌سازند و آنها به همدیگر متصل شده ، هسته اتمها را بوجود می‌آورند. هسته‌ها و الکترونها در اتحاد با یکدیگر اتمها را ایجاد می‌کنند و اتمها نیز با پیوستن به یکدیگر مولکولهای کوچک و بزرگ از قبیل مولکولهای آب یا سفیده تخم مرغ را می‌سازند.

 میلیاردها مولکول سلولهای بدن ما را بوجود می‌آورند و هر انسان در بدن خود میلیاردها سلول دارد. اما با تمام تفاوتهایی که انسانها ، جانوران ، گیاهان ، سیارات و یا ستارگان با یکدیگر دارند، باز هم تمام آنها فقط از سه ذره زیربنایی ساخته شده‌اند، که عبارتند از: کوارکها‌ی U و کوارکها‌ی D و الکترونها.

آیا کوارکها‌ را می‌توان مشاهده کرد؟

 روشن است که کوارکها‌ را نمی‌توان مشاهده کرد، بلکه می‌شود وجود آنها را مثل هسته اتمها ، از طریق آزمایشهای فراوان پیچیده اثبات نمود. برای این کار مشابه آنچه که رادرفورد ۷۵ سال پیش برای شناسایی هسته اتم ، انجام داد، عمل می‌شود و پروتونها با الکترونهای بسیار پر شتاب ، مورد اصابت قرار می‌گیرند. بیشتر الکترونها در این آزمایش ، به ندرت تغییر مسیر می‌دهند، ولی تعدادی از آنها کاملا از مدار خود خارج می‌شوند، درست مثل اینکه به گلوله‌های سخت و کوچکی در داخل پروتونها ، برخورد کنند. این گلوله‌های بسیار کوچک همان کوارک‌ها‌ هستند، که در جستجویشان بوده‌ایم. یک بررسی دقیق ، نشان داده که پروتون در مجموع از سه واحد سنگ بنای اولیه این چنینی تشکیل شده است.

نیروهای بنیادی اولیه

 بین ذرات بنیادی چهار نیرو عمل می‌کنند که آنها را نیروهای بنیادی یا اولیه می‌نامند.
 نیروی پرقدرت کوارک: نیروی پرقدرت کوارک که نیروی رنگ نیز نامیده می‌شود، از جدا شدن بیش از حد کوارکها‌ی داخل هسته از یکدیگر و یا حتی از پرت شدن آنها به خارج جلوگیری می‌کند. نیروی پر قدرت کوارک یا نیروی قوی ، از طریق ذرات مبادله کننده یا به اصطلاح گلوئونها ، که بین کوارکها‌ در پرواز هستند، انتقال می‌یابد. این نیرو مانند چسب ، پیوستگی بین کوارکها را تضمین می‌کنند. نیروی هسته‌ای که پروتونها و نوترونها را در هسته اتم به هم پیوسته نگاه می‌دارد، در واقع نیروی بنیادی نیست، بلکه نیرویی است که از نیروی رنگ کوارکها‌ (یعنی قویترین نیرویی که به آن اشاره می‌شود)، بدست می‌آید.

 برهمکنش الکترومغناطیسی: این نیرو ، وقتی که صحبت از بارهای الکتریکی به میان می‌آید، ظاهر می‌شود. یک ذره دارای بارالکتریکی مثبت ، بوسیله یک ذره مثبت دیگر ، دفع و به سوی یک ذره دارای بار الکتریکی منفی ، جذب می‌شود. این نیرو توسط فوتونها یا ذرات نوری مبادله می‌شود و در نتیجه این ذرات نوری که بین ذرات باردار در پرواز هستند، به یکدیگر متصل می‌شوند.

 برهمکنش ضعیف هسته‌ای: بسیاری از ذرات ، نسبت به هیچ یک از دو نیروی یاد شده در بالا ، یعنی نیروی قوی کوارک و نیروی الکترومغناطیسی واکنش نشان نمی‌دهند. از آن میان ذراتی هستند که فاقد بار الکتریکی و رنگ هستند. برای این گونه ذرات یک نیروی بنیادی دیگر وجود دارد. که در فاصله‌های خیلی خیلی کم خود را نشان می‌دهد و بدون استثنا بر روی همه ذرات اثر می‌گذارد. این نیرو که نیروی ضعیف نام دارد، توسط ویکونها منتقل می‌شود.

 نیروی جاذبه یا گرانش: این نیرو تمام ذراتی را که دارای جرم هستند، جذب می‌کند، ولی در مقایسه با سه نیروی قبلی ، آن قدر ضعیف است، که می‌توان آن را نادیده گرفت. از آنجایی که این نیرو در فاصله‌های زیاد کارگر است، در علم ستاره شناسی دارای اهمیت می‌باشد.




طبقه بندی: فیزیك، شیمی، فیزیک هسته ای، کوانتوم،

تاریخ : جمعه 20 مرداد 1391 | 02:28 ق.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات

حالا شما می توانید در یک استادیوم در کشور خودتان بنشینید و فینال جام جهانی را در ورزشگاه مقابل خودتان ببینید.
باور کردن این تصمیم ژاپنی ها کمی مشکل است. آنها تصمیم دارند که جام جهانی فوتبال سال 2022 را به صورت هولوگرافیک در بقیه استادیوم های دیگر کشورها نشان دهند.
آنها برای عملی کردن این کار 6 میلیارد دلار بودجه در نظر گرفته اند و قرار است که هر بازی در استادیوم با 200 دوربین فیلم برداری HD ضبط شود. سپس این تصاویر به صورت همزمان به 400 ورزشگاه در دیگر نقاط جهان فرستاده می شود. حالا شما می توانید در یک استادیوم در کشور خودتان بنشینید و فینال جام جهانی را در ورزشگاه مقابل خودتان ببینید. چرا که فناوری هولوگرافیک مانند چیزی است که در فیلم های جنگ ستارگان دیده اید. شما بازیکنان را در وسط زمین فوتبال مقابل تان می بینید.
در این پروژه حتی میکروفن هایی هم در سراسر زمین فوتبال نصب خواهد شد تا صداهای بازیکنان، شوت زدن و ... را به بقیه استادیوم ها منتقل کند. آقای کیو مدیر اجرایی این پروژه می گوید که شما ممکن است فناوری لازم برای اجرای این پروژه را مانند رویا ببینید. اما خواهید دید که طی 12 سال آینده چقدر تکنولوژی تغییر خواهد کرد و ما تصور می کنیم که تا سال 2016 فناوری های لازم برای این کار را در اختیار داشته باشیم.
به گفته ژاپنی ها اجرایی شدن این طرح سبب می شود که تماشاگران مسابقات جام جهانی فوتبال در استادیوم ها ده ها برابر شود و این بخشی از برنامه آنها برای به دست آوردن میزبانی این مسابقات برای سال 2022 است. البته این طرح آنقدر جالب به نظر می رسد که باعث می شود هر کسی از میزبانی ژاپن در صورت موفقیت این طرح پشتیبانی کند چرا که در این صورت می توانیم مسابقات بزرگ فوتبال دنیا را در استادیوم های شهر خودمان ببینیم.


طبقه بندی: تکنولوِژی، کوانتوم،

تاریخ : سه شنبه 3 مرداد 1391 | 12:21 ق.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات

معمایی که پریبرام را نخست به راه انداخت تا الگوی هولوگرافیک خود را صورت بندی کند،از این پرسش برخاست که خاطرات در مغز انسان کجا و چگونه اندوخته می شوند.تا آن دوران دانشمندان غالبا بر این باور بودند که خاطرات در مغز انسان جایگاه مشخصی دارند،این رد پای خاطرات را اِنگرام می نامیدند،و با آن که هیچ کس نمی دانست انگرام واقعا از چه ساخته شده- آیا سلول مغزی است یا شاید نوع خاصی از ملکول- اغلب دانشمندان در مورد این نظریه مطمئن بودند.

بعدها پن فیلد در آزمایشات مختلف برروی مغز مبتلایان به صرع که در حین جراحی به نقاط مختلف سلولهای مغز آنان را به وسیله شوک الکتریکی تحریکی می نمود،با شگفتی دریافت که هرگاه ناحیه گیجگاه یکی از بیماران کاملا بیهوش خود را تحریک می کرد، بیمار خاطرات وقایع گذشته زندگی خود را با جزئیات کاملا واضح به یاد می آورد.

پن فیلد در کتابش، رمز و راز ذهن، نوشت: کاملا واضح بود که این فراخوانی ها از جنس خواب و رویا نبود،بل فعال کردن الکتریکی ثبت و ضبط متوالی آگاهی بود،ثبت و ضبطی که در طول تجربیات پیشین بیمار تثبیت شده و بیمار اینک همه آنچه را که در گذشته به آن واقف بوده از نو تجربه می کرد،بسان فلاش بک در فیلمها.

پس او نتیجه گرفت که هر آنچه را تجربه کرده ایم ،در مغز ما ضبط شده است.اما کار لاشلی نظر پریبرام را در مورد این گفته ها عوض کرد.

لاشلی به موشها تعلیم می داد که دست به اعمال گوناگون بزنند.از جمله گذشتن از ماپیچ ها .سپس تکه های مختلفی از مغز موشها را با عمل جراحی برمی داشت و دوباره به محک آزمایش می گذاشت.او مشاهده کرد که صرف نظر از آنکه کدام قسمت مغز آنان برداشته شده،خاطره آنها هیچ گاه از بین نرفته است.و در مورد این آزمایشات برای پریبرام پاسخ ممکن این بود که خاطره ها مکان خاصی در مغز ندارند بلکه به طور کلی در سرتاسر مغز پراکنده اند.البته او هنوز نمی دانست که مغز چگونه قادر است چنین کار معجزه آسایی را انجام دهد.

سپس در اواسط دهه شصت خواندن مقاله ای که به توصیف چگونگی نخستین ساخت یک هولوگرام می پرداخت،مثل صاعقه بر او فرود آمد.

یکی از چیزهایی که هولوگرافی را ممکن می سازد پدیده ای است به نام تداخل.تداخل عبارت از نقشی ضربدری است که از دو یا سه موج نظیر امواج آب که در هم تداخل پیدا کرده حاصل می آید.ترکیب پیچیده خطوط و ردیفها و فرورفتگی بین امواج که از چنین تلاقی و برخوردی ایجاد می شود،الگوی تداخلی نام دارد.هر نوع پدیده موج گونه می تواند یک طرح تداخلی ایجاد کند،نظیر امواج رادیو و نور.و از آنجا که اشعه لیزر پرتویی بسیار خالص و تکفام از نور است ،برای ایجاد طرح تداخلی بسیار مناسب است.وقتی یک اشعه لیزر به دو تابه مجزا تقسیم شود،هولوگرام به وجود می آید.اولین تابه با برخورد به شیئی که قرار است از آن عکس گرفته شود به عقب می جهد.سپس تابه دوم با انعکاس نور تابه اول برخورد می کند و حاصلش یک الگوی تداخلی است که روی قطعه ای فیلم ضبط می شود.می توان به واقع دور و بر یک تصویر هولوگرافیک قدم زد و از زوایای مختلف بدان نگریست،انگار به یک شیء واقعی نگاه می کنیم.برخلاف عکسهای معمولی،هر تکه کوچک قسمتی از فیلم هولوگرافیک حاوی کلیه اطلاعاتی است که در همه فیلم ضبط شده است.دقیقا همین نکته بود که پریبرام را بسیار به هیجان آورد.چه سرانجام راهی پیش پا می نهاد که می شد فهمید خاطرات چگونه در مغز به جای اینکه مکان مشخصی داشته باشند،پراکنده اند.اگر هر بخش تکه ای فیلم هولوگرافیک حاوی تمام اطلاعات لازم جهت ساختن تصویر کامل آن باشد،پس به نظر ممکن می آید که هر بخش از مغز نیز حاوی تمام اطلاعات لازم جهت فراخواندن همه خاطره باشد.

مسئله بینایی نیز نظیر خاطره چیزی است پراکنده در مغز.پس از آنکه پریبرام با پدیده هولوگرافی آشنا شد،به این نکته نیز پی برد که بینایی نیز امری است هولوگرافیک. ماهیت هولوگرام،مبنی بر اینکه "کل در جزء است" ،قطعا این مسئله را تبیین می کرد که چگونه می توان بخش عظیمی از کورتکس بصری مغز را بی آنکه به انجام اعمال بصری خللی وارد آید از میان برداشت.پریبرام فهمید که این امواج همواره در کار ساختن منظومه ای بی پایان از الگوهای درهم تداخل یافته همچون کالیدوسکوپ اند و به نوبه خود،همین شاید آن چیزی است که به مغز خصلت هولوگرافیک می بخشد.

هولوگرافی در عین حال می تواند توضیح دهد که چگونه مغز ما می تواند این همه خاطره را در چنین فضای کوچکی جمع کند.

گاهی در زندگی ما نگاه به شیئی که مدتها فراموش شده،یا بویی خاص، ناگهان سبب می شود که صحنه هایی از زندگی گذشته را فراخوانیم و به یاد آوریم.ایده هولوگرافیک مثال دیگری است از گرایشهای تداعی کننده خاطره.این را می توان به یاری نوع دیگری از تکنیک ضبط هولوگرافیک نشان داد.نخست نور یک اشعه لیزر را در نظر بگیریم که به دو شیء همزمان تابیده و باز می گردد،مثلا به یک صندلی راحتی و یک پیپ .سپس می گذاریم نوری که از دو شیء مذکور بازمی گردد باهم تلاقی کنند،و حاصل آن- یک طرح تداخلی- را روی فیلم ضبط می کنیم.سپس هرگاه به صندلی راحتی توسط اشعه لیزر نور بتابانیم و نور انعکاس یافته را از داخل فیلم بگذرانیم،یک تصویر سه بعدی پیپ نمایان می شود و برعکس.

محققان و کارشناسان مغز سالهاست که می دانند که قابلیت تشخیص چیزهای آشنا قابلیتی بسیار پیچیده و غریب است.فیزیکدانی به نام پیتر فان هردن در سال 1970 نوعی از هولوگرافی به نام هولوگرافی تشخیص را معرفی کرد که روشی جهت فهم همین قابلیت است.در هولوگرافی تشخیص،تصویر هولوگرافیک از یک شیء به همان شیوه معمول ضبط می شود،جز آنکه اشعه لیزر را به آینه خاصی که آینه متمرکز کننده نام دارد می تابانند و سپس نور منعکس شده را به سطح فیلم ظاهر نشده می تابانند.اگر یک شیء دیگر را که با شیء اول مشابه،ولی نه کاملا همسان است زیر اشعه لیزر قرار دهیم و نور منعکس شده را از آینه را به فیلم بتابانیم، پس از اینکه فیلم ظاهر شد نقطه روشنی روی آن پدیدار می شود.هر چه شباهت میان شی ء اول و شیء دوم بیشتر باشد نقطه نورانی روشن تر و درخشانتر می شود. اگر دو شیء مذکور هیچ شباهتی به هم نداشته باشند،هیچ نقطه نورانی ای پدیدار نخواهد شد.با قرار دادن یک فتوسل حساس به نور در پشت فیلم هولوگرافیک می توان در واقع از این مجموعه به عنوان یک ساز و کار مکانیکی تشخیص بهره برد.

تئوری مغز هولوگرافیک می تواند توضیح دهد که چرا بعضی از افراد دارای حافظه تصویری هستند (که آن را خاطرات روشن نیز می نامند).معمولا افرادی که دارای خاطرات فوتوگرافیک هستند چند لحظه ای را صرف پیدا کردن صحنه ای می کنند که مایل اند به یاد آورند.ولی وقتی می خواهند که دوباره آن صحنه را ببینند،تصویر ذهنی آن را با چشمان بسته ،یا با خیره شدن بر دیوار یا پرده ای خالی،به بیرون فرا می افکنند.شاید خاطرات اکثر مردم چندان روشن نباشد،و این لابد از آن روست که دسترسی ما به بخشهای کوچکتر هولوگرام های خاطره محدودتر و کمتر است.

پریبرام معتقد است که الگوی هولوگرافیک روشن کننده توانایی های ما در انتقال مهارتهای آموخته از یک بخش بدن به بخش دیگر است.

خلق این توهم که اشیا آن جایی قرار دارند که نیستند مشخصه اصلی هولوگرام است.چنانکه گفتیم،اگر شما به یک هولوگرام نگاه کنید به نظر می آید که در فضا جسمیت دارد.اما اگر دستتان را از میانش عبور دهید می فهمید که چیزی آنجا نیست.برخلاف آنچه حواس ما به ما می گوید،هیچ "وسیله "ای نمی تواند وجود ماده یا انرژی غیر معمول را در جایی که هولوگرام نقش بسته بیابد.

بِکسی نشان داد که انسانها قادرند در مکانهای فضایی،جایی که مطمئنا هیچ گونه دریافت کننده حسی ای در کار نیست،به تجربه حسی قابل ملاحظه ای دست یابند.به طور مثال وقتی که کسی دست و پا ندارد اما حس می کند که دست یا پای قطع شده اش هنوز آنجاست.اینها گاه قادردند گرفتگی عضله یا درد پا یا تیرکشیدن را در این بدلهای موهوم به طور واقعی حس و تجربه کنند؛ولی شاید آنچه آنها تجربه می کنند بواقع همان خاطره هولوگرافیک دست و پاست که هنوز در الگوهای تداخلی آنها ضبط شده باقی است.

رویکرد دنیس گابور به این موضوع ریاضی وار بود و ریاضیاتی که به کار برد بواقع نوعی حساب دیفرانسیل و انتگرال محسوب می شد که دانشمند فرانسوی،ژان فوریه،در قرن هیجدهم ابداع کرده بود.به عبارت دیگر همان طور که یک دوربین تلویزیونی تصویری را به فرکانسهای الکترومغناطیس تبدیل می کند و دستگاه تلویزیونی آن فرکانسها را دوباره به همان تصویر اولیه برمی گرداند،فوریه نشان داد که چگونه می توان فرآیند مشابهی را به طور ریاضی وار انجام داد. به کمک مبدلهای فوریه،گابور توانست تصویر شیء را در فضای تار و مه آلود الگوهای تداخلی روی تکه ای فیلم هولوگرافیک ضبط کند.تحقیقات دهه شصت نشان داده بود که هر سلول مغزی واقع در ناحیه بصری طوری شکل گرفته که بتواند به الگوی خاصی جواب گوید، مثلا وقتی چشم خط افقی را می بیند پاره ای از سلولهای مغز به هیجان می آیند و وقتی چشم خط عمودی را می بیند پاره ای دیگر.در نتیجه ،بسیاری از دانشمندان چنین استنتاج کردند که مغز اطلاعات خود را از همین سلولهای بسیار تخصصی که ردیاب های شاخص نام دارند میگیرد و به گونه ای خاص این سلولها را به هم متصل می کند تا ادراک بصری ما را از جهان فرا آورد.در نهایت به این نتیجه می توان رسید که مغز از ریاضیات فوریه – یعنی همان که هولوگرافی نیز به کار می برد- استفاده می کرد تا تصاویر بصری را به زبان فوریه ای صُور موجی تبدیل کند.

گوش نیز خود یک تحلیلگر فرکانهاست .تحقیقات اخیر نشان داده که حس بویایی ما براساس آنچه فرکانسهای اوزمیک (osmic) می نامند قوام یافته.کارهای بکسی از سوی دیگر ،بوضوح نشان داده بود که پوست ما به فرکانسهای ناشی از ارتعاشات حساس است و حتی تا آنجا پیش رفت که بگوید حس چشایی نیز حاصل تحلیل های فرکانسی است.جالب اینجاست که بکسی به کشف این نکته نیز نایل آمد که آن دسته از معادلات ریاضی نیز که او را بر آن می داشت تا پیش بینی کند چگونه آزمون شونده ها به فرکانسهای گوناگون ارتعاشات پاسخ می دهند از نوع فوریه ای بود.

بعداز این تحقیقات و نتایج پریبرام در بحر حیرت فرو می رود و چنین می اندیشد که آیا واقا ممکن است آنچه عارفان بزرگ در طول قرون گفته اند حقیقت داشته باشد،که واقعیت همان مایا است،یعنی توهم ،و آنچه در عالم خارج است بواقع سمفونی پرطنین اشکال موج گونه ،یعنی قلمروی فرکانسهایی است که تنها پس از آنکه به ساحت حواس ما وارد شدند به جهانی که ما می شناسیم تغییر شکل می دهند.او با برخورد با بوهم نه تنها پاسخ خود را یافت بلکه دریافت که کل جهان،به گفته بوهم خود یک هولوگرام است.




طبقه بندی: کوانتوم، پزشکی، تکنولوِژی،

تاریخ : سه شنبه 3 مرداد 1391 | 12:09 ق.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات
استفان هاوکینگ فیزیکدان برجسته بریتانیایی در کتاب تازه خود مدعی می شود که خدا عالم و کهکشان را نیافریده و «انفجار بزرگ کهکشانی » که بسیاری از سیاره و ستارگان بر اثر آن بوجود آمده اند، نتیجه و پیامد قوانین فیزیک است. نام این کتاب « طرح عظیم » است و استفان هاوکینگ آنرا همراه فیزیکدان آمریکایی لئونارد میلودینو نوشته است. در این کتاب استدلال می شود که وجود فرضیه های گوناگون و اکتشافات جدید ثابت می کند که جهان هستی یک خالق ندارد. روزنامه تایمز چاپ لندن بخشهایی از این کتاب را منتشر کرده که در قسمتی از آن پروفسور هاوکینگ می نویسد:« چون قوانین جدید فیزیک مثل جاذبه وجود دارند کهکشان می تواند خود را از هیچ بسازد. روند خلق بدون مقدمه و یکباره دلیل وجود کهکشان و هستی ما است . هیچ ضرورتی ندارد که خداوند را برنامه ریز و مسئول آن آفرینش بدانیم.» و هم چنین نسبت به وجود خدا چنین اظهار می دارد که خدا جهان را خلق نکرد و بیگ بنگ نتیجه ی غیر قابل اجتناب قوانین فیزیک است وی ادامه می دهد که یک سری تئوری های جدید وجود یک خالق را اضافی و زائد می کند.
استیون هاوکینگ که اکنون ۶۸ ساله است از سال ۱۹۸۸ با کتابی تحت عنوان « تاریخ خلاصه ای از زمان» که توضیحی در مورد پیدایش عالم هستی بود به شهرت رسید. در عین حال وی در عرصه فیزیک کوانتوم و کهکشان شناسی مطالعات گسترده ای دارد و از جمله صاحبنظران برجسته این علوم است. اظهار نظرهای جدید پروفسور هاوکینگ در کتاب تازه خود نشان می دهد که وی دیدگاههای قبلی خود در مورد آفرینش و دین را کنار گذاشته است.



طبقه بندی: فیزیك، کوانتوم،

تاریخ : یکشنبه 11 تیر 1391 | 02:57 ب.ظ | نویسنده : physicfa | نظرات
.: Weblog Themes By BlackSkin :.

تعداد کل صفحات : 4 :: 1 2 3 4

شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Website Traffic | Buy Targeted Website Traffic