اجاقهای میکرو ویو

در بیست ساله اخیر ، اجاقهای میکروویو حضوری فراگیر پیدا کرده اند . فن آوری میکروویو ما را قادر می سازد که غذا را بسیار سریعتر از اجاقهای معمولی بپزیم یا گرم کنیم . شاید این سؤال به ذهن شما خطور کرده باشد که اجاقهای میکروویو چگونه می توانند غذا را با این سرعت گرم کنند ؟ میکروویو که شکلی از انواع تابش الکترومغناطیسی است بوسیله ماگنترون magnetron تولید می شود که در زمان جنگ جهانی دوم همزمان با توسعه فن آوری رادار اختراع شد . ماگنترون استوانه ای تو خالی است که میان مغناطیسی نعلی شکل قرار دارد . در مرکز استوانه میله ای کاتدی قرار دارد و دیواره استوانه هم به عنوان آند عمل می کند . وقتی استوانه گرم می شود ، کاتد الکترونهایی گسیل می کند که آنها هم به سوی دیواره استوانه حرکت می کنند . نیروی حاصل از میدان مغناطیسی سبب می شود تا الکترونها در مسیری دایره ای بچرخند . این حرکت ذرات باردار با بسامد 45/2 گیگاهرتز میکروویوی مناسب پخت تولید می کنند . یک « هدایت کننده موج » میکروویوها را به سوی محفظه پخت هدایت می کند . و پره های یک بادبزن هم سبب پخش میکروویوها به تمام قسمتهای اجاق می شود . عمل پخت در اجاق میکروویو ناشی از برهمکنش مؤلفه میدان الکتریکی تابش با مولکولهای قطبی ( عمدتاً آب ) موجود در غذاست . تمام مولکولها در دمای اتاق می چرخند . اگر بسامد تابش و بسامد حاصل از چرخش مولکولی مساوی باشند ، انرژی می تواند از میکروویو به مولکول قطبی منتقل شود و در نتیجه مولکول می تواند سریعتر بچرخد . بسامد 45/2 گیگاهرتز برای افزایش انرژی چرخشی مولکولهای آب بسیار مناسب است . اصطکاک ناشی از چرخش سریع مولکولهای آب سرانجام سبب گرم شدن مولکولهای غذایی احاطه کننده مولکولهای آب می شود . دلیل اینکه اجاقهای میکروویو می توانند غذا را این چنین سریع بپزند ، این است که تابش بوسیله مولکولهای غیر قطبی جذب نمی شود ؛ بنابراین می تواند همزمان به قسمتهای مختلف غذا برسد ( میکروویوها ، بسته به مقدار آب موجود در غذا ، می توانند تا عمق چند سانتیمتر در غذا نفوذ کنند ) . در یک اجاق متعارف ، گرما از طریق رسانش فقط تا مغز غذا می توانداثر کند ـ و این امر بوسیله انتقال گرما از مولکولهای هوای داغ به مولکولهای سردتر غذا در اجاق چند لایه صورت می گیرد ـ که البته فرآیند بسیار کندی است . تذکر نکات زیر در کار کرد یک اجاق میکروویو سودمند است : مواد پلاستیکی و ظروف پیرکس چون در بر گیرنده مولکولهای قطبی نیستند ، بنابراین تحت تأثیر تابش میکروویو قرار نمی گیرند (برخی مواد پلاستیکی که از گرمای غذا ذوب می شوند ، نباید در اجاقهای میکروویو مورد استفاده قرار گیرند ) . فلزات ، بازتاب دهنده میکروویوها هستند ؛ بنابراین همچون حفاظی برای غذا محسوب می شوند و حتی ممکن است آنقدر انرژی را به گسیل کننده میکروویو بازگردانند که سبب افزایش بار آن شوند . چون میکروویوها می توانند در فلزات جریانی القا کنند ؛ لذا ممکن است سبب جرقه هایی بین محفظه و جداره داخلی اجاق شوند .

ممکن است ماده تاریک و انرژی تاریک دو روی یک سکه باشند

ScienceDaily (Feb. 1, 2008) ستاره شناسان دانشگاه St Andrews براین باورند که با توصیف جدیدی از دو مولفه مرموز بخش تاریک جهان، ان را ساده سازی کرده اند. [ نجوم و اخترفیزیک ] شاره تاریک :   ممکن است ماده تاریک و انرژی تاریک دو روی یک سکه باشند ScienceDaily (Feb. 1, 2008) ستاره شناسان دانشگاه  St Andrews براین باورند که با توصیف جدیدی از دو مولفه مرموز بخش تاریک جهان، ان را ساده سازی کرده اند. دکتر HongSheng Zhao از بخش فیزیک و نجوم دانشگاه، نشان داده است که ماده تاریک و انرژی تاریک ممکن است پیوندی بسیار نزدیک تر از انچه که تصور می شد داشته باشند. تنها %4 عالم از ماده ای که ما می شناسیم ساخته شده است - %96 ماده باقیمانده از لحاظ تاریخی در دو جزء نامگذاری شده اند: ماده تاریک و انرژی تاریک. اخترفیزیکدان و عضو UK's Science and Technology Facilities Council دکتر Zhao خاطرنشان می سازد که      " هر دوی ماده تاریک و انرژی تاریک می توانند دو روی یک سکه باشند." "به طوری که ستاره شناسان از از طریق تاثیرات ظریف انرژی تاریک در ساختار کهکشانها دریافته اند که می توانیم رمز هر دوی انها را در یک زمان حل کنیم." ستاره شناسان بر این باورند که هم عالم و هم کهکشانها بر اثر نیروی جاذبه مقدار بسیار زیادی از ماده نامرئی که برای اولین بار دانشمند سوییسی Fritz Zwicky در سال 1933 مطرح گردید و امروزه با نام ماده تاریک شناخته می شود، به یکدیگر مقیدند. دکتر Zhao می گوید: " اگر ما بپذیریم که ماده و انرژی تاریک از منابع یکسانی نشات می گیرند، وجود انرژی تاریک 60 سال قبل اشکار شده بود ." در مدل دکتر Zhao، انرژی تاریک و ماده تاریک ظواهر متفاوتی از یک چیزند، که وی با "شاره تاریک " از ان یاد می کند. در مقیاس کهکشانی شاره تاریک مانند ماده تاریک و در مقیاس کیهانی مانند انرژی تاریک عمل می کند و باعث انبساط عالم می شود. خصوصا ، این مدل، به طور بی سابقه ای ، به تفصیل نسبت 3 به 1 انرژی تاریک به ماده تاریک را که بوسیله کیهانشناسان پیش بینی شده است، شرح می دهد. در حال حاضر تلاشهای زیادی از طریق ازمایشات متنوع برای به دام انداختن ذرات پر انرژی ماده تاریک در جریان است.  LHC  در مرکز تحقیقات هسته ای اروپا به طور بالقوه ای ذرات ماده تاریک را اشکار کرده است. با توجه به نظر دکتر Zhao، این تلاشها بی ثمر خواهد بود. وی می گوید: " در این تصویر ساده از جهان ماده تاریک بطور شگفت اوری در مقیاسهای پایین انرژی خواهد بود، بسیار پایین تر از انچه که در اینده نزدیک LHC بتواند به ان دست می یابد." " تاکنون تحقیقات برای یافتن ذرات ماده تاریک بر روی انرژی های بالا متمرکز شده است. اگر ماده تاریک همدم انرژی تاریک باشد، این مساله در تجهیزاتی مانند LHC نشان داده نخواهد شد. اما بارها و بارها بوسیله ستاره شناسان در کهکشانها اشکار شده است." هرچند که ممکن است عالم تماما خالی از ذرات ماده تاریک باشد. ضمن اینکه یافته های دکتر Zhao با مولفه های تاریک عالم به عنوان اصلاحی از  قانون گرانش به ذرات انرژی همسازی دارد. دکتر Zhao اینطور نتیجه می گیرد: " چیزی به عنوان ماده تاریک یا انرژی تاریک وجود ندارد. بلکه اینها دو پدیده اند که احتمالا مستقل از یکدیگر نیستند." پیش زمینه نظریات فزیکی گرانش اولین بار توسط نیوتن در سال 1687 مطرح و توسط نظریه نسبیت عام اینشتین در سال 1905 که بیان می داشت سرعت امواج گرانشی برابر سرعت نور است تصحیح شد.هرچند که هیچگاه اینشتین براین که معادلاتش یک منبع پایداری که امروزه به طور کلی انرژی تاریک نامیده می شود به طبیعت اضافه می کند واقعا باور نداشت. ستاره شناسان پس از Fred Zwicky به منابعی برای معادلات اینشتین به شکل ماده ای که نور ساطع نمی کرد می اندیشیدند که عموما ماده تاریک نامیده می شوند. جدا از نوترینوها هیچکدام از منابع ماده تاریک عملا تائید نشده اند. یافته های دکتر Zhao و همکارانش در Astrophysical Journal Letters  در December 2007 و Physics Review منتشر شده است.

چند محاسبه ی نسبیتی

در این بخش خواهید دید که محاسبات نسبیتی قبل از نسبیت وجود داشته اند. همچنین متوجه می شوید که معروف نبودن چه مزایای بزرگی دارد!   مثالی از یک محاسبه ی نسبیتی، قبل از نسبیت محاسبات زیر مقدار انحراف نوری را که برای اولین بار سلندر در سال 1801 محاسبه کرد نشان می دهند. نتیجه ای که به دست می آید بسیار به مقدار واقعی خودش نزدیک می باشد.البته شانس می آوریم که دو اثر همدیگر را به طور کامل خنثی می کنند و محاسبات ما با محاسبات سنگینتر فرقی نخواهد کرد. g=M.G/R^2 y=(g/2)t^2 x=c.t y(x)=(g/2c^2).x^2 اگر اثر نیرو را فقط در مسیر پیمودن قطر خورشید در نظر بگیریم: y`(x)=(G.M/R^2.c^2)x y`(2R)=2G.M/R.c^2 شعاع شوارتزشلید  <------R0=2G.M/c^2 D=R0/R انحرافی را که به دست آوردیم،دقیقا با مقدار انحرافی که بر مبنای مکانیک نیوتونی بدون تقریب به دست می آید برابر است. ولی بر پایه و بنیاد نسبیت عام مقدار به دست آمده دقیقا 2 برابر مقدار بالا است. شاید اگر زمانی که از اینشتین می پرسیدند"اگر رصد خورشیدگرفتگی در آفریقا نظریات او را رد می کرد،اینشتین چه می کرد؟" و او نمی گفت که "به آزمایش کننده شک می کردم" این چنین طبیعت او را یاری نمی کرد که درست 2 برابر چیزی که نیوتون می گوید جوابِ درست باشد! اینشتین یک طرف خط بود و شادمان از اینکه به سوالی که در ذهن داشته پاسخ داده است.و کسانی چون سلندر آن طرف خط بودند و سعی داشتند رفتار نور را بررسی کنند و ببینند این موج در ارتباط با ماده  و دستگاه های مختلف چه خصوصیاتی از خود نشان می دهد. اصلا شاید ذره نباشد!!!! شانس به کسی روی می آورد که به شانس اعتقادی نداشته باشد! اینشتین شانس آورد که این طرف خط بود ،نه فیزیکدان خبره ای بود، نه ریاضی دان کهنه کاری. او فقط می خواست به سوالات ساده ای که در ذهنش پیش می آید پاسخ دهد. ابتدا شاید قصد جسارت و دخالت در محاسبات سنگین الکترومغناطیسی و گرانشی را نداشت. ولی  پاسخ سوالش او را به یک حالت مرزی و حدی برد. فایده ی حالات مرزی را می توان با این مثال مشخص کرد که کسی که در مرز مسئله ای قرار بگیرد، می تواند مسئله را درحالت کلی تری ببیند،که حالت خاص درون مسئله ی اولی را هم شامل می شود. ولی کسی که نمی تواند مرز مسئله را ببیند گمان می کند که کل، یعنی مسئله ی او. و جوابی را هم که پیدا می کند، حالتی عمومی می پندارد. اینشتین یک شانس دیگر هم آورد، اینکه شهرتی در علم نداشت،همین باعث شد که جسارت پیدا کند. این که سرعتی بیش از سرعت نور وجود نداشته باشد به نظر شوخی بزرگی می آمد ، ولی کوچکتر ها حق شوخی کردن دارند! اما اینشتین حتی نمی خواست شوخی کند . او فقط می خواست جواب سوالش را بدهد. کم کم با همکاری همسرش، این اصولی را که برای دنیای خودش ساخته بود، به معادلات کشانید و نتایجی به دست آورد که در دنیای همه ی ما صادق است،بزرگترها کم کم قبول کردند که اصول دنیای اینشتین در دنیای آنها هم حکمرانی می کند. دربخش بعد با چند مثال شما را در لذت نتایجی که اینشتین به خاطر پاسخ به یک سوال ساده به دست آورد شریک خواهم کرد.