الديناميكا الحرارية (القانون الصفري و القانون الاول )

الديناميكا الحرارية : وهو علم يدرس العلاقة بين الحرارة وأشكال الطاقة الاخرى.

وتصف الديناميكا الحرارية بشكل خاص تحول الطاقة الحرارية الى انواع الطاقة المختلفة و العكس.

 

_في الواقع نحن نمتلك 4 قوانين للديناميكا الحرارية :

أ/القانون الصفري .

ب/القانون الاول .

ج/القانون الثاني .

د/ القانون الثالث .

 

_القانون الصفري :

اذا كان هناك ثلاث انظمه (أ,ب,ج) وكان جميعها في حالة اتزان حراري,في هذه الحالة اي نظامينين منفصليين يكونا في حالة اتزان حراري مع بعضهما

_القانون الاول :

يعطى القانون الاول بالعلاقة الرياضية التالية :

du=dh-dw

du= التغير الطاقة الداخلية.

dh = التغير في كمية الحرارة .

dw = التغير في الشغل .

لا يمكن اثبات هذا القانون لكن لان ليس هناك اي عملية في الكون تنفي هذا القانون يعتبر قانون صحيح ..

_نص القانون الاول :

هناك في الحقيقة اكثر من نص للقانون الاول ومنها:

1/ الطاقة لا تفنى ولا تستحدث ولكننها تتحول من صورة الى اخر.

2/ من المستحيل وجود آلة تنتج شغل من العدم.

_الحالات الخاصة بالقانون الاول :

هناك اربع عمليات تخص القانون الاول :

قبل ان نبدأ يجب التفريق بين شيئين وهما

درجة الحرارة وكمية الحرارة..

كمية الحرارة : مقياس للطاقة الداخلية للجسم .

درجة الحرارة :مقياس الطاقة الحركية  الناتجة عن حركة الجزئيات فقط.

 

1/عملية ثابتة كمية الحرارة :

في هذه العملية لا يكتسب النظام اي طاقة حرارية .

يصبح القانون الاول على هذه الصورة

du=-dw

لان

dh=0

2/ ثبوت درجة الحرارة : درجة حرارة الغاز المثالي مقياس لطاقته الدخلية وهذا يعني هنا ان التغير في الطاقة الداخلية يساوي صفراً ويكون القانون الاول على الصوره التالية

dh=-dw

3/ ثبوت الحجم :

اذا تم الاحتفاظ بغاز في وعاء قابل للتمدد فان درجة الحرارة المعطاة سوف تتسبب في زيادة كلاً من درجة حرارته وضغطه والحجم سيضل ثابت وذلك يعني ان الشغل = صفراً

ويبقى القانون على الصورة التالية

du=dh

4/ثبوت الضغط :

اذا وضع غاز في حيز قابل للتمدد مثل البلون وضل ضغطه ثابتاً فالعملية تمسى عملية ثابتة الضغط .

رياضيا تنتج معادلة ماير لهذه المعادلة وتعطى بالعلاقة التالية .

R=Cp-Cv

 

_المراجع:

1/كتاب الديناميكا الحرارية (صلاح محروس).

2/موقع الاستاذ حازم سيك.

3/ موقع ألفريد في الفيزياء .

الإعلانات

نهاية الأمراض الوراثية

CRISPR-Cas9، أفضل أداة تعديل على الجينات في العالم، وقد أجريت على هذا الإختراع الكثير من الأبحاث والتجارب لإثبات إمكانيات ومقدرة هذه الأداة. العلماء مدينون بقدر كبير للشخص الذي يعتبر مؤسسها – وهي جنيفر دودنا عالمة احياء في جامعة كاليفورنيا في بيركلي وهي تستحق لقب واحدة من أبرز الشخصيات بالعالم كونها كانت السبب الرئيس في ما يسمى “ثورة كريسبر”. وقد اقترحت دودنا في عام 2012 إمكانية استخدام CRISPR-Cas9 للتعديل على الجينوم . ومن المتوقع أن تبدأ قريبا الولايات المتحدة التجارب السريرية البشرية لقدرات هذه التكنولوجيا الجديدة.

كريسبر بالطبع ليست أول أداة للتعديل على الجينات، لكنها اكتسب شهرة لأنها استطاعت أن تحل بعض المشاكل التي طال أمدها في هذا المجال. أولا، أنها دقيقة للغاية. عند إعدادها بشكل صحيح، يقوم المقص الجزيئي باستهداف المكان المحدد والبقعة المرادة فقط في ال DNA. كما أنها رخيصة بشكل لا يصدق. على عكس أنظمة التعديل على الجينات السابقة التي من الممكن أن تكلف آلاف الدولارات، بل يمكن لأي شخص أن يحصل على أدوات كريسبر باقل من ٥٠ دولار أمريكي.

ماهي ثورة كريسبر في الطب؟

التطبيقات الواعدة (والواضحة) لتحرير الجينات هي في الطب اكثر من بقية المجالات الاخرى التي تستخدم التعديل الجيني. هذه الأداة أحرزت تقدم مذهل في تصحيح الأمراض الوراثية في المختبر على مدى السنوات القليلة الماضية.

على سبيل المثال، أمراض ضمور العضلات – هي عائلة معقدة ومدمرة من الأمراض التي تتميز بإنهيار المكوّن الجزيئي للعضلات الذي يسمى ديستروفين. بالنسبة لبعض أنواع ضمور العضلات، تم فهم سبب انهيار الديستروفين على المستوى الجيني.

في عام 2014، أظهر الباحثون في جامعة تكساس أن كريسبر يمكنه تصحيح الطفرات المرتبطة بضمور العضلات في لاقحات الفئران المخصبة المعزولة التي تم بعد ذلك إعادة زرعها، ثم نمت إلى فئران تتمتع بالصحة بعد تعديل جيناتها.

المصادر:

https://theconversation.com/beyond-just-promise-crispr-is-delivering-in-the-lab-today-77596

https://www.wired.com/2017/06/crispr-may-cure-genetic-disease-one-day/

بقلم: خالد الغامدي

العمارة الخضراء

العمارة الخضراء
أحمد الحيحي
الهندسة المعمارية

اذا كنت تَحتفظ بعلبة طلاء قديمة ذات لَون أخضر لا ترميها , بل قم بطلاء واجهة مَنْزلك بها … هكذا سيبدو صديقا للبيئة !

العمارة الخضراء, هل سَمعت بهذا المصطلح من قبل ؟ هل يبدو الاسم غريباً عليك ؟ هل للمباني ألواناً محددة ؟ إذا كانت إجابَتُكَ لا, إذاً ما المَقصود بالعمارة الخضراء ؟

العمارة الخضراء : هو مصطلح عام يصف تقنيات التصميم الواعي بيئيا في مجال الهندسة المعمارية. وهي عملية تصميم المباني بأسلوب يحترم البيئة مع الاخذ في الاعتبار تقليل استهلاك الطاقة والمواد والموارد مع تقليل تاثيرات الإنشاء والاستعمال على البيئة مع تنظيم الانسجام مع الطبيعة.
و بحسب ما سبق نحن لا نقصد بقولنا “عمارة خضراء ” أي أن هذه المباني ذات اللون الأخضر , و لا حتى نقصد – ذلك الاعتقاد الشائع بين كثير من طلبة هندسات الإعمار و الإنشاء على اختلاف مساقاتها – أن هذا العلم يعني بدراسة المباني التي تستخدم الأشجار كجزء تصميمي لا يتجزأ من هيكلة المنشأة بل و يتداخل معه , و إنما هي منظومة هندسية إنشائية تصميمية كاملة متكاملة توافق بين جمال المبنى و وظيفته و محافظته على البيئة . ولكن كيف ذلك ؟
عند صعودك إلى سطح المنزل لتفقد منسوب المياه في الخزانات , الم تلاحظ وجود الكثير من الألواح الشمسية التي تكسو أسطح البنايات المحيطة ؟
بالطبع لقد لاحظت ذلك . و من الجدير بالذكر أن نظام تسخين المياه بالاعتماد على الألواح الشمسية هو أحد تطبيقات العمارة الخضراء في حياتنا اليومية . ولكن هل هذا هو التطبيق الأهم على العمارة الخضراء ؟ إذا كان الجواب لا فما هو أهم التطبيقات عليها ؟

• الحفاظ على الطاقة :
استبدال الوقود الأحفوري بالطاقات الطبيعية المتجددة .
على سبيل المثال لا الحصر , لو استخدمنا التصميمات المراعية للبيئة في أمريكا و حسب تقرير المعمل القومي للطاقة المتجددة في كولورادو لخفضنا مقدار الطاقة المستخدمة 70% في المباني السكنية و 60% في المباني التجارية . ( مجلة العلوم الهندسة)

إذا أردنا أن نقيم المباني التي تحيط بنا , لنرى ما اذا كانت “عمارة خضراء” او “عمارة تقليدية” , عليك أن تخضع المبنى لخمسة أسئلة , وهي :

هل هذا المبنى يحتفظ بالماء داخله ؟
و يقصد بها إعادة استخدام المياه المستعملة و التي تسمى بالمياه الرمادية Grey Water وهي الناتجة عن استعمال الحمامات و الأدشاش و المطابخ لها أثر كبير في خفض استهلاك الماء بالمباني , حيث يتم تجميعها في خزان أرضي و يتم معالجتها و ترشيحها باستخدام الرمل والمرشحات البيولوجية ثم يعاد استعمالها لري الحدائق.

هل المبنى جيد التهوية ؟
من خلال توجيه فتحات المبنى إلى اتجاه الرياح السائدة بكل منطقة مع الحرص على تواجد أكثر من فتحة بكل غرفة لخلق تيار هوائي مناسب بها.

هل هذا البناء يحترم الموقع ؟
وذلك بعدم إحداث تغيير جذري في موقع البناء والاستفادة القصوى مما توفره البيئة المحيطة, ومن هنا جاء وصف هذه العمارة بأنها (خضراء) مثلها كالنبات الذي يحقق النجاح في مكانه

هل هذا لبناء يحتوي على حديقة ؟
من المفاهيم السائدة الخاطئة , و الناتجة عن قلة الوعي المجتمعي بالضرورات العمرانية و الحاجات التصميمية , هي اعتبار الحديقة بالمدن – مثلا – من الرفاهيات و الكماليات , على العكس تماما فهي جزء مهم تماما , هل يمكن مثلا تقبل العيش في بيت لا يحتوي دورة مياه ؟ بالطبع لا , و كذلك الحديقة .

بعد طرح هذه الأسئلة , يجب أن نقف وقفة واعية و وننظر بموضوعية إلى وضع مجتمعاتنا فمخزوننا الأحفوري بتقلص , و تهويتنا الطبيعية بتلوث , و العشرات من سكان أوطاننا يحكم عليهم بالموت البطيء بسبب سوء المسكن .
إن المشاكل الجغرافية و ندرة موارنا الطبيعية و صراعاتنا السياسية كل ذلك يحول بيننا و بين الثورة العمرانية الحضارية الخضراء
ولكن إن نشرنا هذا الوعي العمراني بين مجتمعاتنا و وطبقنا ما تيسر من مبادئها بمنازلنا سنخطو خطوة إلى الأمام , فمشوار الألف ميل يبدأ بخطوة .

المراجع :
– مجلة العلوم الهندسية .
– موقع arch-sustainable الإلكتروني

هذه المضادات الحيوية الشائعة تبطئ ظهور علامات تقدم السن على الجلد

ترجمة : جيهان حمامرة

مايك مكراي 31 ايار 2017
كشفت الدراسات الحديثة ان الميثيلين الأزرق( methylene blu) وهو احد مضادات الأكسدة المستعمل بشكل روتيني في المختبرات كصبغه, انه ذو فعالية كبيره في محاربه علامات تقدم السن الظاهرة على البشرة , مما يجعله مؤهلا ليصبح عنصر من عناصر مستحضرات محاربه تقدم الخلية الجلدية عند الانسان .
ان هذا المركب يقوم بوظيفه فعاله في مساعده خلايا الليفية (fibroblasts) في البقاء على قيد الحياه مده أطول وكذلك إظهار أقل لعلامات تقدم سن البشرة مقارنه مع غيرها من مضادات الأكسدة .
وقال الباحث تشنغ مي شيونغ من جامعة ميرلاند “لقد كنت متحمساُ لرؤية خلايا الجلد ليفيه المستمدة من افراد يبلغون من العمر اكثر من 80 عاماً, وهي تنمو في وسط يحتوي على صبغة الميثيلين الأزرق بشكل أفضل بحيث تقلل ظهور علامات الشيخوخة الخلوية”, وتعرف الشيخوخة الخلوية بأنها الحالة التي تتوقف فيها الخلية عن الانقسام.
الخلايا الليفية هي عضو من عائلة الأنسجة الضامة وهي مسؤوله عن انتاج عدة مواد مثل الغضاريف و العظام.
في جلدنا , الخلايا الليفية تقوم بإنتاج ألياف كولاجين طويلة والتي تعتبر عنصراً مهما في جعل الخلايا الجلدية قوية بما يكفي لمقاومة التمزق, كما تقوم ايضا بإنتاج بروتين الإلاستين الذي يضيف المرونة للجلد فيصبح قادرا على التمدد والعودة إلى الوضع الطبيعي بسهولة.
عندما نتقدم في العمر, الخلايا الليفية تنتج كميات أقل من بروتين الكولاجين وكميات اكبر من الأنزيم المسؤول عن تحليل الكولاجين. مما ينتج الياف كولاجين محلله لا تمتلك الفعالية الكافية لإعطاء الجلد بنية صلبه كالألياف السليمة, ولا تعطي الخلايا الليفية سطح للتمسك به , مما يؤدي الى انهيار طبقات الخلايا الليفية و بالتالي تتنج كميات أقل من الكولاجين في عملية التغذية الراجعة مما يؤدي الى تكون طبقات جلد رقيقه تتجعد بسهولة.

ايضا تقوم الخلايا الليفية بإنتاج كميات اقل من الياف الإلاستين مع مرور الوقت مما يؤدي إلى منع طبقات الجلد من العودة مجددا كسطح ناعم خالي من التجاعيد.

لسوء الحظ, الخلايا الليفية تميل للانقسام 60 مره خلال حياتها فقط , وقلة عدد مرات الانقسام يعود إلى أن كل مره تنقسم فيها الخلية يتدمر جزء من المادة الوراثية في الخلية (DNA) وتتراكم الأجزاء المدمرة مع الوقت, كما انها ايضا تزداد صلابه مع العمر, مما يصعب عملية انتقالها عبر الجلد.

هنالك العديد من العوامل التي تؤدي إلى تدمير DNA الخلية الليفية , مثل الإشعاعات الفوق بنفسجية الموجودة في ضوء الشمس و المواد المسرطنة الموجودة في دخان السيجار, بالإضافة إلى عائله من الكيميائيات تسمى عناصر الأكسجين النشط (ROS) والتي تستطيع ان تفسد المادة الوراثية في الخلية و تدمير هيكل الخلية، صانعة ما يسمى ب الأكسدة.

بينما نستطيع ان نضع واقي الشمس و تجنب التدخين, هنالك العديد من الأمور التي يمكننا فعلها لتجنب انتاج ال ROS , لأنها نواتج غير مرغوب بها من التفاعلات الحيوية الضرورية التي تحدث بجسمنا.
وهنا تأتي فائدة مضادات الأكسدة , نظرياً ان مضادات الأكسدة تستطيع منع ال ROS من أكسدة المركبات الكيميائية الأخرى مما يؤدي إلى منع تدمير الخلايا.
قال الباحث كان تساو: ” في عملنا افترضنا أن صبغة الميثلين الأزرق يمكن أن تكون مضاد أكسدة قوية تصلح للاستعمال في منتجات العناية بالبشرة ” ، التأثير لا يظهر بسرعه لأن صبغة المثيلين الأزرق تقوم بإجراء تغييرات أساسية على خلايا الجلد.

امتدت التجربة لمدة 4 اسابيع، حيث تم إعطاء صبغة الميثيلين الأزرق في خلايا جلدية ل فريق من المتطوعين يتكون من اشخاص في منتصف العمر يتمتعون بصحة جيدة و اشخاص اكبر من 80 عام و اشخاص مصابين بالبروجيريا وهي حالة مرضيه تؤدي الى ظهور علامات الشيخوخة قبل التقدم بالعمر.

وقد تم اعطاء مضاد الأكسدة لنوع من الجلد المصنع يتكون من أنسجة حية مرتبه في طبقات لمحاكات الجلد البشري .

قال تساو : “من المفاجئ, أن نموذج الجلد الصناعي المعالج مع الميثيلين الأزرق قد أزداد سمكه و أصبح أكثر قدرة على الاحتفاظ بالمياه وكلامها من الصفات النموذجية للجلد الأصغر سناُ “،وبذلك منح استخدام النموذج الصناعي من الجلد امل لمستقبل متقدم لمنتجات البشرة.
قال تساو :”قد نتمكن بالمستقبل من تخصيص النظام و إعادة طباعة الجلد, بحيث نتمكن من استخدام خلايا المريض كمنصة للاختبار وبالتالي نستطيع علاج كل حالة بما يناسبها .
كما ذكرنا سابقاٌ أن الميثيلين الأزرق ليس بجديد على الصيدلة، حيث أنه يستخدم لعلاج مرض مبتهيموجلوبينة الدم وهو حالة مرضيه يتم فيها انتاج كميات كبيره من الهيموجلوبين في الدم. هذه الصبغة متواجدة على معظم مقاعد مختبر الاحياء الدقيقة, كصبغة تساعد على رؤية أنوية الخلايا النباتية و الحيوانية بشكل واضح، وهو كاشف للأكسجين حيث تتحول الى اللون الأزرق.
أضاف ساو : “نحن فعليا قد باشرنا بتصنيع منتجات بشرة تحتوي على الميثيلين الأزرق, ونتطلع الأن إلى ترجمة ذلك إلى منتجات قابلة للتسويق “.

إن تركيز الصبغة في المستِحضراِت لن يكون قادر على تحويل الجلد إلى اللون الأزرق, ولكن مع المزيد من الاختبارات من الممكن أن يساعد مضاد التأكسد هذا على تحويل الجلد إلى عمر أصغر.

بعيداٌ عن المستحضرات الصيدلانية , هنالك بعض الدراسات التي تقترح استخدام منتجات العناية بالبشرة مع بعض المواد المضادة للأكسدة يقلل من علامات الشيخوخة , حتى نستطيع أيجاد طريقة أفضل لجعل الخلايا الليفية تتصرف كما أنها جديدة. قد نحتاج إلى على الاعتماد على المواد المضادة للأكسدة مثل الميثيلين الأزرق التي تساعد على المحافظة على جلد يشبه جلد الأطفال

المصادر :
– https://www.organicnewsroom.com/this-common-antioxidant-actively-slows-the-signs-of-ageing-in-human-skin/

-https://www.nature.com/articles/s41598-017-02419-3

حل لغز إشارة “wow”!

 

 

بدأت القصة حينما رُصدت موجة إذاعية قوية ذات نطاق ضيق غرب كتلة النجوم الكروية M55 في كوكبة القوس مجهولة المصدر كانت قد اُلتقطت بتاريخ 15 أغسطس عام 1977 بواسطة تلسكوب “big ear” اللاسلكي الخاص بجامعة ولاية أوهايو في الولايات المتحدة، الذي أسند بعدها الى مشروع سيتي.
أذهلت العالم جيري إيهمان الذي كان يراجع البيانات المسجلة بعد اكتشافه شذوذًا في النتائج وسرعان ما انذهل عندما رأى النتيجة أمامه فقام برسم دائرة على الورقة المطبوعة وكتب تعليق wow! .

ومنذ ذلك الحين منذ ٤٠ عاما ظهرت عدة آراء تدعم الموضوع فقد ادلى البعض الى انها إشارة من الفضائيين. وقال اخرون انه نجم تسبب في ذلك، أيضًا وبالرغم انه قد لوحظ أن التردد قد أرسل عند تردد يقدر ب1.420MHz وهو التردد الراديوي ذاته الذي ينبعث من الهيدروجين بصورة طبيعيّة.

 

فريق من الباحثين في مركز علوم الكواكب (CPS) بالتعاون مع الباحث الرئيسي انطونيو باريس قد نشروا ورقة في مجلة أكاديمية واشنطن للعلوم استنتجوا من خلالها لغز الإشارة.

 

بداية التجربة


بدأت الملاحظة قبل عام حينما قرر الفريق تركيز الملاحظة على الإشارة باعتبارها قادمة من سحابة هيدروجينية محيطة بزوج من مذنبين كانا قد رصدا في نفس الجزء الذي رصدت منه الإشارة. (المذنب يفقد جزءاً من كتلته كلما اقترب من الشمس لأن بعض الثلج في نواته يتبخر لتكوين الذيل) فهذا قد يفسر لماذا لم يتم رصد نفس الإشارة مرة اخرى!

 

المذنبين 266P/Christensen و P/2008 Y2(Gibbs) اللذين اكُتشفا في عام 2006 قد منحا الفريق الفكرة لتجربة افتراضهم والتحقق منه. في حينما قد ظهر المذنبين مرةً اخرى وذلك في سماء الليل من نوفمبر سنة 2016 وحتى فبراير من عام 2017.

وأفاد الفريق ان إشارات الراديو من مذنب 266P/Christense
ظهرت انها مطابقة لإشارة wow! واختبروا قراءات من ثلاثة مذنبات اخرى وكذلك وُجدت نتائج مماثلة أيضًا، يقر الباحثون انه لا يستطيعون الجزم بيقين ان إشارة wow! هي بالأصل تعود الى مُذنب
‏ Christensen 266/P ولكنهم يعطون ضمانة نسبية لذلك.

 

 


نُبذة مختصرة


اقترح مركز علوم الكواكب فرضية المذنب أو السحابة الهيدروجينية وكان مُرشحا قويا لمصدر إشارة wow! وفِي الفترة من 27 نوفمبر من عام 2016 وحتى فبراير 2017 اجرى مركز علوم الكواكب ملاحظة على الطيف الراديوي للتحقق من صحة الفرضية. ظهر في التحقيق أن مذنب 266P/Christensen انبعث من خلاله إشارة رصدها الراديو بتردد 1420.25MHz وكانت جميع الإنبعاثات الراديوية التي تم اكتشافها في حدود 1 ° أي (60arcminutes) من الإحداثيات السماوية المعروفة للمذنبات.

 ومن خلال ملاحظة المُذنب حددت سلسلة من التجارب ان الأجرام السماوية المعروفة تكون صادره بتردد 1420MHz ولم تكن ضمن 15° من المذنب 266P/Christensen ولضمان سلامة وصحة التجربة تم نقل مكان التلسكوب اللاسلكي عند 10 متر ب1° (60 arcmentus) بعيدًا عن المذنب 266P/Christensen ومن خلال هذه التجربة ظهرت إشارة ال1420.25MHz مرةً اخرى.
 وعلاوة على ذلك ولتحديد ما اذا كانت المذنبات غير المذنب 266P/Christensen تنبعث منها إشارة عند تردد 1420MHz فقد أجروا ملاحظة على ثلاثة مذنبات اخرى تم اختيارها عشوائيًا وهم P/2013 EW90 (تيناغرا) و P/2016 J1-A (بانستارس) و P/237 لينير. 
 ومن خلال رصد هذه المذنبات لاحظوا أيضًا انها تُصدر إشارة راديو عند تردد 1420MHz وبالتالي خلصت النتائج الى ان اطياف هذه المذنبات يمكن اكتشافها عِند نفس التردد والاهم من ذلك ان إشارة wow! هي ظاهرة طبيعية صادرة من جسم في النظام الشمسي.
 

المصادر:

http://earthsky.org/space/wow-signal-explained-comets-antonio-paris

http://planetary-science.org/hydrogen-clouds-from-comets-266p-christensen-and-p2008-y2-gibbs-are-candidates-for-the-source-of-the-1977-wow-signal/

https://phys.org/news/2017-06-wow-mystery-space.html

نظرية الانفجار العظيم

يعود تأسيس النظرية للعالمين الروسي ألكسندر فريدمان والبلجيكي جورج لوماتر إذ أنه إستطاع فريدمان استنتاج فكرة تمدد الكون في عام 1922 وذلك من خلال حله لمعادلات نظرية النسبية، وبناء على عمل فريدمان قام لوماتر بوضع نظريته حول تمدد الكون عام 1927، ومن ثم قام عالم الفلك الأمريكي ادوين هابل بدعم فكرة لوماتر حين اكد على وجود مجرات أخرى تتباعد بسرعة متناسبة مع المسافة التي بينها وكان ذلك في عام 1929، وهذا يعتبر الأساس الذي بنيت عليه نظرية الانفجار العظيم.

وفي عام 1931 قدم لوماتر فكرة اخرى وهي ان الكون كان نقطة واحدة منكمشة وانه حصل انفجار كون هذا الكون وجعله يتمدد وقد سمى نظريته بـ”الذرة البدائية” وقد كانت هذه اول مره تطرح فكرة ان للكون بداية.

بقية النظرية على حالها الى ان اتى جوج غامو وهو احد طلبة فريدمان حيث انه نجح في عام 1948 في تفسير حصول التخليق النووي الابتدائي في اللحظات الأولى من الكون، وتكوّن نوى العناصر الخفيفة مثل الليثيوم والهيليوم.

وقام غامو بإضافة الحرارة الى نموذج لوماتر إذ أن الكون ببدايته لم يكن بارداً كما خمن لوماتر، واصل غامو ببناء النظرية وذلك “بوضع فرضية أخرى مفادها أنه مع تمدد الكون وهبوط درجة الحرارة نجحت الفوتونات في التحرر من المادة عندما كان عمر الكون ثلاث مئة ألفَ سنة. وافترض غامو أن هذا الإشعاع الذي سمي ب –إشعاع الخلفية الكونية الميكروي– ما زال يتردد في أرجاء الكون ويمكن رصده. وهو ما تم بالفعل صدفة سنة 1965. وبذلك وضع غامو الأساس الثالث لنظرية الانفجار العظيم”

كما انه دُعمت حديثا عدة اكتشافات فلكية في نظرية الانفجار العظيم كما ان النظرية قد أصبحت اكثر قبولاً في الوسط العلمي لتفسير نشأة الكون.

bigbang1

نظرية الانفجار العظيم

تعتبر نظرية الانفجار العظيم على انها التفسير الأساسي لبدء الكون. إذ تعطينا تصوراً عن نشأة الكون حينما بدأ كنقطة مُفردة شديدة الحرارة والكثافة ومن ثم توسع على مدى 13.8 مليار عام وصولاً لشكله الحالي.

قبل ما يقدر ب 13.8 مليار عام كانت هذه النقطة المفردة شديدة الحرارة وكانت حرارتها تقدر ب 10 مليارات درجة فهرنهايت … في ذلك الوقت وتحت تلك الظروف التي لا تنطبق قوانين الفيزياء عليها ويعود ذلك لأن القوى الطبيعية الأربعة كانت متحدة: الجاذبية والكهرومغناطيسية و النووية الكبرى والنووية الصغرى

في تلك اللحظات كان عمر الكون 10اس سالب 43 ثانيه فقط … في ذلك الوقت وتحت تلك الظروف كانت الثقوب السوداء تتكون وتختفي ثم تعود لتتكون وتعود للاختفاء وكان تكونها قائم على الطاقة من القوى الموحدة

مع تمدد الكون قلت درجة حرارته وانفصلت الجاذبية عن القوى الأخرى وبعد وقت ليس بطويل انفصلت القوة النووية القوية عن القوة الكهروضعيفة … وهذا الحدث سبب انطلاق مهول للطاقة مما أدى الى زيادة حجم الكون بمقدار 10 اُس 50 ضعف حينها كان عمر الكون لا يتعدى ال 45 ثانية فقط.

في هذه المرحلة المبكرة التي لا تتعدى الدقيقة لم يكن في الكون المادة التي نعرفها بل كانت تنشأ مادة ومادة مضادة سرعان ما تفني بعضها … وعندما انفصلت هذه القوى انكسر التناظر بين المادة والمادة المضادة وهو ما أدى الى زيادة طفيفة في المادة العادية نسبةً للمادة المضادة وكانت هذه الزيادة هي تَولد جسيم واحد عادي مقابل كل مليار جسيم من المادة العادية ويقابله مليار جسيم من المادة المضادة.

استمر الكون في البرود وانفصلت القوة الكهروضعيفية الى القوة الكهرومغناطيسية والقوة النووية الضعيفة … استمرت طاقة فيض الفوتونات في الانخفاض حتى أصبح توليد المادة والمادة المضادة من الفوتونات غير ممكن.

في غضون فترة وقدرها 3 دقائق تحولت هذه المواد الى بروتونات ونيترونات واتحد بعضها مُشكلاً انوية أبسط الذرات.

وبينما كانت تتشكل البروتونات والنيترونات كانت الإلكترونات حُرة الحركة، تشتت الفوتونات في ارجاء الكون مشكلة حساء معتماً من المادة والطاقة.

حينما هبطت درجة حرارة الكون لما دون بضعة الاف درجة كالفينية كانت الالكترونات تتحرك ببطء كاف مكّن الانوية المتجولة من اقتناصها من الحساء وبهذا تكونت الذرة الكاملة للهيدروجين والهيليوم والليثيوم. وفي هذا الوقت اصبح الكون شفافاً للضوء المرئي ولا تزال هذه الفوتونات المتجولة بحرية مرئية الى اليوم في شكل إشعاع الخلفية الميكروني الكوني.

بدأت قوة الجاذبية بإحداث اضطرابات على هذه السحب مكنت من تفتيتها إلى شظايا صغيرة، لتنهار حول بعضها بعضا مكونة أجساما أكبر شيئا فشيئا. وتكونت أولى النجوم بعد حوالي 100 مليون سنة من بداية الكون. وداخل النجوم تشكلت نوى العناصر الكيميائية الأثقل من الليثيوم.

النظرية النسبية: إنكماش الطول، نسبية اللحظة، معادلة تكافؤ الطاقة و الكتلة.

 

 

 

-إنكماش الطول:

الاجسام المتحركة بسرعة عالية يحصل لها إنكماش في الطول فمثلاً لو كان لدينا جسم شكله مربع يتحرك بسرعة عاليه فإنه ينكمش ويصبح شكله مستطيل.

تنزيل.png

الصيغة الرياضية لإنكماش الطول :

إنكماش الطول.jpg

 

-نسبية اللحظة :

لا يوجد شيء يسمى بنفس اللحظة لحدثين مختلفين عندما يرصد من قبل مراقبين في محاور إسناد مختلفة.

 

لو افترضنا اننا نمتلك مصباحين يبعدان عن بعض مسافة 100 كم, يقف الشخص الأول في المنتصف حيث يبعد عَن كل مصباح ب50 كم, اما الشخص الثاني فيأتي مسرعاً ومتجهاً نحو المصباح أ, عندما يكون الشخص الثاني في منتصف المسافة فإنه سيرى الضوء الصادر من المصباح أ قبل ان يرى الضوء الصادر من المصباح ب .

 

 

-معادلة تكافؤ الطاقة و الكتلة:

 

E=MC^2

E = الطاقة

M= الكتلة

C=3X10^8

C^2=9×10^16

 

تعتبر هذه المعادلة الاشهر في تاريخ البشرية.. حيث تثبت هذه النظرية ان المادة والطاقة وجهان لعملة واحدة. ومن المعادلة يمكننا ان نعرف شيء عجيب جداً وهو ان 1 كيلوجرام من مادة ما يمكننا ان نستخرج منها طاقة عالية جداً مقدارها

=9X10^19 J

 

 

اينشتاين لم يستطيع تطبيق هذه المعادلة عملياً, قام كلاً من العالم كوروفت و والتون بتجربة أكدت ان هناك نقص ملحوظ في الكتلة اصبحت طاقة “طاقة ربط نووية” مما أكد لنا معادلة تكافؤ الكتلة و الطاقة.. في حالة تحرير هذه القوى كما قلنا سابقاً سنحصل على كمية كبيرة جداً من الطاقة, لا يمكنني ذكر التجربة لانها ستحتاج الكثير من الوقت لكي افصلها. من اراد ان يبحث عنها فسوف يجدها في الكتب وفي بعض المواقع.

*التطبيقات لهذه المعادلة :

_القنابل النووية كما التي اطلقت على المدينة اليابانية “هيروشيما” .

_في المانيا و فرنسا يتم الاستفادة من الطاقة النووية بإستخدامها لتوليد الكهرباء .

 

_المراجع:

-محاضرات د.باسل الطائي.

-كتاب:النسبية الخاصة والرجال الذين صنعوها.

-كتاب النظرية النسبية الخاصة.

-ملخص محاضرات النظرية النسبية د.حازم سيك.