النظرية النسبية العامة

 

النظرية النسبية العامة.

 

 

 

 

المقال بقلم:عبدالعزيز الزهراني.

تدقيق:سمية مؤذنة.

مراجعة:أروى الزهراني.

 

 

قد يسأل أحدكم عن ماهية الفرق بين النسبية العامة والنسبية الخاصة ؟

 

الفرق هو أن النظرية الخاصة تنطبق على الأجسام ذي السرعة الثابتة، والعامة تنطبق على المنظومات التي تحوي قوة الجاذبية والتسارع الناشئ عن الجاذبية

لقد ظهرت النظرية النسبية العامة في عام 1915م ؛ نتيجة فشل جميع المساعي التي حاولت إصلاح نظرية نيوتن في الجاذبية،

وأيضاً كانت هناك رغبةً فلسفيةً لأينشتاين بحذف الفضاء المطلق من الفيزياء

 

-الفرق بين جاذبية نيوتن وجاذبية آينشتاين:

 

استنتج نيوتن أن الكواكب تقع تحت تأثير قوةٌ جاذبة متجهةٌ من الكوكب نحو الشمس، وأن هذه القوة تحفظ الكوكب في مساره الدائري حول الشمس، ويمكننا تبسيط مفهوم نيوتن للجاذبية بأنها ” القوة التي تنشأ بين جسمين”

 

-معادلة نيوتن لوصف قوة الجاذبية:

.jpg

 

أما آينشتاين فقد قال: إن الفضاء عبارة عن نسيجٍ يتكون من ” الأبعاد المكانية الثلاثة وبعدٌ زمانيّ وحيد”

أو ما يسمى بنسيج( الزمكان)، النسيج ينحني بالقرب من الأجسام الثقيلة في الكون: مثل الكواكب والنجوم، عموماً هذا الانحناء في النسيج يخلق ما يسمى بالجاذبية.

 

معادلة آينشتاين لوصف قوة الجاذبية:

 

hdkajhdk

الصورة التالية تبين لنا شكل الزمكان والجاذبية لدى اينشتاين:

 

اينشتاين

يقول آينشتاين كلما زادت الجاذبية بين الجسيمين وزادت كتلة كلٍّ منهما؛ كلما أنتج هذا التجاذب موجات جاذبية أكثر

 

والشكل التالي يوضح لنا هذه الفكرة:

Gravitational-Waves-Help-Astronomers-Understand-Black-Hole-Weight-Gain

 

الفديو التالي يشرح لنا فكرة نسيج الزمكان والجاذبية بشكل جميل ومبسط:

https://www.youtube.com/watch?v=RzDaDju8NXY

 

-بعد 100 عام من توقع اينشتاين عن وجود امواج الجاذبية تم رصد امواج الجاذبية في فبراير 2016م من قبل ثلاث علماء وهم باري باريش وكيب ثورن وراينر فايس ومكافاءةً لاكتشافهم هذا تم تتويجهم بجائزة نوبل في الفيزياء عام 2017م .

-توصل آينشتاين أيضاً إلى أن الرياضيات الإقليدية لا تنفع لقياسات الكون، استخدم ما يسمى في الرياضيات بالتنسور..

والتنسور هو : إحدى الدالات الرياضية بجانب الأعداد والكميات المطلقة التي لا تتميز بوحدات قياس.

وهذه اهم معادلات النظرية النسبية العامة:

النسبية العامة

المراجع:

 

الفيلم الوثائقي/حلم آينشتاين..نظرية كل شيء.

‏https://www.youtube.com/watch?v=3xSc-wDHpFI&feature=youtu.be

 

برنامج تأمل معي للدكتور/نضال قسوم

‏https://www.youtube.com/watch?v=m4dN3WtP6Kc

 

كتاب:النظرية النسبية العامة,للجلال الحاج عبد.

‏_http://www.arabsciencepedia.org/wiki/%D9%85%D9%88%D8%AA%D8%B1

 

الإعلانات

استخدام التعديل الوراثي لإنقاذ الأرواح

بقلم: خالد الغامدي

هناك في العالم مرضٌ وراثيٌ نادر يجعل الجلد هشًا جدًا، لدرجة أنه سوف يتساقط بسهولة بمجرد حك الجلد أو خدشه.
هذا المرض يسمى انْحِلاَل البَشَرَةِ الفُقاعِيّ المَوصِلِيّ (junctional epidermolysis bullosa)، وبينما قد يؤثر على أقل من مليون شخص في العالم، فإنه لا يزال حالة واسعة الانتشار في حاجة إلى العلاج، وهو خطير بما فيه الكفاية لإحداث تغييرات مدمرة على حياة الشخص.

تم إدخال صبي يبلغ من العمر 7 سنوات إلى وحدة الحروق في مستشفى في ألمانيا في عام 2015 بسبب أنه فقد ما يقارب 80٪ من جلده.
بعد فشل العلاجات التقليدية، ذهب أبواه إلى خيار إعادة بناء جلده قطعة واحدة في نفس الوقت.
البروفيسور ميشيل دي لوكا، باحث في الخلايا الجذعية من جامعة مودينا وريجيو إميليا في إيطاليا طور تقنية لعلاج (JEB)، التي تعتمد على نقل وزراعة الجلد المعدل وراثيا على منطقة تسمى الأدمة – الطبقة الداخلية من الأنسجة التي تشكل الجلد، مع البشرة ما فوق الأدمة وهي الطبقة الخارجية.

 خلق جلد معدّل وراثيا:
أخذ دي لوكا وفريقه خلايا جلدية من ال 20 في المئة من جسم الصبي التي لم تتأثر بعد من المرض، واستخدموها لزراعة وتنمية بروتينات خالية من المرض.
ثم استخدمت هذه البروتينات لتكوين البشرة المعدلة وزراعتها، وهذه البشرة هي عبارة عن جلدٍ كامل ومتماسك كجلد أي شخص آخر تمامًا وهذه ثورة في التقنية الطبية والتي سيتم استخدامها بعد ذلك لتحل محل الجلد المفقود.
وفي بحث الفريق الذي نشر في مجلة “ناتشر”، كشفوا أنه تم السماح للصبي بالخروج من المستشفى في فبراير 2016، وفي نوفمبر، وبعد 21 شهرًا من الجراحة الثالثة والنهائية، تم فحصه مرة أخرى، وظهر أنه شفي تماما.

 

وقال الفريق: “بشرته مستقرة حاليًا، ولا يوجد تساقط ولا حكة ولا تتطلب مرهم أو أدوية”.
ومع ذلك، ذهبوا إلى اقتراح أن هذا النوع من العلاج والجراحة قد لا يكون مطلوبة للمرضى الذين يعانون من أشكال أقل من انحلال البشرة الفقاعي.
وكان الصبي البالغ من العمر 7 سنوات حالةً شديدةً جدا من المرض.

 

وعلاوة على ذلك، فإنه من غير الواضح كم من الوقت سوف يبقى جلد الصبي بكامل صحته، وهذا يعني أنه سوف يحتاج إلى الذهاب من خلال اختبارات إضافية كلما تقدم بالعمر.
بغض النظر عن ذلك، نجاح دي لوكا قد يمهد الطريق للآخرين للنظر في علاجات مماثلة وطرق لخلق الجلد المعدل وراثيًا.
ووفقا لدبرا، يعيش ما لا يقل عن 500،000 شخص مع هذا المرض.
من الممكن أن يتطرقوا لهذا النوع من العلاج أو لهذه التقنية للحصول على حياة خالية من الألم.

المصادر:

Tobias Hirsch, Tobias Rothoeft, Michele De Luca, (2017), “Regeneration of the entire human epidermis using transgenic stem cells”, Nature

PETER DOCKRILL, (2017), “7-Year-Old Boy With Incurable Condition Has 80% of His Skin Genetically Modified”, ScienceAlert

تدقيق: سمية مؤذنة
مراجعة: حمود السعدي- أروى الزهراني

جسيمات النحاس النانوية قد تساهم في تحويل ثاني اكسيد الكربون إلى وقود !

الترجمة : عهود عائض الجعيد

تدقيق : أحمد الحربي / أميمة محمد

مراجعة: أروى الزهراني

من خلال عملية التركيب الضوئي ، تستخدم النباتات وبعض البكتيريا الطاقة من أشعة الشمس ، وتقوم بتحويل CO2 و الماء إلى مركبات عضوية مفيدة.
                                                            
طور الباحثون الآن حفازاً بإمكانه تحويل CO2  إلى إيثانول وبروبانول عند إجراءهم لهذه العملية عند جهدٍ كهربائي يتم توفيره عن طريق الخلايا الشمسية .

تسمى عملية تكوين الطاقة الكيميائية عن طريق الخلايا الشمسية: بالتمثيل الضوئي الاصطناعي والذي يعد مؤهلًا ليكون “الوقود الكربوني المحايد”.(١)
في هذا النظام، كل جزيء CO2  ينبعث عند حرق الوقود يُلتقط وينتج من خلاله جزيء وقود آخر، لكن تطوير الحفازات التي بإمكانها إعادة تدوير جزيء CO2 يعتبر بحد ذاته تحديًا صعبًا.

يقول بيدونج يانج الكيميائي في جامعة كالفورنيا – بيركيلي: “الباحثون نجحوا في تحويل CO2 إلى مركبات أحادية الكربون و يتضمن ذلك  (أول أكسيد الكربون والفورمات والميثانول) باستخدام الحفازات المعتمدة على ذرات (Fe , Cu, In) ومعادن أخرى،
أمَا إنتاج مركبات متعدد ذرات الكربون فلم يزل أكثر صعوبة.

وبسبب صعوبة التغلب على قدرات الأيض الحيويةMetabolic)) (2) فريق عمل “يانج” وآخرون؛ قد بنوا أنظمة باقتران حفازات مع كائنات حية دقيقة لبناء جزيئات بأكثر من ذرة كربون واحدة. وفي مختبرات أخرى استطاع الباحثون إنتاج جزيئات ثلاثية وثنائية الكربون باستخدام ذرات النحاس وأكسيد النحاس ذات البنية النانوية، لكن هذه الحفازات تعمل عند جهود كهربائية عالية جداً والتي توفرها لهم الخلايا الشمسية لكن هذه الجهود الكهربائية العالية يحدث فيها هدرًا للكهرباء وذلك لأن جزءًا صغيرًا فقط من الطاقة يُخزن داخل الروابط الكيميائية.

فريق عمل “يانج” وجدوا الكمية الصحيحة من جسيمات النحاس النانوية المحملة على ورق كربون والتي بإمكانها تحفيز إنتاج CO2 إلى مركبات ثنائية و ثلاثية الكربون يشمل ذلك
( إيثلين وإيثانول و ع- بروبانول ) بانتقائية ٦٠٪ منها عند ٦٠٠ ميلي فولت.
و يعتقد “يانج” بأن الجهد المنخفض الذي يتم توفيره من الخلايا الشمسية يمكن أن يكون كافيًا، ويقول” إن الحفازات السابقة أدَت تفاعلًا مشابهًا لكنه سُجِل عند ٩٠٠ ميلي فولت ”

الفريق اكتشف الحفاز بشكل أفضل عن طريق دراسة منهجية أداء وفعالية جسيمات النحاس النانوية بكثافات مختلفة لتراكيب متعددة للحفاز  صنعت بمعادن مختلفة .
طالب الدراسات العليا ” دوهانق كيم” وجد أفضل أداءٍ تحفيزيّ عندما غطى ورقة الكربون بحوالي ٤٥ ميكرو متر من جسيمات النحاس لكل ١ سم٢ من الورقة .

ويقول “يانج” إن الباحثين ليسوا متأكدين إلى الآن من سبب عمل الحفاز بشكل جيد، ولكنهم لاحظوا بعد سبع دقائق تحت ظروف التفاعل دمج جزيئات النحاس النانوية الكروية إلى مكعبات أكبر مع السطح الفاصل بين النحاس وأكسيد النحاس و الكربون من الورقة .
ومازال الفريق يبحث في ميكانيكية عمل الحفاز لكنهم يعتقدون أن هذا السطح الفاصل هو المفتاح  للنشاط التحفيزي للبناء الهيكلي للحفاز.

يقول ” يانج” : نحن أخيراً قد حددَنا مفتاح  فاعلية السطح الفاصل لإنتاج مركبات ثلاثية وثنائية  الكربون .
تقول إلين ويليامس الفيزيائية  في جامعة ميرلاند – كلية بارك والتي تعمل في لجنة المبادرة العالمية لـ CO2(٣):  ” إن العمل الجديد يساعد في تحريك العقبات في البحث عن تطبيقات للحفازات القائمة على النحاس والتحول الكهروكيميائي لـ CO2 لمنتجات مفيدة ” وتضيف : “بقي لدينا أن يُثْبَت ما إذا كان هذا الحفاز سيعمل على نطاق صناعي كبير ”

يقول ” يانج” بالإضافة إلى استكشاف ميكانيكية عمل الحفاز ، فمجموعته الآن تختبر عمل الحفاز في نظام كامل مقترن بالخلايا الكهروضوئية .
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
1- هو مصطلح يستخدم لوصف الوقود المعتمد على الكربون الذي ينتج من عمليات الاحتراق ليعود إلى طبقة الغلاف الجوي ثم يتم تحويله إلى مركبات مفيدة من خلال عملية التركيب الضوئي ليعود عند احتراقه إلى الغلاف الجوي مرة أخرى لتبقى نسبة CO2 ثابتة. ( بتصرف , المترجم )
2- معنى مصطلح “metabolic” يستخدم للإشارة إلى تكسير المركبات الحيوية ( مثل الغذاء) وتحويلها إلى طاقة.(المترجم)
3- هي مبادرة عالمية تهتم بتسويق وتطوير المنتجات القائمة على CO2 والمعاد تدويره كمكون أساسي .(المترجم)

الموضوع الأصلي :
https://cen.acs.org/articles/95/i38/Copper-nanoparticles-help-recycle-CO2.html