نقش آلبرت اینشتین در ساخت اولین بمب اتم

تصویر بالا: نوع آزمایشی بمب اتم «پسر کوچک» که مشابه آن در سال
۱۹۴۵ در هیروشما ژاپن توسط ایالات‌متحده‌آمریکا منفجر شد.
این تصویر اولین عکس رسمی منتشر شده توسط
دولت ایالات‌متحده از بمب اتمی پسر کوچک است. 

{در سال روز انفجار بمب اتم در هیروشیما}

آلبرت اینشتین (از چهره‌های مطرح تاریخ فیزیک) مستقیما در اختراع بمب اتم درگیر نبود، اما در توسعه‌ی سریع آن نقش کلیدی داشت.

در سال ۱۹۰۵ اینشتین نظریه‌ی نسبیت خاص خود را منتشر کرد. بخشی از این نظریه‌ در مورد رابطه ماده و انرژی است. بر اساس این نظریه، از مقدار بسیار ناچیزی ماده می‌توان مقادیر بسیاری زیادی انرژی آزاد کرد. به‌زبان ساده همان رابطه‌ی معروف انرژی-ماده E=mc^2 که در بمب اتم هم دقیقا همین رابطه صادق است. در این رابطه ضریب مربع سرعت نور (c^2) حدودا ۹۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰ مربع متر بر مربع ثانیه (نُه و ۱۷ صفر جلوی آن) است. پس روشن است که چرا مقدار ناچیزی ماده معادل مقادیر عظیم انرژی است. اینشتین جوان صلح‌جو بود و بمب اتم چیزی نبود که زمان چاپ این مقاله در سر داشت.

* یادآوری: همه دانشجوهای فیزیک و مهندسی بخشی از نظریه‌ی نسبیت خاص (حرکت اجسام با سرعت نزیک به سرعت نور) را به زبان‌ساده در پایان فیزیک ۱ دانشگاه یادمی‌گیرند اما بخش رابطه‌ی ماده-انرژی در جلسات اول و دوم فیزیک کوانتوم ۱ کارشناسی مطرح می‌شود.

در سال ۱۹۲۹ میلادی اینشتین به طور عمومی اعلام کرد اگر جنگ بیش از این گسترش یابد «تحت هر شرایطی و بدون در نظر گرفتن علت جنگ و اینکه چطور در مورد آن قضاوت می‌شود، بی‌ قید و شرکت از انجام خدمت سربازی، مستقیم و غیر مستقیم، سر باز خواهد زد».

انتشار فایل‌های صوتی «صفحه‌طلائی» ویجر ۱ و ۲

*** ناسا فایل‌های صوتی «صفحه طلائی» ویجر را بر روی سایت Soundcloud منتشر کرد ***

لینک فایل‌های صوتی در ادامه‌ی مطلب

در سال ۱۹۷۷ ناسا دو فضاپیمای وُیجِر ۱ و ۲ را با هدف معرفی بشر قرن بیستم به موجودات فرازمینی احتمالی یا انسان آینده روانه‌ی فضا کرد. در این دو فضاپیما لوحی به نام «صفحه طلائی» وجود دارد که بر روی آن فایل‌های صوتی خیرمقدم‌گویی به بسیاری از زبان‌های دنیا از جمله فارسی قرار داده شده است.

برای گوش دادن با این فایل‌های صوتی می‌توانید به لینک زیر (صفحه رسمی ناسا) مراجعه کنید. به سایر زبان‌ها نیز گوش کنید و از پیغام خیرمقدم گویی فوق‌العاده‌ی فارسی هم لذت ببرید.

• https://soundcloud.com/nasa/sets/golden-record-greetings-to-the(همه‌ی زبان‌ها یکجا)
  
• https://soundcloud.com/nasa/golden-record-persian-greeting?in=nasa%2Fsets%2Fgolden-record-greetings-to-the (فارسی)
  

ویجر ۱ از هلیوسفر عبور کرده و عملا از منظورمه‌ی شمسی خارج شده و در مسیر ستاره‌ای به نام AC +79 3888 است. این مسافرت حدود چهل هزار سال طول خواهد کشید. ویجر ۲ هنوز در منطقه‌ی هلیوسفر قرار دارد.

فناوری نانو: فناوری نانو چیست؟

جان دالتون در سال ۱۸۰۳ میلادی ذرات سازنده جهان را «اتم» نامید. از همان زمان محققان همواره به دنبال درک رفتار و مهار این ذرات بودند، تا اینکه با توسعه علم نانومتری گام‌های موثری به سوی تحقق این رؤیا برداشته شد. ریشه‌های لاتین واژه «نانو» نانُس، نانوس و دوآرف به معنای کوچک و در زبان علم به معنای یک میلیاردم هستند. ابعاد اتم‌ها در حدود دهم نانومتر است، از اینرو در تعریف عامیانه فناوری نانو عبارت است از علم منظم کردن اتم‌ها و مولکول‌ها. بسیاری از خواص ذرات نانو متری با فیزیک کلاسیک قابل بررسی نیستند و دانشمندان در تحقیقات خود از روابط فیزیک کوانتوم (آماری) استفاده می‌کنند.

اولین موج توجه محققان به این علم در دهه ۱۹۵۰ با سخنرانی فیزیکدان بسیار معروفی به نام «ریچارد فاینمن» شروع شد. او طی سخنرانی خود با عنوان «در پایین‌دست فضای زیادی وجود دارد» پیش‌بینی‌های قابل توجهی مطرح کرد که در قرن ۲۱ بسیاری از آنها محقق شده است.

کوانتوم: فاجعه فرابنفش

فیزیک آماری: با شروع قرن ۱۹ نگرش جدیدی به نام فیزیک آماری پدید آمد. فیزیک آماری عبارت است از علم مطالعه رفتار سامانه‌هایی که اجزاء آن می‌تواند حالات پیچیده و متفاوت به خود بگیرد. با میانگین‌گیری روی حالات سامانه و بررسی نرخ وقوع آن‌ها می‌توان به‌صورت آماری احتمال وقوع حالت نهایی سامانه را پیش‌بینی کرد. کلرک ماکسول و لودویگ بولتزمان ثابت کردند اگر در آزمایشگاه با تغییر محیط اطراف سامانه احتمال وقوع یک حالت را افزایش دهیم، به کمک روابط فیزیک آماری می‌توان وضعیت و حالت نهایی آن را محاسبه کرد.

کوانتوم: نقص فیزیک کلاسیک در توصیف ماهیت نور

فیزیک کلاسیک به شکلی امروزی آن اولین بار در سال ۱۶۸۷ میلادی با انتشار کتاب «اصول» اسحاق نیوتن مطرح شد.

به گفته پی‌یر سیمون لاپلاس (اواخر قرن هجده) از پیروان معروف مکانیک نیوتنی اگر از وضعیت همه اجسام کیهان در این لحظه آگاه باشیم، با استفاده از قوانین نیوتن قادر به پیش‌بینی آینده و گذشته خواهیم بود.

با در نظر گرفتن این واقعیت که انسان جزئی از جهان است، جایگاه اراده در زندگی ما چیست؟ در طول تاریخ پاسخ‌های متفاوتی به این سؤال داده شده است. البته به این موضوع توجه داشته باشیم که حتی نیوتن هم قادر به توصیف یکسری از پدیده‌های طبیعی نبود. برای مثال نیوتن همواره از فرضیه‌سازی در مورد رابطه عکس مجذور در قانون گرانش خودش سر باز می‌زد یا مبهم بودن ماهیت نور که نیوتن معتقد بود باریکه نور ماهیت ذره‌ای دارد اما در اثبات این ادعا مشکل داشت.

بلاگ: با آموزش عمومی فیزیک کوانتومی چه کنیم

از آنجایی که فیزیک کلاسیک قادر به توضیح رفتارهای مواد در مقیاس اتمی نبود، نظریه کوانتومی در اواسط دهه ۱۹۲۰ مطرح گردید. لذا به نظر بسیاری از فیزیکدانان، این نظریه بزرگترین تجدید نظر علمی از زمان آیزاک نیوتن است. گاهی روی کاغذ تفاوت این دو نظریه در حد اختلاف در چند ضریب ساده است، برای مثال روابط نسبیت خاص و عام تنها دستکاری جالبی در مفاهیم کلاسیک هستند، اما تفاوت آنها در دنیای واقعی همه را شگفت زده می‌کند تا جایی که آلبرت اینشتین با بخشی از آن تا پایان عمر خود سرسختانه مخالفت کرد.

با توجه به سطح کمال فیزیک کوانتومی در توضیح وقایع، انصاف نیست که استفاده از این علم فقط منحصر به فیزیک‌دان‌ها باشد. متأسفانه به دلیل چاپ کتاب‌های غیر علمی با عنوان فیزیک کوانتومی تصور عمومی از این نظریه به مسیری اشتباه کشیده شده. واقعیت این است که توضیح فیزیک کوانتومی بدون دانش عمیق از ریاضیات آماری و فیزیک غیر ممکن است و برای رفع این کج فهمی راهی جز توضیح ساده و روان تاریخ و راه حل‌های نظریه کوانتومی نیست.

نظریه کوانتومی رخدادهای مختلفی چون موضوع کوارک‌ها و گلوئون‌ها را صحیح توضیح می‌دهد اما باید پذیرفت که هنوز مشکلات بزرگی حل ناشده مانده است. درسی که تاریخ فیزیک کوانتومی به ما می‌آموزد این است که بیش از حد روی باور خود سرسختی نکنیم و بر «با دقت مشاهده کردن» تأکید کنیم.

پل دیراک نویسنده کتاب «اصول مکانیک کوانتومی» یکی از آثار برجسته قرن بیستم، نه تنها یکی از بزرگترین فیزیک‌دان‌های تاریخ علم بلکه الگوی فروتنی و آرامش است. به نظر من بهتر است مسیر دیراک را الگو قرار دهیم و فیزیک کوانتومی را تا جای ممکن خوب درک کنیم و آموزش دهیم.

در پایان به قول ریچارد فاینمن از دانشمندان نسل دوم نظریه کوانتومی: گمان می‌کنم با اطمینان بتوان گفت هیچ‌کس مکانیک کوانتومی را نمی‌فهمد.

الکترونیک: جدول راهنمای رنگ‌های مقاومت‌ها

اگر ولتاژ مصرف‌کننده کمتر از ولتاژ منبع تغذیه باشد باید از قطعه‌ای به نام مقاومت استفاده کرد تا مصرف‌کننده نسوزد. مقاومت ولتاژ پس از خود را کاهش و جریان را مهار می‌کند. بیشتر مدارهای الکترونیکی این قطعه را دارند.
انواع مقاومت‌ها:

• مقاومت‌های بزرگ و پرتوان: مقدار مقاومت این دسته با اعداد روی آن‌ها چاپ می‌شود.
• مقاومت‌های ساده و مصرفی: مقدار مقاومت این دسته با نوارهای رنگی خاصی روی آن‌ها چاپ می‌شود. بر اساس استاندارد هر رنگ نماینده‌ی یک عدد است.
  

هر مقاومتی توان مشخصی را تحمل می‌کند. اگر توان مدار بیشتر از حد باشد، مقاومت گرم می‌شود و می‌سوزد. عدد حد توان مقاومت همراه حرف W (حرف اول وات) روی آن چاپ می‌شود.

جدول راهنمای تبدیل نوارهای رنگی مقاومت‌ها به اعداد

راهنمای گام به گام تبدیل نوارهای رنگی مقاومت‌ها به اعداد

1. مقاومت را مانند تصویر بالا نگهدارید؛
   
2. بر اساس جدول بالا برای مقاومت‌های ۴ رنگ دو عدد سمت چپ و برای مقاومت‌های ۵ یا ۶ رنگ سه عدد سمت چپ را کنار هم یادداشت کنید (مثال: مقاومت اول: ۲۵ / مقاومت دوم: ۴۶۰ / مقاومت سوم: ۲۷۶)؛
3. عدد نوار «ضریب و یکا» را در عدد مرحله قبل ضرب کنید. عدد حاصل مقدار مقاومت با یکای اُهم است.

به نوار «ضریب خطا» توجه داشته باشید. بیشتر مقاومت‌ها کمی خطا دارند. 

نوار «ضریب دمائی» روی مقاومت‌های حساس به گرما چاپ می‌شود.

بلورشناسی: قانون براگ

در پروژه‌های فیزیک حالت جامد (ماده چگال) بررسی ساختار بلور یکی از اولین گام‌های هر تحقیقی است.

پرتوهای ایکس بدون ایجاد کوچکترین تخریبی به درون ساختار بلور نفوذ می‌کنند، از اینرو برای مطالعه ساختار درونی بلور ابزاری مناسب هستند. با تابش پرتو ایکس به بلور بخشی از آن بازتاب و بخشی عبور می‌کند، تحلیل طرح پراش پرتوهای بازتاب شده از بلور راهکاری مناسب برای شناسایی ساختار درون بلور است.

برای درک قانون براگ از توصیف پراش پرتو ایکس از بلور شروع می‌کنیم. بلور را به صورت یک سری صفحات موازی که به صورت لایه‌ای رو هم قرار دارند در نظر بگیرید. فاصله این صفحات را d در نظر میگیریم. پرتو ایکس با زاویه تابش θ به صفحات برخورد کرده بخشی از آن بازتاب شده و بخشی دیگر پس از عبور از لایه‌ی اول از لایه‌ی دوم بازتاب می‌شود (به عبارت دیگر پرتو اول طی برخورد کشسان با برخورد به یکی از اتم‌های لایه‌ی اول بازتاب شده و پرتو دیگر پس از عبور از بین اتم‌های لایه‌ی اول و با برخورد به یکی از اتم‌های لایه دوم بازتاب شده و پرتو بازتاب شده‌ی آن دوباره از لایه‌ی اول عبور می‌کند.)