سیگما

نتایج بررسی های ماموریت اروپایی روزتا، که با فرود آوردن یک کاوشگر بر سطح دنباله دار ۶۷پی در ماه نوامبر تاریخ ساز شد، نشان می دهد که آب این جرم یخی با آب موجود در زمین تفاوت دارد.

در این عکس که در ۲ سپتامیر گرفته شده ، فواره و بلورهای یخ که همراه با غبار از دنباله دار به فضا پاشیده می شود، بخوبی دیده می شود.

به گزارش BBC، نویسندگان مطالعه نتیجه گیری کرده اند که آب از سیارک ها به زمین آمده است، اما سایر دانشمندان می گویند داده های بیشتری پیش از رد دنباله دارها به عنوان منشاء آب زمین لازم است. از ماه اکتبر تاکنون روزتا مشغول گشتن در مدار دنباله دار ۶۷پی/چوریومف-جراسیمنکو بوده و روز ۱۲ نوامبر کاوشگری به نام فیلای را روی سطح آن فرود آورد، این اولین فرود یک کاوشگر بر یک دنباله دار بود.

هرچند باتری های کاوشگر فیلای مدت کوتاهی پس از فرود خالی شدند و از کار افتاد،‌ اما این کاوشگر داده های علمی زیادی جمع آوری کرد و فضاپیمای مادر، روزتا، همچنان مشغول بررسی این کوه یخی سرگردان در فضاست. امکان بررسی نزدیک و بی سابقه یک دنباله دار به دانشمندان کمک می کند به این سوال بنیادی پاسخ دهند که آیا باریدن این اجرام اولیه بر زمین – که میلیاردها سال قبل اتفاق افتاد – باعث انتقال آب به زمین شد یا نه.

تازه ترین نتیجه گیری با کمک ابزاری در روزتا به نام روزینا انجام شده، این ابزار حاوی دو طیف سنج است که گازهای متصاعد شده از سطح دنباله دار ۶۷پی را به اصطلاح “بو” می کنند. آبی که در زمین هست خصوصیات بارزی دارد. درحالی که نزدیک به صد در صد آب مایع از اتم های هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده، در موارد خیلی نادر یک اتم هیدروژن جایش را به یک اتم دوتریوم می دهد.

در زمین، در هر ده هزار مولکول آب، سه اتم دوتریوم پیدا می شود. این آب همان خواص H2O را دارد اما جرمش بیشتر است. پروفسور کاترین التوگ از دانشگاه برن سوئیس که محقق اصلی روزیناست و همکارانش با اندازه گیری مقدار دوتریوم -ایزوتوپ سنگین هیدروژن- و مقایسه ی آن با مقدار هیدروژن معمولی، آب های دنباله دار ۶۷پی را بررسی کردند. وی گفت:‌ “این نسبت میان آب سنگین و سبک یک مشخصه خیلی بارز است. به راحتی نمی شود آن را تغییر داد و برای مدت ها در همین حالت می ماند.” “اگر آب موجود در دنباله دارها را با آب موجود در زمین مقایسه کنیم، می توانیم با قاطعیت بگوییم که آیا آب زمین و آب دنباله دارها شباهت دارد یا نه.”

این تیم دریافت که آب سنگین خیلی بیشتری در دنباله دار ۶۷ پی در مقایسه با زمین وجود دارد. او همچنین به برنامه دانش کانال چهار رادیو BBC گفت:‌ “این سنگین ترین آبی است که تاکنون در منظومه شمسی مشاهده شده است.” “سنگینی آن سه بار بیشتر از آب زمین است که بدان معنی است که این نوع دنباله دار نمی تواند سرمنشاء آب زمین بوده باشد.” این یافته موید مطالعاتی است که طی آنها آب موجود در انواع مختلف دنباله دارها تحلیل شده است.

نمودار نسبت دوتریوم به هیدروژن در تعدادی از اجرام منظومه شمسی

خانم التوگ فکر می کند که سیارک ها – اجرامی فشرده و سنگی که در جایی نزدیک تر از دنباله دارها به خورشید شکل گرفتند – سرمنشاء پیدایش اقیانوس های ما باشند. “ما از قبل با مطالعه شهاب ها که از سیارک ها می آیند چیزهایی در باره مشخصه های سیارک ها می دانیم و مشخصه های سیارک ها خیلی شبیه به آب زمین است.” “آنها همچنین به زمین خیلی نزدیک ترند، بنابراین احتمال برخورد آنها به زمین بیشتر از شانس برخورد دنباله دارهای دور دست به زمین است که مدار آنها تا ورای نپتون می رود.”

با این حال برخی کارشناسان می گویند که هنوز زود است نظریه ارتباط آب زمین با دنباله دارها را رد کنیم. به گفته آنها آنچه اکنون لازم است بررسی سیارک ها و دنباله دارهای میان مریخ و مشتری از فاصله خیلی نزدیک است. نتایج تحقیقات این تیم  در مجله ساینس منتشر شده است.

گروهی از محققان به تازگی دریافتند که برخلاف تصورِ موجود، افزودن بی‌نظمی‌ها به یکدیگر می‌تواند تحت شرایط خاصی نه تنها بی‌نظمی را افزایش نداده، بلکه منجر به حالتِ منظم‌تری نیز شود. این گروه، دو نوع بی‌نظمی ساختاری و حرارتی را در سیال‌های کولنی مورد مطالعه قرار دادند و دریافتند که در موارد خاصی این بی‌نظمی‌ها می‌توانند در تقابل با یکدیگر رفتار کنند.

آشوب لزوما چیز بدی برای ما نیست صورتی که بدانیم چطور می‌توان با اعمال بی‌نظمی دقیق و مشخصی، سیستم منظم‌تری داشته باشیم.

اگر لباس‌های تلنبار شده داخل‌ کمدتان را با لبا‌س‌های چرکِ کف اتاق‌ در هم بریزید، مسلما اتاق‌تان شلوغ‌تر خواهد شد. هرچند این اصل همیشه برای اتاق‌ خواب‌‌مان درست است، اما در موارد خاصی مخلوط‌کردن بی‌نظمی‌ها می‌تواند به کاهش بی‌نظمی منجر شود. به تازگی یک تیم بین‌المللی از اسلونی و ایران مجموعه شرایطی را معرفی کرده‌اند که در آن با افزودن یک بی‌نظمی به سیستم، سیستم منظم‌تری شکل خواهد گرفت. این رفتار که غیردرهم‌روی (antifragility) نام دارد، مفهوم جدیدی است که برای توصیف پدیده‌های مشابه در آمار، اقتصاد و علوم اجتماعی معرفی شده است.

این محققان در مقاله‌ای که در تاریخ 4 نوامبر در مجله The Journal of Chemical Physics منتشر شد، فعل و انفعالات غیر معمولی را بین دو نوع مختلف از بی‌نظمی بررسی کردند: یکی بی‌نظمی ترمودینامیکی، یا آنتروپی. دیگری بی‌نظمی ساختاری- یعنی نقص‌های ایجاد شده در یک سیستم ایده‌آل که می‌تواند خواص آن سیستم را تغییر دهد.

علی ناجی، سرپرست این گروه از محققان و عضو مرکز دانش‌های بنیادی در تهران می‌گوید «انتظار می‌رود که اضافه‌شدن انواع مختلف بی‌نظمی‌ها به یکدیگر در نهایت منجر به حالت بی‌نظم‌تری شود». او همچنین می‌افزاید:.«اما ما به طور غافلگیرکننده‌ای دریافتیم که بی‌نظمی ساختاری در برخی موارد می‌تواند در تقابل با بی‌نظمی حرارتی قرار بگیرد و سیستم را در حالت کلی منظم‌تر کند.»

استثنایی که این محققان معرفی کردند شامل برهم‌کنش بین بی‌نظمی ساختاری سطوح باردار و بی‌نظمی حرارتی در سیالات کولنی است. منظور از سیالات کولنی مجموعه‌ای از ذارت بادار متحرک، شامل یون‌ها یا مولکول‌هاست، که با یکدیگر در تعامل هستند.

آن‌ها دو نوع مختلف از سطوح باردار را با یکدیگر مقایسه کردند. در نوع منظم، ذرات باردار به صورت برابر در سطح توزیع شدند. در نوع بی‌نظم، بارهای مثبت و منفی به صورت تصادفی در سطح گسترده شدند، به صورتی که هر یون مکان اولیه خود را حفظ کند. این نوع بی‌نظمی «بی‌نظمی دفع‌شده» یا "quenched disorder" نام دارد.

این محققان زمانی که هر یک از این سطوح را در تعامل با یک سیال کولنی قرار دادند دریافتند که یون‌های موجود در سیال کولنی بیشتر جذب سطح بی‌نظم خواهد شد تا سطح منظم. آنها با محاسبه آنتروپی هر دو سیستم دریافتند که آنتروپی سیستمی که به طور تصادفی باردار شده خیلی کمتر از آنتروپی سیسمتی است که به طور یکنواخت باردار شده است- علاوه بر بی‌نظمی ساختاری که با اثرات بی‌نظمی حرارتی در سیال کولنی مقاومت می‌کند.

علی ناجی در ادامه می‌گوید «این پدیده تنها برای موارد مشخص و تحت شرایط خاصی صادق است.» او همچنین می‌گوید «ما دریافتیم که بارهای بی‌نظم شده در سیال کولنی برای بروز این رفتار مجبورند با شدت بیشتری با بارهای متحرک تعامل داشته باشند.» با این وجود، این محققان در نهایت امیدوارند این سیستم‌ها را در حوزه‌های مستقیم‌تری در زندگی‌ به کار بگیرند.

ورقه‌های گرافینی وقتی در معرض «میکروگلوله‌ها» قرار می‌گیرند٬ ۸ تا ۱۰ برابر بهتر از استیل رفتار می‌کنند. این نتیجه‌ای است که پژوهش‌گران در ایالات متحده به آن دست یافته‌اند. این محققان کره‌های کوچکی از جنس سیلیس را به سوی این ماده‌ی کربنی شلیک کرده و انرژی جنبشی کره‌ها را قبل و بعد از برخورد با هم مقایسه کرده‌اند. نتیجه حاکی از آن است که می‌توان از گرافین در ساخت جلیقه‌های ضدگلوله در میان دیگر کاربردهای آن بهره برد. از این فناوری می‌توان برای آزمایش میزان استحکام و سفتی دیگر نانومواد نیز استفاده کرد.

تصور می‌شود «ماده عجیب» گرافین (ورقه‌هایی از کربن که تنها یک اتم ضخامت دارند) - به یمن شبکه‌ی شش‌گوش دوبعدی آن که اتم‌های کربن با پیوند کوولانسی به هم متصل شده‌اند- قوی‌ترین ماده در جهان باشد. پژوهش‌گران اخیراً مدول یانگ گرافین را اندازه گرفته‌اند که نزدیک به مدول الماس است. این مدول اندازه‌‌‌ای از چگونگی مقاومت ماده در برابر تغییرشکل را بدست می‌دهد. اگرچه چنین آزمایش‌هایی اطلاعات ارزشمندی از ویژگی‌های مکانیکی ماده را فراهم می‌کند اما این آزمایش‌ها اساساً آزمایش‌های کم سرعتی هستند که برخورد در آن‌ها در کمتر از یک متر بر ثانیه اتفاق می‌افتد. در نتیجه نمی‌توانند توصیف‌گر تغییر شکل‌هایی باشند که بسیار سریع‌تر اتفاق می‌افتد (چیزی‌که در برخوردهای بالیستیک مشاهده می‌شود) که سرعت پرتابه‌ها در چنان برخوردهایی تا ۱۰۰۰ برابر سریع‌تر نیز می‌رسد. هرچند فناوری‌های با سرعت‌بالا و با آهنگ کرنش بالا وجود دارند اما این روش‌ها برای لایه‌های بسیار نازک از مواد مناسب نیستند.

آزمایش برپایه‌ی لیزر

تیمی به رهبری ادوین توماس (Edwin Thomas) از دانشگاه رایس اخیراً فناوری جدید موسوم به آزمایش برخورد پرتابه بر پایه‌ی لیزر (LIPIT) را ارائه کرده‌اند و اکنون با بهبود دادن آن استحکام گرافین را آزموده‌اند. در این فناوری٬ چیزی‌که پژوهش‌گران به سمت گرافین شلیک می‌کنند٬ کره‌ای جامد در اندازه‌ی میکرون و از جنس سیلیس دیده می‌شود که با سرعت تقریباً ۳ کیلومتر در ثانیه به طرف ورقه‌ای کربنی حرکت می‌کنند. سرعت این میکروگلوله‌ها قبل و بعد از آن‌که در ماده نفوذ کردند٬ اندازه‌گیری می‌شود. با این اوصاف امکان محاسبه‌ی مقدار انرژی جنبشی از دست‌رفته‌ی گلوله‌ها در طی آزمایش برای محققان فراهم می‌شود. این آزمایش بر روی غشاهای گرافینی چندلایه انجام شده که ضخامت آن‌ها از ۱۰ تا ۱۰۰ نانومتر متغیر است٬ ضخامتی که معادل ۳۰ تا ۳۰۰ لایه‌ی گرافین است. با این فناوری بخش کوچکی از نمونه‌ی موردنظر در آهنگ‌های بسیار بالا کرنش‌یافته یا تغییر شکل می‌دهد.

برداشتی هنری از آن‌چه دانش‌مندان دانشگاه رایس در هنگام شلیک میکروگلوگه‌ها در سرعت‌های ابرصوتی به داخل گرافین دریافته‌اند.

پژوهش‌گران نمونه‌های گرافینی چندلایه را مورد استفاده قرار داده‌اند که از توده‌ای از گرافیت تراشیده شده است. این محققان قادر بوده‌اند تا میکروگلوله‌های خود را با سرعت‌های ابرصوتی با استفاده از پالس لیزر شلیک کنند. آن‌طور که جائه-هوانگ لی (Jae-Hwang Lee) عضوی از این تیم توضیح می‌دهد: «به جای باروت٬ لایه‌ی نازکی (۵۰ نانومتر) از جنس طلا را با پرتو لیزرِ متمرکز تبخیر کرده‌ایم. نتیجه گاز طلایی‌رنگ است که به میکروگلوله‌ها شتاب می‌دهد».

پس از تحلیل تصاویر میکروسکوپیکی این برخوردها٬ پژوهش‌گران دریافتند که گرافین موجب اتلاف انرژی جنبشی میکروگلوله‌ها ابتدا با کشیدگی به داخل یک فضای مخروطی‌شکل در نقطه‌ی برخورد شده و سپس در طول جهات بلورشناختی ترک می‌خورد. به بیان لی این ترک‌خوردگی‌ها به سمت بیرون و فراتر از منطقه‌ی برخورد گسترش می‌یابد.

اتلاف کارآمد انرژی

به گفته‌ی لی: «وقتی یک میکروگلوله به داخل ماده هدف نازک رسوخ می‌کند٬ انرژی جنبشی پرتابه را با بازگشت‌دادن این انرژی تلف می‌کند. گرافین قادر است این مقدار انرژی را بسیار کارآمدتر تلف کند که باعث می‌شود از دیگر مواد (حتی استیل) نیز بهتر باشد».

به بیان او نتایج این آزمایش مشخص می‌کند که گرافین ممکن است برای ساخت جلیقه‌های ضدگلوله و دیگر انواع زره‌ها ماده‌ای ایده‌آل به حساب آید. «حتی این ماده را می‌توان در کاربردهای آتی همچون پوششی بر ماهواره‌ها و در ایستگاه فضایی بین‌المللی در مقابل میکروشهاب‌سنگ‌ها استفاده کرد».

پژوهش‌گران ادعا می‌کنند که فناوریِ میکروبالیستیک آن‌ها می‌تواند به عنوان روشی برای مطالعه‌ی رفتار مکانیکی دیگر مواد نانوساختار مختلف نیز استفاده شود.

این تیم که شامل محققانی از دانشگاه ماساچوست امهرست است اکنون مشغول آزمودن این آزمایشِ مینیاتوری بر روی دیگر سیستم‌های گرافینی مختلف هستند؛ سیستم‌هایی شامل ترکیبات گرافینی و گرافین با نقص‌های مهندسی‌شده است که انتظار می‌رود سبک‌تر از گرافین بکر و دست‌نخورده باشد.

این پژوهش در مجله‌ی ساینس انتشار یافته است.

پژوهشگران دانشگاه شهید باهنر کرمان موفق به ساخت نانوجاذبی شده‌اند که به گفته آنها نسبت به جاذب‌های تجاری موجود توانایی بیشتری در استخراج و حذف آلاینده‌ها دارد؛ فرایند ساخت این محصول، ساده و اقتصادی بوده و در طول آن مواد جانبی مزاحمی تولید نمی‌شود.

به گزارش سرویس علمی ایسنا، منصوره بهزادی، دکترای شیمی تجزیه و محقق طرح اظهار کرد: گسترش آلاینده‌های شیمیایی در محیط زیست نظیر آب، خاک و هوا، اثرات مخرب و جبران ناپذیری بر جای گذاشته است. تلاش محققان شیمی، در توسعه‌ی روش‌های اندازه‌گیری نمونه‌های مختلف و ارائه‌ی راه حلی جهت کاهش و یا حذف اثرات زیان‌بار این گونه مواد بر زندگی بشر است.

بهزادی افزود: یکی از مهم‌ترین روش‌های استخراج، میکرواستخراج فاز جامد است. در این روش با استفاده از جاذب‌های مناسب که به روش الکتروشیمیایی بر روی یک سیم نازک فلزی پوشش داده شده، گونه‌ی مورد نظر جداسازی و اندازه‌گیری می‌شود. در این کار، پوشش نانوکامپوزیتی پلیمری سنتز شده و برای استخراج و اندازه‌گیری دسته‌ای از هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای از نمونه‌ی آب‌های آلوده به کار رفته است.

وی خاطرنشان کرد: این نانوکامپوزیت به راحتی قابل تولید بوده و علاوه بر طول عمر بالا، از پایداری مناسبی در محدوده‌های دمایی بالا برخوردار است؛ به گونه‌ای که طبق آزمایش‌های صورت گرفته، در دمای 280 درجه‌ی سانتی‌گراد، بدون هیچ‌گونه تغییری در خواص جذبی تا حدود 80 مرتبه قابل استفاده‌ی مجدد است.

محقق طرح تصریح کرد: در ساخت این نانوکامپوزیت از نانولوله‌های کربنی چند دیواره و پلی اورتوآمینوفنول استفاده شده است. این پوشش بر روی سطح یک سیم از جنس فولاد ضدزنگ، به عنوان الکترود، نشانده شده تا میزان آلاینده‌های سرطان‌زا در محیط‌های مختلف را اندازه‌گیری و جذب کند.

بهزادی در ادامه عنوان کرد: جهت بررسی صحت روش و قابلیت کاربرد آن در جداسازی و اندازه‌گیری مواد آلاینده، شامل هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌یی از نمونه‌های حقیقی مختلف استفاده شده است. پساب کارخانه‌ی ذغال شویی زرند، آب تلمبه‌ی کشاورزی در نزدیکی کارخانه، آب رودخانه‌ی روستای کوهپایه‌ی کرمان و آب شرب شهر کرمان از جمله موارد آزمایش شده بود. نتایج نشان دهنده‌ی این مطلب است که نانوکامپوزیت تهیه شده توانایی جداسازی و حذف این مواد را به طور مؤثر دارد.

وی تصریح کرد: در ادامه‌ی این طرح به تهیه‌ی کوپلیمرهای نانوکامپوزیتی با استفاده از روش الکتروشیمیایی پرداخته‌ شد که می‌تواند خواص نانوکامپوزیت‌ها را بهبود بخشیده و به عنوان فیلتر جذب کننده‌ی مواد آلاینده در صنایع مختلف به کار رود.

به گفته‌ی بهزادی، این قسمت از کار در آینده‌ی نزدیک ثبت اختراع خواهد شد.

نتایج این تحقیقات که حاصل همکاری دکتر محمد میرزایی، عضو هیأت علمی دانشگاه شهید باهنر کرمان، دکتر منصوره بهزادی و محمد دانش‌پژوه، کارشناس آزمایشگاه دانشگاه علوم پزشکی کرمان است، در مجله‌ی Analytical Methods منتشر شده است.

آینده‌ پژوهان به طرح ایده‌های جنجالی و گاهی ترسناک درباره آینده فناوری و دانش بشری شهرت دارند و مصرانه به دنبال تقویت ابزارها و شیوه‌های زندگی هستند. بسیاری از این ایده‌ها مثل سفر در زمان هنوز محقق نشده است.

به گزارش جام جم، از یک سو، پرونده بعضی اختراعات در همان مراحل آزمایشگاهی بسته می شود و هرگز در اختیار عموم قرار نمی گیرد. از سوی دیگر، بعضی اختراعات با سرعت وارد بازار مصرف می شود، حال آن که جامعه هنوز آمادگی و فرهنگ لازم را برای استفاده از آن ندارد. در اینجا آینده فناوری در حوزه های مختلف علمی را بررسی می کنیم و جوانب احتمالی هر یک از آنها را بررسی می کنیم.

۱۰- ترانزیستورهای تک اتمی

اینتل از جمله شرکت های کامپیوتری علاقمند به خلاقیت های پیشرو است که مسیر حرکت رو به جلوی فناوری های نوین را رصد می کند. برایان دیوید جانسون، آینده پژوه شرکت اینتل معتقد است که پردازنده های کامپیوتری روز به روز کوچک تر خواهند شد تا جایی که کمترین فضای ممکن را اشغال خواهند کرد. در گذشته، کامپیوترها آنقدر بزرگ بودند که یک اتاق کامل را پر می کردند، اما کمی بعدتر کامپیوترها به فضای میز کار محدود شدند و امروز که به اطرافمان نگاه می کنیم کامپیوترهایی را می بینیم که به راحتی در دو دست جا می شوند.

عده ای پیش بینی می کنند کوچک تر شدن پردازنده ها به معنی تمام شدن قانون مور است. گوردون مور سال ۱۹۶۵ مشاهده کرد که از زمان اختراع پردازنده ها تعداد ترانزیستورها در هر اینچ مربع از یک پردازنده تقریبا هر دو سال دو برابر شده است، اما اکنون که دانشمندان علوم کامپیوتر موفق شده اند پردازنده های پنج اتمی بسازند و درصدد ساخت انواع تک اتمی آن هستند، به نظر می رسد قانون مور به نقطه پایان نزدیک می شود.

۹ – ماه، مریخ و کاوش های بیشتر؟

اوج پروژه های فضایی در قرن بیست و یکم بودجه هنگفتی را در ایالات متحده به خود اختصاص داد. پروژه مریخ نورد کنجکاوی و طراحی سامانه پرتاب فضایی موسوم به SLS ازجمله اقدامات ناسا در هموارتر کردن مطالعات و کاوش های فضایی بود. بیست و سوم شهریور ۱۳۹۰ ناسا اعلام کرد که سامانه پرتابی SLS امکان اکتشافات عمیق فضایی را توسط انسان فراهم خواهد کرد و این یعنی بازگشت دوباره فضانوردان به ماه و قابلیت انجام ماموریت های فضایی روی سیاره های ناشناخته.

علی رغم رکود شدید اقتصادی در قرن حاضر، سرمایه گذاران بخش خصوصی از برنامه هایی مثل خرید املاک فضایی و بلیت سفرهای گردشگری در فراسوی زمین حرف می زنند. البته که فقط قشر اندکی از ثروتمندان قادر به پرداخت چنین مبالغ نجومی هستند و بعید است مردم عادی سهمی در این تجربیات داشته باشند، اما شاید در صورت تحقق سفرهای گردشگری به فضا کم کم از قیمت آنها کاسته شود. حتما شنیده اید آنچه در گذشته فقط در رمان های علمی ـ تخیلی مجال بروز داشت، حالا به واقعیت نزدیک می شود.

 – ذهن خوانی

عجیب نیست که بسیاری از ما به پیشروی علم در جهت خواندن ذهن انسان با یک دید ترس آلود نگاه می کنیم، چون از برملا شدن افکار خصوصی مان می ترسیم! روزی را تصور کنید که شما به دوست تان می گویید: نه، نمی توانم ذهن ات را بخوانم و او به شما پاسخ می دهد: این چه حرفی است می زنی، البته که می توانی. این ایده نشدنی هم اکنون در مسیر تحقق است. دانشمندان علوم اعصاب به دنبال راهی هستند تا ذهن انسان را به وسیله ماشین آلات پیچیده بخوانند. گرچه سال هاست روی این موضوع کار شده، اما پیشرفت اصلی مرهون مطالعات پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در برکلی است. آنها موفق شدند فعالیت های الکتریکی مغز را به وسیله رمزگشایی امواج مغزی تفسیر کنند و به گفته آنها این جهش علمی در بهبود بیماران مبتلا به زوال عقل موثر خواهد بود. این بیماران از اختلال نوعی انتقال دهنده های عصبی که افکار ذهنی را به گفتار قابل فهم تبدیل می کند رنج می برند و حتی گاهی اتفاق می افتد که قبل از به زبان آوردن کلمات، چیزی را که می خواستند بگویند فراموش می کنند.

در همین راستا، مطالعات دیگری نیز انجام شده که نشان می دهد چگونه تبلیغات در رسانه های جمعی روی کارکرد مغز تاثیر می گذارد. به نظر می رسد تبلیغات می تواند طرز فکر بینندگان را کنترل کند و آنها را در جهت منافع خودشان حرکت دهد، در حالی که آنچه مغز به انجامش فرمان می دهد دقیقا آن چیزی نیست که به نفع خود بیننده است.

- داده های انبوه

هر لحظه به تعداد تصاویر و اطلاعاتی که به صورت آنلاین در دسترس است اضافه می شود، اما کاربران اینترنتی می توانند با وارد کردن فقط چند کلمه کلیدی در قسمت جستجو حجم وسیع داده هایی را که به نمایش درمی آید به صفحاتی محدود کنند که بیشتر با عبارت جستجو شده آنها همخوانی دارد.

باید توجه داشت ماشین ها و الگوریتم هایی که داده های آنلاین را تنظیم و مدیریت می کنند، ممکن است تا جایی پیش بروند که نتایج جستجوی اینترنتی کاربر را تحت کنترل درآورند. این اتفاق با سرعت زیادی در جریان است و حتی گاهی فراموش می کنیم این موتورهای جستجوگر هستند که به جای ما تصمیم می گیرند و تعیین می کنند کدام داده ها بیشتر به کارمان می آید و بهتر است آنها را در اولویت اول مشاهده کنیم.

۶ – کنترل کوانتومی

یک ذره میکروسکوپی را روی یک پردازنده کامپیوتری بسیار ریز تصور کنید که درست مثل کامپیوترهای هوشمند فکر می کند، نیازی به مدارهای پیچیده ندارد و به وسیله نور یا صدا جا به جا می شود. این ساده شده فناوری کوانتوم است که شاخه ای نوین از علم فیزیک به شمار می رود. کنترل کوانتومی در علوم کامپیوتری نیز کاربرد دارد.

علم کوانتوم تلاش می کند اندازه قطعات هوشمند کامپیوتری را به حداقل برساند. ادغام علم و فناوری دیگر فقط یک تجربه آزمایشگاهی نیست، بلکه بزودی در شکل و اندازه ابزارها و تجهیزات کامپیوتری تحول عظیمی به پا خواهد کرد و شاید حتی اندازه قطعات را به فقط یک اتم کاهش دهد.

 – جنبش های مجازی

امروزه برخلاف گذشته جوانان کشورهای مختلف می توانند بدون محدودیت های جغرافیایی به واسطه شبکه های اجتماعی با یکدیگر در ارتباط باشند. همیشه در هر دوره ای عده ای از جوانان به دلیل رضایت نداشتن از شرایط کنونی در جهت اعتراض دست به تجمع می زنند تا آزادی های مورد مطالبه خود را با شورش و اعتصاب به دست آورند.

قرن بیست و یکم با گسترش بحران اقتصادی، بیکاری و اندوه در میان جوانان گره خورده و این آتش زیر خاکستر هر لحظه ممکن است شعله ور شود و سیل عظیمی از معترضان را به خیابان ها بکشاند. آینده پژوهان می گویند همه این نارضایتی ها که در سراسر جهان به جوش و خروش افتاده در نهایت به هرج و مرج های سازمان یافته ای منجر خواهد شد، چه به شکل فیزیکی و چه به شکل مجازی در دنیای اینترنت.

۴ – فناوری نانو

فناوری نانو با ساخت ابزارهای بسیار ریز سر و کار دارد. نانوابزارها در سطح مولکولی و با دقت بالا ساخته می شوند، اما یک نانومتر تا چه اندازه کوچک است؟ مثلا یک ورق کاغذ ۱۰۰۰ نانومتر ضخامت دارد و در هر اینچ از آن ۲۵٫۴ میلیون نانوذره یافت می شود. یک نانومتر درواقع یک میلیارد برابر کوچک تر از یک متر است. فناوری نانو در آینده چه دستاوردهایی خواهد داشت؟ فناوری نانو تقریبا به همه رشته ها از مهندسی و پزشکی گرفته تا علوم رایانه ای راه پیدا کرده است.

نانوپزشکی یکی از حوزه هایی است که با سرعت بسیار چشمگیری مسیر پیشرفت را طی می کند. از آنجایی که تعداد زیادی از بیماری ها و اختلالات در سطح مولکولی اتفاق می افتد، فناوری نانو قبل از این که عامل بیماری زا، تمام بدن را مسموم کند آن را در نطفه ریشه کن می کند. این فناوری علاوه بر درمان دقیق در تشخیص زود هنگام بیماری ها نیز موثر است.

 – شبکه های سیاه

این روزها مردم زیادی اطلاعات شخصی خود را در دنیای مجازی به اشتراک می گذارند و شاید حتی فکرش را هم نکنند که روزی در معرض حمله هکرها قرار بگیرند. هکرها معمولا با نفوذ به سیستم های کامپیوتری به دنبال مقاصد سیاسی یا اجتماعی هستند. در سال های اخیر عده ای ناشناس از هکرها تحت عنوان انانیموس ها توانستند به ذخایر اطلاعاتی، ویزا و کارت های بانکی و وب سایت های دولتی دسترسی پیدا کرده و میلیون ها دلار سرقت کنند.

اعضای این گروه به پوشیدن نقاب های گای فاکس شهرت دارند. (گای فاکس یکی از اعضای کلیدی توطئه باروت بود که قصد داشتند مجلس اعیان لندن را سال ۱۶۰۵ میلادی به آتش بکشند) نمونه این خرابکاری ها در فضای مجازی و نیز حملات زیرساختی به سیستم های آبی و شبکه های برق رسانی در حال افزایش است و هر سال جمعیت بیشتری از مردم طعمه باندهای سازماندهی شده می شوند. با توجه به ادامه این روند، فضای مجازی به یک دنیای ترسناک تبدیل شده که باید برای امنیت بیشتر آن چاره ای اندیشیده شود، زیرا همه روزه مردم زیادی از این فناوری در کار و تجارت استفاده می کنند.

۲ – مترجم جهانی

چنان که در روایات کهن آمده، روزگاری بود که مردم همه به یک زبان واحد صحبت می کردند و آنها که به پیشرفت های زندگی بشری می بالیدند تصمیم گرفتند یک بنای تاریخی بلند بسازند تا به این ترتیب نام خود را در آسمان ها جاویدان کنند. خدایان که از این اقدام آنها ناخرسند بودند تنبیه بزرگی برایشان در نظر گرفتند. تنبیه آنها این بود که دیگر به یک زبان مشترک گفت وگو نمی کردند و بلکه هر کس به زبان متفاوتی حرف می زد که برای دیگری نامفهوم بود. آنها که بعد از خشم خدایان چیزی نداشتند تا به خودشان ببالند در زمین پراکنده شدند.

البته که مترجمان جهانی قصد ندارند یک زبان مشترک ایجاد کنند و به این گنگی پایان دهند، اما مطمئن باشید در آینده ای نزدیک دو نفر با دو زبان مختلف می توانند بدون این که زبان یکدیگر را بلد باشند با هم صحبت کنند و حرف هم را بفهمند. مثلا یک فارسی زبان می تواند وقتی شروع به صحبت می کند فقط با فشار دادن یک دکمه تمام صحبت هایش را به انگلیسی ترجمه کند. اگر از نرم افزارهای ترجمه آنلاین استفاده کرده باشید حتما می دانید نمی شود، از یک رایانه انتظار ترجمه صحیح و بدون غلط داشت، اما جمعی از دانشمندان بزرگ حوزه فناوری های هوشمند درصدد هستند به طریقی ارتباط بین ملیت های مختلف را آسان تر کنند.

- آواتارها

شاید پیش بینی های آینده پژوهان چندان نظر شما را جلب نکرده باشد یا حتی از پیشرفت سریع فناوری ناراضی باشید. اصلا اشکالی ندارد، شما می توانید خودتان باشید و یک آواتار، نقش شما را در فضای مجازی به عهده بگیرد. آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته آمریکا میلیون ها دلار صرف درست کردن آواتارهایی کرده که جایگزین سربازها در دنیای حقیقی خواهند شد. زمانی آواتارها فقط به بازی های رایانه ای و دنیای مجازی محدود بودند، اما اکنون پیشرفت علم به سمتی است تا آواتارها را جایگزین انسان های واقعی کند یا شاید هم از انسان های واقعی آدم های بهتری بسازد.

اگر به فیزیک کوانتومی در قالب اطلاعاتِ یک سیستم نگریسته شود با پیچیده‌گی بسیار کمتری روبرو خواهیم بود؛ این نتیجه‌ای است که از یافته‌های مقاله‌ای جدید بدست آمده است. در این پژوهش ویژگی‌های دنیای کوانتومی که پیش‌تر به عنوان مباحث مجزایی بررسی می‌شدند (دوگانگی موج-ذره و عدم قطعیتِ کوانتومی) تنها رویدادهای مختلفی از یک چیز یکسان به حساب می‌آیند.

فیزیک کوانتوم می‌گوید ذرات می‌توانند همچون امواج رفتار کنند و برعکس. اکنون پژوهش‌گران نشان داده‌اند که این «دوگانگی موج-ذره» به سادگی یک لباس مبدل بر اصل عدم قطعیتِ کوانتومی است.

دوگانگی موج-ذره ایده‌ای است که در آن یک شی کوانتومی قادر است شبیه یک موج رفتار کند. اما اگر سعی کنیم موقعیت این جسم را تعیین کنیم٬ رفتار موجی آن ناپدید می‌شود. این رفتار به سادگی در آزمایش دوشکافی قابل رویت است. در این آزمایش به عنوان مثال تک‌الکترون‌ها تک‌به‌تک به سوی صفحه‌ای که دوشکاف دارد شلیک می‌شوند. این ذرات در پشت شکاف‌ها همانطور که از ذرات کلاسیکی نیز انتظار می‌رود٬ انباشته می‌شوند. اما این انباشتگی٬ در یک الگوی نواری (چنان‌که برای تداخل امواج انتظار می‌رود) مشاهده می‌شود. اگر به شکل پنهانی بخواهیم به شکاف‌ها نگاهی بیاندازیم تا ببینیم ذره از کدام شکاف عبور می‌کند٬ الگوی تداخلی از بین می‌رود.

اصل عدم قطعیتِ کوانتومی ایده‌ای است که بر اساس آن پی بردن به جفت‌کمیت‌های معینی درمورد یک ذره‌ی کوانتومی و به شکل همزمان غیرممکن است. به عنوان مثال هرچه موقعیت یک اتم با دقت بیشتری مشخص شود٬ به همان اندازه از دقت اندازه‌گیری سرعت آن کاسته می‌شود. این محدودیتی است که در اصل در «قابلیت شناخت» طبیعت نهفته است و ارتباطی به مهارت اندازه‌گیری ندارد.

مقاله‌ی جدیدی توسط پتریک کولز (Patrick Coles)٬ ینجره کانسکی (Jedrzej Kaniewski) و اشتفان وینر (Stephanie Wehner) از مرکز فناوری‌های کوانتومی دانشگاه ملی سنگاپور انتشار یافته که در آن به موفقیتی دست یافته‌اند. آن‌ها نشان داده‌اند: این‌که تا چه اندازه بتوان در مورد رفتار موجی در مقابل رفتار ذره‌ای اطلاعات بدست آورد دقیقاً به شکل یکسانی محدود می‌شود.

دوگانگی موج-ذره و عدم قطعیت مفاهیمی بینادین در فیزیک کوانتوم ازاوایل دهه‌ی ۱۹۰۰ بوده‌اند. به بیان کولز (پسادکترا در موسسه‌ی محاسبات کوانتومی در واترلوی کانادا): «تنها یک حس خوب ما را به این سو کشاند که بایستی ارتباطی بین این دو وجود داشته باشد».

وینر که دانشیار QuTech در دانشگاه فناوری دلفت هلند است٬ می‌گوید: « وقتی به عدم قطعیت و دوگانگی موج-ذره به عنوان پرسشی در مورد این‌که چه اطلاعاتی را در مورد یک سیستم می‌توان به دست آورد بنگریم٬ این ارتباط بسیار طبیعی بروز می‌کند. نتایج ما قدرت تفکر در مورد فیزیک را از چشم‌انداز اطلاعات برجسته می‌کند».

می‌توان معادلاتی نوشت که به واسطه‌ی آن‌ها از میزان اطلاعات‌مان در مورد جفت‌ویژگی‌هایی که با اصل عدم قطعیت تحت تاثیر قرار می‌گیرد آگاه شویم. این تیم پژوهشی با معادلاتی سروکار دارد که به «روابط عدم قطعیت آنتروپیک» معروف است. آن‌ها دریافته‌اند که تمامی ریاضیاتی که قبل‌ها برای توصیف دوگانگی موج-ذره استفاده می‌شده را می‌توان در قالب این روابط بازنویسی کرد. به بیان کولز: «این شبیه کشف «سنگ روزتا»ست که دو زبان مختلف را به هم مرتبط می‌کرد. نوشته‌جاتی که در مورد دوگانگی موج-ذره وجود دارد شبیه هیروگلیف است که اکنون می‌توانیم آن را به زبان مادریمان ترجمه کنیم. لحظات پیروزمندانه‌ای داشتیم وقتی نهایتاً دریافتیم که مردم چه کاری انجام داده بودند».

روابط عدم قطعیت آنتروپیکی که آن‌ها مورد استفاده قرار داده‌اند در اثبات امنیت رمزنگاری کوانتومی (طرح‌هایی برای ارتباطات امن با استفاده از ذرات کوانتومی) نیز استفاده شده است. به پیشنهاد این محققان٬ این پژوهش می‌تواند الهام‌بخشی برای پروتکل‌های رمزنگاری جدید محسوب شود.

در مقاله‌های پیشین وینر و همکارانش ارتباطی مابین اصل عدم قطعیت و دیگر مفاهیم فیزیکی همچون «ناجایگزینی» کوانتومی و قانون دوم ترمودینامیک را یافته‌ بودند. هدف و گام بعدی برای این محققان اندیشیدن در این مورد است که این تکه‌ها چگونه باهم ترکیب شده و چه تصویر بزرگ‌تری از طبیعت را توصیف خواهند کرد.

سایت گاردین در گزارشی به ۱۲ لحظه علمی مهم در سال ۲۰۱۴ پرداخته و از آن‌ها به عنوان مهم‌ترین لحظات حوزه علم، تحقیقات و فناوری سال گذشته میلادی یاد کرده است.

به گزارش ایسنا، لحظات علمی مهم سال ۲۰۱۴ از نگاه گاردین به این ترتیب عنوان شده‌اند:

۱- شناسایی زوال غیرقابل‌معکوس ورقه یخی غرب قاره‌قطب جنوب

ماه ژانویه و ماه مه سال ۲۰۱۴ اخباری مبنی بر کاهش غیر قابل‌معکوس یک ورقه یخی عظیم واقع در غرب قاره‌قطب جنوب منتشر شدند. این اخبار از یخچال‌های عظیمی خبر دادند که در حال حرکت به سمت «دریای آموندسن» در قطب‌ جنوب‌ هستند که این موضوع به معنای افزایش قابل توجه سطح دریا طی چند صد سال آینده است.

این داستان صرفا مربوط به گرمایش جهانی ناشی از عملکرد انسان و ذوب‌شدن یخ‌های قطبی نیست. گرچه چنین موضوعی در بخش‌هایی از قاره قطب جنوب و گرینلند صدق می‌کند، تغییرات در دریای آموندسن ناشی از وجود آبی است که خود از قبل گرم بوده و زیر ورقه یخی این دریا در جریان است.

۲- سگ‌ها صدای مالکشان را تشخیص می‌دهند

در سال ۲۰۱۴، شیوه‌های تصویربرداری کاربردی مانند fMRI به دانشمندان مجارستانی امکان بررسی مغز انسان‌ها و حیوانات خانگی را داد. هر دوی این پستانداران با گوش‌دادن به صداهای عاطفی انسان‌ها و سگ‌ها، فعالیت در بخش temporal sulcus فوقانی مغز را آشکارسازی کردند، گرچه فعالیت این بخش از مغز سوژه‌های مورد بررسی، در واکنش به صدای هم‌نوعانشان بیشتر بود.

سگ‌ها قادر به درک بسیاری از صداهای گفته‌شده هستند و یکی از معدود حیواناتی به شمار می‌آیند که درک می‌کنند اشاره‌کردن به چه معناست. این بررسی که نخستین تحقیق بین‌ گونه‌های انسان و سگ به شمار می‌آمد، دریچه جدیدی را برای بررسی مهارت‌های شراکتی از دیدگاه مغز می‌گشاید.

۳- کشف امواج گرانشی

در سال ۲۰۱۴، اخترفیزیکدانان آمریکایی که از دستاورد خود در تائید چگونگی تولد جهان رونمایی کرده بودند، در پی انتقادات بسیار دانشمندان اقرار کردند که ممکن است اشتباه کرده باشند. این دانشمندان از کشف امواج گرانشی خبر داده بودند که به نظر می‌رسد بلافاصله پس از بیگ‌ بنگ در فضا به حرکت در آمده‌اند. در صورت صحت این امواج (که در نظریه نسبیت آلبرت اینشتین پیش‌بینی شده بودند)، این ادعا می‌توانست رشد ناگهانی جهان در اولین ثانیه‌های به وجود آمدنش را در ۱۳٫۸ میلیارد سال پیش را تائید کند. اولین شواهد مستقیم آشکار از انبساط کیهانی در ماه مارس توسط کارشناسانی از مرکز فیزیک نجومی هاروارد-اسمیتسونین اعلام شد. این شناسایی با کمک تلسکوپ BICEP2 (تصویربرداری پس زمینه قطبیت فراکهکشانی کیهان) در قطب جنوب انجام شد.

این محققان با همکاری دانشمندان دانشگاه مینه‌سوتا، دانشگاه استنفورد، موسسه فناوری کالیفرنیا و آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا پس از هفته‌ها کار که از رسانه‌ای شدن آن جلوگیری می‌کردند، نتایج خود را در مجله Physical Review Letters منتشر کردند. آنها در چکیده‌ای اظهار کرده بودند که مدلشان هنوز سوالات بزرگی را بی‌پاسخ نگه داشته است. به گفته محققان، آنها غبار درون کهکشان راه شیری را که ممکن است خوانش‌های آنها را بی‌فایده نشان دهد، به حساب نیاورده بودند. اکنون دانشمندان به این نتیجه رسیده‌اند که داده‌های کافی برای رد نظریه غبار وجود ندارد. محققان ابتدا با مشاهده زمینه ریزموج کیهانی یا درخشش ضعیف به جای مانده از انفجار بزرگ، اظهار کردند که نوسانات کوچک به آنها سرنخ‌هایی در مورد شرایط جهان اولیه ارائه کرده است.

به ادعای آنها، امواج گرانشی ۳۸۰ هزار سال پس از بیگ بنگ در سراسر جهان به گردش درآمده بودند که در نهایت تلسکوپ (BICEP2)  موفق به کشف آنها شده بود. در هفته‌های پس از این ادعا، شماری از دانشمندان تردیدهایی را در مورد یافته‌های تیم بایسپ۲ اعلام کردند. با این حال جیمز بوک، فیزیکدان موسسه فناوری کالیفرنیا و از مولفان تجربه بایسپ۲، اظهار کرد، اگرچه مقاله اصلی گروهش بر اساس نظرهای داوری، بسیار تغییر کرده و مجددا برای انتشار ارسال شده، اما شواهد امواج گرانشی از بین نرفته است.

۴- حل چالش «مقاومت در مقابل آنتی‌بیوتیک»

تولید آنتی‌بیوتیک به طور میانگین ۲۰ سال را به عمر انسان‌ها افزوده است، با این حال، ظهور مقاومت به این دارو تهدیدی برای کارآیی آن به شمار می‌آید. این موضوع همچنین خطری برای آینده به شمار می‌آید زیرا عفونت‌های شایع را غیرقابل‌درمان می‌کند. از دهه ۱۹۸۰ تاکنون هیچ گروه جدیدی از آنتی‌بیوتیک‌ها برای مبارزه با بیماری‌های عفونی ارائه نشده و معکوس‌کردن این موضوع چالشی بزرگ است که حل آن ارزش جایزه ۱۰ میلیون پوندی را دارد.

این جایزه به کسانی اهدا خواهد شد که آزمایشی ساده، سریع، دقیق و مقرون‌به‌صرفه را برای عفونت‌های باکتریایی ارائه‌ دهند به طوری که آزمایش جدید به پزشکان سراسر دنیا این امکان را بدهد آنتی‌بیوتیک مناسب را در زمان مناسب به بیمارانشان اعمال کنند. کمیته انگلیسی برگزارکننده جایزه Longitude در سال ۲۰۱۴ از عموم خواست از میان چالش‌های مطرح‌شده برای کسب جایزه ۱۰ میلیون پوندی، یکی را انتخاب کنند و مردم انگلستان به «مقاومت در مقابل آنتی‌بیوتیک» رای دادند. این کمیته امیدوار است جایزه مورد بحث پیشرفت دانشمندان برای برخورد با چالش مقاومت به آنتی‌بیوتیک را با ارائه نوآوری‌هایی در این زمینه سرعت بخشد.

۵- پرتاب «رصدخانه کربنی مدارگرد ۲» در سال ۲۰۱۴

رصدخانه کربنی مدارگرد ۲، ماهواره‌ای است که قادر به انجام اندازه‌گیری‌های دقیق دی‌اکسیدکربن از فضا است. این ماهواره از سیاره زمین و در مدار پایین اسکن می‌گیرد و با استفاده از ابزار طیف‌سنجی و نور خورشید منعکس‌شده، بر تراکمات دی‌اکسید کربن نظارت می‌کند. با استفاده از این سامانه، دانشمندان قادر خواهند بود مکان و زمان انتشارات طبیعی و بشری دی‌اکسیدکربن را در طول فصل‌ها بیابند.

۶- اختاپوسی که به مدت چهار سال روی تخم‌هایش نشست

آیا می توانید تصور کنید که در تاریکی و سرمای زیاد در اعماق اقیانوس به مدت ۵۳ ماه بنشینید؟ حتی تصور کردنش هم دشوار می باشد، اما این داستان واقعی در مورد یک مادر است. در طبیعت مادر بودن مساوی است با فداکاری و چیزهای عجیب، حتی اگر این مادر، یک اختاپوس باشد. دانشمندان با استفاده از یک زیر دریایی به مدت چهار سال یک هشت‌پای مادر را زیر نظر داشتند که روی تخم‌هایش نشسته بود و تا موقع بدنیا آمدنشان از آنها محافظت می کرد. جامعه علمی تردید دارد که در طول این بازه زمانی طولانی این جانور چیزی خورده باشد.

۷- پروفسور جان او.کیف یکی از برندگان جایزه نوبل پزشکی شد

صد و پنجمین جایزه نوبل پزشکی ۲۰۱۴ مشترکا به «جان او کی‌یف» آمریکایی، «می‌ بریت موزر» و «ادوارد موزر» نروژی اختصاص یافت. آن‌ها این جایزه را برای کشف سیستم راهبری در بخشی از مغز به نام هیپوکامپ کشف کردند. این تحقیق سازوکارهای نورونی چگونگی به یادآوردن مسیرها و مکان‌ها را آشکارسازی کرد که این دستاورد راه را برای تحقیقات بیشتر بر روی حافظه فضایی و راهبری هموار می‌کند. اعلام برندگان نوبل پزشکی، لحظه‌ای بزرگ برای مردم بریتانیا بود زیرا بخش اعظم این تحقیق در این کشور انجام شد.

۸- سقوط ویرجین گالکتیک

در سال ۲۰۱۴ (ماه آبان)، هواپیمای فضایی «اسپیس‌شیپ ۲» به عنوان بخشی از برنامه‌های شرکت خصوصی ویرجین‌ گالکتیک در حال پرواز آزمایشی بود که با یک نقص فنی روبرو شد و در صحرای موجاوه سقوط کرد. هواپیمای «اسپیس‌شیپ ۲» یک خودروی پرتابی دو مرحله‌ای از برنامه پرواز فضایی ویرجین‌گالکتیک بود. این خودرو به شکلی طراحی شده بود که پس از پرتاب از هواپیمای حامل «وایت نایت ۲» جدا می‌شد، سپس با نیروی موشک به سمت فضا صعود کرده و مجددا با نیروی خود به زمین باز می‌گشت. همچنین، روز سه‌شنبه (هفتم آبان) یک موشک آنتارس شرکت اوربیتال ساینس تنها ۱۵ ثانیه پس از پرتاب از پایگاهی در ویرجینیا سقوط کرد که در جریان آن، یک فضاپیمای باری به ارزش ۲۰۰ میلیون دلار به مقصد ایستگاه فضایی بین‌المللی از بین رفت.

۹- واکنش «مونیکا گریدی» به فرود کاوشگر فیلای

با اعلام فرود کاوشگر فیلای بر روی دنباله‌دار تحت تعقیب روزتا، دوربین‌ها به سمت تیم کنترل این ماموریت در آلمان متمرکز شدند و هیجان خارج از وصف پروفسور علوم سیاره‌ای به نام «مونیکا گراندی»، استاد برجسته دانشگاه اوپن، را شکار کردند. واکنش هیجانی این دانشمند به فرود کاوشگر یکی از بهترین لحظات علمی سال ۲۰۱۴ از نگاه گاردین است.

با فرود کاوشگر فیلای که برای نخستین بار در طول تاریخ بشر بر روی یک دنباله‌دار انجام می شد، لحظه ای تاریخی از علوم فضایی رقم خورد. فیلای در محل مورد نظر ملقب به Agilkia بر روی دنباله‌دار ۶۷ P/Churyumov-Gerasimenko فرود آمد. زمانی که روزتا در سال ۲۰۰۴ به فضا پرتاب شد، به اندازه‌ای از آن دور بود که باید سه بار حول زمین و یک بار حول مریخ می‌چرخید تا بتواند از گرانش آنها برای پرتاب به عمق منظومه شمسی استفاده کند. این فضاپیما بیش از یک سال را به بررسی ۶۷P خواهد پرداخت که ماده تشکیل‌دهنده آن از بقایای شکل‌گیری منظومه شمسی در ۴٫۵ میلیارد سال پیش است. روزتا از زمان رسیدنش به دنباله‌دار در حال نقشه‌برداری از آن برای یافتن مکانی مناسب جهت فرود کاوشگر فیلای بر روی آن بوده است.

۱۰- انتشار مقاله‌ای حیرت‌آور درباره ذهن مدرن باستانی انسان

اوایل ماه دسامبر مقاله‌ای در نشریه نیچر منتشر شد که محققان را شگفت‌زده کرد. دانشمندان صدف نیم میلیون‌ساله‌ای را در اندونزی کشف کردند که دارای الگوی زیگزاگی دقیقی بود و نه توسط انسان‌های مدرن و نه توسط نئاندرتال‌ها ساخته شده بود بلکه توسط گونه‌های بدوی یعنی «انسان راست‌قامت» (Homo erectus) ساخته شده بود.

باستان‌شناسان و انسان‌شناسان بر این نکته توافق دارند که خلق این الگوهای هندسی رفتاری مدرن است. پیش از کشف این صدف، ابتدایی‌ترین الگوی هندسی شناخته‌شده، قطعه ساخته‌شده از خاک رس بود که در غار بلومبوس در افریقای جنوبی کشف شده بود و قدمت آن به ۷۵ هزار سال پیش و به عصر Homo sapiens باز می‌گردد. مفهوم کشف صدف جدید این است که ذهن مدرن قدیمی‌تر از آنچیزی است که تصور می‌شود.

۱۱- فرود موفقیت‌آمیز فضاپیمای اوریون در اقیانوس آرام

در سال ۲۰۱۴، پرتاب موفقیت‌آمیز اوریون از سکوی پرتاب ۳۷ در پایگاه نیروی هوایی کیپ‌کاناورال در فلوریدا انجام شد. اوریون در مدت سفر فضایی ۴٫۵ ساعته خود دو بار به دور زمین چرخید که در بار دوم تا ارتفاع ۵۷۹۳ کیلومتری بالای زمین پرواز کرد؛ این ارتفاع ۱۴ برابر دورتر از ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) است. در نخستین پرواز آزمایشی کپسول فضایی اوریون موسوم به EFT-1، عملکرد رایانه‌ها، سپر حرارتی، چترهای نجات و سایر تجهیزات مورد بررسی قرار گرفتند؛ بیش از ۱۲۰۰ حسگر مختلف بر روی این فضاپیما نصب شده و عملکرد آنها آزمایش شدند.

کپسول فضایی سرنشین‌دار اوریون ناسا توسط شرکت لاکهید مارتین ساخته شده و ظاهری مشابه کپسول فضایی مورد استفاده در برنامه آپولو برای ارسال فضانوردان به ماه دارد.ناسا قصد دارد از این فضاپیمای سرنشین‌دار برای انتقال فضانوردان به مقاصد دوردست در عمق فضا از جمله سفر به ماه، مریخ و مقاصد فراتر از ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) استفاده کند. پس از تکمیل نخستین پرواز آزمایشی، اوریون با سرعت ۳۲ هزار کیلومتر در ساعت به جو زمین وارد شد که در این زمان، سپر حرارتی فضاپیما حرارتی بالغ بر ۲۲۰ درجه سانتی‌گراد را تجربه کرد؛ در نهایت این کپسول فضایی با استفاده از چتر نجات در اقیانوس آرام فرود آمده و توسط تیم‌های نجات از آب گرفته شد.

۱۲- کارایی ۴۰ درصدی پنل‌های خورشیدی

در سال ۲۰۱۴، محققان دانشگاه نیوساوث‌ولز استرالیا سیستمی ابداع کردند که بیش از ۴۰ درصد نور خورشید ورودی را به الکتریسیته تبدیل می‌کند. این رقم بالاترین کارآیی خورشیدی برای یک سیستم فتولتائیکی اعلام شد. محققان نخست در سیدنی استرالیا و طی آزمایشات فضای داخل ساختمان به این رکورد دست یافتند و سپس آزمایشات خود را با استفاده از تجهیزات فضای خارج «آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر» در آمریکا بدست آوردند.

این رکورد با استفاده از ترکیبی از فناوری‌ها شامل متمرکزکننده‌های آینه خورپا (آفتاب‌یاب) و سلول‌های فتوولتائیک با کارآیی بالا بدست آمد اما بخش کلیدی این آزمایش برای بدست‌آوردن فیلتر میان‌گذر نوری ویژه جهت پس‌زدن اجزای خاصی از طیف نوری و ارتقادادن همزمان سایر اجزا بود. این امر منجر به ارتقای بیش از حد معمول تبدیل نور به الکتریسیته با کارآیی بالاتر از زمانی بود که فقط از سلول‌های فتوولتائیک استفاده می‌شد.

برخی از تعمیم‌های مدل استانداردِ فیزیکِ ذرات پیشگویی می‌کنند که ذراتی با بار مثبت و منفی کمتر از  1e می‌توانند وجود داشته باشند. جستجو برای این به اصطلاح «ذرات میلی بار» در مواد زمینی (در مقابل محیط‌های اختر فیزیکی) تاکنون به بارهایی به کوچکی حدود 0.1e حساس بوده‌اند. اکنون محققان در گروه جورجیو گراتا (Giorgio Gratta) در دانشگاه استنفورد کالیفرنیا این جستجو را برای بارهایی به کوچکی 5×10−5e  توسعه داه‌اند.

D. Moore/Stanford University

 این امر با جستجوی اثرات ممکن این بارها روی کره‌های دی الکتریک معلق کوچک در یک میدان الکتریکی نوسان کننده انجام می‌پذیرد. محققان گزارش کرده‌اند که اگر چنین ذرات فرضی وجود داشته باشند، فراوانی آنها کمتر از 2.5×10−14 در هر نوکلئون مواد مورد آزمایش خواهد بود.

در مجموعه‌ای از آزمایش‌های مکرر، گراتا و همکارانش یک کره سیلیکا با قطر حدود 5 میکرومتر را در یک تله اپتیکی معلق کردند. آن‌ها هر گونه بار الکتریکی با مضرب صحیح روی کره را توسط نور فرا بنفش، با دقت از بین بردند. سپس ولتاژ نوسان کننده‌ای را در تله اپتیکی اعمال کردند و از لیزرها برای آشکارسازی هر گونه انحراف کوچک در مکان کره‌ی میکرومتری که می‌تواند ناشی از نیروهای الکتروستاتیک روی ذرات میلی بار باشد، استفاده کردند. محدودیت اصلی روی حساسیت بار می‌تواند ناشی از هر گونه غیر کروی بودن و یا دیگر ناهمگنی‌ها در کره‌ی سیلیکا باشد. آزمایشی به این ترتیب که به نیروهایی کوچکتر از یک آتو نیوتن (18-10 نیوتن) حساس است می‌تواند برای جستجوی انحراف از گرانش نیوتنی در مقیاس‌های طولی قابل قیاس با اندازه‌ی کره‌ی میکرومتری نیز استفاده شود.

این تحقیق در فیزیکال ریویو لترز  منتشر شده است.

 محققان مرکز تحقیقات مواد نانوساختار دانشگاه سهند تبریز با حمایت مالی سازمان انرژی‌های نو ایران موفق شدند طی یک طرح پژوهشی برای اولین بار در کشور، طراحی و ساخت ماژول غشایی تخلیص هیدروژن را با رویکرد بومی‌سازی به انجام برسانند.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، سازمان انرژی‌های نو ایران در ادامه تلاش جهت دستیابی به اهداف سند در توسعه سامانه‌های تجاری پیل‌سوختی با رویکرد بومی‌سازی طرح اجرایی «طراحی و ساخت نمونه ماژول تخلیص هیدروژن برای سیستم الکترولیز یک نرمال متر مکعب» را تعریف کرده و این مهم را به مرکز تحقیقات مواد نانو ساختار دانشگاه صنعتی سهند تبریز به سرپرستی دکتر علی اکبر بابالو سپرده بود. این مرکز با بیش از یک و نیم سال تلاش‌های شبانه‌روزی موفق به طراحی و ساخت ماژول غشایی پالادیومی کاملاً بومی به منظور تخلیص هیدروژن با خلوص بالا شده است.

دکتر علی اکبر بابالو، عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی سهند و سرپرست طرح در تشریح این طرح پژوهشی گفت: با توجه به اهمیت بسیار بالای هیدروژن و کاربرد گسترده‌ی هیدروژن خالص در صنایع پالایش، پتروشیمی، حمل‌و‌نقل و بویژه در پیل‌های سوختی و نیز با در نظر گرفتن این مطلب که تولید هیدروژن با هر یک از روش‌های مختلف همواره با ناخالصی‌هایی مانند دی‌اکسیدکربن، مونوکسیدکربن و هیدروکربن‌هایی نظیر متان همراه است، ضرورت انجام فرایندهایی برای خالص‌سازی و جداسازی هیدروژن روشن می‌شود.

وی افزود: از فرآیندهای متداول جداسازی هیدروژن، فناوری غشایی به دلیل پایین بودن هزینه‌ی سرمایه‌گذاری، پایین بودن مصرف انرژی به ازای تولید میزان معینی از هیدروژن و میزان تولید بسیار بالا به ازای سطح مورد نیاز تجهیزات، نسبت به سایر روش‌های جداسازی ارجحیت دارد. غشاهای مختلفی برای تخلیص هیدروژن مورد استفاده قرار گرفته که از آن جمله می‌توان به غشاهای پلیمری، زئولیتی، سیلیکایی، زمینه مختلط و فلزی اشاره کرد.

سرپرست طرح تصریح کرد: طرح بررسی نتایج تراوایی و تراوایی انتخابی هیدروژن نسبت به سایر گازها در غشاهای مذکور حاکی از آن است که غشاهای فلزی به دلیل عبوردهی انتخابی و انحصاری هیدروژن، گزینه مناسبی برای تخلیص و جداسازی هیدروژن هستند. غشای پالادیومی به دلیل انحلال بالای هیدروژن در محدوده‌ی گسترده‌ای از دما، مهمترین غشای فلزی است که برای این منظور استفاده می‌شود.

وی اظهار کرد: در این طرح پژوهشی غشاهای کامپوزیتی پالادیومی با هندسه لوله‌ای شکل، طراحی و ساخته شد که به نوبه خود در کشور و حتی در سطح جهانی منحصر بفرد است و تدوین دانش فنی آن گامی مهم در بومی‌سازی تولید هیدروژن با استفاده از فناوری نوین غشایی است.

بابالو در تشریح مراحل ساخت این غشا گفت: مراحل تهیه غشاهای کامپوزیتی پالادیومی شامل ساخت پایه‌های سرامیکی، اصلاح و فعال‌سازی سطح آنها و در نهایت ساخت لایه‌ی غشایی پالادیومی است.

وی ادامه داد: مهمترین روش‌های ساخت غشاهای پالادیومی و آلیاژی پالادیومی عبارت از لایه‌گذاری بدون اعمال جریان (ELP)، نشاندن بخار شیمیایی (CVD)، نشاندن بخار فیزیکی (PVD) و لایه گذاری با اعمال جریان (EPD) است. البته نیاز به نگهدارنده‌های رسانا در روش EPD و نیاز به مواد اولیه فرار و پایدار در دمای بالا در روش CVD باعث محدودیت کاربرد این روش‌ها می‌شود. لذا تمرکز بسیاری از پژوهشگران روی روش ELP است و تیم پژوهشی ما نیز این روش را برای ساخت غشاها به‌کار گرفت. در همین راستا راکتور سنتز غشای پالادیومی با هندسه لوله‌ای برای اولین بار در کشور طراحی و ساخته شد که در شکل (1) نشان داده شده است.

عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی سهند، در توضیح ساخت سامانه تخلیص هیدروژن به عنوان مرحله نهایی ساخت خاطرنشان کرد: سامانه تخلیص هیدروژن را می‌توان به دو بخش ماژول تخلیص هیدروژن و بخش کنترلی سامانه تقسیم‌بندی کرد. ماژول غشایی چند لوله‌ای طراحی و ساخته شده شامل المان‌های غشاهای پالادیومی است که در بخش جریان خوراک ورودی به ماژول نصب شده‌اند و جریان عبور کرده از غشاها وارد محفظه جریان عبور کرده ماژول شده و به عنوان محصول هیدروژن خالص از ماژول غشایی خارج می‌شوند (شکل (2)).

بابالو در ادامه گفت: بخش کنترلی سامانه نیز از اجزای مختلف شامل شیر اطمینان، تنظیم‌کننده‌های فشار و جریان‌سنج جرمی است که می‌تواند جریان خوراک ورودی را به صورت کنترل شده به سمت ماژول غشایی هدایت کند. برای تنظیم فشار در قسمت خوراک و جریان عبور کرده ماژول نیز از تنظیم‌کننده‌های فشار پشت استفاده شده است. البته برای جاروب کردن مسیر جریان‌ها و ماژول غشایی از شیرهای چهار راهی و یک جریان ورودی گاز خنثی مجهز به تنظیم‌کننده فشار و کنترل‌کننده دبی جریان جرمی استفاده شده است.

شکل (1): سامانه ساخت غشاهای پالادیومی لوله‌ای به روش ELP

شکل (2): ماژول تخلیص هیدروژن

اخترشناسان کاملأ مطمئن هستند که چه اتفاقی پس از بیگ بنگ رخ داد، اما قبل از آن، چه چیزی وجود داشت؟ نظریه های پیشرو در مورد عللِ بیگ بنگ کدام است؟ حدود ۱۳٫۸ میلیارد سال پیش، جهان با یک انفجار ناگهانی آغاز شد، و همه ی ما را به این مهمانی بزرگ کیهانی دعوت کرد. اما قبل از آن چه اتفاقی افتاد؟

به گزارش بیگ بنگ، معمولأ داستانِ جهان را با بیگ بنگ آغاز می کنیم و سپس در مورد اتفاقی که پس از آن رخ داد صحبت می کنیم. به طور مشابه و کاملأ مخالف با دیدگاه اخترشناسان از جهان، بیشترین میزانی که می توانیم به گذشته برگردیم تابش پس زمینه ی کیهانی است که حدود ۳۸۰ هزار سال پس از بیگ بنگ رخ داده است. قبل از آن نمی توانیم امیدوار باشیم که چیزی را مشاهده کنیم زیرا جهان به حدی داغ و متراکم بود که چندان شفاف نبود، مثل سوپ نخود، سوپ خوشمزه ای که انرژی بالایی را مصرف می کند.

در شیوه ی زندگیِ نارضایتبخش، احمقانه و زمینیِ مان در واقع نمی توانیم مبدأ جهان را در زمان و فضایی که در آن قرار داریم مشاهده کنیم. لعنت به فضا و زمان … خوشبختانه، گونه های متفکر به ایده هایی دست یافته اند و بخشی از آنها دیوانه کننده است و بخش دیگری نیز از ذهنِ منعطفی برخوردار می باشند. اولین ایده این است که جهان با یک نوسان کوانتومی آغاز شد و تا امروز نیز تورم یافته، چیزی که با ظرافت کامل در طول زمان انبساط پیدا می کند و محصول جانبیِ تصادفی اش وجود ما می باشد.

ایده ی جایگزین این است که جهان ما در یک سیاهچاله از جهانی قدیمی تر آغاز شده است؛ در مورد این مسئله فکر کنید و اجازه دهید مغزتان به جوش و خروش بیاید. کیهان پیش از این وجود داشت و این جهان متعلق به ما نبود، سپس این جهان به یک سیاهچاله تبدیل شد و ما و همه چیزهایی که در اطرافمان هست از آن سیاهچاله تشکیل شدند.

مراحل تحول کیهان، از بیگ بنگ تا اکنون

در اینجا ایده ی دیگری مطرح می شود، ذراتی را مشاهده می کنیم که در جهان ما بوجود می آیند، چه می شد اگر پس از زمانی طولانی، ذراتِ کل جهان در یک زمان بوجود می آمدند. به طور جدی … این زمان بسیار طولانی است، همراه با تعداد زیادی جهانِ «تقریبی» که هنوز می توانند وجود داشته باشند. اخیرأ، گروه بایسپ۲ شواهدی از تورم اولیه جهان را مشاهده کردند. همانند هرگونه ادعایی از گرانش، نتیجه به شدت مورد بحث و چالش قرار گرفته است. اگر ایده ی تورم کیهانی درست باشد، این امکان وجود دارد که جهان ما بخشی از مولتی ورسِ یا یک چند جهانی بزرگتر باشد. معروفترین فرم این ایده نوعی تورمِ ابدی ایجاد می کند که در آن، جهان ها در طول زمان ایجاد می شوند.

جهان ما باید یکی از آنها باشد، همچنین احتمالأ این سوال که قبل از بیگ بنگ چه چیزی وجود داشته مشابه این سوال است که در شمالِ قطب شمال چه چیزی وجود دارد. چیزی که به نظر در ابتدا وجود داشته به علت نیاز دارد و می تواند فقط ناشی از دیدگاه خودمان باشد. دوست داریم فکر کنیم که معلول همیشه دارای علت است، اما جهان می تواند یک استثنا باشد؛ ممکن است جهان بدون علت وجود داشته باشد. شما بگویید، قبل از اینکه مهمانی آغاز شود چه چیزی وجود داشته است؟ نظرتان را بنویسید.