چند روز پیش در نیوساینتیست یک مقاله‌ی جالب خوندم. البته مقاله طولانی بود (دقیقن ۲۵۱۳ واژه)، ولی من سعی می‌کنم یک خلاصه‌ی کلی و غیردقیق از اون را بنویسم. سوآل کلی این هست: آیا نوشیدن آب سنگین یا به‌طور کلی خوردن موادی که حاوی ایزوتوپ‌های سنگین عناصر هستند باعث افزایش طول عمر انسان می‌شه؟ سوآل یک کم مشکوک هست، نه؟ پس بگذارید اول کمی مقدمه بگم.

آب سنگین به معنی آب حاوی املاح معدنی نیست. آب سنگین یعنی آبی که به جای هیدروژن معمولی (H2O) از دوتریوم (D2O) درست شده باشه. اتم هیدروژن از یک پروتون در هسته و یک الکترون درست شده. دوتریوم ایزوتوپی از هیدروژن است که در هسته علاوه بر پروتون، یک نوترون هم داره. حالا فرق هیدروژن و دوتریوم چه هست؟ مهم‌ترین فرق‌شان این است که دوتریوم چگالی بیش‌تری داره. به‌هم‌این خاطر چگالی آب سنگین بیش‌تر از آب معمولی هست. برای مثال یخ درست‌شده از آب سنگین در آب معمولی فرو می‌ره. به هم‌این ترتیب می‌شه درباره‌ی سایر ایزوتوپ‌های سنگین صحبت کرد. هسته‌ی اتم کربن معمولی از شش پروتون و شش نوترون درست شده ولی کربن ۱۳ به جای شش نوترون، هفت نوترون داره. دقیقن مثل دوتریوم، کربن ۱۳ چگال‌تر از کربن معمولی هست. اما چگالی تنها فرق ایزوتوپ‌های مختلف نیست. یک فرق دیگر ایزوتوپ‌های سنگین این است پیوندهای شیمیایی قوی‌تری درست می‌کنند. مثلن برای تجزیه‌ی‌ مولکول آب سنگین باید انرژی بیش‌تری صرف کرد. نتیجه این که ایزوتوپ‌های سنگین واکنش‌های شیمیای را کند می‌کنند.

بدن ما عمدتن از آب و مولکول‌های آلی حاوی کربن درست شده. حالا این سوآل پیش می‌آید که اگر به جای آب معمولی از آب سنگین و به‌جای غذاهای حاوی کربن معمولی، غذاهای حاولی کربن ۱۳ بخوریم چی می‌شه؟ هم‌آن‌طور که در بالا گفتم، حضور ایزوتوپ‌های سنگین باعث کم شدن سرعت واکنش‌های شیمیایی و در نتیجه تغییر متابولیسم بدن میشه. این تغییر ممکنه فرآیند پیری را آرام‌تر کنه.

معروف‌ترین تئوری در مورد فرآیند پیری، تئوری رادیکال‌های آزاد هست. طبق این تئوری، پیری به‌خاطر این رخ می‌ده که رادیکال‌های آزاد به سلول‌های بدن حمله می‌کننه و به تدریج اون‌ها را تخریب می‌کنند. رادیکال‌های آزاد اغلب ترکیبات حاولی اکسیژن هستند. وقتی که این رادیکا‌های آزاد به چیزی می‌رسند، اون را اکسید و خراب می‌کنند. مثلن وقتی رادیکال‌های آزاد به مولکول DNAی یک سلول برسند، ممکن است باعث سرطان بشوند. درنتیجه یکی از راه‌های جلوگیری از پیری یا سرطان حذف رادیکال‌های آزاد از بدن است. به‌هم‌این خاطر هست که ادعا می‌شه مواد آنتی‌اکسیدان (مثل شراب قرمز یا آب انار) برای جلوگیری از پیری خوب‌اند. اما تنها راه مقابله با رادیکا‌های آزاد استفاده از آنتی‌اکسیدان‌ها نیست. یک راه دیگر این است که سلول‌های بدن را در مقابل رادیکال‌های آزاد مقاوم کنیم. ایزوتوپ‌های سنگین این کار را می‌کنند.

فرض کنید مولکول‌های پروتئین را به جای هیدروژن و کربن ۱۲ با دوتریوم و کربن ۱۳ بسازیم. نتیجه پروتئنی می‌شود که در مقابل رادیکال‌های آزاد مقاوم‌تر است چون پیوند‌های شیمایی قوی‌تر دارد و سخت‌تر اکسید می‌شود. به هم‌این ترتیب می‌شه یک مولکول DNA ساخت که در مقابل رادیکال‌های آزاد و سرطان مقاوم باشه. البته این‌ها همه فعلن در حد حدس و گمان است؛ ضمن این که مقدار زیاد ایزوتوپ‌های سنگین در بدن می‌تواند خطرناک باشد چون متابولیسم طبیعی بدن را مختل می‌کند.

یک چیزی جالب هم که من نمی‌دونستم این بود که طبیعت از این استراتژی استفاده می‌کنه. ظاهرن وقتی مادر باردار است، مقدار زیادی کربن ۱۳ از بدن مادر به بدن جنین منتقل می‌شه. در نتیجه غلظت کربن ۱۳ در بدن جنین خیلی بیش‌تر از غلظت اون در یک آدم متوسط است در حالی که غلظت کربن ۱۳ در بدن مادر خیلی کم‌تر است. این پدیده می‌تونه یک دلیل تکاملی داشته باشه. بعضی سلول‌های بدن مثل سلول‌های عصبی برای تمام عمر با انسان می‌مانند و تجدید نمی‌شوند. بنابراین ممکن است بدن جنین با جذب حجم بیش‌تری از کربن ۱۳ بخواهد که سلول‌های باکیفیت‌تر درست کنه. البته من به این فکر می‌کردم که با این وضع درصد کربن ۱۳ در سلول‌های عصبی باید بیش‌تر از سایر سلول‌های بدن باشه. متأسفانه مقاله‌ی نیوساینتیست چیزی در این باره نگفته است.

این ترم قرار است به یک سری از بچه‌های دوره‌ی لیسانس ریاضی مهندسی درس بدهم. متأسفانه بعضی از این بچه‌ها خیال می‌کنند که چون دارند مهندسی می‌خوانند، ریاضی به دردشان نمی‌خورد. البته کاری از من ساخته نیست، چون خودم هم فکر می‌کنم ریاضی زیاد به درد بعضی‌‌هاشان نمی‌خورد. با این حال فکر کردم با چند مثال به درس علاقمند کنم‌شان. یکی از این مثال‌ها، یک مدل ساده‌ی گیتار است. می‌خواهم به‌شان بگویم که آخر ترم آن‌ها می‌توانند این مسأله و خیلی مسأله‌های دیگر را حل کنند.

دی‌روز، نشستم و نوسان سیم‌های گیتار را مدل کردم. نتیجه‌اش را می‌توانید در هم‌این پایین بشنوید و یا دانلود کنید (حجم: ۶۳۰ کیلوبایت). راست‌اش از نتیجه ناراضی نیستم ولی نتوانستم مقاومت هوا را خوب مدل کنم. به‌همین خاطر با کمی سعی و خطا مقدار آن را تنظیم کردم. البته فرکانس صداها دقیق است و اگر گیتار دارید می‌توانید آن را با این صداها کوک کنید.

توضیح: صدا را با گنو آکتیو درست کردم و برای مدل کردن مقاومت هوا از این مقاله استفاده کردم.

یادم هست وقتی بچه بودم، مثلن دوازده-سیزده ساله، یک ایده داشتم برای این‌که یک دوچرخه بدون رکاب زدن حرکت کنه. ایده‌ام این بود که به چرخ جلوی دوچرخه یک دینامو ببیندیم تا برق تولید کنه و به چرخ عقب یک موتور وصل کنیم تا چرخ را بچرخونه و در نهایت دینامو را با سیم به موتور وصل کنیم تا برق لازم را تأمین کنه. بعد که بزرگ‌تر شدم فهمیدم این تنها یک فانتزی بچگانه بوده که احتمالن از خنگی من در دوران بجگی سرچشمه می‌گرفته. ولی خب ظاهرن این داستان منحصر به من نیست.

مدتی پیش در خبرها دیدم که یک آقایی در آمریکا پیدا شده که روشی برای «سوزاندن» آب‌نمک پیدا کرده. داستان از این قرار بود که ایشان به‌طور تصادفی متوجه شد که امواج رادیویی می‌تواند آب‌نمک را به هیدروژن و اکسیژن تجزیه کند. ولی هیدروژن تولیدشده دوباره آتش می‌گیرد و با اکسیژن ترکیب می‌شود. این آقای مخترع که خیلی جوگیر شده بود زود راه افتاد تا این کشف را به ثبت برساند و در عین حال با خبرگزاری‌ها هم تماس گرفت و ادعا که مشکل سوخت جهان را حل کرده است و دیگر نیازی به سوخت فسیلی نیست. خلاصه این جوگیری چندروزی ادامه داشت تا این که گفتند که این کشف اگرچه جالب است، ارزش کاربردی ندارد چون انرژی لازم برای تجزیه‌ی آب به هیدروژن و اکسیژن بیش از انرژی آزاد شده به‌خاطر سوختن هیدروژن است.

دی‌روز، در بالاترین لینک خبری را دیدم که دوباره چیزی شبیه این «برای اولین بار در جهان» اختراع شده است. ظاهرن دو جوان ایرانی سیستمی طراحی کرده‌اند که می‌تواند مخلوط آب و بنزین را بسوزاند که خیلی هم خوب است. مشکل وقتی شروع می‌شود که بفهمیم مجری این طرح

هدف از اجرای اين طرح را جایگزینی سوخت پاك به جای سوخت‌های فسیلی ، كمك به كاهش آلودگي هوا و تامين سوخت ارزان قيمت ، همواره در دسترس و تجديدپذير براي خودروها

اعلام کرده است. ظاهرن سیستمی که این آقایان طراحی کرده‌اند آب را به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌کند -البته این دفعه با الکترولیز یا هم‌آن تجزیه به کمک جریان برق- و سپس هیدروژن را در موتور می‌سوزاند. خوب طبیعی است که چنین چیزی نشدنی است چون انرژی لازم برای الکترولیز آب بیش از انرژی آزاد شده به‌خاطر سوختن هیدروژن است.

در این که سوخت‌های فسیلی بد و کثیف هستند حرفی نیست، ولی علاقه برای سوزاندن آب یک چیز دیگر است. مسأله این است که آب ماده‌ی خیلی پایداری است و قابلیت سوختن ندارد. بنابراین هر وقت شنیدید که موتوری از آب به عنوان سوخت استفاده می‌کند، بدانید یک جای کار می‌لنگد.

در پست قبلی پرسیده بودم که چرا هنگام هم‌زدن چای در لیوان، تفاله‌ی چای وسط لیوان جمع می‌شود. بعضی دوستان در کامنت‌های پست قبل جواب را گفتند. من در این پست جوابی را که درک‌اش برای خودم ساده‌تر بود، می‌نویسم.

جواب این مسئله به‌خاطر اصطکاک آب با کف لیوان است. وقتی چای را هم می‌زنید، سرعت چرخش آب در همه‌جای لیوان یکی نیست. سرعت چرخش آب در سطح لیوان بیش‌تر از سرعت چرخش آب در کف لیوان است، هم‌آن‌طور که شکل سمت چپ نشان می‌دهد. به‌هم‌این‌خاطر، نیروی گریز از مرکز در سطح آب قوی‌تر است و هرچه به‌طرف کف لیوان می‌رویم، نیروی گریز از مرکز ناشی از چرخش آب ضعیف می‌شود. این اختلاف باعث می‌شود که یک جریان ثانوی در لیوان درست شود. جریان ثانوی ناشی از هم زدن چای را در شکل سمت راست کشیده‌ام. هم‌آن‌طور که می‌بینید، در کف لیوان جریان آب از دیواره به سمت مرکز است. هم‌این جریان باعث می‌شود که تفاله‌ی چای در وسط لیوان جمع شود.

اگر به دو شکل بالا نگاه کنید، متوجه می‌شود که ذرات آب داخل لیوان روی یک مسیر دایره‌ای ساده حرکت نمی‌کنند. ترکیب دو حرکت بالا یک مسیر مارپیچی پیچیده است.

توضیح تکمیلی: بعضی دوستان گفتند که اولین بار آینشتاین به این سوآل جواب داد. چون خودم هم کنج‌کاو بودم، با کمی جست‌جو داستان اصلی را پیدا کردم. داستان این بود که یک روز هم‌سر شرودینگر از او می‌پرسد که چرا تفاله‌ی چای در وسط فنجان جمع می‌شود. شرودینگر هرچه فکر می‌کند جواب قانع‌کننده‌ای به ذهن‌اش نمی‌رسد. مدتی بعد آینشاین به خانه‌ی آن‌ها می‌رود و شرودینگر این سوآل را برای او مطرح می‌کند. آینشتاین هم علت این پدیده را برای هم‌سر شرودینگر شرح می‌دهد. این داستان در سال ۱۹۲۶ اتفاق افتاد و کتاب Riddles in Your Teacup ماجرا را به‌تفصیل شرح می‌دهد.

بعضی پدیده‌ها در عین ساده بودن، خیلی جالب و آموزنده هستند. یکی از این پدیده‌های جالب، هم زدن چای داخل لیوان هست. بگذارید بگویم چه‌چیز این پدیده جالب هست.

دفعه‌ی بعد که خواستید چای بخورید، اول به تفاله‌های کف لیوان نگاه کنید. تفاله‌ی چای روی کف لیوان جمع می‌شود چون از آب سنگین‌تر است. حالا با قاشق چای را هم بزنید. تفاله‌ی چای در وسط لیوان جمع می‌شود. ولی مگر به‌خاطر نیروی گریز از مرکز ناشی از چرخش آب، تفاله نباید به‌سوی دیواره‌ی لیوان رانده شود؟

به نظر شما چرا تفاله‌ی چای همیشه موقع هم‌زدن وسط لیوان جمع می‌شود؟ من جواب‌اش را فردا می‌نویسم، ولی شما اگر نظری دارید در کامنت‌ها بگویید.

یکی از مثال‌های جالب تئوری بازی، هم‌کاری ورزش‌کاران در مسابقه‌ها است. مثال‌های این نوع هم‌کاری زیاد است، ولی مورد جالبی که می‌خواهم درباره‌اش صحبت کنم، دوچرخه‌سواری است. در مسابقه‌های توردوفرانس، شرکت‌کننده‌ها برای برنده شدن مجبورند هم‌کاری کنند.

Read more

احتمالن شما هم این عکس را دیده‌اید؛ یک هواپیمای جنگی که دیوار صوتی را شکسته، پیرامون آن ابری درست شده است. خیلی‌ها به‌غلط خیال می‌کنند که آن ابر هم‌آن دیوار صوتی است. حتا توضیح وب‌گاه نیروی هوایی ایالات متحد، منبع اصلی عکس، غلط است. می‌خواهم در این پست بگویم که علت فیزیکی این پدیده چیست.

Read more

دی‌شب، با یکی از دوستان‌ام درباره‌ی زمان تحویل سال حرف می‌زدیم. دوست من به اشتباه خیال می‌کرد که لحظه‌ی تحویل سال در نقاط مختلف کره‌ی زمین متفاوت هست؛ در حالی که یک‌سان بودن تحویل سال در همه‌ی دنیا یکی از زیبایی‌های نوروز است. می‌خواهم در این پست به‌طور خلاصه بگویم که تحویل سال یعنی چه.

تحویل سال به‌طور خلاصه یعنی لحظه‌ای که کره‌ی زمین از نقطه‌ی برابران بهاری (Vernal Equinox) عبور کند. ولی این جمله خودش نیاز به توضیح بیش‌تر دارد، نه؟ پس بگذارید بیش‌تر توضیح بدهم.

همه‌ی ما می‌دانیم که ارتفاع خورشید در تابستان بالاتر، و در زمستان پایین‌تر است. ولی اگر روی خط استوا بایستید، اوضاع کمی فرق می‌کند. روی خط استوا، خورشید در ماه‌های مختلف سال بین شمال و جنوب در حرکت است. ولی دو بار در سال، خورشید نسبت به خط استوا در حالت عمود قرار می‌گیرد. به این دو اتفاق نوروز و مهرگان می‌گویند.

اگر بخواهم کمی دقیق‌تر بگویم، تحویل سال لحظه‌ای است که خورشید روی صفحه‌ی استوای کره‌ی زمین (Celestial Equator) قرار بگیرد. بنابراین تنها عامل تعیین کننده‌ی لحظه‌ی تحویل سال، موقعیت زمین نسبت به خورشید است. این که کجای کره‌ی زمین باشید هیچ ربطی به تحویل سال ندارد.

خوب است این را هم بگویم که چرا لحظه‌ی تحویل سال، هر بار ۶ ساعت جلوتر از سال قبل است. یک دور گردش زمین دور خورشید 365.25 روز است. آن 0.25 روز هر سال خودش را به‌صورت ۶ ساعت تغییر در لحظه‌ی تحویل سال نشان می‌دهد.

دوست دارم سال نو را هم از همین حالا تبریک بگم. امیدوارم سال خوبی برای همه باشد. گمان کنم پست بعدی را در سال جدید بنویسم.

تا حالا موج انفجار را دیده‌اید؟ اگر خوب به ویدیوی زیر نگاه کنید، در لحظه‌ای که اتوموبیل منفجر می‌شود، یک حباب بزرگ می‌بینید. این حباب که به سرعت بزرگ شده، از تصویر خارج می‌شود همان موج انفجار است.

منبع ویدیو: یوتیوب

نمی‌دانم داستان انحراف جزیی فضاپیماهای پایونیر ۱۰ و ۱۱ را شنیده‌اید یا نه؟ انحراف این دو فضاپیما سال‌هاست که به‌صورت یک معما باقی مانده است.

پری‌روز، دوم مارس، سی و پنج‌امین سال‌روز پرتاب فضاپیمای پایونی‌یر ۱۰ بود. یک سال بعد، فضاپیمای پایونی‌یر ۱۱ پرتاب شد. این دو اولین فضاپیماهای ساخت بشر بودند که به بیرون سامانه‌ی خورشیدی فرستاده شدند. پایو‌نی‌یر ۱۰ به مدت ۳۱ سال با زمین در ارتباط بود تا این که چهار سال پیش این ارتباط قطع شد و مأموریت پایونی‌یر تمام شد. اما اطلاعات دریافتی از این فضاپیما به‌مدت ۳۱ سال، حاوی یک نکته‌ی عجیب است.

شتاب فضاپیماهای پایو‌نی‌یر اندکی با چیزی که بر اساس محاسبات به‌دست می‌آید فرق دارد. به نظر می‌رسه که یک نیروی خیلی ضعیف و ناشناخته در حال کشیدن این دو فضاپیما به طرف خورشید است. البته این اختلاف شتاب خیلی ناچیز است و خیلی‌ها فکر می‌کردند که این اختلاف به‌خاطر خطای اندازه‌گیری سرعت فضاپیما هست. ولی هنوز جواب قانع‌کننده‌ای به‌دست نیامده است.

یک مشکل بزرگ در راه تحلیل داده‌های پایو‌نی‌یر، فرمت فایل‌هاست. چون این مأموریت ۳۱ سال طول کشیده و در این مدت سیستم‌های کامپیوتری بارها عوض شدند، داده‌های پایو‌نی‌یر با فرمت‌ها گوناگون ذخیره شده است. ولی ظاهرن یک داوطلب پیدا شده است که می‌خواهد داده‌های پایونی‌یر را بازیابی کند. ویکتور توت (Viktor Toth) یک برنامه‌نویس کانادایی است که می‌خواهد داده‌های قدیمی را بازیابی کند تا شاید به این وسیله راز پایو‌نی‌یر حل شود.

منبع: New Scientist