سیستم وبلاگ پارسی باکسسیستم مدیریت فروش هاست و دامینسایت شخصی محسن داوری برنامه نویس PHPهماهنگی با موتورهای جستجو , رنکینگ گوگل , google pagerank , page rank , seo , search

همه چیز درباره فناوری نانو | فناوری نانو

فناوری‌نانو واژه‌ای است کلی که به تمام فناوری‌های پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو اطلاق می‌شود. معمولاً منظور از مقیاس نانوابعادی در حدود 1nm تا 100nm می‌باشد. (1 نانومتر یک میلیاردیم متر است).
اولین جرقه فناوری نانو (البته در آن زمان هنوز به این نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد. در این سال ریچارد فاینمن طی یک سخنرانی با عنوان «فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد» ایده فناوری نانو را مطرح ساخت. وی این نظریه را ارائه داد که در آینده‌ای نزدیک می‌توانیم مولکول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقیم دستکاری کنیم.
واژه فناوری نانو اولین بار توسط نوریوتاینگوچی استاد دانشگاه علوم توکیو در سال 1974 بر زبانها جاری شد. او این واژه را برای توصیف ساخت مواد (وسایل) دقیقی که تلورانس ابعادی آنها در حد نانومتر می‌باشد، به کار برد. در سال 1986 این واژه توسط کی اریک درکسلر در کتابی تحت عنوان : «موتور آفرینش: آغاز دوران فناوری‌نانو»بازآفرینی و تعریف مجدد شد. وی این واژه را به شکل عمیق‌تری در رساله دکترای خود مورد بررسی قرار داده و بعدها آنرا در کتابی تحت عنوان «نانوسیستم‌ها ماشین‌های مولکولی چگونگی ساخت و محاسبات آنها» توسعه داد.

 

تعریف فناوری نانو از منابع مختلف

 

 

 

یک نانومتر یک هزارم میکرون است و اگر بخواهیم احساس فیزیکی نسبت به آن داشته باشیم می‌توان گفت که یک نانومتر 80000/1قطر موی انسان می‌باشد اما این تعریف مقیاس نانو، نمی تواند مقایسه درستی باشد چرا که ضخامت موی انسان با توجه خصوصیات فردی هرانسان از چند ده میکرومتر تا چند صدمیکرومتر متغیر می‌باشد.
بنابراین نیاز به یک استاندارد برای بیان مفهوم مقیاس نانو وجود دارد. با ایجاد ارتباط میان اندازه اتم‌ها و مقیاس نانو می‌توان یک نانومتر را راحت‌ترتصورکرد. یک نانومتر برابر قطر 10 اتم هیدروژن و یا 5 اتم سیلسیم می‌باشد. درک این موضوع برای افراد معمولی نیز راحت‌تر می‌باشد. علی‌رغم اینکه درک اندازه یک اتم برای افراد غیرعلمی ساده نمی‌باشد، با اینحال اندازه دقیق اتم برای فهماندن این مقیاس زیاد اهمیت ندارد. چیزی که با این تشابه مشخص می‌شود، این است که نانوفناوری

 

 

 

 

 

فناوری نانو عبارت است از هنر دستکاری مواد در مقیاس اتمی یا مولکولی و به خصوص ساخت قطعات و لوازم میکروسکوپی (مانند روبات‌های میکروسکپی)

 

فناوری نانو فناوری است که بر پایه دستکاری تک‌تک اتم‌ها و مولکول‌ها استوار است بدین منظور که بتوان ساختاری پیچیده را با خصوصیات اتمی تولید کرد.

 

تعریف فناوری نانو: توسعه و استفاده از ادوات و قطعاتی که اندازه آنها تنها چند نانومتر است. تحقیق بر روی قطعات و ادوات بسیار کوچک که خواصشان به خواص الکترونیکی این قطعات وابسته است و خواص الکتریکی آنها احتمالاً متأثر از حرکت تعداد معدودی الکترون در طی عملکرد قطعه می‌باشد. این ادوات، سریع‌تر از ادوات بزرگتر عمل می‌کنند. مسأله قابل توجه این است که می‌توان چنین ساختارهای در ابعاد مولکولی را به کمک انتخاب مناسب مراحل واکنش‌های شیمیایی تولید کرد. همچنین می‌توان چنین ساختارهایی را از طریق دستکاری اتم‌ها روی سطح به وسیله میکروسکوپ‌های نیروی اتمی بدست آورد.

 

شاخه‌ای از علوم که هدف نهایی آن کنترل بر روی تک‌تک اتم‌ها و مولکول‌ها می‌باشد تا بتوان به کمک آن تراشه‌های کامپیوتری و سایر ادواتی تولید کرد که هزاران بار کوچکتر از ادوات فعلی باشند که فناوری امروز امکان ساخت آنها را برای ما فراهم آورده است. در فناوری فعلی تولید مدارات نیمه هادی از روش لیتوگرافی برای ایجاد طرح مدار بر روی مواد نیمه هادی استفاده می‌شود. پیشرفت شگرفی که در لیتوگرافی طی 2 دهه اخیر رخ داده است به ما این امکان را می‌دهد که با بهره‌گیری از دستگاه‌های جدید بتوانیم مداراتی کوچکتر از 1 میکرون (1000 نانومتر) را تولید کنیم. البته باید توجه داشت که این مدارات هنوز از میلیون‌ها اتم تشکیل شده‌اند. بیشتر دانشمندان بر این باور هستند که لیتوگرافی به مرزهای محدودکننده فیزیکی خود نزدیک شده است. بنابر این برای کوچکتر کردن اندازه نیمه‌هادی‌ها می‌بایست از فناوری‌های جدیدی که می‌توانند تک‌تک اتم‌ها را سازماندهی کنند، استفاده کرد و طبعاً چنین فناوری جزء محدوده فناوری نانو محسوب می‌شود. اگر چه تحقیق در زمینه فناوری نانو به زمانی باز می‌گردد که ریچاردپی فاینمن طی سخنرانی کلاسیک خود در سال 1959 به این فناوری اشاره کرد اما عبارت فناوری نانو اولین بار توسط کی‌اریک درکسلر در سال 1986 در کتابی از وی با عنوان موتورهای آفرینش بسط داده شد. در مقالات و نوشته های عمومی واژه فناوری نانو گاهی به هر فرآیند کوچکتر از اندازه‌های میکرون اطلاق می‌گردد که می‌تواند فرآیند لیتوگرافی را نیز شامل شود. به خاطر همین بسیاری از دانشمندان هنگامی که می‌خواهند درباره فناوری نانو به معنی واقعی و علمی کلمه صحبت کنند از آن به عنوان فناوری نانومولکولی یاد می‌کنند که به معنی فناوری نانو در ابعاد مولکولی می‌باشد.

 

فناوری نانو که گاه به آن فناوری ساخت مولکولی نیز گفته می‌شود، شاخه‌ای از مهندسی است که با طراحی و ساخت مدارات الکترونیکی و اداوات مکانیکی بسیار کوچک (در ابعاد مولکولی) سر و کار دارد. پژوهشگاه فناوری نانو انگلستان تعریف فناوری نانو را بدین گونه بیان می‌کند: قلمروی از علم و فناوری که به ابعاد و تلورانس‌های 1/0 تا 100 نانو مترمی‌پردازد در جایی که این ابعاد و یا تلورانس‌ها بتوانند نقش مهمی در خواص قطعه ایفاء کنند.
بحث فناوری نانو اغلب مشابه بحث سیستم‌های میکرو مکانیکی- الکترونیکی می‌باشد(MEMS) .
در واقع فناوری نانو زیر مجموعه MEMS است و MEMS به فناوری‌های بزرگتر از ابعاد مولکولی (ابعاد نانو) نیز می‌پردازد.

 

نانوتکنولوژی چیست ؟
در حالی که تعاریف زیادی برای فناوری نانو وجود دارد ، ‌‌NNI تعریفی را برای فناوری نانو ارائه می دهد که در برگیرنده هر سه تعریف ذیل باشد.
1- توسعه فناوری و تحقیقات در سطوح اتمی ، مولکولی و یا ماکرومولکولی در مقیاس اندازه ای 1 تا 100 نانومتر.
2 - خلق و استفاده از ساختارها و ابزار و سیستمهایی که به خاطر اندازه کوچک یا حد میانه آنها، خواص و عملکرد نوینی دارند .
3 - توانایی کنترل یا دستکاری در سطوح اتمی .

 

 

 

عناصر پایه در فناوری نانو

 

 

 

تفاوت اصلی فناوری نانو با فناوری‌های دیگر در مقیاس مواد و ساختارهایی است که در این فناوری مورد استفاده قرار می‌گیرند. البته تنها کوچک بودن اندازه مد نظر نیست؛ بلکه زمانی که اندازه مواد دراین مقیاس قرار می‌گیرد، خصوصیات ذاتی آنها از جمله رنگ، استحکام، مقاومت خوردگی و ... تغییر می‌یابد. در حقیقت اگر بخواهیم تفاوت این فناوری را با فناوری‌های دیگر به صورت قابل ارزیابی بیان نماییم، می‌توانیم وجود "عناصر پایه" را به عنوان یک معیار ذکر کنیم. عناصر پایه در حقیقت همان عناصر نانومقیاسی هستند که خواص آنها در حالت نانومقیاس با خواص‌شان در مقیاس بزرگتر فرق می‌کند.

اولین و مهمترین عنصر پایه، نانوذره است. منظور از نانوذره، همانگونه که از نام آن مشخص است، ذراتی با ابعاد نانومتری در هر سه بعد می‌باشد. نانوذرات می‌توانند از مواد مختلفی تشکیل شوند، مانند نانوذرات فلزی، سرامیکی، ... .

 

دومین عنصر پایه، نانوکپسول است. همان طوری که از اسم آن مشخص است، کپسول‌های هستند که قطر نانومتری دارند و می‌توان مواد مورد نظر را درون آنها قرار داد و کپسوله کرد. سال‌هاست که نانوکپسول‌ها در طبیعت تولید می‌شوند؛ مولکول‌های موسوم به فسفولیپیدها که یک سر آنها آبگریز و سر دیگر آنها آبدوست است، وقتی در محیط آبی قرار می‌گیرند، خود به خود کپسول‌هایی را تشکیل می‌دهند که قسمت‌های آبگریز مولکول در درون آنها واقع می‌شود و از تماس با آب محافظت می‌شود. حالت برعکس نیز قابل تصور است.

 

 

 

عنصر پایه بعدی نانولوله کربنی است. این عنصر پایه در سال 1991 در شرکت NEC کشف شدند و در حقیقت لوله‌هایی از گرافیت می‌باشند. اگر صفحات گرافیت را پیچیده و به شکل لوله در بیاوریم، به نانولوله‌های کربنی می‌رسیم. این نانولوله‌ها دارای اشکال و اندازه‌های مختلفی هستند و می‌توانند تک دیواره یا چند دیواره باشند. این لوله‌ها خواص بسیار جالبی دارند که منجر به ایجاد کاربردهای جالب توجهی از آنها می‌شود.

 

کاربردهای فناوری نانو

 

 

 

در حقیقت کاربرد فناوری نانو از کاربرد عناصر پایه نشأت می‌گیرد. هر کدام از این عناصر پایه، ویژگی‌های خاصی دارند که استفاده از آنها در زمینه‌های مختلف، موجب ایجاد خواص جالبی می‌گردد. مثلاً از جمله کاربردهای نانوذرات می‌توان به دارورسانی هدفمند و ساده، بانداژهای بی‌نیاز از تجدید، شناسایی زود هنگام و بی‌ضرر سلول‌های سرطانی، و تجزیه آلاینده‌های محیط زیست اشاره کرد. همچنین نانولوله‌های کربنی دارای کاربردهای متنوعی می‌باشند که موارد زیر را می‌توان ذکر کرد:
  

• تصویر برداری زیستی دقیق

  

• حسگرهای شیمیایی و زیستی قابل اطمینان و دارای عمر طولانی

  

• شناسایی و جداسازی کاملاً اختصاصی DNA

  

• ژن‌درمانی که از طریق انتقال ژن به درون سلول توسط نانولوله‌ها صورت می‌پذیرد.

   • از بین بردن باکتری‌ها

 

 

 

منبع:ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

                     

                                   

مقدمه

 

 

 

هر وسیله جدیدی که اولین بار با آن رو به رو می شوید و می خواهید با آن کار کنید، هیجانی توأم با کمی ترس در شما به وجود می آورد. ترسی که نشانه نا آشنایی شما با آن وسیله است و اینکه چگونه باید از آن استفاده کرد. اگر هیچ راهنمایی در دسترس نباشد، این ترس کم کم جای خود را به نا امیدی یا حتی از آن بدتر به دلزدگی میدهد. اولین تلسکوپی هم که خریدید یا با آن روبه رو شدید از این قاعده مستثنی نیست. به همین دلیل قبل از اینکه بگوییم چگونه از تلسکوپ استفاده کنید بهتر است اول کمی با این وسایل آشنا شوید. تلسکوپ در واقع یک دوربین معمولی است که برای رصد اجرام سماوی تغییراتی در آن ایجاد شده است و مانند تمام وسایل دیگری که در روز با آنها سروکار داریم دارای انواع و کاربردهای مختلف است. بجز جزئیاتی که به ساختمان و اصول کار این وسایل مربوط می شود وجه تمایز تلسکوپها، توان تفکیک و توان آشکار سازی اجسام کم نورتر است. اینکه این تلسکوپ بزرگنمایی اش چقدر است یا تصویر را چقدر جلو می آورد، جملاتی اشتباهند .چون بزرگنمایی با تعویض چشمی یا استفاده از بعضی وسایل کمکی کم یا زیاد می شود. از نظر ساختار نیز تلسکوپها تفاوتهای اساسی با هم دارند.

 

انواع تلسکوپها

 

تلسکوپهایی که با نور مرئی کار می کنند به سه دسته کلی شکستی، بازتابی و بازتابی ـ شکستی تقسیم میشوند. هر کدام از این گروه ها خود به چند دسته دیگر تقسیم می شوند که در نهایت شما را در مقابل تعداد زیادی تلسکوپ قرار می دهد. نترسید در عمل فقط چند نمونه تلسکوپ برای استفاده های آماتوری تولید و به بازارعرضه می شود و متأسفانه در بازاری مثل بازارکشور ما عملاً انتخابهای شما بسیار محدودتر هم می شود. با وجود این فکر می کنم آشنایی با آنها برای همه ما مفید باشد.

 

تلسکوپهای شکستی

 

 

 

این نوع تلسکوپها از نظر ساختار تنوعی ندارند. همان طور که درکتابهای دوره های مختلف تحصیلی نوشته شده است، این تلسکوپها از یک عدسی شیئی و یک عدسی چشمی تشکیل شده اند. اما هر چه هست زیر سر عدسی شیئی است. هر چه عیب هایی مانند کج نمایی کروی، کج نمایی رنگی، آستیگماتیسم و چند عیب ریز و درشت دیگر در عدسی اصلی کمتر باشد تلسکوپ بهتر و در نتیجه قیمت آن گرانتر است. در این نوع تلسکوپها با دو اصطلاح آکروماتیک (Achromatic) یا بدون رنگ و آپوکروماتیک (Apochromatic) یا بدون رنگ تصحیح شده رو به رو می شویم. اصطلاح دوم بیشتر از آنکه جنبه فنی داشته باشد، تجاری است. البته نه به معنای واقعی کاملاً تجاری.

 

عدسیهای شیئی آپوکروماتیک معمولاً از سه قطعه و آکروماتیک از دو قطعه شیشه به هم چسبیده ولی با جنسهای متفاوت تشکیل شده اند. در تلسکوپهایی که ازعدسی آپوکروماتیک استفاده می کنند عیبهای معمول عدسیها به نحو چشمگیری کاهش پیدا کرده اند و این کم شدن عیب ها به معنای کار بسیار زیاد روی عدسیها هنگام طراحی، تراش و پوشش دادن است. به همین دلیل است که می بینیم دو تلسکوپ شکستی که ظاهراً تفاوتی با هم ندارند از نظر کیفیت و صد البته قیمت اصلاً با هم قابل قیاس نیستند

 

 

تلسکوپهای بازتابی

 

این نوع تلسکوپها بسیار متنوع اند و همگی بر اساس انعکاس نور از یک آینه مقعر طراحی می شوند. اولین نمونه از یک تلسکوپ بازتابی را فردی بنام جیمز گریگوری اهل اسکاتلند در سال 1663 میلادی طراحی کرد و نیوتن در واقع 9 سال پس از وی ساده ترین نوع تلسکوپ بازتابی را طراحی نمود و ساخت. بعدها این نمونه از تلسکوپها را به نام مخترعین یا سازندگان آنها نامگذاری کردند و ما قصد داریم برای معرفی این نوع از تسکوپها در ابتدا به سراغ ساده ترین نوع برویم.

 

تلسکوپ نیوتونی

 

 

 

ساده ترین نوع تلسکوپ چه از نظر قوانین نورشناسی و چه طراحی و ساخت، تلسکوپ نیوتونی است. این تلسکوپ از یک آینه مقعر (که هر چه شکل آن به یک سهمی دوار نزدیکتر باشد کیفیتش بهتر است)، یک آینه تخت و یک عدسی چشمی تشکیل شده است. نکته بسیار مهمی که در این تلسکوپ و سایر تلسکوپهای بازتابی باید به آن توجه کرد آینه مقعر اصلی است. شکل، پوشش سطحی و جنس آینه نقش تعیین کننده ای در کیفیت تصویر دارد. موادی مانند فلزات یا پلاستیکها به دلیل خواصی که دارند کارآیی لازم و مفیدی برای ساخت آینه ندارند.

 

 

تلسکوپ کاسگرین

 

 

خروج نور از کنار بدنه تلسکوپهای نیوتونی کار رصد با آنها را کمی مشکل می کند. از طرف دیگر هر چه فاصله کانونی آینه بزرگتر باشد طول لوله تلسکوپ هم بزرگتر می شود، که این به معنای سنگینتر و مشکلتر شدن استقرار و هدایت تلسکوپ است. برای حل این مسئله طرحهای زیادی داده شده است که یکی از آنها طرح تلسکوپ کاسگرین است. تلسکوپ کاسگرین شامل یک آینه مقعر با سوراخ مرکزی، یک آینه محدب کوچکتر که قبل از نقطه کانون آینه اولیه قرار می گیرد و یک عدسی چشمی میباشد.

 

طول لوله این تلسکوپها بسیارکوتاه است و از این رو برای رصدهای بیرون از شهر و حمل و نقل، بسیار مناسب اند. این نوع تلسکوپها معمولاً عیب کج نمایی کروی و آستیگماتیسم دارند. نمونه دیگری از این نوع تلسکوپ که به نام ریچی ـ کِرتین مشهور است این عیب ها را تا حد زیادی رفع کرده است.

 

   

 

 

تلسکوپ کوده

 

با تغییر وضعیت تلسکوپ بازتابی (جهت آن) چشمی تلسکوپ هم در وضعیتهای مختلف قرار می گیرد. این مسئله شاید برای تلسکوپهای کوچک و متوسط قابل حل باشد ولی فکر کنید اگر برای تعقیب یک جسم مجبور باشید از یک نردبان استفاده کنید آنوقت چقدر رصد کردن مشکل می شود! به خصوص اگر بخواهید تجهیزاتی سنگین و بزرگ (مثلاً یک طیف نگار) هم به تلسکوپ وصل کنید. برای حل این مشکل باید کاری کرد که محل خروج نور به وضعیت نشانه روی تلسکوپ وابسته نباشد. به همین دلیل سیستم کوده به وجود آمد و هم اکنون بسیاری از تلسکوپهای بزرگ جهان از آن بهره می برند. البته چند نوع تلسکوپ کوچک آماتوری هم با این سیستم طراحی شده اند که عرضه شان در بازار بسیار محدود است.

 

تلسکوپهای شکستی- بازتابی (کاتادیوپتریک)

 

شاید انتخاب این نام برای این نوع تلسکوپها مناسب نباشد ولی چون به هر حال از یک عدسی و یک آینه به صورت همزمان برای تشکیل تصویر استفاده می شود، این نام را روی آنها گذاشتیم. این عدسی برای تصحیح عیب های کج نمایی کروی و آستیگماتیسم طراحی می شوند چون ساخت آینه های بدون عیب های ذکر شده واقعاً کار مشکلی است.

 

عدسی یا تیغه اشمیت

 

یکی از راههای تصحیح عیب های آینه اولیه تلسکوپهای بازتابی، شکستی و شکستی- بازتابی قرار دادن تیغه ای شیشه ای با شکلی خاص است که انحناهای سطحش متناسب با شکل آینه اصلی است. به این عدسی یا تیغه، تیغه اشمیت می گویند. ترکیب این تیغه با تلسکوپهای بازتابی، نمونه هایی از تلسکوپ را به وجود می آورد که به آن اشمیت- کاسگرین، اشمیت- نیوتونی یا ... می گویند. البته از این بین اشمیت- کاسگرین، یکی از متداولترین و مشهورترین نوع تلسکوپهای آماتوری امروزی است.

 

 

 استقرار

 

این از انواع تلسکوپها، ولی این وسایل باید روی وسیله ای قرار گیرند تا بتوان آنها را به جهات مختلف نشانه رفت. به این وسایل پایه و استقرار می گویند. پایه ممکن است از جنس فلز یا چوب باشد و قابلیت تحرک هم داشته باشد که به این پایه ها، پایه های متحرک میگویند و یا میتواند از جنس فلز یا بتون باشد که بطور ثابت بر روی زمین نصب میشود که به این مدلها، پایه های ثابت گفته میشود. سه پایه ها زیاد متنوع نیستند اما استقرارها از تنوع بیشتری برخوردارند. به طورکلی استقرارها به دو دسته سمت- ارتفاعی و استوایی تقسیم می شوند و هر کدام از آنها نیز به چند زیرگروه تقسیم میشوند.

 

استقرار سمت- ارتفاعی

 

سه پایه دوربین های عکاسی مثال بسیار خوبی از استقرار سمت- ارتفاعی است. در این نوع استقرار، تلسکوپ توانایی حرکت 360 درجه در سمت (افق دور تا دور شما) و 180 درجه (از0 تا 90 درجه و برعکس) در ارتفاع را دارد. مشکل اصلی این استقرار هنگامی مشخص می شود که بخواهید با آن رصد کنید. چون برای خنثی کردن حرکت زمین و اینکه جسم مورد نظرتان همیشه در چشمی باشد باید لحظه به لحظه تلسکوپ را در دو محور حرکت بدهید و این کار در بزرگنمایی های زیاد دردسر آفرین است. ولی از نگاه دیگر چون استفاده از آن ساده است و احتیاجی به تنظیم اولیه ندارد برای مبتدیان بسیار مناسب است.

 

 

 

یکی دیگر از انواع استقرارها، استقرار سمت- ارتفاعی تلسکوپهای دابسونی هستند. جان دابسون، طراح این نوع پایه ها، خود یکی از بزرگترین و معروفترین افرادی است است که تلاش فراوانی برای همگانی کردن علم و به خصوص علم نجوم کرده است. این پایه ها علاوه بر سهولت استفاده، بسیار ارزان قیمت هستند و با تلسکوپهای نیوتونی استفاده می شوند. متأسفانه این نوع پایه در ایران شناخته شده نیست و تاکنون کمتر کسی از این نوع استقرار استفاده کرده است.

 

 

استقرار استوایی

 

اگر یکی از محورهای استقرار تلسکوپ (محور بعد) را به گونه ای تنظیم کنیم که در امتداد محور زمین قرار گیرد به صورتی که تلسکوپ بتواند به آسانی حول این محور بچرخد، می توان چرخش زمین به دور خود را فقط با چرخش یک محور خنثی کرد. به این نوع استقرار، استقرار استوایی می گوییم که خود به سه دسته اصلی: آلمانی، چنگالی و انگلیسی تقسیم می شوند. استقرارهای آلمانی که خود چندین نوع را شامل می شود، به صورت گسترده در تلسکوپهای آماتوری کوچک و متوسط و استقرار چنگالی در تلسکوپهای بازتابی آماتوری متوسط  و بزرگ و حرفه ای استفاده می شوند. ولی استقرار انگلیسی فقط در تلسکوپهای بزرگی مانند تلسکوپ هیل (تلسکوپ 5 متری رصدخانه مونت پالومار در آمریکا) استفاده شده است.

 

 

وسایل جانبی

 

 

 

وسایل جانبی، ابزارهای متعددی هستند که می توان به کمک آنها از تلسکوپ استفاده بهتری کرد و یا کارهای دیگری بجز رصد مستقیم با آن انجام داد. عمومی ترین این وسایل عبارتند از:

 

• چشمی

   

 

 

چشمی ها وسایلی هستند که به کمک آنها می توان تصاویری را که تلسکوپ تشکیل می دهد، دید. این وسایل از تنوع بسیار زیادی برخوردارند و معرفی آنها خود یک مقاله مفصل را می طلبد. ولی نکته مهمی که در انتخاب چشمی باید در نظر بگیرید این است که فاصله کانونی اش باید در حدی باشد که در محدوده حداقل و حداکثر بزرگنمایی تلسکوپ جا گیرد. چون چشمی هایی که تصویری بزرگتر از آن حد به وجود می آورند، اصلاً تصویر خوب و قابل رؤیتی نیست.

 

رابطه تقریبیD  8/27 ≥ بزرگنمایی که D قطر شیئی (یا آینه اصلی) بر حسب میلی متر است می تواند به شما در محاسبه انتخاب چشمی مناسب کمک کند. در ضمن بزرگنمایی از رابطه:

 

فاصله کانونی چشمی/ فاصله کانونی شیئی = بزرگنمایی

 

حساب می شود. فواصل کانونی داخل رابطه هر دو بر حسب میلیمترند. چشمی های میکرومتردار و چشمی های چراغ دار مدرج هم از انواع چشمی ها هستند که برای طرحهای رصدی آماتوری و جدی بسیار کارآمدند.

 

• عدسی بارلو

   

گاهی برای عکاسی یا رصد مستقیم احتیاج به بزرگنمایی های زیاد دارید. در این هنگام می توانید از چشمیهای با فاصله کانونی کم و یا از وسایلی که بزرگنمایی را با ضریبی معین افزایش می دهند، استفاده کنید. این وسایل را بارلو می گویند و ضریب بزرگنمایی آنها معمولاً بین 5/1 تا 4 برابر است. استفاده از بارلو برای رصد مستقیم توصیه نمی شود ولی داشتن آن بهتر از نداشتنش است.

 

• صافی

   

 

 

این ابزارها از تنوع زیادی برخوردارند، صافی های رنگی، صافی های پولاروید (قطبی کننده)، صافی هایی که نور مزاحم شهر را کاهش می دهند و ... . استفاده از صافی ها بسته به نیاز شماست و هیچ توصیه ای در مورد آن نمیتوان کرد. بعضی از صافی ها روی چشمی نصب می شوند و بعضی دیگر روی دهانه ورودی نور به تلسکوپ. فقط این نکته را به یاد داشته باشید که صافی خورشیدی بهتر است از نمونه هائی باشد که روی دهانه ورودی نور نصب می شود.

 

• چپقی

   

این وسایل به دو دسته آینه ای و منشوری تقسیم می شوند و فقط برای تغییر زاویه خروج نور استفاده میشوند. چپقی ها معمولاً بین خروجی نور در تلسکوپ و چشمی سوار می شوند و باعث سهولت استفاده از چشمی میشوند.

 

• مستقیم کننده

   

این وسایل کمتر به درد منجمان می خورد و بیشتر برای دیدن مناظر زمینی استفاده می شود و کار آن مستقیم کردن تصویر معکوسی است که در چشمی تلسکوپ تشکیل می شود. این وسایل به دو دسته منشوری و عدسی دار تقسیم می شوند که نوع دوم در اصل یک بارلو هم هست.

 

• وسایل کمکی عکاسی

   

این وسایل هم تنوع زیادی دارند و برای اتصال دوربین عکاسی به تلسکوپ ساخته شده اند:

 

پایه سوار تلسکوپ ( Piggy Back ) : این وسیله کارش اتصال بدنه دوربین به بدنه اصلی تلسکوپ است تا به کمک استقرار تلسکوپ و در صورت امکان با موتور ردیاب تلسکوپ، دوربین برای مدت زیادی (زمان نوردهی) بتواند هدف خود را دنبال کند.

 

حلقه T  (T-Ring): که بر خلاف اسمش کمتر شبیه به حرف T است و کار آن تبدیل کردن دهانه مخصوص نصب عدسی روی دوربین (که برای هر دوربین متفاوت است) به استاندارد رایج تلسکوپها و وسایل جانبی آنها است. هر دوربین فارغ از نوع تلسکوپ برای خود یک حلقه T  دارد. به عنوان مثال حلقه تی نیکون یا پنتاکس.

 

آداپتور (T-Adaptor) : آداپتور برای افزایش فاصله بین دوربین و تلسکوپ و قرار دادن وسایل کمکی بین دوربین و تلسکوپ (مثل چشمی یا فیلتر) استفاده می شود. این وسیله برای هر تلسکوپی که دهانه خارجی نور یکسانی داشته باشد قابل استفاده است.

 

لوله افزایش دهندهExtender tube) ) : برای افزایش فاصله بین دوربین و تلسکوپ و قرار دادن وسایل کمکی مثل چشمی بین دوربین و تلسکوپ استفاده می شود.

 

خوب، هر چه در مورد تلسکوپ گفتیم کافی است. این اطلاعات برای شناخت مقدماتی و اولیه شما از این وسایل مهم نجومی بود. این که کدام نوع تلسکوپ خوب است یا کدام مناسب نیست، بسته به نیاز، نوع کار و بودجه ای است که برای خرید تلسکوپ در نظر گرفته اید. ما توصیه می کنیم که هنگام خرید حتماً از یک مشاور کمک بگیرید.

 

همیشه ارزان خریدن به نفع آدم تمام نمی شود!

 

نصب تلسکوپ

 

بعد از خرید تلسکوپ می خواهید کار رصد را شروع کنید در جعبه را باز می کنید و با یک سری وسایل و ابزارهای مختلف روبرو می شوید. برای اینکه این وسایل به یک تلسکوپ آماده برای رصد تبدیل شود، باید آنها را به هم وصل کرد. اینکه چطور باید آنها را به هم وصل کرد بسته به نوع و مدل تلسکوپ دارد. از این رو یا باید از یک کارشناس کمک بگیرید یا کتابچه راهنمای آن را بدقت مطالعه کنید. ولی به طور کلی در تمام تلسکوپها چه از نوع بازتابی و یا شکستی و چه با استقرار سمت - ارتفاعی و یا استوایی این مراحل را باید به ترتیب انجام دهید:

 

1- نصب پایه

 

2- اگر استقرار از پایه جدا باشد باید آنرا روی پایه نصب نمود.

 

3- نصب تلسکوپ روی استقرار

 

4- نصب جوینده (جوینده دوربین کوچکی است که به شما در نشانه روی به سوی جرم خاصی کمک می کند)

 

5- نصب چشمی

 

6- هم خط کردن جوینده با تلسکوپ

 

7- اگر پایه و استقرار به تنظیم احتیاج داشته باشند ( مثل استقرارهای استوایی) تنظیم کردن آنها.

 

توضیحات فوق هر چند خلاصه بود اما بهتر است بعضی از مراحل را بیشتر توضیح دهیم.

 

 

نصب جوینده:

 

جوینده یا منظریاب، دوربین کوچکی است با بزرگنمایی کم و میدان دید وسیع که به رصدکننده این امکان را می دهد که جسم مورد نظر خود را راحتتر پیدا کند. چون بزرگنمایی تلسکوپها معمولاً زیاد است، پیدا کردن و نشانه روی آن روی جسمی خاص بخصوص برای افراد کم تجربه کار مشکلی است. به همین دلیل جوینده ها با بزرگنمایی کم (حتی در بعضی از نمونه ها بدون بزرگنمایی) به کمک شما می آیند. در چشمی جوینده ها علائمی (به عنوان مثال یک بعلاوه) تعبیه شده است که اگر جسم در مرکز آن علامت قرار گیرد، حتی در چشمی تلسکوپ هم دیده می شود ولی به شرطی که این دو با هم، همخط باشند. همخط بودن تلسکوپ با منظریاب به این معنی است که محور نوری هر دو با هم موازی باشند. در بعضی از نمونه ها که جوینده به صورت ثابت روی تلسکوپ نصب شده است، این هم خط شدن در کارخانه سازنده انجام می شود ولی در نمونه هایی که منظریاب قابل نصب و تعویض است این کار را شما باید انجام دهید.

 

لابد میپرسید چگونه؟

 

یک چشمی با بزرگنمایی متوسط یا کم بردارید و در جای چشمی تلسکوپ قرار کنید. پایه نگهدارنده جوینده را در سر جای خود محکم کنید و سپس جوینده را داخل پایه نصب کنید. 3 یا 6 پیچ وظیفه نگهداشتن جوینده و تنظیم آن را بر عهده دارند. این پیچها را آن قدر بپیچانید تا جوینده در جای خود ثابت و محکم شود. حال بدون استفاده از جوینده تلسکوپ را روی جسمی دور (هر چه دورتر باشد بهتر است) نشانه بروید. طوری که در مرکز دید شما قرار گیرد. حال اگر با جوینده به موضوع انتخابی نگاه کنید می بینید که در یکی از گوشه های منظر یاب دیده می شود. با تغییر دادن وضعیت آن 3 یا 6 پیچی که قبلاً گفتیم، کاری کنید که جسم دقیقاً در مرکز علامت بعلاوه جوینده قرار گیرد (تلسکوپ در حین این کار نباید حرکت کند). تا اینجا جوینده با تلسکوپ تا حد زیادی همخط شده است. برای تنظیم دقیقتر، همین کار را با یک ستاره پر نور انجام دهید ولی خیلی سریع، چون اگر تلسکوپ شما موتور نداشته باشد ستاره در مدت زمان کوتاهی از میدان دید تلسکوپ خارج خواهد شد. اگر این کار را با ستاره قطبی انجام دهید بهتر  است، چون که جابجا نمی شود.

 

تنظیم کردن پایه و استقرار

 

اگر تلسکوپ شما استقرار سمت- ارتفاعی دارد، تنها کاری که باید انجام دهید تنظیم درجه ارتفاع پایه است ولی در استقرارهای استوایی کار کمی مشکلتر است. در این نوع استقرارها محور اصلی تلسکوپ باید با محور چرخش زمین بدور خود موازی شود. این کار را قطبی کردن می گویند.

 

 

برای قطبی کردن تلسکوپ بهتر است در ابتدا از کسی که در این زمینه تجربه دارد کمک بگیرید. ولی به صورت خلاصه (و البته غیر دقیق) می توان به این صورت عمل کرد که اول پیچ تنظیم عرض جغرافیایی را شل کنید و محور اصلی استقرار را روی عرض جغرافیایی محل رصد تنظیم کنید (یک شاخص مدرج روی استقرار به همین منظور ساخته شده است). حال بدون اینکه با پیچهای حرکتی تلسکوپ آن را جابجا کنید ، پایه تلسکوپ را آنقدر بچرخانید تا رو به شمال بایستد. دراین حالت باید لوله تلسکوپ با محور اصلی استقرار در یک جهت باشند. یک چشمی با بزرگنمایی متوسط در جای چشمی بگذارید. باید ستاره قطبی را در مرکز چشمی ببینید. اگر نبود تلسکوپ و پایه را ( هر دو با هم) آنقدر بچرخانید تا ستاره قطبی در مرکز میدان دید چشمی شما قرار گیرد. اکنون تلسکوپ به صورت تقریبی قطبی شده است. البته بعضی از تلسکوپها یک سری وسایل کمکی دارند که این کار را ساده تر می کند. به هر صورت برای اولین بار قطبی کردن، کمک گرفتن از یک متخصص یا یک فرد با تجربه در این زمینه ضروری است. مثل اینکه تمام کارهای اولیه را انجام دادیم، حال نوبت کار اصلی است.

 

بیائید رصد کنیم:

 

 

 

تلسکوپ آماده کار است. با یک چشمی با بزرگنمایی کم شروع کنید. در جوینده، جسم مورد نظر را پیدا کنید. آن را در مرکز جوینده قرار دهید و پیچهای اصلی بعد و میل (یا سمت و ارتفاع) را کمی محکم کنید. حال در چشمی دنبال جسم بگردید. آنقدر تلسکوپ را جابجا کنید تا جسم در مرکز چشمی قرار گیرد. حالا اگر بخواهید میتوانید چشمی را با یک چشمی با بزرگنمایی بیشتر عوض کنید و باز هم سعی کنید جسم در مرکز میدان دید قرار گیرد. می دانیم که اولین تجربه، شما را شگفت زده می کند ولی این نکته را بخاطر بسپارید که ستاره ها حتی با بزرگترین تلسکوپهای جهان هم به صورت یک نقطه روشن دیده می شوند و سحابی ها و کهکشانها هم به صورت توده ای ابر مانند. راستی این نکته را هم فراموش نکنید که قبل شروع کار با تلسکوپ کنید بهتر است با آسمان شب و صورتهای فلکی آشنائی بیشتری پیدا کنید و ستارگان و اجرام مهم هر صورت فلکی را بشناسید. انجام این کار با نقشه ها و اطلسهای ستاره ای امکان پذیر است و شما که میخواهید در آسمان سیر کنید می بایست طرز کار با نقشه ها را هم یاد بگیرید.

 

چند نکته مهم:

 

 

 

• تلسکوپ وسیله ای حساس است. به همین دلیل در کار کردن با آن باید دقت زیادی کرد. یک ضربه کافی است تا یک تلسکوپ اشمیت کاسگرین گران قیمت به آینه دق تبدیل شود. به هیچ وجه برا ی تمیز کردن سطوح نوری چه آینه، چه عدسی و چه چشمی از وسایلی مانند دستمال کاغذی یا پارچه های معمولی استفاده نکنید. در این میان آینه های تلسکوپ حساسیت ریادی دارند و حتماً باید با شیوه ای مخصوص آنها را تمیز و گردزدائی نمود.

 

• در داخل تلسکوپ و چشمی بجز چند تیغه فلزی، آینه و عدسی چیز دیگری وجود ندارد. از باز کردن آنها جداً خودداری کنید چون تنظیم و همخط سازی تلسکوپ شما به هم میخورد.

 

• اگر تلسکوپی بازتابی یا شکستی- بازتابی دارید و هر کاری می کنید تصویر واضح نمی شود احتمالاً تلسکوپ از حالت هم محوری خارج شده است.

 

• اگر تلسکوپ شما موتور ردیاب دارد، پیش از روشن کردن آن از متعادل بودن تلسکوپ روی استقرار (بالانس وزن) مطمئن باشید. چون فشار بیش از حد به موتور باعث آسیب دیدن آن می شود.

 

• برای رصد خورشید حتماً از فیلترهای مطمئن و مناسب استفاده کنید و در طول روز تلسکوپ را هرگز بدون فیلتر به سمت خورشید نبرید.

 

 

نظریه تار | کوانتوم

                                             

گرانش کوانتومی(مختصری بر نظریه تار یا ابر ریسمان)

در ابتدای قرن بیستم دو نظریه ی مهم در فیزیک پایه گذاری شد، مکانیک کوانتومی و نظریه نسبیت. بر خلاف موفقیت های فراوانی که هر کدام از این نظریه ها به طور جداگانه بدست آوردند، با یکدیگر ناسازگار به نظر می رسیدند. این تناقض در قلب فیزیک نظری همچنان یکی از جنجالی ترین مطالب علم است.

نظریه نسبیت عام در محاسبه ی دقیق گرانش موفق عمل می کند. اگر در میدان گرانش، مکانیک کوانتومی را به کار بگیریم، به گرانش کوانتومی دست می یابیم. در نگاه اول ساختن نظریه گرانش کوانتومی مشکل تر از نظریه ی الکترو دینامیک کوانتومی به نظر نمی رسید. الکترو دینامیک کوانتومی نیم قرن پیش ابداع شد. اساس QED یا همان الکترو دینامیک کوانتومی توصیف نیروهای الکترو مغناطیسی بر حسب تبادل ذراتی است که آنها را فوتون می نامیم. به عبارت دیگر فوتون کوانتای میدان الکترومغناطیس است. این فوتون ها گسیل شده و بلافاصله جذب می شوند. در نتیجه گسیل و جذب فوتون ها انرژی و تکانه ذرات ثابت نمی ماند. بنابر این دافعه ی الکتروستاتیک بین دو الکترون را می توان در نتیجه ی گسیل فوتون از یک الکترون و جذب آن توسط الکترون دیگر دانست.

به طور مشابه می توان جاذبه ی گرانشی بین دو جسم را در نتیجه ی تبادل گراویتون ، یعنی کوانتای میدان گرانشی ، دانست. این واقیعت که تا کنون گراویتون توسط هیچ وسیله ای آشکار نشده است، چندان تعجب آور نیست، چون نیروی گرانشی بسیار ضعیف تر از نیروهای مغناطیسی و الکتریکی است. ثابت می شود که تبادل گراویتون بین جرم های نقطه ای باعث ایجاد میدان گرانشی با قانون معروف عکس مجذور فاصله می شود.

 

اما هنگامی که فرآیند های پیچیده تر ، که در آنها تعداد زیادی گراویتون وجود دارند، در نظر گرفته می شود مشکلی به وجود می آید. یک فرق مهم بین میدان گرانشی و الکترومغناطیسی وجود دارد. میدان گرانشی غیر خطی است. این غیر خطی بودن از آنجا ناشی می شود که میدان گرانشی شامل انرژی است و این انرژی دارای معادل جرم است که میان ان جرم ها مجددا نیروی گرانشی وجود دارد. به زبان کوانتومی این مطلب بر این نکته دلالت دارد که گراویتون ها با گراویتون های دیگر اندرکنش می کنند، در حالی که فوتون ها با بارهای الکتریکی و جریان ها اندرکنش دارند و با هیچ فوتون دیگری اندرکنش ندارند. چون بین گراویتون ها اندرکنش وجود دارد می توان گفت که ذرات مادی با شبکه ی پیچیده ای از گراویتون ها احاطه شده است که حلقه های بسته ای را تشکیل می دهند، مانند یک درخت پر از شاخ و برگ.

در نظریه میدان کوانتومی حلقه های بسته نشانه ی درد سر می باشند و موجب تولید جواب های بی نهایت در محاسبه ی فرآیند های فیزیکی می شوند.در QED  این مسئله هنگامی به وجود می آید که یک الکترون فوتونی را گسیل و مجددا جذب کند. بی نهایت های بدست آمده را با یک روش ریاضی با نام «باز بهنجارش» بر طرف می کنند. اگر این روش به درستی به کار گرفته شود، جواب های قابل قبولی به دست می آید.چون در QED  جواب های بی نهایت را می توان با این روش مشخص برداشت به ان یک نظریه ی «باز بهنجار پذیر» می گویند. روش یاد شده مجمو عه ای از اعمال ریاضی است که برای برداشتن بی نهایت ها کافی است.

متاسفانه هنگامی که مکانیک کوانتومی را در نسبیت عام به کار می گیریم چنین روشی وجود ندارد. بنابر این در این حالت نظریه بازبهنجار نا پذیر است. هر فرآیند شامل حلقه های بسته ی بیشتر و بیشتری از گراویتون ها خواهد بود که موجب جملات بی نهایت بیشتری می شوند . وجود این جملات بی نهایت باعث می شود نظریه گرانش کوانتومی برای بررسی اکثر پدیده های طبیعی بی استفاده شود و این فکر را بوجود آورد که چیزی اساسا در نظریه ی نسبیت عام یا مکانیک کوانتومی و یا هردو غلط است.

در چند دهه ی گذشته تلاش های زیادی برای گریز از بازبهنجارناپذیری در گرانش کوانتومی شده است.  برجسته ترین آنها نظریه « تار» یا « ابر ریسمان» است. این نظریه بر این فرض بنا شده است که کوچکترین چیزی که دنیای فیزیکی از آن ساخته شده است ذرات نیستند، بلکه تارهایی می باشند که 20^10 بار کوچکتر از هسته ی اتم هستند.مدهای ارتعاشی مختلف این تارها را می توان به ذرات گوناگونی مانند الکترون ها ، کوارک ها، نوتریون ها، فوتون ها، گراویتون ها و دیگر ذرات نسبت داد. بین تار ها مانند ذرات اندرکنش وجود دارد، اما وقتی فرآیندهایی که شامل حلقه های بسته باشند مورد امتحان قرا گیرند، جواب هایی که بدست می آیند دیگر بی نهایت نیست.

مقیاس انرژی ها در نظریه تار از مرتبه ی (بخوانید گیگا الکترون ولت) 19^10Gev است. این انرژی 17^10 بار بیشتر از انرژی است که در حال حاظر بزرگترین شتاب دهنده های ذرات می توانند تولید کنند.بنابر این به نظر می رسد که مشاهده ی ساختار ریسمانی ماده غیر ممکن باشد. فیزیک دانان نظری امید دارند که در حد انرژی های کمتر و قابل دسترس بتوانند نظریه های فیزیکی آشنا تر مانند نسبیت عام، الکترومغناطیس،نیروهای ضعیف و قوی هسته ای و ذرات بنیادی آشنا را به عنوان تقریبی از نظریه تار بیرون بکشند. بنابر این نظریه ابر ریسمان یک توصیف پذیرفته شده از گرانش کوانتومی نیست، بلکه تلاشی برای وحدت نیرو ها و ذرات بنیادی است که آلبرت انبشتین آرزوی تحقق آن را داشت.

متاسفانه تا کنون نظریه تار واحدی وجود ندارد و همچنین حد پایین انرژی واحدی نیز برآورده نشده است.

برای مدت ها این مسئله مانند یک مانع بزرگ می نمود اما در سال های اخیر یک راهکار ریاضی مجرد با نام « نظریه ی M» ساخته شده است و معلوم شده است که این نظریه، نظریات ابر ریسمان کوناگون را در بر می گیرد.

هنوز زود است که گفته شود نظریه ی M  در نهایت بین گرانش و کوانتوم آشتی ایجاد کند ، ولی اگر این نظریه مطابق انتظارات باشد می بایست واقعیت های بنیادی دنیای فیزیک را توضیح دهد. به عنوان مثال فضا- زمان چهار بعدی می باسیت از نظریه بیرون آید ، بدون آنکه خودمان آن را به نظریه بیفزاییم. نیروها و ذرات طبیعت نیز می بایست بر اساس خواص کلیدی شان مانند قدرت اندرکنش ها و جرم هایشان توضیح داده شوند. به هر صورت تا زمانی که نتوان در حد انرژی شتاب دهنده های موجود نظریه M را مورد امتحان قرار داد، این نظریه در حد یک تمرین زیبای ریاضی باقی خواهد ماند.

نویسنده: دکتر داوود افشار

تاثیر مکسول در انقلابی که در اندیشه ی واقعیت فیزیکی به وقوع پیوسته است. اعتقاد به وجود یک جهان خارجی مستقل از شخصی که آن را درک می کند پایه ی تمام علوم طبیعی است . ولی از آنجا که ادراک حسی فقط بطور غیر مستقیم اطلاعاتی از این جهان خارجی یا واقعیت فیزیکی به ما می دهد لهذا این واقعیت فیزیکی را تنها باید از راه تجسس به دست آورد. از این جا معلوم می شود که مفهوماتی که از واقعیت فیزیکی برای ما حاصل می شود هیچگاه به مرحله ی نهایی نخواهد رسید بلکه باید همواره آماده ی تغییر و تعویض این مفهومات، که همان اصول موضوعه ی اولیه ی علم فیزیک است باشیم تا بتوانیم واقعیت های مشهود را هر چه دقیقتر و کاملتر و منطقی تر مورد تتبع و تحلیل قرار دهیم. نظری به تاریخ علم فیزیک نشان می دهد که در طی ادوار و قرون چه تغییرات شگرفی در آن به وقوع پیوسته و در راه بسط و گسترش آن چه مراحل دشواری پیموده شده است.

 از آن زمان که نیوتن فیزیک نظری را پی ریزی کرد، بزرگترین تغییری که در اصول اولیه ی فیزیک روی داده نظراتی است که به وسیله ی فاراده و مکسول در باب پدیده ی برقاطیس عرضه شده است. بنابر اصول نیوتنی حقیقت فیزیکی با مفهومات فضا زمان نقطه ی مادی و نیرو مشخص می گردد. حوادث فیزیکی از نظر نیوتن به صورت حرکاتی از نقاط مادی در فضا تلقی می شوند و این حرکات تابع قوانین ثابتی هستند. نقطه ی مادی تنها شکلی است که با آن می توان واقعیت را هنگام بحث در تغییراتی که در آن صورت می گیرد نمایش داد. و این تنها وسیله ی نمایش امر واقع است تا آن حد که این امر واقع قابل تغییر باشد. واضح است که مفهوم نقطه ی مادی از جسم محسوس برخاسته است، و پس از انتزاع کلیه ی خواص انبساط، شکل، جهت در فضا،و خصوصیت های درونی این اجسام که فقط و فقط خاصیت و جبر حرکت انتقالی و مفهوم قوه برای آنها مانده است به دست می آید. اجسام مادی را که از جنبه ی ذهنی موجد پیدایش تصور نقطه ی مادی برای ما شده اند، اکنون، می توان به عنوان مجموعه ای از نقاط مادی تلقی کرد. ضمنا باید خاطر نشان ساخت که اساس این طرح نظری جنبه ی اتمی و مکانیکی دارد. هر حادثه ای را می بایست صرفا از جنبه ی مکانیکی یعنی به عنوان حرکات نقاط مادی، بر طبق قانون حرکت نیوتن تعریف و توصیف نمود. نارساترین و غیر موجه ترین سیمای این دستگاه، صرف نظر از اشکالاتی که با مفهوم فضای مطلق ملازمه دارد، و اخیرا، یک بار دیگر، پیدا شده در تعریفی است که برای نور قائل شده و به پیروی ار اصول کلی، آن را هم متشکل از نقاط مادی دانسته است. حتی در همان عصر نیوتن هم در باب ایت سوال که ( پس از جذب نور این نقاط مادی سازنده ی نور چه می شوند) مباحثات زیادی به عمل آمد. از این گذشته در کار آوردن نقاط مادی دارای خصوصیات کاملا متفاوت، که آنها را به صورت فرض مسلمی برای نشان دادن جرم وزن دار و نور قبول کرده اند، اصولا منطقی به نظر نمی رسد. بعدها ذرات الکتریکی نیز به اینها علاوه شد و نوع سومی با خصوصیات دیگر در کار آمد. علاوه بر آن نقطه ی ضعف دیگری هم در پیش بود، و آن اینکه نیروهای عملی متقابلی که معرف و مشخص حوادث هستند، لزوما به صورتی کاملا دلبخواه و اختیاری در نظر گرفته می شد. با آنکه چنین تصوری از واقعیت در بسیاری موارد، برای توجیه امور قانع کننده به نظر می رسید ولی آیا چه شد که دانشمندان ناگزیر از آن صرف نظر کرده اند؟

نیوتن، برای آنکه به دستگاه خود یک صورت بندی ریاضی بدهد، ناگزیر مفهوم کسور دیفرانسیلی را در کار آورد و قوانین حرکت را به صورت کلی معادلات دیفرانسیلی عرضه داشت؛ و شاید این بزرگترین خدمت علمی باشد که فکر و نبوغ یک فرد در جهان علم انجام داده است. معادلات با مشتقات جزئی برای این منظورمورد لزوم نبود، ونیوتن هم هیچگونه استفاده ی منطقی از آنها نمی برد؛ ولی این معادلات برای صورت بندی اصول مکانیک اجسام تغییر شکل پذیر ضروری می نمود این امر بر اثر توجه به این واقعیت است که در چنین مسائلی این مطالب که ( چگونه قابل تصور است که اجسام از نقاط مادی ساخته شده باشند؟) چندان اهمیتی نداشت که سرلوحه ی پژوهشهای وی قرار بگیرد.بدین ترتیب معادله ی با مشتقات جزئی که نخست به صورت کنیزیکی به اندرون فیزیک نظری گام نهاده بود، بتدریج شهبانوی آن گردید. این تحول در قرن نوزدهم یعنی در آن هنگام صورت گرفت که نظریه ی موجی نور، در اثر واقعیت های مشهود، جایی برای خود باز کرده و استقراری یافته بود. سیر نور در فضای خالی به عنوان تموجات اتر توجیه شد و دیگر تصور مجموعه ای از نقاط مادی، در آن عصر، امری بی اساس به نظر می رسید. اینجا بود که، برای اولین بار، معادله ی با مشتقات جزئی به عنوان بیان طبیعی حقایق اولیه ی فیزیک وارد میدان شد، و بدین ترتیب، در گوشه ای از عرصه ی فیزیک نظری، مفهوم میدان پیوسته، در برابر نقطه ی مادی، برای نمایش دادن حقیقت قیزیکی جلوه گر شد. این ثنویت ، حتی تا این زمان، هنوز باقی است؛ وچنانچه لازمه ی آنست، مایه ی پریشانی خاطر کسانی میشود که به نظم عادت دارند. اندیشه ی واقعیت فیزیکی گرچه جنبه ی اتمی خود را از دست داد، ولی به صورت مکانیکی صرف باقی ماند، و دانشمندان هنوز بر آن بودند که هر گونه حوادثی را به عنوان حرکت اجرام لخت بیان و توجیه نمایند؛ و ظاهرا هیچ راه دیگری برای ملاحظه ی اشیاء قابل تصور نبود. در همین هنگام بود که تغییر و تحویل عظیمی روی نمود تغییری که همواره با نام فاراده، مکسول، و هرتس ملازمه دارد. ناگفته نماند که در این انقلاب علمی سهم عمده از مکسول است. همو بود که ثابت کرد که دستگاه مضاعف معادلات دیفرانسیلی وی که در آن میدانهای برقی و مغناتیسی به صورت متغییرهایی وابسته به هم می باشند کلیه ی اطلاعاتی را که تا آن تاریخ باب پدیده های نور و الکتریسیته در دست بود در بر می گیرد و آنها را بخوبی توجیه می کند وی عملا می کوشید تا این معادلات را به صورت ساختمان تصوری یک طرح مکانیکی بیان و تفسیر نماید. مکسول در آن واحد با چندین ساختمان تصوری کار می کرد، ولی هیچکدام را به صورت قطعی تلقی نمی نمود، بطوریکه تنها معادلات امر اصلی بود، و نیروهای میدان حقایقی نهایی بشمار می رفت که به هیچ چیز دیگر قابل تحویل نبود. در سالهای اول قرن بیستم مفهوم میدان قرار گرفته،و متفکرین جدی اعتقاد به تحقق یا امکان توضیح معادلات مکسول را طرد کرده بودند ولی بزودی در صدد آن بر آمدند تا نقاط مادی و لختی آنها را با کومک نظریه ی مکسول، بر مبنای نظریه ی خطوط میدان توضیح دهند؛ لیکن این مجاهدات به موفقیت نهایی نینجامید . اگر نتایج فردی مهمی را که کارهای علمی مکسول در مباحث عمده ی علم فیزیک به وجود آورده است کنار گذاشته و توجه خود را صرفا متمرکز به تغییراتی بکنیم که به وسیله ی وی در تصور ما از ماهیت واقعیت فیزیکی صورت گرفته است، می توان چنین گفت که دانشمندان قبل از مکسول واقعیت فیزیکی را تا آنجا که سخن از نمایش حوادث طبیعت است به صورت نقاطی مادی تصور می کردند که تغییرات آنها منحصرا بر اثر حرکات است، و این حرکات تابع معادلات دیفرانسیلی می باشند. پس از مکسول واقعیت فیزیکی به

صورت میدانهایی پیوسته تلقی می شد که از لحاظ مکانیکی قابل بیان نبوده بلکه تابع معادلات با مشتقات جزئی بودند این تغییر در مفهوم واقعیت مهمترین و باورترین تغییراتی است که از زمان نیوتن به بعد در علم فیزیک حاصل گردیده است. در عین حال هنوز تمام برنامه ی تکامل به معرض اجرا در نیامده بود. دستگاه هایی موفقیت آمیز فیزیک که از آن به بعد عرضه شده است، حالت یک نوع سازشی بین این دو طرح را دارد و به همین علت هم با آنکه ممکن است در بعضی رشته ها موجد پیشرفتهای عظیم شده باشند معهذا جنبه ی موقتی دارند و از لحاظ منطقی ناقص اند. اولین دستگاه قابل ذکر، نظریه ی لورنتس در باب الکترونها است که در آن میدان و ذرات الکتریکی در فهم حقیقت دوشادوش و هم ارز یکدیگر در نظر گرفته شده اند. پس از آن نظریه های نسبیت خاص و عام است که گرچه اساسا مبتنی بر اندیشه های است که با نظریه ی میدان سرو کار دارند معهذا نتوانسته اند از دخالت دادن نقاط مادی و معادلات دیفرانیلی احتراز نمایند آخرین و مهمترین ابداع اصول فیزیک نظری یعنی مکانیک کوانتوم اصولا با هر دوی این طرح ها  که برای اختصار آنها را مرتبا نیوتنی و مکسول می خوانیم  مغایرت دارد. زیرا کمیت هایی که در قوانین به کار می آیند ادعای این ندارند که حقیقت علمی را توصیف می کنند بلکه احتمالات تجدید و تکرار یک واقعیت فیزیکی مورد نظر را تشریح می نمایند. دیراک که به نظر من مهمترین طرز بیان منطقی این نظریه را مدیون او هستیم چنین متذکر می شود که شاید مشکل باشد که مثلا تعریفی نظری و چنان جامع برای فوتون پیدا کنیم که خواننده و شنونده بتواند تشخیص دهد که آیا این فوتون در ضمن مسیر خود از یک سویده که (به طور مورب ) در سر راه آن قرار داده شده عبور خواهد کرد یا نه؟من هنوز عقیده دارم که دانشمندان فیزیک به این زودی ها به این نوع بیان غیر مستقیم واقعیت - حتی اگر نظریه محتملا به نحوی رضایت بخش متکی بر نظریه ی نسبیت خاص باشد اقناع نخواهد شد. و اطمینان دارم که باید بار دیگر مجاهدات خود را صرف این کنند که برنامه ی مکسولی را به مرحله ی اجرا در آورند . یعنی واقعیت فیزیکی را از طریق میدانی که بدون استثناء با معادلات با مشتقات جزئی سازگار است توضیح و تفسیر نمایند.

  وقتی هارمونیکهای مختلف ، تارهای مختلف ساز با هم به طور کامل کوک نمی‌شوند در داخل صوت موسیقی ناهنجاریهایی شنیده می‌شود که اختلاف جزئی با آهنگ اصلی دارد. این مساله در مباحث علمی تحت عنوان پدیده طنین مطرح است. در حالت کلی اکثر ناهنجاریهای صوتی که فرکانس ناخوشایند تولید می‌کنند به این پدیده مربوط می‌شود.
مفهوم طنین
اگر ارتعاشی ناهماهنگ باشد. افزون بر بلندی و ارتفاع یک خاصیت دیگر نیز دارد این زنگ صدای خاص یا طنین آن می‌باشد.
طنین چگونه بوجود می‌آید؟
اگر به جای دیاپازون ، سیرن ساده‌ای یعنی دیسک چرخانی را که دارای سوراخ‌هایی است و جریان هوا روی آنها دیده می‌شود، با افزایش فشار جریان هوا نوسانهای چگالی هوای پشت سوراخها را شدت می‌بخشیم و صوت با حفظ ارتفاعش بلندتر می‌شود. با افزودن به سرعت چرخش دیسک ، دوره قطع جریان هوا را کاهش می‌دهیم. صدا زیرتر می‌شود ولی بلندتر نمی‌شود.
می‌توانیم در دیسک دو ردیف یا بیشتر سوراخ کنیم و تعداد سوراخ‌های هر ردیف را متفاوت بگیریم. هر چه تعداد سوراخهای ردیفی زیادتر یعنی دوره قطع کوتاهتر باشد. صوت از دیدن جریان زیرتر است.
تفکیک صداها
هنگامی که سیرن به عنوان چشمه صوت باشد. ارتعاشهای دورهای و ناهماهنگ به دست می‌آید، ثپ ( پالس ) چگالی هوای جریان متناوب ناگهانی عوض می‌شود. از این رو صدای سیرن با اینکه صوت موسیقی است. ولی به صدای دیاپازدن شبیه نیست ، یعنی صوت سیرن را با ، دیاپازدن هم صدا کرده همین طور بلندی دو صوت را نیز می‌توان یکسان کرد.
با وجود این ، می‌توان صدای سیرن را از صدای دیاپازن با آسانی تمیز داد. از این رو اگر ارتعاشی ناهماهنگ باشد. افزودن بر بلندی و ارتفاع یک خاصیت دیگر نیز دارد. این رنگ صدای خاص ، یا طنین آن است. به سبب طنینهای مختلف ، می‌توان صداهای صحبت ، سوترفی ، تار پیانو ـ تار ویولون ، فلوت ، آکاردئون و غیره را از هم تمیز داد. حتی اگر این صداها ارتفاع و بلندی یکسان داشته باشند. ما صدای اشخاص را طنین صدایشان تشخیص می‌دهیم.
خواص تشخیص ارتعاش طنین صوت
نوسان نگاشت‌های تولید شده با پیانو و قره ‌نی از نت یکسان یعنی صوت هم ارتفاعی متناظر با دوره 0.01s را نشان می‌دهد. نوسان نگاشت‌ها نشان می‌دهند که مد هر دو نوسان یکی است. ولی در شکل نت خیلی فرق دارند. و در نتیجه طنین هماهنگ متفاوت دارند. هر دو صوت عبارتند از نوسانهای هماهنگ ( تنها ) یکسان ، اما تنها ( اصلی و ابر تنها ) در این صوتها با دانه‌ها و فازهای متفاوت نشان داده شده‌اند. بنابراین ، باید پیدا کنیم که در طنین خاصی چه عواملی دخالت دارند.
عوامل دخیل در طنین
- دامنه ارتعاش:
برای گوش انسان فقط بسامد و دامنه ، تنهای صوت اساسی‌اند ، یعنی طنین صوت را طیف هماهنگهایش تعیین می‌کند.
- فاز ارتعاش:
تغییر وضع تک تک تنها با زمان یعنی جابه جاییهای فاز تنها ، با اینکه شکل ارتعاش برآیند را به مقدار زیادی عوض می‌کنند ولی گوش آنها را احساس نمی‌کند. بنابراین ، صوت یکسانی را می توان با شکلهای ارتعاشی به کلی متفاوت ، شنید. فقط مهم این است که طیف ، یعنی بسامد و دامنه تنهای مؤلفه ، بدون تغییر بمانند.

در سال های اخیر گزارش هایی به گوش می رسد که نانوفناوری در حال دگرگون کردن دانش بشر است. هزینه های پژوهش و توسعه، به سوی توسعه ی نانوفناوری سرازیر شده اند. پتانسیل گسترده این شاخه از دانش، خودروسازان بزرگ دنیا را به سمت آغاز برنامه های پژوهش و توسعه در زمینه فناوری نانو سوق داده که این فعالیت ها اغلب با همکاری دانشگاه ها و صنایع دیگر همراه است.
در ادامه به معرفی کوتاهی از نمونه های کاربرد فناوری نانو در صنعت خودرو می پردازیم:

• نانوکامپوزیت ها

مواد کامپوزیتی مواد مهندسی ای هستند که از دو یا چند جزء تشکیل شده اند به گونه ای که این مواد مجزا و در مقیاس ماکروسکوپی قابل تشخیص هستند. کامپوزیت از دو قسمت اصلی ماتریکس(زمینه) و تقویت کننده(پرکننده) تشکیل شده است. ماتریکس با احاطه کردن تقویت کننده آن را در محل نسبی خودش نگه می دارد و تقویت کننده موجب بهبود خواص مکانیکی ساختار میگردد.
یکی از گسترده ترین کاربردهای فناوری نانو در صنعت خودرو تا کنون ساخت نانو کامپوزیت ها بوده است. از آنجا که در نانوکامپوزیت ها، ذرات بسیار ریز (نانوذرات)، استحکام و دوام رزین را بسیار بالا می برند، جایگزین مواد مرسوم مانند میکا و تالک شده اند. اما علاوه بر ویژگی های فیزیکی بهتر، این کامپوزیت ها دارای دو برتری دیگر نیز می باشند:
نخست اینکه نانوذرات با ایجاد ماتریکس (زمینه) یکنواخت و هموار به طور قابل توجهی زیبایی بیشتر را فراهم می کنند و بنابراین نانو کامپوزیت ها سطح زیبا تر و رنگ های شفاف تری دارند.
همچنین نانوکامپوزیت ها به دلیل نیاز به مواد تقویت کننده ی کمتر، تا حدود بیست درصد نسبت به کامپوزیت های رایج سبک ترند.

 

• اثر نیلوفری و کاربرد آن در ساخت سطوح خود تمیز شونده

یکی از شناخته شده ترین مزیت های فناوری نانو اثر نیلوفری ست که سطوح خود تمیز شونده را امکان پذیر می سازد. به سبب ساختار بسیار صاف و یکنواخت سطح گل نیلوفر، قطرات آب و گرد غبار از روی گلبرگ ها می لغزند بی آنکه اثری روی آنها به جای گذارند.
بنابراین اگر سطوح اجسام دارای ساختار بسیار صاف و صیقلی (در مقیاس نانو) باشند، ذرات آلودگی و همچنین آب روی آنها باقی نخواهد ماند.
رنگ ها و پوشش های سقف خودرو که این اصل طبیعی را به کار می برند امروزه در بازار موجود می باشند. ساختار نانویی این سطوح، از جمع شدن ذرات آلودگی و قطرات بسیار ریز آب نیز جلوگیری می کند. همچنین رینگ های خود تمیز شونده نیز با استفاده از این ویژگی در حال تولید هستند.
همچنین پوشش نانویی در حال تولید است که با اضافه کردن آن به سطح شیشه خودرو (برای مثال به روش اسپری کردن)، فرورفتگی های بسیار ریز سطح شیشه را پر کرده و سطح صاف و بدون پستی و بلندی ایجاد می کند و در نتیجه قطرات ریز آب و گرد و غبار روی شیشه باقی نمی ماند و بنابراین موجب افزایش دید راننده، استهلاک کمتر برف پاکن ها و نیاز کمتر به شستشوی شیشه و همچنین بهبود دید در شب در نتیجه کاهش انعکاس مضر نور می شود.
در تصویر زیر چگونگی این فرآیند نشان داده شده است.

 

• شیشه های نوین با توانایی بازتاب پرتو فروسرخ

نمونه ای دیگر از کاربرد های نانوفناوری در صنعت شیشه خودرو، شیشه هایی با قابلیت بازتاب پرتو فروسرخ نور خورشید می باشد. به این گونه که یک لایه بسیار نازک از نانوذرات بین دو لایه ی شیشه قرار گرفته اند که وظیفه آنها بازتاباندن پرتو فرو سرخ نور خورشید و در نتیجه جلوگیری از گرم شدن زیاد داخل خودرو می باشد.

 

• مبدل های کاتالیستی

همانطور که می دانید اگر احتراق به طور کامل و ایده آل رخ دهد خروجیهای حاصل از آن، آب، نیتروژن (N2) و دی اکسید کربن (CO2) می باشد و اگر احتراق در شرایط ایده آل رخ ندهد مثلا برای احتراق هوای مناسب وجود نداشته و.... در اینصورت خروجیهای حاصل از احتراق، گازهای زیان آوری همچون مونو اکسید کربن (CO)، گروه گازهای (NOx) و هیدروکربنهای نسوخته (CH) می باشند. وظیفه مبدل کاتالیستی که در مسیر گازهای خروجی از موتور قرار می گیرد این است که گازهای فوق را به گازهای بی خطر تبدیل کند.

 

یکی از ویژگی های نانوذرات که در تولید مبدل های کاتالیستی استفاده شده چنین است: سطح تماس ذرات با کاهش اندازه آنها و افزایش تعدادشان (به طوری که جرم کلی مجموعه ثابت بماند) افزایش می یابد. یک دسته از واکنش های شیمیایی روی سطح کاتالیست ها رخ می دهند و بنابراین سطح تماس بیشتر، کاتالیست فعال تری را موجب می شود. از این رو به کارگیری نانوذرات در مبدل های کاتالیستی منجر به تولید مبدل های موثر تر خواهد شد.

نانوسیم چیست؟
شاید هنوز ساخت تراشه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کامپیوتری که برای ایجاد سرعت محاسباتی بالا به جای جریان الکتریسیته از نور استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند، تشخیص انواع سرطان و سایر بیماریهای پیچیده فقط با گرفتن یک قطره خون، بهبود و اصلاح کارت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های هوشمند و نمایشگرهای LCD ؛ تنها یک رویا برایمان باشد و این مسائل را غیر واقعی جلوه دهد اما محققین آینده قادر خواهند بود تمام این رویاها را به حقیقت تبدیل کنند و دنیایی جدید از ارتباطات و تکنولوژی را بواسطه معجزه نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها به ارمغان آورند.
تا کنون با نانوساختارهای مختلفی از جمله نانولوله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کربنی، نانوذرات و نانوکامپوزیت آشنا شده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اید؛ یکی دیگر از نانوساختارهایی که امروزه مطالعات و تحقیقات بسیاری را به خود اختصاص داده است نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها است.
عموماً سیم به ساختاری گفته می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌