جعبه های سیاه در فضا

جعبه ی سیاه از مفاهیم علم سیبرنتیک است. جهبه ی سیاه  شیئی است که      تر تیب و ترکیب ان برای ما ناشناخته است. ورودی ها و خروجی های خاص خود را دارد و در برابر عوامل مشخص خارجی که ورودی های ان را تحت تاثیر قرار دهد واکنش مشخصی نشان می دهد .

وظیفه ی ما فهم نظم و ترتیب جعبه ی سیاه بدون باز کردن ان و تنها از طریق بررسی ورودی ها و خروجی ها ست.

خورشید و نوترینو

خورشید نیز نوعی جعبه ی سیاه است و منجمان فقط می توانند خروجی ها را بررسی کنند تمامی دانش جدید در مورد خورشید بر اساس مطالعات  بدست امده در رابطه با اشعه ی منتشره از لایه های بیرونی صورت گرفته است . هیچ اطلاعی از درون خورشید در دست نیست . به بیان روشن تر نظریه ی مربوط به ترکیب درونی خورشید که بقای سطح انرژیایی ان را منوط به واکنش های دما هسته ای می داند ,صرفا نظری است .

باید گفت که در این مورد کلمه ی صرفا اصطلاح چندان مناسبی نیست . نظریه ی دما هسته ای به روشی قابل مشاهده قادر به توضیح فرایند های تحول ستارگان است و با ویژگی ها فیزیکی قابل رویت خورشید و ستارگان  مطابقت میکند . اما این نظریه نیز همانند هر مدل نظری دیگری که برای توضیح انتظام درونی جعبه ی سیاه ارائه شود چندان رضایت بخش نخواهد بود  زیرا مبتنی بر شواهدی غیر مستقیم است . دریافت اطلاعات مستقیم مهمتر است و این امر با توجه به اطلاعات به دست امده از درون ستارگان امکان پذیر خواهد بود.

یکی از راه های دستیابی به چنین چنین اطلاعاتی روش نجومی نوترینو یا به بیانی دقیقتر علمی اختر فیزیک نوترینو است.

نوترینو ذره ی گریزانی است که مستقیما در جریان فعل و انفعالهای دما هسته ای حاصل میشود . در مورد خورشید میتوان گفت نوترینو از تبدیل دما هسته ای هیدروژن به هلیوم تشکیل میشود و منبع انرژی میان ستاره ای است . شدت شار این ذرات و مقدار انرژی انها بستگی به دما و ماهیت فعل و انفعال های دما هسته ای دارد .

فوتون تشکیل شده در درون خورشید پیش از فرار  به فضای خارج تحت تاثیر تقریبا ده بیلیون برخورد قرار میگیرد ولی قدرت نفوذ نوترینو به حدی است که از تمامی ضخامت ماده ی خورشیدی عبور میکند فضای ژرف را می پیماید و به سطح کره ی زمین میرسد. فقط در صورت به دام انداختن نوترینو است که میتوان با مشاهده ی ان به پدیده های درون خورشید پی برد . اما این پیشنهاد به طور استثنایی مشکل به نظر میرسد  چون در حال حاضر فقط  نوترینو را میتوان به طور غیر مستقیم در فعل و انفعالهایش با دیگر ذرات به هنگام واکنشهای دما هسته ای مشاهده کرد و نتایج حاصل را به ثبت رساند .

نمونه ای از این فعل و انفعال ها را فیزیک دان مشهور برونو م. پونته کوروو پیشنهاد کرد . وی خاطر نشان ساخت که ایزوتوپ 37 میتواند با جذب یک نوترینو به ایزوتوپ 37 ارگون مبدل شود و یک الکترون ازاد کند ثبت این فرایند هسته ای کار چندان مشکلی نبود. به علاوه با توجه به رادیو اکتیو بودن ارگون 37 اندازه گیری مقدار این محصول هسته ای از سنجش میزان تباهی ان امکان پذیر است .

اشکال عمده در ثبت دقیق نوترینو ها از طریق اشکار سازی به وسیله ی کلر ناشی از ان است که باید شار نوترینو را از دیگر اشعه ی کیهانی جدا کرد چون این اشعه هم ممکن است اغازگر فعل و انفعالی هسته ای میشود که در ان مقداری کلر تبدیل به ارگون میشود . چنین رویدادی از دقت کمی فراید مورد نظر خواهد کاست و این امر ضرورت انجام محاسبات کمی در اعماق زمین را ایجاب میکند یعنی محلی که ذرات کیهانی نمی توانند در ان نفوذ  کنند و موجب بروز فعل و انفعال های مزاحم شوند.

روش اشکار سازی با کلر توسط فیزیک دان امریکایی ریمون دیموس و همکاران وی ارائه شده است . انها برای نوترینو تله ای به صورت یک مخزن پر از 600 تن تتراکلرواتیلن (مایع پاک کننده معمولی) تهیه کردند . محل ازمایش بر صخره ای واقه در معدنی نزدیک شهر لید در داکوتای جنوبی بود.

نتایج بدست امده از ازمایشها تعجب اور بود چون تعداد تبدیلات کلر بسیار کمتر از اندازه ای بود که به طور نظری پیش بینی میشد .

فرضیه های چندی برای توجیه این ناهماهنگی بین نظر و عمل ارائه شد. یکی از بدیع ترین انها فرضیه ای بود که به موجب ان کوره ی دما هسته ای خورشید به طرز متناوب عمل میکند به بیان دیگر تحت تاثیر برخی از ویژگیهای خاص فرایند های فیزیکی درون خورشید فعل و انفعال دما هسته ای گاه به گاه متوقف می شود در هر دور توقف سوخت لازم برای تشعشع خورشیدی از انرژی ذخیره در دور قبلی تامین میشود .

لازم به یاد اوری است که تشعشع الکترو مغناطیسی منتشر شده از خورشید عملا یک میلیون سال قبل ساطع شده است . این تشعشع باید فاصله ی درونی خورشید را تا سطح ان طی کند و سپس به سطح زمین برسد اما نوترینو ها ای چنین نیستند بلکه بیانگر حالت خورشید در لحظه ی رصد هستند . و جای شگفتی نیست که در تصور به دست امده از تشعشع الکترو مغناطیس تصویر نوترینو تفاوت دارد . ایا میتوان گغت عدم نوترینو های خورشید ی در ازمایش های دیویس نشانگر خاموشی کوره ی دما هسته ای خورشید در روزگار ماست؟

اعضای گروه نجوم نخبگان دخترانه از شما خواشمند هستن که از گذاشتن نظرات شخصی و غیر مرتبط با موضوع وبلاگ و از حل مسائل شخصی در وبلاگ جدا خودداری کنید.

به دلیل گذاشته شدن نظراتی که در شان وبلاگ نیست و بی حرمتی کردن مستقیم به اعضای وبلاگ کامنت ها را پس از تایید نمایش می دهیم!

با تشکر گروه نجوم نخبگان علامه طباطبائی (دخترانه)

و ادامه ی داستان :

پرفسور با لبخندی که بر لب داشت به گاسکوندی گفت: تو چی فکر می کنی ؟

_من چه م یدانم

کاپیتان گفت : احتمالا با سرعت مافوق صوت

ورین گفت: فیزیکدان هم همین فکر را می کرد . پاسخ بسیار ساده است سرعت سگ باید صفر باشد کلمه ی سرعت باعث فریب ما می شود و در نتیجه ما یادمان می رودکه سرعت صفر هم برای خودش سرعتی است

سپس ورین با شوق و ذوق انگشتانش را روی صفحه کلید  به حرکت در اورد و رو به منگ کرد و گفت: می ایی شطرنج بازی کنیم ؟

_باشد

_پس باید حرکت ها را کامل بلد باشی . موقعیت کاملا نا امید کننده است و بازی باخته ای رو به روی ماست باید با یک حرکت بازی باخته را به یک برد مبدل کنیم باید تا ان جایی که ممکن است اوج بگیریم 

بعد محاسباتی روی کاغذ انجام داد و به منگ داد.

_گاسکوندی گفت : این کار به چه دلیل انجام می شود؟ اصلا فایده ای ندارد فقط باعث می شود مدار گردش سفینه بزرگتر شود و برای اوج گرفتن نیروی بیشتری مصرف خواهیم کرد و این به معنای از دست دادن عایق حرارتی است!

_ورین جواب داد : اما طرف دیگر شانس رهایی ماست بالاخره اخرش نابودی است چه سه ساعت چه شش ساعت دیگر

منگ از ورین خواست که طرحش را برای انان نیز توضیح دهد

ورین گفت: سفینه ی او میکرون دو بخش کاملا جدا  دارد یک بخش سیستم  فر ماندهی و دیگری مسافران  و این دو قسمت را می توان از هم جدا کرد و هر کدام را جدا گانه پیش برد و حداکثر فاصله ی که می توان ایجاد کرد صد و پنجاه کیلو متر است و لی صد وچهل برای ما کافی است

منگ گفت: یعنی بخش مسافران را در فضا رها کنیم؟ با انجام این کار تفاوتی در شرایط ایجاد نمی شود.

ورین ادامه داد : مسلما این کار را نخواهیم کرد و کوتوله هم ما را به این اسانی ازاد نخواهد کرد من فکر دیگری دارم ایا شما با اصل سفینه ی تپنده اشنایی دارید ؟

قیافه ی منگ و گاسکو ندی در هم رفت

ورین گفت : این اصل اکنون کاملا فراموش شده است موضوع این است که سفینه یک نقطه ی مادی نیست بلکه جسمی است که جرم ان  در تمام طولش توزیع شده حالا اگر سفینه را به دو قسمت جدا تقسیم کنیم نیروی گرانشی موثر بر انها  کمتر از نیروی خواهد بود که الان روی او میکرون اعمال میشود اگر سفینه در نقطه ی  اوج مدار یک پارچه شود در نقطه ی حضیض به دو قسمت تقسیم می گردد و از مدار کپلری خو د خارج شده و مسیر حرکتش شکل مار پیچ باز شونده ای به خود        می گیرد و نکته ای که مهم است خروج کامل سفینه از میدان گرانشی زمین به این روش چند سال وقت لازم است اما چون گرانش اصلی ترین نقش را بازی میکند هرچه سیاره بزرگتر باشد زودتر می توان از دست نیروی گرانشی اش فرار کرد در هر حال این کار یک ساعت ونیم طول می کشد

کاسکوندی که هیجان زده شده بود فریاد زد :تو واقعا نخبه ای

و سر انجام انها با غرور به سفر خود پایان دادند.

Written by v.n.komarov

امید وارم که خو شتون اومده باشه

حرکت اخر شطرنج(داستان علمی _تخیلی)

اومیکرون سفینه ای مسافربری با 12 خدمه و369 سرنشین در حال پرواز خود به سوی مگوس بود.کاپیتان منگ و خلبان گاسکوندی در میان سکوتی که بر کابین فرمان حکمفرما بود و روی صفحه ی رادار خیره شده و هر دو متوجه شده بودند که در شرایطی نومید کننده گرفتار امده اند .

اشکال زمانی رخ داده بود که سفینه در حال ترک فضایی بود که بیش از سه بعد داشت دستگاه های کنترل سفینه دجار اشکالی بودند که باعث انحرافی  بسیار جزیی در در برنامه های تعیین شده و دور شدن سفینه به مقدار پنج پارسک از  مسیر اصلی بود.اما این مشکل از اینجا ناشی می شد که سفینه گرفتار میدان گرانشی کوتوله ی سفید ی شده بود که با چگالی عظیم و نیروی گرانشی وحشت انگیز خود در انتظار انان بوده. درجهتی سوخت موشک ها روی حداکثر بود که فقط از سقوط کردن انها به درون حفره ای که از اتش زبانه می کشید جلو گیری می کرد اما برای رهایی از میدان گرانشی کافی نبود انها در مداری بسیار نزدیک و در فاصله ی 20000 کیلو متری از ستاره در حال گردش بود و چیزی به پایان زمان تعیین شده برای پرواز نمانده بود حدود شش ساعت و نیم . دیگر زمان ان رسیده بود که در مصرف سوخت صرفه جویی کننند تا سیستم عایق حفاظتی سفینه در برابر تنوره ی داغ ستاره از کار نیفتد .

خلبان رو به منگ کرد و گفت: طبق قوانین فضایی باید پیام sos  بفرستیم

کاپیتان جوابی نداد مقررات فضایی می گفت باید پیام بفرستند اما منگ خوب        می دانست که در منطقه ای که انها گیر کرده اند هیچ سفینه ی فضایی پرواز     نمی کند و   فر ستادن پیام برای پایگاه هم با توجه به فاصله ی انها بیش از سه ماه طول می کشید که پیام رادیویی استاندارد به انها برسد وبیش از سه چهارم هم از نیروی سفینه از بین می رفت او باید چه کار می کرد؟

خلبان که در زندگیش همیشه از قوانین پیروی می کرد و در این مورد هم قصدانجام چنین  کاری رو داشت دوباره حرفش رو تکرار کرد منگ که از دست افکار او عصبی بود گفت باید سفینه را خالی کنیم

خلبان گفت: بسیار خطرناک است مگر ان همه زن و بچه را نمی بینی ؟

موضوع بسیار حساس بود ایا او باید مسافران را از این مشکل خبردار می کرد یا انها را در بی خبری رها م کرد؟

کاپیتان در طول دوران فضا نوردیش بارها دچار شرایط بحرانی شده بود اما این بار کاملا مسئله فرق می کرد  او هر کاری از دستش بر می امد انجام داد محاسباتی ساده که دانش اموزی دبیرستانی از پس ان بر می امد . باید می نشست و انتظار زمانی را می کشید که ستاره او و مسافرانش را در شعله های سفید و سوزان ببلعد . مرگی بدون هر گونه مبارزه؟

اما اندکی بعد به خود امد و گفت نه نباید تسلیم شوم حتی اگر موقعیت کاملا مایوس کننده باشد سپس از خلبان پرسید: ایا تمام دستگاه ها را دوباره بررسی کرده ای؟

گاسکوندی ابروهایش رو در هم کشید و گفت:شما حواستان سر جایش است؟

_ بالاخره باید تمام امکانات را بررسی کرد یا نه

_اما این مسخره است چه امکانی؟

کاپیتان هم خوب می دانست که بررسی دوباره ی عقربه ها و دستگاها به هیچ دردی نمی خورد اومیکرون اولین سفینه ای بود که در تله ی گرانشی یک ستاره ی کوتوله گرفتار شده بود ؟ این موضوع در طلیعه ی عصر فضانوردی مورد توجه قرار گرفته بود اما  کم کم از اهمیت ان کاسته شده بود اومیکرون تنها مورد بد شانسی در این سال ها  بود اما شاید شانسی برای این دو فضا نورد بود تا با تجزیه و تحلیل اطلاعاتی که از دانش نوین فضایی داشتند از این مخمصه نجات یابند اما مغز گاسکوندی از نظر کاپیتان به این کار ها قد نمی داد و او فقط اجرای مقررات را بلد بود

کاپیتان در همین افکار بود که متوجه ورود ورین به کابین شد اما ورین مسافر معمولی نبود بلکه یکی از صاحب نظران طراحی و ساخت او میکرون بود و دانشمندی که چندین نظریه ی مهم ارائه داده بود و نقش عمده ای در پیشرفت فیزیک و نجوم ایفا کرده بود در این سفر هدف او ایراد چندین سخنرانی در یکی از دانشگاههای سیاره ی مگوس بود .

ورین چشم هایش رو به صفحه ی رادار دو خته بود و سکوت کرد سپس رو به منگ کرد و گفت : موقعیت اضطراری ؟ این طور نیست اقایان ؟

گاسکوندی: خوبه خودتان می بینید تازه عایق حرارتی نیز در چند ساعت اینده از کار می افتد

_البته البته درست است

درخششی در چشمانش ظا هر شد. منگ پیش خود اندیشیدبیخود نیست که      می گویند او در خلوتگاه خود با علم زندگی می کند .

پس از چند دقیقه تمرکز و خیره شدن به رادار گفت می توانم از کامپیوتر سفینه استفاده کنیم؟و بدون انکه منتظر جوابب بماند شروع به انجام محاسباتی کرد که کاپیتان وقتی به آنها نگاه  می کرد فقط فهمید که هیچ ربطی به موضوعی که الان در ان گیر کرده اند ندارد ناگهان پرو فسور از مانیتور دور شد و رو به گاسکوندی کرد و گفت : ایا به نظر تو غیر قابل حل است ؟

_مسئله کاملا واضح است نیروی موتور قادر به تامین سرعت فرار برای سفینه نیست

_درسته واقعا غیر قابل حل است اما حل هر مسئله ای به نوع طرح آن بستگی دارد

_مگه من طرحش کردم !!

ورین گفت: که ایا ان لطیفه ی معروف را در باره ی سگ شنیده اید ؟

جوابی داده نشد و او ادامه داد : فیزیکدانی رو به هم کارش کرد و گفت : فرض کن یک دستهی ماهیتابه به دم سگی بسته شده و وقتی سگ بدود تاوه روی جاده می افتد و بالا و پایین می افتد و دنگ و دونگ میکند سگ با چه سرعتی بدود تا ان سر و صدا ها را نشنود ؟ تعجب اور است که فیزیکدان جوابی برای این سوال نداد

Written by v.n.komarov