هر 6 حالت ماده

All 6 states of material

جامد    Solid

ماده ی متراکمی که سخت ترین حالت هر ماده رو می سازد . اتم های نزدیک به هم ، الگوهای منظمی به اسم شبکه به وجود می آورند ؛ که توسط یک  نیروی قوی در کنار هم تقریبا ثابت می شوند . و فقط اجازه دارند تا در جای خودشون به آرومی ارتعاش داشته باشند . البته سختی یک جسم به شیوه ی آرایش و نحوه ی حرکت اتم های آن هم بستگی دارد. مثلC  همون کربن سیاهه که گاهی به شکل گرافیته و گاهی به هم درخشندگی الماس .

مایع   Fluid    

توی مایع دیگه اون اجباری که مولکول های اتم برای موندن در جاشون توی جامد دارند ، وجود ندارد و مولکول ها می توانند در بین همدیگر بغلتند واسه همین هم همیشه از شکل ظرفشون الگو برداری می کنند .

گاز   Gas          

 همون مایع را در نظر بگیرید اگر به مولکول ها و اتم هاش البته بسته به نوع اونها مقداری انرژی بدهیم حرکت غلطیدن و جابجایی اون مولکول ها دیگه کاملاً مستقل می شه  و تقریباً بدون هیچ وابستگی به دیگر مولکول ها به هر سمتی حرکت می کنند ، و گاهی به صورت تصادفی باهم برخود دارند .

پلاسما  Plasma 

البته با اینکه این از اول حالت هایی که خیلی ها نمی دونند  ولی باز تاحدودی شناخته شده تره .

به طور خیلی خلاصه می شه گفت پلاسما همون گاز یونیزه شده است . یعنی الکترون مولکول های گاز ، با گرفتن انرژی مولکول ها رو ترک کردند .

خیلی از چیز های آشنا هم از پلاسما ساخته شده اند  مثل همین خورشید خانم . حتی گاز درون مهتابی خونتون هم وقتی روشن می شه ، پلاسما می شه .

در لحظات اولیه ی پس از بیگ بانگ big bong))هم به علت وجود حرارت زیاد گاز ها یونیزه شده بودند و جهان از پلاسما پر شده یا بهتر بگم ساخته شده بود . قرآن هم بهترین مثال رو برای اون زده ، درسوره ی فصلت آیه ی 10 ، که در هنگام آفرینش از دخان ، به معنی دود استفاده شده ، که ذرات دوده درآن معلق هستند مثل الکترون ها ( این هم خدا شناسی به روش علمی !)

واما دو حالت دیگر که عمراً خیلی ازشما ها حتی اسم شون رو هم شنیده باشید . که البته وارد کوانتوم هم می شیم :

خب قبل از ادامه بحث باید کمیتی رو به نام اسپین به شما معرفی کنم .

 یک مربع را در نظر بگیرید ، اگر 90  درجه یا 4/1 دور ، اون رو بچرخونیم ، دوباره شبیه حالت اولش می شه ، پس اسپین اون رو 4 معرفی می کنیم . یا مثلا  یک مثلث متساوی الاضلاع که با چرخیدن 3/1 دور، دوباره شبیه حالت اولش می شه، پس اسپین اون هم3 است.

خوب، در طبیعت هم ذرات بنیادی همین خواص را دارند  و بعضی از اون ها با چرخیدن کسری از دایره، به شکل اولشون باز می گردند. پس اسپین اون ها عدد کاملیه.

اما چیز های جالب تر دیگه هم وجود دارند که با یک دور چرخیدن هم، به حالت اولشون باز نمی گردند؛ و باید بیشتر از1دور، یعنی 2و3و... دور بزنند تا به حالت اولشون برگردند ، پس اسپین های 2/1و3/1و... رو تشکیل می دهند .

حالت پنجم

چگال بوز-اینیشتین Bose-Einstein condensate      

Discoverd in 1995

خب بعد از تعریف بالا ، ذرات بنیادی که دارای اسپین کامل مثل2و3و... هستند رو بوزن می نامند. که به اسم ساتیندرا بوز هندی نام گذاری شده اند .  از این بوزون ها می شه از مزون و بچه معروفشون، فوتون یاد کرد . حتی هسته ی اتم های با جرم اتمی زوج، مثل هیدروژون البته هسته اش .  قضییه اسپین و آمار به ما می گه که، در یک تابع موجی، با عوض کردن جای دو بوزون همسان، تابع تغییر نمی کند و تغییر علامت نمی ده. واسه همین هم به علت تغییر نکردن تابع موج، تعداد مختلفی از بوزون های همسان، این توانایی را دارند ، تا یک حالت کوانتومی رو در یک زمان، در فضای هیلبرت اشغال کنند. علاوه بر اون در دما های پایین تر اگر توسط مقدار خیلی زیاد از بوزون ها یک حالت کوانتومی اشغال بشه حالت پنجم ماده به وجود میآد که به اون چگالش بز-اینیشتن می گویند . مثل ابر میعان در هلیم و یا حتی لیزر خودمون توسط همون فوتون ها که نوعی بوزون هستند . این چگال بز-اینیشتن شکننده است و سرعت نور در اون باتوجه به بقیه ی حالت ها نسبتاً پاینه .

حالت ششم

چگال فرمیونی           Fermionic Condensate

Discoverd in 2003

اما اون ذرات بنیادی که اسپیشون کسری بود، به فرمیون که هم نام فیزیکدان ایتالیایی، انریکو فرمیون نامیده شده است معروفند. کوارک ها که ذرات سازنده ی پروتون ها و نوترون ها هستند هم فرمیونند . حتی خود پروتون و یا نوترون که هر کدام هم از کوراک (فرمیون ) با رنگ های مختلفی ساخته شدند هم نوعی فرمیون هستند .

همون طور که گفتم با قضیه ی اسپین و آمار می شه نشون داد که با عوض کردن جای دو فرمیون همسان تابع موج  منفی می شه،البته بر عکس بوزون ها. به همین علت هم فرمیون ها با توجه به قاعده ی پائولی، در نظریه ی میدان کوانتومی رفتار می کنند؛ که   طبق اون هم، بر خلاف بوزون ها ، دو فرمیون همسان، نمی توانند یک حالت کوانتومی مشترک رو در فضای هیلبرت اشغال کنند .

حال با سرد کردن فرمیون ها در دمای خیلی خیلی کم ، این شکل ماده به وجود می آید. البته حالت ششم و پنجم در ساخته شدن ، خیلی شبیه هم هستند ولی :

تفاوت حالت پنجم و ششم

به طور خیلی ساده و خلاصه اینه که ، اگه یادتون باشه هر دو شون از سرد کردن چیز هایی به نام بوزون ها و فرمیون ها ایجاد می شدند ؛ علاوه بر اون فرق این دو ذره در اسپینشون بود .

اوربیتال ها و اسپین الکترون ها رو به یاد بیارید ، توی یک اوربیتال دو الکترون با اسپین متفاوت(که اسپین هر کدوم 2/1بود.) می تونستند قرار بگیرند ولی وقتی چند اوربیتال ، هرکدوم توسط یک الکترون پر می شدند ، اسپین اون الکترون ها یکسان بود .

تفاوت این دو حالت هم دقیقا یه چیزیه توی همین مایه ها، که هنگام سرد کردن بوزون ها و فرمیون ها نحوه ی قرار گرفتنشون توسط اسپین اون ها  مشخص می شه . و خواص جالبی رو برای اون ها به ارمغان می آره مثل ابر رسانایی در چگال فرمیونی .

درآخر :

درسته که یه کم ! دیر شد ولی فکر می کنم ارزش خوندنش رو داشته باشه .

امروز مبعث پیامبر اعظم (ص) هست . همه جا جشنه و همه خوشحالند . خیلیا هم دوست دارند در چنین روزی در کنار آرامگاه پیامبر و در مدینه باشند . اما

درست یکسال پیش در همین روز من اونجا بودم . ولی دریغ از یک نشونی که نشون بده روز مبعث صاحب این شهره . غیر از هتل ایرانی ها هیچ خبری از مبعث نبود . (از دست این عرب ها.)

به هرحال عید مبعث مبارک .

حسین تائب

کشش سطحی

surface tension

شما هم حتماً این تبلیغ تلوزیونی رو دید که یک ظرف  آب رو نشون میده که روی آن قطره های روغن شناورند . بعد یک قطره مایع ظرفشویی توی این ظرف می ریزند و یهو قطره های روغن از مرکز ظرف که در آنجا مایع ظرفشویی ریخته شده بود دور می شوند و گفته می شود فرار چربی ها کیفیت متمایز ... تازه بعدش هم گفتار صادقانه و ...

اما از این دروغ بگذریم تا حالا فکر کردید که چرا این اتفاق می افته ؟

خب حتماً در مورد نیرو های بین مولکولی و نیروی کشش سطحی چیز هایی شنیده اید . همون چیزی که باعث می شه تا آب دزدک بتونه روی آب سر بخوره !

جدای از مبحث چگالی ، شما می تونید حتی با توجه به کشش سطحی آب یک سوزن رو روی آب نگه دارید و ببینید که چطور اون در امتداد شمال و جنوب جغرافیایی قرار می گیره .

یک سوزن رو روی یک تکه دستمال کاغذی بذارید و حالا دستمال رو آروم رو سطح آب قرار بدید ، دستمال خیس می شود و بعد از مدتی میره زیر آب ولی سوزن روی آب می مونه .این همون کشش سطحی آب هست که نمی ذاره سوزن به داخل آب سقوط کنه . ولی اگه تکون بخوره تقارن این نیرو به هم می خوره و سوزن داخل آب می افته .

اما اینکه چرا چربی ها بعد از ریختن مایع ظرفشویی از اون دور می شوند ، علتش چیه ؟ اینه که مادامی که فقط آب و روغن داریم مولکول های آب و روغن در یک تعادل قرار گرفته اند . روغن های نزدیک هم ، به هم پیوستند و قطره هایی رو تشکیل دادند ، از طرفی مولکول های آبی که روی سطح قرار دارند نیرو های برابری به یکدیگر وارد می کنند و با وارد شدن مولکول های دیگر، دیگه نیروهای وارد بر مولکول ها از اطرافشون برابر نیست . پس چون نیرو های بین مولکول های آب بیشتر از نیرو های بین مایع ظرفشویی و آب است پس برآیند نیرو به سمت مولکول های آب مجاور می شه و مولکول های آبی که در اطراف مایع ظرفشویی قرار دارند بنا به f=ma شتابی به سمت مولکول های آب اطراف پیدا کرده وروی سطح آب جا به جا می شوند و چون این نیرو فقط در اون لحظه ی اول به وجود اومده بود فقط در یک لحظه مولکول ها جابه جا شده وسپس دوباره به سکون می رسند .

در آخر

سال نوی همه مبارک و همچنین اربعین هم تسلیت همینطور وفات پیامبر رحمت (ص) .

بنا به دلایلی من چندین مطلب نوشتم و آماده هست منتها باید تایپ کنم . البته قسمت تئوریشون چون می خوام از این به بعد جاهایی که می شه محاسبات رو هم اضافه کنم .

ممنون .

حسین تائب

Hossein Taeeb

بیشتر یا بهتر بگم همه ی کسانی که هواژل (aerojel) رو برای اولین بار می بینند ، بی برو برگرد جا می خورند . ظاهری شبه گونه و ابر مانند ، هواژل را مثل داستان های علمی تخیلی جذاب می کنه .

هواژل در حالی که بیشتر از هوا تشکیل شده ( 90% تا 99.8% ) جامد شفافی است که برای گرما و صوت هم عایق بسیار خوبی است ؛ چگالی آن تا 5 میلی گرم بر سانتی متر مکعب است ، یعنی حدود سه برابر چگالی هوا .

با اینکه هواژل ساختاری متخلخل دارد ، اما بر خلاف سایر مواد متخلخل که کدرند ، هواژل بسیار شفاف می باشد و می توان از پشت آن اجسام را مشاهده نمود !

به علت ساختار متخلخل دارای مساحتی بسیار زیاد ، برای مثال یک تکه ی 28.35 گرمی از هواژل مساحتی خارجی به اندازه ی نزدیک به مساحت شش زمین فوتبال دارد . ( راستی رفتن ایران به جام جهانی رو هم تبریک می گم ! )

هواژل سیلیسی عمده ترین هواژل ساخته شده می باشد ، ولی آن را از بسیاری از اکسید های فلزی نیز مانند : آهن ، قلع ، آلومین ، اکسید تیتانیم و اکسید زیرکونیم و ... می توان تهیه کرد .

در 20 سال گذشته کاربرد هایی گوناگونی برای این ماده ی جالب پیشنهاد شده :

1 . در تولید پنجره های ابر نا رسانا .

2 . به عنوان محافظ برای باتری ها ی خورشید ی .

3 . عایق برای تأسیسات حرارتی .

4 . شیشه ، آینه و همنچنین عدسی های سبک و شفاف ( در دوربین ها و ... ) .

و اما هواژل چگونه ساخته می شود ؟

به طور خیلی مختصر توضیح می دم . حتماً دیدید که اگر یک ماده ی ژل مانند. مانند ژله های خوردنی اگر در محیط بمانند ، پس از مدتی حجمشان کم می شود ؛ (البته منظورم خوردنشون نیست ! ) به علت تبخیر شدن مقدار کمی از آب آن ها .

اما با این روش ( یعنی خشک کردن تدریجی آب آنها ) نمی توان هواژل تهیه کرد ؛ چون همراه با تبخیر شدن آب ساختار ژل به هم می ریزد ، علت این امر نیروی کشش سطحی خیلی زیاد آب است ، پس باید به طریقی آب رو از ساختار ژل خارج نمود بدون اینکه به ساختار آن صدمه ای وارد شود .

خوب این کار رو با افزایش فشار محیط آزمایشگاهی انجام دادند . ساموئل کیستلر ( samuel kistler ) کاشف هواژل ابتدا این ایده به ذهنش رسید ؛ چون فشار های بیشتر از فشار بخار مایع ، باعث می شودتا مایع در فشار بحرانی خود به گاز تبدیل شود.

اما قبل از تبدیل آب فوق بحرانی به گاز ( آب با دمای بیشتر از 100ْ و فشار بیشتر از 1 atm ( آتمسفر ) آب ساختار ژل را ( که در آزمایش کیستلر سیلیسی بود .) در خود حل می کرد .

پس دانشمند قصه ی ما مجبور شد تا آب درون ژل را با یک مایع دیگر تعویض کند ، که مشکلات آب را ( حل کردن سیلس درون خود را در شرایط فوق بحرانی ) نداشته باشد .

به این صورت بود که نخستسن هواژل توسط ساموئل کیستلر ساخته شد .

در آخر

ایندفه آمریکا بازی خیلی بدی رو شروع کرد . خیلی روشنه که انفجار حرم دو امام بزرگ شیعیان کار امریکا و همپیمانش انگلیسه . این فاجعه ی بزرگ رو هم به امام عصرمون تسلیت میگم .

به امید روز های بهتر .  انشاالله .

حسین تائب

Hossein Taeeb

کرم چاله های فضایی (میان بر های فضایی )

بعد از ارایه ی نظریه ی نسبیت عام اینشتین که بیان می کرد فضا و زمان نسبی هستند تلاش هایی برای تجسم و ترسیم فضا که حالا « فضا زمان » شده بود شکل گرفت .

خب طبق پیش فرض های قبلی فضا را تخت تصور می کردند (از اون ! تصور ها ی اشتباه ) ؛ اما حالا باید زمان را به فضا پیوند زده و معادله های توصیف فضا را تکمیل و زمان را به آن اضافه می کردند . (خداییش کار سختی بوده ها .)

طبق معادلات جدید ( که نمی دونم کی اولین بار به دستشون آورد .)فضا زمان از حالت تخت خارج شده و سطح ناهمگونی به وجود آمد که حفره هایی در نقاطی که جرم زیادی متمرکز شده بود (نترسید بابا منظورم اجسام سنگینی مثل ستاره ها ، کوتوله ها سفید و یا سیاهچله ها و ... است .)به وجود می آمد .

اما در جاهایی که چند نقطه ی چگال نزدیک به هم وجود داشتند بعضی از حفره ها به هم متصل و مانند لوله هایی بین یک بُعد فضا زمانی با یک بُعد فضا زمانی دیگر عمل می کند. (امید وارم که فهمیده باشید !)

این لوله ها یا مجرا ها همانطور که گفتم بعد های مختلف فضا زمانی رو به هم متصل می کند در عین حال که مسیر طبیعی بین آن دو بعد فضا زمانی نیز وجود دارد . برای مثال حالت تخت فضا (نظریه ی اولیه ) را تصور کنید . اگر یک فضا پیما بخواهد از جایی به جای دیگر برود . باید یک مسافتی را طی کند که زمان می برد .

اما تو نظریه ی فضا زمان اگر بین آن دو نقطه کرم چاله ای وجود داشته باشد فضا پیما باید روی انحنای فضا مسیری رو طی کند و مثلا زمان t₁   طول می کشد اما با گذار فضا پیما از کرم چاله زمان t₂  طول می کشد . اما مقدار  t₁  با  t₂  قابل مقایسه نیست . یعنی می شه گفت t₂ نسبت به t₁ صفر است ؛ آره صفر یعنی خیلی خیلی خیلی کم ، اینه که به کرم چاله ها میانبر هم می گن .

هنوز دانشمندان نمی دونند که در هنگام گذشتن از یه سیاه چاله تاثیرات جاذبه چگونه است ؛ چون همونطور که گفتم به علت تشکیل کرم چاله ها در اطراف نقاط چگال امکان داره که جاذبه به طور غیر قابل کنترلی مانند جاذبه ی یک سیاه چاله زیاد و یا کاملاً بی جاذبه باشه .

به هر حال فعلاً تنها راه برای رفتن به نقاطی که میلیارد ها سال نوری با ما فاصله دارند همین کرم چاله های فضایی است . البته اگه بتونند به طور مصنوعی اینجا روی زمین (به وسیله ی میدان های شدید مغنا طیسی ) یکی بسازن .      تا بعد

در آخر

ابتدا شهادت امام حسین (ع) رو به همه تسلیت می گم .

سپس به این صفحه برین و طوماری که علیه توهین به مقدسات اسلام نوشته شده رو امضا کنید در ضمن این لینک رو برای همه دوستاتون بفرستید .

http://www.petitiononline.com/islamic

من هم سعی می کنم از این به بعد به مطالبم عکس هم اضافه کنم .

فعلاً خدا نگهدار

حسین تائب