tochscreen

راز صفحه لمسی گوشی؛ چطور انگشت شما صفحه را فریب می‌دهد؟

همین حالا که دارید این مطلب را می‌خوانید، به احتمال زیاد انگشت شست شما روی صفحه شیشه‌ای گوشی در حال بالا و پایین رفتن است.

تا به حال در یک روز سرد زمستانی سعی کرده‌اید با دستکش کاموایی معمولی پیامی تایپ کنید؟ صفحه اصلاً به لمس شما واکنشی نشان نمی‌دهد! حتی اگر نوک مداد، خودکار پلاستیکی یا ناخن خشک دست‌تان را محکم روی صفحه بکشید، هیچ اتفاقی نمی‌افتد؛ اما کافی است یک تکه خیار، هویج یا نوک همان انگشت برهنه‌تان به صفحه بخورد تا صفحه باز شود!

چرا؟ آیا گوشی هوشمند شما هوای گرم پوست دست را حس می‌کند؟ یا سنسور تشخیص چهره به انگشتتان نگاه می‌کند؟!

پاسخ در یک مفهوم فیزیکی بسیار ساده اما شگفت‌انگیز پنهان شده است: فیزیک الکتریسیته ساکن و بار الکتریکی!


۱. بدن شما یک باتری سیار پر از بار الکتریکی است!

اولین درسی که در فصل اول فیزیک یازدهم یاد می‌گیریم این است که تمام ماده از اتم‌ها ساخته شده و اتم‌ها هم پروتون با بار مثبت و الکترون با بار منفی دارند.

بدن ما انسان‌ها پر از آب و نمک‌های معدنی (یون‌های باردار) است. این یعنی پوست و بافت‌های بدن ما رسانای ضعیف تا متوسط الکتریکی هستند و اقیانوسی از بارهای الکتریکی آزاد در بدن ما رفت‌وآمد می‌کنند.

۲. زیر شیشه گوشی چه خبر است؟

گوشی‌های لمسی مدرن از فناوری به نام صفحه‌نمایش خازنی (Capacitive Touchscreen) استفاده می‌کنند. زیر لایه شیشه‌ای و بسیار شفاف محافظ صفحه، توری میکروسکوپی و نامرئی از خطوط رسانا کشیده شده است.

باتری گوشی، یک جریان بسیار خفیف بار الکتریکی در این شبکه برقرار می‌کند، طوری که سراسر شیشه دارای یک میدان الکترواستاتیکی پایدار و بارهای الکتریکی منظم است. صفحه گوشی مثل یک استخر آرام از بارهای منفی و مثبت است که منتظر مانده‌اند.

۳. لحظه جادویی لمس (دزدی نامحسوس بار!)

وقتی انگشت رسانای خود را به شیشه نزدیک می‌کنید:

  1. چون بدن شما رساناست، با نزدیک شدن انگشت، مقداری از بارهای الکتریکی موجود در سطح شیشه به سمت پوست شما کشیده و منحرف می‌شوند.
  2. در واقع، انگشت شما بدون اینکه آسیبی به گوشی بزند، برای یک لحظه میدان الکتریکی آن نقطه را به هم می‌ریزد و مقداری بار را بازتوزیع می‌کند.
  3. پردازنده گوشی مدام در حال چک کردن این است که بار در کدام بخش صفحه کم شده است! به محض اینکه افت بار در یک نقطه مشخص ثبت شد، فوراً مختصات ریاضی (x,y)(x, y)(x,y) آن نقطه را حساب می‌کند و دستور می‌دهد: «اینجا کلیک شد، پیام را ارسال کن!»

حالا راز دستکش‌ها فاش می‌شود!

دستکش‌های کاموایی نارسانا هستند و اجازه نمی‌دهند بارهای الکتریکی صفحه تغییر جهت دهند. اما دستکش‌های مخصوص لمسی که نوک انگشتان متفاوتی دارند، در الیاف خود نخ‌های فلزی رسانا دارند تا بار بتواند دوباره به دست شما منتقل شود!

برای تغییر این متن بر روی دکمه ویرایش کلیک کنید. لورم ایپسوم متن ساختگی با تولید سادگی نامفهوم از صنعت چاپ و با استفاده از طراحان گرافیک است.

چالش هفته (تست کنید و در کامنت‌ها بنویسید!) 🧪

یک آزمایش ساده در خانه:

یک تکه فویل آلومینیومی کوچک (رسانا) بردارید و آن را دور نوک یک مداد چوبی (نارسانا) بپیچید طوری که دستتان مستقیماً با فویل در تماس باشد. سپس نوک فویلی را به صفحه گوشی بزنید.

آیا گوشی کار می‌کند؟ اگر فویل را رها کنید و فقط چوب مداد را به صفحه بزنید چطور؟

تجربه‌تان را پایین همین پست در بخش دیدگاه‌ها بنویسید و بگویید با کدام قانون این فصل فیزیک توجیه می‌شود!

Mars_Climate_Orbiter_2

وقتی یک تبدیل واحد ساده، فضاپیمای ۳۲۷ میلیون دلاری ناسا را پودر کرد!

وقتی در کلاس فیزیک از «اندازه‌گیری و یکاها» صحبت می‌شود، خیلی از دانش‌آموزان فکر می‌کنند با مبحثی خشک، پر از حفظیات جدول پیشوندها و چند تبدیل واحد کسل‌کننده طرف هستند.

اما واقعیت این است که اندازه‌گیری، زبان گفت‌وگوی انسان با جهان ماده است! هر فاجعه بزرگ مهندسی، هر کشف شگفت‌انگیز در کیهان‌شناسی و حتی تعریف مدرن ما از زمان و مکان، همگی به همین مفاهیم ساده اما عمیق گره خورده‌اند.

در این پست، به سراغ یک پرونده واقعی و جذاب از دنیای اندازه‌گیری می‌رویم که دیدگاه شما را به این فصل برای همیشه تغییر خواهد داد.

در سال ۱۹۹۹، فضاپیمای Mars Climate Orbiter ناسا پس از ماه‌ها سفر در دل فضا به مدار مریخ رسید؛ اما ناگهان ارتباط با آن قطع شد و درون اتمسفر مریخ متلاشی شد.

دلیل این شکست فضایی چه بود؟ یک اشتباه مضحک در تبدیل یکاها!

تیم مهندسی شرکت «لاکهید مارتین» نرم‌افزار پیشرانش را بر اساس یکای انگلیسی یعنی پوند-نیرو (lbf) برنامه‌ریزی کرده بود، در حالی که تیم ناوبری ناسا فرض می‌کرد خروجی‌ها بر مبنای سیستم بین‌المللی یکاها یعنی نیوتون (N) است . این ناهمخوانی به ظاهر ساده، مدار فضاپیما را منحرف و سرمایه‌ای عظیم را نابود کرد.

در این گزارش رسمی هیئت بررسی سانحه ناسا (Mars Climate Orbiter Mishap Investigation Board Phase I Report)، این موضوع به عنوان علت ریشه‌ای و مستقیم سانحه (Root Cause) در چند بخش کلیدی این گزارش آمده که برایتان در ادامه ارائه خواهم کرد :

۱. صفحه ۶ و صفحه ۱۳ (بخش Executive Summary و Fact 4)

مهم‌ترین و صریح‌ترین اشاره در صفحه ۱۳ زیر عنوان Fact 4 و همچنین صفحه ۶ خلاصه گزارش آمده است:

 

ترجمه:

«هیئت بررسی MCO (MCO MIB) تعیین کرد که علت اصلی از دست رفتن فضاپیمای MCO، عدم استفاده از واحدهای متریک در کدنویسی یکی از فایل‌های نرم‌افزاری زمینی به نام «Small Forces»  بوده است که در مدل‌های تعیین مسیر کاربرد داشت. به‌طور مشخص، در کدِ برنامه نرم‌افزاریِ موسوم به SM_FORCES ، داده‌های مربوط به عملکرد پیشرانه‌ها به‌جای واحدهای متریک، بر اساس واحدهای انگلیسی (امپریال) وارد شده بود. خروجی‌های نرم‌افزار SM_FORCES در فایلی با عنوان «Angular Momentum Desaturation» یا AMD ذخیره می‌شد. طبق مستندات موجودِ مربوط به رابط نرم‌افزاری، داده‌های موجود در فایل AMD می‌بایست بر حسب واحدهای متریک می‌بودند، اما طراحان مدل‌های مسیر تصور می‌کردند که این داده‌ها مطابق با الزامات، با واحدهای متریک ارائه شده‌اند.»

۲. صفحه ۱۶ و ۱۷ (بخش Finding 2 – تبیین دقیق یکاها: پوند-ثانیه در برابر نیوتون-ثانیه)

در این بخش، دقیقاً به نوع یکاها و خطای ضریب تبدیل اشاره می‌کند:

ترجمه:

«در مشخصات رابط نرم‌افزاری (SIS) که برای تعیین فرمت فایل AMD به کار می‌رود، واحد «نیوتن-ثانیه» (N-s) برای مقدار ضربه (impulse) تعیین شده است. نیوتن-ثانیه واحد استاندارد متریک برای کمیت ضربه (حاصل‌ضرب نیرو در زمان) محسوب می‌شود. نرم‌افزار AMD نصب‌شده روی فضاپیما برای محاسبات از واحدهای متریک استفاده می‌کرد و عملکرد صحیحی داشت؛ اما در مورد نرم‌افزار زمینی، مقدار ضربه ثبت‌شده در فایل AMD به جای واحدهای متریکِ تعیین‌شده، بر حسب واحدهای انگلیسی «پوند-نیرو-ثانیه» (lbf-s) بود. در مراحل بعدی، هنگامی که نرم‌افزار ناوبری مقادیر ضربه را از فایل AMD پردازش کرد، تأثیر عملکرد پیشران‌ها بر مسیر حرکت فضاپیما را به میزان ۴٫۴۵ برابر کمتر از مقدار واقعی برآورد نمود (زیرا هر پوند-نیرو معادل ۴٫۴۵ نیوتن است).»

 

نکته فنی گزارش:

  • نرم‌افزار زمینی که تکانه رانشگرها را حساب می‌کرد، داده‌ها را بر حسب پوند-ثانیه(lbf.s) خروجی می‌داد.
  • نرم‌افزار ناوبری تیم عملیات ناسا بر اساس توافق پروژه انتظار داشت خروجی بر حسب نیوتون-ثانیه (N.s) باشد.
  • چون هر پوند-نیرو تقریباً برابر با ۴.۴۵ نیوتون است ()، محاسبات رانشگرها با خطای ضریب ۴.۴۵ برابری اعمال شد و فضاپیما به جای عبور ایمن از ارتفاع بالای مریخ (حدود ۲۲۶ کیلومتری)، مستقیماً وارد لایه‌های غلیظ جو مریخ (ارتفاع ۵۷ کیلومتری) شد و متلاشی گردید!

نکته آموزشی: یادگیری سیستم بین‌المللی (SISI) و استفاده از یکاهای هماهنگ، تشریفات امتحانی نیست؛ زبان مشترک علم برای حفظ ایمنی و بقای مأموریت‌هاست!

173042265

پدیده سراب

سلام به همه کنجکاوها! 👋

تا حالا شده توی یه روز داغ تابستونی، وقتی دارید توی جاده با ماشین میرید یا توی بیابون قدم می‌زنید، جلوتر روی زمین یه لکه براق ببینید که شبیه آبِ زلاله؟ بعد هرچی نزدیک‌تر می‌شید، اون آب عقب‌تر میره و در نهایت هم غیب میشه!  خیلی‌ها فکر می‌کنن چشم‌هاشون داره اذیتشون می‌کنه یا شاید هم جادو شده باشن، اما من بهتون قول میدم هیچ جادویی در کار نیست!

اتفاقاً این یکی از اون جاهایی هست که فیزیک، با چشم‌های ما یکم شوخی می‌کنه. اسم این پدیده «سراب» هست و پشتِ این تصویرِ فریبنده، یه ماجرای علمیِ خیلی قشنگ درباره رفتارِ نور وجود داره. پس بریم که با هم راز این شعبده‌بازیِ طبیعت رو کشف کنیم!

سراب چیست و چگونه به‌وجود می‌آید؟

سراب یک خطای دید طبیعی است که معمولاً در روزهای گرم، مخصوصاً روی جاده‌های داغ، بیابان‌ها یا سطح‌های خیلی گرم دیده می‌شود. خیلی وقت‌ها به نظر می‌رسد که روی زمین آب وجود دارد، اما وقتی نزدیک می‌شویم، می‌بینیم چیزی جز تصویر نوری نیست.

علت علمی سراب

برای فهم سراب باید بدانیم نور در هوا همیشه مستقیم حرکت نمی‌کند.

نور وقتی از یک محیط به محیط دیگر با چگالی متفاوت می‌رود، می‌شکند یا مسیرش کمی تغییر می‌کند. این پدیده را انکسار نور (شکست نور) می‌گویند.

در روزهای خیلی گرم، هوای نزدیک سطح زمین داغ‌تر از هوای بالاتر است. چون هوای گرم کم‌چگال‌تر از هوای سرد است، لایه‌های مختلف هوا مثل چندین لایه با چگالی متفاوت عمل می‌کنند. نورِ آسمان یا اجسام دوردست وقتی از این لایه‌ها عبور می‌کند، به‌تدریج منحرف می‌شود. در هر مرحله نور از محیط غلیظ (سرد) به رقیق (گرم) می‌رود و می‌دانیم در این حالت نور اندکی از خط عمود بر سطح جداکننده دور می‌شود. پس نور یک مسیر منحنی را طی می‌کند.

چه اتفاقی می‌افتد؟

 ۱- سطح زمین خیلی داغ می‌شود

مثلاً آسفالت جاده یا شن‌های بیابان گرمای زیادی جذب می‌کنند.

۲- هوای نزدیک زمین گرم‌تر می‌شود

این لایه از هوا سبک‌تر و کم‌چگال‌تر از هوای بالاتر است.

۳- نور در مسیر خود خم می‌شود

پرتوهای نور هنگام عبور از لایه‌های متفاوت هوا، به‌جای حرکت مستقیم، منحرف می‌شوند.

۴- مغز ما تصویر را اشتباه تفسیر می‌کند

چشم انسان این نورهای منحرف‌شده را طوری دریافت می‌کند که انگار از سطح زمین آمده‌اند. به همین دلیل ما چیزی شبیه انعکاس آب می‌بینیم.

چرا شبیه آب به نظر می‌رسد؟

چون نور آسمان، که معمولاً آبی‌رنگ است، به چشم ما می‌رسد و مغز آن را مثل بازتاب روی سطح آب تفسیر می‌کند. در نتیجه، ما روی جاده یا در بیابان تصویری می‌بینیم که بسیار شبیه یک تکه آب است.

آیا سراب واقعی است؟

سراب از نظر فیزیکی واقعی است، چون نور واقعاً خم می‌شود و به چشم ما می‌رسد؛ اما چیزی که می‌بینیم آب واقعی نیست.

پس سراب یک پدیده نوری واقعی است که باعث یک تصویرِ فریبنده می‌شود.

جمع‌بندی

سراب نتیجه‌ی انکسار نور در لایه‌های مختلف هواست، به‌ویژه وقتی سطح زمین خیلی گرم باشد. این پدیده باعث می‌شود چشم ما تصویر آسمان یا اجسام دور را طوری ببیند که انگار روی زمین آب وجود دارد.
هوای بالای سطح جاده بسیار داغ است و هوای بالاتر خنک‌تر. نور در هوای گرم و رقیق، سریع‌تر از هوای سرد و چگالِ (متراکمِ) بالا حرکت می‌کند. بنابراین، نور به‌جای اینکه در خطوط مستقیم از آسمان به سمت ما بیاید، مسیرهایی با «کمترین زمان» را طی می‌کند؛ به این صورت که قبل از رسیدن به چشمان ما، مدتی در ناحیه داغ‌تر نزدیک جاده خم می‌شود (شکل پایین). جایی که ما «خیسی» می‌بینیم، در واقع داریم تصویر آسمان را می‌بینیم. برخلاف باور اشتباه خیلی‌ها، سراب یک «خطای ذهنی» نیست.

 

 
نورِ آسمان در هوای نزدیک به سطح زمین شتاب می‌گیرد، زیرا آن هوا نسبت به هوای بالاتر، گرم‌تر و کم‌چگال‌تر است. هنگامی که نور با زاویه‌ای مماس به سطح برخورد کرده و به سمت بالا خم می‌شود، ناظر پدیده سراب را می‌بیند.
webianr5

وبینار خورشید پادشاه آسمان

این وبینار با همکاری پژوهش سرای دانش آموزی فرهیختگان ایلام و پژوهش سرای جابربن حیان ناحیه یک تبریز و انجمن معلمان فیزیک استان ایلام برگزار شد که ویدئو آن در آپارات بارگذاری شده است.

webianr4

وبینارنگاهی تاریخی به پروژه های فضایی

این وبینار با همکاری پژوهش سرای دانش آموزی فرهیختگان ایلام و پژوهش سرای جابربن حیان ناحیه یک تبریز و انجمن معلمان فیزیک استان ایلام برگزار شد که ویدئو آن در آپارات بارگذاری شده است.

 

samert

سیستم سمتی-ارتفاعی

مختصات سمت و ارتفاع یکی از دستگاه های مختصات است که برای مشخص کردن مکان اجرام سماوی به کار می رود.

این مختصات وابسته به مکان و زمان ناظر است و با تغییر مکان و زمان ، تغییر می کند .

برای درک صحیح این مختصات لازم است دو مولفه آن یعنی سمت و ارتفاع را معرفی کنیم.

سمت

 

زاویه بین پای عمود نقطه شمال سماوی (در نزدیکی ستاره قطبی) با پای عمود جرم مورد نظر در جهت حرکت عقربه های ساعت برحسب درجه : دقیقه : ثانیه (قوسی).

مقدار آن بین صفر تا ۳۶۰ درجه متغییر است. سمت نقطه ای که در شرق باشد۹۰ درجه :سمت نقطه ای که در جنوب باشد ۱۸۰ درجه و سمت نقطه ای که در غرب باشد ۲۷۰ درجه است. سمت خود نقطه شمال سماوی نیز صفر است.

یکی از راه های بیان مختصات اجرام سماوی ٬استفاده از مولفه های سمت وارتفاع می باشد. بنابراین با داشتن سمت وارتفاع دقیق هر جرم می‌توان آنرا موقعیت یابی و مشاهده نمود. این سیستم مختصات٬ مختصات سمت ارتفاعی نامیده می شود. سمت اجرام متغییر است یعنی با گذشت زمان مقدار آن تغییر می کند.

سمت یک جرم سماوی در کره سماوی

ارتفاع

 


زاویه بین جرم مورد نظر با افق ناظر بر حسب درجه:دقیقه :ثانیه (قوسی).این زاویه بین صفر تا نود درجه متغییر است.ارتفاع جرمی که در افق باشد صفر وارتفاع جرمی که در بالاترین نقطه بالای سر یا سمت الراس ( سرسو) هم ۹۰ درجه است.

ستاره قطبی به این دلیل که در امتداد محور شمالی زمین است همواره در محل خود ثابت است و سمت و ارتفاع آن تغییر نمی کند.

ارتفاع ستاره قطبی در هر منطقه، برابر با عرض جغرافیایی آن منطقه می باشد.

ارتفاع یک جرم سماوی در کره سماوی
photo_2024-11-11_19-41-21

نوفن‌فست ، جشنواره‌ی نوآوری و فناوری دانش آموزی

جشنواره نوآوری و فناوری دانش‌آموزی نوفن محلی برای معرفی دستاوردهای نوآورانه و فناوری‌های جدید دانش‌آموزان است. این رویداد با هدف تشویق خلاقیت و پرورش استعدادهای دانش‌آموزان برگزار می‌شود.

دانش آموزان عزیزی که علاقمند به نجوم و اخترفیزیک هستند میتوانند برای آشنایی با تلسکوپ و مقدمات نجوم در این جشنواره شرکت کنند، بنده در بخش نجوم در کنار شما خواهم بود.

سیاره

سیارات

سَیاره یا اپاختر یک جرم آسمانی است که در حرکتی مداری به دور یک ستاره یا بقایای ستاره‌ای می‌گردد؛ جرم آن به اندازه‌ای است که تحت تأثیر نیروی گرانش خود گِرد شود؛ اما جرم آن بقدری زیاد نیست که سبب همجوشی هسته‌ای شود و طبق نظر اتحادیهٔ بین‌المللی اخترشناسی اما نه همهٔ دانشمندان سیاره‌شناس همسایگی خود را از سیارکها پاکسازی کرده‌باشد. کلمه سیّاره از سیر کردن و گردیدن می‌آید. سیّاره ممکن است الزاماً به دور مرکز یک ستاره نچرخد بلکه این چرخش حول مرکز جرم سیستم یا همان منظومه خواهد بود. در منظومه شمسی به جز زمین، پنج سیاره اغلب با چشم غیرمسلح قابل دیدن هستند.
برای یک ناظر زمینی سیارات با نوری ثابت (بدون چشمک زدن) بر روی دایره البروج قابل رویت هستند.
سیارات منظومهٔ شمسی به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند: سیاره‌های غول‌پیکر کم‌چگالی و سیاره‌های کوچک‌تر زمین‌سان سنگی. بنا بر تعاریف اتحادیه بین‌المللی اخترشناسی، هشت سیاره در منظومه شمسی وجود دارند. به ترتیب افزایش فاصله از خورشید، چهار سیارهٔ سنگی عطارد، زهره، زمین و مریخ قرارگرفته‌اند و پس از آن‌ها چهار غول گازی مشتری، زحل، اورانوس و نپتون قرار گرفته‌اند. شش سیاره از این هشت سیاره، یک یا چند قمر طبیعی دارند که به دور آن‌ها می‌گردند.
چندین هزار سیاره در اطراف ستارگان (سیارات برون‌خورشیدی یا برون‌سیاره‌ها) دیگر در کهکشان راه شیری کشف شده‌اند: تا تاریخ یکم ژوئیهٔ ۲۰۲۱، ۴٬۷۷۷ سیارهٔ برون‌خورشیدی در ۳۵۳۴ سامانهٔ سیاره‌ای (که ۷۸۵ تا از آن‌ها سامانه‌های چندسیاره‌ای هستند) کشف شده که اندازه‌های آن‌ها از سیاراتی در اندازهٔ کمی بزرگ‌تر از ماه تا غول‌های گازی با بزرگی دوبرابر مشتری متغیر است. از میان آن‌ها بیش از ۱۰۰ سیاره هم‌اندازهٔ زمین هستند که فاصلهٔ ۹ تای آن‌ها از ستاره‌هایشان به اندازهٔ فاصلهٔ زمین از خورشید، یعنی در محدودهٔ کمربند حیات است.
در مورد چگونگی پیدایش سیارات، هنوز اطلاع قطعی وجود ندارد. نظریه پیشتاز این است که سیارات در حین فروریختن یک سحابی و تبدیل آن به به قرص نازکی از گاز و غبار شکل می‌گیرند. در پی این فروریزی یک پیش‌ستاره در هسته تشکیل می‌شود که قرص پیش‌سیاره‌ای چرخانی آن را دربرگرفته‌است. از طریق برافزایش (یک فرایند برخورد چسبنده) ذرات غبار قرص به شکل پایداری در کنار هم انباشته می‌شوند تا اجسامی بزرگتر تشکیل دهند. تجمع‌های محلی جرم به نام سیارات خرد شکل می‌گیرند و با بهره‌گیری از جاذبه گرانشی فرایند برافزایش را تسریع می‌کنند. این تجمع‌ها مرتباً چگال‌تر می‌شوند تا اینکه سرانجام بر اثر گرانش به درون فرو ریخته و پیش‌سیارهها را تشکیل می‌دهند پس از آنکه قطر سیاره از ماه بزرگتر شد، شروع به انباشتن یک اتمسفر گسترده می‌کند و از طریق پدیده پسار اتمسفری (نیروی مقاوم شاره)، سرعت جذب سیارات خرد آن بسیار افزایش می‌یابد. وقتی یک پیش‌ستاره به‌اندازه‌ای بزرگ می‌شود که شعله‌ور گردد و ستاره‌ای به‌وجود آید، قرص باقی‌مانده توسط پدیده‌های تبخیر فوتونی، بادهای خورشیدی و کشش پوینتینگ-رابرتسون از درون به خارج رانده می‌شود. پس از آن ممکن است که هنوز پیش‌سیاره‌های زیادی در حال گردش به دور ستاره یا یکدیگر باشند، اما به مرور زمان با هم برخورد کرده یا تشکیل یک سیاره بزرگتر یا اینکه مواد آن‌ها پراکنده می‌شود تا جذب پیش‌سیاره‌ها و سیاره‌های بزرگتر شود. آن اجسامی که به اندازه کافی پرجرم می‌شوند، بیشتر مواد موجود در همسایگی خود را جذب می‌کنند و تشکیل سیاره می‌دهند. در این میان، پیش‌سیاراتی که از برخوردها دوری کرده‌اند، یا از طریق جذب گرانشی به قمرهای طبیعی این سیارات تبدیل می‌شوند یا اینکه در کمربندهایی در کنار اجسام دیگر باقی‌مانده و تبدیل به سیاره کوتوله و اجرام کوچک می‌شوند.

لیست سیارات منظومه شمسی:

  1. عُطارِد (Mercury)
  2. زهره (Venus)
  3. زمین (Earth)
  4. مریخ (Mars)
  5. مشتری (Jupiter)
  6. زُحل (Saturn)
  7. اورانوس (Uranus)
  8. نپتون (Neptune)
FLAT_EARTH

نظریه زمین تخت

هنوز هستند کسانی که فکر کنند زمین صاف است!‌ آنان فکر می‌کنند عکس‌های ناسا تقلبی و کلاهبرداری است و دولت‌ها دارند سرمان کلاه می‌گذارند. آنان نظریات علمی ارائه می‌کنند و شواهد، مستندات و عکس‌های زیادی برای این ادعایشان دارند. آنان حتی روز و شب و چرخش زمین را هم می‌توانند با فرضیه صاف بودن زمین اثبات کنند. شاید شما هم اگر دانش کافی نداشته باشید و ادعاهای آنان را بشنوید حرفشان را باور کنید! اما بگذارید خیالتان را راحت کنم؛ زمین گرد است. با اینکه دلایل زیادی برای گرد بودن زمین وجود دارد و دانشمندان بزرگ آن را اثبات کرده‌اند بگذارید یک مثال خیلی ساده بزنم. برای اثبات گرد بودن زمین نیازی نیست از فیزیک کمک بگیریم، هرچند فیزیک آن را اثبات می‌کند، فقط کافی است نگاهی به سایه‌‌اتان بیاندازید. در یک زمین تخت، هیچ تفاوتی بین ارتفاع سایه‌ها وجود ندارد و موقعیت خورشید نسبت به زمین در تمامی نقاط یکسان است. تنها در زمین کروی است که موقعیت خورشید در دو مکان مختلف با هم فرق می‌کند. در نتیجه می‌توانیم سایه‌های مختلفی روی زمین ببینیم.

متن سربرگ خود را وارد کنید

ebn-heysam02

ابن هیثم: پدر فیریک نور

آشنایی با ابن هیثم

دانشمند مسلمان عرب، ابوعلی الحسن بن هیثم که در غرب به الحسن یا الحازن معروف است در سال ۹۶۵ در شهر بصره در جنوب عراق به دنیا آمد و از این رو به البصری نیز معروف است. او در بصره و بغداد تحصیل کرد و در شهر قاهره مصر در سال ۱۰۴۰ درگذشت.

 در گذشت  ۱۰۴۰ میلادی قاهره 

 زاد روز  ۹۶۵ میلادی بصره 

این هیثم با توجه به سطح علمی بالایی که در شاخه های مختلف داشت، با القاب متعددی شناخته می شود:

  – پدر روش علمی نوین

  – بطلمیوس دوم

  – اولین دانشمند واقعی جهان

  – پدر علم فیزیک نور

  – پدر اپتیک مدرن

دستاوردهای مهم ابن هیثم

ابن هیثم پدر علم فیزیک نور و آغاز کننده تحولاتی است که بعدها به ساخت دوربین عکاسی، دوربین سینما و پروژکتور پخش فیلم منجر شد. از بزرگترین ریاضیدانان و بنا بر دائرة المعارف الاسلامیه بی‌گمان بهترین فیزیکدان مسلمان که اولین دانشمند فیزیک نور در جهان است که در زمینه شناخت نور و قانون ‌های شکست و بازتاب آن نقش مهمی ایفا کرده ‌است. او در طی دوران زندگی خود به دستاورد های مهمی نایل آمده که این دستاورد ها به قرار ذیل اند:

– نخستین کسی است که ۷۰۰ سال قبل از نیوتن به بررسی ویژگی ‌های نور پرداخت.
– رساله ‌ای درباره نور نوشت و نخستین آزمایش ها را درباره خواص نور را انجام داد.
– به نسبت زاویه تابش و زاویه انکسار پی برد (برخی از مورخان این علم بر این باورند که قانون اِسنل در واقع نشات گرفته از تحقیقات ابن سهل و ابن هیثم می ‌باشد).
– اصول تاریکخانه یا اتاقک تاریک (camera obscura) را شرح داد و ذره بین را ساخت (در سده پنجم هجری/یازدهم میلادی این ابزار را برای بررسی خورشید گرفتگی به کار برد، این ابزار در زمان جنگ‌ های صلیبی به اروپا راه یافت).
– قوانین شکست نور را کشف کرد.
– در مورد قسمت‌ های مختلف چشم بحث کرد.
– ذره ‌بین را ساخت و اصول تاریکخانه را شرح داد که منجر به ساخت دوربین عکاسی گردید.
– بررسی سایه ها، رنگین کمان، خورشیدگرفتگی و ماه گرفتگی و همچنین تخمین ارتفاع جو زمین از دیگر دستاورد های این محقق است.
– شهرت ابن هیثم در نجوم بیشتر به سبب تألیف رساله ‌ای به نام مقاله فی هیئته العالم است.
– نخستین دانشمند در عصر خود بود که برای بررسی تئوری‌ های خود، از شواهد عملی استفاده می‌کرد.
– ابن هیثم رنگ‌ ها را واقعی و متمایز از نور دانست و گفت که اجسام رنگین، نور خود را در خط مستقیم در همه جهات می ‌پراکنند.
– او گفت رنگ‌ ها همیشه با نور حضور دارند٬ در آن آمیخته‌ اند و بدون آن هرگز به چشم نمی‌آیند.
– به دید برخی پژوهشگران ابن هیثم نخستین دانشمند جهان است که سرعت صوت را محاسبه کرده ‌است.
– وی با معیار متعارف اندازه‌گیری طول در زمان خود؛ که واحد ذرع بود، سرعت نور و دور کره زمین را اندازه گرفت.
– او را اولین دانشمندی می ‌شناسند که از روش مبتنی بر آزمایش در کارهایش استفاده کرده است.
– سیارک شماره ۵۹۲۳۹ به افتخار این دانشمند ۵۹۲۳۹ ابن هیثم نامیده شده‌ است.
– بيش از ۲۰۰ كتاب از تأليفات او نام برده اند از جمله: كتاب المناظر، كيفيات الاظلال، كتاب فى المرايا المحرقه بالقطوع، كتاب فى المرايا المحرقه بالدوائر، كتاب فى مساحة المجسم المكافى، فقراتى از رسالة فى المكان، فى مسئلة عدديّة، فى شكل بنى موسى، فى اصول المساحه.

ebn-heysam06
شکل اصلی ساختار چشم ها و اعصاب وابسته، از کتاب المناظر (کتاب Optics) ابن هیثم، استانبول، قرن یازدهم.

فیزیک نور

نظریه نور و بینایی ابن هیثم با هیچ یک از نظریه هایی که قبلاً در عهد باستان یا در اسلام وجود داشته است، یکسان نیست و همچنین برگرفته از آنها نیز نمی باشد. به نظر می رسد اولین درک واقعی از عملکرد یک عدسی، به ویژه توانایی یک شکل محدب برای ایجاد تصویر بزرگنمایی شده از یک جسم، به ابن هیثم نسبت داده شود. در اواخر قرن سیزدهم بود که عینک ها اختراع شدند که نشان دهنده اولین استفاده عملی از بزرگنمایی در جامعه بود.

ابن هیثم به بررسی کامل عبور نور از حالت های مختلف ماده پرداخت و قوانین شکست را کشف کرد. او همچنین اولین آزمایش‌ها را در مورد پراکندگی نور در تشخیص رنگ‌های تشکیل‌دهنده آن انجام داد. رساله هفت جلدی ابن هیثم در اپتیک، کتاب المناظر (کتاب اپتیک)، که او در حبس بین سال های ۱۰۱۱ تا ۱۰۲۱ نوشته است، در کنار کتاب فلسفه طبیعی اصول ریاضی اسحاق نیوتن به عنوان یکی از تأثیرگذارترین کتاب هایی که تا کنون نوشته شده است، قرار گرفته است. ابن هیثم، در فیزیک، درک نور و بینایی را به شدت متحول کرد.

او به طور طولانی مدت به تحقیق در رابطه با پدیده های فیزیکی مختلف مانند سایه ها، کسوف و رنگین کمان پرداخت و در مورد ماهیت فیزیکی نور اندیشید. او همچنین سعی کرد دید دوچشمی (binocular vision) را توضیح دهد و توضیح درستی از افزایش ظاهری اندازه خورشید و ماه در نزدیکی افق ارائه کرد. او به خاطر اولین استفاده از دوربین ابسکورا (obscura) و دوربین پین هول(pinhole) شناخته شده است. همانطور که گفته شد، او با نظریه بطلمیوس و اقلیدس در مورد بینایی که اجسام توسط پرتوهای نوری که از چشم ها ساطع می شود، دیده می شوند، مخالفت کرد. به گفته ابن هیثم پرتوها از یک منبع نشات می گیرند نه از چشم. با این تحقیقات گسترده در زمینه اپتیک، او را پدر اپتیک مدرن دانسته اند.

او در کتاب المناظر دو شیوه انتشار نور را اینگونه بیان کرده است که بازتاب از سطحی صاف و شکست نور هنگام عبور از یک جسم شفاف به جسم شفاف دیگر است. وی برای اثبات نظریه خود درباره بازتاب و شکست نور و نور تابیده از جسم منیر و غیرمنیر با استفاده از ابزاری، چون لوله دیدگر، رشته و اتاقک تاریک آزمایش‌های فراوانی انجام داد.

 

علاوه بر اینها، وی بر آن بود که رنگ هم مانند نور واقعی است، ولی با آن تفاوت دارد و در آخر با آزمایش نشان داده که رنگ همیشه همراه نور و آمیخته با آن است و بدون وجود نور به چشم نمی‌آید. وی در مورد ماهیت نور نظریه‌ای عرضه کرده که در آن مفهوم کمترین نور را بیان کرده است به این صورت که کمترین نور، تک پرتوی است که فقط در امتداد خط راستی انتشار می‌یابد که در طول آن گسترش دارد و نور در تمام راستا چه موازی، چه متقاطع گسیل می‌شود. او چنین نتیجه گرفت که هر روزنه‌ای یا آن‌قدر گشاد است که به نور امکان انتشار مستقیم می‌دهد یا به قدری تنگ است که نور به هیچ‌وجه از آن نمی‌گذرد.از کار‌های دیگر او تشریح ساختار چشم است. وی با دقتی بسیار ساختار چشم را چنان توصیف کرد که با توضیح وی درباره دید سازگار باشد و پس از آن نظریه خود را درباره دید و علت دیده شدن اجسام بیان کرده است.

برخلاف پیشینیانش او بر آن بود که نور از اشیا به چشم می‌رسد و علت دیده شدن اجسام همین موضوع است. او در این‌باره پژوهش‌های علوم طبیعی خود را با ریاضی ترکیب کرد. با آوردن مثال‌هایی مانند احساس درد در چشم هنگام خیره شدن به نور شدید، بیان کرد که در نور خاصیتی است که بر چشم اثر می‌گذارد و چشم نیز خاصیتی دارد که از آن تأثیر می‌پذیرد و به همین سبب تنها راه توضیحِ “دیدن” این است که بپذیریم نور از جسم به چشم می‌رسد. او در ادامه تلاش کرد تا بیان کند چه شرایطی لازم است که تصویر سالم و کامل اجسام به چشم برسد و در آنجا تأثیر دیداری بگذارد و در واقع با این کار، وی نخستین کسی بود که توانست رابطه شکل اجسام مرئی و چشم را توصیف کند. ابن هیثم در پایان کتابش علت دیدن شکل کامل اجسام را نور‌هایی دانسته که از اجسام به خط راست به چشم می‌رسد یا شکسته می‌شود، اما در نهایت تصویر کاملی به ما ارائه می‌دهد.

ساختارچشم، تألیف ابن هیثم، از کتاب اپتیک.

شرح اصول اتاقک تاریک و اختراع ذره‌بین از کارهای برجستهٔ ابن هیثم می باشد که در نهایت منجر به ساخت دوربین عکاسی گردید. او ابزاری را به نام جعبه تاریک (camera obscura) را برای بررسی خورشیدگرفتگی به کار برده بود. این ابزار در زمان جنگ‌های صلیبی به اروپا راه یافت. اتاقک تاریک، عبارت بود از جعبه یا اتاقکی که فقط بر روی یکی از سطوح آن روزنه‌ای ریز، وجود داشت. عبور نور از این روزنه باعث می‌شد که تصویری نسبتاً واضح اما به صورت وارونه در سطح مقابل آن تشکیل شود.این وسیله به شدت مورد توجه نگارگران قرار گرفت و همهٔ نگارگران به‌ویژه نگارگران ایتالیایی سدهٔ شانزدهم از آن برای طراحی دقیق چشم‌اندازها و دیدن دورنمایی صحیح بهره می‌بردند، به این ترتیب که کاغذی را بر روی سطح مقابل روزنه قرار می‌دادند و تصویر شکل گرفته را ترسیم می‌کردند. این تصاویر بسیار واقعی و از ژرفانمایی (پرسپکتیو) صحیحی برخوردار بود.

ابن هیثم علاوه بر کتاب اپتیک، مقاله ای با عنوان رساله فی الدّوع نوشت. این مقاله حاوی تحقیقات بیشتر در مورد خواص شدت روشنایی و پراکندگی تابشی آن از طریق مواد مختلف شفاف و نیمه شفاف بود. ابن هیثم در رساله خود به نام میزان الحکمه، تراکم جو را مورد بحث قرار داده و آن را به ارتفاع مربوط می کند. او همچنین انکسار اتمسفر را مطالعه کرد. نوشته های نوری وی بر بسیاری از روشنفکران غربی مانند راجر بیکن، جان پچام، ویتلو و یوهانس کپلر تأثیر زیادی گذاشت.

ebn-heysam05
شروع عکاسی در دنیا، ابن هیثم در «مقالة فی صورة الکسوف» برای اولین بار از مفهوم "اتاق تاریک" استفاده کرد.

نجوم

ابن هیثم، در حالی که در زمره بزرگترین منجمان عرب به حساب نمی آید، اما آثار او نشان می دهد که بر تکنیک های نجوم بطلمیوسی تسلط داشته است. برخی از این آثار وی همچنین توانایی او در حل مسائلی که مورد توجه منجمان عرب بوده، مانند تعیین قبله (جهت نماز) را آشکار می کند. به نظر می‌رسد انتقاد او از مدل‌های سیاره‌ای بطلمیوسی(Ptolemaic planetary models)، همانطور که در فرضیه‌های Almagest و Planetary ارائه شده است، الهام‌بخش تحقیقاتی باشد که منجر به جایگزینی آنها شد.

این اثر نجومی بین سال‌های ۱۰۲۵ تا ۱۰۲۸ با عنوان «الشکوک الا بطلمیوس» ( Al-Shukūk alā Batlamyūs) نوشته شد و سپس به‌عنوان شبهاتی درباره بطلمیوس یا آپوریاس ترجمه شد. کتاب مدل حرکات هر یک از هفت سیاره ابن هیثم که در سال ۱۰۳۸ نوشته شد، کتاب مهمی در زمینه نجوم بود. نسخه خطی بازمانده از این اثر به تازگی کشف شده است و قسمت های بسیاری از آن هنوز مفقود است. اصلاحات او کیهان شناسی را مستثنی می کرد، زیرا او مطالعه سیستماتیک حرکتی اجرام آسمانی را توسعه داد که کاملاً هندسی بود و این امر به نوبه خود منجر به تحولات نوآورانه در هندسه در ابعاد کوچک شد.

پروفسور جیم الخلیلی درباره ابن هیثم می گوید: هنگامی که در خاورمیانه برای ساخت فیلمم سفر می‌کردم، با متخصصی در دانشگاه اسکندریه مصر گفت‌وگو کردم که به من پاره‌ای از کارهای تازه کشف شده ‌ابن ‌هیثم را در اخترشناسی نشان داد. به نظر می‌رسد او آن‌چه را که امروز مکانیک سماوی نامیده می‌شود و اصول حرکت مداری سیارات را توضیح می‌دهد، بنیان نهاده باشد؛ همان علمی که بعدها توسط دانشمندان غربی چون کوپرنیک، گالیله، کپلر و نیوتن ادامه پیدا کرد. این باورنکردنی است که ما تازه امروز به دِین علم فیزیک به یک دانشمند مسلمان که هزار سال پیش می‌زیسته، پی می‌بریم.

ابن هیثم نخستین کسی است که ذره بین را اختراع کرد که در نهایت منجر به اختراع عینک توسط راجر بیکن و تلسکوپ توسط گالیله که آثار او را مطالعه میکردند شد.

ریاضیات

ابن هیثم در ریاضیات، بر اساس کارهای ریاضی اقلیدس و ثابت ابن قره پیش رفت و پس از پیوند جبر به هندسه، مقاطع مخروطی، نظریه اعداد و هندسه تحلیلی را نظام‌بندی کرد. سهم او در ریاضیات گسترده بود. او هندسه تحلیلی را با ایجاد پیوند بین جبر و هندسه توسعه داد.

 او مکانیک حرکت یک جسم را مطالعه کرد و اولین کسی بود که معتقد بود یک جسم دائما حرکت می کند مگر اینکه نیروی خارجی آن را متوقف کند یا جهت حرکت آن را تغییر دهد. این نظریه به طرز شگفت انگیزی شبیه قانون اول حرکت است که قرن ها بعد توسط اسحاق نیوتن توصیف شد.

ebn-heysam13
مسئله الهازن، نظریه ابن هیثم

تحقیقات او در مورد منعکس کننده ها (catoptrics) در کتاب پنجم از مجموعه کتاب اپتیک حاوی مسئله مهمی است که به عنوان مسئله آلهازن (Alhazen’s problem)  شناخته می شود و شامل ترسیم خطوط از دو نقطه در صفحه یک دایره است که در نقطه ای از محیط دایره به هم می رسند و زوایایی برابر با حالت عادی در آن نقطه ایجاد می کنند و منجر به معادله درجه چهارم می شود. این امر سرانجام باعث شد که ابن هیثم اولین فرمول را برای مجموع توان های چهارم (sum of fourth powers) بدست آورد و با استفاده از یک اثبات اولیه توسط استقراء ریاضی، روشی را برای تعیین فرمول کلی برای مجموع انتگرال ها ایجاد کرد که برای توسعه انتگرال ها قدمی اساسی بود.

در واقع این مسئله در سال ۱۵۰ میلادی توسط بطلمیوس طرح شده بود و ابن هیثم نخستین کسی بود که آنرا پس از قریب ۷ سده در مسیر تحقیقات خود بر روی جهت نور در یک کره حل کرد. مسئله از اینقرار است که نور را به کدام نقطه از سطح یک کره (یا دایره) پرتاب کنیم تا انعکاس آن (که طبق قانون انعکاس با زاویه مساوی رخ می‌دهد) به نقطه مورد نظر ما برخورد کند. این مسئله را در بیلیارد نیز طرح کرده‌اند که توپ را به کجا بزنیم تا انعکاس آن به توپ حریف برخورد کند.ابن هیثم برای حل مسئله مجبور شد به حل معادلات درجه چهارم و ایجاد نوعی حساب انتگرال روی بیاورد. محاسبات ابن هیثم بقدری پیچیده و طولانی بودند که برای فهم آنها لازم شد چند سده بعد به کمک روشهایی که دکارت ابداع کرد دوباره به آنها رجوع کنند تا آنها را بفهمند. سر انجام در ۱۹۶۵ میلادی جک الکین یک روش ریاضی برای حل مسئله پیدا کرد.

ابن هیثم هندسه تحلیلی را با ایجاد پیوند بین جبر و هندسه توسعه داد. ابن هیثم همچنین فرمولی برای جمع ۱۰۰ عدد طبیعی اول کشف کرد. سهم او در نظریه اعداد شامل نظریه های وی در مورد اعداد کامل است. ابن هیثم در تحلیل خود اولین کسی بود که متوجه شد هر عدد کامل(perfect number) زوج به شکل  ۲n-۱ (۲n-۱)است که  در آن ۲n-۱ عدداول است، اما او نتوانست این نتیجه را با موفقیت ثابت کند و بعداً در قرن ۱۸ توسط اویلر ثابت شد. در تئوری اعداد، یک عدد کامل، یک عدد صحیح مثبت است که با مجموع مقسوم علیه های مثبت آن، بدون احتساب خود عدد، برابر است.

> وی برای نخستین بار معادلات کوشی-ریمان را در ریاضیات مطرح کرد.

> قانون کتانژانتها نخستین بار توسط ابن هیثم مطرح شد.

پزشکی و روانشناسی

ابن هیثم اولین کسی بود که قسمت های مختلف چشم را به طور دقیق توصیف کرد و در مورد روند بینایی توضیح علمی داد. ابن هیثم در پزشکی و چشم پزشکی به پیشرفت های مهمی در جراحی چشم دست یافت و برای اولین بار روند بینایی و ادراک بصری را مطالعه و توضیح داد. “چشم، نور و رنگ موجود در سطح جسم مورد نظر را درک می کند. چشم لزوماً همه اشیاء را از طریق خطوط مستقیم فرضی که بین جسم و نقطه مرکزی دید پخش می شوند، درک می کند”.

برخی ابن هیثم را بنیانگذار روان فیزیک (psychophysics) و روانشناسی تجربی می دانند، زیرا او را پیشگام در روانشناسی ادراک بصری می دانند.

ebn-heysam10
توضیح ساختار چشم و درک نور برای اولین بار توسط ابن هیثم

یادبودها

  • سیارک شماره ۵۹۲۳۹ به افتخار این دانشمند ۵۹۲۳۹ ابن هیثم نامگذاری شده‌است.
  • سال ۲۰۱۵ که سال جهانی نور نامگذاری شده بود مصادف با هزارمین سالگرد انتشار کتاب المناظر نیز بود که توسط یونسکو از خدمات ابن هیثم تجلیل شد.
  • یک دهانه آتشفشانی در کره ماه، Alhazen (نام لاتین ابن هیثم) نامگذاری شده‌است.
مجسمه ابن هیثم در عمارت باغ موزه فردوس تهران