یک زیردریایی چگونه سطح آب را می‌بیند؟
داشتن یک زیردریایی چقدر هیجان‌انگیز خواهد بود! البته، زیردریایی‌ها بسیار گران‌قیمت و بزرگ هستند. برای لذت بردن از آنها به مقدار زیادی آب نیاز دارید و وان حمام به هیچ‌وجه کافی نیست!
نظریه ریسمان چیست؟
اگر یک نخ سست را از لباس یک شخصیت کارتونی بیرون بکشید، چه اتفاقی می‌افتد؟ درست است، ژاکت آن شخصیت به‌طور کامل باز می‌شود و فقط یک توده نخ و مقداری برهنگی متحرک باقی می‌ماند. این اتفاق فیزیک، در عالم کارتونی است، اما شباهت زیادی هم به موضوع بسیار جدی نظریه ابرریسمان (Superstring theory) دارد. همه چیز را به ساده‌ترین شکل خود تجزیه کنید و تمام چیزی که دارید، کُپه‌ای از تکه‌های بسیار ریز ریسمان است.
فیزیکدانان ذرات، ذرات بنیادی (Elementary particles) یا ذرات اولیه (Fundamental particles) را به عنوان کوچکترین بلوک‌های سازنده در جهان تعریف می‌کنند. به عبارت دیگر، ذراتی مانند لپتون‌ها (Leptons) و کوارک‌ها (Quarks) هیچ زیرساختاری ندارند. آنها به کوچکترین حد ممکن رسیده‌اند.
این موضوع برای نظریه‌پردازان ریسمان صدق نمی‌کند، زیرا آنها فکر می‌کنند که باید عمیق‌تر (یا کوچکتر) از آنچه فناوری فعلی ما اجازه می‌دهد، پیش برویم. آنها پیشنهاد می‌کنند که هر ذره به اصطلاح بنیادی، در واقع حاوی یک حلقه یک‌بعدی بسیار کوچک و ارتعاشی از ریسمان (a tiny, vibrating, one-dimensional loop of string) است. ارتعاش ریسمان، بار و جرم ذره بزرگتر را تعیین می‌کند.
نظریه‌های ابرریسمان این ایده را می‌گیرند و کل جهان را از پایین به بالا می‌سازند. و بله، این کار به همان اندازه که به نظر می‌رسد چالش‌برانگیز است. به همین دلیل است که ما از عبارت “نظریه‌های ریسمان” به صورت جمع صحبت می‌کنیم، زیرا چندین نظریه ریسمان مختلف وجود دارد که همه تلاش می‌کنند از عهده این کار (توضیح جهان) بر بیایند. اوه، و حداقل به 10 بعد هم فقط برای توضیح تمام ریاضیات دخیل در آنها نیاز است. فیزیکدانان پیشنهاد می‌کنند که هر بعدی فراتر از زمان و فضای قابل مشاهده، تا خورده و از دید پنهان شده است.
همانطور که احتمالاً حدس زده‌اید، نظریه ابرریسمان هنوز در حال توسعه است، به این معنی که فیزیکدانان به رفع اشکالات موجود در نظریه‌های ریسمان منفرد ادامه می‌دهند. در نهایت، آنها قصد دارند هدف تحقق نیافته انیشتین را برای متحد کردن نسبیت عام با نظریه کوانتومی محقق کنند. به همین دلیل است که نظریه ریسمان گاهی اوقات نظریه همه چیز (theory of everything) نیز نامیده می‌شود، زیرا می‌تواند روزی به عنوان پایه‌ای برای تمام اکتشافات و نوآوری‌های علمی آینده عمل کند.
در همین حال، دفعه بعد که در آینه نگاه می‌کنید یا گرمای خورشید ظهر را احساس می‌کنید، به یاد داشته باشید: تمام این فعالیت جهانی ممکن است به ارتعاش حلقه‌های ریسمان فوق‌العاده کوچک بستگی داشته باشد.
نویسنده: Robert Lamb
مترجم: فؤاد پورفائز
منبع: howstuffworks.com
موتورهای الکتریکی چگونه کار می‌کنند؟
موتورهای الکتریکی در همه جا هستند! در خانه شما، تقریباً هر حرکت مکانیکی که می‌بینید ناشی از یک موتور الکتریکی AC (جریان متناوب) یا DC (جریان مستقیم) است. در این مقاله به بررسی هر دو نوع خواهیم پرداخت.
با درک نحوه کار یک موتور، می‌توانید اطلاعات زیادی درباره مغناطیس، آهنربای الکتریکی و برق به طور کلی یاد بگیرید. یک موتور الکتریکی از آهنرباها برای ایجاد حرکت استفاده می‌کند. اگر تا به حال با آهنرباها بازی کرده‌اید، درباره قانون اساسی همه آهنرباها می‌دانید: قطب‌های مخالف یکدیگر را جذب می‌کنند و قطب‌های مشابه یکدیگر را دفع می‌کنند.
بنابراین، اگر دو آهنربای میله‌ای داشته باشید که انتهای آنها با “شمال” و “جنوب” علامت‌گذاری شده است، انتهای شمال یکی از آهنرباها انتهای جنوب دیگری را جذب خواهد کرد. از طرف دیگر، انتهای شمال یکی از آهنرباها انتهای شمال دیگری را دفع خواهد کرد (و جنوبی‌ها نیز یکدیگر را دفع می‌کنند). درون یک موتور الکتریکی، این نیروهای جذب و دفع باعث ایجاد حرکت چرخشی (Rotational motion) می‌شوند.
ماهیچه‌ها چگونه کار می‌کنند؟
ماهیچه‌ها یکی از آن چیزهایی هستند که اکثر ما به‌طور کامل به آنها بی‌توجه هستیم، اما آنها به دلایل کلیدی بسیار مهم هستند:
ماهیچه‌ها “موتور” بدن شما هستند که برای حرکت استفاده می‌شوند. اگرچه آنها به‌گونه‌ای متفاوت از موتور ماشین یا موتور الکتریکی کار می‌کنند، اما ماهیچه‌ها همان کار را انجام می‌دهند – انرژی را به حرکت تبدیل می‌کنند.
بدون ماهیچه‌های خود، انجام هیچ کاری برای شما ممکن نخواهد بود. هر چیزی که شما با مغز خود تصور می‌کنید، به‌صورت حرکات ماهیچه‌ای بیان می‌شود. تنها راه‌های بیان یک ایده برای شما با استفاده از ماهیچه‌های حنجره، دهان و زبان (کلمات گفتاری)، با استفاده از ماهیچه‌های انگشتان (کلمات نوشتاری یا “صحبت کردن با دستان”) یا با ماهیچه‌های اسکلتی (زبان بدن، رقص، دویدن، ساختن یا جنگیدن، به عنوان چند مثال) است.
از آن‌جایی‌که ماهیچه‌ها برای هر حیوانی حیاتی هستند، بسیار پیچیده هستند. آنها در تبدیل سوخت به حرکت بسیار کارآمد هستند، طول عمر بالایی دارند، خود را ترمیم می‌کنند و می‌توانند با تمرین قوی‌تر شوند. آنها همه چیز را، از پیاده‌روی تا حفظ جریان خون شما، انجام می‌دهند!
وقتی اکثر مردم به “ماهیچه‌ها” فکر می‌کنند، به ماهیچه‌هایی که می‌توانیم ببینیم فکر می‌کنند. به‌عنوان مثال، اکثر ما درباره ماهیچه‌های عضلات دو سر در بازوهایمان می‌دانیم. اما در بدن هر پستانداری سه نوع ماهیچه منحصر به فرد وجود دارد:
• ماهیچه‌های اسکلتی (Skeletal muscle) نوعی از ماهیچه هستند که می‌توانیم آنها را ببینیم و احساس کنیم. وقتی یک بدنساز تمرین می‌کند تا توده عضلانی را افزایش دهد، ماهیچه‌های اسکلتی هستند که تمرین داده می‌شوند. ماهیچه‌های اسکلتی به اسکلت متصل می‌شوند و به‌صورت جفتی عمل می‌کنند – یک ماهیچه برای حرکت استخوان در یک سمت و دیگری برای بازگرداندن آن به سمت دیگر. این ماهیچه‌ها معمولاً به‌صورت ارادی (voluntarily) منقبض می‌شوند، به این معنی که شما درباره انقباض آنها فکر می‌کنید و سیستم عصبی شما به آنها می‌گوید که این کار را انجام دهند. آنها می‌توانند یک انقباض کوتاه و تک (Twitch) یا یک انقباض طولانی و پایدار (Tetanus) داشته باشند.
• ماهیچه‌های صاف (Smooth muscle) در سیستم گوارش، عروق خونی، مثانه، راه‌های هوایی و در رحم یک زن، یافت می‌شوند. ماهیچه‌های صاف توانایی کش آمدن (stretch) و حفظ تنش (maintain tension) برای مدت طولانی را دارند. آنها به‌صورت غیرارادی (involuntarily) منقبض می‌شوند، به این معنی که شما نیازی به فکر کردن درباره انقباض آنها ندارید زیرا سیستم عصبی شما به‌طور خودکار آنها را کنترل می‌کند. به‌عنوان مثال، معده و روده‌های شما تمام روز کارهای عضلانی خود را انجام می‌دهند و در بیشتر موارد شما از آنچه در آن‌جا می‌گذرد، بی‌خبر هستید.
• ماهیچه‌های قلبی (Cardiac muscle) تنها در قلب شما یافت می‌شوند و ویژگی‌های بزرگ آنها استقامت (endurance) و ثبات (consistency) است. آنها می‌توانند به‌طور محدود کشیده شوند، مانند ماهیچه‌های صاف، و با نیرویی مشابه ماهیچه‌های اسکلتی منقبض شوند. این ماهیچه‌ها تنها به‌صورت انقباض کوتاه و تک (Twitch) عمل می‌کنند و به‌صورت غیرارادی (involuntarily) منقبض می‌شوند.
در این مقاله، به بررسی انواع مختلف عضلات در بدن شما و تکنولوژی شگفت‌انگیزی که به این عضلات اجازه می‌دهد تا به خوبی کار کنند، خواهیم پرداخت. از اینجا به بعد، تمرکز ما بر روی عضلات اسکلتی خواهد بود. فرآیندهای مولکولی بنیادی در هر سه نوع عضله مشابه هستند.
جهان چطور شروع شد؟
“در آغاز” – قبل از دهه 1920میلادی، این کلمات (یعنی در آغاز) جایی در درک علمی ما از جهان نداشتند. ستاره‌شناسان بر این باور بودند که کیهان ازلی و تغییرناپذیر است. ما تنها از یک کهکشان و چند میلیون ستاره قابل مشاهده آگاهی داشتیم و این محدوده جهان قابل مشاهده ما بود.
سپس ستاره‌شناس ادوین هابل (Edwin Hubble) با استفاده از انتقال سرخ (Redshift)، مشاهده کرد که کهکشان‌های دور در حال دورشدن از یکدیگرند و قانون هابل (Hubble’s Law) را برای توضیح گسترش یکنواخت جهان فرمول‌بندی کرد. انتقال سرخ به تغییر طول موج‌های یک جسم آسمانی دور به سمت طول موج‌های بلندتر یا قرمزتر اشاره دارد که ناشی از اثر داپلر (Doppler effect) است.
در همین زمان، فیزیک‌دان آلبرت اینشتین (Albert Einstein) نظریه نسبیت عام خود را تکمیل کرده بود که مدلی از کیهانی محدود و همگن را که تحت تأثیر گرانش شکل می‌گیرد، ارائه می‌داد. این تلاش‌ها زمینه‌ساز کشف‌ها و نظریه‌های جدیدی در دهه‌های آینده شد.
درک علمی مدرن ما از جهان، نوعی نقشه راه در طول زمان را فراهم می‌کند. این نقشه که بر اساس کارهای هابل و اینشتین و تأیید یافته‌هایی مانند فراوانی عناصر سبک و تابش زمینه کیهانی (Cosmic Microwave Background Radiation) می‌باشد، به 13.7 میلیارد سال پیش و به رویدادی که آن را مه‌بانگ (Big bang) می‌نامیم، اشاره دارد.
در این نقطه از گذشته دور، زمان و فضا وجود نداشتند. تنها یک نقطه داغ و متراکم – یک تکینگی (singularity)- وجود داشت که تمام ماده جهان را در خود داشت. علاوه بر این، چهار نیروی بنیادی (گرانشی، الکترومغناطیسی، قوی و ضعیف) به عنوان یک نیروی واحد متحد شده بودند. این دوره اتحاد، که به آن دوره پلانک (Planck epoch) گفته می‌شود، به مدت ۴۳-۱۰ ثانیه ادامه داشت. سپس جهان با سرعتی بیشتر از سرعت نور گسترش یافت و تقریباً به‌طور آنی از اندازه زیراتمی به اندازه یک توپ گلف رسید. دانشمندان این دوره را دوره تورمی (Inflationary period) می‌نامند.
سپس جهان به سمت خارج، به صورت سیلی از ذرات زیراتمی فوق‌گرم منبسط شد. سه ثانیه پس از بیگ بنگ، فضا به حد کافی سرد شد تا این ذرات بتوانند عناصر را تشکیل دهند. حدود 300 میلیون سال بعد، ستاره‌ها و کهکشان‌ها شکل گرفتند. (برای اطلاعات دقیق‌تری در مورد این مراحل اولیه، مقاله “چگونه نظریه مه‌بانگ کار می‌کند” را بخوانید).
نظریه مه‌بانگ هنوز بهترین مدل برای توضیح چگونگی پیدایش جهان است، اما تنها نظریه‌ای که داریم نیست. به عنوان مثال، نظریه حالت پایدار (Steady-state theory) مدلی از یک جهان با چگالی ثابت را ارائه می‌دهد که به نظر می‌رسد به دلیل تولید مداوم ماده جدید منبسط می‌شود. با این حال، پشتیبانی از آن به طور عمده به خاطر کشف پس‌زمینه مایکروویو کیهانی (Cosmic Microwave Background (CMB)) در سال 1965 به شدت کاهش یافت. CMB، در واقع، امضاء (تأیید) تابش اولیه و در حال گسترش جهان بود.
مدل اکپیروتیک (Ekpyrotic model) پیشنهاد می‌کند که جهان به دلیل برخورد دو جهان جداگانه در بعد چهارم شکل گرفته است. و نظریه بازگشت بزرگ (Big bounce) پیشنهاد می‌کند که جهان ما در یک چرخه ابدی از مه‌بانگ‌ها و فروپاشی‌های بزرگ گرفتار است.
می‌توانید این نظریه‌ها و مدل‌ها را به عنوان پل‌هایی تصور کنید که به سمت ناشناخته‌های کیهانی کشیده شده‌اند. برخی از آنها به اندازه کافی محکم هستند که بتوانیم جهان را هنگامی که به آرامی تعیین می‌کنیم که دقیقاً کجا و چه هستیم، مشاهده و آزمایش کنیم.
نویسنده: Robert Lamb
مترجم: فؤاد پورفائز
منبع: howstuffworks.com
هیپوتالاموس، دستیار ارباب غدد
ناراحت؟ گرسنه؟ عصبانی؟ سرحال؟ بی‌حال؟ همهٔ این حالت‌ها و بسیاری دیگر تحت کنترل یک ناحیهٔ کوچک در انتهای مغز شماست. با هیپوتالاموس (Hypothalamus) آشنا شوید.
هیپوتالاموس که بین غدهٔ هیپوفیز (Pituitary gland) و تالاموس (Thalamus) واقع شده، نقشی (استعاری) در لیست بلندی از عملکردهای بدنی دارد، اما مسئولیت اصلی آن حفظ تعادل بدن یا همان هموستاز (Homeostasis)(هموستاز یا هم‌ایستائی در زیست‌شناسی به معنای حفظ پایداری محیط داخلی بدن و ثابت نگه داشتن شرایط فیزیکی و شیمیایی آن است – مترجم) است. بدن شما همیشه به دنبال راهی برای بازگشت به هموستاز است و وقتی همه‌چیز از حالت طبیعی خارج می‌شود، به شما هشدار می‌دهد. به عنوان مثال، احساس گرسنگی علامت بدن شماست برای اینکه به شما بگوید نیاز به تأمین انرژی دارد و باید دوباره نیرو بگیرد تا هموستاز را بازیابی کند. این سیگنال‌های کوچک حاصل عملکرد هیپوتالاموس شماست.
ویکتوریا آلبینا، پرستار خانواده، گیاه‌درمانگر و مربی زندگی مستقر در نیویورک می‌گوید: “این ناحیه مسئول کنترل سیستم عصبی غیر ارادی است”. “هیپوتالاموس سیگنال‌ها را با هیپوفیز هماهنگ می‌کند. بنابراین، بر تشنگی، تنظیم دما، احساس گرسنگی، خواب، تنظیم انرژی، حالت روحی و عملکرد تولید مثلی تأثیر دارد. ”
سیستم عصبی غیر ارادی
سیستم عصبی غیر ارادی (autonomic nervous system) مسئول تنظیم عملکردهای کلیدی غیر ارادی بدن شماست، به معنای همهٔ چیزهایی که نیازی به کنترل آنها به‌طور خودآگاه ندارید، اما برای بقای شما مهم هستند. همه چیز، از تسریع نرخ ضربان قلب و افزایش فشار خون هنگام ضرورت (سیستم عصبی خودکار یا sympathetic nervous system) تا کاهش نرخ ضربان قلب و افزایش فعالیت روده‌ها هنگام لزوم (سیستم عصبی غیرخودکار یا parasympathetic nervous system).
غدهٔ هیپوفیز (pituitary gland) معمولاً به عنوان “غدهٔ رئیس” (master gland) شناخته می‌شود زیرا سایر غده‌های هورمونی مانند تیروئید (Thyroid)، غدد فوق کلیوی، تخمدان‌ها و بیضه‌ها را کنترل می‌کند. هیپوتالاموس به عنوان یک مرکز ارتباطی برای هیپوفیز عمل می‌کند و به شکل هورمون‌ها به آن پیام می‌فرستد. این پیام‌های هورمونی سپس تولید و ترشح هورمون‌های دیگر از هیپوفیز را تحت تأثیر قرار می‌دهند که بر سایر غده‌ها و اندام‌های بدن تأثیر می‌گذارد.
بنابراین، بله، هیپوتالاموس مسئولیت‌های زیادی دارد. در اینجا خلاصه‌ای از برخی از عملکردهای اصلی بدن که هیپوتالاموس سالم کنترل می‌کند آورده شده است:
• دمای بدن
• حالت روحی
• گرسنگی
• تشنگی
• میل جنسی
• نرخ ضربان قلب
• ترشح هورمون‌ها، به ویژه هورمون‌های مربوط به هیپوفیز
آلبینا می‌گوید: “هیپوتالاموس با هیپوفیز صحبت می‌کند و سپس هیپوفیز سیگنال‌ها را از طریق سیستم‌های پیچیده به تیروئید و از طریق کانال‌های دیگر به تخمدان‌ها و غدد فوق کلیوی می‌فرستد.” او می‌افزاید: “هرگاه در ارتباط بین هیپوتالاموس و هیپوفیز مشکلی پیش بیاید، می‌تواند مشکلاتی در پایین‌دست ایجاد کند.”
اگر تا بحال دربارهٔ عبارت پزشکی جایگزین “خستگی فوق کلیوی (adrenal fatigue)”، به عنوان اصطلاح توصیف‌کنندهٔ مجموعه‌ای از علائم مربوط به غدد فوق کلیوی شنیده‌اید، ریشهٔ نظری آن همین مشکل ارتباطی است. آلبینا می‌گوید که یک مشکل ارتباطی بین هیپوتالاموس و هیپوفیز می‌تواند منجر به اختلالات هورمونی در اندام‌های تولید مثلی، مشکلات تیروئید و موارد دیگر شود. “و زمانی که این ارتباط بین هیپوتالاموس و هیپوفیز به درستی کار نمی‌کند، می‌توانید افسرده و مضطرب باشید و مشکلات مدیریت متابولیک (به مجموعه‌ای از واکنش‌های شیمیایی پایدار در اندام‌ها گفته می‌شود – مترجم) نیز تجربه کنید.” خستگی به طرز شایعی نیز معمول است.
چون هیپوتالاموس در ایفای نقش‌های زیادی در تأثیرگذاری بر هورمون‌ها مشارکت دارد، تشخیص مشکلات آن هنگامی که اختلالی پیش می‌آید می‌تواند دشوار باشد. اما چند مسئله می‌تواند به ایجاد اختلال هیپوتالاموسی کمک کند، از جمله علل ژنتیکی؛ آسیب‌های ناشی از ضربه، جراحی یا پرتو درمانی؛ عفونت؛ یا التهاب یا تومورها در اطراف هیپوتالاموس. اختلالات خوردن، سوء تغذیه و خونریزی بیش از حد نیز می‌توانند از عوامل مؤثر دیگر باشند. چند علامت که نشان می‌دهد هیپوتالاموس شما دچار مشکل است شامل موارد زیر است:
• افزایش گرسنگی
• افزایش سریع وزن
• کاهش نرخ ضربان قلب
• تشنگی شدید
• دفع ادرار مکرر
• دمای پایین بدن
• عدم میل جنسی
• تحریک‌پذیری
• تغییرات خلق و خو
• اضطراب
در حالی که اختلال شدید هیپوتالاموسی می‌تواند در ایجاد شرایط جدی مانند دیابت بی‌مزه (diabetes Insipidus) (در این حالت کلیه‌ها ممکن است آب بیش از حدی را تخلیه کنند) و سندرم پرادر-ویلی (Prader-Willi syndrome) (یک اختلال ارثی که باعث میل دائمی به غذا می‌شود) نقش داشته باشد، هیپوتالاموس کم‌کار می‌تواند عامل مشکلات روزمره حالت روحی، اشتها، میل جنسی و دیگر موارد باشد. به همین دلیل است که پزشکان جامع‌‌نگری مانند آلبینا اغلب رویکردهای جامع را برای حمایت از هیپوتالاموس و تمام قدرت تأثیرگذاری هورمونی آن توصیه می‌کنند.
“زمانی که در مسیرهای سیگنال‌دهی محور هیپوتالاموس-هیپوفیز-غده فوق کلیوی [HPA] اختلالی به‌وجود آید، می‌تواند منجر به کاهش تحمل استرس، احساس استرس و اضطراب و همچنین احساس “خستگی اما بی‌خوابی” در شب‌ها شود.” او می‌گوید: “برای بیمارانم عمدتاً مراقبه نفس و هر نوع کاهش استرس، بهداشت خواب و سازگاری‌ها تجویز می‌کنم — رویدولا (Rhodiola) در صبح (نوعی گیاه به اسم ریشه طلایی که مصرف آن خصوصاً در صبح خواص فراوانی دارد – مترجم)، آشواگاندا (Ashwagandha) در شب (نوعی میوه‌ای به اسم گیلاس زمستانی که مصرف آن خصوصا در شب خواص زیادی دارد – مترجم)، و تولسی (Tulsi) ( نوعی گیاه دارویی به اسم ریحان مقدس – مترجم) در طول روز، سه مورد ساده هستند که برای اکثر مردم مؤثر است.”
برخی راه‌های خودجوش برای حمایت از یک هیپوتالاموس سالم شامل خوردن یک رژیم غذایی متعادل، حفظ یک برنامه خواب خوب و گنجاندن فعالیت جسمانی در زندگی شماست.
حالا این نکته جالب است
نام “هیپوتالاموس” از واژه‌های یونانی “هایپو (Hypo)” (زیر) و “تالاموس (Thalamus)” (اتاق) نشأت می‌گیرد. احتمالاً شگفت‌انگیز نیست که این ناحیه از مغز را در زیر تالاموس، مادهٔ خاکستری دوساختاری مرکزی که مسئول دریافت اطلاعات از گیرنده‌های حسی است، پیدا کنید.
نویسنده: Michelle Konstantinovsky
مترجم: فؤاد پورفائز
منبع: howstuffworks.com
نیرو چیست؟ چهار نیروی اساسی طبیعت کدامند؟
در حالی که شما در مقابل کامپیوتر خود نشسته‌اید و این مقاله را می‌خوانید، ممکن است از نیروهای زیادی که بر شما تأثیر می‌گذارند، بی‌خبر باشید. اما نیرو چیست؟
نیرو (Force) یک مفهوم بنیادی در دنیای فیزیک است و نقش حیاتی در زندگی روزمره ما ایفا می‌کند. نیرو مسئول حرکت و رفتار اشیاء، عملکرد ماشین‌ها و حتی ساختار جهان ماست. انواع مختلف نیرو بسته به جرم آنها و جهت نیروی اعمال شده، به طور متفاوتی بر اشیاء مختلف تأثیر می‌گذارند.
بیایید به نیرو پرداخته، هر نیروی بنیادی را بررسی کنیم، ببینیم چه کاری انجام می‌دهد، چگونه کشف شده و چگونه با دیگر نیروها ارتباط دارد.
خون چگونه کار می‌کند؟
آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که خون از چه چیزی تشکیل شده است؟ احتمالاً به این موضوع خیلی فکر نمی‌کنید، مگر اینکه مجبور باشید خون بکشید، آن را اهدا کنید یا جریان آن را پس از یک آسیب قطع کنید. اما خون رایج‌ترین بخش بدن است که آزمایش می‌شود و واقعاً رودخانهٔ زندگی است. هر سلول در بدن، مواد مغذی خود را از خون دریافت می‌کند. درک خون به شما کمک می‌کند تا زمانی که پزشک نتایج تست‌های خون شما را توضیح می‌دهد، بهتر بفهمید. علاوه بر این، شما چیزهای شگفت‌انگیزی دربارهٔ این مایع شگفت‌انگیز و سلول‌های آن خواهید آموخت.
خون ترکیبی از دو جزء است: سلول‌ها (Cells) و پلاسما (Plasma). قلب، خون را از طریق شریان‌ها، مویرگ‌ها و رگ‌ها پمپاژ می‌کند تا اکسیژن و مواد مغذی را به هر سلول بدن برساند. خون همچنین محصولات زائد را از بدن خارج می‌کند.
بدن انسان بالغ به طور تقریبی دارای 5 لیتر (5.3 کوارت (واحدی برای اندازه گیری حجم بوده و برابر با یک چهارم از یک گالون است -م) خون است که 7 تا 8 درصد از وزن بدن یک فرد را تشکیل می‌دهد. تقریباً 2.75 تا 3 لیتر از خون را پلاسما تشکیل می‌دهد و بقیه، بخش سلولی آن است.
پلاسما، بخش مایع خون است. سلول‌های خونی، مانند گلبول‌های قرمز، در پلاسما معلق هستند. همچنین، الکترولیت‌ها، مواد مغذی و ویتامین‌ها (که از روده‌ها جذب شده یا توسط بدن تولید می‌شوند)، هورمون‌ها، عوامل لخته‌سازی و پروتئین‌هایی مانند آلبومین (Albumin) و ایمونوگلوبولین‌ها (Immunoglobulins) (پادتن‌هایی برای مقابله با عفونت) در پلاسما حل شده‌اند. پلاسما مواد موجود در خود را در حین گردش در سراسر بدن توزیع می‌کند.
بخش سلولی خون شامل گلبول‌های قرمز (RBCs)، گلبول‌های سفید (WBCs) و پلاکت‌ها (Platelets) است. گلبول‌های قرمز، اکسیژن را از ریه‌ها حمل می‌کنند؛ گلبول‌های سفید به مقابله با عفونت کمک می‌کنند و پلاکت‌ها بخش‌هایی از سلول‌ها هستند که برای لخته‌سازی استفاده می‌شوند. تمامی سلول‌های خونی در مغز استخوان تولید می‌شوند. در دوران کودکی، بیشتر استخوان‌ها خون تولید می‌کنند. با افزایش سن، این فرایند تدریجاً به استخوان‌های ستون فقرات (مهره‌ها)، جناغ سینه (استرنوم)، دنده‌ها، لگن و قسمت‌های کوچکی از استخوان‌های بالای دست و پایینی پا محدود می‌شود. مغز استخوانی که به طور فعال سلول‌های خونی تولید می‌کند، مغز استخوان قرمز (Red Marrow) نامیده می‌شود و مغز استخوانی که دیگر سلول‌های خونی تولید نمی‌کند، مغز استخوان زرد (Yellow Marrow) نامیده می‌شود. فرآیندی که به وسیله آن بدن خون تولید می‌کند، خون‌سازی (Hematopoiesis) نامیده می‌شود. همه سلول‌های خونی (RBCs، WBCs و پلاکت‌ها) از یک نوع سلول به نام سلول بنیادی خون‌ساز پرتوان (Pluripotential Hematopoietic Stem Cell) تولید می‌شوند. این گروه از سلول‌ها توانایی تشکیل هر یک از انواع مختلف سلول‌های خونی و همچنین بازتولید خود را دارند. این سلول سپس به سلول‌های بنیادی مأمور (committed stem cells) تبدیل می‌شود که سلول‌های خونی خاصی را تولید خواهند کرد.
مغز چگونه کار می‌کند؟
هر حیوانی که به ذهنتان می‌رسد – پستانداران، پرندگان، خزندگان، ماهیان، دوزیستان – مغز دارد. اما مغز انسان منحصر به فرد است. اگرچه بزرگ‌ترین نیست، ولی به ما قدرت صحبت کردن، تصور کردن و حل کردن مسائل را می‌دهد. مغز ما واقعاً یک اندام شگفت‌انگیز است.
مغز وظایف شگفت‌انگیزی را انجام می‌دهد که از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• کنترل دمای بدن، فشار خون، ضربان قلب و تنفس.
• پذیرش سیلابی از اطلاعات درباره‌ی دنیای اطراف شما از جانب حواس مختلفتان (مانند دیدن، شنیدن، بویایی، چشایی و لمس).
• مدیریت حرکات بدنی شما هنگام راه رفتن، صحبت کردن، ایستادن یا نشستن.
• این امکان را برایتان فراهم می‌کند که فکر کنید، خواب ببینید، استدلال کنید و احساسات را تجربه کنید.
تمام این وظایف توسط اندامی که به اندازه یک گل کلم کوچک است، هماهنگ، کنترل و تنظیم می‌شود.
مغز شما، نخاع و اعصاب محیطی یک سیستم پردازش و کنترل اطلاعات پیچیده و یکپارچه به نام سیستم عصبی مرکزی (Central Cervous System) شما را تشکیل می‌دهند. این‌ها به‌طور هم‌زمان همه جنبه‌های آگاهانه و ناآگاهانه زندگی‌تان را تنظیم می‌کنند. مطالعه علمی مغز و سیستم عصبی به نام علوم اعصاب (Neuroscience) یا نوروبیولوژی (Neurobiology) شناخته می‌شود. به دلیل وسعت این حوزه و پیچیدگی مغز و سیستم عصبی، این مقاله با اصول اولیه شروع خواهد شد و به شما مروری بر این اندام پیچیده ارائه می‌دهد.
ما ساختارهای مغز را بررسی کرده و توضیح خواهیم داد که هر بخش چگونه عملکردهای روزمره ما را کنترل می‌کند، از جمله کنترل حرکتی، پردازش بینایی، پردازش شنوایی، حس، یادگیری، حافظه و احساسات.
گرانش چه ربطی به انفجار بزرگ (مه‌بانگ) دارد؟
نکات کلیدی
• جاذبه نقش حیاتی در شکل‌گیری جهان ایفا می‌کند و بر تشکیل و رفتار اجسام آسمانی تأثیر می‌گذارد.
• درک جاذبه برای توضیح پدیده‌هایی مانند بیگ‌بنگ، گسترش جهان و تشکیل کهکشان‌ها و ستاره‌ها ضروری است.
• دانشمندان همچنان به مطالعه خواص بنیادی جاذبه ادامه می‌دهند تا درک خود از کیهان را عمیق‌تر کنند.
یک دلقک به روی صحنه می‌آید. ممکن است یک تپانچه کابویی از غلاف بیرون بکشد. شاید یک بادکنک را بترکاند. به‌هرحال، نتیجه‌گیری غیرقابل اجتناب است: شلوار او پایین می‌افتد. کودکان با صدای بلند می‌خندند، اما این بیشتر از یک شوخی ساده است. این در عمل یکی از چهار نیروی بنیادی طبیعت است.
بله، این جاذبه (gravity) است — نیرویی که آن‌قدر ثابت و همه‌جا حاضر است که ما به ندرت متوجه آن می‌شویم. اما بدون جاذبه، جهان به شکل کنونی خود نمی‌توانست وجود داشته باشد. به همین ترتیب، جاذبه نقش اصلی را در نظریه بیگ‌بنگ ایفا می‌کند، رویداد عظیم گسترشی که از آن میلیاردها کهکشان جهان پدید آمده‌اند.
بر اساس قانون جاذبه جهانی آیزاک نیوتن، جاذبه نیرویی جاذب است که بر هر ذره ماده در جهان عمل می‌کند. قدرت این جاذبه به فاصله و جرم بستگی دارد. اگر دو ذره گرد و غبار کیهانی به اندازه کافی نزدیک باشند، به سمت یکدیگر جذب خواهند شد. در عین حال، نیروی جاذبه یک سیاره می‌تواند بر اجسامی که در فاصله‌های بسیار دورتر قرار دارند، تأثیر بگذارد.
در اوایل قرن بیستم، آلبرت اینشتین فیزیک‌دان بر یافته‌های نیوتن تکیه کرد و نظریه نسبیت عام خود را ارائه داد که، در کنار دیگر موارد، جاذبه را نه به عنوان یک نیرو، بلکه به عنوان یک انحراف در شکل فضا-زمان توضیح داد. یک جسم به‌ویژه بزرگ، مانند یک ستاره، زمان و فضای اطراف خود را خم می‌کند. زمان به‌طور قابل‌توجهی در نزدیکی چنین جسمی کندتر می‌گذرد و مسیر مستقیم امواج نور در حال حرکت را منحرف می‌کند. جاذبه ساختار جهان را تعیین می‌کند، از نحوه تشکیل اجسام کیهانی تا نحوه گردش آنها به دور سیارات یا ستاره‌های بزرگتر.
اینشتین همچنین پیش‌بینی کرد که جهان به عنوان یک تکینگی (singularity) آغاز شده است: نقطه‌ای با حجم صفر و چگالی بی‌نهایت که همه ماده‌های جهان را در خود جای داده است. سپس بیگ‌بنگ (مه‌بانگ) رخ داد و همه آن ماده را به قدری شدید گسترش داد که بر نیروی جاذبه که به سمت داخل عمل می‌کرد، غلبه کرد. اینشتین همچنین پیش‌بینی کرد که به لطف امواج گرانشی (یا تغییرات در میدان جاذبه) می‌توانیم وجود جاذبه را در آن لحظات اولیه اثبات کنیم. همه گاز و گرد و غباری که در نتیجه این رویداد به وجود آمد، در نهایت به دلیل جاذبه به جهانی که امروز می‌شناسیم، تبدیل شد.
جاذبه به همراه ا الکترومغناطیس، نیروی (هسته‌ای) قوی و نیروی (هسته‌ای) ضعیف یکی از چهار نیروی طبیعت است. همه این نیروها در نظریه بیگ‌بنگ دخیل هستند. علاوه بر این، نظریه‌های پیشگامانه اینشتین درباره ماهیت جاذبه، برای درک ما از جهانی که او با نظریه نسبیت عام خود ارائه داد، مرکزی و اساسی بودند.
پس به یاد داشته باشید: جاذبه تنها نیرویی نیست که باعث می‌شود شلوار یک دلقک پایین بیفتد. این یک جنبه کلیدی از جهان است که به بیگ‌بنگ برمی‌گردد.
سؤالات متداول
نظریه جاذبه چگونه به درک ما از بیگ‌بنگ کمک می‌کند؟
نظریه جاذبه توضیح می‌دهد که چگونه گسترش سریع اولیه جهان و تشکیل کهکشان‌ها و دیگر ساختارها از طریق تعاملات جاذب بین ماده و انرژی رخ داده است.
برخی از حوزه‌های تحقیقاتی کنونی در مورد رابطه بین جاذبه و بیگ‌بنگ چیست؟
حوزه‌های تحقیقاتی کنونی شامل بررسی نقش ماده تاریک و انرژی تاریک در شکل‌گیری تکامل جهان، و همچنین تحقیق در مورد ارتباطات ممکن بین جاذبه و مکانیک کوانتومی در انرژی‌های بسیار بالا است.
نویسنده: Robert Lamb
مترجم: فؤاد پورفائز
منبع: howstuffworks.com
