مواضيع

31

منتدى علم الفيزياء العام / أسئلة وإجاباتها حول الإلكترونيات

« في: يونيو 26, 2008, 12:23:47 مساءاً »

اهلا بجميع الاعضاء

هذا الاموضوع يحوي مجموعه من الاسئله والاجابات عليها

(كيف يتم ذلك؟؟؟؟؟؟)

اي عضو لديه سؤال وجوابه حول مواضيع الالكترونيه او المغناطيسيه او الكهربيه

أن يطرفه في هذا الموضوع

بشرط وضع السؤال وجوابه في نفس المشاركه حتى يستفيد باقي الاعضاء الكرام

وأنا سأضيف مجموعه اسئله الكترونيه


أتمنى من الجميع المشاركه وعدم الاكتفاء بالقراءه

=================================== =======================
سؤال:
ما هي الموصلات الفائقة؟

الاجابة:
كل المواد في الطبيعة عندما تصل درجة حرارتها الى الصفر المطلق تصبح مقاومتها صفر تماما ولكن هناك بعض المعادن مثل الزئبق والمركبات الأخرى تصل مقاومتها الى الصفر عند درجات حراره أعلى ومن صفات هذه الواد أنها حساسه للمجالات المغناطيسية الصغيرة جدا.
=================================== =======================
سؤال :
ما الفرق الجوهرى فى الاستخدام بين الترانزستور B J T والترانزستور ال mosfet

الاجابه:
الفرق الاساسى فى الاستخدام الخارجى والتحكم هو ان الترانزستور ثنائى الوصلة متحكم به عن طريق التيار (اى عنصر يحتاج لتيار ليتم التحكم به ) أما الترانزستور الموسفت يحتاج لجهد ليتم التحكم به و لذلك اذا كان لديك موسفت وتريد ان تستبد ل مكانة ترانزستور لابد من مرحلة تكبير قبله=================================== =======================
السؤال:
ماهو المتحكم الصغير (microcontroller) ؟

الاجابه:
هو عبارة عن شريحة الكترونية صغيرة كانت تسمى فى بداية ظهورها كمبيوتر على شريحة وذالك لانها تحتوى على (microprocessor,flash memory,ram,timers and counter,i/o) وهى تستخدم حاليا فى دوائر التحكم والاجهزة الالكترونية وهى تبرمج عن طريق دائرة برمجة توصل الى الكمبيوتر وهى عادة تبرمج بـ(assembly,c,basic) ولها العديد والعديد من الاستخدامات فى كافة تطبيقات الكهرباء=================================== =======================
السؤال:
هل نستطيع حماية المحرك الكهربائي من عدم توازن الاحمال الكهربائية
عن طريق الدارات الكترونيه

الاجابه:
نعم يمكن ذلك وذلك باستخدام ريليه الكترونيه التي تعمل علي مبدا المعالج المصغر=================================== =======================
السؤال:

كيف يمكن الاستفادة من بعض الافكار الالكترونية البسيطة جدا فى بناء انظمة متكاملة؟

الجواب :
اى افكار اقصدها هنا ؟ هى فكرة يمكن ان نكون درسناها فى المرحلة الاعدادية او الثانوية ومرت علينا
فكرتنا الاولى هنا هى التأين, التأين هو عبارة عن شريحتين بينهما وسط يسمى وسط التأين و تحمل كل منهما شحنة مختلفة عن الاخرى من خلال توصيلهما بمصدر جهد يمر بين هاتين الشريحتين تيار يسمى تيار التأين هذا التيار يتغير بتغير وسط التأين
لذالك اذا كان الوسط فى الحالة العادية هو الهواء اذا التيار = س
واذا كان الوسط بخار التيار = ص
واذا كان الوسط دخان التيار = ع هذة هى الحالة المعنية الآن حيث استخدمت هذه الخاصية فى بناء نظم الانذار المبكر عن الحريق Ionization smok detector الذى يستخدم فكرة تغير وسط التأين من هواء الى دخان ومن خلال دوائر لمقارنة تيار التأين بقيمة ثابتة يتم الاعلان عن الحريق فى مراحله الاولى(الدخان).
=================================== ======================
السؤال:
ماهى وحدة قياس القدرة للاشارات التى تتعامل مع اجهزة الاتصالات وماهى العلاقة بينها وبين وحدة قياس القدرة الكهربائية؟

الاجابة:
وحدة قياس القدرة لاشارات اجهزة الاتصالات هى dBm
العلاقة بينها وبين القدرة الكهربائية = 10log [P in mW/1mW] dBm

تفسير العلاقة
لنفترض ان اشارة قدرتها الكهربائية مقدرة بالمللي وات يتم القسمة لقيمة هذه القدرة على 1 ملى وات ، ثم يتم احتساب اللوغاريتم للاساس 10 للناتج ثم يتم ضرب النتيجة فى العدد 10 بذلك نحصل على القدرة مميزة بالـ dBm

أمثلة:
اشارة بقدرة ا ملى وات = 0dBm
اشارة بقدرة 10 ملى وات = 10dBm
اشارة بقدرة 100 ملى وات = 20dBm
اشارة بثدرة 1 وات = 30dBm
اشارة بقدرة ا كيلوات = 60dBm
=================================== ======================
السؤال:
ماهو مكبر القدرة لاشارات الاتصالات وماهى وحدات قياس مقدار التكبير ؟

الاحابة:
مكبر القدرة هو جهاز له مدخل للاشارة ومخرج للاشارة بعد تكبيرها وهو يستخدم لزيادة القدرة الكهربائية للاشارات حتى يمكن نقلها الى مسافات اطول او يمكن توزيعها على عدد اكبر من الاجهزة.
اذا كانت قدرة الاشارة المطلوب تكبيرها Pinput تدخل المكبر وتخرج بعد زيادة قدرتها لتصبح Poutput فان Poutput >> Pinput
وحدة قياس التكبير هى الـ dB
مقدار تكبير المكبر بالـ dB
10 log [ Poutput / Pintput] dB

أمثلة :
مكبر اذا دخلت له اشارة تخرج منه بقدرة = ضعف قدرتها الأصلية ماهو مقدار تكبير المكبر
تكبير المكبر = 10log 2/1
= 3dB
اشارة كهربائية بقدرة 5dBm تم توصيلها على مدخل مكبر مقدار التكبير فيه 9dB ماهى قدرة الاشارة التى تخرج من هذا المكبر؟
قدرة الاشارة التى تخرج من المكبر = قدرة الاشارة الاصلية + مقدار التكبير (بوحدات الديسيبل)
5dBm + 9dB = 14dBm
=================================== =======================
السؤال:
هل يوجد إمكانية نقل الإتصالات الهاتفية عبر الخطوط الكهربائية .

الاجابه:
يمكن نقل الإتصالات الهاتفية و كذلك التحكم في مراقبة وعمل الإتصالات عبر خطوط الضغط العالي بتقنية ( Modulation ) و بأجهزة خاصة تدمج في أطراف المحطات الخاصة بنقل الكهرباء من منطقة إلى أخرى .
=================================== ======================
السؤال:
ما هي أنواع الترانزستور؟

الاجابه:
1-bipolar junction transistor (BJT) ترانزستور وهو أول أنواع الترانزستور وأطرافه هي base,collector & emitter
2- FET field-effect transisto ترانزستور ويسمى أيضا الترانزستور أحادي الإتجاه unipolar treansistor وأطرافه هي gate, source& drain وانقسم هذا النوع الي نوعين هما
1-: junction FET (JFET)
2-insulated gate FET (IGFET) ويعرف أيضا باسم ****l–oxide–semiconductor FET (MOSFET)
=================================== ======================
السؤال:
عند وجود مرحلتين مختلفتين في القدرة بمعنى وجود مرحلة ذات قدرة منخفضة ويراد ربطها مع مرحلة ذات قدرة عالية كان تكون دائرة سيطرة على محرك كهربائي باستخدام دوائر منطقية , فما هي طرق العزل الاكثر استخداما؟؟؟

الاجابه:
هناك اكثر من طريقة منها:
1. استخدام محول كهربائي
2. استخدام الريلاي Relay
3.استخدام الديود او الترانزستور الضوئي Optotransistor


هيا نبدأ

32

منتدى علم الفيزياء العام / ماهو الليزر؟ ادخل هنا

« في: يونيو 26, 2008, 12:18:28 مساءاً »

.السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

نظرا لرؤيتي اهتمام البعض من الاعضاء الاكارم بموضوع الليزر وان بعضهم يقتقر لمعلومات كافية عن ماهية الليزر لذا اود ان اقدم لكم في هذا الموضوع نظرة مبسطة عن موضوع الليزر..........

مقدمة:

الليزر هو مصدر الضوء الذي يظهر خصائص فريدة ومتنوعة من التطبيقات. الليزر المستخدمة في اللحام ، والمسح ، والطب ، والاتصالات ، والدفاع الوطني ، وكأدوات في كثير من مجالات البحث العلمي. كثيرة هي انواع الليزر المتاحة تجاريا اليوم ، تتراوح في الاجهزه التي يمكن ان تستند الى طرف الاصبع الكبيرة التي تملأ تلك المباني. الليزر كل هذه السمة الأساسية لها خصائص معينة مشتركة.

ماهية الليزر:

الليزر بالإنجليزية: LASER وهي اختصار لعبارة Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء بإنبعاث الإشعاع المستحث.

عبارة عن حزمة ضوئية ذات فوتونات تشترك في ترددها وتتطابق بحيث تحدث ظاهرة التداخل البناء بين موجاتها لتتحول إلى نبضة ضوئية ذات طاقة عالية نسبيا. الإشعاع المستحث هو انبعاث أشعة ضوئية نتيجة لإقتراب فوتون من ألكترون في مستوى طاقة عالي. يعتبر الليزر نوعاً من الضوء الذي يختلف عن ضوء الشمس أو الضوء الصادر من مصباح كهربائي.


جهاز الليزر هو ضوء ذو تضخم مرتفع واتجاهية عالية جدا ، وان الاشعة ذات ارتفاع كثافه حيث ان اشعه الليزر غالبا ما لديها نقاء جيد في طول الموجة او التردد. الليزر هو مصدر الضوء الذي يظهر خصائص فريدة ومتنوعة من التطبيقات. الليزر المستخدمة في اللحام ، والمسح ، والطب ، والاتصالات ، والدفاع الوطني ، وكأدوات في كثير من مجالات البحث العلمي. كثيرة هي انواع الليزر المتاحة تجاريا اليوم ، تتراوح في الاجهزه التي يمكن ان تستند الى طرف الاصبع الكبيرة التي تملأ تلك المباني. الليزر كل هذه السمة الأساسية لها خصائص معينة مشتركة. وهي تأتي في احجام تتراوح بين حوالي عشر قطر شعر الانسان الى حجم كبير جدا مبنى في السلطة تتراوح بين 9 الى 10 ~ 1020 م ، وتتراوح اطوال موجات المايكرويف لبنية الاشعه السينيه الطيفيه المناطق المقابلة مع الترددات من العشره الى 1017 هرتز. وان لنبضه الليزر طاقات عالية 104 ي ونبض مدد قصيرة 5 × 10 ~ 15 س المنبعثة من ضوء الليزر يختلف نتاجها عن ضوء المصادر الأكثر شيوعا مثل منير المصابيح ، المصابيح الفلوريه ، وارتفاع كثافه قوسية المصابيح. مدد قصيرة 5 × 10 ~ 15 س تستطيع بسهولة حفر ثقوب فى معظم دائم للمواد اللحام ويمكن فصل شبكيه العين داخل العين البشريه. فهي عنصر اساسي في بعض من اكثر نظم الاتصالات الحديثة وتشكل "ابرة فونوغراف" لدينا قرص مدمج اللاعبين. وهي تؤدي الحراره يعامل معاملة المواد عالية القوة ، مثل المكابس من محركات السيارات ، وتقدم سكين الجراحيه الخاصة لأنواع كثيرة من الاجراءات الطبية. انها بمثابة هدف المحددون لاسلحه حربية.

خاصائص الليزر:

ببساطة الليزر يمكن فهمه بالنظر الى ضوء شمعة. عادة ، الشمعة المشتعله تشع الضوء في جميع الاتجاهات ، وبالتالي ينير مختلف الاشياء بالتساوي اذا كانت متساوي البعد عن الشمعة. أما ضوء الليزر فيختلف عن الشمعة ولاينبعث في كل الاتجاهات ، مثل شمعة ، ويركز على شكل ضوء وحيد الاتجاه. وهكذا ، اذا ظل إشعاع في كل الاتجاهات من شمعة تتركز في شعاع واحد ذو قطر (حوالى 3 مم) ، واذا كانت واقف على مسافه 1m من الشمعة ، ثم ان كثافة ضوء ستكون 1،000،000 ! هذا هو المفهوم الأساس لتشغيل جهاز الليزر.
نحن ابدا استخدام الليزر لإضاءة الشوارع ، او الاضاءه لدينا منزلا. نحن لا نستخدمها كاضواء الكشافه او المصابيح الكاشفه او الاضواء العلويه في منطقتنا السيارات. الليزر عموما ذو توزيع ترددات ضيق ، و كثافه أعلى بكثير ، أو أكبر قدر من الموازاه ، أو نبضه مدة اقصر بكثير ، من التي توفرها انواع ضوء المصادر الاخرى. لذا ، فاننا نستخدامها في الاقرص المدمج ، كماسحات ضوءيه ، وادوات المسح ، وكما في التطبيقات الطبية الجراحيه او سكين لحام لشبكيه العين. كما اننا نستخدامها فى انظمة الاتصالات والرادارات وتوجيه التطبيقات العسكرية ، وكذلك العديد من المجالات الاخرى. الليزر هو مصدر الضوء المتخصص التي ينبغي ان تستخدم فقط عندما تكون لدينا او نريد انتاج خصائص فريدة. الاتي هو عرض لخصاص الليزر:

1.احاديه اللون Monochromatic

كما هو معروف فإن المنطقة الضيقة من الطيف ، والمعروفة لنا بالمرئيات أو الضوء الأبيض ، تتكون من الألوان الضوئية التالية : أحمر ، برتقالي ، أصفر ، أخضر ، أزرق ، وبنفسجي . كما أن ترددات هذه الإشعاعات وأطوالها الموجية مختلفة ومضطربة ، فهي أشبه بالضوضاء بمقارنتها مع الموجات الصوتية ، بينما نجد أن ضوء أشعة الليزر منظم ومركز مثل النوتة الموسيقية الواضحة بالمقارنة مرة أخرى بالموجات الصوتية . حيث انه يتميز بانه ذو لون احادي فقط وليس خليط من الالون ويمكن الكشف ذلك بواسطة الموشور فلو وضعنا مثلا ضوء مصباح او ضوء الشمس موجا الى موشور سوف نرى انه يتحلل الى عدة الوان ( اطوال موجية مختلفة) اما الليزر فيختلف عن ذلك.

لذلك فان أحادي اللون لليزر أي ذو عرض طيفي ضيق ينتج عنه تردد مفرد نقي، وهذه الصفة الموجبة كانت تتميز بها الأشعة الراديووية دون سواها .

2.توازي الحزم الضوئية COLLIMATION او الاتجاهية DIRECTIONALITY

الضوء العادي نرى انه منفرج ويزاد الانفراج لذلك الضوء بالابتعاد عن مصدر ذلك الضوء. حيث ان جميع المصادر التقليديه ضوء ينبعث في جميع الاتجاهات (مثل الاضوء المنبعثة من ضوء اللمبة). "الاتجاهية" هي سمة من سمات ضوء الليزر التي تسبب له الانتقال في اتجاه واحد ضمن نطاق ضيق مخروط الاختلاف. جميع انواع الضوء تنتشر بحزم في نهاية المطاف (تتباعد) حيث انها تتحرك عبر الفضاء. ولكن ضوء الليزر هو أكثر بكثير مما كان اتجاهي ضوء تقليدية من اي مصدر ، وبالتالي أقل المتباينه. أي يكاد التشتت أو التفريق في الحزمة يكون معدوماً .





3.التشاكه Coherence

الترابط او الترابط بين موجات الحزمة الواحدة مكانياً وزمانياً يساعد الموجات الضوئية أو الفوتونات في تقوية بعضها البعض لتعطي طاقة وقدرة عالية للحزمة الواحدة وهذا من خصائص الليزر المهمة التي يتميزها عن ال.الشدة Intensity

شدة الشعاع عالية ومركزة في حزمة ذات قطر ضيق لا يتجاوز الواحد مليمتر ، وعند استخدام البصريات الملائمة يمكن تعريضها وفق الحاجة . مصادر الاخرى.

33

منتدى علم الفيزياء العام / دروس في الكهرباء

« في: يونيو 26, 2008, 12:13:28 مساءاً »

فرق الجهد - التيار - المقاومة - التردد
سوف نبين ما هو فرق الجهد الكهربائي وشدة التيار المارة في سلك ما ونوع هذه العلاقة بينهما مثل التردد

عندما نقول تيار كهربائي فان اي انسان مثقف علميا يجب ان يفكر فورا في مجموعة مصطلحات وهي :

1- كم مقدار الفولت وهذا ما يطلق عليه فرق الجهد وهو قوة التيار من حيث اعلى قيمة وجود له في لحظة وجوده

فنقول ان فرق الجهد الكهرباء في بطارية سيارة = 12 فولت وهو الفرق بين القطب الموجب والقطب السالب وكذلك بالنسبة للتيار المنزلي فرق الجهد بين السلك (الحامي ) والسلك البارد هو 220 فولت على سبيل المثال

2- اما شدة التيار ووحدة قياسها الامبير فهو كمية التيار المتدفق وهنا نسأل هل يكفي ام لا يكفي لفعل معين

3- كمية الاستهلاك (الواط)
والعلاقة بين الفولت والامبير تسمى الواط وهو مقدار الاستهلاك الفعلي للتيار ويساوي

كمية الاستهلاك بالواط = شدة التيار بالامبير x فرق الجهد بالفولت

معلومة مهمة جدا يجب حفظها جيدا ولا يجوز نسيانها علما اننا اهملنا معامل القدرة

4- نوع التيار الكهربائي ويقسم الى نوعين :

- تيار مستمر ويطلق عليه (دي سي ) او DC كتيار البطاريات
- تيار متناوب او متردد يطلق عليه أي سي او AC كتيار المولدات الكهربائية والمنزلي وهو التيار الموجي حيث يكون له تردد ثابت كتيار تغذية

علما انه يمكن تحويل كل من هذين التيارين الى الشكل الاخر يعني من AC الى DC والعكس صحيح ولكل تيار استخداماته وقوانينه الخاصة وسنأتي على ذكرها

5 - الان معلومة هامة وهي ان لكل سلك مقاومة نوعية ووحدة قياسها (الاوم ) تعيق سريان التيار الكهربائي لذا اختيار السلك المناسب والطول المناسب والسمك المناسب يكون ضروري في التوصيلات ولكن هذا لا يهمنا الان بل يهمنا هو علاقة المقامة بالتيار :
الامبير = الفولت ÷ المقاومه

أهم وأكثر القطع الإليكترونية شيوعا واستخداما وتستخدم للتحكم في فرق الجهد (الفولت) وشدة التيار (الأمبير) و تقاس المقاومة بوحدة الأوم Ohm وترمز بالرمز R
تتميز هذه المقاومات بثبات قيمتها وتختلف في استخدامها على حسب قدرتها في تمرير التيار الكهربائي فهناك مقاومات ذات أحجام كبيرة تستخدم في التيارات الكبيرة وأخرى صغيرة للتيارات الصغيرة

34

منتدى علم الفيزياء العام / ما هو علم الفيزياء وما تخصصاته؟ لتعرف ادخل هنا

« في: يونيو 26, 2008, 11:18:30 صباحاً »

اشتهر علم الفيزياء بصعوبته بالمقارنة بالعلوم الأخرى ولكن كنوع من التحدي الذي نواجهه في حياتنا فإن النجاح في دراسة الفيزياء له متعة خاصة.  فمن حصل على شهادة علمية في احد تخصصات الفيزياء فإنه يكون مرشح للنجاح في العديد من المجالات التي قد يوضع بها فعلم الفيزياء يكسب دارسه العديد من المهارات ومنها على سبيل المثال ليس للحصر:

 التمثيل الرياضي لأية مشكلة لإيجاد الحل المنطقي لها.
 
 اكتساب المهارات الكافية لتصميم التجارب وأجراءها،
 
 العمق في إيجاد  تفسير لنتائج التجارب.
 
 اكتساب الخبرات في مجال البحث العلمي.  
 
 
 من يدرس الفيزياء

هل ترغب في معرفة كيف تعمل الأشياء من حولنا مثل الكمبيوتر والليزر والصواريخ الفضائية؟ وهل ترغب في إيجاد تفسير لما يدور في هذا الكون من ظواهر عديدة مثل الجاذبية والضوء والنجوم والعواصف والأعاصير والزلازل. هل ترغب في الشعور بمتعة الاكتشاف والمشاركة بالمعرفة العالمية وإجراء التجارب العلمية واكتشاف نظريتها. إذا كنت مغرم بهذا فإن الفيزياء هي لك...
 
 
ما هو علم الفيزياء

علم الفيزياء هو القاعدة الأساسية لمختلف العلوم فهو يقدم التفاصيل العميقة لفهم كل شيء بدءاً بالجسيمات الأولية إلى النواة والذرة والجزيئات والخلايا الحية والمواد الصلبة والسائلة والغازات والبلازما (الحالة الرابعة للمادة) والدماغ البشري والأنظمة المعقدة والكمبيوترات السريعة والغلاف الجوي والكواكب والنجوم والمجرات والكون نفسه.  أي أن الفيزيائيين يختصون بمعرفة اصغر عنصر لهذا الكون وهو الجسيمات الأولية إلى الكون الفسيح مرورا بالتفاصيل التي ذكرناها.
 
 
ماذا تقدم الفيزياء لدارسيها

معظم العلماء المشهورين مثل اينشتين ونيوتن وماكسويل .... كانوا فيزيائيين. يمكننا ان نقول ان الفيزيائيين هم أكثر العلماء المدربين في عدة مجالات مثل الرياضيات والكمبيوتر بل انهم أحيانا يتفوقون على اقارنهم المتخصصين لانهم يتعاملون مع هذه العلوم على اساس تطبيقي كما ان الفيزيائي يمكن ان يكسر الحواجز بين العلوم التطيبقية الاخرى كالكيمياء والبيولوجي والجيولوجيا والهندسة والطب ولا يجد الفيزيائي صعوبة في فهم اي نوع من العلوم المختلفة ولأهمية هذا العلم ظهرت تخصصات تجمع الفيزياء مع العلوم الاخرى مثل الجيوفيزياء والبيوفيزياء.  عندما تظهر تطبيقات علمية جديدة او اجهزة متقدمة فإن علم الفيزياء يكون مطلوباً...
 
 
هل انت مرشح لدراسة الفيزياء

اذا كنت من المولعين بفهم وتعلم كيف تعمل الاشياء وتحب الرياضيات والكمبيوتر واجراء التجارب فإن عليك ان تصبح فيزيائياً.  فإن دراسة هذا العلم سوف يشبع رغباتك وستجد في كل موضوعاته ما يزيدك زهوا وفخرا كلما اكتشفت جديد فدراسة الفيزياء مغامرة جدير بالاهتمام. ولا يجب عليك قبل التفكير في دراسة هذا التخصص بفرص العمل المتوفرة لك بعد اتمام الدراسة المهم ان تدرس ما يشبع رغباتك وان تستمتع بما تدرس ودع المستقبل للخالق.

 
 
 ماذا يمكن ان يعمل متخصص الفيزياء

في اي مكان تتواجد فيه التكنولوجيا يجد الفيزيائي عمل له ويكون مفضل عن غيره لما يمتلكه من معلومات عن المبادئ الاساسية والخبرات الذاتية التي تؤهله للتعامل مع التكنولوجيا وتطورها بشكل اسرع.  وفي الدول الصناعية المتقدمة لا يمكن ان يوجد فيزيائي عاطل عن العمل.  فيمكن للفيزيائي ان يعمل في المجال الطبي حيث ان كل اجهزة التشخيص في المستشفيات يعتمد تشغيلها على الفيزياء مثل استخدام اشعة اكس والنظائر المشعة والرنين المغناطيسي والامواج فوق الصوتية واشعة الليزر والمنظار وغيرها من الاجهزة المستخدمة والتي هي تطبيقات لاكتشافات وابحاث الفيزيائيين ولا يمكن ان يكون هناك علاج بدون تشخيص فكلما تطورت وسائل التشخيص امكن التغلب على امراض كانت قاتلة. كذلك في مجال الاتصالات والاقمار الصناعية الذي يعتمد على تطور احد فروع الفيزياء وهو الالكترونيات. كما وان علم الفيزياء ضرورياً لمراكز الارصاد الجوية ومراكز التنبؤ بالزلازل ومراكز البحوث كما ان للفيزيائي دورا اساسياً في مجال التعليم لاعداد اجيال جديدة لاكمال مشوار التقدم العلمي. وكذلك في التطبيقات الصناعية ومراكز تطوير مواد جديدة ولا شك ان علم الفيزياء وراء تطور اجهزة الكمبيوتر بكافة مكوناته من المعالج إلى الذاكرة إلى الشاشة إلى اقراص الليزر وكلما تقدمت الابحاث الفيزيائية كما انعكس ذلك على تطور اجهزة الكمبيوتر وكفاءتها....
 

  

أفرع الفيزياء

الفيزياء الكلاسيكية

 الميكانيكا
 
 الديناميكا الحرارية
 
 الكهرباء والمغناطيسية
 
 الضوء
 

 الفيزياء الحديثة

 النظرية النسبية
 
 ميكانيكا الكم
 
 الفيزياء الذرية
 
 الفيزياء الجزيئية
 
 الفيزياء النووية
 
 فيزياء الحالة الصلبة
 

علوم فيزياء تطورت بتطور مفاهيم الفيزياء الحديثة:

 الليزر
 
 الطاقة الشمسية
 
 البلازما
 
 الاغشية الرقيقة
 
 الالياف الضوئية
 
 الفيزياء الاشعاعية
 
 الجسيمات الاولية
 
 الفلك
 
 

ماهو علم الفيزياء وما تخصصاته؟

35

منتدى علوم الفلك / الثقوب الدودية

« في: يونيو 26, 2008, 11:02:19 صباحاً »

فزيائيا، الثقب الدودي هو ممر إفتراضي للسفر عبر الزمن وذلك عبر طريق مختصر خلال الزمكان، والنظرية الكاملة تشتمل على ثقب أسود وثقب أبيض وكونان أو زمانان يربط بين افق كلا منهما نفق دودي أو ثقب دودي.

لذا يفترض في الثقب الدودي أن لديه على الاقل فتحتان تتصلان ببعضهما بواسطة ممر واحد، وإذا كان الثقب الدودي مؤهلا للسفر، فإن للمادة إماكنية الإنتقال من فتحة إلى اخرى بعبور هذا الممر، وللان ليس هناك دليل فعلي للسفر عبر الزمن من خلال عبور الثقب الدودي، ولكنه إفتراض فزيائي معروف كحل صحيح من حلول نظرية النسبية لإينشتاين.

 

الثقب المستقر

 

من حيث المبدأ، الثقب الدودي يمكن أن يكون مستقرا وثابتا لفترة عند الاندفاع داخل ممره بمساعدة مادة تسمى المادة الغريبة أو الغامضة، ففي الثقب الدودي المستقر، تشكل المادة الغامضة فقاعة كروية خفيفة (التي تظهر في الصورة كدائرة).


هذه الفقاعة المتكونة من المادة الغامضة والتي لها كتلة سلبية وضغط سطحي موجب، فيها تضمن الكتلة السلبية أن ممر الثقب الدودي سيظل خارج الأفق، لذلك فإن المسافر يمكن أن يعبره، بينما يمنع الضغط السطحي الموجب الثقب الدودي من الإنهيار.

 

وحيث أن فكرة الكتلة السلبية تبدو غريبة جدا، إلا أن ما يحدث من تقلبات في الفراغ قرب ثقب أسود مثيرة جدا، لذلك فربما وجود مادة غامضة وبهذا الشكل ليست مسألة مستحيلة.

 

تفترض النسبية أن تجاوز سرعة الضوء أو الوصول إليها شئ مستحيل، بينما السفر خلال الثقب الدودي ممكن بزمن يتعدى زمن سرعة الضوء... فكيف هذا ؟ إذا التقت نقطتان وارتبطا سويا عن طريق ثقب دودي، فإن الوقت اللازم لعبوره سيكون أقل من الوقت الذي سوف يأخذه الضوء في رحلته خارج الثقب، فهي في الحقيقة إنقاص في الوقت وليست زيادة في السرعة.

 

وعلى سبيل التوضيح فإن الزمن اللازم للالتفاف بأقصى سرعة حول جبل لإجتيازه أطول من الزمن إذا عبرت من داخل نفق في هذا الجبل بسرعة بطيئة، فمن الممكن أن تسير ببطئ وتجتاز الجبل بزمن أقل لأن طول الطريق في هذه الحالة أقصر.

 

ثقب دودي داخل كون واحد

 

هذا الثقب موجود داخل كون واحد ويوصل من موقع إلى موقع آخر في نفس الكون ( في الزمن الحالي أو في الزمن آخر). فدور الثقب هنا هو أنه يكون قادرا على الوصول إلى مواقع بعيدة في الكون بخلق طريق مختصر خلال المكان والزمان، ويسمح للسفر بينهم في زمن أسرع من سرعة الضوء في الفضاء الطبيعي.

 

ثقب دودي بين كونين مختلفين

 

ويقوم على فكرة أن الثقب الدودي يمكن أن يربط بين كون وكون آخر موازي، يسمى في أغلب الأحيان Schwarzschild wormhole.

 

السفر عبر الزمن

 

فكرة آخرى للثقب الدودي وهي فكرة السفر عبر الزمن، في تلك الحالة يكون الثقب عبارة عن طريق مختصر للانتقال من نقطة في المكان والزمان إلى نقطة أخرى من المكان والزمان.

 

ويتم ذلك بتعجيل نهاية إحدى طرفي الثقب إلى سرعة عالية نسبة إلى الآخر، وبعد ذلك وفي وقت ما يعيده إلى وضعة قبل التعجيل، الزمن النسبي المتوسع يؤثر على الزمن في فتحة طرف الثقب الدودي المعجل الذي يمر عليه الزمن بأقل من الطرف الثابت كما يراها مراقب من خارج الحدث. على أية حال، يتصل الوقت بشكل مختلف خلال الثقب الدودي عن خارجه، لذلك فإن الساعات المتزامنة في كل طرف فتحة ستبقى متزامنة نسبة إلى شخص ما يسافر خلال الثقب نفسه، مهما كان حركة الأطراف، هذا يعني بأن أي شئ داخل طرف الثقب الدودي المعجل يغادر الطرف الثابت عند نقطة في زمن قبل الدخول إليها.

 

على سبيل المثال، إذا كانت الساعات في كلتا الفتحتين تشير إلى العام 2000 قبل عملية تعجيل إحدى الاطراف، وبعد الرحلة وتسريع الزمن النسبي لاحدى الاطراف، فإن الطرف المعجل سوف يعاد إلى نفس المنطقة مثل الطرف الاخر، وكانت ساعة الطرف المعجل تشير إلى العام 2005 بينما ساعة الطرف الثابت تشير إلى العام 2010، حيئذ فإن المسافر الذي دخل الطرف المعجل في هذه اللحظة سيغادر الطرف الثابت عندما تكون تشير ساعة الطرف الثابت أيضا للعام 2005، في نفس المنطقة لكن خمس سنوات في الماضي، بنفس الصورة الثقب الدودي سيسمح للجزيئات لتشكيل ممر مغلق في الزمن، والمعروف بمنحنى الزمن.

 

أنواع الثقوب الدودية

 

وهناك نوعان رئيسيان للثقوب الدودية ( ثقوب لورنزية Lorentzian wormholes ) و ( ثقوب اقليدية Euclidean wormholes ).

 

ثقوب لورنز Lorentzian wormholes تتعامل بشكل رئيسي مع النسبية العامة والجاذبية الكلاسيكية، بينما الاخرى تتعامل مع في فيزياء الجزيئات.

 

إستحالة الفكرة

 

لسوء الحظ أن عبور الثقب الدودي والإنتقال من كون إلى آخر هو شئ مستحيل، فإذا إفترضنا وتمكن المسافر من أن يعبر أفق واحد فقط وفي إتجاه واحد، فعليه أولا أن ينتظر حتى يكون الثقبين قد إندمجا وإجتمعت آفاقهم، وقد يدخل المسافر من خلال أفق واحد لكن بعد أن يدخل لا يستطيع الخروج، إما من خلال ذلك الأفق أو خلال الأفق الذي على الجانب الآخر ويكون مصيره في هذه المخاطره هي أن يموت في الانهائية التي تتشكل من إنهيار الثقب الدودي، ولكنه يمكن أن يرى إشارات خفيفة من الكون الآخر، حيث أنه (المسافر) سيكون قادرا على رؤية الكون الآخر فقط بعد السقوط من خلال أفق الحفرة المظلمة وذلك من خلال مضيق الثقب الدودي، ومن الطبيعي جدا إننا غير قادرين على دخول الكون الآخر، والعقوبة لرؤيتها هو الموت في اللانهائية.

36

منتدى علوم الفلك / الثقوب البيضاء

« في: يونيو 26, 2008, 10:58:04 صباحاً »

تعبير ثقب ابيض هو في الحقيقة تعبيرا حرفيا جدا، حيث أن المفهوم الصحيح للثقب الابيض هو ' مضاد الثقب الاسود '، والثقب الاسود هو مكان حيث يمكن للمادة أن تفقد من الكون، والثقب الابيض هو مكان حيث نخرج المادة إلى الكون، حيث يشبه كثيرا اللانهائية الموجودة عند الانفجار العظيم (بالرغم من أنه ليس نفسه تماما حيث لم يكن هناك شئ قبل الانفجار العظيم)، وبذلك نستطيع تعريف الثقب الأبيض بأنه نقيض الثقب الأسود، ففي الثقب الأسود سوف تختفي المادة تماما وتفقد خصائصها داخل مركز الثقب الأسود ومن ثم تخرج وبشكل آخر إلى كون آخر مشكلة ما نسميه ثقب ابيض.

 

والثقب الابيض هو ذاك الشئ الذي من المحتمل أن لا نستطيع إيجاده في كوننا الحقيقي، وهو إستكشاف رياضي إذا استطعت ان تستكشف الزمكان حول ثقب اسود بدون ان تتضمن حساباتك ذلك النجم الذي تكون منه الثقب الاسود (لايوجد هناك مادة في هذا الافتراض). وعندما تضيف أية مادة إلى الزمكان، فإن هذا الجزء الذي يتضمن الثقب الابيض سوف يختفي.

 

ويتواجد الثقب الابيض عندما يتواجد تركيز كبير من المادة في منطقة واحدة، تتسبب في تسريع الزمن. وبرهان على ذلك، الساعتان الذرية الموجودان في كلا من إنجلترا وكولورادو، الساعة التي في إنجلترا تعمل من على مستوى سطح البحر بينما الساعة الثانية والتي في كولورادو تعمل على إرتفاع 5,000 قدم فوق سطح البحر. والذي يحدث بسبب إختلاف المادة في المستويين فإن الساعة الذرية التي في كولورادو تسرع في الزمن بفارق 5 مايكروثانية في السنة عن الساعة الاولي في إنجلترا.

 

من الناحية النظرية، إذا كنت تعيش على الشمس فإن الوقت سوف يمر عليك أسرع مما هو عليه على الارض، وإذا كان هناك ثقب أبيض وكبير بدرجة كافية، فإن ملايين السنوات بل حتى البلايين من السنين يمكن أن تمر على من هم خارج الثقب بينما داخله تمر كأيام قليلة فقط.

 

وعند الحديث عن الثقوب البيضاء والثقوب والسوداء فإنه من المهم جدا إستيعاب فكرة اندماج الزمان والمكان حيث أننا نعامل مع الكون بإستخدام أربعة أبعاد هما الثلاث المعروفين الطول والعرض والإرتفاع إضافة إلى بعد الزمن وكذلك تطبيق فكرة إن الفضاء ينحني حول وبجوار الكتل الكبيرة من المادة ونتيجة هذا التحدب هو انحراف في الضوء الذي يمر على حافة أية جرم فضائي، وقد تم التحقق من تلك النظرية وقياس ذلك خلال عملية الكسوف الكلي للشمس.

 

لكن كيف نفسر وجود ثقب أسود بدون كتلة ينبثق منه ثقب ابيض، من الناحية الرياضية هذا النوع هو أسهل أنواع الثقوب السوداء، وهو عندما يبدا قلب الحدث (الانهائية في الجاذبية والكتلة) في الثقب فإنه سوف يحتجز نفسه داخله، لذا فإن الجزء الصعب قد بدء وهو اللانهائية، والطريقة الوحيدة لبدء اللانهائية في الكون الحقيقي أن تبدأ معها عندما تتكون هناك في قلب الحدث، وبطريقة ما يجب على الكون أن يتشكل بفعل تلك اللانهائية الجاهزة، أي أنها سوف تخرج من تلك المنطقة بشكل جديد وفي مكان جديد مكونة معها مانسميه ثقب أبيض.

 

ولكن هناك تسائل وهو لماذا نهتم بالحلول طالما انه ليس شئ غير واقعي؟ يقول العلماء أننا نستطيع القول بأن الحلول الافتراضية دائما تكون أسهل من الحلول الواقعية، وثانيا أن جزء من تلك الحلول تكون قريبة جدا من أن تكون واقعية.

37

منتدى علوم الفلك / الثقوب السوداء

« في: يونيو 26, 2008, 10:55:28 صباحاً »

وحسب النظرية النسبية العامة فإن الجاذبية تقوس الفضاء الذي يسير فيه الضوء بشكل مستقيم، مما يعني أن الضوء يتأثر وينحرف تحت تأثير الجاذبية، أما الثقب الأسود فإنه يقوس الفضاء إلى حد انه يمتص الضوء الذي يمر بجانبه بفعل جاذبيته، ولا يمكن لأي موجة أو جسيم الافلات من منطقة تأثيره فيبدو أسود، لذلك
أفق الحدث (حدود منطقة من الزمان والمكان التي لا يمكن للضوء الإفلات منها) هو منطقة حول نقطة أو مركز جاذبية حيث تصبح قوة الجاذبية فيها لانهائية لدرجة ان الضوء لايستطيع الافلات منها إلى خارج الكون بل يسحب إلى داخل الثقب. ويعتبر جزء من الثقب الأسود. إذا أتيح لك أن تسقط في ثقب اسود، سيكون من المستحيل لك أن تعرف متى تمر من أفق الحدث (فهو ليس بالجزء الملموس).

وكذلك قلب الثقب ليس بالشيء الملموس أيضا، وطبقا لنظرية النسبية فإن مركز الثقب ( وهو نقطة الانهائية في الكثافة ) هو نقطة تقوس الزمن الفضائي اللانهائي. هذا يعني أن قوة الجاذبية قد أصبحت قوية بشكل لانهائي في مركز الثقب الأسود، وكل شيء سيكون مصيره السقوط في هذا الثقب إذا مر بأفق الحدث بما في ذلك الضوء، وستصل في نهاية الأمر إلى مركز الثقب ( حيث النقطة اللانهائية من الكثاقة )، وقبل أن تصله فإنه قد يكون قد مزق بفعل قوة الجاذبية الحادة، حتى الذرات نفسها سوف تتمزق بفعل تلك الجاذبية.

تكون الثقب الأسود

تخيل نجم هائل وأكثر بكثير من شمسنا، وذو كتلة عظيمة، يطلق عليها الكتلة الحرجة، التي هي كبيرة لدرجة كافية لتكون سببا في تكون الثقب الأسود. فما هو السبب الذي يحمي هذا النجم من الانهيار داخل نفسه ليصبح ثقب أسود؟ إن الجواب بأن هناك ضغط عالي جدا من جراء التفاعلات النووية داخل النجم. وعندما يستهلك هذا الوقود والذي يغذى تلك التفاعلات النووية عندها لا يستطيع هذا النجم العملاق أن يدعم نفسه بعد ذلك، وعندها يبدأ النجم في الانهيار على نفسه مشكلا ثقبا اسوداَ.

من الجدير بالاهتمام أن نتابع تطور وتشكل ثقب أسود نتيجة انهيار نجم، ولكن في الحقيقة انه من المحال مراقبة الخطوات النهائية لتشكيل الثقب من مرجع خارجي ثابت. والمرجع الخارجي هو مكان حيث يمكن مشاهدة التشكيل من بعيد، مثل الرصد الفلكي من على الأرض. بالإضافة إنه مستحيل أن نرى سقوط أي جسم داخل الثقب. ولا يعني القول أن الجسم يثبت للحظة قبل دخوله إلى الثقب، فإن سقوط جسم في الثقب يصاحبه خفوت في لمعان الجسم هذا في نظر المراقب للحدث. في الوقت نفسه وعندما يصل الجسم إلى حافة الثقب سيكون أسود بالكامل. هذا التّأثير يسمى التوهج الجذبي وسببه الجاذبية الهائلة قرب الثقب الأسود.

أحجام ودرجة حرارة الثقب الاسود

تكون الثقوب السوداء الأكبر هي الأبرد من حيث درجة الحرارة لأن ما تسمى بدرجة حرارة هوكنج تقاس بالبلايين درجة فوق الصفر المطلق. وعلى العكس الاشد حرارة هي الثقوب السوداء المجهرية او الصغيرة والتي لها أقل من تريليون غرام من الكتلة ودرجات حرارة تزيد من مليون درجة إلى التريليونات من الدرجات حتى تتلاشى.

الثقوب السوداء الكمية التي لها كتلة 0.00001 غرام وحجم يساوي 10­³³ سنتيمترات ودرجات حرارة تبخيرهم تساوي 10 ³² درجة، يجعل من تلك الأجسام المحتملة الأشد حرارة في الكون. هذا إذا وجدت.

أشياء مثيرة حول الثقوب السوداء

إذا تمكنت لتكون قريب بقدر كافي من ثقب أسود، فسوف ترى مؤخرة رأسك! هذا التّأثير الذي سمي حلقة إينشتاين، وسببه الجاذبية الحادة حول الثقب الأسود. وعندما تقترب من الثقب الأسود وعند بعد معين فإن الضوء والذي تراه يخرج من مؤخرة رأسك سوف يسافر خلال الفضاء وسوف ينحني أو يميل كثيرا بفعل الجاذبية فسوف يدخل إلى عينك.

أدلة وجود الثقوب السوداء

هناك العديد من الطرق تستخدم لتحديد ما مدى وجود ثقوب سوداء في كوننا. الطريقة الأولى هي أن نبحث عن أجسام في كوننا ذات قدر كبير من الكتلة وصغير جدا في الحجم. كمثال لذلك يمكنا أن نبرهن على أن هناك ثقب اسود في M 87 هذا الشيء يزن اكثر من ثلاثة بليون مرة من شمسنا، لكنه ذو حجم لا يتعدى حجم نظامنا الشمسي.

طريقة أخرى لتأكيد وجود ثقب أسود وهي البحث عن معجلات أو مسرعات الأشياء، حيث أن للثقب الأسود هذا المجال أو حقل الجاذبية الهائل، فإن هذا المجال يساهم في تعجيل إي شئ يقترب منه إلى سرعات هائلة، والتعجيل أو التسريع لشيء يمكن أن يلاحظ عن طريق تأثير دوبلر في إزاحة الضوء.

أنواع الثقوب السوداء

 

حيث أن الجاذبية تزيد بنسبة عكسية مع الحجم فإن الثقوب السوداء يمكن أن تتكون وتتطور بكتل مختلفة، فأي كمية من المادة والتي تضغط بما فيه الكفاية ستصبح ثقب أسود، وهناك بعض التصنيفات لتشكل الثقوب طبيعيا.

الثقوب السوداء العملاقة

 

الثقوب السوداء العملاقة هي ثقوب ذات كتلة تقدر بين مئات آلاف وعشرات البلايين من الكتلة الشمسية، وهناك عدة طرق لتشكل الثقوب السوداء العملاقة منها نمو الثقب عن طريق زيادة المادة التي يسحبها من المحيط من حوله، وقد يكون تشكل الثقوب العملاقة حدث مباشرة وبتأثير الضغط الخارجي عند بداية الكون وفي المرحلة الأولى من الانفجار العظيم.        للمزيد إضغط هنا

 

الثقوب السوداء المتوسطة الكتلة

هي ثقوب ذات كتلة أكبر من الثقوب النجمية (عشرات من كتلة الشمس) وأقل بكثير من الثقوب السوداء العملاقة (بضعة ملايين كتلة الشمس).

وأدلة وجود هذا النوع قليلة مقارنة مع النوعين الاخرين العملاقة والنجمية، كما أن كيفية تشكل تلك الثقوب مازال ليس واضحا ، فمن ناحية يري العلماء أن تلك الثقوب هائلة جدا لأن تكون قد تشكلت بإنهيار نجم واحد (وهذا تفسير تشكل الثقوب السوداء النجمية)، ومن الناحية الأخرى فإن بيئة تلك الثقوب تفتقر إلى الظروف القاسية مثل الكثافة العالية والسرعة الملاحظة في مراكز المجرات التي تؤدي إلى تشكيل الثقوب العملاقة، ولكن العلماء قد فسروا طرق التشكل بإحتمالين، الطريقة الأولى هو إندماج الثقوب السوداء النجمية مع أجسام مضغوطة أخرى بواسطة الإشعاع الجذبي، والطريقة الثانية هو إصطدام لنجوم هائلة مع تجمعات نجمية كثيفة وإنهيار نتائج هذا الإصطدام متحولا إلى ثقب أسود متوسط.

 

في نوفمبر 2004 تم إكتشاف ثقب أسود متوسط إطلق عليه GCIRS 13E، وهو الاكتشاف الاول لمثل هذا النوع في مجرتنا درب التبانة، ويقع مداره على بعد ثلاث سنوات ضوئية من النجم Sagittarius A ، ويصل كتله الثقب حوالي 1,300 كتلة شمسية ضمن تجمع من سبعة نجوم، الذي من المحتمل أنه بقايا تجمع نجمي هائل والذي تفكك بفعل جذب من مركز المجرة، إلا أن هناك بعض العلماء قد شككوا في وجود مثل تلك الحفر بالقرب من مركز المجرة.
 

وفي يناير 2006 أعلن فريق من الفلكيين في جامعة آيوا عن إكتشاف جديد وهو مرشح أن يكون ثقب أسود متوسط الكتلة اطلق عليه M82 X-1 ، ويدور حوله نجم أحمر عملاق أحمر ويجذب محتوياته إليه.


ومازال النقاش حول الوجود الحقيقي للثقوب السوداء المتوسطة مفتوحا وتختلف أراء العلماء حوله.

 

الثقوب السوداء النجمية

 

وهي التي تشكلت بإنهيار نجم هائل (3 أو أكثر من الكتل الشمسية) في نهاية عمره. وهذه العملية تلاحظ كإنفجار سوبرنوفا أو كإنفجار شعاع غاما، مثل تلك الحفر يكون كتلتها على الاقل 1.44 كتلة شمسية ، وأكبر ثقب معروف لهذا النوع هو بكتلة 14 كتلة شمسية.

 

الثقوب السوداء الدقيقة


وتسمى أيضا الثقوب السوداء الكمومية، وهو ثقب أسود صغير جدا تلعب تأثيرات ميكانيكا الكم دور مهم في تفسيره.

 

وحاليا يجهز العلماء لإطلاق تليسكوب فضائي جديد وحساسا بدرجة عالية لإكتشاف نظرية وجود الثقوب السوداء الدقيقة التي قد تكون ضمن نظامنا الشمسي، ويقول العلماء أن ذلك يمكن أن يختبر نظرية جديدة تفترض وجود البعد الخامس للجاذبية والتي تنافس نظرية النسبية إذا تواجدت تلك الثقوب الدقيقة في الحقيقة.

 

تخليق ثقوب سوداء على الارض

 

يعتقد العلماء أنهم سيكونون قادرون على خلق ثقوب سوداء، بإستعمال طريقة تحطيم الذرة خلال الخمس سنوات القادمة، ويعتقدوا أن مسرع المادة في المركز الأوروبي للبحث النووي سيكون قادرا على خلق ثقب أسود واحد كل ثانية، وهذا المسرع سوف يقذف البروتونات والبروتونات المضادة سويا بالقوة الكافية التي تخلق قدر رهيب من الحرارة ومن كثافة الطاقة لم ترى منذ البلايين الاولي من الثواني بعد الانفجار الكبير. الطاقة الناتجة يجب أن تكون كافية لتكوين العديد من الثقوب الصغيرة جدا بكتلة بضعة مئات من البروتونات، ومثل تلك الثقوب بهذا الحجم سوف تتبخر فورا، فبينما الثقب الاسود العادي يبعث بإضاءة ضعيفة وتبخر بطئ جدا، فإن الثقب الاسود المجهري (حوالي 1,000 مرة كتلة البروتون) سوف يظهر وبعد ذلك ينتهي في حوالي 10–27 من الثانية وذلك بليون على بليون من النانو ثانية.

وسيتم الكشف عن وجودهم بواسطة إنفجارات موتهم عن إشعاع هوكنك، والثقوب السوداء المجهرية يظهر وجودها على نحو مختلف، فعلى الرغم من سمعة الثقوب السوداء في ان ضوئها لا يستطيع الهروب منها، إلا أنه ومع نظريات ميكانيك الكم التي تجعل من موتهم وإنبعاث لما يسمى بإشعاع هوكنك الذي هو السبب في تبخرهم، وهذا الإشعاع يشتد عند تبخير الثقب وإنكماشه، مما يتيح للعلماء إستنتاج مكونات الثقب وكيفية التعامل معه.
 

ويرجع سبب بحث العلماء في إشعاع هوكنك، كون أن هناك لغز كبير حول أن إشعاع هوكنك قد يحتوي على أية معلومات حول الجزيئات التي شكلت الثقب الاسود في البداية، أو التي سقطت فيه لاحقا. تلك الجزيئات كان لديها شحنة، وكيان، وخصائص أساسية أخرى والتي من المحتمل أن لم تزول بتأثير الثقب الاسود. وأيضا أن معرفة الطريقة الدقيقة الذي تموت فيها الثقوب السوداء قد يعطينا معلومات أكثر عن الأبعاد الاخرى في الكون. آخر النظريات حول اللانفجار الكبير واللحظات الأولى لبداية الكون تقترح أن هناك أكثر من أربعة أبعاد (ثلاثة من الفضاء، وواحد هو الزمن) والتي نتعامل بها حاليا.

38

منتدى علوم الفلك / الكوزرات

« في: يونيو 26, 2008, 10:50:21 صباحاً »

الكوزرات هي من أكثر الأجسام التي تم ملاحظتها بعدا عنا، تبدو في لمعانها مثل النجوم الضخمة، لذا اعتقدوها نجوم عندما تم إكتشافها أول مرة، حيث أنها مشابه للنجوم وليست من مصادر كبيرة مثل المجرات، ولاحقا وبعد الدراسة تبين أن إذا كانت تلك الاجسام بعيدة جدا وبدرجة كبيرة وتبدو لامعة كنجم فيجب أنها ترسل بكمية ضخمة جدا وهائلة من الضوء، والجزء الآخر لهذا اللغز هو أن تلك الاجسام صغيرة الحجم جدا بالمعايير الفلكية ( تقريبا بحجم نظامنا الشمسي فقط )، والطريقة الوحيدة لتوليد مثل هذه الكميات الضخمة للطاقة من مثل هذه المنطقة الصغيرة من الفضاء لابد وانها تأتي من المادة التي تسقط في الثقب الاسود، ولهذا يعتقد بأن الكوزرات هي ثقوب سوداء عملاقة تقع في مركز المجرات الفتية.

الكوزرات لها خواص متناقضة للقوانين البشرية، وهي عبارة عن ضوء وطاقة مصدرها المجرات البعيدة الهائلة حيث يتقوس إلى نقطة مركزية، بسبب قوة الجاذبية المنتجة من ثقب اسود من أبعاد سحيقة. وتعرف الكوزرات بالإشعاع المكافئ لطاقة ملايين المجرات المشتركة، النظريات البديلة الأخرى تفترض انها تدفقات للجزيئات التي تنتقل من سطح إفتراضي لثقب اسود، فقط لكي تقذف بتسارع عالي لتفسير مصدر الطاقة الغامض.

 

حجم الكوزرات يعتقد بأنه صغير نسبيا، يمثل حوالي سنة او سنتان ضوئيتان في القطر، وهذا مدهش لأن لمعان اي كوزار من 10 إلى 1,000 مرة أعظم من أي مجرة طبيعية، وتبعث بكمية ضخمة من الطاقة كأشعة سينية وأشعة فوق البنفسجية وموجات راديو وأشكال أخرى من الإشعاع الكهرومغناطيسي.

 

والكوزرات قد تكون الأجسام الأغرب في الكون، في الصور تبدو مثل نجوم عادية لكن بالفحص نراها مضيئة جدا وربما تكون الأجسام الأكثر بعدا المعروفة والبعض يقول بأنها على اطراف الكون، والجسم شبه النجمي (QSO) هو المصطلح او المسمى العام، اما مصدر شبه النجمي (QSS)، أو مصدر شبه النجمي الراديوي فهو يشير إلى الكوزرات الذي له إشعاع راديوي قابل للكشف.

 

ليس لدى الفلكيون تفسيرا مقبولا لمثل هذه الكميات الهائلة للقوة والطاقة المتولدة، يفسرها العديد من الباحثين بأن مصدر الطاقة المركزي ربما كان أصله من الغاز المتصاعد في ثقب اسود هائل والذي هو نتيجة تحطم نجما بمثل هذه القوة الجذبية العظيمة التي لاتسمح حتى للضوء أن يهرب.


الكوزرات المرئية تظهر بإنزياح عالي جدا نحو الاشعة الحمراء والذي هو من تأثير توسع الكون بين تلك الكوزرات وبين الأرض. وعندما ندمجها مع قانون هابل، فإن النتيجة أن تلك الكوزرات بعيدة جدا، ولكي تكون ملحوظة من تلك المسافة، فإن ناتج طاقة الكوزرات يجعل من كل الظواهر الفلكية المعروفة في مجرة ما شئ تافه، بأستثناء الأحداث قصيرة الأجل نسبيا مثل السوبرنوفا وإنفجار أشعة غاما، فقد تصدر الكوزرات طاقة يعادل مستوي ما تنتجه مئات المجرات المتوسطة مجتمعة ( ناتج الضوء مساوي تريليون شمس).

39

منتدى علوم الفلك / الكون

« في: يونيو 26, 2008, 10:40:17 صباحاً »

الَّذِينَ يَذْكُرُونَ اللَّهَ قِيَاماً وَقُعُوداً وَعَلَى جُنُوبِهِمْ وَيَتَفَكَّرُونَ فِي خَلْقِ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ رَبَّنَا مَا خَلَقْتَ هَذَا بَاطِلاً سُبْحَانَكَ فَقِنَا عَذَابَ النَّارِ”   (آل عمران:191)

 

 

إن الكون الذي نعيش فيه هو كون في توسع وازدياد مستمر، نستدل على ذلك من مراقبة المجرات ومجموعات المجرات التي تنتقل بثبات وكل على حدة في الكون، هذا التوسع يحدث منذ ان تشكل الكون قبل حوالي 14 بليون سنة في حدث كثيف وحار جدا والمعروف بالانفجار العظيم.

 

الفضاء هو هندسة الكون، التغييرات في الحجم أو في شكل الفضاء يحدثان بسبب حركة المادة والطاقة في الكون أو بسبب  التغييرات في محتوى الطاقة ومادة الكون.

 

عمر الكون والاستكشافات العلمية

 

 

تمكنت ناسا من تحديد عمر الكون على وجه الدقة بمساعدة مجس فضائي, قائلة إنه يبلغ 13.7 مليار عام كما إستطاعت تحديد تاريخ بدء النجوم بالتوهج واللمعان بأنه بدء بعد 200 مليون عام فقط من "الانفجار العظيم" وقد تمكن علماء ناسا بواسطة المجس الفضائي ان يتعمقوا في الزمن والنظر الى الكون ) النظر إلى الوراء حتى 380 ألف عام بعد الانفجار العظيم ( عندما لم تكن هناك نجوم ولا مجرات ولا شيء سوى فروق طفيفة في درجات الحرارة.

 

وقال العلماء إن هذه الفروق الطفيفة المتناهية بالصغر التي تبلغ جزءا من مليون جزء من درجة الحرارة المئوية الواحدة كانت كافية لتكوين بقع هائلة حارة وباردة والتي كانت النواة التي تشكل منها للكون بعد ذلك، وقد اظهرت الصور التي ارسلها المجس أن الكون عبارة عن شكل بيضاوي منقط ويشير اللونان الأصفر والأحمر فيها إلى المناطق الحارة واللونان الأزرق والفيروزي إلى المناطق الباردة.

 

وقد أعلن فريق من علماء الفلك السويسريين والفرنسيين أنهم عثروا على أبعد مجرة تكتشف حتى الآن، وهي مجموعة نجوم ترجع إلى فجر الكون وتبعد 13.2 مليار سنة ضوئية عن الأرض، وتكشف الصور التي حصلوا عليها مجرة عندما كان عمر الكون 470 مليون سنة فقط، وستساعد العلماء في معرفة كيف تشكلت، وقد اطلق عليها العلماء اسم  "أبيل 1835- أي آر "1916وتبين الصور ما بدا عليه شكل الكون بعد قليل من بدء مصادر الضوء الأولى في اختراق الضباب الكوني الذي أعقب الانفجار العظيم وأنهى ما يطلق عليه العلماء اسم العصور المظلمة.

 

"الَّذِي خَلَقَ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضَ وَمَا بَيْنَهُمَا فِي سِتَّةِ أَيَّامٍ ثُمَّ اسْتَوَى عَلَى الْعَرْشِ الرَّحْمَنُ فَاسْأَلْ بِهِ خَبِيراً"

(الفرقان:59)

 

مركز الكون

 

قد يتبادر للذهن سؤال هو هل للكون مركز معين، ولكن الاجابة عليه ببساطة شديدة هي ليس هناك مركز للكون لأنه ليس هناك حافة للكون، في كون محدود وفضاء مقوس بحيث انك اذا تمكنت من السفر عبر الكون وأن تجتاز بلايين البلايين من السنوات الضوئية في خط مستقيم سوف تنهي رحلتك من حيث بدأت، ومن محتمل أيضا بأن كوننا هذا لانهائي، في كلا المثالين، تملأ مجموعات المجرات الكون بالكامل وتتحرك على حدة في جميع الاتجاهات تجعل الكون في توسع مهيب ودائم.

 

الانفجار العظيم

 

 

"أَوَلَمْ يَرَ الَّذِينَ كَفَرُوا أَنَّ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضَ كَانَتَا رَتْقاً فَفَتَقْنَاهُمَا وَجَعَلْنَا مِنَ الْمَاءِ كُلَّ شَيْءٍ حَيٍّ أَفَلا يُؤْمِنُونَ"

(الانبياء:30)

 

 

يتوارد للذهن سؤال عن مكان حدوث الانفجار العظيم، وهناك فرضية شائعة ان الانفجار العظيم حدث في فضاء فارغ وهذا الإنفجار يوسع هذا الفراغ وهذا خاطئ، فالفضاء والوقت خلقوا مع الانفجار العظيم، في بداية الكون كان الفضاء ملئ بالكامل بالمادة، والمادة كانت حارة جدا وكثيفة جدا وبعد ذلك توسعت وبردت لإنتاج النجوم والمجرات التي نراها في الكون اليوم.

 

 

"وَهُوَ الَّذِي خَلَقَ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضَ فِي سِتَّةِ أَيَّامٍ وَكَانَ عَرْشُهُ عَلَى الْمَاءِ لِيَبْلُوَكُمْ أَيُّكُمْ أَحْسَنُ عَمَلاً وَلَئِنْ قُلْتَ إِنَّكُمْ مَبْعُوثُونَ مِنْ بَعْدِ الْمَوْتِ لَيَقُولَنَّ الَّذِينَ كَفَرُوا إِنْ هَذَا إِلَّا سِحْرٌ مُبِينٌ"

(هود:7)

 

 

بالرغم من أن الفضاء لربما ركز في نقطة وحيدة عند الانفجار العظيم، ومن المحتمل ان ذلك الفضاء كان لانهائي عند بداية الانفجار العظيم، في جميع السيناريوهات، الفضاء كان ملئ بالكامل بالمادة والتي اخذت بالتوسع.

 

لا يوجد هناك مركز للتوسع، فالكون يتوسع ببساطة في جميع الاتجاهات، يرى المراقبون من أي مجرة ان أغلب المجرات الأخرى في الكون تبتعد عنهم، لذلك فإن الجواب عن مكان حدوث الانفجار العظيم هو بأنه حدث في كل مكان في الكون.

 

وهذا لايعني بأن الأرض أوالنظام الشمسي يتوسعان، فلا هما ولا حتى مجرتنا درب التبانة يتوسعوا، هذه الأجسام شكلت تحت تأثيرالجاذبية وتوقفت عن التحرك على حدة، فالجاذبية تمسك المجرات سوية وتقسمها إلى مجموعات وعناقيد، وهي بشكل رئيسي مجموعات وعناقيد المجرات التي تتحركان على حدة في الكون، بمعنى ان ما يتوسع هو الكون نفسه الذي تتواجد فيه المجرات.

 

 

نظرية الانفجار العظيم وبدء خلق الكون

 

 

تقول النظرية ان الكون بدأ خلقه من نقطة متناهية الصغر ومتناهية الضخامة في كم المادة والطاقة، وأن هذه النقطة انفجرت فتحولت إلي سحابة من الدخان، ثم اخذت تبرد من مئات البلايين من الدرجات المطلقة إلي حوالي الثلاث درجات المطلقة وبدأت درجات الحرارة مناسبة للمرحلة التالية للخلق.

 

 

نشأة الكون وتطوره

 

 

المرحلة التي تلت الانفجار العظيم استمرت لجزء من مائة ألف مليون جزء من الثانية بعد عملية الانفجار وفيه خلقت اللبنات الأولية للمادة كما خلقت أضدادها من الدخان الكوني وذلك من الكواركات وأضدادها النيوترينوات ونقائضها‏.‏

وكان الدخان الكوني كثيفا مظلما معتما، وكانت الجاذبية قوة منفصلة رابطة أجزاء هذا الدخان الكوني، بينما انفصلت القوة الشديدة عن القوة الكهربية الضعيفة، ويعتقد أن أعداد هذه الجسيمات الأولية كان يفوق أعداد نقائضها وإلا ما وجد الكون‏,‏ وكانت هذه الفترة فترة تمدد ملحوظ وتوسع مذهل للكون‏.‏

 

وبعدها بدأت المرحلة التالية وقد استمرت إلي جزء من مليون جزء من الثانية بعد عملية الانفجار العظيم، وفيه تمايزت اللبتونات (وهي أخف اللبنات الأولية للمادة مثل الإليكترونات والنيوترينوات وأضدادها عن الكواركات‏، كما تمايزت البوزونات، وانفصلت القوة الضعيفة)‏ عن اتحاد القوي المعروف باسم القوة الكهربية الضعيفة.


وجاءت بعدها مرحلة جديدة وقد استمرت إلي ‏225‏ ثانية بعد عملية الانفجار العظيم، وفيه اتحدت الكواركات مع بعضها البعض لتكون النيوكليونات وأضدادها مثل البروتونات ونقائضها، والنيوترونات ونقائضها، وكانت الطاقة علي قدر من الضعف لايسمح بتكون النيوكليونات وأضدادها علي نطاق واسع ‏.‏

 

‏وفي الفترة من ‏225‏ ثانية إلي ألف ثانية بعد عملية الانفجار العظيم بدءت فترة تكون نوى العناصر، وفيه تكونت الديوترونات الثابتة وهي تنتج عن ترابط بروتون مع نيوترون، ومع تكونها بدأت عملية الاندماج النووي في تكوين نوي ذرات الايدروجين، وباتحادها تكونت نوي ذرات الهيليوم وبعض نوي الذرات الأثقل.‏

 

‏وفي الفترة من ألف ثانية إلي عشرة تريليونات ثانية بعد الانفجار العظيم بدأت الايونات في الظهور، وفيه تكونت أيونات كل من غازي الإيدروجين والهيليوم، واستمر الكون في الاتساع والتبرد.

 

‏وخلال الفترة من عشرة تريليونات ثانية إلي ألف تريليون ثانية بعد عملية الانفجار العظيم، بدأت الذرات في التكون، وفيه تكونت ذرات العناصر‏، وترابطت بقوي الجاذبية وأصبح الكون شفافا‏.‏

 

‏وبعد حوالي ‏32‏ مليون سنة بعد عملية الانفجار العظيم إلي اليوم‏‏ بدء خلق أغلب العناصر المعروفة لنا‏ (‏ وهي أكثر من مائة وخمسة عناصر‏)‏ بعملية الاندماج النووي في داخل النجوم حتي تكون عنصر الحديد في داخل المستعرات والمستعرات العظمي، وتكونت العناصر الأعلي وزنا ذريا من نوي ذرات الحديد باصطيادها اللبنات الأولية للمادة المنتشرة في صفحة ال

"يَوْمَ نَطْوِي السَّمَاءَ كَطَيِّ السِّجِلِّ لِلْكُتُبِ كَمَا بَدَأْنَا أَوَّلَ خَلْقٍ نُعِيدُهُ وَعْداً عَلَيْنَا إِنَّا كُنَّا فَاعِلِينَ"

(الانبياء:104)

خارج الكون

خلق الفضاء مع اللحظات الاولى من الانفجار العظيم، ان كوننا الذي نعيش فيه ليس له حافة أو حد - كما انه ليس هناك ما هو خارج كوننا، قد يكون من المحتمل بأن كوننا هذا هو جزء من اكوان لا نهائية، لكن هذه الاكوان لا تحتاج بالضرورة فضاء لتوجد فيه، وهنا لنا تعليق ان القران قدأشار الى وجود سبعة سموات كما ذكر في الاية التالية "هُوَ الَّذِي خَلَقَ لَكُمْ مَا فِي الْأَرْضِ جَمِيعاً ثُمَّ اسْتَوَى إِلَى السَّمَاءِ فَسَوَّاهُنَّ سَبْعَ سَمَاوَاتٍ وَهُوَ بِكُلِّ شَيْءٍ عَلِيمٌ“ (البقرة:29) فالعلم عند الله هل المقصود بتعدد السموات هو تعدد الاكوان اي انه دليل على ذلك ام لا نترك ذلك لحين معرفة ما هية السماء الاولى وتحديدها تحديدا جازما لنستدل على المقصود بالاكوان او السموات السبع المذكورة في القران، فحسبما ذكر في التفسيرات ان لكل سماء خلقها الذين يعشون عليها من ملائكة وأنبياء وغيرهم كما ورد في حديث الرسول عليه السلام عن رحلة الاسراء والمعراج
 
ماقبل الانفجار العظيم
 
ذكر في القران الشريف ان عرش الرحمن كان على الماء قبل بدء الخلق، إذن كانت هناك مادة في الكون قبل الخلق ولم يكن بدون مادة، اما العماء فيقولون ان الوقت خلق مع الانفجار العظيم ونحن لا نعرف إذا كان الوقت موجود قبل الانفجار العظيم أم لا، والوقت هنا بمعنى الزمن، لذلك هذا السؤال من الصعب ان نجد له اجابة، بعض النظريات تقول بأن كوننا جزء من اكوان لا نهائية (تدعى الكون المتعدد) التي تخلق بشكل مستمر، وهذا محتمل لكنه صعب الاثبات
فإذا كان الكون بعمر 14 بليون سنة، كيف سارت المجرات أكثر من 14 بليون سنة ضوئية، من المحتمل بأن كوننا لانهائي وملئ بالمادة في كل مكان سواء منذ الانفجار العظيم او قبله، فهناك دليل جيد أيضا ان عند بدايات الكون لربما كان الكون يتوسع بأسرع بكثير من سرعة الضوء، ذلك محتمل حتى يتوسع الفضاء حيث أن الجزيئات او الجسيمات لا تنتقل بسرعة، والفراغ بين الجزيئات ازداد كثيرا.
يمكنا أن نتخيل المجرات مثل الكرات تجلس على قطعة مطاطية التي تمثل الفضاء، إذا شدّت القطعة المطاطية فإن الكرات سوف تتحرك على حدة او في مجموعات، الكرات التي تكون قريبة من بعضها البعض سوف تتحرك فقط على حدة ببطئ، اما الكرات التي تكون مفصولة على نحو واسع تبدو انها تتحرك بمفردها بسرعة اكبر، ليس هناك حد معين لتخيل كيفية توسع الفضاء، فالعلم عند الله وقد ذكر في القرأن الشريف قوله "وَالسَّمَاءَ بَنَيْنَاهَا بِأَيْدٍ وَإِنَّا لَمُوسِعُونَ" (الذريات:47) أشار الله سبحانه وتعالى الى ذلك التوسع في هذه الايه، فإذا كانت السماء المذكورة في هنا هي الفضاء او الكون فهذه إشارة واضحة على ذلك.
"يَا مَعْشَرَ الْجِنِّ وَالْأِنْسِ إِنِ اسْتَطَعْتُمْ أَنْ تَنْفُذُوا مِنْ أَقْطَارِ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ فَانْفُذُوا لا تَنْفُذُونَ إِلَّا بِسُلْطَانٍ"

(الرحمن:33)
السلطان هنا هو العلم، فقد دعى الله الانس وكذلك الجن للبحث في اقطار السماء ليس بتحدي لهم انهم لن يصلوا لذلك بل بدعوتهم للبحث والتعلم للوصول الى ذلك المبتغى، ولم يخصص تلك الدعوة للمؤمنين منهم او غيرهم بل هي دعوة عامة لجميع الانس والجن، والى ان نجد المراجع والابحاث الاسلامية في مجالات العلم المختلفة علينا الاستفادة مما وصلت اليه الحضارة الغربية من تقدم ولننتفع به ولنترك سلبيات حضارتهم ونهتم بالايجابيات فيها ونطور غايتنا للوصول الى ذلك المستوى، فكما كان للمسلمون الاوائل فضلهم في ازدهار العلم حينها للغرب ايضا فضلهم في التقدم الحالي، لنعترف بذلك ولنستفد به.