جبس: نظام التوضيع العالمي (GPS)

القاموس العلمي



م.سائد مدانات

قبل ايام، توجهتُ مع زملاء لأداء واجب العزاء في إحدى قرى البلقاء. لم يكن أي منا يعرف الطريق جيدا، وبالطبع فإن لوحات الاتجاهات على الطرق لا تفيد كثيرا. لكن المهمة كانت سهلة عندما اتبع السائق تعليمات تصدر عن هاتف خلوي يحمله زميل مساح: خذ أول طريق إلى اليمين؛ واصل للأمام مسافة 2 كم.. الخ.

إنه نظام "جي بي إس"، أو "جبس"، الذي يوجهك بدقة لتصل الى هدفك في أي مكان في العالم. فما هو هذا النظام المعجز؟

جبس: Global Positioning System (GPS) هو نظام لتحديد الموقع وللملاحة، يوفر معلومات عن الموقع وعن التوقيت لمن يملك المستقبِل (جهاز الاستقبال) الخاص بالنظام، مهما كان موقعه على الأرض أو في الجو، بشرط تلقي إشارات مباشرة من أربعة سواتل (أقمار صناعية) على الأقل.

لمحة تاريخية

عندما أطلق السوفيات ساتلهم الأول سبوتنِك، إلى الفضاء عام 1957، أخذ فيزيائيان أمريكيان على عاتقهما مهمة التقاط الإشارات التي يبثها الساتل؛ وبفضل هذه الإشارات حددا مداره بدقة اعتمادا على ما يُعرف بظاهرة دوبْلر؛ واستخدما لهذا الغرض الحاسوب الضخم " يُنيفاك". فوجىء السوفيات بالمعلومات التي أعلنتها أمريكا عن مدار ساتلهم، إذ أنهم أنفسهم كانوا عاجزين عن حساب هذا المدار بدقة.

ثم سعى العالمان إلى حل المشكلة العكسية: تحديد موضعك أو موقعك على الأرض إذا علمت مدار الساتل بدقة. أثمرت هذه الأبحاث عام 1960 في ولادة نظام أطلق عليه اسم ترانزيت Transit، وهو أول نظام للملاحة وتحديد الموقع، اعتمادا على خمسة سواتل.

قُدّر أن تطوير هذه الأنظمة يحتاج مليارات الدولارات؛ ولم يخصص الكنغرس الأمريكي الأموال اللازمة إلاّ بهدف توفير الدقة لنظام الردع النووي، أثناء الحرب الباردة مع الاتحاد السوفياتي.

ظهرت فكرة النظام عام 1967، لأغراض عسكرية. وولد المشروع نفسه في البنتاغون عام 1973 وأطلق عليه اسم نافستار. وتطلب تطوير نظام التوقيت على السواتل. وتحقق ذلك عام 1974 عندما أطلق أول ساتل يحمل ساعة توقيت ذرية.

في عام 1983 أسقط السوفيات طائرة ركاب كورية، لأنها "ضلّت" الطريق وحلقت فوق منطقة محظورة، فأصدر الرئيس الأمريكي قرارا بتزويد الجهات المدنية بنظام تحديد المواقع بعد تطويره . ثم أطلق 24 ساتلا للنظام خلال الفترة 89-1994.

في البداية حُصر استخدام الإشارات الدقيقة بالعسكريين، وأدخلت تشويهات مقصودة على الإشارات المتاحة للمدنيين. لكن الرئيس كلِنتون ألغى هذا التمييز في أول أيار عام 2000، فتحسنت دقة تحديد الموقع المتاحة للمدنيين من 100م إلى 20م. علما أن الجيش الأمريكي قادر على وقف هذه الخدمة عن أية جهة في أية لحظة.
وقد تبنّى الاتحاد الأوروبي إنشاء نظام مشابه أطلق عليه اسم غليليو، سيكون جاهزا عام 2014؛ وأنشأ الروس أيضا نظامهم "غلوناس" لتعيين المواضع؛ وبالمثل فيما يتعلق بالصين والهند واليابان.

مبدأ عمل جبس

يحسب مستقبِل جبس (أي الجهاز الذي يستقبل إشارات هذا النظام) موضعه بدقة عن طريق التوقيت الدقيق للإشارات التي تطلقها السواتل. يبثّ كل ساتل باستمرار معلومات عن زمن إطلاق الإشاراة، وعن موقع الساتل في تلك اللحظة.

عندئذ يَحسب المستقبِل الزمن الذي استغرقته كل إشارة حتى وصلته، ويحسب بُعدَ كلّ ساتل عنه. وبناء على مبادىء التثليث المساحي، يحدد المستقبل موقعه، ويعرض هذا الموضع على خريطة تظهر على الشاشة، أو على شكل إحداثيات جغرافية (خط طول وخط عرض) أو إحداثيات تربيعية حسب نظام إحداثيات معين. يلزم عادة توافر اتصال مع أربعة سواتل من أجل حساب الموضع. لكن يمكن الاكتفاء بثلاثة سواتل إذا توافرت معلومات أخرى مخزنة في الجهاز المستقبل، مثل ارتفاعه عن سطح البحر.

فوائد جبس

لن يمضي وقت طويل قبل أن يصبح هذا النظام جزءا لا يتجزأ من كل سيارة، ومن كل هاتف خلوي. يفيد جبس في تحديد الموضع المطلق، والحركة النسبية، والزمن الدقيق. وبإمكان الدفاع المدني والشرطة أن يحددوا موقع أي شخص يرسل رسالة استغاثة بواسطة الخلوي بفضل نظام جبس.

كما يمكن لعلماء الطيور والحيوان أن يتابعوا حركة طير أو حيوان إذا ثبتوا على جسمه جهاز تحديد الموقع بواسطة جبس. وبالمثل فيما يتعلق بمتابعة المسنين المصابين بألزهايمر، حتى نعثر عليهم إذا ضلوا طريقهم.

وأخيرا لا شك أن نظام جبس يقدم خدمة لا تقدر بثمن في مجال الملاحة الجوية والبحرية والبرية، وأيضا للمساحة الطبغرافية والعقارية على السواء.

كيف يفكر لاعبا الشطرنج : الهاوي والمحترف

هل يمكن أن يختلف موقع النشاط داخل الدماغ، وبالتالي نوعية التفكير، بين لاعب محترف وآخر هاو عندما يلعبان الشطرنج؟

انكبّ على دراسة هذا الموضوع خمسة باحثين المان من جامعة كنستانس، واستخدموا طريقة التصوير المغنطيسي للدماغ، حيث قارنوا النشاط الدماغي لعشرين لاعبا، محترفين وهواة ذوي مستوى عال، ويلعب كل منهم الشطرنج منذ أكثر من عشر سنوات. جرت الدراسة على اللاعبين أثناء مواجهتهم الحاسوب. وكان دماغ كل منهم يمشط أو يصور مغنطيسيا خلال الثواني الخمس التالية لحركة الخصم (الحاسوب). ثم رسمت خريطة لنشاط الدماغ ضمن طيف الموجات غاما ( بتردد 20-40 ذبذبة في الثانية).

كشفت الدراسة عن أن نشاط الفص الصدغي الأوسط، المسؤول عن ترميز وتحليل المعلومات الجديدة، كان أشد وأوضح لدى اللاعبين الهواة، في حين تركز النشاط الذهني لدى المحترفين في القشرة الجدارية والأمامية (الجبهية) المسؤولة عن الذاكرة القديمة العهد.

تدل هذه النتائج على أن الفرق بين هواة الشطرنج ذوي المستوى العالي، والمحترفين – الأساتذة الكبار – لا يقتصر على مدى معرفة كل منهم في نظرية الشطرنج، وإنما يشمل أيضا كيفية تنظيم هذه المعرفة في الدماغ وكيفية الرجوع اليها. فالهاوي يحلل كل حركة لخصمه وكأنها حركة جديدة غير متوقعة، بينما يستعين المحترف الاستاذ بذاكرته التي تحتوي على مئات الآلاف من الحركات المخزنة على مدى أكثر من عشر سنوات من التدريب المكثف.

الفصل الثالث، التكنولوجيا، المجلد الثالث: العلوم الأساسية والتكنولوجيا، حصاد القرن

مقتطفات من كتاب
حصاد القرن

المنجزات العلمية والإنسانية في القرن العشرين

العرب اليوم 4/5/ 2012

المحرر العلمي

تحقق هذا العمل الموسوعي بفضل دعم سخي من مؤسسة عبد الحميد شومان. وقد صدر المجلد الثالث عام 2011. عن المؤسسة العربية للدراسات والنشر. وتوزعه في الأردن دار الفارس للنشر والتوزيع.

شارك في إعداد مادة المجلد الثالث اثنا عشر مختصا من أساتذتنا الأفاضل. وكان التحرير والمراجعة والاشراف للأستاذ الدكتور همام غصيب.

هذا المشروع، بمجلداته الثلاثة، موجه للقارىء العام أو المثقف غير المتخصص وهو يهدف الى التوعية الجماهيرية. كما أنه منجم أفكار للشباب والناشئة كما يقول أ.د. فهمي جدعان في تمهيده.

وقد اخترنا لك، عزيزي القارىء، الفصل الثالث من المجلد الثالث، بعنوان التكنولوجيا، وهو بقلم أ.د. منير نايفة. وقد كتبه بالانجليزية، وترجمه الى العربية أ.د. وهيب الناصر، وم. حيدر المومني. يقع الفصل في 24 صفحة، نستعرضها لك في ما يعادل صفحتين أو ثلاثا فيما يأتي، مدركين أن هذا لا يغني بأية حال عن قراءة النص الأصلي.

يستعرض الفصل الثالث مختلف جوانب التطور التكنولوجي الذي أنجز خلال القرن العشرين؛ ونعرضها لك فيما يأتي:

أولا: تكنولوجيا الموارد

 الكهرباء: غدت الطاقة الكهربائية القوة المحركة للعالم الحديث في الصناعة والاتصالات والمنازل والمستشفيات.

 الطاقة والإنارة: كان الفحم النباتي أو الحجري مصدر الطاقة شبه الوحيد حتى ظهر النفط مع بداية القرن العشرين ليصبح مصدر الطاقة الأساسي. ثم ظهرت المفاعلات النووية المولدة للكهرباء. وفي النصف الثاني من القرن تزايدت أبحاث الطاقة المتجددة مثل الكهرشمسية والريحية. وابتكرت لمبات إضاءة عالية الكفاءة لتحل محل اللمبات المتوهجة التي اخترعها أديسون في أواخر القرن التاسع عشر.

 النقل: حلت السيارة محل العربة والحصان وأصبحت السيارة الخاصة من مستلزمات كل عائلة. ثم اخترعت الطائرة فاختصرت المسافات وقربت بين الشعوب. وشهد العقدان الأخيران تطوير القطارات فائقة السرعة واستخدامها في عدو دول.

ثانيا: تكنولوجيا الخدمات:

 تطورت المعلوماتية والإلكترونيات والحواسيب ووسائل الاتصال كالإذاعة والتلفزة سواء بالبث المباشر أو عبر الكبول أو الأقمار الصناعية.


 الغذاء والصحة: إمدادات المياه. ُطورت تقنيات كلورة المياه ومدت الشبكات لتزود المنازل بمياه الشرب. وزادت المكننة، أي استخدام الآلات مثل الجرارات، من فاعلية الانتاج وجودة المنتجات الزراعية. وساهم اختراع الثلاجة في حفظ الطعام في المنازل وأثناء نقله. وتحققت انجازات مذهلة في التشخيص الطبي والمواد الصيدلانية والأجهزة الطبية، ما رفع متوسط العمر المتوقع من 47 سنة عام 1900 الى 77 سنة عام 2000.

ثالثا: تكنولوجيا المواد عالية الأداء:

ابتكرت آلاف المواد غير الموجودة في الطبيعة. مثل المطاط الصناعي وألياف الكربون، والسبائك المعدنية المتنوعة والمواد المولفة، حيث تعزز مادة بجسيمات أو ألياف أو صفائح من مادة أخرى، مثل الزجاج الليفي. وطورت رقائق الحاسوب والألياف الضوئية والمواد شبه الموصلة.

 أوجه التقدم الحديثة:

عام 1965 تنبأ غوردن مور أن عدد الترانزستورات على رقاقة الحاسوب سيتضاعف كل عام. وقد تحقق ذلك إلى حد كبير. فزادت سرعة الحواسيب وصغر حجمها وانخفضت تكاليف صنعها وزادت موثوقيتها.
 الأدوات الرقمية: الساعات الرقمية والحواسيب المحمولة والألعاب الإلكترونية وتسجيلات الفيديو والموسيقى هي بعض مجالات استخدام المعالِجات الدقيقة الرقمية.

 أمن الحاسوب: مع اتساع نطاق استخدام الحاسوب والانترنت، ظهرت اختراقات للخصوصية وأعمال تخريب وتطفّل، ما فرضَ السعي لمكافحة هذه الأفعال.

 الرؤية الحاسوبية: ُتعد فرعا من الذكاء الاصطناعي، وتهدف إلى تزويد الحاسوب بما يشبه حاسة الإبصار لدى الإنسان. ولهذه التقنية تطبيقات مهمة مثل الأتمتة والروابيط والطب الحيوي.
 نظام الموقع الجغرافي، جبس GPS ونظام المعلومات الجغرافي، نمج GIS: حقق هذان النظامان تطورا كبيرا في مجال المساحة وتطبيقاتها في الاتصالات والملاحة وإدارة الموارد الطبيعية.

 تكنولوجيا الفراغ: وهي ضرورية لتقنيات متقدمة مثل أشباه الموصلات وأبحاث الفضاء والفيزياء.

 تكنولوجيا الإطارات: استخدمت حشوات نانوية وألياف تسليح لزيادة الفاعلية وتخفيض الكلفة.

 الالكترونيات الطبية: طورت عدة تقنيات في التشخيص الطبي مثل الرنين المغنطيسي والأمواج الصوتية والنظائر المشعة والتصوير المحوري المحوسب والتصوير المقطعي، إضافة إلى العلاج بالأشعة أو بالحرارة.

 الجينوميات: تم رسم الخريطة الجينية للانسان ولعدة كائنات حية.

 رقع الدواء الجلدية: طورت وسائل إعطاء الدواء بواسطة رقع تلصق على الجلد.

 العظام الاصطناعية: تؤخذ من المرجان ومن مواد مصنعة.

 التحكم بالخصوبة: طورت وسائل للحد من النسل وطبقت في عدة دول. (وأيضا وسائل معالجة العقم مثل تقنية أطفال الأنابيب).

 الاستنساخ: وسيلة تكاثر غير جنسي. وقد استنسخت النعجة دولي ثم عدة أنواع من الحيوانات، لكن الأفراد المستنسخة تعاني عادة من اختلالات وتلف في الدماغ.

 معالجة الغذاء، والتغليف.

 منتجات العناية بالبشرة.

 تخزين الطاقة والمواسِعات. طورت مواسعات تفوق البطاريات في قدرتها التخزينية.

 إنارة الحالة الصلبة. يعتبر اختراع الثنائي الباعث للضوء، اللد LED ، في الستينيات، وسيلة مبتكرة للإنارة، دون فقدان الطاقة على شكل حرارة. وقد وجد اللد تطبيقات متنوعة، في شاشات العرض مثلا.

المسابقة العلمية رقم (2): الإجابات والفائزون

العرب اليوم 4/5/2012


السؤال الأول - ترتبط البكتيريا والفيروسات والفطريات في أذهاننا بالأمراض التي تسببها لنا. لكن بعضها مفيدة أو ضرورية. أذكر 3 فوائد أو استخدامات لكل منها.

من فوائد البكتيريا
1. معالجة المياه العادمة، وتحليل القمامة لانتاج الطاقة، وتسهم مع الفطريات في تحليل الجثث، فتخصّب التربة.
2. البكتريا السيانية (الخضراء المزرقة) تثبّت النيتروجين الجوي في خلايا جذور البقول مثل الفول.
3. في الصناعات الغذائية، كالخـلّ واللبن الرائب وبعض أنواع الجبن.
4. في إنتاج مركبات صيدلانية ( فيتامين "ب"، و"ك"؛ هرمون الأنسولين عن طريق هندسة الجينات؛ مضادات حيوية حديثة.
5. تساعد في هضم بعض المواد الدهنية والسليلوز داخل أمعاء الانسان والحيوان.
من فوائد الفيروسات
1. في الهندسة الوراثية لإحلال الجينات السليمة بدلاً من المعطوبة.
2. إضافة الفيروسات الى اللحوم لمنع نمو البكتيريا فيها .
3. استخدمت فيروسات الانفلونزا لتصنيع اول بطارية كهربائية بيولوجية!
4. تستخدم الفيروسات الملتهمة للبكتيريا لعلاج الأمراض البكتيرية، خاصة في دول أوروبا الشرقية، منذ بدايات القرن الماضي.

من فوائد الفطريات
1- تُحلل المواد العضوية إلى مواد بسيطة تمتصها النباتات.
2- بعض أنواعها، مثل الكما والفقع، غذاء للإنسان.
3- تساعد الخميرة، وهي فطر وحيد الخلية، في صناعة الخبز وبعض الأدوية.
4- إنتاج مضادات حيوية مثل البنسلين.
5- تلعب دوراً في ثبات نسب مكوّنات الغلاف الجوي.
6- تساهم في صناعة بعض أنواع الجبن والألبان فتكسبها قوامًا ومذاقًا خاصًا.







السؤال الثاني - دُبٌّ تحرّك جنوبا ثم شرقا ثم شمالا (لكن ليس غرباً) وقطع 1 كم في كل اتجاه فوجد نفسه في نقطة انطلاقه. ما لون الدب؟ وما تفسير ذلك؟
النقطة الوحيدة التي تحقق المطلوب هي القطب الشمالي، أي مركز القطب تماما (النقطة السوداء في الرسم التوضيحي)، وفي القطب الشمالي تعيش الدببة القطبية البيضاء، فلا بُـدَّ أن يكون هذا الدب أبيض اللون.
فإذا اتجهنا جنوبا لمسافة 1 كم (أي خط من خطوط الطول الصفراء) ثم اتجهنا شرقا
(أو غربا)، فنحن نسير على دائرة (المسار الأحمر)، وبالسير بعدئذ 1 كم شمالا نعود للقطب. وهكذا يشكِّل مسارنا مثلثاً كرويا، لأن خطوط الطول (اتجاه الشمال) ليست متوازية وإنما تلتقي في القطبين.


السؤال الثالث - إذا حبست نملة في قنينة فإنها تموت خلال يومين أو ثلاثة (حتى لو وفرت لها الماء والغذاء)؛ مع أنها تعيش عادة بضعة أشهر أو حتى سنة. لماذا؟

إذا فصلت نملة عن جماعتها، فإنها لا تكف عن الحركة والدوران حتى تموت من الإنهاك. أما القول باختناقها، فهذا أمر غير وارد، لأن الأكسجين الموجود في القنينة يكفيها بضعة أشهر.

السؤال الرابع - ما التفسير الأرجح لاعتبار أيام الأسبوع سبعة ؟

جعل الكلدانيون والبابليون عدد أيام الأسبوع مساويا لعدد الأجرام السماوية المتحركة، المعروفة لديهم، وهي خمسة كواكب، إضافة للشمس والقمر. لاحظ أسماء أيام الأسبوع في الإنجليزية أو الفرنسية!
(يرى القارئ جمال هلسة أن العدد 7 يمثّل رُبع الشهر القمري. كما قد يكمن التفسير في أصول أسطورية، أو دينية؛ فحسب التوراة، خلق الله العالم في ستة أيام، واستراح في اليوم السابع).




السؤال الخامس - تعلّمنا أنّ للمادة حالاتٍ ثلاثا: الصّلابة والسّيولة والغازّية. لكن العلماء يعتبرون أن للمادة حالاتٍ أو أنواعا أخرى. أذكر ثلاثا من الحالات الأخرى، مع تعريف مختصَر لكلّ منها.
البلازما : غاز متأين تكون فيه الإلكترونات حرة وغير مرتبطة بالذرات أو بالجزيئات.
كُثافة بوز اينشتاين :(BEC): حالة تتجمع فيها الجسيمات المكوّنة للمادة في مستوى طاقيّ واحد، عادة في درجات حرارة بالغة الانخفاض. وأصبحت هذه الحالة مدار بحث مكثف في "الغازات الذرّية" منذ عام 1995. الجدير بالذكر أن نضيف إلى هذه الحالات الحالة النشاز للمادة حين تكون تحت ظروف متطرفة كثيرا؛ كأن تكون درجة الحرارة أو الضغط أو المجال المغنطيسي عاليا جدا.
الميوعة الفائقة: اكتشفت عام 1911 في سائل الهيليوم-4 عند درجة حرارة 2.17 كلفن وما دونها؛ عندئذ يتصرف هذا السائل وكأن لزوجته تساوي صفرا في الحركة الانتقالية. ثم اكتُشفت هذه الحالة في موائع أخرى، بما في ذلك سائل الهيليوم-3 والمادة النووية والنيوترونية والهادرونية (الموجودة أيضا في النجوم).
نستطيع هنا ذكر المادّة المكثّفة الطرية أو الناعمة، التي تضم الأغشية والمستحلبات والرغوة.
الفائزون حسب القرعة :

1:- صفاء عبدالرزاق ذبّاح الجمل: الجائزة الأولى 100 دينار.
2:- جمال كامل هلسة: الجائزة الثانية 50 دينارا.

واشتراك سنة في "العرب اليوم" لكل من:
3:- ميساء محمد أبو سل
4:- فداء فؤاد مدانات
5:- أحمد محمد السوادحة

نهنئ الفائزين، ونقدّر مشاركة كافة الإخوة والأخوات الذين بذلوا جهدا كبيرا للتوصل إلى الإجابات. ننوّه هنا بإجابة السيد هشام عاطف المعايعة، التي وقعت في قرابة 2000 كلمة، بمعلومات وافية وصياغة محكمة أغرتنا بأن نقتطف منها جانبا كبيرا من الإجابة النموذجية أعلاه.

شخصيات علمية (رِتشرد فاينمن (1918-1988)3)

م. سائد مدانات
العرب اليوم 8 / 5 / 2012

يُعدّ فاينمن R. Feynman من أشهر فيزيائيي القرن العشرين. ولا تتعلق شهرته حصرا بإنجازاته كفيزيائي مبدع، وانما أيضا بفضل تبسيطه للفيزياء وسعيه لنشرها "وشعبنتها"، إضافة إلى روحه المرحة وحسّ الفكاهة الدائم لديه.

مُنح جائزة نوبل عام 1965، بالاشتراك مع شفنغر وتومنغا، تقديرا لجهوده في تطوير الديناميكا الكهربائية الكمومية. (كانت حصته من الجائزة عندئذ خمسة وخمسين ألف دولار، في حين أن قيمة الجائزة كاملة حاليا تفوق المليون دولار).

كان متفوقا في الرياضيات في المدرسة. وفي سنته النهائية فاز بمسابقة الرياضيات لجامعة نيويورك بفارق كبير عن التالين له. ومع ذلك فإنه لم يُقبل في جامعة كولومبيا، فدرس في معهد مساشوستس للتكنولوجيا المرموق (إم أي تي)، حيث سجل بجميع مساقات الفيزياء المتوفرة، حتى تلك الخاصة بمستوى الماجستير، وهو بعد في سنته الثانية في الجامعة، ثم حصل على الدكتوراه من جامعة برِنستون عام 1942.

التحق وهو في الجامعة بمشروع منهاتن السري في لوس الاموس، الذي كان يهدف الى انتاج القنبلة الذرية. وهو يبرر مشاركته في هذا المشروع بأنه كان يشعر بضرورة أن يسبقوا الألمان في إنتاج القنبلة الذرية. لكن بعد هزيمة المانيا النازية عام 1945، فإنه يرى أنه أخطأ في استمراره في هذه الأبحاث. وقد عانى بالفعل من شعور بالإحباط لفترة من الزمن بعد القاء القنبلة على هيروشيما ثم نغزاكي.

بعد الحرب رفض عرضا للعمل في معهد الدراسات المتقدمة في برنستون/نيوجيرسي، رغم وجود علماء متميزين فيه، من قبيل غودل، وفون نيومان، وآينشتاين. وفسّر ذلك بأنه يرغب في التدريس، وليس في حصر نشاطه في الأبحاث، فالطلاب برأيه يمثّلون مصدر الهام.

أطلِق على فاينمن لقب "الشارح العظيم"؛ فقد اشتهر باهتمامه بتقديم شرح مبسّط رائع لطلابه. وعبر عن فلسفته هذه بقوله: إذا تعذر توضيح أي موضوع لطالب السنة الأولى في الجامعة، فهذا يعني أن الموضوع غير مفهوم جيدا.
كانت محاضراته في الفيزياء جذابة ومفيدة لدرجة دفعت بعض طلابه لجمعها وإصدارها في ثلاثة مجلّدات لاقت رواجا كبيرا. ألّف عام 1959 كتابا عن النانو تكنولوجيا، إضافة إلى كتابين يُعّدان، جزئيا، سيرة ذاتية له، وهما: " لا شك أنك تمزح سيّد فاينمن" ، و"هل يهمّك ما يعتقد الآخرون؟"

في استفتاء أجرته المجلة البريطانية لعالَم الفيزياء عام 1999، حل فاينمن ضمن أعظم عشرة في تاريخ الفيزياء.

شارك في لجنة التحقيق في انفجار المكوك الفضائي تْشلِنجر، وكان رائدا في مجال الحوسبة الكمومية، وتقديم مفهوم النانو تكنولوجيا.

توفيت زوجته الأولى بالسلّ، ولم يدم زواجه الثاني طويلا. وقد كتبت زوجته الثانية في طلب الطلاق: إنه يبدأ التفكير بمسائل الحسبان (التفاضل والتكامل) بمجرد أن ينهض من النوم، ويواصل ذلك وهو يقود السيارة، وهو يتناول طعامه، وحتى وهو مستلق في سريره ليلا.

لم يقتصر اهتمامه على الفيزياء والرياضيات، فقد مارس هوايات الرسم والعزف، ودرس الرقص البرازيلي، بل إنّه شارك بدور صغير في فلم عنوانه: "الساعة المضادة".

كان والده من أصل روسي ووالدته بولندية. وكلاهما من اليهود الأشكناز. لكن فاينمن كان يرفض أن يُعدّ يهوديا. وعندما أعدّت تينا لِفيتان كتابها " اليهود الفائزون بجائزة نوبل" رفض فاينمن أن يدرج اسمه في هذا الكتاب. وقال في رسالته لها: " إذا قبلنا واستحسنّا عناصر خاصة نعدّها تميّز العرق اليهودي، فإن هذا يفتح الباب لكافة أنواع الهراء الذي تتضمنه النظرية العرقية". وأضاف: "في سن الثالثة عشرة لم أعد يهوديا، إضافة إلى أني لم أعد أصدق بأي وجه من الوجوه أن الشعب اليهودي هو الشعب المختار".

قيمة الذهب بين العلم والتقاليد

م. حسام جميل مدانات
العرب اليوم / 8 / 5 / 2012
معدن لا يصدأ، لكنه يجعل الضمائر تصدأ.
منذ فجر التاريخ يحظى الذهب بمكانة مرموقة ويتوق الناس لامتلاكه، في مختلف البلاد والحضارات. وتسعد النساء بارتدائه حليا وجواهر.
فما السر في هذه المنزلة المميزة للذهب؟ هل هو أكثر فائدة للبشر من الحديد أو النحاس أو القصدير الخ؟ الإجابة الواضحة هي لا. وإذا كانت الميزة هي لونه الأصفر اللامع الجذاب في الحلي، فإن مواد وطلاءات أخرى تتفوق عليه في هذه الصفة.
أما قيمته المالية، فهي أمر اتفاقي واعتباطي جرى عليه العرف منذ آلاف السنين حين صنعت النقود من الذهب اللامع.

الذهب يساهم في تقدم العلم

يظهر الذهب على شكل شذَرات حرة لامعة في الطبيعة. لكن كميتها قليلة جدا. لهذا السبب فكر الانسان منذ القدم بتحويل المعادن الأخرى الى ذهب. ومن هنا ظهر تعبير حجر الفلاسفة. لم تنجح هذه المحاولات، لكنها بلا شك أسهمت في تقدم علم الكيمياء.

مصدر الذهب

يعتقد أن مصدر الذهب هو نجوم المستعرات العظمى، السوبرنوفا. وعندما تشكلت شمسنا وكواكبها، تراكمت معظم العناصر الثقيلة كالحديد والذهب في نواة الأرض، والقليل منها في قشرتها. ثم أدت العمليات الجيولوجية كالبراكين، إلى صهر معادن قشرة الأرض وإعادة توزيعها. وبفضل كثافة الذهب العالية وخموله كيميائيا، تجمع في مناطق معينة من قشرة الأرض.

معلومات تهمك عن الذهب

- يقدر أن ما أنتجه العالم من الذهب منذ خمسة آلاف سنة يصل إلى مئة وسبعين ألف طن. ولو جمعنا هذه الكمية معا لشكلت مكعبا ضلعه أكبر قليلا من عشرين مترا!

- يبلغ الانتاج العالمي حاليا نحو ألفين وسبعمئة طن سنويا. وتأتي الصين في المرتبة الأولى ثم جنوب افريقيا، الولايات المتحدة، استراليا، روسيا، بيرو.

- يستخدم نصف الانتاج السنوي من الذهب كحلي، وأربعة أعشاره لصنع ألواح وأونصات للاستثمار، حيث يشتريها الناس تحسبا للتضخم وانخفاض سعر العملة. ويبقى عُشره لأغراض الصناعة.

- نصف الذهب المستخدم للحليّ يباع في الهند. ويليها في ذلك الصين، أمريكا، تركيا، السعودية، روسيا، الإمارات، مصر، إندونيسيا ودول الخليج العربي الأخرى.

- يعتبر تعدين الذهب اقتصاديا إذا كانت نسبته في الصخور 1- 5 أجزاء من بليون. وتقلّ نسبته في ماء المحيط عن هذه النسبة بألف مرّة؛ فتعدينه منه غير اقتصادي إذاً.

- وصل أعمق مناجم الذهب في جنوب افريقيا الى 3777 مترا.

- يقاس نقاء الذهب بالقيراط. فالذهب النقيّ هو من عيار 24 قيراطا. وتصنع النقود الذهبية البريطانية منذ القرن السادس عشر بعيار 22 قيراطا.

- الذهب ليس له طعم أو رائحة. وإذا ابتلعته فإنه لن يضرّك لأنه لا يتأين ولا يتفاعل. ولهذا السبب فهو يصلح للأسنان الاصطناعية.

- توضع أسلاك من الذهب في الأجهزة الالكترونية المستخدمة داخل الماء أو المعرضة للتآكل، لأن النحاس والفضة يتأثران بهذه الظروف.


الذهب في العلم

لا شك أن الذهب يتميز بخصائص طبيعية فريدة الى حد ما. إذ لديه قابلية فائقة للطَّرق كصفائح، وللسحب كأسلاك.
يمكن مثلا طرق غرام واحد منه وبسطه لتصبح مساحته مترا مربعا. كما يمكن سحب غرام منه لصنع سلك طولة 3 كم. وهو موصل جيد للكهرباء، لكن الفضة والنحاس يتفوقان عليه في هذا المجال. وحتى لو كان أفضل العناصر توصيلا للكهرباء، فإن ندرته تعيق انتشار استخدامه في الصناعات الكهربائية والإلكترونية.
العدد الذري للذهب يساوي 79، أي أن نواته تحوي 79 بروتونا موجب الشحنة. ونظيره الطبيعي ذو وزن ذري 197 . لكن أمكن انتاج 36 نظيرا له أوزانها بين 169 و 205. وكافة هذه النظائر المصطنعة مشعة وغير مستقرة. والذهب كثيف ثقيل، وزنه النوعي 19,3، مقارنة مع للماء. وهو عنصر نبيل لا يتفاعل مع الأحماض أوالقواعد أو مع الهواء الجوي. لكنه يتفاعل مع محاليل السيانيد القاعدية التي تستخدم لاستخلاصه من مناجمه. وهذه المادة سامة جدا وتلوّث البيئة قرب المناجم. كما أنه يتحد مع الزئبق مشكّلا مَلغما. والزئبق أيضا يلوث البيئة عند استخدامه في تعدين الذهب.
يتأثر الذهب كيميائيا بمزيج من حامضين، ويدعى هذا المزيج الماء الملكي. كما أن الكلور الحر يتفاعل معه.

طرق مبتكرة للإخفاء

حقق العلم والتكنولوجيا للبشرية أحلاما كبيرة وكثيرة. لكن طاقية الإخفاء التي أثارت خيالنا في قصصنا الخرافية القديمة وفي قصص عالمية متنوعة مثل "الدكتور جيكل ومستر هايد"، أو أفلام هاري بوتر، ما زالت، كما يبدو حلما بعيد التحقيق، أو لعله ليس بذلك البعد.

الواقع أن مساعي حثيثة تبذل في مختلف مراكز البحث في العالم لابتكار وسائل الإخفاء. وقد ابتكرت بالفعل عدة تقنيات منذ سنوات في هذا الاتجاه. فاين نحن الآن من طاقية الإخفاء.

نستعرض فيما يلي بايجاز بعض التقنيات التي تخفي الأجسام بشكل أو بآخر. وهي تتوزع على عدة أنواع ذات مبادىء مختلفة: جعل الجسم شفافا كالزجاج، أو جعل الجسم يندمج ويضيع في الوسط المحيط به، كما في عملية التمويه؛ أو ابتكار مادة تحني أشعة الضوء بحيث ترى ما خلفها ولا تراها هي نفسها، أو أية تقنية أخرى تجعلك ترى ما هو خلف الجسم ولا تراه.

 التمويه في الطبيعة: إحدى وسائل الإخفاء البسيطة أن تجعل شكل الجسم وألوانه تماثل الخلفية أوالمكان الذي يوجد فيه. وهذه الوسيلة تتوافر في الطبيعة منذ ملايين السنين، وتطبقها حيوانات ونباتات عديدة. يشاع عن الحرباء أنها تغير لونها ليماثل لون ما يحيط بها. ويفوقها في ذلك عدد من الحشرات التي لا تكاد تميزها عن أجزاء النبات المحيطة بها.

وقد قلد الإنسان هذه الخدع، خاصة الجيوش التي تغطي دباباتها بغصون الشجر، أوتجعلها بلون التربة، أوتلبس جنودها ملابس مبرقعة تشبه اشجار الغابة.




 جسيمات دقيقة تحني الضوء تخيل مادة لا تعكس أشعة الضوء الساقطة عليها، ستقول إذن أنها سوداء اللون. فاللون الأسود لا يعكس الضوء. لكن تخيل ايضا أن هذه المادة تحني أشعة الضوء القادمة من خلفها بحيث تصل الى عيني المشاهد. أي أنك ترى ما هو خلفها، وكأنها غير موجودة، أو كأنها خفية.

ويجري جون بندري من الكلية الملكية في لندن، أبحاثا لابتكار ما يطلق عليه اسم الجزيئات الأسمى (ميتامتيريال) وهي جسيمات صغيرة تقاس بالنانومتر، وتمتص الأشعة الساقطة عليها ثم تعيد توجيهها حولها بحيث نرى ما خلفها.

 الطائرة الشبح –: كما في الطائرة الأمريكية Stealth التي لا تكشفها اشعة الرادار، وهي مطلية بطلاء خاص يمتص موجات الرادار فلا تنعكس عنها ولا تكشفها أجهزة الرادار.

 التصوير والعرض: إنها خدعة بسيطة وناجعة لإخفاء أي جسم تريد. وتتلخص في وضع كمرات خلف الجسم تصور المشهد الواقع خلفه مباشرة، ثم تعرض هذه الصورة فورا على شاشات تغطي السطح الأمامي للجسم. أي أنك بكل بساطة تشاهد ما يقع خلفه، وكأنّ الجسم نفسه غير موجود.

طبقت هذه التقنية مؤخرا على السيارات. وتنوي شركات صانعة للطائرات تطبيقها أيضا بحيث يبدو قاع الطائرة وكأنه شفاف أو غير موجود. إذ تزود الطائرة بكمرات تصور ما تحتها، ثم توضع شاشات على أرضية الطائرة من الداخل بحيث تعرض الصورة الملتقطة للأرض في الأسفل. فيتوهم راكب الطائرة أن أرضية الطائرة شفافة فهو يشاهد فعلا سطح الأرض تحتها.

عباءة الإخفاء الزلزالية
طوّر علماء رياضيات في جامعة مانشستر نظرية تتعلق بتقنية تشبه "طاقية الإخفاء، من شأنها أن تحمي البنايات من الزلازل.

عمل فريق وليَم بارنل على الجوانب النظرية من تقنية "عباءات" الإخفاء. وقد بيّنوا أن تغطية بعض مكوِّنات هياكل البناء بمطاط مضغوط يمكن أن تجعل الأمواج الزلزالية القوية عاجزة عن "رؤية" البناء، فتمر من حوله.

وهذه هي أحدث تقنية في الحَجب والإخفاء– وهو أسلوب يخفي كيانا مادياً ويجعله غير منظور للأمواج، سواء أكانت ضوئية أم صوتية أم زلزالية.

وقد ثبت نظرياً أن للتغطية بالمطاط تأثيرا حاجبا عن نوع معين من الموجات. ويجري العمل على تحويل هذه النظريات إلى استخدامات عملية. كما أظهرت الأبحاث إمكانية السيطرة على اتجاه الأمواج وسرعتها. وهذا أمر مهم، لأننا نريد أن نوجّه مثل تلك الأمواج في سياقات متنوعة، خاصة في التطبيقات النانوية، كما هو الحال في الإلكترونيات.