واقعیت علمی که شما را به علم علاقه مند می کند !
چرا آدمهای زیادی به علم علاقه ندارند؟ شاید علت آن به روشی که علم منتقل میشود و یا حداقل به روشی که در مدرسه تدریس میشود بستگی دارد. علم خام و اطلاعات به تنهایی مردم را تحت تاثیر قرار نمیدهد، اما روایتهای جالب و احساسی و ترغیب کننده میتواند این کار را انجام دهد. ما در دنیایی زندگی میکنیم که به آدمهایی مثل بیل نای (Bill Nye) نیاز داریم تا به علم علاقه مند شویم، کسانی که در عین حال بامزه و جالب هم هستند. آیا این اشتباه است؟ جای بحث دارد، اما میتوان درک کرد که چرا بعضی دانشمندان خشک و جدی با شنیدن درباره ایده علم عامه پسند اخم میکنند. با این حال چیزی که برخی از این دانشمندان ممکن است فراموش کنند این است که شاید دلیل اولیه خود آنها برای ورود به دنیای علم برخی جنبشهای علم عامه پسند و رایج بوده است، چه ماموریتهای آپولو، چه یک برنامه علمیکامپیوتر روی PBS و یا یک بعد از ظهر الهام بخش فعال، وقتی همسایه برای بار اول چگونگی کار کردن ماشین را توضیح میداده است.
با در نظر گرفتن اینها، در ادامه ده واقعیت جالب ارائه شده است. همان نوع دانشی که در هر روز الهام بخش خیلی انسانها برای بیشتر یاد گرفتن بوده است. شاید همین اتفاق برای شما هم بیفتد.
در بدن انسان DNA کافی برای کشیدن آن از خورشید تا سیاره پلوتو و برگشت از آن برای ۱۷ مرتبه وجود دارد
ژنوم انسانی،کد ژنتیکی در هر سلول، شامل ۲۳ مولکول DNA است که هرکدام آنها ۵۰۰ هزار تا ۲٫۵ میلیون جفت نوکلئوتید دارند. مولکولهای DNA در این اندازه از ۱٫۷ تا ۸٫۵ سانتی متر در حالت صاف و غیر خمیده طول دارند. در حدود ۳۷ تریلیون سلول در بدن انسان وجود دارد و اگر همه DNA موجود در سلولها را صاف کرده و در امتداد هم قرار دهیم، جمع آن به طول ۲×۱۰۱۴ متر یا همان ۱۷ سفر رفت و برگشت از خورشید به پلوتو است.
بدن انسان ده برابر بیشتر از سلولهای انسانی، سلولهای باکتری حمل میکند
این خنده دار است که ما چطور با وسواس دستهای خود را میشوییم، وقتی کسی نزدیک ما عطسه میکند جلوی خود اسپری میپاشیم و ناراحت میشویم و در حقیقت هرکاری را که بتوانیم برای جلوگیری از برخورد غیر ضروری با میکروبها انجام میدهیم. حقیقت این است که هرکدام از ما یک ظرف متحرک کشت میکروب هستیم! طبق گفته کارولین بهاچ (Carolyn Bohach)، میکروبیولوژیست دانشگاه اوهایو، همه باکتری های زنده درون ما یک ظرف نیم گالنی را پر میکنند و ده برابر بیشتر از سلولهای انسانی موجود در بدن هستند. اما نگران نباشید بیشتر این باکتریها مفید هستند و در حقیقت ما بدون آنها زنده نمیمانیم.
از جهتی باکتریها موادی شیمیایی تولید میکنند که به ما کمک میکنند انرژی و مواد مغذی را از غذایمان بدست آوریم. جوندگان بدون باکتری باید تقریبا یک سوم کالری بیشتر از جوندگان عادی مصرف کنند تا وزن بدنشان را ثابت نگه دارند. در آزمایشی وقتی به این حیوانات دوزی باکتری داده شد سطح چربی بدن آنها دچار جهش شد با این که غذای بیشتری نسبت به قبل نخوردند. باکتری موجود در روده هم برای ایمنی بدن بسیار مهم است.
انسان ۵ برابر طول زمین را در طول زندگی راه می رود!
یک شخص عادی ۷۵۰۰ قدم در روز میپیماید. اگر این میانگین روزانه را حفظ کرده و تا ۸۰ سال عمر کنید ،مقدار ۲۱۶۲۶۲۵۰۰ قدم در طول زندگی برداشته اید. با انجام محاسبات ریاضی به این نتیجه میرسیم که شخصی با طول قدمهای عادی که ۸۰ سال عمر کند، فاصله ای حدود ۱۱۰ هزار مایل را طی میکند. این مسافت برابر ۵ مرتبه پیاده روی دور زمین بر روی خط استوا است.
برای یک سلول خونی ۶۰ ثانیه طول میکشد تا گردشی کامل در بدن انجام دهد
شما در حدود ۵ لیتر خون در بدن دارید (حداقل اکثر مردم اینطور هستند) و هر پمپ نرمال قلب حدود ۷۰ میلی لیتر خون را با هر ضربان بیرون میدهد. یک قلب سالم حدود ۷۰ مرتبه در دقیقه میتپد، بنابراین اگر مقدار خونی که قلب پمپ میکند را در تعداد ضربانها در هر دقیقه ضرب کنید، به مقدار ۴٫۹ لیتر خون میرسید که در حدود کل خون بدن است، پس تنها در یک دقیقه قلب همه حجم خون درون بدن را پمپ میکند.
تنهایی شلوغ ما یا پارادوکس فرمی
جهان شناخته شده از ۵۰ میلیارد کهکشان تشکیل شده است.در یک کهکشان عادی بین ۱۰۰ میلیارد تا ۱ تریلیون ستاره وجود دارد. فقط در کهکشان راه شیری ممکن است ۱۰۰ میلیون سیاره وجود داشته باشد. آیا هنوز فکر میکنید در این جهان تنها هستیم؟
ممکن است ۴۰ هزار سال برای یک فوتون طول بکشد تا از مرکز خورشید به سطح آن برسد، اما برای پیمودن بقیه راه تا زمین تنها ۸ دقیقه کافی است!
یک فوتون بطور میانگین یک فاصله مشخص را قبل از جذب شدن و دوباره رها شدن توسط اتمیکه آن را در یک جهت تصادفی جدید پرتاب میکند، طی میکند. فوتون از هسته تا سطح خورشید (۶۹۶ هزار کیلومتر)، جایی که میتواند به فضا فرار کند، به تعداد قابل توجهی پرشهای بی هدف نیاز دارد. محاسبه آن کمیپیچیده است ولی نتیجه این است که یک فوتون بین هزاران و میلیونها سال را تا رسیدن به سطح خورشید به پرسه زدن بی هدف میپردازد. با این وصف شاید نوری که امروز به ما میرسد انرژی تولید شده در میلیونها سال قبل باشد. شاید قبلا در موردتولید نور جامد در ساختنی خوانده بودید ولی این شگفت انگیز است!
با طولی بیشتر از ۲ هزار کیلومتر، “تپه دریایی بزرگ” بزرگ ترین سازه زنده روی کره زمین است
تپههای مرجانی از تعداد قابل توجهی پولیپهای مرجانی ، حیوانات نرم تن و بی مهره، به صورت جداگانه تشکیل شده اند و با بافت ماهیچه ای متصل هستند. “تپه دریایی بزرگ” مجموعه ای متصل از حدود ۳ هزار تپه دریایی و ۹۰۰ جزیره مرجانی است که توسط راهروهای تنگ درست زیر سطح دریای مرجانی جدا شده اند. “تپه دریایی بزرگ” با طولی بیش از ۲ هزار کیلومتر و پوشش یک سطح ۳۵۰ هزار کیلومتر مربعی، بزرگترین سازه زنده روی کره زمین و تنها مورد قابل مشاهده از فضا است. اما این کلونی شکننده مرجانی توسط اثرات تغییرات آب و هوایی، آلودگی و بلایای انسانی در حال شروع به فروریختن است.
در یک قاشق چایخوری پر از آب ۸ برابر تعداد اتم بیشتری نسبت به تعداد قاشقهای چایخوری آب در اقیانوس اطلس وجود دارد
یک قاشق چایخوری آب (در حدود ۵ میلی لیتر) ۲×۱۰۲۳ مولکول دارد، هر مولکول آب هم از ۳ اتم تشکیل شده است: ۲ هیدروژن و یک اکسیژن. علاوه بر این اگر مولکولهای آب یک قاشق چایخوری پر را در امتداد هم قرار دهیم به طولی بیش تر از ۵۰ میلیارد کیلومتر یا ۱۰ برابر عرض منظومه شمسی میرسد.
وقتی هلیوم تا حد صفر مطلق سرد بشود ( ۴۶۰- درجه فارنهایت یا ۲۷۳- درجه سانتی گراد)، یعنی پایین ترین درجه حرارت ممکن، تبدیل به مایعی با خصوصیات شگفت آور میشود: شروع به حرکت در خلاف جهت گرانش و جاری شدن به سمت بالا و لبه ظرف شیشه ای میکند!
ما همه هلیوم را به عنوان گازی برای پر کردن بالنها و مجبور کردن مردم به صحبت مانند سنجابها میشناسیم، اما چیزی که بیشتر مردم نمیدانند این است که هلیوم در دو حالت متفاوت مایع وجود دارد که یکی از آنها به شدت غیر عادی است. وقتی که هلیوم فقط چند درجه ای زیر نقطه جوش یعنی ۴۵۲- درجه فارنهایت (۲۶۹- درجه سانتی گراد) برود به یک باره توانایی انجام اعمالی را پیدا میکند که بقیه مایعات ندارند، مانند چکیدن از میان شکافهای در حد مولکول نازک، بالا و روی لبههای یک ظرف رفتن و بی حرکت ایستادن هنگامیکه ظرف حاوی آن چرخانده میشود. هلیوم دیگر نه فقط یک مایع بلکه یک فوق مایع شده است، مایعی که بدون اصطکاک جریان مییابد.
جان بیمش (John Beamish)، فیزیکدانی در دانشگاه آلبرتا در ادمونتون، میگوید:
اگر شما یک فنجان را با یک مایع در حال چرخش روی زمین قرار دهید و ده دقیقه بعد برگردید، مسلما مایع از حرکت باز ایستاده است. مولکولهای مایع با یکدیگر برخورد میکنند و سرعتشان کم میشود. اما اگر این کار را با هلیوم در دمای پایین انجام دهید و یک میلیون سال بعد بر گردید، مایع هنوز در حال حرکت است.
اگر ستاره آلفا شکارچی از حالت مرحله غول قرمز به یک ابرنواختر منفجر شود، آسمان برای دو ماه به طور مداوم نورانی خواهد شد. این اتفاق میتواند هر زمانی رخ دهد، در فاصله چندین هزار سال یا فردا یا حتی حالا
ستاره آلفا شکارچی در فاصله حدود ۴۳۰ سال نوری از زمین قرار دارد و با این وجود یکی از روشن ترین ستارگان آسمان زمین است. علت این است که آلفا شکارچی یک ستاره فوق العاده بزرگ است، از نوع بزرگترین ستارگان هستی. آلفا شکارچی درخششی ۱۰ هزار برابر خورشید دارد و شعاع ان ۳۷۰ برابر شعاع خورشید است. اگر این ستاره را در مرکز خورشید جایگذاری کنیم شعاع آن تا بعد از مریخ ادامه خواهد داشت. از آن جایی که آلفا شکارچی در پایان عمر خود قرار دارد احتمال زیادی وجود دارد که تبدیل به یک ابرنواختر شود.
برای یک سلول خونی ۶۰ ثانیه طول میکشد تا گردشی کامل در بدن انجام دهد
شما در حدود ۵ لیتر خون در بدن دارید (حداقل اکثر مردم اینطور هستند) و هر پمپ نرمال قلب حدود ۷۰ میلی لیتر خون را با هر ضربان بیرون میدهد. یک قلب سالم حدود ۷۰ مرتبه در دقیقه میتپد، بنابراین اگر مقدار خونی که قلب پمپ میکند را در تعداد ضربانها در هر دقیقه ضرب کنید، به مقدار ۴٫۹ لیتر خون میرسید که در حدود کل خون بدن است، پس تنها در یک دقیقه قلب همه حجم خون درون بدن را پمپ میکند.
چرا آدمهای زیادی به علم علاقه ندارند؟ شاید علت آن به روشی که علم منتقل میشود و یا حداقل به روشی که در مدرسه تدریس میشود بستگی دارد. علم خام و اطلاعات به تنهایی مردم را تحت تاثیر قرار نمیدهد، اما روایتهای جالب و احساسی و ترغیب کننده میتواند این کار را انجام دهد. ما در دنیایی زندگی میکنیم که به آدمهایی مثل بیل نای (Bill Nye) نیاز داریم تا به علم علاقه مند شویم، کسانی که در عین حال بامزه و جالب هم هستند. آیا این اشتباه است؟ جای بحث دارد، اما میتوان درک کرد که چرا بعضی دانشمندان خشک و جدی با شنیدن درباره ایده علم عامه پسند اخم میکنند. با این حال چیزی که برخی از این دانشمندان ممکن است فراموش کنند این است که شاید دلیل اولیه خود آنها برای ورود به دنیای علم برخی جنبشهای علم عامه پسند و رایج بوده است، چه ماموریتهای آپولو، چه یک برنامه علمیکامپیوتر روی PBS و یا یک بعد از ظهر الهام بخش فعال، وقتی همسایه برای بار اول چگونگی کار کردن ماشین را توضیح میداده است.
با در نظر گرفتن اینها، در ادامه ده واقعیت جالب ارائه شده است. همان نوع دانشی که در هر روز الهام بخش خیلی انسانها برای بیشتر یاد گرفتن بوده است. شاید همین اتفاق برای شما هم بیفتد.
در بدن انسان DNA کافی برای کشیدن آن از خورشید تا سیاره پلوتو و برگشت از آن برای ۱۷ مرتبه وجود دارد
ژنوم انسانی،کد ژنتیکی در هر سلول، شامل ۲۳ مولکول DNA است که هرکدام آنها ۵۰۰ هزار تا ۲٫۵ میلیون جفت نوکلئوتید دارند. مولکولهای DNA در این اندازه از ۱٫۷ تا ۸٫۵ سانتی متر در حالت صاف و غیر خمیده طول دارند. در حدود ۳۷ تریلیون سلول در بدن انسان وجود دارد و اگر همه DNA موجود در سلولها را صاف کرده و در امتداد هم قرار دهیم، جمع آن به طول ۲×۱۰۱۴ متر یا همان ۱۷ سفر رفت و برگشت از خورشید به پلوتو است.
بدن انسان ده برابر بیشتر از سلولهای انسانی، سلولهای باکتری حمل میکند
این خنده دار است که ما چطور با وسواس دستهای خود را میشوییم، وقتی کسی نزدیک ما عطسه میکند جلوی خود اسپری میپاشیم و ناراحت میشویم و در حقیقت هرکاری را که بتوانیم برای جلوگیری از برخورد غیر ضروری با میکروبها انجام میدهیم. حقیقت این است که هرکدام از ما یک ظرف متحرک کشت میکروب هستیم! طبق گفته کارولین بهاچ (Carolyn Bohach)، میکروبیولوژیست دانشگاه اوهایو، همه باکتری های زنده درون ما یک ظرف نیم گالنی را پر میکنند و ده برابر بیشتر از سلولهای انسانی موجود در بدن هستند. اما نگران نباشید بیشتر این باکتریها مفید هستند و در حقیقت ما بدون آنها زنده نمیمانیم.
از جهتی باکتریها موادی شیمیایی تولید میکنند که به ما کمک میکنند انرژی و مواد مغذی را از غذایمان بدست آوریم. جوندگان بدون باکتری باید تقریبا یک سوم کالری بیشتر از جوندگان عادی مصرف کنند تا وزن بدنشان را ثابت نگه دارند. در آزمایشی وقتی به این حیوانات دوزی باکتری داده شد سطح چربی بدن آنها دچار جهش شد با این که غذای بیشتری نسبت به قبل نخوردند. باکتری موجود در روده هم برای ایمنی بدن بسیار مهم است.
انسان ۵ برابر طول زمین را در طول زندگی راه می رود!
یک شخص عادی ۷۵۰۰ قدم در روز میپیماید. اگر این میانگین روزانه را حفظ کرده و تا ۸۰ سال عمر کنید ،مقدار ۲۱۶۲۶۲۵۰۰ قدم در طول زندگی برداشته اید. با انجام محاسبات ریاضی به این نتیجه میرسیم که شخصی با طول قدمهای عادی که ۸۰ سال عمر کند، فاصله ای حدود ۱۱۰ هزار مایل را طی میکند. این مسافت برابر ۵ مرتبه پیاده روی دور زمین بر روی خط استوا است.
برای یک سلول خونی ۶۰ ثانیه طول میکشد تا گردشی کامل در بدن انجام دهد
شما در حدود ۵ لیتر خون در بدن دارید (حداقل اکثر مردم اینطور هستند) و هر پمپ نرمال قلب حدود ۷۰ میلی لیتر خون را با هر ضربان بیرون میدهد. یک قلب سالم حدود ۷۰ مرتبه در دقیقه میتپد، بنابراین اگر مقدار خونی که قلب پمپ میکند را در تعداد ضربانها در هر دقیقه ضرب کنید، به مقدار ۴٫۹ لیتر خون میرسید که در حدود کل خون بدن است، پس تنها در یک دقیقه قلب همه حجم خون درون بدن را پمپ میکند.
تنهایی شلوغ ما یا پارادوکس فرمی
جهان شناخته شده از ۵۰ میلیارد کهکشان تشکیل شده است.در یک کهکشان عادی بین ۱۰۰ میلیارد تا ۱ تریلیون ستاره وجود دارد. فقط در کهکشان راه شیری ممکن است ۱۰۰ میلیون سیاره وجود داشته باشد. آیا هنوز فکر میکنید در این جهان تنها هستیم؟
ممکن است ۴۰ هزار سال برای یک فوتون طول بکشد تا از مرکز خورشید به سطح آن برسد، اما برای پیمودن بقیه راه تا زمین تنها ۸ دقیقه کافی است!
یک فوتون بطور میانگین یک فاصله مشخص را قبل از جذب شدن و دوباره رها شدن توسط اتمیکه آن را در یک جهت تصادفی جدید پرتاب میکند، طی میکند. فوتون از هسته تا سطح خورشید (۶۹۶ هزار کیلومتر)، جایی که میتواند به فضا فرار کند، به تعداد قابل توجهی پرشهای بی هدف نیاز دارد. محاسبه آن کمیپیچیده است ولی نتیجه این است که یک فوتون بین هزاران و میلیونها سال را تا رسیدن به سطح خورشید به پرسه زدن بی هدف میپردازد. با این وصف شاید نوری که امروز به ما میرسد انرژی تولید شده در میلیونها سال قبل باشد. شاید قبلا در موردتولید نور جامد در ساختنی خوانده بودید ولی این شگفت انگیز است!
با طولی بیشتر از ۲ هزار کیلومتر، “تپه دریایی بزرگ” بزرگ ترین سازه زنده روی کره زمین است
تپههای مرجانی از تعداد قابل توجهی پولیپهای مرجانی ، حیوانات نرم تن و بی مهره، به صورت جداگانه تشکیل شده اند و با بافت ماهیچه ای متصل هستند. “تپه دریایی بزرگ” مجموعه ای متصل از حدود ۳ هزار تپه دریایی و ۹۰۰ جزیره مرجانی است که توسط راهروهای تنگ درست زیر سطح دریای مرجانی جدا شده اند. “تپه دریایی بزرگ” با طولی بیش از ۲ هزار کیلومتر و پوشش یک سطح ۳۵۰ هزار کیلومتر مربعی، بزرگترین سازه زنده روی کره زمین و تنها مورد قابل مشاهده از فضا است. اما این کلونی شکننده مرجانی توسط اثرات تغییرات آب و هوایی، آلودگی و بلایای انسانی در حال شروع به فروریختن است.
در یک قاشق چایخوری پر از آب ۸ برابر تعداد اتم بیشتری نسبت به تعداد قاشقهای چایخوری آب در اقیانوس اطلس وجود دارد
یک قاشق چایخوری آب (در حدود ۵ میلی لیتر) ۲×۱۰۲۳ مولکول دارد، هر مولکول آب هم از ۳ اتم تشکیل شده است: ۲ هیدروژن و یک اکسیژن. علاوه بر این اگر مولکولهای آب یک قاشق چایخوری پر را در امتداد هم قرار دهیم به طولی بیش تر از ۵۰ میلیارد کیلومتر یا ۱۰ برابر عرض منظومه شمسی میرسد.
وقتی هلیوم تا حد صفر مطلق سرد بشود ( ۴۶۰- درجه فارنهایت یا ۲۷۳- درجه سانتی گراد)، یعنی پایین ترین درجه حرارت ممکن، تبدیل به مایعی با خصوصیات شگفت آور میشود: شروع به حرکت در خلاف جهت گرانش و جاری شدن به سمت بالا و لبه ظرف شیشه ای میکند!
ما همه هلیوم را به عنوان گازی برای پر کردن بالنها و مجبور کردن مردم به صحبت مانند سنجابها میشناسیم، اما چیزی که بیشتر مردم نمیدانند این است که هلیوم در دو حالت متفاوت مایع وجود دارد که یکی از آنها به شدت غیر عادی است. وقتی که هلیوم فقط چند درجه ای زیر نقطه جوش یعنی ۴۵۲- درجه فارنهایت (۲۶۹- درجه سانتی گراد) برود به یک باره توانایی انجام اعمالی را پیدا میکند که بقیه مایعات ندارند، مانند چکیدن از میان شکافهای در حد مولکول نازک، بالا و روی لبههای یک ظرف رفتن و بی حرکت ایستادن هنگامیکه ظرف حاوی آن چرخانده میشود. هلیوم دیگر نه فقط یک مایع بلکه یک فوق مایع شده است، مایعی که بدون اصطکاک جریان مییابد.
جان بیمش (John Beamish)، فیزیکدانی در دانشگاه آلبرتا در ادمونتون، میگوید:
اگر شما یک فنجان را با یک مایع در حال چرخش روی زمین قرار دهید و ده دقیقه بعد برگردید، مسلما مایع از حرکت باز ایستاده است. مولکولهای مایع با یکدیگر برخورد میکنند و سرعتشان کم میشود. اما اگر این کار را با هلیوم در دمای پایین انجام دهید و یک میلیون سال بعد بر گردید، مایع هنوز در حال حرکت است.
اگر ستاره آلفا شکارچی از حالت مرحله غول قرمز به یک ابرنواختر منفجر شود، آسمان برای دو ماه به طور مداوم نورانی خواهد شد. این اتفاق میتواند هر زمانی رخ دهد، در فاصله چندین هزار سال یا فردا یا حتی حالا
ستاره آلفا شکارچی در فاصله حدود ۴۳۰ سال نوری از زمین قرار دارد و با این وجود یکی از روشن ترین ستارگان آسمان زمین است. علت این است که آلفا شکارچی یک ستاره فوق العاده بزرگ است، از نوع بزرگترین ستارگان هستی. آلفا شکارچی درخششی ۱۰ هزار برابر خورشید دارد و شعاع ان ۳۷۰ برابر شعاع خورشید است. اگر این ستاره را در مرکز خورشید جایگذاری کنیم شعاع آن تا بعد از مریخ ادامه خواهد داشت. از آن جایی که آلفا شکارچی در پایان عمر خود قرار دارد احتمال زیادی وجود دارد که تبدیل به یک ابرنواختر شود.
برای یک سلول خونی ۶۰ ثانیه طول میکشد تا گردشی کامل در بدن انجام دهد
شما در حدود ۵ لیتر خون در بدن دارید (حداقل اکثر مردم اینطور هستند) و هر پمپ نرمال قلب حدود ۷۰ میلی لیتر خون را با هر ضربان بیرون میدهد. یک قلب سالم حدود ۷۰ مرتبه در دقیقه میتپد، بنابراین اگر مقدار خونی که قلب پمپ میکند را در تعداد ضربانها در هر دقیقه ضرب کنید، به مقدار ۴٫۹ لیتر خون میرسید که در حدود کل خون بدن است، پس تنها در یک دقیقه قلب همه حجم خون درون بدن را پمپ میکند.