علت چرخش ساعت‌گرد آب تو سینک ظرف‌شویی تو نیم‌کره شمالی اثر کوریولیس نیست!
نیروی کوریولیس در این مثال‌ها اونقدر کوچک هست که تقریباً هیچ نقشی در جهت چرخش آب نداره؛ حرکت‌های پیشین آب توی سینک، شکل سینک و خروجی اون و حرکت‌های پیچیده گردابی که توی آب به‌وجود میان جهت چرخش رو تعیین میکنن. حتی خودتون هم تو خونه امتحان کنید می‌بینید که در شرایط متفاوت آب در جهت های متفاوت می‌چرخه.
شاید اسم انرژی هسته‌ای براتون یادآور حادثه هیروشیما، بمب هسته‌ای و در بهترین حالت نیروگاه‌های تولید برق باشه. اما این‌ها فقط بخش خیلی خیلی کوچکی از کاربردهای انرژی هسته‌ایه. مهندسی هسته‌ای دانش فرآیندهای هسته‌ای و کاربرد آنها در تکنولوژیه. رشته مهندسی هسته‌ای در ایران فقط در مقطع کارشناسی ارشد و دکتری تدریس میشه و از طریق کنکور کارشناسی ارشد فیزیک یا مهندسی برق میشه وارد این رشته شد.
گرایش‌های مهندسی هسته‌ای
پرتوپزشکی: کاربرد انرژی هسته‌ای در پزشکی
کاربرد پرتو: کاربرد انرژی هسته‌ای در تمامی صنایع به جز پزشکی، به‌عنوان مثال کاربرد در رادیوگرافی صنعتی، کشاورزی، نگهداری مواد غذایی، آنالیز مواد معدنی، ردیابی جریان، سطح سنجی، چگالی سنجی و …
راکتور: در این گرایش انواع مختلف راکتورها مورد مطالعه قرار می‌گیرند. راکتورها در به گردش درآوردن توربین‌های بخار ژنراتورهای الکتریکی، تولید نیروی محرکه لازم برای جابجایی ناوها و همچنین تولید رادیوایزوتوپ‌های مورد استفاده در پزشکی هسته‌ای و … کاربرد دارند.
برای موفق شدن در رشته مهندسی هسته‌ای باید مهارت‌های ریاضی و فیزیک خوب و قدرت تجزیه و تحلیل بالا داشته باشید. درس فیزیک هسته‌ای (کتاب مبانی فیزیک هسته‌ای می یرهوف) پیش نیاز همه گرایش‌های این رشته است. از بهترین دانشگاه‌هایی که در ایران این رشته رو داره، میشه به دانشگاه صنعتی شریف، امیرکبیر و شهید بهشتی اشاره کرد.
مهندسی پرتوپزشکی
مهندسی پرتوپزشکی همان‌طور که از اسمش پیداست کاربرد پرتو در پزشکیه. از پرتوها در پزشکی به منظور تشخیص و درمان بیماران استفاده میشه.
در حوزه تشخیصی، سیستم‌های تصویربرداری بسیاری وجود داره که در تشخیص بیماری‌های مختلف مؤثر هستند. شاید آشناترین اون‌ها CT , MRI و پرتونگاری (رادیوگرافی) باشه. تعداد زیادی سیستم تصویربرداری تشخیصی در حوزه سرطان وجود داره مثل SPECT, PET و ماموگرافی و غیره. در رشته مهندسی پرتوپزشکی ما فیزیک سیستم‌های تصویربرداری، اینکه این دستگاه‌ها از چه قسمت‌هایی تشکیل شده، چطور ساخته میشه، نحوه عملکرد و گرفتن تصویر چگونه هست و حتی پردازش تصویر رو یادمی‌گیریم.
در حوزه درمانی، درمان تومورها از طریق پرتوزایی توسط رادیوایزوتوپ‌ها صورت می‌گیره. پرتودرمانی (رادیوتراپی)، پزشکی هسته‌ای، پروتون درمانی، گامانایف، سایبرنایف، توموتراپی، نزدیک‌درمانی از جمله رایج‌ترین روش‌های درمان انواع تومورها با استفاده از پرتو می‌باشند. مهندسی پرتوپزشکی در این حوزه شامل فیزیک سیستم‌های درمانی، عملکرد اون‌ها و طراحی درمان میشه.
دستگاه چاقوی سایبری: تکنولوژی سایبرنایف در درمان تومورهای مغزی بدون انجام جراحی نگاره از ویکی‌پدیا
دروس ارایه شده در مقطع ارشد مهندسی پرتوپزشکی
دروس پیش نیاز:
آناتومی
فیزیولوژی
فیزیک هسته‌ای و آزمایشگاه
دروس اصلی:
فیزیک بهداشت
آشکارسازی و دوزیمتری
دستگاه‌های پرتوپزشکی
طراحی و محاسبه دوز در پرتودرمانی
حفاظ سازی در پرتوپزشکی
رادیوایزوتوپ‌ها و کاربرد آنها
سیستم‌های تصویرگر پزشکی
شتابدهنده‌ها و کاربرد آن در پزشکی
در حال حاضر دانشجویان و دانشمندان حوزه پرتوپزشکی بیشتر در زمینه‌های پردازش تصویر، ترکیب روش‌های درمانی مختلف به منظور افزایش اثربخشی درمان و همچنین روش‌های جدید استفاده از پرتوها در درمان تومورهای مختلف پژوهش میکنن. پرتوپزشکی یک رشتهٔ میان رشته‌ای محسوب میشه که در اون هر فردی با توجه به علاقه خود می‌تونه موضوع خوبی برای پژوهش پیدا کنه. به هر حال اگر مثل من از مباحث تئوری فیزیک در مقطع کارشناسی خسته شدید و دوست دارید وارد دنیای مهندسی بشید رشته خوب و هیجان انگیزیه.
موقعیت شغلی فارغ التحصیلان این رشته اغلب در بیمارستان‌ها، مراکز پزشکی هسته‌ای، شرکت‌های سازنده سیستم‌های تصویربرداری و درمانی پزشکی، پژوهشگاه‌ها و همچنین سازمان انرژی اتمی هست که با توجه به علاقه و میزان فعالیت فرد به خصوص در زمینه پژوهش در حوزه مورد نظر، شانس به دست آوردن کار افزایش پیدا می‌کنه. شما میتونید پشت سیستم کامپیوتر با استفاده از نرم‌افزار طراحی درمان برای بیماران طراحی درمان انجام بدید، میتونید سیستم‌های تصویربرداری یا درمانی بسازید، تعمیر کنید، نصب کنید، و حتی میتونید در اتاق عمل پرتودهی تومور حین جراحی انجام بدید. در خارج از کشور هم موقعیت‌های شغلی مشابه وجود دارد.
در مورد ادامه تحصیل در خارج از کشور شاید تصور عام این باشه که با مدرک مهندسی هسته‌ای پذیرش گرفتن از دانشگاه‌های خوب سخت باشه اما این اشتباهه، حداقل در گرایش پرتوپزشکی تا حالا مانعی برای اپلای وجود نداشته. موقعیت‌های عالی در مقطع دکتری در دانشگاه‌های مطرح دنیا (مثل بریتیش کلمبیا و …) وجود داره و افراد زیادی تونستن با مدرک پرتوپزشکی پذیرش فول فاند دکتری از دانشگاه‌های کانادا، بلژیک، هلند، آلمان … بگیرن. همچنین موسسات و پژوهشگاه‌های زیادی نیز در سر تا سر دنیا برای موقعیت پسا دکتری وجود داره.
چرا اصلی‌ترین راه یادگیری دست‌ورزی با اون موضوعه؟!
چرا مهم‌ترین چیز برای یک دانشجوی علوم پایه مسئله حل کردنه؟!
چرا بهترین کتاب، اونیه که مسئله‌های بهتری و مسیر بهتری برای فکر کردن پیشنهاد می‌کنه؟
چرا خوندن چندین کتاب پیشنهاد نمیشه، اما خوندن یه کتاب یا رفتن سر یه کلاس کافیه و مهم اینه که تعداد مناسبی مسئله حل کنیم؟
همه این سوال‌ها به این برمی‌گرده که یادگرفتن یک مسیر کشف و شهود شخصیه! هر آدمی باید خودش بکوشه تا درک درستی رو «از آن» خودش کنه و این فقط با تمرین حل کردن ممکنه. گاهی ما فکر می‌کنیم که با خوندن کتاب‌های مختلف یا دیدن کورس‌های دانشگاه‌های معروف دیگه بعضی مطالب رو به درستی فهمیدیم. در حالی که معمولا این حس خوشایند فهمیدن نوعی توهمه! در واقع احساس موقتی در ما شکل می‌گیره که به خاطر بیشتر شدن درکمون نسبت به ناآگاهی کامله. برای همین این دلیل نمیشه که به میزان کافی یادگیری حاصل شده باشه. به‌خاطر همین، مسئله حل کردن به ما کمک می‌کنه که دونه دونه چک کنیم چه چیزهایی رو خوب متوجه شدیم و چه چیزهایی رو نیاز به بازآموزی داریم. همیشه یادگیری و درکمون از مطلبی رو با حل مسئله پیرامون اون موضوع باید بسنجیم.
این عکس نشون میده که خوندن کتاب‌های درسی یا سر کلاس رفتن فقط نقاطی رو در ذهن ما روشن می‌کنه در صورتی که این خود ما هستیم که باید اون نقاط رو به هم وصل کنیم تا الگوی درستی رو به خاطر بسپاریم.
علت این که خیلی وقتا دانشجوها مطالب سال‌های قبل رو یادشون میره به این برمی‌گرده که تعداد کمی مسئله حل کردن. معمولا آدمایی که زیاد تمرین حل میکنن با یک مرور کوتاه خیلی سریع می‌تونن چیزهایی که توی ذهنشون در حال حاضر نیست رو به خاطر بیارن و ازشون استفاده کنند.
با کتاب خوندن و کورس دیدن میشه نمره خوبی گرفت، حتی شب یک امتحان. کافیه شما به میزان کافی باهوش باشین و مطالعه خوبی قبل از امتحان بکنید. اما این یادگیری نیست! در حقیقت شما برای مقطع کوتاهی از زمان یک سری اطلاعات رو به حافظه کوتاه مدت سپردین! اطلاعاتی که شامل یک‌سری رویه و دانستنی مربوط به موضوع علمیه. اما با مسئله حل کردن شما دانش بیرونی رو تبدیل به دانش شخصی می‌کنید. برای همینه که خیلی‌ها نمره‌های خوبی می‌گیرن و کنکور هم رتبه‌های خوبی می‌گیرن از کارشناسی تا دکتری اما هیچ موقع پژوهشگر‌های خوبی نمیشن! ذهن نیاز داره به تمرین همیشگی، پس تا جایی که میتونید تمرین حل کنید و خودتون رو با چالش‌های فکری بیشتری درگیر کنید.
«تدریس به صورت دنباله‌ای از اعمال و تعاملات و دنباله‌ای از تصمیمات گرفته شده توسط معلم، در زمان اتفاق می‌افتاد. در عوض، یادگیری، به عنوان فرایند بلوغ، حتی در زمان خواب، طی زمان اتفاق می‌افتد. لیکن تنها زمانی یادگیری رخ می‌دهد که یادگیرندگان را به جای این که همیشه تسلیم و موافق باشند به ادعا کردن، حدسیه‌سازی دفاع از حدسیه‌ها و استفاده از توانایی‌های دیگرشان دعوت کنیم.»
کتاب «استنباط آماری در عصر کامپیوترها» نوشته بردلی افرون و ترور هستی یک کتاب مدرنِ عمیق در مورد الگوریتم‌ها، ماشین لرنینگ و علم داده است. کتاب برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی رشته آمار و هر کسی که دانش کافی و علاقه وافی برای خوندنش داشته باشه طبیعتا مناسبه!
این کتاب به شما کمک می‌کنه تا هم یادبگیرین از الگوریتم‌ها استفاده کنید و هم بفهمین که چرا این کارو انجام می‌دین! کتاب با پرداختن به استنباط آماری کلاسیک شروع می‌کنه، سراغ مکاتب فراوانی‌گرایانه (frequentism) و مکتب بیزی (bayesian) و در بخش دومش به الگوریتم‌ها روش‌های جدید کامپیوتری می‌پردازه. آخر سر هم میره سراغ مباحث روز مثل لاسو، جنگل تصادفی، بوستینگ، شبکه‌های عصبی و یادگیری عمیق!
شاید در مورد اثر امپمبا (Mpemba effect) تا حالا چیزی شنیده باشین. ماجرا این بوده که پسربچه‌‌ای به اسم امپمبا موقع بستنی درست کردن متوجه میشه که هر چی مخلوط شیر رو داغ‌تر بذاره توی فریزر، زودتر بستنی درست میشه و این چیز عجیبیه چون مایع «گرم» نسبت به مایع «گرم‌تر»، «دیرتر» سرد میشه! پس صورت مسئله اینه:
سیستم گرمی که با یک منبع سرد در تماس سریعاست (quenched) زودتر از یک سیستم سرد به تعادل گرمایی با آن منبع می‌رسد!
بیان اثر امپمبا
نمایش اثر امپمبا – نگاره از Nature خم قرمز که نماینده تحویل سیستم داغ است نشان می‌دهد که این سیستم در زمان th به تعادل رسیده در حالی که سیستم سرد (آبی) در زمان th<tw به تعادل رسیده که زمان بیشتری است! محور عمودی در واقع فاصله هر آن از سیستم تا تعادل است که به عنوان نماینده‌‌ای برای دما در سیستم‌های غیرتعادلی استفاده می‌شود. نمودار بالا-راست پتاسیل دو‌چاهه‌ای را نشان می‌دهد که یک وضعیت پایدار و یک وضعيت شبه‌پایدار با اختلاف انرژی ΔE ایجاد می‌کند. نیرویی که به ذره‌ای در مکان x وارد می‌شود به جزئیات این چاه پتانسیل بستگی دارد. جزئیات بیشتر در اینجا. DOI: https://doi.org/10.1038/s42254-021-00349-8
سال‌هاس که سر این ماجرا بحثه که چرا و چگونه!؟ یکی از مشکلات عمده هم طراحی آزمایش‌هایی هست که بشه چندین بار این پدیده رو با دقت مناسبی مشاهده کرد. مشکل دیگه اینه که آیا نظریه خوبی برای توجیه این مسئله میشه پیدا کرد؟! و در صورت پیدا شدن آیا این فقط مختص یک سیستم خاصه یا فهمیدن جواب این پرسش درک ما رو از چیزهای دیگه هم بیشتر می‌کنه؟
چند ماه گذشته آقای کومار به همراه استادش در دانشگاه سایمون فریزر کانادا مقاله‌ای در مجله نیچر منتشر کردن حاکی از این که توی یک سیستم چسب‌سان موفق شدن که اثر امپمبا رو به کرات آزمایش کنند. ایده آزمایش هم اینه که می‌خوایم یه سیستم رو از دو حالت با دماهای مختلف ببریم به یک حالت سرد به این امید که سیستمی که از حالت داغ‌تر شروع کرده، با اینکه از حالت سردتر هم می‌گذره ولی در نهایت زودتر به حالت سرد نهایی می‌رسه. کاری هم که در عمل انجام دادن اینه که بارها گذاشتن یک ذره در یک پتانسیل با شکل خاصی ول‌بگرده (Brownian particle). نتیجه این بوده که برخلاف باور قدیمی‌تر، این پدیده نیاز به یک «گذار فاز» نداره و سازوکار غنی‌تری وجود داره که این پدیده عضوی از اونه.
توی این ویدیو در مورد این اثر و چالش‌هاش نظری و آزمایشگاهی مربوط بهش حرف می‌زنیم و می‌گیم که در حال حاضر چقدر این پدیده رو درک می‌کنیم.
اگه حوصله دیدن این ویدیو رو ندارین، اینجا رو بخونید.
