در کارسوق «پیچیدگی‌های طبیعت» به دنبال این بودیم که ببینیم اتفاقاتی که در بین قسمت‌های مختلف طبیعت رخ می‌دهد شکل هم هستند؟ آیا پشت پرده خلقت، الگوی رمز‌آلودی وجود دارد؟ آیا می‌توانیم تمام جهان هستی را به کمک ریاضیات توصیف کنیم؟ به عنوان مثال، همانطور که به کمک ریاضیات طیف اتم هیدروژن را پیشبینی میکنیم، می‌توانیم رفتار باکتری‌ها را نیز پیشبینی کنیم؟ آیا امکان‌پذیر هست که فیزیک به کمک جامعه‌شناسان رفته و مسائل جامعه‌شناسی را بررسی کند؟
کارسوق «پیچیدگی‌های طبیعت» معرف نگاهی میان‌رشته‌ای به علم بود:
فیزیک و فیزیک: از گالیله تا اینشتین، از مکانیک نیوتونی تا مکانیک کوانتومی
در این قسمت مروری بر ساختار کلاسیک و مدرن علم فیزیک میکنیم و ساختار فیزیک را از ابتدای شگل‌گیری بر پایه اصولی که امروز میشناسیم مرور میکنیم و به این پرسش می‌پردازیم که آیا فیزیک مدرن می‌تواند به پرسش‌های قرن ۲۱ام نیز پاسخ دهد؟! همچنین در این قسمت نگاهی به انگاره‌های موجود در جامعه فیزیک‌دانان میکنیم؛ آیا نیازی به تغییر و تحول انگاره در جامعه فیزیک‌دانان داریم یا نه!
فیزیک و ریاضی: از حساب دیفرانسیل و انتگرال تا ریاضیات کسری!
آیا فیزیک یا قوانین آن، کشف یا اختراع می‌شوند؟ ریاضیات چطور؟ آیا ریاضیات می‌تواند کاملا انتزاعی باشد و هیچ کاربردی نداشته باشد؟ آیا فیزیک همان ریاضیات کاربردی است؟ آیا هر ایده مجرد ریاضی بالآخره راهی در دنیای کاربرد پیدا می‌کند؟ در این قسمت با نگاهی به مقاله The Unreasonable Effectiveness of Mathematics in the Natural Sciences اثر Eugene Wigner و On teaching mathematic توسط V.I. Arnold به کاربرد‌های ریاضی در فیزیک نگاه میکنیم.
فیزیک و شیمی: از مکانیک کوانتومی تا مولکول‌ها
آیا شیمی همان فیزیک است؟ آیا شیمی چیزی جز مکانیک کوانتومی و کاربرد آن در سطح اتمی و مولکولی نیست؟ آیا فیزیک‌دان‌ها می‌توانند به پرسش‌های شیمی‌دانان پاسخ دهند؟ در این قسمت همچنین نگاهی به فیزیک پلیمر‌ها خواهیم داشت.
فیزیک و زیست‌شناسی: از Passive Matter تا Active Matter
دنیایی که فیزیک‌دانان با آن کار می‌کنند دنیای «بی‌جان» است در صورتی که زیست‌شناسان با دنیای «زنده» سر و کار دارند. آیا قوانین حاکم بر اتم‌ها همان قوانین حاکم بر سلول‌هاست؟ اگر این‌گونه است پس چرا اتم‌ها را فیزیک‌دانان و سلول‌ها را زیست‌شناسان مورد بررسی قرار می‌دهند؟! اگر این گونه نیست، این سوال مطرح می‌شود که مگر سلول‌ها از پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌ها ساخته نشده‌اند؟ پس چرا قوانین حاکم بر آن‌ها متفاوت با اتم‌هاست؟ در این قسمت با مرور رفتار توده‌ای از باکتری‌ها سراغ مفهوم گذار فاز که موضوعی اصیل در فیزیک است می‌رویم. همین‌طور نگاهی به زیست‌شناسی محاسباتی میکنیم.
فیزیک و جامعه‌شناسی: از نظریه توازن فریتز هایدر تا شبکه‌های پیچیده
ریچارد فاینمن، فیزیک‌دان نامی قرن ۲۱ام در یک مصاحبه گفته بود که «علوم اجتماعی» در حقیقت «شبه‌علم» هستند. آیا نگاه فاینمن به علوم اجتماعی، نگاهی درست بوده است؟ آیا می‌توانیم با ابزار‌های محاسباتی مسائل اجتماعی را نیز حل و بررسی کنیم؟ آیا مجاز هستیم که از ریاضیات در توصیف رفتار انسان‌ها و پیشبینی اتفاقات جوامع انسانی استفاده کنیم؟ در این قسمت سعی میکنیم با استفاده از مفاهیمی چون شبکه‌های پیچیده به این پرسش پاسخ دهیم.
این هفته، در مورد هندسه فرکتالی یک سخنرانی در دانشگاه شهید بهشتی داشتم با موضوع «مقدمه‌ای بر هندسه فرکتالی» میتونید ویدیوی این سخنرانی رو ببینید. همین‌طور اسلایدها و فایل صوتی:
حدود۳۳۰ سال پیش، نیوتون با انتشار شاهکار خود، اصول ریاضی فلسفه طبیعی، نگاهی جدید نسبت به بررسی طبیعت را معرفی کرد. نگاه نیوتون به علم به کمک نظریه الکترومغناطیس که توسط مکسول جمع بندی و در نهایت توسط آلبرت اینشتین کامل شد، شالوده فیزیک‌کلاسیک را بنا نهاد. انقلاب بعدی علم، توسط مکانیک کوانتومی رخ‌داد. آنچه که مکانیک کوانتومی در قرن ۲۰ میلادی نشانه گرفت، مسئله موضعیت در فیزیک کلاسیک و نگاه احتمالاتی به طبیعت بود. نگاهی که سرانجام منجر به پارادایمی جدید در علم، به عنوان فیزیک مدرن شد. با این وجود، علی‌رغم پیشرفت‌های خارق‌العاده در فیزیک و سایر علوم، کماکان در توجیه بسیاری از پدیده‌ها ناتوان مانده‌ایم. پدیده‌هایی که همیشه اطرافمان حاضر بوده‌اند ولی هیچ‌موقع قادر به توجیه رفتار آن‌ها نبوده‌ایم. بنابراین، می‌توان به این فکر کرد که شاید در نگاه ما به طبیعت و مسائل علمی، نقصی وجود داشته باشد. به دیگر سخن، بعید نیست که مجددا نیاز به بازنگری در نگاهمان به طبیعت (تغییر پارادایم) داشته باشیم؛ عده‌ی زیادی معتقدند آنچه که در قرن ۲۱ام نیاز است، نگاهی جدید به مبانی علم است؛ نگاه پیچیدگی!
گاهی گفته می‌شود که ایده پیچیدگی، بخشی از چهارچوب اتحاد بخشی برای علم و انقلابی در فهم ما از سیستم‌هایی مانند مغز انسان یا اقتصاد جهانی است که رفتار آن‌ها به‌سختی قابل پیشبینی و کنترل است. به همین خاطر، سوالی مطرح می‌شود؛ آیا چیزی به عنوان «علم پیچیدگی» وجود دارد یا اینکه پیچیدگی متناظر با هر شاخه‌ای از علم، دارای شیوه خاص خود است و مردم در رشته‌های مختلف مشغول سر و کله زدن با سیستمهای پیچیده زمینه کاری خود هستند؟! به عبارت دیگر، آیا یک پدیده طبیعی مجرد به اسم پیچیدگی، به عنوان بخشی از یک نظریه خاص علمی در سیستمهای متنوع فیزیکی (شامل موجودات زنده) وجود دارد یا اینکه ممکن است سیستمهای پیچده گوناگونی بدون هیچ وجه مشترک وجود داشته باشند؟! بنابراین، مهمترین سوالی که در زمینه پیچیدگی می‌توانیم بپرسیم این است که، به راستی پیچیدگی چیست؟ و در صورت وجود پاسخ مناسب به این پرسش، به دنبال این باشیم که آیا برای تمام علوم یک نوع پیچیدگی وجود دارد یا اینکه پیچیدگی وابسته به حوزه مورد مطالعه است!
در مورد تعریف پیچیدگی، هنوز اتفاق نظری بین متخصصان یک رشته خاص، مانند فیزیک، وجود ندارد، چه برسد به تعاریفی که در رشته‌های متنوع مطرح می‌شود. این تعاریف در ادامه نقد و بررسی می‌شوند. با این وجود، مشترکات زیادی در بین تعاریف موجود وجود دارد که برای شروع بحث، مرور آن‌ها خالی از لطف نیست:
برای ما، پیچیدگی به معنای وجود ساختار به همراه تغییرات است. (۱)
از یک جهت، سیستم‌پیچیده، سیستمی است که تحول آن شدیدا به شرایط اولیه و یا اختلال‌های کوچک حساس است. سیستمی شامل تعداد زیادی قسمتِ مستقلِ درحالِ برهمکنش با یکدیگر که می‌تواند مسیرهای مختلفی برای تحولش را بپیماید. توصیف تحلیلی چنین سیستمی قاعتدا نیاز به معادلات دیفرانسیل غیرخطی دارد. از جهت دیگر، می‌توانیم نگاهی غیررسمی داشته باشیم، به این معنا که اگر بخواهیم قضاوتی داشته باشیم، سیستم «بغرنج (complicated) » است و قابلیت اینکه دقیقا به طور تحلیلی یا نوع دیگری توصیف شود وجود نداشته باشد.(۲)
به طور کلی، صفت «پیچیده»، سیستم و یا مولفه‌ای را توصیف می‌کند که فهم یا تغییر طراحی و/یا عملکرد آن دشوار باشد. پیچیدگی توسط عواملی چون تعداد مولفه‌های سازنده و روابط غیربدیهی بین آن‌ها، تعداد و روابط غیربدیهی شاخه‌های شرطی، میزان تودرتو بودن و نوع ساختمان داده است. (۳)
نظریه پیچیدگی بیان می‌کند که جمعیت زیادی از اجزا، می‌توانند به سمت توده‌ها خودسازماندهی کنند و منجر به ایجاد الگو، ذخیره اطلاعات و مشارکت در تصمیم‌گیری جمعی شوند. (۴)
پیچیدگی در الگوهای طبیعی نمایانگر دو مشخصه کلیدی است؛ الگوهای طبیعی حاصل از پردازش‌های غیرخطی، آن‌هایی که ویژگی‌های محیطی که در آن عمل می‌کنند یا شدیدا جفت‌شده‌اند را اصلاح می‌کنند و الگوهای طبیعی که در سیستم‌هایی شکل می‌گیرند که یا باز هستند یا توسط تبادل انرژی، تکانه، ماده یا اطلاعات توسط مرزها از تعادل خارج شده‌اند. (۵)
یک سیستم پیچیده، دقیقا سیستمی است که برهم‌کنش‌های چندگانه‌ای بین عناصر متفاوت آن وجود دارد. (۶)
سیستمهای پیچیده، سیستم‌هایی با تعداد اعضای بالایی هستند که نسبت به الگوهایی که اعضای آن می‌سازند، سازگار می‌شوند یا واکنش نشان می‌دهند. (۷)
در سال‌های اخیر، جامعه علمی، عبارت کلیدی «سیستم پیچیده» را برای توصیف پدیده‌ها، ساختار، تجمع‌ها، موجودات زنده و مسائلی که چنین موضوع مشترکی دارند را مطرح کرده است: ۱) آن‌ها ذاتا بغرنج و تودرتو هستند. ۲) آن‌ها به ندرت کاملا تعینی هستند. ۳) مدل‌های ریاضی این گونه سیستم‌ها معمولا پیچیده و شامل رفتار غیرخطی، بدوضع (ill-posed) یا آشوبناک هستند. ۴) این سیستم‌ها متمایل به بروز رفتارهای غیرمنتظره (رفتارهاری ظهوریافته) هستند. (۸)
پیچیدگی زمانی آغاز می‌شود که علیت نقض می‌شود! (۹)
برای آشنایی بیشتر به این پروژه سر بزنید!
در مورد تعاریف فوق ابهاماتی وجود دارد؛ در (۱) باید ساختار و تغییرات را به درستی و دقت معنا کنیم. در (۲) باید به دنبال تلفیق سیستمهای پیچده و مفاهیمی چون غیرخطی، آشوبناک و بس‌ذره‌ای بودن باشیم و به درستی مشخص کنیم که آیا این ویژگی‌ها شرط لازم / کافی برای یک سیستم پیچیده هستند یا نه. (۳) و (۴) مفاهیم محاسباتی و موضوعاتی از علم کامپیوتر را مطرح می‌کند که به خودی‌خود مسائل چالش‌برانگیزی هستند! (۵) ایده مرکزی غیرخطی بودن را مطرح می‌کند؛ در ادامه می‌بینیم با این که تعداد زیادی از سیستمهای پیچیده از ویژگی غیرخطی بودن تبعیت می‌کنند، با این وجود غیرخطی بودن نه شرط لازم و نه شرط کافی برای پیچیدگی است. در مورد (۶) و (۷) نیز باید تاکید کنیم که بس‌ذره‌ای بودن و شامل اعضا/عناصر/مولفه/افراد زیادی بودن نیز شرط کافی برای پیچیدگی نیست. در ادامه خواهیم دید، تعریف (۸) که ایده‌ی پدیدارگی (ظهوریافتگی یا برآمدگی: Emergence) را مطرح می‌کند می‌تواند مفهومی بسیار گیج‌کننده باشد برای اینکه به کمک آن بتوانیم سیستمهای پیچیده را تمیز و تشخیص دهیم. در مورد تعریف (۹) باید بحث زیادی کنیم چرا که افراد زیادی در برابر نقص علیت ناراحت خواهند شد! به همین دلیل است که گاهی درک سیستمهای پیچیده برای مردم دشوار است. بنابراین با توجه به ابهامات تعاریف افراد مختلف در حوزه‌های گوناگون علم، بهتر از است که مفاهیم وابسته به پیچیدگی را بررسی کنیم.
معمولاً با ورود به دانشگاه مردم به‌یک‌باره شاهد یک تغییر اساسی در جوّ عمومی افرادی که باهاشون سر و کار دارن، نیازها و خواسته‌ها و تجربه‌های عملی مورد نیازشون میشن. در رشته فیزیک و به طور کلی در رشته‌هایی که نسبت افرادی که با آگاهی و شوق پیشین وارد دانشگاه میشن بیشتره، این تاثیرات به‌نسبت شدیدتر هم هست. در ادامه سعی میکنیم به تعدادی از پرسش‌هایی که یک داشجوی فیزیک ممکنه داشته باشه جواب بدیم. پرسش‌هایی که پاسخ دادن بهشون توسط خود دانشجو ممکنه مستلزم آزمون و خطا و گذران زمان زیادی باشه.
پرسش: کتاب می‌خوام. چطوری کتاب‌هایی که می‌خوام رو پیدا کنم؟
احتمالاً از اولین روزی که وارد دانشگاه شدید بهتون گفتن که سعی‌کنید کتاب‌هاتون رو به زبان اصلی بخونید. مزایای این کار اینقدر زیاده و اینقدر گفته‌شده که دیگه گفتن نمی‌خواد. ولی سوال اینه که آیا باید پاشیم بریم انقلاب و در به در دنبال کتاب انگلیسی بگردیم؟
قاعدتاً بله، باید برید جایی رو پیدا کنید که از ناشر اصلی کتاب رو بخره، برداره بیاره اینجا و برسونه به دست شما. اما این کار اصلاً آسون نیست. کتاب‌های اصلی معمولاً گرون‌اند، آوردنشون به ایران سخته که گرون‌ترشون میکنه و گاهی تقاضا براشون خیلی زیاد نیست که باعث میشه باز هم گرون‌تر به دست خواننده برسه. گزینه‌ی دیگه‌ای که وجود داره کتاب‌هایی‌اند که همین‌جا غیرقانونی و معمولاً به صورت آفسِت یا فوتوکپی چاپ میشن و معمولاً قیمت به‌نسبت مناسب‌تری در برابر کتاب‌های اصلی دارند. وقتی می‌خواید همچین کتابی بخرید چیزی که باید بدونید اینه که پولی که خرج میکنید، تقریباً کامل به شکل سود خالص میره تو جیب سودجو‌ها و متقلبینی که دقیقاً همین کار رو با بازار نشر محتوای در دسترس هم دارند انجام میدن، یعنی شما با پولتون حیات مالی فرآیندی رو تأمین کردید که منجر به از بین رفتن نویسندگان، مترجمان و ناشرانی که پایه اصلی فرهنگی ملت هستند میشه. گزینه دیگه‌ای که وجود داره و ما اون رو به تأکید پیشنهاد میکنیم استفاده از نسخه‌های الکترونیکی کتاب‌هاست.
اگر دسترسی مالی دارید که به راحتی میتونید از نسخه‌های نشر الکترونیکی که خود ناشر یا مثلاً جایی مثل وبسایت آمازون تأمین میکنه استفاده کنید و از تمام مزایای استفاده از نشر الکترونیک، به‌خصوص کمک به حفظ محیطزیستبهرهمند بشید. همچنین وبسایت‌هایی در اینترنت وجود دارند که امکان دانلود طیف بسیار وسیعی از کتاب‌ها رو به کاربرانشون میدن. در حال حاضر گسترده‌ترین کتابخانه محتوای آنلاین لیبجن و وبسایت‌های وابسته به اونه.چیزی که باید هنگام استفاده از چنین مجموعه‌هایی بدونید اینه که استفاده و نشر بخش زیادی از این مجموعه‌ها در بسیاری از کشورها غیرقانونیه یا مورد بحث‌های حقوقی روز هست. حالا دیگه استفاده کردن یا نکردن و محّق بودن یا نبودن شما در استفاده به خودتون مربوط میشه. (آشنایی بیشتر با جنبش دسترسی آزاد میتونه شما رو در تصمیماتتون یاری بده)
من تمام موارد بالا رو می‌دونم و می‌خوام کتابی رو دانلود کنم، باید چیکار کنم؟
اول اینکه باید بدونید چیزی که می‌خواید دانلود کنید دقیقاً چیه. پس توی یه موتور جستجو -مثلاً گوگل- بگردید و اطلاعات کتابی که می‌خواید رو پیدا کنید. معمولاً صفحه‌ی آمازون همون کتاب جای خوبیه برای کسب اطلاع راجع‌به یک کتاب. به خصوص که به نظرات دیگر خوانندگان کتاب هم دسترسی دارید. حالا که کتابتون رو می‌شناسید به یکی از وبسایت‌های libgen، bookzz و bookfiمراجعه و کتاب رو پیدا میکنید. دو راه وجود داره برای این‌کار، اول اینکه اسم کتاب و شاید اسم نویسنده رو وارد و اگه کتاب وجود داشت دانلودش میکنید. راه دیگه اینه که کتاب‌هایی رو که شناسه DOIبراشون ثبت شده، شناسه‌شون رو وارد میکنید و کتاب مورد‌نظرتون رو می‌گیرید. (که این شناسه رو معمولاً تو صفحه‌ی مربوط به کتاب توی وبسایت ناشر میشه پیدا کرد.)
تنها نکته‌ای که می‌مونه فرمت فایل دریافتیه. معمولاً کتاب‌ها با فرمت آشنای pdf منتشر میشن که مردم برای استفاده ازشون مشکلی ندارن، گاهی اما کتاب‌ها با فرمتهای DJVu، EPUB یا بقیه‌ی فرمتهای کمترآشنا منتشر میشن که توی خیلی از سیستم‌عامل‌ها به یک نرم‌افزار اضافه نیاز دارید که بتونید بازشون کنید. این نرم‌افزارها فراوان در اینترنت برای انواع سیستم‌عامل‌ها و با امکانات متنوع و عمدتاً به صورت رایگان وجود دارند. همچنین اکثر این نرم‌افزارها به شما این امکان رو میدن که از این فایل‌ها خروجی pdf بگیرید، که گاهی استفاده ازشون برای مردم راحت‌تره. (معمولاً فایل‌های pdf حجم خیلی بیشتری نسبت به فایل DJVu مشابهشون دارند)
پرسشی دارم، یا می‌خوام با موضوعی آشنا بشم. باید چیکار کنم؟
اصولاً خیلی از پرسش‌هایی که برای ما پیش میاد رو پیش‌تر یک نفر مشابهش رو پرسیده و معمولاً اطلاعات کافی در دسترس وجود داره که بتونیم پیِ پرسش‌هامون رو بگیریم. ولی مسأله اینه که چطور باید از بین انبوه اطلاعاتی که وجود داره، اونچه به درد ما می‌خوره رو پیدا کنیم. در جستجو برای برای پاسخ‌دادن به پرسش‌هاتون باید مثل کارآگاه‌‌هایی که توی فیلم‌ها می‌بینید عمل کنید (مثلا فرض کنید شرلوک هولمز‌ید) و با کوچکترین سرنخ‌های اولیه دنبال سرنخ‌های مفیدتر و اطلاعات بیشتر بگردید. مطمئناً اولین جایی که بهش مراجعه میکنید گوگل (یا هر موتور جستجوی دیگه) هست. در استفاده از موتور‌های جستجو مهمترین چیز کلیدواژه‌ای هست که استفاده میکنید. هرچه کلیدواژههای شما بهتر انتخاب شده باشن راحت‌تر میتونید اطلاعات مورد نیازتون رو پیدا کنید. فرض کنید شما از یک موضوع فقط یک واژه می‌دونید که با جستجوی این واژه اصولاً صفحه‌هایی خیلی عمومی به شما پیشنهاد داده میشه. مثلا شما صفحه ویکی‌پدیای پیشنهاد داده شده رو باز میکنید و شروع میکنید به خوندن. چیزهایی دستگیرتون میشه و کلیدواژههای جدیدی برای ادامه جستجو پیدا میکنید. چیزهایی رو هم متوجه نمی‌شید و موضوعات جدیدی برای جستجو پیدا میشه. به لینک‌های توی صفحه سر می‌زنید، به مراجع مراجعه میکنید و خلاصه هر محتوای عمومی که در دسترس هست رو نگاهی می‌اندازید. اما اگر به چیز بیشتری نیاز داشتید -مثلاً محتوای علمی آکادمیک- اون وقت باید چیکار کنید؟ دو مورد وجود داره: یکی پیدا کردن این محتوا و دیگری دسترسی پیدا کردن بهشون.
برای پیدا کردن محتوای علمی آکادمیک در نوبت اول میتونید برید سراغ گوگل. البته نه ابزار معمول جستجوی گوگل. بلکه google scholarکه دقیقاً برای این کار ساخته شده. همچون گذشته کلیدواژه‌هاتون رو وارد میکنید و لیستی از نتایج رو می‌بینید، اما لیستی که عمدتاً مقالات و کتاب‌های علمی هستند. در مورد کتاب‌ها که پیش‌تر گفتیم چطور میتونید بهشون دسترسی پیدا کنید،اما مقالات رو باید چیکار کرد؟ بذارید اول ببینیم منظورمون از مقاله چیه و چطور منتشر میشه.در ادبیات علمی آکادمیک معمولاً منظور از “scientific article” محتوایی است که به فرمت خاصیتهیه شده، گزارش و نشانگر کاری است که به روش خاصی انجام شده (روش علمی یا دیگر روش‌های نظام‌مند رایج)، در مجلاتی که به عنوان مجلات علمی شناخته‌شده‌اند منتشر شده و از فرآیند peer reviewگذشته است.
اصولاً ناشری که چیزی رو منتشر میکنه انتظار کسب درآمد از کارش رو داره و بنا به سنتی که در مجلات چاپی وجود داشته این معمولاً خواننده بوده که که برای خرید مجله پول می‌داده. با الکترونیک شدن انتشارات هم (چه در کنار چاپ فیزیکی چه فقط به صورت الکترونیکی) این سنت ادامه پیدا میکنه و این همچنان خواننده است که باید پول بده تا بتونه چیزی رو بخونه. ولی با تاثیرگذارشدن مقالات علمی در ارزش‌گذاری‌های مجامع دانشگاهی و اهمیت‌پیداکردن تعداد دفعات خونده شدن و ارجاع به یک متن آکادمیک کم‌کم خود منتشرکنندگان (چه خود نویسنده و چه موسسه‌ی حامی نویسنده) مسئولیت تأمین مالی ناشر رو برعهده گرفتند، یعنی خود منتشر کننده مقاله پولی به ناشر پرداخت میکنه و در مقابل خوانندگان بدون پرداخت هیچ هزینه‌ای میتونند به متن مقاله دسترسی داشته باشند. که این نوع مقالات رو به اصطلاح “open access articles” می‌نامند. (البته open access بودن مفهوم خیلی گسترده‌تریه و اینجا خیلی ساده‌انگارانه درنظر گرفته شده)
خب پس اگر مقاله‌ای که نیاز داشتید از این نوع اخیر بود که مشکلی نیست و به راحتی میتونید از همون صفحه‌ی مربوط به مقاله در وبسایت ناشر بهش دسترسی داشته باشید. اما اگر اونچه که می‌خواید open access نبود، چه؟ در این صورت هم احتمالاً اولین گزینه استفاده از libgen و sci-hub باشه. در قسمت مربوط به دانلود کتاب از DOI حرف زده بودیم. DOI یک شناسه دیجیتال منحصر به فرده که اصولاً میتونه نشانگر هر شئ فیزیکی یا دیجیتال باشه. تقریباً همه ناشران علمی از این شناسه برای مشخص کردن محتوای منتشرشده‌شون استفاده می‌کنند. کاری که کافیه شما انجام بدید اینه که به یکی از دو وبسایت بالا مراجعه کنید و در قسمت مربوط، شناسه DOI مقاله‌ای که می‌خواید رو وارد کنید و از لیستی که میاد اونچه می‌خواید رو انتخاب کنید. اما گاهی این کار جواب نمیده و باید رفت سراغ روش‌های دیگه!
از اون جهت که فرآیند peer review معمولا زیاد به درازا کشیده میشه یا اینکه بعضی افراد اصلاً دوست ندارند که کارشون به این صورت داوری بشه، جاهایی وجود داره که پژوهشگران میتونند نوشته‌هاشون رو پیش از چاپ به اشتراک بذارند. شناخته‌شده‌ترین مثال از این‌گونه وبسایت‌های پیشاچاپی(pre-print) آرکایو هست. در آرکایو شما میتونید به نسخه‌های پیشاچاپی (و حتی بسیاری از مواقع نسخه‌های بعد از داوری و چاپ) پژوهشگران دسترسی داشته باشید.
راه دیگه‌ای که میتونید به یک مقاله دسترسی پیدا کنید از طریق خود نویسنده مقاله است. (معمولاً نویسندگان این حق رو دارند که مقاله‌شون رو به رایگان به اشتراک بذارند) یعنی اینکه یا متن کامل مقاله در صفحه شخصی نویسنده یا موسسه‌ای که شخص وابسته به اون هست منتشر میشه یا اینکه شما به شخص نویسنده ایمیل می‌زنید و ازش درخواست میکنید که مقاله رو در اختیارتون بذاره.
Researchgate وبسایت دیگه‌ایه که بسیار پیشنهاد میشه که ازش استفاده کنید. RG شبکه‌ای اجتماعی برای تبادل آراء و ارتباط بین پژوهشگرانه. توی RG میتونید سوال بپرسید، میتونید پرسش‌ها، نظرات و بحث‌های دیگران رو ببینید و همچنین میتونید به نوشته‌های دیگران دسترسی داشته‌باشید. چرا که خیلی از افراد متن کامل مقالاتشون رو در RG منتشر می‌کنند. همچنین RG خدمات و ویژگی‌های جذاب دیگه‌ای هم داره که میتونه خیلی‌جاها بدردتون بخوره.
در این وب‌گاه متعلق به دانشگاه ایلی‌نویز و جاهای مشابه هم تعداد زیادی از پرسش‌های مردم و پاسخ‌های متخصصان یا بقیه کاربران جمع‌آوری شده. فوروم‌های اینترنتی هم گاهی می‌تونن جاهای خیلی خوبی برای پیدا کردن جواب‌های مورد نظرتون باشن. فقط باید حواستون باشه جوابی که کاربران یه وبسایت عمومی میدن ضرورتاً جواب قابل استنادی نیست، گرچه معمولاً سرنخ‌های خوبی برای جستجو به آدم میده.
دوست دارم مقاله بخونم ولی مقاله‌ها خیلی تخصصی به نظر میان. چطوری بفهمم‌شون؟
معمولاً مقالاتی که منتشر میشن گزارشی از یک پژوهش خیلی خاص‌اند و پر از اطلاعاتی‌اند که فقط به درد کسایی می‌خوره که در همون موضوع خاص کار می‌کنند، ولی شما به عنوان مخاطب نه‌آنچنان خاص معمولاً علاقه‌مند به مقالات به اصطلاح مروری (review articles) هستید. اینها مقالاتی‌اند که به‌صورت خلاصه و داستان‌وار (یعنی با یک روند قابل دنبال) از اتفاقاتی که در یک شاخه‌ی علمی داره می‌افته برای یک مخاطب غیر متخصص در اون موضوع خاص گزارش میدن.
در فیزیک دو مجموعه وجود داره که این نوع مقالات رو جمع‌آوری و طبقه‌بندی می‌کنند. یکی The Net Advance of Physicsو دیگری Inspire HEP Review. مورد اول مجموعه‌ای گسترده و پرمحتواست که طبقه‌بندی خوبی داره و تقریباً از هر شاخه‌ای از فیزیک میشه توش مطلب پیدا کرد. مورد دوم کمی محدودتر هست و فقط موضوعات فیزیک نظری و انرژی‌های بالا رو پوشش میده.
من با محتوای چند رسانه‌ای بیشتر از متن ارتباط برقرار می‌کنم. آیا محتوای مناسب من هم وجود داره؟
https://ocw.mit.edu
بله، اینترنت پر هست از محتوای چندرسانه‌ای با موضوعات فیزیکی، ریاضی و خلاصه هرچیزی که برای یک دانشجوی فیزیک میتونه جالب باشه.
آشناترین جایی که میشه انواع و اقسام ویدئوها برای هر نوع مخاطبی پیدا کرد، یوتیوبهست. ولی دسترسی به یوتیوب از داخل ایران خیلی سخته و خود سایت هم امکان دانلود ویدئو رو نداره. برای رفع این مشکل میتونید از سرویس‌های اشتراک ویدئو ایرانی که امکان آپلود از یوتیوب رو دارند استفاده کنید. دو مورد شناخته‌شده از این وبسایت‌ها آپارات و نماشا هستند. کافیه برید اونجا، لینک یوتیوب ویدئوتون رو بذارید و بعد از طی چند مرحله ساده ویدئوتون رو ببینید و دانلود کنید.سرویس دیگه‌ای که میشه به راحتی ازش استفاده کرد itunes-U شامل پادکست‌ها، ویدئوکست‌ها و کتاب‌هایی هست که تعدادی از دانشگاه‌ها و موسسات آموزشی بزرگ دنیا تهیه کرده‌اند. تقریباً همه محتوای موجود در itunes-U رایگان هست و کیفیت خوبی هم دارند. برای دسترسی به این سرویس کافیه اپ itunes رو روی موبایل یا دسکتاپتون داشته باشید. همچنین کاربران لینوکس میتونند از اپ Tunes viewerبرای دسترسی به این سرویس استفاده کنند.
راجع به کورس‌های آنلاین و موک‌ها هم من کلاً اینجا حرفی نمی‌زنم چون عباس توی همین بلاگ فراوان راجع‌بهشون صحبت کرده. مثلاً:
خیلی جاها هم از سمینارها و جلساتشون فیلم می‌گیرند و منتشر می‌کنند. در ادامه راجع به اونها هم صحبت خواهیم‌کرد.
سمینار فیزیک؟ مگه اصلا برای دانشجوهای کارشناسیه؟
خیلی‌ها به این بهانه که سمینارها خیلی سطح بالایی دارند و دانشجوهای کارشناسی نمی‌تونند اونها رو بفهمند، توی هیچ سمیناری شرکت نمی‌کنن. این گمان حداقل راجع به سمینارهای عمومی مطمئناً درست نیست. اصلاً یکی از مخاطبان اصلی چنین سمینارهایی دقیقاً خود شمایید. نباید انتظار داشته‌باشید هرآنچه که سخنران میگه رو همه افراد مثل هم بفهمند اما باید این انتظار رو از خودتون داشته باشید که یک روز، دو روز یا یک هفته بعد از سمینار، آنچه که نمی‌فهمیدید رو حداقل به اندازه کافی راجع‌بهش تحقیق کرده باشید. یک تکه کاغذ بردارید برید توی سمینار و هرآنچه که متوجه نشدید رو یادداشت کنید. بعد از سمینار از دیگران راجع‌به اونچه که نفهمیدید بپرسید و برید راجع به اون موضوع تحقیق کنید. مطمئناً چیزهای زیادی یاد خواهید گرفت. و مطمئناً هر بار مطالب بیشتر و عمیق‌تری رو خواهید فهمید. خلاصه اینکه از سمینارها نترسید و براشون بهانه نیارید.
خوب حالا که تصمیم گرفتیم در سمینارها شرکت کنیم، کجا باید بریم؟
خیلی از دانشکده‌های فیزیک سمینارهای عمومی منظم دارند. اینها ساده‌ترین و دم‌دست‌ترین سمینارهای ممکن‌اند. همچنین گروه‌های آموزشی مختلف دانشکده‌ها معمولاً جلسات منظمی دارند که دانشجوهای تحصیلات تکمیلی با همدیگه کارهایی که دارند می‌کنند و نظراتشون رو با هم به اشتراک می‌ذارن. این جلسه‌ها معمولاً تخصصی و جزئی‌ترند ولی همین مسأله از جهتی باعث میشه از نزدیک با کارهای واقعی که اهالی فیزیک انجام میدن بیشتر آشنا بشید. اگر در تهران هستید، پژوهشگاه دانش‌های بنیادین (IPM) هم جلسات هفتگی منظمی در موضوعات مختلف برگزار میکنه که میتونید شرکت کنید. همچنین خیلی از دانشگاه‌های بزرگ از سمینارها و جلساتشون فیلم می‌گیرند و روی اینترنت به اشتراک می‌ذارن. این میتونه ابزاری فوق‌العاده باشه برای آشنا شدن با موضوعات روز مطرح در فیزیک.از مثال‌های باکیفیت و قوی این‌گونه ویدئوها میشه به برنامه‌های ICTPو perimeter institute اشاره کرد.
یه گذار روزمره مثل تغییر فاز آب رو در نظر بگیرید. گاز و مایع به واقع شبیه هم هستن! هر دو از نظر ما بی نظم هستن! حالا یکی یه کم بیشتر یکی یه کم کمتر. اما هیچ کدوم جامد منظم نیستن که همه سرجاشون نشسته باشن. مثال دیگه مواد مغناطیسی است. اینا توشون کلی ذره دارن که هر کدوم یک جهتی داره برای خودش- به زبان فنی اسپین. حالا دما خیلی زیاد باشه ماده‌مون که مغناطیسی نیست! یعنی مثلن آهن مذاب در دمای بالا براش سخته منظم باشه، به هم ریخته است. پس اون جهت‌ها همه تصادفی اند و بالطبع متوسط‌شون صفر و ماده مغناطیسی نیست! اما اگر دما پائین بیاد اوضاع عوض میشه، اینا می‌تونن یه جهت خاص رو بگیرن. به این میگن شکست خود به خودی تقارن!
بالاتر از دمای بحرانی (نقطه کوری)، ماده دیگر مغناطیسی نیست.
مردم با همین میخ و چکش سراغ هر تغییر فازی می‌رفتن و سربلند بیرون می‌اومدن. اما یهو آقای فون‌کیلیتزینگ یه چیز جالب دید: اگر یه مشت الکترون رو به دوبُعد محدود کنید، و بَعد میدان مغناطیسی روشن کنی (این همون روشی است که باهاش فهمیدن حامل بار، بارش منفی است) رسانندگی (همون جریان به ولتاژ با یک مشت ضریب) بهت یک سری عدد میده:۱ و۲ و۳ و … بعدتر عددهای کسری عجیب اما خاصی هم پیدا شدن. اما این طور نیست که شما بگی ۱۷.۳۰۸ بعد ما بهت بگیم آهان، میدان فلان رسانندگی اینه که تو می خوای! اعداد طبیعی یا کسری خاص! هرکی به هرکی نیست!
چند خم بسته با Winding Numberهای متفاوت.
خب مردم هی دست به دهان بودن که چه طور میشه وسط این همه خطای آزمایش و کثیفی نمونه و غیره این اعداد این قدر خاص باشن؟! چرا این همه چیز پیوسته عوض میشه اما اینا نه؟!!
خب بالطبع اول سعی کردن که همون میخ و چکش رو استفاده کنن. اما این درب بسته بود. اما جناب تاولز و همکاراش نشون دادن که میشه اون اعداد رو محاسبه کرد. اینکه اون اعداد واقعن در اون مساله که بالا گفتم (اثر کوانتومی هال ) از کجا و چطور به دست میاد، رو کاریش نداریم، اما میشه یه مثال ساده زد؛ یک خم بسته‌ی دلخواه روی صفحه بکشید. بعد ببینید این خم چند بار مبدا رو دور زده؟! فرض کنید حالا یه میله ی بزرگ دارید و این خم شما در واقع یک ریسمان است. شما اون عدد (winding number) ریسمان رو مگر با بُریدن ریسمان نمی تونید تغییر بدید.
از سوی دیگه اون عدد همیشه یک عدد طبیعی است: ۰ و ۱ و غیره. حالا در اون دنیا این ریسمان چیز عجیب غریب تری است!
ولی خب کلیت داستان همین است. یعنی یک عددی هست که اتفاقن در برخی موارد همین تعداد دور زدن‌های یک خم بسته حول مبدا است و جز با بُریدن نمیشه تغییرش داد. این بُریدن‌ها در واقع در دنیای جدید به معنای همون گذار فاز هستن، انگار که مایع می‌شد جامد! اینجا هم وقتی ریسمان مربوطه بُریده شد و دوباره بسته شد عدد میتونه تغییر کنه! به زبان فنی‌تر در واقع این عدد تا زمانی که سیستم گاف انرژی داشته باشه نمی‌تونه تغییر کنه، و اگر گاف بسته و دوباره باز بشه(مثلن با تغییر یک کمیت مثل میدان مغناطیسی) عدد مورد نظر ما میتونه عوض بشه. به خاطر این خواص خیلی سفت و سختش هست که بهش میگن توپولوژیک!پس مساله ی اول حل شد 🙂 تاولز تونست با همکاراش نشون بده که اون اعداد از کجا میان. البته بگم اعداد کسری هنوز حل نشده هستن! خب این حالتهای ماده و این تغییر اعداد، این تغییر نظم(!!!) با یک سری عدد توصیف میشه و توپولوژی!
حالا یک چییز دیگه: همون اسپین‌ها رو در نظر بگیرید. حالا فرض کنید دو بُعد داریم. میشه حالتی رو تصور کرد که همه‌ی اسپین‌هایی که دورمبدا هستن به سمت خارج هستن! عین خطوط میدان یک بار الکتریکی! اصلن همین مثال خوبه! شما می گید ئه!! همه به سمت بیرون هستن پس باید یه چیزی اونجا باشه! حالا اینجا نمی گیم بار، میگیم گردابه! و به جای مقدار بار همون winding number . آقای تاولز و کاسترلیتز نشون دادن که در دو بُعد جز اون حالت بی نظم که همه می دونستن باید اونجا باشه میشه حالاتی داشت که مثلن دو تا گردابه داشته باشه! پس دوباره سرو کله ی این اعداد طبیعی و توپولوژی و فازها پیدا شدن! این بار شما میتونید چند تا گردابه داشته باشید، مضاف بر اون هرگردابه یک عددبرای خودش داره که شبیه به همون بار است! این گردابه‌ها و این نوع تغییر فاز در ابرشاره‌ی هلیوم دیده شد!
اما جناب هالدین! اون گاز الکترونی و میدان مغناطیسی رو که بالا گفتم در نظر بگیرید! اونا مثلن یه ویژگی خیلی جالب که دارن این است که جریان الکتریکی از روی لبه‌ها حرکت میکنه! و خب رسانندگی ش هم اون اعداد خاص رو میده! تا مدت ها مردم فکر می کردن که خب میدان مغناطیسی قوی خیلی مهمه!اما هالدین در یکی از کارهاش یک مدل تئوری ساخت که بدون شار مغناطیسی خالص همون خواص رو داشت! این مدل دو سال پیش در آزمایشگاه realize شد! پس همه فهمیدن چیزای مهمتری تا میدان مغناطیسی هست! در واقع این بنیان کاری است که در سال ۲۰۰۶، Kane و Mele روی گرافین کردن و عایق‌های توپولوژیک رو باز کردن. اینها موادی هستند که علی‌رغم اینکه نارسانا هستند، یعین در حجم‌شون گاف هست و رسانش نمی‌تونیم داشته باشیم، روی مرز‌هاشون می‌تونن رسانش داشته باشن! برای همین است که میگن عایق توپولوژیک! عایق trivial میشه همون عایق معمولی، نه تو حجم و نه تو سطح رسانش نداره! اما توپولوژیک‌ها روی سطح رسانش دارن!
اما هالدین کارهایی رو هم روی مدل‌های اسپینی کرده که تاثیر گذاشت روی چیزی که الآن بهش میگن symmetry protected topological phase. هالدین مدل‌هایی رو نگاه کرد که مردم پیش از او هم بررسی کرده بودن! همه فکر می‌کردن این مدل‌های اسپینی Gapless هستن، یعنی با کمی انرژی میتونید توش برانگیختگی درست کنید! این در واقع برای اسپین ۱/۲ نشون داده بودن و فکر می کردن برای اسپین‌های بالاتر هم درسته! اما هالدین نشون داد که برای اسپین‌های صحیح مثل ۱ باید دقت کرد و چیزهای دیگه‌ای هم هست که باعث میشن سیستم گاف انرژی داشته باشه! این سیستم‌ها و این خواص هم توپولوژیک هستن و به این راحتی از بین نمی‌رن اما همون‌طور که از اسم‌شون برمیاد یک تقارنی رو لازم دارن، مثلن دوران! یعنی اون خواص توپولوژیک هستند مادامی که شما اون تقارن رو حفظ کنی!
گذار کاسترلیتز تاولز رو تو کتاب کاردر خوب توضیح داده. اینا هم یه سری مقاله در مورد کارهای توپولوژیک و اثر هال:
بارش شهابی برساوشی، تلسکوپ وی‌ال‌تی – رصدخانه جنوبی اروپا؛ نگاره از ویکی‌پدیا
حتما شما هم این تجربه رو داشتید که وقتی بیرون شهر و به دور از آلودگی نوری بودید بصورت کاملا اتفاقی یک شهاب‌سنگ (آذرگوی) از جلوی چشماتون رد شده و هیجان زده تون کرده باشه. شاید هم سعی کرده باشید که اونو به بقیه هم نشون بدید؛ ولی احتمالا تا اون موقع دیگه نه شهاب‌سنگی در کار بوده و نه ردی از اون! 🙁 در واقع علت بوجود اومدن شهاب‌سنگ‌ها اینه که ذرات کوچیک گرد و غبار که اندازشون معمولا در حد ذرات شن و یا سنگریزه هست با سرعت خیییلی زیاد وارد جو زمین میشن و با فشرده کردن گازی که جلوشون هست باعث گرم شدن اون گاز شده و میسوزن و رد معروف خودشون رو بجای میگذارن *(۱). منظورم از سرعت خیییلی زیاد چیزی در حدود دویست هزار کیلومتر در ساعت بطور متوسط هست! (با این سرعت فاصله بین زمین تا ماه رو میشه دو ساعته طی کرد!) گاهی اوقات گرم شدن ذرات جو توسط شهاب‌سنگ‌ها باعث یونیزه شدن اونها میشه و حتی ممکنه تا چند دقیقه هم ردش توی آسمون باقی بمونه! ما‌حصل سوختن شهاب‌سنگ‌ها داخل جو، ورود سالانه حدود چهل هزار تن خاک، به‌طور متوسط، به زمین هست! البته طبیعت کار خودش رو بلده و این حجم از خاک و گرد و غبار برای طبیعت نه تنها مضر نیست بلکه مفید هم هست؛ مثلا باعث تشکیل هسته‌های میعان برای تشکیل ابرها و یا بارور کردن پلانکتون ها در قطب جنوب میشن!
شاید بپرسید این همه غبار و سنگریزه از کجا میاد؟! خب در پاسخ باید گفت که اینجور چیزها توی منظومه شمسی عادیه! توی منظومه شمسی مقدار زیادی «غبار کیهانی» وجود داره که البته معمولاً در ابعاد چند مولکول تا چند میکرون هستند و بسته به اینکه منشأشون چی هست، ممکنه ابعادشون بزرگتر هم باشه. منبع این غبار در منظومه شمسی ممکن هست ناشی از گرد و غبار بجا مونده از دنباله‌دارها یا سیارکهاو یا غبارهای جدا شده از کمربند کوییپردر مرزهای بیرونی منظومه شمسی باشه و یا حتی ریشه در غبار میانستارهایداشته باشن که بخاطر حرکت منظومه شمسی به داخل اونها، به منظومه ی ما وارد شدن.
کمربند کوییپر و بعد از اون ابر اورتکه تقریبا تا میانه راه تا نزدیک ترین ستاره از خورشید کشیده شده، سکونت‌گاهی برای حدود چند هزار میلیارد جسم کوچیکیه که همه در مدارهایی به دور خورشید میگردن. هر از چند گاهی اختلالات گرانشی که از بیرون از منظومه شمسی (مثل رد شدن یک ستاره) و یا از داخل (توسط سیارات بزرگ مثل مشتری) به این اجسام وارد میشه، باعث حرکت اونها به سمت خورشید میشه و داخل یک مدار باز یا بسته قرار میگیرن و «دنباله دارها» رو بوجود میارن. معمولاً از این اجرام به عنوان «گلوله‌های برفی کثیف» تعبیر میشه؛ چون ترکیبی از یخ و خاک هستن (منظور از یخ، مواد فرار مثل آب، متان، آمونیاک و یا ترکیبی از اون‌هاست). وقتی دنباله‌دارها به سمت خورشید حرکت میکنن گرمای خورشید باعث بخار شدن یخ و جدا شدن گرد و خاک های همراهش میشه؛ بنابراین دنباله‌ای ازشون به‌جا می‌مونه که با سرعت کمتری داخل مدار در حرکت هستن. هر بار که دنباله‌دار به دور خورشید میگرده، یک مقدار مشخصی از اون جدا شده و در مدار باقی می‌مونه و در نتیجه یک نهری از شهابوارها (meteoroid stream)بوجود میاد. حالا اینکه این شهابوارها کجا با زمین برخورد پیدا کنن، بستگی به کشش گرانشی سیارات داره که این نهر رو به کدوم سمت هدایت کنن. در بیشتر مواقع، تقاطعی بین زمین و شهابوارها اتفاق نمی‌افته، ولی اگر این اتفاق بیفته باعث بوجود اومدن اصطلاحاً «بارش‌های شهابی (meteor shower) » میشه.
نگاره از ویکی‌پدیا
در طول زمان طولانی ممکنه اتفاقات بغرنجی برای این نهر و یا «دنباله غبار (dust trail)» بیفته و اثراتی رو ایجاد کنه: مثلاً ممکنه که مدار دنباله‌دارها و شهابوارهای باقیمونده از اون، توی مدارهای رزونانسیبا مشتری و یا یک سیاره بزرگ قرار بگیرن. (یعنی تعداد صحیحی از گردش‌های دنباله دار به دور خورشید با دقیقاً تعداد صحیح دیگری از تعداد گردش های سیاره برابر باشه). این پدیده باعث بوجود اومدن یک مؤلفه بارش به نام فیلامان(filament) میشه (که در واقع باعث شدت گرفتن بارش میشه). دومین اثر ممکنه به علت نزدیک شدن به یک سیاره بوجود بیاد؛ مثلاً وقتی این توده از نزدیکی زمین عبور کنه، ممکنه باعث شتاب گرفتن و یا کند شدن حرکت شهابوارها بشه و شکاف هایی رو برای عبور دفعه‌ی بعد بوجود بیاره. همچنین، مثلاً اختلالات ناشی از گرانش مشتری در مواقعی که در بیشترین فاصله خود در مدارشون از خورشید هستن و حداقل سرعت رو دارن، موجب تغییر در توزیع اونا داخل نهر بشه. سومین اثر به علت فشار تابشی بوجود میاد (در واقع تابش فوتون‌ها باعث وارد کردن نیرو و تولید فشار میشه). این فشار تابشی ذرات کوچکتر رو به مدارهای دورتر میفرسته؛ بنابراین بعضی دنباله های غبار، بیشتر شامل شهابوارهای بزرگتر و شهاب‌های درخشان‌تر هستن و بعضی دیگه شامل شهابوارهای کوچکتر و در نتیجه شهاب‌های کم‌نورتر. این اثر موجب پراکنده کردن شهابوارها و پهن شدن نهرها در طول زمان هم میشه. شهاب‌سنگ‌هایی که ما از این نهرها می‌بینیم، قسمتی از بارش های شهابی سالانه هستند؛ چون زمین با نرخ تقریباً ثابتی هرسال با این نهرها روبرو میشه.
در زمان اوج بارش شهابی در آسمانی تاریک، میشه به‌طور متوسط چیزی در حدود چند ده شهاب‌سنگ در ساعت دید. البته گاهی اوقات که تعداد شهابوارها خیلی زیاد هست، باعث به‌وجود اومدن اصطلاحاً «طوفان های شهابی (meteor storms)»یا «فوران شهابی (meteor outburst)» میشن، که در اون نرخ بارش به حدود ۱۰۰۰ شهاب در ساعت هم میرسه! (در سال ۲۰۰۲ این اتفاق دو بار در بارش شهابی اسدی افتاد).
اگر در بارش های شهابی رد شهاب‌سنگ‌ها رو دنبال کنید، به نظر میرسه که انگار شهاب‌سنگ‌ها همگی از نقطه خاصی از آسمون میان. (البته شهاب ها تقریباً بصورت موازی با همدیگه وارد جو میشن ولی به‌دلیل خطای چشمی پرسپکتیواینطور به نظر میرسه که همه از یک نقطه کانونی میان.) این نقطه خاص توی آسمون بسته به اینکه توی کدوم صورت فلکی باشه، باعث نام‌گذاری بارش شهابی میشه. مثلا در بارش شهابی برساوشیبه دلیل اینکه کانون بارش در صورت فلکی برساوشقرار داره، به این اسم نام‌گذاری شده. سالیانه بارش‌های شهابی مختلفی اتفاق میفته که هرکدوم زمان مشخصی دارند: از جمله مهمترین بارش های شهابی، بارش‌های شهابی برساوشی در مرداد، بارش شهابی اسدیدر آبان، بارش شهابی جوزاییدر آذر و بارش شهابی ربعیدر دیماه هستن.
بارش شهابی برساووشی از ۲۷ام تیرماه شروع و تا سوم شهریور ادامه داره. اوج این بارش هرساله در حدود ۲۲ام مرداد اتفاق میفته. منشأ این بارش، دنباله دار «سوئیف تاتل» هست که هر ۱۳۳ سال یکبار به دور خورشید میگرده.
چیزی که بارش شهابی برساوشی امسال(۱۳۹۵) رو متمایز کرده، احتمال دو برابر شدن تعداد شهاب‌هاست. طبق گفته ی ناسا، چون توده شهابوارهای به‌جامونده، به‌دلیل گرانش سیاره مشتری کمی جابجا شده، امسال زمین از داخل قسمت متراکم‌تری عبور میکنه و احتمالا به نرخ ۲۰۰ شهاب در ساعت در اوج بارش برسیم. البته نباید توقع داشته باشید که این تعداد به‌صورت کاملا یکنواخت اتفاق بیفته. بلکه ممکنه دو یا سه شهاب‌سنگ رو ظرف چند ثانیه ببینید و توی چند دقیقه بعدی خبری از شهاب‌سنگ نباشه! برای بارش شهابی برساوشی امسال، تنها کافیه به منطقه ای برید که آسمون تاریکی داشته باشه. بهترین شب برای رصد این بارش شهابی زیبا، شب های ۲۱ام و ۲۲ام مرداد و بهترین زمان بعد از نیمه شب تا قبل از سحر هست.
برای پیدا کردن کانون بارش باید به سمت شمال شرق آسمون به دنبال صورت فلکی ذات الکرسی یا دبلیوبگردید (شکل پایین). درست در پایین این صورت‌فلکی و نزدیک به صورت فلکی برساوش، مرکز بارش قرار داره.
محل کانون بارش شهابی برساوشی
امیدوارم از این بارش شهابی بیشترین لذت رو ببرید و بقیه رو هم توی این لذت سهیم کنید 🙂
(۱): به اجرامی که ممکنه یک روزی داخل جو زمین بشن شهاب‌وار (meteoroids) گفته میشه. وقتی شهابوارها وارد جو میشن و میسوزن بهشون شخانه(meteor) میگن و اگر قبل از سوختن کامل از جو عبور کرده و با زمین برخورد کنن، شهاب‌سنگ(meteoride) نامیده میشن. توی این مقاله برای راحتی به‌جای کلمه ی عجیب و غریب شخانه (معادل فارسی شهاب)، از شهاب‌سنگ یا به اختصار شهاب استفاده شده!
این پست آغازگر سلسله پست های من درباره ی گذار فاز هست. در واقع بنا دارم مفاهیم اصولی و پایه ای که در این باره وجود دارد را طی چند مطلب به صورت کامل و جامع در اختیارتون قرار بدم. در این پست صرفا تصمیم دارم راجع به مفهوم و ماهیت فاز و گذار فاز صحبت کنم و در پست های بعدی مطالبم رو بسط بدم.
همانطور که از معنای لغوی اون پیداست، گذار فاز، یعنی از یک فاز به فاز دیگر رفتن! فازهای مختلف مواد رو از قبل میشناسیم. اما گذار بین آن‌ها رو چطور؟ در ساده‌ترین حالت می‌توانم بگویم آب، یخ بزنه و از فاز مایع به فاز جامد تبدیل شود. اما آیا از مفهوم گذار فاز این چنان سطحی می‌توان گذشت؟ پاسخ قطعا یک “نه” محکم است.
از فاز تا گذار فاز با یک مثال ملموس:
گذار فاز عبارتست از انتقال یک سیستم ترمودینامیکی از یک فاز یا حالت ماده به حالتی دیگر
ما از اصطلاح فاز برای توضیح حالت خاصی از ماده مثل جامد ، مایع یا گاز استفاده میکنیم. ترکیب آب در فاز جامد به صورت یخ، در فاز مایع به صورت آب و در فاز گازی به صورت بخار است. گذار از یک فاز به فاز دیگر، تغییر فاز یا گذار فاز نامیده می‌شود. نکته‌ی مهم این است که برای هر فشار معین، تغییر فاز در دمای معینی اتفاق می‌افتد، که معمولاً با جذب و گسیل گرما و تغییر حجم و چگالی همراه است. آب شدن یخ مثال آشنایی از تغییر فاز است. وقتی به یخ صفردرجه‌ی سانتیگراد در فشار جوی عادی گرما دهیم، دمای یخ افزایش نمی‌یابد. درواقع مقداری از آن به شکل آب ذوب می‌شود. اگر به آرامی گرما را اضافه کنیم تا دستگاه خیلی نزدیک به تعادل گرمایی بماند، دما در صفردرجه ی سانتیگراد باقی می‌ماند تا تمام یخ ذوب شود. اثر افزودن گرما به این دستگاه بالا بردن دمای آن نیست، بلکه گذار فاز از جامد به مایع است.
پس باید شرایطی برقرار شود تا گذار اتفاق بیفتد. اما چگونه باید این شرایط را توصیف کرد؟علم توصیف این شرایط چیزی نیست جز مکانیک آماری. مکانیک آماری همان دانشی است که مثل یک پل به ما کمک می‌کند از فیزیک میکروسکوپی به پدیده‌های ماکروسکوپیک برسیم. پس در بحث گذار فاز نوع نگاه ما نیز مهم است. وقتی با ابزار مکانیک آماری در این موضوع روبه‌رو می‌شویم باید یک نگاه جمع‌گونه به مساله داشته باشیم. به نوعی انگار قرار است رفتار جمعی ذرات را (نه خود ذرات را به تنهایی) بررسی کنیم، بع این صورت که بر اساس درجات آزادی هامیلتونی را می‌نویسیم و سپس مساله را حل میکنیم (برخلاف روند اولیه که یاد گرفتیم).
علم ترمودینامیک و متغیرهای ترمودینامیکی همانند بسیاری مسائل که در توصیف طبیعت بکار می‌آیند، بازهم نقشی محوری برای ما بازی می‌کنند. بهترین پارامترهایی که سیستمهای در حال گذار رو توصیف می‌کنند همان متغیرها هستند. دما، حجم، فشار و …
خوب است بدانید که در بررسی مسائل که با گذار فاز سروکاردارند، با مفاهیم متفاوتی روبه‌رو می‌شویم که درک آن‌ها برای توصیف پدیده ضروری است. برای مثال ممکن است با توابع ترمودینامیکی روبه‌رو شویم که دارای تکینگی یا ناپیوستگی هستند. از پدیده‌های مهم در این زمینه می‌توان به چگالش گازها، ذوب جامدات، پدیده‌های فرومغناطیس و آنتی‌فرومغناطیس، گذار نظم – بی نظمی در آلیاژها، گذار ابرشاره از هلیومI به هلیومII و گذار از حالت معمولی ماده به ابررسانا اشاره کرد.
همانطور که دیدید به شرایط گذار اشاره کردیم. یکی از مهمترین پارامترها در این زمینه دما است. ما دمایی را به عنوان دمای بحرانی تعریف میکنیم. در بالاتر از این دما و پایین‌تر از آن خواص ماده‌ای که در پدیده‌ی ما شرکت می‌کند متفاوت می‌گردد و سروکله یک سری روابط عجیب و غریب ریاضی که وجه اشتراک همشون تکینگی هست پیدا می‌شود. ناحیه‌ای که این دما در آن تعریف می‌شود ناحیه‌ی بحرانی می‌گویند. پس با یک مفهوم جدید روبه‌رو شدیم و آن “بحرانیت” است که در پست‌های آینده به اون خواهیم پرداخت.
اگر کتاب‌های ترمودینامیک رو دیده باشید مشاهده میکنید که برای شرط تعادل بین فازهای یک ماده برابری تابع انرژی آزاد گیبس اونها هست.
در بحث گذار فاز نیز باهمین توابع روبه‌رو هستیم. در واقع باید تابع گیبس سیستم رو بدست آوریم و ببینیم کدام مشتق آن (در چه مرتبه‌ای) از خود ناپیوستگی نشان می‌دهند و براین اساس گذار را به دو دسته‌ی مرتبه اول و دوم تقسیم میکنیم.
خب در این پست من فقط تلاش کردم مفهوم کلی گذار فاز و اینکه چه اتفاقی در اون میفته رو شرح مختصری بدم. مفاهیمی از قبیل بحرانیت، جهان شمولی، گذار از نظم به بی نظمی و … مطالبی هستند که من در آینده راجع بهشون براتون خواهم گفت و منابع خوبی رو هم در اختیارتون خواهم گذاشت.
به همت دبیرستان علامه حلی۱ تهران، کارسوق (کارگاه) پیچیدگی‌های طبیعت رو برگزار کردم.
در این قسمت مروری بر ساختار کلاسیک و مدرن علم فیزیک میکنیم و ساختار فیزیک را از ابتدای شگل‌گیری بر پایه اصولی که امروز میشناسیم مرور میکنیم و به این پرسش می‌پردازیم که آیا فیزیک مدرن می‌تواند به پرسش‌های قرن ۲۱ام نیز پاسخ دهد؟! همچنین در این قسمت نگاهی به انگاره‌های موجود در جامعه فیزیک‌دانان میکنیم؛ آیا نیازی به تغییر و تحول انگاره در جامعه فیزیک‌دانان داریم یا نه!
یه گذار روزمره مثل تغییر فاز آب رو در نظر بگیرید. گاز و مایع به واقع شبیه هم هستن! هر دو از نظر ما بی نظم هستن! حالا یکی یه کم بیشتر یکی یه کم کمتر. اما هیچ کدوم جامد منظم نیستن که همه سرجاشون نشسته باشن. 
