بسیاری از ما استرس ایام امتحان را تجربه کرده‌ایم و برخی هم استرس را همراه همیشگی خود می‌دانند. مقاله‌ای که در ادامه با هم می‌خوانیم برگرفته از مقاله پروفسور پیتر کلاف – استاد روانشناسی دانشگاه Manchester Metropolitan در رابطه با کنترل استرس با قدرت مغز است. با ما همراه باشید.
استرس بخشی از زندگی است. با این حال اگرچه مقدار کمی استرس برای ما قابل تحمل است ولی استرس زیاد در طولانی‌مدت باعث آسیب دیدن بدن می‌شود. از سوی دیگر اگر چه استرس چیزی است که باعث ناراحتی ما می‌شود ولی می‌تواند به عنوان یک محرک کلیدی به کمک ما بیاید و مقادیر کافی آن می‌تواند حتی باعث ارتقای عملکرد ما شود.
اما محدودیتی در این رابطه وجود دارد. اگر استرس از حد خاصی بیشتر شود، روال هم برعکس می‌شود به این مفهوم که اعتماد به نفس و عملکرد ما هم با سرعت زیادی کاهش پیدا می‌کند. رابطه بین استرس و عملکرد انسان معمولا به صورت بر عکس حرف U انگلیسی در نظر گرفته می‌شود. تا نقطه خاصی هر چه استرس بیشتر شود عملکرد هم بهبود پیدا می‌کند ولی وقتی به نقطه بهینه رسید از آن نقطه به بعد با افزایش استرس عملکرد کاهش می‌یابد. در واقعیت، استرس ابتدا به عنوان یک محرک انگیزشی عمل می‌کند و ناگهان به سقوط شدیدی می‌رسد این همان چیزی است که برخی از آن با عنوان پرتگاه ترس یاد می‌کنند.
استرس می‌تواند به آسانی به ترس تبدیل شود و چیزی که وقتی ترس به اوج خود می‌رسد اتفاق می‌افتد دو مرحله‌ای است. اول، تمام تمایلات خوب ما از ذهن ما خارج می‌شوند و ما به ناحیه آسایش خود وارد می‌شویم. در مرحله دوم، ما می‌ترسیم و فکر می‌کنیم که چون در گذشته اشتباهی مرتکب شده‌ایم پس این اتفاق دوباره برای ما تکرار خواهد شد.
برای رهایی از پرتگاه ترس، خیلی مهم است که دو قدم از لبه پرتگاه به عقب برگردید و به اهداف خود فکر کنید. اهداف واقع‌بینانه برای خود ترسیم کنید. دو ساعت مطالعه می‌تواند مفید باشد ولی ۴ ساعت مطالعه به اندازه ۲ برابر حالت قبل موثر نیست.
تحقیقات نشان می‌دهد که مغز انسان فقط ۴۵ دقیقه می‌تواند به صورت موثر روی چیزی تمرکز کند و پس از آن سطح تمرکز کاهش می‌یابد.
تحقیقات نشان می‌دهد که مغز انسان فقط ۴۵ دقیقه می‌تواند به صورت موثر روی چیزی تمرکز کند و پس از آن سطح تمرکز کاهش می‌یابد. بنابراین روز خود را ساعت به ساعت بخش‌بندی کنید و مطمئن شوید که بعد از هر یک ساعت مطالعه ۱۰ الی ۱۵ دقیقه به خود استراحت می‌دهید قبل از آن که مطالعه سرفصل بعدی را آغاز کنید.
اما وقتی به این فرآیند نگاه می‌کنیم ابتدا به نظرمان می‌رسد که بهتر است اول کارهای ساده را انجام دهیم و بعد به سراغ موارد سخت‌تر برویم. ادبیات را بهتر از عربی بلد هستید بنابراین به نظر می‌رسد که بهتر است با ادبیات شروع کنید! ولی این اشتباه است؛ همیشه سخت‌ترین کار را در ابتدا آغاز کنید و با انجام دادن کارهای ساده خود را گرم نکنید.
اگر بخواهیم از نقطه‌نظر دیگری به این قضیه نگاه کنیم شاید بد نباشد که فکر کنید چه‌طور دو قورباغه را می‌خورید؟ سوال عجیبی است نه؟ ولی شاید با تفاسیر بالا ساده‌ترین پاسخ این باشد که ابتدا قورباغه زشت‌تر را می خوریم. سخت‌ترین کار را تا زمانی که مغز شما سرحال است از سر راه خود بردارید و کارهای ساده‌تر را برای باقی روز بگذارید تا سر فرصت انجام دهید.
راه دیگری برای مدیریت ترس در مواجهه با امتحانات این است که افکار خود را مدیریت کنید. البته معمولا در چنین شرایطی نصیحت‌های معمول مثل این که «شاد باش»، «مثبت بیندیش» یا «نگران نباش» چندان موثر نیستند، تکنیک‌های ساده‌ای هستند که در این زمینه به ما کمک می‌کنند. برای مثال روش «نردبان نگرش» در مواجهه با استرس امتحانات مفید است.
نردبان نگرش تکنیکی مفید برای مواجهه با استرس ناشی از امتحانات است.
نردبانی را با پله‌هایش تصور کنید. پله‌های پایینی را به صورت افکار منفی تصور کنید؛ «نمی‌توانم این کار را انجام دهم»، «نمی‌دانم چه‌طور باید این کار را انجام دهم»، «کاش می‌دانستم چه‌طور باید این کار را انجام دهم» و پله‌های بالایی نردبان را به افکار مثبت اختصاص دهید. بنابراین بالای نردبان مواردی مثل «انجامش دادم»، پله یکی مانده به آخر می‌شود «من می‌توانم انجامش دهم»، پله دو تا مانده به آخر می‌شود «انجامش خواهم داد» و به همین ترتیب الی آخر.
هنگامی که امتحانات خود را دوره می‌کنید یا در حال سپری کردن ایام امتحانات خود هستید، هدف این است که در بالاترین پله نردبان یا دومین و سومین پله نردبان از بالا قرار بگیرید. این امر با صحبت‌های مثبتی که با خودمان می‌کنیم حاصل می‌شود. به این فکر کنید که وقتی می‌خواهید به دوست خود انگیزه بدهید چگونه با او صحبت می‌کنید: شما او را ناامید نمی‌کنید، شما به او انگیزه می‌هید. بنابراین یاد بگیرید که بهترین دوست خود باشید.
گاهی می‌شنویم که افراد می‌گویند: ولی وقتی هیچ کاری از دستمان بر نمی‌آید چه؟ کلید حل این مشکل در کنترل مواردی است که قابل کنترل هستند. در این مرحله از فرآیند، تمایلی به ماندن در «می‌توانستم‌ها» و «بایدها» وجود دارد. ساده‌ترین پیغام این است که روی چیزی که در حال حاضر می‌توانید انجام دهید تمرکز کنید و همان را انجام دهید. شاید این کار بهترین حالت ممکن نباشد ولی به هر حال با نگاه به گذشته و کارهایی که قبلا فرصت انجام‌شان را داشتید ولی انجام نداده‌اید و درس‌هایی که قبلا می‌توانستید بخوانید ولی نخوانده‌اید کمکی به شرایطی فعلی شما نمی‌کند.
به‌جای این که فکر کنید چه می‌شود اگر از سخت‌ترین مبحث درسی که بلد نیستید سوالی در امتحان داده شود، به این فکر کنید که چه می‌شود اگر از مباحثی که کاملا روی آن تسلط دارید، سوال مطرح شود.
بسیاری از مردم بیشتر در رابطه با «چه می‌شود اگرها» از جنبه منفی فکر می‌کنند. به‌جای این که فکر کنید که چه می‌شود اگر از سخت‌ترین مبحث درسی که بلد نیستید سوالی در امتحان داده شود، به این فکر کنید که چه می‌شود اگر از مباحثی که کاملا روی آن تسلط دارید، سوال مطرح شود. به این فکر کنید که شرایط چه‌طور می‌تواند به شکل مطلوب برای شما رقم بخورد و این کمک بزرگی به شما می‌کند.
نکته آخری که باید به یاد داشته باشید این است که به شکل فاجعه به موضوع نگاه نکنید. قبول نشدن در یک امتحان فاجعه نیست و تاثیر جدی روی باقی زندگی شما نخواهد داشت. شما اولین فردی نیستید که احتمالا امتحان خود را خراب می‌کند و آخرین هم نخواهید بود. بسیاری از ما خاطراتی از امتحاناتی که برای ما مهم بوده‌اند ولی نتوانسته‌ایم آن طور که دلخواه‌مان بوده در آنها ظاهر شویم، داریم. همیشه یک پلن B وجود دارد؛ این پایان راه نیست بلکه فقط سدی در راه است.
چربی خون عبارت‌است از بالا رفتن مقدار کلسترول و یا تری‌گلیسرید از مقدار طبیعی آنها در خون که باعث بیماری چربی خون می شود.
افزایش چربی خون با تجمع در دیواره رگ‌ها، تنگی آنها را به دنبال دارد و به همین دلیل باعث افزایش خطر ابتلا به سکته مغزی، درد قفسه سینه و گرفتگی عروق می شود. درمان به موقع و مناسب افزایش چربی خون، نه تنها قادر است از تنگی عروق قلبی جلوگیری کند، بلکه می‌تواند از پیشرفت آن نیز جلوگیری کرده و حتی باعث بهبود آن شود.
بهطور کلی، عموم افراد جامعه باید از سن ۲۰سالگی نسبت به آزمایش چربی خون خود اقدام کنند. چنانچه سطح چربی خون شما طبیعی است، هر پنج سال یک بار (از سن ۲۰ سالگی به بعد) و در صورت بالا بودن چربی خون، باید هر دو تا شش ماه، یک بار چربی خون خود را آزمایش کنید. به منظور حذف اثر چربی موجود در غذا، ضروری است آزمایش چربی خون پس از ۱۲ تا ۱۴ ساعت ناشتا بودن انجام شود. این کار دقت آزمایش را افزایش می دهد.
جهت کنترل چربی خون موارد زیر را رعایت کنید:
√ از مصرف الکل و سیگار به شدت پرهیز شود. √ برای کنترل چربی خون انجام ورزش به صورت منظم، حداقل هفته‌ای سه روز انجام شود، بهترین ورزش پیاده‌روی، دوچرخه‌سواری و شنا است.
√ برای کنترل چربی خون بهتر است وزن ایده‌آل حفظ شود و در صورت وجود چاقی، کاهش وزن اکیدا توصیه می‌شود.
√ استرس‌های محیطی را تا حد ممکن کاهش دهید.
برای پیشگیری و کنترل چربی خون توصیه می‌شود از رژیم غذایی حاوی کم‌ترین میزان چربی استفاده شود. به خصوص باید از مواد غذایی حاوی کلسترول و چربیهای اشباع شده پرهیز نمود. از شیر و فرآورده‌های لبنی کم‌چرب و یا بدون چربی استفاده شود.
از مصرف کره و خامه خودداری شود. هرگونه چربی گوشت قرمز و همچنین پوست مرغ قبل از پخت جدا شده و دور ریخته شود. از تخم مرغ به صورت محدود استفاده شود. حتی‌الامکان از سرخ کردن مواد غذایی خودداری شده و مواد غذایی به صورت آب‌پز و کبابی، تنوری ( فر) تهیه شود.
√ در صورت تجویز پزشک با صلاحدید او می‌توانید از داروهای کاهنده‌ی تری‌گلیسیرید و کلسترول خون استفاده کنید. √ مصرف مواد غذائی حاوی چربیهای اشباعشده را تا حد ممکن کاهش دهید.
چربیهای مواد به دو گروه اشباعشده و اشباع‌نشده تقسیم می‌گردند: چربیهای اشباع شده: (مانند گوشت قرمز، سوسیس، کالباس، همبرگر، قلوه، مغز زبان، کره، پنیر، بستنی، شکلات، نارگیل ،کلوچه، پیراشکی و شیر پرچرب) مستقیما چربی خون را افزایش می دهند.
چربیهای اشباع‌نشده: (مانند روغن زیتون، روغن آفتابگردان، روغن سویا، روغن ذرت و گوشت ماهی، اردک و غاز) اثرشان مانند چربیهای اشباعشده نیست و مستقیما چربی خون را افزایش نمی‌دهند؛ به علاوه چربیهای اشباع‌نشده موجود در ماهی نه تنها خطر انسداد عروق را کاهش می‌دهد، بلکه به رقیق شدن خون کمک می‌کنند.
در بعضی از نظام‌های آموزشی، “ریاضیات” به شکلی کاملا انتزاعی تدریس شده است و دانش‌آموز یا دانشجو درک کاملی از مفاهیم این علم کاربردی ندارند. شاید همین عامل باعث شده است که مباحث ریاضی، خسته‌کننده به نظر برسند. در ادامه با ما همراه باشید تا با کاربردهای ۱۷ معادله‌ی بنیادین ریاضی آشنا شویم.
در سال ۲۰۱۲ “یان استوارت” تحقیقات گسترده‌ی خود را به صورت کتابی به نام “در تعقیب ناشناخته‌ها: ۱۷ معادله‌ای که دنیا را تغییر داد” منتشر کرد. در کتاب استوارت، اساسی‌ترین معادلات ریاضی، جمع‌آوری شده‌اند و بیشتر از بحث‌های ریاضی‌وار، به جنبه و کاربرد آنها در زندگی انسان پرداخته شده است.
استوارت می‌گوید:
“معادلات ریاضی گاهی خسته‌کننده و پیچیده به نظر می‌رسند و دلیلش هم این است که با روش‌های پیچیده و خسته‌کننده‌ای بیان شده‌اند.”
او در ادامه‌ی توضیحات خود اضافه می‌کند که؛
“هر کسی می‌تواند از زیبایی و اهمیت این معادلات قدردانی کند بدون اینکه روش حل آنها را بداند. هدف از معرفی این معادلات این است که جایگاه آنها را در زندگی انسان درک کنیم و از جنبه‌های ناگفته و پنهان آنها در تاریخ پرده برداریم.”
وی خاطرنشان کرد:
“این معادلات، بخش حیاتی و مهم فرهنگ ما هستند. چرا که هر کدام از آنها داستانی به همراه خود دارند. این داستان‌های جذاب درباره‌ی افرادی است که آنها را کشف کرده‌اند و به نوعی شرایط زمانی آن دوران را بیان بازگو می‌کنند.”
این ۱۷ معادله عبارت هستند از:
۱. قضیه‌ی فیثاغورس
مفهوم: مربع وتر یک مثلث قائم الزاویه برابر با مجموع مربعات دو ضلع دیگر آن است.
تاریخچه: هر چند که کشف این قضیه به فیثاغورس نسبت داده شده است اما یافته‌ها حاکی از آن است که فیثاغورس اولین کسی نیست که این رابطه را اثبات کرده است. اولین فردی که می‌توان کشف این قضیه را به او نسبت داد “اقلیدس” است. ضمن این که این احتمال وجود دارد که این قضیه توسط بابلی‌های ۱۰۰۰ سال قبل از فیثاغورس هم کشف شده باشد.
اهمیت: این معادله، هندسه را با جبر پیوند می‌دهد و پایه و اساس علم “مثلثات” محسوب می‌شود. بدون در نظر گرفتن این معادله، مواردی مثل نقشه‌برداری دقیق، نقشه‌سازی و مسیریابی، اموری غیرممکن بودند.
از منظر ریاضی محض، قضیه‌ی فیثاغورس، در یک فضای اقلیدسی تعریف شده است. به عنوان مثال، این قضیه در مورد یک مثلث قائم‌الزاویه که بر روی سطح یک کره پخش شده است، صدق نمی‌کند.
کاربردهای مدرن: این روزها از روش “مثلث‌سازی” برای افزایش دقت مکان‌یابی در GPS استفاده می‌شود.
۲. معادله‌ی لگاریتمی
مفهوم: با این معادله می‌توانید به وسیله‌ی عملیات حاصل جمع، اعداد را در هم ضرب کنید.
تاریخچه: مفهوم اولیه‌ی این معادله توسط “جان نپر” که یک ملاک اسکاتلندی بود، کشف شد. او اکثر اوقات تلاش می‌کرد که اعداد بزرگ را در هم ضرب کند و این کار برای او وقت‌گیر و خسته‌کننده بود. بعدها “هنری بریگز” به منظور ساده‌سازی این محاسبات، جداول مرجعی را تنظیم کرد.
اهمیت: ظهور لگاریتم در ریاضیات منجر به یک انقلاب شد و محاسبات مهندسین و ستاره‌شناسان را سریع‌تر و ساده‌تر کرد. هر چند که با روی کار آمدن رایانه‌ها این محاسبات سریع‌تر از قبل انجام می‌شوند اما این معادلات جایگاه خود را در میان معادلات بنیادین حفظ کرده‌اند.
کاربردهای مدرن: معادلات لگاریتمی و توابع نمایی در مدل‌سازی خیلی از فرآیندها مانند رشد بیولوژیکی و فروپاشی مواد رادیواکتیو استفاده می‌شوند.
۳. حساب دیفرانسیل (کلکول)
مفهوم: این معادلات کمک می‌کنند که نرخ تغییرات در هر لحظه محاسبه شود.
تاریخچه: معادلات حساب دیفرانسیل در اواخر قرن هفدهم، هم‌زمان توسط “ایزاک نیوتون” و “گوتفرید لایبنیتس” تعریف شد. البته یک بحث و دعوای طولانی که کدام یک از آنها زودتر این رابطه را کشف کرده‌اند وجود داشت و هیچ وقت هم نتیجه‌ای از این مشاجرات حاصل نشد. بنابراین منطق حکم می‌کند که هر دو نفر به عنوان کاشفین این معادله در نظر گرفته شوند.
اهمیت: بنا به گفته‌ی استوارت: “این معادله بیشتر از این که یک تکنیک ریاضی باشد، نقش قابل توجهی در پیدایش دنیای مدرن ایفا کرده است. “فهم حساب دیفرانسیل برای درک ما از اندازه‌گیری‌های مربوط به منحنی‌ها و سطوح، ضروری است. ضمن این که این معادلات مبنای خیلی از قوانین طبیعت هستند.”
کاربردهای مدرن: کاربرد این معادلات در مسائل ریاضی که نیاز به پاسخ بهینه و مطلوب دارند لازم و ضروری است. علاوه بر این از این معادلات در حل مسائل مربوط به پزشکی، اقتصاد، فیزیک، مهندسی و علوم رایانه استفاده می‌شود.
۴. قانون جهانی گرانش نیوتن
مفهوم: این رابطه، نیروی گرانش بین دو جسم را محاسبه می‌کند.
تاریخچه: ایزاک نیوتن قوانین خود را بر مبنای مطالعات “کپلر” که یک ستاره‌شناس آلمانی بود، استخراج کرده است. ضمن این که این احتمال وجود دارد که این قوانین را “رابرت هوک” کشف کرده باشد و نیوتن به یک سرقت علمی دست زده باشد.
اهمیت: قانون جهانی گرانش با استفاده از تکنیک‌هایی مثل معادلات دیفرانسیل می‌تواند وضعیت کلی دنیا را توضیح دهد. با این که بعدها قانون نسبیت انیشتین جانشین این قانون شد، هنوز هم در توضیحات علمی مربوط به تاثیرات برهم‌کنش اجرام فضایی مانند ستارگان، سیارات، فضاپیماهای ساخته‌ی بشر، این معادله کاربرد دارد. امروزه از قانون جهانی گرانش برای طراحی مدارهای چرخش ماهواره‌ها و سفینه‌ها هم استفاده می‌شود.
از نقطه نظر فلسفی، قانون نیوتن مهم است چرا که نیروی جاذبه را در همه جا محاسبه می‌کند. به بیانی دیگر، از توپی که به زمین می‌افتد تا تکامل کهکشان‌ها، از این قانون پیروی می‌کنند.
کاربردهای مدرن: قوانین نیوتن با تئوری‌های انیشتین تکمیل شد. قانون گرانش هنوز هم یک رابطه‌ی کاربردی و مفید در مود اجرام فضایی محسوب می‌شود.
۵. اعداد مختلط
مفهوم: ریاضی‌دان‌ها برای قابل قبول ساختن اعداد منفی زیر رادیکال، اعداد مختلط را معرفی کردند.
تاریخچه: اعداد موهومی یا مختلط توسط ریاضی‌دان و قمارباز معروف به نام “جرلامو کارنادو” کشف شد و سپس به وسیله‌ی افرادی چون “رافائل بامبلی” و “جان والیس” به شکل گسترده‌تری مطرح شد.این اعداد همچنان عجیب و غریب به نظر می‌آمدند تا این که “ویلیام همیلتون” آنها را تعریف کرد.
مبحث اعداد مختلط در ریاضیات بسیار جالب است. با معرفی اعداد مختلط دیگر تمام معادلات جبری جواب دارند. برای مثال معادله ای مثل x۲ + ۴ = 0 جواب حقیقی ندارد اما دارای ریشه‌ی مختلط رادیکال ۴- یعنی ۲i است.
اهمیت: بنا به گفته‌ی استوارت: “… بیشتر فناوری‌های مدرن، از روشنایی الکتریکی گرفته تا دوربین‌های دیجیتال، بدون وجود اعداد مختلط هیچگاه اختراع نمی‌شدند.” توابع مشتق‌پذیر با مقادیر مختلط، شاخه‌ای دیگر از ریاضیات به نام “آنالیز مختلط” را ایجاد کردند که فهم آن برای درک سیستم‌های الکتریکی و انواع الگوریتم‌های مدرن پردازش داده‌ها ضروری است.
کاربردهای مدرن: اعداد مختلط در مهندسی برق و نظریه‌های ریاضی استفاده‌های گسترده‌ای دارند.
۶. قضیه‌ی چندوجهی اویلر
مفهوم: این قضیه یک رابطه‌ی عددی را توضیح می‌دهد که درباره‌ی تمامی اشکال جامد از نوع خاص، صادق است.
تاریخچه: قضیه‌ی چندوجهی اویلر توسط ریاضی‌دان بزرگ قرن هجدهم که “لئونارد اویلر” نام داشت، مطرح شد. همان‌طور که می‌دانیم چندوجهی‌ها نسخه‌ی سه‌بعدی از چندضلعی‌ها هستند.
یک مکعب دارای ۸ راس، ۱۲ لبه و ۶ وجه است. اگر وجوه یک مکعب را از رئوس آن به هم بچسبانیم و لبه‌ها را حذف کنیم، داریم: ۲=۱۲-۶+۸.
قضیه‌ی اویلر برای چندوجهی‌هایی که حاصل جمع تفاضل لبه‌ها از حاصل جمع رئوس و وجوه آنها ۲ باشد، قابل کاربرد است.
اهمیت: این قضیه اساس محاسبات مربوط به توپولوژی است.
کاربردهای مدرن: توپولوژی در فهم رفتار و عملکرد DNA به کار می‌رود و یک بخش اساسی از ابزارهای ریاضی برای درک شبکه‌های اجتماعی و اینترنت محسوب می‌شود.
۷. توزیع طبیعی
مفهوم: این رابطه یک توزیع طبیعی استاندارد را تعریف می‌کند که به شکل یک نمودار زنگی شکل است و نشان می‌دهد که داده‌ها نسبت به میانگین تا چه اندازه انحراف دارند.
تاریخچه: قدم اولیه‌ی ایجاد این نمودار توسط “بلز پاسکال” صورت گرفت اما بخش توزیع آن را برنولی به نتیجه رساند. در نهایت منحنی زنگی شکل فعلی که آن را در نمودارهای توزیع مشاهده می‌کنیم، حاصل کار ریاضی‌دان بلژیکی به نام “آدولف کوتله” است.
اهمیت: این معادله، پایه و اساس “آمار مدرن” را تشکیل می‌دهد. بدون آمار مدرن دیگر خبری از علوم اجتماعی نبود. طراحی آزمایش‌های آماری، وابسته به نمودار توزیع طبیعی است و کمک می‌کند تا برای مدل کردن پارامترهای تصادفی از این نمودار استفاده شود.
کاربردهای مدرن: برای تعیین دز موثر دارو در مقاصد درمانی به کار می‌رود.
۸. معادله‌ی موج
مفهوم: معادله‌ی موج یک معادله‌ی دیفرانسیلی است که رفتار امواج را توصیف می‌کند. برای نمونه می‌توان رفتار ارتعاشی یک رشته‌ی ویولن را مثال زد.
تاریخچه: “دالامبر” و برنولی اولین ریاضی‌دان‌هایی بودند که در قرن هجدهم این رابطه را با کمی تفاوت کشف کردند.
اهمیت: رفتار موجی، به رخدادهای صوتی هم تعمیم داده شد. از این‌رو معادله‌ی موجی می‌تواند رفتارهایی مثل زمین‌لرزه و امواج اقیانوس‌ها را توجیه کند.
کاربردهای مدرن: کمپانی‌های نفتی با تنظیم مواد منفجره، داده‌های حاصل از انقجار را از امواج صوتی استخراج می‌کنند تا ساختارهای زمین‌شناسی را پیش‌بینی کنند.
۹. تبدیل فوریه
مفهوم: توصیف الگوهای زمانی به عنوان تابعی از فرکانس.
تاریخچه: “جوزف فوریه” این معادله را کشف کرد و از طریق راه حل معروف خود آن را به شکل یک معادله‌ی دیفرانسیل بسط داد که جریان حرارتی و معادله‌ی موج را در بر می‌گرفت.
اهمیت: این معادله برای الگوهای پیچیده‌ی موجی نظیر موسیقی، گفتار یا تصاویر نیز قابل استفاده است. این معادله در تحلیل و آنالیز بسیاری از انواع سیگنال‌ها نیز کارآیی دارد.
کاربردهای مدرن: برای فشرده‌سازی اطلاعات تصاویر در قالب JPEG و کشف ساختارهای مولکولی از تبدیل فوریه استفاده می‌شود.
۱۰. معادلات ناویر-استوکس
مفهوم: معادلات ناویر استوکس، پایه و اساس روابط مربوط به حرکت سیالات را تشکیل می‌دهد. سمت چپ معادله میزان تغییرات سرعت سیال بر حسب زمان را نشان می‌دهد و سمت راست آن به نیروهایی که بر سیال وارد می‌شود، دلالت دارد.
تاریخچه: لئونارد اویلر اولین کسی بود که حرکت سیالات را مدل‌سازی کرد. یک مهندس فرانسوی به نام “کلود-لوئی ناویر” به همراه “جرج استوکس” که یک ریاضی‌دان ایرلندی بود این مدل‌سازی را به شکل امروزی خود درآوردند.
اهمیت: از آن‌جا که رایانه‌ها قدرت پردازش کافی برای حل تقریبی این معادلات را دارند، معادلات ناویر- استوکس جایگاه کارآمد و بااهمیتی در فیزیک پیدا کرده‌اند. از جمله‌ی این کاربردها می‌توان به ساخت وسایل نقلیه‌ی آئرودینامیکی اشاره کرد.
هرچند که رایانه‌های مدرن با شبیه‌سازی‌های تقریبی خود می‌توانند پاسخ مفید و قابل قبولی را در مهندسی ارائه کنند، اما پیدا کردن یک راه حل ریاضی که پاسخ دقیق را به ما بدهد همچنان به شکل یک صورت مسئله‌ی باز باقی مانده است و پیدا کردن راه حل آن، جایزهای معادل یک میلیون دلار را به همراه دارد!
کاربردهای مدرن: از این رابطه برای توسعه‌ی جت‌های مسافربری استفاده می‌شود.
۱۱. معادلات ماکسول
مفهوم: این معادلات بین پارامترهای الکتریکی و میدان‌های مغناطیسی ارتباط برقرار می‌کنند.
تاریخچه: “مایکل فارادی” از اولین افرادی بود که به ارتباط بین الکتریسیته و مغناطیس پرداخت و “جیمز ماکسول” این روابط را به شکل معادله بازگو کرد. معادلات ماکسول در مواردی چون الکترومغناطیس کلاسیک، قوانین حرکت نیوتن و مکانیک کلاسیک کاربرد دارند.
اهمیت: با درک امواج الکترومغناطیسی، می‌توان به مدرن‌ترین فناوری‌های مربوط به حوزه‌ی برق و الکترونیک دست پیدا کرد.
کاربردهای مدرن: رادار، تلویزیون و وسایل ارتباطی مدرن از جمله کارآیی‌های مدرن معادلات ماکسول محسوب می‌شوند.
۱۲. قانون دوم ترمودینامیک
مفهوم: در تمام فرآیندهای ترمودینامیکی با اتلاف انرژی و گرما مواجه هستیم.
تاریخچه: “سعدی کارنو” نخستین کسی بود که فرضیه‌ی “بازگشت ناپذیری فرآیندهای طبیعت” را مطرح کرد. پس از آن ریاضی‌دانی به نام “لودویگ بولتزمن” این فرضیه را گسترش داد و “ویلیام تامسون” آن را به شکل رسمی اعلام کرد.
اهمیت: قانون دوم ترمودینامیک از طریق مفهوم انتروپی، درک صحیحی از انرژی و جهان هستی القا می‌کند. در واقع، میزان بی‌نظمی یک سیستم توسط معیار انتروپی اندازه‌گیری می‌شود. اختلاف شرایط دمایی یکی از عواملی است که به افزایش بی‌نظمی دامن می‌زند. برای مثال، سیستم گرمی که در مجاورت یک سیستم سرد قرار گرفته است تمایل دارد که گرما را به صورت خود به خود از سیستم گرم به سیستم سرد منتقل کند تا هر دو سیستم به تعادل برسند.
کاربردهای مدرن: ترمودینامیک ابزاری برای درک بهتر شیمی محسوب می‌شود و فهم آن برای شناخت ساختمان یک نیروگاه یا موتور الکتریکی ضروری است.
۱۳. نظریه‌ی نسبیت انیشتین
مفهوم: انرژی و ماده، دو روی یک سکه هستند.
تاریخچه: پیدایش نظریه‌ی نسبیت انیشتین بر پایه‌ی آزمایش‌های “آلبرت مایکلسون” و “ادوارد مورلی” صورت گرفت. مایکلسون و مورلی در یافته‌های خود به این نتیجه رسیدند که حرکت نور از روش نیوتنی پیروی نمی‌کند و سرعت نور مستقل از سرعت منبع است.انیشتین این دیدگاه را در مقالات معروف خود در سال ۱۹۰۵ به صورت نسبیت خاص و در سال ۱۹۱۵ به صورت نسبیت عام منتشر کرد.
در نسبیت خاص، گذر زمان برای همه‌ی افراد یکسان نیست و بستگی به میزان سرعت حرکت آنها دارد.
در نسبیت عام، نیروی جاذبه در فضایی به شکل یک منحنی خمیده‌شکل فرض می‌شود که به گذر زمان وابسته است. این نکته اولین تغییر عمده‌ای است که نسبت به قانون نیوتن مشاهده می‌شود. فهم نسبیت عام برای درک بهتر منشاء، ساختار و سرنوشت نهایی جهان مادی ضروری است.
اهمیت: این معادله، تقریبا معروف‌ترین معادله‌ی تاریخ محسوب می‌شود که توانسته است نگرش ما را نسبت به ماده به طور کامل تغییر دهد.
کاربردهای مدرن: از این معادله برای مسیریابی GPS و ساخت سلاح‌های هسته‌ای استفاده می‌شود.
۱۴. معادله‌ی شرودینگر
مفهوم: معادله‌ی شرودینگر یکی از بنیادی‌ترین معادلات علم فیزیک به شمار می‌رود. در این مدل برای ماده، ماهیت موجی نسبت به ماهیت ذره‌ای ارجحیت دارد.
تاریخچه: “لویی-دوبروی ویکتور” در سال ۱۹۲۴ کشف کرد که ماده، ماهیتی دوگانه دارد. معادله‌ی شرودینگر در سال ۱۹۲۷ توسط “اروین شرودینگر” منتشر شد. این معادله سامانه‌ی حرکت ذرات اتمی و ریزاتمی را در طول گذر زمان توصیف می‌کند.
اهمیت: معادله‌ی شرودینگر منجر به وقوع یک انقلاب در مقیاس‌های کوچک فیزیکی شد.
مکانیک کوانتومی مدرن و نظریه‌ی نسبیت عام، از موفق‌ترین نظریه‌های علمی در طول تاریخ محسوب می‌شوند. تمام مشاهدات تجربی دنیای پیرامون ما با نتایج حاصل از این معادلات سازگاری کامل دارند.
کاربردهای مدرن: مکانیک کوانتومی در مدرن‌ترین فناوری‌ها مانند انرژی هسته‌ای، رایانه‌های ساخته شده از مواد نیمه‌رسانا، لیزرها و تمام پدیده‌های کوانتومی حضور پررنگی دارد.
۱۵. نظریه‌ی اطلاعات
مفهوم: در این نظریه، اطلاعات حاصل از یک کد که شامل داده‌ها و علائم احتمالی است، برآورد خواهد شد.
تاریخچه: پس از جنگ جهانی دوم، این نظریه توسط “کلود شانون” در آزمایشگاه معتبر Bell Labs مطرح شد.
اهمیت: شانون مفهوم انتروپی اطلاعات را به عنوان یک معیار برای میزان تردید در رسیدن به یک مفهوم تلقی کرد. با در نظر گرفتن این فرض، اطلاعات محتواهایی مانند یک کتاب، ارسال یک تصویر با فرمت JPEG بر روی اینترنت و یا هر مورد دیگری قابل اندازه‌گیری است. انتروپی شانون نشان می‌دهد که چگونه بدون از دست دادن محتوا، می‌توان آن را فشرده‌سازی کرد.
استفاده‌ی مدرن: نتابج حاصل از اندازه گیری‌های انتروپی شانون، منجر به شکل‌گیری مرکز اصلی شبکه‌های ارتباطی شد.
۱۶. الگوی لجستیک برای رشد جمعیت
مفهوم: این الگو نشان می‌دهد که رشد جمعیت یک گونه محدود به منابع حیاتی است. نکته‌ی مهمی که در مورد این تابع وجود دارد، این است که پاسخ‌های آن می‌تواند به آشوب منجر شود و پاسخ‌های بی‌نهایت به دست بیایند.
تاریخچه: در سال ۱۹۷۵ “رابرت می” نخستین فردی بود که این مدل را در ارتباط با رشد جمعیت معرفی کرد.
اهمیت: با توسعه‌ی فرضیه‌ی آشوب، دیدگاه ما نسبتا به این‌گونه مسائل کاملا تغییر پیدا کرد و باعث شد که در راه حل آنها به صورت سیستم‌های طبیعی عمل شود.
تئوری آشوب برای خیلی از ما شناخته شده است و مثال کلاسیک آن را می‌توان وضعیت آب و هوا دانست. به این ترتیب که حرکت بال پروانه در یک قاره می‌تواند باعث بروز طوفان در قاره‌ی دیگر شود.
کاربردهای مدرن: از این الگو برای مدل کردن زلزله و شرایط آب و هوایی استفاده می‌شود.
۱۷. مدل بلک- شولز
مفهوم: قراردادها، مرسوم‌ترین ابزارهای مالی محسوب می‌شوند. از این‌رو با افزایش تقاضا برای این ابزار مالی، مسئله‌ی قیمت‌گذاری قراردادها جایگاه بسیار مهمی در اقتصاد دارد. ارائه‌ی مدل بلک-شولز در سال ۱۹۷۳، معادلات دیفرانسیل جزئی را بیش از پیش در زمینه‌ی اقتصاد مورد توجه قرار داد. بنابراین برای تعیین قیمت این قراردادها نیاز به روشی ساده و دقیق برای حل این معادلات دیفرانسیل است.
تاریخچه: این معادله توسط “فیشر بلک” و “میرن شولز” مطرح شد و توسط “رابرت مرتون” توسعه پیدا کرد. بعدها جایزه‌ی نوبل این کشف به هر سه نفر اهدا شد. هر چند که در زمان اهدای جایزه، دو سال از فوت فیشر بلک گذشته بود.
اهمیت: این مدل، هم اکنون توانسته است که بازار مشتقات چند تریلیون دلاری را برپا کند. البته اختلاف نظرهایی وجود دارد که استفاده از این معادله، باعث ایجاد بحران‌های مالی نیز شده است. در واقع این معادله، مفروضاتی دارد که در بازارهای مالی واقعی صادق نیستند.
کاربردهای مدرن: حتی بعد از وقوع بحران‌های مالی، باز هم از این معادله برای قیمت‌گذاری مشتقات استفاده می‌شود.
BMI یا همان شاخص توده بدنی مقیاس خوبی برای اندازه‌گیری سلامتی افراد است که می‌تواند بهتر از وزن نشان‌دهنده چاقی، لاغری و اضافه‌وزن شما باشد.
بالا بودن BMI بدن می‌تواند افراد را در خطر بسیاری از بیماری‌ها از جمله چاقی، فشار خون، دیابت، افسردگی، بیماری‌های قلبی عروقی و سرطان قرار دهد.
BMI بالا می‌تواند حافظه بلندمدت و کوتاه‌مدت شما را تحت‌الشعاع قرار دهد و سبب شود شما نتوانید وقایع گذشته را به یاد آورید یا به بیان دیگر حواس‌پرت شوید. بنابر تحقیقی که در مجله روانشناسی شناختی انجام شد نشان داد که بالا بودن شاخص توده بدنی می‌تواند به عملکرد شناختی مغز آسیب برساند.
این مطالعه نشان داد که جوانان و افراد میان‌سال که اضافه‌وزن دارند نسبت به سایر افراد که BMI نرمالی دارند حافظه ضعیف‌تری دارند. این تحقیق نشان داده است که افرادی که اضافه وزن دارند به طور کلی در به یاد آوردن و توجه به جزئیات رویدادهای گذشته عملکردی ضعیف دارند. این اختلال در به یاد آوردن شامل به خاطر آوردن وعده‌های غذایی نیز می‌شود.
BMI بین ۱۴٫۹ تا ۱۸٫۵ نرمال است و بیش از این بالا و خطرناک در نظر گرفته می‌شود. میزان شاخص توده بدنی علاوه بر تعیین سلامت بدن می‌تواند سلامت مغز را نیز تعیین کند.
نتیجه تحقیقات جدید نشان می‌دهد که ظرفیت حافظه مغز انسان احتمالا ده برابر بیشتر از میزانی است که پیش از این تصور میشد و به ۱ پتابایت یا یک میلیون گیگابایت می‌رسد.
به گزارش ساینس الرت، محققان موسسه مطالعات بیولوژیک Salk در کالیفرنیا دریافته‌اند که ظرفیت حافظه انسان ۱۰ برابر بیشتر از میزانی است که بیش از این تصور میشد و به اندازه کل اطلاعات شبکه جهانی اینترنت می‌رسد. این مسئله یک کشف مهم در عصب‌شناسی یا نوروساینس به حساب می‌آید. در این تخقیقات، محققان به بازسازی مغز موش پرداخته و به کشف مهم و باور نکردنی درباره سیناپس‌ها دست پیدا کرده‌اند. سیناپس یک ساختار زیستی در پایانهٔ آکسون‌ها است که از راه آن یک سلول عصبی پیام خود را به دندریت یک نورون دیگر یا یاخته ماهیچه‌ای یا یک غده می‌فرستد.
در بازسازی مغز موش و هیپوکمپوس که مرکز یادگیری و حافظه مغز است محققان متوجه کشف عیجبی شدند که سیناپس‌ها که اتصال میان نورون‌ها را تشکیل می‌دهند در ۱۰ درصد موارد دو برابر می‌شود. مغز انسان حاوی حدود شصت و هشت میلیارد نورون است که هر کدام توانایی ارتباط و تأثیر روی تعداد زیادی نورون دیگر را دارد. مکانیسم مؤثر و کارآمدی نیاز است تا ارتباط بین این تعداد نجومی از نورون‌ها را برقرار کند. این ارتباط با استفاده از سیناپس صورت می‌گیرد. راشاتودی گزارش داده که در این تحقیقات مشخص شده که هر سیناپس قابلیت ذخیره ۴/۷ بیت از اطلاعات را دارد و بر این اساس حافظه مغز انسان ۱ پتابایت یا معادل ۱,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰ بایت تخمین زده شده است.
یک متخصص تغذیه با اشاره به اینکه خوردن سیرابی به حفظ سلامتی بدن کمک می‌کند، گفت: مصرف سیرابی جهت جلوگیری از ریزش مو و ابتلا به سرطان موثر است.
مرتضی صفوی در گفت‌وگو با فارس، با اشاره به اینکه سیرابی یکی از قسمت‌های معده نشخوارکنندگان است، گفت:
معده این جانوران شامل ۴ قسمت سیرابی، شیردان، هزارلا و نگاری بوده که خوردن سیرابی برای سلامتی بدن توصیه می‌شود.
وی افزود:
مصرف غذایی سیرابی در هند و پاکستان همچون ایران متداول بوده و در مقایسه با گوشت، پروتئین آن بیشتر است همچنین آمینواسیدهای ضروری بدن با خوردن سیرابی تأمین می‌شود.
این متخصص تغذیه با اشاره به اینکه مصرف ۱۰۰ گرم سیرابی ۸ درصد نیاز بدن به کلسیم را رفع می‌کند، گفت:
همچنین مصرف این میزان سیرابی حاوی ۷ گرم پروتئین و ۴ گرم چربی است.
صفوی ادامه داد:
آهن سیرابی همچون گوشت قرمز برای رفع کم‌خونی مناسب است و هر ۱۰۰ گرم سیرابی ۵ میلی‌گرم آهن دارد همچنین سلنیوم موجود در سیرابی آنتی‌اکسیدان مناسبی برای بدن دارد که سبب جلوگیری از ابتلا به سرطان می‌شود.
وی با تأکید بر اینکه در صورت افزایش کلسترول در بدن گرفتگی عروق ایجاد می‌شود، گفت:
کلسترول موجود در سیرابی به دلیل اینکه چربی پایینی دارد مثل گوشت قرمز خطر‌آفرین نیست و می‌توان گفت کلسترول سیرابی از گوشت گاو و گوسفند و مرغ کمتر است.
این متخصص تغذیه با اشاره به اینکه دو سوم کلسترول خون را بدن می‌سازد و یک سوم از غذا حاصل می‌شود، گفت:
اگر کلسترول دریافتی زیاد باشد این تنظیم خودکار در بدن وجود دارد که خود بدن کمتر این کلسترول را بسازد ولی زمانی که افراد کلسترول خیلی بالا از طریق مصرف بعضی از غذا همچون مایونز و انواع سس چرب داشته باشند دیگر بدن قادر به این تنظیم نیست.
وی به عنصر روی موجود در سیرابی اشاره کرد و گفت:
این مسئله نیز سبب بلندی قد، پرپشتی مو شده و مانع ریزش موی سر می‌شود و در واقع ۱۰۰ گرم سیرابی ۱۱ درصد نیاز روزانه بدن را به روی تأمین می‌کند.
این مسئله برای تولید اسپرم، افزایش حس چشایی، بویایی و تقویت سیستم ایمنی بدن حائز اهمیت است.
صفوی گفت:
سیرابی همچنین حاوی انواع ویتامین‌ها شامل ویتامین B1 ،B2 ،B6 ،B12 بوده و ویتامین A آن نیز زیاد است.
بنابراین خوردن آن برای افراد و حفظ سلامتی حائز اهمیت است البته باید توجه کرد که سیرابی را باید قبل از پخت به خوبی بشوییم و از نظر بهداشتی نسبت به تمیزی آن مطمئن شویم.
این متخصص تغذیه بیان داشت:
۱۰۰ گرم سیرابی ۱۳۰ کالری دارد و نسبت به آجیل و قند کالری آن کمتر بوده بنابراین مصرف آن مناسب است.
وی در پایان در رابطه با پرزهای سیرابی گفت:
خوردن این پرزها در صورتی که به خوبی شسته شده باشند، مشکلی ندارد فقط افراد باید توجه داشته باشند که برای مصرف سیرابی بهتر است آن را با آب لیمو سرو کنند تا جذب آهن آن افزایش یابد.
عکاسان پیشرو همواره به دنبال تجربه کردن دنیاها و قلمروهای تازه‌ای در حوزه‌ی عکاسی هستند. این که این کار تا چه حد سخت و زمان بر است برای این گروه حائز اهمیت نبوده و با شور و شوق هدف‌های خود را جستجو می‌کنند. این بار به سراغ عکاسی آمده‌ایم که تفاوت روز و شب را دست مایه کار خود قرار داده و تصاویری شگفت انگیز و تماشایی خلق کرده است.
اِستفن ویلکس (Stephen Wilkes): عکاس آمریکایی مطرح که بیشتر به دلیل مجموعه تصاویر خود از مکان‌های متروکی همچون جزیرهی اِلیس (Ellis Island) و کارخانه‌ی فولاد بتلهم (Bethlehem )، به شهرت رسیده است. کارهای او در مجلات معتبری همچون وَنیتی فِر(Vanity Fair) و مجله‌ی نیویورک تایمز به چاپ رسیده است.
این مجموعه‌ی دیدنی که در ادامه به تماشای گوشه‌ای از آن خواهیم نشست، از سری عکس‌های از شب تا روز استفن ویلکس انتخاب شده‌اند. هر تصویر نیازمند صرف ماه‌ها وقت و طیف گسترده‌ای از ویرایش و تغییرات جزئی بوده تا چنین نتایج قابل توجه و ارزشمندی را به بار آورد. مجموعه‌ای که با حال و هوای تماشایی خود، دست کم ارزش یک بار مشاهده را دارد. در صورت تمایل می‌توانید با مراجعه به منبع این مطلب، دیگر تصاویر این سری و نیز دیگر کارهای ارائه شده از سوی این عکاس خوش ذوق را ملاحظه کنید.
در فیلم “لوسی” که با تازگی ساخته شده، اسکارلت ژوهانسون در نقش دختری ظاهر می‌شود که می‌تواند برخلاف انسان‌های عادی که تنها ده درصد از توان مغز خود را به کار می‌گیرند، از درصد بالاتری فعالیت مغزی بهره بگیرد و به مرور قدرت‌های فرابشری پیدا کند. اما واقعیت این است که ما در حقیقت از صد در صد تمام مغز خود استفاده می‌کنیم!
مشخص نیست که افسانه‌ی استفاده‌ی بشر از ده درصد مغزش چگونه پدید آمده؛ عده‌ای آن را به نقل قولی اشتباه از آلبرت انیشتین مرتبط می‌کنند. عده‌ای نیز آن را برخاسته از این بیانیه‌ی ویلیام جیمز در سال ۱۹۰۸ می‌دانند که گفته بود: «ما تنها از بخش کوچکی از منابع ذهنی و فیزیکی خود استفاده می‌کنیم». در هر حال ما مدتی است که عدم صحت این گفته‌ها را می‌دانیم.
جان هنلی، یک نورولوژیست در کلینیک مایو می‌گوید که انسان‌ها در طول مدت شبانه‌روز، از صد در صد مغز خود استفاده می‌کنند. در هر حال در فیلم “لوسی” مرگان فریمن که نقش یک دانشمند شناخته‌شده را بازی می‌کند به گسترش افسانه‌ی “ده درصد” می‌پردازد. زمانی که لوسی به یک جابجا کننده‌ی مواد تبدیل می شود و بسته‌ای حاوی مواد مخدر که برای منتقل کردن درون شکم خود قرار داده پاره می‌شود، متوجه می‌شود که قادر است در آن لحظه از درصد بالاتری از مغز خود استفاده نماید و بدین شکل کاراکتر او در فیلم تغییر ماهیت می‌دهد.
حتی زمانی که مغز ما با آسیب مواجه می‌شود و زندگی را بر ما دشوار می‌کند، معمولا تنها بخش اندکی از آن با مشکل روبرو شده است. برای نمونه، یک سکته‌ی مغزی تنها بخش کوچکی از مغز را با مشکل مواجه می‌کند اما همین بخش کوچک زندگی شخص را برای همیشه با مشکل مواجه می‌نماید. بنابراین از نظر فیزیولوژی آدمی همیشه تمام مغز خود را به فعالیت وا می‌دارد. حتی زمانی که ما در خواب به سر می‌بریم، مغز ما در سطح بالایی همچنان فعال باقی می‌ماند که در این حالت می‌توان به بخش‌هایی از مغز دسترسی یافت که از حضور آنها بی‌اطلاع هستیم. بخش‌هایی نظیر نواحی تفکر سطح بالا مثل کرتکس پیشانی.
در نهایت رابین بوید در نشریه‌ی علمی آمریکا می‌نویسد که اگرچه این افسانه حقیقت نداشته و ما از تمام مغز خود استفاده می‌کنیم، اما مسلما این ده درصد در خصوص میزان درک ما از فعالیت‌های مغز صادق است.
مقدار انرژی گرمایی که زمین در تنها ۱ ساعت از خورشید دریافت می‌کند، از تمامی انرژی که ما انسان‌ها در طول یک سال مصرف می‌کنیم، بیشتر است. دقیقاً به همین دلیل است که شرکت‌هایی چون گوگل یا IKEA، با قوایی بی‌سابقه وارد صنعت پنل‌های خورشیدی شده‌اند.
انرژی خورشیدی پاک و فراوان و از همه مهمتر رایگان است؛ بر خلاف سوخت‌های فسیلی تمام نمی‌شود، به طبیعت آسیبی نمی‌زند و مشکلی هم برای خرید و فروشش وجود ندارد. پس چرا نباید به آن اهمیت بدهیم؟ شاید بد نباشد به عنوان نخستین گام، ببینیم که انرژی خورشیدی واقعاً چیست و چطور می‌شود آن را از طریق سازه‌های ساخت بشر، ذخیره کرد و مورد استفاده قرار داد.
تابش‌های گرم خورشیدی، چگونه به وجود می‌آیند؟
اگر حالات ماده را به چهار نوع جامد، مایع، گاز و پلاسما تقسیم کنیم، ستاره‌ی خورشید از نظر حالت در دسته‌ی چهارم یعنی پلاسما قرار می‌گیرد. یعنی گازهای تشکیل‌دهنده‌ی آن چنان داغ و پرانرژی‌اند که از نظر ساختاری، به یون تبدیل شده‌اند. از نظر شیمیایی، سه چهارم جرم خورشید را هیدروژن و باقی‌مانده‌ی آن را هلیم و چند گاز دیگر (مانند اکسیژن، کربن و نئون) تشکیل می‌دهند.
اساس کار تولید گرما در خورشید، بر پایه‌ی واکنش‌های همجوشی هسته‌ای است؛ دانشی که در حال حاضر، امکان پیاده‌سازی آن در زمین وجود ندارد. وقتی هیدروژن و هلیم در یکدیگر جوش می‌خورند، بر اساس فرمول مشهور فیزیکدان نامی، آلبرت انیشتین، یعنی E=MC^2، از تبدیل جرم به انرژی، مقدار زیادی گرما به صورت تابش، به اطراف پراکنده می‌شود؛ خلاء حاکم بر فضا را می‌پیماید و به اجرام اطراف، از جمله زمین می‌رسد.
چگونه انرژی خورشید را جمع‌آوری می‌کنیم؟
در بحث استفاده از انرژی خورشیدی، دو راهکار داریم: AV و PV AV سرواژه‌ی انگلیسی “active solar” است و به جمع‌آوری انرژی از راه استفاده از پنل‌های خورشیدی یا مولدهای ترموالکتریک، گفته می‌شود. به این پنل‌های خورشیدی، پنل‌های فوتوولتائیک نیز گفته می‌شوند.
PV که مخفف “passive solar” است، ما را به طراحی خانه و ساختمان، به گونه‌ای که بیشترین استفاده را از تابش‌های خورشید ببریم، دعوت می‌کند. ایجاد محیط‌های نورگیر یا استفاده از پنجره‌های بزرگ در این حیطه قرار دارد.
پنل‌های خورشیدی چگونه کار می‌کنند؟
برای استفاده از انرژی خورشید و تبدیل آن به سایر صورت‌های انرژی، راهکار های زیادی پیشنهاد شده است. اوایل امسال بود که در مقاله‌ای، چند مورد از روش‌های کاربردی که توسط متخصصین دانشگاه هاروارد به آزمایش گذاشته شدند، را شرح دادیم. اختراعاتی چون دیودهای فروسرخ، دیودهای بالستیک یا مولدهای حرارتی که هر یک با مشکلاتی رو به رو بودند. در نهایت به این نتیجه رسیدیم که در حال حاضر، بهتر است تمرکز خود را بر صفحات پوشیده شده با سلول‌های خورشیدی معطوف کنیم.
این صفحات از اثر فوتوالکتریک، بهره می‌برند (بله درست حدس زدید، شاهکاری دیگر از انیشتین، نظریه‌ای که در سال ۱۹۲۱، جایزه‌ی نوبل فیزیک را برای او به ارمغان آورد. جالب است که او هیچگاه جایزهای برای نظریه نسبیت دریافت نکرد!). این پنل‌ها از مواد نیمه هادی درست می‌شوند و وقتی فوتون‌های نور (که دارای انرژی هستند) به این مواد برخورد می‌کنند، باعث جداسازی الکترون و به وجود آمدن جریان الکتریکی، می‌شوند. مقدار جریان ایجاد شده، به کارایی و کیفیت ساخت پنل بستگی دارد. مدل‌های تجاری رایج، تقریباً حدود ۲۰ درصد نور دریافتی را به انرژی تبدیل می‌کنند؛ در حالی که نمونه‌های خاص و گرانی که NASA در ماهواره‌هایش استفاده می‌کند، بازدهی ۴۰ درصدی دارند.
البته چند وقت پیش خبر رسید که IBM موفق به تولید نوعی گیرنده‌ی حرارتی شده که با متمرکز ساختن پرتوهای نور در مرکز یک دیش آینه نشان، با کارایی بیشتری، تا ۲۰۰۰ برابر روش‌های فعلی، انرژی تابشی خورشید را ذخیره می‌کند که البته این طرح هنوز تا تولید انبوه و تجاری، فاصله‌ی زیادی دارد.
به هرحال، تحقیقات هنوز ادامه دارد و خبرهای خوش و نویدهای پیشرفت، گاه و بیگاه از راه می‌رسند.
چرا باید به سراغ انرژی خورشیدی برویم؟
در قطب جنوب و مناطق یخ زده آلاسکا، عذر مردم برای چشم‌پوشی از این منبع خدادادی پذیرفتنی است؛ اما در مناطقی که در ۶ ماه سال، از آفتابی گرم و سوزان بهره می‌برند(!) عدم استفاده از آن، اسراف نعمت‌های خداوندی است و توجیهی ندارد. در آمریکا، دولت تصمیم گرفته تا با کاهش مالیات بر خرید پنل‌های خورشیدی در ایالت‌های گرمسیری، شهروندان را به خرید آنها ترغیب کند. در برخی کشورها مانند استرالیا، صدها مزرعه بزرگ خورشیدی راه‌اندازی شده است. حتی بر روی سقف کاخ سفید، مقر سران ایالات متحده هم، پنل‌های خورشیدی نصب شده تا برق وسایل روشنایی را فراهم کنند.
شرکت‌های بزرگ مانند گوگل یا اپل که به علت داشتن کاربران میلیونی و ترافیک بسیار سنگین اینترنتی، ناگزیرند هزینه‌های زیادی را برای تأمین انرژی مورد نیاز دیتاسنترهای عظیم‌شان خرج کنند، روی به انرژی‌های پاک و ارزان مانند انرژی خورشیدی آورده‌اند و با تأسیس مزرعه‌هایی از پنل‌های خورشیدی، برق مصرفی‌شان را تأمین می‌کنند. مانند دیتاسنتر بزرگ اپل در منطقه مِیدن در صحرای نوادا. (البته گاهی هم این شرکت‌ها برای فرار از هزینه‌های سرمایش و خنک‌سازی دیتاسنترها، به مناطق قطبی پناه می‌برند)
حتی سعی می‌شود خانه‌های مدرن، به گونه‌ای ساخته شوند که بخشی از انرژی مورد نیاز وسایل منزل، با کمک انرژی خورشید تأمین شود. صنعت هواپیما‌سازی هم دارد اندک اندک به استفاده از این گرمای رایگان روی می‌آورد. مانند شرکت Solar Impulse که ادعا می‌کند می‌تواند هواپیمایی ۲۲۶۸ کیلوگرمی را را با کمک ۱۷۰۰۰ سلول خورشیدی، به پرواز درآورد؛ هواپیمایی که قادر است فاصله میان اقیانوس آرام تا اقیانوس اطلس را ۵ روزه بپیماید.
با همه گیر شدن خودروهای الکتریکی، می‌توان با استفاده از انرژی خورشید، وسایل نقلیه را شارژ کرد و برای همیشه از بنزین و آلودگی هوای ناشی از آن رهایی یافت. در آمریکا پروژه‌ای با سرمایه‌ی ۱ میلیون دلاری کلید خورده که قرار است بخش‌هایی به مساحت ۷۵۰۰۰ کیلومتر مربع از جاده‌های این کشور را با سلول‌های ۶ ضلعی و بسیار مقاوم خورشیدی بپوشاند و برق خانه‌های بسیاری را از این راه تأمین کند.
راه‌اندازی تجهیزات اولیه ممکن است هزینه داشته باشد؛ اما در دراز مدت، این هزینه‌ها جبران می‌شوند؛ چه از نظر مادی، و چه از نظر معنوی که همان حفظ و نگه‌داری از محیط زیست باشد. یکی از پیشگامان این تجارت در آمریکا، گوگل است که طیف وسیعی از محصولات خود را وارد بازار این کشور کرده.
بر اساس گزارشی، شهروندان در آمریکا می‌توانند با نصب صفحات خورشیدی، ۸۴ دلار در ماه و در نهایت ۲۰۱۶۰ دلار در طول ۲۰ سال پس‌انداز کنند. به هر حال، با توجه به منابع محدود سوخت‌های فسیلی، بشر مجبور خواهد شد که به منابع دیگر تولید انرژی روی بیاورد. اگر نیم نگاهی به آینده داشته باشیم، می‌بینیم که گزینه‌ای جز انرژی‌های پاک نخواهیم داشت. زیرا چه به دانش همجوشی هسته‌ای برسیم چه نرسیم، سوخت‌های هسته‌ای هم روزی تمام خواهند شد.
در این زمان، چه چیزهایی در خطر قرار دارند؟
سوزاندن سوخت‌های فسیلی برای تولید انرژی، باعث افزایش دمای زمین و هوای اطراف آن می‌شود. این گرمای اضافه می‌تواند صدمات بسیاری به وجود آورد. می‌تواند شرایط اقلیمی را تحت‌تأثیر قرار داده و باعث ناهنجاری‌های آب و هوایی شود. مثلاً در نقطه‌ای خشکسالی شود و در جایی دیگر طوفان‌های خسارت‌بار روی دهد؛ در حالی که در ناحیه‌ای دیگر به علت بارندگی‌های شدید و بی‌سابقه، سیل و طغیان راه افتاده است.
می‌تواند باعث ذوب‌شدن یخ‌ها و یخچال‌های قطبی شود که اثرات آن به صورت تغییر در میزان دسترسی مردم به آب شیرین و آب مورد نیاز برای کشاورزی، افزایش سطح آب دریاها، پیشرفت خط ساحلی به سمت خشکی و حذف بعضی از جزایر از صفحه‌ی زمین نمایان می‌شود.
دوده‌ی حاصل از سوختن سوخت‌هایی چون نفت و گازوئیل، باعث اسیدی شدن باران و آسیب به محصولات کشاورزی و سازه‌های ساختمانی مرمری و همچنین آثار ارزشمند باستانی می‌شود.
با اسیدی‌شدن آب اقیانوس‌ها، ساحل‌های مرجانی که زیست‌گاه هزاران جانور آبزی است، از بین می‌رود و میزان اکسیژن مورد نیاز برای بقای آنان به شدت پایین می‌آید. در نهایت ممکن است تأثیراتی هم بر کیفیت غذای انسان‌ها به وجود آید.
اصلاً چرا راه دور برویم؛ انرژی گران است! گران است و هر ماه بخش قابل توجهی از درآمد خانواده را به خود اختصاص می‌دهد (این امر در اکثر کشورهای جهان، خصوصاً اروپا و آمریکای شمالی صادق است)
پس چرا هنوز منتظریم؟
با این‌همه که گفتیم، هنوز موانعی سر راه است که نه تقصیر من است، نه شما. هنوز امکان تهیه صفحات خورشیدی برای همه وجود ندارد و قیمت آنها هم برای شهروندان سطح متوسط خیلی از کشورها، بالا است. در کشورهای پیشرفته، برخی هنوز به امکانات موجود اعتماد ندارند و منتظرند تا صفحات خورشیدی از نظر کارایی و راندمان، توانایی‌های بیشتری بدست آورند. برخی هم مثل همیشه، بدنبال بهترین نسبت کارایی به قیمت‌اند و بی‌توجه به وضعیت نگران‌کننده‌ای که خانه‌ی بزرگ ما، یعنی زمین را تهدید می‌کند.
برای فراگیر‌شدن استفاده از این پنل‌ها، باید آنها را بیش از پیش بهینه کرد و بهای‌شان را کاهش داد؛ همچنین میزان تولید را بالاتر برد تا بتوان دایره‌ی توزیع را بزرگ‌تر کرد. بهرحال وقتی بین یک انگیزه‌ی معنوی و محدودیت‌های مادی گیر بیافتیم، مانند همین موضوع، راهی جز تولید گازهای گلخانه‌ای بیشتر نداریم تا زمانی‌که شرایط بهتر شود.
اما در سطوح کلان که امکان اختصاص بودجه‌ی بیشتری داریم، حیف است که این منابع سرشار و ارزان را نادیده بگیریم. بیش از دو سوم خاک ایران را مناطق بیابانی و نیمه بیابانی تشکیل می‌دهند که حداقل در ۶ ماه سال، آفتاب با قدرتی بی‌نظیری بر آنها می‌تابد. احداث توربین‌های بادی در مناطق مستعد، کاری قابل تقدیر است که تا کنون انجام گرفته؛ پس می‌توان مقصد بعدی را ایستگاه خورشیدی در نظر گرفت.
