Franks_barber_chairs-980x360

<h3>نظرية المجموعات تنجو بأعجوبة</h3>
لنفترض أنك تمشي في مواجهة محل الحلاق يومًا ما، ثم رأيت لافتة تقول: «هل تحلق لنفسك؟!، إن لم تكن تحلق لنفسك، تعال وسوف أحلق لك! أنا هنا لأحلق لأي شخص لا يحلق لنفسه، وليس لأي شخص آخر».

هذا يبدو عادلًا بما فيه الكفاية، وبسيطًا إلى حد ما، حتى تسأل نفسك السؤال التالي: هل الحلاق يحلق لنفسه؟

إذا فعل، فهذا غير جائز، لأنه لا يحلق للرجال الذين يحلقون لأنفسهم، ولكنه لو كان لا يحلق لنفسه، فلابد أن يفعل، لأنه يحلق للرجال الذين لا يحلقون لأنفسهم... وهلم جرا.

كلا الاحتمالين يؤديان إلى التناقض.
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
هذه هي مفارقة الحلاق، التي اكتشفها عالم الرياضيات، الفيلسوف والرافض لتأدية الخدمة العسكرية «برتراند راسل- Bertrand Russel »، في بداية القرن العشرين.

كما ذُكِر، الأمر يبدو بسيطًا، قد تعتقد أن القليل من التفكير سيهديك طريقة حل الموضوع.

في أسوأ الأحوال، يمكنك أن تقول فقط «حسنًا، شرط الحلاق غير مناسب، عليه إذًا أن يقرر لمن سيحلق بطريقة مختلفة».

لكن في الحقيقة، فإنه عند صياغة المشكلة في صورة ما يسمى بنظرية المجموعات «الساذجة»، فقد كشفت مفارقة الحلاق مشكلة ضخمة، وغيرت بالكامل من اتجاهات الرياضيات في القرن العشرين.

في نظرية المجموعة الساذجة، المجموعة هي مجرد جمع من الأشياء التي تحقق شرطًا ما، ويٌعتَقَد أنه لكل شرط مصوغ بشكل واضح توجد مجموعة، ألا وهي مجموعة الأشياء التي تحقق ذلك الشرط.
<h4>إليك بعض المجموعات:</h4>
<ul>
 	<li>مجموعة كل الدراجات النارية الحمراء.</li>
 	<li>مجموعة كل الأعداد الصحيحة الأكبر من الصفر.</li>
 	<li>مجموعة كل الموز الأزرق، التي هي مجرد مجموعة فارغة!</li>
</ul>
بعض المجموعات لا تنتمي لذاتها (أي ليست عضوًا في ذاتها)، على سبيل المثال، مجموعة كل الدراجات النارية الحمراء.

لكن هناك بعض المجموعات التي تنتمي لذاتها، على سبيل المثال، مجموعة كل ما هو ليس دراجات نارية.

الآن ماذا عن مجموعة من جميع المجموعات التي لا تنتمي لأنفسها (ليست أعضاء أنفسهم)؟
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
<h2>هل تنتمي لنفسها أم لا (هل هو عضو في ذاته أم لا)؟</h2>
إذا كانت تنتمي لذاتها، فهي ليست كذلك، وإذا لم تكن تنتمي لذاتها، لذا فهي تنتمي لذاتها.

تماما مثل الحلاق الذي يحلق لنفسه، ولكن لا ينبغي له، وبالتالي لا يحلق لنفسه، وبالتالي لابد أن يحلق لنفسه!

حتى الآن ندرك أن مفارقة حلاق راسل تعني أن هناك تناقضًا في قلب نظرية المجموعات الساذجة.

أي أن هناك حالة (س) تصبح هي ونفيها (نفي س) صحيحة.

الحالة الخاص هنا هي «مجموعة كل المجموعات التي ليست أعضاء أنفسهم (لا تنتمي لذاتها) و تحتوي نفسها».

ولكن بمجرد أن يكون لديك تناقض، يمكنك إثبات أي شيء تريد، فقط باستخدام قواعد الاستنباط المنطقية!
<h3>هكذا ستسير الامور:</h3>
<ol>
 	<li>إذا كان (س) صحيحًا، و(ص) هو أي حالة آخرى، فإن (س) أو (ص) صحيح تمامًا.</li>
 	<li>وبما أن (نفي س) صحيح أيضًا، فإن (نفي س) أو (ص) أو (س) صحيح كذلك.</li>
 	<li>لذلك فإن (ص) صحيح، أيًا ما كانت حالته.</li>
</ol>
أثارت المفارقة احتمالات مخيفة أن الرياضيات كلها تقوم على أسس هشة، وأنه لا يمكن الوثوق بأي دليل.

في جوهرها، المشكلة أن بحسب نظرية المجموعات الساذجة، يمكن استخدام أي شرط متماسك لتحديد مجموعة.
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
في حالة مفارقة الحلاق، فإن الشرط هو «يحلق لنفسه»، ولكن مجموعة كل الرجال الذين يحلقون لأنفسهم لا يمكن بناؤها، على الرغم من أن حالة تبدو واضحة بما فيه الكفاية، لأننا لا نستطيع أن نقرر ما إذا كان ينبغي أن يكون الحلاق داخل أو خارج المجموعة.

وكلاهما يؤدي إلى تناقضات.

لقد تركزت محاولات إيجاد طرق للالتفاف حول المفارقة على تقييد أنواع المجموعات المسموح بها.

اقترح راسل نفسه «نظرية الأنواع» التي يتم ترتيب الجمل فيها بشكل هرمي.

في أدنى مستوى جمل عن الأفراد.

في المستوى التالي جمل حول مجموعات من الأفراد.

في المستوى التالي، جمل حول مجموعات من مجموعات من الأفراد، وهلم جرا.

وهذا يتجنب الحديث عن مجموعة كل المجموعات التي ليست أعضاء في أنفسها (لا تنتمي لأنفسها)، لأن جزأي الجملة من أنواع مختلفة ، أي على مستويات مختلفة.

و لكي نُكَوِّن فلسفة مُرضية، علينا أن نكون قادرين على قول لماذا لا يسمح بخلط المستويات.

على سبيل المثال، ليس صحيحًا أن خاصية كون الشيء أحمر هي في حد ذاتها حمراء، هذه بالتأكيد عبارة خاطئة، أكثر من كونها جملة بلا معنى.

وفي المقابل هناك خصائص يبدو من المنطقي تطبيقها على نفسها، فنظرية الأنواع لا تسمح بجملة مثل: «من اللطيف أن تكون لطيفًا»، ولكنها في الحقيقة جملة منطقية تمامًا.
<h2>الهروب من مفارقة الحلاق وإنقاذ نظرية المجموعات</h2>
لهذا السبب وأسباب أخرى، فإن الهروب الأكثر تفضيلًا من مفارقة راسل هو ما يسمى «مسلمة زيرميلو – فرينكل - Zermelo-Fraenkel axiomatisation » لنظرية المجموعات.
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
<div class="custom-ads-5-6">تقيد هذه المسلمة الفرضية الخاصة بنظرية المجموعات الساذجة، وهي أنه لو أعطيت شرطًا ما، يمكنك دائمًا خلق مجموعة من خلال جمع العناصر التي تتبع هذا الشرط بدقة.</div>
<div>بدلًا من ذلك، تبدأ مع كيانات فردية، وخلق مجموعات منها، ثم العمل تصاعديًا.</div>
<div>وهذا يعني أنك لا يجب أن تفترض وجود مجموعة كل المجموعات، مما يعني أن ليس عليك محاولة تقسيم تلك المجموعات إلى المجموعات التي تحتوي على نفسها (تنتمي إلى نفسها) وتلك التي لا تنتمي لنفسها.</div>
لديك فقط القدرة على تخليق هذا التقسيم لعناصر أي مجموعة معينة، والتي تكونت من كيانات فردية من خلال مجموعة من الخطوات.

ولكي ننتهي بملاحظة هزلية، إذا كان راسل كان على دراية بالتحيز الجنسي الذي يحمله في ثنايا لغته على أيامه، فربما غير ذلك مسار الرياضيات في القرن العشرين؛ هنالك حل سهل لمفارقة الحلاق، والتي لا تتطلب التطرق إلى حلول معقدة.

فقط لو فكر في جعل الحلاق امرأة!

<hr />

<ul>
 	<li><a href="https://plus.maths.org/content/mathematical-mysteries-barbers-paradox" target="_blank" rel="noopener noreferrer">المصدر</a></li>
</ul>

مفارقة الحلاق: المفارقة التي كادت تهدم نظرية المجموعات والرياضيات الحديثة

The-Double3-e1458292069605

هذا ما تفعله الفوتونات أيضًا إلى جانب الإلكترونات.

ويعتقد أسطورة الفيزياء روجر بنروز أنه عرف أخيرًا لماذا لا يمكننا نحن تحقيق ذلك.

أبدى السير روجر بنروز، الفارس الملكيّ وأستاذ كرسيّ الرّياضيات بجامعة أوكسفورد والكاتب المثير للجدل والمثقف الموسوعيّ قلقه حول احتماليّة سحب سيّارته المصطفّة في مكان مؤقت بجانب معهد أكسفورد للرّياضيات، حيث يلتقي محرّر هذا المقال للمرّة الأولى.

لذلك قبل أن يجلس لمناقشة حلّه لأحد أكبر ألغاز الفيزياء، قام من مكانه بضع مرّات للتّأكد من أنّ السيارة لا تزال في مكانها، كان يتحرّك بسرعة مثيرة للإعجاب بالنّسبة لرجل في عمر الثالثة والسّبعين.

يودّ بنروز لو كان بمقدوره التّواجد في مكانين بنفس الوقت: هنا في قاعة المؤتمرات الفارغة أثناء إجراء هذه المقابلة وخارجًا في مطر الخريف البارد.

هذا مستحيل، وهنا تكمن المسألة الغامضة التي تستحوذ عقل بنروز.

قبل قرابة 80 عامًا، اكتشف العلماء إمكانية التواجد في موقعين مختلفين في لحظةٍ زمنيّةٍ واحدة، على الأقل بالنّسبة لذرّة أو جسيم دون ذرّي، كالإلكترون.

تحكمُ مثلَ هذه الأجسام الصّغيرة مجموعة من القوانين الفيزيائيّة المعروفة باسم ميكانيكا الكمّ.
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
في نطاق حجم كهذا، يتواجد كلّ شيء من المادة والطّاقة في حالة ضبابيّة من التّدفق، ممّا يسمح لها باحتلال لا مجرّد موقعين فقط ولكن عدد لا حصر له من المواقع في وقت واحد.

لكنّ العالم الذي نراه يتبع مجموعة مختلفة تمامًا من القواعد، بطبيعة الحال: لدينا جامعة أكسفورد واحدة فقط، وسيارة واحدة فقط، وبنروز واحد ما يستعصي على التّفسير هو: لماذا يبدو الكون منقسمًا إلى هذين الواقعين المنفصلين اللذين لا يمكن التّوفيق بينهما؟

إذا كان كلّ شيء في الكون مصنوع من أجزاء كموميّة، أي تخضع لقوانين ميكانيكا الكمّ، فلماذا لا نرى آثار الكمّ في الحياة اليوميّة؟

لماذا لا يمكن لبنروز، المصنوع من الجسيمات الكموميّة، أن يتواجد هنا وهناك، وفي كلّ مكان يختاره في الآن ذاته؟

يجدُ العديد من الفيزيائيين هذه المسألة محيّرة إلى درجة يتجاهلونها معها تمامًا، ويركزون جهودهم بدلًا من ذلك حول ما يعتبرونه قابلًا للتّحقق في نظريّاتهم.

تقوم معادلات ميكانيكا الكمّ بعمل رائع يصف سلوك الجزيئات في محيط الذّرّة، والتّفاعلات النّووية الّتي تجعل الشّمس تشع ضوءها، والعمليات الكيميائيّة التي تحرك البيولوجيا.
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
ولكنّ هذا ليس كافيًا بالنّسبة لبنروز الذي يقول: «ميكانيكا الكمّ تعطينا تنبؤات رائعة وتأكيدات تجريبيّة للسيناريوهات المتعلّقة بالأحجام الصّغيرة، ولكنّها في المقاييس العاديّة لا تعني شيئًا. إذا كان مجرّد إتباع المعادلات يحدث هذه الفوضى؛ فعلينا أن نسأل: ما الذي يحرّك هذا العالم؟»

إذا كان الجواب الّذي يمتلكه بنروز صحيحًا، سيؤدي بنا إلى نظرية الكمّ الأولى التي ستنطبق على البشر انطباقها على الجسيمات.

يعتقد بنروز أنّه حدّد السرّ الذي يحافظ على جنّيّ الكمّ مختبئًا في العالم الذّرّيّ، السّرّ الذي كان أمامنا طوال الوقت: الجاذبيّة.

حسب اعتقاده غير المألوف هذا، يرى بنروز أنّ القوّة نفسها التي تبقينا متّصلين بالأرض تبقينا أيضًا منغلقين في واقع يكون فيه كلّ شيء مرتّبًا، ويخضغ كلّ ما فيه لوحدة معيّنة، ولحسن الحظّ وسوئه أيضًا فإنّها تجعلنا متجذّرين في مكان واحد.

وبصرف النظر عن الإحباط النّاتج عن عدم القدرة على التّواجد في عدّة أماكن معًا بشكل متزامن، بنروز بحدّ ذاته مؤهّل ليكون ظاهرةً كموميّة؛ يبدو فعلًا أنّ هناك العديد من بنروز، تصادف فقط أنّهم جميعًا يشغلون الجسم ذاته.

لدينا الفيزيائي روجر، الذي سُمّي فارسًا عام 1994 لمساهماته في العلوم، من بينها جهوده الرائدة للتوفيق بين نظرية ألبرت أينشتاين النّسبيّة العامّة وميكانيكا الكمّ، ولدينا أيضًا بنروز الذي ألهم م. س. إيشر لإنتاج أشهر أعماله، وهو فنان تشكيلي هولندي اشتهر بغرابة أعماله، لدينا بنروز عالم الأعصاب، الذي وضع نظريّة مثيرة للجدل تربط الوعي بعمليّات الكمّ في الدّماغ، وبنروز المؤلف، الذي كتب مؤخرًا مجلدًا من 1049 صفحة أسماه «الطّريق إلى الواقع: الدّليل الكامل لقوانين الكون».
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
إنّها سيرة مثيرة للإعجاب لشخص رسب أحد الأعوام في المدرسة الابتدائيّة لأنّه لم يتمكّن من إتقان الحساب!

بدأ إيمان بنروز يتزعزع بينما كان طالبًا للدّراسات العليا في كامبريدج.

وجاءت اللحّظة الحاسمة خلال إحدى محاضرات بول ديراك، أحد مفكّري ميكانيكا الكمّ الأوائل.

«كان يتحدث عن مبدأ التّراكب superposition الذي يمكن للأشياء بموجبه التّواجد في مكانين في نفس الوقت. ولكي يوضّح لنا المسألة، كسر حينها قطعة من الطباشير إلى قسمين ثم حاول أن يشرح لماذا لا يمكننا معاينة ظاهرة التّراكب في الحياة الحقيقية. شرد ذهني لفترة وجيزة، لأنّني لم أسمع شرحه!».

يقول نروز ضاحكًا: «ولكن عندما فكرت في ذلك، أنا لست متأكدًا إذا كان ينبغي التساؤل، لماذا لا نرى الأشياء في مكانين في وقت واحد على أساس ميكانيكا الكمّ الحالية. إنّها مشكلة كبيرة. هذا ما أقلقني منذ ذلك الحين».
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
أكثر ما في هذه المسألة جنونًا هو أنّ قدرة الجزيئات على التواجد في مكانين في وقت واحد ليست مجرد تجريد نظري، إنّما جانب حقيقي جدًا لكيفية عمل العالم دون الذّرّيّ، وقد جرى تأكيده تجريبيًا عدّة مرّات.

تأتي أوضح تمظهرات هذه المسألة من إحدى تجارب الفيزياء الكلاسيكية التي تُدعى تجربة الشقّ المزدوج.

<hr />

<ul>
 	<li><span style="color: #000080;"><a href="http://discovermagazine.com/2005/jun/cover" target="_blank" rel="noopener noreferrer">المصدر</a></span></li>
</ul>

إذا كان الإلكترون قادرًا على التواجد في مكانين في الوقت ذاته، لماذا لا يمكننا نحن أن نفعل ذلك؟

1202-moon

يبدو النفط جيد جدًا للبشرية – إذا استبعدنا كل الحروب والصراعات واستعباد المستهلك وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون - فلقد عزز من وتيرة التنمية العالمية بسرعة فائقة، ولكن النفط محدود – فهو من المصادر غير القابلة للتجديد – وهذا يعني أنه سوف ينفد في النهاية.

ومما يجعل قضية الطاقة البديلة القضية الأهم والمركزية صراع البشرية طوال الوقت، ومن المتوقع أن بعض الأفكار البديلة ستنير العالم قريبًا مثل ميثانول نبات الثمام العصوي والديزيل الحيوي والرياح والطاقة الشمسية.

ولكن بعض العقبات الخاصة بكل فكرة من هذه الأفكار لازالت تحول دون إنتاج الطاقة من هذه المصادر بشكل واسع؛ لذا يستمر الباحثون بالنظر حولنا لعلهم يجدون طرقًا جديدة ليمدوا كوكبنا بالطاقة.

يجري بعض الباحثين بحثهم خلف كوكبنا إلى السماء ليلًا، فلقد اتضح أن هناك طريقة أننا يمكن أن تولد الكهرباء من القمر - وذلك بفضل المد والجزر الذي سببتهما جاذبية القمر الذي تتأثر به محيطات الأرض - فالأرض معلقة بين الشمس والقمر، فيبدو القمر بالنسبة للشمس كقزم، ولكن القمر أقرب بكثير إلى الأرض - حوالي 239000 ميلًا، مقارنة بمسافة 93 مليون ميلًا بين الشمس والأرض.

وعندما يتعلق الأمر بحركة المد والجزر هنا على الأرض فالقرب يتفوق على الحجم: القمر يمارس أكثر من ضعف قوة جاذبية الشمس على الأرض «المصدر: مكتب البحوث البحرية».
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
ولو إعتبرنا أن الماء الموجود على الأرض يمثل غلاف واحد مطاطي يغطي الكوكب، حينما يسحب القمر هذا الغلاف باتجاهه فانه يتمدد ليصبح أكثر نحافة ويتمدد على جانبيه، إن هذا يشبه تورمًا ويصبح الجذر أعلى، وبالتالي يصبح هذا الغلاف المائي أكثر نحافة في القمة وفي القاع، وهي المناطق التي يحدث فيها أقل جذر، وعلى الرغم من أن سحب القمر ثابت، فإن دوران الأرض على محورها هو الذي يسبب مناطق مختلفة للمد والجزر من العلو والانخفاض.

ولأنه يمكن التنبؤ بالمد والجزر على الأرض فإن بعض المناطق على الأرض يتم مدها بالطاقة بواسطة المد والجذر.

تسحب جاذبية القمر جسيمات الماء مما يخلق المد والجزر، وفي المقابل، هذه الحركة تخلق طاقة حركية يحملها الماء

للتوضيح: أي شيء يتحرك لديه طاقة حركية - سواء كان رياح أو كرة تتدحرج إلى أسفل تل - فلقد تمكن البشر من إلتقاط الطاقة الحركية من خلال طواحين الهواء ويحاول الباحثون الاستفادة من قوى المد والجزر من خلال تصميم مماثل لطاحونة الهواء.
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
التوربينات «تحت مائية» أو «المد والجزر» هي طريقة مبسطة لفهم التكنولوجيا المتطورة للطاقة، هي في الأساس طواحين الهواء مثبتة على قاع المحيط أو مجرى النهر، تدور الشفرات التي رٌتبت مثل مروحة الطائرة عن طريق التيار المائي الذي ينتجه المد والجزر، ثم تعلق هذه التوربينات على علبة تروس موصلة ميكانيكًا بمولد كهربائي، وفي النهاية تنتج الكهرباء التي تحملها الكابلات – أسلاك توصيل فائقة الضخامة - إلى الشاطئ بمجرد توصيلها بشبكة كهربائية، ويمكن توزيع الكهرباء على المستهلك «المصدر: نيوساينتيست».

على الرغم من أن التوربينات «تحت مائية» شديدة الشبه بطواحين الهواء، لكنها تتفوق ببعض المزايا على أبناء عمومتها فوق الأرض.

طواحين الهواء تتطلب قطعة أرض وخاصة مزارع الرياح – تجمع العشرات أومئات من طواحين الهواء، فلقد أصبح مستقبل استخدام الأراضي (كيفية تطوير الأرض وما تستخدمه) موضوعًا رئيسيًا للنقاش، مع 6 مليارات شخص على هذا الكوكب والعدد في زيادة، المساحات الخالية على الأرض أصبحت بمثابة مكافأة، ليس فقط للسكن، ولكن لإنتاج المحاصيل وأكثر من ذلك؛ فإنً التوربينات تحت مائية تتغلب على هذه المشكلة.

ميزة أخرى لالتقاط الطاقة التحت مائية هي أن المياه عالية الكثافة، فالمياه هي أكثر كثافة من الهواء، مما يعني أن نفس الكمية من الطاقة يمكن أن تنتج عن طريق التوربينات التحت مائية كطاحونة هوائية، ولكن بسرعات أبطأ ومن مساحات أقل، فبينما لا يمكن التنبؤ بكمية الرياح التي تمر فوق أي منطقة معينة من الأرض، يمكن الاعتماد على الطاقة الحركية لمناطق المد والجزر، وأيضًا يمكن التنبؤ بالتدفق بحيث يتم التعبير عن منطقة معينة بكمية كيلووات من الكهرباء التي يمكن أن تنتجها التوربينات في هذه المساحة.
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
لقد درس العلماء كمية طاقة المد والجزر في بركة ماء خلال فترات شهرية، حيث أن هناك نوعان من القياسات الرئيسية: متوسط سرعة ذروة الربيع الذي هو أعلى سرعة لحركة المد والجزر والتي يمكن العثور عليه في منطقة خلال شهر يناير، والنوع الثاني هو متوسط الدورة الدنيا وهو أدنى نقطة في سرعة المد والجزر في شهر في نفس المنطقة «المصدر: كربون ترثت».

يمكن أن تساعد هذه القياسات في تحديد أكبر وأقل سرعات المد والجزر تقريبا في بركة ماء خلال شهر.

إلى جانب المد والجزر، هناك خصائص أخرى تؤثر على سرعة الماء، فتحدد كيفية تحرك المياه، التضاريس المحيطة – مثلًا -، هل المنطقة صخرية أو رملية؟ ضيق منطقة المد والجزر أو وسعها يمكن أن تؤثر أيضا على سرعة الماء؛ فالقناة الضيقة تركز حركة المياه، مما يتسبب في تسريع الماء.

يمكن أن تؤخذ في الاعتبار حركة المد والجزر وخصائص المسطحات المائية على الورق، ولكن ليس حتى يتم إجراء اختبارات في العالم الحقيقي أن الفهم الفعلي لتأثير التوربينات المدية يمكن أن بيدأ، فنظريًا يمكن الأخذ في الاعتبار تأثير حركة المد والجذر وخصائص المسطحات المائية، ولكن الاختبارات الحقيقة في العالم الواقعي هي التي يمكن أن تجعلنا نفهم تأثير التوربينات.

باحثو علوم الماء لديهم طرق جيدة للسيطرة على حركة المياه في مناطق المد والجزر، لكن بعض العوامل لا تزال غير معروفة، إذ يخشى بعض الباحثين من أن البشر قد يدفعون تكنولوجيا التوربينات التحت مائية بسرعة كبيرة دون فهم كامل للأثر المحتمل للمد والجزر « المصدر: روتش»

<strong>ماذا سيحدث عندما ترتكز الكثير من التوربينات التحت مائية في مناطق المد والجزر؟</strong>

حينما لا يكون متاحًا إنتاج طاقة أو تكون هذه التوربينات قد دٌمرت، يمكن في هذه الحالة التقاطها ونقلها إلى استخدامات أخرى، مثل تلببية الاحتياجات الكهربائية، ولكن تذكر أن الطاقة الحركية التي تم إلتقاطها من المحيط لإنتاج الطاقة الكهربية كانت تخدم البيئة المائية – ربما بطريقة لم نفهمها تمامًا بعد.

أحد الأسباب التي تجعلنا نخشى الإنتقال إلى إنتاج طاقة توربينات المد والجزر بسرعة كبيرة هي أنها تكنولوجيا جذابة؛ فالتوربينات تحت المائية لا تنتج أي انبعاثات من ثاني أكسيد الكربون«CO2» تكنولوجيا حميدة

إن إنتاج طاقة التوربينيات بدائي، ببساطة التقاط بعض الطاقة الحركية التي وجدت في حركة المد والجزر وتحويلها إلى كهرباء.
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
هناك القليل من البيانات حول تأثير التوربينات التحت مائية على النظم الإيكولوجية البحرية، فيمكن لريش التربينة التي تدور بسرعة أن تحول مجموعة أسماك إلى كتلة من الصمغ بضربة واحدة، لكن الخبر السعيد لعشاق الأسماك في الوقت الحاضر أن التوربينات التحت مائية تدور ببطء – قد تدور مجموعة واحدة بسرعة تتراوج بين 10 إلى 20 لفة في الدقيقة «المصدر: نيوساينتيست» التوربينات التي تتحرك مسافة قدمين في الثانية لا تشكل الكثير من التهديد على الأسماك، ولكن ماذا عن توربينات الجيل التالي التي قد تدور بمعدل أسرع؟

إن عدم فهم التأثير البيئي للتوربينات يمر بطريقتين أيضا، فلا تزال هناك أسئلة حول نوع تأثير البيئة المائية على التكنولوجيا، وعلى سبيل المثال، هل يتراكم البرنقيل – طحالب الماء المالح - على التوربينات أوالعضو الدوار؟ هل سيؤدي ذلك إلى إبطائها أو حتى إيقافها؟

وللإجابة على هذه الأسئلة، تم إنشاء مشاريع تجريبية للتوربينات التحت مائية في جميع أنحاء العالم، فقد تم إنتاج الكهرباء لأول مرة في الجزء السفلي من قناة (كفالسوند - Kvalsund) في النرويج تتميز هذا التوربينات بشفرات طولها 33 قدمًا تدور بمعدل 7 دورات في الدقيقة وتقع على ارتفاع 66 قدمًا تقريبًا عند أعلى نقطة تحت سطح الماء، وفي سبتمبر 2003 تم توصيل مولد التوربينات بالشبكة الكهربائية لها في قرية «مرفيست» المحلية، والتي تنتج التوربينة الواحدة فيها 700 ألف كيلوواط / ساعة سنويًا، وتوفر الطاقة لمتوسط 35 منزلًا في المنطقة «المصدر: روتش».

وهناك مجموعة أخرى تقيم تأثير التوربينات على الحياة المائية، فقد نشرت شركة «فيردانت باور» خمسة توربينات بقدرة 35 كيلووات مع معدات لمراقبة الحياة المائية المحيطة بها، ويتم الكشف عن الأسماك وتعقبها في غضون 54 قدمًا (18 مترًا) من المعدات، ثم تٌسجل البيانات، وحتى الآن، لم ترتطم الأسماك بالتوربينات «المصدر: فيردانت».

وتشارك «فيردانت» أيضًا في مشروع في (نهر إيست – East River) في نيويورك، حيث تم تركيب ستة من توربينات المد والجزر ، وتنتج تلك 35 كيلووات في قناة مع التيارات التي تتدفق بمعدل يصل إلى 4 عقدة (حوالي 4.6 ميلاً في الساعة)، وتقوم التوربينات الست حاليا بإنتاج الكهرباء التي تعمل على تغذية محل بقالة ومرآب للسيارات في مكان قريب، وتخطط «فيردانت» لإضافة المزيد من التوربينات إلى القناة، والتي ينبغي أن تنتج ما يكفي من الكهرباء لتشغيل 4000 منزلًا «المصدر: بوبيولار ميكانيكس».

وتدرس المملكة المتحدة أيضًا إمكانية إنتاج الكهرباء من التوربينات المغمورة بالمياه، وقد زرعت شركة التوربينات البحرية الحالية توربينة مزدوجة ومدفوعة إلى أرضية بحر الشمال قبالة ساحل أيرلندا، إن هذه التوربينات ضخمة؛ فطول كل شفرة عبارة عن 60 قدمًا. وكلما دارت، انتجت 1.2 ميجاوات من الكهرباء «المصدر: نيوساينتيست».

<hr />

<ul>
 	<li>ترجمة: مصطفى العدوي</li>
 	<li>تدقيق: أحمد عبد القادر</li>
 	<li>تحرير : رغدة عاصي</li>
 	<li><a href="http://science.howstuffworks.com/moon-generate-electricity.htm" target="_blank" rel="noopener">المصدر</a></li>
</ul>

كيف يمكن توليد الكهرباء من القمر؟

mih_fig-3_cloudsao-search_crewarrives_1024

لسنوات ظلت ناسا تعلن عن نيتها إرسال بشر إلى سطح المريخ، ولا تفتأ تقدّم خططًا للذهاب هناك.

لسوء الحظ وعلى الرغم من ذلك، أعلن وليام ج. جيرستنماير (William H. Gerstenmaier) رئيس رحلات الفضاء المأهولة بوكالة ناسا، أن الوكالة لا يمكنها تحقيق هدف المريخ من واقع الميزانية الحالية.

صرح جيرستنماير، وذلك خلال اجتماع الدفع الذي عقده المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والملاحة الفضائية يوم الأربعاء: «لا أستطيع تحديد تاريخ لهبوط البشر على سطح المريخ، والسبب في الحقيقة هو مستويات الميزانية التي زادت فقط بنسبة 2%، وبالتالي ليس لدينا النظم المتاحة لسطح المريخ».

وأضاف: «وهذا الدخول ثم اختراق المجال الجوي ومن ثم الهبوط يمثل تحديًا كبيرًا لنا بالنسبة للمريخ».

في الأساس، فإن صاروخ (SLS) والمركبة أوريون تكلّف الوكالة كثيرًا.

ونتيجة لذلك، لم تتمكن ناسا حتى من البدء في تصميم المركبات للهبوط على سطح المريخ أو الصعود من على سطحه.

ستتوقف الخطوات القادمة لناسا على التمويل.
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
وأشار جيرستنماير إلى أن الوكالة قد تكون مهتمة ببعثة استكشاف القمر، وهي مهمة أكثر اتساعًا من الخطة الحالية لبناء بوابة الفضاء العميقة في مدار القمر.

وأكثر من كونها مجرد منصة انطلاق لمزيد من استكشاف الفضاء، يمكن للبوابة «دعم برنامج واسع لاستكشاف سطح القمر»، كما يقول جيرستنماير.

لحسن الحظ بالنسبة لأحلامنا بالهبوط على الكوكب الأحمر، إنها ليست حكرًا على ناسا.
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
إرسال بشر إلى المريخ هو مجهود جماعي.

وتقع وكالات مثل ناسا تحت رحمة المزاج السياسي والقيود المفروضة على الميزانية، لذلك هم بحاجة للقيام بمشاريعهم بأقصى قدر تسمح به الميزانية.

ويمثل التأثير على الشركات الخاصة أحد الطرق التي يمكن من خلالها تحقيق أقصى استفادة من الميزانية.
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
أعلن إيلون موسك (Elon Musk) هذا الشهر أنه قد يمكننا الحصول على تطوير جديد لمهمة (SpaceX) إلى المريخ في سبتمبر في المؤتمر الدولي للملاحة الفضائية (IAC) في أستراليا.

في الوقت الراهن وعلى الرغم من ذلك، حددت (SpaceX) الموعد النهائي لعام 2018 لبعثة المريخ غير المأهولة و 2025 لبعثة المأهولة.
<div class="custom-ads-5-6"><script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script><ins class="adsbygoogle ibis-ads-1256" style="display: inline-block;" data-ad-client="ca-pub-1014613170440504" data-ad-slot="7083709560"></ins><script>(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});</script></div>
وتخطط كل من بوينغ (Boeing) وبلو أوريجين (Blue Origin) أيضًا لوضع البشر على سطح المريخ.

وقد يتضح لنا أن لفظ «نحن» في تصريحات نائب الرئيس بينس حول وصول الولايات المتحدة الأمريكية إلى المريخ أن المقصود هو أمريكا الكبيرة «نحن»، وليس الحكومة أو وكالة ناسا.

<hr />

<ul>
 	<li>ترجمة: مصطفى العدوي</li>
 	<li>تدقيق: دانه أبو فرحة</li>
 	<li>تحرير: عيسى هزيم</li>
 	<li><a href="http://www.sciencealert.com/nasa-just-announced-they-can-t-afford-to-get-humans-to-mars" target="_blank" rel="noopener">المصدر</a></li>
</ul>

مصطفى العدوي

الأعمال

مفارقة الحلاق: المفارقة التي كادت تهدم نظرية المجموعات والرياضيات الحديثة

إذا كان الإلكترون قادرًا على التواجد في مكانين في الوقت ذاته، لماذا لا يمكننا نحن أن نفعل ذلك؟

كيف يمكن توليد الكهرباء من القمر؟

هل يمكننا إرسال بشر قريبًا إلى المريخ؟ ناسا تقلب الطاولة وتجيب