بایگانی دسته بندی ها: بینگ بنگ

چقدر می‌توانیم به حافظه خود اعتماد کنیم؟

بیگ بنگ: گاهی پیش می‌آید که افرادی در یک زمان و در یک مکان رویداد مشترکی را تجربه کرده‌اند، بعد از گذشت زمان روایت‌های متفاوتی از آن تجربۀ مشترک را بازگو می‌کنند. کدام روایت قابل اعتماد است؟ آیا مغز قادر به تغییر دادن اطلاعات ذخیره شده است؟ اصلا مغز چگونه اطلاعات را ذخیره می‌کند؟ این یکی از کلیدی‌ترین سوال‌هایی است که پژوهشگران علوم اعصاب در تلاش برای پیدا کردن جوابش هستند.

به گزارش بیگ بنگ، مغز انسان شبکه پیچیده ای از میلیاردها سلول عصبی یا نورون(neuron) است. نورون ها از طریق نواحی خاصی که سیناپس نامیده می‌شود، با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. در سیناپس‌ها  اطلاعات از طریق موادی به نام مولکوهای پیام‌رسان از یک نورون به نورون دیگر منتقل می‌شوند. برخی از پژوهشگران بر این باور هستند که اطلاعات در مغز از طریق تقویت سیناپس‌های موجود و یا تشکیل سیناپس‌های جدید ذخیره می‌شوند. اگر سیناپس را واحد ذخیره اطلاعات در مغز در نظر بگیریم، چه میزان اطلاعات از طریق یک سیناپس می‌تواند ذخیره شود؟

برای اینکه ظرفیت ذخیره‌سازی اطلاعات در مغز را بهتر درک کنیم، میتوانیم مغز را با کامپیوتر مقایسه کنیم. می‌دانیم که کوچکترین واحد حافظه در کامپیوتر یک “بیت” است که تنها دو مقدار صفر یا یک را می‌توان در آن ذخیره کرد. این در حالیست که بر اساس یافته‌های پژوهشگرانِ موسسه سالک، هر سیناپس توانایی ذخیره اطلاعات به ۲۶ حالت مختلف را دارد. به عبارت دیگر هر سیناپس معادل ۴٫۷ بیت داده را می‌تواند در خود ذخیره کند. به این ترتیب آن ها تخمین زده‌اند که مغز انسان توانایی ذخیره هزار ترابایت داده را دارد (۱)، چیزی در حدود ۲۰۰۰ برابر حافظه یک کامپیوتر خانگی یا میزان حافظه‌ای که برای ذخیره ۵۰۰ هزار ساعت فیلم با کیفیت بالا نیاز است!

باز‌سازی کامیپوتری محل تشکیل سیناپس‌ها در‌‌هامن هیپوکمپوس مغز (نواحی قرمز رنگ) به محققان موسسه سالک کمک کرد حجم اطلاعاتی که مغز می‌تواند ذخیره کند را تخمین بزنند.

اما اطلاعات مربوط به وقایع مختلف چگونه به صورت مجزا در مغز ذخیره می‌شوند؟ یکی از نظریه‌های مطرح در این زمینه که اولین بار در اوایل قرن بیستم ارائه شد، نظریه “رد عصبی” (Engram Theory) می‌باشد. بر اساس این نظریه، برای به خاطر سپردن هر رویدادی، شبکه خاصی از نورون ها فعال می‌شوند و اطلاعات مربوط به جزییات مختلف آن رویداد، مانند مکان و زمانی که رویداد رخ داده است، افراد و یا اشیائی که در زمان اتفاق رویداد حضور داشتند و غیره را ذخیره می‌کنند. حال اگر یکی از جزییات آن رویداد دوباره اتفاق بیفتد، مانند استشمام کردن یک بو، شنیدن یک صدا یا دیدن یک تصویر، کل شبکه سلولی دخیل در شکل گیری حافظه مربوط به آن رویداد فعال می‌گردد و در نتیجه ما می‌توانیم کل رویداد را به خاطر بیاوریم. البته اطلاعات به صورت رندوم در شبکه‌های سلولی مختلف در مغز ذخیره نشده‌اند بلکه نواحی خاصی از مغز هستند که وظیفه اصلی ذخیره‌سازی اطلاعات را به عهده دارند.

به عنوان مثال، “هیپوکمپوس” (Hippocampus)، یکی از مهم‌ترین مراکز شکل‌گیری حافظه کوتاه مدت در مغز است. جالب است بدانید که در اوسط قرن بیستم یک جراح مغز و اعصاب برای درمان تشنج ، بخش‌هایی از مغز بیمار خود از جمله هیپوکمپوس و نواحی اطراف آن را از مغز خارج کرد. با این جراحی، بیمار از تشنج نجات یافت اما دیگر قادر به تشکیل حافظه جدید نبود و نمی‌تواست هیچ کدام از وقایعی که در فاصله یک سال پیش از جراحی اتفاق افتاده بودند را به خاطر بیاورد. اما انواع دیگری از حافظه از جمله حافظه مربوط به فعالیت‌های فیزیکی مانند نحوه دوچرخه سواری کردن، آسیبی ندیده بودند (۲). شواهدی از این دست در طی سالیان نشان دادند که نه تنها نواحی خاصی از مغز در شکل گیری حافظه نقش دارند، بلکه نوع حافظه‌ای که در قسمت‌های مختلف مغز شکل می‌گیرد با یکدیگر متفاوت هستند.

در سال ۲۰۱۳، پروفسور تونگاوا و گروهش در موسسه فناوری ماساچوست، آزمایش جالبی را برای اثبات نظریه رد عصبی انجام دادند(۳). همان طور که گفته شد، بر اساس این نظریه، نورون‌هایی که هم‌زمان در هنگام اتفاق یک رویداد فعال می شوند، با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و اطلاعات مربوط به جزییات مختلف رویداد را ذخیره می‌کنند. آزمایشی که گروه پروفسور تونگاوا طراحی کرده بودند این بود که ابتدا موش‌هایی را در یک محیط جدید، محیط “الف”، قرار دادند و به موش‌ها اجازه دادند در این محیط حرکت کنند و کاملا محیط را به خاطر بسپارند. آن‌ها از یک تکنیک پیشرفته مولکولی استفاده کردند تا شبکه سلولی‌ای که مسئول به خاطر سپردن محیط “الف” بود را شناسایی کنند. روز بعد، آن‌ها موش ها را در یک محیط جدید دیگر، محیط “ب” قراد دادند. در این محیط آن‌ها به پای موش‌ها شوک الکتریکی وارد کردند و هم‌زمان با شوک الکتریکی، با استفاده از یک تکنولوژی پیشرفته مولکولی (۴)، نورون‌هایی را که اطلاعات مربوط به محیط “الف” را ذخیره کرده بودند، به صورت مصنوعی فعال کردند.

به این ترتیب موش‌ها در هنگام تجربه یک رویداد ناخوشایند در زمان حال(دریافت شوک الکتریکی)، “خاطره” اتفاقی که در گذشته رخ داده (بودن در محیط “الف”) را هم به یاد آوردند. در روزهای بعد، آن‌ها وقتی موش‌ها را در محیط “ب” قرار می‌دادند، مشاهده می‌کردند که موش‌ها نسبت به محیط “ب” شرطی شده بودند. به عبارت دیگر، محیط “ب” برای آن‌ها خاطره شوک الکتریکی را تداعی می‌کرد، در نتیجه موش‌ها می‌ترسیدند و بدون حرکت می‌ایستادند. قسمت جالب آزمایش اینجا بود که آن‌ها مشاهده کردند موش‌ها با قرار گرفتن در محیط “الف” هم خاطره شوک الکتریکی را به یاد آورده و واکنش ترس نشان می‌دادند. این در حالیست که آن‌ها هرگز در محیط “الف” شوک التریکی دریافت نکرده بودند. به این ترتیب گروه تونگاوا توانسته بودند خاطره رویدادی را که هرگز اتفاق نیفتاده بود در مغز موش‌ها به وجود بیاورند.

گروه تونگاوا توانستند سلول‌هایی که مسئول شکل‌گیری حافظه در قسمت هیپوکمپوس مغز موش هستند را شناسایی کنند (سلول‌های قرمز در تصویر). آن‌ها با فعال کردن مصنوعی این سلول‌ها در هنگام کسب یک تجربه جدید توانستند یک حافظه دروغین در مغز موش به وجود بیاورند

این تحقیقات و مطالعات مشابهی که بعد از آن انجام شدند علاوه بر تایید نظریه رد عصبی، یک یافته مهم دیگری را هم ارائه می‌دهند و آن توانایی مغز برای تغییر خاطره مربوط به گذشته با استفاده از اطلاعات جدیدی است که به مغز وارد می‌شود، به شرطی که دریافت اطلاعات جدید هم زمان با به یادآوردن خاطره مربوط به گذشته باشد. این “هم زمانی” در آزمایش بر روی حیوانات به صورت مصنوعی هماهنگ می‌شود. اما خیلی دور از ذهن نیست که چنین اتفاقی برای انسان‌ها به صورت طبیعی رخ دهد. پژوهشگران بر این باور هستند که با توجه به ظرفیت بالای مغز انسان برای بازنگری اطلاعات از طریق فرآیند‌هایی مانند “تخیل” و “رویا”، این امکان وجود دارد که اطلاعات ورودی جدید به مغز بتوانند “خاطره” مربوط به رویدادی در گذشته را تغییر دهند (۵). با توجه به اینکه چنین فرآیندی می‌تواند کاملا به صورت ناخودآگاه صورت بگیرد، حال شما بگویید ” چقدر می‌توانیم به حافظه خود اعتماد کنیم؟!”

نویسنده و ترجمه: زهره فارسی-محقق رشته علوم اعصاب، موسسه ماکس دلبروک- برلین

سایت علمی بیگ بنگ / منابع:

[۱] Bartol Jr, et al. eLIFE, 2015.

[۲] Scoville, W.B. and Milner, B. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 1957.

[۳] Ramirez et al. Science, 2013.

[۴] Pama et al. Psychol. 2013.

[۵] Tonegawa, et al. Neuron, 2015.

image_pdfimage_print

احتمالا قارۀ استرالیا بخشی از قاره آمریکا بوده است

به گزارش بیگ بنگ به نقل از ایسنا، اکنون، شواهد جدیدی در مورد چگونگی اتصال قطعات گوناگون “نونا” به یکدیگر وجود دارد. دانشمندان استرالیایی، سنگ‌هایی در ایالت “کوئینزلند” (Queensland)شمالی پیدا کرده‌اند که با سنگ‌های موجود در کانادا مطابقت دارد. این سنگ‌ها که نشانه‌های زمین‌شناسی‌شان‌ در هر جای دیگری از استرالیا قابل شناسایی نیست، نزدیک شهر کوچک “جورج‌تاون” (Georgetown) در حدود ۴۱۲ کیلومتری غرب شهر “کنز” (Cairns) استرالیا واقع شده است، کشف شدند. گفته می‌شود که این سنگ‌ها، بسیار شبیه به سنگ‌هایی هستند که در حال حاضر، در “سپر دوره پرکامبرین کانادا” کشف می‌شوند.

آدام نوردسون” (Adam Nordsvan)، دانشمند ارشد و دانشجوی دکترا در دانشگاه “کارتین” (Curtin) استرالیا می‌گوید: پژوهش ما نشان می‌دهد که حدود ۱٫۷ میلیارد سال پیش، هنگامی که شهر جورج‌تاون بخشی از آمریکای شمالی بود، سنگ‌های این شهر، در یک دریای عمیق رسوب کردند. سپس، حدود ۱۰۰ میلیون سال بعد، جورج‌تاون از آمریکای شمالی جدا شد و به منطقه “مونت ایسا” (Mount Isa)در استرالیای شمالی برخورد کرد. این اتفاق، بخش مهمی از سازمان‌دهی مجدد قاره‌ای جهانی بود که در آن، تقریبا همه قاره‌های روی زمین برای شکل‌گیری ابرقاره‌ای به نام “نونا”، به هم پیوستند.

باور کنونی این است که در حدود ۳۰۰ میلیون سال پیش وقتی “نونا” از هم گسیخت، منطقه جورج‌تاون به طور موقت به بقیه استرالیا متصل شد. این باور با نظریه موجود مبنی بر اینکه جورج‌تاون، بخشی از استرالیا بوده، در تضاد است. جزئیات بیشتر این پژوهش در مجلهGeology”  منتشر شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: newatlas.com

درک سرنوشت کیهان به کمک فانوس‌های کیهانی

بیگ بنگ: جستجو برای تعیین طبیعت ماده تاریک و انرژی تاریک منجر به کاربرد روش جدیدی برای نقشه‌کشی ساختارهای بزرگ در کیهان شده است. در این روش کهکشان‌های منتشر کنندۀ طیف خطی مورد بررسی قرار می‌گیرند، در این کهکشان‌ها گازهای داغ شده توسط ستارگان تازه شکل گرفته خطوط طیف نوری خاصی از خود منتشر می کنند.

به گزارش بیگ بنگ، به گفته سرپرست تیم تحقیق دکتر گنزالس-پرز: «کهکشان‌ها که همانند فانوس‌های کیهانی تکه‌های کوچکی از تاریخ کیهان را به ما نشان می دهند؛ به ما اطلاعاتی از تغییرات در ساختار فضا- زمان در کیهان می دهند. کهکشان‌هایی که شکل‌گیری ستارگان جدید در آنها به شدت صورت می گیرد اثر مشخصی در طیف نوری‌شان وجود دارد که منجر به تعیین فاصله دقیق آنها از ما می شود. همچنین از آنجایی که ستارگان جوان بسیار درخشان هستند این کهکشان‌ها می توانند از فواصل دور نیز قابل مشاهده باشند و این دو خصیصه باعث شده است تا کهکشان‌های منتشر کنندۀ طیف خطی معیارهایی عالی برای اندازه‌گیری فواصل کیهانی دوردست باشند.»

از آنجایی که تعداد نمونه‌های کهکشان‌های منتشر کنندۀ طیف خطی٬ کم و خصوصیاتشان نیز به خوبی شناخته شده نیست٬ مدل‌سازی کامپیوتری، تنها راه برای فهم همه فرآیندهای دخیل در شکل‌گیری و تکامل این کهکشان‌هاست. اخترشناسان از انستیتوی کیهان‌شناسی و گرانش دانشگاه پورتموث٬ مشخصات این کهکشان‌ها را از طریق شبیه سازیها در اَبَرکامپیوتر ملی دانشگاه دورهام کشف کردند. این شبیه سازیها متمرکز بود بر زمانی از تاریخچۀ کیهان که کیهان با برتری اثر جاذبه‌ای ماده، به کیهانی که اثر دافعه انرژی تاریک غلبه می یافت، تغییر می کرد. دانشمندان فهمیدند که بیشتر این کهکشانها در مراکز چاه‌های پتانسیل گرانشی با جرمی در حدود ۱۱ میلیارد برابر جرم خورشید ما٬ واقع هستند. بر اساس مدل‌های ریاضی کنونی٬ این کهکشان‌ها قابلیت ردیابی پتانسیل گرانشی زمینه را به شکلی متفاوت از سایر کهکشانها که جرم ستاره ای در آنها غالب است دارند.

دانشمندان سپس به مقایسه این نتایج با انتظاراتشان از ابزارهای نقشه‌برداری کیهانی SDSS-IV/eBOSS و DESI (که هدف هر دوی این ابزارها اندازه‌گیری اثر انرژی تاریک در انبساط کیهان است.) پرداختند. به گفته دکتر گنزالس-پرز: «این مقایسه فهم ما از تشکیل و تکامل کهکشان‌ها را بهبود خواهد بخشید و مدلی واقعی تر از مکانیزم‌های دخیل در تولید کهکشان‌های منتشر کنندۀ طیف خطی ایجاد خواهد کرد.»

انتظار می رود ابزار SDSS-IV/eBOSS اولین نتایج کیهان‌شناسی از این ردیابی‌ها را در تابستان آینده بدست آورد در حالی که ابزار DESI در سال ۲۰۱۹ میلادی با استفاده از کهکشان‌های منتشر کنندۀ طیف خطی به عنوان ردیاب‌های کیهانی، طیف ۳۵ میلیون کهکشان را اندازه‌گیری خواهد کرد که هشت برابر بیشتر از کهکشان‌های اندازه‌گیری شده توسط ابزار SDSS تاکنون است. در سال ۲۰۲۱ نیز ابزار Euclid طیف نوری ۵۰ میلیون کهکشان منتشر کنندۀ طیف خطی را جمع‌آوری خواهد کرد. انستیتوی کیهان‌شناسی و گرانش دانشگاه پورتموث، در هر دوی این مطالعات شرکت دارد.

ترجمه: دکتر مصطفی رحمانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencedaily.com

image_pdfimage_print

بررسی رابطۀ میان بهره هوشی و اتصال مغزی

بیگ بنگ: روشی ساده برای ترسیم سیم‌کشی مغز که «ترسیم شباهت ریخت سنجی» نام دارد، از وجود یک همبستگی میان اتصال نواحی مغزی فرد و بهره هوشی او حکایت دارد.

به گزارش بیگ بنگ، در سال‌های اخیر، دانشمندان تلاش گسترده‌ای برای ترسیم “اتصال مغزی” انجام داده‌اند تا چگونگی ارتباط آن با هوش انسان و اختلال‌‌های سلامت روانی را درک نمایند. اکنون «جیکوب سیتلیز» از دانشگاه کمبریج انگلیس و موسسه ملی سلامت آمریکا و همکارانش نشان دادند که تهیه نقشه‌ای از اتصال مغزی با تجزیه و تحلیل اسکن‌ مغزی مقدور است. در این راستا از اسکنر «تصوبرداری رزونانس مغناطیسی» یا MRI استفاده شد. سیتلیز بیان کرد: «ما رابطه روشنی میان نواحی مغزی بالا مرتبه و بهره هوشی فرد بدست آوردیم. تصور کنید که کانون‌های مغزی زمینه را برای جریان اطلاعات در پیرامون مغز مهیا می کند؛ هر چقدر اتصال‌ها قوی‌تر باشند، مغز عملکرد بهتری در پردازش اطلاعات خواهد داشت.»

در این مطالعه، محققان مغز ۲۹۶ داوطلب جوان را با همدیگر مقایسه کردند. نتایج آنها در گروهی از ۱۲۴ داوطلب مورد اعتبارسنجی قرار گرفت. آنان نشان دادند که اگر دو ناحیه از پروفایل‌های مشابهی برخوردار باشند، می توان گفت که شباهت ریخت‌سنجی دارند و یک شبکه به هم پیوسته تلقی می شوند. آنها این فرضیه را با استفاده از داده‌های MIR در گروهی متشکل از ۳۱ میمون تایید کردند و اتصال «استاندارد طلایی» در آن گونه از میمون‌ها را مقایسه نمودند. محققان با بهره‌گیری از شبکه شباهت ریخت‌سنجی(MSN)، توانستند نقشه‌ای تهیه کنند که چگونگی اتصال نواحی مغز را نشان می دهد.

محققان رابطه‌ای میان اتصال در “شبکه شباهت ریخت‌سنجی” در نواحی مغز و هوش پیدا کردند که این رابطه در انجام کارهای نسبتا پیچیده از قبیل حل مسئله و زبان نقش دارد. سیتلیز و همکارانش اعلام کردند: «اگرچه بهره هوشی شرکت‌کنندگان فرق می کرد، اما شبکه شباهت ریخت‌سنجی تقریبا ۴۰ درصد از این تغییر را شامل می شدند. شاید داده‌های چند الگویی و باکیفیتی که اسکنر فراهم می کند، بتوانند درصد بالاتری از تغییرات فردی را هم در بر بگیرند. البته ما نمی دانیم این تفاوت از کجا نشات می گیرد و چه عاملی باعث می شود بعضی از مغزها اتصال بیشتری در مقایسه با سایر مغزها داشته باشند؟ آیا ژنتیک در این کار دخیل است یا روش‌های آموزشی؟ این اتصال‌ها در طی دوره‌های رشد چگونه تحکیم بخشیده شده یا تضعیف می شوند؟»

پروفسور «اِد بالمور» محقق و نویسنده ارشد از دانشگاه کمبریج اظهار داشت: «این یافته می تواند ما را یک گام دیگر به درک هوش از اسکن مغزی نزدیکتر کند و ما از این پس فقط بر آزمون‌های بهره هوشی تکیه نخواهیم کرد. روش ترسیم جدید می تواند به ما در درک نحوه بروز علائم اختلال‌های روانی از قبیل اضطراب و افسردگی یا حتی اسکیزوفرنی از تفاوت‌های موجود در “اتصال‌ مغزی” کمک کند.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ cell منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sci-news.com

image_pdfimage_print

انسان‌ها برای فرار از آب و هوای خشک، از آفریقا مهاجرت کردند

بیگ بنگ: انسان‌های باستان در حدود ۶۰۰۰۰ سال قبل برای فرار از آب و هوای خشک، آفریقا را ترک کردند – این یافته با پیشنهادهای قبلی مبنی بر اینکه انسان‌ها قادر بودند آفریقا را ترک کنند زیرا آب و هوای مرطوبِ پس‌ از آن باعث می‌شد معمولاً از شاخ خشک‌شده آفریقا و خاورمیانه عبور کنند، متناقض است.

نقاشی‌های روی سنگ مربوط به قرون وسطی در غار ماندا گلی در کوهستان انندی، چاد، آفریقای مرکزی.

به گزارش بیگ بنگ، در حالی که انسان‌ها ممکن است پیش از این آفریقا را ترک کرده باشند، اما تحقیقات ژنتیکی نشان می‌دهد که مهاجرت اصلی از آفریقا احتمالاً بین ۵۵۰۰۰ تا ۷۰۰۰۰ سال قبل رخ داده است. به گفتۀ دکتر پتر دمنوکال از دانشگاه کلمبیا، «به مدتی طولانی پیشنهاد شده که مهاجرت از آفریقا به خاطر دوره‌های مرطوبی که راه‌های سرسبزی را به اوراسیا ایجاد کرده بود، آسان شده بود. به عبارت دیگر، آب و هوا مردم را بیرون برده بود. ممکن است مجبور شویم این مدل را به این مدل اصلاح کنیم که در آن مردم به دلیل شرایط نامساعد، تحت فشار قرار گرفتند.»

دکتر دمنوکال و همکارانش با تجزیه و تحلیل هسته رسوبی اقیانوس که از انتهای غربی خلیچ عدن، سومالیِ کنونی، به دست آمده بود، آب و هوای شاخ آفریقا تا ۲۰۰۰۰۰ سال قبل را بررسی کردند. نویسنده اصلی، دکتر جسیکا تیرنی از دانشگاه آریزونا، گفت: «همیشه در مورد اینکه تغییرات آب و هوا روی زمان خروج گونه‌های ما از آفریقا تاثیر داشته یا خیر، سوالی وجود داشته است. داده‌های ما نشان می‌دهد که وقتی بیشترِ گونه‌های ما آفریقا را ترک کردند، شمال شرقی آفریقا خشک بوه، نه مرطوب.»

این محققان لایه‌های رسوبی مواد شیمیایی به نام آلکنون‌ها، که از نوع خاصی از جلبک‌های دریایی ساخته شده است، را تجزیه و تحلیل کردند. دکتر تیرنی توضیح داد: «جلبک‌ها، ترکیب آلکنون‌ها را با توجه به دمای آب، تغییر می‌دهند. نسبت آلکنون‌های متفاوت نشان‌دهندۀ دمای سطح آب در زمانی که جلبک‌ها زنده بوده‌اند، می‌باشد و همچنین دماهای منطقه‌ای را نشان می دهد.»

این نویسندگان به منظور کشف الگوهای بارش باستانی منطقه از هسته رسوب، موم برگ باستانی که از گیاهانِ زمینی وارد اقیانوس وارد شده بود را تجزیه و تحلیل کردند. از آنجا که گیاهان ترکیب شیمیایی موم روی برگ‌های خود را با توجه به خشک یا مرطوب بودنِ آب و هوا تغییر می‌دهند، موم برگ از لایه‌های هسته رسوب، رکوردی از نوسانات گذشته در بارندگی را نشان می‌دهد. این تیم دریافتند که تقریباً ۷۰۰۰۰ سال پیش، آب و هوا در شاخ آفریقا از مرحلۀ مرطوب به نام «صحرای سبز» به آب و هوایی حتی خشک‌تر از آب و هوای فعلیِ این منطقه، تغییر یافت. این منطقه سردتر هم شد.

این دانشمندان گفتند: «ما دما و خشکیِ ۲۰۰۰۰۰ سال قبل در منطقۀ شاخ آفریقا را بازسازی کردیم. داده‌های ما نشان می‌دهد که شرایط گرم و مرطوب از ۱۲۰۰۰۰ تا ۹۰۰۰۰ سال قبل می‌توانسته موج‌های اولیۀ مهاجرت انسان به مشرق و عربستان را تسهیل کند؛ که شواهد سنگی و فسیلی هم از این نظر حمایت می‌کنند. با این حال، رویداد اولیۀ خروج از آفریقا، که توسط مطالعات ژنتیکی (۵۵۰۰۰-۶۵۰۰۰ سال قبل) محدود شده است، در طول دوره زمانی سرد و خشکی اتفاق افتاده است. این موضوع، رابطه آب و هوا و مهاجرت را پیچیده کرده است.» این مطالعه در نشریۀ Geology منتشر شده است.

ترجمه: زهرا جهانبانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sci-news.com

image_pdfimage_print

تب فضایی، دردسر جدید فضانوردان!

بیگ بنگ: نتایج یک پژوهشی جدید نشان می دهد در ماموریت‎های فضایی طولانی زمانی که فضانوردان در معرض شرایط بی‌وزنی قرار می‌گیرند، بدن آنها دچار نوعی تب فضایی شده و دمای آنها دستخوش تغییر می‌شود.

نوع نوع تب فضایی حتی زمانی که بدن فضانوردان در وضعیت استراحت قرار دارد نیز بروز می‌کند. اما این افزایش دما به یکباره رخ نمی‌دهد،‌ بلکه طی ماه‌ها اقامت در فضا و تطبیق بدن با شرایط خلاء ایجاد می‌شود. بدن فضانوردان پس از دو و نیم ماه اقامت در فضا، در زمان ورزش به ۴۰ درجه سانتیگراد می‌رسد و در زمان فعالیت‌های عادی و حتی استراحت دمای بدن آنها یک درجه بالاتر از ۳۷ درجه عادی است.

پژوهش محققان دانشگاه پزشکی چاریته در برلین نشان می دهد که وجود گرانش کم در فضا و بی وزنی ناشی از آن با افزایش حدود یک درجه سانتیگراد دمای بدن فضانوردان ارتباط دارد. این محققان با استفاده از حسگرهای فوق حساس که روی پیشانی نصب می‌شوند، توانستند دمای بدن ۱۱ فضانورد را در زمان‌های مختلف، پیش از آغاز سفر فضایی و در حین اقامتشان در ایستگاه فضایی اندازه‌گیری کنند.

آنها دریافتند دمای درونی بدن انسان در وضعیت خلاء با سرعت بیشتری نسبت به زمین افزایش پیدا می‌کند. این از آن رو است که محیط بی‌وزنی با فاکتورهای کلیدی تنظیم دمای بدن انسان در تعامل است، عواملی مانند گرمایی که بدن به محیط اطراف منتقل می‌کند و یا میزان عرقی که برای خنک شدن بدن ترشح می‌شود. برای مثال عرق بدن در فضا به کندی تبخیر می‌شود و این یعنی در زمان ورزش در فضا بدن بیش از اندازه داغ شده و تخلیه حرارت مازاد برای بدن به مشکلی بزرگ تبدیل می‌شود و این مشکلات می‌توانند در سفرهای طولانی‌تر فضایی،‌ برای مثال سفر به مریخ دردسرساز شوند.

به گفته دانشمندان، این وضعیت که ما آن را تب فضایی می خوانیم پیامدهای بالقوه ای در زمینه سلامت، رفاه و حمایت از فضانوردان در پروازهای فضایی طولانی مدت دارد. محققان خاطرنشان کردند که این پدیده همچنین تبعاتی برای تمدن های آینده فضایی و توانایی فرگشتی انسان برای سازگاری با تغییرات اقلیمی دارد. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Scientific Reports منتشر شده است.

image_pdfimage_print

فیزیکدانان: “زمان” می‌تواند به عقب حرکت کند!

بیگ بنگ: در حالی که همۀ ما زمان را پیکانی در حال حرکت رو به آینده می­دانیم، فیزیکدانان همواره با اثبات این مسئله مشکل داشتند. ممکن است یافتن سر نخ در ترکیبی از کلروفرم و اَستون عجیب به نظر برسد اما محققان این ترکیب را بکار بردند تا شرایطی ایجاد کنند که در آن، “زمان” می‌تواند به عقب حرکت کند.

به گزارش بیگ بنگ، این تحقیقات ما را به سفری برای دیدن دایناسورها نمی‌­برد اما ممکن است پاسخی برای این پرسش داشته باشد که چرا جهان ما در یک جادۀ یک طرفه گیر افتاده است. آزمایش اخیر توسط گروه بین­‌المللی از فیزیکدانان، با تمرکز بر اصلی صورت گرفت که ما برای توصیف زمان بکار می­ بریم: حرکت انرژی. به طور غریزی، “زمان” مفهومی بسیار ساده می‌­باشد. برای مثال، ما تنها می­ توانیم گذشته را به خاطر بسپاریم و نه آینده را.

اما وقتی ما مفاهیم را به قوانین ساده‌­ای تجزیه می­ کنیم، متوجه می­ شویم هیچ دلیل واضحی برای قرار گرفتن علت، قبل از معلول وجود ندارد. ما می­ توانیم در کوچکترین سطوح فرمولی برای حرکت و واکنش­‌های ذرات تعریف کرده و نتیجۀ مفیدی از آن حاصل کنیم. پس چرا زمان به عقب و جلو نمی­ رود؟ سرنخی در مفهومی با نام آنتروپی وجود دارد. در یک سامانه که انرژی به آن تزریق نمی­ شود، مانند کیهان، همه ­چیز تمایل به حرکت از نظم به بی­‌نظمی دارد؛ البته با استثنا قرار دادن سامانه­‌هایی در مقیاس بزرگ.

در قوانین ترمودینامیک، این مسئله بدین معنی است که شما نمی ­توانید یک جسم داغ را در یک اتاق سرد گذاشته و انتظار داشته باشید تا اتاق سردتر و سردتر شده و جسم داغتر شود. اشیاء داغ تمایل به سردشدن دارند. حتی اگر نتوان از این موضوع، پاسخی برای چرایی وجود زمان یافت، علم ترمودینامیک به ما سرنخی برای تحقیق بیشتر ارائه می­ دهد. آزمایشات بسیاری نشان دادند که حتی در سطح کوانتومی، رفتار عمومی ذرات به شرایط آغازین آنها بستگی دارد. به بیانی دیگر، ذرات به جلو حرکت می­ کنند. آیا محدودیتی برای این قانون وجود دارد؟ حداقل بر اساس نتایج این آزمایش می ­توان گفت ظاهرا بله.

تیم تحقیقاتی مولکول کلروفرم را مورد بررسی قرار دادند. کلروفرم مولکولی متشکل از یک اتم کربن متصل به یک اتم هیدروژن و ۳ اتم کلر می‌­باشد. محققان مولکول را در استون قرار داده،”اسپین” ذرات را دستکاری کرده و از میدان مغناطیسی قوی برای به خط­ ­کردن هسته­ اتم‌­های کربن و هیدروژن استفاده کردند. محققان هسته­ اتم­‌ها را گرم کردند. این کار امکان “گوش ­دادن” رفتار ذرات را برای آنها فراهم نمود. طبق قاعدۀ زمان، هسته­ اتم زمانی که گرم می­ شود باید حرکات تصادفی خود را به ذرات سردتر منتقل کرده تا دمای هر دو ذره یکی شود. این تغییر را می­ توان در سطح انرژی ذرات مشاهده نمود.

در شرایط معمولی، این اتفاق به وقوع می­ پیوندد. اما محققان استثنائی برای این موضوع یافتند که در آن ذرات با یکدیگر مرتبط بودند. این یعنی با توجه به وجود واکنش‌های قبلی، احتمالات مختلفی به یکدیگر گره خورده‌­اند؛ یعنی نسخه‌­ای خفیف­‌تر از درهم تنیدگی کوانتومی. ارتباط میان ذرات تفاوتی را در نحوه­ به اشتراک‌­گذاری انرژی میان طرفین ایجاد کرد. دمای ذرات هیدروژن گرم­ شده و ذرۀ کربن متصل به آن سردتر شد. به بیانی دیگر، این تحقیقات نسخۀ کوچکی از عقب­‌گرد زمان در جهان ما را نشان داد؛ البته از نوع ترمودینامیک.

تیم تحقیقاتی در این باره اظهار داشت: «ما شاهد جریان­ یافتن گرما از سامانۀ سرد به سامانه­ گرم بودیم.» این تحقیقات در پایگاه اینترنتی arxiv.org منتشر شده است و همین مسئله به ما نشان می­دهد که ما باید دقت لازم را در برداشتمان بکار ببریم. واضح بگوییم، این آزمایش در مقیاس بسیار کوچکی انجام­ شده است و به ما ماشین زمانی برای سفر به گذشته را نمی­دهد. اما به ما نشان می­‌دهد پیکان زمان همیشه مطلق نیست.

همچنین این آزمایش جزئیات امیدوارکننده‌­ای از همپوشانی مکانیک کوانتوم و ترمودینامیک فراهم می­ سازد که خود دنیایی جدید و هیجان­‌انگیز برای فیزیکدانان کنجکاو خواهد بود. این آزمایش بصورت عملی نشان می­ دهد که چگونه می ­توان گرما را با استفاده از فیزیک کوانتوم به شکلی غیرمعمول به جریان درآورد. ممکن است کاربردهای جالبی برای این موضوع یافت شود. اینکه چطور این مشاهدات از سامانه­‌های میکروسکوپی تا سامانه­‌ای مانند کیهان را در بر می­ گیرد را باید در آینده مورد بررسی قرار داد. در هر صورت، این مسئله می­تواند به فهم بهتر این مفهوم کمک کند که چرا ابعاد زمان در مسیری یک طرفه قرار دارند.

ترجمه: رضا کاظمی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

image_pdfimage_print

ادغام دو کهکشان از نگاه هابل

بیگ بنگ: در زمان برخورد کهکشان‌ها، ستارگان در کجا شکل می‌گیرند؟ برای درک این مسئله، اخترشناسان کهکشان ِ نزدیک NGC 2623 را با تلسکوپ هابل که قدرت تفکیک بالایی دارد، عکسبرداری کردند.

تحلیل این عکس و تصاویر دیگر هابل و همچنین تصاویر NGC 2623 که تلسکوپ فضایی اسپیتزر در طیف فروسرخ، تلسکوپ فضایی نیوتن در طیف پرتو ایکس و ماهواره گالکس در طیف فرابنفش گرفته‌اند، نشان می دهد که دو کهکشان مارپیچی درهم پیچ خورده‌اند و هسته‌های آنها به یک هستۀ کهکشانی فعال(AGN) تبدیل شده‌ است. تشکیل ستارگان در اطراف ِ هسته در نزدیکی مرکز این عکس برجسته و در طول دنباله‌های کشندی که در هر دو طرف ادامه پیدا کرده‌اند، در جریان است. همچنین در منطقۀ خارجی هسته در سمت چپ بالای عکس جایی‌ که خوشه‌های ستارگان آبی وجود دارند، این فرایند دیده می شود. ادغام کهکشانی می تواند صدها میلیون سال طول بکشد و کشمکش‌های گرانشی مخربی برجای بگذارد. این کهکشان که Arp 243 نیز نامیده می شود تقریبا ۵۰ هزار سال نوری وسعت دارد و در فاصلۀ تقریبی ۲۵۰ میلیون سال نوری از زمین و در صورت فلکی خرچنگ، قرار دارد. بازسازی کهکشان‌های اصلی و چگونگی ادغام ِ کهکشان‌ها اغلب چالش برانگیز است، اما برای درک چگونگی تکامل ِ کیهان اهمیت دارد.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: apod

image_pdfimage_print

اَبَرسازۀ بیگانه نمی‌تواند رفتار عجیب ستاره تَبی را توضیح دهد

بیگ بنگ: عجیب‌ترین و رازآلودترین ستاره جهان نام‌های متعددی دارد، اما یکی از بی‌باک‌ترین و با ابهت‌ترین آنها شاید به زودی بازنشسته شود. ستاره تَبی با عنوان KIC 8462852 نیز شناخته می‌شود، اما عده بسیاری آن را «ستاره اَبَرسازه بیگانه» نامگذاری کرده‌اند؛ این نامگذاری با عجیب‌ترین فرضیه‌ای که در صدد توضیح نورِ همیشه در جریان این ستاره می‌باشد، در ارتباط است.

به گزارش بیگ بنگ، اکنون، یکی از تازه‌ترین پژوهش‌ها درباره این کنجکاوی ِ گیج کننده فضایی نشان می دهد یقینا هیچ خبری از ابرسازه بیگانه نیست. «تابتا بویاجیان» اخترفیزیکدانی از دانشگاه ایالتی لوئیزیانا در شناسایی رفتار غیرعادی این ستاره در سال ۲۰۱۵ نقش ارزنده‌ای ایفا کرد. ستارۀ KIC 8462852 برای نخستین‌بار در قرن نوزدهم میلادی مشاهده شده و پس از بررسی‌های متعدد اخترشناسی دسته بندی شد. این ستاره در سال ۲۰۱۵ در مرکز توجهات قرار گرفت؛ یعنی زمانی که بویاجیان و همکارانش مورد بسیار عجیبی را گزارش دادند که در داده‌های حاصل از رصدخانه فضایی کپلر ناسا پنهان گشته بود. همه ستاره‌ها سوسو(چشمک) می زنند. دلیل اینکه ما در زمین این پدیده را مشاهده می کنیم، نحوه برهمکنش نور ستاره با اتمسفر سیاره ماست.

اما نوری که ستاره‌ها بازتاب می دهند، حتی می تواند در فضا هم متغیر باشد؛ چرا که اجرامی مانند سیاره‌ها از مقابل آنها عبور کرده و باعث می شوند نور ستاره اندکی کم شود و نوسان کند تا ما قادر به شناسایی سیارۀ عبوری از مقابل ستاره باشیم. ما با این پدیده سیارات فراخورشیدی زیادی را یافته‌ایم. اما این مورد در ستارۀ تبی متفاوت بود. بویاجیان و تیمش دریافتند نور این ستاره که ۱۲۸۰ سال نوری از زمین فاصله دارد، نوسان زیادی دارد.

تغییرات مذکور در روشنایی ستاره تبی باعث شد تا نور آن تا ۲۲ درصد کاهش پیدا کند؛ این طور به نظر می رسید که نوسانات موجود در نور ستاره از هیچ الگوی خاصی تبعیت نمی کند؛ مثل گردش دوره‌ای سیاره‌ها به دور یک ستاره. این عامل زمینه را برای مطرح شدن چند فرضیه فراهم کرد. در ابتدا گفته شد که کم نور شدن آن می تواند ناشی از نوعی اَبَرسازه موجودات بیگانه باشد که ستاره را احاطه کرده است؛ مثلا چیزی شبیه به کره دایسون که انرژی ستاره را جذب می کند. برخی محققان نیز نوسان نور آن ستاره را به توده‌ای از دنباله‌دارها و برخی دیگر هم آن را به پس ماندهای میان ستاره‌ای، نسبت دادند.

این فرضیه نیز مطرح شد که شرایط درون ستاره‌ تبی در این امر دخیل است و سبب بروز نوسانات و چنین تغییراتی می شود. یکی از تیم‌ها هم پیشنهاد داد که این ستاره یک سیاره را قورت داده و خرده‌های سیاره باعث ِ تولید این نوسان نوری می شود. همزمان که دانشمندان احتمالات را یکی پس از دیگری بررسی می کردند، تیمی از اخترشناسان بطور موفقیت‌آمیز به بررسی KIC 8462852 پرداختند. آنها گمان می کردند که ستارۀ مذکور می تواند سرنخ‌های مهمی داشته باشد، اما به شرطی که درست در زمان ِ نوسان نوری، مورد بررسی قرار گیرد.

تصویری از ستاره ی KIC 8462852 در نور مادون قرمز و ماوراء بنفش

«جیسون رایت» یکی از اعضای تیم از دانشگاه ایالتی پن گفت: «ما امیدوار بودیم نوسان نوری را در زمان واقعی رصد کنیم و نشان دهیم که آیا نوسانات از عمق یکسانی در تمامی طول موج‌ها برخوردارند یا خیر. اگر طول موج‌ها یکسان باشند، امکان نسبت دادن نوسان نوری به چیزی مثل دیسکِ در حال گردش، سیاره، ستاره یا یک سازه خیلی بزرگ در فضا وجود داشت.» اما بررسی‌ها این موضوعات را نشان نداد.

محققان در رصدخانه لاس کامبرس کالیفرنیا طی چهار دورۀ مختلف نوسان نوری ستاره، بین مارس ۲۰۱۶ و دسامبر ۲۰۱۷ را ثبت و بررسی کردند. بر اساس یک تجزیه و تحلیل چندطیفی در خصوص نور ستارۀ تبی در طول موج‌های مختلف کم نورتر از طول موج‌های دیگر بود. بویاجیان اظهار داشت: «داده‌های جدید نشان می دهد که رنگ‌های مختلف نور با شدت‌های مختلف انسداد می شوند. بنابراین، هر چیزی می تواند از میان ما و ستاره گذر کند. و این موضوع نشان می دهد که ستاره مات و کدر نیست.»

اگرچه عجیب‌ترین توضیح یعنی ابرسازه بیگانه برای نوسان نوری ستارۀ KIC 8462852 کنار گذاشته شد، اما نباید چنین برداشت کرد که ستارۀ تبی مشکلی ساده و قابل حل است. ما هنوز دلیل نوسان ِ نوری این ستاره را نمی دانیم. می توان آن را به عواملی نظیر گرد و غبار، دنباله‌دارها، پسماندهای میان ستاره‌ای و … نسبت داد. چه کسی می داند! جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

image_pdfimage_print

جشن تولد ۷۶ سالگی استیون هاوکینگ

بیگ بنگ: استیون هاوکینگ به یک مرحلۀ دیگر از زندگی شگفت‌آورش نزدیک شد – تولد ۷۶ سالگی. فیزیکدان دانشگاه کمبریج امروز ۷۶ ساله شد (دوشنبه، ۸ ژانویه). او گواهی بر مبارزۀ خستگی ناپذیر بشر با مخرب‌ترین نوع بیماری است.

به گزارش بیگ بنگ، پروفسور هاوکینگ در سن ۲۱ سالگی مبتلا به بیماری اسکلروز جانبی آمیوتروفیک(ALS) شد که نوعی بیماری نورون حرکتی است. این بیماری خیلی ترسناک است – ابتدا باعث ضعف عضلانی، سپس از دست دادن عضله و فلج شدن می شود و در نهایت قدرت تکلم، بلع و حتی تنفس را از بین می برد. پیش‌بینی برای کسانی که مبتلا به این بیماری می شوند مرگ است – ظرف دو تا پنج سال.

اما پروفسور هاوکینگ همانند بخش های دیگر زندگی‌اش همه را شگفت‌زده کرد و حتی بیشتر از یک انسان سالم زنده مانده است. در سال ۲۰۰۹ خیلی وحشت کردیم چون دانشگاه کمبریج اعلام کرد که وی «بسیار بیمار» است و در بیمارستان تحت آزمایش قرار دارد. علت وحشت این بود که بیماری به مرحلۀ نهایی رسیده و او را نیز به کام مرگ می کشد. اما او از آن بحران نیز جان سالم به در برد.

علی‌رغم اینکه معروف‌ترین دانشمند دنیا در دهۀ ۷۰ زندگی‌اش قرار دارد، هنوز تحقیق می کند، می‌نویسد و سخنرانی می کند. مهمترین نظریه هاوکینگ “تابش هاوکینگ” می‌باشد. طبق این نظریه فوتون‌ها حین فرار از دل سیاهچاله کمی انرژی می‌ربایند و این کاهش تدریجی جرم در گذر زمان به این معنی است که سیاهچاله‌ها به تدریج تجزیه شده و نابود می‌شوند. براساس این نظریه که به تابش هاوکینگ شهرت دارد، ذرات نوری متواری می‌توانند به یکی از بزرگترین معماهای شناخته شده در جهان معنی ببخشند، اما با گذشت بیش از چهار دهه، هنوز کسی نتوانسته این رویداد را به اثبات برساند، با این‌ همه به نظر می‌آید شرایط در حال دگرگونی است و برخی دانشمندان در حال بررسی “نظریه هاوکینگ” هستند.

پروفسور هاوکینگ در سال ۲۰۰۶ در مورد بیماری‌اش گفت: «من بیشتر عمرم را در انتظار مرگ بودم، بنابراین زمان برایم ارزشمند بوده. من کارهای زیادی دارم که باید انجام دهم. از هدر دادن زمان متنفرم.»  وی یک انسان سخت‌کوش بوده تا جایی که بیماری‌اش نیز نتواسته مانع از فعالیت‌های علمی وی شود. او تاکنون چندین کتاب علمی برای ترویج علم نوشته، در بسیاری از سخنرانی‌ها و مستندهای علمی بعنوان کارشناس شرکت داشته و زندگی‌اش همیشه مورد توجه دانشمندان و مردم بوده است. هاوکینگ در جایی گفته اگر احساس می‌کنید درون سیاهچاله گیر افتاده‌اید، ناامید نشوید، راه فراری هم وجود دارد.» این جمله بیشتر وصف حال خودش است که از سیاهچاله‌ای که در آن گیر افتاده بود، رهایی یافت!

نویسنده و ترجمه: سمیر الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: cambridge-news.co.uk

image_pdfimage_print