• مشکی
  • سفید
  • سبز
  • آبی
  • قرمز
  • نارنجی
  • بنفش
  • طلایی
  • تعداد بازديد :
  • 6448
  • دوشنبه 1385/12/28 ساعت 18:37
  • تاريخ :

خورشید فروزان – E=mc 2

خورشید

این دفعه می‌خواهیم یک حساب سرانگشتی انجام دهیم که قبلاً یک آقای دیگر هم انجام داده و کلی ناامید شده! آقای ژول! ببینیم داستان چه بوده .... قدیم ندیم ترها ... زمانی که داروین نظریه ی تکامل خود را ارائه داد .... راستی اصلاً نظریه تکامل چیست؟

خیلی خلاصه، نظریه ی تکامل می‌گوید که به وجود آمدن انسان ها آخرین قدم از طی مسیری است که با به وجود آمدن اولین موجودات زنده ی تک سلولی، آغاز شده است. به عبارت دیگر آن در لحظه نخست، ابتدا یک موجود تک سلولی به وجود آمده و بعد از آن سلول ها کنار هم، موجودات بسیار ریز درون آب ها را که تنها چند سلول دارند، تشکیل داده اند و سپس این موجودات با کامل شدن تدریجی تبدیل به موجودات آبزی پیچیده تر و بعد با تکامل تدریجی و تغییر خصوصیات، باز پیچیده تر و پیچیده تر شدند و بعد باز هم ... خلاصه ماهی ها به وجود آمده و بعد ماهی‌ها کم کم توانایی آمدن به خشکی را پیدا کردند: خزنده‌ها و دوزیست‌ها و بعد ...

خلاصه در نهایت، "ما" یعنی انسان ها به وجود آمدیم. این یک توضیح خلاصه و ناقص در رابطه با نظریه ی تکامل بود.

حال ما کاری با جزئیات نداریم. این داستان که آقای داروین گفته اند، یعنی همین سیر که یک تک سلولی طی کرده است تا به انسان تبدیل شده، مسیری بسیار طولانی است. در واقع تکامل هر گونه، به گونه ی جدیدتر و متفاوت، چندین هزار سال زمان احتیاج دارد. پس طی کل این مسیر، زمان بسیار زیادی می‌خواهد.

با یک حساب سرانگشتی که زیست شناس ها انجام داده اند، طی این مسیر، حدود یک میلیارد سال طول می‌کشد. یعنی حداقل حداقل از روز تولد اولین تک سلولی، یک میلیارد سال می‌گذرد.

( البته با فرض درست بودن این نظریه! )

خوب ... در عصری که داروین این حرف ها را می‌زد، مردم هنوز با واکنش های هسته ای آشنا نبودند. و حتی فکر می‌کردند که خورشید، مجموعه ای از یک سوخت خوب است که سالیان درازی است که با سوختن، انرژی تولید می‌کند.

 

اما مشکلی که پیش می‌آمد، این بود که اگر نظریه ی داروین درست می‌بود، از عمر زمین باید بیش از یک میلیارد سال، گذشته باشد و البته پس حتماً عمر دنیا هم بیش از یک میلیارد سال است. و خورشید حداقل یک میلیارد سال است که می‌سوزد.

( توجه کنید که وجود خورشید و انرژی تابشی آن نقشی کلیدی در نظریه ی تکامل و اصلاً به وجود آمدن آن تک سلولی اولیه داشته است. )

آقای ژول با یک حساب سرانگشتی نشان داد که غیر ممکن است که خورشید این قدر پیر باشد؛ یعنی 1 میلیارد سال از عمر سوختن آن گذشته باشد. البته باز هم یادآوری کنیم که آن زمان، مردم فکر می‌کردند که در خورشید مثلاً چیزی مثل ذغال سنگ درحال سوختن است. 

اکنون ما هم حساب های ژول را تکرار می‌کنیم.

توان تابشی خورشید در سطح زمین در حدود 104 است، یعنی هر متر مربع از زمین حدود 104ژول انرژی در هر ثانیه دریافت می‌کند. این انرژی را به سادگی با آزمایش می‌توان اندازه گرفت.

اما انرژی که زمین از خورشید می‌گیرد، کسر بسیار کوچکی از کل انرژی تابشی خورشید است.

می توان این کسر را حساب کرد. خورشید در تمام جهات می‌تابد و می‌توان فرض کرد که انرژی تابشی خورشید در تمام جهات یکسان است. پس اگر در هر نقطه ی دیگری، غیر از زمین اما در همین فاصله، یعنی روی کره ای به شعاع فاصله ی زمین تا خورشید و به مرکز خورشید بایستیم، همان توان تابشی که زمین دریافت می‌کند را دریافت خواهیم کرد. البته هر چه از خورشید دور شویم، توان تابشی کم تر می‌شود، اما ما مقدار توان در واحد سطح را در فاصله ی زمین تا خورشید، می‌دانیم. برای این که توان تابشی کل را بدانیم، کافی است این توان تابشی که در واحد سطح اندازه گیری شده یعنی 104 را در مساحت کره ای به شعاع فاصله ی خورشید تا زمین ضرب کنیم. آن وقت توان کل خورشید به دست می‌آید.

فاصله ی زمین تا خورشید 8 دقیقه ی نوری است. یعنی 8 دقیقه طول می‌کشد تا نور از خورشید به زمین برسد. سرعت نور هم 300 هزار کیلومتر بر ثانیه است پس فاصله ی زمین تا خورشید:

res

 

و مساحت کره ای که شعاع آن این قدر باشد، تقریباً برابر s است. و توان تابشی کل خورشید یعنی انرژی آزاد شده در واحد زمان برابر توان، در واحد سطح، ضرب در این سطح است:

p

 

یعنی در هر ثانیه 1 ژول انرژی توسط خورشید، تابیده می‌شود. حال بیایید کل انرژی ای را که خورشید در طول 1 میلیارد سال آزاد می‌کند، حساب کنیم. یک میلیارد سال تقریبا 107*3 ثانیه است.

پس 1 میلیارد سال برابر 1016*3 ثانیه است و کل انرژی آزاد شده در تمام این سال ها برابر

e

 

است، واقعاً انرژی زیادی است.... هر کیلو گرم نفت اگر تقریباً کامل بسوزد، حدود 107 ژول انرژی آزاد می‌کند.

پس برای تولید آن قدر انرژی اگر مثلاً در خورشید چیزی مثل نفت بسوزد، باید تا به حال در حدود m نفت سوخته باشد. برای به دست آورن حجم این قدر نفت، کافی است این جرم را به چگالی نفت تقسیم کنیم که تقریباً برابر چگالی آب و حدود 1000kg/m3 است.

حجم این مقدار ماده سوختنی حدود 1034 متر مکعب می‌شود. که می‌شود حجم کره ای به شعاع حدوداً 1011 متر. یادتان است فاصله ی زمین تا خورشید چند متر بود؟ حدود 1011*104 متر. تصور کنید خورشیدی که شعاعش به اندازه ی فاصله ی زمین تا خورشید باشد، یعنی تقریباً اگر ما دستمان را دراز می‌کردیم، به خورشید دست می زدیم. حال سیاره هایی که از ما به خورشید نزدیک ترند، بماند!

پس با فرض این که در خورشید ماده ای می‌سوزد، نظریه ی داروین به سادگی رد می‌شود. چون عمر جهان آن قدر نمی تواند طولانی باشد که فرصت کافی برای تکامل داشته باشیم.

اما خوب امروزه ما می‌دانیم که در خورشید چیزی نمی سوزد، بلکه طی یک فرآیند هسته ای، دو مولکول هیدروژن به یک مولکول هلیوم تبدیل شده و مقدار کمی جرم به مقدار زیادی انرژی تبدیل می‌شود؛ طوری که e=mc2که m جرم گم شده و E انرژی است، C هم سرعت نور است. یعنی اگر 1 گرم ماده، گم شود در حدود 10 ژول انرژی بدست می‌آید. با این فرض اگر جرم خورشید در یک میلیارد سال پیش را حساب کنیم، اوضاع خیلی بد نخواهد شد.

پس دسته کم نظریه ی داروین را با این روش نمی توان رد کرد...

 

نویسنده:طاها یاسری

UserName