اختراع هایی که به کمک انیشتین شکل گرفتند

آلبرت انیشتین را عموماً با نظریه نسبیت او می‌شناسند؛ این نظریه‌، انقلابی در نگرش ما در مورد فضا، زمان، جاذبه و گیتی ایجاد کرد.

نظریه‌ نسبت همچنین به ما نشان داد که ماده و انرژی ۲ صورت متفاوت از همدیگر هستند؛ واقعیتی که انیشتین با رابطه E=mc2 آن را بیان کرد و گسترده‌ترین معادله شناخته‌شده در تاریخ است.

اما نظریه‌ نسبیت تنها یکی از میراث‌های شگرف انیشتین هست. او در کنار بحث فیزیک اتم‌ها، مولکول‌ها و نور، اختراعاتی نیز داشت. امروزه با نگاه کردن به اطراف می‌توانیم این اختراعات را مشاهده کنیم. در ادامه به تولیدات روزمره‌ای اشاره می‌کنیم که نشان می‌دهد انیشتین ورای نظریه‌ی نسبیت، سهمی در علوم دیگر نیز داشته است.

از دستمال کاغذی تا…/ ۴ محصولی که انیشتین به اختراع آنها کمک کرد و نمیدانستید

دستمال کاغذی

اعتبار اختراع دستمال‌کاغذی به شرکت کاغذ اسکات در پنسیلوانیا برمی‌گردد که در سال ۱۹۰۷ به‌عنوان محصولی بهداشتی جایگزین حوله‌های پارچه‌ای می‌شد؛ ولی در یکی از نخستین مقالات فیزیکی که انیشتین منتشر کرده بود، به بررسی اثر فتیله‌ای پرداخته بود؛ پدیده‌ای که به دستمال‌های کاغذی این امکان را می‌دهد که حتی هنگامی که جاذبه مایع را به سمت پایین می‌کشد، مایعات را به خود جذب کنند.

این فرآیند باعث جذب موم داغ به فتیله شمع می‌شود. در درختان نیز اثری مشابه آنچه گفته شد، وجود دارد؛ این پدیده که آن را با نام اثر مویینگی می‌شناسند، باعث می‌شود که شیره‌ی درختان اوج رود و همین اثر است که باعث جاری شدن جوهر در قلم‌ خودنویس می‌شود. در مقاله‌ای که انیشتین در سال ۱۹۰۱ منتشر کرده بود، تلاش می‌کند مکانیسم این اثر کششی را شرح دهد. البته بعدها خود او بیان کرد که تلاش خوبی انجام نداده هست؛ لیکن او در آن وقت استدلال می‌کرد که مولکول‌های آب از طریق نیرویی مشابه نیروی جاذبه به دیواره‌های ظرف می‌چسبند که این استدلال نادرست است.

بااین‌حال، آن مقاله نشان داد که انیشتین در گذشته نیز مفهوم اتم‌ها و مولکول‌ها را پذیرفته هست؛ مفهومی که در آن وقت بحث‌برانگیز بود؛ لیکن این ذرات کوچک و توده‌های فرضی ماده، آن‌قدر کوچک بودند که فیزیکدانان نمی‌توانستند آن‌ها را ببینند یا اندازه‌گیری کنند. فیزیکدانان ارشد بسیاری ادعا می‌کردند که این ذرات نمی‌توانند بخشی از علوم دقیق باشند.

انیشتین جانب فیزیکدانان جوان‌تر را گرفت؛ فیزیکدانانی که اعتقاد داشتند اثر مویینگی تنها یکی از چندین پدیده‌ای است که می‌توان آن‌ها را به‌وسیله‌ی اثر متقابل اتم‌ها و مولکول‌ها تشریح کرد. این فرضیه‌ی درستی بود و انیشتین این‌چنین به تشکیل پایه‌های علمی دستمال‌کاغذی‌های امروزی کمک کرد.

پیش‌بینی سهام

 انیشتین علاوه بر نظریه نسبیت، بنیان‌های علمی محصولاتی همچون لیزر، دستمال‌ کاغذی و بعضی از سایر محصولات پرکاربرد امروزی را بنا قرار داده است.

شرکت‌های تجاری وال‌استریت ارتشی از ریاضیدانان در استخدام خود دارند تا به کمک آن‌ها بتوانند افت‌وخیز قیمت‌های سهام را با استفاده از پیچیده‌ترین ابزارهای تحت اختیار خود، بررسی کنند. اگر این ریاضیدانان بتوانند راهکارهایی هرچند کوچک جهت زیاد کردن قیمت‌ها ارائه دهند، کارمندان این شرکت‌ها می‌توانند درآمد میلیونی جهت شرکت کسب کنند.

بااین‌حال، در پیش‌بینی سهام بازارها از روشی استفاده می‌شود که ریاضیدانان آن را گام تصادفی می‌نامند. این روش بیان می‌کند که چنانچه اتفاق خاصی رخ ندهد، کم کردن قیمت در آخر هر روز، درست به‌اندازه‌ی زیاد کردن آن، محتمل هست. این روش از الگوهایی پیروی می‌کند که پیدا کردن آن‌ها نیازمند نبوغ و زیرکی خاصی هست؛ به این علت است که ریاضیدانان عرصه‌ی مالی و اقتصادی، دستمزدهای بالایی دریافت می‌کنند.

مقداری از ریاضیات این آنالیزهای دقیق سهام به آلبرت انیشتین بازمی‌گردد. او در تلاش بود تا واقعیت عجیبی را که جهت نخستین بار به وسیله گیاه‌شناس انگلیسی، رابرت براون در سال ۱۸۲۷ مطرح شد، شرح دهد. براون هنگامی‌که با میکروسکوپ خود به ذرات خاک درون قطره‌ی آب نگاه می‌کرد، متوجه حرکت نامنظم و بی‌هدف این ذرات شد. این حرکت که آن را حرکت براونی می‌نامند، توجیهی جز زنده‌ بودن این دانه‌های خاک نداشت؛ ولی حقیقتا چه عاملی باعث حرکت دادن آن‌ها می‌شد؟

انیشتین در مقاله خود که در سال ۱۹۰۵ منتشر شد، به تشریح کامل این پدیده پرداخت. او که در آن وقت همچنان در مورد اتم‌ها و مولکول‌ها فکر می‌کرد، متوجه شد این دانه‌های مرئی در واقع به‌وسیله‌ی مولکول‌های نامرئی آب به حرکت درمی‌آیند. به‌طور میانگین، این برخوردها می‌تواند از تمام جهت‌ها به‌صورت برابری رخ دهد؛ ولی در یک‌ لحظه‌ی به‌‌خصوص، مولکول‌های بیشتری از آب میل به دارند به یک سمت از این دانه‌ها برخورد کنند که این عمل باعث می‌شود ضربه‌ای در جهتی تصادفی به دانه وارد شود.

انیشتین این مفهوم را به یک معادله‌ی ریاضی تبدیل کرد که این حرکات نامنظم را در قالب ریاضیات بیان کرده باشد. مقاله‌ی حرکت براونی او به‌صورت کلی‌تر به‌عنوان نخستین اثبات رسمی وجود اتم‌ها و مولکول‌ها آشنا می‌شود. از این معادله همچنان به‌عنوان پایه‌ای جهت بعضی پیش‌بینی‌های سهام بازار استفاده می‌شود.

انرژی خورشیدی

در ماه مارس سال ۱۹۵۸، نیروی دریایی آمریکا سازه‌ای کره‌ای در ابعاد یک گریپ‌فروت را که به آن لقب وانگارد ۱ را داده بودند، به مدار اطراف زمین پرتاب کردند. این پرتاب از این نظر مورد توجه قرار داده شد که در آن جهت نخستین بار از یک فناوری تولید نیروی پیشرو به نام سلول‌های خورشیدی استفاده‌ شده است است.

امروزه سلول‌های خورشیدی انرژی مورد نیاز جهت تقریباً تمام صدها ماهواره‌ای که به دور زمین در حال چرخش هستند و کاوشگرهای فراوانی را که به سیاراتی همچون سیاره‌ی مشتری پرتاب‌شده‌اند، تأمین می‌کند. در سطح زمین نیز سلول‌های خورشیدی با کمتر شدن قیمت آن‌ها و مسابقه با نیروی الکتریکی متداول، به‌طور گسترده در بام‌ ساختمان‌ها در حومه‌ی شهرها گسترش‌ یافته‌اند.

نسخه‌ اولیه این سلول‌ها به تاریخ ۱۸۳۹ برمی‌گردد. انیشتین در سال ۱۹۰۵ اصول اساسی عملکرد این سلول‌ها را مطرح کرد. نقطه‌ی شروع او از یک مقایسه‌ی راحت شروع شد: اگر ماده به حالت توده‌ای باشد (که همین‌طور هم هست) و اگر تمام مواد در عالم از اتم‌ها و مولکول‌ها تشکیل‌ شده‌ باشند؛ درنتیجه مطمئناً نور نیز باید به‌صورت توده‌ای باشد.

بعدها، بعد از استدلال‌های انیشتین، فیزیک‌دان‌ها کشف کردند که هنگامی که یک جسم صلب، نور را جذب یا آن را منتشر می‌کند، این پدیده با گرفتن گام‌به‌گام انرژی به‌صورت گسسته، اتفاق می‌افتد و به عقیده انیشتین، راحت‌ترین راه درک این واقعیت عجیب، این است که فرض کنیم نور نیز درواقع از بسته‌های انرژی جدا از هم تشکیل‌ شده است هست؛ ذراتی از نور که بعدها به نام فوتون آشنا شدند.

بر اساس نظریه‌ انیشتین، انرژی هر بسته با فرکانس نور متناسب است و راه ساده‌ای نیز جهت آزمایش این ایده پیشنهاد داد: پرتوی نوری را به سطح یک فلز بتابانید. اگر فرکانس این پرتو به‌اندازه‌ی کافی اوج باشد یا اینکه حداقل تعدادی از این بسته‌ها، انرژی کافی جهت جابجایی الکترون‌های فلز و ارسال آن‌ها به بیرون داشته باشند، می‌توان با چنین آزمایشی این بسته‌های انرژی را شناسایی کرد. سلول‌های خورشیدی نیز اساساً به این طریق کار می‌کنند: جریان نور خورشید باعث می‌شود الکترون‌های داخلی این سلول‌ها به سطح بالاتری از انرژی انتقال یافته شوند که باعث تولید جریان الکتریسیته می‌شود.

تا قبل از انیشتین هیچ‌کسی نتوانست این پدیده را به‌طور کامل شرح دهد. دستاورد او در تشریح اثر فوتوالکتریک به حدی اهمیت داشت که در سال ۱۹۲۱ موفق به کسب جایزه نوبل فیزیک شد.

لیزر

در ۶ دهه‌ گذشته از زمانی که فیزیکدانان جهت نخستین بار نمونه‌ آزمایشگاهی یک پرتو لیزر را در سال ۱۹۶۰ نشان دادند تاکنون، این وسیله تقریباً گستره‌ وسیعی از ابزارها، از بارکد خوان‌ها گرفته تا دستگاه‌های اصلاح مو را در اختیار خود گرفته‌اند.

تمام این دستگاه‌ها مدیون ایده‌ای هستند که انیشتین در سال ۱۹۱۷ روی آن کار می‌کرد؛ او در تلاش بود تا زیاد دریابد که ماده چگونه بر نور اثر می‌گذارد و با این تصور که دسته‌ای از اتم‌ها در نور شناور هستند، کار خود را شروع کرد. انیشتین با توجه به یافته‌های گذشته خود مبنی بر اینکه اتم‌هایی که در سطوح پایین‌تری از انرژی قرار دارند، می‌توانند با جذب فوتون‌ها به سطوحی با انرژی بالاتر انتقال یافته شوند، به این نتیجه رسید که اتم‌های پرانرژی‌تر می‌توانند خودبه‌خود منشتر شدن فوتون‌ها به سطوح انرژی پایین‌تر بازگردند و هنگامی‌که مدت‌زمان مناسبی گذشت، همه‌چیز در شرایط متعادل قرار می‌گیرد.

بنابراین، انیشتین از این نتیجه های حدس دیگری الهام گرفت: شاید فوتون‌ها میل به دارند مرحله‌به‌مرحله پیشروی کنند، بنابراین حضور دسته‌ای از فوتون‌ها و حرکت آن‌ها به یک‌ جهت خاص احتمال اینکه اتم‌های پرانرژی، فوتون دیگری را نیز به همان جهت ارسال کنند، زیاد کردن می‌دهد. او این فرآیند را انتشار تحریک‌شده نامید و هنگامی‌که در معادلات خود این اثر را در نظر گرفت، محاسبات او با مشاهداتش مطابقت پیدا کرد.

لیزر تنها یک وسیله‌ بهره‌برداری از این پدیده هست. در لیزر دسته‌ای از اتم‌ها که دارای نور یا انرژی الکتریکی هستند، وجود دارند که فوتون‌ها را در کانالی مشخص و در جهتی دقیق منتشر می‌کند. به احترام دستاوردهای انیشتین، نام لیزر را جهت این دستگاه‌ها گزینش کرده‌اند.

از دستمال کاغذی تا…/ ۴ محصولی که انیشتین به اختراع آنها کمک کرد و نمیدانستید

گردآوری:گروه سرگرمی سیمرغ
seemorgh.com/entertainment
منبع: zoomit.ir

واژه های کلیدی: انرژی | دستمال | انیشتین | انیشتین | دستمال کاغذی | انرژی خورشیدی | انرژی خورشیدی | سرگرمی