نجوم و اختر شناسی

DNA از فضاي دورتر

آيا زندگي روي زمين به وسيله ي سنگي آسماني که حاوي ساختارهاي DNA بوده است، آغاز شده؟

دانشمندان ناسا اين امر را متحمل مي دانند.
دانشمندان ناسا، سنگ هايي آسماني در قطب جنوب يافته اند که حاوي ترکيبات DNA است.
اگر چه ما هنوز حيات غير زميني را به طور کامل کشف نکرده ايم؛ اما با اين شواهد، ممکن است کمي به آن نزديک تر شويم. دانشمندان سراسر جهان نيز، از اين اعلان ناسا، مبتني بر کشف ساختاره اي DNA در چندين سنگ آسماني و اينکه ترکيبات اين ساختارهاي DNA، ناخالصي اي از DNAهاي روي زمين ندارند، بسيار هيجان زده شده اند.
با دست يابي به اين کشفيات، فرضيه "آغاز زندگي روي سياره ما توسط سنگ هاي آسماني، ستاره هاي دنباله دار و يا اجسام ديگري که با آن برخورد کرده اند" را قوي تر مي کند.

در اينجا چهار سوال اساسي وجود دارد:

1-گروه تحقيقات ناسا در اصل، چه چيزي پيدا کرده است؟

دانشمندان دوازده سنگ آسماني شناسايي کرده اند که چهار تاي آنها در قطب جنوب کشف شد. يازده سنگ از اين دوازده سنگ آسماني کشف شده، محتوي اثري از آدنين و گوانين(1) بودند. اين مواد دو تا از چهار ترکيب ساختارهاي بنيادي ناميده مي شوند، که عامل اصلي براي شکل گيري ساختار DNA هستند. دانشمندان همچنين سه ترکيب ناشناخته ديگر که شبيه ساختارهاي بنيادي هستند را نيز يافته اند، که "نظيرهاي هسته بنياد" (2) ناميده مي شوند.

2-چگونه اين دانشمندان فهميدند که اين ساختارها زميني نيستند؟

به اين دليل که اين سه ساختار بنيادي ناشناخته، در فرم هاي زندگي روي زمين پيدا نشدند. دانشمندان معتقد هستند که اين ساختارهاي کشف شده در سنگ هاي آسماني، از فضاي دورتر آمده اند و احتمالاً ساختارهايشان درون همان سنگ هاي آسماني شکل گرفته اند. تحقيقات همچنين نشان داده است که يخ و خاک موجود در ناحيه اي که اين سنگ ها افتاده اند، و يا در واقع پيدا شده اند، شامل اين سه نوع ساختار بنيادي نيستند.

3-آيا اين بدين معني است که زندگي روي زمين به وسيله ي سنگ هاي آسماني به وجود آمده است؟

احتمالاً. هنگامي که در گذشته دانشمندان ساختارهاي DNA را درون سنگ هاي آسماني پيدا کرده اند، آنها فرض کردند، اين ساختارها ناخالصي افتادن اجرام آسماني روي زمين هستند. تحقيقات جديد اين موضوع عجيب تر را به وجود مي آورد که سنگ هاي آسماني قابليت حيات زميني را در خود دارند.

4-زندگي روي سيارات ديگر چگونه است؟

اگر تحقيقات ناسا تحت بررسي هاي دقيق ادامه پيدا کند، امکان بررسي اين احتمال را فراهم مي کند که سنگ هاي آسماني برخواسته از سياره هايي باشند که امکان زندگي در آنها وجود دارد و اين دنيا ممکن است شامل چند نوع زندگي باشد. بر اساس نظر دانشمندان، "اثبات اين فرضيه، ديدگاه ما را از زندگي در اين دنيا تغيير مي دهد."

توضيحات:

1- Adenine و guanine
2- nucleobase analogs

منبع: NASA, Popsci,Washington Post
منبع: لذت فيزيک شماره20

آیا براستی موجودات فضایی وجود دارند؟ بله. کافی است تا نگاهی دقیق تر به اطراف خود بیاندازید. آنها را خواهید دید. شما یکی از آنها هستید... بالغ بر میلیون ها گونه مختلف جانوری و ارگانیسم زنده بر روی زمین وجود دارد.
اینها موجوداتی هستند بر سیاره کوچکی به نام زمین، و در گوشه ای از کیهان. اینها همان موجودات فضایی هستند. پس اگر به دنبال بیگانگان فضایی خارج از زمین می گردید شاید بهتر باشد تا سوال اول را به گونه بهتری بیان نماییم." آیا حیات در خارج از زمین وجود دارد؟" با اینکه هنوز مدارک عینی اثبات این موضوع وجود ندارد اما جواب این سوال هم آنقدرها سخت نیست: " اینطور به نظر می رسد".
استفن هاوکینگ، دانشمند بسیار پرآوازه ومشهور فیزیک نجومی در سال 2010 به طور رسمی اعلام نمود که موجودات فضایی به طور حتم وجود دارند. او به سخنانش در این حد بسنده نکرد وهمچنین اخطار داد که ارتباط با آنها می تواند ایده بسیار بدی باشد. اما چطور ممکن است؟ از کجا می دانیم که موجودات فضایی ممکن است وجود داشته باشند و بر چه اساسی ارتباط با آنها خطرناک است؟
در واقع بخش عمده استدلال هاوکینگ و فرضیه وجود موجودات فضایی بر پایه محاسبات ریاضی می باشد. تاکنون هیچ مدرکی دال بر وجود "زندگی" در هر سیاره دیگری به غیر از زمین یافت نشده است. اما با این حال ، این امر امکان وجود حیات فرازمینی بر سایر سیارات ناشناخته را از بین نمی برد. در واقع اثبات عدم وجود موجودات فضایی غیرممکن است. هم اکنون و بر اساس یافته های فعلی، شاید تنها پاسخ به واقع درست برای این سوال همان گزینه " بله ، به نظر می رسد که وجود دارند " باشد.اما هنوز نمی دانیم و برای اثبات نهایی این فرضیات، نیاز است تا آنها را بیابیم، و یا منتظر باشیم تا با زمین ارتباط برقرار نمایند.!

حیات فرازمینی

زمانی که می گوییم " موجودات فضایی" منظور آن دسته از تمدن های پیشرفته فضایی موجود در فیلم های علمی-تخیلی نیست. اگرچه احتمال وجود چنین تمدن هایی نیز وجود دارد، اما تاکنون هیچگونه مدرکی دال بر اثبات آن یافت نشده و فعلاً در محدوده فیلم های علمی-تخیلی باقی خواهند ماند. پس آنچه که مد نظر ما می باشد، به مبحث کلی "حیات خارج از زمین" اشاره دارد. بر همین اساس اینگونه به نظر می رسد که عدم وجود حیات فرازمینی غیر ممکن می باشد. مهم نیست اگر تاکنون با آن روبرو نشده ایم، احتمالات چنین بیان می کنند که این حیات وجود دارد. به این اعداد نگاهی بیاندازید و لحضه ای به آن بی اندیشید.
فقط در کهکشان راه شیری در حدود 300 میلیارد ستاره وجود دارد. (هر ستاره می تواند دارای صدها و هزاران جرم آسمانی، سیاره و قمر در منظومه خود باشد. به عنوان مثال کل منظومه شمسی ما و اجرام آن را فقط در محدوده یکی از این ستارگان/یعنی خورشید در نظر بگیرید) انتظار می رود که بخش وسیعی از این ستارگان دارای سیاراتی باشند که قادر به میزبانی حیات است. حال در نظر بگیرید که عدد گفته شده تنها در یک کهکشان بود. در حدود 100 تا 300 میلیارد کهکشان در کیهان شناخته شده، وجود دارد. هر کهکشان شامل میلیاردها و برخی شامل تریلیون ها ستاره است. به راستی چطور می توانید باور کنید که هیچ شانسی برای رویداد زندگی در هیچ یک از این ترلیون ها ترلیون سیاره که به دور این ستارگان در حال گردشند وجود ندارد؟ حتی اگر بر این باور باشید که خداوند حیات را مستقیماً بر زمین آفریده، باور آفرینش کیهانی با این اندازه تنها برای ما، تاحدی غیرمنطقی و متکبرانه به نظر می رسد.

منبع:سایت نجوم ایران

چرا زمين تكان مي‌خورد؟ لرزش ناگهاني پوسته‌هاي جامد زمين، زلزله يا زمين‌لرزه ناميده مي‌شود. دليل اصلي وقوع زلزله را مي‌توان افزايش فشار بيش از حد داخل سنگ‌ها و طبقات دروني زمين دانست. اين فشار به حدي است كه در سنگ گسستگي به‌وجود مي‌آيد و 2 قطعه سنگ در امتداد سطح شكستگي نسبت به يكديگر حركت مي‌كنند. به سطح شكستگي كه توأم با جابه‌جايي است، گسل گفته مي‌شود.
وقتي كه سنگ شكسته مي‌شود، مقدار انرژي‌اي كه در زمان طولاني در برابر شكستگي حالت‌هاي مختلفي را براي آزادسازي انرژي نهفته شده است به وجود مي‌آورد. به طوري كه ابتدا فشار و نيروهاي دروني ممكن است باعث ايجاد برخي لرزه‌هاي خفيف و كوچك در سنگ‌ها شود كه پيش‌لرزه ناميده مي‌شود. بعد از اين‌كه فشار دروني بر مقاومت سنگ‌ها غلبه كرد، انرژي نهفته آزاد مي‌شود و زمين‌لرزه اصلي رخ مي‌دهد. البته نبايد از اثر لرزش‌هاي كوچكي كه بعد از زمين‌لرزه اصلي نيز اتفاق مي‌افتد و به نام پس‌لرزه معروف هستند، چشم‌پوشي كرد. لرزه، پيش‌لرزه، لرزه اصلي و پس‌لرزه مجموعاً يك زمين‌لرزه را نشان مي‌دهند.
به درستي مشخص نيست چرا زلزله به‌وجود مي‌آيد، اما همان‌طور كه قبلا اشاره شد، تجمع انرژي در درون زمين از يك طرف و افزايش نيروي زياد در زمين و عدم تحمل طبقات زمين براي نگهداري اين انرژي از طرف ديگر، موجب شكسته شدن زمين در بعضي نقاط آن شده و انرژي از محل آن آزاد مي‌شود. اين شكستگي كه بيشتر با جابه‌جايي زمين اتفاق مي‌افتد، باعث خطرات و ايجاد لرزش زمين مي‌شود كه به آن زلزله گفته مي‌شود.
اما اين انرژي از كجا مي‌آيد؟ برخي معتقدند زمين از ورقه‌هايي تشكيل شده است كه اين ورقه‌ها با صفحاتي كه كنار هم قرار دارند به يكديگر فشار مي‌آورند و باعث مي‌شوند ورقه‌هايي كه داراي وزن كمتري هستند، به داخل زمين فرو روند. اين پديده در اصطلاح علمي فرو رانش صفحات گفته مي‌شود. همچنين ممكن است ورقه‌ها كنار يكديگر به هم فشرده شوند. بر اثر فرو رانش و پايين رفتن صفحه به درون زمين و به دليل افزايش فشار و دماي طبقات دروني، ورقه شروع به گرم شدن و ذوب شدن مي‌كند و مواد مذاب حاصل سبك مي‌شوند و مجدد به سمت بالا حركت كرده و فشاري را به طبقات مجاور وارد مي‌كنند.
تركيب اين نيروها در زمين باعث ايجاد حالت عدم تعادل انرژي مي‌شود. اين وضعيت تا وقتي طبقات فوقاني و سطحي زمين، تحمل مقاومت در برابر آن را داشته باشند، حفظ مي‌شود، اما زماني كه سنگ‌ها ديگر تحمل اين فشارها را نداشته باشند، انرژي يكباره آزاد مي‌‌شود و زلزله به وجود مي‌آيد. البته اين به آن مفهوم نيست كه تمامي زلزله‌ها به اين طريق ايجاد مي‌شوند، بلكه مي‌توان گفت بخش اصلي زمين‌لرزه‌ها، با اين فرضيه قابل توجيه است.
به طور كلي رابطه گسل و زلزله دو طرفه است. يعني وجود گسل‌هاي فراوان در يك منطقه سبب بروز زلزله مي‌شود. وقوع زلزله به‌نوبه خود، سبب ايجاد گسل جديدي مي‌شود كه در نهايت تعداد شكستگي‌ها زيادترشده و به اين ترتيب قابليت لرزه‌خيزي منطقه افزايش مي‌يابد. ممكن است يك زلزله همراه خود پيش‌لرزه و پس‌لرزه‌هايي داشته باشد كه اين دو قبل و بعد از زلزله اصلي ممكن است وقوع يابند. به عبارت ديگر، اين موضوع به نحوه آزاد شدن انرژي زلزله بستگي دارد. به طوري كه انرژي زلزله به صورت‌هاي مختلفي آزاد مي‌شوند.
پيش‌لرزه: گاهي پيش از بروز زلزله اصلي، يكسري زلزله‌هايي با بزرگي كمتر از زلزله اصلي به وقوع مي‌پيوندند كه معمولا فراواني آنها با نزديك شدن به زمان وقوع لرزش اصلي افزايش مي‌يابد.
لرزش اصلي: لرزشي است كه به واسطه آن، بيشتر انرژي ذخيره‌شده در سنگ‌ها يكباره آزاد مي‌شود و چنانچه داده‌هاي مربوط به يك زلزله بزرگ غيردستگاهي باشد، مه‌لرزه ناميده مي‌شود.
پس‌لرزه: زلزله‌هاي خفيف‌تري را كه پس از لرزش اصلي از حوالي كانون زلزله اصلي منشأ مي‌گيرند پس‌لرزه مي‌گويند. پس‌لرزه‌ها مي‌توانند حتي تا سال‌ها پس از وقوع زلزله‌هاي اصلي نيز به طول انجامند.
دسته‌لرزه: مجموعه‌اي از تعداد زيادي زلزله كه در يك منطقه محدود در مقطع زماني يك هفته تا چند ماه به وقوع مي‌پيوندد، دسته لرزه ناميده مي‌شود. دسته لرزه‌ها اغلب در نواحي آتشفشاني ديده مي‌شوند.
ريزلرزه: زلزله‌هاي ضعيفي هستند كه بزرگي آنها 3 ريشتر يا كمتر است و بيشتر افزايش ناگهاني و نامنظم آنها نشانه قريب‌الوقوع بودن مه‌لرزه يا زلزله اصلي هستند.

از چرخ تا سياهچاله هنگامي که مدل خورشيد مرکزي جاي مدل زمين مرکزي را گرفت، دريچه هاي تازه اي براي مشاهدات انسان گشوده شد. يکي از اين دريچه ها اين بود که «همه چيز در حال گردش است »به تدريج و با تبيين حرکت هاي اجرام منظومه ي شمسي توسط قوانين فيزيک ،مشاهدات از اين هم فراتر رفت ؛اين اجرام نه تنها مي گردند، بلکه گردششان الگوي خاصي نيز دارد. يعني، تقريبا همه ي آنها در يک جهت مي گردند. اين پرسشي را برانگيخت که خود به نظريه اي جديد منجر شد ،خورشيد و خانواده اش از يک منشأ سرچشمه گرفته اند . آنچه راز اين هم سويي را برملا کرد، از فيزيک آمد . برملا کننده مفهومي است کمتر شناخته به نام تکانه ي زاويه اي . و اين داستان تکانه ي زاويه اي است و اينکه چگونه رازهاي نجومي را بر ما آشکار مي کند.
دوران يا چرخش يکي از دو شکل حرکت در طبيعت است . شکل ديگر حرکت ،حرکت انتقالي است.دوران همواره حول محوري انجام مي گيرد. اطراف ما پر است از حرکت هاي دوراني يا چرخشي ؛چرخش چرخ هاي اتومبيل و دوچرخه ،توپي که در حال قل خوردن است ،اتومبيلي که در حال دور زدن در يک ميدان است ،حتي پيچيدن به داخل يک کوچه همگي مثال هايي آشنا و روزمره از حرکت هاي دوراني اند. چرخش پره هاي هواپيما يا هلي کوپتر، دوران الکترون در يک شتاب دهنده ي سيکلوتروني ،چرخش سريع سانتريفيوژ براي جدا کردن مواد از يکديگر از ديگر مثال هايي اند که به دوران مربوط اند.
دوران در نجوم نيز حضور دارد . به نظر مي رسد بيشتر اجرام آسمان در حال دوران اند: ماه به دور زمين مي گردد، زمين به دور خورشيد و خورشيد به دور مرکز کهکشان. علاوه بر آن، همه ي آنها هريک، حرکت دوراني به دور خودش دارد . تکانه ي زاويه اي مفهوم و کميتي است بسيار مهم براي توصيف و تبيين حرکت هاي دوراني . همانند جرم ،انرژي ،و تکانه ،تکانه ي زاويه اي نيز از خاصيت هاي مهم هر جسم است . ما به کمک تکانه ي زاويه اي مي توانيم گرايش يک جسم براي حفظ چرخش يا حرکت روي دايره را توضيح دهيم . اجازه بدهيد همين جمله ي آخر را تعريفي براي تکانه ي زاويه اي بگيريم و در ادامه درباره ي ويژگي هاي تکانه زاويه اي صحبت کنيم.
براي مقايسه ابتدا حرکت انتقالي را ،که ساده تر است، در نظر مي گيريم . در حرکت انتقالي ما مفهوم تکانه (بدون پسوند «زاويه اي »)را داريم که گرايش جسم براي حفظ حرکت مستقيم در غياب نيروي خارجي را بيان مي کند. براي اينکه اهميت اين مفهوم را بهتر متوجه شويم مثالي مي زنيم . دو جسم در حال حرکت، مثلا يک دوچرخه و يک کاميون، را در نظر بگيريد که هر دو با سرعت يکساني حرکت مي کنند. هر دو داراي تکانه يا اندازه ي حرکت معيني هستند. اما واضح است که نگه داشتن دوچرخه، که جرمش به مراتب کمتر است، راحت تر از متوقف کردن کاميون است. عکس اين مطلب نيز صحيح است ؛يعني به حرکت در آوردن دوچرخه و رساندن آن به يک سرعت معين سهل تر از به حرکت در آوردن کاميون و رساندن آن به همين سرعت است. حالت ديگر، مقايسه دو جسم هم جرم است . مثلا دو کاميون هم جرم را در نظر بگيريد. اگر سرعت هاي آنها متفاوت باشد متوقف کردن کاميوني که سرعتش کمتر است راحت تر است . به اين ترتيب، ملاحظه مي کنيم که تکانه ي يک جسم به مقدار جرم و سرعت آن بستگي دارد .تعريف آن نيز به همين صورت است:
تکانه =سرعت×جرم
ما همين نوع تعبير را براي تکانه ي زاويه اي به کار مي بريم. با اين تفاوت که در حرکت دوراني، علاوه بر جرم کل جسم، نحوه ي توزيع آن نيز در حرکت دوراني جسم تأثير دارد. مثلا، دو چرخ را در نظر بگيريد که جرم و شعاع يکسان دارند اما توزيع جرم آنها متفاوت است. در يکي تقريبا تمامي جرم به صورت طوقه اي توزيع شده که با پره هاي سبکي به محور چرخ وصل است و در ديگري جرم به صورت قرصي يکنواخت توزيع شده است.
حالا فرض کنيد که هر دو چرخ با سرعت زاويه اي يکساني حول محورهاي خود مي گردند. شايد اينجا چندان بديهي نباشد ،اما،تجربه نشان مي دهد که متوقف کردن چرخ توپر، که جرم آن به صورت قرص يکنواخت توزيع شده، راحت تر است . در اينجا نيز،همانند مثال دوچرخه و کاميون، حالت عکس نيز صادق است ؛يعني ،به حرکت در آوردن چرخ توپر و رساندنش به يک سرعت زاويه اي معين راحت تر از رساندن چرخ طوقه اي به همان سرعت است.

پايستگي تکانه ي زاويه اي

همانند انرژي و تکانه ي خطي ،تکانه ي زاويه اي نيز پايسته است . اين يعني ،تا زماني که جسم در حال دوران تحت تأثير نيرويي خارجي قرار نگرفته است ،تکانه ي زاويه اي آن تغييري نمي کند و ثابت مي ماند. اين موضوع زماني جالب مي شود که ما سامانه ي در حال دوراني را در نظر بگيريم که از قسمت هاي مختلف تشکيل شده است . اجزاي داخل سامانه ممکن است نسبت به هم تغيير وضعيت بدهند که اين به معناي تغيير در توزيع جرم کل سامانه است . در اين صورت، سرعت دوران سامانه، يا اجزاي آن چنان تغيير مي کند که کماکان تکانه ي زاويه اي سامانه همان مقدار اوليه باقي بماند. مثال معروف و آشنا در اين مورد، حرکت هاي اسکيت بازها و شيرجه روهاست. بياييد ببينيم اينها چگونه از قانون پايستگي تکانه ي زاويه اي استفاده مي کنند ؟
هنگامي که اسکيت باز شروع به دوران مي کند، سرعت زاويه اي و تکانه ي زاويه اي معيني پيدا مي کند که با نحوه ي حالتي که به خود مي گيرد متناسب است . اکنون اسکيت باز مي تواند با تغيير وضعيت بدنش حالت يا فيگورهاي مختلفي را ايجاد کند. مثلا، ممکن است دست هاي خود را به طرفين باز کند، يا برعکس، بدن خود را تا حد ممکن جمع کند . در حالت اول، که توزيع جرم بيشتر مي شود، سرعت چرخش وي کم و در حالت دوم، که توزيع جرمش کمتر مي شود، سرعت چرخشش بيشتر مي شود . شيرجه رو نيز دقيقاً از همين خاصيت استفاده کرده و سرعت چرخش خود را با تغيير وضعيت بدنش کم يا زياد مي کند.
از مثال هاي فوق نتيجه مي گيريم در يک سرعت دوران معين هرچه جسم از مرکز دوران دورتر باشد، تکانه ي زاويه اي آن بزرگ تر است . مثلا، اگر جسمي را به نخي ببنديم و آن را به دوران در بياوريم، هرچه طول نخ بلندتر باشد تکانه ي زاويه اي بيشتر است و به همان نسبت متوقف کردن دوران دشوارتر مي شود (شکل 2).

تکانه ي زاويه اي در نجوم

«همه هم مي گردند، هم مي چرخند.» اين خصوصيتي است که مي توانيم تقريبا در همه ي اجرام آسماني، از قمر تا کهکشان، ببينيم. از آنجا که از قرن هفدهم به اين سو پذيرفته ايم که قوانين طبيعت در همه ي عالم يکسان است، پس براي توصيف يا تبيين اين حرکت ها نيز از مفهوم تکانه ي زاويه اي و پايستگي آن استفاده مي کنيم.
در اينجا، به چند پديده ي نجومي، که توضيح آنها بر مبناي مفهوم تکانه ي زاويه اي و پايستگي آن است، فهرست وار اشاره مي کنيم:
خورشيد و خانواده اش همگي (به جز چند استثناء)حرکت هاي دوراني و چرخشي همسو دارند.
از ميلياردها سال پيش تاکنون اجرام عالم در حال دوران و چرخش بوده اند به نظر مي رسد اين دوران ها تا ابد ادامه خواهند داشت.
ماه در دوران خود به دور زمين هميشه يک طرفش را نشان مي دهد و به تدريج از زمين دور مي شود.
در جزر و مد اقيانوس هاي زمين، آب هايي که در سوي دورتر زمين نسبت به ماه قرار دارند نيز به حالت مد در مي آيند.
سرعت چرخش ستاره هاي نوتروني در حد سرگيجه آوري بالاست . زمان تناوب چرخش آنها در حد ميلي ثانيه است!
براي توصيف سياهچاله از سه پارامتر استفاده مي شود که يکي از آنها تکانه ي زاويه اي است.
در ادامه، در جعبه هاي مختلف مي توانيد درباره ي برخي موارد فوق و رابطه ي آنها با تکانه ي زاويه اي جزييات دقيق تري را مطالعه کنيد. البته مورد اول، يعني تکانه ي زاويه اي در منظومه شمسي را مفصل تر آورده ايم.

تکانه ي زاويه اي و منظومه ي شمسي

تکانه ي زاويه اي در ارائه نظريه اي درباره ي منظومه ي شمسي نقش مهم و اساسي ايفا مي کند . بياييد ببينيم چگونه اين مفهوم و قانون پايستگي تکانه ي زاويه اي مي تواند در پذيرش نظريه اي معقول و مقبول تاثيرگذار باشد.
براي شروع از مشاهداتمان آغاز مي کنيم . مي خواهيم ببينيم مشاهداتمان از منظومه ي شمسي چه واقعيت هايي را در اختيار ما قرار مي دهند . اما، براي انجام اين مشاهده بايد مدل يا نظريه اي را انتخاب کنيم. اين از ويژگي هاي علم است که مشاهده در آن متکي بر مدل يا نظريه است . مدلي که ما انتخاب مي کنيم،مدل پذيرفته شده ي خورشيد مرکزي است که بر مبناي آن خورشيد در مرکز منظومه ي شمسي قرار دارد و سيارات و اقمار آنها همراه با سيارک ها و دنباله دارها به دور آن مي گردند. اگر بخواهيم قدري دقيق تر بگوييم، سيارات به دور خورشيد و اقمار سيارات به دور آنها مي گردند. در چنين مدلي است که وقتي به گردآوري داده هاي رصدي، يا به تعبيري مشاهده مي پردازيم متوجه الگوي خاصي در حرکت هاي اجرام منظومه ي شمسي مي شويم. در ادامه، اين الگو و ارتباط آن را با مدلي براي منشأ منظومه ي شمسي مطرح خواهيم کرد.
هنگامي که صحبت از «مدلي براي منظومه ي شمسي» مي کنيم، درواقع منظورمان مدلي رياضي است که بر مبناي قوانين مکانيک بيان مي شود. الگوي خاص مورد اشاره، که بر مبناي اين قوانين و داده هاي رصدي مشاهده شده، خيلي ساده اما در عين حال پرسش برانگيز است: اگر از بالاي قطب شمال زمين به حرکت خورشيد، سيارات و قمرهاي آنها نگاه کنيم مي بينيم همگي آنها، با چند استثناء، در يک سو،يا درواقع در جهت پادساعتگرد حرکت هاي دوراني و چرخشي دارند. شکل 5،طرحي گرافيکي است براي بيان روشن تر اين مطلب.
البته، مشاهدات ما بيش از اين را نشان مي دهد . يعني، علاوه بر سيارات و قمرها، سيارک ها و دنباله دارها نيز، که عضو خانواده ي منظومه ي شمسي اند، از همين الگو پيروي مي کنند. همين جا بايد به اين نکته اشاره کنيم که در اين الگو استثنايي هم وجود دارد: مثلا، دوران زهره و اورانوس يا چرخش برخي قمرها به دور سياراتشان.
«خوب ،چرا؟»اين نخستين چيزي است که به ذهن ما مي رسد . اين هم از ويژگي هاي علم و مدل ها يا نظريه هاي علمي است که در مقابل پاسخ هايي که براي پرسش هاي ما مي دهند، موجب پرسش هاي جديد نيز مي شوند . مدل خورشيد مرکزي توانست بسياري از مشکلات و پرسش هايي را، که مدل بطلميوسي نمي توانست پاسخ دهد، حل کند. اما خود موجب طرح پرسش ها و مسائل جديد شد . براي پاسخ به اين «چرا؟» يعني «چرا دوران و چرخش اجرام منظومه ي شمسي الگوي مشابهي دارند؟»،مي توانيم رويکردهاي متفاوتي داشته باشيم. بياييد در زير سه تا از اين رويکردها را بررسي کنيم.
رويکرد اول :خورشيد و خانواده اش از ابتدا به همين صورت بوده اند . اين ساده ترين رويکرد يا جواب است. اما ،واضح است که اين جواب ما را قانع نمي کند. در واقع ،اگر قرار بود که انسان به پرسش هايي که برايش مطرح بود از اين نوع پاسخ ها بدهد، هيچگاه علمي به وجود نمي آمد. علم به معناي جستجو گري و کاوشگري از اين پاسخ خوشش نمي آيد.
رويکرد دوم :خورشيد و خانواده اش به طور تصادفي در کنار هم قرار گرفته اند و يکسان بودن الگوي حرکت ها نيز تصادفي است. به نظر مي رسد اين پاسخ قدري از رويکرد اول بهتر است . در هرحال تلاش مي کند تا تبيين يا توضيحي براي اين پديده ارائه کند. با اين حال ،اين جواب نيز راضي کننده به نظر نمي رسد. با اينکه تصادف در علم نيز مورد توجه است ،آن نيز «قانونمندي»خودش را دارد. البته، مي پذيرم که دو رويکردي که تا کنون مطرح شد بيش از حد ساده انگارانه به نظر مي رسند. اما هدف ،بيشتر ،نشان دادن الگوي تفکر است . رويکرد اول، طرفدار ثابت يا ايستا بودن عالم يا طبيعت است و رويکرد دوم به نقش اقبال و تصادف اهميت بيشتري مي دهد . هر کدام از اينها به نوعي در تاريخ علم نقش داشته اند و هنوز هم گاهي در اشکال پيچيده تر ظاهر مي شوند.
و اما، رويکرد سوم . در رويکرد سوم ما براي پاسخ به چرايي که مشاهداتمان مطرح کرده است، مدل يا نظريه مي سازيم. در واقع، گاهي براي تبيين يا توضيح در علم نياز به ارائه مدل يا نظريه ي جديد است . در نگاه اول نظريه ي جديد مجموعه اي است از مدل هاي پيشين ،قوانين فيزيک و داده ها و مشاهدات گردآوري شده اما اين تمام داستان نيست !هر نظريه اي، در عين حال، حاصل تلاش ذهني انسان است که در آن ديدگاه افراد ،شهود،خلاقيت ،تلاش و پشتکار ـ که گاه و بي گاه با احساس نااميدي ،يأس و شکست همراه است ـ تأثيري بي چون و چرا دارد.
رويکرد سوم براي منظومه ي شمسي منشأ اوليه اي در نظرمي گيرد . بدون اينکه وارد جزييات اين رويکرد شويم فقط توضيح مي دهيم که چگونه بر اساس مدلي ک اين رويکرد ارائه مي دهد ،تکانه ي زاويه اي براي مشاهدات ما درباره ي الگوي يکسان حرکت اجرام ،تبييني ارائه مي دهد.
بنا به نظريه ي پيدايش منظومه ي شمسي، خورشيد و تمامي اجرام منظومه ي شمسي همگي از يک ابر يا سحابي اوليه ي چرخان به وجود آمده اند. اين ابر چرخان، که به آن سحابي خورشيدي مي گويند،داراي تکانه ي زاويه اي بوده که مقدار آن به سرعت چرخش ابر و نحوه ي توزيع جرم بستگي داشته است .اين ابر در طي زمان و گذشت ميليون ها سال به تدريج تکه پاره شده و از آن خورشيد در مرکز و سيارات و اقمارشان همراه با اجرام ديگري، که بعدها نام سيارک و دنباله دار گرفتند ،پديد آمدند که همگي در صفحه اي که اکنون به آن صفحه ي دايرة البروج مي گوييم در حال دوران اند. اما اين رويداد، يا هر رويداد ديگري که براي اين ابر پيش مي آمد بنا به اصل پايستگي تکانه ي زاويه اي، کل آن مي گذاشت.
در اينجاست که قانون پايستگي تکانه ي زاويه اي به کمک اين مدل مي آيد تا توضيح دهد، چرا همه ي اين اجرام دوران و چرخش يک سويه دارند . البته براي اينکه توضيح مان روشن تر و دقيق تر شود بايد به قاعده ي جمع تکانه هاي زاويه اي نيز اشاره بکنيم . اين قاعده به طور خلاصه در جعبه ي يک آمده است.
به اين ترتيب، به سادگي نتيجه مي شود که براي حفظ تکانه ي زاويه اي اوليه، خورشيد و تمامي اجرام ديگر بايد در يک جهت بچرخند . در اينجا مي توانيم موضوع وضعيت هاي استثنايي را نيز مطرح کنيم . چرا حرکت چرخشي زهره و اورانوس که پيش از اين اشاره کرديم، از الگوي عمومي پيروي نمي کنند؟اتفاقا ـ و نکته ي جالب در اينجاست ـ براي ارائه پاسخي مناسب به خود نظريه يا مدلمان رجوع مي کنيم . اين نيز از ويژگي هاي نظريه هاي علمي است که جا براي وضعت هايي که خارج از مدل اند باز مي گذارد. ببينم:
بنا به قاعده ،زهره ،اورانوس و ....نيز بايد طبق قانون پايستگي تکانه ي زاويه اي، دوران و چرخشي پادساعتگرد داشته باشند . اکنون که ندارند، پس حتما اتفاقي روي داده است . اين قانون يا مدل ما درباره ي آنچه براي اين سياره ها روي داده سخني نمي گويد . اما سرنخي، براي اينکه حدس بزنيم چه اتفاقي ممکن است روي داده باشد، به ما مي دهد. مثلا شايد دنباله داري بزرگ در دوران اوليه ي شکل گيري منظومه ي شمسي با اينها برخورد کرده است يا اين اثري است که برخورد خراشان ستاره اي هنگام عبور از نزديکي خورشيد گذاشته است . در هر حال، بدون اين مدل و توجه به قانون پايستگي تکانه ي زاويه اي ما متوجه بي نظمي هايي، که در منظومه ي شمسي وجود دارد ،نمي شديم.

منبع:نجوم،شماره 186.
نويسنده:منصور وصالي