صباح راهي العبود
الحوار المتمدن-العدد: 4410 - 2014 / 3 / 31 - 15:30
المحور:
الطب , والعلوم
باديء ذي بدء لا بد من إستعراض تاريخي لتطور وسائل قياس الزمن منذ القدم وصولاًالى الساعة الذرية. ففي زمن كان مأوى الإنسان كهفاً,لم يكن لحساب الزمن وتحديده سوى الإعتماد على زمن شروق الشمس وغروبها وراء الأفق ومابينهما , أوربما من حركة النجوم . وفي زمن متقدم إبتكر البابليون المزولة لقياس الزمن وهذه الأداة عبارة عن دائرة رسم عليها علامات تقسم الوقت بين شروق الشمس وغروبها,وفي وسط هذه الدائرة تثبت شاقولياً ساق خشبية بحيث يقع ظلها فوق تلك العلامات ويتغيرمكان هذا الظل حسب تغيرات موقع الأرض من الشمس في أثناء النهار فيكون الظل طويلاً قي الصباح ومن جهة الغرب ثم يقصر تدريجياً الى الظهر بعد ذلك يبدأ بالزيادة طولا من جهة الشرق حتى المغيب.أما المصريون فقد إبتكروا الساعة المائية بشكلها الإبتدائي عام 3400 ق.م وهي عبارة عن وعاءحجري ينساب منه الماء الموضوع فيه ببطء من ثقب في إسفله وقد صنع بحيث يكون معدل هذا الإنسياب ثابتاً وقد ثبتت على جدران الوعاء تدريجات تدل على الوقت. أُبدل هذا الوعاء الحجري في العراق في القرن الرابع عشر الميلادي فأصبح على شكل وعاء يحوي بصلتين بينهما فتحة يمر بها الرمل من البصلة العليا الى البصلة السفلى.العالم العربي إبن يونس إخترع رقاص الساعة في القرن العاشر الميلادي وإستعمله لقياس الزمن,ثم طوره غاليلو الإيطالي بعد أن لاحظ إحدى الثريات المعلقة في سقف الكاتدرائية تهتز بزمن ثابت لكل هزة,وهذا الزمن يختلف بإختلاف طول خيط التعليق مستفيداً في ذلك من تحسس نبضات قلبه في منطقة الرسغ, وأعقبه بعد ذلك هايكنز الهولندي إذ صنع عام 1656 بندولاً(رقاصاً) وكان مقدار الخطأ في قياس البندول هذا بحدود دقيقة واحدة لكل يوم.وأول ساعة ميكانيكية صنعت في فرنسا عام 700 ميلادية وكانت غير مضبوطة وتعمل بدون عقارب ولا رقاص وتطلق إشارة كل ساعة من الوقت.في القرنين الرابع عشر والخامس عشرالميلاديين صنعت الساعات الميكانيكية اليدوية والساعات ذات المنبه .أما الساعات التي تعمل بالبندول فتمت صناعتها في القرن السابع عشرالميلادي,ثم الساعات الكهربائية في القرن التاسع عشر
في عام 1930 تحول الإهتمام من الساعات الميكانيكية الى الساعات التي يدخل في تركيبها الكوارتزإذ يعتمد عملها على الخاصية الكهروضغطية لبلورة الكوارتز(تحويل الضغط المتذبذب الى كهرباء وبالعكس),ويعتمد ترددها الميكانيكي على أبعاد البلورة المستعملة وقراءتها لا تتأثر بعوامل الطقس أو إختلاف المنطقة. وأخيراً ظهرت الساعات الذرية الى الوجود عام 1955 وهي تمتاز بالدقة وبإمكانها العمل 200 سنة دون أي خطأ.
لقد إكتشف علماء الإنتروبولوجيا الذي يعنى بدراسة الجنس البشري والتراث المادي للسلالات أن هناك ساعات طبيعية تعمل منذ ملايين السنين وهي ليست كالساعات التقليدية التي إستعرضناها ,وإنما هي ساعات تعتمد على ظاهرة الإشعاع الطبيعي للعناصر إذ توجد عناصر طبيعية مشعة تدخل في تركيب الأجسام البشرية والحيوانات والنباتات والصخور ,ونتيجة لإشعاعها عبر زمن طويل تتحول الى عناصر أخرى ومن خلال ذلك نستطيع معرفة عمرالأثر. ولا بد لنا من توضيح هذا الأمربدءاً من معنى الإشعاع والمواد المشعة ليستطيع القاريء معرفة وعمل هذه الساعات الطبيعية والمبدأ الذي يقوم عليه عملها.
فالمواد في الكون تتكون من جزيئات تتشكل من ذرات عناصر عددها في الكون نحو 118عنصر ويستمرالفيزياويون في صناعة الجديد بواسطة معجلات الجسيمات,ولكل ذرة من ذرات العنصرالواحد جزء مركزي يسمى النواة التي فيها عدد من بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات متعادلة,يدور حول النواة عدد من الألكترونات وحسب العنصر وهي سالبة الشحنة,عدد البروتونات لعنصر معين يكون ثابتاً لكن عدد النيوترونات يمكن أن يتغير فنحصل على مايسمى بالنظائر.وللتوضيح نأخذ مثلاً ذرة عنصر الكاربون المستقرة التي تحوي 6 بروتونات و6 نيوترونات ,هذا يعني أن العدد الكتلي للكاربون هو 12,فإذا إزداد عدد النيوترونات في هذه الذرات بأية فعالية كيمياوية مع ثبوت عدد البروتونات وأصبح 8 بدلاً من 6 فهذا يعني أن العدد الكتلي يصبح 14 أي 6بروتونات و8 نيوترونات أي بقاء العنصر كاربوناً لكن بعدد كتلي 14 وليس 12 كما كان عليه ويسمى في هذه الحالة (كاربون 14) وهو عنصرمشع غيرمستقر أي إنه يبقى يشع النيوترونات بمرور الزمن سعياً الى الإستقرار ليتحول تدريجياً الى كاربون 12.هذا المثال يمكن سحبه على بقية العناصر التي لها نظائر مشعة .أما إذا تأثر عدد البروتونات في نواة العنصر بسبب قصف ذري مثلاً فإن هذا العنصر سيتحول الى عنصر آخر.
الغلاف الجوي المحيط بالأرض هوخليط من عدة غازات أكبرها نسبة هو النيتروجين (بحدود78%) في حالة الهواء الجاف ,أما الأوكسجين فيحتل حوالي 21% منه ويضاف الى هذا نسبة صغيرة من ثنائي أوكسيد الكاربون وبخار الماء ونسب ضئيلة من غازات النيون والأرغون و الكربتون والهيدروجين والهيليوم .الأشعة ذات التردد العالي القادمة من الكون الخارجي والتي تحاول إختراق طبقة الهواء المحيطة بالكرة الأرضية تكون ذات فاعلية كبيرة لما تمتلكه من طاقة هائلة,وفي أثناء الإختراق تصطدم (تقصف) بذرات الغازات المكونة للغلاف الغازي محررة أشعة ثانوية على هيئة نيوترونات ذات طاقة حركية كبيرة جداً,وكل نيوترون يتحرر يقوم بدوره بقصف بروتوناً واحداً من نواة ذرة النيتروجين (7 نيوترونات و7بروتونات) فيصبح عدد البروتونات 6 وبذلك يتحول النيتروجين الى كاربون عدده الكتلي 14 بعد إستقرار النيوترون الثامن القاصف فيه.يسمى هذا بالكاربون 14,وهذا النوع من الكاربون سيكون مشعاً يسعى الى الإستقرار بمرور الزمن وذلك بإشعاعه النيوترونات ليتحول تدريجياً الى كاربون 12 المستقربعد زمن طويل.ولقد وجد أن نسبة كاربون14 في طبقات الجو الى كاربون12هي ذرة واحدة لكل مليون مليون ذرة,كما يوجد كاربون13 غير المشع,وهذه جميعها يمكن أن تتحد مع الأوكسجين في الجو ليتحول الى ثنائي أوكسيد الكاربون بغض النظرعن نوع الكاربون المتحد مع الأوكسجين.إن ثنائي أوكسيد الكاربون هذا (ولجميع نظائرالكاربون) ستمتصه النباتات بعملية التركيب الضوئي .وبعد تناول الحيوانات لهذه النباتات سيخزن الكاربون في جسم الحيوان بالنسب نفسها الموجودة في الجو قبل عملية التركيب الضوئي,أما الإنسان فسيخزنه عندما يتناول طعامه النباتي أوالحيواني على حد سواء.
سيبقى الكاربون14 مشعاً بمرور الزمن وستقل نسبته في الأجسام التي تحويه بما فيها الكائنات الحية بعد فنائها .ولكي تنقص نسبته الى النصف فإنه يحتاج الى 5730 سنة,ثم ينقص الى ربع ما كان عليه في الأصل بعد مضي 5730 سنة أخرى,والى ثُمن ماكان عليه أصلاً بعد مضي5730 سنة وهكذا على ستقل نسبة هذا النظير من الكاربون في الأثرعلى وفق متوالية هندسية حدها= 0.5.إن الرقم 5730 يسمى عمرالنصف للكاربون14 المشع ويختلف مقداره من مشع لآخروعموماً فهو محصور مابين 4000سنة وعدة مليارات من السنين لأنواع أخرى من العناصر المشعة.
يمكن قياس عمر الأثرمن خلال دراسة نسبة المتبقي من مشع معين في أي كائن على وفق معادلة رياضية معينة. وعند إستعمال الكربون14 لحساب عمر الأثر نستفيد من المعادلة التالية:
عمر الأثر= لوغارتم (كمية العنصر المشع المتبقية في الأثر ÷كمية العنصر أصلاً) ÷( 0.693 - ) والناتج يضرب في نصف العمرللمشع.(هذا اللوغارتم طبيعي).
للتوضيح:- إذا كانت نسبة الكاربون14 المتبقية في أثر عُثر عليه تعادل 10% مما كانت عليه أصلاً,فما عمر هذا الأثر؟
ووفقاً للمعادلة السابقة فإن عمر الأثر= لو0.10 ÷(-0.693) ثم يضرب الجواب ×5730 فيكون الناتج 18994 سنة تقريباً.حيث أن لو0.10=2.303 -
تستعمل أيضاً نظائر مشعة أخرى لمواد غير الكاربون لتقدير عمر أحداث جيولوجية .فمثلاً عمر النصف للثوريوم230 الذي ينتج من تحلل اليورانيوم 238 هو75000 سنة.كما تستعمل نظائر أخرى لحساب عمر آثار موغلة بالقدم,و يستعمل علماء الآثارعادة (الأرغون- بوتاسيوم) وغيره لحساب عمر المكونات الصخرية .
ولقد تم حساب عمر عظام وجدت في شرق أفريقيا ظهر أن عمرها 1.75 مليون سنة وهذا يمثل الزمن الذي يفصلنا عن زمن صاحب إن المعادلات التي وضعت لحساب عمر الأثر تُعد بمثابة ساعة طبيعية تقيس الزمن الذي مر على الأثر الموغل في القدم إذ يبقى العنصر المشع فيه يشع بمرور الزمن,ومن خلال ذلك يمكن حساب عمر الأثر ,ومعدل الإشعاع هذا يُعد ساعة طبيعية لاتعطل ومضبوطة في قياسها.
العظام.
#صباح_راهي_العبود (هاشتاغ)
كيف تدعم-ين الحوار المتمدن واليسار والعلمانية
على الانترنت؟
|
ارسل هذا الموضوع الى صديق
|
حفظ - ورد
|
بحث
|
إضافة إلى المفضلة
|
للاتصال بالكاتب-ة
اليوتيوب
لينكدإن
تيلكرام
تمبلر
بلوكر
الموبايل
