نشانه هاي يك نقطه عطف در تاريخ رياضي و وظايف ما

   سال جهاني رياضيات بود و مايل بودم که مثل بسياري از عاشقان رياضي راجع به چيستي رياضي چيزي تهيه کنم. اين کار عملي شد اما از همان موقع باورگونه اي در ذهنم ايجاد شد که تا مدتها جرأت بيان صريح آن را حتي براي خودم نداشتم،  چرا که با مسيري که خود در آن قدم گذاشته ام، تناقص داشت. اين فکر همواره مرا آزار داده است. تصميم گرفته بودم که روي اين فکر کار جدي انجام داده و آن را در کنفرانس رياضي در اهواز مطرح کنم ولي ميسر نشد. بنابراين بنا را بر اين گذاشتم  که در تابستان امسال روي اين مطلب مطالعات جدي انجام دهم و ثمره آن را در سي و ششمسن کنفرانس رياضي در يزد مطرح کنم. چون کار اصلي را به تعطيلات تابستان موکول کرده بودم، مقدور نبود که خلاصه مقاله و خود مقاله را به موقع به کنفرانس ارسال کنم. بعلاوه عنوان اوليه مقاله (شرايط کنوني و وظايف انجمن رياضي ايران) موجب سوء تعبير نماينده انجمن شد و نظرشان اين بود که مطلب بايستي در ميزگرد مطرح شود تا بتوان به آن پاسخ داد، در حالي که مقاله عمدتاً در جهت تقويت انجمن است، مضافا اين که ميزگرد جاي ارائه مقاله نيست. به هر حال اين تصميم مرا آزرده خاطر کرد و به دليل ترديد در انجام کار، مطالعاتم دچار اختلال شد. اما در هر صورت تصميم گرفتم که اين ايده را هر چند به صورت ناقص و فشرده و به شکل آزاد، در کنفرانس ارائه کنم.

   حقيقتي آشکار است که هر پديده اي،  تاريخي دارد و براي اين که تصميمي  براي حال و آينده آن پديده بگيريم بايستي تاريخ گذشته اش را بدانيم. اگر بخواهيم به زبان رياضي تشبيه کنيم، مسير حرکت يک پديده مثل يک منحني همواري  است که جهت حرکت آن در هر لحظه،  به مسيري  که تا آن لحظه طي گرده است بستگي دارد و اگر منحني را يک منحني هدفدار تصور کنيم (که در مسائل اجتماعي اين چنين است) مسير گذشته و هدف نهايي جهت گيري بعدي را مشخص خواهد کرد. اگر با توجه به مسير گذشته جهت منحني در راستاي هدف نباشد، آن نقطه، نقطه عطف خواهد بود. در بخش اول اين نوشتار قصد اين است که نشان دهيم در يک نقطه عطف از تاريخ رياضيات ايستاده ايم.

     اين ادعا که  «ما  در يک نقطه عطف  از تاريخ  رياضيات  قرار داريم»، يک ادعاي جسارت آميزي است و نياز به مطالعه وسيع درباره تاريخ رياضيات و وضعيت رياضي در دنياي امروز بويژه اروپا که محور تحولات در اين رمينه است، دارد. قسمت اول ،يعني تاريخ رياضيات، با توجه به منابع قابل قبول تا حدي انجام شدني است، اما قسمت دوم احتياج به زمان بيشتري دارد و از اين جهت کار خود را ناقص مي دانم.

   نگاهي گذرا به تاريخ رياضي: مطمئنا  تاريخ  رياضي همزمان با  تاريخ  انديشه انساني است. لذا نمي توان  تاريخ  دقيقي براي  آغاز آن متصور شد. اسناد تاريخي نشان مي دهند که  شرق  از قبيل  چين,  هند,  ايران,  بابل و  مصر به  تبع  تمدنهاي  اوليه  در آن،  پيشتر از غرب صاحب علوم و از جمله رياضيات  نسبتا پيشرفته اي بودند. مقدمه  «پاپيروس رايند» (1650 ق م )  که يکي از قديمترين اسناد  تاريخ رياضي  است،  با توجه  به کندي  تحولات  در عهد  باستان،  نشان مي دهد که  در اوائل هزاره دوم قبل از ميلاد تمدنهاي شرق داراي رياضياتي پيشرفته بوده اند. در اين سند چنين آمده است :

«به جرئت مي توان گفت که بارزترين مشخصه شعور انسان که نشان دهنده درجه تمدن هر ملت است همان قدرت استدلال کردن است، و به طور کلي اين قدرت به بهترين وجهي مي تواند در مهارت هاي رياضي افراد آن ملت به نمايش گذاشته شود»

   اين سند همچنين نشان مي دهد که برخلاف نظر برخي تاريخ نويسان، رياضيات قبل از تمدن يونان باستان عمدتاً تجربي و شهودي نبوده، و به نحو قابل قبولي با استدلال همراه بوده  است.

   در اثر ارتباطاتي که يونيان با امپراطوري ايران، بابل و مصر داشتند و به ويژه پس از کشورگشاييهاي اسکندر، يونانيان تقريبا بر همه علوم زمان خود احاطه پيدا کردند و تقريبا در همه زمينه ها و از جمله رياضيات آثاري مدون را بوجود آوردند که تا قرنها بر جهان انديشه حکومت مي کردند. به نظر مي رسد كه تمايل به منطق و استدلال در قرون قبل از ميلاد در يونان به اوج خود رسيد. به روايت تاريخ نويسان رياضي، اولين تلاش خوب براي استدلال مسايل رياضي توسط تالس در سده ششم قبل از ميلاد و پس از آن توسط شاگردش فيثاغورس و بعد از آن در قرون سوم ق.م. توسط اقليدس در كتاب اصول اقليدس به صورت مدون درآمد. كتاب اصول اقليدس گرچه شامل مقالاتي در باره اعداد است اما بيشتر مسايل مربوط به اعداد از زاويه هندسي مورد توجه قرار گرفته اند. مشابه كار اقليدس را «نيكوماخوس» (اواخر قرن اول بعد از ميلاد) در زمينه حساب انجام داد.

   رسالات منطق «ارسطو» (قرن چهارم ق.م) كه بعدها به «ارغنون» مشهور شد، و اثري است رياضي- فلسفي، نيز از جمله آثاري است كه بيش از هزار سال بر جهان انديشه، از جمله رياضي، تاثيرات عميق گذاشت. كارهاي «ارشميدس» (سده سوم قبل از ميلاد، برخي او را يكي از بزرگترين رياضيدانان همه اعصار ناميده اند ) همواره الهام بخش رياضيات كاربردي بوده است و تا قرن نوزدهم نفوذ عميقي در رياضيدانان به ويژه در زمينه آناليز داشته است .

   طي قرون بعد از ميلاد به دليل جنگ هاي داخلي، تسلط امپراطوري روم بر يونان، سوزاندن كتابخانه ها از جمله کتابخانه بزرگ اسکندريه و مهمتر از همه افتادن علوم در زندان خرافي كليسا،  به تدريج و به خصوص پس از تسلط اسلام بر تمدنهاي بزرگ آن زمان در قرن هفتم، رسالت حفظ و انتشار علوم بر عهده ممالك اسلامي افتاد. به روايت برخي كتابهاي تاريخي اولين كسي كه به ترجمه آثار يوناني دست زد «ابن مقفع» دانشمند ايراني قرن دوم هجري ( قرن نهم ميلادي ) بود. وي اولين بار فن منطق را به عربي ترجمه كرد و مسلمانان را به اين دانش مسلح كرد. پس از آن جرياني شكل گرفت كه در تاريخ به نهضت ترجمه معروف است. در اين جا نقش يک انجمن پنهاني به اسم «اخوان الصفا» كه در قرن چهارم هجري شكل گرفت بسيار بارز است. نتيجه كار اين انجمن كه متشكل از علماء و دانشمندان اسلامي بود رساله هايي است كه مشتمل بر 51 مقاله در زمينه هاي مختلف علوم طبيعي ، رياضي، الهي و مسائل عقلي و غيره مي باشد. از ميان دانشمنداني كه تاثيرات زيادي را روي نسل هاي بعدي در زمينه رياضي گذاشتند مي توان از خوارزمي، ماهاني، ابن قروه، کرجي، بوزجاني، خيام، ابن عزرا، كاشاني و خواجه نصيرالدين طوسي نام برد.

   البته در اين دوره كه به دوره تاريك انديشي غرب مشهور است و تا حدود سده چهارده ميلادي ادامه داشته است، در امپراطوري روم شرقي (بيزانس) كه به طور طبيعي بيشتر تحت تاثير فرهنگ يوناني بود، علوم و از جمله رياضيات به حركت خود، به كندي، ادامه داد. در اين ميان مي توان از «بوئتيوس» (ح 510 م) نام برد كه معلومات رياضي داناني چون «اقليدس»، «نيكوماخوس» و «ثاون» را در كتابي به نام دو مقاله در باب اصول حساب گرداوري کرد که  در همه مدارس قرون وسطي تدريس مي شد.  برجسته ترين رياضيدان قرون وسطي در غرب، «فيبوناتچي» (1202 م) بود كه تا حدود زيادي تحت تاثير کتاب «جبر و مقابله» اثر مهم رياضيدان بزرگ ايراني (قرن نهم ميلادي )، يعني «خوارزمي»، بوده است.

   در كتاب «صورتبندي مدرنيته و پست مدرنيته»، قرون پس از دوره تاريك انديشي غرب، به چهار دوره به صورت زير تقسيم شده است:

1-                       دوره رنسانس يا نوزايي، از قرن چهاردهم؛

2-                       جنبش اصلاح ديني، در قرن شانزدهم؛

3-                       عصر روشنگري، از اواخر قرن هفدهم تا اوايل قرن هيجدهم؛

4-                       انقلاب صنعتي، از نيمه دوم قرن هيجدهم تا نيمه قرن نوزدهم؛

به نظر مي رسد اين تقسيم بندي در مورد تاريخ تحول رياضيات در غرب نيز، با مختصر تفاوتي، صدق مي كند.

   جرقه هاي دوره نوزايي در ايتاليا زده شد. در اين دوره در واقع علوم عهد يونان باستان و تمدن اسلامي ترجمه و بازيافت شد. شايد بتوان گفت اين كار در زمينه رياضيات در قرن سيزدهم با كارهاي فبيوناتچي شروع شد. يه اين ترتيب، دوره نوزايي در رياضيات از قرن سيزدهم شروع شده است که با توجه به ماهيت رياضي تا حدي طبيعي است. اين نکته از اين جهت تذكر داده شد تا توجه كنيم كه تحولات در علوم گرچه به مقدار زياد به تحولات اجتماعي وابسته است، اما بر آن منطبق نيست و گاه خود مي تواند زمينه ساز تحول اجتماعي باشد.

    در دوره  اول  تحول رياضي  در غرب  كه  مي توان گفت از قرن سيزدهم ميلادي تا نيمه قرن شانزدهم  ادامه دارد، اگر چه رياضيات پيشرفت زيادي كرد اما خلاقيت و نوآوري چنداني در آن صورت نگرفت.

   از نيمه دوم قرن شانزدهم تحت تأثير گشايشي كه از طريق اصلاح ديني و اجتماعي ( با پرچمداري مصلحيني چون «مارتين لوتر»، «توماس مونتسر»، «هولدريخ تسوينگلي»، «جان کالون» و ديگران ) در غرب صورت گرفت، شاهد كارهاي خلاقانه در رياضيات هستيم. مي توان گفت كه اين جريان از «نپر» و ابداع لگاريتم شروع شد و با توجه به نياز آن زمان به كارهاي محاسباتي سنگين به شدت مورد اقبال قرار گرفت. سده هاي هفدهم و هيجدهم شاهد رياضيدانان بزرگي با كارهاي بزرگ در زمينه هاي مختلف است. «گاليله» و «كپلر» در زمينه مكانيك آسمان، «پاسكال» در زمينه هندسه تصويري و پايه گذاري نظريه احتمال (به همراه رياضيدان بزرگ فرانسوي، يعني «فرما» )، «دكارت» در زمينه ابداع هندسه تحليلي ( ظاهراً «فرما» نيز همزمان با او به هندسه تحليلي رسيده بود)، «فرما» در زمينه هاي مختلف رياضي و به ويژه در زمينه نظريه اعداد و ايجاد زمينه براي پيشرفت جبر و آناليز و بالاخره «كاواليري»، «جان واليس» و «باروي» در بسترسازي مناسب براي كارهاي اساسي كه بعداً در قرن هيجدهم توسط «نيوتن» و «لايب نيتس» صورت گرفت. به اين نامها بايستي نام رياضي دان بزرگ هلندي قرن هفدهم يعني «كريستين هويگنس» را هم اضافه كنيم كه كارهايش باعث پيشرفتهاي محسوسي در علم نجوم و احتمالات و اختراعات صنعتي از جمله اختراع ساعت پاندولي شد.

   اوايل قرن هيجدهم نقطه عطفي در تاريخ رياضيات است. در اوايل اين قرن نيوتن و لايب نيتس به طور همزمان و با استفاده از كارهاي كساني چون كاواليري، جان واليس و باروي كه پيش از اين انجام شده بود، حساب ديفرانسيل و انتگرال را ابداع كردند. در نيمه اول اين قرن شاهد رياضيدانان بزرگ ديگري نظير برادران برنولي ( سه برادر رياضيدان كه در حل مسايل رياضي خستگي ناپذير بودند )، «تيلر»، «مكلورن» و ديگران هستيم.

   متعاقب پيشرفتهاي رياضي و به تبع آن ساير علوم مرتبط با رياضي و با توجه به نياز زمان، اختراعاتي در زمينه هاي مختلف شروع شد و نطفه هاي انقلاب صنعتي در غرب در نيمه دوم قرن هيجدهم شكل گرفت. اين انقلاب صنغتي به دنبال خود تغييراتي در ديدگاههاي فلسفي و اجتماعي غرب گذاشت. اگر چه به روايت تاريخ، انقلاب صنعتي از انگليس شروع شده بود ولي در فرانسه با انقلاب اجتماعي همراه شد و توانست تأثيرات شگرفي را در بينش جهان غرب بگذارد. رياضيدانان اين دوره تحت تأثير همين بينش توانستند تابوهاي رياضي را در همه زمينه ها بشكنند. ابتدا به دنبال ابهاماتي كه در طرح «بينهايت كوچكها» از طرف نيوتن و لايب نيتس در بحث حساب ديفرانسيل و انتگرال پيش آمده بود، مباحثات و مجادلات زيادي در اين مورد صورت گرفت. در اثر تلاش رياضيداناني چون «اويلر»، «دالامبر»، «بولتسانو»، «وايراشتراوس»، «لاگرانژ»، «ريمان» و به خصوص «كوشي» براي اجتناب از اين شبهات، از دل هندسه، آناليز سر برآورد و به اوج خود رسيد. از سوي ديگر نيز با تلاش رياضيداني چون «واندرموند»، «لاگرانژ»، «گاوس»، «آبل»، «گالوا»، «هميلتن» و ديگران از دل حساب و نظريه اعداد شاخه هاي مختلف جبر شكل گرفت. در اين ميان كارهاي گاوس، آبل و به ويژه گالوا بسيار بديع بود و كار هميلتن به جهت معرفي حلقه هاي تعويض ناپذير، به دليل ساختار شكني، بسيار مؤثر بود. 

   جريان انقلابي ديگري كه در اين زمان شكل گرفت، شكستن تابوي هندسه اقليدسي بود. به نقل از اسناد تاريخي اولين كسي كه با طرد اصل پنجم اقليدس به هندسه نااقليدسي نزديك شد «گاوس» رياضيدان بزرگ آلماني بود که بهر دليل آن را انتشار نداد. کمي بعد هندسه نااقليدسي به صورت مستقل توسط «يوهان بايايي» (1802-1860) رياضي دان مجاري و «لباچفسكي» (1793- 1856) رياضي دان روسي اعلام وجود كرد. چندي بعد «ريمان» با جرح و تعديل ديگري در اصل پنجم اقليدس، هندسه ديگري را كه به هندسه بيضوي موسوم است، معرفي كرد.

» رياضيات و بند كفش «

آيا هيچ گاه از خود پرسيده ايد كه چه كسي يك رياضيدان است؟ چندين سال پيش حرفه اي براي اين پرسش در ذهن من ايجاد شد و به نظرم رسيد كه رياضيدان شخصي است كه قدرت تشخيص فرصتهاي موجود براي به

كار گيري رياضيات را دارد و اين در حالي است ك بقيه افراد متوجه اين فرصتها نيستند. در اين مورد مي توان بند كفش را در نظر گرفت آقاي جان هاتسون استاد علوم كامپيوتر دانشگاه كاروليناي شمالي مقاله اي با عنوان

» معماي بند كفش« به رشته تحرير درآورده است. حداقل سه نوع آرايش كلي براي بستن بند كفش وجود دارد كه عبارت است از نوع امريكايي(زيگراگ)، نوع اروپايي و نوع كفاشي(ايرا ني). هر چند از نظر خريدار شكل ظاهري و زمان لازم براي گره زدن داراي اهميت است ولي براي توليد كنندگان كفش، موضوع مهمتر آن است كه كدام يك از آرايشها داراي كوتاهترين طول بوده و در نتيجه كمترين هزينه را در بر خواهد داشت؟ در اين مبحث به منظور يافتن طول بند فقط اندازه خطوط مستقيم مورد توجه قرار گرفته است. فزض شده است كه طول مورد نياز براي گره زدن در تمامي آرايشها يكسان است و از اين رو در نظر گزفته نشده است. توصيه ميشود از چشمهاي كسي ه كفش را پوشيد ه است به كفش بنگريد و در اين راستا منظور از رديف بالاي سوراخها آنهايي است كه نزديك پا باشند.نكته ديگر اينكه در اينجا ضخامت بند (ضخامت خط) معادل صفر و سوراخها به عنوان نقطه فرض شده اند. حال اگر به دقت به مساله بنگريم، خواهيم ديد كه طول بند به سه پارامتر بستگي دارد كه در روي شكل نيز مشخص شده اند: 1- تعداد سوراخها(n ) 2- فاصله بين سوراخهاي متوالي     (d )  3- فاصله بين سوراخها ي چپ و راست در هر رديف (g ).

بااستفاده از قضيه فيثاغورث مي توان طول بندها را يافت (البته شادي تعجب كنيد كه قضيه چنين مرد بزرگي داراي اين كاربرد باشد):

الف)آمريكا ئي : 

ب)اروپايي     :

ج)كفاشي    :

حال بايدديد كه كداميك از آرايشها كوتاهتر و براي اينكار در نظر گرفته مي شوند:

الف)آمريكايي               ب)اروپايي :

ج)كفاشي:

در اينجا اين سوال مطرح است كه آيا نوع آمريكايي هميشه كوتاهترين طول را دارد ؟ بااستفاده از قوانين جبري مي توان ديد ك اگر dو g غير صفر بوده و n حداقل 4 باشد دارندگان كوتاهترين طول به ترتيب عبارت خواهد بود از نوع آمريكايي ، ارپايي، و كفاشي، اگر   n =3 باشد مجدداَ آرايش آمريكايي كوتاهترين طول را دارد ولي طول دو نوع ديگر مساوي مي شودو نها يتاَاگرn    =2 شود( يعني تنها در سوراخ در هر طرف) طول يكسان خواهد شدولي احتمالاَ رياضيدانها فقط به اين حالت علاقه مند مي باشند.

سرگرمي فكر با عدد1992

رياضيات در عهد باستان

رياضيات سرگذشتي طولاني دارد ما به اختصار ولي از ابتدا خواهيم گفت ،

وقتي به عصر شكوفايي علم در تمدن اسلامي  و رياضيات اين دوره مي رسيم تأملي ژرف خواهيم داشت و به بيان تاريخ پر افتخار در سرزمينهايي اسلامي ،به ويژه ايران،خواهيم پرداخت،

اهرام مصر قريب به پنج هزارسال پيش ساخته شده اند. عظمت اين بنا ها و دقت و ظرافتي كه در ساختن آنها بكار رفته، به حدي است كه موجب پيدايش هاله اي از افسانه در پيرامون آنها شده است هرم بزرگ جيزه بش از 50000 متر مربع زمين را مي پوشاند و بالغ بر 2000000 قطعه سنگ، با وزني به طور متوسط برابر با 5/2 تن، در ساختن آن بكار رفته است. اين قطعه سنگها از معادن سنگي آن سوي رود نيل استخراج شده و به محل هرمها حمل گريده و به دقت تمام به هم جفت شده اند. سقف بعضي از اطاقها از سنگهاي خارايي به وزن 54 تن، به طول 8 متر و ضخامت تقريبي 2/1 متر ساخته شده اند كه از معادن سنگي كه حدود 1000 كيلومتر با محل فاصله دارند به آنجا آورده شده و در ارتفاع 60 متري از سطح زمين نصب شده اند. قاعدة هرم بزرگ مربعي است ك خطاي نسبي در اختلاف اضلاع آن كمتر از و خطاي نسبي زوايا در انحراف از قائمه كمتر از  است. اهرام بر روي مدار 30 درجه بنا شده و دقيقاَ متوجه چهار جهت اصلي اند در اين اهرام راهروهاي شيب داري ساخته شده كه (در زمان بناي آنها )درست در امتداد ستارة قطبي بوده اند . ساختمان اين هرمها بدون ترديد متضمن آشنايي با رياضيات و نجوم است. با همة اين احوال اين بين النهرين( سرزمين بين دو رود خا نةدجله و فرات ) است كه گاهوارة تمدن ناميده شده است در اينجا بر خلاف مصر هيچ نشانه اي از بناهاي عظيم برپا مانده نمي يابيم. از روي هزاران لوح سفالي كه از زمين در آورده شده اند و كشف رمز و خواندن اين لوحها وجود تمدن عظيمي كه ساكنين گذشته اين سرزمين بدان رسيده بودند،آشكار شده است. برخي از اين لوحها، كم و بيش به رياضيات پرداخته اند كه بزودي از آنها سخن خواهيم گفت.

هر دو سرزمين مصر و بين النهرين، در ميان دو دريا امتداد پيدا مي كنند. براي مصردرياي مديترانه در شمال است و درياي سرخ در مشرق، و در بين النهرين خليج فارس  در قسمت جنوب شرقي است و درياي سرخ در مغرب. اين دو ناحيه را باديه الشام از يكديگر جدا مي سازدو يا شايد به تعبيري بتوان گفت : آن دو را بياباني كه ميانشان است و درياهاي مشترك بين هر دو به يكديگر متصل مي سازد بيشتر حوادث تاريخي اين دوره در اين ناحيه اتفاق افتاده است خط و كتابت،  به طور مستقل، در اين دو سرزمين ابداع شده است و اختراع چرخ و استفاده از آهن هم مصادف با آغاز تمدن در اين دو ناحيه بوده است براي سهولت اين دو تمدن را به طور جداگانه مورد بررسي قرار       سمي دهيم و مطلب را با مصر آغاز مي كنيم.

مصر

در جايي كه سرزمين مصر كنوني است ابتداء دو پادشاهي، يكي در شمال و ديگري در جنوب وجود داشته است زماني بين سالهاي 3500 و3000 ق.م حكمروايي به نام منس شمال و جنوب را متحد كرده است. از اين زمان به بعد دوره هاي اصلي  تاريخ مصر با نام سلسله هاي حاكم مشخص مي شود و منس موسس سلسلة اول بوده است. اوج تمدن مصر در دورة سلسلة اول (حدود 2500 سال ق.م.)حادث شده است كه حكام اين دوره اهرام را ساخته اند. تمدن مصر تا زمان فتح آن به دست اسكندر در سال 322ق.م. مسيرطبيعي خودرا داشته است بعد از آن تا حدود 600 بعد از ميلاد تاريخ و رياضيات مصر يه تمدن يونان تعلق دارد. بنابر اين جدا از تهاجم كوتاه مدتي كه در سالهاي بين 1700تا 1600ق.م. توسط هيكسوسها انجام شده است، وجدا از تماسي كه با تمدن بابلي ايجاد شده است (شواهد اين تماس از كشف لوحهاي تل العمارنه به زبان ميخي مربوط به سال 1500 ق.م. استنباط مي شود). تمدن مصري محصول مردم بومي بوده است.

مصريان دستگاههاي خط نويسي خاص خود را پديد آوردند. يكي از آنها خط هيروگليفي و از نوع تصويري بود، يعني هر علامت تصويري از يك شئ بود از هيروگليفها براي نوشتن روي بناهاي ياد بود تا حدود ميلاد مسيح استفاده مي شده است. از حوالي 2500 ق.م. به بعد مصريان براي مقاصد روزانه آنچه را كه خط هيراتيك (خط كاهنان) ناميده مي شد مورد استفاده قرلر دادند . در اين دستگاه خط نويسي علايم قرار دادي به كار مي رفت كه در ابتدا صرفاَ صورتهاي اختصاري هيروگليفها بودند.خط هيراتيك هجايي بود هرهجا توسط يك ايد ئو گرام (انديشه نگار)نمايش داده مي شد و يك كلمة كامل مجموعه اي از ايدئوگرامها بود از خط هيراتيك خط دموتيك ( خط عوام) پديد آمد كه مورد استفادة عموم بود عمل نوشتن با استفاده از جوهر بر روي پاپيروس انجام مي گرفت.  براي ساختن پاپيروس ساقه هاي نوعي ني آبي به نام پايو را به صورت نوارهايي بريده وكنار هم قرار مي دادند تا صفحه اي از آن تشكيل شود لاية ديگري از نوارها را بر روي آن قرار مي دادند و همه را با آب خيس مي كردند كه پس از آن صفحه را محكم فشرده در آفتاب خشك مي كردند چون پاپيروس با گذشت ايام خشك شده و خرد مي شود اسناد معدودي سواي سنگنبشته هاي هيروگليفي از گزند روزگار در امان ما نده ا ند.

در سال 1799 ، در حملة ناپلئون به مصر با پيدا شدن كتيبهاي در روزتا، يك بندر باستاني در نزديكي اسكندريه كه به سه خط يوناني، دموتيك، و هيروگليف نوشته شده بود، رمز هيروگليف توسط شامپوليون در فرانسه و توماس يانگ در انگلستان كشف و پس از آن امكان خواندن سنكنبشته هاي موجود در گورها و يادوارههاي واقع در مصر فراهم شد. رمز دستگاه عدد نويسي هيروگليف مصري بسرعت گشوده شد. اين دستگاه عدد نويسي كه به اندازة اهرام ثلاثه قدمت دارد مطابق انتظار دهدهي است با استفاده از علامتهاي مجزايي براي هر يك از شش توان اول ده  و تكرار آنها به قدر لزوم اعداد بالغ بر يك ميليون بر روي سنگ، چوب، و ساير مواد حك مي شد. خط عمودي كوتاهي نمايش يك عدد بود علامتي شبيه به يك   U,ریاضیات و بند کفش,

آناليز پروفايل ميدان

- روش طيف زاويه اي :

نظريه اساسي روش طيف زاويه چنين بيان مي شود كه ميدان در صفحه داده شده را مي توان بصورت يك توزيع زاويه اي از امواج صفحه اي نشان داد . اگرچه چنين روشي براي برخي مسائل خاص بسيار پيچيده تر از روش انتگرالي است ، ولي بايستي در نظر داشته باشيم كه بعنوان مثال مسأله تعيين تفرق از يك جسم كروي و يا سيلندر نامحدود از طريق موج صفحه اي بسيار ساده تر حل مي شود . بنابراين با توصيف الگوي تابش از يك مبدل با استفاده از توزيع زاويه اي امواج صفحه اي كل مسأله تعيين ميدان متفرق شده از يك سيلندر يا كره حل مي شود .

طيف مكاني يك مبدل پيستوني :

يك مبدل پيستوني با شعاع a و در صفحه  در نظر مي گيريم . دامنه مؤلفه نرمال سرعت سطحي را با  نشان داده و فرض مي كنيم كه در سطح مبدل ثابت و در ساير نقاط خارج صفحه سرعت صفر مي باشد .

ر اين صورت چنين توزيع متقارن استوانه اي را مي توان با  بيان كرد كه در آن براي  و در ساير نقاط صفر است .

عبارت طيف زاويه اي پتانسيل سرعت را براي يك مبدل پيستوني مي توان به صورت زير بيان نمود .

كه در آن  . و حال از تقارن استوانه اي جهت تبديل نسبت ها استفاده مي كنيم :

(1.‌3)

بنابراين طيف زاويه اي را مي توان بصورت زير نوشت :

با استفاده از تابع سبل اين عبارت به فرم زير كاهش مي يابد :

كه  يك تابع استوانه اي سبل از مرتبه صفر مي باشد . همچنين اين تابع را مي‌توان بصورت تابع  از  شناسايي كرد . براي يك ديسك با شعاع a و تحريك شده بصورت يكنواخت نيز طيف بصورت زير مي باشد :

(2،3)

طيف زاويه اي در مختصات كروي :

جهت بدست آوردن عبارت طيف زاويه اي در مختصات كروي ، نياز به استفاده از تبديل نسبتها مي باشد :

(5.‌3)

نكته قابل ذكر اينكه وقتي  مي باشد  يك مؤلفه موهومي خواهد بود ، كه در اين صورت زاويه  نيز مختلط خواهد شد . بنابراين مي توان نشان داد كه :

(6.‌3)

در اين صورت تابع چگالي طيف بصورت زير تعريف مي شود :

(7.‌3)

كه  و  . بنابراين كانتورها بر روي صفحه مختلط  ، كه با استفاده از تئوري انتگرال Cauchyانتخاب شده است ، براي محور حقيقي از  و براي محور موهومي از0 تا  مي باشد . با در نظر گرفتن تابع سبل و روابط قبلي و  ، طيف زاويه اي را بصورت زير مي توان نشان داد :

(8.‌3)

كه در شكل (2.‌3) براي مقادير حقيقي  يعني مولفه هاي همگن نشان داده شده است.

پروفايل ميدان :

پروفايل فشار ميدان را مي توان با در نظر داشتن اينكه  متقارن استوانه اي است ، درك نمود . بنابراين در مختصات استوانه اي () ، فشار را مي توان بصورت  نوشت .

با تركيب روابط (6.‌3) و (8.‌3)و در نظر داشتن فشار فشار  چنين بدست مي آيد :

با استفاده از تابع سبل استاندارد عبارت بالا را مي توان به صورت زير نوشت :

با در نظر گرفتن  و  ، كه  قسمت موهومي  مي باشد ، عبارت بالا بصورت زير در مي آيد :

(9.‌3)

كه ترم هاي اول و دوم بترتيب معادل مولفه‌هاي همگن و ناپايدار مي باشند . ارزيابي اين معادله نشان مي دهد كه مؤلفه ناپايدار اثر بسيار مهمي بر روي پروفايل ميدان نزديك مبدل دارد ، و بعد از آن قابل صرفنظر است .

اين اثر براي مبدل با شعاع   در شكل 3.‌3 نشان داده شده است.

روش تبديل فوريه :

نكته قابل توجه و مهم در محاسبه پروفايل ميدان ، قابليت محاسبه پروفايل بر روي صفحه اي ديگر غير از صفحه داده شده از ميدان داده شده مي باشد . اين قضيه با حل دو مثال از مبدل ديسكي دايره‌‌اي كه بصورت يكنواخت تحريك مي شود ، بيان مي گردد .

رش آناليتيكال :

در صورت تعيين ميدان مؤلفه ناپايدار مي تواند حذف شود و محاسبه به جذب طيف زاويه اي بر روي صفحه معين و شناخته شده و تابع تبديل فركانس مكاني مي انجامد و سپس بهبود الگوي ميدان با تبديل معكوس بدست مي آيد . محاسبات با استفاده از تابع تبديل فركانس مكاني مبدل پيستوني آغاز مي شود .

(10.‌3)

(11.‌3)

S طيف زاويه اي و H تابع تبديل فركانس مكاني از صفحه  به صفحه z مي باشد . براي يك مبدل ديسكي با شعاع a  و تحريك شده بصورت يكنواخت ، بر روي صفحه z ، با استفاده از روابط (3.‌3) ، (10.‌3) و (11.‌3) داريم :

(12.‌3)

بنابراين تبديل فوريه معكوس z-D طيف فركانسي با استفاده از معادلات تبديل مختصات در (1.‌3) و در نظر داشتن تبديل فوريه معكوس z-D براي پتانسيل سرعت پايه ريزي مي شود . سپس مراحل ذكر شده در قسمت 1.‌1.‌3 با توجه به  اجرا شده و پتانسيل سرعت بصورت زير ساده مي شود .

(13.‌3)

حد بالاي انتگرال براي خارج نمودن و حذف مؤلفه ناپايدار از محاسبه انتخاب شده است . بنابراين فشار بصورت زير تعريف مي شود .

(14.‌3)

اين عبارت بر روي محور (on-axis) بصورت زير ساده مي شود .

(15.‌3)

شكل a.4.‌3 فشار ميدان ر ا بر روي محور و شكل b.4.‌3 با استفقاده از رابطه (14.‌3) نشان مي دهد.

تبديل فوريه دوبعدي عددي :

در ثال قسمت قبل تقارن استوانه اي مبدل ديسكي اجازه مي دهد تا پروفايل ميدان بصورت عددي از يك انتگرال ارزيابي شود .براي مبدلهاي پيچيده تر و بدون تقارن نيز مي توان از روش طيف زاويه اي استفاده كرد ، ولي بايستي از تبديل فوريه دوبعدي بهره جست . مطابق بخش 3.‌3.‌2 ، براي توزيع سرعت داده شده بر روي صفحه z=0 ، مراحل زير را بايد طي نمود :

(1) اعمال 2-DFFT سرعت بر روي صفحه منبع .

(2) ضرب اين عبارت در تابع تبديل H.

(3) گرفتن ZD-FFF معكوس .

اين مراحل بصورت زير خلاصه مي شود :

(16.‌3)

كه  و  تبديل فوريه و تبديل فوريه معكوس مي باشند .

روش هاي انتگرالي :

استفاده مستقيم از انتگرال ريلي به ارزيابي عددي انتگرال دوگانه بر روي سطح مبدل نياز دارد . يك روش محاسبه ساده تر در سال 1941 توسط Schoch با تبديل انتگرال سطحي ريلي به انتگرال خطي بر روي لبه مبدل ارائه شد . اين روش براي تحريك پيوسته و مبدل صفحه‌اي با هر شكل دلخواه ، جهت بدست آوردن توزيع فشار ميدان در محيط داخل و خارج مبدل استفاده مي شود .

شرط مرزي Rigid Baffle

در شكل 6.‌3 ، يك نقطه از ميدان يك مبدل صفحه اي با شكل دلخواه نشان داده شده است ، فرض مي شود تحريك بصورت يكنواخت و پيوسته سينوسي باشد بطوريكه مؤلفه نرمال سرعت سطح صورت  بوده و فشار بصورت  تعريف مي شود . فازور فار در نقطه مشاهده بصورت زير تعريف مي شود :

(17.‌3)

كه در آن المان سطحي  مي باشد .

(18.‌3)

كه   موقعيت مرزي و مقادير ديگر بر روي شكل (6.‌3) نشان داده شده است .

داريم ،  ، بنابراين (18.‌3) به فرم زير تبديل مي شود :

(19.‌3)

اين عبارت شامل دو ترم مي باشد موج صفحه اي () و ترم تفرق كه از محيط اطراف منشأ مي گيرد (موج لبه اي)

 و  متعاقباً يكروش مشابهي را در آناليز پاسخ ميدان مبدل دايره اي صفحه اي ارائه دادند كه كلي تر از آنها نشاندادند كه پتانسيل سرعت براي يك ديسك با شعاع a شكل (7.‌3) بصورت زير بدست مي آيد :

(20.‌3)

كه در آن  تابع پله هويساد مي باشد و  .

 در سال 1961 بر اساس نظريه Schoch به ارائه يك روش كلي تر براي مبدل صفحه اي با شكل دلخواه و تحريك شده با شكل موج دلخواه براي توليد سرعت  بر روي سطح مبدل (بدون apodization) پرداختند .

Cathignol و همكارانش يك روش ساده تر و عمومي تر براي آناليز ميدان حاصل از مبدلهاي مقعر و محدب پيشنهاد دادند . براي نقطه مشاهده نشان داده شده در شكل (6.‌3) فشار بصورت زير بيان مي شود :

(a21.‌3)

كه در آن  حداكثر فاصله نقطه مشاهده تا سطح مبدل براي مقدار داده شده  مي باشد .

براي نقاط خارج از مبدل فشار بصورت زير تعريف مي شود :

(b21.‌3)

شرايط مرزي سه گانه :

در اين قسمت اثر سه دسته از شرايط مرزي كه در قسمت قبل بيان شد ، بر روي پاسخ ميدان حاصل از تحريك پيوسته براي يك مبدل ديسكي كه با يك مرز نامحدود ايده‌آل احاطه شده است و سرعت در battle صفر مي باشد ، پرداخته مي شود . اگر نسبت امپدانس اكوستيكي battle به محيط انتشار بسيار بزرگ باشد يعني  ، بنابراين مطابق شرايط معتبر بودن انتگرال ريلي (مورد 1) سرعت كوچك خواهد شد . شرط دوم كه در قسمت قبل بررسي شد ، اين است كه فشار در كل صفحه مبدل مشخص شده است . اگر محيط احاطه كننده مبدل از لحاظ آكوستيكي نرم باشد ، يعني  ، فشا تقريباً بر روي اين مرز صفر مي باشد (مورد 2) . و بالاخره ، اگر در يك محيط يكنواخت نامحدود هيچ تشعشعي از سطح پشتي مبدل وجود نداشته باشد ، يعني ،  ، شرايط Kirchhoff يا ميدان آزاد وجود دارد .

تحت اين سه شرط ، Archer Hall و Gee نشان دادند كه در هر نقطه دلخواه انتگرال سطحي دوگانه براي پاسخ تحريك پيوسته يكنواخت يك مبدل ديسكي به يك عبارت انتگرال بعدي تبديل مي شود . بويژه ، براي موقعيت نشان داده شده در شكل (7.‌3) ، نشان داده شده است كه اگر مؤلفه نرمال دامنه سرعت سطحي مبدل  مي باشد ، فازور هاي فشار براي سه مورد بصورت زير مي‌باشد .

(22.‌3)

كه  و  مطابق جدول 1.‌3 مي باشد .

در حقيقت ، براي مورد (1) معادله ر مي توان از قرار دادن  در معادله (20.‌3) با توجه به  و  و مشتق گيري بدست آورد . معادله (22.‌3) بوضوح نشان مي دهد كه براي هر سه شرط ، معادله فشار شامل دو قسمت مي باشد : يك موج صفحه اي  كه فقط وقتي  مي باشد وجود دارد و يك موج لبه اي كه در هر جايي وجود دارد .

براي نقاط روي محور  مربع دامنه فشار بصورت زير بيان مي شود :

(23.‌2)

كه  . اين معادلات براي محاسبه دامنه هاي نرماليزه شده فشار  براي يك مبدل ديسكي با شعاع  در شكل 8.‌3 نشان داده شده است .

بخوبي ديده مي شود كه تفاوت ها در ناحيه نزديك مبديل قابل توجه مي شود .

با مثالهاي بيشتر مي توان نشان داد كه اين تفاوت ها در دامنه براي ميدان دور كوچكتر مي شود .

توريع فشار بر روي محور و خارج از محور

در شكل 9.‌3 تغييرات شعاعي دامنه هاي فشار براي سه موقعيت مختلف محور z نشان داده شده است . نزديك مبدل  بيم تقريباً استوانه اي شكل كه در لبه ديسك (مبدل) وسيع مي‌شود . در نقطه عبور از ميدان نزديك / ميدان دور () بيم بصورت قابل توجهي باريك مي شود و تا اينكه در  دامنه كاهش يافته و بيم پخش مي شود .

در شكل 10.‌3 كانتورهاي پيوسته محاسبه شده براي مبدل ديسكي با شعاع  نشان داده شده است . همانطور كه مشاهده مي شود ، نزديك موقعيت عبور از ميدان نزديك / ميدان دور ، عرض بيم حداقل مي شود و پس از آن كانتورها بطور مرتب تري ديده مي شوند .

روش پاسخ ضربه :

جهت بدست آوردن پاسخ ضربه پتانسيل سرعت براي هر موقعيت دلخواه از يك مبدل صفحه اي (تخت) بايستي روش outruki را دنبال كنيم . معادله براي تابع ضربه بصورت زير مي باشد :

آنالیز پروفایل میدان,

1- مقدمه

انرژي هسته اي از عمده ترين مباحث علوم و تکنولوژي هسته اي است و هم اکنون نقش عمده اي را در تأمين انرژي کشورهاي مختلف خصوصا کشورهاي پيشرفته دارد. اهميت انرژي و منابع مختلف تهيه آن، در حال حاضر جزء رويکردهاي اصلي دولت­ها قرار دارد. به عبارت بهتر، بررسي، اصلاح و استفاده بهينه از منابع موجود انرژي، از مسائل مهم هر کشور در جهت توسعه اقتصادي و اجتماعي است. امروزه بحران­هاي سياسي و اقتصادي و مسائلي نظير محدوديت ذخاير فسيلي، نگراني­هاي زيست محيطي، ازدياد جمعيت، همگي مباحث جهان شمولي هستند که با گستردگي تمام فکر انديشمندان را در يافتن راه کارهاي مناسب براي حل معظلات انرژي در جهان به خود مشغول داشته اند.

در حال حاضر اغلب کشورهاي جهان به نقش و اهميت منابع مختلف انرژي در تأمين نيازهاي حال و آينده پي برده و سرمايه گذاري ها و تحقيقات وسيعي را در جهت سياست گذاري، استراتژي و برنامه هاي زيربنايي و اصولي انجام مي دهند. در ميان حامل­هاي مختلف انرژي، انرژي هسته اي جايگاه ويژه اي دارد. هم اکنون بيش از 430 نيروگاه هسته اي در جهان فعال مي باشند و انرژي برخي کشورها مانند فرانسه عمدتا از برق هسته­اي تأمين مي شود.

جمهوري اسلامي ايران بيش از سه دهه است که تحقيقات متنوعي را در زمينه هاي مختلف علوم و تکنولوژي هسته اي انجام داده و براساس استراتژي خود، مصمم به ايجاد نيروگاه­هاي هسته اي به ظرفيت کل 6000 مگاوات تا سال 1400 هجري شمسي مي باشد. در اين زمينه، جمهوري اسلامي ايران در نشست گذشته آژانس بين المللي انرژي اتمي، تمايل خود را نسبت به همکاري تمامي کشورهاي جهان جهت ايجاد اين نيروگاه­ها و تهيه سوخت مربوطه رسما" اعلام نموده است.

2- سوخت هسته اي

استفاده از سوخت هسته­اي براي توليد انرژي، با به کارگيري اولين راکتورهاي قدرت در دهه 60 ميلادي شروع شد و توليد و مصرف آن به طور پيوسته رو به افزايش بوده است.

پايه صنعت انرژي هسته­اي مبتني بر استفاده از انرژي دروني اورانيوم مي­باشد. بر حسب نوع راکتور نيروگاه اتمي، قسمت اصلي اين انرژي و يا بخش کوچکي از آن مورد استفاده قرار مي­گيرد.

يکي از تفاوت هاي اساسي سوخت هسته­اي با سوخت فسيلي، پديده شکافت هسته­اي در سوخت است. با توليد انرژي به وسيله شکافت، ساختار سوخت به صورت آرام ولي پيوسته تغيير کرده و پاره هاي شکافت راديو اکتيو را به وجود مي­آورد. از اين حهت رعايت مسايل ايمني و پيش بيني جداره هاي بازدارنده متوالي در راکتور براي جلوگيري از پخش مواد راديواکتيو ضروري است.

يکي ديگر از ويژگي هاي سوخت هسته­اي، امکان استفاده از آن در يک مدار بسته يا چرخه سوخت است. با بازفرايابي سوخت مصرف شده که در حال حاضر در کشورهاي صنعتي انجام مي­گردد، اورانيوم مصرف نشده و پلوتونيوم توليد شده در راکتور براي مصرف دوباره، برگشت داده مي­شود.

در راکتورهاي هسته­اي از شکافت هسته­اي براي توليد انرژي گرمايي استفاده مي­شود. اين انرژي حرارتي به وسيله توربين به انرژي مکانيکي و توسط ژنراتور به انرژي الکتريکي تبديل مي­شود. بنابراين، راکتورهاي هسته­اي همان نقشي را در نيروگاه هسته­اي ايفاد مي­کنند که ديگهاي بخار در نيروگاه­ هاي حرارتي با سوخت فسيلي به عهده دارند. تفاوت نيروگاه­هاي هسته­اي با حرارتي در نوع سوخت مصرفي آنهاست که در اولي از سوفت هسته­اي و در دومي از مواد نفتي، گاز يا زغال سنگ استفاده مي­شود.

ماده اصلي که براي سوخت راکتورها به کارمي­رود، اورانيوم يا ترکيباتي از اين فلز است که به علت خاصيتي که در جذب نوترون و شکافت هسته­اي دارد، مورد استفاده قرار مي­گيرد. اورانيوم يک ماده راديواکتيو است که در طبيعت يافت مي­شود. پلوتونيوم فلز ديگري است که براي سوخت در راکتورهاي قدرت به کار مي­رود ولي اين فلزکه آن هم راديواکتيو است، در طبيعت يافت نمي­شود و از واکنش هاي هسته­اي اورانيوم به وجود مي­آيد.

3- انرژي هسته اي

انرژي به دست آمده از فعل و انفعالات هسته اي را انرژي هسته اي مي گويند. اين انرژي از دو منشا مي تواند سرچشمه بگيرد. يکي شکافت هسته  اتمهاي سنگين و ديگر همجوشي يا گداخت هسته اتمهاي سبک، که به اختصار به اين دو فعل و انفعال هسته اي که به توليد انرژي هسته اي منجر مي گردند پرداخته مي شود.

3-1 شکافت هسته اي

پس از کشف نوترون توسط"چاوديک" در سال 1932، هان و استراسمن، دانشمندان آلماني، در سال 1939 طي مقاله اي نشان دادند که اين ذره مي تواند عناصر سنگيني از قبيل اورانيوم را شکافته و آنها را به عناصر ديگر با جرم کمتر تبديل نمايد. شکافت اورانيوم که علاوه بر آزادسازي انرژي يا گسيل چند نوترون نيز همراه مي شود، منشا تحولات بسياري در قرن اخير شده است.  در طي تحقيقاتي که قبل از جنگ جهاني دوم به ويژه در فرانسه و آلمان انجام گرفت، محقق گشت که نوترونهاي آزاد شده مي توانند تحت شرايط مناسب براي ايجاد شکافت در ديگر هسته هاي اورانيوم مورد استفاده قرار گيرند و بدين ترتيب يک واکنش زنجيره اي را مي توان آغاز نمود که باعث آزادسازي مقدار قابل ملاحظه اي انرژي گردد.

اين شکافت بيشتر مربوط به 235-U (اورانيوم با جرم اتمي 235) بود و وجود يک حداقل جرمي از اورانيوم براي يک واکنش زنجيره اي لازم به نظر مي رسيد. اين حداقل را جرم بحراني ناميدند. در طول جنگ جهاني دوم، اين تحقيقات در کشورهاي انگلستان، کانادا و عمدتا آمريکا ادامه يافت و نتيجتا به ساخت اولين راکتور اتمي در زيرزمين دانشگاه شيکاگو توسط فرمي و چندي بعد به توليد اولين بمب اتمي منجر گرديد که بطور موفقيت آميزي فجايع اسف بار هيروشيما و ناکازاکي را بوجود آورد. راکتور اتمي نمونه بارز استفاده صلح آميز از انرژي اتمي بود در حاليکه بمب اتمي به وضوح استفاده غيرصلح آميز آن را آشکار مي ساخت. به هرحال هر دوي اين فرآيندها به توليد انرژي هسته اي که ناشي از شکافت هسته اتم­هاي سنگين بود منجر گشتند، البته يکي کنترل شده (راکتور اتمي) و ديگري کنترل نشده (بمب اتمي) به حساب مي آمد.

شکافت هسته هاي سنگين به دو هسته سبکتر، همراه با آزاد شدن مقادير زيادي انرژي است و اين فرآيند تنها در هسته هاي سنگيني چون اورانيوم و پلوتونيوم اتفاق مي افتد. براي ايجاد شکافت مناسب، بايد واکنش هسته­اي بصورت زنجيره وار و پيوسته انجام گردد وگرنه نتيجه مطلوب حاصل نخواهد گرديد.

fission + 2 or 3 n + 200 MW MeV  U235 + n

نحوه شکافت اورانيوم 235 توسط نوترون کند

3-2 همجوشي يا گداخت هسته اي

همجوشي يا گداخت هسته اي را مي توان به عنوان فرآيند عکس شکافت هسته اي قلمداد کرد، يعني فرآيندي که در آن دست کم يکي از محصولات واکنش هسته اي ازهر يک از مواد واکنش زاي اوليه پر جرمتر باشد. گداخت هسته اي در مواردي که جرم کل هسته هاي محصول از جرم کل مواد واکنش زا کمتر باشد منجر به رهايي انرژي خواهد شد. فعل و انفعالاتي که در ستاره ها رخ مي دهد و منجر به توليد انرژي بسيار زيادي مي گردد، شناخته شده ترين و بارزترين نمونه هاي همجوشي يا گداخت هسته اي است.

گداخت هسته اي را سرچشمه انرژي فردا مي دانند. از محسنات راکتورهاي گداخت، درجه بالاي ايمني آنهاست و برخلاف راکتورهاي شکافت هسته اي که پسمان­هاي راديو اکتيو بسياري توليد مي کنند، پسمان راکتورهاي گداخت مقدار کمي هليوم غير راديواکتيو است.

4- نيروگاه اتمي  برق

از مهمترين منابع استفاده صلح آميز از انرژي اتمي، ساخت راکتورهاي هسته اي جهت توليد برق مي باشد. امروزه نيروگاه هاي قدرت بيشتر براي توليد نيروي برق به کار مي­روند و همانند نيروگاه هاي بخاري، در نيروگاه اتمي نيز بخار براي راه اندازي توربين مصرف مي­شود و انرژي چرخشي آن در يک ژنراتور به انرژي الکتريکي تبديل مي­گردد. برخلاف يک نيروگاه معمولي فسيلي، در نيروگاه هسته­اي انرژي حرارتي براي توليد بخار توسط سوختن شيميايي موادي مانند ذغال سنگ، نفت و گاز ايجاد نشده، بلکه توسط شکافته شدن هسته­هاي عناصر سنگين مانند اورانيوم، حاصل و توسط سيال خنک کننده برداشت مي­شود.

بنابراين تفاوت اصلي نيروگاه اتمي با نبروگاه­هاي حرارتي عادي در روش توليد انرژي حرارتي آن مي­باشد. در نيروگاه­هاي حرارتي از سوخت هاي فسيلي همچون نفت، گاز يا ذغال سنگ استفاده مي­شود ولي در نيروگاه اتمي حرارت به وسيله واکنش­هاي زنجيره­اي کنترل شده ايجاد مي­گردد و طي آنها هسته­هاي لازم براي توليد جريان الکتريکي شکافته مي­شوند.

راکتور يک ساختار فلزي است در آن سوخت هسته­اي، ماده کند کننده نوترون­ها و ماده خنک کننده در کنار يکديگر قرار گرفته اند. محدوده سوخت هسته اي يک راکتور را که در آنجا واکنش هسته­اي رخ داده وانرژي گرمايي توليد مي­شود، قلب راکتور مي­گويند.

انرژي گرمايي توليد شده در راکتور توسط ماده خنک کننده ( آب، آب سنگين، گاز و ...) به يک مبدل گرمايي منتقل و در آنجا توسط بخار آب به توربين منتقل مي­شود. بخار آب بخشي از انرژي گرمايي خود را به پره­هاي توربين منتقل کرده و محور توربين را به گردش در مي­آورد. راکتور هسته­اي و مبدل گرمايي را يک ساختار بتني به نام پوشش ايمني احاطه مي­کند تا در صورت بروز حادثه، از پخش مواد راديواکتيو به محيط اطراف جلوگيري شود.

راکتورهسته اي وسيله اي است که در آن فرآيند شکافت هسته اي بصورت کنترل شده انجام مي گيرد. در طي اين فرآيند انرژي زيادي آزاد مي گردد. به نحوي که مثلا در اثر شکافت نيم کيلوگرم اورانيوم انرژي معادل بيش از 1500 تن زغال سنگ به دست مي آيد. هم اکنون در سراسر جهان، راکتورهاي متعددي در حال کار وجود دارند که بسياري از آنها براي توليد قدرت و به منظور تبديل آن به انرژي الکتريکي، پاره اي براي راندن کشتيها و زيردريائيها، برخي براي توليد راديو ايزوتوپوپها و تحقيقات علمي و گونه هايي نيز براي مقاصد آزمايشي و آموزشي مورد استفاده قرار مي گيرند. در راکتورهاي هسته اي که براي نيروگاه­هاي اتمي طراحي شده اند (راکتورهاي قدرت)، اتمهاي اورانيوم و پلوتونيم توسط نوترونها شکافته مي شوند و انرژي آزاد شده گرماي لازم را براي توليد بخار ايجاد کرده و بخار حاصله براي چرخاندن توربين­هاي مولد برق به کار گرفته مي شوند.

به لحاظ تاريخي اولين راکتور اتمي در آمريکا بوسيله شرکت "وستينگهاوس" و به منظور استفاده در زير دريائيها ساخته شد. ساخت اين راکتور پايه اصلي و استخوان بندي تکنولوژي فعلي نيروگاه­هاي اتميPWR را تشکيل داد. سپس شرکت جنرال الکتريک موفق به ساخت راکتورهايي از نوع BWR گرديد. اما اولين راکتوري که اختصاصا جهت توليد برق طراحي شده، در ژوئن 1954در شهر"آبنينسک" در نزديکي مسکو درکشور شوروي سابق احداث گرديد که بيشتر جنبه نمايشي داشت، توليد الکتريسيته از راکتورهاي اتمي در مقياس صنعتي در سال 1956 در انگلستان آغاز گرديد. تا سال 1965 روند ساخت نيروگاه­هاي اتمي از رشد محدودي برخوردار بود اما طي دو دهه 1966 تا 1985 جهش زيادي در ساخت نيروگاه­هاي اتمي به وجود آمده است. اين جهش طي سال­هاي 1972 تا 1976 که به طور متوسط هر سال 30 نيروگاه شروع به ساخت مي کردند بسيار زياد و قابل توجه است. يک دليل آن شوک نفتي اوايل دهه 1970 مي باشد که کشورهاي مختلف را برآن داشت تا جهت تأمين انرژي مورد نياز خود بطور زايد الوصفي به انرژي هسته اي روي آورند. پس از دوره جهش فوق يعني از سال 1986 تاکنون روند ساخت نيروگاهها به شدت کاهش يافته است. به طوريکه در حال حاضر به طور متوسط ساليانه ساخت 4 راکتور اتمي شروع مي شود.

کشورهاي مختلف در توليد برق هسته اي روند گوناگوني داشته اند. به عنوان مثال کشور انگلستان که تا سال 1965 پيشرو در ساخت نيروگاه اتمي بود، پس از آن تاريخ، ساخت نيروگاه اتمي در اين کشور کاهش يافت. اما برعکس در آمريکا به اوج خود رسيد. کشور آمريکا که تا اواخر دهه 1960 تنها 17 نيروگاه اتمي داشت در طول دهه هاي 1970و 1980 بيش از 90 نيروگاه اتمي ديگر ساخت. اين مسئله نشان دهنده افزايش شديد تقاضاي انرژي در آمريکاست. هزينه توليد برق هسته اي در مقايسه با توليد برق از منابع ديگر انرژي در امريکا کاملا قابل رقابت مي باشد. هم اکنون فرانسه با داشتن سهم 75 درصدي برق هسته اي از کل توليد برق خود درصدر کشورهاي جهان قرار دارد. پس از آن به ترتيب ليتواني(73درصد)، بلژيک(57درصد)، بلغارستان و اسلواکي(47درصد) و سوئد (8/46درصد) مي باشند. آمريکا نيز حدود 20 درصد از توليد برق خود را به برق هسته اي اختصاص داده است.

گرچه ساخت نيروگاه­هاي هسته اي و توليد برق هسته اي در جهان از رشد انفجاري اواخر دهه 1960 تا اواسط 1980 برخوردار نيست اما کشورهاي مختلف همچنان درصدد تأمين انرژي مورد نياز خود از طريق انرژي هسته اي مي باشند. طبق پيش بيني هاي به عمل آمده روند استفاده از برق هسته اي تا دهه هاي آينده همچنان روند صعودي خواهد داشت. در اين زمينه، منطقه آسيا و اروپاي شرقي به ترتيب مناطق اصلي جهان در ساخت نيروگاه هسته اي خواهند بود. در اين راستا، ژاپن با ساخت نيروگاه­هاي اتمي با ظرفيت بيش از 25000 مگا وات درصدر کشورها قرار دارد. پس از آن چين، کره جنوبي، قزاقستان، روماني، هند و روسيه جاي دارند. استفاده از انرژي هسته اي در کشورهاي کانادا، آرژانتين، فرانسه، آلمان، آفريقاي جنوبي، سوئيس و آمريکا تقريبا روند ثابتي را طي دو دهه آينده طي خواهد کرد.

4-1- نيروگاه اتمي بوشهر

بهره گيري از انرژي هسته­اي براي توليد انرژي الکتريکي در کشور ما، صنعتي نوين به حساب مي­آيد. نخستين تلاشها در اين زمينه به اوايل دهه 1350 خورشيدي بازمي­گردد که قرار بود به کمک متخصصان آلماني نخستين نيروگاههاي اتمي برق در سواحل خليج فارس، راه اندازي شوند.

 در تاريخ  آذر 1353 (November 1974) قرارداد اوليه طراحي و ساخت دو واحد نيروگاه بين سازمان انرژي اتمي ايران و شرکت کرافت ورک اونيون (KWU) آلمان منعقد گرديد، محل ساخت آن در تاريخ ارديبهشت 1354 (May 1975) در 18 کيلومتري جنوب بندر بوشهر بين دو روستاي هليله و بندرگاه انتخاب گرديد، در تاريخ تير 1355 (July 1975) کار ساختماني آن آغاز شد و در تاريخ 14 تير 1355 (4.7.1976) قرارداد في مابين به امضاي نهايي رسيد.

با پيروزي انقلاب اسلامي عمليات ساخت اين نيروگاه متوقف و در طول جنگ تحميلي تاسيسات موجود چندين بار مورد حمله هوايي واقع گرديد. در مرداد 1377 بار ديگر اين قرارداد مورد بازبيني کلي قرار گرفت و ساخت نيروگاه به صورت کليد در دست به شرکت اتم استروي اکسپورت روسي محول گرديد.

راکتور اين نيروگاه از نوع آب سبک تحت فشار با قدرت توليد انرژي الکتريکي 1000مگاوات مي­باشد. براي سوخت اين راکتور از اورانيوم 235 (به صورت اکسيد اورانيوم) استفاده مي­شود که تا حدود 3 درصد غني شده است.

برق توليد شده در اين نيروگاه به وسيله خطوط انتقال 400 کيلوولتي به شبکه سراسري منتقل خواهد شد و همچنين برق مورد نياز در زمان ساخت نيروگاه از طريق خطوط 230 کيلوولتي انتقال نيرو که پست نيروگاه را به پست 230 کيلوولتي بوشهر متصل مي­نمايد، تامين مي­گردد.

کليه ساختمانها و تجهيزات نيروگاه در زميني به مساحت تقريبي 200 هکتار قرار گرفته است.

5- ديدگاههاي اقتصادي و زيست محيطي برق هسته اي

جمهوري اسلامي ايران در فرآيند توسعه پايدار خود، به تکنولوژي هسته اي چه از لحاظ تأمين نيرو و ايجاد جايگزيني مناسب در عرصه انرژي و چه از نظر ديگر بهره برداريهاي صلح آميز از آن در زمينه هاي صنعت، کشاورزي، پزشکي و خدمات، نياز مبرم دارد و تحقق اين رسالت مهم به عهده سازمان انرژي اتمي ايران مي باشد. بديهي است در زمينه کاربرد انرژي هسته اي به منظور تأمين قسمتي از برق مورد نياز کشور فاکتورهاي بسيار مهمي از جمله مسايل اقتصادي و زيست محيطي مطرح مي گردند.

5-1- ديدگاه اقتصادي استفاده از برق هسته اي

امروزه کشورهاي بسياري به ويژه کشورهاي اروپايي سهم قابل توجهي از برق مورد نياز خود را از انرژي هسته اي تأمين مي نمايند. به طوريکه آمار نشان مي دهد از مجموع نيروگاههاي هسته اي نصب شده جهت تأمين برق در جهان به ترتيب 35 درصد به اروپاي غربي، 33 درصد به آمريکاي شمالي، 5/16 درصد به خاور دور، 13 درصد به اروپاي شرقي و نهايتا فقط 74/0 درصد به آسياي ميانه اختصاص دارد. بدون شک در توجيه ضرورت ايجاد تنوع در سيستم عرضه انرژي کشورهاي مذکور، انرژي هسته اي به عنوان يک گزينه مطمئن اقتصادي مطرح است. بنابراين ابعاد اقتصادي جايگزيني نيروگاه­هاي هسته اي با توجه به تحليل هزينه توليد (قيمت تمام شده) برق در سيستم­هاي مختلف نيرو قابل تأمل و بررسي است. از اين رو در اغلب کشورها، نيروگاه­هاي هسته اي با عملکرد مناسب اقتصادي خود از هر لحاظ با نيروگاه­هاي سوخت فسيلي قابل رقابت مي باشند.

طي چند دهه گذشته کاهش قيمت سوختهاي فسيلي در بازارهاي جهاني، سبب افزايش هزينه هاي ساخت نيروگاه­هاي هسته اي به دليل تشديد مقررات و ضوابط ايمني، طولاني تر شدن مدت ساخت و بالاخره باعث ايجاد مشکلات تأمين مالي لازم و بالا رفتن قيمت تمام شده هر واحد الکتريسيته در اين نيروگاهها شده است. از يک طرف مشاهده مي شود که طي اين مدت حدود 40 درصد از هزينه هاي چرخه سوخت هسته اي کاهش يافته است و از سويي ديگر با توجه به پيشرفتهاي فني و تکنولوژي حاصل از طرحهاي استاندارد و برنامه ريزيهاي دقيق بمنظور تأمين سرمايه اوليه مورد نياز مطمئن و به هنگام احداث چند واحد در يک سايت براي صرفه جوئيهاي ناشي از مقياس مربوط به تأسيسات و تسهيلات مشترک مورد نياز در هر نيروگاه، همچنان مزيت نيروگاههاي اتمي از ديدگاه اقتصادي نسبت به نيروگاههاي با سوخت فسيلي در اغلب کشورها حفظ شده است.

ساير ديدگاههاي اقتصادي در مورد آينده انرژي هسته اي حاکي از آن است که براساس تحليل سطح تقاضا و منابع عرضه انرژي در جهان، توجه به توسعه تکنولوژيهاي موجود و حقايقي نظير روند تهي شدن منابع فسيلي در دهه هاي آينده، مزيتهاي زيست محيطي انرژي اتمي و همچنين استناد به آمار و عملکرد اقتصادي و ضريب بالاي ايمني نيروگاههاي هسته اي، مضرات کمتر چرخه سوخت هسته اي نسبت به ساير گزينه هاي سوخت و پيشرفتهاي حاصله در زمينه نيروگاههاي زاينده و مهار انرژي گداخت هسته اي در طول نيم قرن آينده، بدون ترديد انرژي هسته اي يکي از حاملهاي قابل دسترس و مطمئن انرژي جهان در هزاره سوم ميلادي به شمار مي رود. در اين راستا شوراي جهاني انرژي تا سال 2020 ميلادي ميزان افزايش عرضه انرژي هسته اي را نسبت به سطح فعلي حدود 2 برابر پيش بيني مي نمايد. با توجه به شرايط موجود چنانچه از لحاظ اقتصادي هزينه هاي فرصتي فروش نفت و گاز را با قيمتهاي متعارف بين المللي در محاسبات هزينه توليد(قيمت تمام شده) براي هر کيلووات برق توليدي منظور نمائيم و همچنين تورم و افزايش احتمالي قيمتهاي اين حاملها(بويژه طي مدت اخير) را براساس روند تدريجي به اتمام رسيدن منابع ذخاير نفت و گاز جهاني مدنظر قرار دهيم، يقينا در بين گزينه هاي انرژي موجود در جمهوري اسلامي ايران، استفاده از حامل انرژي هسته اي نزديکترين فاصله ممکن را با قيمت تمام شده برق در نيروگاههاي فسيلي خواهد داشت.

5-2- ديدگاه زيست محيطي استفاده از برق هسته اي

افزايش روند روزافزون مصرف سوختهاي فسيلي طي دو دهه اخير و ايجاد انواع آلاينده هاي خطرناک و سمي و انتشار آن در محيط زيست انسان، نگراني­هاي جدي و مهمي براي بشر در حال و آينده به دنبال دارد. بديهي است که اين روند به دليل اثرات مخرب و مرگبار آن در آينده تداوم چنداني نخواهد داشت. از اين رو به جهت افزايش خطرات و نگرانيها در مورد اثرات مخرب انتشار گازهاي گلخانه اي ناشي از کاربرد انرژيهاي فسيلي، واضح است که از کاربرد انرژي هسته اي به­عنوان يکي از رهيافتهاي زيست  محيطي براي مقابله با افزايش دماي کره زمين و کاهش آلودگي محيط زيست ياد مي شود. همچنان که آمار نشان مي دهد، در حال حاضر نيروگاه­هاي هسته اي جهان با ظرفيت نصب شده فعلي توانسته اند سالانه از انتشار8 درصد از گازهاي دي اکسيد کربن در فضا جلوگيري کنند که در اين راستا تقريبا مشابه نقش نيروگاه هاي آبي عمل  کرده اند.

چنانچه ظرفيتهاي در دست بهره برداري فعلي توليد برق نيروگاه­هاي هسته اي، از طريق نيروگاه­هاي با سوخت ذغال سنگ تأمين مي شد، سالانه بالغ بر 1800 ميليون تن دي اکسيد کربن، چندين ميليون تن گازهاي خطرناک دي اکسيد گوگرد و نيتروژن، حدود 70 ميليون تن خاکستر و معادل 90 هزار تن فلزات سنگين در فضا و محيط زيست انسان منتشر مي شد که مضرات آن غيرقابل انکار است. لذا در صورت رفع موانع و مسايل سياسي مربوط به گسترش انرژي هسته اي در جهان به ويژه در کشورهاي در حال توسعه و جهان سوم، اين انرژي در دهه هاي آينده نقش مهمي در کاهش آلودگي و انتشار گازهاي گلخانه اي ايفا خواهد نمود.

درحالي که آلودگي­هاي ناشي از نيروگاه­هاي فسيلي سبب وقوع حوادث و مشکلات بسيار زياد بر محيط زيست و انسانها مي شود، سوخت هسته اي گازهاي سمي و مضر توليد نمي کند و مشکل زباله هاي اتمي نيز تا حد قابل قبولي رفع شده است، چرا که در مورد مسايل پسمانداري با توجه به کم بودن حجم زباله هاي هسته اي و پيشرفتهاي علوم هسته اي به دست آمده در اين زمينه در دفن نهايي اين زباله ها در حفره هاي عميق زيرزميني با توجه به حفاظت و استتار ايمني کامل، مشکلات موجود تا حدود زيادي از نظر فني حل شده است و طبيعتا در مورد کشور ما نيز تا زمان لازم براي دفع نهايي پسمان­هاي هسته اي، مسائل اجتماعي باقيمانده از نظر تکنولوژيکي کاملا مرتفع خواهد شد.

از سوي ديگر به نظر مي رسد که بيشترين اعتراضات و مخالفتها در زمينه استفاده از انرژي اتمي بخاطر وقوع حوادث و انفجارات در برخي از نيروگاه­هاي هسته اي نظير حادثه نيروگاه چرنوبيل مي باشد، اين در حالي است که براساس مطالعات به عمل آمده احتمال وقوع حوادثي که منجر به مرگ عده اي زياد بشود نظير تصادف هوايي، شکسته شدن سدها، انفجارات زلزله، طوفان، سقوط سنگ­هاي آسماني و غيره، بسيار بيشتر از وقايعي است که نيروگاه­هاي اتمي مي توانند باعث گردند.

به هر حال در مورد مزاياي نيروگاه­هاي هسته اي در مقايسه با نيروگاه­هاي فسيلي صرفنظر از مسايل اقتصادي علاوه بر اندک بودن زباله هاي آن مي توان به تميزتر بودن نيروگاه­هاي هسته اي و عدم آلايندگي محيط زيست به آلاينده هاي خطرناکي نظير SO2,NO2,CO,CO2 ، پيشرفت تکنولوژي و استفاده هرچه بيشتر از اين علم جديد، افزايش کارايي و کاربرد تکنولوژي هسته اي در ساير زمينه هاي صلح آميز در کنار نيروگاه­هاي هسته اي اشاره نمود.

در مجموع ارزيابي­هاي اقتصادي و مطالعات به عمل آمده در مورد مقايسه هزينه توليد(قيمت تمام شده) برق در نيروگاه­هاي رايج فسيلي کشور و نيروگاه اتمي نشان مي دهد که قيمت اين دو نوع منبع انرژي صرفنظر از هزينه هاي اجتماعي، تقريبا نزديک به هم و قابل رقابت با يکديگر هستند. چنانچه قيمت مصرف انرژي­هاي فسيلي براي نيروگاه­هاي کشور برمبناي قيمتهاي متعارف بين المللي منظور شوند و همچنين در شرايطي که نرخ تسعير هر دلار در کشور 8000 ريال تعيين گردد، هزينه توليد(قيمت تمام شده) هر کيلووات ساعت برق در نيروگاه­هاي فسيلي و اتمي بشرح زير مي باشد.

مقايسه هزينه هاي اجتماعي توليد برق در نيروگاه­هاي فسيلي و اتمي

بر اساس مطالعات به عمل آمده توسط وزارت نيرو در سال 1378 در خصوص تعيين هزينه هاي اجتماعي آلاينده هاي زيست محيطي مصرف سوخت­هاي فسيلي در چند نيروگاه فسيلي مورد نظر در کشور، نتايج به دست آمده به شرح ذيل مي باشد:

همچنين در تازه ترين مطالعه اي که براي تعيين هزينه هاي اجتماعي نيروگاه­هاي هسته اي در 5 کشور اروپايي بلژيک، آلمان، فرانسه، هلند و انگلستان صورت گرفته است، ميزان هزينه هاي اجتماعي ناشي از نيروگاه­هاي هسته اي در مقايسه با نيروگاه­هاي فسيلي بسيار پائين است. در اين مطالعه هزينه هاي خارجي هر کيلووات ساعت برق توليدي در نيروگاه­هاي هسته اي در حدود39/0 سنت ( معادل 2/31 ريال) برآورده شده است. بنابراين در صورتيکه هزينه هاي اجتماعي توليد برق را در ارزيابي هاي اقتصادي نيروگاه­هاي فسيلي و هسته اي منظور نمائيم قطعا قيمت تمام شده هر کيلووات ساعت برق در نيروگاه هسته اي نسبت به فسيلي به طور قابل ملاحظه اي کاهش خواهد يافت.

به هر حال نيروگاه­هاي فسيلي و هسته اي هر کدام داراي مزايا و معايب خاص خود مي باشند و ايجاد هر يک متناسب با مقتضيات زماني و مکاني هر کشور خواهد بود و انتخاب نهايي و تصميم گيري در اين زمينه بايد با توجه به فاکتورهايي از قبيل عوامل تکنولوژيکي، ارزشي، سياسي، اقتصادي و زيست محيطي توأما اتخاذ گردد. قدر مسلم ايجاد تنوع در سيستم عرضه و تأمين انرژي از استراتژي­هاي بسيار مهم در زمينه توسعه سيستم پايدار انرژي در هر کشور محسوب مي شود. در اين راستا با توجه به بررسي هاي صورت گرفته، شوراي انرژي اتمي کشور مصمم به ايجاد نيروگاه­هاي اتمي به ظرفيت کل 6000 مگاوات در سيستم عرضه انرژي کشور تا سال 1400 هجري شمسي مي باشد.

6- کاربردهاي علوم و تکنولوژي هسته اي

علي رغم پيشرفت همه جانبه علوم و فنون هسته اي در طول نيم قرن گذشته، هنوز اين تکنولوژي در اذهان عمومي ناشناخته مانده است. وقتي صحبت از انرژي اتمي به ميان مي آيد، اغلب مردم ابر قارچ مانند حاصل از انفجارات اتمي و يا راکتورهاي اتمي براي توليد برق را در ذهن خود مجسم مي کنند و کمتر کسي را مي­توان يافت که بداند چگونه جنبه هاي ديگري از علوم هسته اي در طول نيم قرن گذشته زندگي روزمره او را دچار تحول نموده است. اما حقيقت در اين است که در طول اين مدت در نتيجه تلاش پيگير پژوهشگران و مهندسين هسته اي، اين تکنولوژي نقش مهمي را در ارتقاء سطح زندگي مردم، رشد صنعت و کشاورزي و ارائه خدمات پزشکي ايفا نموده است. موارد زير از مهمترين استفاده هاي صلح آميز از علوم و تکنولوژي هسته اي مي باشند:

1- استفاده از انرژي حاصل از فرآيند شکافت هسته اورانيوم يا پلوتونيوم در راکتورهاي اتمي جهت توليد برق و يا شيرين کردن آب درياها.

2-استفاده از راديوايزوتوپ­ها در پزشکي، صنعت و کشاورزي

3- استفاده از پرتوهاي ناشي از فرآيندهاي هسته اي در پزشکي، صنعت و کشاورزي.
ايزوتوپ­هاي يک عنصر، هسته هايي شامل تعداد پروتون­هاي يکسان و تعداد نوترون­هاي متفاوت مي باشند.

يکسان بودن عدد اتمي در ايزوتوپ­ها باعث گشته که خواص شيميايي و بعضا فيزيکي يکسان داشته باشند اما در عين حال خواص هسته اي متفاوتي دارند. در حالي که بطور طبيعي اکثر ايزوتوپ­هاي موجود از پايداري نسبي برخوردار هستند، اما ايزوتوپ­هاي ساخته دست انسان، عمدتا غيرپايدار مي باشند. پايداري يک ايزوتوپ توسط نيمه عمر آن تعيين مي گردد و نيمه عمر زماني است که مقدار يک ايزوتوپ از طريق تلاشي به نصف مي رسد.

آشنا یی با انرژی هسته ای,

تعريف سوختن: تركيب مواد با اكسيژن را سوختن مي نامند.

انواع سوختن: سوختن از نظر سرعت تركيب اكسيژن با مواد به دو دسته تقسيم مي شود.

الف: سوختن كند (بطئي)

سوختن تند (آتش)

الف: سوختن كند (بطئي): هر گاه اكسيژن با ماده اي آرام آرام تركيب شود بوطري كه توليد شعله ننمايد، سوختن كند ناميده مي شود مانند: زنگ زدن آهن – سوختن غذا در بدن – اكسيد شدن مس و غيره، به اين سوختن اكسيداسيون هم گفته مي شود.

ب: سوختن تند (آتش): هرگاه اكسيژن با ماده اي سريع تركيب شود بطوري كه توليد شعله نمايد، سوختن تند يا آتش ناميده مي شود.

تعريف شعله: هر ماده اي كه با اكسيژن تركيب شود و توليد نور و حرارت نمايد، نور حاصل را شعله گويند.

آتش براي بشر بسيار مفيد بوده و كاربرد آن در اكثريت صنايع و منازل و بيمارستانها و غيره مشاهده مي گردد. اين نوع آتش ها كه در جهت خدمت به بشر بكار مي روند آتش هاي مفيد يا قابل كنترل يا آتش هاي خواسته ناميده مي شوند.

اگر آتش از كنترل خارج شود يا آتشي ناخواسته بوجود آيد به آن آتش سوزي گويند.

آتش سوزي هميشه خسارات مالي و حتي جاني را بدنبال دارد.

عوامل بوجود آمدن آتش: آتش از سه عامل تشكيل مي گردد:

الف: مادة سوختني

ب: حرارت

ج: اكسيژن

الف: ماده سوختني: ابتدا بايد ماده اي باشد كه بسوزد مثلاً چوب – پارچه – كاغذ – نفت – گاز و هر ماده اي كه ميل تركيبي با اكسيژن داشته باشد* ماده سوختني ناميده مي شود.

ب: حرارت: هر ماده اي جهت سوختن بايد گرم شود مثلاً قوتي كبريت روشن زير كاغذ قرار گيرد، كاغذ را گرم مي كند، وقتي گرما به حد معيني رسيد، كاغذ آتش مي گيرد، پس براي آتش گرفتن مواد، حرارت لازم است.

ج: اكسيژن: هر ماده اي براي سوختن به اكسيژن نياز دارد، اگر شمع را در داخل ظرفي قرار داده و درب آن را ببنديم، بطوري كه هوا وارد ظرف نشود شمع خاموش مي شود، ملاحظه مي گردد كه آتش به اكسيژن نياز دارد تا باقي بماند.

براي سادگي در يادگيري مطلب در آتش نشاني سه عامل تشكيل دهندة آتش را به شكل مثلث نشان مي دهند كه به آن مثلث آتش مي گويند.

تجربه نشان داده است كه در اكثر محيط ها سه عامل آتش سوزي وجود دارد مثلاً در يك اطاق، ماده قابل اشتعال وجود دارد مانند فرش،

-                  حرارت وجود دارد مانند حرارت يك بخاري

-                  اكسيژن هم در هوا وجود دارد

ولي آتش سوزي رخ نمي دهد، لذا بايد عنوان نمود كه براي آتش گرفتن يك مادة قابل اشتعال سه شرط لازم است يعني ماده قابل اشتعال بايد داراي سه شرط باشد تا آتش بگيرد.

الف: ماده قابل اشتعال بايد در حال بخار باشد

ب: اكسيژن باندازه كافي وجود داشته باشد

ج: حرارت به ميزان كافي باشد

الف: مادة قابل اشتعال بايد در حال بخار باشد: تمامي مواد قابل اشتعال براي آتش گيري بايد به بخار تبديل شوند و طبعتاً به شكل گازي باشند. اين بخار يا گاز بايد به مقداري باشد كه با اكسيژن محيط مخلوط قابل اشتعالي را بوجود آورد. اگر اين مخلوط تشكيل نگردد عمل آتش سوزي صورت نمي گيرد، مثلاً گازوئيل به صورت مايع نمي شوزد و بايد به بخار تبديل گردد و با اكسيژن مخلوط قابل اشتعالي ايجاد نمايد، حتي چوب براي سوختن بايد به بخار تبديل شود ولي در چوب عمل تبديل به بخار توسط شكستن مولكولها صورت مي گيرد.

ب: اكسيژن به اندازه كافي وجود داشته باشد: ميزان اكسيژن محيط بايد به اندازه اي باشد كه مخلوط قابل اشتعالي را بوجود آورد كه اين ميزان اكسيژن داراي يك حداقل و يك حداكثر مي باشد. در موارد مختلف اين ميزان متفاوت است مثلاً در گاز شهري براي اشتعال سريع (انفجار) نياز به 2/85 الي 8/95 اكسيژن مي باشد، كمترين مقدار اكسيژني كه مواد خاص در آنها مي سوزد 3% مي باشد.

ج: حرارت به ميزان كافي باشد: مواد قابل اشتعال براي آتش گيري نياز به حرارت دارند و حرارت بايد به اندازه اي باشد كه ماده را به نقطه اشتعال برساند.

نقطة اشتعال: كمترين درجه حرارتي را كه يك ماده بايد دريافت كند تا آنقدر بخار قابل اشتعال متصاعد نمايد كه با دريافت شعله يك احتراق موقتي و كوتاه بوجود آورد و عمل احتراق ادامه نيابد. اگر بخواهيم عمل احتراق ادامه يابد بايد مادة قابل اشتعال را به نقطة آتش برسانيم.

نقطة آتش: كمترين درجه حرارتي را كه يك ماده بايد دريافت كند تا با رسيدن منبع آتش زنه مشتعل و با دور كردن منبع آتش زنه فوق قادر به اشتعال باشد، نقطه آتش نامند، بطوري كه ملاحظه مي شود اختلاف بين نقطة آتش و نقطه اشتعال در اين است كه درجة حرارت مورد لزوم در نقطة اشتعال فقط براي يك احتراق موقتي مي باشد و در صورتيكه در نقطة آتش درجه حرارت بايد آنقدر بالا باشد كه بتواند احتراق ادامه يابد درنتيجه حرارت نقطة آتش كمي بالاتر از نقطه اشتعال است. ملاحظه مي شد كه جهت انجام احتراق در دو حالت بالا حتماً منبع آتش زنه نياز مي باشد. ولي گايه حريقها بدون منبع آتش زنه صورت مي گيرد بدين صورت كه حرارت مادة قابل اشتعال را درجه خودسوزي مي رساند.

درجه حرارت خودسوزي: كمترين درجه حرارتي را كه يك مادة قابل اشتعال بدون احتياج به منبع آتش زنه ؛خود به خود؛ مشتعل شود درجه حرارت خودسوزي گويند.

** اطفاء يا خاموش كردن آتش **

مثلث آتش را درنظر بگيريد جهت خاموش كردن آتش كافي است كه يك ضلع مثلث را قطع نماييم: براي اين عمل هر ضلع مثلث به روشي خاص قطع مي گردد و درنتيجه سه روش جهت خاموش كردن آتش بكار مي رود.

1- روش سرد كردن

2- روش خفه كردن

3- روش جداسازي

1- روش سرد كردن: همانطور كه از نامش پيداست با قطع ضلع حرارت انجام پذير است، براي انجام اين عمل بهترين ماده، آب مي باشد كه اكنون در تمام آتش نشاني ها مرسوم مي باشد. بعنوان مثال آتش سوزي چوب را مي توان بيان كرد. وقتي چوب دچار آتش سوزي مي گردد، اگر روي آن آب ريخته شود خاموش مي شود.

2- روش خفه كردن:  اين عمل با قطع ضلع اكسيژن امكان پذير است يعني اگر ضلع اكسيژن در مثلث آتش قطع گردد حريق خاموش مي شود. اين عمل در آتش نشاني با پودر خاموش كنندة آتش نشاني صورت مي گيرد و اگر آتش سوزي بزرگ باشد با كف آتش نشاني آن را خفه مي كنند. در آتش سوزيهائي كه وسايل و ادوات آتش نشاني وجود ندارد مي توان از وسايل ساده نيز استفاده كرد مثلاً يك پتوي خيس مي تواند يك شبكه نفت را خاموش كند و يا يك درب تابه مي تواند روغن مشتعل در تابه را خامش كند، حتي خاك و ماسه مي تواند، مايع نفتي كه روي زمين جاري است و آتش گرفته را خاموش نمايد.

3- روش جداسازي: هرگاه بتوانيم در آتش سوزيها از رسيدن مادة سوختني به شعله جلوگيري بعمل آوريم، آتش خاموش مي شود مانند بستن شير گاز كه از رسيدن گاز به شعله جلوگيرر و درنتيجه آتش خاموش مي شود كه به اين عمل جداسازي گويند.

جداسازي يك روش خاموش كردن آتش است كه در بسياري از موارد ابزار چنداني نياز ندارد. مثلاً وقتي كالائي دچار آتش سوزي مي گردد اجناس اطراف آن را دور مي نمائيم تا از سرايت آتش به اجناس ديگر جلوگيري بعمل آيد و يا وقتي در جنگل درختي دچار آتش سوزي مي گردد جهت جلوگيري از سرايت آتش به درخت هاي ديگر، درخت هاي اطراف محل آتش سوزي را قطع مي كنند و شعله در وسط باقي مي ماند و چون مادة سوختني در دسترس ندارد خود به خود خاموش مي گردد.

دسته بندي آتش سوزي: آتش سوزي را از نظرهاي مختلفي دسته بندي مي كنند مثلاً نوع مادة سوختني – از نظر نوع اطفاء – از نظر رنگ شعله و غيره. ساده ترين دسته بندي از نظر مادة سوختني است.

آتش سوزي از نظر مادة سوختني: مواد در طبيعت به سه شكل وجود دارند.

1- جامد

2- مايع

3- گاز

1- آتش سوزي جامدات قابل اشتعال: هرگاه مادة سوختني مشتعل شود و از خود خاكستر بجا بگذارد. اين نوع آتش سوزي را آتش سوزي جامدات گويند و بهترين روش براي خاموش كردن آن، روش سرد كردن مي باشد. در اين نوع آتش سوزيها عمل سرد كردن با آب صورت مي گيرد پس حريق جامدات را با آب خاموش مي كنيم.

در صورت حريق جامداتن وضعيت هاي خاص و يا شرايط خاص نيز وجود دارد.

الف: آتش سوزي وسايل برقي: آتش سوزي وسايل برقي جزء آتش سوزيهاي جامدات با شرايط خاص مي باشد يعني نمي توانيم آنها را با آب خاموش كنيم، زيرا احتمال برق گرفتگي در آنها وجود دارد. در اين نوع آتش سوزيها ابتدا بايد برق را قطع و سپس با خاموش كننده هاي CO2 (گاز كربنيك) حريق را اطفاء نمود.

آتش سوزيهاي وسايل برقي معمولاً به دلايل زير بوجود مي آيند:

1- استفاده از سيم هاي نامناسب براي وسايل برقي

2- اتصالي در يك قسمت از سيستم برق رساني

3- اتصالي در اثر فرسودگي عايق هاي لاستيكي سيم ها

4- استفاده از فيوزهاي نامناسب

5- استفاده از يك پريز براي چند وسيلة برقي

6- استفاده از وسايل برقي معيوب و دست كاري آنها توسط افراد ناوارد

7- استفاده افراد ناوارد از وسايل برقي و ادوات برقي

ب: فلزات قابل اشتعال: بعضي از فلزات مانند سديم – پتاسيم – كلسيم – آلومينيم – منيزيم و باريم داراي خاصيت اشتعال شديد مي باشند و در موقع آتش سوزي با نور ذخيره كننده اي مي سوزند، براي خاموش كردن اين فلزات ماسة صددرصد خشك و پودر خشك مخصوص فلزات مفيد مي باشد، براي مثال مي توان به بررسي يك فلز پرداخت:

** سديم **

مشخصات: فلزي نورم، نقره اي رنگ – روي آب شناور مي ماند (وزن حجمي 97%) با آب شديداً فعل و انفعال شيميايي همراه با شعله انجام مي دهد. بخارات آن شديداً تحريك كننده است.

نحوة نگهداري: اين فلز را در ظروف شيشه اي درحاليكه در زير مواد نفتي قرار گرفته است نگهداري و حمل و نقل مي كنند.

خطرات: سديم در تماس با رطوبت هوا باعث تجزية آنها گرديده و توليد گاز هيدروژن و حرارت كافي براي شعله ور شدن آن مي نمايد.

آتش سوزي: هنگام آتش سوزي سديم بايد از دستگاه تنفسي و البسه كاملاً استحفاظي جهت جلوگيري از هرگونه تماس با اين فلز استفاده گردد. در اطفاء اين آتش سوزي نبايد به هيچوجه از آب و يا هرگونه مادة اكسيژن دار استفاده نمود. جهت خاموش كردن آتش سوزي سديم بايد از ماسة صددرصد خشك و پودر شيميائي مخصوص استفاده گردد.

تذكرات مهم: در محلهايي كه سديم نگهداري مي گردد بهتر است وسايل حفاظتي در دسترس افراد باشد، در صورتيكه هيچگونه وسايل حفاظتي در دسترس نباشد بايد سريعاً محل را ترك كرد.

ج: آتش سوزي گردها و مواد منفجره: منظور از مواد منفجره در اين بحث مواد منفجره از نوع سبك يا تجاري مي باشد مانند انواع باروتها، ديناميت ها – چاشني ها و غيره، اگر در اين گونه مواد منفجره آتش سوزي رخ دهد بلافاصله تمام مواد در يك لحظه با انفجار از بين مي روند و قدرت پرتاب تكه هاي ناشي از انفجار در اينگونه مواد تا شعاع 200 متر مي باشد. بنابراين مبارزه با اين مواد زماني آغاز مي شود كه آتش به آن نرسيده باشد و بايد از سرايت آتش به اين مواد جلوگيري شود و براي مبارزه بايد به موارد زير توجه كرد.

1- شعاع خطر بايد از نوع درجه يك اعلام گرديده تا از ورود افراد متفرقه جلوگيري شود.

2- افراد آتش نشاني و وسايل مربوطه بايد دور از شعاع خطر يعني بفاصلة 200 متر يا در پشت پناهگاهي مستقر شوند.

3- اطلاع به مقامات انتظامي و احضار كارشناس مربوطه

4- استفاده از حداقل افراد براي نزديك شدن به محل مواد منفجره و افراد منتخب براي نزديك شدن به محل بايد از حائل يا حفاظ استفاده نمايند و ضمناً افرادي كه جهت مبارزه وارد منطقه مي شوند بايد داراي اطلاعات زير باشند:

الف: آشنايي با موقعيت محل

ب: آشنايي با محل دقيق مواد منفجره

ج: عكس العمل مواد منفجره در برابر حرارت

د: نوع و مقدار مواد منفجره

افراد آتش نشان بايد سعي تمايند از سرايت آتش به مواد منفجره جلوگيري نمايند و ضمن خاموش كردن آتش، بوسيلة آب مواد منفجره را خيس نمايند تا خاصيت انفجاري آنها از بين برود.

در صورت عدم امكان جلوگيري از سرايت آتش به مواد منفجره بايد بلافاصله از محل دور شده و در صورت انفجار به حالت درازكش برروي زمين قرار گرفت.

2- آتش سوزي مايعات قابل اشتعال: خطر آتش سوزي مايعات قابل اشتعال بستگي مستقيم به خاصيت تبخير شدن آنها دارد كه اثر دريافت حرارت از محيط يا يك منبع حرارتي ديگر بخار كافي براي اختلاط با هوا توليد و مخلوط قابل اشتعال يا انفجاري را مهيا سازند. مايعات قابل اشتعال مانند روغن – بنزين – گازوئيل – نفت – الكل و غيره. بايد توجه داشت كه وسعت آتش سوزي ماتيعات بستگي به سطح تماس مايع با اكسيژن يا هواي محيط دارد. مثلاً در يك منبع نفت وسعت آتش سوزي بستگي به سطح تماس نفت با اكسيژن يا هواي محيط دارد و ارتفاع منبع در گسترش آتش سوزي نقش ندادر. ولي بايد توجه داشت كه ارتفاع در ادامة حريق مؤثر مي باشد. جهت اطفاء آتش سوزي مايعات قابل اشتعال بهترين روش، روش خفه كردن مي باشد. اين عمل را مي توان با مواد و ابزار مختلف انجام داد و انتخاب مواد و ابزار بستگي به شرايط حريق دارد. اگر وسعت حريق كم باشد مي توان آن را با خاموش كننده هاي پودري خاموش نمد و اگر وسعت حريق زياد باشد اجباراً بايد آن را با كف هاي آتش نشاني خامش نمود. حتي تحت شرايط خاص مي توان در حريق هاي كوچك از يك پتوي خيس يا يك پارچه كلفت خيس جهت خاموش كردن حريق استفاده نمود.

3- آتش سوزي گازهاي قابل اشتعال: آتش سوزي گازهاي قابل اشتعال يكي از آتش سوزيهاي خطرناك محسوب مي شوند كه بايد مورد توجه خاص قرار گيرند. تعداد گازهاي قابل اشتعال بسيار زياد بوده و مطالعه برروي آنها مدت زياد وقت لازم است ولي در اين جا به سه گاز قابل اشتعال كه بيشتر در صنايع و منازل مورد استفاده قرار مي گيرد، مي پردازيم.

الف: گاز مايع:

گاز مايع مخلوطي از دو گاز بوتان C4H10 و C3H8 مي باشد اين گاز در منازل و صنايع مورد استفاده قرار مي گيرد. جهت راحتي در انتقال اين گاز، آن را به صورت مايع در سيلندرهاي كوچك و بزرگ حمل مي نمايند. ميزان اختلاط اين گاز در فصول مختلف متفاوت مي باشد كه طبق جدول زير مشخص شده است.

با آگاهي نسبت به مطالب فوق بحث گاز را بدين صورت ادامه مي دهيم. خطر گاز را مي توان به دو دسته تقسيم نمود.

1- زمانيكه گاز آتش گرفته است (مرحلة كم خطر)

2- زمانيكه گاز پخش شده و آتش نگرفته است (مرحلة پرخطر)

1- زمانيكه گاز آتش گرفته است:  روش خاموش كردن در اين نوع آتش سوزيها مراحل مختلف دارد:

الف: در اين مرحله با بستن شير، آتش خاموش مي گردد (روش جداسازي)

ب: اگر شير گاز براثر آتش سوزي خراب شده باشد، شعله را به هيچوجه خاموش نمي كنيم و كپسول گاز را به محيط باز انتقال مي دهيم. بايد توجه داشت كه قبل از اين عمل بايد مسير را ايمن نمائيم. ايمن نبودن بدين مفهوم است كه مواد قابل اشتعال را بايد از سر راه برداشت و از اثبات شعله به آنها جلوگيري بعمل آورد.

ج: اگر انتقال كپسول به محيط باز امكان نداشت بايد محل آتش سوزي را از مواد قابل اشتعال خالي نمود و توسط آب عمل سرد كردن را انجام داد. ولي به هيچوجه نبايد شعله گاز را خاموش كرد.

2- زماني كه گاز پخش شده و آتش نگرفته است: در اين مرحله كه در آتش نشاني آن را مرحلة خطر مي نامند مسئله حساستر است. بدين صورت كه وقتي گاز در محيطي پخش گردد اگر به درصد انفجار برسد با رسيدن كوچكترين جرقه انفجار صورت مي گيرد. جهت جلوگيري از انفجار اينگونه محيط ها بايد رعايت اصول زير را نمود:

1- قبل از ورود به محيط گازي بايد فيوز را قطع كرد و فيوز را همراه خود نگه مي داريم، اگر فيوز برق در محيط گازي باشد بايد خارج از محيط گازي برق را قطع نمود.

2- بايد كلية منابع حرارت و شعله ها را خاموش نمود.

3- اگر لباسهاي انسان از جنسي باشد كه ايجاد جرقه نمايد بايد لباس را خيس كرده و بعد وارد محيط شويم

4- ابتدا از خروج گاز و نشت آن جلوگيري مي نمائيم، اگر امكان اين موضوع نباشد بايد كپسول گاز را به محيط مناسب از مسير امن، برده و آن را روشن نمائيم.

5- جهت از بين بردن محيط گازي ابتدا پنجره ها را باز مي نمائيم. برخورد دست با دستگيره ممكن است ايجاد جرقه نمايد، جهت جلوگيري از اين موضوع بايد دستكش در دست نمود و اگردستكش نبود بايد دست ها يا دستگيره را خيس كنيم.

6-آتش سوزی,

آبله

SMALLPOX

[VARIOLA]

تعریف

یک بیماری حاد و بسیار واگیر ویروسی است که توسط واریولا (POX VIRUS) ایجاد می شود.

آبله کبیر (آبله کلاسیک)، آبله صغیر variola minor  (آلاستریم) و شبه آبله varioloid  سه شکل اصلی بیماری آبله را تشکیل میدهند.بلیماری آبله با نشانه های خاص در مرحلة مقدماتی و پیدایش بثورات جلدی مشخص می گردد. این بثورات مراحل مختلف ماکول تاکبره را طی کرده و در آخر یک اسکار فرو رفته در محل آنها تشکیل میشود که بیمار را آبله گون می نماید.

تاریخچه

    بنظر می آید که آبله را در هر هزار سال قبل از در چین میساختند و گزارشاتی از بیماری در خاندان سلطنتی Tcheou وجود دارد.

    نخستین گزارش مربوط به 1156 سال قبل از میلاد در چین میساختند و گزارشاتی از یک بیماری حاد در چهل سالگی فوت می کند و با بررسی مومیایی وی (1979) مشخص گردیده که علت مرگ وی آبله بوده است. در سال 312 بعد  از میلاد بیماری آبله در محدوده امپراطوری رم به صورت اپیدمی بروز کرد که با تلفات سنگین همراه بود. و اولین بار اصطلاح variola توسط Marius در سال 570 بعد از میلاد بکار برده شد. اولین توصیف دقیق از بیماری آبله توسط پزشک ایرانی ابوبکر محمد بن زکریای رازی در سال 910 میلادی ارائه شده است.

    Gilbert در قرن سیزدهم مسئله مسری بودن بیماریس را مطرح ساخت که در قرن هفدهم توسط Sydenham تایید شد.jenner در 1800 میلادی waterhouse در بوستون واکسنی را که از انگلستان وارد کرده بود و به 4 فرزند . 3 مستخدم منزل خود تلقیح و ایمنی آناه را دربرابر آبله نشان داد. بتدریج واکسیناسیون با روش Jenner متداول و در اکثر کشورها جایگزین روش قدیمی Variolation گردید. در سال 1967 پس از نموزدهمین اجلاس سازمان بهداشت جهانی برنامه ریشه کردن آبله در سطح در طی 13 سال (از 1967 تا 1980) مصرف شد قریب به 313 میلیون دلار بود.

    در سالهای 1987 و 1979 متجاوز از 9000 گزارش موارد مشکوک به آبله از سراسر دنیا جمع آوری و در مراکز سازمان بهداشت جهانی مورد آزمایش قرار گرفت ولی هیچیک آبله نبودند. پس از این تاریخ کمیسیون جهانی ریشه کنی آبله، اطمینان دائمی از عدم برگشت و آزادی نسل بشر را از این آفت اعلام نمود.

    واکسیناسیون بروش علمی، متعاقب تاسیس انستیتو پاستور ایران در سال 1300 شمسی و تهیه این واکسن بصورت مایع میباشد.و جهت جلوگیری از بروز بیماری آبله مایه کوبی در دو ماهه اول تولد و تجدید آن در سنین 7 ، 13 و 21 سالگی اجباری اعلام گردید و اولیا اطفال موظف گردیدند برای آبله کوبی کودکان خود اقدام نمایند. بدلایل چندی برنامه فوق قادر به کنترل بیماری در سطح کشور نشد و لذا همه گیری های پی در پی بروز مینمود. در سال 1314 بیماری آبله بشدت در کشور شیوع پیدا کرد و بالاخره از سال 1334 تا 1343 طرح مبارزه با آبله در سه مرحله مختلف اجرا گردید. در پایان سال 1340 تحقیقاً آبله در ایران ریشه کنی آبله در دسامبر 1977 ، ایران مورد بازدید کمیسیون ویژه قرار گرفت و جز کشورهای عاری از بیماری محسوب گردید.

اتیولوژی

    ویروس آبله از ویروسهای DNA و از خانواده pox viruses و یکی از بزرگترین ویروسها می باشد. ویروس آبله و واکسین جز گروه orthopox virus قرار دارند  و آبله گاوی و میمونی نیز از اعضاء همین گروه به حساب می آیند. ویروس آبله و واکسین vaccinia از نظر شکل ظاهری غیر قابل افتراق و از نظر ایمونولوژیک بسیار بهم نزدیک میباشند. در بررسی با میکروسکپ الکترونی ویروس به شکل آجر یا بیضوی شکل بوده و اندازه آن حدود 200* 300 نانو متر است.

    اجسام المانتر (elementry boodies)  را می توان در گسترش های تهیه شده از مایع وزیکولی پس از رنگ آمیزی بروش گیمسا و یا Gutstein مشاهده کرد. اجتماع این اجسام در سلولهای آلوده میزبان تشکیل اجسام گارنیری Guarnieri را میدهند که بشکل انکلوزیونهای داخل سیتوپلاسمی با ابعادی حدود ده میکرومو میباشند. ژنوم ویروسصی یک ملکول منفرد از DNA Double-Started است که در درون قسمت مرکزی (core) واقع شده و توسط پوسته ای از جنس لیپیدو پروتئین از خارج احاطه شده است. این ویروس با میکروسکوپ نوری معمولی با بزرگ نمائی oil-immersion قابل رویت بوده .و بسهولت در پرده آلانتوئیک جنین تخم مرغ و برخی محیط کشت های نسجی رشد و تکثیر می یابد.

در آبله مرغان اجسام المانتر بندرت به تعداد بسیار کم موجود بوده و بدشواری رنگ می گیرد . باید توجه داشت که آزمایش منفی از نظر این اجسام بخصوص در مواردیکه نشانه های بالینی بنفع بیماری باشد، تشخیص آبله را رد نمیکند در آزمایش با میکروسکوپ الکترونی، ویروس اغلب بسهولت مشاهده می شود و جهت انجام آن برداشت از قاعده یک پا پول اولیه ، وزیکول یا پوستول کافی است. هر چند که این روش به افتراق آبله از واکسین و ابله گاوی کمک نمیکند اما آن را از ویروس V-Z و هر پس سمیپلکس ، ارف و مولوسکوم متمایز میسازد.

    آنتی ژن ها: ویروس آبله دارای چندین آنتی ژن است که در نسوخ مختلف بیماران از مراحل آغازی تا نهائی بیماری باقی میماندو آنتی ژن را در خون بیماران مبتلا به آبلة هیپرتوکیسک نیز یافته اند. در اوایل مرحلة پاپولر، آنتی ژن در سلولهای اپیدرم وجود داشته و همجنین از مایع وزیگول و پوستول و کروت نیز می توان آنرا مجزا کرد.

    وجود آنتی ژن را با روش پرسی پیتاسیون و ثبوت مکمل (استفاده از آنتی سرم تهیه شده در حیوانات یا سرم کسانیکه از بیماری بهبود یافته ویا واکسینه شده اند) می توان اثبات کرد.

آزمایش ثبوت مکمل حساس تر بوده ولی احتیاج به زمان بیشتری دارد (24ساعت). برا ی قطعیت بیشتر آزمایشات، لازم است از 6 نمونه کبره، مایع 6 وزیکول یا پوستول برداشت شود و در این صورت پاسخ مثبت دلیلی محکمی درتایید بیماری میباشد.

    کشت ویروس: در انواع هیپرتوکسیک، در اکثر موارد ویروس در چند روز اول بیماری و بعد معمولاً در مرحله قبل از بثورات در خون یافت می شود. ئیروس در بزاق بخصوص بین روز ششم تا نهم بیماری وجود دارد.

    ویروس آبله کبیر (variola major)  در بالاتر از 5/38 درجةسانتیگراد و ویروس آبله صغیر (Variola minor  ) در بیش از 9/37 درجه رشد نمی کند در حالیکه ویروس واکسن تا 41 درجه سانتیگراد قدرت رشد دارد .

مقاومت ویروس : ویروس آبله بسیار پایدار بوده و پس از مرگ بیمار تا مدتی طولانی زنده میماند . این ویروس تحت شرائط اقلیمی می تواند زندگی کند . اطراف بستر بیمار و محیط به آسانی توسط قطرات ترشحی حلق و کبره آلوده می شود . ویروس در حرارت مرطوب 60 درجه سانتیگراد در عرض 10 دقیقه از بین می رود ولی نسبت به حرارت خشک مقاوم تر بوده و مدت 5 الی 10 دقیقه در حرارت 100 درجه را تحمل می کند . لذا باید نکات فوق را در استریل کردن بیمار در نظر گرفت . ویروس نسبت به بسیاری از ضد عفونی کننده های معمولی (نظیر فنل ) مقاوم است اما نسبت به عوامل اکسید کننده نظیر پر منگنات پتاسیم حساس می باشد .

آلوده کنندگی Infectivity  :

در طی مرحله کمون بیماری ، ویروس در اعضاء داخلی بدن و دور از سطح تکثیر می یابد لذا در این مرحله بیمار آلوده کننده نیست . بر خلاف ، در مرحله مقدماتی بیماری ویروس وارد جریان خون شده و از طریق عروق خونی به پوست و زیر مخاط رسیده و به سلولهای اپیدرم و اپی تلیال حمله میبرد . از طریق این سلولهای سطحی و بخصوص سلولهای مخاط دستگاه تنفس فوقانی ، ویروس در فضای اطراف بیمار پخش می گردد .ویروس از شستشوی دهان بیماران دو روز پس از آغاز بیماری جدا شده و در فاطله روز ششم تا نهم به حداکثر شدت خود می رسد . بعد از آن بتدریج تعداد ویروسها کم شده و بعد از روز دوازدهم بندرت دیده می شود .

شدت واگیری هر بیمکار بستگی به مقدار ویروسی دارد که از بدن او دفع می شود . در زمانیکه راش جلدی پراکنده و کم در بیمار وجود دارد ، تعداد کمی ویروس از طریق تنفس خارج شده و تنها از طریق تماس بسیار نزدیک موجب ابتلای دیگران می شود . در آبله هموراژیک علیرغم ویرمی شدید ، تا زمانی که اپی تلیوم مخاط تنفس ضایعه پیدا کند ، ویروس آزاد نمی شود و این مسئله درست قبل از بروز راشهای واقعی جلدی اتفاق می افتد . در تعدادی از موارد ، بیمار قبل از وقوع چنین حالتی فوت کرده است .

اپیدمیولوژی

آبله یک بیماری با انتشار جهانی است اما بدنیال واکسیناسیون وسیع و همگانی در سالهای اخیر ، در دنیا ریشه کن شده است . علت موفقیت در این امر ، دو فاکتور اپیدمیولوژیک ، یعنی فقدان مخزن غیر انسانی ویروس و دیگری فقدان حاملین بدون علامت در بیماری آبله می باشد .

علیرغم ریشه کن شدن بیماری ، باید در تشخیص افتراقی بیماریهای بثوری حاد و هموراژیک ، آبله در نظر گرفته شود . هنوز هم امکان بروز بیماری در برخی از مناطق ایزوله دنیا وجود دارد . قدرت ویروس در زندگی در شرایط خشک و سهولت رشد آن در محیط های مناسب ، در هر زمانی موجب بروز همه گیری می کردد .

انسیدانس آبله بستگی به احتمال تماس افراد حساس با بیماران دارد لذا مسئله شیوع سنی و جنسی بیشتر در ارتباط با مسائل فرهنگی و اجتماعی و میزان افراد واکسینه در هر گروه می باشد . در مناطق آندمیک اکثر در بین افراد غیر واکسینه ، انسیدانس بیماری در سنین 5 تا 14 سالگی ( گروهی که تحرک زیاد دارند ) در جنس مذکر بیشترین است . در مناطق غیر آندمیک ، بیمارستان منبع انتشار عفونت می باشد .

میزان مرگ و میر بر حسب منطقه جغرافیایی متفاوت است . در آسیا ، یعنی منطقه ای که عامل بیماری است 30 تا 50 در صد افراد غیر واکسینه از بین می رفتند و در برزیل که سوش عامل یا آلاستریم است مرگ و میر بین 1 تا 5/1% بود.

پاتولوژی

ویروس پس از ورود به بدن از طریق غشاء مخاطی مجاری تنفسی فوقانی ، وارد سلولهای رتیکولوآندوتلیال در بسیاری از اعضاء می گردد و این نقاط محتملا مکان تکثر در زمان نهفتگی بیماری می باشد . در پایان این دوره ، ویروسها بداخل جریان خون راه یافته و ویرمی ایجاد می کنند که حداقل عامل قسمتی از نشانه های مقدماتی بیماری می باشد. بعد از این ویروس به سرعت از خون ناپدید شده و به جز در موارد شدید بعد از روز دوم دیگر در خون دیده نمی شود. ویروس سپس به پوست و مخاط راه یافته و در این نقاط ضایعات مشخص بیماری را ایجاد می کند و البته همزمان با این در بیشتر نسوج بدن موجب تغییراتی می گردد.

پوست : به نظر می رسد ضایعه اساسی پرخونی عروق خونی توام با تورم سلولهای آندوتلیال ، انفیلتراسیون دور عروقی و رتیکولر و دژنراسیون سلولهای اپی تلیال باشد. سلولهای اپی در لایه های میانی پوشاننده اپیدرم شروع به تورم کرده و این تورم موجب پیدایش بثورات ماکولوپاپولر می شود. با افزایش محتویات سلولها، هسته ناپدید و دیواره سلولی پاره می شود بطوریکه سلولهای مجاور به راه یافته و تشکیل وزیکول میدهند. با شروع بهبودی ، محتویات پوستول شروع به خشک شدن نموده و یک کبره ضخیم از سلولهای اپی تلیال مرده حاصل می شود. سلولهای اطراف ضایعه تکثیر یافته و تدریجا زیر کبره و در روی کوریوم تشکیل یک لایه جدید از سلولهای اپیدرمال می دهند و زمانیکه اپی تلیالیزاسیون کامل می شود،کروت ( کبره ) جدا می گردد.

در آبله هموراژیک ، پاتولوژی ضایعات در اصل یکی بوده ولی پرخونی عروق کوریوم وسیع و محدود به لایه زیر پاپیلر نمی باشد. خونریزی واضح در داخل کوریوم وجود دارد. اینها تغییراتی هستند که بصورت اریتم شدید و لکه های پورپوریک در روی پوست بیماران مشاهده میشوند. در اشکال هموراژیک خفیف تر بثورات ماکولوپاپولر، وزیکولر یا پوستولی در اپیدرم پیدا میشود. این عناصر ممکن است با خون یا گلبول سرخ انباشته باشند اما اکثرا خونریزی در لایه زیری آنها وجود داشته و چنین منظره ای پیدا می کنند.

سایر اعضاء بدن : در بسیاری از اعضاء بدن تغییراتی مشابه با آنچه در پوست پدیدار می شود ، وجود دارد. طحال بزرگ و سلولهای آندوتلیال پوشاننده سینوسها متورم و پرولیفراسیون سلولهای تک هسته ای در رتیکولوم موجود است. کبد نیز بزرگ و سلولهای آندوتلیال سینوزوئیدها متورم میباشند. در منطقه خارج هرمی کلیه ، پرخونی قابل توجهی همراه تورم سلولهای آندوتلیال نیز وجود دارد. در آبله هموراژیک علامت غالب در اعضای داخلی ، خونریزی می باشد.

ایمنی :

آنتی کورها : آنتی کورهای ممانعت کننده هماگلوتینین ، ثبوت مکمل ، خنثی کننده و در حوالی روز پنجم و هشتم بیماری در مبتلایان به آبله پیدا شده و با روشهای مخصوص آزمایشگاهی قابل اندازه گیری می باشد. این آنتی کورها بوسیله هر دو ویروس آبله و واکسن ایجاد می شوند لذا نتایج مثبت موجب تمایز بین این دو نخواهد شد.

نشانه های بالینی

دوره نهفتگی :  فاصله زمانی بین تماس با ویروس تا بروز اولین نشانه های مرحله ویرمی 12 روز و تا پیدایش اولین راشهای واقعی ماکولوپاپولر 14 روز می باشد. در موارد معدودی دوره کمون کمتر از 12 روز نیز گزارش شده است. مدت زمان قرنطینه افراد مشکوک برابر حداکثر دوره کمون در نظر گرفته شده که بر اساس نظر Ricketts این زمان برابر 17 روز است و از نظر ایمنی مورد قبول اکثریت می باشد.

مرحله شروع یا حمله : بیماری معمولا با احساس ضعف و بیحالی آغاز و به دنبال آن بیمار دچار سردرد شدید می گردد. درجه حرارت افزایش یافته و همراه احساس سرما و بندرت لرز می باشد. درد گردن و پشت گاهی وجود دارد. در روز دوم تب به بالاترین میزان خود میرسد ( اغلب 39 و گاهی 40 تا 5/40 درجه سانتیگراد ) . این درجه حرارت برای 4 تا 5 روز بالا بوده و یک تا 2 روز بعد از بروز راشهای جلدی به حد طبیعی بازگشت می کند. بطور کلی هیچ نکته ای خاص در مرحله مقدماتی وجود ندارد و چناچه شخص سابقه شناخت شده ای از تماس با بیمار آبله ای نداشته باشد ، تشخیص آن غیر ممکن خواهدبود. آنفلوانزا ، مننژیت و پنومونی و بطورکلی هر بیماری تب دار ممکن است در 2 تا 3 روز آغاز بیماری تا زمان بروز راشهای جلدی حقیقی با آن اشتباه شود.

اشکال بالینی

بیماری آبله ممکن است بصورت یکی از اشکال مختلف بالینی با پیش آگهی متفاوت تظاهر نماید.

1-                       شکل معمول Ordinary type  

2-                       آبله خونریز Hemorrhagic type  

3-                       آبله مسطح Flat type  

4-                       آبله تغییر شکل یافته Modified type  

5-                       آبله بدون بثورات Variola sine eruption

6-                       آبله صغیر یا Alastrim

عوارض

عوارض اکثرا در اثر عفونت ثانویه پوست و سپتی سمی حاصل از آن ایجاد می گردند. فورونکلوز ، پیدایش آبسه ، سلولیت و گانگرن از این جمله هستند . پنومونی از عوارض شایع دستگاه تنفس ، و ضمنا لارنژیت ، پلورزی و آمپیم نیز مشاهده می گردد. ضایعات ممکن است در ملتحمه و روی قرنیه چشم پیدا و .موجب کنژتکتیویت، کراتیت ، ایریتیس گاهی اوقات پان اوفتالمی گردد. در آفریقا و هندوستان نقائص بینائی و کوری در دنباله آبله نادر نیست. عوارض سیستم عصبی مرکزی نیز شایع نبوده و آنسفالیت در حدود یک در هزار گزارش شده است. تظاهرات بالینی آن مشابه سایر آنسفالیت های ویروسی است.

پیشگیری

ایمونیزاسیون فعال :    Jenner  نشان داد گروهی که قبلا به آبله گاوی مبتلا شده بودند نسبت به آبله مصون میباشند. واکسیناسیون نیز بر اساس تلقیح سوش ویروسی بالنسبه غیر بیماری زا به شخص می باشد که موجب ایجاد ایمنی نسبت به ویروس آبله کاملا بیماری زا که از نظر آنتی ژنیک مشابه قبلی است ، میگردد. ایمنی حاصل از واکسیناسیون بعد از چندین سال بتدریج کاهش یافته اما آلرژی به پروتئین ویروس بر جای می ماند. واکسیناسیون اولیه را در سن 3 تا 18 ماهگی به عمل می آورند. به دلیل کاهش عوارض کشنده بعد از یک سالگی ، توصیه شده است که واکسیناسیون اولیه در طی سال دوم زندگی طفل انجام گیرد. در افرادی که قبلا واکسینه شده اند ، باید در هر 5 تا 10 سال یکبار تکرار شود.

منابع فارسی

سیری بر بیماری آبله                                                 دکتر مرتضی شمشیری

بررسی آلودگیهای ویروس Pox  و شیوع واریول در مشهد

                                                       دکتر محمود پناهی ، دکتر هاشم رضائی مقدم

این مقاله ارائه دهنده رهیافت جدید در ظرفیت بالای پنهان کردن اطلاعات آسیب ناپدیر دارد که براساس تبدیل امواج کوچک اصلی که ازا ین طریق ظرفیت بالای اطلاعات را به داخل سطح بیتها( ذره) غیر حساس ضرایب امواج وارد می کند. بویژه در این مقاله به سه مدل پنهان کردن اطلاعات آسیب پذیر با ظرفیت بالا با نام های C,B,A اشاره شده است مدل 8 یک تکنیک قدیمی پنهان کردن اطلاعات می باشد که قادر است بطور آسیب ناپذیری تصویر اصلی را عوض کند. این ظرفیت می تواند به 10/1 درصد از حجم اطلاعاتی که تصویر اصلی در بر می گیرد برسد و تغییر نمودار ستون بمنظور جلوگیری از جریان اطلاعات کم یا زیاد می باشد. مدل B تکنیک قدیمی پنهان کردن اطلاعات نمی باشد بلکه تنها قادر است تصویر پردازی شده را به جای تصویراصلی بدون آسیب پذیری درست کند.

 با این حال این ظرفیت می تواند به 3/1 درصد حجم مطالعاتی که تصویر اصلی در بر دارد برسد. ودر حیطه فضایی ازکیفیت دیداری بهتری به نسبت جایگزین کردن 4 سطح بیت جزئی برخورداراست. مدل C نه تنها دارای طرفیت بیشتری می باشد بلکه همچنین از کیفیت دیداری بهتری نسبت به مدل B هم برخوردار است. با این حال تنها قادر است که اطلاعات پنهان شده را پردازش کند. این 3 روش را در تمام 1096 مورد تصاویر در پایگاه داده های نقاشی کرنل مورد آزمایش قرار داند از این تفکیک ها می شود در سیستم اطلاعاتی دولتی، تجاری، پزشکی و سیستم اجرای قانون و سیستم نظامی استفاده کرد.

1-   مقدمه

با گسترش شبکه ها افراد می تواند بآسانی اطلاعات بسیاری را ازطریق شبکه ها مختل کنند که منجر به افزایش احتمالی افشای اطلاعات بشود. علاوه براین ضروری است که تحقیق در زمینه نقل و انتقالات شبکه از طریق تکنیک های پنهان کننده اطلاعات با ظرفیت بالا پیشرفت کند. این مقاله ارائه دهنده 3 مدل پنهان کردن اطلاعات با ظرفیت های بالا بعنوان مدل های C,B,A است که قادر هستند بطور آسیب ناپذیری تصاویر اصلی را پردازش کنند.

 خوئان و چند تن دیگراز چند سبب بند( باند جزئی فردی) امواج غیرحساس استفاده کننده اطلاعات را بداخل یک سطح بیت ضریب امواج وارد کنند دراین آزمایش از روش A اطلاعات وارد سطوح بیت های چند گانه شد و با پیشرفت های اخیر و خوب تر شدن تغییر نمودار ستونی و برنامه های حسابداری، کیفیت دیداری تصویر مشخص شده و ظرفیت واردکردن از طریق روش A  بسیارافزایش یافت. این ظرفیت می تواند به 10/1 درصد حجم اطلاعات که تصویراصلی اشغال کرده برسد. مدل B تکنیک قدیمی پنهان کردن اطلاعات آسیب ناپذیرنیست بلکه می تواند بطور آسیب پذیری تصویر پردازش شده را بجای تصویر اصلی درست کند. با این حال این ظرفیت قادر است بوسیله تصویر اصلی بخاطر استفاده از تصویر پردازش شده در ضرایب امواج ببه 2/1 دهم حجم اطلاعات برسد. در سطح 256 یک تصویر خاکستری رنگ ظرفیت اطلاعات پنهان شده قادر است به 4 bpp ( ذرا هر پیکسل( تصویر – دانه) برسد و از کیفیت دیداری بهتری به نسبت جایگزین کردن حداقل 4 سطوح بیت ها در حیطه فضایی برخورداراست مدل c تنها می تواند بطور آسیب ناپذیر اطلاعات پنهان شده را به جای تصویر اصلی یا تصویر از قبل پردازش شده کشف کند. با این حال نه تنها ازظرفیت بیشتر بلکه از کیفیت دیذداری تصویری به نسبت مدل b برخوردار است از این تکنیک های با ظرفیت بالای پنهان کردن اطلاعات می توان در سیستم اطلاعاتی حکومتیف نجاری،پزشکی، اجرای قانون و سیستم نظامی استفاده کرد ادامه مقایسه به شرح زیر می باشد: انتقال امواج اصلی و توزیع سطح بیت در بخش 2 و تغییر نمودار ستونی در بخش 3توضیح داده شده است. بعد از این مقدمات مدلهای با ظرفیت بالای پنهان کردن اطلاعات و نتایج آزمایشی در بخش 4 و چند نکته و خاتمه در بخش 5 و 6 به ترتیب ارائه شده است.

2-   انتقال امواج اصلی و توزیع سطوح بیت

1-2 انتقال امواج اصلی (IWT )

از آنجا که لازم است سیگنال اصلی بدون تغییر بازسازی شود ما از طرح ارتقای اصلی انتقال امواج استفاده می کنیم بویژه ماCDF(2,2) و سری های مشابه بکار برده در استاندارد IPE2000 را بکار گرفت.

 جدول زیر مربوط به انتقال وارونه و انتقال روبه جلوی امواج اصلیCDF (2و2) می باشد.

انتقال وارونه

ارتقای اولیه وارونه  

ارتقای دو طرف وارونه   

ادغام

انتقال امواج اصلی CDF (2و2) جدول 1

انتقال به سمت جلو

 انشعاب

:ارتقای دو طرفه

:ارتقای اولیه

2-2 توزیع سطوح بیت

توزیع سطوح بیت بمنظور واردکردن اطلاعات در  ساب بندها و در سطوح بیتهای قرینه انتقال امواج می باشد. مدل جایگزینی LSB در محیط امواج از محیط فضایی عمل می کند. زیرا که امواج به سیستم دیداری انسان(یا HVS ) نزدیکتر هستند. مدل HVS در بین ساب بند هابا سطح های متفاوت به غیر حساس های متفاوتی اشاره دارد. هرچقدر یک ساب بند به سطح پائین تری تعلق داشته باشد در سیستم دیداری انسان(HVS ) حساس تر است. درهمین طح ساب بند HH از کمترین حساسیت برخورداراست. LH,HL  در در جات بعدی هستند و LL از بیشترین حساسیت برخودار است. حساسیت بیشتر در HVS به معنای این است که می توان اطلاعات بیشتر را بدون ایجاد اشیاء مصنوعی، دیداری، برجسته وارد کرد.

3-   تغییر نمودار ستونی

1-3- اصول تغییر نمودار ستونی

در تصویر ارا ئه شده بعد از ورود اطلاعات به چند ضریبIWT ( انتقال امواج اصلی)  ممکن است جریان کم و زیاد شود به این معنی که بعد ازانتقال امواج وارونه مقدار میزان خاکستری چند  پیسکل در تصویر مشخص شده ممکن است مقدار برگشت قسمت های بالاتر با قسمت های پائین تر و یا هر دو بیشتر شود.( ر قسمت های بالاتر 255 برگشت برای 8 بیت قسمت خاکستری تصویر و در قسمت های پائین تر هیچ برگشتی برای 8 بی قسمت خاکستری تصویر بمنظور جلوگیریاز کم و زیاد شدن جریان ما ا زتغییر نمودار ستونی استفاده می کنیم که نمودار ستونی ازهر دوطرف همانطور که در تصویر نشان داده شده کوتاه تر می کند.

درکوتاه کردن یک نمودار ستونی به میزان لازم است که  اطلاعات تغییر نمودار ستونی به عنوان جزئی از اطلاعات وارد نشده ثبت می کنیم. اطلاعات وارد شده از 3 قسمت وارد می شود:1) از سیگنال ته نقش 2) از اطلاات حسابداری شده تغییر نمودار ستونی و3) از طریق JBIC که بطور آسیب ناپذیری اطلاعات را از سطوح بیت های اصلی بهم فشرده می کند. اگر اطلاعات در این 3 قسمت کمتر از ظرفیت سطوح بیت های اصلی باشد واردکردن اطلاعات بدون آسیب امکان دارد. اطلاعات به عبارت دیگر از فرکانس بال(HH,HL,LH ) به فرکانس پائین ت(LL ) وارد می شوند و از کمترین سطح بیت به بالاترین سطح بیت وارد می شوند. در این مسیر تصویر مشخص شده می تواند از بهترین کیفیت دیداری برخوردار باشد.

 2-3- یک مثا ل از تغییر نمودار ستونی ساده شده

بمنظورنشان دادن فرآین کوتاه کردن  مودار ستونی از یک مثال ساده استفاده می کنیم. که دراین مثال تصویر اصلی  با مقیاس خاکستری  می باشد همانطور که در شکل شماره 2 نشان میدهد.

 از جدول 2 و شکل 2 در می یابیم که میزان نمودار ستونی تغییر یافته در حال حاضر 6-1 به 7-0 تغییر یافته یعنی هیچ پیکسلی با میزان رنگ خاکستری 0 و 6 در نظر گرفته نشده است. بعد ازتغییر مقیاس رنگ خاکستری(1) در داخل رنگ خاکستری (2) ادغام می شود مقیاس خاکستری(0) به مقیاس خاکستری رنگ 1 تبدیل می شود.به همین شکل مقیاس زنگ خاکستری شماره 6 هم در 5 ادغام می شود مقیاس خاکستری شماره 7هم به مقیاس خاکستری شماره 6 تبدیل می شود.

 نمودارستونی قبل و بعد الز تغییر و خیره اطلاعات در جدول شماره 2 و 3 به ترتیب نشان داده می شود.

جدول شماره 3 اطلاعات نمودار ستونی قبل و بعد از تغییر

جدول 3 ذخیره اطلاعات

برای تصویرنمودار ستونی درهر دو طرف به مقیاس 1 رنگ خاکستری کوتاه می شود.  طول بیتهای کامل 37 بیت است.

 =S طول هر بیت کامل 37 بیت(00100101) + ادغام فشرده مقیاس 2 رنگ خاکستری(010)+ اولین نمودار ستمنی از سمت چپ مقیاس 1 خاکستری (001)+ ثبت طول 6(0110) + مراتب اسکن(101101)+ اولین نمودار ستونی از سمت راست مقیاس 6 خاکستری(10)+ ثبت طول 6(0110) + مراتب اسکن( 11011)  

 بیت های ثبت شده سمت چپ با مقیاس خاکستری سمت چپ آن(101101) در جدول 3 نشان می دهد که هم دومین و هم پنجمین مقیاس 3 بوسیله اسکن در ت صویر2(d ) ددر اصل مقیاس ر1 در تصویر شماره 2 می باشند. همچنین بیتهای  ثبت شده سمت راست با مقیاس خاکستری سمت راست آن در جدول 3 نشان می دهد که سومین مقیاس 5 بوسیله اسکن در تصویر 2( d ) در اصل مقیاس 6 در تصویر(c ) 2 می باشد.

 4- روشهای با ظرفیت های بالای پنهان کردن اطلاعات

1-4- روش A ( پنهان کردن اطلاعات آسیب پذیر)

اصل این روش مشابه روش(1) می باشد به غیر از مواردی1) اطلاعات بداخل سطوح بیت جندگانه وارد می شود. 2) طرح های جدید برای تغییر نمودار ستونی و ذخیره سازی یک نمودار کلی در تصویر شماره 3 نشان داده شده است.

 تصویر مشخص شده                                                                      تصویر اصلی

انتقال امواج وارونه                                                                   تغییرنمودار ستونی

وارد کردن                                                                                 انتقال امواج کوچک

                                      سطوح بیت های سالم

کاتنیشین     جریان بیت                                            فشردگیJBIG بیتهای انتخاب شده                                                    اطلاعات ذخیره شده

ته نقش

تصویر 3 نمودار ورود اطلاعات

تصویر شماره 4 سه تصویر مشخص شده

 سختی های ظرفیت ورود در مقابل PSNR این سه تصور در تصویر 5 نشان داده شد ه است. اطلاعات پنهان شده از 2 ساختار رند ابعادی" مطلب" بدست آمده است. در مقاسه با روش های دیگر] 1،2 [ در شرایط ظرفیت و PSNR عملکرد این روش بسیار بالاست ه حدود شماره 3 مراجعه کنندید. توجه کنید که با همان PSNR (3G,5,Db ) ما از هر دو روش a و رورش" تیئین"(2) در Mpic که در تصویر شماره 4 نشان داده شده بکار گرفتیم. مدل A از ظرفیت بیشتری برای ورود اطلاعات به نسبت روشی تیئین] 2 [ که یکی جدیدترین و پیشرفته ترین طرح هایپنهان کردن اطلاعات است برخوردار است. در مقایسه با مدل قبلی]1 [ که و مدل A بسیار بهئتر عمل میکند. پردازش های از قبل روی ضرایب

(  امواج شامل 1) تغییر نمودار ستونی بمنظور جلوگیری از کم و زیادشدن جریان 2) انتقال امواج اصلی به سمت جلو 3) شفافیت سطوح بیت چندگانه حیطه امواج 4 ) وارونگی انتقال امواج اصلی در ینجا بجای تصویر اصلی تنها تصویر پردازش شد بدون آسیب پذیری قابل پردازش است. یک نمودار کلی از مدل B در تصویر 6 نشان داده شده است.

 4.3 مدل C

در تغییر نمودار ستونی گاهی اوقات نمودار ستونی باید تنها بمنظور کم و زیاد شدن جریان چندین پیکسل کوتاه شود. اگر اطلاعت این پیکسل 4 را بجای کوتاه کردن نمودار حفظ  کنیم می توانیم PSNR بالاتری بدست آوریم. در ورود اطلاعات دو مدل C طور بیت های سطوح بیت چندگانه را جایگزین می  کند. و محل آنها را بجای مشخص کرد ن تمام بیت های هر سطوح بیت به یاد می سپارند. مدل C می تواند اطلاعات پنهان شده ا بطور آسیب ناپذیر در حالی که تصویر اصلی در حال از بین رفتن است بازسازی کند.

4.4  3 منحنی از ظرفیت در مقابل PSNR در تصویر" لنا"

تصویر شماره 7 منحنی های ظرفیت وارد شده در مقابل  PSNR را با مدلهای C,B,Aبرای تصویر نشانشان میدهد. اطلاعات پنهان شده از شکل ساختار" رند" مطلبD .2 می باشد. دیده شده که مدل A PSNR بالا و نسبتاً ظرفیت کمتر ورود را حفظ م ی کند انتظار این امر می رفت چرا که مدل A می تواند تصویر مشخص شده را جایگزین تصویر اصلی آن بکند.  از آنجائیکه هم مدل A و هم مدل B می تواند از ظرفیت بالای ووردی اطلاعات برخوردار باسد ممدل C همانطور که انتظار آن می رفت به نسبت مدل B PSNR بیشتری بدست می آورد.

منظومه خورشیدی (شمسی) چیست؟

زمین یکی از سیاره ایست که دور خورشید می چرخد و این سیاره دها و قمرهایش منظومه خورشیدی را تشکیل می دهند. کلمه شمسی مفهوم مربوط به خورشید را در بر دارد. منظومه خورشیدی شامل هزاران سیاره کوچکتر نیز می باشد که سیارکها (اختروارها) و ستارگان دنباله دار بی شمار نامیده می شوند سیارات سیارکها و ستارگان دنباله دار همگی ضمن گردش پیرامون خورشید بوسیله گرانش یا نیروی کششی خورشید نگهداشته می شوند. هر روز آفتابی که به آسمان نگاه می کنید خورشید را می بینید خورشید گوی درخشانی از روشنایی است بقدری پرنور است که نمی توان مستقبما به آن چشم دوخت. با اینکه حدود 150 میلیون کیلومتر از زمین فاصله دارد آن را کاملا روشن می سازد. زمین به دور خورشید می گردد و این گردش یک سال طول می کشد. جهانی که به دور خورشید می چرخد سیاره نام دارد. زمین یک سیاره است. هشت دنیای دیگر نیز هست که به دور خورشید می چرخند. به این ترتیب خورشید روی هم نه سیاره دارد. مسیری که یک سیاره دور خورشید طی می کند، مدار سیاره نام دارد. خورشید در مرکز همه مدارهای این نه سیاره واقع شده است. به همین دلیل خورشید و تمام سیاراتی که گردش می چرخند مجموعه ای از اجرام آسمانی را تشکیل می دهند که به آن منظومه شمسی می گوییم.

خورشید به تمام سیارات نور و گرما می دهد. حرارت سطح خورشید 6000 درجه سانتی گراد است. لکه های تیره سطح خورشید لکه های خورشیدی نام دارند، دانشمندان گمان می کنند که این لکه ها توفانهایی چون گردباد باشند.

سیاره ها را نیروی جاذبه خورشیدی در مدارهایشان نگاه می دارد. همه اجسام دارای چنین نیروی کششی بر یکدیگر هستند. هر چه جسم بزرگتر باشد نیروی کشش بیشتری دارد.

زمین کره ای است که قطر آن حدود 13 هزار کیلومتر است. قطر خطی است که از مرکز کره می گذرد و دو نقطه از محیط آن را به هم وصل می کند. قطر خورشید حدود یک میلیون و 400 هزار کیلومتر است. خورشید بسیار پهناورتر از مجموع سیاره هایش است. به همین دلیل است که نیروی جاذبه اش حرکات این نه سیاره را تنظیم می کند. نزدیکترین سیاره به خورشید عطارد نام دارد. پس از آن زهره و زمین قرار دارند. جهان ما زمین، سومین سیاره نزدیک به خورشید است. سیاره های دیگر پس از زمین به ترتیب عبارتند از: مریخ، مشتری، زحل، اورانوس، نپتون و پلوتون، نهمین و دورترین سیاره از خورشید است.

آیا پس از پلوتون، سیارات دیگری نیز وجود دارد؟ شاید ولی هیچکس تاکنون سیاره دیگری را مشاهده نکرده است. هر چه سیاره ای دورتر باشد، دیدنش هم برای ما دشوارتر است.

دهمین سیاره که طبعاً می باید آنسوی پلوتون قرار گرفته باشد فاصله اش از ما آنقدر زیاد است که براستی یافتن آن کار چندان ساده ای نمی تواند باشد. نیروی جاذبه در هر سیاره ای متفاوت است. هر چه نیروی جاذبه سیاره ای بیشتر باشد وزن شما در آن بیشتر است، 75 کیلوگرم وزن خواهید داشت.

نزدیکترین سیاره به زمین یعنی زهره کمتر از 45 میلیون کیلومتر به آن نزدیک نمی شود.

سیاره های منظومه خورشیدی تفاوت های بسیاری با یکدیگر دارند. مثلا یکی از تفاوت ها در اندازه های آنهاست. می توان گفت زمین با قطری حدود 13 هزار کیلومتر سیاره نسبتا بزرگی است. زهره با قطری حدود 12 هزار کیلومتر اندکی از مریخ بزرگتر است. قطر مریخ حدود 7 هزار کیلومتر است. پلوتون تقریباً به همان بزرگی مریخ است.

عطارد قطری حدود 5 هزار کیلومتر دارد و کوچکترین سیاره است. به نظر می رسد که عطارد، زهره، زمین و مریخ تماماً از سنگ و فلز تشکیل شده باشند. چهار سیاره دورتر از خورشید یعنی مشتری، زحل، اورانوس و نپتون هیکلی غول آسا دارند. این چهار سیاره بزرگتر از زمین هستند بزرگترینشان مشتری است که قطری حدود 140 هزار کیلومتر دارد.

سیاره مشتری یازده برابر زمین است. مقدار مواد تشکیل دهنده آن بسیار بیشتر از مجموع مواد تشکیل دهنده سیارات دیگر است. با اینهمه در مقایسه با خورشید بسیار کوچک است. این چهار سیاره غول پیکر از سنگ و فلز تشکیل شده است. قسمت اعظم آن ها را عناصری همچون هیدروژن و هلیوم تشکیل می دهند. نزدیکترین سیاره به خورشید گرمترین سیاره است. عطارد که فقط 60 میلیون کیلومتر با خورشید فاصله دارد در مجاورت آن بقدری داغ می گردد که سرب بر سطحش به آسانی ذوب می شود به عبارت دیگر پلوتون که 6000 میلیون کیلومتر از خورشید فاصله دارد بقدری سرد است که هوا در آن به سرعت یخ می بندد. زمین یک ماهواره یا قمر دارد که آن را ماه می نامند و هر 30 روز یکبار به دور زمین می چرخند. (واژه ماه برای ماههای سال از همین جا آمده است.) ماه از هر جسم آسمانی به زمین نزدیکتر است.

هر چه سیاره ای از خورشید دورتر باشد نیروی جاذبه خورشیدی کمتر بر آن اثر می گذارد و در نتیجه حرکت آن سیاره نیز کندتر می شود. هر چه سیاره از خورشید دورتر باشد مدار وسیعتری هم گرد خورشید می سازد.

سیاره ای که در مسافتی دور از خورشید قرار دارد به کندی در مداری وسیع و گسترده و منحنی می گردد، این مدار را مدار بیضی شکل می نامند. برای چنین سیاره ای زمانی بسیار طولانی سپری می شود تا بخواهد یک بار به دور خورشید بچرخند. یک سال طول می کشد تا زمین مدار خود را به دور خورشید کامل کند. سیاره های دورتر برای گردش به دور خورشید زمان بیشتری صرف می کنند. مریخ تقریباً دو سال، مشتری دوازده سال زحل بیست و نه سال، اورانوس هشتاد و چهار سال، نپتون 165 سال، دورترین سیاره یعنی پلوتون 248 سال طول می کشد تا یکبار به دور خورشید بچرخند. عطارد که نزدیکترین سیاره به خورشید است، فقط در عرض سه ماه دور خورشید می چرخند. زهره نیز در هفت ماه مدار خود را می پیماید. همانطور که سیاره های کوچک دور خورشید بزرگ می گردند، اجسام کوچکتری نیز به دور برخی از سیاره ها می گردند. این اجسام کوچکتر قمر یا ماهواره نام دارند. ستاره شناسان می دانند که در منظومه شمسی 32 ماهواره هست. این ماهواره ها خورشید و نه سیاره اش، در منظومه شمسی جای دارند. احتمالاً ماهواره های دیگری نیز وجود دارند اما بقدری کوچکند که هنوز کشف نشده اند.

راه شیری چیست؟

در شبهای صافی که ماه در آسمان نیست احتمالاً رگه مات و نامشخصی از نور ستاره را در آسمان دیده اید که به راه شیری معروفست و آن دسته بزرگی از ستارگان می باشد که خورشید ما نیز در شمار آنها قرار دارد. گروه هایی از ستارگان مثل راه شیری را کهکشانها گویند و میلیون ها از آنها در آسمان وجود دارند. راه شیری کهکشانی مارپیچی شکل است. از پهلو بصورت بشقابی مسطح و گردنده به نظر می آید.

اطلاعاتی در مورد کهکشان

راه شیری از افزون بر 100 میلیارد ستاره تشکیل شده که خورشید نیز فقط یکی از آنهاست. فاصله این لبه تا آن حاشیه راه شیری به اندازه ی 100000 سال نورست. نزدیکترین کهکشان به کهکشان ها، 175000 سال نوری فاصله دارد و ابرها ژلانی بزرگ نامیده می شود و از راه شیری خیلی کوچکتر است. سه نوع اصلی کهکشان وجود دارد. بعضی مارپیچی شکلند مانند راه شیری برخی دیگر بیضوی (تخم مرغی شکل) و یا دارای شکلی نامعین (نابرابر) می باشند.

بیش از صد میلیارد از اینگونه ستارگان کهکشان عظیم راه شیری را تشکیل می دهند. منظومه خورشیدی ما تنها بخش کوچکی از آن است. کهکشان راه شیری از هسته مرکزی ستارگان که گرداگردش را منحنی بازوهای مارپیچ احاطه کرده اند، تشکیل شده است. منظومه خورشیدی ما یکی از این بازوهای مارپیچ است که از مرکز کهکشان راه شیی بسیار دور است. در بیرون کهکشان راه شیری میلیونها میلیون کهکشان دیگر وجود دارند. منظومه شمسی ما بخشی از گروهی از ستارگاین است که کهکشان راه شیری نام دارد. این کهکشان همچون چرخ گردنده ای است کهکشان راه شیری میلیاردها ستاره دارد. به احتمال زیاد بعضی از این ستارگان در مرکز منظومه ای همچون منظومه شمسی ما قرار دارد. در فضای پیکران کیهانی محتملاً بیش از یک میلیارد کهکشان وجود دارد.

ابيراهي در عدسي

.

در سیستمهای نوری هر انحرافی از تصویر کامل تحت عنوان ابیراهی مطرح می‌شود که این انحراف برای نور تکرنگ شامل ابیراهی کروی ، ابیراهی کما ، انحنای میدان ، اعوجاج و آستیگماتیسم می‌باشد. نور مرکب علاوه بر ابیراهیهای مذکور ابیراهی رنگی نیز خواهد داشت

در سيستمهاي نوري هر انحرافي از تصوير كامل تحت عنوان ابيراهي مطرح مي‌شود كه اين انحراف براي نور تكرنگ شامل ابيراهي كروي ، ابيراهي كما ، انحناي ميدان ، اعوجاج و آستيگماتيسم مي‌باشد. نور مركب علاوه بر ابيراهيهاي مذكور ابيراهي رنگي نيز خواهد داشت.

در سيستمهاي نوري مركزدار و عدسيها چنين فرض مي‌شود كه در تمام حالات از طرف جسم دسته باريكي اشعه كه شعاع اصلي آن عمود بر سطح عدسي باشد، مي‌تابد. همچنين ، جسم كوچك ، عمود بر محور اصلي و نور تابشي تك‌رنگ فرض مي‌شود، ولي در عمل شرايط فوق موجود نيست، در نتيجه تصويري كه توسط دستگاهي ، از يك جسم حاصل مي‌شود، با تصوير نظري يكسان نمي‌باشد، يعني در نتيجه عدم رعايت تقريب گاوس و بكار نبردن نور تك‌رنگ معايبي در تصوير حاصل مي‌شود و هر انحرافي از تصوير كامل تحت عنوان ابيراهي مطرح مي‌شود.

انواع ابيراهي

ابيراهي رنگي

هر جا كه تغيير ضريب شكست يا رنگ نور به حساب بيايد، ابيراهي رنگي مطرح مي‌شود، زيرا ضريب شكست مواد شفاف با رنگ نور تغيير مي‌كند. عدسي از جسم ، تنها يك تصوير نمي‌دهد بلكه از آن يك سري تصوير (به ازاي هر رنگ موجود در دسته شعاع يك تصوير) تشكيل مي‌دهد. مشابهت عدسي با منشور كه در لبه‌هاي آن مشهودتر است، موجب پاشندگي نور مي‌گردد. بزرگنمايي جانبي هم به دنبال تغيير فاصله كانوني با رنگ تغيير مي‌كند. خود ابيراهي رنگي به دو نوع ابيراهي رنگي محوري يا طولي و ابيراهي جانبي يا عرضي تقسيم مي‌شود.

ابيراهي تكفام

انحراف هر شعاع از مسير تعيين شده (ابيراهي آن) بوسيله فرمول گاوس برحسب پنج حاصل‌جمع موسوم به جمعهاي سيدل بيان مي‌شود. اگر تصوير حاصل بدون عيب مي‌بود، تمام اين حاصل‌جمعها صفر مي‌شد، اما هيچ دستگاه نوري نمي‌توان ساخت كه در آن تمام اين شرايط را يكجا داشته باشيم. صفر شدن هر يك از اين جمله‌ها متناظر با نبودن ابيراهي معيني است. اين ابيراهيها كه براي هر رنگ و ضريب شكست خاصي وجود دارد، تحت عنوان ابيراهي نور تكفام مطرح مي‌شوند.

انواع ابيراهي نور تكفام

ابيراهي كروي

هرگاه دهانه عدسي‌هاي كروي بيش از حد مجاز در تقريب گاوس باشد، تصاوير حاصل معايبي از خود نشان مي‌دهند كه ناشي از يكسان نبودن بزرگنمايي در مركز و لبه عدسي مي‌باشد. اين عيب و تغيير شكل تصاوير ، به نام ابيراهي كروي در عدسي خوانده مي‌شود كه تحت اين شرايط ميان كانون پرتو پيرامحوري و كانون پرتو كناري سطحي به عنوان سطح كمترين تاري ايجاد مي‌شود. خود ابيراهي كروي به دو نوع ابيراهي طولي كروي ، ابيراهي جانبي كروي تقسيم مي‌شود.

ابيراهي كما

اگر نقطه نوراني خارج از محور اصلي عدسي باشد و يك دسته اشعه با زاويه بزرگ به عدسي فرستاده شود، اشعه خروجي پس از خروج از عدسي در روي صفحه‌اي عمود بر محور فرعي تصوير غيرقرينه‌اي بدست خواهد داد. اين تصوير از نظر شكل و توزيع انرژي نامتقارن است، اين ابيراهي تصوير را ابيراهي كما مي‌نامند. در حقيقت ابيراهي كما همان ابيراهي كروي است كه از قرار گرفتن نقطه نوراني در خارج از محور اصلي حاصل مي‌شود. خود ابيراهي كما بر دو نوع كما مثبت و كما منفي تقسيم مي‌شود.

ابيراهي آستيگماتيسم

اين عيب تصوير موقعي روي مي‌دهد كه فاصله نقطه‌اي از جسم ، از محور آينه مقعر تا حدي زياد باشد و اشعه‌هاي تابشي چه باهم موازي باشند و چه باهم موازي نباشند، با آينه زاويه φ مي‌سازند. در مورد عدسي‌ها هم ابيراهي به همين شكل مطرح است، يعني عدسي از نقطه دور از محور نمي‌تواند تصوير نقطه‌اي بدهد. در اين صورت دچار ابيراهي آستيگماتيسم است و تصوير مبهم حاصل از آن آستيگماتيك نام دارد، زيرا خطوط شعاعي متفاوتي در كانون متفاوتي نسبت به خطوط عمودي متمركز مي‌شوند.

انحناي ميدان

اگر عيب دستگاه نوري از هر لحاظ اصلاح شده باشد، باز نقايصي در تصوير به علت انحناي ميدان ايجاد مي‌شود كه ميدان و تصوير در مركز واضح است و در كناره‌‌ها به كلي ناواضح است، زيرا اشعه آمده از هر يك از نقاط جسم محدود نيست. بطوري كه شعاعهاي ويژه نقاط مختلف جسم از نقاط مختلف عدسي عبور نمي‌كند.

ابيراهي اعوجاج يا واپيچش نور

ابيراهي مربوط به اعوجاج يا واپيچش در مورد اجسام مربعي بوجود مي‌آيد، بطوريكه تصوير يك شي مربعي ، ديگر مربع نباشد، زيرا بزرگنمايي جانبي در تمام جهات يكنواخت نيست، ممكن است اضلاع به درون خميده باشند كه واپيچش بالشي ايجاد كنند، يا اضلاع به بيرون خميده شوند و توليد واپيچش بشكه‌اي كنند.

كنترل و بهينه ‌سازي ابيراهي‌ها در دستگاههاي نوري

ابيراهي در عدسي به نوع شيشه عدسي كه نوع محيط عدسي نيز تعبير مي‌شود، ‌توان (فاصله كانوني) تك تك اجزاي نوري در صورتي كه توان اجزا مختلف عوض شوند، يكسري از ابيراهي‌ها تصحيح مي‌شوند كه در رفع كما و آستيگماتيسم عامل مهم است.

شكل عدسي (ميزان خميدگي عدسي) توان عدسي تغيير كند، شعاع سطوح عوض مي‌شود، آنچه بر ابيراهي‌ها اثرگذار است، شكل عدسي ، فاصله بين عدسي‌ها يا اجزاي نوري دستگاه كه اين فاصله بر ارتفاع پرتو و يا توان كل ذستگاه تاثير دارد. ضخامت عدسي‌ها محل دريچه در مورد ابيراهي آستيگماتيسم ، واپيچش ، انحناي ميدان ، رنگي عرضي و كما اين عامل اثر گذار است.

منبع :

اختراع آينه

آينه چگونه اختراع شد؟ كدام مخترع انديشه ساخت آن را در سر پرورانيد؟ چه كسي براي اولين بار خود را در آينه ديد؟

اينها سوالاتي است كه شايد هرگز جواب واقعي و قاطع براي آنها نتوان يافت ، زيرا به دوراني از زندگي بشر بر مي گردد كه ثبت و ضبط وقايع امكان نداشته است ، يا اگر هم امكان داشته با گذشت زمان از ميان رفته است .

احتمال مي رود كه انسان براي اولين بار آينه را در طبيعت كشف كرده باشد . سطح يك آبگير آرام ، تصوير را همچون آينه منعكس مي كند و در زبان فارسي واژة «آبگينه» يا «آب‌گونه» كه ريشة آئينه و‌آينه است ، بخوبي دلالت بر اين معني دارد . كاوشهاي باستان شناسان نشان مي دهد كه در مصر باستان ، در عصري كه از پنج هزار سال پيش هم فراتر مي رود ، آينه وجود داشته و نمونه هايي از آن در قبور فراعنه به دست آمده است . در تمدن كهن جزيرة كرت ، معروف به تمدن «مينوسي» كه قدمتش از 4500 سال پيش در مي گذرد ، زنان چنان اهميتي براي آينه قائل بودند كه آن را در تابوت خود قرار مي دادند تا پس از مرگ هم به خيال خود از تماشاي نقش خويشتن

محروم نمانند!

در آن دوران كهن هنوز شيشه اختراع نشده بود و آينه ها از مس و مفرغ به صورت ورقه هاي كاملاً صيقلي ساخته مي شد و دسته هايي داشت كه با نقوش جالب و زيبا تزئين شده بود . از حفريات باستان شناسي در يونان و ايتاليا و نقاط مختلف خاورميانه نمونه هاي بسياري از اين آينه هاي فلزي كهن به دست آمده است كه نشانگر رواج عام آينه در آن عصر است .

از آينه هاي فلزي تا شيشه اي

از ميان اقوام كهن ، قوم «اتروسك» كه زماني در آسياي صغير مي زيستند و سپس به ايتاليا مهاجرت كردند ، در ساخت آينه هاي برنزي منقوش ، با دسته‌ها و قاب هاي نفيس و پرنقش و نگار ، چيره دستي خاصي داشتند و چنانكه از پژوهشهاي باستان شناسان بر مي آيد ، نزد زنان اين قوم آينه داراي ارزشي بيش از طلا و جواهر بود . برعكس در ميان قوم «مايا» كه قبل از كشف قارة آمريكا توسط كريستف كلمب تمدن كهنسالي در آمريكاي مركزي بنيان نهاده بودند ، داشتن آينه يك امتياز خاص مردان به شمار‌مي‌آمد و هر مرد «مايا» مي بايست همواره و همه جا آينه اي همراه خود داشته باشد.

در قرون وسطي آينه هاي فولادي كه صيقلي تر و شفاف تر از انواع مسي و مفرغ و برنزي آن بود رواج فراوان يافت و قرنها مورد استفاده قرار گرفت ، تا اينكه ناگهان تحولي پيش آمد و كاربرد شيشه در ساخت آينه كشف شد . زمان اين تحول در اروپا قرن 12 ميلادي است و اولين آينه هاي شيشه اي عبارت بودند از صفحه‌اي شيشه‌اي كه پشت آن با ورقة نازكي از سرب اندود شده بود اما ظاهراً اين تكنيك اختراع اروپائيان نيست و بايد زادگاه آن را در چين و هند و يا به احتمال قوي در خاورميانه جستجو كرد . در قرن دوازدهم علوم و صنايع در سرزمينهاي پهناور اسلامي به اوج ترقي رسيده بود . از آن جمله اخترشناسي ، پزشكي ، رياضيات ، كاغذسازي ، شيشه‌‌گري و بلورسازي . بنابراين اختراع آئينه شيشه اي هم مي تواند ابتدا در همين منطقه صورت گرفته و سپس به اروپا راه يافته باشد .

بهرحال در قرن بعد آينه باز هم جهش تازه اي به جلو برداشت و به جاي ورقة سرب كه در پشت شيشة آينه مي اندودند ، از مخلوط قلع و جيوه استفاده كردند كه به مراتب بر قدرت بازتاب و شفافيت آينه افزود و اين گونه آينه را مي توان جد آينه هاي كنوني به شمار‌آورد .

رقابت بر سر بازار آينه

در قرون بعد آينه سازي و شيشه گري و بلورسازي بتدريج به مراحل توليد صنعتي دست يافتند و كارگاههاي كوچك ساخت آنها به كارخانه هاي بزرگ مبدل شدند . شهر «نورنبرگ» در آلمان اولين مركزي بود كه در اروپا در ساخت آينه و شيشه تخصص و شهرت يافت و سپس شهر معروف «ونيز» در شمال ايتاليا در اين زمينه بلندآوازه شد .

در قرون 15 و 16 ميلادي ، كارگاهها و كارخانه هاي متعددي براي ساخت انواع آينه و شيشه و اشياء بلورين در «ونيز‌» به وجود آمد و صنعتگران چيره دست اين شهر ، با نوآوريها و ابتكارات جالبي كه در اين زمينه از خود نشان دادند ، شهرتي در سراسر اروپا بهم زدند و نه فقط بازارهاي اروپا را قبضه كردند ، بلكه صادرات محصولاتشان به ساير قاره ها و كشورهاي جهان نيز رونق يافت . حتي امروز هم صنايع كريستال سازي ونيز شهرت جهاني دارد .

لوئي چهاردهم ، پادشاه معروف فرانسه در قرن هفدهم درصدد مقابله با اين شهرت انحصاري «ونيز» برآمد و كارخانه «سن گوبن» را براي ساخت شيشه و آينه احداث كرد كه اگرچه موفقيتي يافت ، اما به اعتبار صنايع ونيزي لطمه‌اي نزد . در اين ميان يك انگليسي در سال 1751 موفق به نوآوري جالبي در صنايع‌آينه سازي شد و آن اينكه به جاي استفاده از مخلوط قلع و جيوه براي اندودن پشت شيشه آينه ، از مخلوط قلع و نقره بهره جست . اين تغيير از اين نظر اهميت داشت كه كاربرد جيوه به خاطر سمي بودن اين فلز مايع متضمن خطراتي بود ، در حاليكه استفاده از نقره احتمال هر گونه خطري را از ميان مي برد و اين تكنيك تازه به زودي در همه جا رواج يافت .

كاربردهاي علمي آينه

اختراع آينه و تحول و تكامل تدريجي آن نبايد در حد يك ابزار شخصي و تزئيني و به منظور ديدن چهره خود تلقي شود ، بلكه اين اختراع از قرنها پيش كاربرد علمي داشته و اكنون اين كاربرد بسيار گسترش يافته است .

دانشمندان يونان باستان به خواص آينه هاي كوژ و كاو (محدب و مقعر) آشنائي داشتند و نمونه هايي از اين گونه آينه ها كه با متمركز كردن نور خورشيد مي توانست موادي را به آتش بكشد ساخته بودند . مورخان متعدد رومي نقل كرده اند كه «ارشميدس» دانشمند و مخترع معروف باستاني در قرن سوم پيش از ميلاد ، شبكه‌اي از آينه هاي مخصوص اختراع كرده بود كه هنگام حملة كشتي هاي «مارسليوس» فرمانرواي مهاجم رومي به شهر «سيراكوز» (موطن ارشميدس) با متمركز كردن نور تشديد يافته خورشيد روي بادبانها و بدنة كشتي ها، آنها را به آتش مي كشيد و به قعر دريا روانه مي ساخت. همچنين اين دانشمند نابغه منجنيق هاي خاصي اختراع كرده بود كه سنگهاي عظيم را به سوي كشتيها پرتاب مي كردند و باعث غرق آنها مي شدند و بدين گونه شهر كوچك «سيراكوز» مدت سه سال در برابر تهاجم عظيم روميان پايداري كرد و سرانجام فرمانده رومي با يك حمله غافلگيرانه در شب موفق به تصرف اين بندر گرديد كه ضمن آن ارشميدس نيز به قتل رسيد.

اگرچه اين ماجرا به متحاوز از 2000 سال پيش مربوط است، اما همين تكنيك متمركز كردن نور خورشيد توسط آينه هاي كاو، امروزه در انواع اجاقها و كوره هاي آفتابي مورد استفاده قرار دارد و پيش بيني مي شود كه با توسعه و تكميل اين سيستم، در قرن بيست و يكم بخش عمده اي از انرژي مورد لزوم بشر، از اشعة خورشيد تأمين شود.

علاوه بر اين، در تكنيك هاي پيچيدة هواپيمائي در سيستم هاي رادار، انواع ميكروسكپ و در بسياري ديگر از وسايل و ابزارهاي پيشرفته كنوني، انواع آينه نقش حساسي به عهده دارند كه يكي از مهمترين آنها استفاده از آينه هاي

بسيار عظيم و دقيق در تلسكوپ هاي جديد است.

عظيم ترين آينه ها

براي اولين بار «اسحق نيوتن» دانشمند معروف انگليسي و كاشف قانون جاذبه، از آينه در ساخت تلسكوپ جديدي كه خود اختراع كرده بود، بهره جست و بدين گونه نسل جديدي از تلسكوپ ها را به وجود آورد كه در آنها آينه جايگزين عدسي شده است. اولين تلسكوپ آينه اي را نيوتن در سال 1671 به دست خود ساخت و از آن زمان تا كنون كه بيش از سه قرن مي گذرد اين نوع تلسكوپ موفق به پيشرفتهاي چشمگيري شده است.

آينه هاي اين تلسكوپ ها در حال حاضر ابعاد عظيم و غير قابل تصوري دارد و ساخت آنها بسيار پر هزينه و مستلزم دقت فراوان و تكنيك كاملاً پيچيده اي است. مثلاً آينه اصلي تلسكوپ عظيم رصدخانة كوه پالومار در كاليفرنيا 5 متر و 8 ميلي متر قطر و 20 تن وزن دارد و عمليات ساخت و نصب آن سالها به دزارا كشيد و هزينه بسيار سنگيني در بر داشت.

آينه هاي اينگونه تلسكوپها در واقع عظيم ترين و در عين حال دقيق ترين آينه‌هايي است كه تا كنون بدست بشر ساخته شده است و به وسيله آنها مي‌توان نگاه انسان را تا اعماق فضا به پرواز در آورد و ستارگان و كهكشان‌هايي را مورد پژوهش قرار داد كه چشم طبيعي هرگز قادر به مشاهدة آنها نيست. اين اجرام دور دست آسماني ميلياردها سال نوري از كرة خاكي ما فاصله دارند و با اين همه تكنيك پيشرفتة آينه هاي تلسكوپي به صورتي است كه نور ضعيف آن اجرام را دريافت و منعكس مي كند و شناخت كيهاني و رازهاي پنهان آن را براي اخترشناسان امكان پذير مي سازد.

آري، انسان با اختراع آينه راه درازي را پيموده است: از نگرش خويشتن تا شناخت كيهان.