آبجی
13th March 2010, 01:23 PM
آب، فراوان‌ترين مايع و به‌جرات مهم‌ترين مايعي است كه روي زمين وجود دارد؛ اما اهميت آن به پديده‌هاي زيستي منحصر نمي‌شود. ويژگي‌هاي فيزيكي آب در مقايسه با ديگر مواد روي زمين، بي‌نظير است.
محمود حاج‌زمان: ما با معما‌هاي زيادي مواجه هستيم، از طبيعت ماده تاريك و سر منشاء جهان گرفته، تا تحقيق براي نظريه همه‌چيز. اينها همه معماهايي در مقياس بزرگ هستند، اما شما مي‌توانيد معماي ديگري را از جهان فيزيكي مشاهده كنيد كه از آشپزخانه شما مي‌آيد (و اگر همان‌قدر بزرگ نباشد، به همان اندازه گيج‌كننده باشد). فقط يك ليوان را از آب سرد پر كنيد، يك قالب يخ در آن بياندازيد و صبر كنيد تا آب از تلاطم بيفتد.
اين واقعيت كه يخ شناور مي‌شود، اولين مورد عجيب اين ماده است. زماني معما عميق‌تر مي‌شود كه با استفاده از يك دماسنج دماي آب را در اعماق مختلف اندازه بگيريد. در بالا و در نزديك قالب يخ، مي‌بينيد كه دماي آب نزديك به صفر درجه است، اما در انتهاي ليوان دما به 4 درجه مي‌رسد. دليل آن اين است كه چگالي آب در دماي 4 درجه سلسيوس، از هر دماي ديگري بيشتر است (يك ويژگي عجيب ديگر كه آن را از هر مايع ديگري متمايز مي‌سازد).
به گزارش نيوساينتيست، خواص عجيب آب همچنان ادامه دارد و برخي از آنها براي زندگي حياتي هستند. به دليل اينكه چگالي يخ از آب كمتر است و چگالي آب در نقطه انجماد كمتر از زماني است كه آب تا چهار درجه گرم‌تر باشد، آب نسبت به ته ليوان، از بالا به پايين منجمد مي‌شود. بنابراين حتي در طول عصر يخ بندان، زندگي در اعماق درياها و اقيانوس‌ها همچنان ادامه داشت. آب ظرفيت خارق‌العاده‌اي براي گرفتن گرما دارد و اين به ملايم‌تر كردن تغييرات آب‌و هوايي كمك مي‌كند، كه در غير اين صورت مي‌تواند اكوسيستم‌ها را نابود كند.
با اين حال، به رغم اهميت بسيار زياد آب براي حيات، هيچ نظريه واحدي دست كم تا كنون نتوانسته يك توضيح قابل قبول براي خصوصيات اسرارآميز آن ارائه كند. اگر ما بتوانيم نظريات اندرس نيلسون از فيزيكدانان دانشگاه استنفورد كاليفرنيا، و لارس پترسون از دانشگاه استكهلم سوئد، و همكاران اين دو را بپذيريم؛ بالاخره توانسته‌ايم به دليل واقعي خيلي از اين خصوصيات غير عادي پي ببريم.
نظريات جنجالي اين دو، بسط دهنده نظريه‌اي است كه بيش از يك قرن پيش از اين توسط ويلهلم رونتگن، كاشف اشعه ايكس، ارائه شده است. او ادعا كرده بود كه مولكول‌ها در آب مايع آن گونه كه در كتاب‌هاي امروزي مي‌بينيم، تنها از يك طريق به هم نپيوسته‌اند، بلكه اين اتصال از دو مسير كاملا متفاوت انجام مي‌شود.
ساختار اسرارآميز آب
كليد فهم اسرار آب، نحوه تعامل مولكول‌هاي آن با همديگر است، مولكول‌هايي كه از يك اتم اكسيژن و دو اتم هيدروژن تشكيل شده‌اند. اتم اكسيژن بار منفي ناچيزي دارد و اتم‌هاي هيدروژن، در مجموع بار مثبتي معادل آن دارند. به همين ترتيب، اتم‌هاي هيدروژن و اكسيژن مولكول‌هاي همسايه، از طريق تشكيل پيوندي به نام پيوند هيدروژني به همديگر جذب مي‌شوند.
پيوندهاي هيدروژني، خيلي ضعيف‌تر از پيوندهايي هستند كه اتم‌ها را در مولكول‌ها در كنار هم قرار مي‌دهند، و به همين دليل همواره در حال گسيختن و بازپيوستن هستند. اين پيوندها هنگامي به حداكثر قدرت خود مي‌رسند كه مولكول‌ها به نحوي كنار هم قرار گرفته باشند كه هر پيوند هيدوژني در امتداد يك پويند مولكولي قرار بگيرد. شكل يك مولكول آب به نحوي است كه هر مولكول h2o در ميان چهار مولكول همسايه قرار مي‌گيرد و يك هرم با قاعده مثلثي را تشكيل مي‌دهد، كه معمولا به نام تتراهدرون يا چهارسطحي شناخته مي‌شود.
محمود حاج‌زمان: ما با معما‌هاي زيادي مواجه هستيم، از طبيعت ماده تاريك و سر منشاء جهان گرفته، تا تحقيق براي نظريه همه‌چيز. اينها همه معماهايي در مقياس بزرگ هستند، اما شما مي‌توانيد معماي ديگري را از جهان فيزيكي مشاهده كنيد كه از آشپزخانه شما مي‌آيد (و اگر همان‌قدر بزرگ نباشد، به همان اندازه گيج‌كننده باشد). فقط يك ليوان را از آب سرد پر كنيد، يك قالب يخ در آن بياندازيد و صبر كنيد تا آب از تلاطم بيفتد.
اين واقعيت كه يخ شناور مي‌شود، اولين مورد عجيب اين ماده است. زماني معما عميق‌تر مي‌شود كه با استفاده از يك دماسنج دماي آب را در اعماق مختلف اندازه بگيريد. در بالا و در نزديك قالب يخ، مي‌بينيد كه دماي آب نزديك به صفر درجه است، اما در انتهاي ليوان دما به 4 درجه مي‌رسد. دليل آن اين است كه چگالي آب در دماي 4 درجه سلسيوس، از هر دماي ديگري بيشتر است (يك ويژگي عجيب ديگر كه آن را از هر مايع ديگري متمايز مي‌سازد).
به گزارش نيوساينتيست، خواص عجيب آب همچنان ادامه دارد و برخي از آنها براي زندگي حياتي هستند. به دليل اينكه چگالي يخ از آب كمتر است و چگالي آب در نقطه انجماد كمتر از زماني است كه آب تا چهار درجه گرم‌تر باشد، آب نسبت به ته ليوان، از بالا به پايين منجمد مي‌شود. بنابراين حتي در طول عصر يخ بندان، زندگي در اعماق درياها و اقيانوس‌ها همچنان ادامه داشت. آب ظرفيت خارق‌العاده‌اي براي گرفتن گرما دارد و اين به ملايم‌تر كردن تغييرات آب‌و هوايي كمك مي‌كند، كه در غير اين صورت مي‌تواند اكوسيستم‌ها را نابود كند.
با اين حال، به رغم اهميت بسيار زياد آب براي حيات، هيچ نظريه واحدي دست كم تا كنون نتوانسته يك توضيح قابل قبول براي خصوصيات اسرارآميز آن ارائه كند. اگر ما بتوانيم نظريات اندرس نيلسون از فيزيكدانان دانشگاه استنفورد كاليفرنيا، و لارس پترسون از دانشگاه استكهلم سوئد، و همكاران اين دو را بپذيريم؛ بالاخره توانسته‌ايم به دليل واقعي خيلي از اين خصوصيات غير عادي پي ببريم.
نظريات جنجالي اين دو، بسط دهنده نظريه‌اي است كه بيش از يك قرن پيش از اين توسط ويلهلم رونتگن، كاشف اشعه ايكس، ارائه شده است. او ادعا كرده بود كه مولكول‌ها در آب مايع آن گونه كه در كتاب‌هاي امروزي مي‌بينيم، تنها از يك طريق به هم نپيوسته‌اند، بلكه اين اتصال از دو مسير كاملا متفاوت انجام مي‌شود.
ساختار اسرارآميز آب
كليد فهم اسرار آب، نحوه تعامل مولكول‌هاي آن با همديگر است، مولكول‌هايي كه از يك اتم اكسيژن و دو اتم هيدروژن تشكيل شده‌اند. اتم اكسيژن بار منفي ناچيزي دارد و اتم‌هاي هيدروژن، در مجموع بار مثبتي معادل آن دارند. به همين ترتيب، اتم‌هاي هيدروژن و اكسيژن مولكول‌هاي همسايه، از طريق تشكيل پيوندي به نام پيوند هيدروژني به همديگر جذب مي‌شوند.
پيوندهاي هيدروژني، خيلي ضعيف‌تر از پيوندهايي هستند كه اتم‌ها را در مولكول‌ها در كنار هم قرار مي‌دهند، و به همين دليل همواره در حال گسيختن و بازپيوستن هستند. اين پيوندها هنگامي به حداكثر قدرت خود مي‌رسند كه مولكول‌ها به نحوي كنار هم قرار گرفته باشند كه هر پيوند هيدوژني در امتداد يك پويند مولكولي قرار بگيرد. شكل يك مولكول آب به نحوي است كه هر مولكول h2o در ميان چهار مولكول همسايه قرار مي‌گيرد و يك هرم با قاعده مثلثي را تشكيل مي‌دهد، كه معمولا به نام تتراهدرون يا چهارسطحي شناخته مي‌شود.