شقوق وصدوع
2000 الرياضيات والشكل الأمثل
ستيفان هيلدبرانت و انتوني ترومبا
مؤسسة الكويت للتقدم العلمي
كثيراً ما تشاهد في الطبيعة الكسور fractures ونماذجها. ففي الصخور نرى شقوقاً، وكذلك في لحاء الأشجار القديمة وفي الدعامات الخشبية التي تسند إليها أسقف البيوت القديمة.
.png)
ومن المثير للاهتمام بوجه خاص، تلك النماذج من الشقوق الكثيرة الأضلاع التي يمكن رؤيتها في الوحل الجاف وطلاء اللوحات القديمة، وفي الطلاءات الخزفية الصقيلة، وفي الطلاء بالمينا. ونجدها أيضاً في الأسمنت والأحجار البازلتية والأحجار الكلسية، وفي المناطق القاحلة، وفي الأرض المتجمدة. وبعض النماذج مكونة من آجر دقيق، كما أن ثمة نماذج أخرى مكونة من مضلعات ضخمة. وقد أظهرت الصور الجوية للبحيرات الجافة في منطقة الحوض الكبير Big Basin في غرب الولايات المتحدة الأمريكية مضلعات عرضها يقع بين 100 قدم و300 قدم. هذا وإن الأسافين الجليدية في ألاسكا ومضلعات التندرا Tundra هي ظواهر طبيعية معروفة، وترى في الطبقة الدائمة التجمد في المناطق القطبية.
ويجمع معظم العلماء، حالياً، على أن النماذج التي هي بشكل مضلعات تحدث، على ما يبدو، في مواد تتعرض لتغيرات في الحجم بسبب الجفاف أو التبرد أو كليهما. ويقر أكثرهم حذراً بأننا لا نفهم هذه السيرورات جيداً قط. في حين يرى آخرون أن مبدأ برنولي في العمل الافتراضي يسري في هذه الأحوال. لكن النتائج المستخلصة من هذا المبدأ تختلف من عالم إلى آخر. ففي حين يدعي بعضهم أن الشقوق يجب أن تقاطع بعضها عمودياً، يرى آخرون أن مضلعات الشقوق يجب أن تكون خماسية أو سداسية الشكل، وبوجه خاص، فإن النموذج السداسي الرؤوس الثلاثية الأشعة three-rayed vertices والزوايا الثلاث التي كل منها °120 يفترض أنه ناتج من هذا المبدأ الميكانيكي. هذا ولا يمكن تغطية كل ساحة مستوية بقطع فسيفسائية سداسية الشكل لأن دستور أولر يفرض قيوداً على الترصيع tesselation بالفسيفساء ؛ لذا فإننا نجد عادة عدداً قليلاً من المخمسات بين كثير من المسدسات.
.png)
كذلك، فإن الهياكل العظيمة للشعاعيات ذات الخلايا السداسية في المقام الأول لا يمكن البتة أن تكون مؤلفة من خلايا سداسية فقط. إذ إننا يمكن أن نصادف بسهولة عدداً قليلاً من المخمسات والمسبّعات.
ونعتقد بأن هذه النتائج "النظرية" ليست مقنعة ولا تستند إلى براهين قاطعة، مع أنها قد تحوي في ثناياها بعض الحقائق. وتجدر الإشارة إلى أن نظرية تمزيق وشطر المواد الشديدة اللزوجة أو الهشاشة ما زالت غير متطورة. وفضلاً على ذلك، فنحن نعلم أن الشذوذات irregularities البالغة الدقة في مادة قد لا تكشف بالحسابات النظرية، فمثلاً، من الصعوبة بمكان تمزيق شريط ورقي ذي حافتين مستقيمتين بسحبه من طرفيه كليهما، لكن وجود ثلم عند إحدى حافتيه يجعل التمزيق عملية سهلة.
ومن المعلوم أن الشذوذات تبرز في معظم المواد، لذا، يبدو من المأمون الافتراض أن الشذوذات تقوم بدور مهم في تكوين الشقوق. وتظهر أغلبية الصدوع الأرضية موزعةً عشوائياً على اليابسة، ويظهر عادة شقٌّ جديد في منطقة كانت سابقاً خالية من الشقوق وذلك في مناطق موزعة عشوائياً على البقاع الضعيفة من الأرض. إضافة إلى ذلك، فإن الصدوع لا تظهر جميعها عادة في وقت واحد. ونجد أنه تحدث أولاً قلة فقط من الشقوق، وأن الإجهاد المماسي tangential stress على طول الصدوع في مناطق الشق ما زال هائلاً جداً، في حين أن الإجهاد العمودي perpendicular يحرَّر بتكون الشقوق. لذا فإن شقوقاً ثانوية تتكون عمودياً على اتجاه التوتر الأكبر، ومن ثم تسعى إلى أن تقاطع الشوق الرئيسية بزوايا قائمة. وإذ ذاك تلاقي الشقوق الثلاثية الشقوق الرئيسية والثانوية بزوايا قائمة. وبهذه الطريقة، تتكون شبكة من الصدوع الموزعة عشوائياً والتي تتلاقى عمودياً. وتاريخ النمط الكسوري fractional pattern موثق تماماً. وبمقدرونا عادة تحديد الصدوع التي حدثت قديماً وتلك التي تكونت في وقت لاحق.
ومن سوء الحظ، فإن صورة الوضع العام ليست واضحة، فأولاً، هناك مواد تتشكل فيها الشقوق بزوايا قدرها °120 تماماً. (ويبين فحص دقيق صدوعاً ثانوية أضيق كثيراً تلاقي الصدوع الرئيسية بزوايا قائمة). ثانياً، بينت التحريات التي أجريت بكل عناية أن الزاوية °90 والزاوية °120 والزاوية °60 يمكن أن تظهر كلها. وعلى سبيل المثال، فإن 80% من عدد كبير من تقاطعات الشقوق في جزائر واقعة في دلتا نهر ماكنزي تقاطعات متعامدة. وتشغل الزاوية °60 المرتبة الثانية في الانتشار، لكن عثر على عدد جد قليل من التقاطعات الثلاثة الأشعة بزاوية °120
.png)
(انظر الشكل العلوي).
هناك طريقة لتفسير الزوايا التي قياسها °60 استناداً إلى مبدأ العمل الافتراضي. لنفترض أن الأرض المتجمدة بدأت بتشكيل نسق ثلاثي الأشعة بزوايا قياسها °120. ومن المحتمل عندئذ أن يكون انبساط التربة المتجمدة قد حال دون تكون الشعاع الثالث.
وإذا كان هذا التفسير كافياً، فمن الممكن أن يكون المبدأ الميكانيكي في تكون الشقوق قد حفظ. ومن ثم، فإن الشقوق تتشكل إما كشقوق منفردة (عمودية على اتجاه أكبر توتر). أو كشقوق ثلاثية بزوايا °120 في مادة متجانسة (محدثة تحريراً أعظمياً للإجهاد بجهد strain أصغري)، أو كأشكال هجينة hybrid بزوايا °60 ناتجة من "مفعول الثلم" notch effect. وتنشأ بعد ذلك شقوق أخرى، لكنها ستقاطع الشقوق السابقة بزوايا قائمة. ونحن نقترح على القراء أن يلاحظوا بعناية الشقوق الطبيعية، وأن يقوموا بصياغة نظرياتهم الخاصة حولها.
ترجمة: د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
ترجمة: د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
ترجمة: صفاء كنج
انتقلت فكرة تأثير الواسمات الكيميائية في الجينات على تعبيرها الخارجي دون تغيير تسلسل الحمض النووي اختصاراً: الحمض DNA من كونها مسألة مفاجئة في الماضي إلى أن صارت مادة مقبولة تُدرس في الكتب.
ظاهرة التعديل الوراثي التخلقي Epigenetics، وصلت إلى الحمض النووي الريبي المرسال اختصاراً: الجزيء mRNA، وهو الجزيء الذي يحمل المعلومات الوراثية من الحمض النووي إلى مصانع تصنيع البروتين في ... (قراءة المقال)
إن أحد التحديات الكبيرة التي تطرحها مكافحة فيروس كوفيد-19 COVID-19 هو أنه معدٍ قبل ظهور أي أعراض على الأشخاص المصابين به. ويمكن أن يساعد تتبع الأشخاص الذين اختلطوا بالمصاب على الحد من انتشار الفيروس، من خلال معرفة عدد الأشخاص الذين ربما نقل إليهم المريض ... (قراءة المقال)
ترجمة: صفاء كنج
على منضدة داخل المختبر المحمي مغناطيسياً، حيث يعمل روجر فوRoger Fu، وهواختصاصي بعلم الكواكب من جامعة هارفارد Harvard University، يوجد جهاز متواضع يمكنه نبش قصص الماضي الجيولوجي السحيق. ويتكون مجهر الألماس الكمي Quantum diamond microscope اختصاراً: المجهر QDM من عدد من الملفات الكهرومغناطيسية Electromagnetic coils الملفوفة حول كاميرا وليزر صغير وما يشبه شريحة اختبار وردية اللون. ولكن الشريحة ليست من ... (قراءة المقال)
على الرغم من أن ارتياد الإنسان للبحار والمحيطات واستفادته من المنافع والخدمات التي تقدمها النظم والموائل البيئية البحرية بدأ منذ ظهور الجنس البشري على وجه البسيطة، فإن هناك كثيرا من الأسرار والثروات تحت سطح البحار والمحيطات لم يستطع الإنسان الوصول لها أو الاستفادة منها بشكل عملي حتى الآن. ومن هذه الثروات تجمعات المعادن والفلزات الثمينة في أعماق سحيقة تحت سطح البحار والمحيطات، التي تحظى بأهمية اقتصادية وقيمة سوقية عالية، ... (قراءة المقال)
ترجمة: محمد قبازرد
«العشرة ملايين سنة الأولى كانت الأسوأ، والعشرة الثانية كانت الأسوأ أيضاً، أما الملايين العشرة الثالثة فلم أستمتع بها بتاتاً، بعدها بدأت بالتدهور نوعا ماً».
مسكينٌ مارفن الأندرويد Marvin the Android المصاب بجنون الشك .. تُرك لينتظر إلى ما لا نهاية في ساحة موقف للسيارات في مطعم ما عند نهاية الكون. ولكن إذا بدت محنة هذه الشخصية التي أبدعها المنتج السينمائي دوغلاس أدامز Douglas Adams بائسة ، ... (قراءة المقال)
تعد البيئة العربية بصورة عامة والخليجية بصورة خاصة ممراً حتمياً لكثير من أنواع الطيور المهاجرة، كما هي بيئة طبيعية تقيم فيها وتستوطن أنواع أخرى من الطيور. والطيور المهاجرة والمقيمة واحدة من حلقات الأحياء على سطح الأرض؛ لأهميتها في عملية التوازن الحيوي في النظام البيئي، فبعضها يخلص البيئة من الرمم، وبعضها يأكل الحشرات والديدان، وبعضها يأكل القوارض ويحد من تكاثرها في البيئة. وهي ذاتها طعام للأحياء الأخرى بما فيها الإنسان، ونظراً ... (قراءة المقال)
يعاني عدد من الناس مشكلة جلدية مشهورة تدعى الأكزيما، ويحارون في علاجها والتعامل معها، ومعرفة الأسباب التي أدت إلى الإصابة بها، ودور العوامل الوراثية والبيئية في انتشارها وتطورها. والأكزيما حالة التهابية غير جرثومية تصيب الجلد ، وكلمة أكزيما هي نفسها التهاب الجلد ، وتستعملان بالمعنى نفسه مع فارق أساسي مفاده أن الأكزيما تعني الالتهابات الجلدية النابعة من حساسية خارجية أو داخلية المنشأ، أما التهاب الجلد فيطلق على الحالات ... (قراءة المقال)
لطالما حلم الأطباء بالاستعانة بأجهزة وأدوات دقيقة تساعدهم على عمليات الجراحة الدقيقة والمرهقة، وتعينهم على الوصول إلى أمكنة صعبة في جسم الإنسان، مع إجراء عدد من العمليات في آن معا، بهدف التخفيف من الأعباء عليهم، وتحقيق نتائج باهرة في العمليات الجراحية المتنوعة.
وقد أسهمت التطورات العلمية المتسارعة في تطور تلك الأجهزة المستخدمة في العمليات، وبصورة خاصة الروبوتات الإنسان الآلي، حيث أصبح الجراحون يرون المناطق التي يجرون لها ... (قراءة المقال)
يعد التهاب الزائدة أكثر الطوارئ الجراحية البطنية للأطفال شيوعا على نطاق العالم. في الولايات المتحدة، يقدر عدد حالات التهاب الزائدة التي تحدث سنويا ب 86 حالة في كل 100 ألف شخص، ويقدر عدد عمليات استئصال الزائدة التي تجرى للأطفال سنويا ب 70 ألفا. في العقود الماضية، خضع تشخيص التهاب الزائدة وتدبيره العلاجي لتغيرات كبيرة. نشأت هذه التغيرات عن مجموعة متنوعة من الأسباب، منها التقدم الحديث في تنظير البطن فحص محتويات جوف البطن ... (قراءة المقال)
وتنتمي جميع أسماك القرش إلى فئة الأسماك ... (قراءة المقال)
الجليد الذي لطالما كان صلبا كالحجر، صار متآكلا وشفافا في بعض الأماكن، متهالكا بفعل شتاء من موجات حر استثنائية. اكتشف المعيار الطبيعي الجديد في القطب الشمالي.
التغيير جارٍ في أعلى نقطة في عالمنا. حلّ الربيع، مشيرا إلى لحظة أساسية في دورة القطب الشمالي السنوية. وبمرور كل سنة، يصل الغطاء الجليدي الى ذروته في مارس، إذ يبدأ بعدها بالانكماش مع ارتفاع درجات الحرارة. لكن هذه السنة، تغير أمر ما. فقد تآكل ... (قراءة المقال)