CALM/arwiki huggingface dataset:
تنبعث الفوتونات فيها وتتبعثر بمرونة من العينة. ولا يجب أن تكون هذه العينة سميكة. يمكن للسوائل أن تختبر. كما يمكن متابعة الظواهر التي تحدث بمقياس النانومتر.
ويمكن لهذا النوع من الأشعة السينية أن يحدث عندما تتفاعل فوتونات الأشعة السينية مع ذرات الجسم، وعند تصوير الأشعة السينية (تصوير إشعاعي). الانحرافات الناتجة من مدى جودة الصورة تنتج من تقلييل مدى تباينها.
تستخدم تقنية SAXS لتحديد البنى الميكروية والنانوية لأنظمة الجسيمات من حيث الأحجام الوسطية، وأشكال، وتوزيع الجسيمات، ونسبة الحجم إلى السطح. يمكن أن تكون المواد صلبة أو سائلة ويمكن أن تحتوي أجزاءً صلبة أو سائلة أو غازية من المادة نفسها أو من مادة أخرى بأي تركيب كان. وليست الجسيمات فقط، ولكن يمكن دراسة بنى الأنظمة المرتبة مثل الرقائق، والمواد التي تشبه الكسيرات. والتقنية دقيقة، ولا إتلافية، وتتطلب عادة تحضيرًا قليلا للعينة. التطبيقات كثيرة جدًا وتتضمن الغروانيات بجميع أنواعها، والفلزات، الأسمنت، والنفط، والمكثورات، واللدائن، والبروتينات، والأغذية، والأدوية ويمكن أن توجد في نطاق الأبحاث عدا عن وجودها في ضبط الجودة. يمكن لمنبع الأشعة السينية أن يكون مخبريا أو الذي يعطي فيضا من الأشعة السينية.
تجهيزات SAXS.
في تجهيزات SAXS يسلط شعاعا أحادي اللون من الأشعة السينية على العينة فتتبعثر بعضها في حين تخترق معظمها العينة دون أن تتآثر معها. تشكل الأشعة السينية المبعثرة نموذج تبعثر يلتقط عند المكشاف وهو مكشاف للأشعة السينية مسطح وثنائي البعد، ويقع هذا المكشاف خلف العينة وعمودي على اتجاه الشعاع الأولي الذي يسقط على العينة. يحتوي نموذج التبعثر على معلومات عن البنية في العينة.
ويعد فصل الشدة المبعثرة الضعيفة عن الشعاع الأساسي القوي هو المشكلة الأساسية التي يجب أن نتغلب عليها في تجهيزات SAXS. وكلما كانت الزاوية المرغوبة أصغر، كان الأمر أصعب. الأمر يشبه المشكلة التي تواجهنا عند مراقبة الأشعاع الضعيف لجسم قريب من الشمس، مثل هالة الشمس. ويصبح الأمر ممكنا فقط إذا حجب القمر الضوء الأساسي للشمس فيصبح ضوء الهالة مرئيا. وبالمثل، فإن حزمة الأشعة السينية غير المتبعثرة التي تمر عبر العينة يجب أن تحجب دون أن نحجب الإشعاع المتبعثر المتاخم جدًا. إن معظم منابع الأشعة السينية المتوفرة تولد حزم متباعدة وهذا يعقد المسألة. يمكن حل المشكلة من حيث المبدأ بتبأير الحزمة، ولكن الأمر ليس بهذه السهولة وخصوصا مع الأشعة السينية ولم يجرى من قبل عدا على السينكروترون حيث يمكن استخدام مرايا كبيرة منحنية. وهذا هو السبب وراء لجوء معظم أجهزة SAXS المخبرية إلى الأشعة بدلا عن منابع الأشعة السينية.
يمكن تقسيم تجهيزات SAXS المخبرية إلى مجموعتين أساسيتين: تجهيزات المسامتة النقطية والمسامتة الخطية:
مبرهنة نويثر تعتبر أهم مبرهنات ونتائج الفيزياء النظرية التي تظهر أن قانون الانحفاظ يمكن اشتقاقه من أي تناظر استمراري. فمثلا قوانين الفيزياء لا تتغير من لحظة إلى أخرى، مما يعني أن القوانين متناظرة (لامتباينة أو صامدة invariant) بالنسبة للزمن.
لو تخيلنا مثلا أن قوة الثقالة قد تغيرت من يوم لآخر، عندئذ سيتم خرق قانون الانحفاظ للطاقة عن طريق رفع ثقل ما عندما تكون الثقالة خفيفة، ومن ثم خفضه عندما تكون الثقالة قوية مما يمنحنا فرق في الطاقة لصالحنا (نحصل على طاقة في عملية الهبوط أكثر من المبذولة في عملية الرفع).
تنص مبرهنة نويثر، والمعروفة أيضًا بمبرهنة نويثر الأولى، على أن كل تناظر تفاضلي للفعل الخاص بنظام فيزيائي له قانون حفظ مقابل. أُثبِتت المبرهنة من قبل عالمة الرياضيات أماليا إيمي نويثر في عام 1915 ونشرت في عام 1918، ذلك بعد أن أثبتت حالة خاصة من قبل يوجين كوساه وفرانسوا كوساه في عام 1909. فعل النظام الفيزيائي هو التكامل الزمني لدالة لاغرانجيان (التي قد تكون تكاملًا حجميًا لدالة كثافة لاغرانجيان)، والذي يمكن من خلاله تحديد سلوك النظام من خلال مبدأ الفعل الأدنى. تنطبق هذه المبرهنة فقط على التناظرات المستمرة والسلسة على مساحة مادية.
تُستخدم مبرهنة نويثر في الفيزياء النظرية وأيضًا في حساب المتغيرات. تُعد تعميمًا للصياغات على ثوابت الحركة في ميكانيكا لاغرانج وميكانيكا هاملتون (اللتان طوّرتا في عامي 1788 و1833 على التوالي). لا تنطبق على الأنظمة التي لا يمكن نمذجتها باستخدام لاغرانجيان فقط (على سبيل المثال، الأنظمة التي لها دالة تبدد رايلي). بشكل أكثر تحديدًا، ليس من الضروري أن يكون للأنظمة التبددية ذات التناظر المستمر قانون حفظ مقابل.
تنص مبرهنة نويثر الأولى على أن لكل تناظر مختلف لشيء ما قانون حفظ. على سبيل المثال، إذا قمت بضرب كرتين رخاميتين معًا على طاولة، فسيكون ذلك مثل ضربهما معًا على الأرض، أي أن الموقع لا يهم طالما ضُربتا معًا بالطريقة نفسها. هنا، الكمية المحفوظة هي الزخم.
نشرت مبرهنة نويثر في عام 1918 حيث بينت ان جميع قوانين الفيزياء تستند إلى مبدأ الفعل الأصغر Principle of least action، وقد سميت نسبة للرياضية إيمي نويثر، التي عاشت في بدايات القرن العشرين.
مبرهنة نويثر تشكل علاقة في الميكانيكا بين أزواج المتغيرات المترافقة — إذا كان الفعل لامتباين نتيجة تغير في واحد أو أكثر من المتغيرات الفيزيائية فعندئذ تكون معادلات الحركة تنتج من الحفاظ على الفعل ثابتا محافظة مقابلة في قيمة باقي أزواج المتغيرات. هذه الأزواج المترافقة تلعب دورا أساسيا حرجا في النظرية الكمومية— فهم أزواج المتغيرات المرتبطة بمبدأ ارتياب هايزنبرغ (مثل الموضع والاندفاع (كمية الحركة) وأيضا الزمن والطاقة).
خلفية وتوضيحات أساسية.
كتوضيح، إذا كان النظام الفيزيائي يسلك بنفس الطريقة بصرف النظر عن اتجاهه في الفضاء، فإن اللاغرانجيان له يكون متناظرًا في ظل تناوب مستمر: من خلال هذا التناظر، تفرض مبرهنة نويثر أن الزخم الزاوي للنظام يكون محفوظًا نتيجة قوانين الحركة الخاصة بالنظام. لا يلزم أن يكون النظام المادي نفسه متناظرًا، فعلى سبيل المثال، الكويكب المتعرج في الفضاء يحافظ على الزخم الزاوي على الرغم من عدم تناظره. قوانين الحركة هي المتناظره.
كمثال آخر، إذا أظهرت العملية الفيزيائية نفس النتائج بصرف النظر عن المكان أو الزمان، فإن اللاغرانجيان لها متناظر تحت الإزاحات المستمرة في المكان والزمان تباعًا.
تعتبر مبهرنة نويثر مهمة، ليس فقط بسبب المعرفة التي تقدمها فيما يتعلق بقوانين الحفظ، ولكن أيضًا لإمكانية استخدامها كأداة حسابية عملية. تسمح المبرهنة للباحثين بتحديد الكميات المحفوظة (اللامتغيرات) من التناظرات الملحوظة للنظام الفيزيائي. وعلى النقيض من ذلك، فهي تسمح للباحثين بأخذ فئات كاملة مفترضة من اللاغرانجيان مع بعض اللامتغيرات المُعطاة من أجل وصف النظام الفيزيائي. كإيضاح، إن افترضنا اقتراح نظرية فيزيائية تحافظ على الكمية X. يمكن للباحث حساب أنواع اللاغرانجيان التي تحافظ على X من خلال تناظر مستمر. بفضل مبرهنة نويثر، توفر خصائص اللاغرانجيان معايير إضافية لفهم النتائج المترتبة، وأيضًا للحكم على مدى ملاءمة النظرية الجديدة.
بيان غير رسمي للمبرهنة.
إذا وضعنا جميع النقاط الفنية الدقيقة جانبًا، من الممكن عرض المبرهنة بشكل غير رسمي.إذا كان للنظام خاصية تناظر مستمر، فهناك كميات مقابلة يُحافظ على قيمها مع الزمن.تنص نسخة أكثر تطورًا من المبرهنة، والتي تنطوي على الحقول، على ما يلي:في مقابل كل تناظر تفاضلي ناتج عن أفعال موضعية، يكون هنالك تيار محفوظ.تشير كلمة «تناظر» في البيان أعلاه، بشكل أكثر دقة، إلى التغاير في الشكل الذي يتخذه القانون الفيزيائي فيما يتعلق بزمرة لاي أحادية البعد من التحولات، والتي تستوفي معايير تقنية معينة. عادة ما يُعبّر عن قانون الحفظ لكمية فيزيائية بمعادلة الاستمرارية.
تناظر لورينتز (أو تغاير لورينتز) هو لاتباين (صمود) القوانين الفيزيائية عند تطبيق تحويلات لورينتز .
الثبات الدوراني أو اللاتباين الدوراني هو إحدى خواص الدوال المعرفة على فضاء الجداء الداخلي التي لا تخضع لتغير عتد تطبيق تحويلات دورانية ما على هذا الفضاء.
عموماً؛ أن يطلق على شكل ما أنه ذو تناظر دوراني تعنى أن يبدو الشكل كما هو بعد تدويره بمقدار معين أقل من 360 درجة.
ومحور التماثل الدوراني هو عبارة عن الخط الذي يمر بمالركز والذي يدور حوله الشكل. ويطلق على المحور اسم ثنائي التماثل أو ثلاثي التماثل أو رباعي التماثل أو سداسي التماثل، حسب عدد المرات خلال دورة كاملة (أي 360 درجة) التي يظهر فيها الشكل متخذا في كل مرة وضعها مشابها للموضع الأول. ففي حالة المحور ثنائي التماثل يظهرالوجه كل 180 درجة. ويتكرر وضع البلورة مرتين في 360 درجة. وفي حالة المحور ثلاثي التماثل، يظهر الوجه كل 120 درجة، ويتكرر وضع شكل، فإن الوجه يظهر كل 90 درجة، ويتكرر وضع البلورة أربع مرات خلال 360 درجة.
وقد يكون للشكل أكثر من تناظر دوراني، على سبيل المثال فالتريسكليون الذي يظهر على علم جزيرة مان في الصورة المجاورة ذو تناظر دوراني ثلاثي بإهمال الانعكاسات والانقلاب رأساً على عقب. درجة التناظر الدوراني هي كم من الدرجات يجب أن يدار وفقها الجسم ليبدو نفسه على جانب مختلف أو قمة مختلفة. ولا يمكن أن يكون نفس الجانب أو القمة.
محور تناظر دوراني : هو المحور العمودي المار بوسط الشكل «المتناظر».
محاور التناظر للمكعب.
يتميز المكعب بعدة محاور تناظر دورانية :
أولا : ثلاثة محاور رباعية التناظر :
نمسك بالإبهام والسبابة المكعب من وسط وجهين متوازيين رأسيا، وننظر أفقيا إلى أحد أوجهه. نستطيع إدارة المكعب حول هذا المحور على زوايا كل منها 90 درجة (أربعة مرات)، حتي يعود السطح الأول مقابلا لنا.
وبما أن المكعب له ستة أوجه متماثلة، فيكون له ثلاثة محاور رباعية الدوران.
ثانيا: ستة محاور ثنائية التناظر :
نمسك بالإبهام والسبابة من وسط حافتين متوازيتين للمكعب. نرى سطحها مربعا مي مواجة العينين. وعند إدارة المكعب بزاوية 180 درجة يظهر الوجه المقابل. فيكون هذا المحور محور ثنائي التناظر الدوراني للمكعب. وحيث أن للمكعب 12 حافة، يكون له 6 محاور ثنائية التناطر الدوراني.
ثالثا : أربعة محاور ثلاثية التناطر :
نمسك بالإبهام والسبابة بركنين متقابلين للمكعب. نستطيع تدوير المكعب كل 120 درجة لكي نرى نفس شكل الأوجه المقابلة لنا. وبعد ثلاثة مرات يعود الشكل الذي بدأنا به بعد 360 درجة. فيكون للمكعب أيضا أربعة محاور ثلاثية التناظر.
وينطبق كل ذلك أيضا على النظام البلوري الرباعي
نظام بلوري سداسي.
يتسم النظام البلوري السداسي بوجهين اثنين سداسيين متوازيين، و 6 أوجه مستطيلة متماثلة على الجوانب.
فما هي محاور التناظر الدوراني له؟
أولا : محور تناظر دوراني واحد :
وهو ذلك المحور عندما نمسك بإصبع السبابة والإبهام من وسط السطحين السداسيين. نبدأ بهذا الوضع رأسيا وننطر إلى أحد الأوجه المستطيلة. نقوم بتدوير البلورة المسدسة بمقدار 60 درجة فنرى أمامنا السطح المستطيل الثاني، وبعد إدارة ثانية بزاوية 60 درجة نرى السطح المستطيل الثالث. وحكذا حتى يعود أمامنا السطح الذي بدأما منه التدوير.
أي بعد 6 مرات 60 درجة، ولا يوجد له سوى هذا المحور سداسي التناظر الدوراني.
ثانيا : ستة محاور ثنائية التناظر الدوراني :
عندما نمسك بالإبهام والسبابة وسط وجهين مستطيين، ونري في مواجهتنا أحد السطحين السداسيين. عندما ندير البلورة السداسية 180 درجة يأتي أمامنا السطح السداسي الثاني، وبعد إدارته مقدار 180 درجة أخرى يعود السطح السداسي الذي بدأنا به. أي يكون المحور الواصل بين السبابة والإبهام محور ثنائي التناظر. وبما أن البلورة السداسية لها ستة أسطح مستطيلة يكون للبلورة السداسية ثلاثة محاور ثنائية التناظر الدوراني.
فأين الثلاثة محاور تنائية التناظر الدوراني الأخرى؟
نجدهم عندما نمسك بالإبهام والسبابة من منتصف أحد أضلاع البلورة السداسية والضلع المقابل له. فنري أحد السطحين المسدسين. ونكرر ما فعلناه في السابق، فنجد أن للبلورة السداسية ثلاثة محاور من هذا النوع.
فيكون للبلورة السداسية 6 محاور ثنائية التناظر الدوراني.
انظمة أخرى.
تلك الأشكال الناظرية المجسمة التالية تسمى جوامد أرشميدس وتتميز بأعداد كبيرة من محاور التناظر الدوراني:
التناظر الانتقالي في الهندسة الرياضية هو اللاتباين لجسم أو مجموعة معادلات عندما يخضع لتحويل عام ما.
في الفيزياء الرياضية والرياضيات، مصفوفات باولي هي مجموعة ثلاث مصفوفات (2×2) هيرميتية عقدية. وضعها باولي ولها تطبيقات عديدة ضمن ميكانيكا الكم.
المصفوفات هي كالتالي :
المغناطيسية الأرضية أو المجال المغناطيسي الأرضي أو الحقل المغناطيسي الأرضي هناك نظريات عديدة منها التي تقول بأن الأرض تحتوي على رواسب كثيرة من خامات الحديد وبعض هذه الرواسب عبارة عن حديد نقي تقريباً.
يُعتقد أنه في أحقاب قديمة تمغنطت جميع هذه الرواسب الحديدية تدريجياً في اتجاه واحد، فكونت مغناطيسا دائما كبير جداً.
هناك نظرية أخرى تبين أن المغناطيسية الأرضية نُشِئَت إثر تيارات كهربائية شديدة تسري في القلب الخارجي السائلي للأرض حيث تتكون من حديد منصهر شديد التوصيل، ينشأ عنها مجال مغناطيسي يعمل بدوره على توليد تيار كهربائي وتعمل بدورها (المغناطيسية الأرضية) أيضا على تخليق مجال مغناطيسي طبقا لقانون أمبير (أي أن أي تغير يَحْدُثُ في المجال الكهربائي يُحْدِثُ مجالاً مغناطيسياً (قانون فاراداي)، إضافة إلى تأثيرات المجالات الكهربائية والمجالات المغناطيسية (قوة لورنتس) على الشحنات التي تسري في التيارات الكهربائية.
تلك النظرية هي التي يتقبلها كثير من العلماء وفي إمكانها تفسير انقلابات المجال المغناطيسي للأرض عبر عدة عصور قديمة، حيث تبين البحوث الجيولوجية أن القطب الشمالي كان قطبا جنوبيا والقطب الجنوبي كان شماليا، ومن تلك الانقلابات انقلاب حدث قبل نحو 780.000 سنة.
إحداثيات الأقطاب المغناطيسية.
نعطي هنا بعض الإحداثيات التي تقاس سنويا:
نشأة المجال المغناطيسي للأرض.
طبقا للنظرية الشائعة ينشأ المجال المغناطيسي للأرض من النواة الداخلية للأرض. ولنشأة المجال مغناطيسي يجب توفر ثلاثة عوامل:
حماية الأرض.
يعمل وجود مجال مغناطيسي للأرض على حماية الأرض وعلى الأخص حماية الكائنات الحية التي تعيش عليها من الرياح الشمسية التي تأتي إلى الأرض دوما محملة بالجسيمات المشحونة الضارة. وعند اقتراب تلك الجسيمات إلى الأرض يزيحها المجال المغناطيسي إلى أجواء الفضاء بعيدا عن الأرض.
الأضواء القطبية (الشفق القطبي).
تظهر الأضواء القطبية في سماء القطب الشمالي والقطب الجنوبي للأرض كضوء طبيعي متموج خلاب بألوان متغيرة. سبب تلك الأضواء هو اصطدام جسيمات مشحونة عالية السرعة آتية من الشمس بذرات الهواء في طبقات الجو العليا. تأتي تلك الجسيمات المشحونة من رياح شمسية حيث يوجهها المجال المغناطيسي للأرض ويبعدها عن دخول جو الأرض، وفي نفس الوقت يوجه بعض منها فيهبط على القطبين بعيدا عن الأماكن المسكونة على الأرض. بهذا يحمي المجال المغناطيسي للأرض الكائنات الحية من تلك الجسيمات الخارقة الضارة للحياة. وتظهر الأضواء القطبية، وهي تسمى "أورورا" aurora في منطقة تسمى "منطقة 1 للأورورا" وهي تمتد عبر حيز يبعد نحو 10° إلى 20° عن القطب المغناطيسي للأرض. وأثناء دورات النشاط الشمسي حيث تحدث عواصف مغناطيسية شديدة تؤثر على الأرض فقد يمتد ظهور الأضواء القطبية إلى مناطق جنوبا من القطب الشمالي وبالتالي مناطق شمالية بالنسبة للقطب الجنوبي.
الغلاف المغناطيسي الأرضي.
الغلاف المغناطيسي الأرضي الغلاف المغناطيسي هو المنطقة المحيطة بالكوكب والتي تتعرض فيها الجسيمات المشحونة المتحركة في الفضاء لتأثير الحقل المغناطيسي للكوكب بحيث تنحرف عن مسارها وقد يتمتع هذا الحقل المغناطيسي بشدة وشكل كافيين لأن يجعل الجسيمات المشحونة السريعة تبتعد عن المناطق الداخلية للكوكب مما يحميه من تأثيرها. والمجال المغناطيسي للأرض محاط بمنطقة الغلاف المغناطيسي.
كيف يتولد الغلاف المغناطيسي الأرضي.
ينشأ الغلاف المغناطيسي الأرضي عن الحقل المغناطيسي الأرضي والذي يتولد نتيجة لعدة عوامل أهمها
فمثلا نعلم أن قطعة من الحديد يمكن تحويلها إلى مغناطيس بلفها بالأسلاك وتمرير تيار كهربائي عبر تلك الأسلاك. كذلك يتولد الحقل المغناطيسي عن حركة المعادن المصهورة في باطن الأرض وبخاصة الحديد المصهور في القسم الخارجي من نواة الأرض. وتنشأ الطاقة اللازمة لاستمرار هذه الحركة.
شكل الغلاف المغناطيسي.
يبدو شكل الغلاف المغناطيسي غير متناسق حول الأرض، إذ يكون مضغوطاً من الجهة المقابلة للشمس بسبب انصدامه بالرياح الشمسية القادمة من الشمس، مشكلاً ما يعرف بقوس أو جبهة الاصطدام عند ارتفاع يناهز 90 ألف كيلومتراً، بينما يكون ممتداً نحو الجهة الأخرى للأرض مشكلاً ذيلاً طويلاً في الفضاء، يعرف بذيل الغلاف المغناطيسي (tail Magnetosphere) الذي يمتد تأثيره حتى مسافة 6 ملايين و 300 ألف كيلومتراً بعيداً عن الأرض. ويتشكل الذيل بواسطة الرياح الشمسية التي تلتف حول الغلاف المغناطيسي فتسحبه معها عبر الفضاء. إن الغلاف المغناطيسي مؤلف من طبقتين على الأقل من الجسيمات المشحونة المحتجزة في مكانها حول حقل الأرض بفعل الحقل المغناطيسي، ويعرف بحزام فان آلن الإشعاعي الثابت في موقعهِ بسبب قوة الحقل المغناطيسي الأرضي، وسمي بذلك نسبة للعالم فان آلن، من جامعة إيوا الأمريكية وهو رئيس فريق العلماء الذي اكتشفه، ويمنع هذا الغلاف أغلب الجزيئات الآتية من الشمس في شكل رياح شمسية من أن تضرب الأرض، ومع ذلك فإن بعض جزيئات الرياح الشمسية تتمكن من الدخول للغلاف المغناطيسي، وتلك الجزيئات التي تدخل الغلاف المغناطيسي وتتجه نحو الأرض هي ما تكون ظاهرة الشفق القطبي.
وللشمس وبقية الكواكب الأخرى غلافهم المغناطيسي الخاص، لكن كوكب الأرض يمتلك أقوى مجال مغناطيسي أكبر من كل الكواكب الصخرية الأخرى.
التناظر خاصية يمكن وصف العديد من الأشياء بها مثل الأجسام الهندسية والمعادلات الرياضية وغيرها، والتناظر صفة يتصف بها الإنسان، فالإنسان له يدان ورجلان وعينان وأذنين، أي أن نصفه الأيمن يماثل نصفه الأيسر شكلا.
و بشكل عام نقول عن جسم ما أنه متناظر بالنسبة لعملية ما، إذا كان تطبيق هذه العملية عليه لا تحدث فيه تغيرا. يمكن إطلاق وصف التناظر على أي جسم أو بنية فنقول انها «متناظرة بالنسبة للعملية كذا».
الغرض أو البنية يمكن أن تكون بلورة، بلاطة أرضية، جزيئة، أو حتى جسم مجرد مثل معادلة رياضية أو مجموعة من النغمات الموسيقية.
والعملية يمكن أن تكون بسيطة بديهية مثل دوران شكلا هندسيا أو دائرة حول قطرها أو يمكن أن تكون تحويلا لمعادلات أو لطريقة العزف الموسيقي.
بعض التناظرات مألوفة جدا لدرجة أننا لا نلاحظها أحياناً. فالمرآة مثال شهير لأحد أدوات خلق التناظر، تقوم بقلب جانبي للأشياء بحيث يصبح الطرف الأيمن أيسرا والأيسر أيمنا. عملية التمييز تصبح أسهل عندما يكون الجانبين الأيمن والأيسر من مخلوق ما مختلفين جذريا. لكن التناظر عند الأحياء وخاصة عند الإنسان متطور جدا بحيث يصعب ملاحظة مثل هذه الفوارق.
ستتناول المقالة عدة أنواع من التناظر أهمها : التناظر الرياضي وفيها يكون التناظر معرّف ومحدد بشكل دقيق، الثاني تطبيق التناظر على العلوم والتكنولوجيا، مثلا التناظر وتطبيقاته في النتائج الأساسية للفيزياء الحديثة، بما في ذلك مناحي الزمكان.
مثال على ذلك اصطدام كرات البلياردو. نفترض للسهولة تصادم اثنتين منها.ونفترض أنهما تتحركان من اليمين إلى اليسار وتصطدما ثم تفرقان عن بعضهما ولا زالت حركتهما من اليمين إلى اليسار. وتناظر قوانين الحركة لهاتين الكرتين تعني أن الكرتان عندما تتحركان من اليسار إلى اليمين وتصطدما، تبقى جميع خصائص الاصطدام مثل السرعات قبل وبعد الاصطدام وكذلك الزوايا قبل وبعد الاصطدام مماثلة لتلك الخصائص تماماً عندما تكون حركتهما من اليمين إلى الشمال. وتوجد بعض القوانين الطبيعية لا تتبع ذلك التناظر.
النوع الثالث هو تاريخ الاستخدام الواسع للتناظر في التاريخ والعمارة والفنون وحتى الأديان.
مقياس التشتت المتعدد (Polydispersity PDI) هو النسبة بين متوسط الوزن الجزيئي (تبعا للوزن MWw) إلى متوسط الوزن الجزيئي(تبعا للعدد MWn). وهو يعبر عن توزيع الأوزان الجزيئية في البوليمر. في البوليمرات الحيوية، من الممكن أن تكون هذه النسبة قريبة من أو تساوى 1, مما يحدد أنه يوجد طول واحد فقط للبوليمر. في البوليمرات التصنيعية، من الممكن أن تتغير هذه النسبة بشدة بسبب نسبة التفاعل، إلى أي مدى اقتربت عملية البلمرة من النهاية.
مسعر المسح التبايني هي تقنية معملية تستخدم لدراسة ما يحدث للبوليمير عند تسخينه. تفيد هذه الطريقة في دراسة التحولات الحرارية في البوليميرات، وهي التغيرات التي تطرأ على البوليمير عند تسخينه. ويعتبر ذوبان البوليمير المتبلور أو التحول الزجاجي أمثلة عن التحولات الحرارية المدروسة.
وصف مبدأ التقنية.
يتألف الجهاز من وعائين، أحدهما وعاء مخصص للعينة المختبرة والثاني يترك فارغًا وهو الوعاء المرجعي. يوضع الوعائين في فرن يسخن عادة بمعدل معين مثل 10 درجات في الدقيقة. يحتوي كل وعاء على لاقط حراري موصول إلى حاسب آلي يسجل التغير في درجات الحرارة اللازمة لوصول العينة لنفس درجة حرارة العينة المرجعية. وينشأ هذا الفرق في درجات الحرارة لأن أحد الوعائين يحتوي على البوليمير في حين أن الوعاء الآخر فارغ. فوجود هذه المادة (البوليمير) الإضافية وعطالتها الحرارية (كلما كانت المادة أكبر، احتجنا لزمن أكبر لتسخينها) أحدث هذا الفرق في درجة الحرارة بين الوعائين. وتسجل درجات الحرارة وترسم بيانيًا، ومن الرسوم البيانية يمكن معرفة درجة الانصهار، ودرجة حرارة التغير في لحالة، ودرجة حرارة التفاعل الكيميائي، ودرجة حرارة التحول الزجاجي للبوليمير بالإضافة إلى درجة حرارة التبلور. ويمكن أيضا معرفة نسبة التبلور في المادة من معرفة إنثالبي الانصهار. يحسب الحاسب الآلي الفرق في درجة الحرارة بين العينة والوعاء المرجعي ويحولها إلى تدفق حراري.
شرح المنحني الناتج عن جهاز المسح الحراري التفاضلي.
عندما نبدأ بتسخين الوعائين يبدأ الحاسب برسم الفرق بين طاقتيهما الحرارية كتابع لدرجة الحرارة. وبكلام أخر، نحن نرسم الحرارة التي يمتصها البوليمير كتابع لدرجة الحرارة. ويبدو المنحني كما هو موضح في الشكل الجانبي.
إن التدفق الحراري عند درجة حرارة معينة مليء بالمعلومات وهو يعطى بواحدة الحرارة (q) في واحدة الزمن (t). سرعة التسخين هي تزايد (T) لدرجة الحرارة بواحدة الزمن (t).
نقسم الآن التدفق الحراري (q/t) على معدل التسخين (T/t) فنحصل على الحرارة الإضافية المقدمة مقسومة على تزايد درجة الحرارة.
عندما نقدم كمية معينة من الحرارة إلى عنصر ما ستزداد درجة حرارة العنصر بمقدار معين. وهذه الكمية من الحرارة المستخدمة للحصول على هذا الارتفاع في درجة الحرارة تسمى السعة الحرارية أو Cp. نحصل على السعة الحرارية بتقسيم الحرارة المقدمة على تزايد درجة الحرارة الناتج. وهذا ببساطة ما فعلناه في المعادلة أعلاه. وجدنا السعة الحرارية من منحني مسعر المسح التبايني.
درجة حرارة التحول الزجاجي.
عندما نسخن البوليمير قليلا بعد درجة حرارة معينة نلاحظ ميل المنحني فجأة نحو الأسفل كما هو موضح في الشكل الجانبي. وهذا يعني أن التدفق الحراري يزداد والسعة الحرارية للبوليمير تزداد. وهذا يحدث لأن البوليمير يمر بطور التحول الزجاجي. وتكون السعة الحرارية للبوليمير أكبر عندما يسخن فوق درجة حرارة التحول الزجاجي. وبفضل هذا التغير في السعة الحرارية، نستطيع استخدام مسعر المسح التبايني لقياس درجة حرارة التحول الزجاجي لبوليمير ما. كما نلاحظ أن هذا التحول لا يحدث مباشرة وإنما يحدث عند عتبة من درجات الحرارة وهذا يجعل تحديد درجة حرارة التحول الزجاجي Tg صعبًا نوعًا ما. تستخدم طريقة معروفة لتحديد Tg تدعى طريقة المماسات وهي موضحة في الشكل الجانبي.
بتسخين البوليمير فوق درجة حرارة التحول الزجاجي تكون جزيئات البوليمير كثيرة الحركة فهي تهتز وتدور حول نفسها ولا تبقى في مكان ما لفترة طويلة. عندما تصل المبلمرات إلى درجة حرارة محددة فإنها تكتسب طاقة كافية لأن تدخل في بنية أكثر ترتيبًا تسمى البلورات. عندما تتحول المبلمرات إلى هذه البلورات المنتظمة فإنها تطلق طاقة حرارية يمكن أن تقيسها المزدوجة الحرارية في وعاء العينة. هذا التزايد في التدفق الحراري يلاحظ بشدة على منحني التدفق الحراري كتابع لدرجة الحرارة. إن درجة الحرارة في أعلى نقطة من هذا التزايد تسمى درجة حرارة تبلور البوليمير TC. يمكننا أيضا أن نقيس مقدار هذا التزايد بقياس مساحة هذا التزايد وهو عبارة عن الحرارة الكامنة لتبلور البوليمير. ولا ننسى أن هذا التزايد يخبرنا بأن البوليمير يمكن أن يتبلور. فإذا حللت بوليمير 100% غير بلوري مثل بوليستيرين لا ترتيبي (أتاكتيك)، فإنك لن تحصل على تزايد في المنحني لأن هذه المواد لا تتبلور. ولما كان البوليمير يطلق طاقة حرارية عندما يتبلور فإننا نسمي التبلور بالتفاعل الناشر للحرارة.
إن الحرارة تسمح للبلورات بأن تشكل البوليمير ولكن الحرارة الزائدة تؤدي إلى تفككه. إذا استمريّنا بتسخين البوليمير بعد درجة حرارة التبلور Tc فقد نصل إلى تحول حراري آخر يسمى الانصهار. عندما نصل إلى درجة حرارة انصهار البوليمير Tf تبدأ بلورات البوليمير بالانهيار وبالواقع هي تنصهر وتخرج السلسة الأساسية عن وضعها المرتب وتبدأ بالحركة بحرية وهذا يكون واضحا على المنحني الذي يولده مسعر المسح التبايني. عندما يصل البوليمير إلى درجة حرارة Tf يكون هناك وقتا كبيرًا ليأخذ الحرارة التي أطلقها عندما تبلور، حيث يوجد حرارة كامنة للانصهار كما يوجد حرارة كامنة للتبلور. وعندما تنصهر بلورات البوليمير، فإنها تحتاج إلى امتصاص بعض الطاقة الحرارية. إن الانصهار هو تحول من الدرجة الأولى وهذا يعني أنه عندما نصل إلى درجة حرارة الانصهار فإن درجة حرارة البوليمير لن ترتفع حتى انصهار جميع بلورات البوليمير. وهذا الامتصاص للطاقة الحرارية أثناء الانصهار يسبب انخفاض درجة الحرارة في المزدوجة الحرارية في الوعاء الحاوي على عينة البوليمير ويظهر هذا واضحًا حيث يتشكل تقعر كبير في المنحني الذي يولده مسعر المسح التبايني. وهكذا يمكن قياس الحرارة الكامنة للانصهار بقياس مساحة هذا التقعر. إن درجة الحرارة الأكثر انخفاضا في هذا التقعر تسمى درجة حرارة الانصهار للبوليمير Tf. وبما أننا يجب أن نقدم للبوليمير طاقة لكي ينصهر، فإننا نسمي الانصهار بتحول ماص للحرارة.
يبدو منحني مسعر المسح التبايني مشابها عموما لما في الشكل الجانبي. هذا المنحني هو رسم للتدفق الحراري لغرام من المادة كتابع لدرجة الحرارة. والتدفق الحراري هو التدفق المنطلق في الثانية، إذن تعطى مساحة التقعر كما يلي:
أي نسبة مئوية من التبلور:
يمكن تحديد نسبة التبلور لمبلمر ما باستخدام المسعر. فإذا عرفنا الحرارة الكامنة للانصهار ΔHm يمكننا أن نعرف نسبة التبلور وهي المساحة الواقعة فوق التقعر الحاصل عند الانصهار.
نقسم المساحة على سرعة تسخين المسعر ذات الوحدة K/s:
ويمكن أن نحصل على الحرارة الناتجة أثناء انصهار البوليمير وذلك بضرب العلاقة السابقة بالكتلة المعروفة للعينة، فتصبح:
تحليل ميكانيكي تحريكي هو تقنية تستخدم لدراسة وتوصيف المواد. وهو مفيد للغاية في دراسة السلوك المرن اللزج للبوليميرات. يطبق إجهاد جيبي على عينة من البوليمر ويقاس الانفعال الناتج في العينة، وهذا يساعد في تحديد المعامل الديناميكي. يمكن تغيير درجة حرارة العينة أو تردد الإجهاد، وهذا يؤدي إلى تغير المعامل الديناميكي، وهذا يساعد في تجديد درجة حرارة التحول الزجاجي للمادة البولميرية، وتحديد التحولات الأخرى للحركات الجزيئية الأخرى.
المواد اللزجة-مرنة مثل البوليمرات غالبًا ما توجد في شكلين متفرقتين. فإنها تظهر خواص الزجاج (معامل مرونة عالي) في درجات الحرارة المنخفضة، وخواص المطاط (معامل مرونة منخفض) في درجات الحرارة العالية. وعن طريق متابعة درجة الحرارة خلال DMA يمكن ملاحظة التغير في الحالة وتحديد درجة حرارة التحول الزجاجي (Tg).
معلومات النظرية.
خواص المرونة اللزوجية للمواد.
تتكون البوليميرات من سلاسل جزيئية طويلة ذات خواص مرونية لزوجية خاصة تجمع بين خواص الأجسام المرنة والسوائل النيوتنية. تصف نظرية المرونة التقليدية الخواص الميكانيكية للأجسام المرنة حيث يتناسب الإجهاد طردًا مع الانفعال في التشوهات الصغيرة. ويكون الإجهاد مستقلًا عن معدل الانفعال. في حين تصف نظرية جريان الموائع التقليدية خواص المائع اللزج حيث يتعلق الإجهاد بمعدل الانفعال. وهذا السلوك البوليميري المشابه للمواد الصلبة والمائعة يمكن مقاربته ميكانيكيًا بمجموعة من نابض ومخمد.
سيغموند شلومو فرويد يعرف اختصارًا بـسيغموند فرويد (6 مايو 1856—23 سبتمبر، 1939) هو طبيب نمساوي من أصل يهودي، اختص بدراسة الطب العصبي ومفكر حر يعتبر مؤسس علم التحليل النفسي. وهو طبيب الأعصاب النمساوي الذي أسس مدرسة التحليل النفسي وعلم النفس الحديث. اشتهر فرويد بنظريات العقل واللاواعي، وآلية الدفاع عن القمع وخلق الممارسة السريرية في التحليل النفسي لعلاج الأمراض النفسية عن طريق الحوار بين المريض والمحلل النفسي. كما اشتهر بتقنية إعادة تحديد الرغبة الجنسية والطاقة التحفيزية الأولية للحياة البشرية، فضلًا عن التقنيات العلاجية، بما في ذلك استخدام طريقة تكوين الجمعيات وحلقات العلاج النفسي، ونظريته من التحول في العلاقة العلاجية، وتفسير الأحلام كمصادر للنظرة الثاقبة عن رغبات اللاوعي.