مطالب پر بازدید

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

شاید جالب ترین مبحث وب گردی را بتوان به کشف معادلات، اکتشافات علمی و فناوری دانست. Equations that have changed the world + formulas and images اطلاع و آگاهی از چگونگی پیدایش معادلاتی هم چون ریاضی،شیمی، نانو ماهواره ها و … خالی از لطف نیست در این بخش ابتدا به ۱۷ معادله ای که جهان را متغیر کرد می پردازیم سپس نگاهی داریم به مجموعه روندهای علمی و فناوری که آینده دنیا را متحول می کند. با این بخش جذاب از مجله تفریحی ناز وب همراه باشید.

 

شروع می کنیم معادلات بسیار جالب و شگفت انگیز ریاضیات و کاربرد آنها در زندگی انسان

در سال ۲۰۱۲ “یان استوارت” تحقیقات گسترده‌ی خود را به صورت کتابی به نام “در تعقیب ناشناخته‌ها: ۱۷ معادله‌ای که دنیا را تغییر داد” منتشر کرد.

در کتاب استوارت، اساسی‌ترین معادلات ریاضی، جمع‌آوری شده‌اند و بیشتر از بحث‌های ریاضی‌وار، به جنبه و کاربرد آن‌ها در زندگی انسان پرداخته شده است .

استوارت می‌گوید: “معادلات ریاضی گاهی خسته‌کننده و پیچیده به نظر می‌رسند و دلیلش هم این است که با روش‌های پیچیده و خسته‌کننده‌ای بیان شده‌اند.”

او در ادامه‌ی توضیحات خود اضافه می‌کند که ؛هر کسی می‌توانداز زیبایی و اهمیت این معادلات قدردانی کند بدون این که روش حل آن‌ها را بداند. ناز وب، هدف از معرفی این معادلات این است که جایگاه آن‌ها را در زندگی انسان درک کنیم و از جنبه‌های ناگفته و پنهان آن‌ها در تاریخ پرده برداریم.”

وی خاطرنشان کرد:”این معادلات، بخش حیاتی و مهم فرهنگ ما هستند. چرا که هر کدام از آن‌ها داستانی به همراه خود دارند. این داستان‌های جذاب درباره‌ی افرادی است که آن‌ها را کشف کرده‌اند و به نوعی شرایط زمانی آن‌ دوران را بیان بازگو می‌کنند.”

 

۱. قضیه‌ی فیثاغورس

 

 

مفهوم: مربع وتر یک مثلث قائم الزاویه برابر با مجموع مربعات دو ضلع دیگر آن است.

تاریخچه: هر چند که کشف این قضیه به فیثا غورس نسبت داده شده است اما یافته‌ها حاکی از آن است که فیثا غورس اولین کسی نیست که این رابطه را اثبات کرده است.

اولین فردی که می‌توان کشف این قضیه را به او نسبت داد “اقلیدس” است. ضمن این که این احتمال وجود دارد که این قضیه توسط بابلی‌های ۱۰۰۰ سال قبل از فیثا غورس هم کشف شده باشد.

 

اهمیت: این معادله، هندسه را با جبر پیوند می‌دهد و پایه و اساس علم “مثلثات” محسوب می‌شود. بدون در نظر گرفتن این معادله، مواردی مثل نقشه‌برداری دقیق، نقشه‌سازی و مسیریابی، اموری غیرممکن بودند.

از منظر ریاضی محض، قضیه‌ی فیثا غورس، در یک فضای اقلیدسی تعریف شده است. به عنوان مثال، این قضیه در مورد یک مثلث قائم الزاویه که بر روی سطح یک کره پخش شده است، صدق نمی‌کند.

کاربردهای مدرن: این روزها از روش “مثلث‌سازی” برای افزایش دقت مکان‌یابی در GPS استفاده می‌شود.

 

۲. معادله‌ی لگاریتمی

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

مفهوم: با این معادله می‌توانید به وسیله‌ی عملیات حاصل جمع، اعداد را در هم ضرب کنید.

تاریخچه: مفهوم اولیه‌ی این معادله توسط “جان نپر” که یک ملاک اسکاتلندی بود، کشف شد. او اکثر اوقات تلاش می‌کرد که اعداد بزرگ را در هم ضرب کند و این کار برای او وقت‌گیر و خسته‌کننده بود. بعدها “هنری بریگز” به منظور ساده‌سازی این محاسبات، جداول مرجعی را تنظیم کرد.

 

اهمیت: ظهور لگاریتم در ریاضیات منجر به یک انقلاب شد و محاسبات مهندسین و ستاره‌شناسان را سریع‌تر و ساده‌تر کرد. هر چند که با روی کار آمدن رایانه‌ها این محاسبات سریع‌تر از قبل انجام می‌شوند اما این معادلات جایگاه خود را در میان معادلات بنیادین حفظ کرده‌اند.

کاربردهای مدرن: معادلات لگاریتمی ‌و توابع نمایی در مدل‌سازی خیلی از فرآیندها مانند رشد بیولوژیکی و فروپاشی مواد رادیواکتیو استفاده می‌شوند.

 

۳. حساب دیفرانسیل (کلکول)

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

مفهوم: این معادلات کمک می‌کنند که نرخ تغییرات در هر لحظه محاسبه شود.

تاریخچه: معادلات حساب دیفرانسیل در اواخر قرن هفدهم، هم‌زمان توسط “ایزاک نیوتون” و “گوتفرید لایبنیتس” تعریف شد. البته یک بحث و دعوای طولانی که کدام یک از آن‌ها زودتر این رابطه را کشف کرده‌اند وجود داشت و هیچ وقت هم نتیجه ای از این مشاجرات حاصل نشد. بنابراین منطق حکم می‌کند که هر دو نفر به عنوان کاشفین این معادله در نظر گرفته شوند.

اهمیت: بنا به گفته‌ی استوارت: “این معادله بیشتر از این که یک تکنیک ریاضی باشد، نقش قابل توجهی در پیدایش دنیای مدرن ایفا کرده است.”فهم حساب دیفرانسیل برای درک ما از اندازه‌گیری‌های مربوط به منحنی‌ها و سطوح، ضروری است. ضمن این که این معادلات مبنای خیلی از قوانین طبیعت هستند.”

کاربردهای مدرن: کاربرد این معادلات در مسائل ریاضی که نیاز به پاسخ بهینه و مطلوب دارند لازم و ضروری است. علاوه براین از این معادلات در حل مسائل مربوط به پزشکی، اقتصاد، فیزیک، مهندسی و علوم رایانه استفاده می‌شود.

Equations that have changed the world + formulas and images

۴. قانون جهانی گرانش نیوتن

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

مفهوم: این رابطه، نیروی گرانش بین دو جسم را محاسبه می‌کند.

تاریخچه: ایزاک نیوتن قوانین خود را بر مبنای مطالعات “کپلر” که یک ستاره‌شناس آلمانی بود، استخراج کرده است. ضمن این که این احتمال وجود دارد که این قوانین را “رابرت هوک” کشف کرده باشد و نیوتن به یک سرقت علمی دست زده باشد.

اهمیت: قانون جهانی گرانش با استفاده از تکنیک‌هایی مثل معادلات دیفرانسیل می‌تواند وضعیت کلی دنیا را توضیح دهد. با این که بعدها قانون نسبیت انیشتین جانشین این قانون شد، هنوز هم در توضیحات علمی مربوط به تاثیرات برهم‌کنش اجرام فضایی مانند ستارگان، سیارات، فضاپیماهای ساخته‌ی بشر، این معادله کاربرد دارد.

 

امروزه از قانون جهانی گرانش برای طراحی مدارهای چرخش ماهواره‌ها و سفینه‌ها هم استفاده می‌شود.

از نقطه نظر فلسفی، قانون نیوتن مهم است چرا که نیروی جاذبه را در همه جا محاسبه می‌کند. به بیانی دیگر، از توپی که به زمین می‌افتد تا تکامل کهکشان‌ها، از این قانون پیروی می‌کنند.

کاربردهای مدرن: قوانین نیوتن با تئوری‌های انیشتین تکمیل شد. قانون گرانش هنوز هم یک رابطه‌ی کاربردی و مفید در مود اجرام فضایی محسوب می‌شود.

 

۵. اعداد مختلط

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

مفهوم: ریاضی‌دان‌ها برای قابل قبول ساختن اعداد منفی زیر رادیکال، اعداد مختلط را معرفی کردند.

تاریخچه: اعداد موهومی یا مختلط توسط ریاضی‌دان و قمارباز معروف به نام “جرلامو کارنادو” کشف شد و سپس به وسیله‌ی افرادی چون “رافائل بامبلی” و “جان والیس” به شکل گسترده‌تری مطرح شد.

 

این اعداد همچنان عجیب و غریب به نظر می‌آمدند تا این که “ویلیام همیلتون” آن‌ها را تعریف کرد.

مبحث اعداد مختلط در ریاضیات بسیار جالب است. با معرفی اعداد مختلط دیگر تمام معادلات جبری جواب دارند. برای مثال معادله ای مثل x2 + 4 = 0 جواب حقیقی ندارد اما دارای ریشه‌ی مختلط رادیکال ۴- یعنی ۲i است.

اهمیت: بنا به گفته‌ی استوارت: “… بیشتر فناوری‌های مدرن، از روشنایی الکتریکی گرفته تا دوربین‌های دیجیتال، بدون وجود اعداد مختلط هیچ گاه اختراع نمی‌شدند.” توابع مشتق‌پذیر با مقادیر مختلط، شاخه‌ای دیگر از ریاضیات به نام “آنالیز مختلط” را ایجاد کردند که فهم آن برای درک سیستم‌های الکتریکی و انواع الگوریتم‌های مدرن پردازش داده‌ها ضروری است.

کاربردهای مدرن: اعداد مختلط در مهندسی برق و نظریه‌های ریاضی استفاده‌های گسترده‌ای دارند.

 

۶. قضیه‌ی چندوجهی اویلر

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

مفهوم: این قضیه یک رابطه‌ی عددی را توضیح می‌دهد که درباره‌ی تمامی اشکال جامد از نوع خاص، صادق است.

تاریخچه: قضیه‌ی چندوجهی اویلر توسط ریاضی‌دان بزرگ قرن هجدهم که “لئونارد اویلر” نام داشت، مطرح شد. همان طور که می‌دانیم چندوجهی‌ها نسخه‌ی سه بعدی از چندضلعی‌ها هستند.

یک مکعب دارای ۸ راس، ۱۲ لبه و ۶ وجه است. اگر وجوه یک مکعب را از رئوس آن به هم بچسبانیم و لبه‌ها را حذف کنیم، داریم: ۲=۱۲-۶+۸.

 

قضیه‌ی اویلر برای چندوجهی‌هایی که حاصل جمع تفاضل لبه‌ها از حاصل جمع رئوس و وجوه آنها ۲ باشد، قابل کاربرد است.

اهمیت: این قضیه اساس محاسبات مربوط به توپولوژی است.

 

کاربردهای مدرن: توپولوژی در فهم رفتار و عملکرد DNA به کار می‌رود و یک بخش اساسی از ابزارهای ریاضی برای درک شبکه‌های اجتماعی و اینترنت محسوب می‌شود.

 

۷. توزیع طبیعی

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

مفهوم: این رابطه یک توزیع طبیعی استادارد را تعریف می‌کند که به شکل یک نمودار زنگی شکل است و نشان می‌دهد که داده‌ها نسبت به میانگین تا چه اندازه انحراف دارند.

تاریخچه: قدم اولیه‌ی ایجاد این نمودار توسط “بلز پاسکال” صورت گرفت اما بخش توزیع آن را برنولی به نتیجه رساند. در نهایت منحنی زنگی شکل فعلی که آن را در نمودارهای توزیع مشاهده می‌کنیم، حاصل کار ریاضی‌دان بلژیکی به نام “آدولف کوتله” است.

اهمیت: این معادله، پایه و اساس “آمار مدرن” را تشکیل می‌دهد. بدون آمار مدرن دیگر خبری از علوم اجتماعی نبود. طراحی آزمایش‌های آماری، وابسته به نمودار توزیع طبیعی است و کمک می‌کند تا برای مدل کردن پارامترهای تصادفی از این نمودار استفاده شود.

کاربردهای مدرن: برای تعیین دز موثر دارو در مقاصد درمانی به کار می‌رود.

 

۸. معادله‌ی موج

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

مفهوم: معادله‌ی موج یک معادله‌ی دیفرانسیلی است که رفتار امواج را توصیف می‌کند. برای نمونه می‌توان رفتار ارتعاشی یک رشته‌ی ویولن را مثال زد.

تاریخچه: “دالامبر” و برنولی اولین ریاضی‌دان‌هایی بودند که در قرن هجدهم این رابطه را با کمی تفاوت کشف کردند.

اهمیت: رفتار موجی، به رخدادهای صوتی هم تعمیم داده شد. از این رو معادله‌ی موجی می‌تواند رفتارهایی مثل زمین‌لرزه و امواج اقیانوس‌ها را توجیه کند.

کاربردهای مدرن: کمپانی‌های نفتی با تنظیم مواد منفجره، داده‌های حاصل از انقجار را از امواج صوتی استخراج می‌کنند تا ساختارهای زمین‌شناسی را پیش‌بینی کنند.

بیشتر بخوانید  فضیلت شب نیمه شعبان چیست؟

 

۹. تبدیل فوریه

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

مفهوم: توصیف الگوهای زمانی به عنوان تابعی از فرکانس.

تاریخچه: “جوزف فوریه” این معادله را کشف کرد و از طریق راه حل معروف خود آن را به شکل یک معادله‌ی دیفرانسیل بسط داد که جریان حرارتی و معادله‌ی موج را در بر می‌گرفت.

اهمیت: این معادله برای الگوهای پیچیده‌ی موجی نظیر موسیقی، گفتار یا تصاویر نیز قابل استفاده است. این معادله در تحلیل و آنالیز بسیاری از انواع سیگنال‌ها نیز کارآیی دارد.

کاربردهای مدرن: برای فشرده‌سازی اطلاعات تصاویر در قالب JPEG و کشف ساختارهای مولکولی از تبدیل فوریه استفاده می‌شود.

 

۱۰. معادلات ناویر-استوکس

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

مفهوم: معادلات ناویر استوکس، پایه و اساس روابط مربوط به حرکت سیالات را تشکیل می‌دهد. سمت چپ معادله میزان تغییرات سرعت سیال بر حسب زمان را نشان می‌دهد و سمت راست آن به نیروهایی که بر سیال وارد می‌شود، دلالت دارد.

تاریخچه: لئونارد اویلر اولین کسی بود که حرکت سیالات را مدل‌سازی کرد. یک مهندس فرانسوی به نام “کلود-لوئی ناویر” به همراه “جرج استوکس” که یک ریاضی‌دان ایرلندی بود این مدل‌سازی را به شکل امروزی خود درآوردند.

 

اهمیت: از آن‌جا که رایانه‌ها قدرت پردازش کافی برای حل تقریبی این معادلات را دارند، معادلات ناویر- استوکس جایگاه کارآمد و بااهمیتی در فیزیک پیدا کرده‌اند.از جمله‌ی این کاربردها می‌توان به ساخت وسایل نقلیه‌ی آئرودینامیکی اشاره کرد.

هر چند که رایانه‌های مدرن با شبیه سازی‌های تقریبی خود می‌توانند پاسخ مفید و قابل قبولی را در مهندسی ارائه کنند اما پیدا کردن یک راه حل ریاضی که پاسخ دقیق را به ما بدهد همچنان به شکل یک صورت مسئله‌ی باز باقی مانده است و پیدا کردن راه حل آن، جایزه‌‌ای معادل یک میلیون دلار را به همراه دارد!

کاربردهای مدرن: از این رابطه برای توسعه‌ی جت‌های مسافربری استفاده می‌شود.

 

۱۱. معادلات ماکسول

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

مفهوم: این معادلات بین پارامترهای الکتریکی و میدان‌های مغناطیسی ارتباط برقرار می‌کنند.

تاریخچه: “مایکل فارادی” از اولین افرادی بود که به ارتباط بین الکتریسیته و مغناطیس پرداخت و “جیمز ماکسول” این روابط را به شکل معادله بازگو کرد.معادلات ماکسول در مواردی چون الکترومغناطیس کلاسیک، قوانین حرکت نیوتن و مکانیک کلاسیک کاربرد دارند.

اهمیت: با درک امواج الکترومغناطیسی، می‌توان به مدرن‌ترین فناوری‌های مربوط به حوزه‌ی برق و الکترونیک دست پیدا کرد.

کاربردهای مدرن: رادار، تلویزیون و وسایل ارتباطی مدرن از جمله کارآیی‌های مدرن معادلات ماکسول محسوب می‌شوند.

 

۱۲. قانون دوم ترمودینامیک

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

مفهوم: در تمام فرآیندهای ترمودینامیکی با اتلاف انرژی و گرما مواجه هستیم.

تاریخچه: “سعدی کارنو” نخستین کسی بود که فرضیه‌ی “بازگشت ناپذیری فرآیندهای طبیعت” را مطرح کرد. پس ازآن ریاضی‌دانی به نام “لودویگ بولتزمن” این فرضیه را گسترش داد و “ویلیام تامسون” آن را به شکل رسمی‌ اعلام کرد.

اهمیت: قانون دوم ترمودینامیک از طریق مفهوم انتروپی، درک صحیحی از انرژی و جهان هستی القا می‌کند. در واقع، میزان بی‌نظمی یک سیستم توسط معیار انتروپی اندازه‌گیری می‌شود.اختلاف شرایط دمایی یکی از عواملی است که به افزایش بی‌نظمی دامن می‌زند. برای مثال، سیستم گرمی که در مجاورت یک سیستم سرد قرار گرفته است تمایل دارد که گرما را به صورت خود به خود از سیستم گرم به سیستم سرد منتقل کند تا هر دو سیستم به تعادل برسند.

کاربردهای مدرن: ترمودینامیک ابزاری برای درک بهتر شیمی محسوب می‌شود و فهم آن برای شناخت ساختمان یک نیروگاه یا موتور الکتریکی ضروری است.

 

۱۳. نظریه‌ی نسبیت انیشتین

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

مفهوم: انرژی و ماده، دو روی یک سکه هستند.

تاریخچه: پیدایش نظریه‌ی نسبیت انیشتین بر پایه‌ی آزمایش‌های “آلبرت مایکلسون” و “ادوارد مورلی” صورت گرفت. مایکلسون و مورلی در یافته‌های خود به این نتیجه رسیدند که حرکت نور از روش نیوتنی پیروی نمی‌کند و سرعت نور مستقل از سرعت منبع است.

انیشتین این دیدگاه را در مقالات معروف خود در سال ۱۹۰۵ به صورت نسبیت خاص و در سال ۱۹۱۵ به صورت نسبیت عام منتشر کرد.

در نسبیت خاص، گذر زمان برای همه‌ی افراد یکسان نیست و بستگی به میزان سرعت حرکت آن‌ها دارد.

در نسبیت عام، نیروی جاذبه در فضایی به شکل یک منحنی خمیده شکل فرض می‌شود که به گذر زمان وابسته است. این نکته اولین تغییر عمده‌ای است که نسبت به قانون نیوتن مشاهده می‌شود. فهم نسبیت عام برای درک بهتر منشاء، ساختار و سرنوشت نهایی جهان مادی ضروری است.

اهمیت: این معادله، تقریبا معروف‌ترین معادله‌ی تاریخ محسوب می‌شود که توانسته است نگرش ما را نسبت به ماده به طور کامل تغییر دهد.

کاربردهای مدرن: از این معادله برای مسیریابی GPS و ساخت سلاح‌های هسته‌ای استفاده می‌شود.

 

۱۴. معادله‌ی شرودینگر

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

مفهوم: معادله‌ی شرودینگر یکی از بنیادی‌ترین معادلات علم فیزیک به شمار می‌رود. در این مدل برای ماده، ماهیت موجی نسبت به ماهیت ذره‌ای ارجحیت دارد.

تاریخچه: “لویی-دوبروی ویکتور” در سال ۱۹۲۴ کشف کرد که ماده، ماهیتی دوگانه دارد. معادله‌ی شرودینگر در سال ۱۹۲۷ توسط “اروین شرودینگر” منتشر شد. این معادله سامانه‌ی حرکت ذرات اتمی و ریزاتمی را در طول گذر زمان توصیف می‌کند.

اهمیت: معادله‌ی شرودینگر منجر به وقوع یک انقلاب در مقیاس‌های کوچک فیزیکی شد.

مکانیک کوانتومی مدرن و نظریه‌ی نسبیت عام، از موفق‌ترین نظریه‌های علمی در طول تاریخ محسوب می‌شوند. تمام مشاهدات تجربی دنیای پیرامون ما با نتایج حاصل از این معادلات سازگاری کامل دارند.

کاربردهای مدرن: مکانیک کوانتومی در مدرن ترین فناوری‌ها مانند انرژی هسته‌ای، رایانه‌های ساخته شده از مواد نیمه رسانا، لیزرها و تمام پدیده‌های کوانتومی حضور پررنگی دارد.

 

۱۵. نظریه‌ی اطلاعات

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

مفهوم: در این نظریه، اطلاعات حاصل از یک کد که شامل داده‌ها و علائم احتمالی است، برآورد خواهد شد.

تاریخچه: پس از جنگ جهانی دوم، این نظریه توسط “کلود شانون” در آزمایشگاه معتبر Bell Labs مطرح شد.

اهمیت: شانون مفهوم انتروپی اطلاعات را به عنوان یک معیار برای میزان تردید در رسیدن به یک مفهوم تلقی کرد. با در نظر گرفتن این فرض، اطلاعات محتواهایی مانند یک کتاب، ارسال یک تصویر با فرمت JPEG بر روی اینترنت و یا هر مورد دیگری قابل اندازه‌گیری است. انتروپی شانون نشان می‌دهد که چگونه بدون از دست دادن محتوا، می‌توان آن را فشرده‌سازی کرد.

استفاده‌ی مدرن: نتابج حاصل از اندازه گیری‌های انتروپی شانون، منجر به شکل‌گیری مرکز اصلی شبکه‌های ارتباطی شد.

 

۱۶. الگوی لجستیک برای رشد جمعیت

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

مفهوم: این الگو نشان می‌دهد که رشد جمعیت یک گونه محدود به منابع حیاتی است. نکته‌ی مهمی که در مورد این تابع وجود دارد، این است که پاسخ‌های آن می‌تواند به آشوب منجر شود و پاسخ‌های بی نهایت به دست بیایند.

تاریخچه: در سال ۱۹۷۵ “رابرت می” نخستین فردی بود که این مدل را در ارتباط با رشد جمعیت معرفی کرد.

اهمیت: با توسعه‌ی فرضیه‌ی آشوب، دیدگاه ما نسبتا به این گونه مسائل کاملا تغییر پیدا کرد و باعث شد که در راه حل آن‌ها به صورت سیستم‌های طبیعی عمل شود.

تئوری آشوب برای خیلی از ما شناخته شده است و مثال کلاسیک آن را می‌توان وضعیت آب و هوا دانست. به این ترتیب که حرکت بال پروانه در یک قاره می‌تواند باعث بروز طوفان در قاره‌ی دیگر شود.

کاربردهای مدرن: از این الگو برای مدل کردن زلزله و شرایط آب و هوایی استفاده می‌شود.

 

۱۷. مدل بلک- شولز

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

مفهوم: قراردادها، مرسوم ترین ابزارهای مالی محسوب می‌شوند. از این رو با افزایش تقاضا برای این ابزار مالی، مسئله‌ی قیمت گذاری قراردادها جایگاه بسیار مهمی در اقتصاد دارد.

ارائه‌ی مدل بلک-شولز در سال ۱۹۷۳، معادلات دیفرانسیل جزئی را بیش از پیش در زمینه‌ی اقتصاد مورد توجه قرار داد. بنابراین برای تعیین قیمت این قراردادها نیاز به روشی ساده ودقیق برای حل این معادلات دیفرانسیل است.

تاریخچه: این معادله توسط “فیشر بلک” و ” میرن شولز” مطرح شد و توسط “رابرت مرتون” توسعه پیدا کرد. بعدها جایزه‌ی نوبل این کشف به هر سه نفر اهدا شد. هر چند که در زمان اهدای جایزه، دو سال از فوت فیشر بلک گذشته بود.

اهمیت: این مدل، هم اکنون توانسته است که بازار مشتقات چند تریلیون دلاری را برپا کند. البته اختلاف نظرهایی وجود دارد که استفاده از این معادله، باعث ایجاد بحران‌های مالی نیز شده است. در واقع این معادله، مفروضاتی دارد که در بازارهای مالی واقعی صادق نیستند.

کاربردهای مدرن: حتی بعد از وقوع بحران‌های مالی، باز هم از این معادله برای قیمت‌گذاری مشتقات استفاده می‌شود.

 

روند پیشرفت‌ فناوری با سرعتی بیشتر از همیشه ادامه دارد و وضعیت کنونی تحولات عظیمی در حوزه‌های حیاتی را به بشر نوید می‌دهد. در ادامه این بخش از اطلاعات علمی نگاهی داریم به اکشافاتی که آینده جهان را تغییر می دهد…

تمایل انسان به کشف ناشناخته‌ها همیشه و در سرتاسر جهان وجود دارد. اگرچه طبیعت و ماهیت جست‌وجو برای کشف‌های جدید در طول سالیان دستخوش تغییر شد، عشق به آن اکتشاف و یافتن دنیاهای جدید، با شدتی مانند گذشته ادامه دارد. برای انسان حوزه‌های مختلف کشفیات تفاوتی باهم ندارد.

 

گذر از مرزهای جغرافیایی، راهکارهای جدید اقتصادی، فرصت‌های جدید در فضای سایبری، زمین‌شناسی و اکتشافات فضا را همگی انسان دائما کشف و بررسی می‌کند.

بشر در مسیر پیداکردن ناشناخته‌ها، از تصور، ایده‌های جدید، نوآوری‌ها و اختراع‌های متعدد استفاده می‌کند تا مرزهای کنونی خود را در حوزه‌های فناوری و زمین‌شناسی و فضا (CGS) گسترش دهد.

 

تصور و خیال‌پردازی همواره نشان‌دهنده‌ی هوش انسانی بوده و هر ایده و نوآوری جدید به کنارزدن مرزهای اکتشاف کمک می‌کند.

فناوری که پایه‌های اساسی برای طراحی اکوسیستم انسانی را برای مرزهای موجود ایجاد می‌کند، در‌حال‌توسعه‌ی مرزهای کنونی است. اکنون، این سؤال ایجاد می‌شود که آن نیروی بنیادی در سال‌های پیش رو، ما را به کدام سمت هدایت خواهد کرد؟

بیشتر بخوانید  داستان کوتاه جستجوی شانس: داستان کوتاه آموزنده

آینده‌ی فناوری

از اینترنت تا برین‌نت (Brainnet)، خودروهای هوشمند تا خودروهای الکتریکی و پرنده، مهندسی زیستی تا اقتصاد زیستی، تولید مولکولی تا سیستم‌های خودتکثیر، چاپ سه‌بعدی تا تولید توزیع‌شده، اتوماسیون با مدیریت هوش مصنوعی تا هوش افزودنی

 

واقعیت مجازی تا واقعیت افزوده، رایانش عصبی تا رایانش کوانتومی، سلول‌های بنیادی تا داروهای بازسازی‌کننده، نانوماهواره‌ها تا ماهواره‌های کوچک، نقشه‌برداری مغزی و بسیاری از پدیده‌های جدید علمی، پیشرفت‌های چشمگیری در جهان رخ می‌دهد که مرزهای ما را فراتر از وضعیت کنونی CGS توسعه خواهد داد.

مرزهای کنونی علم و فناوری قطعا درنوردیده خواهند شد

پیشرفت بیشتر انسان از مرزهای کنونی CGS نیازمند پیشرفت‌های بیشتری در علم و فناوری خواهد بود. البته، اکنون نیز دستاوردهای مهمی در حوزه‌های مذکور به‌دست آمده است. تغییر شکل آینده در آن حوزه‌ها شروع شد و امروز می‌توانیم چشم‌اندازی کلی از تغییرات پیش‌ رو داشته باشیم.

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

گروه علمی Risk Group با ناتاشا ویتامور، استاد دانشگاه UAT، مدیر ارشد +Humanity، نویسنده‌ی The Transhumanist Reader و محقق ارشد Memory Project NV در Risk Roundup مصاحبه‌‌ای کرده است. در این مصاحبه، درباره‌ی تغییرات پیش‌ روی دنیای فناوری و تحولات حیاتی در زندگی بشر بحث شده است.

۱. مهندسی زیستی و اقتصاد زیستی

امروزه، انسان بیش از هر زمانی به تولید عناصر زنده با تعاریف و اهداف دلخواهش نزدیک است. مهندسی زیستی و فناوری‌های اصلاح ژن‌ها و پیشرفت‌های بیولوژی مصنوعی، این امکان را فراهم می‌کند انسان با استفاده از پایه‌های طبیعت اکوسیستم‌های زنده بسازد.

طراحی سلول و ارگانیزم نقشی حیاتی در درمان بیماری‌ها ایفا خواهد کرد

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

درنتیجه‌ی پیشرفت‌های مباحث علوم زیستی، دورازانتظار نخواهد بود که در سال‌های پیش رو، هرگونه سلول یا ارگانیزم یا نمونه‌های زیستی به‌راحتی طراحی و ساخته شود. این، فرایندی است که با استفاده از داده‌های فراوان کنونی از ژنومیک انسان‌ها و غیرانسان‌ها ممکن می‌شود. آن داده‌ها نه‌تنها به تولید بی‌شمار ماده‌ی شیمیایی و خام کمک می‌کند؛ بلکه در حل بسیاری از مسائل انسانی نیز مفید خواهد بود.

توانایی انسان در ایجاد و استفاده از ارگانیزم‌‌های زنده درکنار قابلیت برنامه‌نویسی آن‌ها در سطوح سلولی، قابلیت‌های تحولی دانش بشر را بهبود می‌بخشد. به‌هرحال، مشاهده‌ی پیشرفت‌ ظرفیت‌های مهندسی زیستی جذاب خواهد بود. این پیشرفت در مهم‌ترین حوزه، به بازنگری و بازطراحی روش‌های تولید مواد خام خواهد انجامید.

۲. تولید مولکولی و سیستم‌های خودتکثیر

نانوتکنولوژی و ابزارهای نانو به ظهور پدیده‌ای به‌نام تولید مولکولی انجامید که از فرایند‌های غیرزیستی برای تولید زیرساخت‌ها و دستگاه‌ها و سیستم‌ها در سطح مولکولی استفاده می‌کند. این قابلیت جدید فناورانه که سرعت رشد چشمگیری هم دارد

توانایی ساختارشکنی در بسیاری از حوزه‌های تولید انسانی را دارد. درنتیجه‌ی آن پیشرفت‌ها، ویژگی‌هایی همچون تولید با هزینه‌ی ارزان و سیستم‌های خودتکثیر و امکان کپی‌شدن طراحی‌های تولیدی، می‌توانند پیشرفت‌های اقتصادی بسیاری در جوامع مختلف ایجاد کنند.

 

نکته‌ی مهم درباره‌ی تولید مولکولی و افزایش ظرفیت آن، برعکس‌کردن فرایند کلی جهانی‌شدن است. درواقع با نهایی‌شدن آن پیشرفت‌ها، جوامعی که فناوری دراختیار دارند، به کشورهای دیگر نیازی نخواهند داشت. آن‌ها با استفاده از تولید مولکولی، خواهند توانست تمامی نیازهای خود را با هر حجم و ابعادی از ابتدا تولید کنند.

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

مولکول

۳. ساخت‌وتولید توزیع‌شده

چاپ سه‌بعدی و فناوری ساخت‌وتولید لایه‌ای، به‌سرعت درحال‌تغییر فرایندهای تولید هستند و آن تغییرات را نیز در لایه‌های بنیادین سرتاسر جهان ایجاد می‌کنند.

ساخت‌وتولید لایه‌ای به‌نوعی همان فناوری چاپ سه‌بعدی است که فرایند تولید را با اضافه‌کردن لایه‌های بی‌شمار یک قطعه و با طراحی دیجیتال انجام می‌دهد.

روندهای جدید ساخت‌وتولید شاید برخلاف جهانی‌شدن حرکت کنند

روندهای کنونی فناوری‌های پیشرفته‌ی ساخت‌وتولید، همچون تولید بافت‌ها و ارگان‌های زیستی انسانی یا خانه‌ها و خودروها و حتی هواپیماها، نشان می‌دهد چاپ سه‌بعدی یا نمونه‌های پیشرفته‌تر، یعنی ساخت‌وتولید لایه‌ای توزیع‌شده (Distributed Additive Manufacturing)، در مسیر ایجاد تحول اساسی هستند.

این، تحولی است که به‌صورت بنیادی زنجیره‌ی تأمین ساخت‌وتولید و نیز اقتصاد مرتبط با آن را در مقیاس جهانی دستخوش تغییر خواهد کرد.

 

در سال‌های پیش رو، با بازنگری و بازطراحی چاپ سه‌بعدی خودکار یا فرایندهای تولید لایه‌ای در فرایندهای ساخت‌وتولید، میلیون‌ها نفر در سرتاسر جهان خواهند توانست نیازهای روزمره‌ی خود را تولید و آن‌ها را معامله نیز کنند.

درنتیجه، معیشت و درآمد مردم بیشتر به فعالیت خودشان وابسته خواهد شد و شاید زمانی، تنها با یک کلیک بتوان حداکثر نیازهای روزانه را تأمین کرد. درنهایت، در پیشرفت‌های آتی نباید از نقش فناوری بلاک‌چین در تمرکززدایی از فناوری‌های تولید چشم‌پوشی کرد.

پرینت سه بعدی

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

۴. اتوماسیون دراختیار هوش مصنوعی

اتوماسیونی که هوش مصنوعی مدیریت می‌کند، در مسیر خودکارسازی فرایندهای جدید قرار دارد. درواقع، با استفاده از آن نوع اتوماسیون فرایندهایی خودکار می‌شوند که قبلا تصور خودکارسازی آن‌ها نیز وجود نداشت.

درباره‌ی فرایندهای اتوماسیون و ورود بیش‌ازپیش هوش مصنوعی به زندگی انسان می‌توان مثال‌های زیر را بیان کرد:

گوشی‌های هوشمند ذهن انسان‌ها را تقویت می‌کنند.
عینک‌‌های هوشمند بینایی را هوشمندتر می‌کنند.
ضربان‌‌سازها و گجت‌های سلامتی ضربان قلب افراد را تنظیم می‌کنند.
خودروهای خودران سیستم حمل‌ونقل را متحول می‌کنند.
شهرهای هوشمند نحوه‌ی زندگی مردم و نیز فرایندهای ارتباطی آن‌ها را متحول می‌کنند.
سلا‌ح‌های خودکار به‌همراه اگزواسکلتون‌ها و تراشه‌های RFID، جنگ‌افزارها و حتی سربازهای جدید را به صنعت معرفی می‌کنند.

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

شبکه های عصبی
۵. رایانش عصبی و فراتر از مرزهای تورینگ

پیشرفت‌هایی که در رایانش عصبی ایجاد می‌شوند، نه‌تنها به توسعه‌ی بیشتر هوش مصنوعی می‌انجامند؛ بلکه شاید هوش انسانی را هم تحت‌تأثیر قرار دهند.

آن فناوری‌ها روش‌های جدید ارتباط و یادگیری و حل‌مسئله را در موقعیت‌های گوناگون ارتباطی انسان با انسان و انسان با ماشین و ارتباطات دیگر بهبود می‌بخشند.
رایانش عصبی درک ما از هوشمندی انسان را نیز بهبود می‌بخشد

رایانش عصبی و تراشه‌های جدید که در آن حوزه تولید می‌شوند، به‌نوعی مرحله‌ی بعدی تکامل را نیز به دنیای سخت‌افزار می‌آورند.

آن تحول به بشر امکان می‌دهد هوشیاری ماشینی را بهبود دهد و در ادامه، مشکلات پیچیده‌ی رشد بیشتر انسان را حل کند. به‌هرحال، شاید بتوان آینده‌ای را تصور کرد که رایانش عصبی هوش انسانی را نیز به مرحله‌ای جدید ببرد.

 

۶. رایانش و کنترل کوانتومی

دستاوردهای جدید در فناوری کوانتوم پیامدهای مثبت فراوانی برای مردم به‌همراه خواهد داشت. رایانش سنّتی بیشتر بر مفاهیم دیجیتال استوار بود؛ درحالی‌که رایانش کوانتومی این امکان را فراهم می‌کند با تحلیل هرچه‌بیشتر مفاهیم کوانتوم، عناصر اساسی شکل‌دهنده‌ی جهان هستی را درک کنیم.

رایانش کوانتومی

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

نظریه‌ای که درباره‌ی مفاهیم کوانتومی بیان می‌شود و ذرات زیراتمی را در بیش از یک فاز در نظر می‌گیرد، به‌صورت بنیادی چشم‌انداز ما را به آینده‌ی علم تغییر خواهد داد. درواقع، بررسی و اثبات هرچه‌بهتر آن مفاهیم امکان پیشرفت‌های علمی را به‌صورت نمایی افزایش می‌دهد.

 

۷. نانوماهواره‌ها و اکتشاف فضا

در فرایندهای پیش روی اکتشاف فضا، نانوماهواره‌ها نقش مهمی ایفا می‌کنند. فناوری ماهواره‌ها از اولین نمونه‌هایی که در زمان جنگ سرد و تنها با هدف رکوردشکنی به فضا رفتند تا نانوماهواره‌هایی که امروزه فراتر از جوّ زمین قرار دارند، توسعه و تحول عظیمی تجربه کرده است. تحولات آن‌ها در لایه‌های بنیادی درک انسان از جهان هستی، تغییرات درخورتوجهی ایجاد می‌کند.

ماهواره‌های بسیار کوچک که به‌اصطلاح نانوماهواره شناخته می‌شوند، تلاش‌های انسان برای اکتشاف فضا را متحول کرده‌اند. آن‌ها همه‌ی توانایی‌های ماهواره‌های سنّتی را دارند؛

ولی آن فرایندها را با بازدهی و توجیه اقتصادی بیشتری انجام می‌دهند. دقت، توانایی راه‌اندازی و اجرا، دسترسی‌پذیری و قابلیت انطباق نانوماهواره‌ها، می‌تواند در مدیریت بهتر مسائل پیچیده‌ی سیاره‌ی ما نیز مفید باشد.

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

ماهواره

۸. اینترنت تا برین‌نت
شاید زمانی بتوان احساسات و خاطره‌ها را هم ازطریق اینترنت جابه‌جا کرد

در سال‌های پیش رو، به‌احتمال زیاد تحولات چشمگیری از اینترنت و وب کنونی به‌سمت برین‌نت را شاهد خواهیم بود. در دنیای جدید، تفکرات و احساسات و حتی خاطرات افراد نیز شاید ازطریق راه‌های ارتباطی رد‌وبدل شوند.

در‌حال‌حاضر، دانشمندان نیز توانسته‌اند نمونه‌های مختلفی از بارگذاری مغز انسان و غیرانسان را روی ربات‌ها آزمایش کنند.

به‌علاوه، برخی از انواع تفکرات انسانی نیز در سطوح آزمایشگاهی رمزگشایی شده است. به‌هرحال، شاید پیشرفت در آن حوزه‌ها بتواند ارتباط بین انسان و دیگر موجودات را نیز متحول کند.

 

۹. سلول‌های بنیادی و داروهای بازسازی‌کننده

پیشرفت‌های سال‌های اخیر حوزه‌ی سلول‌های بنیادی را متحول کردند و نوع جدیدی از درمان و دارو به‌نام داروهای بازسازی‌کننده را به‌همراه آوردند.

آن دستاورد احتمالا روشی انقلابی در طب خواهد بود که در درمان کامل و سریع زخم‌های متنوع کاربرد دارد. به‌علاوه، داروهای بازسازی‌کننده وعده‌ی روش‌های درمانی ارزان‌تر و مؤثرتر را نیز به مردم سراسر جهان می‌دهد.

تمامی روندهای جدید به‌کمک فناوری‌هایی همچون چاپ سه‌بعدی، پیشرفت‌های سریع‌تری را هم تجربه خواهند کرد.

 

معادلاتی که دنیا را تغییر داد + فرمول و تصاویر

 

رنگ آمیزی سلول‌های بنیادی

۱۰. نقشه‌برداری و بارگذاری مغزی

پیشرفت‌ها در فناوری نقشه‌برداری مغزی این امکان را فراهم می‌کند که زیست‌شناسی انسانی تاحدممکن بازطراحی شود و حتی بسیاری از بیماری‌ها یا شاید زمانی روندهای پیرشدن انسان نیز از بین بروند.

به‌هرحال، ازآنجاکه امروز دانشمندان درک عمیقی از ساختارهای مغزی پیدا کرده‌اند، شاید بتوان در آینده‌ی نزدیک، منتظر رسیدن انسان به ظرفیت نهایی هوش نیز بود.

درنهایت، باید به یاد بیاوریم که امروز، بهترین زمان برای رشد ایده‌ها، طرح‌ریزی‌ها و موارد دیگر در حوزه‌ی علوم است.

در دوران کنونی، فرایندهای انقلابی فناوری، فرصت‌های بی‌شماری را در اختیار انسان قرار می‌دهند تا مرزهای کنونی زندگی خود را بیش‌ازپیش توسعه دهد.

 

عکس های خفن از مهم ترین اکتشافات علمی ۲۰۱۲

شگفت انگیز ترین اکتشاف سال ۲۰۱۲ + عکس

دانستنی های کامل درباره کره مریخ








لینک خبر

برروی تصویر کلیک کنید تا اپلیکیشن برای شما دانلود شود
نمایش بیشتر

علی اکبر

سلام من علی اکبر از شهر سیراف هستم،و این سایت رو برای شهرم که در فضای مجازی به نمایش در بیاد ساختم.امیدوارم از سایتم که همه نمونه مطالب درش هست خوشتون امده باشه و راضی باشید و میخوام که با نظرهاتون منو یاری کنید.برای یافتن مروارید دریاها را جستجو مکن شاید در گریبان خودت باشد.

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

دکمه بازگشت به بالا
بستن