هل حانت نهاية قانون مور؟ معالج باكسل الياباني يجيب

طور مجموعة من الباحثين في اليابان نوعًا جديدًا من المعالجات يُعرف باسم «باكسل-PAXEL» ، وهو جهاز يمكنه أن يتجاوز قانون مور «Moore’s Law» ويزيد من سرعة وكفاءة الحوسبة.

يتم وضع  معالج باكسل «PAXEL» ، والذي يمثل مسرع الفوتونات ، في الواجهة الأمامية لجهاز كمبيوتر رقمي ويتم تحسينه لأداء وظائف محددة ولكن مع استهلاك أقل للطاقة مما هو مطلوب للأجهزة الإلكترونية بالكامل.
ترانزستورات تأثير المجال لأكسيد المعدن شبه الموصل أو ما تعرف اختصارًا ب «MOSFET» تمثل الأساس لمعظم الدوائر الإلكترونية المتكاملة، لكنها محدودة بموجب قانون مور، والذي ينص على أن “عدد الترانزستورات في كل إنش مربع من شريحة المعالج سيتضاعف مرتين سنويًا”. ولكن هناك حدًا كامنًا لهذا، وذلك بناءً على الطريقة التي يرتبط بها حجم رقائق المعالجات الدقيقة بالطبيعة الميكانيكية الكمومية للإلكترونات. بالإمكان التغلب جزئيًا على مشكلة قانون مور من خلال استخدام المعالجة المتوازية «Parallel Processing»، حيث تقوم العديد من المعالجات بإجراء حسابات بطريقة متزامنة. ولكن هذه الطريقة لا تعمل مع كل تطبيق.

نظرية عمل تقنيات النانو الضوئية

في ورقة بحثية تم نشرها في «APL Photonics-AIP Publishing»، درس الباحثون طريقة أخرى لاستخدام الضوء في نقل البيانات في الدوائر المتكاملة، حيث أن الفوتونات لا تخضع لقانون مور. وبدلًا من استخدام الدوائر الإلكترونية المتكاملة، ينطوي التطوير الجديد الآن على الدوائر المتكاملة الضوئية (PICs). يعمل مسرع «PAXEL» على هذا النهج ويستخدم تقنيات النانو الضوئية الموفرة للطاقة، والتي هي عبارة عن دوائر ضوئية متكاملة متناهية في الصغر.

تعمل تقنيات النانو الضوئية -مثل تلك المستخدمة في «PAXEL» -، بسرعة الضوء ويمكنها إجراء عمليات حسابية بطريقة تماثلية، بحيث يتم تمثيل البيانات حسب مستويات شدة الضوء. ثم يتم إجراء عمليات الضرب أو الجمع للبيانات الرقمية عن طريق تغيير شدة الضوء. قام الباحثون بتطوير معماريات مختلفة ل “باكسل ” لمجموعة متنوعة من التطبيقات بما في ذلك الشبكات العصبية الاصطناعية، والحوسبة التخزينية ومنطق بوابة المرور، وتقنيات اتخاذ القرار، والاستشعار المضغوط.

تطبيقات معالج باكسل الياباني

أحد تطبيقات معالج باكسل الياباني المثيرة للاهتمام بشكل خاص هو ما يسمى «بالحوسبة الضبابية-fog computing». وهذه تشبه «الحوسبة السحابية -cloud computing» ولكنها تستخدم واحد أو أكثر من الأجهزة القريبة من المستخدم «خوادم-Servers» لإتمام كمية كبيرة من التخزين -عوضًا عن تخزينها تخزينًا أساسيًا في مراكز البيانات السحابية -. ويمكن لمعالج «PAXEL» المدمج ضمن جهاز لوحي أو أي جهاز محمول باليد اكتشاف الإشارات ونقل المعلومات من خلال خوادم لاسلكية 5G إلى خوادم حوسبة الضباب لتحليل البيانات.

المتوقع أن يتم تطبيق هذه التكنولوجيا الجديدة في مجموعة واسعة من المجالات بما في ذلك اختبار الرعاية الطبية والطب البيطري، والتشخيص، واختبار الأدوية والمواد الغذائية، والدفاع البيولوجي. وبما أن الكثير من أجهزتنا المنزلية والتجارية متصلة عبر شبكة الإنترنت، فستكون هنالك حوجة لقدرة حوسبة أفضل، بما في ذلك نقل البيانات بكفاءة عالية. ومن المتوقع أن تساعد التقنيات المشابهة ل «PAXEL» في تلبية هذه الاحتياجات.

المصادر:

Science Daily

PhysOrg

اكتشاف نموذج رياضي جديد يُفسِّر تأثير مارانجوني « Marangoni Effect»

هل سبق لك أن شاهدت تلك الدوامات المتلونة كقوس قزح على فقاعات الصابون؟ ما التفسير الفيزيائي لهذه الظاهرة الغريبة؟ تلك الدوامات هي ظاهرة بصرية ناتجة عن تأثير مارانجوني « Marangoni Effect» .

تأثير مارانجوني هو ظاهرة انتقال الحرارة والكتلة إلى المناطق ذات التوتر السطحي العالي داخل السائل. التوتر السطحي هو خاصية للسائل يتسبب في جذب الجزء السطحي من السائل إلى سطح آخر، مثل قطرة الزئبق الموجودة على شكل كرة متماسكة في مقياس درجة الحرارة.يُعد تأثير مارانجوني مسؤولًا عن العديد من الظواهر التي ترتبط بالتوتر السطحي، لعل أبرزها ظاهرة تشكًُل دموع النبيذ وهي عبارة عن حلقة مكونة من سائل شفاف بالقرب من الحافة العلوية الداخلية لكأس النبيذ تتكون فيها باستمرار قطراتٌ -كالدموع-، تسقط مرة أخرى إلى إلى أسفل كأس النبيذ ويرجع هذا التأثير إلى حقيقة أن الكحول يحتوي على توتر سطحي أقل من الماء وقابلية تبخر أعلى من الماء.سُميت هذه الظاهرة باسم الفيزيائي الإيطالي «كارلو مارانجوني -Carlo Marangoni» الذي درس هذه الظاهرة لأول مرة في القرن التاسع عشر.

ومن التجارب ذات السلوك الغريب أيضًا، عند إدخال شوائب غير قابلة للذوبان على سطح حاوية مَمْلُوءَة بالماء ومعرَّضة لتأثير مارانجوني، فإن تلك الشوائب يتم سحبها على الفور إلى جانب حاوية الماء على شكل تدفقات. وهذا بدوره يخلق تدرج في التوتر السطحي مما يجعل السطح مرنًا. هذه التدفقات من الناحية النظرية مفهومة لكنها لا تزال غير متوافقة تمامًا مع الملاحظات التجريبية لتأثير مارانجوني. في دراسة جديدة نشرت في مجلة «EPJE»، اكتشف الباحث «توماس بيكل -Thomas Bickel» من جامعة “بوردو” في فرنسا قوانين رياضية جديدة تحكم خصائص تدفقات مارانجوني.

تطبيقات تأثير مارانجوني

يُستَفادُ من تأثير مارانجوني في العديد من التطبيقات، على سبيل المثال في اللحام وصناعة الكمبيوتر حيث يستخدم في في سياق تجفيف رقائق السيليكون أثناء تصنيع الدوائر المتكاملة. وجد “بيكل” أنه في حالة استخدام مياه أكثر عمقًا، فإن المنطقة التي يتم فيها إزالة الشوائب تتناقص في الحجم مع زيادة مرونة السطح. خارج هذه المنطقة، يتم إلغاء تدفقات مارانجوني بواسطة التدفقات المضادة الناتجة عن الشوائب، مما يعني أن المائع يصبح ثابتًا. ويمكن أن تختفي المنطقة إذا كانت مرونة السطح كبيرة للغاية، وفي هذه الحالة يصبح تركيز الشوائب على الواجهة ثابتًا. علاوةً على ذلك، تصبح حدود المنطقة غير واضحة في المياه الضحلة. اكتشف “بيكل” هذه الآليات من خلال الاشتقاقات الرياضية، بدءًا من الخصائص المعروفة لتدفقات مارانجوني. ثم قام بدمج متغيرات إضافية مثل عمق الماء وتركيز الشوائب، وحسب تأثيرها على النظام العام. أظهرت أبحاث بيكل أنه حتى في تجارب الفيزياء القديمة والمدروسة جيدًا، لا يزال التحليل الرياضي يكشف عن عمليات جديدة.

المصادر:

Science Daily

NASA

يمكنك مشاهدة هذه الظاهرة من خلال هذا الفيديو:

« اسمي تابيثا وقد نشأت وتربيت في كينيا في إحدى قراها، ولطالما راعني مشهد جذب صديقاتي الفتيات لإجراء عملية غريبة لم أكن أعرف ما هي، وما الداعي الصحى لها؛ فجميع صديقاتي كانوا على أفضل حال يوم العملية، بل تغير حالهن فيما بعد فغابت الابتسامة عنهن لفترة ليست بقليلة، وارتسمت على وجوههن ملامح التعرض لصدمة أو مفاجأة ليست بلطيفة على الإطلاق. وظل الوضع هكذا حتى أصبحت أنا الوحيدة في عمر السادسة عشر التي لم تتعرض لذلك السيناريو القبيح حتى الآن ويرجع الفضل في ذلك لأبي وأمي الذين رفضوا التعرض لتلك القصة السيئة » تلك كانت قصة فتاة من ضمن أكثر من أربع مليون فتاة معرضة لعملية ختان الإناث. فاليوم 6 فبراير هو اليوم العالمي لمكافحة عملية ختان الإناث، حيث أعلنت فيه كلا من الأمم المتحدة للسكان، اليونيسيف، منظمة الصحة العالمية: وقوفهم احتراماً ومساندةً لتابيثا و أبويها، وغيرهم ممن يرفضون تشويه الأعضاء التناسلية للإناث ويحترمون حقوقهن. وبتلك المناسبة نود أن نجيب معاً على ذلك السؤال: لماذا يعتبر ختان الإناث جريمة إنسانية؟

ما هو الختان وما هي أنواعه؟

يتضمن الختان إزالة جزء من الجهاز التناسلي الخارجي للأنثى لأسباب غير طبية ويتمضن أربع أنواع:

1. «إزالة البظر- clitoridectomy»: يتم إزالة «البظر- clitoris» الذي يعد الجزء الأكثر حساسية في الجهاز التناسلي الخارجي.
2. «الاستئصال- excision»: يتم أزالة البظر إلى جانب «الشفرين الصغيرين- labia minora» وبعض الأحيان يتم إزالة «الشفرين الكبيرين- Labia majora» أيضاً.
3. «الختان الفرعوني»: قد يتضمن الاسئصال المعتاد إلى جانب تخييط جزء من «المهبل – vagina» حتى يمنع المرأة من الدخول بأي علاقة!!
4. النوع الرابع :هو كل ما يتضمن تشويه للجهاز التناسلي الأنثوي بغير أساس علمي أو طبي إلى جانب الختان.

المخاطر الصحية للختان :

تتعدد المخاطر الصحية وتختلف تبع الظروف التي تجرى بها العملية التي غالبا ما تفتقر لمبادئ النظافة ومكافحة العدوي وكثيراً ما تفتقر لخبرة الطبيب. وتنقسم تلك المخاطر إلى :

1. مخاطر قصيرة المدى: تتضمن الألم الشديد حيث تعتبر تلك المنطقة غنية جداً بالأعصاب وحساسة جدا لذا تعتبر العملية مؤلمة جدا. نزيف شديد إذا تم جرح «الشريان البظري- clitoral artery». الإصابة بالعدوى نتيجة استخدام أدوات غير نظيفة، أو تم استخدامها في عمليات مماثلة مسببةً الإصابة بأنواع مختلفة من البكتيريا والفيروسات قد تصل للإيدز. مشاكل في التبول نتيجة الألم المفرط أو عدم قدرة الجرح على الالتئام. الموت في حالة النزيف المفرط أو الإصابة بعدوى مميتة؛ وبالفعل تم الإعلان عن وفاة أكثر من حالة فيما مضى.
2. مخاطر طويلة المدى: تتضمن استمرار الألم نتيجة لاستمرارية تعرض نهايات الأعصاب بالبيئة الخارجية. العدوى المزمنة في قناة مجرى البول، الحوض، أو الجهاز التناسلي. عدم انتظام في الدورة الشهرية. مشاكل عقلية ونفسية حيث تعاني الفتيات من أزمة اضطراب ما بعد الصدمة الأمر الذي قد يؤدي للاكتئاب والقلق. وكذلك أظهرت بعض الدراسات ارتباط ختان الإناث بمشاكل أثناء الولادة مثل وفاة الجنين أو الحاجة لإنعاشه وذلك نتيجة التشوهات التي يحدثها بعض أنواع الختان مثل تضييق فتحة «المهبل – Vagina» وغيرها التي قد تؤثر على الطفل أثناء الولادة.

تأثير الختان الجنسي على الزوجين :

يعتقد داعمي الختان أنه يقلل من رغبة الأنثى في الدخول في علاقات جنسية مؤقتة وبذلك يحافظ عليها عذراء، وهو أمر بالغ الأهمية في المجتمعات العربية، والإفريقية، وبعض الدول الآسيوية. لكن حقيقة الأمر أن تشويه الجزء الخارجي من الجهاز التناسلي الأنثوي لا يقلل فقط من الرغبة الجنسية للأنثى -باعتبار أن الرغبة الجنسية هي خليط من إثارة الأجهزة التناسلية وأجزاء معينة في المخ – بل إنه يعد كارثة حقيقية أثناء العلاقة الجنسية بين الزوجين حيث تقل استجابة الأنثى الأمر الذي يعود بالسلب على الرجل مسبباً له الضيق أو الكآبة، وكذلك قدرة «المهبل – vagina» على إفراز الكمية المناسبة من المخاط لغرض تقليل الاحتكاك مما يزيد من صعوبة العلاقة. و بعض أنواع الختان وتحديدا «الختان الفرعوني- infibulation» تتضمن تضييق المهبل عن طريق الخياطة إلى جانب القطع المعتاد، تلك العملية إلى جانب كونها مؤلمة ومهينة جدا فهي أيضاً تستغرق عامين حتى تكون الأنثى قادرة على الدخول في علاقة جنسية تحمل فيها بشكل طبيعي فإذا كانت متزوجة في ذلك الوقت سيؤدي ذلك إلى طلاقها في نسبة كبيرة من المجتمعات التي تختصر قيمة الأنثى على قدرتها الإنجابية. قد يكون الداعمين لعملية ختان الإناث محقون فى ارتباط الختان بقلة الرغبة الجنسية لدي المرأة وقلة نسبة دخولها في علاقات مقارنة بغيرهم حيث تدعم بعض الدراسات تلك الافتراضية. لكن في الوقت ذاته تتعرض لمشاكل أكبر قد تصل للعقم. وكذلك يحرم الزوجين من حقهما في علاقة طبيعية.

ما مدى سوء الأمر عالمياً؟

تظهر الإحصائيات أن أكثر من 200 مليون أنثى على قيد الحياة تعرضت لمثل تلك الانتهاكات، تزداد النسبة بشكل ضخم في الدول العربية ودول شمال إفريقيا مثل مصر والسودان، أمريكا اللاتينية، أوروبا الشرقية وغيرهم. وتقول بعض الدراسات أنه إن لم يتم كبح تلك الانتهاكات فستتعرض أكثر من 68 مليون بنت بين عامي 2015 و2030  منهم 4.6 ميلون خلال عام 2020 فقط.

رد الفعل العالمي :

تعتبر معظم دول العالم ختان الإناث جريمة إنسانية وشكل من أشكال العنصرية والعنف ضد المرأة وتقليلاً من شأنها باعتبارها كائن أقل شأناً لابد من تقييده حتى لا يخل بتقاليد المجتمع ويضر بشرفه. وقد نادت الكثير من المنظمات الحقوقية بحظر تلك العملية من بينهم منظمة حقوق الإنسان التي تنادي الأطباء بعدم إجراء مثل تلك العمليات.

وكذلك تم سن قوانين في كثير من الدول من بينهم مصر تنص على تجريم ذلك الأمر، من منطلق اعتبار ختان الإناث جريمة إنسانية .

والآن علينا أن نتكاتف إلى جانب الأجيال الصاعدة وتوعيتهم بمخاطر الختان كجريمة إنسانية فيجب على منظمات المجتمع المدني والحكومات أن تقف جنباً إلى جنب مع الشباب لمحو تلك الظاهرة بشكل كامل ونهائي.

مصادر :

WHO

WHO

Science direct

Psychology today 

UNFPA

Medical news

واحدة من كل 16 امرأة أمريكية أجبرت على ممارسة الجنس للمرة الأولى

خلصت دراسة استقصائية أجرتها مراكز الولايات المتحدة لمكافحة الأمراض-US Centers For Disease Control إلى أن أول تجربة جنسية لكثير من النساء كانت بفعل الإكراه، حيث أن واحدة من كل 16 امرأة في الولايات المتحدة أُجبِرت على خوض أول تجربة جنسية لها، سواء بفعل جسدي أو بواسطة أنواع أخرى من الضغط.

وأتت هذه النتائج من تحليل دراسة استقصائية وطنية للصحة والحياة الأسرية أجرتها مراكز الولايات المتحدة لمكافحة الأمراض والوقاية منها. وقامت لورا هوكس-Laura Hawks من كلية الطب بهارفارد وزملاؤها بتحليل الردود الواردة من 13000 امرأة تتراوح أعمارهن بين 18 و 44 سنة أجبن على الاستقصاء في السنوات الثماني الماضية. وكانت النتيجة أن حوالي 6.5 في المائة قالوا أن تجربتهم الأولى في ممارسة الجنس المهبلي مع رجل لم تكن طواعية. واستخدم الباحثون مصطلح “قسري” للدلالة على الذين أجابوا بعبارة “غير طوعي”.

حوالي 7 في المائة من النساء اللاتي شملهن الاستقصاء قلن إن أول تجربة جنسية لهن كانت لاإرادية، حيث حدثت في سن الـ 15 كمعدل متوسط بالنسبة للنساء، و 27 سنة في السن المتوسط للرجال، أي أن الرجال يكبرنهن بسنوات عديدة في المجمل.

وعلقت لورا هوكس عن هذه النتيجة: «تنتابك تلقائيا صورة عن اختلال كبير في القوى».

نصف هؤلاء النساء اللاتي أجبن بأن تجربتهن الجنسية الأولى كانت بالإكراه، قلن أنهن احتجزن أيضا، أما ما يزيد قليلا على نصفهن فقلن أنهن تعرضن لضغوط لفظية كتهديدهن بانتهاء العلاقة ما لم يقبلن ممارسة الجنس، والخمس منهن حصلن على الكحول أو المخدرات.

تقول الكاتبة الرئيسية، الدكتورة لورا هوكس: “إن أي لقاء جنسي (مع الإيلاج) ضد إرادة شخص ما فهو اغتصاب. وإذا تم الضغط لفظيا على شخص ما لممارسة الجنس، فإن ذلك لا يقل عن الاغتصاب.”

وكان الفرق في السن بالنسبة لمن مارسوا الجنس لأول مرة طوعا، حيث أن متوسط العمر هو 17 عاما في صفوف النساء و21 عام كمعدل متوسط للشريك الذكر.

تضيف قائدة الدراسة لورا هوكس: “إن التعرض للاغتصاب في أول لقاء جنسي يشكل خسارة للإستقلالية فيما يتعلق بالحياة الجنسية للشخص. وليس من الغريب أن يؤدي الأمر إلى مشاكل صحية عقلية وجسدية لاحقة، نظراً للدراسات الأخرى عن الآثار الدائمة للصدمات.”

وقد وجدت دراسات أخرى أن التأثيرات طويلة الأمد للاعتداء الجنسي قد تشمل العزلة الإجتماعية، الإحساس بالعجز، الوصمة (الرفض الاجتماعي)، سوء الصورة عن الذات والسلوك المحفوف بالمخاطر. جميع هذه التأثيرات تزيد من مخاطر الإكتئاب وغيره من مشاكل الصحة العقلية.

كما وجدت البحوث التي نشرت في العام الماضي أيضا أن الصحة النفسية والبدنية أسوأ بين النساء اللاتي كان أول اتصال جنسي لهن غير إرادي.

المصادر: 1. هنا 2. هنا 

اقرأ أيضا: الإساءة إلى الأطفال يزيد خطورة إصابتهم بالفصام بنسبة 400%

ينطلق الإنسان يكشتف، يخترع، يطور، ويصنع. متمتعاً بنواتج تلك العملية حتى يلاحظ فيما بعد بوجود عواقب لم تكن في الحسبان. يُعتبر التلوث من أخطر تلك العواقب منذ القرن الماضي؛ فبالإضافة إلى تأثيراته الصحية المعروفة والخطيرة أصبح هناك قلق حول تأثيره على استمرارية الجنس البشري نفسه بوجود علاقة بين تلوث الهواء وكلاً من نسبة الذكور والخصوبة على مستوى العالم. وأصبح لابد من التعرف على تفاصيل تلك الادعاءات ومدى صحتها؛ لكن قبل ذلك يتطلب الأمر فهم واضح لماهية تلوث الهواء وما يتضمنه من مواد مختلفة.

ما هو تلوث الهواء؟

خليط من مواد غازية، صلبة، وحتى سائلة بنسب أكبر من الطبيعية مؤديةً لمشاكل بيئية وصحية. وينقسم التلوث الهوائي طبقاً لمكان التعرض له إلى نوعين أساسين وهما:

1. «التلوث الخارجي- outdoor air pollution»: هو الذي نتعرض له خارج المنازل والبيوت. كنتائج حرق البترول والفحم وغيرهم. وكذلك الغازات الضارة مثل ثانى أكسيد النيتروجين، ثانى أكسيد الكبريت. والأوزون الأرضي المختلف عن أوزون الطبقات الجوية العليا كما سنعرف معاً فيما بعد.
2. «التلوث الداخلي-indoor air pollution »: هو الذي نتعرض له داخل المباني والبيوت. مثل الغازات: أول أكسيد الكربون، رادون. نواتج بعض الأجهزة الكهربية مثل الفورمالدهيد، الرصاص وغيرهم بالإضافة إلى التدخين. كما أن التلوث الخارجي ممكن أن يتسرب لداخل المباني عن طريق النوافذ وفتحات التهوية وما إلى ذلك.

يتضمن التلوث الهوائي العديد من المواد ولكن لطالما حذرت منظمة الصحة العالمية «WHO» من أربع مواد على وجه التحديد نظراً لارتباطهم بمشاكل صحية عديدة خاصة في الجهاز التنفسي قد تصل لسرطان الرئة. وهم:

1. «المواد الدقيقة – particulate matter »:  تعتبر الجانب الأسوأ من تلوث الهواء، والأخطر تأثيراً على صحة الإنسان. وهي عبارة عن خليط من مواد صلبة وسائلة من مصادر مختلفة. يتراوح قطرها من 10 ميكرون أو أقل «pm10» إلى 2.5 ميكرون فما أقل «pm 2.5». كلما صغر حجم تلك المواد كلما كانت أسوأ.. لماذا؟! لأنه بصغر الحجم تكتسب قدرة أكبر على النفاذية خلال جسم الإنسان فتقتحم الرئتين، وتصل حتى الدورة الدموية فلا يقتصر تأثيرها على الجهاز التنفسي فقط، ولكن تؤثر أيضا على القلب والجهاز الدوري، والأسوأ من ذلك أنها تشارك في تطور سرطان الرئة. وتكشف الأبحاث عن وجود علاقة بين زيادة نسبة الوفيات وزيادة التعرض لتلك المواد.
2. «الأوزون- Ozone»: كما ذكرنا سابقا فإنه مختلف عن الموجود في طبقات الغلاف الجوي العليا الذي يحمينا من الأشعة الضارة؛ فذلك النوع يتكون نتجية تفاعل ضوئي لبعض المواد مع ضوء الشمس مثل أكسيد النيتروجين، والمركبات العضوية المتطايرة وغيرهم تلك المواد ناتجة من المصانع، السيارات. وبذلك يتزايد نسبة تكوين الأوزون في الأيام الحارة. ويعتبر الأوزون مؤثر قوي على الرئتين ويسبب الحساسية، والأزمة الصدرية، والأمراض التنفسية.
3. ثاني أكسيد النيتروجين: يظهر كناتج لعمليات التسخين وإنتاج الطاقة، بالإضافة لمحركات السيارات والسفن. يرتبط التعرض لثاني أكسيد النيتروجين بأعراض التهاب الشعب الهوائية في الأطفال المصابين بالأزمة. وأيضا يؤثر على نمو الرئتين وتطورها.
4. ثانى أكسيد الكبريت : ينتج بشكل أساسي من حرق الوقود الحفري، وصهر المعادن، وأيضاً للمحركات يد في إنتاجه. يعتبر ثاني أكسيد الكبريت سبب أساسي لزيادة أعراض الأزمة وزيادة نسب العدوى فى الجهاز التنفسي، وله دور في أمراض القلب. كما أنه عندما يختلط بمياه الأمطار يسبب المطر الحمضي الذى يسبب إزالة الغابات.

بعد أن اتضحت الصورة العامة حول تلوث الهواء حان وقت الشروع في إجابة السؤال : هل هناك علاقة بين تلوث الهواء ونسبة الذكور والخصوبة؟

تلوث الهواء ونسبة الذكور :

منذ فترة شغل بال الباحثين فكرة غريبة: وهي العلاقة بين تلوث الهواء ونسبة الذكور، فأنطلقت بعض الأبحاث المعدودة تبحث عن علاقة بين تغير نسبة المواليد مع زيادة نسبة بعض الملوثات. حتى عام 2018 نشرت «المجلة الأمريكية لصحة الرجل- American journal of men’s Health » ورقة بحثية بعنوان «تلوث الهواء و النسبة بين نوعي الحيوانات المنوية» كان ذلك البحث هو الأول من نوعه فهو لم يبحث فى نسبة المواليد إنما ذهب لمصدر تحديد الجنس ذاته وهو نوع الحيوان المنوي إذا كان حاملا للكروموسوم X -الجنين أنثى- أو Y -الجنين ذكر -.

تضمنت تلك الدراسة 195 رجل من بين عامي 2008 و 2011 تم جمع بعض المعلومات عنهم مثل العمر، والحالة الاجتماعية، التدخين، مكان السكن، وتم الحصول على عينات من البول، اللعاب، وبالطبع السائل المنوي. تم فحص السائل المنوي بتقنيات ميكروسكوبية خاصة لتحديد نوع الحيوان المنوي X أم Y. و حساب نسبة الملوثات التي تعرض لها المشاركين خلال 90 يوم قبل الحصول على العينات… لماذا 90 يوم تحديداً؟ لأن عملية تصنيع الحيوانات المنوية تستغرق من 64 إلى 74 يوم؛ فتسعين يوماً ستكون فترة كافية حتى تتعرض فيها تلك الدورة إلى الملوثات. تم تحديد نسبة الملوثات اعتماداً على مكان سكن المشاركين -من ضمن البيانات التي تم تحصيلها – واستناداً إلى قاعدة بيانات الهواء الأوروبية المسجل عليها تغيرات المناخ ونسب الملوثات المختلفة في الأماكن المختلفة.

وبعد تحليل البيانات المحصلة جائت النتائج بوجود ترابط عكسي بين زيادة نسبة بعض الملوثات وتحديدا «المواد الدقيقة – particulate matter» بنوعيها، وقلة الحيوانات المنوية الحاملة للكروموسوم Y. لتضيف تلك الورقة البحثية شكوكاً إلى شكوكٍ سابقة بوجود ترابط عكسي بين التلوث الهوائي ونسبة المواليد الذكور. أتفقت تلك الورقة البحثية مع بحث مماثل تم في ساو باولو حول العلاقة بين النسبة بين جنسي المواليد والتلوث الهوائي التي كان من نتائجها أيضاً وجود ترابط عكسي بين المواد الدقيقة الملوثة «pm» وتراجع نسب المواليد الذكور، و اتفق مع كلاهما بحثان في تايوان وسكوتلاند، ولكن اختلف عن كل ما سبق بحثان آخران في تايوان وسكوتلاند أيضاً حيث أكدا عدم وجود دليل علمي مقنع أو نسب كافية تدعم ذلك الترابط المزعوم.

و لنكون أكثر وضوحاً ؛ تلك الأبحاث كانت تدور حول الأرقام والنسب، لم يكن بينهم بحث قوي حول تفسير كيفية حدوث ذلك، إلا أن هناك بعض الاقتراحات أن تلك الملوثات كانت تؤثر على دورة إنتاج الحيوانات المنوية مغيرة النسبة بين X و Y لصالح X. وبذلك خطونا خطوة تشوبها بعض الشكوك حول تأكيد خطر الملوثات الهوائية على مستقبل عدد المواليد الذكور. وهكذا تم الإجابة على الشق الأول من سؤال هل توجد علاقة بين تلوث الهواء وكلاً من نسبة الذكور وخصوبتهم؟

تلوث الهواء وخصوبة الذكور :

انطلقت ادعاءات قوية عن وجود ترابط بين التلوث الهواء وانخفاض نسبة الخصوبة لدى الذكور، تلك الادعاءات مدعومة ببعض الأبحاث القديمة التي تتصف بكثير من العيوب مثل عدم دقة الأجهزة المستخدمة حينها. ولكن ما جذب الانتباه حقاً؛ هو خفض منظمة الصحة العالمية القيم الطبيعية التي تقيس القدرة الإنتاجية لدى السائل المنوي أو الحيوانات المنوية على وجه التحديد . وكان ذلك الخفض مقروناً بزيادة نسبة ملوثات الهواء. لذلك انطلق الباحثون في ذلك المجال من كل حدبٍ وصوب وتم جمع نتائج 22 دراسة تقريباً من حول العالم حيال ذلك الأمر ونشر ورقة بحثية طويلة بالنتائج في جورنال «Reproductive biology and endocrinology».

اتفقت أغلب الدراسات في كيفية حساب التعرض الملوثات حيث تم جمع البيانات من قواعد البيانات الخاصة بتلوث الهواء خلال التسعين يوم قبل جمع عينات السائل المنوي. أمثلة على تلك النتائج:

1. وجدت بعض الأبحاث في جمهورية التشيك أن زيادة نسبة التعرض لملوثات الهواء يتناسب عكسياً مع نسبة الحيوانات المنوية القادرة على الحركة، وذات الشكل الطبيعي. ولكن أظهرت دراسة أخرى تمت فيما بعد عدم وجود ذلك الترابط؛ لنخرج بافتراض أن اختلاف النتائج نابع من اختلاف التعرض للملوثات.
2. في إطار دراسة في لوس أنجلوس حول الأوزون الأرضي أظهرت بوجود ترابط سلبي بين عدد الحيوانات المنوية والتعرض للأوزون الأرضي.
3. في دراسة عام 2010 في مدينة «Salt Lake» في الولايات المتحدة الأمريكية؛ أظهرت التأثير السلبي للمواد الدقيقة الملوثة «pm2.5» على نسبة الحيوانات المنوية المتحركة، وذات الشكل الطبيعي.
4. لاحظت دراسة في الصين أن التعرض لمركبات «PAHs» -مركبات عضوية خطيرة في السجائر- يقلل من النسبة الطبيعية للحيوانات المنوية وكذلك يؤثر سلباً على حركتها.

والعديد من النتائج المشابهة ظهرت في باقي الدراسات مع اختلافات طفيفة ترجع لاختلاف نسب التعرض للملوثات.

هل يمكن أن يؤثر تلوث الهواء على خصوبة العاملين في مهنة معينة؟

اهتمت دراسة في تركيا بذلك السؤال فجمعوا العينات من 35 عامل بمحطات الوقود – باعتبارهم الأكثر تعرضا لملوثات الهواء- ، وكذلك من 35 موظف مكتب، وكانت النتائج تشير أن المجموعة الأولى أقل من الثانية بكثير في نسب الحيوانات المنوية الطبيعية شكلاً، حركةً، وتركيزاً. تلك الدراسة كانت ضمن الاثنين وعشرين بحث السابق ذكرهم.

تُرى ماذا يحدث في الكواليس؟

ما الذي يتسبب في مثل ذلك الخلل الملحوظ في خصوبة الرجال؟ نجحت القليل من الدراسات أغلبها على الحيونات -الفئران- في الإجابة على ذلك السؤال:

1. ففي دراسة عام 2006 ربطت بين قدرة الأوزون الأرضي على التسبب بالتهاب وإنتاج سموم قد تؤثر على عمل الخصية الطبيعي.
2. دراسة في عام 2007: المواد الدقيقة «pm10» قد تصل للخصية متفاعلة مع المادة الوراثية DNA في أثناء تصنيع الحيوانات المنوية مسببة تكسيره وإفساده في الحيوانات المنوية الناتجة.
3. أظهرت دراسة عام 2010 أن المواد الدقيقة «pm2.5» قد تؤثر على الغدد الصماء مفسدةً تصنيع البروتينات الضرورية لحركة الحيوانات المنوية وكذلك تفسد المادة الوراثية مؤثرةً بالسلب على حركة وعدد الحيوانات المنوية.

مما سبق يتضح وجود علاقة محتملة بين تلوث الهواء وكلاً من نسبة الذكور والخصوبة؛ مما يجعل الاهتمام بتقليل التلوث أمر واجب النفاذ ولم يعد رفاهية مختارة؛ لأجل مصلحة بقاء واستمرار الجنس البشري.

المصادر:

NIH

WHO

Air pollution and human sperm sex ratio

Air pollution and male fertility

يتحرك نسيج الزمكان حول النجوم بشكل دوامي: أينشتاين كان محقا!

منذ أكثر من قرن، وضع أينشتاين النظرية العامة للنسبية والتي تضم مجموعة من النظريات حول الجاذبية ونسيج الزمكان. ومع ذلك، اعتقد أينشتاين نفسه وقتها أن العديد من تنبؤاته حول المكان والزمان لن تكون ملحوظة أبدًا.

لكن السنوات القليلة الماضية شهدت ثورة في عالم الفيزياء الفلكية، بما في ذلك اكتشاف موجات الجاذبية وأول صورة لظل الثقب الأسود بواسطة شبكة عالمية من التلسكوبات.

وواحدة من تنبؤات النظرية العامة للنسبية ومن توقعاتها الأقل شهرة هي أن الأجسام التي تدور حول محورها معها يتحرك نسيج الزمكان حول النجوم بشكل دوامي. وكلما دار الجسم بشكل أسرع وزاد حجمه، زادت قوة السحب، فيما يعرف بتباطؤ الاطار المرجعي “frame dragging” وهو ما لاحظه العلماء في نظام يبعد عدة مئات من الكوادريليون كيلو متر (الكوادريون هو مليون مليار).

لماذا لم تشاهد من قبل؟!

فيما قبل ومع كون الكون كبير للغاية من حولنا، فان هذة الظاهرة كانت غير قابلة للكشف وغير منطقية للمشاهدة، لأن تأثيرها ضئيل للغاية. فمثلا، يتطلب الكشف عن تباطؤ الاطار المرجعي الناجم عن دوران الأرض بالكامل حول محورها أقمارًا صناعية مثل المسبار Gravity Probe الذي تبلغ قيمته 750 مليون دولار أمريكي، كما يصعب اكتشاف التغييرات الزاوية في الجيروسكوبات – أداة لقياس اتجاه زوايا دوران النجوم – والتي تعادل درجة واحدة فقط كل 100،000 عام تقريبا.

الأقزام البيضاء

يسمى واحد من الأجسام التي لها صلة بهذا الأمر بالقزم الأبيض “white dwarf”. الأقزام البيضاء هي بقايا النوى من النجوم الميتة التي كانت ذات مرة أكبر عدة مرات من كتلة شمسنا، لكنها استنفدت وقود الهيدروجين خاصتها، وما تبقى منها مشابه في حجمه للأرض ولكن مئات الآلاف من المرات أكثر كثافة.

يمكن للأقزام البيضاء أن تدور بسرعة كبيرة، وتدور كل دقيقة أو دقيقتين، بدلاً من كل 24 ساعة مثلما تفعل الأرض. وبالتالي وطبقا للقاعدة التي ذكرناها من قبل “كلما دار الجسم بشكل أسرع وزاد حجمه، زادت قوة السحب” فإن تباطؤ الاطار المرجعي الناتج عن هذا القزم الأبيض ستكون قوته 100 مليون مرة تقريبًا مثل قوة الأرض ويكون ملحوظا لكن كيف نصل اليه؟!

كيف نصل للقزم الأبيض للمشاهدة!

كل هذا عظيم جدا، لكن لا يمكننا الطيران إلى قزم أبيض وإطلاق أقمار صناعية من حوله لمشاهدة كيف يتحرك الزمكان من حوله. ولكن لحسن الحظ، فإن الطبيعة لطيفة مع علماء الفلك ولديها طريقتها الخاصة في السماح لنا بمراقبتها، عبر النجوم المدارية التي تدعى النجوم النابضة ” pulsars”.

قبل عشرين عامًا، اكتشف تلسكوب “Parkes radio telescope” التابع لشركة “CSIRO” زوجًا فريدًا من النجوم يتكون من:

1- قزم أبيض (بحجم الأرض، ولكن حوالي 300000 مرة أثقل)

2- نجم نابض راديوي (بحجم مدينة، ولكن أثقل بمقدار 400000 مرة).

مقارنة بالأقزام البيضاء، فالنجوم النابضة من نوع أخر تمامًا، فهي ليست مصنوعة من ذرات تقليدية، ولكن من النيوترونات المرتبطة معا بإحكام، مما يجعلها كثيفة بشكل لا يصدق. والأكثر من ذلك، فإن النجوم النابضة في دراستنا تدور 150 مرة كل دقيقة وتصدر موجات رادوية في الفضاء والتي تصل الينا ونسجلها.

ومن خلال موجات الراديو المنبعثة من هذه النجم النابض، يمكننا استخدام هذا لتعيين مسار النجم النابض وهو يدور حول القزم الأبيض- والذي يدور مع انحناء نسيج الزمكان حوله – وعندما تصل موجاته إلى التلسكوب الخاص بنا وبمعرفة سرعة الضوء، كشفت هذه الطريقة أن النجمين يدوران حول بعضهما البعض في أقل من 5 ساعات.

كيف تشكل هذا النظام؟

عندما تولد أزواج من النجوم، يموت النجم الأكثر ضخامة أولاً، وغالبًا ما يخلق قزمًا أبيض، وقبل وفاة النجم الثاني، تنتقل مادته لتشكل قرص يدور حول رفيقه القزم الأبيض.

في حالات نادرة مثل هذه الحالة لدينا، يمكن للنجم الثاني أن ينفجر ويصل لما يعرف بمرحلة المستعر الأعظم “Super nova”، تاركًا وراءه نجمًا نابضًا. يقوم القزم الأبيض سريع الدوران بسحب المكان والزمان حوله، مما يحدث ميلا أثناء دورانه، وهذا الميل هو ما لاحظناه من خلال رسم خريطة للموجات الراديوية القادمة من مدار النجم النابض.

المصادر:

• sciencealert.com
• space.com
• chandra.harvard.edu