قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
يُطلق عليه غالباً أبو الرياضيات، أرخميدس كان أحد أشهر المخترعين في اليونان القديمة، ولا تزال بعض أفكاره ومبادئه قيد الاستخدام حتى اليوم.
لكن هناك جهاز أسطوري واحد ترك العلماء يتكهنون بوجوده لمئات السنين، ألا وهو أشعة الموت. الآن، قد يكون لدى طالب المرحلة المتوسطة بعض الإجابات.
فاز بريندن سينر، البالغ من العمر 13 عامًا، من لندن، أونتاريو، بميداليتين ذهبيتين وجائزة مكتبة لندن العامة عن نسخته الصغيرة من هذا السلاح الغريب – وهو سلاح حربي مفترض يتكون من مجموعة كبيرة من المرايا المصممة لتركيز أشعة الشمس وتوجيهها نحو الهدف. ، مثل السفينة، وتتسبب في الاحتراق – وفقًا لورقة بحثية نُشرت في عدد يناير من مجلة Canadian Science Fair Journal.
لقد أذهل العالم اليوناني سينير منذ أن علم بالمخترع خلال إجازة عائلية في اليونان. بالنسبة لمشروعه العلمي لعام 2022، قام سينر بإعادة إنشاء برغي أرخميدس، وهو جهاز لرفع المياه وتحريكها. لكنه لم يتوقف عند هذا الحد.
وجد سينر أن أشعة الموت هي واحدة من أكثر الأجهزة إثارة للاهتمام، والتي يشار إليها أحيانًا باسم الأشعة الحرارية. تشير الكتابات التاريخية إلى أن أرخميدس استخدم “المرايا المحترقة” لإشعال النار في السفن الراسية أثناء حصار سيراكيوز من 214 إلى 212 قبل الميلاد.
“كان أرخميدس متقدمًا جدًا على عصره باختراعاته. وقال سينر: “لقد أحدثت ثورة حقيقية في التكنولوجيا في ذلك الوقت، لأن أرخميدس كان يفكر في أشياء لم تكن موجودة لدى أحد من قبل”. “(شعاع الموت) فكرة رائعة لم يكن أحد ليفكر بها في ذلك الوقت.”
لا يوجد دليل أثري على وجود هذه الأداة الغريبة، كما أشار سينر في ورقته البحثية، لكن الكثيرين حاولوا إعادة إنشاء الآلية لمعرفة ما إذا كان الاختراع القديم ممكنًا.
شعاع الموت المصغر
في محاولة سينر للحصول على الشعاع، قام بتركيب مصباح تسخين يواجه أربع مرايا مقعرة صغيرة، كل منها مائلة لتوجيه الضوء إلى قطعة من الورق المقوى مع علامة X في النقطة المحورية. في هذا المشروع الذي صممه لمعرض ماثيوز هول السنوي للعلوم لعام 2023، افترض سينر أنه عندما تقوم المرايا بتركيز الطاقة الضوئية على الورق المقوى، فإن درجة حرارة الهدف ستزداد مع إضافة كل مرآة.
في تجربته، أجرى سينر ثلاث تجارب باستخدام مصباحين مختلفين بقدرة 50 وات و100 وات. ووجد أن كل مرآة إضافية تزيد من درجة الحرارة بشكل ملحوظ.
“لم أكن متأكدًا تمامًا من كيفية ظهور النتائج نظرًا لوجود الكثير من النتائج المختلفة حول هذا الموضوع، لكنني توقعت أنه ستكون هناك زيادات في الحرارة – ولكن ليس جذريًا كما وجدت عندما أجريت تجربتي بالفعل “، قال سينر.
كانت درجة حرارة الورق المقوى أثناء استخدام مصباح التسخين ومصباح الإضاءة بقدرة 100 واط فقط وبدون مرايا حوالي 81 درجة فهرنهايت (27.2 درجة مئوية). وبعد الانتظار حتى يبرد الورق المقوى، أضاف سينير مرآة واحدة وأعاد اختبارها. ووجد أن درجة حرارة النقطة البؤرية ارتفعت إلى ما يقرب من 95 فهرنهايت (34.9 درجة مئوية).
حدثت الزيادة الأكبر مع إضافة المرآة الرابعة. كانت درجة الحرارة مع ثلاث مرايا موجهة نحو الهدف حوالي 110 فهرنهايت (43.4 درجة مئوية)، ولكن إضافة مرآة رابعة زادت درجة الحرارة بنحو 18 فهرنهايت (10 درجة مئوية) إلى 128 فهرنهايت (53.5 درجة مئوية).
وقال سينر في مقالته إنه وجد هذه النتائج “رائعة للغاية لأنها تشير إلى أن الضوء يسير في جميع الاتجاهات وأن شكل المرآة المقعرة يركز موجات الضوء على نقطة واحدة”.
أشاد كليف هو، أحد كبار العلماء في مختبرات سانديا الوطنية، بما قدمه سينر من أفكار حول أشعة الموت التي اكتشفها أرخميدس، وقال إن المشروع يعد “تقييمًا ممتازًا للعمليات الأساسية”. والمنشأة عبارة عن مختبر للهندسة والعلوم تابع للإدارة الوطنية للأمن النووي التابعة لوزارة الطاقة الأمريكية في ألبوكيرك، نيو مكسيكو.
وقال هو إنه على الرغم من أن التجربة لا تقدم “أي شيء جديد بشكل ملحوظ في الأدبيات العلمية، إلا أن النتائج التي توصل إليها كانت تأكيدًا جيدًا للقانون الأول للديناميكا الحرارية”، والذي ينص على إمكانية نقل الطاقة أو الحرارة. وكان العالم قد اقترح عقد مؤتمر في عام 2014 حول أشعة الموت، وخلص إلى أن الفكرة ممكنة ولكن كان من الصعب على أرخميدس تنفيذها.
وقال إن سينر لم يكن يحاول إشعال النار في أي شيء، لأن “مصباح التدفئة لا يولد حرارة قريبة من الحرارة التي تنتجها الشمس”. لكنه يعتقد أنه مع استخدام أشعة الشمس ومرآة أكبر، “سترتفع درجة الحرارة بشكل أكبر وبمعدل أسرع” و”ستتسبب في حدوث احتراق بسهولة”.
المزيد من النظريات حول شعاع الموت
كل عامين، يتم إشعال النار في الشعلة الأولمبية باستخدام مرآة مكافئة منحنية تعمل على تركيز ضوء الشمس في نقطة واحدة. بمجرد وضع الشعلة في تلك النقطة المحورية، تشعل أشعة الشمس الشعلة. لا يُعتقد على نطاق واسع أن أرخميدس استخدم مرآة مكافئة واحدة، لأنه لا يمكن توجيهها بنفس الطريقة التي يمكن بها توجيه المرآة المسطحة.
من الشائع أن يكون شعاع موت أرخميدس عبارة عن مجموعة من المرايا أو الدروع المصقولة. ومع ذلك، غالبًا ما فقدت هذه النظرية مصداقيتها بسبب فكرة أن السفن ستتحرك أثناء المعركة. وقال توماس كوندروس، الأستاذ المشارك المتقاعد في قسم الهندسة الميكانيكية والملاحة الجوية بجامعة باتراس اليونانية، إنه لكي تشتعل السفن من الحرارة الناتجة عن المرايا، كان عليها أن تكون ثابتة وراسية بالقرب من الشاطئ. لقد درس كوندروس أرخميدس واختراعاته.
عرضت سلسلة “MythBusters” على قناة Discovery حلقات في الأعوام 2004 و2006 و2010 لاختبار سيناريوهات لأشعة الموت المزعومة، لكنها أعلنت في النهاية أن الأسطورة أسطورة عندما فشل كل اختبار في إشعال النار في قارب خشبي. في عام 2005، تمكن فصل من الطلاب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، مستوحاة من الحلقة الأولى من العرض، من إشعال قارب خشبي مرة واحدة باستخدام تقنية مشابهة لتقنية سينر على نطاق أوسع، لكنه فشل في المحاولة الثانية.
وقال سينر إنه يعتقد أنه من خلال الجمع بين نتائج معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ونتائجه، يمكن أن تشير البيانات إلى أن شعاع الموت كان معقولا، ومن المحتمل أن يكون أرخميدس قد استخدم أشعة الشمس مع مرايا كبيرة لإحداث الاحتراق. وأضاف في ورقته البحثية أن هذه التقنية قد لا تعمل في درجات الحرارة الباردة أو الطقس الغائم، كما أن تأثير البحر على حركة السفن يؤثر على التطبيق العملي لهذا الجهاز.
على الرغم من القيود المفروضة على التطبيق العملي لأشعة الموت، وجد كوندروس أن مشروع سينر “مثير للاهتمام وموثق جيدًا” وأن الإعداد التجريبي للمراهق يمكن أن “يشكل قاعدة نقاش للطلاب الشباب، حتى طلاب الجامعات”، كما قال في رسالة بالبريد الإلكتروني. .
والدة سينر، ميلاني، لم تتفاجأ باختيار ابنها في المشروع العلمي. “لقد كان مفتونًا دائمًا بالتاريخ والعلم والطبيعة. قالت: “كان دائمًا متعطشًا لأي شكل من أشكال التعليم والمعرفة”.
وقال إن سينر يمكن أن يرى نفسه يومًا ما عالمًا، سواء كان ذلك في الهندسة أو الهندسة الحيوية أو الطب.
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com