الموسوعة العلمية الشاملة

[kuber]

يونغ, توماس
Young, Thomas

((1829 - 1773 طبيب, عالم نبات, لغوي,كيميائي وفيزيائي إنجليزي ولد في ميلفرتون Milverton عام 1733 ومات في لندن عام 1829. من أهم أعماله:
- درس عام 1801 التشابك الضوئي Les interférences Lumineuses . وأعطى أول تفسير نوعي للظاهرة.
- شق يونغ Fente d'young. يظهر في تجارب التشابك الضوئي.
- مقياس يونغ: إن الإطالة Dl لقضيب معدني طوله l وسماكته (S) تحت تاثير قوة مقياسها (F) تكون ضمن نطاق مطاطية المعدن: يمكن أن تحسب بالعلاقة التالية:



حيث E هو مقياس المطاطية وهي تساوي في النظام





تومسون، السير جوزف جون
Thompson Sir Joseph John
(1940 – 1856)

عالم فيزيائي.
تعلم تومسون في مانشستر وكيمردج وهو والد الفيزيائي جيمس تومسون. ثم عمل في تدريس الفيزياء في كيمبردج ثم في المعهد الملكي. ترأس تومسون كلية "ترينيتي كوليج" وأنشأ مختبراً للبحث سماه باسم العالم الفيزيائي الكيميائي هنري كافندش (1731 ـ 1810) ويعرف المختبر والذي هو مؤسسة علمية بمختبر كافندش. اختير عضواً في الجمعية الملكية ثم ترأسها وحصل على جائزة نوبل للفيزياء سنة 1906. حصل تومسون على لقب فارس، وتقلد مناصب علمية عامة. كانت باكورة دراساته تطبيق الحركية الحرارية (التيرموديناميكا) على الفيزياء والكيمياء وغيرهما. أدت بحوثه على التوصيل الكهربي للغازات إلى اكتشاف أشعة المهبط (سيل من الالكترونات). وكان ذلك فتحاً جديداً في الفيزياء أدى إلى تكوين فكرة بناء الذرة الكهربي. كما ساعد تومسون العالم أستون على اكتشاف النظائر. ويعد تومسون بحق مؤسس الفيزياء الذرية الحديثة. له مؤلفات عديدة هامة.

تورتشللي إيفانجليستا
Torricelli, Evangelista
(1647-1608)

عالم ومكتشف شهير إيطالي من علماء الرياضيات والفيزياء، ولد في مدينة فاينـزا Faenza من أعمال إيطاليا من زملاء جاليله. برع في العلوم العامة وبصورة خاصة الرياضيات والفيزياء. حلَّ على كرسي الرياضيات مكان جاليله في أكاديمية فلورنس. من أهم أعماله:
ـ اكتشف الطرق والأساليب العلمية التي تنطلق على أساسها القذائف المدفعية ورسم الخط التي تمر فيه منذ انطلاقها حتى انفجارها.
ـ وضع في الرياضيات خصائص الدويري Le cycloide.
ـ اكتشف البارومتر الزئبقي وكان أول من اخترع فكرة صناعته من الزئبق.
ـ وضع نظريته المعروفة عن السوائل.
من مؤلفاته: نشر كل أعماله في مجلد تحت عنوان الأوبرا الهندسية Opera Geoetrica

فولتا، الكسندر
Volta, Alexandre
(1827 – 1745)

فيزيائي إيطالي، ولد في كووم Côme، اشتهر باكتشافاته الكهربائية وبصورة خاصة اكتشافه الحاشدة المعروفة باسمه Pile Volta كما اكتشف الإلكتروفور Electrophore والمكثاف Condensateur والفرد الكهربائي Le pistolet électrique وطوَّر الأيديومتر Eudiomètre وهو أنبوب مدرَّج لتحليل الغازات سنة 1777.
قام بأبحاث حول تفاعل الهواء القابل للاحتراق (هيدروجين) مع الهواء العادي، لكنه لم يوضح ذلك.
ـ قام يقياس فرق القدرة الكهربائية Difference de potentiel electrique وعرفت وحدة القياس باسمه فولت Volt. رمزها (V).

[kuber]

هلمهولتز, هرمن لودويج فردينان فون
Helmholtz.H.L.F.Von
(1894 - 1821)

عالم طبيب, فيزيولوجي وفيزيائي ألماني. ولد في بوتسدام عام 1821 وتوفي في شارلوتنبورغ عام 1894 من أهم أعماله:
ـ حدّد عام 1847 الطاقة الالكتروستاتيكية.
ـ وضع عام 1858 عدة نظريات تتعلق بالسيلانات الإعصارية.
ـ وضع عام 1859 نظرية المزمار ونظرية ضربات الصوت.
ـ وضع عام 1875 نظريته الميكانيكية عن الانتشار مما جعله أول من افترض وجود الإلكترون.
ـ يعود الفضل له في أيجاد مفهوم الطاقة الحرة.
ـ معادلة هلمهوتز في ظاهرة التماوج.





واط, جيمس
Watt, James
(1819 - 1736)

مهندس ومخترع سكوتلندي . ولد جيمس واط, في غرينوك من أب كان يشتغل بالتجارة دون أن يحقق نجاحاً. تلقى واط تدريبه عند صانع للأدوات في لندن ورجع إلى غلاسغو ليعمل في مهنته . كان لعلاقة الصداقة التي أنشأها مع الفيزيائي جوزف بلاك مكتشف الحرارة الكامنة أثراً بارزاً في توجيه واط للاهتمام بالطاقة الممكن الاستفادة منها من البخار كقوة محركة . وبعد أن أجرى بعض التجارب وقع في يديه محرك بخاري من طراز نيوكومن . Newcomen . وعلى أثر ذلك اخترع مكثفاً منفصلاً وأدخل عدداً من التحسينات على المحرك البخاري مثل المضخة الهوائية , حاكم Governor طردي وغلاف لأسطوانة البخار ومؤشر للبخار مما جعل المحرك البخاري ماكينة تجارية ناجحة. حصل واط على عدد من براءات الاختراع منها الحركة المعروفة باسم الشمس والتابع Sun-and-planet . وقاعدة التمدد والمحرك المزدوج والحركة المتوازية وجميع هذه الاختراعات تدخل ضمن المحركات البخارية.
أدعى واط لنفسه اكتشاف تركيب الماء قبل كافندش أو في نفس الوقت.
سميت وحدة القدرة الكهربائية باسم واط ساعة.
أسس واط بالاشتراك مع بولتون شركة هندسية هي شركة سوهو للأعمال الهندسية وقد ادخل الشريكان مصطلح القدرة الحصانية:
1 حصان = 0.746 كيلواط .

[kuber]

فورسمان، فيرنر تيودور اتو
Forssman, Werner Theodor Otto
(.… - 1904)

طبيب ألماني.
تعلم فورسمان في برلين، ثم عمل جراحاً في أبرفالده. من إنجازاته الهامة أنه أدخل إلى المعالجة الطبية أسلوب الفحص بالأنابيب التي تدخل الجسم عن طريق الأوعية الدموية لدراسة القلب من الداخل، وقد أجرى هذه التجارب الخطيرة على نفسه مباشرة. لقد قوبل هذا الأسلوب الذي ابتكره فورسمان بمعارضة شديدة ونقد لاذع من قبل الاطباء المحافظين. حتى سنة 1941 عندما برز الطبيب الأمريكي كورناند وكذلك ريتشاردس كمتفهمين لهذا السلوب ومدافعين عنه، وقد عمل هذان الطبيبان لتطوير أسلوب فورسمان فاستخدماه وحسناه واثبتا جداوه وأهميته. وبذلك اشترك ثلاثتهم في جائزة نوبل للطب سنة 1956.

فيّلر، فريدريش
Wohler, Frierdrich
(1882 – 1800)

كيميائي ألماني. تلقى فيلر تعليمه على أيدي علماء كبار مثل غميلين Gmelin، من (1788 إلى 1853)، وبرزيليوس ((Berzelius، من (1779 إلى 1848) ليصبح أخيرا أستاذاً للكيمياء في غيتنغن. وقد اشترك مع ليبغ Liebig في دراسات واسعة على شق (جذر) البندويل benzoyl.
قام فيلر بكمية هائلة من الأعمال في الكيمياء العضوية وفي دراسات الفلزات النادرة rare metals. كما تمكَّن من فصل عنصر الألومنيوم والبريليوم، واكتشف كربيد الكالسيوم وعملية تحضير الاسيتالين (من الكربيد المذكور). كما طوّر أسلوباً شائع الاستعمال في تحضير الفوسفور.
حطَّم فيلر نظرية، الإحيائيين (القائلين بأن انتاج المواد العضوية لا يتم بواسطة الكائنات الحية) وذلك عندما نجح في تحضير البولينا (اليوريا) من سيانات الأمونيوم.

بيتر
Zeeman, Peter
(1943 – 1865

عالم ومكتشف وفيزيائي هولندي، ولد في زونماتر Zonnemaitre عام 1865 وتوفي في أمستردام عام 1943. حصل على الدكتوراه في الرياضيات والفيزياء من جامعة لايد Leyde. عمل من العام 1900 أستاذاً للفيزياء في جامعة أمستردام من أهم أعماله:
ـ اكتشف عام 1896الأثر المعروف باسمه Effet Zeeman تحت تأثير حقل مغناطيسي كثيف نستنتج أن كل خط raie من طبق الذرة يتقسَّم إلى عدة خطوط raies مجاورة عرفت بمركبات زيمان. تتميز مختلف المركبات بحالتهم الاستقطابية.
ـ ثابتة زيمان المعطات بالعلاقة:

[kuber]

أجهزة الملاحة
Navigation Instruments

هي أجهزة القياس التي تزود بها السفن والطائرات لتحديد الموقع الجغرافي. وقد مرت هذه الأجهزة بمراحل تطوير مستمرة منذ بداية رحلات هذه المركبات وحتى يومنا هذا. وكان هذا التطوير يسير بصورة منتظمة تخللتها بعض الطفرات الناتجة عن ظهور الاختراعات الحديثة والتي كان لها أكبر الأثر في تطوير وتحسين مجال الملاحة ومن أهم هذه الاختراعات: البوصلة المغنطيسية والسدسية والبوصلة الجيروسكوبية والأنظمة اللاسلكية ووالتوجيه بالقصور الذاتي والملاحة باستخدام الأقمار الصناعية.

أقمار الاتصال
Communication Satellites

هي نوع من الأقمار الصناعية تهدف إلى توفير اتصالات المختلفة من تليفونية وإذاعية وتليفزيونية ومعلوماتية وغيرها. ويتم التعامل معها إرسالا واستقبالا خلال محطات أرضية مرتبطة بكل قمر على حدة. وتطلق هذه الأقمار بواسطة صواريخ الإطلاق أو المكوك الفضائي، لكي تصل إلى ارتفاع حوالي 36 ألف كيلومتر من سطح الأرض، ويظل كل منها في مدار ثابت فوق خط الاستواء إلى أن ينتهي عمره الافتراضي (من 7 إلى 15 سنة) وفق مواصفاته الفنية. ويغطى إرسال كل قمر مساحة محددة على الأرض، لها مركز يسمى مركز الإشعاع، حيث تصل فيه قوة الإشارة المرسلة إلى أقصاها، وتضعف كلما بعدنا عن هذا المركز.
وكل قمر له قوة إشعاع معينة؛ فإذا كانت ضعيفة فإنها تقتضى محطة أرضية كبيرة قادرة على تضخيم الإشارة التي تستقبلها ملايين المرات، ويصل قطر الهوائي المستخدم في هذه المحطة إلى 33 متراً، ويقل حتى يصل إلى 3 أمتار مع زيادة قوة الإشارة.
وتسمى هذه الأقمار الاتصالية «أقمار الخدمة الثابتة»، أو «أقمار التوزيع».

أقمار البث المباشر
Direct Broadcasting Satellites (D.B.S

هي نوع حديث من أقمار الاتصال، زادت قوة الإشارة المنبعثة منه بحيث يمكن أن تصل مباشرة إلى أجهزة الاستقبال التليفزيوني المنزلي، بغير مرور على أية محطة أرضية، مع إضافات محدودة من بين هوائي يتراوح قطره من 30 سم إلى حوالي مترين، حسب قوة إشعاع القمر ومدى القرب من مركز الأشعاع.
وقد دفعت التكلفة الباهظة لهذه الأقمار، المؤسسات الصناعية المعنية، إلى تصنيع أنواع أخرى من الأقمار متوسطة القوة، للأغراض الاتصالية المختلفة. أو تصنع أقماراً ذات قنوات متعددة، بعضها من القوة بحيث يمكنه تقديم بث مباشر.
ومن الممكن ربط بعض القنوات متوسطة القوة بشبكات التوزيع «الكوابل» لتوصيلها إلى المشتركين في الدول التي أدخلت نظم التوزيع التلفيزيوني بشبكات الكابل، أو إلى مراكز توزيع الترددات متعددة الاتجاهات M.P.D.S باستخدام الترددات الإذاعية العالية القدرة V.H.F أو الفائقة القدرة U.H.F..
أقمار الرصد الجوي الصناعية: أقمار صناعية مزودة بأجهزة حساسة للرصد الجوي تدور في الفضاء الخارجي، وهي نوعان:


أولاً: الأقمار الصناعية القطبية السيّارة Polar-orbiting Satellite وهي تدور حول الأرض بين القطبين في أقل من ساعتين، على ارتفاع يصل إلى 1500 كم. وقد تم إطلاق أول قمر صناعي من هذا النوع عام 1960.


ثانياً: الأقمار الصناعية المتزامنة مع الأرض Geosynchronous Satellite وهي تدور حول الأرض متعامدة على خط الاستواء، بسرعة تعادل سرعة دوران الأرض حول نفسها، وعلى ارتفاع قدره 35800 كم، لكي يتحقق التزامن المرجو مع سرعة دوران الأرض. وقد تم إطلاق أول قمر للرصد الجوي من هذا النوع في أوائل ديسمبر عام 1966.
وتشتمل أقمار الرصد الجوي من كلا النوعين على أجهزة راديوميترية حساسة للأشعة الصادرة من سطح الأرض والغلاف الجوي تعمل في قنوات مختلفة من المدى الموجى للأشعة على النحو التالي:
ـ قناة تعمل في المدى الموجى الأقل من 0.3 ميكرون، وهو مدى الأشعة فوق البنفسجية، ويمكن من خلال هذه القناة حساب الكمية الكلية للأوزون.
ـ قناة تعمل في المدى الموجى 0.3 ـ 0.7 ميكرون، والأشعة المقيسة من خلال هذه القناة عبارة عن ضوء مرئي ناتج من انعكاس أشعة الشمس من سطح الأرض أو قمم السحب، ويمكن من ذلك حساب ارتفاع قمم السحب وكذلك مقدار الألبيدو (النسبة بين كمية الأشعة المنعكسة والأشعة الساقطة) لسطح الأرض وقمة السحب.
ـ قناة تعمل في المدى الموجى ,3 ـ 30 ميكرون، ويمكن من خلالها قياس كمية الأشعة الكلية الصادرة من الأرض والغلاف الجوي، وذلك لحساب الاتزان الحراري للغلاف الجوي.
ـ قناة تعمل في المدى الموجى 14 ـ 16 ميكرون وهو المدى الذي يحث خلاله امتصاص للأشعة بواسطة ثاني أكسيد الكربون ويمكن من خلال هذه القناة معرفة التغير في درجة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
ـ قناة تعمل في المدى الموجى 5,7 ـ 6,1 ميكرون الذي يحدث فيه امتصاص للأشعة بواسطة بخار الماء الموجود في الغلاف الجوي في طبقة التروبوسفير، وبذلك يمكن معرفة التوزيع الأفقي لبخار الماء في هذه الطبقة.
ـ قناة تعمل في المدى الموجى 8 ـ 12 ميكرون، ويمكن من خلالها قياس كمية الأشعة التي تصل من سطح الأرض أو من قمم السحب. ويطلق على هذه القناة اسم قناة النافذة (Window channel) نظراً لأن الأشعة التي تصل إلى هذه القناة من سطح الأرض (أو من قمم السحب) لا تتعرض لقدر يذكر من الامتصاص أثناء نفاذها خلال الغلاف الجوي. وبواسطة قياس هذه الأشعة يمكن تقدير درجات الحرارة لسطح الأرض وقمم السحب.


الأتمتة
automatization

هي إلغاء تدخل الإِنسان إِلغاءً كلياً أو جزئياً في تنفيذ مهمات صناعية أو منزلية أو إِدراية أو عملية، ولقد استعملت كلمة الأتمتة منذ منتصف الثلاثينيات من القرن العشرين للتعبير عن جميع العمليات التي استطاع الإِنسان تسخير آلات ميكانيكية للقيام بها بدلاً عنه. واتسع استعمالها حتى غدت تعبر عن جميع عمليات الإِنتاج التي يتطلب إِنجازها استعمال نظريات وطرائق تحكمية متطورة بلا تدخل الإِنسان تدخلاً مباشراً كما في مجالات الهندسة الكيميائية والبتروكيمياوية والطبية وغيرها.

لأتمتة والمجتمع
تؤدي الأتمتة، كما هي الحال في أي تطور رئيسي في التقنية إلى تبدلات اقتصادية واجتماعية مهمة. وقد يكون بعض هذه التبدلات مقبولاً وقد يكون بعضها الآخر غير مرغوب فيه.
تؤدي الأتمتة إلى رفع إِنتاجية اليد العاملة في المصانع، نتيجة إِحلال المناولة الآلية محل المناولة الإِنسانية، إِذ تخفض مدة الدورة التصنيعية لحذفها وقتاً كثيراً غير إنتاجي في العملية التصنيعية، كان يصرف من قبل في عملية المناولة، وتخفض تعب الإِنسان في الرفع والمناولة أو تحذفه كلياً وتخفض الوقت الضائع من عمل العامل والآلة إلى أدنى حد ممكن لإلغائها التوقفات والتسليمات غير الميكانيكية. ويمكن أن تحرر الأتمتة الصناعة من الاعتماد على المناطق التي تتوافر فيها اليد العاملة بأعداد كبيرة، وتتيح بناء مصانع صغيرة، أكثر لا مركزية، تكون على العموم أقرب إلى الأسواق والمواد الأولية.

المبادىء العامة للأتمتة
تتطلب أتمتة أي عملية إنتاجية مراعاة عدة عوامل إضافة إلى النمذجة والمحاكاة. فبعد تحديد المنظومة المطلوبة أتمتتها لإِنجاز العملية الإِنتاجية بدقة يحدد الخرج ouput المطلوب وتحدد وسيلة قياس هذا الخرج (عناصر التحسس senors). ويجب توفير وسائل لتقرير توافق هذا الخرج المقيس مع ما هو مطلوب (وحدة قرار) ثم توفير آلية لتبديل بنية النظام لتغيير قيمة هذا الخرج (وحدة تحكم) للوصول إلى القيمة المطلوبة للخرج عبر وحدات قيادة ما، مثل المحركات أو الصمامات وغيرها. وهذا يؤدي إلى تمثيل كل منظومة مؤتمتة بمنظومة تحكم ذات دارة مغلقة.

تطبيقات الأتمتة في الصناعة

شهد العالم في السنوات الأخيرة دخول الأتمتة معظم مجالات الإِنتاج الصناعي والإِدارة. وفيما يلي بعض هذه التطبيقات:
الأتمتة في صناعة السيارات: تطورت صناعة السيارات تطوراً مهماً وانعكاس ذلك على تعقيد السيارات المنتجة وغلاء أسعارها. ونتيجة لطبيعة العمل التكرارية في هذه الصناعة لجأت بعض الشركات إلى أتمتة معامل إنتاجها باستخدام وحدات نقل مؤتمتة و«روبوتات» (إِنسان آلي) ذكية تقاد بوساطة حواسيب متقدمة ومزودة بعدد من عناصر التحسس المختلفة للتأكد من صحة العمل المطلوب ودقته. وتبرمج حركة هذه «الروبوتات» بقيادتها يدوياً مرة واحدة عبر مسار محدد، ويختزن الحاسوب في ذاكرته المواقع النسبية لجميع مكونات «الروبوت» ويجبر الحاسوب «الروبوت» على تكرار هذه الحركات في عمليات الإِنتاج بتنفيذ البرنامج الذي اختُزن.
يتألف خط الإِنتاج المؤتمت من محطات كثيرة قد يصل عددها إِلى المئات ويمر فيها سير نفّال، وهذه المحطات هي «روبوتات» تقوم بوظائف مختلفة، منها ما هو مسؤول عن ترتيب القطع المراد تجميعها ويكون مزوداً بكاميرات تلفزيونية تمكنه من تعرّف القطع ووصفها وصفاً صحيحاً مستخدماً خوارزميات برمجية معقدة، ومنها ما يناط به مهمة لحم القطع نقطياً ومن ثم اختبار جودة هذا اللحم باستخدام تقنيات ليزرية وغيرها، ومنها ما هو مسؤول عن دهن السيارة باستخدام نافثات الدهان المؤتمتة (جزء من الروبوت)، ومنها ما يكون مسؤولاً عن شد اللوالب الرابطة شداً دقيقاً. ويكون دور الإِنسان التأكد من صحة العمل في نهاية خط الإِنتاج. ويقوم الحاسوب أو مجموعة الحواسيب بالإِشارة إلى أي خطأ يرتكب في الإِنجاز بإِعطاء إِشارات مناسبة أو كتابة رسالة على ورق الطابعة الملحقة.
الأتمتة في توليد الطاقة الكهربائية وتوزيعها: لقد ازداد عدد محطات التوليد الكهربائية في معظم البلدان. واختلفت كثيراً في أنواعها.
وازدادت المسألة تعقيد أمام الحاجة إلى ربط مولدات الطاقة جميعها على اختلاف صخامتها وأنواعها (مائية، بخارية، نووية) في شبكة واحدة وتوفير التزامن اللازم بينها لضماتن نقل الطاقة وتوزيعها توزيعاً جيداً. ولهذا كان إيجاد منظومات مؤتمتة تضمن توليد الطاقة الكهربائية ونقلها وتوزيعها من دون انقطاع أمراً ملحاً. ويعد بدء الإقلاع في مولدات الطاقة الكهربائية العالية الاستطاعة (ميغاواط)، ومدد توقف هذه المولدات، مراحل حرجة يجب أن يراقب فيها أداء كل مولد على حدة مراقبة جيدة من حيث السرعة والتردد والتحريض والتوتر وفرق الطور، إِذ يجب أن يتم وصل المولد مع شبكة التوزيع الكهربائية أو فصله عنها بدقة عالية من التوافق والتزامن لتكون الطاقة الكهربائية المولدة متفقة في الطور مع التي في الشبكة وإلا فسيجهد المولد والشبكة. ويتطلب تحقيق هذا التوافق في الطور مراقبة عدد كبير من المتغيرات في أثناء زمني الإِقلاع والتوقف مراقبةً يعجز الإِنسان عن القيام بها يدوياً وتصبح الأتمتة أمراً ضرورياً. فمثلاً يبلغ عدد المتغيرات التي يراقبها تحكم مؤقت في محطة كهربائية ذات عنفة بخارية باستطاعة 300 ميغاواط 600 متغير (دخل) مثل درجات الحرارة والضغط وسرعة الدوران وأوضاع المفاتيح وغيرها. وفي محطة توليد نووية يتضاعف عدد هذه المتغيرات لتصبح الحاجة إلى نظام مؤتمت متكامل ومحوسب، يؤلف باستخدام برنامج مناسب منظومة خبيرة expert system، ضرورة لاغنى عنها. وتتم مراقبة جميع العمليات المؤتمتة من مركز التحكم الرئيسي الموجود في كل محطة. ودور الأتمتة في توليد الطاقة الكهربائية ونقلها أساسي نتيجة لتعدد محطات التوليد وتنوعها وتباعدها في البلد الواحد وبين عدة دول مرتبطة بشبكات من خطوط التوتر العالي جداً. ولهذا تعتمد جميع الدول على مراكز تنسيق وترحيل dispactching centers محوسبة وموزعة في مواقع محددة تحقق ما يلي:
ـ السيطرة على توزّع الأحمال load flow من الناحية الاقتصادية والفنية بالاعتماد على تشغيل المحطات الأقل كلفة.
ـ ضمان الاستقرار الديناميّ في حال حدوث عطل في أحد الخطوط أو إِحدى المحطات.
ـ تنظيم التوتر على قضبان التجمع bass bar في محطات التوليد ومراكز الاستهلاك عن طريق التحكم في نسب تحويل المحولات وتوليد الاستطاعة الردّية reactive power.
الأتمتة في الصناعات الكيمياوية: تتطلب معظم الصناعات الكيمياوية دقة في المعايرة والقياس. وأي خطأ يرتكب في المعالجة يكون مكلفاً جداً. ويتطلب بعضها أيضاً شروطاً محيطية (من حرارة أو وسائط تفاعل أو مواد وسيطة خطرة أو غيرها) تجعل وجود الإِنسان في مكان التفاعل أمراً فيه خطر كبير على سلامته. ولهذا كان من الضروري أتمته معظم الصناعات الكيمياوية باستخدام «روبوتات» وحواسيب وأجهزة مناولة مختلفة، كما في صناعة الأسمدة وصناعة المتفجرات والصناعات البتروكيمياوية.
وتتألف أي منظومة بتروكيمياوية متقدمة من عدة وحدات للمعالجة بغية إنتاج أكثر من 20 نوعاً من المنتجات البتروكيمياوية. وتقسم هذه الوحدات إلى مجموعات تخصصية يُسيّر كلاً منها حاسوب يراقب سويات الإِنذار وتوصيفها لأكثر من 2000 متغير من محددات الإِنتاج مثل التدفق والضغط ودرجة الحرارة والكثافة ومستوى السائل والتركيب الكيمياوي وغيرها ويتحكم فيها. ويتم ذلك دورياً وفي أزمان قصيرة نسبياً (بضع ثوان). ويبين الشكل 3 مخططاً صندوقياً يظهر منظومة بتروكيمياوية نموذجية. ويشرف على عمل جميع هذه الحواسيب المتخصصة ومراقبتها حاسوب مركزي تكون الغاية منه جعل إِنتاجية كل وحدة كيمياوية أعظمية كماً ونوعاً، ويستطيع إصدار الأوامر إلى جميع الحواسيب المتخصصة لتغيير مواصفات المنظومة لمواجهة أي حالة طارئة بإِصدار إِشارات الإِنذار لعناصر المراقبة والتنسيق.
الأتمتة في الطيران والفضاء: إن ما يشاهد الآن من تطور كبير في الطيران وغزو الفضاء الخارجي هو نتيجة مباشرة لتطبيقات الأتمتة في تصميم المركبات الفضائية وعملها ووسائل الاتصال بها من مراكز الاتصال والمراقبة إلى محطات الإِقلاع والهبوط. فالتحكم في طائرة بسيطة يتطلب عمليات معقدة من قياس ومراقبة وتغذية خلفيةٍ وغيرها. وقد يبلغ عدد هذه المتغيرات عدة آلاف في الصواريخ العابرة للقارات أو المحطات الفضائية، ويستحيل في هذه الحال تحقيق أي تحكم يدوي نظراً إلى متطلبات السرعة والدقة وضخامة العمليات الحسابية المطلوبة ولم يكن ممكناً برمجة مسار الطائرات أو قيادتها آلياً لولا تطور استخدام الحاسوب والأتمتة.
الأتمتة في مجالات أخرى: تستخدم الأتمتة أيضاً في إدارة الأعمال وصناعة الإِسمنت ومختلف الصناعات النسيجية والصناعات الإِلكترونية وفي شبكات المرور وفي القطارات وقطارات الأنفاق وفي غيرها.

محاذير الأتمتة
إن للأتمتة مساوئها أيضاً، فهي تتطلب استثماراً كبيراً في التجهيزات يستلزم مدة طويلة من الاستعمال المكثف لاسترداد الأموال المستثمرة. وباستثناء البرامج القابلة للاختيار، قد يكون هناك عدم مرونة في التصنيع، إِذ تجمد تصاميم الإِنتاج مدداً طويلة. وهذا النقص في المرونة في التصنيع قد يكون خطراً في صناعة يكون التغيير فيها سريعاً أو غير قابل للتنبؤ به. ولا تستطيع الإِدارة في أثناء ركود الأعمال أو في المدد الي ينخفض فيها حجم الإِنتاج، أن توقف خط إِنتاج مؤتمت وتستخدمه فوراً في عمل آخر. ويمكن أن يؤدي الأمر إلى خسارات مالية كبيرة. ويميل اعتماد بعض التجهيزات على بعضها الآخر اعتماداً متداخلاً إلى جعل المنظومة معتمدة على أضعف عنصر فيها، ويكون إخفاق التجهيزات إِخفاقاً تراكمياً، إِذ إِن إِخفاقاً واحداً يمكن أن يوقف خط الإِنتاج كله. وتميل تكاليف صيانة الأدوات وتبديلها إلى الارتفاع، لأن الأدوات كلها يجب أن تفكك في آن واحد لأغراض معينة في مدد منتظمة سواء أكانت هذه الأدوات بحاجة إلى ذلك أم لم تكن (صيانة وقائية).
والسيئة الكبرى التي تسببها عملية إِدخال الأتمتة بسرعة من الناحية الاجتماعية هي البطالة، إِذ إِن الأتمتة تحذف أعمالاً عدة وبالتالي يفقد عدد كبير من العمال أعمالهم السابقة. وإِلى أن تحدث أعمال جديدة لليد العاملة التي فقدت أعمالها السابقة وإِلى أن تطور هذه اليد العاملة مهارتها لتتوافق مع الأعمال الجديدة، يعاني العمال الذين فقدوا أعمالهم نتيجة إِدخال الأتمتة معاناة كبيرة. ولذلك لا ينصح بإِدخال الأتمتة إِلا تدريجياً وببطء، وعندما يوجد نقص في اليد العاملة اللازمة.

[kuber]

الاستشعار من البعد

الاستشعار من البعد والتصوير الفوتوجرافي الجوي أو الفضائي مترادفات تعنى التعرف على شيء ما مستعانا بأجهزة تصوير دون ملامسته وتعبر عن تقنية واحدة تعتمد على أساس نظرى واحد وهو أن رؤية أي جسم بعين الإنسان تعتمد على استقبال العين للأشعة المرئية المنعكسة أو المنبعثة من سطح الجسم على شبكية العين مارةً خلال عدسة العين، ولذلك أصبحت كلمة «استشعار من بعد» تكافىء «حاسة الرؤية» عند الإنسان، وأصبحت آلة التصوير مكافئة لعين الإنسان، وإن اختلفت في بعض تفصيلاتها لتصبح قادرة على استقبال الأشعة المرئية التي تحسها عين الإنسان بالإضافة إلى باقي أحزمة الأشعة غير المرئية التي تحسها عين الإنسان بالإضافة إلى باقي أحزمة الأشعة غير المرئية لعين الإنسان التي يحتويها حزام أطياف الموجات الكهرومغنطيسية (Electromagnetic spectrum) سواء قصيرة الطول الموجى (عالية التردد) مثل الأشعة فوق البنفسجية أو طويلة الموجات (منخفضة التردد) مثل الأشعة تحت الحمراء والميكروويف وموجات الراديو والرادار.
مع التقدم الكبير في تقنيات التصوير والاتصالات غير السلكية، تطورت آلة التصوير ونقل الصورة من الطائرة أو القمر الصناعي إلى محطات استقبال أرضية لتصبح أمراً ميسراً.
تطبيقات الاستشعار من البعد: تستخدم تقنية الاستشعار من البعد في تصوير سطح الكرة الأرضية من أرض وبحر وجبل وسهل، وزرع وعمران وكثبان ومناطق عسكرية ومواقع استراتيجية، كما تستخدم في تصوير الغلاف الجوي حول الأرض وحول الكواكب والتوابع مثل الزهرة والمريخ والقمر.
وكما أن هذه التقنية قد استخدمت لرصد الظواهر الثابتة وتسجيل التغيرات الحادثة على سطح الأرض فقد أصبحت أداة هامة في التنبؤ بشكل سطح الأرض بأرضه وشواطئه وبحاره وبحيراته ومصادره الطبيعية الحية والجامدة، وتأثير النشاط الإنساني والمخاطر الطبيعية عليه وذلك من خلال حساب معدلات التغير المسجل في سنوات سابقة وتقدير نتائجه بعد عشرات السنوات القادمة مع أخذ المتغيرات المتوقعة والمنتظرة في الحسبان.
لذلك كله اتسعت دائرة تطبيقات الاستشعار من البعد في كل مجالات النشاط الإنساني العسكري والمدني والهندسي والعمراني والجيولوجي والزراعي والصناعي والبيئي والتنموى بل وتعداها إلى التخطيط الاستراتيجي والحماية من أضرار المخاطر الطبيعية مثل البراكين والزلازل والسيول والعواصف وتقدير التغير البيئي المتوقع في البر والبحر والجو وفي العمار والقفار على السواء.
أنواع تقنية الاستشعار من البعد: تتعدد تقنيات الاستشعار من البعد إما بتعدد ترددات الأطياف الكهرومغنطيسية أو حسب نوع الأشعة المستقبلة من الجسم المراد التعرف عليه أو حسب نوع الأشعة المستقبلة من الجسم المراد التعرف عليه أو حسب أسلوب التصوير نفسه. في الحالة الأولى يمكن تصوير سطوح الأجسام في الضوء المرئى أو في أحد الأطياف المكونة منه مثل الطيف الأخضر أو الأزرق أو الأحمر، كما يمكن التصوير بأطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة منها والبعيدة على السواء، وأيضاً يتم التصوير في نطاق أطياف أشعة الراديو أو الرادار، ويمكن التحكم في ذلك بوضع مرشحات لموجات ذات تردد معين أمام عدسة الكاميرا أو آلة التصوير وأفلام حساسة لهذه الأطياف أما إذا كان التصنيف حسب نوع الأشعة المستقبلة من الجسم المراد التعرف عليه فذلك يعنى تحديد نوع هذه الأشعة منعكسة كانت أم منبعثة. ففي حالة الأشعة المنعكسة يستلزم أن يكون هناك مصدر لهذه الأشعة مثل الشمس، وفي حالة الأشعة المنبعثة من الجسم فلا يحتاج لمصدر طيفي، وهذا ما يحدث في التصوير الليلي.
في الحالة الثالثة للتصنيف حسب أسلوب التصوير ذاته، فيعني بها استخدام آلة تصوير متعددة العدسات تتيح عدة صور في أطياف مختلفة التردد لنفس الجسم في نفس اللحظة وهو ما يطلق عليه آلة التصوير الماسحة متعددة الأطياف (MSS) (Multispectral ner) أو آلة التصوير التصنيفي النوعي (TM) (Thematic Mapper) أو آلة التصوير للأشعة المرتدة (RBV) (Return Beam Vedicom) .
أيضاً تم تصنيف تقنية الاستشعار من البعد حسب المسافة الفاصلة بين آلة التصوير والجسم المراد تصويره كما يلي:
1 ـ الاستشعار من البعد من الأقمار الصناعية «التصوير الفضائي» وتقاس المسافة بمئات الكيلومترات. 2 ـ التصوير الجوي من الطائرات وتقاس المسافة بعشرات الكيلومترات. 3 ـ التصوير من محطات ثابتة مثل الأبراج وناطحات السحاب وتقاس المسافة بآحاد الكيلومترات وكسورها.

التكنولوجيا الملائمة
Appropriate Technology

يقصد بالتكنولوجيا الملائمة «تطبيق مجتمع محدد لعلوم الطبيعة بحثاً عن حلول لمشكلات محددة يواجهها، معتمداً على الإمكانات المتاحة له مستلهما القيم الحضارية التي يؤمن بها». فكل منتج من منتجات التكنولوجيا ظاهرة اجتماعية يحمل في ثناياه طابع المجتمع الذي أفرزه ولذلك فإن فاعليته تقترن بتوافر البيئة التي نشأ فيها وتتدهور إذا تخلفت معالم تلك البيئة. لذلك كانت فاعلية أي أسلوب في الإنتاج أو الخدمات تتوقف على مدى ملاءمته لظروف المجتمع المحدد الذي يطبق فيه. ولا شك في تنوع وتعدد هذه الظروف، ومع ذلك يمكن القول إن التكنولوجيا الملائمة هي التي تستجيب لكل من الندرة النسبية لعوامل الإنتاج والبيئة الطبيعية والبيئة الحضارية واستراتيجية التنمية.
ومع ذلك، يثير مفهوم التكنولوجيا بعض اللبس. فبعض الكتاب في الدول النامية يخلطون بين التكنولوجيا الملائمة وبين التكنولوجيا صغيرة النطاق، منخفضة الإنتاجية كثيفة العمل، التي تعمل على استمرار التخلف وتبعية الدول النامية التكنولوجية للدول الصناعية المتقدمة ولقد نتج هذا الخلط عن التفسير لمفهوم التكنولوجيا الملائمة. فأولئك الذين يربطون التكنولوجيا الملائمة بالوسائل المتخلفة، يخلطون عادة بين الطابع المتقدم للتكنولوجيا كبيرة النطاق والأصل الفرعي لها ويجهلون حقيقة أن تصميم وتطوير التكنولوجيا الملائمة الجديدة أو تطويع وتحديث التكنولوجيا القائمة قد يكون حديثاً ومعقداً شأنه شأن أي اختراع زراعي أو صناعي حديث. ولقد أسهم في حدوث هذا اللبس أيضاً وضع عديد من المنظمات والمجموعات التي تبحث في مجال التكنولوجيا الملائمة أهمية كبيرة على أنواع التكنولوجيا صغيرة النطاق والوسيطة وكثيفة العمل، وكان ذلك نتيجة اتجاه الدول النامية في السنوات الأخيرة لاستيراد التكنولوجيا كثيفة رأس المال غير الملائمة من الدول الصناعية المتقدمة.

النمذجة والمحاكاة

أدخل التطور التقني الكبير في هندسة الحاسوب وعلومه في الأعوام الأخيرة مفاهيم جديدة في الأتمتة، منها تخطيط الأتمتة قبل إِنجازها إذ أصبحت أتمتة أي عملية أو منظومة تمر بمرحلتين أساسيتين هما النمذجة modeling والمحاكاة simulation قبل البدء بتنفيذ تلك المنظومة. والنمذجة هي المرحلة التي يتم فيها بناء نموذج رياضي للمنظومة المطلوبة أتمتتها يصف سلوكها الدينامي وصفاً كاملاً. ويتم إنجاز ذلك باستخدام عدة طرائق رياضية تعتمد على مبدأ حفظ مصونية الطاقة وعلى بنيتها الدينامية وطريقة ترابط العناصر المكونة لها. أما المحاكاة فتتضمن بناء منظومة مصغّرة، لها مواصفات المنظومة الأصلية نفسها المطلوبة أتمتتها وتحاكيها في السلوك. ويمكن إنجاز ذلك ببناء نموذج إلكتروني مخبري باستخدام العناصر الإِلكترونية الفعالة المتوافرة أو باستخدام الحاسوب وكتابة برنامج بإِحدى لغات البرمجة المعتمدة، ثم تشغيل هذا النموذج بالشروط المحيطية نفسها المطلوب تشغيل المنظومة الأصلية فيها.
والفائدة من إجراء النمذجة والمحاكاة قبل إنجاز الأتمتة هي اختصار مراحل الإِنجاز، والتثبت من صحة النتيجة النهائية لعمل المنظومة. ويمكن تصحيح أي خطأ وظيفي بضبط النموذج الرياضي المستعمل وبتعديل البرنامج بلا أي كلفة إِضافية، في حين إن كشف مثل هذه الطريقة يوجب تغيير بعض أجزاء المنظومة أو طريقة ربطها وهذا مكلف جداً في المنظومات المعقدة.

الهندسة

مهنة تهيِّىء المعرفة العلمية للتطبيق العملي.
ولقد تطورت معظم المجالات التخصصية في الهندسة منذ حوالي عام 1750م.
وتظهر اليوم باستمرار مجالات هندسية جديدة نتيجة للطفرات العلمية والتقنية.
كهندسة الفضاء الجوي والهندسة الطبية الحيوية والهندسة الكيميائية والهندسة المدنية والهندسة الكهربائية والهندسة البيئية والهندسة الصناعية وهندسة المواد والهندسة الميكانيكية والهندسة النووية.
المجالات التخصصية الآخرى: تركز بالذات على أكثر من مجالات محددة من الهندسة أكثر مما تتيحه الفروع الرئيسية. ويضم هذا الجزء بضعة تخصصات هامة.
هندسة الصوت والهندسة الزراعية وهندسة الحاسوب والهندسة البحرية وهندسة المحيطات وهندسة النفط (البترول وهندسة النسيج وهندسة النقل.

الهندسة البحرية

تختص بتصميم وإنشاء وإصلاح السفن والغواصات. ويعمل المهندسون البحريون على تطوير تسهيلات الموانىء.

الهندسة البيئية

تختص بالمجهودات التي تمنع تلوث الهواء والماء والتربة والتلوث بالضجيج وتتحكم فيها. ويطور المهندسون البيئيون المعدات لقياس مستويات التلوث، ويقومون بإجراء التجارب لتقدير تأثيرات أنواع الملوثات المختلفة. كما يطورون أيضاً التقنيات لحماية الأرض من التلوث.

الهندسة الزراعية

تتناول تصميم مباني المزرعة والآلات الزراعية وكبح التعرية والري ومشروعات صيانة الأرض. ويختص المهندسون الزراعيون أيضاً بمعالجة ونقل وخزن المنتجات الزراعية.

الهندسة الصناعية

تطبق أساليب التحليل الهندسي في إنتاج البضائع والخدمات. ويُقدّر المهندسون الصناعيون أكثر الطرق اقتصاداً وكفاءة للمنشأة بالنسبة لاستخدمات الناس والآلات والمواد. وقد يختار المهندس الصناعي موقع المنشأة أو المكاتب، ويُقدّر احتياجات الموظفين، ويختار المعدات والآلات، ويخطط ساحات العمل، ويخطط مراحل العمليات. كذلك يُطور المهندسون الصناعيون برامج التدريب وتقويم الوظيفة ويعدّون مواصفات الأداء، ويساعدون في تقدير الأجور ومنافع المستخدمين. كما أنهم يعملون على حل مشاكل مثل التكاليف المرتفعة والإنتاج المنخفض ونوعية المنتج الرديئة.

الهندسة الكهربائية

تختص بتطوير وإنتاج واختبار الأجهزة والمعدات الكهربائية والإلكترونية. وتتضمن هذه المعدات؛ المولدات التي تدار بالقوى المائية والفحم الحجري والنفط والوقود النووي، وشبكات نقل الكهرباء والمحولات. وكذلك يطورون نظم الإشعال المستخدمة في محركات السيارات والطائرات والمحركات الأخرى. كما يعملون على تحسين الأجهزة الكهربائية مثل مكيفات الهواء وأجهزة إعداد الأغذاية والمكانس الكهربائية.
ويُطلق على المهندسين الكهربائيين الذين يتخصصون في المعدات الإلكترونية اسم مهندسي الإلكترونيات. ويؤدي مهندسو الإلكترونيات دوراً أساسياً في إنتاج أقمار الاتصالات الصناعية والحواسيب والروبوتات الصناعية والأجهزة الطبية والعلمية ونظم التحكم في القذائف والرادار والراديو وأجهزة التلفاز. ويطور بعض المهندسين في مجال الإلكترونيات الخطط الرئيسية لأجزاء ووصلات الدوائر المدمجة المصغرة جداً التي تحكم الإشارات الكهربائية في معظم الأجهزة الإلكترونية. ويقوم كثير من مهندسي الإلكترونيات بتصميم وبناء وبرمجة أنظمة الحاسوب المعقدة لتؤدي مهامَّ خاصة. ويعتبر الاتصال عن بُعد، وإرسال واستقبال الرسائل عبر المسافات الطويلة، تخصصاً آخر كبيراً من تخصصات الهندسة الإلكترونية.

الهندسة الكيميائية

تختص بمعالجة المواد الكيميائية والمنتجات الكيميائية بكميات تجارية كبيرة لاستخدامات الصناعة والمستهلك. ويختص المهندسون الكيميائيون بالعمليات الكيميائية التي تحول المواد الخام إلى منتجات نافعة. وهم يخططون ويصممون ويساعدون في تشييد المصانع والمعدات الكيميائية ويعملون لتطوير وسائل إنتاج فَعَّالة واقتصادية. ويعمل المهندسون الكيميائيون أيضاً في صناعات مثل صناعة أدوات الزينة والأدوية والمفرقعات والأسمدة والمنتجات الغذائية والوقود والبلاستيك والصابون.

الهندسة المدنية

أقدم فروع الهندسية الرئيسية. وتتضمن التصميم والإشراف على تنفيذ المشروعات الإنشائية الكبرى مثل الجسور والقنوات والسدود والأنفاق ونظم الإمداد بالمياه.

الهندسة الميكانيكية

تشمل إنتاج القدرة الميكانيكية ونقلها واستخدامها. يصمم المهندسون الميكانيكيون كافة أنواع الآلات ويشغلونها ويختبرونها. وهم يطورون ويبنون المحركات التي تولد القدرة من البخار والنفط والوقود النووي ومصادر أخرى للطاقة. ويطورون ويبنون أيضاً أنواعاً كثيرة من الآلات التي تستخدم القدرة، متضمنة معدات التدفئة والتهوية والسيارات وعُدَد الآلات ومعدات العمليات الصناعية. ويشترك المهندسون الميكانيكيون في أية مرحلة من مراحل تطوير الآلات: من إنشاء النموذج التجريبي، إلى تركيب الآلة تامة الصنع، وتدريب العمال الذين يستخدمونها.

الهندسة النووية

تختص بإنتاج واستخدام الطاقة النووية واستخدامات الطاقة الإشعاعية والمواد المشعة. ويصمم معظم المهندسين النوويين محطات القدرة النووية التي تولد الكهرباء، ويقومون بتشييدها وتشغيلها. وهم يتناولون كل مرحلة من مراحل إنتاج الطاقة النووية: من معالجة الوقود النووي إلى التخلص من النفايات المشعة الناتجة عن المفاعلات النووية. ويعملون أيضاً على تحسين وتطبيق معايير الأمان، وتطوير أنواع جديدة من نظم الطاقة النووية.
كما يقوم المهندسون النوويون ببناء وتصميم المحركات النووية للسفن والغواصات والمركبات الفضائية. ويطورون الاستخدامات الصناعية والطبية والعلمية للطاقة الإشعاعية والمواد المشعّة. ويتخصص بعض المهندسين النوويين في تصميم وتشييد مُعجلات الجُسيمات، تلك الأجهزة التي تستخدم في الدراسات العلمية للذرة وفي إيجاد عناصر جديدة. كما يتخصص مهندسون نوويون آخرون في تطوير الأسلحة النووية. ويؤدي المهندسون النوويون أيضاً دوراً في تطوير المصادر المشعّة والكاشفات ومعدات حجب الإشعاع. وغالباً ما يتداخل عمل المهندسين النوويين مع عمل المهندسين الكهربائيين والبيئيين والميكانيكيين ومهندسي المواد.

الهندسة الطبية الحيوية

تطبق التقنيات الهندسية على المعضلات المتعلقة بالصحة. ويطور مهندسو الطب الحيوي الوسائل المساعدة للصُّمِّ والعُمْي. كما أنهم يتعاونون مع الأطباء والجراحين لتصميم الأطراف والأعضاء الاصطناعية والوسائل والآلات الأخرى التي تساعد أو تعوض الأجزاء المريضة أوالتالفة من الجسم. كما يساعد مهندسو الطب الحيوي في إنتاج أنواع كثيرة من العُدَد الطبية، بدءاً من أجهزة قياس ضغط الدم ومعدل النبض إلى الجراحة بالليزر. ويتخصص بعض مهندسي الطب الحيوي في برمجة نظم الحاسوب التي تبين صحة المريض أو تحلل مُعطيات طبية معقدة. كما يتعاون غيرهم مع معماريين وأطباء وممرضات وغيرهم من المختصين في تصميم المستشفيات والمراكز الصحية الاجتماعية.
وعند اختيار مواد الوسائل المساعدة والأعضاء الاصطناعية، يجب أن يفهم مهندسو الطب الحيوي الخواص الفيزيائية والكيميائية للمواد، وكيفية تفاعلها معاً ومع الجسم أيضاً. ويتركز أحد المجالات الرئيسية في أبحاث الهندسة الطبية الحيوية، على تطوير مواد لا يمكن للجسم أن يطردها وتكون بمثابة أجزاء غريبة.

هندسة النقل

تتضمن المجهودات المبذولة لجعل النقل أكثر أماناً وأكثر اقتصاداً وأكثر كفاءة. ويصمم المهندسون في هذا المجال جميع أنواع وسائل النقل ويطورون السبل الميسرة المرتبطة للحد من مشاكل المرور.

هندسة الفضاء الجوي

تتضمن تصميم الطائرات التجارية والعسكرية وإنتاجها وصيانتها. ويؤدي مهندسو الفضاء كذلك دوراً أساسياً في إنتاج وتجميع القذائف الموجهة وجميع طرز السفن الفضائية. ويساعد مهندسو الفضاء الجوي في بناء الأنفاق الهوائية ومعدات الاختبار الأخرى التي يستخدمونها في إجراء التجارب على السفن المقترحة، لتقدير أدائها واتزانها وطرق التحكم فيها تحت ظروف الطيران المختلفة. وتتراوح أبحاث الفضاء الجوي بين المجهودات اللازمة لتصميم طائرة تجارية تكون أهدأ وأكثر اقتصاداً في الوقود، والبحث عن مواد جديدة يمكنها تحمل مستويات الإشعاع العالية ودرجات الحرارة القصوى للطيران في الفضاء.

هندسة المحيطات

تتناول تصميم وإقامة جميع أنواع المعدات المستخدمة في المحيطات. ويشمل نَتاج مهندسي المحيطات تجهيزات الزيت وغيرها من المنشآت البعيدة عن الشاطىء ومعدات البحث البحرية، ونظم كواسر الأمواج المستخدمة في منع تعرية الشواطىء.

هندسة المواد

تتعامل مع تركيب المواد المختلفة وإنتاجها واستخداماتها واستخدامات المواد المختلفة. ويعمل مهندسو المواد بالمواد الفلزية وغير الفلزية. ويحاولون تحسين المواد الموجودة ويطورون استخدامات جديدة لها، بالإضافة إلى تطوير مواد جديدة لتفي بمتطلبات معينة. وتُعتبر هندسة المناجم وهندسة التعدين فرعين رئيسيين من هندسة المواد. ويعمل مهندسو المناجم بالتعاون مع الجُيُولوجين لتحديد أماكن ترسبات المعادن وتخمين كمياتها. ويقررون كيفية استخراج الخام من الأرض ما أمكن بأرخص الطرق وأكثرها كفاءة. ويجب على مهندسي المناجم أن يعرفوا أساسيات الهندسة المدنية والميكانيكية والكهربائية وذلك لتصميم الأنفاق وتهوية المناجم واختيار الآلات الخاصة بالمناجم. وتعالج هندسة التعدين فصل الفلزات من خاماتها وتجهيزها للاستخدام. ويقوم مهندسو التعدين الاستخلاصي بفصل الفلزات من خاماتها وتنقيتها. ويطور مهندسو التعدين الفيزيائي طرقاً لتحويل الفلزات النقية إلى منتجات نهائية يستفاد بها.

هندسة النسيج

تختص بالآلات والعمليات المستخدمة في إنتاج كل من الألياف والأقمشة الطبيعية والاصطناعية. ويعمل مهندسو هذا المجال أيضاً في تطوير منسوجات جديدة ومحسنّة.

هندسة الصوت

تختص بالصوت. ويتضمن عمل مهندسي الصوت تصميم المباني والغرف لجعلها هادئة، وتهيئة الظروف للاستماع للحديث والموسيقى في قاعات الاستماع والصالات، وتطوير التقنيات والمواد الماصة للصوت لتخفيض التلوث الضجيجي.

تكنولوجيا الاتصال الحديثة
N.C.T. New Communication Technology

ليس هناك تعريف محدد لعبارة «تكنولوجيا الاتصال الحديثة» رغم ذيوع استخدامها، غير أن مدلولها أصبح ينصب على الوسائل الإلكترونية المستخدمة في الإنتاج والتسجيل الكهرومغنطيسي (الكاسيت الصوتي والفيديو) واسطوانات الليزر، والبث الإذاعي والتلفزيوني، الذي تُوِّج باستخدام الشبكات الفضائية، وشبكات الميكروويف المعتمدة على الترددات عالية القدرة VHF وفائقة القدرة UHF، والشبكات الأرضية التي تستخدم الألياف الضوئية O.F. ذات الكفاءة العالية في حمل العديد من البرامج التفزيونية والإذاعية والمعلومات، هذا بالإضافة إلى استخدام الحاسوب (الكومبيوتر) وما يتصل به من تقنيات.
على أن كلمة «حديثة» في تعريف تكنولوجيا الاتصال، تحمل قدرا كبيراً من النسبية، فهي تتوقف في الدرجة الأولى على مدى تطور المجتمع وأخذه بالأساليب الحديثة في الإنتاج. فما يعتبر من التقنيات التقليدية في المجتمعات المتقدمة، قد يعتبر حديثاً في مجتمعات أقل تقدماً. كما أن النسبية تمتد إلى المرحلة الزمنية من مراحل تطور المجتمع. فما يعتبر حديثاً اليوم، سوف يصبح تقليديا في مرحلة تاريخية تالية، كما يتوقف الأمر كذلك على التقدم الصناعي في انتاج تكنولوجيا الاتصال، وهو تقدم يسير بسرعة كبيرة، فقد تتوقف الصناعة في مرحلة معينة بحكم التطور، عن إنتاج بعض التكنولوجيات الاتصالية التي كانت سائدة في هذه المرحلة، وتقدم بدائلها الأكثر تطوراً، وتترك الأولى للزوال، بحكم عدم توفر مستلزمات تشغيلها.
وتتيح التكنولوجيات الاتصالية الحديثة إمكلانات كبيرة لزيادة حجم إنتاج المواد الإعلامية والثقافية المرئية والمسموعة والمطبوعة، وتبادلها بين الأقطار العربية، ومع الخارج. كما تتيح فرصاً واسعة لاستخدامها للأغراض التعليمية سواء بالنسبة للتعليم النظامي أو التعليم خارج المدرسة. على أنه في الجانب الآخر، أدى استخدام هذه التكنولوجيا المتقدمة إلى زيادة حجم تدفق المواد الإعلامية والتثقافية من الخارج مما يمكن أن يهدد الهوية الثقافية العربية الإسلامية.

هندسة النفط (البترول)

تختص بإنتاج وخزن ونقل النفط والغاز الطبيعي. ويحدد مهندسو النفط مواقع الرواسب الزيتية والغازية ويحاولون تطوير وسائل تكون أكثر كفاءة للتنقيب والاستخلاص.

تكرير البترول

يتكون البترول من خليط من عدد من الهدروكربونات التي تختلف في طبيعتها وفي خواصها. ولا يمكن استخدام البرتول الخام بحالته التي يستخرج بها من الأرض، بل يجب فصل مكوناته المختلفة وتنقيتها لاستخدام كل منها في غرض من الأغراض، وتعرف هذه العملية بعملية التكرير. ولا يمكن فصل كل هدروكربون من مكونات الزيت الخام على حدة؛ لأن درجات غليان هذه الهدروكربونات متقاربة إلى حد كبير، ولذلك يتم فصل مكونات البترول على هيئة «قطفات» أو أجزاء يغلى كلٌّ منها بين حدّيْن متقاربين من درجات الحرارة، أي بين 100 و150°م مثلاً، وتعرف هذه الطريقة باسم «التقطير التجزيئي». وقد كانت المقطرات الوسطى، قبل عام 1900، هي أهم مقطرات البترول، وكانت تعرف باسم الكيروسين أو البرافين، واستخدمت أساساً في الإنارة، أما المقطرات الخفيفة فقد كانت تحير القائمين على عمليات التقطير؛ فلم تكن هناك حاجة إليها ولم يكونوا يعرفون كيف يتخلصون منها، بل كانوا يعيدونها إلى باطن الأرض في بعض الأحيان. وقد تغير الوضع في مستهل القرن العشرين عندما بدأ استعمال محركات الاحتراق الداخلي، فزاد الطلب على المقطرات الخفيفة، وقل الاعتماد على الكيروسين بعد استخدام الكهرباء.
ويشبه معمل تكرير البترول غابة من الأبراج والخزانات التي تتم فيها عملية التقطير التجزيئي بشكل مستمر؛ فيدخل الزيت الخام في بداية خط التكرير وتخرج المقطرات المطلوبة من نهايته، وبذلك يمكن تكرير آلاف الأطنان من الزيت الخام في اليوم. ويتم أولاً فصل الزيت عن الماء الملح في حقل البترول ثم يفصل ما به من غازات قبل إدخاله إلى أجهزة التقطير، وتُضَمّ هذه الغازات إلى غيراها من الغازات الهدروكربونية لاستعمالها في أغراض أخرى. ويسخن الزيت الخام أولاً بإمراره في أنابيب حلزونية في أفران خاصة حتى ترتفع درجة حرارته إلى 400 ـ 450°م، ثم يدفع خليط السائل والبخار الناتج إلى الجزء الأسفل من برج أو عمود التجزئة. وبرج التجزئة عبارة عن عمود من الصلب أو أسطوانة طويلة تقف في وضع رأسي، وقد يصل ارتفاعها إلى نحو ثلاثين متراً. ويحتوي البرج على عدد من الرفوف المعدنية، ويوجد بكل رف فتحات خاصة تسمح بمرور أبخرة المواد المتطايرة خلالها لتصعد إلى الرفوف الأعلى منها، على حين تتكثف السوائل الأقل تطايراً على سطوحها وترتد إلى الرفوف الواقعة أسفل منها. ويسمح هذا الترتيب لأبخرة المواد المتطايرة بالصعود إلى قمة البرج، بينما تتجمع أبخرة السوائل ذات درجات الغليان المتوسطة على الرفوف الواقعة في منتصف البرج، أما السوائل ذات درجات الغليان المرتفعة فتتجمع بالقرب من قاعدة البرج، وبذلك يمكن الحصول على عدة مقطرات تختلف فيما بينها في درجات غليانها؛ فيفصل الجازولين من قمة البرج، ويفصل الكيروسين من الجزء الواقع أسفل قمة البرج، ثم يلي ذلك المنطقة الوسطى التي تُفصل منها زيوت الوقود، أما المخلقات الثقيلة فتخرج من الجزء الأسفل للبرج. ويتم تقطير هذه الزيوت الثقيلة بعد ذلك تحت ضغط مخلخل حتى لا تتفحم بالحرارة وتفصل منها زيوت التشحيم وشمع البرافين. أما المخلفات الثقيلة فتعامل معاملة خاصة وينتج منها الأسفلت والبتيومين والكوك.

تنقية مقطرات البترول

تحتوى مقطرات البترول في أغلب الأحيان على بعض الشوائب مثل المركبات غير المشبعة والمركبات الأروماتية وبعض مركبات الكبريت. ويجب التخلص من هذه الشوائب قبل استعمال هذه المقطرات لأنها تسبب كثيراً من الضرر للآلات والمعدات التي تستخدم فيها هذه المقطرات، فالمواد غير المشبعة إن تركت في الجازولين، تعطى عند احتراقه في محركات السيارات، مواد صمغية تسد مسالك «الكاربوراتير» وتفسد العمل المنتظم للمحرك. كذلك تتحول مركبات الكبريت عند احتراق الوقود، إلى أكاسيد الكبريت التي تتحول مركبات الكبريت عند احتراق الوقود، إلى أكاسيد الكبريت التي تتحول بدورها في وجود بخار الماء إلى حمض الكبريتيك الذي يسبب تلف المحرك وتآكله. وتتم إزالة المركبات غير المشبعة والمركبات الأرومانية من الكبروسين ومن بعض زيوت التشحيم برجِّها مع حمض الكبريتيك بواسطة الهواء المضغوط، أو برجها من ثاني أكسيد الكبريت المسال تحت الضغط بطريقة «أديليانو». وتذوب المواد غير المشبعة والمواد الأروماتية في طبقة الحمض التي تفصل بعد ذلك، ثم يغسل الزيت الهدروكربوني بالماء ويعاد تقطيره. أما شوائب الكبريت فيمكن إزالتها برجَّ المقطرات مع بعض المواد الكيميائية، مثل هدروكسيد الصوديوم أو بلمبيت الصوديوم، أو كلوريد النحاس، وتعرف هذه العملية باسم «التحلية» «Sweetening» وتُزَال المواد الأسفلتية من زيوت التشحيم بواسطة غاز البروبان المسال تحت الضغط، كما تزال منها الشموع بواسطة مذيبات أخرى مثل «الفرفورال» أو «مثيل إثيل كيتون». وهناك مواصفات دولية تحدد نسب هذه الشوائب في مختلف المقطرات قبل أن تصبح صالحة للاستعمال.

[kuber]

جيولوجيا
Geology

كلمة معرَّبة مكونة من مقطعين يونانيين هما «جيو Geo» وتعنى الأرض، و«لوجيا» من Logos بمعنى علم، فكلمة جيولوجيا تعنى علم الأرض. وتضم الأفرع الكلاسيكية لعلم الجيولوجيا أربع مجاميع من العلوم الاختصاصية، تعالج كل مجموعة منها جانباً خاصاً من الأرض: علوم خاصة بمكونات القشرة الأرضية هي علم البلورات Crystallography وعلم المعادن Mineralogy وعلم الصخور Petrology وعلم الجيوكيمياء Geochemistry. وعلوم تختص بدراسة التراكيب الجيولوجية، وهي: الجيولوجيا البنائية Structural geology، وعلم الحركات الأرضية (جيوتكتونيك) Geotectonics. وهناك علوم خاصة بتاريخ تطور القشرة الأرضية، هي: علم الحفريات Paleontology، وعلم الطبقات (استراتجرافيا) Stratigraphy، وعلم البيئة القديمة Paleoecology، وعلم الجغرافيا القديمة Paleogeography، والجيولوجيا التاريخية Historical geology. وتختص المجموعة الرابعة من الأفرع الكلاسيكية لعلم الجيولوجيا بدراسة تضاريس سطح الأرض، وتشمل علم الجيومورفولوجيا Geomorphology، وعلم المساحة Surveying، والجيولوجيا الفيزيائية Physical geology.


بعد التطور الكبير في العلوم عامة، وفي الجيولوجيا بفروعها الكلاسيكية، ظهرت مجموعة من العلوم الجيولوجية التطبيقية، تعتمد على الأسس النظرية لفروع الجيولوجيا الكلاسيكية، وجيولوجيا النفط Petroleum geology، وجيولوجيا المياه Hydrogeology، وجيولوجيا المناجم Mining geology، والجيولوجيا الهندسية Engineering geology، وعلم الزلازل Seismology، وعلم البراكين Volcanology، وعلم المحيطات Oceanography، وجيولوجيا البحار Marine geology، وعلم المناخ Climatology، وعلم التربة Pedology، والجيولوجيا الكونية Cosmic geology، وعلم الكواكب Planetology، وعلم الفك Astronomy، وجيولوجيا الفضاء Space geology، والاستشعار من البعد Remote sensing، والجيولوجيا البيئية Environmental geology، والجيولوجيا الشرعية Forensic geology، والجيولوجيا الطبية Medical geology.

الجيولوجيا عند العرب:

كانت جماعة إخوان الصفا (941 ـ 982 م)، في البصرة أول جمعية علمية معروفة في التاريخ، وكانوا رواداً في إشارتهم إلى السطح التحااتي erosional surface فهم الذين أطلقوا عليه اسم «صفصف»، ونسبت هذه الفكرة بعد ذلك بعدة قرون إلى العالم الأمريكي دافيز (Davis 1909م). وقد تناول إخوان الصفا في رسائلهم ظاهرة تطور البحيرات وعمليات النقل بفعل عوامل الرياح والأنهار، وتطرقوا إلى التجوية وعواملها ومما جاء في رسائلهم «الأودية والأنهار كلها تجرى من الجبال والتلال وتمر في مسيلها وجريانها نحو البحار والآجام والغدران» وجاء أيضاً في رسائلهم أن «الجبال من شدة إشراق الشمس والقمر والكواكب عليها بطول الزمن والدهور تنشف رطوبتها وتزداد جفافاً ويبساً وتتقطع وتتكسر وتصير أحجاراً أو صخوراً أو حصى ورمالاً ثم إن الأمطار والسيول تحط تلك الصخور والرمال إلى بطون الأودية والأنهار، ويحمل ذلك شدة جريانها إلى البحار والغدران والأجسام. ومن أهم إنجازات جماعة إخوان الصفا ما جاء في رسالتهم التاسعة عشرة بشأن أنواع الجبال، ففي هذه الرسالة أول تقسيم للجبال بحسب تكوينها الصخرى، وقد كان لهذا الاتجاه في تقسيم الجبال أهمية كبرى في تحديد مجرى الفكر الجيولوجي في القرن الثامن عشر في أوروبا.

الجيولوجيا في العصر الحديث:

ابتدأ التفكير الجدّي في المسائل الجيولوجية في منتصف القرن السابع عشر حينما قدم الطبيب الدانمركي الذي كان يعيش في مدينة فلورنسا في إيطاليا نيقولا ستينو Nicolaus Steno (1638 ـ 1686 م) أفكاره فيما يتعلق بالجبال وتكونها، وكان هذا العالم يعتبر أن هناك ثلاثة أنواع من الجبال هي الجبال البركانية والجبال المتكونة عن عوامل التعرية والجبال التي تكونت نتيجة لحركات رفع وانهيار للطبقات الأرضية أي الجبال التي تكونت نتيجة للتصدع.
أما العالم الإيطالي جيوفاني أردوينو Giovanni Arduino (1714 ـ 1795 م) فكان يقسم الجبال إلى ثلاثة مجاميع، والصخور المكونة للأرض إلى أربعة أنواع بما فيها المجاميع الثلاثة من الجبال، وكان أردوينو يميز الجبال بحسب الصخور التي تكونها وتعتبر النتائج التي توصل إليها أردوينوهي الأساس في التسمية المستعملة حتى الآن عند بعض الجيولوجيين في تقسيم الزمن الجيولوجي إلى الحق الأول Primary Era والحقب الثاني Secondary Era والحقب الثالث Tertiary Era والحقب الرابع Quaternary Era. وتعتبر دراسات أردوينو نقطة انتقال مهمة في تطوير علم الجيولوجيا.


ثم انتقل مركز ثقل الأبحاث الجيولوجية من إيطاليا إلى ألمانيا وانجلترا، وكان في ألمانيا عدد من الجيولوجيين البارزين مثل يوهان جوتلوب لهمان Johann Gottlob Lehmann (1719 ـ 1767) وبيترسيمون بالاس Peter Simon Pallas (1741 ـ 1811) الفرنسي الأصل الألماني الجنسية، وجورج كريستيان فوكسيل George Christian Fuchsel (1722 ـ 1776) وقد أضافوا ملاحظات هامة لتقسيم الصخور الذي كان يتبعه العالم أردوينو. وبرز أيضاً العالم الألماني إبراهام جوتلوب فيرنر Abraham Gottlob Werner (1750 ـ 1817)، وقد حوِّر فيرنر تقسيم أردوينو وأتباعه للصخور وكشف عن خمسة أنواع من الجبال المنقولة والجبال البركانية. وقد اشتهر فيرنر وأتباعه في تاريخ علم الجيولوجيا باسم النيتونيين Neptunists إشارة إلى نبتيون إله البحر عند الإغريق، لأنهم كانوا يعتقدون أن معظم الصخور أصلها من البحر. وكان العالم الاستكتلندي جيمس هاتون James Hutton (1726 ـ 1797) من أبرز الشخصيات الجيولوجية، وكانت ملاحظاته هي الأساس التي تمكن بواسطتها من وضعه لنظرية الوتيرة الواحدة Uniformitarianism التي تنص على أن الحاضر مفتاح الماضي، وهذه النظرية هي الشرارة التي فتحت وعى العلماء لوضع الأسس الحديثة لفهم تاريخ الأرض.


ويعتبر العالم الفرنسي البارون جورج ليوبولدكوفييه Baron Georges Cuvier (1769 ـ 1832) مؤسس علم تصنيف الفقاريات والحفريات الفقارية، وشيفالييه جان باتست دو لامارك Chevalier Jean Baptiste De Lamarck (1744 ـ 1829 م) مؤسس علم الحفريات اللافقارية.
ويعتبر المساح البريطاني وليم سميث William Smith (1769 ـ 1839 م)، أول من فكر في استخدام الحفريات لمعرفة طبقات الأرض وقد نتج عن ذلك تقسيم صخور القشرة الأرضية إلى نظم أو مجموعات، كل نظام يمثل صخوراً تكونت في فترة زمنية محددة من تاريخ الأرض. وتمكن الجيولوجيون الأوروبيون في الفترة من 1822 إلى 1879 م من ترتيب معظم صخور القشرة الأرضية الحاوية للحفريات في عمود جيولوجي Geologic Column.
ويعتبر حسن صادق (1891 ـ 1949 م) رائد الجيولوجيا في مصر في العصر الحديث. وكان إماماً وحجة في الجيولوجيا المصرية وله فيها مؤلفات وبحوث وخرائط لا تزال من أثمن المراجع للمؤلفين والباحثين.



الأحجار الكريمة وشبه الكريمة
FGemstones Semi-precious

هي المعادن والصخور النادرة الوجود التي تتميز بقوة الاحتمال والخمول الكيميائي، والجمال اللافت للنظر، ومعظمها له درجات صلادة تقع بين 7 و10 حسب مقياس «موه» لقياس الصلاة. وتتميز الأحجار الكريمة بخاصية مهمة هي اللون Colour وعرض الألوان Play of colours. وبهذه الخاصية يصدر المعدن ألواناً مختلفة في تتابع سريع عندما يدار المعدن ببطء أو عندما نحرك العين بالنسبة إلى المعدن ذات اليمين أو ذات اليسار، مثال ذلك معدن الألماس الذي يعطى عرضاً للألوان نتيجة لقوة التشتت الضوئي dispersion في معدن الألماس. وتتميز الأحجار الكريمة كذلك بخاصية الأوبالية Opalescence التي يظهرها معدن الأوبال، وتنتج الألوان المتلألئة من الانعكاس الداخلي للمعدن، وكذلك خاصية عين الهر Chatoyancy التي تظهر في معدن الأجيت agate، وهي ظهور بريق متموج يتغير لونه وتتغير شدته باختلاف اتجاه النظر. وبعض الأحجار الكريمة لها خاصية التضوء Luminscence أي أن المعدن يصدر عنه ضوء، وخاصية التفلور Fluorite الذي تبدى بعض أنواعه هذه الخاصية. أما إذا استمرت ألوان الضوء عقب زوال المؤثر فإنها تعرف باسم التفسفر Phosphorescence. وقد لوحظت خاصية التفسفر عندما تعرضت بعض المعادن لضوء الشمس، فلما نقلت إلى حجرة مظلمة أظهرت ألواناً ساطعة جذابة. ومعظم الأحجار الكريمة، الذي يترتب عليه انعكاس كمية من الضوء الساقط على أوجه البلورة أكثر من تلك التي تنعكس على أوجه البلورات ذات معامل الانكسار المنخفض، وتعد صناعة قطع الأحجار الكريمة من الفنون العلمية الراقية التي تتطلب ذوقاً رفيعاً. وهناك أحجار شبه كريمة Semi- precious، ليست لها القيمة التي للألماس، ومنها الياقوت الأصفر (التوباز) Topaz. ومعظم التوباز الذي يبيعه تجار المجوهرات ليس توبازا حقيقيا لكنه ضرب من الكوارتز الأصفر، ويميز بينه وبين التوباز الحقيقي: أن الأخير له خاصية التكهرب بالاحتكاك، كما أنه أعلى صلادة من الكوارتز وأكبر كثافة كذلك. وأشهر مواطن استخراج التواباز البرازيل وجبال الأورال في روسيا.
وهناك أيضاً التورمالين Tourmaline، ودرجة صلادته 5ر7 تقريباً وتوجد منه ثلاثة ضروب هي: الزبرجد السيلونى وهو التورمالين الأصفر Cylonese peridot، والزمرد البرازيلي ولونه أخضر Brazilian emerald، وهناك ضرب لونه بني. وأهم مواطن استخراج التورمالين البرازيل ومدغشقر وسيلان. ومن أهم الأحجار شبه الكريمة العقيق الأحمر (الجارنت Garnet)، وصلادته حوالي سبعة، ومعامل انكسار الضوء فيه 75ر1، والبلورات الكاملة لها قيمة كبيرة، وقد تتخذ البلورات ألواناً عديدة، منها الأخضر والأصفر والأحمر، لكن أشهرها على الإطلاق الجارنت الأحمر. ومن الأحجار شبه الكريمة الزبرجد Peridot وتركيبه الكيميائي سليكات المغنسيوم والحديد، وصلادته حوالي 7، ومعامل انكسار الضوء فيه 7ر1، وهو ضرب من معدن الأوليفين المعروف، لكن لونه صاف جميل نتيجة لوجود الحديد به في حالة الحديدوز، ويوجد الزبرجد في جزيرة سان جونز أو جزيرة الزبرجد بالبحر الأحمر، كذلك يوجد في منطقة جبل زبارا جنوب مدينة القصر بالصحراء الشرقية المصرية.


أما الفيروز Turquoise الذي تبلغ صلادته 6، فيوجد في نيسابور بإيران كما يوجد بالمكسيك وأريزونا وروسيا. ويوجد في مصر في بعض صخور الحجر الرملي من العصر الكربوني في عدة أماكن من وسط سيناء، حتى أن شبه جزيرة سيناء كانت تسمى قديماً أرض الفيروز.


هناك أيضاً حجر القمر Moonstone الذي يعتبر ضرباً من معدن الميكروكلين، وحجر اللازورد Lapis-lazuli الذي يوجد على هيئة حبيبات دقيقة منتشرة في بعض الأحجار الجيرية المتبلورة المتحولة، وأحسن عيناته تأتي من أفغانستان ومن سيبريا.

الألماس
Diamond

أشهر الأحجار الكريمة على الإطلاق، وهو معدن يتكون من عنصر الكربون الحر يتبلور على صورة ثماني الأوجه octahedron أو ذي الأثني عشر وجها Dodecahedron في فصيلة المكعب cubic. والهند وجنوب أفريقيا والبرازيل أكبر المصادر العالمية لإنتاج الألماس. وبجانب أهمية الألماس بوصفه حجراً كريماً، فإن له استخدامات مهمة في الصناعة في كونه مادة ثاقبة وقاطعة. وترجع روعته بجانب صلادته العالية إلى معامل انكسار الضوء العالي فيه؛ إذ يبلغ أكثر من 2,4 بينما في الزجاج يساوي 1,5، وهذه الخاصية هي التي تسبب لمعان الألماس وبريقه الخاطف. وهناك نماذج من القطع الصناعي للألماس أشهرها قطع البرلنتى Brilliant cut، والقطع المتدِّرج Step-cut. وأثمن عينات الألماس هي التي يكون لها لون ضارب إلى الزرقة الخفيفة وتليها فيالقيمة الأنواع الشفافة. ويعد اللون الأصفر الخافت أكثر العيوب التي تقلل من قيمة الألماس، وأقل أنواعه قيمة هي الأنواع الرمادية أو السوداء.


هناك ألماسات مشهورة على مستوى التاريخ والعالم، لعل أكثرها قيمة وشهرة ألماسة المغول الكبيرة Great Mongul، وهذه الألماسة ضخمة ولا يعرف وزنها تماماً، وكانت في حوزة أباطرة الهندستان وفقدت، ولم يعثر لها على أثر حتى الآن. أما بلّورة جبل النور Koh-i- noor التي تزن 108 قراريط، والتي استخرجت من الهند فقد توارثها أباطرة كثيرون حتى آلت أخيراً إلى بريطانيا وأصبحت دُرّة التاج البريطاني. هناك أيضاً ألماسة نجم الجنوب Star of South ويبلغ وزنها 108 قراريط، واستخرجت من مناجم البرازيل. أما أضخم ألماسة معروفة فهي الكولنيان The Kullinian التي استخرجت من مناجم جنوب أفريقا ويبلغ وزنها 3250 قيراطاً (رطل وست أوقيات)، وقطعت إلى ألماستين فريدتين إحداهما تزن 530 قيراطاً والأخرى 317 قيراطاً إلى جانب مائة ألماسة صغيرة.

البازلت
Basalt

صخر بركاني دقيق التحبب يرتكب أساساً من البلاجيوكليز الكلسى (غالباً لابرادوريت)، والبيروكسين وكمية ضئيلة نسبياً من المعادن القاتمة (ماجنتيت وإلمنيت) . وقد يحتوي الصخر على كميات متفاوتة من الأوليفين أو النيفيلين أو الكوارتز أو السبينل. ويتميز البازلت بأنسجة البورفيرى والأوفيتى وتحت الأوفيتى والفاريوليتى. وصخر البازلت أكثر الصخور انتشاراً على سطح الأرض ويوجد في البيئات التكتونية التالية:


1 ـ سلاسل الجبال المغمورة في قعور المحيطات ووسطها التي تعرف باسم الأعراف المحيطية Mid ocean Ridge Basins. وأحياناً تظهر بعض القمم البركانية فوق سطح البحر مكونة جزراً، وأشهرها وأكبرها جزيرة أيسلند البازلتية.

2 ـ الجزر المحيطة Oceanic Islands، مثل جزر هاواي والكنارى البازلتية.

3 ـ الحدود القارية الأوروجينية وأقواس الجزر Orogenic continental areas # island arcs، مثال ذلك جزر اليابان والفلبين وإندونيسيا.

4 ـ البراكين القارّية داخل القارات والبعيدة عن نُطُق الانزلاق Continental basalts. وهذه الصخور تنتشر في جنوب أفريقيا وجنوب أمريكا وشمال استراليا. كما توجد أيضاً في مناطق الأخاديد مثل أخاديد شرق أفريقيا وأوسلو والراين.

5 ـ البازلت الأركى Archaean basalt حيث تغطى صخور البازلت مساحات كبيرة من دروع الحق الأركى مثل الدرع الأفريقي والدرع الكندى ودائماً تكون هذه الصخور متحولة إلى مرتبة الجرين شست أو الأمفيبوليت وتعرف بأحزمة الصخور الضخراء Greenstone belts.

وينقسم البازلت على أساس تركيبه المعدني ثلاثة أقسام رئيسية هي:

1 ـ الثولييت Tholeiite أو البازلت الثولييتى Tholeiitic basalt الذي يتركب من البلاجيوكليز الكلسى والبيروكسين الفقير في الكالسيوم.

2 ـ البازلت الأوليفينى القلى Alkali olivine basalt يتركب من الللاجيوكليز الكلسى والبيروكسين الكلسى (الأوجيت) والأوليفين والنيفيلين بالإضافة إلى معدنى الماجنتيت والإلمنيت ويتميز هذا الصخر باحتوائه على كمية كبيرة نسبياً من العناصر القلوية خاصة الصوديوم.

3 ـ البازلت الغنى بالألومينا High - Alumina basalt الذي يتميز باحتوائه على كمية كبيرة من البلاجيوكليز والألومينا.
وبالإضافة إلى أن البازلت يغطى معظم أجزاء القشرة المحيطية وأجزاء من القشرة القارية فإنه يغطى أيضاً مساحات كبيرة من سطح القمر وأسطح بعض الكواكب مثل الزهرة وعطارد، كما يدخل البازلت في تركيب بعض النيازك Meteorites. وعلى هذا فإن البازلت يعد أكثر الصخور شيوعاً على الإطلاق.

البترول (النفط)

يعتبر زيت البترول من أهم مصادر الطاقة في هذا العصر، بل هو واحد من أهم مقومات الحضارة الحديثة للإنسان؛ فهو يستخدم وقوداً في مختلف الصناعات ويستعمل في تسيير وسائل النقل والمواصلات، كما يستعمل في الزراعة وفي التدفئة وفي توليد الكهرباء. كذلك تستخدم بعض مكونات البترول في صناعة عشرات من المواد الكيميائية المهمة مثل اللدائن والأصباغ والأدوية والألياف الصناعية.

وقد عرف الإنسان زيت البترول منذ قديم الزمان، فعرفه الفرس منذ نحو 4000 سنة مضت، واستخدموا الأسفلت الناتج منه في تثبيت أحجار المعابد وأسوار المدن. ويعتقد أن «نار المجوس» نتجت عن اشتعال بعض أبخرة البترول والغاز الطبيعي عند خروجها من بعض الشقوق وفي قشرة الأرض، ولذلك اعتبرها المجوس ناراً مقدسة لا تطفىء أبداً. ويحدثنا الرحالة الإيطالى الشهير «ماركو بولو» أنه شاهد وهو في طريقه إلى الصين زيتا أسود يخرج من الأرض في منطقة باكو، وقد أصبحت هذه المنطقة فيما بعد من أغنى مناطق البترول. كذلك ذكر المستكشفون الأوال لقارة أمريكا الشمالية أنهم وجدوا زيتا أسود يخرج من شقوق في سطح الأرض ويكون بركا ضحلة كريهة الرائحة. وقد عرف العرب البترول منذ زمن بعيد وأطلقوا عليه اسم «النفط» لأنه كان يحدث بثوراً في جلد الإنسان.

وقد تم حفر أول بئر في الولايات المتحدة عام 1806، وكان الهدف من حفرها هو الحصول على المياه الجوفية، ولكن القائمين على الحفر فوجئوا بخروج زيت أسود مع الماء، وضاقوا به لأنه كريه الرائحة ويلوث الماء وكان ما يحيط بهم. ولم يكن الناس يعرفون إلا نوعين من الوقود هما الخشب والفحم. ولم يكن هناك وقود سائل إلا بعض الزيوت التي تنتج من تقطير الفحم، وكانت تعرف باسم كيروسين، وهي مشتقة من كلمة «Kero» في اللغة الإغريقية وتعنى الشمع. وقد تبين بعد ذلك أن زيت البترول قابل للاشتعال، وأن الطاقة الناتجة منه تعادل الطاقة الناتجة من كيروسين الفحم ولذلك ازداد الطلب على البترول. وقد كانت أغلب الآبار التي يستخرج منها هذا الزيت تقع حول مدينة «تيتوس فيل» بولاية بنسلفانيا ـ وقد تم بعد ذلك حفر أول بئر إنتاجية بها عام 1859 بواسطة «إدوين دريك»، وكان ذلك بمثابة مولد صناعة البترول. وكان عمق الآبار لا يزيد على 20 متراً، وبلغ إنتاج الولايات المتحدة من البترول عام 1860 نحو ألفي برميل، وهو رقم لا يقارن بما يتم إنتاجه اليوم من البترول والذي يصل إلى عدة ملايين من البراميل في اليوم الواحد.

المواد الأولية المستخرجة من البترول والغاز الطبيعي:

يتم تقطير البترول، وفصل مكوناته في معامل التكرير بعملية تسمى التقطير التجزيئي، والجدول التالي يوضح النواتج الرئيسية لتكرير البترول.

تلاحظ من الجدول أن كل ناتج من نواتج عملية التقطير هو عبارة عن مخلوط من عدة مركبات (لاحظ مدى عدد ذرات الكربون ودرجة الغليان)، لذلك تجري عملية تقطير مرة أخرى للنواتج السابقة لفصل مكونات كل منها، فمثلاً يمكن إعادة تقطير الجازولين (مخلوط أولي) إلى مكونات شبه نقية حيث نحصل على الإيثر البترولي، والبنزين، واللجروين.
بعد فصل المكونات الرئيسة للبترول والغاز الطبيعي، يحتاج كثير من هذه المركبات إلى معالجة حرارية للحصول على مواد أخرى أكثر استخداماً في مجال الصناعة. وإذا ما أجريت هذه العملية على الألكانات سميت (بالتكسير الحراري). كما يمكن معالجة الإيثان والبروبان حرارياً لتكوين بعض الألكينات مثل الإيثين والبروبين.

بركان
Volcano

جبل أو تلّ مخروطيّ الشكل تكوّن حول فتحة فيالقشرة الأرضية متصلة بغرفة صهارية في باطن الأرض تخرج منها اللابة Lava والغازات والصخور الملتهبة. ويتكوّن البركان من أجزاء، هي المخروط Cone، والفوَّهة Crater، وقصبة البركان neck.

زلزال
Earthquake

هزة أرضية تحدث في مناطق معينة من القشرة الأرضية سببها انتقال موجات زلزالية في الصخور، يعتقد أن سببها المباشر هو الانكسار المفاجىء للصخور نتيجة لتعرضها للضغط أو الشد أو كليهما فيؤدّي ذلك إلى حدّ من الإجهاد يتسبب في تشوه الصخور بالكسر. وينشأ عن الزلزال ثلاثة أنواع من الموجات الزلزالية Seismic waves، هي الموجات التضاغطية السريعة الانتشار. وتسبب تشوهاً مرناً في المواد الصلبة على هيئة نبضات متتالية من التخلخل والضغط في اتجاه انتشار الموجة، وهي أولى الموجات التي تصل إلى أجهزة التسجيل، وتسمى الموجات الأولية ويرمز لها بالحرف الإنجليزي P، والنوع الثاني هو الموجات المستعرضة وتسبب ذبذبات عمودية على اتجاه انتشارها، وتسمى موجات ثانوية ويرمز لها بالحرف الإنجليزي S، والنوع الثالث موجات سطحية تنشأ من انعكاسات الموجات الزلزالية في داخل القشرة غير المتجانسة، وهي موجات بطيئة نسبياً وتصل إلى أجهزة تسجيل الزلازل بعد الموجات الأولية والثانوية. تستخدم لرصد الزلازل أجهزة حساسة تسمى السيزموجراف Seismograph.

وتقاس شدة الزلزال بوحدات مقياس رختر، وهو مقياس لوغارتمى، فمثلاً الزلزال الذي شدته تقابل وحدتين من مقياس رختر يساوي في الشدة عشرة أضعاف الزلزال الذي له شدة تقابل وحدة واحد فقط من مقياس رختر، ويتدرج المقياس في شدته من وحدة واحدة إلى ثماني وحدات.

وينشأ الزلزال من نقطة في باطن الأرض هي بؤرة الزلزال Focus والنقطة الواقعة أعلى البؤرة مباشرة على سطح الأرض تسمى نقطة فوق المركز Epicenter.

وتنتشر موجات الزلازل في جميع بقاع الأرض، لكن مصادرها تتركز في أماكن محدودة يتكرر فيها حدوث الزلازل من وقت لآخر، وهي مناطق الأحزمة الزلزالية. يوجد حزام زلزال حول المحيط الهادي يمتد من شيلي إلى بيرو إلى أمريكا الوسطى ـ المكسيك ـ كاليفورنيا ـ غرب كندا ـ ألاسكا ـ اليابان ـ الفلبين ـ إندونسيا ونيوزلندا. ويشمل الحزام الثاني: شمال أفريقيا ـ أسبانيا ـ إيطاليا ـ اليونان ـ تركيا ـ إيران ـ شمال الهند ـ بورما إلى الصين. وتوجد مناطق نشيطة زلزالياً، لكن أهميتها أقل من الحزامين الزلزاليين الأساسيين، وتنتشر هذه المناطق في المحيط المتجمد الشمالي، والمحيط الأطلسي والهندي ووسط سيبيريا وشمال وشرق أفريقيا. وتحدث الزلازل عادة في مناطق عدم الاستقرار في القشرة الأرضية. والزلازل قد تكون ضحلة، وهي التي تنشأ عند أعماق لا تزيد على ستين كيلومتراً وهي أخطر أنواع الزلازل.

قوة الزلزال بحسب مقياس رخترعدد الزلازل في العام تأثيره على المناطق المسكونة
أقل من 3,480,000لا يسجل إلا بالسيزموجراف
3,5 ـ 4,230,000يشعر به بعض الناس
4,3 ـ 4,84,800يشعر به الكثير من الناس
4,9 ـ 5,41,400يشعر به الجميع
5,5 ـ 6,1500يسبب بعض التلف في المباني
6,2 ـ 6,9100تلف شديد في المباني وتشقق في الجسور
7 ـ 7,315تلف شديد في المباني في شكل دمار جزئي
7,4 ـ 7,94دمار عظيم وانهيار شديد للمباني
اكثر من 8زلزال كل خمسة أو عشرة أعوامدمار عام شامل
وقد تكون الزلازل متوسطة العمق لا تبعد البؤرة فيها عن 300 كيلومتر، أما الزلازل العميقة وهي أقل الأنواع تدميراً وتأثيراً على القشرة الأرضية لأنها تحدث عند أعماق تصل إلى 800 كيلومتر.
ويصاحب حدوث الزلزال ظواهر جيولوجية مثل حدوث شقوق في الأرض، وهبوط في مواقع، وارتفاع في مناطق أخرى. كذلك تحدث الانزلاقات الأرضية والانهيارات الجبلية، وانفجار المياه الأرضية المختزنة في باطن الأرض، كذلك قد يعقب الزلزال تحرك الجبال الثلجية. وفي حالات نادرة قد يعقب الزلزال ثوران البركان، كما حدث في بيرو عام 1992 وكولومبيا 1993.


ويعقب الزلزال عادة عدد من الهزات التي تسمى توابع الزلزال Aftershocks قد تصل في العدد إلى مئات الهزات. وقد يستمر تأثيرها فترة طويلة قد تصل شهوراً عديدة، لكنها غالباً تكون أقل في شدتها من الزلزال الرئيسي الذي حدث أولاً.

علم التعدين
Metallurgy

يعنى هذا العلم بتركيز الخامات واستخلاص الفلزات منها وتنقيتها، ومن الجدول التالي نجد أن الفلزات توجد في خاماتها على صورة مركبات كيميائية، فالفلزات الواقعة في المجموعة الأولى والثانية في الجدول الدوري لا توجد إلا في صورة مركبات وأكثرها نشاطاً يوجد في صورة أملاح كالكلوريدات والكبريتات والكربونات وغيرها. أما الألومنيوم والفلزات الثقيلة فتوجد غالباً في صورة أكاسيد أو كبريتيدات، أما بعض الفلزات الواقعة في مجموعة العناصر الانتقالية فهي غير نشطة كيميائياً، لذلك فغالباً ما توجد في الطبيعة منفردة، أي بشكلها العنصري أكثر من وجودها في صورة مركبات، ومن أمثلتها الذهب والفضة ومجموعة البلاتين.


وتحتوي الخامات غالباً على كميات كبيرة من مواد أرضية غير مرغوب فيها كالسليكات والطفل والصخور النارية، ولكي يكون استخلاص فلز ما من خاماته ممكناً من الناحية الكيميائية وغير مكلف من الناحية الاقتصادية فلابد من تركيز الخام بالقدر المناسب، وهذا يختلف من فلز لآخر.

[kuber]

الحاسب الآلى
Computer

جهاز الكتروني قادر على تنفيذ العمليات التالية بسرعة فائقة:
1 ـ تخزين البيانات واسترجاعها وتنفيذ التعليمات المعطاة في صورة برامج.

2 ـ القيام بعمليات حسابية ومنطقية.

3 ـ إخراج البيانات في الصورة التي يحدِّدها المستخدم.

ولقد من تطور الحاسبات الآلية بأربعة مراحل (تسمى أجيال الحاسب) .
فالجيل الأول يتمثِّل في الحاسبات الآلية التي كانت تُستخدم الصمامات (Vacuum Tubes) في بنائها، وهذا النوع من الحاسبات كان ذا حجم كبير ويتطلب طرق تبريد خاصة نتيجة الحرارة العالية المنبعثة من الصمامات.

والجيل الثاني هو جيل الحاسبات الذي حلت فيه أشباه الموصِّلات (Transistors) محل الصمامات، وأدى هذاهذا إلى خفض التكلفة، وصغر الحجم، وزيادة السرعة في التشغيل.

وفي بناء الجيل الثالث استخدمت الدوائر المتكاملة (Integrated Circuits) والشرائح الالكترونية وأدى هذا إلى زيادة سرعة معالجة البيانات.

أما الجيل الرابع. وهو الجيل الحالي، فقد تميز باستخدام الدوائر المتكاملة المتقدمة وكذلك المعالجات الدقيقة (Microprocessors)، وظهور الحاسبات الشخصية (Microcomputers) التي أدت إلى الانتشار الكبير للحاسبات في جميع المجالات.

ونحن الآن على مقربة من ظهور الجيل الخامس للحاسبات الذي تعمل اليابان على إنتاجه، ويتم بناؤه على أساس تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي.

ويتكون الحاسب من ثلاث وحدات رئيسية، وهي وحدة الإدخال (Input Unit)، ووحدة الإخراج (Output Unit)، ووحدة المعالجة الرئيسة (Centeral Processing Unit, CPU). ولا يمكن لهذه المكونات العمل إلا في وجود ما يسمى بنظام التشغيل (Operating System) وهو عبارة عن مجموعة برامج تتحكم في عمل وحدة المعالجة الرئيسية وتمكن المستخدم من الاتصال بالحاسب.

هندسة الحاسوب:

تتضمن تطوير وتحسين الحاسوب ووحدات التخزين والطبع وشبكات المعلومات الحاسوبية. ويصمم مهندسو الحاسوب معالم نظم الحواسيب لتلائم عمليات خاصة.

الذكاء الاصطناعى
Artificial Intelligence

اختلف العلماء في تعريف الذكاء الاصطناعى، للتفاوت الكبير في أنواع العلوم التي تندرج تحت مظلة هذا العلم. ولكن أكثرها شمولاً هو الذي يعرِّفه بأنه «العلم الذي يبحث في جعل الحاسب الآلي يحاكى الذكاء الإنساني».
ومن أهم تطبيقاته نجد النظم الخبيرة (Expert System)، والإنسان الآلي (Robot) .
والنظام الخبير هو عبارة عن برنامج يتم تصميمه بحيث يحاكى طرق التفكير وقواعد اتخاذ القرار عند الإنسان الخبير في مجال معين.
ويتكون النظام الخبير من جزأين أساسيين، فالجزء الأولف هو قاعدة المعرفة (Knowledge Base)، وهي المعلومات التي يكتسبها الخبير في مجال معين نتيجة عمله الطويل في هذا المجال، وتوضع هذه المعلومات بطريقة معينة لتكون قاعدة المعرفة للنظام الخبير. ويقوم بعملية استخراج المعرفة من الخبراء وصياغتها أشخاصٌ متخصصون يعرفون بمهندسي المعرفة (Knowledge Engineers) .

ويستخدم النظام الخبير في توفير قاعدة معلومات يتطلب اكتسابها عشرات السنوات من العمل للإنسان العادي، إذ يمكنه الاستفسار عن المشاكل التي تقابله وأخذ الاستشارة منه.
والجزء الثاني من النظام الخبير هو القواعد التي يتبعها الخبير في البحث عن الحلول المطلوبة داخل قواعد المعرفة. وهذه القواعد تشابه إلى حد كبير القواعد التي يستخدمها العقل البشرى في الاستنتاج، وهي قواعد منظقية تسمى بالحدس (Heuristics) .

وتُستخدم في بناء النظم الخبيرة لغات خاصة، تسمى لغات الذكاء الاصطناعي، وهي تساعد على المعالجة الرمزية (Symbolic Processing)، ومن أشهر هذه اللغات، لغة ليسب (LISP)، ولغة برولوج (PROLOG)، والتي تبناها اليابانيون في مشروعهم لبناء الجيل الخامس للحاسبات، والذي سيستخدم تقنيات الذكاء الاصطناعي في معالجته للبيانات.
أما الإنسان الآلي Robot فهو آلة يمكن برمجتها للقيام بأعمال الإنسان اليدوية.
ومن أكثر المجالات التي يوجد فيها الإنسان الآلي بكثرة مجال الصناعة. فمنها ما يُصمم للقيام بأعمال اللحام الدقيقة أو أعمال الدهان. ولقد أثبت الإنسان الآلي وجوده في الصناعات الإلكترونية وصناعة السيارات.
ويتكون الإنسان الآلى من ذراع تحاكى ذراع الإنسان في تكوينها وجهاز تحكم في هذه الذراع.
والإنسان الآلي الذكى، وهو ما يزال في طور الأبحاث حتى الآن، هو الذي يستطيع أن يتعامل مع الأشياء المتغيرة الأشكال والأحجام ذاتياً، وبدون إعادة برمجته.

برامج الحاسب الآلي
Computer Software

هي البرامج المصمَّمة والمكتوبة للتحكم في الوظائف التي يقوم بها الحاسب.
وتنقسم برامج الحاسب إلى: نظم التشغيل، وبرامج التطبيقات، ولغات الحاسب.
فنظام التشغيل (Operating system) هو مجموعة البرامج التي تتحكم في عمل وحدة المعالجة الرئيسية (CPU)، (انظر Computer hardware)، وكذلك تسمح للمستخدم بالاتصال مع مكونات الحاسب.
وتوجد أنواع مختلفة من نظم التشغيل تعمل على مختلف الحاسبات، وفي الغالب يكون منتج هذه البرامج هو المنتج للحاسب الذي تعمل عليه، ومن أنواع نظم التشغيل نجد نظام التشغيل (CP/ M-08) والذي يعمل مع الحاسبات التي تتكون من وحدة معالجة من النوع (Z08) . وكذلك نظام التشغيل (MS DOS) والذي يعمل مع الحاسبات التي تتكون من معالجات (6808) أو (8808)، وغيرها.

كما تختلف نظم التشغيل للحاسبات الكبيرة (Main frames) عن نظم التشغيل الخاصة بالحسابات الشخصية.
أما برامج التطبيقات (Application Programs)، فهي برامج يتم كتابتها لجعل الحاسب يؤدي وظائف وعمليات محددة في مجالات محددة، مثل البرامج المحاسبية (Accounting)، والبرامج العلمية مثل برامج التحليل الإحصائي (Statistical analysis programs)، وبرامج التصميم باستخدام الحاسب مثل (Auto CAD) . ومن أشهر برامج التطبيقات برامج الجداول الإليكترونية (Spread sheet programs)، وبرامج قواعد البيانات (Data base programs)، وبرامج معالجة الكلمات أو تنسيق الكلمات (Word processing programs) .

أما لغات الحاسب الآلي (Computer languages) فهي لغات يمكن للمستخدم أن يفهمها، وتمكّنه من توجيه الحاسب للقيام بالحسابات التي يريدها أو العمليات المختلفة التي يصوغها المستخدم في صورة برنامج مكتوب بإحدى لغات الحاسب، ومن ثم تتم ترجمة هذه البرامج إلى لغة الآلة (أي اللغة التي يفهمها الحاسب) . ويوجد نوعان من برامج الترجمة، وهي برامج المترجمات (Compilers)، التي تتم الترجمة فيها بعد الانتهاء من كتابة البرنامج كاملاً، مثل لغات الباسكال (Pascal) والفورتران (Fortran)، وبرامج المفسِّرات (Intepreter) . والثاني، تتم فيه ترجمة كل أمر في البرنامج فور كتابته، مثل لغة البيزك (BASIC) .

الحاسب الكمى
Analog Computer

جهاز حسابي يستخدم الإشارات المتصلة والمتطابقة مع طبيعة الإشارات وبه يمكن دراسة النماذج الحسابية للأنظمة المختلفة وبذلك يمكن عمل أجهزة المحاكاة والتي تستخدم في أعمال التدريب على التشغيل والصيانة للأنظمة المختلفة والتي يكون التدريب عليها غالباً أو غير مأمون، مثل التدريب على قيادة الطائرات والقطارات وغيرها وأيضاً التعرف على الأنظمة المختلفة داخل الطائرات وغيرها، وأهم المشاكل التي تواجه الصيانة وكيفية حلها والتغلب عليها.
أنواعه: يمكن تقسيم الحاسب الكمى إلى نوعين: النوع الأول يتم تقسيم الحاسب من حيث الاستخدام إلى (أ) استخدام للأغراض العامة: وفيه يمكون الحاسب قادراً على التعامل مع أنواع مختلفة من الأنظمة أو تصميم أنواع مختلفة من أجهزة المحاكاة. (ب) استخدام للأغراض الخاصة: وفيه يكون الحاسب قادراً على تناول نظام واحد محدد يعينه ولا يمكن تغييره ولكن يمكن تغيير شكل المدخلات فقط. النوع الثاني: وفيه يتم تقسيم الحاسب من حيث المكونات، وبذلك يتم تعريف الحاسب على حسب نوع المكونات. ويمكن تصنيع الحاسب الكمى من مكونات إما ميكانيكية، هيدروليكية (حفظ الزيت)، غازية، كهربية أو إلكترونية. والحاسب الكمى الإلكترونى هو أشهر الأنواع شيوعاً وذلك لسهولة برمجة ومرونة التعامل مع العمليات المختلفة.

وفي حوالي سنة 1960 تم تصنيع حاسب آلي قام بدمج الحاسب الكمى مع الحاسب الرقمي وبذلك تم التغلب على الصعوبات المعملية للحاسب الكمى من حيث التعامل مع عمليات ضبط وتحجيم الإشارات وتوصيلها وتشغيلها والتي تتم معالجتها عن طريق الجزء الخاص بالحاسب الرقمي. وأيضاً تم تلافي صعوبات التداخل في الإشارات والبرمجة والتخزين، ولكن الحاسب الرمقي وقتها كان بطيئاً جداً عن الحاسب الكمى حيث لا يمكن تشغيله مباشرة في نظام تشغيل طبيعي ولذلك استخدم الجزء الخاص بالحاسب الكمى في جهاز مجمع من الاثنين.

الذاكرة الخارجية:

هي مجموع الوسائط التي اصطنعها الإنسان ليسجل عليها خبرته، وقد بدأ لآلاف السنين بالوسائط «قبل التقليدية» كالحجارة والألواح الطينية وسعف النخل والبردى والجلود والعظام. ولكنه انتقل منذ القرن الثاني الميلادي إلى الوسائط «التقليدية» وأساسها الورق الصيني في تطوراته لحوالي ألفي عام، كما وضع البذور الأولى في أواخر القرن التاسع عشر للوسائط «غير التقليدية» المسموعة والمرئية، التي تطورت لأكثر من قرن، فأصبحت بالتحسيب الإلكتروني ممغنطات ومليزرات.

والذاكرة الخارجية في الأصل تعبير أطلقه عالم الرياضيات والمكتبات الهندي (رانجاناثان) في بعض كتاباته أواسط القرن العشرين، حيث قارن بين ما يملكه الفرد في «ذاكرته الداخلية» من المعلومات، وما هو مملوك للإنسانية «خارج» أذهان الأفراد.

وقد أصبح التعبير منذ السبعينات اسماً لنظرية في «تخصص المكتبات والمعلومات». ذلك أن الوسائط قبل التقليدية إذا كان قليل منها قد يدخل في مقتنيات المكتبة الوطنية، فهي أساساً شريحة هامة فيالتخصصات التاريخية بما فيها «المتاحف»، أما الوسائط التقليدية وغير التقليدية فهي «أوعية المعلومات» التي يتعامل معها تخصص المكتبات والمعلومات.

والحقيقة أن لهذه الأوعية ثلاثة جوانب متتابعة: أولها «المحتوى» وهو عطاء العلماء ومن إليهم من أصحابه، وثانيها «التصنيع والنشر والتوزيع» وهو عطاء التكنولوجيين ومن إليهم من أصحاب هذه المهن. أما الجانب الثالث فهو: حصر تلك الأوعية والضبط الفني لها ولمحتوياتها، وكذلك إتاحتها منظمة فنياً في «المؤسسات الميدانية» من المكتبات ومراكز التوثيق والمعلومات، مع الاستعانة في ذلك بما يلائم فن التكنولوجيات.

الجيل الخامس للحاسبات
Fifth Generation Computers

يطلق على نوعية من الحاسبات اقترحت في إطار أحد المشروعات الطموحة التي أعلن هنها في اليابان في أكتوبر 1981 خلال انعقاد المؤتمر الدولي للجيل الخامس للحاسبات، وكان الهدف الرئيسي له بناء نظام حاسبات يركِّز على معالجة المعرفة وعمليات الاستدلال المنطقي Logical Inferencing والتي تدخل تحت إطار علم الذكاء الاصطناعي. فركّز على البرمجة المنطقية Logic Programming وعلى الأخص دراسة إمكان استخدام لغة Prolog أو صيغ أخرى مثل Guarded Horn Clauses (GHC) والتي تصلح للبرمجة المتوازية. أما بالنسبة لأجهزة الحاسبات نفسها فقد تم تطوير نظام آلة الاستدلال المتوازي Parallel Inference Machine (PIM) وكذلك نظام DELTA لتمثيل قواعد المعرفة ومعالجتها. هذا بالإضافة إلى اهتمام هذا المشروع بالنظم البينية Interface بين المستخدم ونظام الحاسب نفسه، بحيث يضاف إلى لوحة المفاتيح وشاشات العرض التقليدية النظم التي تسمح باستخدام الصوت والصورة واللغة الطبيعية في التعامل مع الحاسب.

وكانت أهم ردود الفعل الأمريكية مشروع (المبادرة الاستراتيجية للحسابات)، والذي أُعلن عنه عام 1983، وركز على ثلاثة تطبيقات عسكرية، هي:

التطبيق الأول: مساعد الطيار (Pilot's Associate) وهو نظام للخبرة لمساعدة طياري الطائرات القتالية حيث يتولى المهام ذات المستوى الأدنى ليركز الطيار على القرارات ذات المستوى الأعلى والصبغة الاستراتيجية.
التطبيق الثاني: المركبة الأرضية الذاتية Autonomous Land Vehicle (ALV) والتي تطبق فيها تقنيات من الحاسبات الكبيرة ونظم الخبرة والرؤية الآلية وتقنيات الاستشعار المختلفة. ويمكن لهذه المركبة أن ترسم لنفسها المسار الذي تسير فيه والذي يكون ذا تضاريس مختلفة، ويمكنها أيضاً تفادى العوائق.

التطبيق الثالث: هو منظومة إدارة المعركة الجوية الأرضية: Air- Land Battle Management System (ALBM) . وهو يتكون من منظومتين فرعيتين إحداهما خاصة بنظام خبرة لتحديد القوات المطلوبة ويسمى Force Requirement Expert System (FRESH) وهي تراقب باستمرار مدى الاستعداد للمواقف المختلفة، وتحدد تأثير التغيرات، وتوضح البدائل، وتقيم التأثير في تغيير القوات على الظروف القتالية.

والمنظومة الفرعية الثانية تمى Combat Action Team (CAT) . وتقوم بتحديد وتقييم نوايا العدو وتأثيرها على كفاءة الأداء.

وبالنسبة لرد الفعل الأوروبي فقد بدأ تنفيذ البرنامج الاستراتيجي الأوروبي للبحوث في تكنولوجيا المعلومات European Stratigic Program on Resesarch in Information Technlogy (ESPRIT) كذلك بدأ في بريطانيا برنامج Alvey ثم تبعه برنامج التعاون الأوروبي Eureka.

وفي يونيو 1992 عقد المؤتمر الدولي الرابع للجيل الخامس من الحاسبات ليلخص ما تم الحصول عليه من نتائج في هذا المشروع، وكان له الفضل الكبير في دفع عجلة البحوث والتطوير في جميع أنحاء العالم.

وعلى الرغم من عدم وجود حاسبات تجارية في الوقت الحالي يطلق عليها الجيل الخامس، فإن هناك كثيراً من الحاسبات المتطورة التي استفادت من الروح الجديدة التي أثارها هذا البرنامج. ومن أبرز تلك الحاسبات الآلة الإرتباطية (The Connection Machine) التي أنتجتها شركة Thinking Machines بالولايات المتحدة الأمريكية.
وتجدر الإشارة إلى أننا لا يمكن أن نهمل التثيرات الاجتماعية لهذا المشروع. وتبعاً لنظرية المنظومة الاجتماعية ـ التقنية فإن كل تطور تقني لا بد أن يصاحبه تطور اجتماعي والعكس صحيح. وتعد هذه النظرية إحدى ركائز نظرية التنظيم «ما وراء المعرفي» Meta- Congnitive Organizaton Theory التي تؤثر تأثيراً كبيراً على نظريات الإدارة في الوقت الحالي.

وقد أخذتها اليابان في الحسبان عند صياغة الاستراتيجية الخاصة بها في مجال تنفيذ طرق الذكاء الاصطناعي.

[kuber]

الرياضيّات

الرياضيّات نظام للتفكير المنظّم يتّسع تطبيقه باستمرار. وهو علم الدراسة المنطقية لكم الأشياء وكيفها وترابطها, كما أنه علم الدراسة المجردة البحتة التسلسلية للقضايا والأنظمة الرياضية.
وَللرياضيّات ثلاثة أوجه رئيسيّة (الجبر والهندسة والتحليل):

فتركيب مجموعات الأجسام وضمّ بعضها إلى البعض الآخر أدّى إلى مفاهيم العدد والحساب والجبر؛ بينما أدّى الإهتمام بقياس الزمان والمكان إلى الهندسة وعلم الفلك ومفهوم التسلسل الزمني. أما المجهود المبذول لفهم فكرتيّ الاستمرار والحدّ فقد أدّى إلى التحليل الرياضي وإلى اختراع الحسابين التفاضلي والتكاملي في القرن السابع عشر. هذه الأوجه الثلاثة للرياضيّات تتداخل إلى حدّ كبير.

الحساب

يشمل دراسة الأعداد الصحيحة والكسور والأعداد العشرية وعمليات الجمع والطرح والضرب والقسمة. وهو بمثابة الأساس لأنواع الرياضيات الأخرى حيث يقدم المهارات الأساسية مثل العد والتجميع الأشياء والقياس ومقارنة الكميات.
برزت اهمية معدّلات التغيّر في الفيزياء عام 1638، عندما وجد غاليليو (1564 ـ 1642) ان سرعة جسم يهبط في الفضاء أو يُرمى به فيه، تزداد باطّراد، أي أن معدّل ازدياد سرعة الجسم إلى أسفل هو ثابت . لكن ما هو مسار ذلك الجسم؟ حُلّت هذه المسألة بوضوح ونهائياً بفضل عبقرية اسحق نيوتن (1642 ـ 1727) وغوتفريد ليبنتز (1646 ـ 1716)، وكان حساب التفاضل والتكامل الذي اكتشفاه، الأداة المستعملة لهذا الغرض. حساب التفاضل والتكامل يعطي طرائق الحصول على التسارع انطلاقاً من السرعة، وعلى السرعة انطلاقاً من الموقع، موفراً الحل الدقيق للمسألة بكاملها.
في الميكانيكا، وهي فرع الفيزياء الذي وضع حساب التفاضل والتكامل من أجله، نجد هذا النوع من الحساب في جميع نواحي قانون نيوتن الثاني للحركة: القوة تساوي حاصل ضرب الكتلة بالتسارع. فإذا كانت اثنتان من هذه الكميات الثلاث معروفتين، فالمعادلة تكشف فوراً قيمة الثالثة.

الجبر

خلافاً للحساب, فالجبر لا يقتصر على دراسة أعداد معينة, إذ يشمل حل معادلات تحوي أحرفاً مثل س وص, تمثل كميات مجهولة. كذلك يستخدم في العمليات الجبرية الأعداد السالبة والأعداد الخيالية (الجذور التربيعية للأعداد السالبة).
في علم الحساب، تُمثَّل بالأعداد مختلف الكميات، كالاطوال والمساحات ومبالغ المال. إلا أن بعض المسائل الرياضية تهتم بالبحث عن عدد يمثّل كمية مجهولة. إذا كان مثلاً مجموع عددين 10 وكان احدهما 6، فما هو العدد الآخر؟ الجواب على هذه المسألة البسيطة هو 4. إلا أن أصول العثور عليه تقنة اساسية من تقنات الجبر. لحل هذه المسألة في علم الجبر، نمثّل العدد المجهول بحرف س ونقول: لدينا س+ 6= 10 (هذه معادلة جبريّة)؛ بطرح 6 من كلا الطرفين تتبسّط المعادلة: س= 10- 6= 4. فبِجَعل الحرف س يمثّل الكمية المجهولة، تمكنّا من حل المسألة.
الرياضيون الاغارقة والعرب:
استعمل رياضيون اغارقة، ومنهم ديوفانتوس (القرن الثالث ق.م.)، الأحرف في المعادلات. لكن كلمة الجبر اتت من العربية. ومعناها تجبير العظام، وقد جاءت جزءاً من عنوان كتاب للرياضي العربي الكبير الخوارزمي. بحلول القرن السادس عشر أصبحت المسائل الرياضية تصاغ في الغرب بتعابير جبريّة. وقد بدأ بذلك في فرنسا فرنسيسكوس فياتا (1540 ـ 1603) . ثم ادخل الرياضي الفرنسي رينيه ديكارت (1596 ـ 1650) الاصطلاح الذي اصبح شائعاً لاستعمال الأحرف الأخيرة من الابجدية اللاتينية (X, Y, Z) للدلالة على الكميات المجهولة، والاحرف الأولى (a, b, c) للحلول محل الاعداد المعلومة.

المعادلات والصيغ الجبرية:

تطبّق عملياً المعادلات الجبرية العاديّة في الصيغ المختلفة المستعملة في العلوم، ولا سيما في الرياضيات والفيزياء. فحجم الاسطوانة مثلاً يعطى بالمعادلة: ح= ؟ ش 2 ر، حيث ح تمثّل حجم الاسطوانة و ش شعاع احدى قاعدتها و ر ارتفاعها.
تعالج المعادلات والصيغ الجبرية حسب قواعد ثابتة. فبالامكان مثلاً تغيير المعادلة السابقة لمعرفة ارتفاع اسطوانة ذات حجم معيّن إلى المعادلة: ر= ح/؟ش 2. هذه الصيغ هي عامة، وتطبّق على جميع الاسطوانات، سواء كانت طويلة ورفيعة أو قصيرة وثخينة. هنالك صيغ مماثلة لمساحات جميع الاشكال الهندسية العادية واحجامها.
كثير من المسائل الجبرية تحتوي على أكثر من كمية مجهولة واحدة. لنأخذ مثلاً مسألة اكتشاف عددين موجبين يكون حاصل ضربهما 15 وباقي طرحهما 2. لنمثّل العددين بالحرفين س و ص، ولنترجم المعطيات بالمعادلة: س× ص= 15. لهذه المعادلة عدة حلول: 6×2,5 أو، 3 و 5؛ 7,50 و 2 الخ. لاجراء العملية علينا استعمال المعطيات الأخرى حول «الفرق»، فنحصل على المعادلة: ص- س= 2. لكي نعرف قيمة ص، نحوّل هذه المعادلة إلى: ص= س+ 2 ثم نستبدل قيمة ص هذه في المعادلة الأولى، فنصل إلى المعادلة س× (س+ 2)= 15 أو س 2+ 2 س- 15= صفر، يساعد الجبر على فهم الأحاجبي والتناقضات الظاهرية. فأي عدد مؤلف من ثلاثة أرقام، ويساوي الرقم الوسط فيه مجموع الرقمين الآخرين، هو عدد قابل للقسمة على 11. لماذا؟ يمكن الحصول على الجواب بواسطة الجبر. الحل في هذا الجدول اعداد مؤلفة من 3 أرقام. ولها جميعها خاصّتان مشتركتان: الأولى أن الرقم الأوسط يساوي حاصل جمع الرقمين الآخرين، الثانية أن هذه الاعداد جميعها قابلة للقسمة على 11. إذا مثّل س الرقم الأول و ص الرقم الثالث يكون الرقم الأوسط: (ص+ س) . وتكون قيمة العدد بكامله: 100 س+ 10 (س+ ص)+ ص أي 110س+ 11ص؛ يعطي اختزال العبارة وتحليلها إلى عواملها: 11 (10س+ ص) . وهي صيغة نهائية تطبّق على جميع الأعداد في الجدو ويظهر منها أن هذه الأعداد قابلة للقسمة على 11.
671-473-341-220-110
682-484-352-231-121
693-495-363-242-132
770-550-374-253-143
781-561-385-264-154
792-572-396-275-165
880-583-440-286-176
891-594-451-297-187
990-660-462-330-198

الجبر البُولي والجبر الافتراضي

جبر المجموعات معروف بالجبر البُولي نسبة إلى جورج بُول (1815 ـ 1864) الذي اسّس المنطق الحديث. هذا الجبر متشاكل (أي متناظر احادي) مع الجبر الافتراضي أي المنطق. يستعمل هذان النوعان من الجبر رموزاً مختلفة: ففي الأول: (؟) يعني اتحاد و(؟) يعني تقاطع؛ يقابل ذلك في الثاني: (؟) يعني «و»، (؟) يعني «أو». الجبر الافتراضي يحلّل مجموعات الاحتمالات المنطقية التي تكون فيها مختلف القضايا البسيطة أو المركبة صحيحة أو خاطئة.
يتم خلق نظام رياضي، عندما تطبّق عملية ثنائية واحدة أو أكثر على مجموعة من العناصر. العملية الثنائية هي التي تجمع عنصرين لتكوّن عنصراً ثالثاً من المجموعة الواحدة. من أكثر الأنظمة الرياضية نفعاً «الزُّمرة»؛ فهي تظهر في حالات مختلفة عدّة وتساعد على توحيد دراسة الرياضيات. نظرية الزمر وضعها ايفاريست غالوا (1811 ـ 1832) واعطاها فيما بعد أرثر كايلي (1821 ـ 1895) شكلاً منهجياً. يمكن توضيح مفهوم الزمرة بدراسة رقصة تشكيلية بسيطة (6)، حيث يغيّر أربعة راقصين مواقعهم (أو يبقون في اماكنهم) لتأليف تشكيلات مختلفة.
من الاختيارات الأربعة المتوفّرة لتحريك مستطيل (9)، تنتج مجموعة من أربعة تحوّلات. إذا اخذنا منها ازواجاً وطبّقنا عليها عملية «يتبع» السابقة، ينتج عنها جملة تحرّكات متناظرة أحادياً مع تلك التي وجدناها في المثل عن الرقص. يعرف هذان النوعان بالمتشاكلين. البحث عن التشاكلات هو بالحقيقة أساس دراسة الرياضيات.

الهندسة

نشأت الهندسة عن حاجة قدماء المصريين إلى مسح الأراضي الغائبة المعالم، للتمكّن بإنصاف من توزيع مساحاتها الخصبة المغطّاة بالوحل الذي يتركه الفيضان السنوي لنهر النيل. اخذ الأغارقة الهندسة عن المصريين وبنوا منها صرحا فكريا تامّا. فقد أنشأت «مبادىء الهندسة»، التي وضعها اقليدس حوالي 300 ق.م.، نظاماً بدهياً كاملاً هو نسيج متشابك من براهين تشتق جميعها من بعض البدهيات الأساسية. ظهرت «المبادىء» وكأنها تتحدى العقل بقولها: «إذا لم تستطع البرهان على أمر، فلا تقل انك تعرفه».
وفيما بعد طور علماء الرياضيات نظماً بديلة للهندسة رفضت فرضية إقليدس المتعلقة بالمستقيمات المتوازية. وقد أثبتت هذه الهندسات المخالفة لفرضية إقلديس (الهندسة اللاإقليدية) فائدتها - على سبيل المثال - في النظرية النسبية التي تعد واحدة من الإنجازات القيمة للتفكير العلمي.
وَتعرف الهندسة على أنها فرع من الرياضيات يُعنى بدراسة هيئات وأحجام ومواضع الأشكال الهندسية. وهذه الأشكال تشمل الأشكال المستوية كالمثلثات والمستطيلات والأشكال المجسَّمة (ثلاثية البعد مثل المكعبات والكرات).
تبرز أهمية الهندسة لأسباب عديدة. فالعالم يفيض بالأشكال الهندسية. وبما أن الأشكال الهندسية تحيط بنا من كل جانب لذلك سيكون فهمنا وتقديرنا لعالمنا أفضل لو تعلمنا شيئاً عن الهندسة.
للهندسة أيضاً تطبيقات عملية في مجالات عدة. فالمعماريون والنجَّارون يحتاجون لفهم خواص الأشكال الهندسية لتشييد مبانٍ آمنة وجذابة. كما يستخدم المصمِّمون والمهندسون المشتغلون بالمعادن والمصوِّرون مبادىء الهندسة في أداء أعمالهم.


علماء الهندسة المشهورون
أرخميدس
جاوس، كارل فريدريك فيثاغورث
إقليدس
ديكَارْت، رِينيه
الأشكال والإنشاءات الهندسية
الأسطوانة
السباعي
المثلث
الثماني الأوجه
السداسي
المجسم الأرخميدي
الجامد
السداسي السطوح
المربع
الجسم الكروي
الشكل المتعدد السطوح
المضلع
الخط المنحرف
القطاع الناقص
المعين
الخط الهندسي
القطر
المقطع الذهبي
خماسي الأضلاع
القطع المكافىء
المكعب
الدائرة
المتكررة الهندسية
المنشور
رباعي الأضلاع
متوازي الأضلاع
الهرم
الزاوية
المخروط

أنواع الهندسة

يشتمل مجال دراسة الهندسة على عدة طرق. فقد تكون الهندسة إقليدية أو لا إقليدية انطلاقاً من المسلمات نفسها التي تستخدمها الهندسة الإقليدية ولكنها توظف طرائق جبرية لدراسة الأشكال الهندسية. أما فروع الهندسة التي لا تستخدم أساليب الجبر فتسمى هندسات تركيبية.
ويمكن تقسيم الهندسة الإقليدية إلى هندسة مستوية وهندسة مجسمة. وتختص الهندسة المستوية (الهندسة المسطحة) بدراسة الأشكال ذات البعدين مثل المستقيمات والزوايا والمثلثات والأشكال الرباعية والدوائر. أما الهندسة المجسَّمة أو الفراغية فتتعلق بدراسة الأشكال ذات البُعْد الثلاثي.
وإحدى أهم مسلمات الهندسة الإقليدية هي مسلمة التوازي لإقليدس وتُعْرف أيضاً بمسلمة إقليدس الخامسة أو بديهية التوازي، وإحدى صياغاتها هي: من نقطة لا تقع على مستقيم معلوم يمكن رسم مستقيم واحد يمر بتلك النقطة ويوازي المستقيم المعلوم.
الهندسة اللاإقليدية: هناك نوع أساسي من الهندسة اللاإقليدية يدعى الهندسة الزائدية، وفيها تستبدل بمسلمة التوازي المسلمة التالية: من نقطة لا تقع على مستقيم معلوم يمكن رسم أكثر من مستقيم يمر بتلك النقطة ويوازي المستقيم المعلوم.
وفي أحد نماذج الهندسة الزائدية يعرَّف المستوى على أنه مجموعة النقاط الواقعة داخل دائرة، ويعرف المستقيم على أنه وتر من الدائرة، وتعرف المستقيمات المتوازية على أنها المستقيمات التي لا تتقاطع. وتسمى الهندسة الزائدية أحياناً هندسة لوباتشيفسكي إذ إنها اكتشفت في بداية القرن التاسع عشر الميلادي بواسطة عالم الرياضيات الروسي نيكولاي لوباتشيفسكي. وهناك نوع أساسي آخر من الهندسة اللاإقليدية يدعى الهندسة الناقصية تستبدل فيها بمسلمة التوازي المسلمة التالية: من نقطة لا تقع على مستقيم معلوم لا يمكن رسم مستقيم لا يقاطع المستقيم المعلوم. بعبارة أخرى المستقيمات المتوازية لا وجود لها في الهندسة الناقصية.
وفي أحد نماذج الهندسة الناقصية نعرِّف المستقيم على أنه دائرة عظمى على الكرة، حيث الدائرة العظمى هي أي دائرة تنصف الكرة إلى جزأين متساويين. وكل الدوائر العظمى على الكرة تتقاطع. وتسمى الهندسة الناقصية، أيضاً، هندسة ريمان إذ إنها تطوَّرت في منتصف القرن التاسع عشر الميلادي على يد عالم الرياضيات الألماني جورج فريدريك برنارد ريمان.
الهندسة التحليلية: طريقة لدراسة الخواص الهندسية للأشكال باستخدام الوسائل الجبرية.
تستخدم الهندسة التحليلة نظاماً إحداثياً. يسمى النظام الديكارتي ويتكون من خطي أعداد متعامدين في المستوى. ويُحدَّد موقع النقاط في الأشكال الهندسية في المستوى بإعطائها إحداثيين (عددين)على خطي الأعداد س، ص. ويسمى س الإحداثي السيني وهو يحدد موقع النقطة بالنسبة لمحور س (خط الأعداد الأفقي) بينما يحدِّد ص ويسمى الإحداثي الصادي موقع النقطة بالنسبة لمحور ص (خط الأعداد الرأسي).

العرب والهندسة

لم يستطع أحد بعد إقليدس الذي دوّن علم الهندسة أن يزيد على هذا العلم شيئاً أساسياً. غير أن العرب لهم أفضال على الهندسة؛ إذ إنهم اهتموا بها حينما أهملتها الشعوب الأخرى ثم حفظوها من الضياع وناولوها الأوروبيين في زمن باكر.
برع العرب في قضايا الهندسة وشرحوها، فقد عرفوا تستطيح الكرة وألّفوا فيه ومارسوه فنقلوا الخرائط من سطح الكرة إلى السطح المستوي، ومن المسطح المستوي إلى السطح الكرويّ. ولقد كان اهتمام العرب بالناحية العملية من الهندسة أكثر من اهتمامهم بالناحية النظرية. ومن العلماء العرب الذين احتلوا منزلة كبيرة في الهندسة العالم العربي المسلم البيروني (ت440 هـ، 1048 م) ومن أشهر كتبه، كتاب استخراج الأوتار في الدائرة بخواص الخط المنحني فيها. كما استطاع غياث الدين الكاشي في القرن الخامس عشر الميلادي أن يستخرج نسبة محيط الدائرة إلى قطرها ويحسبها حساباً دقيقاً.
وممن اشتهر في علم المثلثات العالم العربي المسلم أبو عبد الله محمد بن جابر البتاني (ت317 هـ، 929 م). وهو أول من وضع جداول لظل التمام. وتبدو مكانة أبي الوفاء البوزجاني (ت388 هـ، 998 م) في المثلثات واضحة، فقد أوجد طريقة لحساب جداول الجيب، وكذلك عرف الصلات في المثلثات.

الهندسة الفراغيَّة

المتوقّع من الرياضيين والمهندسين أن يتوصّلوا إلى حساب مساحات مختلف الأجسام الصلبة واحجامها. مساحة الأجسام المستوية السطوح تساوي مجموع مساحات سطوحها. أما بالنسبة للاهرام والاسطوانات والموشورات والمخروطات والمجسّمات الاهليلجية، فالمسألة أكثر تعقيداً. إلا أنه يمكن حساب مساحاتها







واحجامها باستعمال الهندسة الفراغية، أي هندسة الاشكال ذوات الأبعاد الثلاثة

.




لا يشمل موضع الهندسة الفراغية اشكال الأجسام والمجمّعات فقط، بل يتناول أيضاً الانفعالات والقوى غير المرئية التي تخترق تلك الأجسام. فهذه الهندسة تحدّد مثلاً الشكل الواجب اعطاؤه للسدّ كي لا يهدّمه ضغط الماء، ومقدار طفو مركب ذي شكل معيّن، ومقدار ميله إذا حُمّل بطريقة غير متوازنة. أما القوى التي هي أكثر تعقيداً من الجاذبية، فأنها تثير مشاكل حلّها أكثر صعوبة.
في المضلّع المنتظم، جميع الأضلاع والزوايا متساوية، كما في المثلّث المتساوي الاضلاع والمربّع والخمّس.









برهن اقليدس على أن هنالك خمسة مجسّمات منتظمة فقط، تكون جميع سطوحها مضلّعات منتظمة متساوية: رباعي السطوح (أ)؛ المكعّب (ب)؛ المثمّن السطوح (ت)؛ ذو الاثني عشر سطحا (ث)؛ وذو العشرين سطحا (ج) . المكعّبات وحدها تتجمّع معا لملء الفراغ كلياتن.
جميع المجسّمات التي لا تحتوي على ثقوب واوجهها مسطّحة تخضع لنظرية اويلر: ق+ و= ض+ 2، حيث ق يمثّل عدد الرؤوس (القمم)، و: عدد الأوجه، ض: عدد الأضلاع. في الرباعي السطوح المثلّثية (أ) نحصل على: 4+ 4= 6+ 2. وفي المثمّن السطوح (ب) يكون معنا: 6+ 8= 12+ 2. يخضع الشكلان ت و ث للقاعدة ذاتها. هذه النظرية تثير العجب، لأنها لا تتأثر بشكل المجسّم أو حجمه.

الاحتمالات والإحصاء

الاحتمالات دراسة رياضية لمدى احتمال وقوع حدث ما. ويستخدم لتحديد فرص إمكانياة وقوع حادث غير مؤكد الحدوث. فمثلاً, باستخدام الاحتمالات يمكن حساب فرص ظهور وجه القطعة في ثلاث رميت لقطع نقدية. أما الإحصاء فهو ذلك الفرع من الرياضيات الذي يهتم بجمع البيانات وتحليلها لمعرفة الأنماط والاتجاهات العامة. ويعتمد الإحصاء إلى حد كبير على الاحتمالات. وتزود الطرق الإحصائية الحكومات, والتجارة, والعلوم بالمعلومات. فمثلاً, يستخدم الفيزيائيون الإحصاء لدراسة سلوك العديد من الجزيئيات في عينة من الغاز.

نظريَّة المجموعات

نَظَرِيَّة المَجمُوعات: طريقة لحل مسائل الرياضيات والمنطق (أو الاستنباط). ودراستنا لنظرية المجموعات تزيد فهمنا لعلم الحساب وللرياضيات ككل. وتبحث نظرية المجموعات في صفات وعلاقات المجموعات.
وتعد نظرية المجموعات من الفروع الأساسية لعلم الرياضيات. والمجموعة تجمُّع من الأشياء المحسوسة أو الأفكار. فمثلاً كل صنف هو مجموعة من الأشياء المحسوسة، بينما مواد الدستور هي مجموعة من الأفكار. وتسمى الأشياء التي تشكل المجموعة عناصر أو أعضاء المجموعة. يستخدم علماء الرياضيات الحروف لتمييز المجموعات وعناصرها. فقد تستعمل حروف لتسمية المجموعات، بينما تستخدم حروف أخرى لتسمية عناصر المجموعات. والمجموعة تحدَّد عن طريق حصر عناصرها بين القوسين ؟؟.
ويمكن أيضاً تحديد مجموعة ما بدلالة خواصها. والخاصية مفهوم يربط عناصر المجموعة بعضها ببعض.

أنواع المجموعات:
وهناك عشرة أنواع رئيسية من المجموعات هي:
1 ـ المجموعات المنتهية 2 ـ المجموعات غير المنتهية.
3 ـ المجموعات الخالية 4 ـ المجموعات وحيدة العنصر.
5 ـ المجموعات المتكافئة 6 ـ المجموعات المتساوية.
7 ـ المجموعات المتداخلية 8 ـ المجموعات المنفصلة.
9 ـ المجموعات الشاملة 10 ـ المجموعات الجزئية.
المجموعات المنتهية: هي التي لها عدد محدود من العناصر.
المجموعات غير المنتهية: هي التي يكون عدد عناصرها غير محدود.
المجموعات الخالية: هي التي لا تحتحوي على أي عناصر.
المجموعات وحيدة العنصر: هي التي تحوي عنصراً واحداً فقط.
المجموعات المتكافئة: هي المجموعات التي لها نفس العدد من العناصر.
المجموعات المتساوية: هي التي لها نفس العناصر.
المجموعات المتداخلة: هي التي لها عناصر مشتركة فيما بينها.
المجموعات المنفصلة: هي التي لا تحتوي على أي عناصر مشتركة فيما بينها.
المجموعات الشاملة: هي المجموعات التي تحتوي على جميع العناصر تحت الاختبار في وقت ومسألة معينين.
المجموعات الجزئية: هي المتضمَّنة في مجموعات أخرى.
العمليات على المجموعات هناك ثلاث عمليات أساسية تستخدم في حل المسائل المتعلقة بالمجموعات:
1 ـ الاتحاد 2 ـ التقاطع 3 ـ المُتمِّمة.
اتحاد مجموعتين: هو المجموعة التي تتألف عناصرها من عناصر كلتا المجموعتين.
تقاطع مجموعتين: هو المجموعة المؤلفة من العناصر المشتركة بين المجموعتين.
مُتمِّمة مجموعة: هي مجموعة العناصر في س التي لا توجد في المجموعة ص.
فإذا كانت ص أي مجموعة جزئية من س فإن متممة صَ ص هي عناصر س التي لا توجد في ص.

لغةُ الأعدَاد

(1) ـ أنواع الأعداد ثلاثة: الحقيقيّة، الخاليّة، والمركّبة. يمكن تمثيل الأعداد الحقيقيّة.
(أ) بنقاط على خط يمتد من اللانهاية السالبة حتى اللانهاية الموجبة. وهي تتضمّن جميع الأعداد الموجبة والسالبة. الأعداد الخياليّة.
(ب) تعتمد على خ، وهو الجذر التربيعي للعدد ـ 1، وقد تكون أيضاً موجبة أو سالبة. تحتوي الأعداد المركّبة.
(ت) على جزء حقيقي وجزء خيالي. ويمكن تصويرها كنقاط محدّدة ببعدها عن خطّي الأعداد الحقيقيّة والأعداد الخياليّة. مثلاً: النقطة ف تمثّل العدد المركّب 4+ 3 خ، ق تمثّل ـ 3 ـ 5 خ. الأرقام المركّبة شائعة الاستعمال لدى العلماء.

الأعداد الصحيحة الموجبة والسالبة:
تُسمّى الأعداد الصحيحة مثل 1 و5 و212 صحيحة موجبة. وقد استعملت منذ أن بدأ الإنسان يعدّ. في القرون الوسطى ابتكر الهنود مفهوم الأعداد الصحيحة السالبة، وذلك للتعبير عن الديون في العمليّات التجاريّة.
اكتشف الرياضيون الهنود الصفر الذي يستعمل اليوم للدلالة على غياب العدد.
قام الرياضي الاغريقي ارخميدس (287 ـ 212 ق. م.) بدراسة مسألة وجود اعداد لامتناهية في الكبر.
فبرهن انّه لا حدّاً أعلى لنظام الأعداد، وان اللانهاية، بعكس الصفر، ليست عدداً، وانّه مهما بلغ كبر عدد ما، فهناك اعداد أكبر منه.
بمفهوميّ الصفر واللانهاية اكتمل لدى الإنسان نظام للأغداد يمكن تصويره بخطّ يحوي جميع الأعداد الحقيقية ممتداً منم اللانهاية السالبة إلى اللانهاية الموجبة. ثم جاء رياضيّون ايطاليّون في القرن السادس عشر وابتكروا كميّة «خياليّة» (خ) يعطي مربّعها النتيجة ـ 1. الأعداد التي تدخل فيها خ تُسمّى اعداداً خياليّة.

قواعِد الأعدَاد

العمليات الحسابية الرئيسية الأربع هي الجمع والطرح والضرب والقسمة.
يقوم الجمع على مبدأ الترابط، إذ يمكن اجراء جمع مجموعة أعداد بأي ترتيب دون أن تتغير النتيجة.
1+ 2+ 3= 6
أو
3+ 2+ 1= 6
أو
2+ 3+ 1= 6
يمكن تكرار عملية الطرح حسب أي ترتيب كان.
9- 3- 4= 2
9- 4- 3= 2
النتيجة هي واحدة في كلتا الحالتين.
الضرب عملية متكافئة مع عملية الجمع المتكرر. فكتابة: 7×5 مثلاً هي اختزال لكتابة: 7+ 7+ 7+ 7+ 7. يتعلم الناس جداول الضرب، لأنها أكثر سرعة من جمع أعمدة الأعداد. ليس باستطاعة الحاسبات الالكترونية والكومبيوتر القيام بعملية الضرب، رغم اشتهارها بالسرعة والدقة؛ وكل ما تقوم به إنما هو فقط اجراء عمليات جمع متتالية فائقة السرعة.
كما أن الطرح هو عكس الجمع، كذلك القسمة فهي عكس الضرب، أي كناية عن عمليات طرح متكررة.

حساب المثلَّثات

حساب المثلثات هو فن حساب أحجام المثلثات. الفكرة الأساسية فيه هي أن النسب بين أضلاع مثلث قائم الزاوية تتوقف على مقدار اتساع زاوية قاعدته (أ) سميت هذه النسب جيب أ (جا أ) وجيب تمام أ (جتا أ) وظل أ (ظا أ) وغير ذلك، ووضعت لها جداول تعطي النسب لمختلف قيم الزاوية أ. ثم اتضح أن جا أ هو خارج قسمة الضلع المقابل للزاوية أ على الضلع الأطول، وجتا أ هو خارج قسمة الضلع المجاور للزاوية أ على الضلع الاطول، وظا أ هو نسبة طول الضلع المجاور للزاوية أ لى طول الضلع المقابل لها. كل انسان يستطيع حساب عناصر أي مثلث بدقة كبيرة، إذا تسلّح

بجداول النسب المثلثية.

ويستخدم الفلكيون والبحارة والمساحون حساب المثلثات بشكل كبير لحساب الزوايا والمسافات في حالة تعذر القياس بطريقة مباشرة. وتصف المعادلات المتضمنة لنسب مثلثية المنحنيات التي يستخدمها الفيزيائيون لتحليل خواص الحرارة والضوء والصوت والظواهر الطبيعية الأخرى.

حساب التفاضل والتكامل والتحليل

له تطبيقات عدة في الهندسة والفيزياء والعلوم الأخرى. ويمدنا حساب التفاضل والتكامل بطرائق لحل عديد من المسائل المتعلقة بالحركة أو الكميات المتغيرة. ويبحث حساب التفاضل في تحديد معدل تغير الكمية. ويستخدم لحساب ميل المنحنى والتغير في سرعة الطلقة. أما حساب التكامل فهو محاولة إيجاد الكمية بمعلومية معدل تغيرها, ويستخدم لحساب المساحة تحت منحنى ومقدار الشغل الناتج عن تأثير قوة متغيرة. وخلافاً للجبر, فإن حساب التفاضل والتكامل يتضمن عمليات مع كميات متناهية الصغر (كميات صغيرة ليست صفراً ولكنها أصغر من أي

كمية معطاة).

ويتضمن التحليل عمليات رياضية متعددة تشمل اللانهاية والكميات المتناهية الصغر. ويدرس التحليل المتسلسلات اللانهائية وهي مجاميع غير منتهية لمتتابعات عددية او صيغ جبرية. ولمفهوم المتسلسلات اللانهائية تطبيقات مهمة في مجالات عدة مثل دراسة الحرارة واهتزازات الأوتار.

تواريخ مهمة في الرياضيات

3000 ق .ماستخدم قدماء المصريين النظام العشري. وطوروا كذلك الهندسة وتقنيات مساحة الأراضي.
370 ق.معرف إيودكسس الكندوسي طريقة الاستنفاد, التي مهدت لحساب التكامل.
300 ق.مأنشأ إقليدس نظاماً هندسياً مستخدماً الاستنتاج المنطقي.
787 مظهرت الأرقام والصفر المرسوم على هيئة نقطة في مؤلفات عربية قبل أن تظهر في الكتب الهندية.
830 مأطلق العرب على علم الجبر هذا الاسم لأول مرة.
835 ماستخدم الخوارزمي مصطلح الأصم لأول مرة للإشارة لعدد الذي لا جذر له.
888 موضع الرياضيون العرب أولى لبنات الهندسة التحليلية بالاستعانة بالهندسة في حل المعادلات الجبرية.
912 ماستعمل البتاني الجيب بدلا من وتر ضعف القوس في قياس الزاويا لأول مرة.
1029 ماستغل الرياضيون العرب الهندسة المستوية والمجسمة في بحوث الضوء لأول مرة في التاريخ.
1142 مترجم أيلارد - من باث - من العربية الأجزاء الخمسة عشر من كتاب العناصر لأقليدس, ونتيجة لذلك أضحت أعمال أقليدس معروفة جيداً في أوروبا.
منتصف القرن الثاني عشر الميلادي.أدخل نظام الأعداد الهندية - العربية إلى أوروبا نتيجة لترجمة كتاب الخوارزمي في الحساب.
1252 ملفت نصير الدين الطوسي الانتباه - لأول مرة - لأخطاء أقليدس في المتوازيات.
1397 ماخترع غياث الدين الكاشي الكسور العشرية.
1465 موضع القلصادي أبو الحسن القرشي لأول مرة رموزاً لعلم الجبر بدلاً عن الكلمات.
1514 ماستخدم عالم الرياضيات الهولندي فاندر هوكي اشارتي الجمع (+) ةالطرح (-) لأول مرة في الصيغ الجبرية.
1533 مأسس عالم الرياضيات الألماني ريجيومونتانوس, حساب المثلث كفرع مستقل عن الفلك.
1542 مألف جيرولامو كاردانو أول كتاب في الرياضيات الحديثة.
1557 مأدخل روبرت ركورد إشارة المساواة (=) في الرياضيات معتقد أنه لا يوجد شيئ يمكن ان يكون أكثر مساواة من زوج من الخطوط المتوازية.
1614 منشر جون نابيير اكتشافه في اللوغاريتمات, التي تساعد في تبسيط الحسابات.
1637 منشر رينيه ديكارت اكتشافه في الهندسة التحليلية, مقرراً أن الرياضيات هي النموذج الأمثل للتعليل.
منتصف العقد التاسع للقرن السابع عشر الميلادي.نشر كل من السير إسحق نيوتن وجوتفريد ولهلم ليبنتز بصورة مستقلة اكتشافاتهما في حساب التفاصيل والتكامل.
1717 مقام أبراهام شارب بحساب قيمة النسبة التقريبية حتى 72 منزلة عشرية.
1742 موضع كريستين جولدباخ ما عرف بحدسية جولدباخ: وهو أن كل عدد زوجي هو مجموع عددين أوليين. ولا تزال هذه الجملة مفتوحة لعلماء الرياضيات لإثبات صحتها أو خطئها.
1763 مأدخل جسبارت مونيي الهندسة الوصفية وقد كان حتى عام 1795 م يعمل في الاستخبارات العسكرية الفرنسية.
بداية القرن التاسع عشر الميلادي.عمل علماء الرياضيات كارل فريدريك جوس ويانوس بولياي, نقولا لوباشيفسكي, وبشكل مستقل على تطوير هندسات لا إقليدية.
بداية العقد الثالث من القرن التاسع عشر.بدأ تشارلز بباج في تطوير الألات الحاسبة.
1822 مأدخل جين بابتست فورييه تحليل فورييه.
1829 مأخل إفاريست جالوا نظرية الزمر.
1854 منشر جورج بولي نظامه في المنطق الرمزي.
1881 مأدخل جوشياه ويلارد جبس تحليل المتجهات في ثلاثة أبعاد.
أواخر القرن التاسع عشر الميلادي.طور جورج كانتور نظرية المجموعات والنظرية الرياضية للمالانهاية.
1908 مطور إرنست زيرميلو طريقة المسلمات لنظرية المجموعات مستخدماً عبارتين غير معروفتين وسبع مسلمات.
1910 - 1913 منشر ألفرد نورث وايتهيد وبرتراند رسل كتابهما مبادئ الرياضيات وجادلا فبه أن كل الفرضيات الرياضية يمكن استنباطها من عدد قليل من المسلمات.
1912 مبدأ ل. ي. ج. برلور الحركة الحدسية في الرياضيات باعتبار الأعداد الطبيعية الأساس في البنية الرياضية التي يمكن إدراكها حدسياً.
1921 منشر إيمي نوذر طريقة المسلمات للجبر.
بداية الثلاثينيات من القرن العشرين الميلادي.أثبت كورت جودل ان أي نظام من المسلملت يحوي جملاً لا يمكن إثباتها.
1937 مقدم ألان تورنج وصفا لـ "آلة تورنج" وهي حاسوب آلي تخيلي يمكن أن يقوم بحل جميع المسائل ذات الصبغة الحسابية.
مع نهاية الخمسينيات وعام 1960 مدخلت الرياضيات الحديثة إلى المدارس في عدة دول.
1974 مطور روجر بنروز تبليطة مكونة من نوعين من المعينات غير متكررة الأنماط. واكتشف فيما بعد أن هذه التبليطات التي تدعي تبليطات بنروز تعكس بنية نوع جديد من المادة المتبلورة وشبه المتبلورة.
سبعينيات القرن العشرينظهرت الحواسيب المبنية على أسس رياضية, واستخدمت في التجارة والصناعة والعلوم.
1980 مبحث عدد من علماء الرياضيات المنحنيات الفراكتلية, وهي بنية يمكن استخدامها لتمثيل الظاهرة الهيولية.

أوائل رياضية

(1) أوّل من حوّل الكسور العاديّة إلى عشريّة :- أوّل من حوّل الكسور العاديّة إلى كسور عشريّة في علم الحساب هو غياث الدين جمشيد الكاشي قبل عام 840 هجرية/1436 م .
(2) أوّل من استعمل الأسس السالبة :- يعدّ العالم المسلم السموأل المغربي ، وهو عالم اشتهر باختصاصه في علم الحساب ، أوّل من استعمل الأسس السالبة في الرياضيات ، وتوفي هذا العالم الفذّ في بغداد عام 1175م .
(3) أوّل من استخدم الجذر التربيعي :- إن الجذر التربيعي هو أوّل حرف من حروف كلمة جذر، وهو المصطلح الذي أدخله العالم المسلم الرياضي محمد بن موسى الخوارزمي، وأوّل من استعمله للأغراض الحسابية هو العالم أبو الحسن علي بن محمد القلصادي الأندلسي الذي ولد عام 825 هجرية وتوفي سنة 891 هجرية وانتشر هذا الرمز في مختلف لغات العالم .
(4) أوّل من وضع أسس علم الجبر :- أوّل من وضع أسس علم الجبر هو العالم المسلم أبو الحسن محمد بن موسى الخوارزمي ، ولد هذا العبقري الفذّ في بلدة خوارزم بإقليم تركستان في العام 164 هجرية، برع في علم الحساب ووضع فيه كتاباً له أسماه ((الجبر والمقابلة)) شرح فيه قواعد وأسس هذا العلم العام ،تحرف اسمه عند الأوروبيين فأطلقوا عليه (ALGEBRA) أي علم الحساب ، وتوفي –رحمه الله –عام 235 هجرية.
(5) أوّل من أسس علم حساب المثلثات:
يبدو أن الفراعنة القدماء عرفوا حساب المثلثات وساعدهم ذلك على بناء الأهرامات الثلاثة،وظل علم حساب المثلثات نوعاً من أنواع الهندسة ،حتى جاء العرب المسلمون وطوروه ووضعوا الأسس الحديثة له لجعله علماً مستقلاً بذاته ،وكان من أوائل المؤسسين لحساب المثلثات ،أبو عبد الله البتاني والزرقلي ونصير الدين الطوسي.
(6) أوّل من أدخل الصفر في علم الحساب :- أوّل من أدخل الصفر في علم الحساب هو العالم المسلم محمد بن موسى الخوارزمي المتوفى عام 235م. وكان هذا الاكتشاف في علم الحساب نقلة كبيرة في دراسة الأرقام وتغيراً جذرياًّ لمفهوم الرقم .
(7) أوّل من استعمل الرموز في الرياضيات :- أوّل من استعمل الرموز أو المجاهيل في علم الرياضيات هم العرب المسلمون ، فاستعملوا (س) للمجهول الأول ، و (ص) للثاني و (ج) للمعادلات للجذر .. وهكذا .
(8) أوّل رسالة طبعت في أوروبا عن الرياضيات :- أوّل رسالة عن علم الرياضيات طبعت في أوروبا كانت مأخوذة من جداول العالم المسلم أبي عبد الله البتاني ،وقد طبعت هذه الرسالة الأولى عام 1493م في اليونان .
(9) أوّل من أدخل الأرقام الهندية إلى العربية :- إن الأرقام التي نستعملها اليوم في كتابة الأعداد العربية 1،2،3،4،5،… الخ هي أرقام دخيلة استعملها الهنود من قبل العرب بقرون طويلة ، وأول من أدخل هذه الأرقام إلى العربية هو أبو عبد الله محمد بن موسى الخوارزمي عالم الرياضيات .
(10) أوّل معداد يدوي :- قام الصينيون باختراع أوّل معداد يدوي في التاريخ ، واستعانوا به على إجراء العمليات الحسابية وذلك في العام 1000 قبل الميلاد وسموه (( الأبوكس)).
(11) أوّل حاسوب إلكتروني :- تم اختراع أوّل حاسوب إلكتروني يعمل بالكهرباء في عام 1946م بالولايات المتحدة الأمريكية ، وأطلق عليه اسم (إنياك:Eniac ) ، وهو من حواسيب الجيل الأوّل التي تعمل بالصمامات المفرغة وتستهلك قدراً كبيراً من الكهرباء ، وهي تشمل مساحة كبيرة.د



الهندسة الحديثة

يمكن إرجاع بدايات الهندسة الحديثة إلى القرن السابع عشر الميلادي، ففي ذلك الوقت ازداد الاتصال بين علماء الرياضيات عما كان عليه في أي وقت منذ أفلاطون، وشرع الفرنسيان رينيه ديكارت وبيير دوفيرما في العمل فيما صار يعرف لاحقاً بالهندسة التحليلية. تربط الهندسة التحليلية بين الجبر والهندسة, فهي تعطي تمثيلاً لمعادلة جبرية بخط مستقيم أو منحنٍ. وتجعل من الممكن التعبير عن منحنيات عدة بمعادلات جبرية, ومثال على ذلك: فإن المعادلة 2س = ص تصف منحنى يسمى القطع المكافئ.
ولقد أوضح ديكارت مبادىء الهندسة التحليلية في كتابه الهندسة عام 1637 م، بينما كان مدخل فيرما للهندسة أقرب للهندسة التحليلية الحديثة. وبما أن فيرما لم يقم بنشر أعماله فإن معظم الناس يُرجعون الفضل إلى ديكارت في اكتشاف الهندسة التحليلية.
نهوض الهندسة اللاإقليدية: في مطلع القرن التاسع عشر الميلادي، اكتشد كل من الألماني كارل فريدرك جاوس والمجري يانوس بولياي والروسي نيكولاي لوباتشيفسكي الهندسة اللاإقليدية كلُّ بصورة مستقلة عن الآخر. ففي محاولاتهم لإثبات مسلمة التوازي لإقليدس؛ توصُّل كل منهم لعدم إمكانية تقديم برهان لها. وقدَّم كل واحد منهم الهندسة الزائدية كأول نموذج لهندسة لاإقليدية. وكثيراً ما يُنسب فضل اكتشاف الهندسة الزائدية إلى لوباتشيفسكي نسبة لأبحاثه المنشورة وبخاصة مقالته حول أسس الهندسة (1829 م).
ولقد ظلت الهندسة اللاإقليدية خارج إطار الهندسة التقليدية حتى منتصف القرن التاسع عشر الميلادي. ففي ذلك الحين بدأ جورج فريدريك برنارد ريمان معالجة الهندسة اللاإقليدية. وفي محاضرة له عام 1854، ناقش ريمان فكرة النظر إلى الهندسة على أنها دراسة أشياء غير معينة لأي عدد من الأبعاد في أي عدد من الفضاءات. وقد جعلت نظرته للهندسة دراسة عامة للفضاءات المنحنية نظرية النسبية لأينشتاني أمراً ممكناً.
قادت الاكتشافات الرياضية في القرن التاسع عشر الميلادي إلى تطوير مداخل أخرى إلى الهندسة، منها هندسة التحويلات التي تبحث في خصائص الأشكال الهندسية التي تظل ثابتة عندما تتعرض الأشكال إلى تحويلات معيَّنة (تغيير في الموضع). ويُعني أحد ضروب هندسة التحويلات ويسمى الطوبولوجيا، بدراسة الخصائص الهندسية التي لا تتغير عند تشويه الأشكال أثناء تعرُّضها إلى عمليات الثنيْ أو المطِّ أو القولبة. وتستأثر هندسات التحويلات بحيز كبير من النشاط البحثي في الرياضيات.

النظام العشري

طريقةٌ لكتابة الأعداد، إذ يمكن كتابة أي عدد، سواء كان عدداً متناهي الضخامة أو كسراً بالغ الضآلة، في النظام العشري باستخدام عشرة رموز أساسية فقط هي 1، 2، 3، 4، 5، 6د 7، 8، 9، 0، وتعتمد قيمة أي رمز من هذه الرموز العشرة على خانته في العدد المكتوب. فلرمز 28 مثلاً قيمتان مختلفتان تماماً في العددين 482 و835، لأن الرمز 8 يقع في خانتين مختلفتين في هذين العددين. ونظراً لأن قيمة الرمز تعتمد على المكان الذي يشغله في أي عدد، فإن النظام العشري يسمى نظام قيمة الخانة.
يُسَمّى النظام العشري كذلك بالنظام العربي الهندي، إذ تم تطوير هذا النظام على يد علماء الرياضيات الهنود قبل أكثر من ألفي سنة، وقد تعلم العرب هذا النظام بعد فتحهم لأجزاء من الهند في القرن الثامن الميلادي، وتبنوه ونشروا استخدامه على نطاق واسع في الدولة العربية الإسلامية بما فيها البلاد العربية في آسيا إفريقيا وفي أسبانيا.
ويمكن التعبير عن الأعداد الكبيرة بسهولة في النظام العشري عن طريق استخدام الأسّ أو ما يسمى كذلك بالدليل أو القوة. والأس هو رمز يكتب فوق العدد وإلى اليسار منه قليلاً، ويدل على عدد مرّات ضرب العدد في نفسه. ففي الشكل 106 على سبيل المثال يشير الأس6 إلى أنه ينبغي ضرب ست عشرات في بعضها بعضاً ـ أي ضرب العدد عشرة في نفسه ست مرات ـ ويُقرأ الشكل 106 كما يلي:
عشرة للقوة أو عشرة أس ستة.

المربعات والجذور التربيعية

مربّع العدد هو العدد الناتج عن ضرب العدد بنفسه (مساحة المربع هي حاصل ضرب طول الضلع بنفسه) . مربع 5، ويكتب 2، يساوي 52. العملية المعكوسة هي أخذ الجذر التربيعي لعدد معيّن، أي إيجاد العدد الذي إذا ضرب بنفسه يعطي هذا العدد المعيّن، إن مربَّع عدد صحيح يعطي عدداً صحيحاً، إلا أن الجذر التربيعي لعدد صحيح كثيراً ما لا يكون عدداً صحيحاً. فمثلاً الجذر التربيعي لـ2 يقع ما بين 1,4142 و1,4143. فالجذر التربيعي للرقم 2 لا يمكن تحديده بدقة، لذلك يسمى «عدداً أصمّاً».

المجموعَات وَالزُمر

كان جورج كانتور (1845 ـ 1918) أول من قام بدراسة نظرية المجموعات الرياضية، ثم جاء بعده ارنست زرميلو (1871 ـ 1956) فنظم هذه النظرية.
فكرة المجموعة هي حجر الزاوية في الرياضيات. فهي جملة من الأشياء لها وصف أو تعريف مشترك تدرج في اطار واحد، كما هي الحال مثلاً في تعريف المحيطات بالقول: هي الهادى، الأطلسي، الهندي، المتجمد الشمالي، المتجمد الجنوبي. هذا النوع من المجموعات يكوّن مجموعة متناهية، لأن عدد وحداته متناه ومعروف، وهو خمسة في هذا المثل. أما مجموعة الأعداد المستعملة للعدّ (مثل 1 و2 و3... الخ)، ويرمز إليها بحرف (ع)، فهي غير متناهية، لأنه ليس بامكاننا معرفة عدد وحداتها.
مجموعة الأعداد الطبيعية يرمز إليها بحرف ز+ = (1، 2، 3، ...)، ووحداتها هي العناصر ذاتها الموجودة في مجموعة أرقام العدّ؛ لذلك نقول أن المجموعتين ع و ز+ متساويتان. لكن إذا تعادل عدد العناصر فقط في مجموعتين، نقول انهما متكافئتان: فالمجموعة (أزرق، اخضر، أصفر، برتقالي، أحمر) متكافئة مع مجموعة المحيطات، لأن لكل منهما خمسة عناصر.
يمكن فهم لغة المجموعات بدراسة مثل خاص. فالمجموعة العامة، أي مجموعة جميع العناصر موضوع البحث، يمكن تقسيمها إلى ما يسمّى مجموعتين فرعيتين، منفصلتين، غير متراكبتين. إذا لم يكن ثمة أكثر من مجموعتين من هذا الصنف، تسمّى احداهما «متمّمة» للاخرى. أما مجموعة الفيلة العائشة في القطب الشمالي، فهي مثل عن المجموعة المسمّاة «الفارغة» أو «المجموعة الصفر»، لأنها لا تحتوي على وحدات قط. تكتب المجموعة الصفر بالرمز ئ مثلاً لا يوجد تقاطع بين المجموعتين أو و ب أو بين ج و د، لذلك فالتقاطع يعادل ئ. ان مفاهيم «التقسيم»، «المتمّم»، «التقاطع»، «الاتحاد» هي اساسية في عملية تصنيف المعلومات.
عن الشبكات /2) ينشأ حاصل الضرب الديكارتي لمجموعتين. يتم ذلك بايجاد جميع العناصر الممكن ترتيبها ازواجاً، وبأخذ عنصر واحد من كل مجموعة. كلمة ديكارتي هي نسبة لرينيه ديكارت (1596 ـ 1650) الذي روّج مبدأ الاحداثيات.

اللوغاريثمات

قام الرياضي السكوتلاندي جون نابير (1550 ـ 1617) بنشر كتابه «وصف قاعدة اللوغاريثمات العجيبة» عام 1614 فافتتح به عهد اللوغاريثمات.
استعمل نابير تسعة قضبان مربعة المقطع (أ) موضوعة على طبق. رقّم المقطع الأعلى منها من 1 إلى 9، وقسّم المقاطع السفلى من كل قضيب تقسيماً قطرياً، واضعاً عليها متواليات حسابية بالطريقة التالية: على القضيب المرقّم 1 اعداد تزداد بنسبة 1 (1، 2، 3، 4، الخ)، وعلى الثاني اعداد تزداد بنسة 2 (2، 4، 6، 8، الخ) وعلى الثالث اعداد تزداد بنسبة 3 (3، 6، 9، الخ) وهكذا حتى القضيب التاسع (9، 18، 27، 36، الخ) . وقد درّج الجوانب الثلاثة الأخرى لمقاطع القضبان بالطريقة عينها، بحيث اصبح كل عدد من 1 إلى 9 ممثّلاً في 4 مواضع في مكان ما من المجموعة. لايجاد مضاعفات عدد معيّن، مثلاً: مضاعفات 1572 تؤخذ القضبان 1، 5، 7، 2 من الطبق وتوضع جنباً إلى جنب في مكان آخر (ب) . لحساب 3× 1572 يؤخذ الصف الثالث من قطع القضيب كما في (ت)، ثم تجمع الأرقام قطرياً كما هو مبيّن لتعطي الحاصل المطلوب وهو 4716؛ ولضرب 8× 1572 تجرى العملية عينها باستخدام الصف الثامن كما في (ث)، فنحصل على 12576 وهو العدد الحاصل المطلوب أيضاً. وإذا اردنا الضرب بعدد أكبر (38 مثلاً)، يكفي أن نجمع الحواصل السابقة للضرب بـ3 وبـ8 أي 47160 (الذي أضفنا إليه صفراً لأننا نضرب الآن بـ30 لا بـ3) و12576، فنحصل على 59736.

الكسور والتناسُب والنُّسَب

ثلاثة أسباع، 3/7، تعني قسمة 3 على 7، وهي كسر. العدد الاسفل يُسمى المخرج، ويمثل عدد الأجزاء المنقسم اليها الشيء. العدد الأَعلى يُسمى الصورة، ويمثل العدد المعيّن من الأجزاء المأخوزة من المخرج.
أما جمع الكسور وطرحها، فهما أكثر تعقيداً. ينبغي أولاً تحويل جميع المخارج إلى ما يسمَّى بالقاسم المشترك الأدنى. ثم تجمع الصور أو تطرح حسب المطلوب. وتكون النتيجة كسراً مخرجة القاسم المشترك الأدنى. ثم يجرى تبسيط هذا الكسر إذا أمكن (4، 5، 6) .

الكسور العشرية

في النظام العشري، تقل قيمة الخانة بمقدار عشرة أضعاف كلما انتقلنا من خانة إلى أخرى على اليمين من خانة الآحاد. ففي الخانة الأولى على يمين خانة الآحاد ينقسم الواحد الصحيح إلى عشرة أقسام متساوية تُسَمّى الأعشار وفي الخانة الثانية إلى اليمين ينقسم كل عشر بدوره إلى عشرة أقسام متساوية. يسمى كل منها واحد من المائة وهكذا. وأسماء الخانات على اليمين من خانة الآحاد هي نفس أسماء الخانات المناظرة على اليسار مسبوقة بالكلمتين واحد من، مثلاً خانة واحد من عشرة، خانة واحد من مائة، واحد من ألف .. وهكذا.
جمع وطرح الأعداد العشرية: ولإمكان جمع وطرح أعداد ذات كسور عشرية، اكتب رقماً تحت الآخر بحيث تكون الفاصلة العشرية في الرقم السفلي تحت الفاصلة العشرية في الرقم العلوي، بغض النظر عما إذا كان أحد الرقمين أطول من اليسار أو اليمين من الرقم الآخر إذ يمكن وضع أصفار في الخانات التي لا توجد فيها أرقام. ثم اجمع واطرح الأرقام الواقعة في عمود واحد بعضها تحت بعض.
بشكل عام فعند ضرب أي عدد في كسر أقل من الواحد يتم إزاحة كل رقم في العدد إلى اليمين بعدد الخانات التي يكون فيها الكسر أصغر من الواحد الصحيح. ولهذا فالقاعدة عند ضرب أي عدد بعدد كسري هي إجراء عملية الضرب كالمعتاد، ثم جمع عدد الخانات الكسرية في كلا الرقمين، ويكون ناتج الجمع هو عدد الخانات الكسرية في حاصل الضرب.
وللقسمة على عدد يشمل خانات أصغر من الواحد (أي يشمل كسوراً عشرية) اكتب المقسوم والمقسوم عليه بصيغة القسمة المطولة.
75,6 1,08 حرك الفاصلة العشرية في العدد المقسوم عليه إلى أقصى اليمين، ثم حرك الفاصلة في العدد المقسوم إلى اليمين (بنفس عدد الخانات)، مع إضافة أصفار إذا استدعى الأمر زيادة عدد الخانات في العدد المقسوم. وبعد إجراء عملية القسمة كالمعتاد، تأكد من وضع فاصلة عشرية في ناتج القسمة فوق الفاصلة في العدد المقسوم.
الخطوة 1 الخطوة 2 الخطوة3
75,6 1,08 75,60 1,08 75,60 1,08
وهذه القاعدة صحيحة لأن كل ما عملناه حقيقة هو ضرب المسألة في 1 الأمر الذي لن يؤثر على النتيجة.
75,6 / 1,08 = 75,6 / 1,08 × 1 = 75,6 / 1,08 × 100 / 100 = 7560 / 108 = 70

[kuber]

المرض

اعتلال الجسم أو العقل. وهذه المقالة تتناول أساساً أمراض الجسم.
تسبب الأمراض في قتل وإعاقة أعداد من الناس تفوق الذي قتلوا في جميع الحروب مجتمعة. ففي كل عام، يموت ملايين الناس بسبب الأمراض. ويعيش ملايين غيرهم بعد إصابتهم بأمراض خطيرة، مثل السرطان أو السكتات الدماغية، ولكنهم يخرجون منها بعجز دائم. وتصاب أعداد غفيرة أخرى بأمراض عارضة خفيفة، مثل نزلات البرد وآلام الأذن، ويبرأون منها.
وتحدث أمراض عديدة بسبب كائنات حية دقيقة مثل البكتيريا أو الفيروسات، تقوم بغزو الجسم. وهذه الكائنات الدقيقة تسمى عادة جراثيم ولكن العلماء يسمونها أحياء مجهرية. وتسمى الأمراض الناتجة عن هذه الأحياء الأمراض المعدية.
يمكن تصنيف جميع الأمراض الأخرى أمراضاً غير معدية. والأمراض غير المعدية لها أسباب عديدة، بعضها تسببه مواد مؤذية أو مهيجة للجسم، مثل دخان السجائر أو الدخان الناتج عن حركة المرور، وبعضها الآخر يحدث بسبب عدم تناول أغذية متوازنة. ويمكن للقلق والتوتر أن يؤديا إلى أمراض الصداع وارتفاع ضغط الدم والتقرحات وغيرها. وهناك أمراض أخرى غير معدية تحدث لمجرد أن الشيخوخة تؤثر على بعض أجزاء الجسم.

الهندسة الوراثية

مصطلح يُطلق على التقنية التي تغير المورِّثات (الجينات) الموجودة داخل جسم الكائن الحي. وقد استطاع العلماء ـ عن طريق تغيير مورثات الكائن الحي ـ إكساب الكائن وأحفاده سِمَات مختلفة. وقد تمكن المهندسون الوراثيون من إنتاج معظم السلالات المهمة اقتصادياً من النباتات والحيوانات. كما طَوَّر العلماء ـ في السبعينات والثمانينيات من القرن العشرين ـ طُرقاً لعزل مورثات بعض الكائنات الحي وإعادة إدخالها في خلايا النباتات أو الحيوانات أو الكائنات الأخرى. وقد غيرت هذه التقنية الصفات الوراثية للخلايا أو الكائنات الحية.

استخدامات الهندسة الوراثية

وجد الباحثون استخدامات مهمة للهندسة الوراثية في مجالات الطب والصناعة والزراعة. ويتوقعون استخدامات جديدة وعديدة في المستقبل.

في الطب: ينشأ عدد من الأمراض البشرية نتيجة لفشل بعض الخلايا في تصنيع بروتينات معينة مثل فشل بعض خلايا جُزُر لانجرهانز في غدة البنكرياس في تصنيع هورمون الإنسولين مما ينشأ عنه داء السكري. وفي هذه الحالة يمكن للعلماء إنتاج كميات كبيرة من الإنسولين في «مصانع» البكتيريا وذلك عن طريق وصل مورث الأنسولين من خلايا الإنسان في بلازميدات من خلايا البكتيريا الإشريكية القولونية. وبهذه الطريقة تُنْتَج كميات كبيرة من الأنسولين لعلاج مرضى داء السكري في البشر.

وقد تمكن العلماء في عام 1896م من إنتاج لقاح ضد مرض التهاب الكبد البائي عن طريق الهندسة الوراثية في خلايا خميرة أدْخِل فيها مورث من فيروس التهاب الكبد البائي مكنها من إنتاج بروتين خاص بذلك الفيروس. ويؤدي حقن ذلك البروتين إلى حفز جهاز المناعة لديهم لإنتاج أجسام مضادة للفيروس تحميهم من المرض الذي يسببه. كما تمكن الباحثون أيضاً من إنتاج الأنتروفرونات وهي بروتينات نشطة تحمي خلايا الجسم السليمة من الإصابة بالفيروسات. وتنتج هذه الأنتروفرونات من خلايا البكتيريا الإشريكية القولونية عن طريق الهندسة الوراثية. وقد تم اختبار فعاليتها في العديد من الأمراض.

يعاني كثير من الناس من أمراض ناشئة عن عيوب وراثية ورثوها من آبائهم. وقد استعمل العلماء تقنية د ن أ المؤلف باختبار د ن أ المأخوذ من خلايا الأجنة في أرحام أمهاتهم لتحديد إمكانية إصابة الأطفال بالأمراض. وقد يتوصل الأطباء إلى علاج الأطفال داخل أرحام أمهاتهم لمنع الأمراض. واستقصى الباحثون أيضاً طرق المعالجة الجينية لعلاج الأمراض. وتتمثل هذه الطرق في غرس مورثات من شخص آخر أو من كائن حي آخر في خلايا المريض المنزرعة خارج الجسم، ثم إعادة تلك الخلايا المتحولة إلى جسم ذلك المريض مرة أخرى.

في الصناعة: تم استعمال الأحياء المجهرية (الجراثيم) المعالجة بالهندسة الوراثية في تحسين كفاءة إنتاجية الأغذية. وعلى سبيل المثال فإن إنزيم الرينين (خميرة الأنفحة) الذي يستعمل في إنتاج الجبن الذي ينتج في معدة العجول. أصبح ينتج بصورة أرخص عن طريق تقنية الوصل الجيني.

وللهندسة وراثية إمكانات كبرى في مقاومة التلوث، حيث يعمل الباحثون الآن على إنتاج كائنات دقيقة معالجة

الأمراض البيئية والمهنية

يمكن للعديد من العوامل البيئية أن تسبب أمراضاً خطيرة. فالهواء، الملوث من المصانع ومن وسائل الانتقال، يمكن أن يهيج العينين والأنف، ويمكنه أيضاً أن يساعد على حدوث تمدد حويصلات الرئة والانتفاخ الرئوي والالتهاب الشعبي وغيرها من أمراض الرئة. ويمكن أن تلوث العديد من مجاري المياه. وشرب هذه المياه الملوثة يؤدي إلى أمراض خطيرة. والتلوث الضوضائي يمكن أن يؤدي أيضاً إلى التوتر الذي يساعد على حدوث الأمراض النفسية البدنية.

وقد يكون التعرض لبعض العوامل البيئية الضارة ناتجاً عن عادات الشخص نفسه. فالأشخاص الذين يدخنون بشراهة يعرضون أنفسهم لمواد لها صلة بحدوث سرطان الرئة والانتفاخ الرئوي وأمراض القلب. وبالمثل فإن تناول الكحول يمكن أن يؤدي إلى تلف شديد في الكبد والدماغ، والإفراط في استخدام العقاقير الأخرى، مثل المهدئات والمنشطات والمنومات، يسبب أيضاً العديد من الأمراض العضوية والنفسية الخطيرة.

وبعض المهن تعرض العاملين لعوامل بيئية ضارة. فعمال مناجم الفحم الحجري والعاملون في صناعات الأسبستوس والحديد والنسيج قد يستنشقون غباراً يمكن أن يؤدي إلى أمراض الرئة. والعاملون في الصناعات الكيميائية يتعرضون لمواد سامة، وكذلك يتعامل الفلاحون بصفة متكررة مع المواد الكيميائية المبيدة للأعشاب والحشرات. وهذه المواد الكيميائية يمكن أن تسبب أمراضاً خطيرة إذا تم استنشاقها أو ابتلاعها، أو حتى إذا وقعت على الجلد. ويمثل الإشعاع تهديداً لفنيي الأشعة، وللناس الذين يعملون في مجال المواد النووية. فالتعرض للإشعاع يزيد من إمكانية حدوث السرطان وقد يتلف المادة الوراثية في الخلايا.

الأمراض الخلقية

هي أمراض تنشأ منذ الولادة، حيث يولد أطفال كثيرون وبهم أمراض خطيرة. وفي بعض الحالات، يحدث المرض بسبب عدوى أصابت الأم أثناء الحمل. فإذا أصيبت الأم بالحصبة الألمانية مثلاً، فقد يولد الطفل وبه تشوهات في القلب أو تخلف عقلي أو أمراض أخرى. وقد يحدث غير ذلك من المشاكل الخلقية إذا تعرضت الأم للإشعاع، أو تناولت أنواعاً معينة من الأدوية، أو غيرها من المواد الكيميائية أثناء الحمل.

وتتضمن العديد من الأمراض الخلقية الخطيرة عيوباً متوارثة من أحد الوالدين أو كليهما. وتشمل هذه الأمراض الوراثية مرض الناعورية (نزف الدم) وأنيميا الخلية المنجلية الذي يصيب الدم، ومرض الجالاكتوزمية والبيلة الفنيلية الكيتونية، وهي اضطرابات لا يستطيع فيها الجسم أن يستخدم أغذية معينة بطريقة سليمة. وتظهر معظم الأمراض الخلقية عند الولادة أو أثناء الطفولة المبكرة. ويعتبر مرض هنتنجتون، الذي يصيب الجهاز العصبي، مثالاً للمرض الوراثي الذي لا يسبب أعراضاً إلا في وقت لاحق من العمر.

الأمراض المعدية:

تسمى الكائنات الدقيقة المسببة للأمراض المعدية )الممرضات)، وهي تستولي على بعض خلايا الجسم وأنسجته وتستخدمها لنموها الخاص وتكاثرها. وأثناء هذه العملية تقوم بتدمير أو إتلاف الخلايا والأنسجة، وبذلك تسبب الأمراض. ويمكن تصنيف الأمراض المعدية حسب نوع المرض. وتعتبر البكتيريا والفيروسات أكثر الممرضات شيوعاً. ولكن الفطريات والأوليات والديدان يمكنها أيضاً أن تسبب الأمراض المعدية.

الأمراض الهورمونية

تحدث إذا فشلت الغدد الصماء في أداء وظيفتها بطريقة سليمة. فهذه الغدد تنتج الهورمونات، وهي مواد كيميائية فعالة تقوم بتنظيم وظائف الجسم. وقد يكون أشهر مرض هورموني معروف هو داء السكري، ويحدث عندما يفشل البنكرياس في أداء وظيفته بطريقة سليمة. والداء السكري يؤدي إلى الوفاة إذا تُرك دون علاج. ويحدث مرض إديسون عندما تعجز الغدد الكظرية عن إنتاج القدر الكافي من الهورمونات. ويؤدي هذا المرض إلى نقص الوزن والضعف، وفي النهاية إلى الوفاة.

الأمراض غير المعدية

المرض غير المعدي مصطلح واسع يجمع جميع الأمراض التي لا تسببها الممرضات، ويشتمل على الأمراض الناتجة عن تكسر الأنسجة والأعضاء والعيوب الخلقية والنقص الغذائي والمخاطر البيئية والمهنية والضغوط والتوتر.

المعركة ضد المرض

تتضمن المعركة ضد الأمراض ثلاثة عناصر أساسية، هي:
1 ـ الوقاية.
2 ـ التشخيص.
3 ـ العلاج.

1 ـ الوقاية من المرض:

تتطلب تعاوناً بين الفرد وبين الطبيب وبين الخدمات العامة المختلفة.
الأفراد يمكنهم أن يساهموا في الوقاية من الأمراض باكتسابهم عادات صحية سليمة. وتشمل هذه العادات تناول غذاء متوازن وممارسة الرياضة بانتظام والحصول على قدر كاف من الراحة والاسترخاء والعناية بالنظافة الشخصية. ويمكن للناس أن يحافظوا على صحتهم أيضاً بالامتناع عن التدخين وعدم تعاطي الكحول والعقاقير الأخرى. ولمزيد من المعلومات عن العناصر الأساسية للصحة الشخصية.

الطبيب يوفر العديد من الخدمات التي تساعده على الوقاية من الأمراض. فالفحوصات الطبية الدورية تؤدي دوراً مهماً. ويمكن للفحص أن يقود أيضاً إلى التشخيص المبكر للسرطان وداء السكري وأمراض القلب والأمراض المزمنة الأخرى. وهذه الأمراض يمكن علاجها بطريقة فاعلية إذا تم اكتشافها مبكراً. والفحص أيضاً يتيح الفرصة للطبيب لكي يقدم النصائح للمرضى عن كيفية الاعتناء بصحتهم. ويقوم الأطباء بحماية المرضى من العديد من الأمراض الخطيرة من خلال التحصينات الفعالة والمنفعلة.

الخدمات العامة تساعد في الوقاية من الأمراض بطرق متعددة. ففي البلاد المتقدمة تقوم الخدمات العامة بتطهير مصادر المياه العمومية وفحص الأغذية لوجود أحياء مجهرية أو مواد كيميائية ضارة، وضمان أمان وفاعلية الأدوية. وتقوم أقسام الصحة المحلية بملاحظة الوسائل الصحية للتخلص من النفايات ومياه الصرف الصحي، وقيادة البرامج لمكافحة الحشرات والفئران والحيوانات الأخرى التي تنقل الأمراض. وتقوم الدولة أيضاً بحماية المجتمع من التلوث البيئي ومراقبة أماكن العمل للوقاية من المخاطر المهنية. وتقود العيادات الصحية برامج التحصين وقد تقدم أيضاً فحوصات مجانية لاكتشاف ضغط الدم المرتفع وغيره من الأمراض. وتساعد برامج التغذية التي تُمولها بعض الدول على حماية صحة الأطفال والأمهات الفقراء. وبالإضافة إلى ذلك فإن العاملين في مجال صحة المجتمع يساعدون في تثقيف الناس وتعريفهم بالعادات الصحية السليمة.

2 ـ تشخيص المرض:

هو تحديد نوع الداء، ويعتبر أول خطوة نحو العلاج. يقوم الطبيب أولاً بمراجعة التاريخ المرضي عند المريض، ويطلب منه أن يصف أعراض المرض الحالي. كما يسأل الطبيب عن نشأة المرض، وعن صحة باقي أفراد الأسرة، وعن الأمور المشابهة التي قد تساعد في تحديد المرض.
ثم يقوم الطبيب بفحص المريض وقياس درجة الحرارة وسرعة النبض والتنفس وضغط الدم. ويتركز الفحص على أجزاء الجسم المتضمنة في أعراض المريض. وقد يرغب الطبيب في الحصول على معلومات إضافية من خلال الاختبارات المعملية. وبعد وضع جميع المعلومات في الاعتبار يصل الطبيب إلى تشخيص لعلة المريض.
علاج المرض: لا يزيد أحياناً عن مجرد الراحة والغذاء الصحي. فالجسم لديه طاقات شفائية كبيرة، وهذه التدابير قد تكون هي كل ما يحتاجه للتغلب على الأمراض البسيطة. ولكن قد تحتاج الأمراض الأشد خطورة إلى نظام علاجي محدد يشتمل على الأدوية أو الجراحة أو غيرها من أشكال العلاج.

المناعة

المناعة مقدرة الجسم على مقاومة مواد معينة ضارة مثل البكتيريا والفيروسات التي تسبب الأمراض. يدافع الجسم عن نفسه ضد الأمراض والكائنات الضارة عن طريق جهاز معقد التركيب، يتكون من مجموعة من الخلايا والجزيئات والأنسجة، يسمى جهاز المناعة.

ومن السمات الأساسية لجهاز المناعة مقدرته على تدمير الكائنات الدخيلة دون أن يؤثر على بقية خلايا الجسم السليمة. ولكن جهاز المناعة يهاجم هذه الخلايا أحياناً، ويدمرها، وتسمى هذه الاستجابة الاستجابة المناعية الذاتية أو المناعة الذاتية.

ولا يستطيع جهاز المناعة حماية الجسم من كل الأمراض اعتماداً على نفسه فقط، ولكنه يحتاج أحياناً مساعدة ما. ويعطي الأطباء المرضى لقاحات للوقاية من بعض الإصابات الحادة المهددة للحياة، حيث تعزز اللقاحات، والأمصال قدرة الجسم على الدفاع عن نفسه ضد أنواع معينة من الفيروسات أو البكتيريا. وتسمى عملية إعطاء اللقاحات والأمصال بغرض الوقاية التمنيع أو التحصين.

أمراض المناعة

تحدث عندما يفشل الجهاز المناعي في أداء وظيفته بطريقة سليمة.
وتعتبر أمراض الحساسية مثل الربو وحمى القش والشَّري أكثر أنواع أمراض المناعة شيوعاً. ويولد بعض الأطفال بقصور في الجهاز المناعي. ويعاني هؤلاء من العدوى المتكررة والخطيرة، وقد لا يعيشون أكثر من بضع سنوات إذا لم يتلقوا أدوية معينة أو علاجاً جراحياً أو زرعاً لنقي العظم.

إيدز

مرض نقص المناعة المكتسب: مرض سريع الانتشار، عم العالم بشكل وباء عالمي في الربع الأخير من القرن العشرين. وصفه لأول مرة الطبيب الأمركي مايكل جوتليت عام 1981. وبلغ عدد من أصيب بالعدوى حتى عام 1994 سبعة عشر مليون نسمة ثلثاهم في أفريقيا جنوب الصحراء. ويقدر عدد من سيصاب بالعدوى به حتى نهاية القرن العشرين بأربعين مليوناً.

ويتسبب المرض من فيروس قهقرى كشف عنه العالم الفرنسي لوك مونتانييه عام 1983 والعالم الأمريكي روبرت جالو عام 1984. وقد انتشر المرض أولاً بين فئات خاصة من البشر:

1 ـ الرجال الشواذ جنسياً الذين يمارسون اللواط، أو الرجال الطبيعيين ذوى العلاقة الجنسية المزدوجة.
2 ـ مدمنى المخدرات عن طريق الحقن.
3 ـ المرضى الذين نقل لهم دم أو مكونات الدم الملوثة بالفيروس مثل مرضئ الهيموفيليا.
4 ـ أطفال نسوة تمت عدواهن بالفيروس.
5 ـ ممارسى الجنس طبيعياً مع حاملي الفيروس.

1 ـ حمى قصيرة الأمد وتضخم بالعقد اللمفاوية (مرض يشابه حمى الغدد) يستمر حوالي عشرة أيام بعد التقاطه العدوى بأسبوعين.
2 ـ فترة بلا أعراض لمدة تتراوح بين ستة شهور وثلاث سنوات.
3 ـ مرحلة تضخم العقد اللمفاوية لعامين أو ثلاثة.
4 ـ المرض الذي يسبق «إيدز»: ارتفاع في درجة الحرارة، إرهاق، عرق غزير، فقد الوزن أكثر من 10% من الوزن الأصلي، إسهال متكرر.
5 ـ «إيدز» إصابات متكررة بالميكروبات النهازة أو سرطان الجلد المسمى «كابوسى ساركوما». والميكروبات النهازة التي يكثر انتشارها في مريض الإيدز هي: «نيومو سستس كارينياى» المسبب لالتهاب رئوي، فطر الخميرة في الفم واللسان والحلق والمرىء وحول الشرج وبالمهبل، الهربس البسيط، الهربس العصبي، الدرن، وأنواع مختلفة من الفطريات والطفيليات بالأمعاء والمخ والرئتين.
عقار زيدوقيدين يوقف المرض وينصح بتناوله طول الحياة بدءاً من المراحل المبكرة للعدوى. لم يتم تحضير لقاح واق من العدوى بالإيدز حتى الآن ولمنظمة الصحة العالمية عناية خاصة بتأثير الدين والالتزام الخلقي في الوقاية من هذا المرض.

أمراض التغذية

تحدث بسبب الغذاء غير المناسب. وهي على نوعين:

أمراض نقص التغذية والقصور الغذائي. وينشأ نقص التغذية عن النقص العمومي في الغذاء. ويتميز بتأخر النمو ونقص الطاقة وضعف المقاومة للأمراض المعدية. أما أمراض القصور الغذائي فتنشأ عندما يفتقر الغذاء إلى عنصر واحد أو أكثر من العناصر الغذائية الأساسية. فنقص البروتين يؤدي إلى مرض الكواشيوركر، وهو مرض خطير يصيب الأطفال عادة، وقد يؤدي إلى الوفاة. ويسبب نقص الفيتامينات أمراضاً مثل البري بري والبلاغرا والكساح والإسقربوط. وينتج مرض فقر الدم والدراق (تضخم الغدة الدرقية) عن نقص المعادن.
وفي البلاد المتقدمة، تحدث معظم مشاكل التغذية بسبب الإفراط في الطعام. كالبدانة مثلاً.

أمراض التنكّس المزمنة

أمراض طويلة المدى، تتضمن تكسراً تدريجياً للأنسجة والأعضاء. وهذه الأمراض تصيب البالغين أكثر مما تصيب الأطفال، ويشيع منها:
1 ـ أمراض القلب والأوعية الدموية.
2 ـ السرطان.
3 ـ التهاب المفاصل.

الأمراض النفسية البدنية

اضطرابات عضوية تحدث بسبب الضغط النفسي والتوتر. وتعتبر ضغوط العمل أو الدراسة والأعباء الاقتصادية والمشاكل العاطفية من بين الحالات العديدة التي يمكن أن تسبب التوتر. وتشمل الأمراض النفسية البدنية الشائعة صداع التوتر وآلام الصدر والذراعين والساقين واضطرابات المعدة والقروح. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الضغوط المكبوتة تضعف مقاومة الجسم للعدوى وللأمراض الأخرى.

[kuber]

الاحتباس الحرارى (ظاهرة الصوبة)

لا تصل أشعة الشمس التي تسقط على الغلاف الجوى إلى سطح الأرض بكامل قوتها، فينعكس نحو 25% من هذه الأشعة عائداً إلى الفضاء بفعل الهواء والسحاب، ويمتص الغلاف الجوي نحو 23% منها. أما الباقي وهو 52% منها فقط فيصل إلى سطح الأرض. وينعكس من هذه الكمية الأخيرة نحو 6% عائداً إلى الفضاء أما الباقي وهو 46% فيمتصه سطح الأرض ومياه البحار فيدفئهما. وتشع هذه الأسطح الدافئة بدورها الطاقة الحرارية التي اكتسبتها من الشمس على شكل الأشعة تحت الحمراء ذات الموجات الطويلة. ونظرا لأن بعض الغازات الشحيحة الموجودة طبيعياً في الهواء ـ خاصة ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء ـ لها القدرة على امتصاص هذه الأشعة فإن هذا يؤدي إلى حجز جزء من الطاقة الحرارية المنبعثة من سطح الأرض داخل الغلاف الجوي ويمنع تبددها في الفضاء. وتعرف هذه الظاهرة بالاحتباس الحراري أو ظاهرة الصوبة نسبة لما يحدث داخل الصوبة الزجاجية التي تستخدم في الزراعة. ولولا هذا الاحتباس الحراري الطبيعي لانخفضت درجة حرارة سطح الأرض بمقدار 33 درجة مئوية عن مستواها الحالي، أي لهبطت إلى دون نقطة تجمد الماء ولأصبحت الحياة على سطح الأرض مستحيلة. ونظرا لأن التركيز الطبيعي لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي تحكمه التفاعلات التي تحدث بين الغلاف الجوي ومياه البحر والمحيط الحيوي على سطح الأرض، فيما يعرف باسم الدورة الجيوكيميائية للكربون، فإن أي خلل في توازن هذه التفاعلات يحدث تغيراً في درجة الحرارة على سطح الأرض. ويعد غاز ثاني أكسيد الكربون غاز الاحتباس الحراري الرئيسي، وتتوقف تركيزاته في الهواء على الكميات المنبعثة من نشاطات الإنسان، خاصة من احتراق الوقود الحفري ومن معدل آزالة الغابات، والتغيرات التي قد تطرأ في الغطاء النباتي. ويقدر تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي اليوم بنحو 353 جزءاً في المليون بالحجم، أي بزيادة قدرها 25% عن مستواه قبل عصر الصناعة (عام 1750 ـ 1800 م) البالغ 280 جزءاً من المليون بالحجم. وتتزايد التركيزات اليوم بمعدل 5ر0% سنوياً بسبب الانبعاثات الناشئة عن الأنشطة البشرية. وإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون وجد أن هناك عددا من الغازات الأخرى لديها خصائص الاحتباس الحراري، وأهم هذه الغازات: الميثان وأكسيد النيتروز ومجموعة الكلوروفلوروكربون والأوزون الذي يتكون في طبقة التروبوسفير.

الأرصاد الجوية للطيران
Aeronautical Meteorology

نظراً لأهمية الأرصاد الجوية بالنسبة للطيران فقد تم إنشاء مراكز للتنبؤات الجوية في جميع المطارات الدولية، تصدر تقارير وتنبؤات جوية عن حالات الطقس في المطارات التابعة لها لتذيعها إلى المطارات الأخرى وإلى الطائرات، كما تستقبل التنبؤات والتقارير الجوية من كافة المطارات بصفة مستمرة، تصدر التنبؤات الجوية الخاصة برحلات الطيران على خرائط كاملة لمساحات كبيرة من العالم، تشتمل على معلومات الرياح والحرارة والطقس عند مستويات ارتفاعات مختلفة، هذا بالإضافة إلى صور الأقمار الصناعية التي تبيِّن مواقع الأعاصير والرياح الشديدة خلال الرحلة.
وعند تصميم الطائرة يلزم معرفة الخصائص الفيزيائية والديناميكية للجو. وفي التجهيز لأعمال الطيران تلزم المعلومات الجوية في بناء المطارات حيث تحدِّد قيمُ الضغط والحرارة أطوال الممرات، وتحدِّد الرياحُ السطحية السائدة اتجاهات هذه الممرات.

وفي عمليات الطيران تفيد معلومات الأرصاد الجوية فيما يلي:
1 ـ اختيار أنسب أوقات الرحلات الجوية ومساراتها.

2 ـ توفير الوقود وتقدير الحمل الفعّال للطائرة مما يوفر عائداً اقتصادياً محسوساً.

3 ـ تأمين سلامة الطائرات والأرواح في الجو وخلال مراحل الإقلاع والهبوط.

الهواء

الهواء خليط الغازات الذي يحيط بالأرض. وغالباً ما يطلق عليه الغلاف الجوي. وبدون الهواء فإن الحياة تستحيل على سطح الأرض، وتكون مجرد عالم صخري شبيه بسطح القمر، وتكون السماء داكنة باستمرار، والنجوم غير متلألئة، وتكون الشمس كرة نارية تذهب بالأبصار، وتنطلق منها إلى الأرض إشعاعات مميتة، بالإضافة إلى الحرارة والضوء.
وتحتاج جميع الأحياء (الحيوانات والنباتات) الهواء لتبقى على قيد الحياة، فقد يعيش الإنسان أكثر من شهر دون طعام وأكثر من أسبوع دون ماء. لكنه لا يستطيع البقاء حياف دون هواء سوى بضع دقائق.

وللهواء دور أكبر من كونه يمكِّننا من التنفس. فالهواء يقي الأرض من الأشعة الضارة التي تنبعث من الشمس وغيرها من الأجسام، والكواكب في الفضاء الخارجي. وفي نفس الوقت يقوم الهواء بامتصاص الكثير من الحرارة المنبعثة من الشمس. وبهذا يحافظ الهواء على بقاء الأرض دافئة بما فيه الكفاية لضمان استمرار الحياة. والهواء يحمينا من الجسيمات النيزكية، التي يحترق معظمها قبل أن ترتطم بسطح الأرض.

وتجلب السحب التي تتشكل في طبقات الجو العليا المياء سواء أكانت على شكل أمطرا أم ثلوج. وينبغي توافر المياه والهواء لجميع الكائنات الحية لكي تعيش.
ونحتاج للهواء أيضاً لكي نسمع، حيث ينتقل الصوت عبر الهواء، أو أي مادة أخرى. ومعظم الأصوات التي نسمعها تنتقل عبر الهواء. وللهواء وزن، وهذا الوزن يمكِّن المناطيد المملوءة بالغاز الخفيف أو الساخن من أن ترتفع فوق الأرض لأنها أخف من الهواء المحيط بها. كما يمكِّن الهواء المتحرك الملامس لأجنحة الطائرات والطيور والحشرات من الطيران.

يحتوي الهواء على خليط من الغازات، تمتد من سطح الأرض إلى الفضاء الخارجي. وتعمل الجاذبية الأرضية على تثبيت الغلاف الجوي حول الأرض. وتتحرك الغازات بحرية فيما بينها. ويعبر ضوء الشمس، الذي يتكون من خليط من جميع الألوان، الغلاف الجوي فتعمل جزيئات الهواء على تشتيته في كل الاتجاهات. وتبدو السماء زرقاء اللون، لكون الضوء الأزرق أكثر تشتتاً من غيره من الألوان. وتوجد العديد من جسيمات الغبار عالقة في الهواء. كما يحتوي الهواء على قطيرات الماء وعلى بلورات ثلجية على شكل سحب.

غازات الهواء: النيتروجين والأكسجين من الغازات الرئيسية في الهواء. ويحتوي الهواء على غيرهما من الغازات مثل بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والنيون والأرجون والهيليوم والكريبتون والهيدروجين والزيتون والأوزون. أما بخار الماء في الهواء فهو ماء على شكل غاز غير مرئي. ويشكل النيتروجين 78% من الهواء الجاف (خال من بخار الماء)، ويشكل الأكسجين 21% من الهواء الجاف. ويحتوي الباقي (1%) بشكل رئيسي، على الأرجون وغيرها من الغازات الأخرى.
وبعض الغازات في الغلاف الجوي مهمة جداً. فعندما نتنفس، نأخذ الأكسجين من الهواء ونُخرج ثاني أكسيد الكربون. وتأخذ النباتات الخضراء ثاني أكسيد الكربون وتطلق الأكسجين في عملية صناعة الغذاء أو ما يسمى بعملية التركيب الضوئي.
ويؤدي الأكسجين في الجو دوراً في بعض العمليات الكيميائية كصدأ الحديد وتصنيع الخل من عصير التفاح. وتحتاج معظم أنواع الوقود الأكسجين لكي تحترق. وتقوم بعض أنواع البكتيريا في التربة بتحويل النيتروجين في الجو إلى مخصبات كيميائية للنبات.
ويساعد ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء على بقاء الأرض دافئة، حيث يمنعان جزءاً من حرارة سطح الأرض التي تكتسبها من أشعة الشمس من التسرب إلى الفضاء الخارجي. ويُعرف هذا السلوك من قبل الغازات بتأثير البيت المحمي. ويلزم وجود بخار الماء في الجو لتشكيل الأمطار والثلوج. والأوزون شكل من أشكال الأكسجين، يمتص جزءاً كبيراً من الأشعة الشمسية فوق البنفسجية غير المرئية الضارة.

تركيب الغلاف الجوي

يقسم العلماء الغلاف الجوي إلى أربع طبقات بناء على اختلاف درجة الحرارة. وهذه الطبقات مرتبة من الأدنى إلى الأعلى هي: 1 ـ طبقة التروبوسفير 2 ـ الإستراتوسفير (الطبقة الجوية العليا) 3 ـ الميزوسفير (الغلاف الأوسط) 4 ـ الثيرموسفير (الغلاف الحراري).
يقل سُمك الغلاف الجوي كلما ارتفعنا عن سطح الأرض. وتتلاشى الطبقة الخارجية للغلاف الجوي بالتدريج في الفضاء الخارجي حيث تقابل الرياح الشمسية. والرياح الشمسية دفق مستمر من الجسيمات المشحونة من الشمس.
الهوائي جهاز يرسل ويستقبل إشارات الراديو والتلفاز والرادار. تُحْمَل تلك الإشارات بوساطة موجات كهرومغنطيسية، تتنقل عبر الفضاء بسرعة الضوء. وهي تختلف في أطوال الموجات، ذات الصلة المباشرة بترددها، أي نسبة اهتزازها. وتبث محطات الإذاعة، والتلفاز، والرادار على أطوال موجات مختلفة، لكي لا محطات الإذاعة هما تضمني الاتساع، وتضمين التردد. وعموماً، تستخدم محطات تضمين الاتساع أطوالاً موجية تتراوح بين 10 و20000 م، بينما تستخدم محطات تضمين التردد، ومحطات التلفاز أطوالاً موجية طولها 3 م فأقل. أما إشارات الرادار، فإنها تستخدم أطوالاً موجية يبلغ طولها بضعة سنتمترات.

ثقب الأوزون

أظهرت أرصاد طبقة الاستراتوسفير، فوق القطب الجنوبي، نقصاً كبيراً في الأوزون في نهاية فصل الشتاء (سبتمبر ـ أكتوبر) . وقد اكتشف هذا النقص ـ الذي أشير إليه بأنه فجوة أو ثقب في طبقة الأوزون ـ عام 1984 م. ولقد بينت الدراسات الحديثة أن متوسط النقص في العمود الكلى للأوزون يتراوح بين 30 ـ 40 في المائة على ارتفاع بين 15 و20 كيلومتراً فوق القطب الجنوبي. وبالرغم من وجود نظريات مختلفة لتفسير تكوين ثقب الأوزون، تشير الأدلة العلمية إلى أن المركبات الكيميائية المحتوية على الكلور أو البروم مثل الكلوروفورم ورابع كلوريد الكربون، وبخاصة مركبات الكلوروفلورو كربون التي يستخدمها الإنسان هي المسؤولة أساساً عن ذلك. ويمتد عمر هذه المركبات في الهواء إلى نحو 75 ـ 110 سنوات، وهي مدة تسمح لها بالانتشار والوصول إلى طبقة الأوزون في الاستراتوسفير، وهناك تتفكك هذه المركبات ويتحد بعض ما بها من ذرات الهالوجين مع جزيئات الأوزون، وبذلك تسبب أضمحلال هذه الطبقة وتآكلها.