A new image from NASA's Hubble Space Telescope shows the colorful 'last hurrah' of a star like our sun. The picture was taken on Feb. 6, 2007, by Hubble's Wide Field and Planetary Camera 2, which was designed and built by NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.

                                                                       
The star is ending its life by casting off its outer layers of gas, which formed a cocoon around the star's remaining core. Ultraviolet light from the dying star makes the material glow. The burned-out star, called a white dwarf, is the white dot in the center. Our sun will eventually burn out and shroud itself with stellar debris, but not for another 5 billion years.

Our Milky Way galaxy is littered with these stellar relics, called planetary nebulae. The objects have nothing to do with planets. Eighteenth- and nineteenth-century astronomers named them that because through small telescopes they resembled the disks of the distant planets Uranus and Neptune.

The planetary nebula in this image is called NGC 2440. The white dwarf at the center of NGC 2440 is one of the hottest known, with a surface temperature of nearly 200,000 degrees Celsius (400,000 degrees Fahrenheit). The nebula's chaotic structure suggests that the star shed its mass episodically. During each outburst, the star expelled material in a different direction. This can be seen in the two bow tie-shaped lobes. The nebula also is rich in clouds of dust, some of which form long, dark streaks pointing away from the star. NGC 2440 lies about 4,000 light-years from Earth in the direction of the constellation Puppis.

The colors in the image correspond to material expelled by the star. Blue corresponds to helium; blue-green to oxygen, and red to nitrogen and hydrogen.

آیا جـــــــهان مرز دارد ؟

شاید ، ولی لزومی ندارد. ممکن است که جهان حالت انبساطی خود را حفظ کند و تمام فضا حالت وسیعتر شدن خود را ادامه بدهد. بدون اینکه ماهیت محکم و ریشه داری برای میزان بزرگی فضا باشد. جهان درتمام جهات به سوی بینهایت میل می کند و یا ممکن است از ورای خود بسته شود ؛ مانند نوار لاستیکی یا سطح بالن که انحنا دارد. (در اینجا ممکن است یک بعد چهارم برای فضا وجود داشته باشد که در میان سه مختصه دیگر ، انحنا یافته است. اگر چه این بعد به اندازه س مختصه دیگر قابل مشاهده و ملموس نیست ، بر روی سطح انحنا یافته همان بالن ساکن است. در دنیای بسته اگر به اندازه کافی در یک راستا حرکت کنید ، به مکان اولیه خود برمی گردید. بدون هیچ گونه برخورد و مواجهه و تحول در زمان ، اگر قطر انحنا به اندازه کافی بزرگ باشد ، مشاهده آن به دلیل بزرگ بودن سطح کره مشکل است. چرا که هر قطعه کوچک از سطح کره بزرگ به صورت یک سطح صاف و هموار است ، همچنین ممکن است با انحنای منفی یکنواخت ، یک مختصه سه گانه فوق کروی داشته باشیم.). در هر حالت ، انبساط فقط به عنوان تجسمی است که از درون معنی دارد و خارج از آنچه دیده می شود ، چیزی وجود ندارد.

امکان دارد جهان مرزی داشته باشد ، اما باید دور باشد. در آن سوی قسمتی از جهان که ما می توانیم ببینیم. تا کنون نشانه هایی از وجود مرز ندیده ایم یا واقعا ً هر تبدیل حقیقی از راه اشیا در جهان و پیرامونمان است. اگر انفجار بزرگ مانند منفجر کردن قطعه ای باشد که قطعات آن از یکدیگر دور می شود ، پس آنچه که ما می بینیم ، درون انبساط حاصل از انفجار بزرگ نهفته است.

جهانی که ما می توانیم مشاهده کنیم ، مرزی دارد که به علت محدودیت سنی آن ، فقط می توانیم فاصله معینی از فضا را ببینیم. همچنان که در فضا کنکاش می کنیم ، در حال مشاهده گذشته فضا در طول زمانی هستیم که نور آن فاصله را طی کرده است. ـ دو ثانیه تا ماه ، حدود هشت دقیقه تا خورشید ، سالها یا هزاران سال تا ستاره ای در کهکشان خودمان و حدود دو میلیون سال تا دورترین چیزی که می توانیم بدون تلسکوپ ببینیم فاصله زمانی وجود دارد ـ . بیشترین فاصله ای که با هر وسیله ای می توانیم بر طبق اصول ارسال نور مشاهده کنیم ، نشان می دهد که ما اندکی پس از انفجار بزرگ قرار داریم  این نور بوده که همراه با تاریخ ، جهان را پیموده است. ما هرگز دورتر از این را نمی توانیم ببینیم. یا به بیان دیگر ما برای دیدن مثلا ً حدود یک سال نوری باید یک سال در انتظار بمانیم. زیرا سن جهان که حدود 12 تا 15 میلیارد سال است ، واقعیت انبساط جهانی را تایید می کند. بیشترین فاصله ای که در حال حاضر مطابق اصول می توانیم ببینیم ، کمتر از حدود بیست تا سی میلیارد سال نوری است. در این صورت جهانی که می توانیم ببینیم ، مرزی دارد. ولی بیشتر از نوع از زمان است تا مکان. در حال حاضر در عمیق ترین تصاویر ، شاهد شکل گیری دقیق تعداد زیادی از نزدیکترین کهکشانها هستیم. شگفت انگیز این است که در خارج حجمی که می توانیم ببینیم ، فضا همچون مکانهای دیگر است. به عبارت دیگر مملو از کهکشانهایی است که همه جا پراکنده شده اند ؛ بدون هیچ علامتی از مرز.

همانطور که می دانید لیزرها در ماموریت های فضائی استفاده های جدیدی پیدا کرده اند و برای بررسی یک موضوع خاص لیزرها می توانند در وسیله ای به نام طیف سنج مورد استفاده قرار گیرند

یکی از کاربردهای طیف سنج، استفاده از آن برای تشخیص ترکیبات شیمیائی به وسیله نور است . به بیان دیگر وقتی پرتوی نوری از میان یک گاز عبور می کند گاز مورد نظر بر طول موج آن اثرات خاصی می گذارد . برای نمونه گازهای زیادی هستند که طول موج های مختلفی از نور را در خود جذب می کنند ؛ بنابراین نوری که از گاز عبور می کند، می تواند یک انگشت نگاری منحصر به فرد از آن گاز باشد و به کمک طیف سنج می توانیم به تشخیص نوع گاز مورد نظر بپردازیم.

وقتی یک طیف سنج نور خورشید از بالای یک شهر جذب می کند می توان تشخیص داد که هوای یک شهر شامل چه گازهایی است یا میزان آلودگی هوای آن شهر را بررسی کرد .

در حال حاضر نوع ویژه ای از طیف سنج لیزری می تواند به همه طرف پیش روی کند و میزان دقیق گاز موجود را اندازه بگیرد .

حال به نظر شما مثلا این وسیله چه طور می تواند آثار حیات روی مریخ رو جست و جو کند؟ بله درسته ... یکی از راه ها برای جست و جوی حیات گاز متان است .

متان گازی است که توسط موجودات زنده مثل باکتری ها ساخته می شود . حتی مقدار کمی از متان

بر روی مریخ می تواند به این معنی باشد که برخی موجودات زنده در آن به خوبی و خوشی زندگی می کنند .

شایان به ذکر است که دانشمندان طیف سنج های ویژه ای را به عنوان قسمتی از یک مریخ نورد یا مامور سیار به مریخ می فرستند .

دانشمندان بر این باورند که فقط گاز ،طول موج ویژه ای از نور را جذب می کند ... بنابراین مانند تنظیم صدا در یک ایستگاه رادیوئی ،دانشمندان نیز طیف سنج های لیزری خود را روی آن طول موج خاص تنظیم می کنند

لیزر طیف سنج با پرتوی خود یک سنگ را در فاصله دوری از مریخ نورد نشانه می رود و پرتوی خود را به آن گسیل می کند. این پرتو با فشار از میان هوای مریخ عبور کرده و به سنگ برخورد می کند و سپس باز می گردد. در نهایت این پرتوی برگشتی به چشم طیف سنج باز می گردد .

اگر در برگشت نور لیزر گسیل شده از سنگ نسبت به حالت قبل ضعیف تر شده باشد به این معنی است که متان موجود در هوای مریخ ، مقداری از انرژی این پرتو لیزر با طول موج مخصوص را جذب کرده است و مقدار انرژی جذب شده توسط متان نشان دهنده میزان متان موجود است .

یک لیزر ویژه :

ناسا در حال فرستادن یک طیف سنج لیزری مخصوص به مریخ در سال 2009 است که "طیف سنج لیزری تنظیمی" نام دارد و این طیف سنج یکی از ابزارهای مریخ نورد سیار " آزمایشگاه علمی مریخ " خواهد بود .

در این طیف سنج از سه نوع لیزر استفاده شده است ؛ این طیف سنج در طول موج های مشخصی برای تشخیص گازها مانند گاز متان  استفاده می شود . این طیف سنج بسیار کوچک و سبک و حساس است و می توان گفت که این طیف سنج وسیله ای ایده آل برای ماموریت های فضائی به مریخ و سایر سیارات خواهد بود .

از این طیف سنج در کره خاکی خودمان هم می توانیم استفاده کنیم :

-- کمک کردن به پزشکان برای تشخیص بیماری ها

-- قسمتی از سیستم های کنترلی گردشی برای جلوگیری از تصادفات اتومبیل ها

A new sensor that measures the motion created by sound waves under water could allow the U.S. Navy to develop compact arrays to detect the presence of enemy submarines. These new arrays would detect quiet underwater targets, while also providing unambiguous directional information.

Using optical fibers, researchers at the Georgia Institute of Technology have found a way to create a sensor that detects the direction from which a sound is coming under water. This directional component is an important improvement over the current technology, researchers said.

Using optical fibers, researchers at

the Georgia Institute of Technology

have created a sensor that detects

the direction from which a sound

is coming under water—an important

improvement over current technology.

“Detecting quiet sounds under water can be very difficult,” said Francois Guillot, a research engineer in Georgia Tech’s George W. Woodruff School of Mechanical Engineering. “But our sensor detects small sounds over the noise of the ocean and also provides directional information.”

The sensor uses a mechanism inspired by how fish hear under water. Inside a fish’s ear, there are thousands of tiny hairs that move when a sound wave passes through the fish. These hairs then communicate with nerves allowing fish to hear under water. Because fish excel at detecting sound so they don’t get eaten, the Georgia Tech researchers chose the fish hearing system as their model, they said.

Guillot described the novel underwater sensor late last fall at the 4 th joint meeting of the Acoustical Society of America and the Acoustical Society of Japan in Honolulu, Hawaii. His presentation was part of a session titled “Underwater Acoustics: Array Processing, Sensors, and Technology.”

In the field of underwater acoustics, there is always a need to develop more sophisticated sensors, researchers said. The Navy currently tows long lines of hydrophones to listen to sound under water -- much like a microphone listens to sound in the air. A hydrophone measures the pressure change associated with the propagation of a sound wave. It converts acoustic energy into electrical energy and is used in passive underwater systems to listen only. One hydrophone identifies a sound nearby, and multiple hydrophones can help tell the direction from which it’s coming.. But directional ambiguity exists. A line array of hydrophones cannot tell if the sound is coming from the left or right.

Guillot and collaborators David Trivett, a principal research scientist, and Peter Rogers, a professor -- both in the School of Mechanical Engineering -- have developed a more compact, more sensitive sound detector that can provide unambiguous directional information. In addition, the sensor can be modified to measure the water deformation, known as shear, associated with a sound wave -- a quantity typically difficult to measure because it requires very sensitive instruments. This new sensor shows promise that it can be successfully modified to detect this acoustic shear, which will enhance the directional information, the researchers said.

The sensor is designed with two small plates attached by a hinge. One plate is held rigidly, and the other plate -- made of a composite material with the same density as water -- is free to move. The freely moving plate shifts in the sound field and follows the motion of water. A light signal sent through an optical fiber glued to both plates is modified by the motion of the freely moving plate. Analyzing the light signal with a photodetector provides information relative to the sound waves.

The sensor developed at Georgia Tech offers advantages over existing systems, researchers said. Guillot hopes the new sensor changes the way the Navy detects sound under water.

“If the Navy tows an array of hydrophones thousands of feet long, it makes it difficult to maneuver the ship,” Rogers said. “Since we can cut that length by a factor of more than five, it will cost less money to operate and be easier to handle.”

The current prototype sensor has been tested in the School of Mechanical Engineering’s large underwater acoustic tank facility to observe the behavior of the sensor under water. The facility includes a rectangular concrete water tank 25 feet deep, 25 feet wide and 34 feet long; it contains about 160,000 gallons of water. The researchers hope to field test the prototype system soon to see if it outperforms current technology.

Peering backward in time to an instant after the big bang, physicists at the University of Wisconsin-Madison have devised an approach that may help unlock the hidden shapes of alternate dimensions of the universe.

A new study demonstrates that the shapes of extra dimensions can be 'seen' by deciphering their influence on cosmic energy released by the violent birth of the universe 13 billion years ago. The method, published today (Feb. 2) in Physical Review Letters, provides evidence that physicists can use experimental data to discern the nature of these elusive dimensions — the existence of which is a critical but as yet unproven element of string theory, the leading contender for a unified 'theory of everything.'

Photo of bikes and shadows

A computer-generated rendering of

a possible six-dimensional geometry

similar to those studied by

UW-Madison physicist Gary Shiu.

Scientists developed string theory, which proposes that everything in the universe is made of tiny, vibrating strings of energy, to encompass the physical principles of all objects from immense galaxies to subatomic particles. Though currently the front-runner to explain the framework of the cosmos, the theory remains, to date, untested.

The mathematics of string theory suggests that the world we know is not complete. In addition to our four familiar dimensions — three-dimensional space and time — string theory predicts the existence of six extra spatial dimensions, 'hidden' dimensions curled in tiny geometric shapes at every single point in our universe.

Don't worry if you can't picture a 10-dimensional world. Our minds are accustomed to only three spatial dimensions and lack a frame of reference for the other six, says UW-Madison physicist Gary Shin, who led the new study. Though scientists use computers to visualize what these six-dimensional geometries could look like (see image), no one really knows for sure what shape they take.

The new Wisconsin work may provide a long-sought foundation for measuring this previously immeasurable aspect of string theory.

According to string theory mathematics, the extra dimensions could adopt any of tens of thousands of possible shapes, each shape theoretically corresponding to its own universe with its own set of physical laws.

For our universe, 'Nature picked one — and we want to know what that one looks like,' explains Henry Tye, a physicist at Cornell University who was not involved in the new research.

Shin says the many-dimensional shapes are far too small to see or measure through any usual means of observation, which makes testing this crucial aspect of string theory very difficult. 'You can theorize anything, but you have to be able to show it with experiments,' he says. 'Now the problem is, how do we test it?'

He and graduate student Bret Underwood turned to the sky for inspiration.

Their approach is based on the idea that the six tiny dimensions had their strongest influence on the universe when it itself was a tiny speck of highly compressed matter and energy — that is, in the instant just after the big bang.

'Our idea was to go back in time and see what happened back then,' says Shin. 'Of course, we couldn't really go back in time.'

Lacking the requisite time machine, they used the next-best thing: a map of cosmic energy released from the big bang. The energy, captured by satellites such as NASA's Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), has persisted virtually unchanged for the last 13 billion years, making the energy map basically 'a snapshot of the baby universe,' Shin says. The WMAP experiment is the successor to NASA's Cosmic Background Explorer (COBE) project, which garnered the 2006 Nobel Prize in physics.

Just as a shadow can give an idea of the shape of an object, the pattern of cosmic energy in the sky can give an indication of the shape of the other six dimensions present, Shin explains.

To learn how to read telltale signs of the six-dimensional geometry from the cosmic map, they worked backward. Starting with two different types of mathematically simple geometries, called warped throats, they calculated the predicted energy map that would be seen in the universe described by each shape. When they compared the two maps, they found small but significant differences between them.

Their results show that specific patterns of cosmic energy can hold clues to the geometry of the six-dimensional shape — the first type of observable data to demonstrate such promise, says Tye.

Though the current data are not precise enough to compare their findings to our universe, upcoming experiments such as the European Space Agency's Planck satellite should have the sensitivity to detect subtle variations between different geometries, Shin says.

'Our results with simple, well-understood shapes give proof of concept that the geometry of hidden dimensions can be deciphered from the pattern of cosmic energy,' he says. 'This provides a rare opportunity in which string theory can be tested.'

Technological improvements to capture more detailed cosmic maps should help narrow down the possibilities and may allow scientists to crack the code of the cosmic energy map — and inch closer to identifying the single geometry that fits our universe.

The implications of such a possibility are profound, says Tye. 'If this shape can be measured, it would also tell us that string theory is correct.'

Of all the known objects known in the universe, quasars probably deserves the most superlatives. These blazing cosmic beacons pack the energy of an entire galaxy’s worth of stars into a volume of space the size of our solar system. Until now, astronomers have found about 100,000 of these extraordinary objects, which are fueled by super massive black holes devouring large clumps of matter. Most quasars are solitary objects residing in the cores of large galaxies. Since the late 1980s, astronomers have found about 100 double quasars. But in an announcement made on Monday at the American Astronomical Society conference in Seattle, astronomers have confirmed that quasars can come in threes.

Using one of the 10-meter Keck Telescopes in Hawaii and one of the four 8.2-meter reflectors of the Very Large Telescope (VLT) in Chile, an American-Swiss team led by George Djorgovski (Caltech) has identified a third quasar very close to a known binary quasar. The three quasars are separated in space by only a few tens of thousands of light-years, less than the distance from Earth to our nearest sizable galactic neighbors, the Large and Small Magellanic Clouds.

This false-color composite of the triple quasar system

was made using a combination of Keck Observatory's

and the European Very Large Telescope's visible

and infrared data

The binary quasar, previously known as LBQS 1429-008, was discovered by Paul Hewitt (Cambridge University, England) and his colleagues in 1989. But in deep Keck images, Djorgovski’s group found a much fainter third quasar (at 24th magnitude) within 5 arc seconds of the known pair, which translates to a physical separation of a few tens of thousands of light-years at the quasar’s great distance (we see the quasar as it existed 10.4 billion years ago). Subsequent observations at Keck and VLT have virtually ruled out that astronomers are being fooled by a cosmic mirage — an effect predicted by Einstein’s general theory of relativity known as gravitational Lansing.

“We see this system at exactly the right time,” says Djorgovski. The three quasar host galaxies are in the process of merging. The result thus bolsters the prevailing view that quasars light up during galaxy mergers, during which powerful gravitational perturbations funnel huge quantities of gas into the monster black holes. The three black holes in this triple system probably range in mass from a few tens of million to a few billion times that of the Sun.

Computer simulations by Frederic Raise (Northwestern University) and his colleagues show that the two of the super massive black holes will sink to the center of the newly formed large galaxy and form a binary system. When the third black hole also ventures into the core, the system will undergo what Raise describes as a “chaotic dance” that lasts at most a few million years' years. Eventually one of the black holes will be ejected into the galaxy’s halo or possibly even intergalactic space, and the two binary members will coalesce relatively quickly. But this process won’t occur in this triple system for another few hundred million years.

In other quasar news announced at the conference, Induct Lee and Myunghshin Im (Seoul National University, South Korea) presented an efficient method for finding quasars in the plane of our Milky Way Galaxy. This region has been known as the “zone of avoidance” because the thick clouds of gas and dust obscure light from more distant objects. But by correlating strong radio sources with objects having particularly red colors, Lee and Im have found 40 new quasars. These quasars shine though the galactic plane, which Lee says gives astronomers an opportunity to use them a tool to study the gaseous component of the Milky Way.

-1آغاز جهان
اين جهان پهناور و وسيع که انسان حدو مرزي را برای آن نمی شناسد، از دير باز برای انسان سؤال برانگيز بوده ،و حس کنجکاوی او را تحريک ميکرده است، پرسشهای پيچيده وبسياری در ذهن انسان وجود داشته است از قبيل اينکه: اين جهان چگونه بوجود آمده است؟عمر آن چقدر است؟آيا حادث است، يا قديم و ازلی؟آيا ممکن است دو ازلی در آنِ واحد وجود داشته باشد: آفريننده ازلی و جهان ازلی؟
اينها برخی از پرسشهايی هستند که صدها سال در بين فلاسفه مؤمن مورد بحث قرار گرفته است،اما فلاسفه ملحد که ادعا می کردند اين جهان نيازی به آفريننده ندارد،چرا که ماده ازلی است ،يعنی آغازی برای پيدايش آن وجود ندارد و به عبارتی ديگر يکی از صفات خداوندِ خالق که همان صفت ازليت است به ماده ميدادند،لذا يکی از قوانين آنان در فيزيک اين بود :"ماده را نمی توان خلق کرد و نمی توان آنرا از بين برد".(قانون پايستگی ماده و انرژی(
امام محمد غزالی رحمه الله اولين کسی بود که معضل ازلی بودن جهان را حل نمود و به تمام سؤالهای مطرح شده پيرامون "مدت ترک" يعنی فاصله زمانی بين ازل و آغاز پيدايش جهان پاسخ داد.او گفت که جهان حادث است و قبل از آن زمانی وجود نداشته است...بدين معنا که زمان و مکان بعد از پيدايش جهان بوجود آمده اند؛زيرا زمان با حرکت مرتبط است،و اگر تصور کنيم که همه چيز در جهان از حرکت بايستد وبه حال سکون در آيد،در آن صورت زمان هم متوقف خواهد شد،يعنی ديگر زمانی وجود ندارد.و بنابراين توهم وجود زمان قبل از آفرينش جهان خطاست. هنگامی که نظريه نسبيت، به زمان به عنوان بُعد چهارم اشاره کرد،خيلی بديهی بودکه در جهانی که هنوز ابعاد ديگر آن (ابعاد سه گانه مکان: طول،عرض،ارتفاع) خلق نشده است،وجود زمان(بعد چهارم) معنايی ندارد.
ما در اينجا نمی خواهيم وارد جزئيات فلسفی شويم که برای خواننده ملال آور و يا ناخوشايند است،بلکه قصد داريم به آخرين نظريه علمی پيرامون پيدايش جهان اشاره کنيم که با دلايل علمی ثابت می کند که اين جهان حادث است و يک مليارد سال پيش بوجود آمده است.

جهان بين سكون و حركت:
حقيقت اين است که کشف پديده راديواکتيو توسط انسان ،اولين ضربه را به تئوری ازليت ماده وارد کرد،مادامی که خورشيد و همه ستارگان ديگرفروزانند و از خود اشعه صادر می کنند،پس لابد آغازی دارند،زيرا اگر ازلی بودند سوختشان ملياردها سال پيش تمام شده بود.
ولی دانشمندان ملحد اين حقيقت آشکار را ناديده گرفته و به دفاع خود از جهان ازلی که نيازی به خالق ندارد،ادامه دادند.تا نيمه هاي قرن بيستم نظريه "جهان پايدار"(steady state ) نظريه پذيرفته شده ای در محافل علمی بود،اين نظريه می گويدکه "جهان ساکن است واز حيث زمانی و مکانی بی نهايت است".
اين الگوی جهانی ،خيال فلاسفه ملحد را راحت می کرد وبه آنها يک سند علمی می داد و يا حد اقل، مهمترين ادعای آنها را در موردازليت ماده نقض نمی کرد.
از طرفی علم فيزيک وسيله مهمی را برای شناخت بسياری از ويژگيهای ستارگان و اجرام آسمانی عرضه کرد،در سال 1913م "فاستو مالون سليفر" کشف کرد که بعضی از اجسام-که در گذشته گمان می رفت غبار کيهانی باشند-با سرعتی معادل 1800 کيلو متر بر ثانيه از ما دور می شوند،اين کشف برای دانشمندان بسيار شگفت آور بود،اين اجسام در واقع کهکشانهايی بودند که بسيار از ما دورند...سپس در سال 1929م" ادوين هابل" قانون معروفش را اعلام کرد:( کهکشانها با سرعتی از ما دور می شوند که با دوری آنها از ما نسبت مستقيم دارد(
بعدها معلوم شدکه کهکشانها نه فقط از ما دور می شوند،بلکه خود آنها نيز از همديگر دور می شوند.و اين بدان معناست که جهان پيوسته در حال گسترش است،و اين مصداق گفتار باريتعالی است که می فرمايد: ﴿ والسَّمَاءَ بَنَينَاهَا بِأَييدٍ وَ إِنَّا لَمُوسِعُونَ﴾
)سوره ذاريات آيه47) ﴿و آسمان را با دستهايی بنا کرديم و ماگسترش دهندگانيم﴾

سوپ کيهانی
مادامی که جهان در حال گسترش است ،پس اگر فيلم آفرينش را به عقب برگردانيم،بطور حتم ، همه جهان را در گذشته در يک نقطه، متمرکز خواهيم يافت، دانشمندان اين نقطه را "اتم نخستين"يا "سوپ کيهانی"نامگذاری کرده اند.دانشمندان ديگر گفته اند که:"حجم اين نقطه مساوی با صفر و جرم آن بی نهايت بوده است".و اين به عبارت ديگر يعنی اينکه جهان از عدم بوجود آمده است ،زيرا مفهوم "نقطه ای که حجم آن صفر است"غير از اين نمی تواند باشد.
ولکن اين چه نيرويی بوده که صدها مليارد کهکشان را با سرعتی ديوانه وار پرتاب کرده،و آنها را از همديگر دور ساخته ،و در نتيجه اين دور شدنِ سريع، جهان گسترش پيدا کرده است؟اين نيرو نمی تواند نيروی جاذبه يا نيروی دفع مغناطيسی بين قطبهای همسان باشد؛زيرا نيروی جاذبه، نيرويی است که اجرام آسمانی را به طرف مرکز جذب می کند ،نه اينکه آنهارا به طرف خارج دفع کند،نيروی دفع مغناطيسی هم خيلی ضعيف تر از آن است که بتواند از عهده ی چنين کاری بر آيد.از طرفی بخاطروجود تعادل الکتريکی در جهان ،چنين نيرويی در اجرام آسمانی تقريباً وجود ندارد،پس ناچار انفجار هولناکی در آغاز پيدايش جهان ،منجر به چنين گسترشی شده است.
دانشمندان اين انفجار را "انفجار بزرگ يا"Big Bang  ناميدند ،که پس از اجرای برخی اصلاحات ،تعريف فعلی اين نظريه بطور خلاصه چنين است: ((اتم نخستين که حاوی مجموع ماده و انرژی بوده، دچار انفجاری هولناک می شود ،در لحظات اوليه ی انفجار، درجه ی حرارت آن، به چندين تريليون درجه می رسد،بطوری که در چنين شرايطی اجزای اتمهابوجودمی آيند، از اين اجزاء ،اتمها بوجود می آيند،و از اين اتمها غبار کيهانی تشکيل می شود؛ که بعدها کهکشانها از آن پديدمی آيند.((

زمان انفجار جهان
سؤال اينست که اين انفجار بزرگ چه زمانی رخ داد؟ جواب قطعی برای اين سؤال وجود ندارد،ولی اگر بخاطر آوريم که "ثابت هويل" برای يک سال نوری برابر با 15،3کيلومتر/ثانيه است،به رقم 20 ميليارد سال دست پيدا می کنيم.ولی نبايد فراموش کنيم که سرعت گسترش جهان و دور شدن کهکشانها ثابت نيست،و در گذشته سريعتر بوده است.لذا تاريخ انفجار باحتمال غالب ،تقريبا 15 ميليارد سال پيش بوده است،که اين رأی در حال حاضر راجح است.
يکی از نشانه های مهم انفجار بزرگ ،وجود تشعشعات کيهانی است،دانشمندان می گويند:اگر اين انفجارواقعاً اتفاق افتاده باشد،پس بايد تشعشعاتی نيز از خود بر جای گذاشته باشد. اين تشعشعات هم عملاً کشف شد، در سال1989م سازمان پژوهشهای فضايی امريکا(ناسا) يک قمر مصنوعی را جهت تحقيق وبررسی اين تشعشعات به فضا فرستاد،و آنرا با مدرنترين دستگاههای حساس مجهز نمود،اين فمر مصنوعی توانست تنها در عرض هشت دقيقه اين تشعشات را پيدا کرده و آنرا اندازه گيری نمايد.
نشانه ی ديگری بر درستی اين نظريه آنست که:مقدار و نسبت وجود دو گاز هيدروژن و هليوم با محاسبات اين نظريه مطابقت می کند،اگر جهان ازلی می بود،تمام هيدروژن موجود تا بحال سوخته بود؛و به گاز هليوم تبديل شده بود.

بن بست طرفداران أزليت جهان
اهميت نظريه ی "انفجار بزرگ" تنها به بُعد علمی و فلکی آن منحصر نمی شود،اين نظريه سلاح يا بهانه بزرگی که فلاسفه،متفکرين ودانشمندان ملحد بدان استناد می کردند،از دستشان بيرون کشيد و آنها را خلع سلاح نمود،زيرا که به افسانه ی "ازليت ماده و ازليت جهان" پايان داد.بسياری ازدانشمندان و فلاسفه ی ملحد از اين نظريه اظهار ناخرسندی کردند،برای مثال يکی از فلاسفه ملحد بنام"آنتونی فلوف"می گويد:(می گويند اعتراف از لحاظ روانی برای انسان مفيد است.لذا من اعتراف می کنم:الگوی انفجار بزرگ واقعاً ملحدان را در تنگنای بزرگی قرار داد،زيرا علم، عقيده ای را ثابت کرد که کتب دينی از آن دفاع کرده اند...اعتقاد به اينکه جهان آغازی دارد.)
"دونيس سکايما" يکی ازدانشمندان طرفدار پروپاقرص نظريه ی "جهان پايدار"می گويد:( من از نظريه "جهان پايدار" بخاطر درستی اش دفاع نکرده ام،بلکه ميل داشتم که درست باشد،ولی پس ازجمع شدن دلايل ،معلوم شد که بازی تمام شده است،و بايد نظريه"جهان پايدار" را کنار بگذاريم.)
با وجود اينکه ماده؛ حادث و غير ازلی است،و جهان آغازی دارد که حاکی از آفرينش آن بوسيله آفريننده ای است،ولی طبيعت "انفجار بزرگ" دليل ديگری را به دلايل قبلی اضافه کرد،و آن اينکه اين جهان با نظمی دقيق و برنامه ای حساب شده؛ آفريده شده است،زيرا که هر انفجاری باعث تخريب ،نابودی،پراکندگی و پخش وپلا شدن مواد می شود ،ولی هنگامی که می بينيم انفجاری با چنين شدت و عظمت، منجر به تشکيل وميلاد جهانی بسيار منظم می شود،نتيجه می گيريم که در پشت آن دستی دانا،توانا،مدير،مدبر،بی نهايت و مافوق طبيعی وجود داشته است،"فِِرِد هويل"دانشمند مشهور بريطانيايی به اين مطلب اشاره می کند و می گويد:« نظريه ی "انفجار بزرگ" می گويد که جهان در نتيجه ی يک انفجار بزرگ بوجود آمده است،و ما می دانيم که هر انفجاری،ماده را پراکنده و آنرا با بی نظمی پخش و پلا می کند،ولی اين انفجار بشکل اسرار آميزی؛ بر عکس عمل کرده است،يعنی ماده را برای تشکيل کهکشانها؛ جمع آوری کرده است.»

سرعت گسترش جهان
يکی ازمهمترين اسرار انفجار بزرگ،سرعت فوق العاده ی گسترش کيهانی است که پس از اين انفجار پديد آمد،"پل ديويس "دانشمند معروف بريطانيايی در اين زمينه می گويد:«محاسبات نشان داده است که سرعت گسترش جهان در مسير بسيار پيچيده ای پيش می رود،اگر جهان اندکی کمتر از سرعت کنونی گسترش پيدا می کرد،بخاطر نيروی جاذبه دچار فرو پاشی داخلی می شد،و اگر اين سرعت اندکی از سرعت کنونی بيشتر بود،شيرازه ی جهان از هم گسيخته می شد و متلاشی می گشت،و اگر سرعت انفجار از سرعت کنونی اش به اندازه ی يک مليارد ملياردم تفاوت داشت ،همين برای ايجاد خلل در تعادلِ لازم کافی بود؛بنابراين انفجار بزرگ يک انفجار عادی نبوده ،بلکه از تمام جهات يک عمليات کاملاً حساب شده و بسيار منظم بوده است. »
از اين همه شواهد و دانسته های علمی چه نتيجه ای می گيريم؟" پُل ديويس" نتيجه حتمی اين دلايل جدل ناپذير را چنين شرح می دهد:« بسيار سخت است انکار کنيم که نيرويی عاقل و هوشمند،بر اساس محاسبات بسيار دقيق و حساس ،اين جهان را بوجود آورده است...تغييرات عددی بسيار حساس و دقيق که در معادلات اساسی جهان وجود دارد،دليلی بسيار قوی بر طراحي چار چوب اين جهان است.»
" استفن هاوکينگ ( (Stephen Hawking) " فيزيكدان  مشهور بريطانيايي در كتابي تحت عنوان:( تاريخ مختصر زمان A Brief History Of Time ( در باره ي دقت شگفت آور سرعت گسترش جهان,در ثانيه نخستِ انفجار بزرگ ميگويد:(سرعت گسترش جهان،سرعتی بسيار حساس ودقيق است،تا آنجا که اگر اين سرعت در ثانيه اول انفجار ،کمتر از يک مليون×ملياردم سرعت آن بود، جهان قبل از اينکه به وضعيت کنونی برسد،از هم می پاشيد).اينست اندازه ی دقت شگفت آوری که درتنظيم اين انفجاروطراحی سرعت آن بکار رفته است.
نتيجه قطعی که دانشمند ستاره شناس آمريکايی (جورج کرنشتاين) در کتاب خود تحت عنوان:جهان همبسته (Symbiotic Universe)  به آن می رسد اين است:( هر اندازه که دلايل دقيقتر می شود،همواره با همان حقيقت مواجه می شويم،و آن اينست که:نيرويی هوشمندِ مافوق طبيعی؛ در پيدايش جهان دست داشته است.)
﴿قَالَت رُ سُلُهُم أَفِي الله شَکٌّ فَاطِرِ السَّمَاوَاتِ وَالأَرضِ ؟ ﴾يعنی:( پيامبرانشان گفتند:آيا در خدايی که آفريننده آسمانها و زمين است، شکی وجود دارد؟) ﴿سَنُرِيهِم آيَاتِنَا فِي الآفَاقِ وَ فِي أَنفُسِهِم حَتَّی يَتَبَيَّنَ لَهُم أَنَّهُ الحَقُّ﴾يعنی:(بزودی نشانه هايمان را در آفاق(جهان)و درخودشان به آنها نشان می دهيم،تا برايشان روشن شود که اوحق است)

 -2پايان جهان:
تا بحال آخرين نظريه ی پذيرفته شده در محافل علمی امروز، پيرامون تولد جهان را ،بيان نموديم؛اين نظريه(انفجار بزرگ (Big Bang که علم آنرا کشف نموده، بر يک حقيقت علمی استوار است که می گويد: جهان ،پيوسته و با شتاب بسياری در حال گسترش است. گفتيم که دانشمندان می گويند:ماده ی جهان در گذشته در نقطه ای با حجم صفر متمرکز بوده است، اين نقطه منفجر شده ،و ماده ی جهان در تمام جهات پراکنده شده است،و از آن تاريخ تا بحال جهان در حال گسترش است.همينطور به اهميت فلسفی اين نظريه اشاره کرديم و گفتيم که اين نظريه به افسانه ی ازلی بودن ماده و جهان پايان داد،و ثابت کرد که جهان در يک لحظه آفريده شده است. پس مادام آفرينشی در کار است ،پس حتماً آفريننده ای هم وجود دارد،زيرا اين انفجارهولناک مانند انفجارهای ديگر نبوده است،چرا که هر انفجاری منجر به بی نظمی ،پراکندگی و ويرانی می شود،در حالی که اين انفجار باعث تشکيل جهانی بسيار منظم شده است.بنا بر اين دستی بی نهايت توانا و علمی مطلق ونامحدود،بصورت آشکاری در اين آفرينش حضور داشته است.

 -3احتمالات
سؤال اينست که آيا جهان همچنان به گسترش خود ادامه خواهد داد؟آيا نيروی جاذبه بر نيروی گسترش کيهانی غلبه خواهد کرد،يا عکس اين مطلب درست است؟در اينجا دواحتمال وجود دارد:
احتمال اول:
يک احتمال اين است که سرعت گسترش جهان بر اثر نيروی جاذبه کند شود و سپس متوقف گردد،و پس از آن به عقب بر گردد(سير قهقرايی)،به عبارت ديگر تمام اجرام آسمانی و فلکی موجود در جهان به طرف مرکز کشانده شوند،و براثر نيروی جاذبه، جهان منقبض و چروکيده گردد،تا آنجا که تمامی جهان در يک نقطه ی بسيار کوچک به حجم صفر متمرکز شود،واين بدان معناست که جهان به حالت نخستين بر می گردد،ولی خيلی قبل از اينکه جهان به چنين مرحله ای برسد،می ميردو نيست و نا بود می شود.

احتمال دوم:
احتمال دوم اينستکه نيروی جاذبه نمی تواند بر نيروی گسترش کيهانی غلبه کند،و جهان تا ابد به گسترش خود ادامه خواهد داد.ولی آيا اين بدان معناست که سرنوشت اين جهانِ پيوسته در حال گسترش ،مرگ نخواهد بود؟
اسباب گوناگون اما مرگ يکسان است!
حتی در حالت دوم هم جهان نمی تواند از مرگ -که سرنوشت حتمی هر مخلوقی است- جان سالم بدر ببَرَد،زيرا اين جهانِ در حال گسترش ،پس از اينکه بر اثر واکنش های راديواکتيو،که در همه ی سيارات روی می دهد ،سوخت خود را از دست داد،بدون ترديد خواهد مرد.و در اين حالت جهان تبديل به گورستان بزرگ و مخوفی خواهد شد که آثاری از حيات در آن يافت نمی شود.

عامل تعيين کننده ی غلبه ی نيروی جاذبه يا نيروی گسترش کيهانی چيست؟
جواب اين سؤال اين است که:اگر سرعت گسترش کيهانی به اندازه ای باشد،که کهکشانها بتوانند از نيروی جاذبه بگريزند،در آنصورت گسترش کيهانی بدون وقفه ادامه خواهد يافت. اين الگوی (کيهان باز) نام دارد.اما اگر سرعت جهان از سرعت گريز کمتر باشد، در آنصورت گسترش آن پس از مدتی متوقف خواهد شد،و جهان شروع به سيرقهقرايی وعقب نشينی به سوی مرکزخودخواهدکرد. اين الگوی (کيهان بسته ) نام دارد.

سرعت گريز چيست؟
سرعت گريز حد اقل سرعتی است که برای گريز از نيروی جاذبه ی هر مکانی لازم است.مثلا ً سرعت گريز برای کره ی زمين ما برابر با 11/23 کيلو متر/ثانيه است.يعنی اگر موشکی با اين سرعت شليک گردد،می تواند بر نيروی جاذبه ی زمين غلبه کند ،و به فضا صعود کند .اما اگر سرعت موشک از اين مقدار کمتر باشد ، مسافت معينی را طی می کند،سپس متوقف می شود ،و بعد از آن به خاطر غلبه ی نيروی جاذبه سقوط می کند و بسوی زمين بر می گردد.هر ستاره ، سياره ويا قمر مصنوعی سرعت گريز خاص به خود دارد.
آيا سرعت گسترش کيهانی به سرعت گريز می رسد؟آيا از نيروی جاذبه کيهانی کمتر است يا بيشتر؟
اين موضوع به چگالی کنونی جهان بستگی دارد؛اگر اين چگالی به حد( چگالی بحرانی يا حساس) برسد ،در آنصورت نيروی جاذبه ی موجود در جهان، برای جلوگيری از گسترش جهان در آينده کافی است،اما اگر از اين مقدار کمتر باشد،جهان همچنان به گسترش خود ادامه خواهد داد.
آيا ميانگين چگالی جهان به حد (چگالی بحرانی) می رسد؟
دانشمندان چگالی بحرانی يا خطر ناک را محاسبه کردند،ومتوجه شدند که برابر با 1030×74, گرم/سانتيمتر مکعب است يعنی اگر ماده ای در جهان وجود داشته باشد که ميانگين چگالی آن باندازه ی سه اتم هيدروژن درهر متر مکعب باشد ،در آن صورت چگالی جهان به حد (چگالی بحرانی) خواهد رسيد.سپس دانشمندان به محاسبه ی چگالی جهان پرداختند و متوجه شدند که چندين برابر چگالی بحرانی است.
آيا اين بدان معناست که چون چگالی جهان به چگالی بحرانی نمی رسد،پس جهان همچنان به گسترش خود ادامه خواهد داد؟
نمی توانيم بطور قطعی به اين سؤال جواب بدهيم،زيرا آن مقدار ماده ی موجود در جهان که دانشمندان آنرا محاسبه کرده اند ،مقاديری بوده که توانسته اند با دستگاههای بصری و راديويی آنرا مشاهده نمايند،در حالی که مقادير عظيمی از مواد، در اين محاسبات وارد نشده است،برای مثال «سوراخ سياه»که از آن هيچ نمی دانيم.از طرفی در جهان چيزی بنام «جرم گمشده»وجود دارد؛ دانشمندان ملاحظه کردند که مقدار مواد قابل مشاهده در کهکشانها ،ابداً برای بهم پيوستن آنها کافی نيست،بلکه برای بهم پيوستگی و تعادل آنها ده ها برابر اين مواد لازم است.بنابر اين چگالی محاسبه شده ی جهان ،چگالی حقيقی آن نيست،وشايد اين چگالی به چگالی بحرانی هم برسد.
در الگوی «کيهان بسته» چه اتفاقی می افتد؟
دراين الگو سرعت گسترش کيهانی بتدريج رو به کاهش می نهد ،تا اينکه به صفر می رسدو گسترش بطور کلی متوقف می گردد،سپس با گذشت زمان جهان با شتابِ رو به افزايشی به طرف مرکز خود سير می کند.در آغازتغيير ملموسی به چشم نمی خورد،و ملياردها سال همه چيز عادی بنظر می آيد، ولی به محض اينکه حجم جهان به 100/1 حجم کنونی اش برسد،دمای فضا –که الآن تقريبا صفر مطلق است- به درجه ی حرارت زمين در روز می رسد.آنگاه پس از مليونها سال، درخشندگی فضا به حد غير قابل تحملی رسيده، و حرارت فضا به مليونها درجه بالغ می گردد.البته قبل از رسيدن به چنين مرحله ای تمامی موجودات زنده از بين رفته و نابود شده اند.سپس ستارگان در يک سوپ کيهانی متشکل از اجزای اتمها و تشعشعات راديو اکتيو ذوب می شوند،اين سوپ کيهانی درجه حرارتش به ملياردها درجه ی سانتيگراد می رسد.آنگاه جهان رفته رفته کوچک می گردد تا آنجا که حجم آن باندازه ی يک نقطه ی کوچک نزديک به صفر می رسد،و سر انجام به «سوراخ سياه» تبديل می شود.بدين ترتيب جهان به حالت تکینی (singularity)می رسد و رابطه اش با زمان و مکان قطع می گردد ،وديگر قوانين فيزيکی در آن صدق نمی کند.
برخی از دانشمندان ملحد که احساس کردند الحاد آنها در مقابل اين نظريه دچار ورشکستگی شده است، الگوی سومی را بنام «الگوی بسامدی يا تناوبی» پيشنهاد کردند،خلاصه ی اين طرح اين است که:جهان از روز ازل با انفجارهای بزرگی«Big Bang»گسترش يافته است ،سپس دچار انقباض و چروکيدگی می گردد،ولی دوباره با انفجار بزرگ ديگری گسترش می يابد و اين عمليات متناوباً ادامه پيدا می کند. با اين حساب جهان ازلی است و آغازو پايانی ندارد.برخی دانشمندان ملحد که از ايده ی "آفرينش" و "رستاخيز" خوششان نمی آيد از اين نظريه استقبال کردند.
ولی اين الگو نتوانست در مقابل حقايق و دستاورد های علمی ايستادگی نمايد،لذا در طاقچه ی فراموشی گذاشته شد ،و در محافل علمی بطور کلی از دستور کار ساقط گشت،زيرا از نگاه علمی، امکان ندارد جهان پس از انقباض ورسيدن به حالت تکينیsingularity» »  دوباره گسترش پيدا کند. برای مثال «سوراخ سياه» -که نمونه ی بسيار کوچکی از حالت "تکينی" است،و جهان در پايان کار به آن حالت می رسد –نمی تواند از اين وضع جان سالم بدر ببرد تا چه رسد به کل جهان؟از طرفی مشکل ديگری هم در مقابل اين الگو وجود دارد،و آن مشکل انتروپی(Entropy)يا بی نظمی است،يعنی اينکه در هر فعل و انفعال شيميايی بخشی از انرژی بصورت غير قابل استفاده در می آيد،و تلف می شود(بازده < انرژی داده شده)،لذا هنگامی که جهان به حالت تکينی برسد ،ديگر انرژی قابل استفاده وجود ندارد(تا واکنش معکوس انجام دهد).بنابراين در چنين شرايطی، تغيير جهان از حالتی به حالت ديگر محال است چرا که انرژی لازم برای اين تحول وجود ندارد.
بنابر اين چه در الگوی کيهان باز وچه در الگوی کيهان بسته،مرگ سرنوشت حتمی اين جهان است.
اين ازعمرجهان؛ اماعمر زمين و خورشيد و منظومه ی شمسی که تا اين حد طولانی نيست،زيرا که سوخت موجود در خورشيد خيلی کمتر از کلّ جهان است .
﴿کُلُّ مَن عَلَيهَا فَانٍ،وَ يَبقَی وَجهُ رَبِّکَ ذُوالجَلَالِ وَالإِکرَامِ﴾يعنی:هر آنکه بر روی زمين است نابود می گردد،و تنها روی پروردگارت که دارای شکوه و بزرگواری است باقی می ماند.

بیو مقدم بر نانو

با پیشرفت علم و تكنولوژی در جهان، مرتبا بر تعداد واژه های تخصصی افزوده می شود. در این میان، گسترش علوم و تكنولوژی نانو و تعامل آن با بیوتكنولوژی، منجر به تولید و كاربرد واژه هایی چون بیونانوتكنولوژی و نانوبیوتكنولوژی در گفته ها و نوشته های محققان مختلف در سطح جهان شده است. آشنایی محققان و سیاستگذاران علمی كشور با این واژه ها، می تواند آنها را در مطالعات و تصمیم گیری ها یاری كند. در این مطلب، سعی شده است با استفاده از منابع اینترنتی، مقالات و كتب موجود و همچنین استفاده از نظرات برخی متخصصین امر، تعاریف ساده ای از دو واژه بیونانوتكنولوژی و نانوبیوتكنولوژی ارائه شود.
 

مفهوم و زمینه كاربرد بیونانوتكنولوژی
تلفیق بیوتكنولوژی با فناوری نوظهور نانوتكنولوژی، مباحث جدیدی را بین محققان، هم در سطح دانشگاهی و هم در حوزه صنعت به وجود آورده است. نتیجه این تلفیق، ظهور «بیونانوتكنولوژی» به عنوان یك زمینه تحقیقاتی بین رشته ای است كه به سرعت در حال رشد و توسعه است و با مقوله علم و مهندسی در سطح مولكول ارتباط دارد. برخی از صاحب نظران، بیونانوتكنولوژی را به عنوان زیرمجموعه ای از نانوتكنولوژی، به این صورت تعریف كرده اند: «مطالعه و ایجاد ارتباط بین بیولوژی مولكولی ساختاری و نانوتكنولوژی مولكولی». برخی دیگر، آن را به عنوان زیرمجموعه ای از بیوتكنولوژی بدین شكل تعریف كرده اند: «به كارگیری پتانسیل بالقوه بیولوژی در ساخت و سازماندهی ساختارهای پیچیده با استفاده از مواد ساده و با دقت در حد اتم». در این زمینه، تنها تفاوتی كه بین بیونانوتكنولوژی و بیوتكنولوژی وجود دارد این است كه طراحی و ساخت در مقیاس نانو جزء لاینفك پروژه های بیونانوتكنولوژی است در حالی كه در پروژه های بیوتكنولوژی، نیازی به فهم و طراحی در حد نانو نیست.
چنان كه ملاحظه می شود برخلاف تعریف «بیوتكنولوژی» كه به معنی فناوری استفاده از موجودات و اجزای موجودات زنده در راستای نیازهای صنایع مختلف است و همچنین برخلاف تعاریف واژه هایی چون «بیومتریال» و «بیومكانیك» كه معمولا به معنی استفاده از قابلیت های فناوری های «مواد» و یا «مكانیك» در كاربردهای زیستی است، در تعریف بیونانوتكنولوژی، هم كاربرد ابزارهای بیولوژیكی به عنوان سازمان دهنده و ماده اولیه جهت ساخت محصولات و مواد نانویی، مورد توجه است و هم كاربرد محصولات تولیدی تكنولوژی نانو، جهت مطالعه وقایع درون سلول های زنده و تشخیص و معالجه بیماری ها. آنچه مسلم است ظهور این زمینه تحقیقاتی، حاصل تغییر عقیده بسیاری از محققان در استفاده از راهكارهای پایین به بالا Bottom-Up approach به جای استفاده از راهكار بالا به پایین Top-Down approach جهت ساخت وسایل و مواد بسیار ریز است. در راهكارهای بالا به پایین نانوتكنولوژی، سعی بر این است كه وسایل موجود مرتبا كوچك تر شوند به این راهكار، نانوتكنولوژی مكانیكی نیز گفته می شود. اما در راهكار پایین به بالا، هدف ایجاد ساختارهای ریز از طریق اتصال اتم ها و مولكول ها به یكدیگر است در این راهكار از الگوهای بیولوژیكی بهره گیری می شود.

محصولات و زمینه های فعالیت بیونانوتكنولوژی
برخی از محصولات و زمینه های فعالیت بیونانوتكنولوژی عبارتند از:
۱ بیونانوماشین ها: مهم ترین زمینه كاربرد بیونانوتكنولوژی، ساخت بیونانوماشین ها ماشین های مولكولی با ابعادی در حد نانومتر است. در یك باكتری هزاران بیونانوماشین مختلف وجود دارد. نمونه آنها، ریبوزوم دستگاه بسته بندی پروتئین است كه محصولات نانومتری پروتئین ها را تولید می كند. از خصوصیات خوب بیونانوماشین ها به عنوان مثال حسگرهای نوری یا آنتی بادی ها، امكان هیبریدكردن آنها با وسایل سیلیكونی با استفاده از فرآیند میكرولیتوگرافی است. به این ترتیب با ایجاد پیوند بین دنیای نانویی بیونانوماشین و دنیای ماكروی كامپیوتر، امكان حسگری مستقیم و بررسی وقایع نانویی را می توان به وجود آورد. نمونه كاربردی این سیستم، ساخت شبكیه مصنوعی با استفاده از پروتئین باكتریورودوپسین است.
۲ مواد زیستی: كاربرد دیگر بیونانوتكنولوژی، ساخت مواد زیستی مستحكم و زیست تخریب پذیر است. از جمله این مواد می توان به DNA و پروتئین ها اشاره كرد. موارد كاربرد این مواد و به خصوص در زمینه پزشكی متعدد است. از جمله موارد كاربرد این مواد، استفاده از آنها به عنوان بلوك های سازنده نانومدارها و در نهایت ساخت وسایل نانویی Nano-Device است.
۳ موتورهای بیومولكولی: موتورهای بیومولكولی، موتورهای محركه سلول هستند كه معمولا از دو یا چند پروتئین تشكیل شده اند و انرژی شیمیایی عموما به شكل ATP را به حركت مكانیكی تبدیل می كنند. از جمله این موتورها، می توان به پروتئین میوزین باعث حركت فیلامنت ها می شود، پروتئین های درگیر در تعمیر DNA یا ویرایش RNA به عنوان مثال، آنزیم های برشی و ATPase اشاره كرد. از این موتورها در ساخت نانوروبات ها و شبكه هادی ها و ترانزیستورهای مولكولی قابل استفاده در مدارهای الكترونیكی استفاده می شود.

نانوبیوتكنولوژی و رابطه آن با بیونانوتكنولوژی
اما نانوبیوتكنولوژی نیز واژه دیگری است كه در سال های اخیر، محققان و صاحب نظران در كتب، مقالات و كنفرانس ها به كار می برند. طبق تعریف برخی از این محققان، نانوبیوتكنولوژی، زیرمجموعه ای از نانوتكنولوژی است كه در آن از ابزارها و فرآیندهای نانویی و میكرونی برای ساخت و تهیه محصولاتی استفاده می شود كه در مطالعه سیستم های زنده استفاده می شوند. برخی دیگر از محققان، نانوبیوتكنولوژی را زمینه ای از نانوتكنولوژی می دانند كه در آن از سیستم های بیولوژیكی موجود، همچون سلول، اجزای سلولی، اسیدهای نوكلئیك و پروتئین ها برای ایجاد ساختارهای نانویی تلفیقی مركب از مواد آلی و معدنی استفاده می شود.
اگر به مفهوم و هدف دو زیرشاخه نانوتكنولوژی یعنی بیونانوتكنولوژی و نانوبیوتكنولوژی نگاه شود، می توان فهمید كه اهداف هر دو شاخه یعنی تولید محصولاتی كه جهت مطالعه سیستم های زنده به كار می روند و همچنین فرآیندها و مقیاس فعالیت هر دو شاخه یعنی مقیاس های در سطح نانو، تقریبا یكسان است. بنابراین می توان این دو شاخه را به صورت كلی با نام نانوبیوتكنولوژی نامید. منتها زمانی كه به طور صرف، از الگوها و مواد زیستی جهت ساخت وسایل در ابعاد نانو استفاده می شود، بهتر است پیشوند «بیو» مقدم بر پیشوند «نانو» بیاید. در این حالت، كاربرد واژه بیونانوتكنولوژی تخصصی تر از واژه نانوبیوتكنولوژی خواهد بود. می توان بیونانوتكنولوژی را شكلی خاص از نانوبیوتكنولوژی دانست كه مبنای آن، استفاده از موادزیستی برای مثال پروتئین ها یا DNA جهت ساخت وسایل نانویی است اما در هنگام استعمال واژه نانوبیوتكنولوژی، استفاده از ابزارهای نانویی در كاربردهای بیولوژیك نیز مورد نظر خواهد بود. بار دیگر تٲكید می شود كه كاربرد هر كدام از این دو واژه، تا حد زیادی سلیقه ای است و به زمینه تخصصی محققان مختلف بستگی دارد.

نتیجه گیری و چشم انداز
از مجموع مباحث فوق نتیجه گرفته شد كه «بیونانوتكنولوژی» یك حوزه نوین ناشی از تلفیق علوم زیستی و مهندسی در حوزه نانو است كه افق های جدیدی را در زمینه ساخت و توسعه سیستم های تلفیقی به وجود آورده و محققان را امیدوار كرده است كه بتوانند از این تلفیق، در ساخت نانوساختارهایی استفاده كنند كه در آنها از مولكول های بیولوژیكی به عنوان اجزای سیستم مورد نظر استفاده شود، به عنوان مثال، از استراتژی طراحی بیولوژیك مثلا، حالت زیپ مانند مولكول دورشته ای DNA بتوانند در ساخت چارچوب های جداشدنی و الگویی برای چینش Assembly پایین به بالای فرآیندی كه طی آن، سازماندهی مولكولی، بدون دخالت نیروی خارجی صورت می گیرد مواد معمول تر استفاده كنند. این توانمندی نه تنها در حل مسائل مهمی در علوم زیستی چون كاوش و شناسایی دقیق ساختار موجودات زنده كاربرد خواهد داشت، بلكه می تواند محققان را در رفع چالش های عمده مهندسی همچون نیاز به تكنیك های نوین جهت سنتز مواد و دستكاری آنها یاری دهد و به این ترتیب دنیای نانو را به دنیای ماكرو وصل كند. به عبارت دیگر این شاخه مهم علمی یعنی بیونانوتكنولوژی، به زودی قابلیت كاربرد در حوزه های مختلف غیرزیستی و حوزه های كاربردی ماكرو را خواهد داشت كاربردهایی كه هرچند در حوزه زیستی نیستند ولی الهام گرفته از فرآیندهای زیستی Bio-inspired هستند.
 

پس از سال 1985 كم كم مشخص شد كه تئورى تار (ريسمان) تصوير كاملى نيست. اول آن كه مشخص شد كه تارها فقط يك عضو از دسته وسيعى از موضوعاتى هستند كه مى توان آنها را به بيش از يك بعد گسترش داد. پال تونسند كه همانند من يكى از اعضاى بخش رياضى كاربردى و فيزيك نظرى در كمبريج است و بسيارى از پژوهش هاى بنيادى اين حوزه را انجام داده است، نام پ-برين را براى آنها برگزيده است. هرپ-برين در جهت داراى طول است. بنابراين يك برين با تار است و برين با يك سطح يا غشا و به همين ترتيب تا آخر. به نظر مى رسد كه هيچ دليلى وجود ندارد كه تار هاى با را بر ساير مقدار هاى ممكن ترجيح دهيم. در عوض بايد اصل موكراسى را بپذيريم: تمام تارها به طور برابر ايجاد شده اند.

تمام تارها را مى توان به عنوان راه حل هايى براى معادلات نظريه هاى ابرگرانش در 10 يا 11 بعد در نظر گرفت. هر چند كه ابعاد 10 گانه يا 11 گانه با فضا زمانى كه درك مى كنيم، چندان شباهتى ندارد؛ اما در توجيه اين نكته گفته مى شود كه 6 يا 7 بعد ديگر چنان پيچ خورده و كوچك شده اند كه متوجه وجود آنها نمى شويم و فقط ? بعد باقيمانده را كه بزرگ و تقريباً مسطح هستند، درك مى كنيم.

لازم است يادآور شوم كه شخصاً از پذيرفتن ابعاد بالاتر چندان خرسند نبوده ام. اما از آنجا كه اثبات گرا هستم، پرسش «آيا ابعاد بالاتر واقعاً وجود دارند؟» بى معنى است. فقط مى توان پرسيد آيا مدل هاى رياضياتى با ابعاد بالاتر توصيف مناسبى از جهان ارائه مى دهد يا خير. ما تاكنون مشاهداتى نداشتيم كه براى تفسير آنها به وجود ابعاد بالاتر نيازى باشد. با اين همه اين احتمال وجود دارد كه اين ابعاد را در برخورد دهنده بزرگ هادرون كه در ژنو قرار دارد، مشاهده كنيم. اما آنچه كه بسيارى از افراد و از جمله مرا متقاعد ساخته است كه مدل هاى با ابعاد بالاتر را جدى تلقى كنند، آن است كه شبكه اى از ارتباط هاى غيرمنتظره كه دوگانگى ناميده مى شود، در اين مدل ها وجود دارد. اين دوگانگى ها نشان مى دهد كه مدل ها اصولاً معادل يكديگرند، به عبارت ديگر اين مدل ها جنبه هاى مختلف يك نظريه بنيادى هستند، كه نظريه ام-تئوري نام گرفته است.

اگر وجود اين شبكه از دو گانگى ها را نشانه اى از حركت در مسير صحيح ندانيم، تقريباً مثل آن است كه فكر كنيم خداوند فسيل ها را در صخره ها قرار داده است تا داروين در مورد تكامل حيات گمراه شود. اين دوگانگى ها نشان مى دهد كه 5 نظريه ابرتار مبانى فيزيكى يكسانى را بيان مى كند و از لحاظ فيزيكى معادل ابرگرانش است. نمى توان گفت كه ابر تارها بنيادى تر از گرانش است يا برعكس، ابر گرانش بنيادى تر از ابرتار. بلكه اين نظريه ها بيان هاى متفاوتى از يك نظريه بنيادى است كه هركدام از آنها براى محاسبه در موقعيت هاى مختلف مفيد واقع مى شوند. نظريه هاى تار براى محاسبه حوادثى كه هنگام برخورد چند ذره با انرژى بالا و تفرق آنها روى مى دهد، مناسب است زيرا فاقد بى نهايت ها است. با اين همه اين نظريه براى توصيف چگونگى تابدار شدن جهان به وسيله انرژى تعداد زيادى ذره يا تشكيل حالت محدود مثل سياهچاله فايده چندانى ندارد. براى چنين وضعيت هايى به ابر گرانش نياز است كه اصولاً از نظريه فضا زمان خميده اينشتين همراه با بعضى موضوع هاى ديگر تشكيل شده است. اين تصويرى از عمده مطالبى است كه پس از اين در مورد آنها صحبت خواهم كرد.

مناسب است براى تشريح اينكه چگونه تئورى كوآنتوم به زمان و فضا شكل مى دهد، ايده زمان موهومى را بيان كنيم. شايد به نظر برسد زمان موهومى برگرفته از داستان هاى علمى تخيلى باشد، اما زمان موهومى در رياضيات مفهومى كاملاً تعريف شده است: زمان موهومى زمانى است كه با اعداد موهومى سنجش مى شود. مى توان اعداد حقيقى معمولى همانند 1، 2، 5/3- و غيره را به صورت مكانشان روى خطى كه از چپ به راست امتداد دارد در نظر گرفت: صفر در وسط خط، اعداد حقيقى مثبت در سمت راست و اعداد منفى حقيقى در سمت چپ قرار دارند.

اعداد موهومى را مى توان به صورت مكانشان روى خط عمود در نظر گرفت: صفر باز هم در وسط خط قرار دارد، اعداد موهومى مثبت رو به بالا و اعداد موهومى منفى رو به پايين ترسيم مى شود. بنابراين اعداد موهومى را مى توان به صورت نوع جديدى از اعداد، عمود بر اعداد حقيقى معمولى در نظر گرفت. از آنجايى كه اين اعداد ساختارى رياضياتى هستند لازم نيست كه به طور فيزيكى تحقق يابند، هيچكس نمى تواند به تعداد عدد موهومى پرتقال داشته باشد يا صاحب يك كارت اعتبارى با صورت حساب اعداد موهومى باشد.

ممكن است كسى فكر كند كه اين گفته ها به اين معنى است كه اعداد موهومى فقط يك بازى رياضى است كه با دنياى واقعى كارى ندارد. با اين همه از ديدگاه فلسفه اثبات گرا نمى توان تعيين كرد كه چه چيزى واقعى است. تنها كارى كه مى توانيم انجام دهيم اين است كه دريابيم كدام مدل هاى رياضى جهانى را كه در آن زندگى مى كنيم، توصيف مى كند. معلوم مى شود كه مدل رياضياتى شامل زمان موهومى نه تنها آثارى را كه پيش از اين مشاهده كرديم، پيش گويى مى كند، بلكه آثارى را پيش گويى مى كند كه تاكنون نتوانسته ايم اندازه گيرى كنيم، ولى به دلايل ديگر، آنها را باور داشتيم. پس چه چيز واقعى و چه چيز موهومى است؟ آيا اين دو فقط در ذهن ما متمايز از يكديگرند؟

نظريه نسبيت عام كلاسيك (يعنى غير كوآنتومى) اينشتين زمان واقعى را با سه بعد ديگر فضا ادغام مى كند تا فضا زمان چهار بعدى را به وجود آورد.اما جهت زمان واقعى با سه جهت ديگر زمان تفاوت داشت؛ خط جهانى يا تاريخ يك ناظر در زمان واقعى هميشه افزايش مى يابد (به عبارت ديگر زمان هميشه از گذشته به سوى آينده حركت مى كند.) ولى سه بعد ديگر فضا هم مى توانند كاهش يابند و هم افزايش به عبارت ديگر مى توان در فضا تغيير جهت داد اما نمى توان در خلاف جهت زمان حركت كرد.

از طرف ديگر، از آنجايى كه زمان موهومى عمود بر زمان واقعى است، همانند جهت فضايى چهارم رفتار مى كند و بنابراين زمان موهومى می تواند شامل احتمال هايى بيش از مسير راه آهن زمان واقعى باشد كه داراى آغاز و پايان است يا روى يك مسير بسته حركت مى كند. با توجه به اين مفهوم موهومى است كه مى گوييم زمان داراى شكل است.