كيف تصاب التطبيقات وأجهزة الحاسوب بأعطال؟

شارلوت لي، عبر البريد الإلكتروني Charlotte Lee,  via email

عندما تُصاب برمجية بعطل يُقال إنّ بها Bug (آفة) توحيد في العناوين والفهارس، بمعنى إنها لا تعمل وفق الطريقة التي صُممت لأجلها. يكون هذا عادة خطأ ارتكبه مبرمج في مكان ما، وهو إما ارتكب خطأ برمجياً أو لم يكن قادراً على توقع كل الطرق الممكنة التي قد تعمل وفقها البرمجية. إذا كنتَ المبرمج الذي أخطأ على نحو غير مقصود فقد يكون تعقب الخطأ والعثور عليه مرهقاً، وقد تكون تبعات ذلك كبيرة.

في العام 1962 خرج الصاروخ الذي يحمل المسبار الفضائي مارينا 1 (Marina 1) على نحو خطير عن السيطرة وكان لا بد من تدميره بعد 290 ثانية من إطلاقه. السبب؟ خطأ صغير في برمجية التوجيه (شرطة [-] ناقصة في الكود) منعه من استقبال الإشارات. التكلفة؟ 18 مليون دولار. في العام 2008 أدى خطأ برمجي في محطة هيثرو 5 الجديدة إلى إرسال آلاف الحقائب إلى مواقع خاطئة وإلغاء 500 رحلة بتكلفة تزيد على 16 مليون جنيه إسترليني. وفي الفترة التي سبقت العام 2000، نتج عمّا سُمِّي ’آفة الألفية‘ Millennium bug تكاليف تتراوح بين 300 بليون دولار و500 بليون دولار في جميع أنحاء العالم لمنع وقوع كوارث حاسوبية محتملة. كان السبب وراء ذلك أن معظم البرمجيات تستخدم رقمين بدلاً من أربعة للدلالة على السنة، لذلك عند حلول العام الجديد، كان يمكن لأجهزة الحاسوب في العالم أن تظن فجأة أنها في العام 1900 بدلاً من العام 2000. كان من الممكن أن ينتج عن ذلك خلط كبير في الجداول الزمنية والتقاويم. 

ومهمة مُختبري البرمجيات هي محاولة اكتشاف جميع الأخطاء البرمجية، ولكن عندما تكون البرمجية معقدة جداً وتعمل على آلاف الأنواع المختلفة من أجهزة الحاسوب جنباً إلى جنب مع ملايين البرمجيات الأخرى، فقد يكون من المستحيل تقريباً اكتشاف كل خطأ برمجي وإصلاحه. كل هذا يعني أن إعداد الحاسوب الفريد الخاص بك مع برمجيتك المحددة قد يكون مجرد تلك التوليفة النادرة التي تجعل الخطأ البرمجي يظهر، وتصيبك بحالة من الإحباط! PB

---

أغرب حيوانات الطبيعة…

حيوان الوبر

الوبر Hyrax  هو حيوان ثديي صغير ذو فرو يبدو ويتصرف مثل حيوانات أخرى لا تشبهه في شيء. يبدو مثل أحد القوارض، ولكنه يرتبط ارتباطاً وثيقاً بالفيلة وخرفان البحر Sea cow أكثر من ارتباطه بالبيكا Pikas  والمارموط Marmots الشبيهة ظاهرياً به. ذكر الوبر ليس لديه كيس صفن Scrotum، ويحمل خصيتيه داخل تجاويف البطن، تماماً كما تفعل ذكور الأفيال. لدى أنثى الوبر ثلاثة أزواج من الحلمات، بما في ذلك زوج واحد بالقرب من إبطيها. أنثى الفيل لديها أيضاً زوج من الحلمات بالقرب من إبطيها. الحيوان العاشب صغير الحجم الذي يعيش في إفريقيا أساساً، له أيضاً أنياب تنمو من أسنانه القاطعة، تماماً مثل أنياب الفيلة. 

تتغذى الوبريات على النباتات وتتكون معدتها من ثلاث حجرات ممتلئة بالبكتيريا. فهي تساعدها على هضم طعامها، وهي ليست مختلفة كثيراً عن معدة البقرة ذات الحجرات الأربع. لا تحسن الوبريات الحفاظ على درجة حرارتها الداخلية، لذا فهي تحب أخذ حمام شمس في أثناء النهار، تماماً مثل السحلية. إنها تعيش في مجموعات عائلية صغيرة، مع ذكر واحد يدافع عن الرقعة الخاصة بها والتي يمكن رصدها بسهولة لأن الوبر يتبول باستمرار في المكان نفسه. بولها غني بكربونات الكالسيوم التي تترك بقعاً بيضاء على الصخور. يُستخدم الهيراسيوم Hyraceum، المصنوع من هذا البول المتحجر في الطب التقليدي في جنوب إفريقيا لعلاج الصرع. HP

---

نويل والترز، عبر البريد الإلكتروني Noel Walters, via email

عندما تُزال الجبيرة، لماذا لا يقطع الجهاز طرفَك؟

يُزال عادة قالب تقويم العظام بمنشار خاص، وهو أداة كهربائية متذبذبة. وعلى الرغم من أنه قد يبدو قادراً على أن يُسبِّب كثيراً من الضرر، فإن منشار الجبس مصمم بشفرة حادة ذات أسنان صغيرة تتأرجح بسرعة ذهاباً وإياباً على زاوية صغيرة جداً لقطع المواد. هذا مختلف تماماً عن المنشار الدائري العادي الذي يحتوي على شفرة دوارة. يحتاج منشار الجبس إلى مقاومة ليقطع، وهو مصمَّم خصيصاً لتقطيع المواد الصلبة مثل الجص. في حال لامس أنسجة رخوة مثل الجلد، تكون المقاومة أقل ومن ثمّ لن يُسبب المنشار حدوث إصابة. NM

---

فيكي شتاين، عبر البريد الإلكتروني Vicky Stein, via email

هل تتحلل العلكة تحلُّلاً بيولوجياً؟

على مستوى العالم، يمضغ الناس ما يقرب من 100,000 طن من اللبان أو العلكة كل عام، ولكن ماذا يحدث بمجرد أن ننتهي من ذلك؟ كانت الحضارات القديمة تمضغ راتنجات الأشجار مثل التشيكلي Chicle، ولكن بحلول الخمسينات من القرن الماضي أمكن أن تُستبدَل بها أصماغٌ اصطناعية. إلى جانب تلك القاعدة لصنع اللبان، تحتوي العلكة الحديثة على منعمات مثل الزيوت النباتية والمستحلبات التي تقلل الالتصاق ومواد مالئة Fillers مثل التَلك لزيادة حجمها إضافة إلى المنكهات والمُحليات والمواد الحافظة والمُلوِّنات. لا تُعد العلكة الاصطناعية عموماً قابلة للتحلل البيولوجي، ولكن في بعض الحالات يمكن إعادة تدويرها والحصول على منتجات بلاستيكية جديدة. تستخدم بدائل العلكة الجديدة والأكثر استدامة علكة طبيعية مثل عصارة الأشجار أو المطاط. CA

---

أيدان تشامبرز، لندن Aidan Chambers, London

ما حرق المجمِّدة، وهل يمكن أكل الطعام المصاب؟

ربما لاحظتَ أن مكعبات الثلج المحفوظة في المُجمِّدة (الفريزر) فترة طويلة تميل إلى الانكماش مع فقدان الماء. هذا لأنه في هواء المجمّد الجاف، يمكن للثلج أن يتحول مباشرة إلى بخار ماء من دون المرور بحالة السائل في البداية، في عملية تُعرَف باسم التسامي Sublimation. يتسامى الجليد أو يتبخر في محاولة لموازنة ضغط بخار الهواء في الفريزر. يعاد ترسيب الماء المفقود من المواد الغذائية في أثناء التسامي على سطح الطعام، وفي التبريد يبرد على شكل بلورات ثلجية. وفقدان الرطوبة يؤدي إلى ذبول الفاكهة والخضراوات وجفافها، في حين أن اللحوم يمكن أن تصير ذات قوام جلدي وتظهر عليها بقع داكنة. يؤدي الجفاف إلى تكوين جيوب في الطعام تتعرض بعد ذلك للهواء، مما يسرِّع عملية الأكسدة. في الأطعمة الدهنية، يمكن أن تُفسد الأكسدة المذاق. والطعام الذي تعرض لحرق المجمِّدة غير مستساغ، ولكنه آمن للأكل.

جميع الأطعمة معرَّضة لحرق المجمِّدة، لكن تلك التي بها مستويات رطوبة أعلى سيظهر عليها ذلك بسرعة أكبر. لتقليل احتمال تعريض الطعام لحرق المجمِّدة، يمكن تفريغ عبوات الطعام لإزالة الهواء الذي هو وراء عملية التسامي. أو إذا لم يكن لديك جهاز لتفريغ الهواء، لف المنتجات بإحكام قدر الإمكان وكدِّسها للحد من مساحة السطح المكشوفة.

أخيراً تأكد من استخدام مخزون المُجمِّدة بانتظام حتى لا تترك الأطعمة فيه فتراتٍ طويلة. يقترح البعض ملء أوانٍ بالماء وتركها مفتوحة في الثلاجة للمساعدة على حفظ الرطوبة وتقليل التسامي. تسبب مجمدات الإذابة الذاتية مزيداً من حرق الطعام. فهي تذيب طبقة الجليد بانتظام على ملفات التبريد، لكن هذا يحافظ على ضغط البخار منخفضاً، مما يؤدي إلى التسامي.

يُشبه حرق المجمِّدة عملية التجفيف بالتجميد التي تستخدمها شركات الأغذية لإعداد أطعمة طويلة العمر لرواد الفضاء ومتسلقي الجبال، إضافة إلى القهوة سريعة التحضير وبعض الفواكه المجففة. تتضمن العملية الصناعية تجميد الأطعمة، وخفض الضغط باستخدام الفراغ، ثم إزالة الجليد. ED

---

---

أليكس كارلسون، عبر البريد الإلكتروني Alex Carlson, via email

ما العمر التقريبي للديناصور؟

كان يُعتقَد أن عديداً من الديناصورات نمَت لتصير بمثل تلك الأحجام الضخمة لأنها نمت ببطء وباستمرار، مثل التماسيح والإغوانا، مدة قرن أو أكثر. نحن نعلم حالياً أن الأمور لم تسِرْ على هذا النحو، وأن الديناصورات كانت عموماً تنمو بسرعة وتنفق وهي صغيرة السن إلى حدٍّ ما. يمكننا معرفة عمر أحافير الديناصورات بإحداث قطع مستعرض في عظامها وعد خطوط النمو؛ هذا لأنه، على غرار الشجرة، أضيفت حلقة نمو واحدة في عظام الديناصورات كل عام. تخبرنا هذه التقنية أن التيرانوصور ريكس Tyrannosaurus rex وصل إلى الحجم الكامل في نحو 16 إلى 22 عاماً، ومات عادة في عمر 27 إلى 33 عاماً. عاشت الحيوانات آكلة اللحوم الكبيرة الأخرى التي تسمى عظايا الكركردون Carcharodontosaurids بين 39 و53 عاماً. يبدو أن أكبر الديناصورات، الصربوديات طويلة العنق مثل البرنتوصور Brontosaurus وديبلودوكس Diplodocus، وصلت إلى عمر مشابه، على الرغم من أن البعض قد عاش ربما عقداً أو عقدين أطول وربما حتى بلغت 70 عاماً. SB

---

---

علم الفلك للمبتدئين

نهر المجرة ومثلث الصيف السماوي أجمل معالم السماء الصيفية

فترة الرصد: مايو-يونيو

في ليالي الصيف القصيرة هناك الكثير من الأجرام السماوية الرائعة التي يمكن رصدها سواء بالعين المجردة Naked eye أو المناظير المزدوجة Binoculars أو التلسكوبات Telescope، ولكن المعلم السماوي الأكبر الذي لا يمكن أن يفلت من عينك في السماء المعتمة هو نهر المجرة.

نهر المجرة هو مصطلح يطلق على جزء المجرة القريب من مركز مجرتنا في كوكبة الرامي Sagittarius وهو يبدو كنهر من النجوم أو اللبن المسكوب على السماء ومن هنا جاء اسمه المشهور الطريق اللبني Milky Way وهو يبدو فعلاً ككوكب من اللبن المسكوب على صفحة السماء.

يمتد نهر المجرة من جنوب السماء حتى شمالها في ليالي مايو – يونيو تستطيع رصد نهر المجرة من بعد مغيب الشمس مباشرة إلى شروقها حيث تسيطر سماء الصيف كما تعرف على معظم هذه الليالي من العام.

من موقعنا الجغرافي في السماء العربية يمكن رصد مثلث نجوم الصيف Summer Triangle – وهي كويكبة غير رسمية تتكون من ثلاثة نجوم النسر الواقع Vega والنسر الطائر Altair والردف (ذنب الدجاجة) Deneb – في الأفق الشرقي منتصف ليالي مايو ويتقدم موعد رؤية هذا المثل كل يوم حتى نصل إلى آخر شهر يوليو حيث يبدأ رصد مثلث الصيف منذ بداية المساء.

إضافة إلى مثلث الصيف هناك العديد من الكوكبات النجمية Constellation التي يمكن مراقبتها خلال سماء الصيف مثل كوكبة العقرب Scorpio.

تابعوا أحداث السماء بشكل مفصل من خلال دليل السماء المرفق مع مجلة Sky at Night.

---

بول مكفرسون، غلاسكو Paul Mcpherson, Glasgow

ما نظرية الفوضى؟

نظرية الفوضى Chaos theory هي فرع من فروع الفيزياء وتصف تطورَ العمليات التي تعتمد على الظروف الأولية. بعض العمليات التي تبدو للوهلة الأولى عشوائية، يمكن في الواقع أن تستند إلى أنماط أساسية وترابطات. يُطلق على المثال الكلاسيكي لنظام فوضوي اسم ’أثر الفراشة’ Butterfly effect الذي كان أول من تحدث عنه عالم الرياضيات والأرصاد الجوية إدوارد لورينز Edward Lorenz. تصوَّر لورينز أن الفوضى الظاهرية لإعصار تعتمد على فراشة ترفرف بجناحيها قبل عدة أسابيع من العاصفة. يمكن لتغيرات تكاد لا تلفت الانتباه في ظروف أولية أن يكون لها تأثيرات كبيرة وغير متوقعة على تطور نظام فوضوي.

هناك عديد من مجالات علم الفلك التي تستفيد من فهم نظرية الفوضى. المجال الواضح من بينها هو تفاعل جاذبية الأجرام السماوية. مثل هذا النظام فوضوي، وأي خطأ بسيط في مواقع أو سرعات الأجرام السماوية، أو حدوث أي اضطرابات صغيرة، يعني أن النظام لا يمكن التنبؤ به على المدى الطويل.

يُعَد الطقس والمناخ هنا على الأرض أمثلةً جيدة للأنظمة الفوضوية. وبالمثل فإن معالم مثل البقعة الحمراء العظيمة Great Red Spot على كوكب المشتري فوضوية أيضاً. وعلى الرغم من أن العلماء لديهم فهم جيد لديناميكيات الموائع Fluid dynamics والقوى التي تؤدي إلى نظام العاصفة الهائل هذا، فإنه لا يمكن التنبؤ بتكوينه وتطوره من هذه المبادئ.

معظم العمليات التي تحدث في الكون فوضوية في الأساس. تسارع الجسيمات المشحونة، وولادة الأشعة الكونية، وبُنية المجالات المغناطيسية، والتفاعلات النووية داخل النجوم، والتفاعلات الكيميائية في الفضاء بين النجمي، وعديد من الظواهر الأخرى، كلها تعتمد بصورة حاسمة على الظروف الأولية. في نهاية الأمر يمكننا القول إن الكون نفسه فوضوي ومن ثمّ لا يمكن التنبؤ به. AGu

---

---

سام داوسون، عبر البريد الإلكتروني Sam Dawson, via email

ما الذي يسبب دوي اختراق حاجز الصوت؟

عندما تحلِّق طائرة بسرعة أقل من سرعة الصوت، تتغضن الموجات الصوتية وتنتشر أمام وخلف الطائرة. يساهم هذا في سماع الدمدمة والهدير من الطائرة عندما تحلق في السماء. بالطبع هذه الأمواج غير مرئية، لكننا نرى شيئاً مشابهاً عندما تسير القوارب بحركة بطيئة فوق المياه الهادئة، حين يمكن رؤية موجات لطيفة ناتجة عن بدن القارب تتكون عند مقدمة السفينة ومؤخرتها.

بالنسبة إلى الطائرة، تنتشر الموجات الصوتية من الطائرة بسرعة الصوت والتي تبلغ نحو 1,200 كم/ساعة (750 ميلاً في الساعة). إذا تسارعت الطائرة إلى سرعة الصوت أو أسرع، فلن تتمكن الموجات الصوتية من التحرك بالسرعة الكافية لتبتعد من طريق الطائرة. تتجمع الأمواج وتتحد لتشكل موجة صدم تتشكل خلف الطائرة على شكل حرف V. يُمكن مشاهدة شيء مشابه يخلفه القارب على الماء. عندما يتسارع المركب ويمضي أسرع من سرعة موجات الماء، يمكن رؤية الماء الأبيض على شكل حرف V خلف القارب.

بالنسبة إلى الطائرة، فإن موجة الصدمة هي التي تسبب الدوي الصاخب والمدوي لحاجز الصوت. يحدث هذا طوال الوقت، ولكن الأشخاص الموجودين على الأرض يسمعونه مرة واحدة فقط عندما يمرّ فوقهم. ويُسمع دوي مزدوج في بعض الأحيان لدى نشوء أثرين، أحدهما بواسطة مقدمة الطائرة والآخر بواسطة ذيلها.

تبحث ناسا حالياً كيف يمكن جعل الدوي الصوتي أهدأ. إنهم يفعلون ذلك من خلال تصميم بدن الطائرة الأسرع من الصوت (سوبرسونيك) Supersonic بحيث يمكن تقليل الأثر الذي تولده الطائرة، مما يعني تقليل الدوي ويجعله يُسمع مثل ’فرقعة’ بدلاً من صوت ’انفجار‘. TC

---

فاي باريت، تشيستر Faye Barrett, Chester

لماذا تختلف أنماط النوم لدى المراهقين عنها لدى البالغين؟

يتغير نومنا طوال حياتنا بعدة طرق مختلفة. عندما يتعلق الأمر بمقدار النوم الذي نحتاج إليه، فإنه يميل إلى الانخفاض مع تقدمنا في العمر. وعلى الرغم من أنه قد يبدو أن المراهقين يحتاجون إلى قدر كبير من النوم، فإن الأشخاص الذين تتراوح أعمارهم بين 14 عاماً و17 عاماً يحتاجون عادةً إلى نحو 8 إلى 10 ساعات في الليلة، وهو أمر لا يختلف كثيراً عن البالغين (من 7 إلى 9 ساعات في الليلة).

يتغير توقيت نومنا مع تقدمنا في العمر. خلال فترة المراهقة، يتأخر موعد النوم، مما يجعل النوم المبكر والاستيقاظ المبكر أمراً صعباً. ومن المثير للاهتمام أن هذا التحول في توقيت النوم يحدث لدى المراهقين حول العالم، بل يُلاحظ حتى لدى الثدييات الأخرى. ونظراً إلى أن المجتمع مُعَد للاستيقاظ في أوقات مبكرة، يجد الشباب أنفسهم غير قادرين على اتباع أنماطهم الطبيعية لأنه يتعين عليهم الاستيقاظ مبكراً للذهاب إلى المدرسة خلال الأسبوع. إذا لم يتمكنوا من النوم مبكراً، فقد يعني ذلك أنهم لن يناموا كفايتهم. عندما تأتي عطلة نهاية الأسبوع، يكونون أقدر على التحكم في مواعيدهم، لذا ينامون ويستيقظون في وقت متأخر. قد يحاولون أيضاً ’تعويض‘ النوم المفقود خلال أيام المدرسة.

يشار إلى هذا التحول في توقيت النوم باسم ’الاختلاف الزمني الاجتماعي‘ Social jetlag، حين يمكن أن يؤدي التغيير في الجدول الزمني للنوم إلى ظهور أعراض تشبه اضطراب النوم الناجم عن السفر إلى منطقة ذات توقيت زمني مختلف. يُربط بين الاختلاف الزمني الاجتماعي وعوامل منها السمنة والاكتئاب. إذن، ماذا يحدث للشباب الذين هم في حيرة من أمرهم بين ما إذا كان ينبغي لهم أن يحصلوا على ’قسط كافٍ من النوم‘ أو الالتزام بروتين ثابت؟ يُنصح أحياناً بالاستلقاء في عطلة نهاية الأسبوع، ولكن يجب أن يكون وقت الاستيقاظ المثالي في غضون ساعتين من وقت الاستيقاظ في أيام الأسبوع، لتعويض بعض الحرمان من النوم والحد من اضطراب الاختلاف الزمني الاجتماعي. AGr

---

سؤال الشهر

وليم ويب، عبر البريد الإلكتروني
William Webb, via email

هل أملك إدراكاً فوق حسي؟

تجربة الالتفات إلى الوراء بحثاً عن شخص يحدق فيك، تقريباً كأنك قد ’شعرتَ‘ بنظرته، أمر شائع. تشير الدراسات المسحية إلى أن ما يصل إلى 90% منا مروا بذلك. يعود البحث في هذه الظاهرة إلى الأيام الأولى لعلم النفس العلمي في نهاية القرن التاسع عشر. وفي الآونة الأخيرة درس ’الشعورَ بأن أحداً يحدق فيَّ‘ Sense of being stared at على نطاق واسع باحثون في علم التخاطر مثل روبرت شيلدريك Rupert Sheldrake (المؤمن بذلك) وريتشارد وايزمان Richard Wiseman (المشكك فيه).

يعتقد باحثون مثل شيلدريك أن التأثير حقيقي ويمكننا حقاً أن نشعر بذلك عندما ينظر إلينا شخص ما. وجد شيلدريك في تجاربه تأثيراً ضئيلاً ولكن مهماً من الناحية الإحصائية في دعم ظاهرة التحديق، تمكن متطوعوه من أن يحكموا على ما إذا كان هناك من يحدق فيهم بصورة أفضل قليلاً مما لو كانوا قد خمنوا عشوائياً فحسب. لكن في دراسات مماثلة توصل باحثون متشككون مثل وايزمان إلى نتائج سلبية. إضافة إلى ذلك فقد لاحظ هو وآخرون مشكلات عديدة في الدراسات التي أجراها أولئك ’المؤمنون‘ بتلك الظاهرة. على سبيل المثال لاحظوا مشكلات في التوزيع العشوائي للتجارب تعني أن المتطوعين ربما اكتشفوا نمطاً واستخدموه لتوجيه أحكامهم.

بدلاً من إعادة كتابة كل ما نعرفه عن طبيعة العقل والدماغ البشريين، هناك تفسير أبسط لشعورنا بأن هناك من يحدق فينا. وهو أن كلما استدرنا ووجدنا شخصاً يحدق فينا، نتذكره، في حين أن الأوقات التي نلتفت فيها ولا نجد أحداً ينظر إلينا، فإننا لا نتذكرها. إنها قصة مماثلة للشعور بأنه يمكنك التنبؤ عندما يكون شخص ما على وشك إرسال رسالة نصية أو الاتصال بك – في أي وقت تفكر فيه في شخص ما ويصدر رنيناً، يبدو الأمر غريباً، كأنك تتوقع المستقبل. ولكن الأرجح أن الأمر مجرد مصادفة، وربما نسيتَ كل الأوقات التي كنتَ تفكر فيها في ذلك الشخص ولم يتصل بك. CJ