مایکروویوها، امواجی که کمک کردند به منشاء جهان پی ببریم

پاپ دارد نگاه می‌کند.

این بار درست کارمی‌کند! شاید چنین فکری در سال ۱۹۳۲ از ذهن «گولیلمو مارکونی» گذشت؛ زمانی که در باغ‌های واتیکان آنتنی بزرگ نصب می‌کرد و پاپ پیوس یازدهم در حال تماشای او بود.

این آنتن بخشی از ارتباط رادیویی بین واتیکان و اقامتگاه تابستانی پاپ بود و نه ارتباط معمول رادیویی؛ این یکی از امواج مایکروویو استفاده می‌کرد. امواج رادیویی با فرکانس‌های بسیار بالا.

مارکونی همچنین یک سامانه ارتباطی مایکروویو قابل حمل را در یک خودرو نصب کرد تا در سفرهای پاپ او را به واتیکان متصل کند. برخی بر این باورند که این نخستین تلفن همراه جهان بوده، هرچند بسیار بزرگ‌تر از تلفن‌های امروزی ساخته شد.

سیزده سال پیش از آن، مارکونی برای سهمش در پیشرفت تلگراف بی‌سیم، جایزه نوبل فیزیک را دریافت کرده بود. عصر رادیو در اوج خود بود، اما با این دستگاه جدید، او از طیف خاصی از امواج استفاده کرد که ویژگی‌های منحصر‌به‌فردی داشت.

با مایکروویوها می‌توان حجم عظیمی از اطلاعات را منتقل کرد؛ غذا پخت و حتی به کشف رازهای کیهان کمک کرد.

«پیپ پیپ پیپ»

مدت‌ها پیش از آنکه مارکونی تلفن مایکروویوی بسازد، دانشمند برجسته هندی به نام جاگادیش چندرا بوز روی امواج مایکروویو آزمایش کرده بود. او در سال ۱۸۹۵ نشان داد که امواج میلی‌متری، همان‌هایی که امروز در شبکه‌های ۵جی استفاده می‌شوند، می‌توانند زنگی را به صدا درآورند و حتی از راه دور اسلحه‌ای را شلیک کنند.

شاید مارکونی بخشی از شهرتش را مدیون بوز باشد. در ۱۲ دسامبر ۱۹۰۱، او ساعت‌ها در کلبه‌ای بر فراز صخره‌ای در نیوفاندلند (در کانادا) نشست تا سرانجام صدای «پیپ‌-پیپ-پیپ» را در هدفونش شنید: کد مورس برای حرف اس. با هیجان، هدفون را به همکارش داد و پرسید: «چیزی می‌شنوی؟» و جواب مثبت بود.

این آزمایش در واقع اولین انتقال رادیویی میان‌قاره‌ای بود. سیگنال از انگلستان تا نیوفاندلند حدود دو هزار مایل سفر کرده بود؛ در حالی‌که رکورد قبلی مارکونی تنها ۸۰ مایل بود. مارکونی در آن زمان از امواج مایکروویو استفاده نمی‌کرد، اما تجهیزاتش شامل دستگاهی به نام کوهیرر بود. آشکارساز ساده امواج رادیویی که ظاهراً طراحی آن نیز توسط خود بوز انجام شده بود.

پاپ‌کورن مگنترون

اما شاید بوز بیش از حد از زمان خود جلوتر بود. کار او روی امواج مایکروویو در آن دوران بیشتر شبیه به یک کنجکاوی علمی به نظر می‌رسید، در زمانی که امواج رادیویی با فرکانس پایین‌تر می‌توانستند بسیاری از کارکردهای مشابه را انجام دهند.

جنگ جهانی دوم همه‌چیز را تغییر داد.

رادار به ارتش‌ها اجازه داد تا با بازتاب امواج رادیویی از هواپیماهای دشمن، موقعیت آن‌ها را شناسایی کنند و دستگاه قدرتمند مایکروویوی به نام کاویتی مگنترون که آن‌قدر کوچک بود که می‌شد آن را روی هواپیما نصب کرد، به متفقین کمک کرد تا برنده جنگ باشند.

مگنترونی که امواج مایکروویو منتشر می‌کرد، همچنین الهام‌بخش مهندس شرکت «ریتیون»، پرسی اسپنسر شد تا در سال ۱۹۴۵ مایکروویوخانگی را اختراع کند. او متوجه شد که وقتی از کنار یک مگنترون عبور میکرده، بسته شکلات بادام‌زمینی در جیبش شروع به ذوب شدن کرده است. به نوشته مجله ریدرز دایجست، وقتی پاکتی از ذرت بو داده را جلوی مگنترون نگه داشت، «دانه‌های ذرت در سراسر آزمایشگاه منفجر شدند!»

در برخی فرکانس‌ها، امواج مایکروویو مولکول‌های درون غذا را به ارتعاش درمی‌آورند و باعث گرم شدن آن می‌شوند. برای اجاق‌های مایکروویو، فرکانس استاندارد ۲/۴ گیگاهرتز است. همان فرکانسی که بسیاری از روترهای وای‌فای نیز از آن استفاده می‌کنند.

با این حال، روترها، امواج مایکروویو را با توان بسیار پایین‌تر منتشر می‌کنند؛ بنابراین نمی‌توان با استفاده از اینترنت ذرت بو داده درست کرد!

انتخاب فرکانس مناسب برای پخت‌وپز بسیار مهم است. کارولین راس از مؤسسه فناوری ماساچوست ام-آی-تی می‌گوید:

«مایکروویوهای با فرکانس ۲/۴ گیگاهرتز به‌خوبی به درون غذا نفوذ می‌کنند و این فرکانس همچنین امکان جذب بهتر امواج توسط مولکول‌های آب در مواد غذایی را فراهم می‌کند.»

او توضیح می‌دهد:

«وقتی به فرکانس‌های بالاتر، مثلاً چند ده گیگاهرتز، می‌رسید، عمق نفوذ امواج بسیار کم می‌شود و تقریباً از هر چیزی، حتی از بخار آب موجود در هوا عبور نمی‌کند.»

سندروم هاوانا

مایکروویوها به این دلیل خاص هستند که می‌توانند با اشیاء تعامل داشته باشند. انسان‌ها گاهی می‌توانند صدای آن‌ها را بشنوند؛ همان‌طور که در دوران جنگ، افرادی که در نزدیکی ایستگاه‌های رادار مایکروویو بودند، این موضوع را دریافت کردند.

جیمز لین، استاد بازنشسته دانشگاه ایلینوی در شیکاگو، در دهه ۱۹۷۰ تلاش کرد این پدیده را در آزمایشگاه خود بازتولید کند.

او می‌گوید: «عملاً از خودم به‌عنوان خوکچه‌هندی استفاده کردم.» او توضیح می‌دهد که چگونه یک آنتن مایکروویو را تنظیم کرد و آن را به‌سمت سرش نشانه گرفت.

برای جلوگیری از پختن مغزش، قدرت دستگاه را پایین نگه داشت.

او می‌گوید: «می‌توانستم ضربان قلبم را بشنوم. این‌که هنوز زنده‌ام… خب، فکر می‌کنم خیلی هم بد نبوده!»

این پدیده به‌عنوان اثر شنوایی مایکروویو شناخته شد و ممکن است توضیحی برای بیماری مرموزی باشد که توسط دیپلمات‌های آمریکایی گزارش شد. بیماری‌ای که بیش ازهرجا در هاوانا، کوبا دیده شد.

قربانیان سندرم هاوانا از صداهای گوش‌خراش، فشار در گوش‌ها، سرگیجه، تهوع و از دست دادن حافظه خبر داده‌اند. آیا دشمنی، پرتو مایکروویوی را به‌سمت آن‌ها هدایت می‌کرد؟

در حالی‌که برخی این فرضیه را رد کرده‌اند، لین می‌گوید این پدیده می‌تواند علائم شنوایی گزارش‌شده را توضیح دهد.

جهانی که سخن می‌گوید

امواج مایکروویو همچنین به ما کمک کرده‌اند تا به منشأ جهان پی ببریم.

در اوایل دهه ۱۹۶۰، دو ستاره‌شناس آمریکایی به نام‌های آرنو پنزیاس و رابرت وودرو ویلسون هنگام استفاده از یک آنتن بزرگ شیپوری‌ شکل به‌عنوان تلسکوپ رادیویی، مدام صدای خش‌خش و نویز آزاردهنده‌ای می‌شنیدند.

آن‌ها گمان می‌کردند که این صداها به‌دلیل فضولات کبوترها در آنتن ایجاد شده، بنابراین دستگاه را تمیز کردند، اما آنچه در واقع می‌شنیدند صدای خود جهان بود.

شان مک‌گی از دانشگاه بیرمنگام می‌گوید: «این نمایی از آغاز جهان است»

پنزیاس و ویلسون تابش زمینه‌ کیهانی را کشف کردند، اثری بجا مانده از بیگ‌بنگ یا انفجار بزرگ، هنگامی که جهان حدود ۱۳/۸ میلیارد سال پیش منفجر شد و به هستی تبدیل شد. آن‌ها برای این کشف، نیمی از جایزه نوبل فیزیک سال ۱۹۷۸ را دریافت کردند.

امروز، مردم در سراسر جهان از امواج مایکروویو برای تماس‌های بین‌المللی از طریق ماهواره استفاده می‌کنند، جهشی بزرگ از تجهیزاتی که مارکونی در دهه ۱۹۳۰ روی خودرو پاپ نصب کرده بود.

و چه جالب که امروزه بسیاری از ما با امواج مایکروویوی با هم حرف می‌زنیم، درست همان‌طور که جهان نیز از طریق همین امواج با ما سخن گفته است و به ما کمک کرده تا بفهمیم چگونه همه‌چیز آغاز شد.

این مطلب به‌صورت همکاری مشترک بین مرکز ترویج جایزه نوبل و بی‌بی‌سی تهیه شده است.