فتحة

في الرياضيات ، تُدرس الثقوب بعدة طرق. إحداها هي علم التماثل ، وهو طريقة عامة لربط بعض الكائنات الجبرية بكائنات رياضية أخرى، مثل الفضاءات الطوبولوجية . عُرّفت مجموعات التماثل في الأصل في الطوبولوجيا الجبرية ، وكان التماثل في الأصل منهجًا رياضيًا دقيقًا لتعريف وتصنيف الثقوب في كائن رياضي يُسمى المتشعب . كان الدافع الأولي لتعريف مجموعات التماثل هو ملاحظة أنه يمكن التمييز بين شكلين من خلال فحص ثقوبهما. ^{[ 3 ]} على سبيل المثال، الدائرة ليست قرصًا لأن الدائرة بها ثقب يمر عبرها بينما القرص مصمت، ^{[ 4 ]} والكرة العادية ليست دائرة لأن الكرة تُحيط بثقب ثنائي الأبعاد بينما الدائرة تُحيط بثقب أحادي الأبعاد. ولأن الثقب غير مادي، فليس من الواضح مباشرةً كيفية تعريفه أو تمييزه عن غيره.

مفهوم آخر هو مفهوم زمرة التماثل : وهي ثوابت للفضاء الطوبولوجي، وعندما تكون غير تافهة (يقال في هذه الحالة أيضًا أن الفضاء ليس متصلًا من الدرجة k )، فإنها تكشف عن وجود "ثقوب" بمعنى أن الفضاء يحتوي على كرة لا يمكن اختزالها إلى نقطة. غالبًا ما يُستخدم مصطلح "ثقب" بشكل غير رسمي عند مناقشة هذه الكائنات. ^{[ 5 ]}

بالنسبة للأسطح، يوجد مفهوم أقرب إلى المعنى البديهي: جنس السطح المتصل والقابل للتوجيه هو عدد صحيح يمثل الحد الأقصى لعدد القطوع على طول منحنيات بسيطة مغلقة غير متقاطعة دون أن يؤدي ذلك إلى فصل السطح الناتج . ^{[ 6 ]} بعبارة أخرى، هو بالضبط عدد "الثقوب" التي يحتويها السطح عند تمثيله كسطح فرعي في الفضاء ثلاثي الأبعاد.

في الفيزياء، يُوصف مضاد المادة عادةً بأنه ثقب، وهو موقعٌ عندما يتحد مع المادة العادية لملئه، يؤدي ذلك إلى إلغاء كلٍّ من الثقب والمادة للآخر. وهذا يُشبه ترقيع حفرة في الطريق بالإسفلت، أو ملء فقاعة تحت سطح الماء بكمية مساوية من الماء لإلغائها. وأوضح مثال على ذلك هو ثقب الإلكترون ؛ ويُقدّم بحر ديراك وصفًا نظريًا عامًا له ، حيث يُعامل البوزيترونات (أو الجسيمات المضادة عمومًا) على أنها ثقوب. تُشكّل الثقوب أحد الشكلين الأساسيين للتوصيل في أشباه الموصلات ، أي المادة التي تُصنع منها الترانزستورات ؛ فبدون الثقوب، لا يمكن للتيار أن يمر، وتعمل الترانزستورات على التشغيل والإيقاف عن طريق تمكين أو تعطيل تكوين الثقوب.

تحتوي أجسام الحيوانات عادةً على ثقوب متخصصة تؤدي وظائف بيولوجية متنوعة، مثل استنشاق الأكسجين أو الغذاء، وإخراج الفضلات، ودخول أو خروج سوائل أخرى لأغراض التكاثر. وفي بعض الحيوانات البسيطة، يؤدي ثقب واحد جميع هذه الوظائف. ^{[ 7 ]} ويُعدّ تكوّن هذه الثقوب حدثًا هامًا في نمو الحيوان.

تبدأ جميع الحيوانات نموها بفتحة واحدة، وهي الفتحة الجنينية . إذا وُجدت فتحتان، تتشكل الفتحة الثانية لاحقًا. يمكن أن تنشأ الفتحة الجنينية في الجزء العلوي أو السفلي من الجنين. ^{[ 7 ]}

تم وصف غراميسيدين أ ، وهو عديد ببتيد ذو شكل حلزوني، بأنه ثقب متنقل. فعندما يشكل ثنائيًا ، يمكنه أن يندمج في أغشية الخلايا ثنائية الطبقة ويشكل ثقبًا يمكن لجزيئات الماء أن تمر من خلاله. ^{[ 8 ]}

في الهندسة والتشغيل الآلي وتصنيع الأدوات، قد يكون الثقب ثقبًا مغلقًا أو ثقبًا نافذًا (يُسمى أيضًا ثقبًا ممتدًا أو ثقبًا للتخليص). الثقب المغلق هو ثقب يتم توسيعه أو حفره أو طحنه إلى عمق محدد دون اختراق الجانب الآخر من قطعة العمل . أما الثقب النافذ فهو ثقب يُصنع ليخترق مادة الجسم بالكامل. بعبارة أخرى، هو ثقب يخترق الجسم بالكامل. عادةً ما تكون صنابير الثقب النافذ مخروطية الشكل لأنها تُسرّع عملية الحفر وتُسهّل خروج الرايش عند خروجها من الثقب.

أصل كلمة " الثقب الأعمى" هو أنه لا يمكن الرؤية من خلاله. وقد يُشير المصطلح أيضاً إلى أي عنصر يتم حفره إلى عمق محدد، وتحديداً إلى الثقوب الملولبة داخلياً . وبغض النظر عن رأس المثقاب، فإن عمق الثقب الأعمى، عادةً، قد يكون أكبر قليلاً من عمق الجزء الملولب.

توجد ثلاث طرق مقبولة لتركيب الخيوط في الثقوب العمياء:

1. الثقب التقليدي ، وخاصة مع صنابير الثقب السفلية
2. في عملية التخريز أحادي النقطة ، تُدار قطعة العمل، ويُدخل فيها أداة قطع مدببة بنفس معدل خطوة اللولب الداخلي. يُعد التخريز أحادي النقطة داخل ثقب مغلق، كالحفر داخله ، أكثر صعوبة بطبيعته من التخريز في ثقب نافذ. وقد كان هذا الأمر جليًا في العصر الذي كانت فيه المعالجة اليدوية هي الطريقة الوحيدة للتحكم. أما اليوم، فإن التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC) يُسهّل هذه المهام، ولكنه مع ذلك لا يزال أكثر صعوبة من التخريز في الثقوب النافذة.
3. الاستيفاء الحلزوني، حيث تظل قطعة العمل ثابتة ويقوم التحكم العددي بالكمبيوتر (CNC) بتحريك قاطع التفريز في المسار الحلزوني الصحيح لخيط معين، مما يؤدي إلى تفريز الخيط.

قامت شركتان أمريكيتان على الأقل بتصنيع أدوات لتشكيل الخيوط في الثقوب المغلقة: شركة إنجرسول لقطع الأدوات في روكفورد، إلينوي، وشركة تولينج سيستمز في هيوستن، تكساس، التي طرحت جهاز تشكيل الخيوط عام 1977، وهو جهاز يُستخدم لتشكيل خيوط داخلية كبيرة في الثقوب المغلقة لأجهزة منع انفجار آبار النفط . واليوم، تستطيع العديد من آلات التفريز CNC تشغيل دورة تشكيل الخيوط هذه (شاهد فيديو لهذه العملية في قسم "الروابط الخارجية").

يُستخدم أحد أنواع الثقوب النافذة في الإلكترونيات في تقنية الثقوب النافذة ، وهي طريقة تركيب تعتمد على استخدام أطراف توصيل في المكونات يتم إدخالها في ثقوب محفورة في لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) ولحامها على نقاط توصيل على الجانب المقابل، إما عن طريق التجميع اليدوي (الوضع اليدوي) أو باستخدام آلات تركيب آلية. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

الثقب الدقيق هو ثقب صغير، يُصنع عادةً بالضغط بجسم رفيع مدبب، كدبوس مثلاً ، عبر مادة سهلة الاختراق كالقماش أو طبقة رقيقة جداً من المعدن . وتُسمى الثقوب المماثلة المصنوعة بوسائل أخرى أيضاً بالثقوب الدقيقة. قد تُصنع الثقوب الدقيقة عمداً لأسباب مختلفة. على سبيل المثال، في علم البصريات، تُستخدم الثقوب الدقيقة كفتحات لاختيار أشعة ضوئية معينة. ويُستخدم هذا في كاميرات الثقب الدقيق لتكوين صورة دون استخدام عدسة . ^{[ 11 ]} كما استُخدمت الثقوب الدقيقة على أغلفة المنتجات الزراعية للتحكم في الغلاف الجوي والرطوبة النسبية داخل العبوة. ^{[ 12 ]}

في العديد من المجالات، تُعدّ الثقوب الدقيقة أثرًا جانبيًا ضارًا لعمليات التصنيع. فعلى سبيل المثال، في تجميع الدوائر الدقيقة ، قد تتسبب الثقوب الدقيقة في طبقة العازل الكهربائي التي تُغطي الدائرة في تعطلها. ولذلك، "لتجنب الثقوب الدقيقة التي قد تخترق كامل سُمك طبقة العازل، من الممارسات الشائعة عزل عدة طبقات من العازل مع التجفيف والحرق بعد كل عزل"، مما يمنع الثقوب الدقيقة من أن تصبح متصلة. ^{[ 13 ]}