ಶಕ್ತಿಯ ಸಂರಕ್ಷಣೆ
ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ, ಶಕ್ತಿಯ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯ ನಿಯಮವು ಹೇಳುವುದೇನೆಂದರೆ ಕಾಯಗಳು ಅಥವಾ ಕಣಗಳು ಪರಸ್ಪರ ವರ್ತಿಸುತ್ತಿದ್ದರೂ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿತ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಒಟ್ಟು ಶಕ್ತಿಯು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ; ಇದು ಕಾಲ ಕಳೆದಂತೆ ಸಂರಕ್ಷಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ.[೧] ಈ ನಿಯಮದ ಪ್ರಕಾರ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸಲು ಅಥವಾ ನಾಶಪಡಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ; ಬದಲಾಗಿ, ಅದನ್ನು ಒಂದು ರೂಪದಿಂದ ಇನ್ನೊಂದು ರೂಪಕ್ಕೆ ಪರಿವರ್ತಿಸಬಹುದು ಅಥವಾ ವರ್ಗಾಯಿಸಬಹುದು. ನಿಸರ್ಗದಲ್ಲಿ ಅನೇಕ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಆಗುತ್ತಿದ್ದರೂ ಒಟ್ಟು ಶಕ್ತಿ ಬದಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ ಎಂಬ ನಿರೂಪಣೆಗಳೂ ಇವೆ. ಸಂರಕ್ಷಣೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಮೂಲಭೂತ ತತ್ತ್ವಗಳ ಪೈಕಿ ಒಂದು (ಇತರ ಉದಾ: ರಾಶಿ ಸಂರಕ್ಷಣೆ, ಸಂವೇಗ ಸಂರಕ್ಷಣೆ, ವಿದ್ಯುದಾವೇಶ ಸಂರಕ್ಷಣೆ). ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಡೈನಮೈಟ್‌ನ ಕಡ್ಡಿ ಸ್ಫೋಟಗೊಂಡಾಗ ರಾಸಾಯನಿಕ ಶಕ್ತಿಯು ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿತವಾಗುತ್ತದೆ. ಸ್ಫೋಟದಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ಎಲ್ಲ ರೀತಿಯ ಶಕ್ತಿಗಳಾದ ಚಲನ ಶಕ್ತಿ, ತುಣುಕುಗಳ ಅಂತಸ್ಥ ಶಕ್ತಿ, ಶಾಖ ಮತ್ತು ಶಬ್ದವನ್ನು ಒಟ್ಟು ಸೇರಿಸಿದರೆ, ಡೈನಮೈಟ್‌ನ ದಹನದಲ್ಲಿ ರಾಸಾಯನಿಕ ಶಕ್ತಿಯ ನಿಖರವಾದ ಇಳಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆ.
ಒಟ್ಟಾರೆ ನಿಸರ್ಗಕ್ಕಷ್ಟೇ ಅಲ್ಲದೆ ಅದರಲ್ಲಿರುವ ಸಂವೃತ (ಕ್ಲೋಸ್ಡ್) ಅಥವಾ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿತ (ಐಸೊಲೇಟೆಡ್) ಸಂವೃತ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೂ ಇದು ಅನ್ವಯಿಸುತ್ತದೆ. ಹೊರಗಿನಿಂದ ಶಕ್ತಿ ಸೇರಿಸಲಾಗದ ಹಾಗೂ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊರತೆಗೆಯಲಾಗದ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಬಹುದಾದ ಗಡಿಗಳಿರುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯೇ ಸಂವೃತ ವ್ಯವಸ್ಥೆ. ಇದರಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ತೆರನಾದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಜರಗಿದರೂ ಅದರಲ್ಲಿರುವ ಒಟ್ಟು ಶಕ್ತಿ ಬದಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಸಂವೃತ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ವಿಶ್ವದ ಇತರ ಭಾಗಗಳೊಂದಿಗೆ ಯಾವುದೇ ಅಂತರಕ್ರಿಯೆ ಇರುವುದಿಲ್ಲ ಎಂಬುದು ಅಧ್ಯಾಹಾರ. ಯಾವುದೇ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿರುವ ಒಟ್ಟು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬೇರೆಬೇರೆ ಕಾಲದಲ್ಲಿ ಅಳೆದಾಗ ಅದು ಒಂದೇ ಆಗಿರದಿದ್ದರೆ ಆ ಅವಧಿಯಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿ ಸೇರ್ಪಡೆಯಾಗಿದೆ ಅಥವಾ ಹೊರಹೋಗಿದೆ ಎಂದರ್ಥ. ಈ ತತ್ತ್ವದ ಸಾರ್ವತ್ರೀಕೃತ ರೂಪವೇ ಉಷ್ಣಗತಿವಿಜ್ಞಾನದ 1ನೆಯ ನಿಯಮ.
ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ (ಅರ್ಥಾತ್ ಚಲನ ಮತ್ತು ವಿಭವ ಶಕ್ತಿ), ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿ, ಬೈಜಿಕ ಶಕ್ತಿ, ಧ್ವನಿ ಶಕ್ತಿ, ಬೆಳಕು ಶಕ್ತಿ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಶಕ್ತಿ ಇವೆಲ್ಲ ಶಕ್ತಿಯ ರೂಪಗಳು. ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲ್ಬ್, ಕಾರ್ ಎಂಜಿನ್, ಬೈಸಿಕಲ್, ಡೈನಮೊ ಮುಂತಾದವು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ರೂಪಾಂತರಿಸುತ್ತವೆಯೇ ವಿನಾ ಸೃಷ್ಟಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಶಕ್ತಿ ‘ನಷ್ಟವಾಯಿತು’ ಎಂದರೆ ಶಕ್ತಿ ‘ನಿರುಪಯುಕ್ತ ಅಥವಾ ಅನಪೇಕ್ಷಿತ ರೂಪ ತಳೆಯಿತು’ ಎಂದರ್ಥ.
ಶಾಸ್ತ್ರೀಯವಾಗಿ, ಶಕ್ತಿಯ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯಿಂದ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತದೆ; ಆದರೂ, ವಿಶೇಷ ಸಾಪೇಕ್ಷತೆಯು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ಇವೆರಡರ ಮಧ್ಯೆ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಕಲ್ಪಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದರ ವಿರುದ್ಧವು ಸಹ ಅನ್ವಯಿಸುತ್ತದೆ. E = mc 2 ಮತ್ತು ವಿಜ್ಞಾನವು ಈ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ-ಶಕ್ತಿಯು ಸಂರಕ್ಷಿತವಾಗಿದೆ ಎಂಬ ಅಭಿಪ್ರಾಯವನ್ನು ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸುತ್ತದೆ.
ನಿರಂತರ ಸಮಯ ರೂಪಾಂತರ ಸಮ್ಮಿತಿಯ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಶಕ್ತಿಯ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯನ್ನು ನೋಥರ್ ಪ್ರಮೇಯದಿಂದ ಕಟ್ಟುನಿಟ್ಟಾಗಿ ಸಾಬೀತುಪಡಿಸಬಹುದು; ಏಕೆಂದರೆ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ನಿಯಮಗಳು ಯಾವುದೇ ಕಾಲ ಕಳೆದಂತೆ ಬದಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ.
ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯ ನಿಯಮದ ಒಂದು ಪರಿಣಾಮವೆನೆಂದರೆ, ಮೊದಲ ರೀತಿಯ ಶಾಶ್ವತ ಚಲನೆಯ ಯಂತ್ರವು ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ, ಅಂದರೆ ಬಾಹ್ಯ ಶಕ್ತಿ ಪೂರೈಕೆ ಇಲ್ಲದೆ ಯಾವುದೇ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಅದರ ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ಪ್ರದೇಶಗಳಿಗೆ ಅಪರಿಮಿತ ಪ್ರಮಾಣದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನೀಡಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ.[೨] ಸಮಯ ರೂಪಾಂತರ ಸಮ್ಮಿತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ, ಶಕ್ತಿಯ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯನ್ನು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗದಿರಬಹುದು. ಉದಾಹರಣೆಗಳಲ್ಲಿ ಸಾರ್ವತ್ರಿಕ ಸಾಪೇಕ್ಷತೆಯಲ್ಲಿ ಬಾಗಿದ ದೇಶಕಾಲಗಳು[೩] ಅಥವಾ ಸಾಂದ್ರೀಕೃತ ರಾಶಿ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಸಮಯ ಹರಳುಗಳು ಸೇರಿವೆ.[೪][೫][೬][೭]
ಇತಿಹಾಸ
[ಬದಲಾಯಿಸಿ]
ಥೇಲ್ಸ್ ಆಫ್ ಮಿಲೆಟಸ್‍ನಷ್ಟು (c. ಕ್ರಿ.ಪೂ 550) ಬಹಳ ಪ್ರಾಚೀನ ತತ್ವಜ್ಞಾನಿಗಳಿಗೆ ಎಲ್ಲವನ್ನೂ ರೂಪಿಸುವ ಯಾವುದೋ ಆಧಾರವಾಗಿರುವ ವಸ್ತುವಿನ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯ ಸೂಚನೆಗಳು ಇದ್ದವು. ಆದರೂ, ಇದನ್ನು ನಮಗೆ ಇಂದು "ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ-ಶಕ್ತಿ" ಯೊಂದಿಗೆ ಗುರುತಿಸಲು ಯಾವುದೇ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಕಾರಣಗಳಿಲ್ಲ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಥೇಲ್ಸ್ ಇದು ನೀರು ಎಂದು ಭಾವಿಸಿದ್ದರು). ಎಂಪೆಡೋಕ್ಲಿಸ್ (ಕ್ರಿ.ಪೂ. 490–430) ನಾಲ್ಕು ಬೇರುಗಳಿಂದ (ಭೂಮಿ, ಗಾಳಿ, ನೀರು, ಬೆಂಕಿ) ರೂಪಿತವಾದ ಈ ಸಾರ್ವತ್ರಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ, "ಯಾವುದೂ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವುದಿಲ್ಲ ಅಥವಾ ನಾಶವಾಗುವುದಿಲ್ಲ"; [೮] ಬದಲಿಗೆ, ಈ ಅಂಶಗಳು ನಿರಂತರ ಮರುಜೋಡಣೆಗೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತವೆ ಎಂದು ಬರೆದರು.
1605 ರಲ್ಲಿ, ಸೈಮನ್ ಸ್ಟೀವಿನಸ್ ಅವರು ಶಾಶ್ವತ ಚಲನೆಯು ಅಸಾಧ್ಯ ಎಂಬ ತತ್ತ್ವದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಸ್ಥಿತಿ ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿನ ಹಲವಾರು ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು.
1639 ರಲ್ಲಿ, ಗೆಲಿಲಿಯೊರವರು ಹಲವಾರು ಸನ್ನಿವೇಶಗಳ ತಮ್ಮ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಪ್ರಕಟಿಸಿದರು-ಅದರಲ್ಲಿ ಪ್ರಖ್ಯಾತ "ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸಿದ ಲೋಲಕ" ಸೇರಿತ್ತು -ಇದನ್ನು (ಆಧುನಿಕ ಭಾಷೆಯಲ್ಲಿ) ಸಂಪ್ರದಾಯಬದ್ಧವಾಗಿ ಅಂತಸ್ಥ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಚಲನಶಕ್ತಿಗೆ ಮತ್ತು ಪುನಃ ಮೊದಲಿನ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಪರಿವರ್ತನೆ ಎಂದು ವಿವರಿಸಬಹುದು. ಮೂಲಭೂತವಾಗಿ, ಚಲಿಸುವ ಕಾಯವು ಏರುವ ಎತ್ತರವು ಅದು ಬೀಳುವ ಎತ್ತರಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಅವರು ಸೂಚಿಸಿದರು ಮತ್ತು ಈ ಅವಲೋಕನವನ್ನು ಜಡತ್ವದ ಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ನಿರ್ಣಯಿಸಲು ಬಳಸಿದರು. ಈ ಅವಲೋಕನದ ಗಮನಾರ್ಹ ಅಂಶವೆಂದರೆ, ಘರ್ಷಣೆಯಿಲ್ಲದ ಮೇಲ್ಮೈ ಮೇಲೆ ಚಲಿಸುವ ಕಾಯವು ಏರುವ ಎತ್ತರವು ಅದರ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಆಕಾರವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುವುದಿಲ್ಲ.
1669 ರಲ್ಲಿ, ಕ್ರಿಸ್ಟಿಯಾನ್ ಹೈಜೆನ್ಸ್ ತನ್ನ ಘರ್ಷಣೆಯ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ಪ್ರಕಟಿಸಿದನು. ಕಾಯಗಳ ಘರ್ಷಣೆಗೆ ಮೊದಲು ಮತ್ತು ನಂತರ ಸ್ಥಿರವೆಂದು ಅವರು ಪಟ್ಟಿ ಮಾಡಿದ ಪರಿಮಾಣಗಳಲ್ಲಿ ಅವುಗಳ ರೇಖೀಯ ಸಂವೇಗಗಳ ಮೊತ್ತ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಚಲನಶಕ್ತಿಗಳ ಮೊತ್ತ ಎರಡೂ ಸೇರಿದ್ದವು. ಆದರೆ, ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕವಲ್ಲದ ಘರ್ಷಣೆಯ ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಂಡಿರಲಾಗಿರಲಿಲ್ಲ. ಈ ಸಂರಕ್ಷಿತ ಪರಿಮಾಣಗಳಲ್ಲಿ ಯಾವುವೂ ಹೆಚ್ಚು ಮೂಲಭೂತವಾಗಿವೆ ಎಂಬ ಬಗ್ಗೆ ನಂತರದ ಸಂಶೋಧಕರಲ್ಲಿ ವಿವಾದ ಏರ್ಪಟ್ಟಿತು. ತನ್ನ ಹೊರೊಲೊಜಿಯಂ ಆಸಿಲೇಟೋರಿಯಂನಲ್ಲಿ, ಚಲಿಸುವ ಕಾಯದ ಆರೋಹಣದ ಎತ್ತರಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಅವರು ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಪಷ್ಟವಾದ ಹೇಳಿಕೆಯನ್ನು ನೀಡಿದರು ಮತ್ತು ಈ ಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಶಾಶ್ವತ ಚಲನೆಯ ಅಸಾಧ್ಯತೆಯೊಂದಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದರು. ಲೋಲಕದ ಚಲನೆಯ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರದ ಬಗ್ಗೆ ಹ್ಯೂಜೆನ್ಸ್ ನಡೆಸಿದ ಅಧ್ಯಯನವು ಒಂದೇ ತತ್ವವನ್ನು ಆಧರಿಸಿತ್ತು: ಭಾರವಾದ ವಸ್ತುವಿನ ಗುರುತ್ವ ಕೇಂದ್ರವು ತನ್ನನ್ನು ತಾನು ಮೇಲಕ್ಕೆತ್ತುಕೊಳ್ಳುವುದು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ.
ಉಲ್ಲೇಖಗಳು
[ಬದಲಾಯಿಸಿ]- ↑ Richard Feynman (1970). The Feynman Lectures on Physics Vol I. Addison Wesley. ISBN 978-0 -201-02115-8.
- ↑ Planck, M. (1923/1927). Treatise on Thermodynamics, third English edition translated by A. Ogg from the seventh German edition, Longmans, Green & Co., London, page 40.
- ↑ Witten, Edward (1981). "A new proof of the positive energy theorem" (PDF). Communications in Mathematical Physics. 80 (3): 381–402. Bibcode:1981CMaPh..80..381W. doi:10.1007/BF01208277. ISSN 0010-3616. Archived from the original (PDF) on 2016-11-25. Retrieved 2019-09-03.
- ↑ Grossman, Lisa (18 January 2012). "Death-defying time crystal could outlast the universe". newscientist.com. New Scientist. Archived from the original on 2017-02-02.
{{cite web}}: Unknown parameter|dead-url=ignored (help) - ↑ Cowen, Ron (27 February 2012). ""Time Crystals" Could Be a Legitimate Form of Perpetual Motion". scientificamerican.com. Scientific American. Archived from the original on 2017-02-02.
{{cite web}}: Unknown parameter|dead-url=ignored (help) - ↑ Powell, Devin (2013). "Can matter cycle through shapes eternally?". Nature. doi:10.1038/nature.2013.13657. ISSN 1476-4687. Archived from the original on 2017-02-03.
{{cite journal}}: Invalid|ref=harv(help); Unknown parameter|deadurl=ignored (help) - ↑ Gibney, Elizabeth (2017). "The quest to crystallize time". Nature. 543 (7644): 164–166. Bibcode:2017Natur.543..164G. doi:10.1038/543164a. ISSN 0028-0836. PMID 28277535. Archived from the original on 2017-03-13.
{{cite journal}}: Invalid|ref=harv(help); Unknown parameter|deadurl=ignored (help) - ↑ Janko, Richard (2004). "Empedocles, "On Nature"" (PDF). Zeitschrift für Papyrologie und Epigraphik. 150: 1–26.
