این اصل که به عنوان قانون اول ترمودینامیک شناخته می شود، یکی از قوی ترین اصول علمی است که ظاهرا مویی لای درزش نمی رود. به حدی در تاریخ این اصل علمی، قدرتمند ظاهر شده است که امانوئل کانت، فیلسوف مشهور آلمانی آنرا یک اصل پیش از تجربه می دانست، یعنی شبیه قوانین ریاضی بی نیاز و مستقل ازتجربه. البته نظر کانت در مورد اصول تحلیلی همچون ریاضی درست است، اما در مورد قانون بقای انرژی رد شده است، این قانون واقعا از هفت خوان رستم تجربه رد شده است.
قوانین فیزیک که تا اواخر قرن 19، توسط دانشمندان ارائه شده بود بخوبی می توانست پدیده های طبیعی را تا آن زمان توصیف کند ولی با پیشرفته شدن تکنیکهای آزمایشگاهی نسبت به قبل ، آزمایشهایی برای بررسی ساختارهای اتمی و ریزاتمی انجام شد که دیگر فیزیک کلاسیک قادر به توجیه آن نبود و اعتبار آن در این مقیاس زیر سؤال رفت. در این مقاله قبل از وارد شدن به دنیای کوانتوم، به معرفی کیفی فیزیک کلاسیک و برخی مشکلات آن می پردازیم.
به تازگی جمعی از مایکروبایولوژیست ها در یکی از دانشگاههای انگلیس یکی از باکتری های موجود در شکلات را که از شکر تغذیه می کند به وسیله اضافات شکلاتهای یک کارخانه پرورش دادند و سپس یک باطری هیدروژنی را با هیدروژن تولید شده از فعالیت باکتری ها شارژ کرده و ثابت کردند که می توان از شکلات انرژی الکتریکی دریافت کرد. این تیم تحقیقاتی باکتری اسچریچیا کولی (Escherichia coli) موجود در شکلات را با کارامل رقیق شده تغذیه کردند، باکتری مورد نظر شکر را مصرف و هیدروژن تولید کرد. سپس محققین هیدروژن حاصل شده از باکتری را برای شارژ یک باطری هیدروژنی استفاده کردند و باطری هیدروژنی نیز پس از شارژ الکتریسیته کافی برای راه انداختن یک دستگاه خنک کننده کوچک را تولید کرد. این کشف تازه راه مصرف فوق العاده ای را برای استفاده از اضافات و زایده های کارخانه های شکلات سازی ایجاد خواهد کرد. جالب اینجاست که کار این باکتری تنها با یک بار مصرف شکر و تولید هیدروژن تمام نمی شود و می تواند همچنان درعرصه تامین سوخت هیدروژنی فعال باشد. دانشمندان باکتری را در ظرف مخصوصی حاوی هیدروژن و مایع زاید حاصل شده از روند تبدیل شکر به هیدروژن قرار می دهند و دوباره آنزیم تولید کننده هیدروژن را در آنها فعال میکنند. محققین برای استفاده مجدد از باکتری ها ، گاز هیدروژن را به الکترون های تشکیل دهنده آن تجزیه می کنند سپس الکترون های تولید شده را با الکترون های فلز پلادیوم در محلول هیدروژن و مایع زاید حاصله از فعالیت باکتری ها قرار می دهند تا الکترون ها با هم واکنش شیمیایی انجام دهند. این واکنش موجب می شود تا پلادیوم از محلول جدا شده و به باکتری بچسبد و در پی این عمل باکتری برای استفاده مجدد حفظ می شود. منبع : سایت فریا
فیزیک‌دانان یکی از پیش‌بینی‌های اصلی نظریه نسبیت خاص آلبرت انیشتین را با دقت بی‌سابقه‌ای تایید کردند. آزمایشهایی که در یک شتاب‌دهنده‌ی ذره در آلمان انجام گرفته٬ نشان داده است که زمان برای یک ساعت متحرکت نسبت به یک ساعت ساکن کندتر می‌گذرد.
مفهوم سطح خارجی در اجسام رسانای باردار :
میدان الکتریکی وحفاظت :
در کتاب فیزیک (3) و آزمایشگاه هیچ تعریف جامعی از سطح خارجی جسم رسانه به عمل نیامده است وبه همین جهت دانش آموزان استنباط های متفاوتی از سطح خارجی جسم رسانا دارند. در اینجا می خواهیم مفهوم سطح داخلی و سطح خارجی جسم رسانا در توزیع بار الکتریکی را توضیح دهیم. قبل از تعریف سطح خارجی در حالت های مختلف این موضوع را با استفاده از شکل های مربوط بررسی می کنیم. دو استوانه فلزی رسانا یکی با دهانه ی گشاد و دیگری با دهانه کوچک (وارتفاع بلند) را روی دو عدد الکتروسکوپ قرار می دهیم بار +q را به درون آنها وارد می کنیم. در هر یک از استوانه ها بعد از تماس بار +q به بدنه استوانه ها، بار الکتریکی موجود در سطح خارجی آنها را مورد بحث قرار می دهیم .
در شکل (1)بار (+q) در سطح داخلی استوانه ، بار(-q') در سطح خارجی آن ، بار (+q') القا می کند وچون هیچ خط نیرویی از استوانه تقریباً خارج نشده است ، پس . و بعد از تماس بار با سطح درونی آن مطابق شکل (2) بار (+q) با بار خنثی شده و بار که برابر با است، در سطح خارجی استوانه باقی می ماند. ودر سطح داخلی آن باری الکتریکی باقی نمی ماند .
توضیح دهیدکه چگونه می توان با استفاده از یک فشار سنج ارتفاع یک آسمان خراش را اندازه گرفت ؟
سوال بالا یکی از سوالات امتحان فیزیک در دانشگاه کپنهاگ بود.
یکی از دانشجویان چنین پاسخ داد:
«به فشارسنج یک نخ بلند می بندیم سپس فشار سنج را از بالای آسمان خراش طوری آویزان می کنیم که سرش به زمین بخورد ارتفاع ساختمان مورد نظر برابر با طول نخ به اضافه فشارسنج خواهد بود.»
پاسخ بالا چنان مسخره به نظر می آید که مصحح بدون تامل دانشجو را مردود ا علام کرد.ولی دانشجو اصرار داشت که پاسخ دوکاملاً درست است ودر خواست تجدید نظر درنمره خود کرد.یکی از اساتید دانشگاه به عنوان قاضی تعیین شده وقرار شد.
الهام گرفتن از طبیعت برای حل مشکلات انسان ایده ای محسوب می شود که به شکل گیری "علم تقلید حیاتی" (Biomimetics) منجر شده است. با گذشت زمان، روند تکامل به پیشرفت هایی باورنکردنی منجر شده که از فتوسنتز در گیاهان تا چشم انسان را در بر می گیرد. در همین راستا، دانشمندان فناوری هایی را توسعه داده اند که با الهام و تقلید از برخی نوآوری های منحصر به فرد در طبیعت شکل گرفته اند. در ادامه این مطلب برخی از آنها را معرفی می کنیم.
کرم خاکی = ماشین آلات حفر تونل (TBM)
