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]}