စွမ်းအင်

လျှပ်စီးလက်ခြင်းသည် လေထုအတွင်းရှိ လျှပ်စစ် တည်မြဲစွမ်းအင်မှ အပူရွေ့လျားစွမ်းအင်၊ အလင်းစွမ်းအင်နှင့် အသံစွမ်းအင် အဖြစ် ပြောင်းလဲခြင်း ဖြစ်စဉ် ဖြစ်သည်။

ရူပဗေဒရှိ စွမ်းအင် (အင်္ဂလိပ်: energy) ဟူသော ပမာဏသဘောသီးသန့် တိုင်းဖွယ်(အခြင်းအရာ) သည် အလုပ်ပြီးမြောက်မှု အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲနိုင်သော တိုင်းဖွယ် (quantity) ဖြစ်၍ အလုပ်နှင့် ယူနစ်ချင်းလည်း တူသည်၊ ရူပဗေဒသုံး သင်္ချာအားဖြင့် အလုပ်ပြီးမြောက်မှု ဟူသည်မှာ အားတစ်ခု သက်ရောက်မှုကြောင့် ဒြပ်ထုတခုခုက ထိုအားသက်ရောက်မှု လားရာအတိုင်း အရွေ့ (displacement) ဖြစ်ပေါ်သွားမှု အချိုးအစားမျိုး ဖြစ်၏။
$$E=W=\mathbf {F} \cdot \mathbf {s} =\|\mathbf {F} \|\|\mathbf {s} \|cos(\theta )$$ စွမ်းအင်(energy) က ဤတွင် $E$ ဖြစ်သည်၊ အလုပ်ပြီးမြောက်ပမာဏက $W$ ဖြစ်သည်။
$\mathbf {F} \cdot \mathbf {s}$ ဟူသည်မှာ အားဗှတ္တာ $\mathbf {F}$ နှင့် အရွေ့အကွာအဝေးဗှတ္တာ $\mathbf {s}$ တို့ ၂ခု၏ အစက်ချမြှောက်လဒ် ဖြစ်၏။ $\|\mathbf {F} \|$ နှင့် $\|\mathbf {s} \|$ တို့က ၎င်းဗှတ္တာတို့၏ ပမာဏရင်းများ ကိုယ်စီ ဖြစ်၍၊ $\theta$ က ၎င်းဗှတ္တာတို့ကို ယှဉ်ချိန်ကြည့်လျှင် ကြားကွာဟမှုအဖြစ် ဖြစ်ပေါ်နေမည့် ထောင့်ပမာဏ ဖြစ်၏။

စွမ်းအင် အသွင်ပြောင်းပုံ သာဓကအားဖြင့် ဒြပ်ဆွဲစက်ကွင်းအတွင်း၌ ဒြပ်ထုကို အမြင့်တစ်ခုတွင် ချိတ်ဆွဲထားပါက အချိတ်ဖြုတ်လိုက်သည်နှင့် ပြုတ်ကျလိုသည့် တင်းအားတမျိုး ရှိနေပြီး ထိုအဖြစ်သည် တည်အောင်းစွမ်းအင် (en:potential energy) ရှိကြောင်းကို ဖော်ညွှန်းနေသည်။ ထို့ကြောင့် ကြိုးကို အထိုက်အလျောက် ရှည်ဆန့်စေလျှင် ထိုရှည်ထွက်အလျားနှင့် ဒြပ်ဆွဲအား၏ မြောက်လဒ်သည် အလုပ်ပြီးမြောက်မှု (work done) ဖြစ်ပြီး တည်အောင်းစွမ်းအင်အချို့က အလုပ် အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲသွားခြင်းဟု နားလည်နိုင်သည်။ ထို့နောက် ကြိုးဖြုတ်လိုက်၍ ပြုတ်ကျရွေ့လျားသွားလျှင် တည်အောင်းစွမ်းအင် တို့က အရွေ့စွမ်းအင် အဖြစ်သို့ အသွင် ကူးပြောင်းသွားခြင်း ဖြစ်မည်။

စွမ်းအင်မှာ အသွင်အမျိုးမျိုးဖြင့် တည်ရှိပြီး ၎င်းတို့မှာ ရွေ့လျားစွမ်းအင်၊ တည်မြဲစွမ်းအင်၊ အပူစွမ်းအင်၊ အသံစွမ်းအင်၊ လျှပ်စစ်သံလိုက်စွမ်းအင်၊ ဓာတုစွမ်းအင် စသည်တို့ဖြစ်သည်။

ဂျာမန် ရူပဗေဒပညာရှင် Hermann von Helmholtz က စွမ်းအင် အသွင်အားလုံးမှာ တူညီပြီး စွမ်းအင် အသွင်တစ်မျိုး ပျောက်ကွယ် သွားသော်လည်း တူညီသည့် ပမာဏဖြင့် အခြားအသွင်သို့ ပြောင်းလဲသွားသည်ဟု အဆိုပြုခဲ့သည်။ ယင်းအဆိုကို နောင်တွင် စွမ်းအင်တည်မြဲမှု နိယာမဟု လူသိများလာသည်။

အပင်မှန်သမျှသည် ရှင်သန်ကြီးထွားရေးအတွက် ရေ၊ လေနှင့် မြေကြီးထဲမှ အခြားအာဟာရ ဓာတ်များအပြင် အထူးသဖြင့် နေ၏ အပူရှိန်ကို စုပ်ယူရန်လိုပေသည်။ သစ်ပင်ကြီး များထူထပ်သည့် တောနက်ကြီးများတွင် အချို့သော အပင်ငယ်များသည် နေရောင်ခြည်ကို လုံလောက်စွာ မရကြသဖြင့် ဆက်လက်၍ မကြီးပွားနိုင်ကြတော့ဘဲ၊ သေကြရလေသည်။ ကမ္ဘာဦး အခါမှစ၍ ဤသို့ကြိမ်ဖန်များစွာ ဖြစ်လာခဲ့ရာ ကာလကြာသော်၊ ကနဦးက သေကုန်ကြသော အပင်များသည် တဖြည်းဖြည်း မြေကြီးအောက်ထပ်သို့ ရောက်ရှိကြလေတော့သည်။

ငလျင်လှုပ်ခြင်း၊ မီးတောင်ပေါက်ကွဲခြင်းစသော ပြင်းထန်သည့် လှုပ်ရှားမှုတို့ကြောင့် ကမ္ဘာ၏ အပေါ်ယံမြေလွှာသည် နေရာအမျိုးမျိုး ပြောင်းခဲ့ရသည်။ တခါတရံ ရှေးကသစ်တော ကြီးများသည် ပင်လယ်ပြင်အောက်သို့ ရောက်သွားတတ်၍ ပင်လယ်အောက်ခံမြေပြင်ကလည်း ကုန်းအဖြစ် ပေါ်လာတတ်လေသည်။

အထက်ပါ ဖြစ်ပျက်ပြောင်းလဲမှုတို့ကြောင့် နှစ်ပေါင်း ထောင်သောင်းကြာအောင် သဲမြေ၊ နုံးမြေနှင့် ရေတို့၏ အဖိအနှိပ်ကို ခံရသောအခါ ရှေးပဝေသဏီက နေ၏စွမ်းအင်ဖြင့် အသက်ရှင်ခဲ့သည့် အပင်ကြီးများသည် မာကျောမည်းနက်သော ကျောက်မီးသွေးဖြစ်သွားကြတော့သည်။ ထို့ကြောင့် မီးရထား၊ မီးသင်္ဘောမှ စ၍ ယာဉ်အမျိုးမျိုး၊ စက်အမျိုးမျိုး၊ အလုပ်ရုံ အမျိုးမျိုးတွင် မသုံးမဖြစ်အောင် အရေးကြီးသည့် ကျောက်မီးသွေးဟူသည်မှာ အခြားမဟုတ်၊ နေ၏အလင်းနှင့် အပူကိုစုဆောင်းကာ၊ နေပူရှိန်စွမ်းအင်ကို သိုလှောင်ထားသည့် ပစ္စည်း ပင် ဖြစ်သည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့နားလည်အပ်ပေသည်။

ကျောက်မီးသွေးတွင်သာမဟုတ်၊ အပင်မှန်သမျှတွင်လည်း နေပူရှိန်စွမ်းအင် အနည်းနှင့်အများ ပါရှိသည်ချည်းသာ ဖြစ်၏။ လူတို့စားသုံးသော အသီးအပင်အရွက်တို့၌ နေပူရှိန်စွမ်းအင် သည် အစာအာဟာရ၏ ဓာတ်စွမ်းအင်အဖြစ်ဖြင့် ပြောင်းလဲပါဝင်သည်။ လူနှင့် တိရစ္ဆာန်တို့သည် အစာအာဟာရကို မမှီဝဲဘဲ အလုပ် မလုပ်နိုင်။

ထို့ကြောင့် အစာအာဟာရကို စားသုံးရာတွင် ကျွန်ုပ်တို့၏ ကိုယ်ခန္ဓာသည် နေပူရှိန်စွမ်းအင်မှ ဖြစ်သော အာဟာရ၏ဓာတ်စွမ်းအင်ကို လှုပ်ရှားလျက် အလုပ်လုပ်နိုင်သည့် ကြွက်သားစွမ်းအင်သို့ ပြောင်းလဲပေးလိုက်သည်။ ရေနွေးငွေ့ဖြင့်လည်သော စက်များတွင်၊ ဗွိုင်လာ ရေနွေးအိုးကို အပူတိုက်ပေးရန်အတွက် ကျောက်မီး သွေးနှင့် ထင်းကို အသုံးပြုကြသည်။ ကျောက်မီးသွေးကိုဖြစ်စေ၊ ထင်းကိုဖြစ်စေ၊ မီးရှို့လိုက်သောအခါ ထိုပစ္စည်းတို့တွင်ရှိသည့် နေပူရှိန် စွမ်းအင်သည် အပူစွမ်းအင်ဖြစ်လာသည်။

မီးပူရှိန်ကြောင့် ရေမှ ရေနွေးငွေ့ ဖြစ်လာသောအခါ၊ ရေအဖြစ်တွင် ရှိသည့်အရွယ်ပမာဏထက် အဆပေါင်း ၇ဝဝ ခန့်ကျယ်ပြန့်လာသည်။

ထို့ကြောင့် ရေနွေးငွေ့တွင် အလွန်ပြင်းထန်ကြီးမားသော ဖိအားကန်အားရှိသည့်အတွက် တခါတရံ ဗွိုင်လာအိုးပင် ပေါက်ကွဲ တတ်သည်။ ရေနွေးငွေ့ဖြင့် စက်များလည်သောအခါ ကျောက်မီးသွေးမှ ထွက်လာသည့် အပူစွမ်းအင်သည် စက်စွမ်းအင် ဖြစ်သွားသည်။ စက်စွမ်းအင်ဆိုသည်မှာ ဝတ္ထု၏ တည်နေရာကို လည်းကောင်း၊ ရွေ့လျားမှုကိုလည်းကောင်း၊ အခြေအနေကိုလည်းကောင်း အမှီပြု၍ ဖြစ်သော စွမ်းအင်ကို ဆိုလိုသည်။ အကယ်၍ ရေနွေးငွေ့ဖြင့် လျှပ်စစ်ဓာတ်ဖြစ်ထွန်းစေသည့် ဒိုင်နမိုကို လည်စေလျှင် ကျောက်မီးသွေးမှ အပူစွမ်းအင်သည် လျှပ်စစ်စွမ်းအင် ဖြစ်သွား၍၊ လျှပ်စစ်ဓာတ်ဖြင့် မီးပူတိုက်ခြင်း၊ ဓာတ်မီးထွန်းခြင်းကိစ္စ များကို ပြုလုပ်လျှင်ကား၊ အပူစွမ်းအင်၊ အလင်းစွမ်းအင် ဖြစ်သွားပြန်လေသည်။

မြစ်ရေ၊ ကန်ရေ၊ ရေတံခွန်တို့မှ ရေအားဖြင့်လည်သော စက်များ၊ လေအားဖြင့်သွားသော ရွက်လှေများကို ကြည့်လျှင် နေ၏စွမ်းအင်အပြင် အခြားစွမ်းအင်များလည်း ရှိသေးသည်ကို တွေ့ရပေမည်။ သို့ရာတွင် နေရှိ၍သာလျှင် ပင်လယ်သမုဒ္ဒရာရှိ ရေသည်အငွေ့ပျံကာ မိုး၊ ဆီးနှင်းအဖြစ် ရွာသွန်းသောကြောင့် မြစ်ချောင်း၊ ရေတံခွန်စသည်တို့ဖြစ်ပေါ်နိုင်ခြင်း၊ နေရှိ၍သာလျှင် လေတိုက်ခတ်မှု ဖြစ်ပေါ်နိုင်ခြင်းတို့ကို စဉ်းစားသော်၊ နေသည် ကျွန်ုပ်တို့ ကမ္ဘာသုံး သဘာဝစွမ်းအင်ကို အများဆုံးထုတ်ယူသည် ကို သတိမူအပ်ပေသည်။

တည်မြဲမှု သဘောတရား

နေ၏စွမ်းအင်မှ အပူစွမ်းအင်၊ အလင်းစွမ်းအင်၊ စက်စွမ်းအင်၊ လျှပ်စစ်စွမ်းအင်အစရှိသဖြင့် တစ်ခုမှတစ်ခုသို့ ကူးပြောင်းတတ်ပုံ၊ ကူးပြောင်းနိုင်ပုံကို ဖော်ပြခဲ့ပြီ၊ စွမ်းအင်တစ်ခုမှ စွမ်းအင်တစ်ခုသို့ ကူးပြောင်းရာတွင် အလုံးစုံကူးပြောင်းခြင်းကားမရှိပေ။ ပုံစံအားဖြင့် ရေနွေးငွေ့စက်များတွင် ကျောက်မီးသွေးကို မီးရှို့ရာမှရရှိသော အပူစွမ်းအင်သည် စက်စွမ်းအင်အဖြစ်သို့ အားလုံးပြောင်းလဲသွားသည်မဟုတ်။ ဗွိုင်လာ အိုးကို ပူစေခြင်း၊ အနီးပတ်ဝန်းကျင်ရှိလေကို ပူစေခြင်း စသည်တို့ဖြင့် အချို့တဝက် ဆုံးပါးသွားသေးသည်။ သို့သော် ထိုသို့ဆုံးပါးသွားသော စွမ်းအင်မှာ လုံးဝပျောက်ပျက်သွားခြင်းမဟုတ်၊ စွမ်းအင်တစ်မျိုး မှ စွမ်းအင် တစ်မျိုးသို့ပြောင်းလဲသွားခြင်းသာ ဖြစ်ပေသည်။

ရှေးခေတ် အဂ္ဂိရတ်ဆရာကြီးများ လက်ထက်မှစ၍ နောက်ပေါ်သိပ္ပံဆရာ အသီးသီးတို့ လက်ထက်တိုင်အောင် အပြင်အပက မည်သည့်စွမ်းအင်ကိုမျှ မသုံးဘဲ အလိုအလျှောက် ထာဝစဉ်လည်မည့် စက်မျိုးကို နှစ်ရှည်လများ အမျိုးမျိုးကြံစည်ခဲ့ဘူးလေသည်။ အဓိပ္ပာယ်မှာ စွမ်းအင်ကို ဖန်တီးစက်မျိုးကို ကြံစည်ခြင်းပင် ဖြစ်သည်။ သို့သော် စွမ်းအင်ကို ဖန်တီးရန် မည်သည့်နည်းနှင့်မျှ မဖြစ်နိုင်သည့်အတိုင်း ထာဝစဉ်လည်မည့်စက်မှာ ရှေးကလည်းမဖြစ်နိုင်၊ ယခုလည်းမဖြစ်၊ နောင်ကိုလည်း ဖြစ်ပေါ်နိုင်စရာအကြောင်း မရှိချေ။ စွမ်းအင်ကို ဖန်တီး၍မရနိုင်။ စွမ်းအင်သည် တစ်မျိုးမှတစ်မျိုးသို့ ကူးပြောင်းသွားသော်လည်း၊ ပျက်ပြုန်းကြေသုဉ်းသွားသည်ဟူ၍မရှိ ဆိုသည့်အချက် ကို အချိန်ခြားလည်း အဖြစ်တူမှု (en:time symmetry) ရှိသည့် ဖြစ်အင်များအတွင် နက်တာ သီအိုရမ် (en:Noether theorem) အရ လက်ခံထားကြသည်။ ဤသဘာဝ သဘောကို 'စွမ်းအင်၏ မပြောင်းစည်း'ဟု ခေါ်လေသည်။

စွမ်းအင်က ဒြပ်နှင့် ဆက်နွယ်ပုံ

မကြာမီက ဒြဗ်၏ သဘောနှင့် စပ်လျဉ်း၍ အသိသစ် အတွေ့သစ်များ ရလာရာမှ စွမ်းအင်၏ သဘောသည်လည်း အနည်းငယ် ပြောင်းလဲသွားလေသည်။ အခြေခံလုံလောက်လျှင် ဒြပ်သည် အကယ်ပင် ပျောက်ကွယ်သွား၍၊ ထိုဒြဗ်၏ နေရာ၌ စွမ်းအင်အချို့ ပေါ်ပေါက်လာနိုင်သည်။ ထိုအဖြစ်မျိုးကို အက် တမ်၏ ဗဟိုဆံမှ စွမ်းအင်ထုတ်၍ အက်တမ် ဗုံး လုပ်ရာတွင် တွေ့ရသည်။ ဤစွမ်းအင်ကို အက်တမ်၏ ဗဟိုဆံ(နျူကလီးယား) စွမ်းအင်ဟု ခေါ်တွင်လျက် ရှိသည်။

နေ၏အတွင်းပိုင်းတွင်လည်း ဤကဲ့သို့ပင်ဒြပ်ဝတ္ထုအဖြစ်မှစွမ်းအင်အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲမှုကို တွေ့ရလေသည်။ ယခုအခါ ဒြပ်မှန်သမျှကို စွမ်းအင်အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲရန် မတတ်နိုင်သေးချေ။ သို့ရာတွင် ဒြပ်မှ စွမ်းအင်သို့လည်းကောင်း၊ စွမ်းအင်မှ ဒြပ်သို့လည်းကောင်း ပြောင်းလဲနိုင်သည်ဟူသောအချက်ကို အခြေခံထားပါက၊ စွမ်းအင်ကို ဖန်တီး၍လည်းမရ၊ ဖျက်ဆီး၍လည်းမရဟု ပထမနိယမ အရဆိုရမည့်အစား စကြဝဠာတွင် ရှိသမျှ ဒြပ်-စွမ်းအင် (mass-energy) ဟူသည့် တိုင်းဖွယ်၏ ပမာဏပေါင်းမှာ အမြဲတမ်း မပြောင်းလဲဘဲ ရှိသည်ဟု ဆိုမှပို၍ မှန်ကန်ရာရောက်ပေမည်။ စွမ်းအင်ပြောင်းလဲမှုနှင့် စပ်လျဉ်းသည့် ဒုတိယနိယမ အဆိုမှာ စွမ်းအင် တစ်မျိုးမှတစ်မျိုးသို့ ပြောင်းလဲတိုင်း စွမ်းအင်အချို့သည် အပူစွမ်းအင်အဖြစ်ဖြင့် အလဟဿ ဆုံးပါး လွတ်မြောက်သွားသည်ဟူ၍ ဖြစ်သည်။ ဤအတိုင်းသာမှန်ပါက တဖြည်းဖြည်း အပူစွမ်းအင် ဆုံးပါးမှုသည် များများလာသောကြောင့် တစ်နေ့သော် စကြဝဠာတစ်ခုလုံးသည် အပူသုန်း၍ ပျက်စီးသည့်ဘေးနှင့် တွေ့ကြုံရမည်မှာ သေချာနေပြီ။ သို့သော် ဤယူဆချက်ကို သိပ္ပံပညာရှင်ကြီးများအားလုံးက လက်မခံကြသေးချေ။

အသုံးချမှုနှင့် ယနေ့ခတ်ကမ္ဘာ

ယခုအခါ စက်ကိရိယာ အမျိုးမျိုးအတွက် အားကိုးနေရသော ကျောက်မီးသွေး နှင့် ရေနံများ ကုန်ခန်းသွားလျှင် ကြုံရမည့်အခက်အခဲကို ပူပန်ဖွယ်ရာ ကြုံတွေ့နေရသည်။ ကျောက်မီးသွေးနှင့် ရေနံမှာ နေ၏စွမ်းအင်ကို သိုလှောင်ထားသည့် ပစ္စည်းများပင်ဖြစ်ရာ ထိုပစ္စည်းများ ကုန်ခန်းသွားသည့်တိုင်အောင် နေမှာထွန်းလင်းမြဲ ထွန်းလင်းနေဦးမည်ဖြစ်၍ ဘာမျှစိုးရိမ်စရာမရှိဟု အချို့က ဆိုပေမည်။ သို့သော် ကျွန်ုပ်တို့သည် နေ၏စွမ်းအင်ကို တိုက်ရိုက်မဟုတ်ဘဲ သွယ်ဝိုက်သော နည်းဖြင့်သာလျှင် သုံးစွဲနိုင်ကြ သေးသည့်အတွက် အခက်နှင့်ကြုံရလေ။

ယခုအခါ နေပူရှိန်နှင့် နေလတို့၏ ဆွဲငင်မှုတို့ကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော လေနှင့်တကွ ရေစီး၊ ရေတံခွန်၊ လှိုင်း၊ ဒီရေတို့၏ စွမ်းအင်ကို တစ်ကမ္ဘာလုံးအတွက် ထိထိရောက်ရောက် အသုံးချနိုင်မည့်နည်းများကို သိပ္ပံပညာရှင်အသီးသီးတို့ ရှာကြံနေဆဲဖြစ်သည်။ သို့သော် ရှာဖွေစမ်းသပ်သည့် အဆင့်ကို မကျော်နိုင်ကြသေးပေ။

အချို့ကလည်း အခြားမည်သည့် အကြံအစည်မှ အထမမြောက်လျှင် ကမ္ဘာ၏ အတွင်းပိုင်းရှိ အလွန်ပြင်းထန်သော အပူကို အသုံးချနိုင်ကောင်းစရာရှိသည်ဟု ဆိုကြသည်။ သို့သော် ကမ္ဘာ၏ အတွင်းပိုင်းရောက်အောင် တူးဖောက်ရမည့် ကိစ္စကို ယခုခေတ်လောကသားတို့ စွမ်းဆောင်နိုင်ဦးမည်မဟုတ်ဟု ယူဆရပေသည်။

အက်တမ်း၏ နျူးကလီးယပ်(ဗဟိုဆံ)အတွင်း ခိုအောင်းလျက်ရှိသည့် စွမ်းအင်ကို ကျွန်ုပ်တို့သည် တနည်းတလမ်း အသုံးပြုလာနိုင်ခဲ့ပေပြီ။ ဤစွမ်းအင်ကို ယူရေနီယမ်နှင့် သိုရီယမ် ဒြပ်စင်တို့မှ အဓိကထုတ်နုတ် အသုံးချနိုင်ခဲ့ပြီး ဖြစ်သည်။ ယခုအခါ ဟိုက်ဒြိုဂျင်ဗုံးများပင် လုပ်နေပေပြီ။

အက်တမ်၏ နျူးကလီးယပ်မှ စွမ်းအင်ကို ထုတ်ယူအသုံးချမှုမှာ ယခုအခါ အစမျှသာ ရှိသေးသည်။ သို့ရာတွင် ရေတစက်၊ သဲတပွင့်မှပင်ဖြစ်စေ စွမ်းအင်ကို လွယ်လင့်တကူ ထုတ်ယူနိုင်သည့် အချိန်သို့ကား တစ်နေ့ကျလျှင် ရောက်လာရမည်မှာ သေချာသလောက်ရှိလေပြီ။

ဆက်စပ် ကြည့်ရှုဖွယ်

• အပူစွမ်းအင်
• တည်တောင့်စွမ်းအင်
• အရွေ့စွမ်းအင်
• လောကနှံ့စွမ်းအင်