فقاعة ماء تأكل المعادن وتذيب دهون الجسم سر التكهف بين الهندسة والطب

تخيل معي فقاعات تطير في الهواء تبدو لنا بريئه وجميله للغايه ولكن هل خطر ببالك يوما ان الفقاعات قد تكون واحده من اكثر القوه تدميرا في الطبيعه دعني اخذك في جوله سريعه لشيء نفعله يوميا عندما تدخل المطبخ لتصنع فنجانا من القهوه او الشاي وتضع الماء في الاناء على النار تبدا بسماع صوت ضجيج مميز للماء قبل ان يغلي فعليا نحن اعتدنا على هذا الصوت ونعرف بمجرد سماعه ان الماء اقترب من الغليان ولكن المفاجاه هنا ان الفيزياء التي تصنع هذا الصوت في ابريق الشاي هي نفسها الفيزياء التي يستخدمها الاطباء اليوم في عمليات شفط الدهون وتفتيت الحصى نعم ما ساخبركم به في حلقه اليوم يدور حول ظاهره مذهله تحول الماء الوديع الى وحش كاسر او جراح دقيق انها ظاهره التكهف ورحمه الله وبركاته مرحبا بكم لندخل في صلب الموضوع بسؤال قد يبدو غريبا كيف يمكن للماء هذا السائل اللطيف ان يتحول فجاه الى قوه قادره على اكل المعادن اذا القيت نظره فاحصه على مروحه قارب عملت لفتره طويله ستجد فيها حفرا وندوبا صغيره وكان شيئا ما كان يقدمها هذه الحفر ليست بسبب الصدا بل هي نتاج ما نسميه فقاعات التكهف ظاهره تحدث عندما يضطرب الماء بشكل كبير وتتكون فقاعات بخاريه داخله الامر لا يتعلق بالماء نفسه بل بما يحدث عندما تنفجر هذه الفقاعات فهي تطلق طاقه عنيفه للغايه لنعد الى ابريق الشاي الذي تركناه على النار في المقدمه هل سالت نفسك يوما لماذا يصدر الماء صوتا عاليا قبل ان يغليه ثم يهدا فجاه عندما يبدا الغليان الفعلي ما يحدث داخل الابريق هو عرض حي لظاهره التكهف الطبغه السفليه من الماء الملامس للنار تسخن بشده فتتكون الفقاعات بخار صغيره هذه الفقاعات تصعد للاعلى لكنها تواجه طبقات ماء ابرد فتبرد فجاه وتنهار وتنفجر قبل ان تصل للسطح الصوت المميز الذي تسمعه هو صوت مئات او الافقاعات وهي تنهار وتنفجر كما هو موضح في التصوير البطيء ولاحظ كيف تنفجر الى الداخل مطلقه قه طافه انفجار في صوره مايكروجيت هذا الانفجار هو الصوت الذي نسمعه قبل ان يغلي الماء وهذه هي ظاهره التكهف وبالتاكيد ستسالني عزيزي المشاهد ما علاقه هذا بالحفر التي تكونت في مراوح القارب الذي كان يعمل في ماء بارد حسنا نحن نعلم ان الماء يغلي عند 100 درجه مئويه وهذه حقيقه ولكنها مشروطه بضغط جوي عادي فمثلا يغلي الماء في طنجره الضغط عند درجه حراره 125 درجه مئويه مما يسمح بطغ الطعام بسرعه اكبر اذا زياده الضغط تعمل على رفع درجه حراره غليان الماء والعكس صحيح بمعنى ان تقليل الضغط يمكن ان يجعل الماء يغلي في درجه حراره اقل من 100 درجه مئويه قد تصل الى غليان ماء عند درجه حراره الغرفه وهذا يعرف باسم الغليان البارد تخيل اننا وضعنا كوب ماء في وعاء ثم بدانا بسحب الهواء منه لتقليل الضغط تدريجيا باستخدام مضخه التفريغ بمجرد ان ينخفض الضغط ويقترب من الصفر سيبدا الماء بالغليان فورا وبشكل عنيف رغم انه لم يسخن ابدا اذا التكهف غليان الماء ليس بسبب رفع الحراره بل بسبب انخفاض الضغط عندما ينخفض الضغط في منطقه معينه داخل السائل الى ما دون ضغط البخار يبدا السائل في التحول الى غاز عندما تدور مروحه الغواصه او القارب بسرعه هائله تحت الماء يتدخل مبدا برنولي ويصبح الجانب الخلفي للشفرات منطقه ضغط منخفض اشبه بالفراغ الذي صنعناه بالمضخه في هذه اللحظه يغلي ماء البحر البارد بارد خلف المروحه فورا مشكلا سحابه من الفقاعات هذه الفقاعات ليست هواء بلخار ماء بارد تكون نتيجه انخفاض الضغط وهذا ما نسميه بالتكهر الان لدينا فقاعه بخار تشكلت وسط الماء البارد وهنا تبدا الدراما الفيزيائيه بمجرد ان تبتعد هذه الفقاعه قليلا عن المروحه وتدخل في منطقه ضغط مرتفع لا يمكنها الصمود يحدث ما يشبه الكارثه المصغره ان هذا الانهيار العنيف يشكل خطرا كبيرا عندما تنهار الفقاعه فان الماء المحيط بها يصطدم بنفسه بقوه كما لو انه تعرض لصفعه هذا الاصطدام يولد نفاثات دقيقه مايكروجيت اشبه بمسامير صغيره من الطاقه العنيفه للغايه تفوق حراره سطح الشمس في جزء صغير جدا من الثانيه وتخترق السطح المقابل حتى لو كانت الماده المصنوعه منها المروحه هي من اقصى المواد التي نعرفها فان هذه الانفجارات عاليه السرعه تسبب خدوشا وتاكلا فيها العمليه تحدث بسرعه مذهله حيث تستغرض دور التكوين وانهيار الفقاعه حوالي 4 ملي ثانيه فقط وتكرار هذه الصدمات المركزه في بقعه صغيره جدا يؤدي الى اجهاد الماده وتكون شكوق مجهريه تتطور بمرور الوقت الى كسور وتلف كامل بالاضافه الى الضرر المادي فان انهيار الفقاعات يصدر ضوضاء عاليه جدا ولتخريب الصوره فان الصوت الذي نسمعه للماء قبل غليان هو في الحقيقه صوت انهيار هذه الفقاعات عندما تنتقل من قاع الاناء الساخن الى السطح البارد التكه تكهف ليس نوعا واحدا بل يظهر باشكال مختلفه الشكل الاكثر شيوعا هو التكحف الهيدروديناميكي الذي نراه حول مراوح السفن والمضخات وهناك نوع اخر مثير للدهشه يحدث في الطبيعه مع كائن صغير جدا يسمى الربيان المسدس هذا الكائن الذي قد يكون اعلى حيوان صوتا في المحيط يستخدم مخلبه ليضغط الماء بسرعه هائله مسببا فقاعه تكه كهف عندما تنهار هذه الفقاعه تصدر صوتا عاليا لدرجه انه يمكن ان يقتل الاسماك القريبه منه وفي المختبرات ايضا يصنع العلماء نوعا اخر يمكننا تسميته التكهف الليزري حيث يستخدمون اشعه الليزر لانشاء فقاعات دقيقه جدا لاغراض بحثيه وعلاجيه اذا كنا قد اتفقنا سابقا على ان فقاعات التكهف هي وحش صغير يلتهم مراوح السفن الفلاذيه وفراشات مضخات الماء فهل يعقل ان نسمح لهذا الوحش بالدخول الى جسم الانسان؟ الاجابه هي نعم ولكن بشروطنا لقد تمكن العلماء من تحويل تلك القوه الانفجاريه الهائله من نقمه هندسيه الى اداه طبيه فائقه الدقه ولعل ابرز مثال على ذلك هو ما يحدث في غرف عمليات تفتيت حصل الكلى فبدلا من اللجوء للجراحه التقليديه والمشارط لفتح الجسم واستخراج الحصوات المؤلمه يقوم الاطباء بتسليط موجات صوتيه مركزه تخترق الجسم وتكون فقاعات تكه دقيقه حول الحصبه وعندما تنهار هذه الفقاعات بعنفها المعهود فانها تعمل كمطارق مجهريه تفتت الحجر الصلب وتحوله الى رمال ناعمه يسهل خروجها من الجسم وكل ذلك يتم دون احداث جرح واحد ولا تتوقف براعه استغلال هذه الظاهره عند هذا الحد بل تمتد لتلامس عالم التجميل والجراحات الدقيقه ففي عمليات شفط الدهون يستخدم التكهف كسلاح ذكي وموجه حيث يتم توليد هذه الفقاعات داخل الانسجه الدهنيه المتراكمه وبمجرد انهيارها تطلق تلك الطاقه المركزه التي تكفي لتمزيغ جدران الخلايا الدهنيه واذهبتها مما يسهل شفطها والتخلص منها وهي تقنيه احدثت ثوره في عالم التجميل بفضل دقتها وقدرتها على استهداف الدهون دون الاضرار بالانسجه الاخرى لكن القفزه العلميه الاكثر اثاره والتي تبدو وكانها مشهد من افلام الخيال العلمي هي تلك التي يقودها فريق من الباحثين لعلاج السرطان تقنيات الليزر وعلاج السرطان في هذه التجارب استخدموا اشعه الليزر لتوليد فقاعات التكهف بدقه لا تصدق تخيل انهم يقومون بتسليط شعاع الليزر بالقرب من خليه سرطانيه لتوليد فقاعه اوليه وبعد اربعه اجزاء من الالف من الثانيه يطلقون شعاعا اخر يولد فقاعه ثانيه تدفع الاولى نحو الخليه وعندما تنفجر هذه الفقاعه الموجهه فانها تطلق مايكروجيت تعمل كمشرط جراحي مجهري يثقب جدار الخليه السرطانيه بدقه متناهيه هذا الثقب الصغير يسمح للاطباء بضخ الادويه القاتله للسرطان مباشره الى قلب الخليه الخبيثه او في سيناريوهات اخرى يمكن استخدام هذه القنابل الفقاعيه لتفجير الخليه السرطانيه وتدميرها تماما انها جراحه خلويه دقيقه لم يكن للبشريه ان تحلم بها لولا فهمنا العميق لهذا الجانب المشرق من ظاهره التكهف لكن بعيدا عن الطب يظل التكهف كبوسا للمهندسين ففي المصافي ومحطات المياه يعتبر التكهف مشكله كبرى للمضخات اذا انخفض الضغط عند مدخل المضخاه بسبب اختلاف مساحه المقطع تتكون الفقاعات وعندما تصل الى الدافعه او مروحه المضخه تنهار وتتسبب في اضرار جسيمه لقد قد اظهرت الصور ان مروحه مضخه جديده تماما يمكن ان تتاكل مادتها وتتلف شفراتها بشكل كامل بعد عامين فقط من العمل تحت تاثير التكهف مما يجعل المضبخ عاجزه عن العمل كما ان الفقاعات تشعل حيزا في الانابيب مما يقلل من كميه المياه التي تضخ المضخه فعليا مما يعني كفاءه اقل واستهلاك طاقه اعلى هذا بالاضافه الى الضوضاء المزعجه والاهتزازات التي قد تدمر هيكل الاله ونظرا لهذه المخاطر امضى العلماء عقودا في محاوله ترويض هذا الوحش الحلول تكمن في التصميم الهندسي الذكي يجب تصميم انظمه الانابيب والمراوح بحيث يتم تجنب انخفاض الضغط المفاجئ الذي يسبب غليان البارد كما يتم تطوير مواد جديده فائقه الصلابه لتقاوم التاكل الناتج عن التكهف وقد حققوا في ذلك بعض النجاحات الفكره الاساسيه هي الحفاظ على الضغط الساكن اعلى من ضغط بخار السائل في كل اجزاء النظام لمنع تكون الفقاعات من الاساس في الختام تعلمنا اليوم درسا هاما في الفيزياء وهو ان الحجم ليس كل شيء فقاعه صغيره جدا لا تكاد ترى بالعين المجرده تحمل في جوفها طاقه تشبه حراره الشمس وقوه قوه تكسر الفولاذ هذه الظاهره المزدوجه التكهف تذكرنا دائما بان العلم سلاح ذو حدين قد تكون قوه مدمره تفتك بمحركات سفوننا ومضخاتنا ولكنها في يد العلماء المهراه قد تتحول الى مشرط دقيق ينقذ حياه مريض سرطان او يخلص مريضا من الم الحصوه اشكركم على المشاهده وان اعجبتكم الحلقه ارجو وضع علامه الاعجاب والاشتراك في القناه فهذا اكبر تشجيع لنا للاستمرار وشاركونا في التعليقات هل انتبهت من قبل لصوت التكهف وما انطباعك الان بعد ان عرفت كل تلك القوى في هذه الفقاعات وحتى موعدنا مع الحلقه القادمه استودعكم الله والسلام عليكم ورحمه الله وبركاته ‏Yeah.