דוגמאות למדע יישומי

ידע מדעי הוא אחד הכוחות החזקים ביותר בפיתוח הציוויליזציה האנושית. אף על פי כן, מדע נחשב לרוב כבלתי מעשי מטבעו מכיוון שמטרתו העיקרית של חקירה מדעית היא פשוט להיטיב להבין את כל ההיבטים של עולם הטבע, ללא קשר לשאלה אם הבנה זו אכן תשפיע על מציאות היום-יום חַיִים. מדע יישומי, לעומת זאת, ממיר ידע מדעי מופשט לטכנולוגיה שהפכה את כל ההיבטים של החברה האנושית, והיא ממשיכה להפוך אותה.

תחום המדע המכונה בדרך כלל פיזיקה מקיף מגוון עצום של תיאוריות וחוקים הקשורים באינטראקציות בין חומר לאנרגיה. שלושת חוקי התנועה של ניוטון הם הבסיס לניתוח חפצים נעים, כגון רכבות, ספינות משא וכדורי ביליארד. תנועה בחלל החיצון אינה מושפעת באופן משמעותי מחיכוך או מכבידת אדמה, וכך מספק הדגמה ברורה במיוחד של הערך המעשי של המושגים והמתמטיקה של ניוטון יחסים. חוקי ניוטון הם העקרונות הבסיסיים שהנחו חלליות לירח ואף לאזורים רחוקים של מערכת השמש. החוק השני של ניוטון, למשל, חוזה במדויק את התאוצה שתנבע מהכוח שנוצר ממנוע רקטות.

תחום הכימיה עוסק בעיקר בתכונות הפיזיקליות של החומר ובדרכים שבהן סוגים שונים של חומר מתקשרים, במיוחד ביחס לתגובות כימיות. תגובה כימית מתרחשת כאשר מקור אנרגיה ממריץ חומרים קיימים להגיב באופן שיוצר חומרים שונים, ובמקרים מסוימים - סוגים שונים של אנרגיה. כימאים יכולים ליצור מגוון יוצא דופן של חומרים ומכשירים שימושיים על ידי יישום העקרונות השולטים בתגובות כימיות. סוללות עופרת חומצות אופייניות, למשל, מייצרות אנרגיה חשמלית באמצעות תגובה כימית הכוללת עופרת, עופרת דו-חמצנית וחומצה גופרתית.

אחד הדיסציפלינות המדעיות המופשטות יותר הוא פיזיקת הקוונטים, הבוחנת את התכונות והמגעים המסתוריים של החלקיקים האינסופיים הקשורים לחומר ואנרגיה. אך גם ענף אזוטרי זה של המדע הניב יישומים מעשיים חשובים. לדוגמא, אחד הניסויים הבסיסיים בפיזיקה קוונטית כלל את האפקט הפוטואלקטרי, המתייחס לפליטת אלקטרונים ממשטח מתכתי המואר באורכי גל מסוימים של אוֹר. תורת הקוונטים סיפקה הסבר לפרטים שנצפו בניסוי זה ושיפור ההבנה המדעית של האפקט הפוטואלקטרי בסופו של דבר תרם להתפתחות טכנולוגית של מצלמות דיגיטליות, צגי מחשב ותאים סולאריים המייצרים ביעילות חשמל מהאנרגיה שבפנים אוֹר שֶׁמֶשׁ.

מיקרוביולוגיה היא מחקר היצורים המיקרוסקופיים המרתקים שנמצאים בכל מקום מטונדרה קפואה ועד מערכת העיכול האנושית. יישומים מעשיים רבים נבעו מחקירה מדעית על מבנה, רבייה, חילוף חומרים והתאמה סביבתית של מיקרואורגניזמים. הכנת הגבינות, למשל, חוללה מהפכה על ידי הידע והטכניקות המאפשרות למיקרוביולוגים להתבודד וייצור המוני את זני החיידקים המסוימים האחראים על המרקמים והטעמים של סוגי גבינה שונים. תרבויות חיידקים מנוסחות אלה מאפשרות לגבינות לייצר גבינה עם מאפיינים עקביים ורצויים. תוך הקפדה כי ניתן להכין גבינה טעימה מחלב מפוסטר, אשר חסר בו חיידקים מקומיים לייצור גבינה. מחקר מיקרוביולוגי תרם גם ליצירת תרופות, לפיתוח חדשות טיפולים להפרעות עיכול אנושיות והבנה מעמיקה יותר של פוריות הקרקע והצומח בְּרִיאוּת.