அணு அண்டம் அறிவியல்-3

மாக்ஸ் ப்ளாங்க்---- இயற்பியலின் புராதனப் பாதையை மாற்றிய மா மனிதன்....

இந்த பிரச்சனையை மாக்ஸ் ப்ளாங்க் எப்படி தீர்த்தார் என்று பார்க்கலாம்... 'பொருள்' என்பது தொடர்ச்சியானது என்ற கருத்து இயற்பியலில் எப்போதோ அடிபட்டு விட்டது... அதாவது உங்களிடம் ஒரு பேப்பர் இருக்கிறது... அதை கிழித்துக் கிழித்து மேலும் பேப்பர் துண்டுகளாக ஆக்கிக் கொண்டே போகலாம்.... இப்படியே போய்க் கொண்டே இருந்தால் பேப்பர் வருவது நின்று போய் அணுக்கள் வர ஆரம்பிக்கும்...( பேப்பர் என்பது சிறு சிறு அணுக்களால் ஆக்கப் பட்டது என்று தெரிய வரும்)... கம்ப்யூட்டர்- இல் தூரத்திலிருந்து ஒரு படத்தைப் பார்க்கிறோம் அது தொடர்ச்சியாக உள்ளதாகத் தெரிகிறது.....ரொம்பப் பக்கத்தில் போல் பார்த்தால் அந்த படம் சிறு சிறு தனித் தனி புள்ளிகளால் ஆக்கப்பட்டுள்ளது என்று தெரிய வரும்...சொல்லப் போனால் ஒரு படம் எவ்வளவு தெளிவாக உள்ளது என்று கூறும் 'Resolution ' என்பதை
அந்தப் படத்தில் எவ்வளவு புள்ளிகள் உள்ளன என்று தான் அளக்கிறார்கள்.... எனவே பொருள்(matter ) என்பது தொடர்ச்சியானது அல்ல .....நாமெல்லாம் அணுக்கள் என்னும் புள்ளிகளை நெருக்கமாக வைத்துப் போடப் பட்ட கோலங்கள் தான் ... (என்ன பெண்கள் புள்ளி வைத்துக் கோலம் போடுகிறார்கள் .... இயற்கை புள்ளிகளாலேயே கோலம் போடுகிறது)

மாக்ஸ் ப்ளாங்க் இதே கருத்தை ஆற்றலுக்கும் 'extend ' செய்தார் அவ்வளவே... அதாவது ஆற்றல் கூட தொடர்ச்சியானது அல்ல என்றார் .... வெப்பப் படுத்தப் படும் பொருளில் இருந்து வெளிப்படும் ஆற்றல் கூட தொடர்ச்சியாக வராமல் சிறு சிறு பொட்டலங்கள் (quanta ) ஆகத் தான் வெளிவரும் என்றார்... உதாரணம் நீங்கள் ஒருவருக்கு ஒரு லட்சம் ரூபாய் கொடுக்க வேண்டி இருப்பதாகக் கொள்வோம்.... எப்படிக் கொடுப்பீர்கள்? (ஆன்லைனில் ட்ரான்ஸ்பர் செய்து விடுவோம் என்று கூறக் கூடாது ஆமாம்!) லட்ச ரூபாய் நோட்டு என்று ஒன்று இல்லை அல்லவா? எனவே தனித் தனியாகத் தான் கொடுக்க வேண்டும்.... அதிக பட்சம் ஆயிரம் ஆயிரமாக நூறு முறை கொடுக்கலாம்.....குறைந்த பட்சம் ஐம்பது பைசாக்களாக (இப்போதெல்லாம் ஐம்பது பைசா இருக்கிறதா என்ன?) இரண்டு லட்சம் தடவை கொடுக்கலாம் அல்லவா? அது மாதிரி தான் இயற்கை ஆற்றலை பல்க்காக (bulk ) வெளியே அனுப்பாமல் சிறு சிறு பெட்டிகளில் அடைத்து அனுப்புகிறது....

நீங்கள் ஓர் இடத்திலிருந்து இன்னோர் இடத்திற்கு ஆற்றலை அனுப்ப வேண்டும் என்றால் குறைந்த பட்சம் இயற்கையின் ஒரு குட்டி 'கண்டெயினர்' ' ஐ உபயோகிக்க வேண்டும்... ஏ .டி. எம் இல் குறைந்த பட்சம் நூறு ரூபாய் தான் எடுக்க முடியும் என்பது போல...இந்த குட்டி கண்டையினரின் அளவை தான் மாக்ஸ் ப்ளாங்க் கண்டறிந்தார். அதாவது ஒரு ஆற்றல் பொட்டலத்தின் ஆற்றல் E = h v ..... இங்கே h என்பது ப்ளாங்க் மாறிலி ....v என்பது அதிர்வெண்...இங்கே 'h ' இன் மதிப்பு என்ன தெரியுமா? h = 6.62606896(33)×10⁻³⁴ JS இந்த ப்ளாங்க் மாறிலி என்பது இயற்பியல் உலகில் ஒரு முக்கியமான ஒரு எண்ணாகும்....இதன் முக்கியத்துவம் இன்னும் கூட ஆராயப்படுகிறது.... இது ரொம்ப ரொம்ப ரொம்ப சிறிய ஒரு எண்.. முருகப் பெருமான் அவ்வையைப் பார்த்து 'அவ்வையே சிறியது என்ன?' என்று கேட்டதாகக் கேள்வி.... அதற்கு அவர் 'முருகா சிறியது ப்ளாங்க் மாறிலி' என்று பதில் சொன்னாரா என்று தெரியவில்லை....இந்த எண் இயற்கையின் மிக மிகச் சிறிய அளவுகளைக் குறிக்கிறது.... அதாவது ப்ளாங்க் தூரம் என்பது 1.616252(81)×10⁻³⁵ மீட்டர் ...எலெக்ட்ரான் ப்ரோடான் போன்ற அடிப்படைத் துகள்களை விட பலப்பல மடங்கு சிறியது....மனிதனால் கற்பனை செய்து பார்க்கக் கூடிய மிகக் குறைந்த தூரம் இது என்கிறார்கள்.... இந்த தூரத்தில் இயற்பியலின் அல்லது இயற்கையின் எல்லா விதிகளும் முடங்கிப் போய் விடும் என்றும் கூறுகிறார்கள்....(ஏன் ஒரு காலத்தில் நம் பிரபஞ்சமே இந்த சைசுக்கு தான் இருந்ததாக நம்புகிறார்கள்.....இந்த சைசில் தான் 'பெரு வெடிப்பு' (big bang) போன்ற அறிவியலால் கணிக்க முடியாத சில மாயாஜாலங்கள் நடக்க முடியும் என்றும் கூறுகிறார்கள்) இதே போல் 'ப்ளாங்க் காலம்' என்பது காலத்தின் மிகச் சிறிய அளவு ..இந்த குட்டியூண்டு தூரமும் காலமும் இப்போது இருக்கும் அதி நவீன இயந்திரங்களால் கூட அளவிட முடியாதவை என்பது குறிப்பிடத் தக்கது....


நம் ஒளியை உபயோகப் படுத்தி எந்த அளவு குறைந்த பட்ச ஆற்றலை அனுப்பலாம் என்றால் E = hv = ப்ளாங்க் மாறிலி x ஒளியின் அதிர்வெண் = 6 .626 x 10 ^ -19 ஜூல். நமக்கு ஒளியால் கிடைக்கும் மொத்த ஆற்றல் இந்த மிகச் சிறிய ஆற்றலின் முழு மடங்காகவே இருக்கும்.... அதாவது E =n hv (n =0 ,1 ,2 ,3 ,4 ...) UV ஐத் தாண்டிய மிக மிக அதிக அதிர்வெண்களில் (குறைந்த அலைநீளங்களில்) ஏன் ஆற்றல் குறைந்து விடுகிறது என்றால் அந்த சிறிய பொட்டலமான E =hv என்பதைக் கட்டுவதற்கு அதிக ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது.... (V அதிகரிப்பதால்) இந்த ஆற்றல்கள் பெரும்பாலும் எலக்ட்ரான்கள் அதிர்வதால் உண்டாகின்றன என்று முன்னமே பார்த்தோம் .... இந்த அதிர்வுகள் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவுக்கு மேல் ஆற்றலை வெளிப்படுத்த முடியாது என்று ஒரு ஆதார விதி உள்ளது .... எனவே நம் பொட்டலத்தைக் கட்டத் தேவையான ஆற்றல் இந்த 'oscillation thermal energy ' (kT ) ஐ விட அதிகமாவதால் அதிக அதிர்வெண்களில் ஆற்றலே வெளிப்படுவதில்லை.... இது கொஞ்சம் புரிந்து கொள்ளக் கடினமாக இருந்தால் கீழ்க்கண்ட உதாரணத்தைப் பார்க்கவும்....இந்த உதாரணம் ஒரு 'கிட்டத் தட்ட' உதாரணம் தான் ......


உங்களிடம் ஒரு டிரம் நிறைய தண்ணீர் உள்ளது... அதை இன்னோர் இடத்திற்கு கொண்டு போய் நிரப்ப வேண்டும் என்று வைத்துக் கொள்ளலாம்... அதற்கு நீங்கள் ஒரு
ஸ்பூனைப் பயன்படுத்தலாம்.... ஒரு நாள் முழுதும் செய்து கொண்டிருக்க வேண்டியது தான்.... ஸ்பூன் வேண்டாம் என்றால் அடுத்த பொட்டலம் (கொஞ்சம் பெரியது) மக்கைப் (mug ) பயன்படுத்தலாம்... அதை விடப் பெரிய பக்கெட்டைப் பயன்படுத்தலாம்... இங்கே ஸ்பூன், மக், பக்கெட் என்பவையெல்லாம் வெவ்வேறு அதிர்வெண்களில் ஆற்றல் கடத்தப்படும் 'பொட்டலங்களை' குறிக்கும்.... நீரை வெளியேற்ற அந்த டிரம்மை விடவும் பெரிய ஒரு கொள்கலனைப் பயன்படுத்த வேண்டும் என்று கண்டிஷன் போட்டால் என்ன செய்வது? அது அசாத்தியம் அல்லவா? இந்த மாதிரி தான் மிக அதிக அதிர்வெண்களில் பொருளுக்கு பொட்டலம் கட்ட (அதிர்வுகளால் கிடக்கும் அக) ஆற்றல் இல்லாமல் போய் விடுகிறது....


மாக்ஸ் ப்ளாங்க் தனது ப்ளாங்க் நம்பரை சும்மா ஒரு கணித எண்ணாகத் தான் அறிமுகம் செய்தார்.. ஆனால் இந்த அறிமுகம் தான் பின்னாளில் ஐன்ஸ்டீன் மூலமாக குவாண்டம் இயற்பியலையே தோற்றுவித்தது... ப்ளாங்க்குக்கு தன்னுடைய 'குவாண்டா' எனப்படும் 'பொட்டலம்' என்கிற ஒரு எளிமையான கருத்து பின்னர் இயற்பியலின் பாதையையே மாற்றும் என்றெல்லாம் தெரிந்திருக்கவில்லை.... ப்ளாங்க்கின் இந்த கண்டுபிடுப்புக்காக அவருக்கு 1918 ஆம் ஆண்டில் இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசும் வழங்கப்பட்டது....


தொடரும்....