அணு அண்டம் அறிவியல்-16

அணு அண்டம் அறிவியல்-16 உங்களை வரவேற்கிறது

ஒரு நூற்றாண்டுகளுக்கு முன்பு வரை அறிவியல் என்பது மக்களின் அடிப்படைத் தேவைகளை எப்படி நிறைவேற்றுவது, தினசரி வாழ்க்கையை எப்படி இன்னும் எளிமையாக ஆக்குவது என்பதில் மட்டும் குறியாக இருந்தது.அதாவது மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்தி சாதனங்களை எப்படி இயக்குவது, இயந்திரங்களை எப்படி தானே இயங்க வைப்பது போன்றவைகள்...
நாம் இன்று சர்வ சாதாரணமாகப் பயன்படுத்தும் சாதனங்களின் பின்னே விஞ்ஞானிகளின் வாழ்நாள் உழைப்பு மறைந்துள்ளது..ஒரு சுவிட்சைப் போட்டால் பல்பு தானாக எரிகிறது. டி.வியை ஆன் செய்தால் 'கண்ணா லட்டு தின்ன ஆசையா' என்று அது வர்ணம் காட்டி அலறுகிறது. போர்வையின் அடியில் மறைந்து கொண்டு நம்மால் செல்போனில் 'சொல்லு டா/டி செல்லம்' என்று ஆரம்பித்து மணிக்கணக்கில் பேச முடிகிறது. ஆனால் இவற்றையெல்லாம் நமக்கு சாத்தியமாக்குவதற்கு விஞ்ஞானிகள் பலர் தங்கள் சுகங்களைத் துறந்து,ஊன் உறக்கம் மறந்து வாழ்நாள் முழுவதும் சோதனைச் சாலைகளில் ஒரு துறவி போல உழைத்தார்கள் என்பது உங்களுக்குத் தெரியுமா? அலெக்சாண்டர் கிரகாம்பெல், எடிசன், மைக்கேல் ஃபாரடே இவர்களின் வாழ்க்கை வரலாறுகளைப் படித்து இருக்கிறீர்களா?படித்து முடித்ததும் உங்கள் கண்களில் ஒரு துளி கண்ணீராவது பனித்திருக்கும் என்று உறுதியாகச் சொல்ல முடியும்..

மைக்கேல் ஃபாரடே

இருபதாம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில் இருந்து அறிவியலின் (இயற்பியல்) பார்வை கொஞ்சம் நெருடலான கேள்விகளின் பதில்களுக்கான பாதையை நோக்கித் திரும்ப ஆரம்பித்தது..எத்தனை நாள் தான் இயற்பியலை ரொட்டி சுடுவதற்கும், அணுகுண்டு வீசி 'போட்டுத்' தள்ளுவதற்கும் பயன்படுத்திக் கொண்டிருப்பது என்று விஞ்ஞானிகள் யோசிக்க ஆரம்பித்தார்கள்..அவர்கள் சில 'existential questions' களைக் கேட்க ஆரம்பித்தார்கள்..அதாவது இந்தப் பிரபஞ்சம் எப்படி உருவானது? இந்த பிரம்மாண்டமான பிரபஞ்சத்தில் ,ஆள் அரவமற்ற வெளியில் நாம் மட்டும் தனியாக ஒரு நீலக் கோளில் வாழ்ந்து கொண்டு 'மக்களே , இந்த அராஜக ஆட்சியை இந்த முறை அரியணையில் இருந்து இறக்குவோம்' என்றெல்லாம் அபத்தமாக ஏன் பேசிக் கொண்டிருக்கிறோம்? கடவுள் என்று ஒரு 'old man in the sky ' இருக்கிறாரா? அவர் தான் இந்த பிரபஞ்சத்தை ஆறு நாளில் படைத்து விட்டு பின்னர் கை கழுவிக் கொண்டு தூங்கப் போய் விட்டாரா? நாம் எதை நோக்கிப் போய்க் கொண்டிருக்கிறோம்? மனித குலத்தின் எதிர்காலம் என்ன? குண்டு வீசி முட்டாள் தனமாக நம்மையே நாம் அழித்துக் கொள்வோமா ? 'காலம்' என்றால் என்ன? பிரபஞ்சத்தில் மாறாத ஒன்று ஏதாவது இருக்கிறதா? என்றெல்லாம் 'மாண்டூக்ய'உபநிஷதம் லெவலுக்கு கேள்வி கேட்க ஆரம்பித்தார்கள்.மைக்ராஸ்கோப், டெலஸ்கோப், பயமுறுத்தும் கருவிகள் இவற்றை விட்டு விட்டு ஒரு பேப்பர், பேனா வைத்துக் கொண்டு தனிமையில் யோசிக்க ஆரம்பித்தார்கள்.

இந்த ஒரு மாற்றம் இயற்பியலில் THEORETICAL PHYSICS என்ற ஒரு புதிய பிரிவைத் தொடங்கி வைத்தது

'conclusion based on pure reasoning !' ..இதைத் துவக்கி வைத்த பெருமை ஐன்ஸ்டீனையே சாரும்..அவரிடம் ஒரு பொம்மை டெலஸ்கோப் கூட இருந்ததில்லை ..அப்படி இருந்தாலும் அவர் இந்த மில்லினியத்தின் மிக அறிவார்ந்த கொள்கையான ரிலேடிவிடி- யைக் கண்டுபிடித்தார். அவர் சொன்ன கருத்துக்களைக் கேட்டு அப்போது சிலர் சிரிக்கக் கூட செய்தார்கள். மேலும் அவற்றை நிரூபிப்பதற்கு அப்போது உடனடி வாய்ப்புகள் கிடைக்கவில்லை..உதாரணமாக சூரியன் ஒளியை வளைக்கிறது என்ற அவரின் முடிவுக்கு 1919 ஆம் ஆண்டில் ஆப்பிரிக்காவில் முழு சூரிய கிரகணம் ஒன்று வரும் வரை காத்திருக்க வேண்டியிருந்தது!

மேலும் நோபல் பரிசுக் கமிட்டி அவரிடம் 'நீங்கள் கண்டுபிடித்ததெல்லாம் சரி..அதிவேகத்தில் காலம் மெதுவாக நகரும் என்கிறீர்கள் , ஈர்ப்பு-முடுக்க சமன்மை (gravity acceleration equivalence principle ) என்கிறீர்கள்! இதையெல்லாம் வைத்துக் கொண்டு 'ஏட்டுச் சுரைக்காய் கறிக்கு உதாவது' என்பது போல ஏழை ஒருவரின் ஒருவேளை வயிற்றுப் பசியைத் தீர்க்க முடியுமா?நோபல் பரிசைத் தொடங்கி வைத்த 'ஆல்ஃபர்ட் நோபல்' இந்தப் பரிசு மக்களின் நன்மைக்காகப் பாடுபடும் விஞ்ஞானிகளுக்கு வருடா வருடம் கொடுக்கப் பட வேண்டும் என்று தானே உயில் எழுதி வைத்தார்?' என்று கூறி அவரின் அபாரமான கண்டுபிப்புகளுக்கும் அவை 'non -utility ' என்பதால் நோபல் பரிசு கொடுக்கத் தயக்கம் காட்டியது.

பின்னர் ஒளி மின் விளைவை ஒரு சாக்காக வைத்து அவருக்கு நோபல் பரிசு வழங்கி கௌரவித்தது. இந்த விளைவு ஒரு சாதாரண ஒன்று.இயற்பியலில் B .Sc படித்தவர் கூட இதைக் கண்டுபிடித்திருக்க முடியும்.இது என்னடா என்றால் நாம் லிப்ட் கதவு மூடும் போது அவசர அவசரமாக ஓடி வந்து ஒரு ராக்கெட் அனுப்பும் லெவலுக்கு அவசரப்பட்டு கையை அதன் கதவுகளுக்கு இடையே வைத்து ஆட்டினால் அது சமர்த்தாக திறந்து கொள்கிறதே, இது தான் ஒளி மின் விளைவு (photo -electric effect பற்றி நாம் ஏற்கனவே அ- அ- அ வில் பார்த்திருக்கிறோம்)

நாம் முன்பு சொன்ன படி இயற்பியலின் இந்த அதிகப் பிரசங்கித் தனமான கேள்விகளுக்கு விடையளிப்பதற்கு ,கடவுளின் பூட்டப் பட்ட அறைக்குள் சாவி துவாரத்தின் வழியே எட்டிப் பார்க்கும் தைரியத்திற்கு, 'quantum mechanics ' கொஞ்சம் உதவி செய்கிறது . இதை எப்படியாவது மற்ற கொள்கைகளுடன் இணைத்து 'theory of everything ' என்ற ஒன்றைக் கண்டு பிடித்து விடமுடியுமா?கடவுளின் பிரபஞ்ச செங்கோலை தன் கையில் எடுத்துக் கொண்டு அவரை நாடு கடத்தி விட முடியுமா என்று இன்றைக்கு விஞ்ஞானிகள் நிறைய பேர் மிதப்பில் அலைந்து கொண்டு இருக்கிறார்கள்.

சரி இந்தப் பதிவுடன் 'குவாண்டம் மெகானிக்ஸ்' அ- அ- அ வில் ஆரம்பமாகிறது..கூடவே இணைந்திருங்கள்.

முதலில் அதன் பெயர்க் காரணத்தைப் பார்ப்போம்..

குவாண்டம் என்பது குவான்டிடி (quantity ) என்பதில் இருந்து வந்தது..'எவ்வளவு' 'எத்தனை' என்றெல்லாம் மளிகைக் கடைக்காரர் ரேஞ்சுக்கு கறாராகக் கேட்பது.'Whereas science concerns quantity , religion concerns quality ' என்பார்கள் .அதாவது அம்பாள் ராஜ ராஜேஸ்வரி தான் பக்தர்களுக்கு கருணையைக் கணக்குப் பார்க்காமல் இடையறாது பொழிவாள்.இயற்பியலில் இது நடக்காது..எல்லாம் எத்தனை மில்லி கிராம் , எத்தனை மில்லி செகண்ட், எத்தனை ஜூல் என்று தசமஸ்தான சுத்தமாக சொல்ல வேண்டும்.

குவாண்டம் மெகானிக்ஸ்சை பிள்ளையார் சுழி போட்டு (தான் அறியாமலேயே) தொடங்கி வைத்த பெருமை 'மாக்ஸ் பிளான்க்' ஐ சேரும் என்று முதலிலேயே சொல்லியிருக்கிறோம்.
பார்க்க (அணு அண்டம் அறிவியல்-3) அந்த காலத்தில் இருந்து வந்த 'புற ஊதா பூகம்பம்' எனப்படும் 'ultraviolet catastrophe ' என்ற பிரச்சனைக்குத் தீர்வாக அவர் ஆற்றல் என்பது தொடர்ச்சியானது இல்லை..சின்னச் சின்ன பொட்டலங்களால் ஆனது என்று சொன்னார்.இது தான் குவாண்டம் மெகானிக்ஸ்- இன் அடிப்படை.ஆற்றல் மட்டும் இல்லை..எல்லாமே சின்னச் சின்ன அலகுகளால் ஆனவை..உதாரணம் ஒளி (light )நமக்குத் தொடர்ச்சியாகத் தெரிகிறது.டார்ச் லைட்டில் இருந்து அடிக்கும் போது ஒரு தொடர்ச்சியான கற்றையாக கண்ணுக்குத் தெரிகிறது ..ஆனால் அதுவும் உண்மையில் 'போட்டான்கள்' என்ற சின்னச் சின்ன துகள்களால் ஆனது.இப்போது கொஞ்சம் advanced ஆக வெளி (space ) மற்றும் காலம் (time )ஆகிவை கூடத் தொடர்ச்சியானவை அல்ல.அவை கூட கோடிக் கணக்கான அடிப்படை அலகுகளின் சாமார்த்தியமான பிணைப்பு தான் என்கிறார்கள்.(STRING THEORY ) இதை இப்போது விளக்க ஆரம்பித்தால் எனக்கு பைத்தியம் பிடித்து விடும்.. இதை அ- அ- அ வின் கடைசி அத்தியாயங்களில் பார்க்கலாம்.

இன்னும் எளிமையாகச் சொல்வதென்றால் ஒரு சந்தைக் கடையை தூரத்தில் இருந்து கேட்கும் போது எதுவும் தெளிவின்றி 'ஹோ' என்று ஒரே தொடர்ச்சியான இரைச்சலாகக் கேட்கிறது
ஆனால் பக்கத்தில் போய்க் கேட்டால் தான் நிறைய துண்டு துண்டான ஒலிகளைக் கேட்கிறோம் :"பாருப்பா அந்த தக்காளி அழுகி இருக்கு' 'கேரட் எப்படிம்மா' 'என்ன சரோஜா இப்படி இளச்சுப் போயிட்டா' என்றெல்லாம். இசை கூட நமக்குத் தொடர்ச்சியாகக் கேட்கிறது. ஆனால் அதுவும் ஸ்வரங்கள் என்ற அடிப்படை அலகுகளால் ஆக்கப்பட்டிருக்கிறது.உதாரணமாக 'கண்கள் இரண்டால் உன் கண்கள் இரண்டால்' என்பதை 'ச-க-ரி-க-ம க-ரி ச-க-ரி-க-ம' அன்று அடிப்படை அலகுகளாகப் பிரித்து விட முடியும்.ஒரு ஸ்வரத்தில் இருந்து இன்னொன்றுக்கு நகரும் போது 'கமகங்கள்' என்ற frequency adjustments களைப் பாடகர் செய்வதால் அது நமக்குத் தொடர்ச்சியாகக் கேட்கிறது.

இந்த சிறிய அடிப்படை அலகு இயற்பியலில் பிளான்க் மாறிலி (planck constant , h ) என்று அழைக்கப்படுகிறது. நம்மால் கற்பனை பண்ணிப் பார்க்கக் கூடிய மிகக் குறைந்த தூரத்தை 'பிளான்க் தூரம்' என்றும் மிகக் குறைந்த கால அளவை 'பிளான்க் காலம்' என்றும் சொல்கிறார்கள்.முருகன் அவ்வையாருக்குப் பதில் மாக்ஸ் ப்ளான்க்கிடம் 'சிறியது என்ன' என்று கேட்டால் அவர் 'சிறியது கேட்கின் நெறி வடிவேலோய், சிறிது சிறிது அணு சிறிது, அதனினும் சிறிது அணுவினுள் அணுக்கரு' என்று ஆரம்பித்து அதனினும் சிறிது பிளான்க் கான்ஸ்டன்ட் என்று முடித்திருப்பார் என்று தான் தோன்றுகிறது

சரி இந்தப் பிரபஞ்சமோ மிக மிகப் பெரியதாய் இருக்கிறது. குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் இந்த மாதிரி கற்பனை செய்து பார்க்க முடியாத தக்குனூன்டு அலகுகளுடன் deal பண்ணுகிறது. இப்படி இருக்கும் போது பிரபஞ்சத்தின் விதியை நிர்ணயிக்க குவாண்டம் இயற்பியல் எப்படிப் பயன்படும் என்று நீங்கள் கேட்டால்: 'பிக் பாங் (big bang ) கொள்கைப்படி நம் பிரபஞ்சம் ஒரு காலத்தில் பிளான்க் நீளத்திற்கு ஒடுங்கி சுருங்கி இருந்ததாகச் சொல்கிறார்கள்.அணு எவ்வளவு சிறியது என்று நமக்குத் தெரியும். ஒரு குண்டூசி நுனியில் ஆயிரம் கோடி அணுக்களை வைத்து விட முடியும். ஆனால் இந்த பிளான்க் தூரம் என்பது அணுவை விட, அணுக்கருவை விட, அதன் உள் இருக்கும் ப்ரோடான்களை விட, குவார்க்குகளை விட மிக மிகச் சிறிய ஒரு நீளம்.
இதன் மதிப்பு 1.616252(81)×10 ^-35 மீட்டர் என்று கன கச்சிதமாகக் கணக்கிட்டு உள்ளார்கள்.இந்த நீளத்திற்கும் குறைவாக ,
(மேலும் பிளான்க் கால அளவுக்கும் குறைவாக) செல்லும் போது இயற்பியலின்
அத்தனை விதிகளும் உடைந்து விடுவதாகக் கூறுகிறார்கள்.அங்கே நம் விதிகள், சமன்பாடுகள் எல்லாம் செல்லுபடி
ஆகாது. அது ஓர் அதிசயம்.பிரபஞ்சம் திடீரென்று தோன்றி வெடித்துச் சிதறிய
கணத்திற்குப் பிறகு ஒரு நானோ செகண்டில் இருந்து என்னவெல்லாம் நடந்தது, எப்படி எல்லாம் அது விரிவடைந்து
பூதாகாரமாக வளர்ந்து நின்றது என்று புட்டுப் புட்டு வைக்கும் இயற்பியல்
விஞ்ஞானிகள், அந்த வெடிப்புக்கு முன்னர் என்ன இருந்தது?ஏன் அந்த வெடிப்பு நிகழ்ந்தது? எது அதை நிகழ்த்தியது? என்று குழம்புகிறார்கள்.ஏனென்றால் பெரு வெடிப்புக்கு முன்னர் காலமும் இல்லை, வெளியும் இல்லை..இந்த நிலையை அவர்கள் 'singularity ' என்ற வார்த்தையைக் கூறி விட்டு கை விரித்து விடுகிறார்கள்.'singularity ' என்பது அழகான ஒரு வார்த்தை..
மொழி பெயர்த்தால் கிட்டத்தட்ட 'அத்வைதம்' என்ற பொருள் வருகிறது.அதாவது எல்லாமே ஒன்று..எல்லாமே ஒரு விவரிக்க முடியாத பரவசத்தில் இருமை மறந்து ஒன்றி இருந்த கணம்...

முண்டக உபநிஷத் இவ்வாறு சொல்கிறது

இருமை நிலை அற்ற ,அறிவு அறியாமை என்பதற்கு அப்பாற்ப்பட்ட பிரம்மம் தொடக்கத்தில் தானே எல்லாவற்றையும் உள்ளடக்கிய 'ஹிரண்ய கர்பமாக' இருந்தது .அது தன்னையே பிறப்பித்துக் கொண்டது.

'பிங் பாங்குக்கு' முன்னர் என்ன நடந்தது என்பதை அறிய முண்டக உபநிஷத் தான் படிக்க வேண்டும் போலிருக்கிறது :)

சரி குவாண்டம் அறிவியல் என்றால் இது மாதிரி தலை சுற்ற வைக்கும் சமன்பாடுகள் எல்லாம் இருக்குமா என்றால் இல்லை :) (எனக்கு அந்த அளவு நாலேஜ் இல்லை :))

ஒரு முறை ஐன்ஸ்டீன் 'இப்போதெல்லாம் நான் கண்டுபிடித்த சார்பியல் கொள்கை எனக்கே புரிவதில்லை..ஏனென்றால் அதை கணிதவியலாளர்கள் எடுத்துக் கொண்டு விட்டார்கள் " என்று சொன்னாராம். எனவே முடிந்த வரை எளிமையாக, அதன் உண்மைப் பொருள் மாறாமல் சொல்ல முயற்சிக்கிறேன்

சமுத்ரா

குறிப்பு: சார்பியல் தத்துவத்தின் படி நீளம் மற்றும் காலம் ஆகியவை சார்புடையவை.
அதாவது ஒரு பொருளின் நீளத்தையோ ஒரு நிகழ்ச்சி நடந்த காலத்தையோ இரண்டு
பேர் அவரவர் Frame of Reference ஐப் பொறுத்து இரண்டு விதமாக அளவிடலாம். அவை சமமாக இருக்கவேண்டிய
அவசியம் இல்லை.. ஆனால் what about Planck Length and time ?
பிரபஞ்சத்தில் absolute time , absolute length எதுவும் இல்லை என்று ஐன்ஸ்டீன் கண்டு பிடித்து சொல்லியிருந்தாலும்
இந்த பிளான்க் நீளம் மற்றும் பிளான்க் காலம் இரண்டு வெவ்வேறு observer -களுக்கும் ஒரே மாதிரி தான்
இருக்கும் என்கிறார்கள். (ஒரு வேளை அவற்றை நம்மால் அளக்க முடிந்தால்) (ஏனென்றால் இவை இயற்கையின் மாறிலிகள்)
அப்படி இரண்டு பேருக்கு இந்த மாறிலிகள் ஒன்றாக இருந்தால் அப்போது நாம் கண்டிப்பாக ஒளியின் வேகம் மாறிலி அல்ல
என்று நிரூபிக்க வேண்டி வரும்...:)