அணு அண்டம் அறிவியல்-20

அணு அண்டம் அறிவியல்-20 உங்களை வரவேற்கிறது


இனிமேல் அணு அண்டம் அறிவியலில் வரும் அத்தியாயங்கள் கொஞ்சம் புரிந்து கொள்வதற்குக் கஷ்டமாக இருக்கும்.. (இது வரைக்கும் மட்டும் புரிந்ததா என்ன என்று கேட்கக் கூடாது!)
இதை சொல்வதன் மூலம் இதைப் படிப்பவர்களின்(?) எண்ணிக்கையை நானே குறைக்க முற்படலாம் என்றாலும் இதை சொல்வது என் கடமை என்பதால் சொல்கிறேன்..:)

Truth, Over simplified, becomes false ( மிகவும் எளிமைப்படுத்தப்பட்ட உண்மை பொய்க்குச் சமம்) என்பார்கள். அதனால் அறிவியலை சுஜாதா சொல்வது போல ஓரளவுக்கு மேல் எளிமைப்படுத்த முடியாது. எனவே இனி வரும் விஷயங்களை +2 வில் அறிவியல் பிரிவு எடுத்தவர்கள் மட்டுமே கஷ்டம் இல்லாமல் புரிந்து கொள்ள முடியும் என்று நினைக்கிறேன் .இருந்தாலும் என்னால் முடிந்த அளவு 'உண்மை' மாறாமல் எளிமைப்படுத்தித் தருகிறேன்.இயற்பியலின் மேல் உண்மையான ஆர்வம் இருந்தும் இன்று மாணவர்கள் பலருக்கு இயற்பியலில் சரியான, புரியும்படியான தகவல்கள் கிடைப்பதில்லை..பாடப்புத்தகங்கள் வெறுமனே நுனிப்புல் மேய்கின்றன.இணையத்தில் குவாண்டம் என்று தேடினால் பயமுறுத்தும் கணக்குகள் தான் நிறைய வருகின்றன. இதே கஷ்டத்தை நான் பள்ளி நாட்களில் இருந்து அனுபவித்துள்ளேன்..இயற்பியலை எளிமையாக, ஏன் எதற்கு எப்படி என்று சுவாரஸ்யமாக விளக்கும் மூலங்கள் கிடைக்காதா என்று நூலகங்களில் அலைந்திருக்கிறேன்..புத்தகக் கடைகளில் தேடியிருக்கிறேன்..நான் பட்ட கஷ்டத்தை இயற்பியல் மீது ஆர்வம் உள்ள எந்த மாணவரும் படக்கூடாது என்று நினைத்ததன் விளைவு தான் 'அணு அண்டம் அறிவியல்'..இங்கே நான் சொல்வதை அப்படியே take -it -for - granted ஆக எடுத்துக் கொள்ளாமல் ஏதேனும் தவறு இருந்தால் யார் வேண்டுமானாலும் சுட்டிக் காட்டலாம்..

கர்நாடக சங்கீதத்தில் (?!)உள்ள கடினமான வர்ணங்களில் ஒன்று 'பைரவி' ராகத்தில் அமைந்த விரிபோனி வர்ணம். அதன் ஸ்வரங்களை துரித காலத்தில் ஒரு சூப்பர் ஸானிக் ஜெட்டின் வேகத்தில் பாட வேண்டும்..கர்நாடக இசையில் கைதேர்ந்தவர்களே பாடுவதற்குத் தயங்கும் ஒரு வர்ணம் அது. அந்தக் காலத்தில் இருந்த பிரபல வித்வான்கள் சிலர் தங்களிடம் புதிதாக சேரும் சிஷ்யர்களுக்கு "விரிபோனி வர்ணத்த நல்லா அட்சரம் பிசகாமப் பாடிக் காட்டுனா தான் உன்னை சிஷ்யனா ஏத்துப்பேன்" என்று கறாராக சொல்வார்களாம்..இது நமக்குக் கடுமையாகத் தெரிந்தாலும் சிஷ்யர்களிடம் ஒரு STANDARD ஐ அவர்கள் எதிர்பார்த்தது தவறு இல்லை என்றே தோன்றுகிறது

இதே போல தான் விஞ்ஞானிகளும் தங்களிடம் சேரும் சிஷ்யர்களிடம் ஒரு STANDARD ஐ எதிர்பார்த்தார்கள்..மின்காந்தத் தத்துவத்தைக் கண்டுபிடித்த ஃபாரடே, அவரது குரு டேவியால் ஆரம்ப நாட்களில் மிகக் கேவலமாக நடத்தப்பட்டார்..'இவனுக்கு இயற்பியலைப் பற்றி என்ன தெரியும்? இவனெல்லாம் லாபில் டெஸ்ட்-டியூபைக் கழுவி வைக்க மட்டுமே லாயக்கு' என்ற லெவலுக்கு.ஃபாரடே கிட்டத்தட்ட ஒரு அடிமை மாதிரி நடத்தப்பட்டார்.ஃபாரடே ஏதாவது ஆய்வு செய்து கொண்டிருப்பதை டேவி பார்த்து விட்டால் எல்லாவற்றையும் போட்டு உடைத்து விடும் அளவு அவருக்கு கோபம் வரும்.. பின்னர் தனது குருவால் கூட சாதிக்க முடியாததை ஃபாரடே சாதித்துக் காட்டினார். அந்த ஆய்வு சுவாரஸ்யமானது. பாதரசத்தால் செய்யப்பட ஒரு வேதியியல் பாட்டரியில் இருந்து மின்சாரத்தை எடுத்து ஒரு மெல்லிய செப்புக் கம்பியில் ஃபாரடே செலுத்தினார். மின்சாரம் பாயும் அந்த செப்புக் கம்பி ஒரு காந்தத்தை சுற்றி வைக்கப்பட்டது. (ஒரு முனை நிலையாகப் பொருத்தப்பட்டு) வரலாற்றின் முதன் முதல் மின்சார மோட்டார் அது.. ஒரு மாஜிக் போல அந்த செப்புக் கம்பி காந்தத்தை சுற்றி வட்டமடிக்க ஆரம்பித்தது..'யுரேகா! ' ஃபாரடே துள்ளிக் குதித்தார்..கண்களில் பரவசம் மின்ன தன் பக்கத்தில் நின்றிருந்த நண்பரிடம் "Do you see, Do you see , as the copper wire rotates around the magnet" என்று பரவசத்தில் உளறினார்..

பாரடேவின் முதல் மின் மோட்டார்

ஸ்க்ராடிஞ்சரின் WAVE EQUATIONS பற்றிய அறிவே இல்லாமல் நாமெல்லாம் குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ்-இற்குள் நுழைய முற்படுவது இயற்பியலில் ஒரு பாவச் செயல் ஆகும்..ஆனாலும் என்ன செய்வது? நாய் வேஷம் போட்டாகி விட்டது..குரைக்கத் தானே வேண்டும்?

குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் என்றதும் நமக்குக் கண்டிப்பாகத் தெரிந்திருக்க வேண்டிய விஷயங்கள் இரண்டு:

1 . Uncertainty (நிச்சயமின்மை)
2. Superposition (தமிழில் என்ன??)

முதலில் uncertainty :

குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ்-க்கும் கிரிக்கெட்டிற்கும் சம்பந்தம் இருக்கிறது என்று போன அத்தியாயத்தில் சொன்னோம் ..அதைப் பார்த்து விடுவோம்..கிரிக்கெட் மற்ற விளையாட்டுகளை விடவும் பெரிதும் விரும்பப்படுவதற்குக் காரணமாக நான் நினைப்பது அதில் இருக்கும் ஒரு விதமான UNCERTAINTY ! பௌலர் ஒரு பந்தை வீசும் போது அது எப்படி, எங்கே போகும் என்ன ஆகும் என்பது நிச்சயமில்லாமல் இருக்கிறது. அது பௌன்டரிக்குப் போகலாம்..சிக்ஸர் ஆகலாம்..ஸ்டெம்பில் பட்டு பாட்ஸ்மன் 'அவுட்' ஆகலாம்..LBW ஆகலாம்.. catch பிடிக்கப்படலாம்..Over throw ஆகலாம்..இல்லை அடிக்கும் அடியில் எங்கோ பறந்து சென்று காணாமல் போகலாம்!பந்து பாட்ஸ்மேனின் மட்டையில் படும் வரை இத்தனைக்குமான சாத்தியக்கூறுகள் அந்த பந்தில் ஒளிந்து கொண்டுள்ளன..இந்த பந்து 'என்ன ஆகுமோ' என்ற ஒரு எதிர்பார்ப்பு தான் மக்களை கிரிக்கெட்டிடம் பைத்தியமாக அலைய வைக்கிறது..

கிரிக்கெட்டில் மட்டும் அல்ல..வாழ்க்கையில் எல்லா இடங்களிலும் இந்த 'நிச்சயமின்மை' செயல்பட்டு வாழ்வை இன்னும் சுவாரஸ்யமாக வைத்திருக்கிறது.(சாகற நாள் தெரிஞ்சா வாழற நாள் நரகம் ஆயிடும்!) இந்த நிச்சயமின்மை தான் மக்களை லாட்டரி சீட் வாங்க வைக்கிறது. 'காசினோ'க்களில் கூட்டம் அலைமோத வைக்கிறது. நாளை ஏதேனும் நடக்கலாம் ..பணம் வரலாம்..ப்ரமோஷன் கிடைக்கலாம்..நாளை என்னுடைய வாழ்க்கையின் dream girl தற்செயலாக என் பக்கத்து இருக்கையில் பஸ்ஸில் வந்து அமரலாம் என்று நம்மை எதிர்பார்க்க வைத்து வாழ்க்கையை நடத்துகிறது. எல்லாம் நிச்சயம் என்று சொல்லிவிட்டால் வாழ்க்கை சுரத்தின்றி வறண்டு போய் விடும்..'TOE ' என்று செல்லமாக அழைக்கப்படும் "எல்லாவற்றிற்கும் ஆன கொள்கையை" விஞ்ஞானிகள் கண்டுபிடிக்கும் முயற்சிக்கு சில மனிதவியலாளர்கள் கடுமையாக எதிர்ப்பு தெரிவிக்கிறார்கள்..எல்லாவற்றையும் நிச்சயமாக மனிதன் அறிந்து கொண்டு விட்டால் அவன் தூக்கு மாட்டி தற்கொலை செய்து கொண்டு விடுவான் என்கிறார்கள் ..நல்ல வேளையாக 'வெர்னெர் ஹைசன்பெர்க்' என்ற ஆசாமி கண்டுபிடித்துச் சொன்ன 'uncertainty principle ' (நிச்சயமில்லாக் கொள்கை) இந்த மாதிரி அசம்பாவிதம் எதுவும் நடக்காமல் பாதுகாக்கிறது

இந்த கொள்கையை சுருக்கமாக சொல்வதென்றால் ஒரு எல்லைக்கு மேல் இயற்கை நிச்சயம் இல்லாமல் இருக்கிறது. மனிதன் எங்கே தன்னை முழுவதுமாக அறிந்து கொண்டு விடுவானோ என்று பயந்து இயற்கை நிச்சயமின்மையை தன்னுடைய பண்புகளில் ஒன்றாக வைத்துள்ளது.இந்த 'எல்லையை' டெக்னிகலாக இப்படி சொல்கிறார்கள்:

இந்த இடத்தில் உங்களுக்கு ஒரு கேள்வி எழலாம்..(என்னது எழவில்லையா? சங்கத்தை உடனே கலையுங்கள்!) சரி எழாவிட்டாலும் நானே சொல்கிறேன்..நியூட்டனின் லட்டு போன்ற மூன்று விதிகளை வைத்துக் கொண்டு கிரிக்கெட் பந்து எங்கே போகும் என்று நம்மால் கணக்கிட முடியும் அல்லவா? அதாவது பந்து வரும் வேகம், அதன் நிறை, காற்றின் வேகம், ஏன் பாட்ஸ்மானின் மூளையில் இருக்கும் நியூரான்களின் இயக்கம் இப்படி ஆயிரம் காரணிகளை (FACTORS )வைத்துக் கொண்டு நம்மால் அந்த பந்து என்ன ஆகும் என்று 99 % சரியாக முதலிலேயே சொல்ல முடியும்.
சரி, இந்த ஐடியா கிரிக்கெட் பாலுக்கு வேண்டுமானால் சரியாக இருக்கலாம்..ஆனால் இயற்கையின் விளையாட்டு பந்துகளான எலக்ட்ரான்களிடம் இந்த பாச்சா பலிக்காது! அதாவது எலக்ட்ரானின் இரண்டு பண்புகளை ஒரே நேரத்தில் தவறின்றி அறிந்து கொள்வதை இயற்கை தடை செய்கிறது..இப்போது இருக்கும் எலக்ட்ரானின் நிலை பற்றியே தெரியவில்லை என்றால் எந்த லட்சணத்தில் அதன் எதிர்கால நிலையை நாம் அறிந்து கொள்ள முடியும்?

ஓர் உதாரணம் பார்க்கலாம்..

ஒரு காலை வேளையில் உங்கள் வீட்டின் ஜன்னல் கண்ணாடி வழியே வெளியே பார்க்கிறீர்கள்..கண்ணாடி வழியே வெளியே உள்ள மரம், ரோடு, நாய், எல்லாம் தெரிகிறது. அதே சமயம் கண்ணாடியில் உங்கள் பிம்பமும் தெளிவில்லாமல் மங்கலாகத் தெரிகிறது.கண்ணாடி முழுவதும் TRANSPARENT ஆக இல்லாததே இதற்குக் காரணம்..ஒளி ஓர் அலை என்று வைத்துக் கொண்டால் அலையின் பெரும்பாலான பகுதிகள் கண்ணாடி வழியே பயணித்து வெளியே சென்று விட, அலையின் ஒரு பகுதி மட்டும் REFLECT செய்யப்பட்டு திரும்பி வருவதால் உங்கள் முகம் பிரதிபலிக்கிறது. (படம்)

நிச்சயமின்மை

இதே ஒளி துகள்களால் ஆனாது என்று அனுமானம் செய்தால் எங்கோ இடிக்கிறது. அணுத் துகள்களுக்கு உள்ள ஒரு பண்பு INDISTINGUISHABILITY எனப்படும் வேறுபாடு இல்லாத தன்மை..அதாவது ஒரு போடானும் இன்னொன்றும் உரித்து வைத்தது மாதிரி ஒரே மாதிரி இருக்கும்..ஒரே மாதிரி behave செய்யும்.. அப்படி இருக்கும் போது எப்படி 95 சதவிகிதம் ஃபோட்டான்கள் கண்ணாடியை ஊடுருவிச் செல்லும் போது 5 சதவிகிதம் மட்டும் எப்படி திரும்ப வந்தன? எல்லாத் துகள்களும் ஒரே மாதிரி நடந்து கொள்ளும் என்றால் அந்த 5 சதவிகிதம் துகள்கள் மட்டும் ஏன் கண்ணாடியை ஊடுருவாமல் திரும்ப வந்தன? ஒளி ஒரு துகள் என்று கருதினால் இந்த strange behavior நமக்கெல்லாம் குழப்பமாக இருக்கிறது. அந்த குறிப்பிட்ட துகள்களுக்கு மட்டும் யார் நீ மாட்டும் திரும்பப் போய்விடு என்று டிராபிக் போலீஸ் மாதிரி உள்ளே நின்று கொண்டு வழிகாட்டியது? ஃபோட்டான்களின் பயணத்திற்கு முன்னரேயே
இவையெல்லாம் உள்ளே ஊடுருவிச் செல்லும், இவையெல்லாம் திரும்ப வரும் என்று நம்மால் அடையாளம் காட்ட முடியுமா? ஒரு வேளை ஊடுருவிய, திரும்பி வந்த எல்லா ஃபோட்டான்களையும் பிடித்து வைத்துக் கொண்டு மீண்டும் அதே கண்ணாடி வழியே அனுப்பினால் முதலில் திரும்பி வந்த அதே துகள்கள் தான் இப்போதும் திரும்பி வருமா? (நிச்சயம் இல்லை!)

ஒரு ஃபோட்டான் கண்ணாடியை அடையும் போது அதற்கு 95 % ஊடுருவுவதற்கான வாய்ப்பும் 5 % திரும்ப வருவதற்குமான வாய்ப்பும் இருக்கிறது. ஆனால் இந்த ஃபோட்டான் உள்ளே போகும் இது திரும்ப வரும் என்று யாராலும் நிச்சயமாக சொல்ல முடியாது. அது எப்படி பயணிக்க வேண்டும் என்பதை இயற்கையின் ஒரு Random choice முடிவெடுக்கிறது.

ஒரு நாணயத்தை சுண்டும் போது அதில் தலை விழுமா பூ விழுமா என்று யாராலும் சொல்ல முடியாது. ஆனால் கொஞ்சம் கவனமாக அந்த நாணயத்தின் நிறை, வடிவம், அதற்கு நாம் கொடுக்கும் Torque (திருப்பு விசை) இதையெல்லாம் வைத்து தலையா பூவா என்று முன்னமே சொல்லிவிடலாம்..இயற்கையும் ஃபோட்டான்கள் என்ற நாணயங்களை வைத்து toss விளையாடுகிறது. அதில் எந்தப்பக்கம் விழும் என்று யாராலும் கணிக்க முடியாது. இன்னும் உங்களை ஆச்சரியப்படுத்த வேண்டுமானால் அங்கே ஒரே சமயத்தில் தலை, பூ இரண்டும் விழலாம்! இயற்கையின் நாணயங்களுக்கு இரண்டு பக்கங்கள் மட்டும் இல்லை..ஏராளமான பக்கங்கள்..ஒரே சமயத்தில் அந்த ஆயிரம் பக்கங்களும் ஒன்றாக விழலாம்..

இரட்டைத் துளை ஆய்வில் (double slit experiment ) ஒரு போடானை அனுப்பினால் அது இரண்டு துளைகள் வழியாகவும் செல்வதாக கண்டுபிடித்தார்கள்..உண்மை என்ன என்றால் ஆயிரம் துளைகளைப் போட்டால் அது ஆயிரம் துளைகள் வழியாகவும் ஒரே சமயத்தில் பயணிக்கும்!..இந்த அஷ்ட மகா சித்திகளை எங்கு தான் கற்றுக் கொண்டதோ ஃபோடான்?

இன்னும் உங்களுக்கு நிறைய ஆச்சரியங்கள் காத்திருக்கின்றன.

சமுத்ரா