இந்த வலையில் தேடவும்

Thursday, October 6, 2011

அணு அண்டம் அறிவியல் -49

அணு அண்டம் அறிவியல் -49 உங்களை வரவேற்கிறது.

Equivalence principle


பெர்ன்-இல் நான் என் பேடன்ட் ஆபீசில் அமர்ந்திருக்கும் போது திடீரென்று எனக்கு இந்த எண்ணம் பளிச்சிட்டது.ஒருவர் ஈர்ப்பு விசையின் ஆதிக்கத்தில் மேலிருந்து கீழே விழும் போது அவர் தன் எடையை உணர்வதில்லை! இந்த எளிய கருத்தாய்வு எனக்குள் ஒரு மிகப்பெரிய ஈர்ப்பு கொள்கைக்கான விதையை இட்டது -ஐன்ஸ்டீன்

ஒரு கேள்வி: உயரத்தில் மிதக்கும் ஸ்பேஸ் ஸ்டேஷன் ஒன்றின் மீதான புவியின் ஈர்ப்பு பூமியில் இருக்கும் ஒருவரின் மீதான புவியின் ஈர்ப்பை விட பதினைந்து சதவிகிதம் மட்டுமே குறைந்து இருக்கிறது (F = GMm /R2 என்ற நியூட்டன் விதிப்படி) . அப்படி இருந்தாலும் அதில் இருக்கும் விஞ்ஞானிகள் தங்கள் எடையை உணர்வதில்லை. ஏன்?
Free fall and relativity


() ஈர்ப்புப்புலம் ஒன்றின் ஆதிக்கத்தில் இல்லாமல் இருக்கும் ஒரு விண்கலத்தில் A என்ற ஒருவர் இருக்கிறார். அவர் தன் மீது எந்த ஒரு விசையையும் உணர மாட்டார். விண்கலத்துக்கு வெளியே இருக்கும் B என்பவரின் மீதும் எந்த விசையும் செயல்படாமல் இருவரும் மிதந்து கொண்டு இருப்பார்கள். இப்போது விண்கலம் முடுக்கப்படுகிறது. A என்பவர் தன்
கால்களுக்கு எதிராக ஒரு மேல்நோக்கிய விசையை உணர்வார். (அது அவருக்கு விண்கலத்தின் ஈர்ப்பு போல தென்படலாம்) இப்போது A என்பவருக்கு B என்பவர் எடை இல்லாமல் மிதந்து (அல்லது விழுந்து) கொண்டு இருப்பது போலத் தோன்றும் .

மிக அதிக உயரத்தில் இருந்து குதிக்கும் சில டைவிங் வீரர்கள், மேலிருந்து விழும் போது அவர்களின் எடையை உணர முடிவதில்லை என்று சொல்லி இருக்கிறார்கள்.(பாராசூட்டை விரிப்பதற்கு முன்பு) (இதனாலேயே மிக அதிக உயரத்தில் இருந்து தற்கொலை செய்து கொள்வது சிலருக்குப் பிடிக்கிறது,எடை அற்ற தன்மையை சில வினாடிகளாவது உணர முடியும் என்பதால் )எடை என்பது பூமியின் ஈர்ப்பினால் விளைவது என்றால் ஒருவர் கீழே விழும்போது எந்த எடை என்ன ஆகிறது? இந்த மாதிரி எடை இல்லாமல் விழுவதை (?!) இயற்பியல் FREE FALL என்கிறது. அதாவது முழுவதும் தன்னை பூமி மாதாவுக்கு சரணாகதி என்று எண்ணிக் கொண்டு மேலிருந்து 'தொப்' என்று விழுவது.கீதையில் கிருஷ்ணன் சொல்கிறானே

சர்வ தர்மான் பரித்யஜ்ய மாமேகம் சரணம் வ்ரஜ -எல்லா தர்மங்களையும் விட்டுவிட்டு என் சரணங்களில் விழு!

ஐன்ஸ்டீனின் முடுக்க ஈர்ப்பு சமன்மை ( THEORY OF EQUIVALENCE) படி படத்தில்() மற்றும் () ஆகிய இரண்டும் சமம் ஆகும்.

() இப்போது பூமியில் இருக்கும் ஒருவர் (A ) சர்வதேச விண்வெளி நிலையத்தில் (Space station ) உள்ள ஒருவரைப் (B ) பார்த்தால் அவர் கேஸ் () வில் உள்ளது போலவே உணர்வார்.அதாவது தான் தொடர்ந்து மேலே முடுக்கப்படுவது போலவும் B என்பவர் தொடர்ந்து கீழே விழுந்து கொண்டிருப்பது போலவும்!

முடுக்க ஈர்ப்பு சமன்மை படி ஒரு மரத்தில் இருந்து அறுபடும் எடை இல்லாத ஆப்பிள் ஒன்றை பூமி மேல் நோக்கி வந்து பிடித்துக் கொள்கிறது என்று (கூட) சொல்லலாம். அதாவது மலையின் உச்சியில் இருந்து குதிக்கும் ஒருவர் அங்கேயே எடை இல்லாமல் மிதக்கிறார். பூமியின் தளம் மேல் நோக்கி விரைந்து வந்து அவரை முட்டுவதால் அவருக்கு அடிபடுகிறது! சரி இங்கே உங்களுக்கு தர்க்க ரீதியாக ஒரு கேள்வி எழலாம். படத்தில் A என்பவருக்கு நேர் எதிராக பூமியின் எதிர் திசையில் இருக்கும் C என்பவருக்கு என்ன நிகழும்? C கவனிக்கும் ஆப்பிள் அங்கேயே நின்று கொண்டிருக்க, பூமி மேலே (கீழே!)சென்று அதைப் பிடித்துக் கொள்ளும். சரி. அதே போல D என்பவருக்கும்! இப்படி பூமி தொடர்ந்து எல்லா திசைகளிலும் முடுக்கப்பட்டுக் கொண்டிருந்தால் அது விரிவடைந்து கொண்டே இருக்க வேண்டும் அல்லவா? பூமியின் ஆரம் மாறாமல் உள்ளதே?

வளைந்த வெளி-2D


இதற்கு நாம் கடினமான ஒரு முப்பரிமாண (அல்லது நாற்பரிமாண) வளைந்த வெளியை கற்பனை செய்ய வேண்டும்.(அந்த வெளியில் பூமி எல்லா திசைகளிலும் முடுக்கபப்டும்) மேலே உள்ள படத்தில் காட்டி இருப்பது இருபரிமாண வளைந்த வெளி. ஆனால் நம் பூமி சூரியனால் நான்கு பரிமாணங்களிலும் வளைக்கப்பட்ட ஒரு வெளியில் பயணம் செய்கிறது.

இன்னும் உங்களைக் குழப்ப வேண்டும் என்றால் பூமியில் நாம் எல்லாரும்(பிரபஞ்சத்தில் உள்ள எல்லாமும்) FREE FALL இல் தான் உள்ளோம். (பூமியின் மையத்தை நோக்கி) நியூட்டன் இரண்டு பொருட்களுக்கு இடையே உள்ள ஈர்ப்பு விசை அவற்றுக்கு இடையே உள்ள தூரத்திற்கு (இருமடிக்கு) எதிர் விகிதத்தில் இருக்கும் என்று கண்டுபிடித்தார்.அதாவது தூரம் குறையக் குறைய ஈர்ப்பு அதிகரிக்கும்.இப்போது இரண்டு பொருட்களை பக்கத்தில் கொண்டு வந்து ஒன்றை ஒன்று ஒட்டி வைத்து விட்டால் (தூரம் ஜீரோ) ,அவற்றுக்கு இடையே உள்ள ஈர்ப்பு விசை முடிவிலியாக (1 / 0 ) இருக்குமா? (இரண்டையும் பிரிக்கவே முடியாது) இல்லை ! தூரம் என்பது ஒரு பொருளின் மையத்துக்கும் இன்னொரு பொருளின் மையத்துக்கும் இடையே கணக்கிடப் படுகிறது.இரண்டு பொருட்களை ஒட்டி வைத்தாலும் அவற்றின் மையங்களுக்கு இடையே உள்ள தொலைவு பூஜ்ஜியமாக இருப்பது இல்லை.

[இரண்டு பொருட்களுக்கு ஒரே மையம் இருக்கும் என்ற பட்சத்தில் அவைகளுக்கு இடையே ஈர்ப்பு விசை முடிவிலியாக இருக்கும். ஆனால் இரண்டு பொருட்களுக்கு ஒரே மையம் என்றால் இரண்டு பொருட்களும் ஒரே இடத்தில் இருக்க வேண்டும்.இயற்பியலில் இரண்டு பொருட்கள் ஒரே காலத்தில் இருக்க அனுமதி உண்டு. ஒரே இடத்தில் இருக்க முடியாது. இன்னும் சரியாக சொல்வதென்றால் இரண்டு பொருட்கள் ஒரே காலத்தில் ஒரே இடத்தில் இருக்க முடியாது. ஒரு பொருள் ஒரே காலத்தில் இரண்டு இடங்களில் இருக்க முடியாது! ]

நியூட்டன் இரண்டு பொருட்கள் ஒன்றை ஒன்று மற்றதன் மையத்தை நோக்கி இழுக்கப்படுகின்றன என்றார். ஆனால் ஐன்ஸ்டீன் இதையே இரண்டு பொருட்கள் ஒன்றை ஒன்று மற்றதன் மையத்தை நோக்கி சுயமாக விழுகின்றன என்றார்.(பொருளை சுற்றி உள்ள காலவெளி வளைவதால்) நாமெல்லாம் தொடர்ந்து பூமியின் மையத்தை நோக்கி விழுவதை ஈர்ப்பு என்கிறோம். (பூமியின் மேற்பரப்பு தடுப்பதால் நாம் பூமியின் மையத்தை அடைய முடிவதில்லை) ஒரு கல்லை நேராக மேலே எறிந்தால் அது நேராக அதே பாதையில் கீழே வருகிறது. அது ஏன் கொஞ்சம் தள்ளிப் போய் விழுவதில்லை? ஏன் என்றால் கல் பூமியின் மையத்தை நோக்கிய மிகக் குறைந்த தூரத்தையே தேர்ந்தெடுக்கிறது.
தன்னைத்தானே முழுங்கும் பாம்பு /பிரபஞ்சம்



பூமியில் மிக ஆழத்துக்கு ஒரு குழியைத் தோண்டுவதாகக் கொள்வோம்.(பூமியின் மறுபக்கம் வரை) இப்போது அந்தக் குழியில் ஒரு கல்லைப் போட்டால் அதற்கு என்ன ஆகும்? அது குழியின் அடுத்த முனை வழியே வெளிவராது. பூமியின் மையத்தை சார்ந்தே ஊஞ்சல் ஆடிக் கொண்டிருக்கும். இந்த மையத்தை நோக்கிய ஈர்ப்பு இயற்பியலில் மட்டும் அல்ல; ஆன்மீகத்திலும் இருக்கிறது.புத்தரின் வழி மையத்தின் வழி என்றுஅழைக்கப்படுகிறது.ஏதோ ஒரு மையம் நம்மை ஈர்த்துக் கொண்டே இருக்கிறது. சமயங்கள் மையத்தை அடைவது எப்படி என்று போதிக்கின்றன.பிரபஞ்சம் விரிவடைகிறது என்ற உண்மையை சில விஞ்ஞானிகள் 'உண்மையின் ஒரு பகுதி' தான் என்கிறார்கள். ஒரு காலத்தில் பிரபஞ்சம் விரிவடைவதை மெல்ல மெல்ல நிறுத்தி U -டர்ன் எடுத்து தன் மையத்தை நோக்கி வந்தே ஆக வேண்டும் என்கிறார்கள். தனக்குள் தானே விழுவது!!!
பாம்பு தன் வாலைப் பிடித்து தானே தன்னை முழுங்குவது போல! முழுவதும் சுருங்கி தனக்குள் தானே அடங்கி விடும் என்கிறார்கள். ஆனால் தர்க்க ரீதியாக பாம்பு தன் வாலைக்கடித்தால் அந்த வால் அதன் உடம்புக்குள் தானே போய் ஆக வேண்டும்? !!!!

சரி ஐன்ஸ்டீனின் ஈர்ப்பு கொள்கையை சுருக்கமாக சொல்வது என்றால் :கனமான பொருட்கள் தன்னை சுற்றி உள்ள காலவெளியை வளைத்து பள்ளங்களை ஏற்படுத்துகின்றன. லேசான பொருட்கள் தங்களுடைய நிலைமம் (INERTIA ) காரணமாக எப்போதும் நேர்கோட்டில் பயணிக்கும் என்பது தெரியும். (ஈர்ப்பு இல்லாத போது நேர்கோடு என்பது இரண்டு புள்ளிகளுக்கு இடையே உள்ள மிகக்குறைந்த தூரம்) எனவே வளைந்த வெளியில் பொருட்கள் பயணிப்பதற்கு மிகக்குறைந்த தூரமான (GEODESIC ) வளைந்த பாதையைத் தேர்ந்தெடுத்து தங்கள் நிலைமம் காரணமாக சென்று கொண்டே இருக்கின்றன.
அவைகளின் பாதை தொடர்ந்து வளைக்கப்படுவதால் அவை அந்த பெரிய நிறையுள்ள பொருளை ஒரு முப்பரிமாண வெளியில் சுற்றி வருவது போலத்தோன்றும். அதாவது நிலவு அல்லது உயரத்தில் இருக்கும் ஸ்பேஸ் ஸ்டேஷன் இவை பூமியை நோக்கி தொடர்ந்து விழுந்துகொண்டே இருக்கின்றன. பூமியை நோக்கி விழும் பொருளுக்கு எடை இல்லை என்பதால் ஸ்பேஸ் ஸ்டேஷனில் இருப்பவர்களுக்கு எடை இருப்பதில்லை.(கேபிள் அறுந்த லிப்டில் இருப்பவர்களைப் போல.லிப்ட் சீக்கிரமே தரையை அடைகிறது. ஆனால் ஸ்பேஸ் ஸ்டேஷன் தொடர்ந்து வட்டப்பாதையில் சதா விழுந்து கொண்டே இருக்கிறது.) நிலவும் பூமியை நோக்கி தொடர்ந்து விழுந்து கொண்டே இருக்கிறது (continuous free fall ) எனவே நிலவில் இருப்பவர்களுக்கும் எடை இருக்காது.ஆனால் நிலவின் சொந்த நிறை காரணமாக அதற்கு சொந்த ஈர்ப்பும் இருக்கிறது. எனவே நிலவில் நாம் எடையை உணர முடிகிறது.பொருட்கள் தங்கள் GEODESIC பாதையில் இருந்து தவறும் போது மட்டுமே ஈர்ப்பு உணரப்படுகிறது.(பூமி சூரியனைப் பொறுத்து GEODESIC இல் உள்ளது. எனவே நாம் சூரியனின் ஈர்ப்பை உணர முடிவதில்லை) நாம் ஏன் பூமியின் ஈர்ப்பை உணர்கிறோம் என்றால் பூமியின் மையத்தை நோக்கிய நம் GEODESIC பயணத்தில் இருந்து நாம் பூமியின் பரப்பால் தடுக்கப்படுகிறோம்.

சரி. படம் இரண்டை () மறுபடியும் பாருங்கள் .FREE FALL இல் இருக்கும் B என்பவர் தொடர்ந்து முடுக்கப்படும் A என்பவரைக் கவனிப்பதாகக் கொள்வோம். FREE FALL என்றால் எந்த விசையும் இல்லாமல் எந்த முடுக்கமும் இல்லாமல் இருக்கும் ஒரு நிலை. எனவே அவர் ஒரு INERTIAL FRAME இல் இருப்பதாக (நிலையான FRAME ) நாம் கருத முடியும். எனவே இந்த கேசில் நாம் சிறப்பு சார்பியல் கொள்கையை (Special relativity ) பயன்படுத்தலாம். ஒருவர் நிலையாக இருக்க இன்னொருவர் சீரான வேகத்தில் நகர்ந்து கொண்டு இருப்பது சிறப்பு சார்பியல் .அனால் வெயிட். இங்கே இன்னொருவர் சீரான வேகத்தில் நகருவதில்லை.தொடர்ந்து முடுக்கப்படுகிறார் . ஆனால் முடுக்கம் என்பதை ( INCREMENT OF SPEED IN STEPS
)என்று சொல்லலாம்.அதாவது நொடிக்கு நொடி வேகம் மாறுகிறது. எனவே ஒரு நொடி காலத்தை மட்டும் கணக்கில் கொண்டால் முடுக்கம் என்பதை சீரான வேகம் என்று ஒரு பேச்சுக்கு தோராயமாக சொல்ல முடியும். சிறப்பு சார்பியலின் படி நகரும் ஒருவரின் காலம் நிலையாக உள்ள ஒருவரின் காலத்தை விட மெதுவாக நகரும். எனவே a என்பவரின் காலம் B என்பவரின் காலத்தை விட மெதுவாக நகரும்.இப்போது படத்தில் () வுக்கு வரவும்.ஐன்ஸ்டீனின் கொள்கைப்படி () () இரண்டும் ஒன்று தான். எனவே பூமியில் இருக்கும் a என்பவருக்கு தொடர்ந்து FREE-FALL அல்லது inertial frame (விண்வெளி நிலையம்) இல் இருக்கும் B என்பவரை விட காலம் மெதுவாக நகர வேண்டும் .எனவே ஈர்ப்பு காலத்தை மட்டுப்படுத்த வேண்டும் என்று பொது சார்பியல் கணித்தது.ஆனால் இதை எவ்வாறு ஆய்வுகள் மூலம் நிரூபிப்பது?

சரி அடுத்த அத்தியாயத்தில் பொது சார்பியலின் கணிப்புகளை எப்படி நிரூபித்தார்கள் என்று பார்க்கலாம். 1919 கிரகணம்!

சமுத்ரா

12 comments:

பத்மநாபன் said...

//இரண்டு பொருட்கள் ஒரே காலத்தில் ஒரே இடத்தில் இருக்க முடியாது. ஒரு பொருள் ஒரே காலத்தில் இரண்டு இடங்களில் இருக்க முடியாது //

கலக்கல் ( இது பாராட்டு கலக்கல் )

"என் ராஜபாட்டை"- ராஜா said...

அருமையான , பயனுள்ள தொடர்

"என் ராஜபாட்டை"- ராஜா said...

இன்று என் வலையில் ...

இது நியாயமா ? யாராவது பதில் சொல்லுங்கள்.

Abarajithan said...

சில சந்தேகங்கள்..

//இரண்டு பொருட்கள் ஒரே காலத்தில் ஒரே இடத்தில் இருக்க முடியாது. ஒரு பொருள் ஒரே காலத்தில் இரண்டு இடங்களில் இருக்க முடியாது//

குவாண்டம் நிலைகளில் இது கொஞ்சம் இடிக்கிறதே? (இங்கே இடம் என்பதை மூன்று பரிமாணமாகவும் காலத்தை இரு பரிமாணமாகவும் பார்த்தால்)

//ஒரு காலத்தில் பிரபஞ்சம் விரிவடைவதை மெல்ல மெல்ல நிறுத்தி U -டர்ன் எடுத்து தன் மையத்தை நோக்கி வந்தே ஆக வேண்டும் என்கிறார்கள்.//

இதிலும் ஒரு குழப்பம் இருக்கின்றது. பல பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன் ஒரு புள்ளியிலிருந்து வெளியே வீசப்பட்ட பிரபஞ்சத்தின் விரிவடையும் வேகம் கொஞ்சம் கொஞ்சமாக ஆற்றல் குறைந்து தனது சொந்த ஈர்ப்பின் காரணமாக இப்போது சிறிதாவது குறைந்திருக்க வேண்டும். அப்போதுதான் எதிர்காலத்தில் இன்னும் குறைந்து, நின்று, சுருங்க முடியும்.

ஆனால் தொலைநோக்கிகளை வைத்து ஆராய்ந்ததன் மூலம் பிரபஞ்சம் இன்னும் வேகமாக விரிவடைகின்றது எனவும், அதற்கு கரும்பொருள் மற்றும் கரும் ஆற்றல் எனும் மர்மப் பொருட்கள் காரணமாக இருக்கலாம் என விஞ்ஞானிகள் முடிவுக்கு வந்துள்ளார்களே? அது தவறா?

http://www.science20.com/alpha_meme/physics_nobel_prize_einstein%E2%80%99s_greatest_blunder-83261

Abarajithan said...

-சமுத்ரா சார் இப்போது எல்கேஜி மாணவர்களின் முட்டாள்தனமான கேள்விகளுக்கு பதிலளிப்பதற்கு நேரத்தை வீணாக்குவதில்லை போலிருக்கின்றது.. ரொம்ப பிஸியோ?

இராஜராஜேஸ்வரி said...

சர்வ தர்மான் பரித்யஜ்ய மாமேகம் சரணம் வ்ரஜ -எல்லா தர்மங்களையும் விட்டுவிட்டு என் சரணங்களில் விழு!


எத்தனை அருமையான பொருத்தம்!

சமுத்ரா said...

அபராஜிதன், நான் கூட இயற்பியலில் எல்.கே.ஜி தான் ...:)
எனவே யார் வேண்டுமானாலும் கேள்வி கேட்கலாம்
உங்கள் கேள்விகளுக்கான விடையை இனிவரும் அத்தியாயங்களில் தெரிந்து கொள்ளலாம்..

சீனுவாசன்.கு said...

நம்ம சைட்டுக்கும் வாங்க!ஜாயின் பண்ணுங்க!
கருத்து சொல்லுங்க!நல்லா பழகுவோம்!!

சார்வாகன் said...

அருமை

திண்டுக்கல் தனபாலன் said...

சூப்பர் பகிர்வு... நன்றி...

cheena (சீனா) said...

அன்பின் சமுத்ரா - வலைச்சரத்தில் முதல் பதிவில் உரிமையுடன் கூற வேண்டியதை மூன்றாம் பதிவில் சைக்கிள் கேப்பில் நுழைக்கிறீர்கள். பரவாய் இல்லை - எனது சிற்றறிவிற்கு எட்டாத - புரிந்து கொள்ள இயலாத பதிவிது. புரியாவிட்டால் கற்றுக் கொள்க எனக் கூறுவிர்கள் - முயன்றாலும் முடியாதது இது. நல்வாழ்த்துகள் - நட்புடன் சீனா

இராஜராஜேஸ்வரி said...

மூன்றாம் பதிவில் வலைச்சர ஆசிரியரின் அருமையான அறிமுகத்திற்கு வாழ்த்துகள்..