அறிவியல் ஆயிரம்

விவரங்கள்

ப.பிரபாகரன்

பிரிவு: புவி அறிவியல்

வெளியிடப்பட்டது: 13 டிசம்பர் 2019

• அறிவியல்

இயற்கையின் இயங்கியலை விளக்குவது அல்லது விளங்கிக் கொள்ள முயல்வது தான் அறிவியல். முற்கால அறிவியல் அறிஞர்கள் புலன்களுக்கு எட்டுகின்ற பெரும இயற்கை நிகழ்வுகளை (macro level natural phenomenon) மட்டுமே விளக்க முயற்சி செய்தனர். அவற்றை விளக்குவதற்குரிய அறிவியல் விதிகளையும் உருவாக்கினர். ஆனால் காலம் செல்லச் செல்ல அறிவியலின் சோதனை ஆய்வுகளும், கருத்தியல் ஆய்வுகளும் ஆழகலப்பட்டன. இயற்கையில் நிகழ்கின்ற சில நுட்பமான நிகழ்வுகளை (micro level natural phenomenon) அவர்கள் ஆய்வகங்களில் உற்றுநோக்கிய பொழுது, அவற்றை வெற்றிகரமாக விளக்குவதற்கு பழைய அறிவியல் விதிகள் போதவில்லை. பழைய அறிவியல் விதிகளைக் கொண்டு அவற்றை விளக்க முடியாத பொழுதுதான், புதியக் கோட்பாடுகள் தேவைப்பட்டன. Classical Science என்று சொல்லக் கூடிய பழைய அறிவியல் வீழ்ந்து Modern Science என்று சொல்லக் கூடிய நவீன அறிவியல் எழுச்சிப் பெற்றது இப்படித்தான்.

இப்படி எழுந்த நவீன அறிவியல் எழுச்சியாலும்கூட, முற்றிலும் விளக்க முடியாத சில நுட்பமான இயற்கை நிகழ்வுகள் இருக்கவே செய்தன. அத்தகைய சிக்கல்களில் ஒன்று இயற்பியல் துறையிலும் நிலவி வந்தது.

 இயற்கையை எடுத்துரைக்கும் இயற்பியல் துறை அறிஞர்களை ஓர் நூற்றாண்டு காலமாக குழப்பி வந்த ஓர் அறிவியல் புதிருக்கான விடையை, சுவிட்சர்லாந்து நாட்டின் உலூசான் நகரில் இயங்கி வரும் கூட்டரசு தொழில்நுட்ப நிறுவனத்தில் (Swiss Federal Institute of Technology - Lausanne (EPFL) பயிலும் மாணவர் ஒருவர் கண்டறிந்துள்ளார்.

ஒரு கண்ணாடிக் குவளையில் நீரை நிரப்பினால், அந்நீரில் உள்ள வாயுக் குமிழ்கள் நீரின் மேற்பரப்பை நோக்கி தங்கு தடையின்றி நகர்வது இயற்கை. வாயுக் குமிழ்களின் இத்தகைய செயல்முறைக்கான காரணத்தை அடிப்படையான அறிவியல் விதிகளைக் கொண்டே எளிமையாக விளக்கி விடலாம்.

ஆனால், நீரில் உள்ள வாயுக் குமிழ்கள் எல்லா நேரங்களிலும் இவ்வாறு செயல்படுவதில்லை. சான்றாக, சில மில்லிமீட்டர் அளவு தடிமன் கொண்ட ஒரு சோதனைக் குழாயில் நீரினை எடுத்துக் கொண்டால், அந்நீரில் உள்ள வாயுக் குமிழ்கள், அகன்ற கண்ணாடிக் குவளையில் செயல்படுவது போல, நீரின் மேற்பரப்பை நோக்கிச் செல்வதில்லை. மாறாக, அவை குழாயின் அடியிலேயே தேங்கி நிற்கின்றன அல்லது மிக மிக மெதுவாக நகர்கின்றன. வாயுக் குமிழ்களின் இந்த புதிரான இயக்கத்திற்குரிய காரணத்தை சாதாரண அடிப்படை அறிவியல் விதிகளைக் கொண்ட விளக்க இயலவில்லை. அதனை விளக்குவதற்கு முற்றிலும் புதிய அறிவியல் விதிகள் தேவைப்பட்டன.

சோதனைக் குழாயில் உள்ள வாயுக் குமிழ்கள் ஏன் மேல்நோக்கிச் செல்வதற்கு பதிலாக அங்கேயே சிக்கி இருக்கின்றன என்ற புதிருக்கான விடையைத்தான் அம்மாணவர் கண்டறிந்துள்ளார்.

சோதனைக் குழாயில் உள்ள வாயுக் குமிழ்களைச் சுற்றி உருவாகக்கூடிய ஒரு மீமென் படலமானது (ultra-thin film), அவ்வாயுக் குமிழ்களை தடையின்றி மேல்நோக்கி இயங்குவதைத் தடை செய்கின்றது என்பதனை அவர் தம் அறிவியல் கூர்நோக்காய்வில் கண்டடைந்துள்ளார்.

வாயுக் குமிழ்கள், சோதனைக் குழாயின் அடியிலேயே சிக்கி விடுகின்றன என்ற பழைய கருத்தியலுக்கு மாற்றாக, எல்லாச் சமயங்களிலும் அவ்வாறு சிக்குவதில்லை என்றும், அவை மிக மிக மெதுவாக மேல்நோக்கி நகரத்தான் செய்கின்றன என்றும் அவர் கண்டறிந்துள்ளார்.

வாயுக் குமிழ்களின் இவ்வியற்பாட்டை கிட்டதட்ட நூறு ஆண்டுகளுக்கு முன்னரே இயற்பியல் அறிஞர்கள் உற்று நோக்கியுள்ளனர். ஆனால் அதற்கான காரணத்தை விளக்க அவர்களால் இயலவில்லை. அவர்களது கோட்பாட்டின்படி, கொள்கலனில் உள்ள திரவம் இயக்கத்தில் இல்லாதிருக்கும்போது, அதிலுள்ள வாயுக் குமிழ்கள் எத்தகைய எதிர்விசையையும் உணராது. எனவே, இயங்கவியலாமல் தேங்கி நிற்கும் வாயுக் குமிழ்கள் கொள்கலனுக்குள் இருக்கும் நீரினால் எத்தகைய எதிர்ப்பு விசையையும் எதிர்கொண்டிருக்க வாய்ப்பில்லை என்று அவர்கள் கருதினர்.

 ஆனால், மேற்கண்ட இந்தக் கோட்பாட்டை 1960-களில் இந்நிகழ்வை ஆய்வு செய்த பிரதெர்டன் (Bretherton) எனும் இயற்பியல் அறிஞர் மறுத்தார். அவர் வாயுக் குமிழ்களின் வடிவத்தைக் கொண்டு இந்நிகழ்வை விளக்கும் பொருட்டு, அதற்கான ஒரு சூத்திரத்தை வருவித்தார்.

பிரதெர்டனின் கோட்பாட்டு விளக்கத்தினைத் (theoretical explanation) தொடர்ந்து பல்வேறு அறிஞர்கள் இந்நிகழ்வினை உற்று நோக்கி விளக்க முயன்றனர். அவ்வாறு ஆய்பவர்களில், இன்றுவரை அவர்களிடையே இருந்த இந்நிகழ்வு குறித்த பொதுக் கோட்பாடு யாதெனில், சோதனைக் குழாயின் சுவற்றிற்கும், வாயுக் குமிழ்களுக்கும் இடையே ஒரு மிக நுண்ணிய நீர் மென்படலம் உருவாகின்றது. இந்த நீர் படலம் தான், வாயுக் குமிழ்களை மேல்நோக்கி நகர்வதைத் தடை செய்கின்றது என்பதாகும். இந்தக் கருதுகோளுடன் தான் தங்களது ஆய்வினை ஒவ்வொரு அறிஞர்களும் மேற்கொண்டுள்ளனர். இக்கருதுகோள் வாயுக் குமிழ்களின் இயக்கமின்மையை ஓரளவிற்கு விளக்கினாலும் முழுமையாக விளக்கவில்லை.

அதாவது, வாயுக்குமிழ்கள் ஏன் மேல்நோக்கி நகர்வதில்லை என்பதனை இக்கருதுகோள் விளக்கவில்லை.

இந்நிலையில் தான், சுவிட்சர்லாந்தின் கூட்டரசு தொழில்நுட்ப நிறுவனத்தில் (EPFL) இயங்கி வரும் பல்வேறு அறிவியல் தொழில்நுட்பத் துறைகளில் ஒன்றாக இயங்கி வரும் பொறியியல் துறையில் பயிலும் மாணவரான வாசிம் தாவூதி (Wassim Dhaouadi) என்பார், அறிவியல் அறிஞர்களின் வழக்கமான கருதுகோளுடன் நின்றிடாது, அதாவது வாயுக் குமிழ்களின் இயங்காமைக்கு அவற்றைச் சுற்றி உருவாகும் மெல்லிய நீர்ப்படலமே காரணம் என்ற அந்த பழைய அறிவியலோடு, புதிய அளவீடுகளையும் இணைத்து தனது ஆய்வினை மேற்கொண்டார்.

வாயுக் குமிழ்களின் இயங்காமைப் போன்ற பல்வேறு நுட்பமான இயற்கை நிகழ்வுகளை, பொறியியல் ஆய்வுகளின் வழி விளக்குவதற்கென்று அப்பல்கலைகழகத்தில் மென்னிடையீட்டு பொறியியல் - இயங்கியல் ஆய்வகம் (Engineering Mechanics of Soft Interfaces laboratory -EMSI) ஒன்றுள்ளது. அந்த ஆய்வு மையத்தில் இளநிலை மாணவராக இருந்தபொழுதுதான் அவர் இவ்வாய்வினை மேற்கொண்டுள்ளார்.

வாசிம் தாவூதியின் இவ்வாய்வு முடிவுகள் Physical Review Fluids எனும் அறிவியல் இதழில் வெளியாகியுள்ளது. இந்த ஆய்வின் முக்கியத்துவம் யாதெனில், வாயுக் குமிழ்களின் இயங்காமைக்கு ஏற்கனவே விளக்கம் தரப்பட்டிருந்தாலும் அவை கோட்பாட்டு அடிப்படையிலான விளக்கங்களே. அந்தக் கருத்தியல் விளக்கம் உண்மைதானா என்பதனை சோதித்து பார்க்கக்கூடிய அறிவியல் ஆய்வுகள் (experimental research) இதற்கு முன்பு வெற்றிகரமாக செய்யப்படவில்லை.

ஓர் இயற்கை நிகழ்வினை கணிதச் சாமியங்களின் துணையோடு (mathematical formulas) விளக்குவது கருத்தியல் விளக்கம் (theoretical explanation) மட்டுமே. ஆனால், அறிவியலுக்கு கருத்தியல் விளக்கம் மட்டுமே போதாது. அந்தக் கருத்தியல் விளக்கத்தை சோதனை ஆய்வுகளின் மூலம் மெய்ப்பித்துக் காட்டினால் மட்டுமே அந்த விதி அறிவியல் உலகத்தினால் அங்கீகரித்து ஏற்றுக் கொள்ளப்படும்.

இதற்கு நிறைய சான்றுகளை கூற முடியும். காட்டாக, உலகப் புகழ் பெற்ற இயற்பியல் அறிஞரான, ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன் ஒரு கோட்பாட்டு இயற்பியல் அறிஞர் (theoretical physicist) தான். அவரது புகழ்பெற்ற இயற்பியல் கோட்பாடுகளில் ஒன்றான சார்பியல் கோட்பாடு, (theory of relativity) கோட்பாட்டு அளவில் மெய்ப்பிக்கப்பட்ட அறிவியல் விதிகள்தாம். அந்தக் கோட்பாடுகளை அவர் சோதனை ஆய்வுகளின் மூலம் மெய்ப்பித்துக் காட்டவில்லை. ஏனெனில் அவர் சோதனை ஆய்வுகளை மேற்கொள்ளும் இயற்பியல் அறிஞர் (experimental physicist) இல்லை.

பிற்காலத்தில், இரண்டாம் உலகப் போரின்போது, அமெரிக்கா ஐன்ஸ்டீனின் சார்பியல் கோட்பாடுகளில் ஒன்றான நிறை – ஆற்றல் இணைமாற்றுச் சமன்பாட்டினைப் பயன்படுத்தி (E = mc²) அணுகுண்டுகளை தயாரித்தபொழுது தான் அவரது சார்பியல் கோட்பாடு சோதனை அடிப்படையில் (experimental proof) மெய்ப்பிக்கப்பட்டது. அவரது இன்னொரு சார்பியல் கோட்பாடான வெளி-காலம் பற்றிய பொதுச்சார்பியல் கோட்பாட்டிற்கான (general theory of relativity) சோதனை ஆய்வுகள் இன்றும் தொடர்ந்து வண்ணமுள்ளன.

எனவே, தாவூதியின் சோதனை ஆய்வு முடிவுகள் (experimental results) ஏற்கனவே நிறுவப்பட்ட கருத்தியல் கோட்பாட்டினை மெய்ப்பிக்கும் வகையில் அமைந்திருப்பதனால் தான் அவரது சோதனை ஆய்வு முக்கியத்துவம் பெறுகிறது.

பல்கலைக்கழக மென்னிடையீட்டு பொறியியல் - இயங்கியல் ஆய்வகத்தின் தலைவரான (EMSI) யோவான் காலின்சகியும் (John Kolinski), வாசிம் தாவூதியும் ஓர் ஒளி குறுக்கீட்டு விளைவினைப் பயன்படுத்தி (optical interference method) வாயுக் குமிழ்களைச் சுற்றி உருவாகக் கூடிய மென்னீர் படலத்தின் (thin film) தடிமனை அளவிட்டு உள்ளனர். அவ்வாறு கண்டறியப்பட்ட மென்னீர் படலத்தின் அளவு சில நானோமீட்டர்களில் தான் ((1 x 10^-9 meters) உள்ளது. ஒரு நானோமீட்டர் என்பது ஒரு மீட்டரை 1000000000 சமப்பகுதிகளாகப் பிரித்து, அதில் ஒரேயொரு பகுதியை எடுத்து அளவிட்டோமேயானால், அது என்ன அளவில் இருக்குமோ அதுவே ஒரு நானோமீட்டராகும்.

ஒளியின் குறுக்கீட்டு விளைவினைப் பயன்படுத்தி மீமென்னீர் படலத்தின் தடிமனை எவ்வாறு கண்டறிகின்றனர் என்பதனைப் புரிந்து கொள்வதற்கு முதலில், ஒளியின் குறுக்கீட்டு விளைவு என்றால் என்ன என்பதனை அறிந்து கொள்வது அவசியம்.

ஒளியின் குறுக்கீட்டு விளைவு என்பது சாதரணமாக இயற்கையில் காணப்படுகின்ற ஒரு நிகழ்வுதான். மழைக் காலங்களில் சாலையோரங்களில் ஆங்காங்கே காணப்படும் பள்ளங்களில் மழைநீரோடு வாகனங்களிலிருந்து வெளியேறியிருக்கும் பெட்ரோல், டீசல், உயவு எண்ணெய்களும் (lubricants) கலந்திருந்தால், அவற்றின் மீது சூரிய ஒளிப்படும்போது அவை வானவில்லின் வண்ணங்களைப்போல ஒளிர்வதை பார்த்திருக்கலாம். சோப்பு நுரைகளில் சூரிய ஒளிப்படும்போது நுரைக்குமிழுக்குள் பல வண்ணங்கள் ஒளிர்வதைப் பார்த்திருப்போம். சூரிய வெண்ணொளி சோப்புக் குமிழுக்குள் பல்வேறு வண்ண ஒளிகளாகத் தெரியும் அந்த நிகழ்வுதான் ஒளியின் குறுக்கீட்டு விளைவு (optical interference) எனப்படுகிறது.

சூரியனின் வெங்கதிர்கள் பார்ப்பதற்கு ஒரே வெள்ளை நிறத்தில் இருந்தாலும் உண்மையில் அவற்றில் பல்வேறு வண்ணங்கள் கலந்துள்ளன. அனைத்து வண்ணங்களும் ஒன்றிணைவதால் உருவாகும் நிறமே வெள்ளை நிறம் என அறிவியல் விளக்குகின்றது. எனவே, சூரியனின் வெங்கதிர்களில் பல்வேறு வண்ணங்கள் கலந்துள்ளன. அறிவியலில் வண்ணங்களை அலைநீளங்களாக குறிப்பிடுகின்றனர். காட்டாக, ஒளியின் அலைநீளம் 6300-லிருந்து 7000 ஆங்ஸ்ட்ராம் (Angstrom) வரை இருக்குமெனில் அது சிவப்பு நிறத்தில் இருக்கும் அல்லது சிவப்பு நிறத்தின் அலைநீளம் 6300-லிருந்து 7000 ஆங்ஸ்ட்ராம் எனலாம். 5400-லிருந்து 5800 ஆங்ஸ்ட்ராம் எனில் மஞ்சள் நிறம். 4900-லிருந்து 5400 ஆங்ஸ்ட்ராம் எனில் பச்சை நிறம். சிவப்பு வண்ணத்திலேயே பல வகைகள்; மஞ்சள் வண்ணத்திலேயே பல வகைகள்; பச்சை வண்ணத்தில் பல வகைகள்; அதைப் போல அனைத்து வண்ணங்களிலும் அதே சாயல் கொண்டு பல்வேறு வண்ணங்கள் இருப்பதற்குக் காரணம் அந்த வண்ணத்திற்குரிய அலைநீளங்களின் அணிவரிசை (range) தான் காரணம். ஒரு ஆங்க்ஸ்ட்ராம் (Angstrom) என்பது, 1 x 10^-10 meters. அதாவது ஒரு மீட்டரை 10000000000 துண்டுகளிட்டு அதிலோர் துண்டினை எடுத்தால் அத்துண்டு எவ்வளவு நீளம் இருக்குமோ அதுவே ஓர் ஆங்க்ஸ்ட்ராம்.

மென்னீர் படலத்தின் தடிமனும் கிட்டதட்ட ஒளியின் அலைநீளம் இருக்கும் அளவிலேயே இருக்கும். இந்த ஆய்வில் கண்டறியப்பட்ட மென்னீர் படலத்தின் அளவு சில நானோமீட்டர்கள் (1 x 10^-9 meters) அளவுடையதே. சாலையோரப் பள்ளங்களில் கலந்திருக்கும் எண்ணெய்களின் தடிமன் சில நானோ மீட்டர்களின் அளவிலேயே இருக்கக் கூடும்.

வெற்றுக் கண்களுக்கு புலப்படாத மிக மிக மெல்லிய படலங்களின் மீது சூரியக் கதிர்கள் படும்போது, சூரியக் கதிர்களில் ஒரு பகுதி மென் படலத்தின் மேற்பகுதியினால் எதிரடிக்கப்படும் (reflection); இன்னொரு பகுதி மென் படலத்தின் வழியே ஊடுருவிச் செல்லும் ((transmission); அவ்வாறு ஊடுருவிச் செல்லும் ஒளிக் கதிர்கள் அதன் அடிப்பரப்பினால் எதிரடிக்கப்படும். இவ்வாறு, மென்படலத்தின் மேற்பரப்பினாலும், அடிப்பரப்பினாலும் எதிரடிக்கப்பட்ட கதிர்கள் ஒரு புள்ளியில் சந்திக்கும்போது தான் அங்கே வண்ணமயமான காட்சிகளைப் பார்க்கின்றோம். சரி இந்நிகழ்வினைக் கொண்டு, மென் படலங்களின் தடிமனை எவ்வாறு அளப்பது?

இதை வேறொரு எடுத்துக்காட்டுடன் புரிந்து கொள்ள முயற்சி செய்யலாம். இரண்டு கார்கள் உள்ளன. இரண்டும் ஒரே சாலையில் ஒரே வேகத்தில் அதாவது 50 கி.மீ வேகத்தில் செல்வதாக வைத்துக் கொள்வோம். ஆனால் இரண்டு கார்களும் இரண்டு வெவ்வேறு இலக்கு எல்லைகளை சென்றடைய வேண்டும். முதலாவது கார் அடைய வேண்டிய இலக்கு எல்லை 100 கி.மீ. தொலைவில் உள்ளது. இரண்டாவது கார் சென்றடைய வேண்டிய இலக்கு எல்லை 150 கி.மீ தொலைவில் உள்ளது. இரண்டு கார்களும் ஒரே நேரத்தில் ஒரே வேகத்தில் (50 கி.மீ) தொடங்கினால் முதலாவது கார் தனது இலக்கு எல்லையை 2 மணிநேரத்தில் அடைந்து விடும். இரண்டாவது கார் 3 மணி நேரத்தில் தனது இலக்கை அடைந்து விடும்.

இரண்டு கார்களும் ஒரே வேகத்தில் சென்றாலும் தனது இலக்கு எல்லையை அடைய, இரண்டிற்கும் வெவ்வேறு கால அளவைகள் தேவைப்படுவதற்குக் காரணம் அவற்றிற்கிடையே உள்ள தொலைவு வேறுபாடு தான். இரண்டு கார்களும் இலக்கை அடைய எடுத்துக் கொண்ட கால அளவை வைத்துக் கொண்டு, இரண்டு இலக்குகளுக்கும் இடையேயுள்ள தொலைவு வேறுபாட்டை கணக்கிட முடியும் அல்லவா!

50 கி.மீ வேகத்தில் சென்ற முதல் கார் இலக்கை அடைய 2 மணி நேரமாகிறது எனில், அது கடந்த தொலைவு 100 கி.மீ. அதே 50 கி.மீ வேகத்தில் சென்ற கார் அதன் இலக்கை அடைய 3 மணி நேரமாகிறது எனில் அது கடந்த மொத்தத் தொலைவு 150 கி.மீ. இரண்டாம் இலக்கிற்கும் முதல் இலக்கிற்கும் இடையே உள்ள தொலைவு வேறுபாடு = 150 கி.மீ – 100 கி.மீ = 50 கி.மீ. இது கணக்கீட்டின் மூலம் நாம் கண்டறிந்த ஒரு புதிய தகவல் அல்லவா! அதாவது அறிந்த தகவலிலிருந்து அறிய முடியாத ஒரு தகவலைப் பெற்றிருக்கின்றோம்.

இந்த எடுத்துக்காட்டில் உள்ள ஒப்பீட்டுச் சாரத்தை அப்படியே ஒளியின் குறுக்கீட்டு விளைவிற்கு பொருத்திப் பார்க்கலாம். அதாவது மென்னீர் படலத்தின் மேற்பரப்பிலிருந்தும் அடிப்பரப்பிலிருந்தும் எதிரடிக்கப்படும் கதிர்களின் கோணங்களை கண்டறிவதன் மூலம், அவற்றிற்கிடையே உள்ள வேறுபாட்டை கணக்கிடுவதன் மூலம் அளவிட முடியாத அந்த மென்னீர் படலத்தின் தடிமனைக் கண்டறிந்து விடலாம் அல்லவா!

இப்படித்தான் நவீன சோதனை ஆய்வுகளில் ஒளியின் குறுக்கீட்டு விளைவினைப் (optical interference method) பயன்படுத்தி மென் படலங்களின் தடிமனைக் கணக்கிடுகிறார்கள். காமிராவின் லென்சுகளிலும் தலைக்கவசக் கண்ணாடிகளிலும் பூசப்படும் anti reflection coatings-யின் தடிமனை இந்த முறையைப் பயன்படுத்தி கண்டறிந்து தான் பூசுகிறார்கள்.

அத்தகைய கண்ணாடிகளிலும் லென்சுகளிலும் பூசப்படும் மென் படலப்பூச்சின் தடிமன், (thickness of the thin – film coatings) அவற்றின் மீது படுகின்ற ஒளி அலைநீளங்களினுடைய கால்பங்கின் ஒற்றை மடங்குகளாக இருந்தால், (odd multiple of one quarter - wavelength) படுகின்ற கதிர்கள் எதிரடிக்காமல் ஒன்றையொன்று நிராகரித்து விடும். இதனால், காமிரா லென்சுகளில் ஒளி எதிரொலிப்பு இருக்காது.

EPFL பல்கலைக்கழகம் மேற்கொண்ட ஆய்வில், நீர் நிரப்பப்பட்ட மிக மிக மெல்லியச் சோதனைக் குழாயின் உள்ளேயுள்ள வாயுக் குமிழ்களின் மீது ஒளிக்கதிர்களை நேரடியாகச் செலுத்தி, சோதனைக் குழாயின் உட்சுவற்றிலிருந்தும் வாயுக் குமிழ்களின் மேற்பரப்பிலிருந்தும் எதிரடிக்கப்படுகின்ற ஒளிக்கதிர்களை பகுப்பாய்வு செய்வதன் மூலம் அவற்றிற்கிடையே உருவாகியுள்ள மென்னீர் படலத்தின் தடிமனைக் கண்டறிந்திருக்கிறார் ஆய்வு மாணவர் வாசிம் தாவூதி.

இந்த மென்னீர் படலத்தின் தடிமன் வெப்பத்தினால் பாதிக்கப்படுகிறது என்பதனையும் அவர் கண்டறிந்துள்ளார். அதாவது, மென்னீர் படலத்தின் மீது வெப்பத்தை செலுத்தும்போது, அதன் வடிவம் மாறுவதையும், மீண்டும் வெப்பத்தை நீக்கும்போது அதன் பழைய வடிவத்திற்கு திரும்புவதையும் தாவூதி உறுதிச் செய்திருக்கிறார்.

”மென் படலம் குறித்த தாவூதியின் இப்புதியக் கண்டுபிடிப்பு, அண்மைக் காலங்களில் மென்படலத் தொழில்நுட்பத்தில் கைக்கொள்ளப்பட்ட 'சுழி தடிமன்' (zero thickness) என்ற கோட்பாட்டை தவறு என மெய்ப்பித்துக் காட்டியுள்ளது” என ஆய்வகத் தலைவர் யோவான் காலின்சகி குறிப்பிடுகிறார்.

வாயுக் குமிழ்கள் உண்மையில் மேல்நோக்கி நகரவே செய்கின்றன. ஆனால் மிக மிக மெதுவாக அவை நகர்கின்றன. அவ்வாறு நகர்வதை வெற்றுக் கண்களாலேயே பார்க்க முடியும் என்பதனைத்தான் அவரது ஆய்வு முடிவுகள் காட்டுகின்றன.

”வாயுக்குமிழிற்கும் சோதனைக் குழாயின் உட்சுவற்றிற்கும் இடையே உருவாகியிருக்கும் மென்னீர் படலத்தின் தடிமன் மிக மிக மெல்லியதாக, நானோமீட்டர் அளவுகளில் இருப்பதனால், அது வாயுக் குமிழ்களை மேல்நோக்கி நகர்வதை சற்று வலிமையோடு தடுக்கின்றது; ஏனெனில் நானோமீட்டர் அளவுகளில் உள்ள பொருட்கள் மிக வலிமையானவை என்பதை நாம் நன்கறிவோம்” என காலின்சகி கருதுகிறார்.

இப்புதிய கண்டுபிடிப்பு, அறிவியலின் அடிப்படை ஆய்வுகள் தொடர்பானது என்றபொழுதும், அதன் முடிவுகளை நானோ மீட்டர் அளவுகளில் உள்ள பாய்மப் பொருட்களை ஆய்வு செய்யும் பாய்ம இயங்கியல் (fluid mechanics) ஆய்வுகளுக்கு பெரிதும் பயன்படும். குறிப்பாக, நானோ அளவு கொண்ட உயிரியல் அமைப்புகளை ஆய்வதற்கு இம்முடிவுகள் பெரிதும் உதவக் கூடும்.

வாசிம் தாவூதி, பல்கலைக்கழகத்தில் தனது இளநிலை பொறியியல் பட்டப்படிப்பை பயிலும் சமயத்தில், பல்கலைகழகத்தின் மென்னிடையீட்டு பொறியியல் - இயங்கியல் ஆய்வகத்தில் (EMSI) கோடைக் கால ஆய்வு உதவியாளாராகத்தான் சேர்ந்தார். ஆனால் ஆய்வில் அவருக்கிருந்த தனி விருப்பார்வத்தினால் தான் அவரது ஆய்வு, குறுகிய காலத்தில் பல்வேறு தொடர் முன்னேற்றங்களை கண்டிருக்கிறது.

"அவர் ஆர்வத்தின் அடிப்படையிலேயே இந்த ஆய்வில் பங்கேற்றார்; ஆனால் அவரது ஆய்வுப் பணி ஒரு நூற்றாண்டு கால அறிவியல் புதிரை விடுவிக்கும் அளவிற்கு, அவரது ஆய்வினை அறிவியல் இதழ்களில் வெளியாகும் அளவிற்கு செய்து முடித்திருக்கிறார்" என்று கூறுகிறார் காலின்சகி.

தனது ஆய்வு குறித்து தாவூதி கூறும்போது, “எனது இளம்பருவக் கல்வியிலேயே இத்தகைய ஆய்வினை மேற்கொண்டதை எண்ணி நான் மகிழ்கிறேன். இம்முறையைக் கையாண்டு, ஆய்வு முடிவுகளை கண்டறிவது கடினமான செயல்தான் என்ற பொழுதும், இது வழக்கமான கல்விச் செயல்பாடுகளிலிருந்து முற்றிலும் மாறுபட்ட, சிந்திப்பதற்கும் கற்றுக் கொள்வதற்கும் புதிய வாய்ப்புகளைத் தருகின்ற ஒரு வழியாகும்” என்றார்.

"இந்த ஆய்வைத் தொடங்குகின்ற சமயத்தில், இந்த அறிவியல் புதிருக்கு ஒரு தீர்வு இருக்கும் என்று கூட நாங்கள் நம்பவில்லை" என்று வேடிக்கையாகப் பேசும் தாவூதி, சுவிட்சர்லாந்தின் சூரிச் (Zurich) தொழில்நுட்ப பல்கலைக் கழகத்தில் தனது முதுநிலை பட்டப்படிப்பை முடித்திருக்கிறார்.

இதே பல்கல்கலைக் கழகத்தில் தான் (Swiss Federal Institute of Technology - ETH Zürich) உலகப் புகழ் பெற்ற இயற்பியல் மேதையான ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீனும் 1896 – 1900 ஆண்டுகளில், கணிதம் மற்றும் இயற்கை அறிவியல் துறையில் (mathematics and natural science) தனது பட்டப் படிப்பை பயின்றார் என்பது குறிப்பிடத் தக்கது.

- ப.பிரபாகரன்

விவரங்கள்

பவித்ரா பாலகணேஷ்

பிரிவு: புவி அறிவியல்

வெளியிடப்பட்டது: 11 நவம்பர் 2019

• அறிவியல்

நமது பேச்சு வழக்கில் ஒரு சிலரை நாம் நன்றாக கதை அளக்கிறான் என்று சொல்வதுண்டு. ஆற்றில் போட்டாலும் அளந்து போடு என்றும் கூட ஒரு பழமொழி உண்டு. அளவை என்பது நம் அன்றாட வாழ்வில் முக்கியமான அறிவியல் சொல் ஆகும்.

அளவுகள், அளக்கும் முறைகள், அளவீட்டுக் கோட்பாடுகள் போன்ற அளவையுடன் தொடர்புடைய விஷயங்களை அளவீட்டு அறிவியல் அதாவது அளவீட்டியல் என்கிறோம்.

வணிகம், அறிவியல், தொழில்நுட்பம் ஆகியவற்றில் அளவீட்டியல் முக்கிய பங்காற்றுகிறது.

ஒரு கிராம் தங்கம் துவங்கி, இத்தனை மில்லிகிராம் அளவுள்ள மாத்திரை, எத்தனை கிலோ மீட்டர் நீளம் என பல கேள்விகளை எழுப்பி ஒரு டன் நிலக்கரி வரையில் அதன் அளவின் துல்லியத் தன்மையை தீர்மானிப்பதில் அளவீட்டியல் முக்கியப் பங்காற்றுகிறது.

எடை மற்றும் அளவுகளுக்கான பொது மாநாடு ஆனது உலகளாவிய அளவில் எடை மற்றும் நீளம், காலம், வெப்பநிலை போன்றவற்றின் அளவுகளுக்கான முடிவுகளை எடுக்கும் முதன்மை அதிகாரம் பெற்ற இடமாக உள்ளது.

இந்த மாநாட்டு அமைப்பானது 1875 -ல் துவங்கப்பட்டது. அளவீட்டு அறிவியல் மற்றும் அளவீட்டின் தரம் தொடர்பாக உலக நாடுகள் ஒருங்கிணைந்து செயல் புரிதல் இம்மாநாட்டு அமைப்பின் நோக்கம் ஆகும். மே -20 1875 ஆம் ஆண்டில் மீட்டர் அலகினைப் பயன்படுத்துதல் தொடர்பான உலகளாவிய நாடுகளுக்கிடையிலான ஒப்பந்தம் 17 நாடுகளுக்கிடையே ஏற்பட்டது.

தற்போது 2019-ல் இந்தியா உட்பட 60 நாடுகளும் இம்மாநாட்டு அமைப்பில் உள்ளன. 2018 ஆம் ஆண்டில் நவம்பர் 13 முதல் 16 வரை பிரான்ஸ் நாட்டின் வெர்செய்ல்ஸ் நகரத்தில் நடைபெற்ற 26-வது எடை மற்றும் அளவுகளுக்கான பொது மாநாட்டின்போது, எடை மற்றும் அளவுகள் தொடர்பாக முடிவு செய்யப்பட்ட அறிவியல் ரீதியிலான வரையறைகள் 2019 -ல் மே மாதம் 20 ஆம் நாள் முதல் நடைமுறைக்கு கொண்டு வரப்பட்டுள்ளது. மே -20 ஆம் நாள் உலக அளவில் அளவீட்டு அறிவியல் தினமாக நடைமுறையில் உள்ளது.

இம்மாநாட்டில் 130 வருட பழைமையான கிலோகிராம் அலகிற்கு உலகத் தர வரையறை அளிக்கும் பொருட்டு, அடிப்படை இயற்பியல் மாறிலியான 'பிளாங்க் மாறிலியின்படி' எடையின் அலகு மாற்றி வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது.

இந்தியாவில் ஜூலை 1, 2017 ஆம் ஆண்டில் நடைமுறைக்கு கொண்டு வரப்பட்ட சரக்கு மற்றும் சேவை வரி இந்தியா முழுமைக்கும் பயன் தரும் என்று முதலில் விளம்பரப்படுத்தப்பட்டது. ஆனால், தவறான வரிவிதிப்பு முறைகளால் இந்தியா முழுமைக்கும் தொழில் வளர்ச்சியில் பாதிப்பு ஏற்பட்டு உழைக்கும் மக்கள் பாதிக்கப்பட்டனர். இத்தகைய அரசின் நடவடிக்கை போல் அல்லாமல், அலகுகளின் வரையறை மாற்றம் அறிவியல் பூர்வமானது என்பதால், உலகம் முழுமைக்கும் மக்களுக்கு பயன் தரக்கூடிய ஒன்றாக அமைந்துள்ளது.

2018 -ல் நடைபெற்ற மாநாட்டில், இந்தியாவிலிருந்து மத்திய நுகர்வோர் துறை அலுவலர், தேசிய பௌதிக ஆய்வுக்கூட இயக்குநர் ஆகியோர் கலந்து கொண்டனர்.

7 அடிப்படை அலகுகளான நீளத்தை அளக்கப் பயன்படும் மீட்டர், நேரத்தை அளக்கப் பயன்படும் வினாடி, கிலோகிராம், மின்னோட்டத்தை அளவைக் குறிக்கும் ஆம்பியர், வெப்பநிலையின் அளவைக் குறிக்கும் கெல்வின், வேதிப்பொருளின் அளவைக் குறிக்கும் மோல் மற்றும் ஒளிச்செறிவின் அளவைக் குறிக்கும் கேண்டிலா ஆகியவற்றை இயற்கையில் உள்ள அடிப்படை மாறிலிகளைக் கொண்டு வரையறுத்தல் இம்மாநாட்டின் முக்கிய நோக்கம்.

கிலோகிராமின் வரையறை ஒரு உருவ மாதிரி நிறையின் அலகு என்பதிலிருந்து, பிளாங்க் மாறிலி எனப்படும் இயற்கை பௌதிக மாறிலியின்படி, இம்மாநாட்டில் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த வரையறை 1889 ஆம் ஆண்டிற்குப் பின்னர் 130 வருடம் கழித்து 2019 -ல் தற்போதுதான் மாற்றியமைக்கப்பட்டுள்ளது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது.

நாம் ஒரு இடத்தில் பயன்படுத்தும் அளவீட்டு முறையை உலகெங்கும் பயன்படுத்தும் பொருளின் அளவில் குழப்பம் தீர்க்கப்படுகிறது. இத்தகைய முறையில் அந்த அளவீட்டு முறையின் துல்லியத் தன்மையை மேம்படுத்துவது பொதுமக்கள் உட்பட அனைவருக்கும் பயன் தரும் ஒன்றாக அமைகின்றது.

வரையறைகளின் மாற்றமானது ஒருமித்த உலகளாவிய பயன்பாட்டு அமைப்புகளான உலகளாவிய வர்த்தகம், உயர் தொழில்நுட்ப தயாரிப்புகள், மனித உடல்நலம் மற்றும் பாதுகாப்பு, சுற்றுச்சூழல் பாதுகாப்பு, உலகளாவிய வானிலை ஆய்வுகளுக்கும், அதற்கு உறுதுணையாக உள்ள அடிப்படை அறிவியலுக்கும் ஆதாரமாக உள்ளது. மாற்றியமைக்கப்பட்ட அளவுகளின் அலகுகளின் வரையறை நடைமுறை நம்பகத் தன்மை உடையதாக உள்ளது.

இம்மாநாட்டுக்கு முன்புவரை எடையின் அலகான கிலோகிராம் ஆனது உலகளாவிய உருவ மாதிரியின் அடிப்படையில் வரையறுக்கப்பட்டிருந்தது. இவ்வுருவ மாதிரி 90 சதவீதம் பிளாட்டினம் மற்றும் 10 சதவீதம் இரிடியத்தால் ஆனது. 39 மில்லிமீட்டர் விட்டம், 39 மில்லிமீட்டர் உயரம் கொண்ட உருளை வடிவம் உடையது.

துல்லியமான அளவீடுகள் உலகத் தரத்திலான தயாரிப்புகள் மற்றும் வணிகத்தில் உள்ள தொழில்நுட்ப ரீதியிலான தடைகளை நீக்கவும் நம் நாட்டிற்குப் பயன்படுகின்றன.

கிலோகிராமின் வரையறை பிளாங்க் மாறிலியின் மூலம் மறுவரையறை செய்யப்பட்டுள்ளதால், எடைகளின் துல்லியத் தன்மை உலகெங்கும் சீராக அமையும்.

அளவீடுகள் நம் தினசரி வாழ்க்கையில் பல்வேறு தாக்கங்களை ஏற்படுத்தும் தன்மையது. ஆம், நமது மருத்துவ பராமரிப்பானது வேதிப்பொருள்கள் கலந்துள்ள மருந்துகளின் அளவை சார்ந்தும், எக்ஸ்ரே எடுக்கும்போது அக்கதிர்களின் அளவைச் சார்ந்தும் உள்ளது.

செயற்கைக்கோள் வழித்தட அமைப்பு வழிகாட்டி நேரத்தின் அலகான வினாடியைச் சார்ந்தும் உள்ளது. இதுபோன்ற தருணங்களில் நாம் உலகளாவிய அளவீட்டு முறையின் பலனை அனுபவிக்கிறோம்.

ஒரு கார் மணிக்கு இத்தனை கிலோமீட்டர் வேகத்தில் செல்கிறது என்பதில் மீட்டர் X வினாடி அலகின் துல்லியத்தன்மை முக்கியப் பங்காற்றுகிறது.

மே - 20ந்தேதி முதல் உலக நாடுகளில் நடைமுறைக்கு கொண்டு வரப்பட்டுள்ள கிலோகிராம் என்ற அலகின் வரையறை மாற்றத்தால், ஏற்பட்டுள்ள மாறுதல்களையும் அளவீட்டின் துல்லியத் தன்மையையும் நம்மால் நடைமுறையில் உணர முடியாமல் போகலாம். காராணம் வரையறை மாற்றத்திற்கு முன்பும், பின்பும் ஒரு கிலோ என்பது ஒரு கிலோவாகத்தான் இருக்கும், இருக்கின்றது. அதில் எந்த மாற்றமும் இல்லை. ஆனால் உலகளாவிய எடை அளவீட்டு முறையில் அதன் துல்லியத் தன்மை பன்மடங்கு மேம்பட்டதாய் மாறியுள்ளது.

1 டன் எடையில் உள்ள துல்லியம் 1 கிராம் தங்கம் வாங்கும்போது அதன் எடையிலும் இருப்பதே மக்களுக்கு அறிவியலும், அளவீட்டியலும் தரும் பயனாகும் என்பதே இந்த வரையறை மாற்றத்தின் நோக்கமாகும்.

- பவித்ரா பாலகணேஷ், மாதவன்குறிச்சி -628206.