எதிர்வரும் நாளில் ’கிலோகிராம்’ என்பதற்கான அறிவியல் வரையறை மாறுகின்றது. இந்த அறிவிப்பின் உண்மையான பொருள் என்ன?
கிலோகிராம் என்ற அலகிற்கான அறிவியல் வரையறை உருவாக்கப்பட்டு இவ்வாண்டோடு 130 ஆண்டுகள் முடிவடைந்த நிலையில், அந்த வரையறைக்கு தற்போது ஓய்வு அளிக்கப்பட்டுள்ளது. அளவியலில் இதுநாள் வரையிலும் கிலோகிராம் என்ற அலகிற்கு நாம் உருவாக்கி வைத்திருந்த எந்தவொரு வரையறையைக் காட்டிலும் மிகத் துல்லியமான ஒரு வரையறையாக, 20 மே 2019 முதல் நடைமுறைக்கு வரும் இந்தப்புதிய வரையறை இருக்கப்போகிறது. இருப்பினும் இது முடிவல்ல.
அமெரிக்க ஐக்கிய நாட்டு, இண்டியானா மாகாணத்தின் வேர்சைல்ஸ் நகரில் கடந்த ஆண்டு இறுதியில் நடைபெற்ற நிறை மற்றும் அளவீடுகள் மாநாட்டில், (Conference on Weights and Measures) பழைய கிலோகிராமிற்கான வரையறையை மாற்றுவது என ஒருமனதாக முடிவு எடுக்கப்பட்டது.
(பழைய கிலோகிராம் இறந்ததே..! புதிய கிலோகிராம் வாழ்கவே..!! என்பது அம்மாநாட்டின் கோசம்).
அம்மாநாட்டில் எடுக்கப்பட்ட முடிவு தற்போது அதிகாரப்பூர்வமாக அறிவிக்கப்படுகிறது. அறிவியல் வழிப்பட்ட அளவிடும் முறையான அளவீட்டியலைப் பற்றி, நம் காலத்திலும் கூட பெரும்பாலான மக்கள் சிந்திப்பதில்லை.
ஆனால், இது பெரும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்த ஒன்றாகும். இது உலகை அளந்து அறிவதற்கான ஒரு அறிவியல் அமைப்புமுறை என்பது மட்டுமல்ல. அறிவியல் அறிஞர்கள் இந்த அளவீட்டு முறைமைகளைபயன்படுத்தி தான் தங்களுடைய உற்றுநோக்கல் ஆய்வுகளை மேற்கொள்கிறார்கள்.
அண்டத்தை பற்றி இன்று நாம் அறிந்துவைத்துள்ள, அறிவியல் விதிகளுக்கு உவப்ப, அளவீடுகளும் மிகத் துல்லியமாகவும் அதே சமயத்தில் காலத்திற்கு காலம் இடத்திற்கு இடம் மாற்றத்திற்கும் உட்படாத மாறிலியாகவும் இருக்க வேண்டியது மிக அவசியம்.
ஆனால், இன்று நாம் பயன்படுத்திக் கொண்டிருக்கும் பன்னாட்டு அலகீட்டு முறைமையில் (International System of Units) உள்ள ஏழு அலகுகளில், மின்சாரத்தை அளவிடுவதற்கான ஆம்பியர், வெப்பநிலையை அளவிடுவதற்கான கெல்வின், ஒரு பருப்பொருளில் பொதிந்துள்ள நிறையினை அளவிடுவதற்கான மோல் மற்றும் கிலோகிராம் ஆகிய நான்கு அலகுகள் இயற்பியல் மாறிலியின் அடிப்படையில் வரையறுக்கப்படவில்லை.
பன்னாட்டு நிறை மற்றும் அளவீட்டு அமைப்பின் ஓய்வு பெற்ற இயக்குனர் (International Bureau of Weights and Measures (BIPM)) தெர்ரி குயின் (Terry Quinn) இது குறித்து விளக்கிய போது “ அளவீட்டியலில் பயன்படுத்தப்படும் அலகுகள் இயற்பியல் மாறிலிகளின் அடிப்படையில் அமைய வேண்டும். அவ்வாறு அமைக்கப்படுவதன் நோக்கம், கால-வெளி மாற்றத்திற்கு உட்படாமல், எக்காலத்திலும் நீடித்த நிலையான வரையறையாக இருக்க வேண்டும் என்பதே. அவ்வாறு வரையறுக்கப்படுபவை, உலகம் முழுவதிலும் உள்ள அறிவியல் அறிஞர்களால் எளிமையாக கையாளப்படும் வகையிலும் இருக்க வேண்டும்” என்றார்.
சான்றாக, ஒளி வெற்றிடத்தில், ஒரு வினாடியின் 1/299792458 நேரத்தில் கடக்கும் தொலைவு ஒரு மீட்டர் என அளவியலில் வரையறுக்கப்படுகிறது. அதைப்போல, ஒரு சீசியம் அணு 9,192,631,770 முறை அலைவுறுவதற்கு எடுத்துக் கொள்ளப்படும் காலம் ஒரு வினாடி என வரையறுக்கப்படுகிறது. அதைப்போல ஒரு கிலோகிராம் என்பதற்கான வரையறையும் வெறும் பேச்சளவிலான வரையறையாக இல்லாமல் ஓர் இயற்பியல் மாறிலி கிலோகிராமாகவே வரையறுக்கப்பட்டிருக்கிறது.
ஒரு கிலோ கிராம் என்பதற்கான இயற்பியல் மூல மாதிரி 1889 ஆம் ஆண்டு உருவாக்கப்பட்டது. அதன்படி, 9:1 என்ற விகிதத்தில், பிளாட்டினம் மற்றும் இரிடியத்தால் உருவாக்கப்பட்ட சிறப்பு உலோக உருளையின் நிறையே ஒரு கிலோகிராம் என வரையறுக்கப்பட்டது. இந்தச் சிறப்பு உலோக உருளை அனைத்துலக நிறை மற்றும் அளவீட்டியல் நிறுவனங்களின் (BIPM headquarters) தலைமையிடங்களில் வைக்கப்பட்டுள்ளது.
பன்னாட்டு படித்தர அலகீட்டு முறைமையில் (SI units), ஓர் பருப்பொருளை அடைப்படையாக வைத்து வரையறுக்கப்பட்ட அலகான இதுதான், கிலோகிராமிற்கான ஒரே அடிப்படை அலகாகும். தேசிய தர அளவீட்டிற்காக உலகின் பல்வேறு பகுதிகளில் வைக்கப்பட்டுள்ள இந்த பன்னாட்டு நிறை மாதிரிக் குடுவையின் பிரதிகளை (உலகம் முழுவதும் 6 அதிகாரப்பூர்வ பிரதிகள் உள்ளதாக, BIPM குறிப்பிடுகிறது) பிரான்சில் உள்ள பிளாட்டினம்-இரிடியம் நிறைமாதிரிக் குடுவையின் நிறையோடு (mass) அவ்வப்போது ஒப்பிட்டு ஆய்வுச் செய்யப்படும்.
அவ்வாறு ஆய்வு செய்தபோது, வியப்பிற்குரிய சில செய்திகள் கிடைத்தன. வெவ்வேறு இடங்கள்லிருந்து கொண்டு வரப்பட்ட பிளாட்டினம்-இரிடியம் நிறைமாதிரியின் பிரதிகளின் நிறையினை அளவிட்டபோத, அவற்றின் நிறை, பிரான்சில் உள்ள அந்த உண்மையான பன்னாட்டு படித்தர நிறைமாதிரி உருளையின் (International Prototype of the Kilogram -IPK) நிறையிலிருந்து வேறுப்பட்டிருந்ததை அறிவியலாளர்கள் கண்டறிந்தனர். வெவ்வேறி இடங்களில் இருந்த பன்னாட்டு படித்தர நிறைமாதிரி உருளைகள் அதன் உண்மையான நிறையை இழந்திருக்கிறதா அல்லது பாரிசில் வைக்கப்பட்டுள்ள உண்மையான பிளாட்டினம்-இரிடியம் நிறை மாதிரி உருளையின் (IPK) நிறை அதிகரித்திருக்கிறதா என்பது தெளிவாகத் தெரியவில்லை. உருளைகளுக்கு இடையேயான நிறை வேறுபாடு அளவிடுவதற்கரிய மீச்சிறு மைக்ரோகிராம் அளவில் இருந்தாலும் கூட, அறிவியல் அதை ஒப்புக்கொள்ளாது. அறிவியலின் துல்லியத்தன்மைக்கு அது ஏற்புடையதல்ல.
(NIST (National Institute of Standards and Technology)-யில் வைக்கப்பட்டுள்ள ஒரு IPK. இது இரண்டு மணி சாடி அமைப்பில் உள்ளது)
ஆகையினால், கடந்த சில ஆண்டுகளாகவே அளவீட்டியல் அறிவியல் அறிஞர்களிடையே நிறையை அளவிடுவதற்கு ஒரு புதிய துல்லியமான படித்தர அலகு தேவை என்று பேச்சு எழுந்தது. இறுதியாக, பிளாங்க் மாறிலியின் (Planck constant) அடிப்படையில் நிறையின் அலகினை மறு வரையறை செய்வது என முடிவெடுக்கப்பட்டது. பிளாங்க் மாறிலி என்பது, ஒரு ஃபோட்டானின் ஆற்றலுக்கும் அதிர்வெண்ணிற்கும் இடையேயுள்ள தகவு என வரையறுக்கப்படுகிறது. இதன் மீத்துல்லியமான மதிப்பு கடந்த ஆண்டில் கண்டறியப்பட்டது.
குயின் இதுகுறித்து விளக்கும்போது, “ஒளியின் வேகத்திற்கும் சீசியம் அணு வெளியிடும் ஒத்ததிர்வெண்ணிற்கும் இடையே உள்ள தொடர்பை விளக்கும் இயற்பியல் மாறிலியான பிளாங்க் மாறிலியின் அடிப்படையில், ஒரு கிலோகிராமை நம்மால் இப்பொழுது வரையறுக்க முடியும்” என்றார். பிளாங்கி மாறிலியின் அலகு kgm2s-1என்பதனால், ஒளியின் வேகத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டு மீட்டரையும், சீசியம் அணுவை அடிப்படையாகக் கொண்டு இயங்கும் அணுக்கடிகாரத்தின் அடிப்படையிலான விநாடியையும் நாம் முதலில் வரையறுத்துக்கொண்டு பிறகு கிலோகிராமை வரையறுக்கிறோம் என்று மேலும் அவர் விளக்கிக் கூறினார்.
எனவே, புதிய வரையறையின்படி ஒரு கிலோகிராம் என்பது, 6.626 069… × 10–34 என்ற பிளாங்க் மாறிலியின் துல்லிய மதிப்பினை பன்னாட்டு படித்தர அலகீட்டில் குறிப்பிடும்போது, (SI unit) கிடைக்கும் s–1m2kg என்பதாகும். இது J s-என்ற ஆற்றல் அலகிற்கு சமமானது.
கிலோகிராம் அளவீட்டியலில் செய்யப்பட்டிருக்கும் இந்தப்புதிய வரையறையினால் பொதுமக்கள் நடைமுறையில் எந்த மாற்றத்தையும் உணரமாட்டார்கள். அதாவது, இந்தப்புதிய வரையறைக்கும் முன்பும் பின்பும் ஒரு கிலோகிராம் ஆப்பிளின் எடை ஒரு கிலோகிராமகத்தான் இருக்கப்போகிறது. ஆனால் அளவீட்டியலில், குறிப்பாக அறிவியல் அறிஞர்களிடையே இது பெரிய மாற்றத்தை விளைவிக்கும். ஏனெனில், அடிப்படை படித்தர அலகுகளில் ஏற்படும் மாற்றம், அதனைச்சார்ந்து இயங்கும் வேறு பல அலகுகளிலும் மாற்றத்தை தோற்றுவிக்கும் என்பது குறிப்பிடத்தக்கது.
நிறை அலகிற்கான இந்தப்புதிய துல்லியமான வரையறையை அடிப்படையாகக் கொண்டு, ஆம்பியர், மோல் போன்ற சார்பு அலகுகளும் இன்னும் துல்லியமாக வரையறுக்கப்படும். கிலோகிராமிற்கு கொடுக்கப்பட்டிருக்கும் இந்தப்புதிய வரையறையின் விளைவினால், அறிவியல் அலகுகளை கற்பிப்பதில் நல்லபுரிதலும் நேர்த்தியும் மேலும் அதிகரிக்கும் என அறிவியல் அறிஞர்கள் நம்புவதாக குயின்ஸ் தெரிவித்தார்.
அளவீடுகளின் துல்லியத் தன்மையை உச்சபட்ச அளவில் செம்மைப்படுத்துவதற்குரிய வழிகளை இது திறந்து விட்டிருக்கிறது. அறிவியலில் பயன்படுத்தப்படும் மீச்சிறு மற்றும் மீப்பெரு அளவுகளை மிகத்துல்லியமாக அளப்பதற்கும் அதன்மூலம் அறிவியலில் துல்லியத் தன்மையை மேலும் செம்மைப்படுத்துவதற்கு ஏற்ற வகையில் இது அமையும்” என்கிறார், குயின்.
அளவீட்டியலின் பழைய சகாப்தம் முடிந்து போவதற்கும், ஒரு புதிய சகாப்தம் தொடங்குவதற்கும் இது வழிவகுத்திருக்கின்றது.
புறச்சூழலினால் பெரிதும் பாதிப்படையா வண்ணம், பாதுகாக்கப்பட்ட கவிகை கட்டுமானத்தினால் செய்யப்பட்ட இரண்டு மணிச்சாடிகளில் வைத்து ஒரு சிறிய உலோகத்துண்டினை (பிளாட்டினம்-இரிடியம் உலோகத்துண்டு) பல ஆண்டுகளாக ஒரே மாதிரியான கட்டுச்சூழலில் வைத்து பேணுப்பட வேண்டியது, பன்னாட்டு படித்தர நிறைமாதிரிக்கு (IPK) மிக அவசியமான நிபந்தனை. நிறைமாதிரியின் இத்தகைய உயர் துல்லியத்தை நாம் மெச்சுகின்றோம். ஆனால் அறிவியல் அறிஞர்கள் எப்பொழுதும் அறிவியல் அறிஞர்களாகவே செயல்படுகின்றனர்.
”எதிர்வரும் அடுத்த பத்தாண்டுகளில் படித்தர நிறைமாதிரிக் குடுவையின் நிறை எவ்வளவு குறைந்திருக்கிறது என்பதும் ஆய்வு செய்யப்படவுள்ளது” என்று குயின் தெரிவிக்கிறார். இக்கருத்து, தற்பொழுது புதிதாக கொடுக்கப்பட்டிருக்கும் நிறை வரையறைக்கு சற்று சவாலனதாக இருக்கலாம்.
ஆய்வுக்கு உட்படுத்தப்படும் இக்காலகட்டத்தில், நிறை மாதிரிக் குடுவை தனது நிறையை உண்மையிலேயே இழக்கிறது என்பது கண்டறியப்படால், பின்பு நாம் அதை உறுதிப்படுத்தி விடலாம். பழமைக்கும் புதுமைக்குமான சற்றே சிக்காலான இச்சூழலில், கிலோகிராமின் புதிய வரையறை எல்லோராலும் எளிதாகப் புரிந்து கொள்ளப்படும் என்ற குயின் கூறுவது குறிப்பிடத்தக்கது.
குழந்தைகள் விளையாடும் லீகோ (Lego) கட்டுமான அடிக்கூறுகளைக்கொண்டே, பிளாங்க் மாறிலியை கணக்கிடும் ஒரு எளிய தராசினை குயின் வடிவமைத்திருக்கிறார். அத்தராசு பிளாங்க் மாறிலியை 5 விழுக்காட்டிற்கு துல்லியமாக அளக்கக் கூடியதாம். பள்ளிக்குழந்தைகள் அத்தராசினை வைத்து குதூகலமான விளையாட்டில் திளைப்பார்கள் என அவர் நம்பிக்கை தெரிவித்திருக்கிறார். கிலோகிராமிற்கான இந்தப் புதிய வரையறை உலக அளவீட்டியல் தினமான 20 மே 2019 முதல் நடைமுறைக்கு வருகின்றது.
(Sciencealert இணையத்தளத்தில் வெளியான கட்டுரையின் தமிழ் மொழிபெயர்ப்பு.
தமிழில்: ப.பிரபாகரன்
RSS feed for comments to this post