ஹைசன்பர்க் விதி, பகுதி-3. குவாண்டம் இயற்பியல்

ஹைசன்பர்க் விதி பற்றி சில படங்கள் மூலம் பார்க்கலாம். ஒரு பொருள் அல்லது துகள் நகர்ந்து கொண்டு இருக்கிறது என்று வைத்துக் கொள்வோம். இப்போது கேள்வி என்னவென்றால், ஏதாவது ஒரு குறிப்பிட்ட நேரத்தில், அது ஓரிடத்தில் இருந்து எவ்வளவு தூரத்தில் இருக்கிறது, எவ்வளவு வேகத்தில் செல்கிறது என்று சொல்ல வேண்டும். கேள்வியை கொஞ்சம் மாற்றி, அதன் இடம் என்ன, உந்தம் என்ன என்று சொல்ல வேண்டும். எடுத்துக்காட்டாக, ‘இந்த அணு, சரியாக இன்று காலை 8.00 மணி 21 நிமிடம், 15 விநாடிகளில் எங்கே இருக்கிறது, எவ்வளவு உந்தத்துடன் செல்கிறது என்று சொல்ல வேண்டும். எங்கே இருக்கிறது என்பதை, வேறு ஏதாவது ஒரு ரெபரன்ஸ் அணுவில் இருந்து எவ்வளவு தொலைவில் இருக்கிறது என்று சொன்னால் போதும், அந்த அணுவைப் பொருத்து அதன் திசை வேகத்தை சொன்னால் போதும். அதன் நிறை மாறாதது என்று வைத்துக் கொள்வோம்” என்று கேட்கலாம்.

நமது சாதாரண இயற்பியல் (classical physics)படி, அந்த அணு, ரெபரன்ஸ் அணுவிற்கு அருகில், வேகமாக செல்கிறது என்று வைத்துக் கொள்வோம். அப்போது, அதை ‘இடம்-உந்தம் வரைபடத்தில்' காட்டினால் அது கீழே இருக்கும் படத்தில் முதல் புள்ளி போல இருக்கும். அதன் இடத்தையும், உந்தத்தையும் சரியாக சொல்லலாம்.


அதுவே சற்று தொலைவில் இருக்கிறது, மெதுவாக செல்கிறது என்றால், இரண்டாவது புள்ளி போல இருக்கும். இப்படி அந்த அணுவின் இடத்தையும் உந்தத்தையும் வைத்து ‘இடம்-உந்தம்' வரைபடத்தில், எந்த ஒரு குறிப்பிட்ட நேரத்திலும் அந்த அணுவை புள்ளிகளை வைத்து காட்டி விடலாம். இந்த வரை படத்தில் நெகடிவ் எண்களும் இருக்கலாம். சுலபமாக இருப்பதற்காக நான் இப்படி காட்டி இருக்கிறேன்.

ஆனால், குவாண்டம் இயற்பியல் படி, ஹைசன்பர்க் சொல்வது படி, 'இடம்-உந்தம்' படத்தில் அந்த அணுவைக் காட்டப்போனால், அது ஒரு செவ்வகமாகத்தான் இருக்கும். ஒரு புள்ளியாக இருக்க முடியாது. அந்த செவ்வகத்தின் பரப்பளவு, குறைந்த பட்சம் ‘h'என்ற அளவு இருக்கும். இந்த 'h' என்பது, சுமார் 10^-34 J-s என்ற மிகக் குறைந்த அளவில் இருக்கும்.


h என்பது சிறியதாக இருப்பதால் நாம் சாதாரண வாழ்வில் பார்க்கும்பொழுது இந்த சிறிய செவ்வகம், ஒரு புள்ளி போலத்தான் தெரியும். ஆனால், ஜூம் செய்து பார்த்தால் அது செவ்வகம் என்பது தெரிந்து விடும்.

இந்த செவ்வகத்தின் பரப்பளவு ‘குறைந்த பட்சம்' h ஆகும். அதைவிட அதிகமாக இருக்கலாம். இதுதான் விதி. செவ்வகத்தின் அகலமும் (உயரம்?), நீளமும் குறிப்பிடப் படவில்லை.

இப்போது நாம் இந்த அணுவின் இடத்தை ஓரளவு துல்லியமாக அளக்க விரும்பினால், அதன் ‘இடத்தை' ஓரளவு பிசகுடன் அளக்கிறோம். அதாவது, இந்த செவ்வகத்தின் நீளத்தை மிகவும் கட்டுப்படுத்துவதில்லை. அப்போது, அதன் உந்தத்தையும் அதே நேரத்தில் அளந்தால், அதிலும் ஓரளவு பிசகு வரும்.

• இந்தப் பதிவுகளில், நான் பிசகு, துல்லியமின்மை, நிச்சயமற்ற ஆகிய வார்த்தைகளை uncertainity, inaccuracy என்ற பொருளில் பயன்படுத்துகிறேன். பாடப்புத்தகங்களில் ‘நிலையற்ற' என்ற வார்த்தை கொடுக்கப் பட்டு இருக்கிறது. ஆனால், அது unstable என்ற ஆங்கில வார்த்தைக்குத்தான் சரியான மொழிபெயர்ப்பு என்று நினைக்கிறேன். அதனால், அதை நான் இங்கே பயன்படுத்தவில்லை.

இந்த அணுவின் இடத்தை மிகத் துல்லியமாக அளக்கப் பார்த்தால், இந்த செவ்வகத்தை ‘நெருக்குகிறோம்' (Squeeze). இதனால், ஒரு அல்வாத்துண்டை எடுத்து ஒருப பக்கம் அழுத்தினால், அது இன்னொரு பக்கம் பிதுங்கிக் கொண்டு செல்வது போல, இந்த செவ்வகத்தின் உயரம் அதிகமாகி விடும். அதாவது இதன் உந்தம் துல்லியம் இல்லாமல், தோராயமாக சென்று விடும்.



இந்த concept புரிந்து கொள்வது கடினமே. இதை விளக்குவதும் கடினமாகத்தான் இருக்கிறது. ஏனென்றால் இதை நாம் பொதுவாக வாழ்க்கையில் உணர்வது இல்லை. இதற்கு காரணம் இந்த 'h' என்பது மிகச் சிறியது. நம்மை பொருத்த வரை அது ஏறக்குறைய பூஜ்யம்தான். ஆனால், மிகச் சிறிய தொலைவுகளில் (எ.கா. அணுக்களுக்கு உள்ளே) நடக்கும் நிகழ்ச்சிகளை சாதாரண இயற்பியலால் விளக்க முடியவில்லை. குவாண்டம் இயற்பியல் தான் மிகச் சிறிய தொலைவுகளில் நடக்கும் நிகழ்ச்சிகளை தெளிவாக விளக்குகிறது. சரி மறுபடி கதைக்கு போகலாம்.

இங்கு, ”இடத்தை துல்லியமாக அளத்தல்”(accurate measurement of position) என்பதன் மூலம், ”உந்தத்தில் துல்லியமின்மையை கூட்டுதல்” (increase in uncertainity of momentum) என்ற நிகழ்வை நாம் ஏற்படுத்துகிறோம். ஆனால் அதை வைத்துக் கொண்டு, ‘நாம் அளப்பதால்தான் உந்தம் மாறுகிறது, இல்லாவிட்டால் இந்த அணுவிற்கு உந்தம் துல்லியமாக உண்டு” என்று சொல்லக் கூடாது. நாம் அளந்தாலும் அளக்காவிட்டாலும் அந்த அணுவிற்கு உந்தத்திலும், இடத்திலும் துல்லியமின்மை இருக்கிறது. ஆனால், தனித்தனியாக, ‘இடத்தில் துல்லியமின்மை இவ்வளவு', மற்றும் ‘உந்தத்தில் துல்லியமின்மை இவ்வளவு' என்று ஹைசன்பர்க் விதி சொல்லவில்லை. இரண்டையும் பெருக்கினால் ‘துல்லியமின்மை h ஆகும்' என்று சொல்கிறது.

இதையே இந்த வரைபடத்தில் சொல்ல வேண்டும் என்றால், ‘செவ்வகத்தின் பரப்பளவு குறந்தது h ஆக இருக்க வேண்டும். செவ்வகத்தின் நீளத்தை நீங்கள் நினைத்த அளவு குறைத்துக் கொள்ளலாம், ஆனால் பூஜ்யமாக்க முடியாது. நீளத்தை குறைக்க குறைக்க, உயரம் கூடும். இல்லை, உயரத்தை குறைக்கிறேன் என்றால் சரி, அப்போது நீளம் கூடிவிடும். எப்படி இருந்தாலும் பரப்பளவு h அல்லது அதற்கு மேல் இருக்கும், உங்கள் இஷ்டப்படி நீளத்தையோ அல்லது அகலத்தையோ குறைத்துக் கொள்ளலாம்” என்று சொல்லலாம்.

இயற்கை, செவ்வகத்தின் குறைந்த பட்ச பரப்பளவை நிர்ணயித்து விட்டது. நாம் அளப்பதால் ஒரு புள்ளியானது செவ்வகமாகவில்லை. நாம் அளப்பதால், பிசகு வருவதில்லை.இயற்கையிலேயே இந்த வரைபடத்தில் புள்ளியே கிடையாது. செவ்வகம்தான் உண்டு. அதை புள்ளியாக்க முடியாது. அதன் நீளத்தையோ, உயரத்தையோ மாற்ற மட்டுமே நம்மால் முடியும்.

எனவே, நாம் இடத்தை மிக மிகத் துல்லியமாக அளக்கலாம். (ஆனால், துல்லியமின்மை பூஜ்யம் ஆகாது, அதைத்தவிர எவ்வள்வு சிறிய பாசிடிவ் எண்ணாக வேண்டுமானலும் இருக்கலாம்). ஹைசன்பர்க் விதி அதை தடை செய்யவில்லை. ஆனால், அப்படி அளந்தால், அதில் இழப்பு என்ன என்றால், அந்த அணுவின் உந்தத்தில் மிகப் பெரிய பிசகு வரும்.

அதைப்போலவே, உந்தத்தை துல்லியமாக அளக்க முடியும், மிகச் சிறிய அளவே பிசகு வரும்படி அளக்கலாம். ஆனால், இடத்தில் கோட்டை விட்டு விடுவோம். இரண்டையும், ஒரே சமயத்தில் துல்லியமாக அளக்க முடியாது, ஏனென்றால் இரண்டும் ஒரே சமயத்தில் துல்லியமாகக் கிடையாது என்பதுதான் விதி.

இது குறைந்த பட்ச பிசகுதான். இது தவிர ‘நாம் சரியாக அளக்காதது, வேறு காரணங்கள்' என்று இன்னும் பிசகு அதிகமாகலாம்.

அடுத்து சில பதிவுகளில், அலை இயற்பியல் (wave physics, wave mechanics?) பற்றியும், ஃபூரியெ மாற்றம் (Fourier Transform) பற்றியும், அலை நீளம், அதிர்வெண், தூய அலை, கலப்பு அலைகள் பற்றியும் பார்க்கலாம். அதன் பின்னர் அலைஇயற்பியல் படி எப்படி ஒரு பொருளுக்கு இடமும், உந்தமும் துல்லியமாக இருக்காது என்பதை பார்க்கலாம்.

குவாண்டம் இயற்பியல் - ஷ்ரோடிங்கர் வரலாறு

குவாண்டம் இயற்பியலில் ஒரு முக்கிய சமன்பாடு ஷ்ரோடிங்கர் சமன்பாடு (Schrodinger Equation) ஆகும். இதை எர்வின் ஷ்ரோடிங்கர் என்ற ஆஸ்திரிய விஞ்ஞானி கண்டுபிடித்தார். பெயர் வாயில் நுழையாவிட்டாலும், இந்த சமன்பாடு என்ன சொல்கிறது, இதற்கும், ஹைசன்பர்க் விதி என்ற இன்னொரு குவாண்டம் இயற்பியல் விதிக்கும் என்ன தொடர்பு என்பதை பார்க்கலாம். முதலில், இவரைப் பற்றிய கதை.ஷ்ரோடிங்கர் கதை விக்கியில் இருந்து எடுத்தது.

ஷ்ரோடிங்கர், 1887ல் ஆஸ்திரியாவில் பிறந்தார். சுமார் 34 வயது இருக்கும்பொழுது போலந்து நாட்டு பல்கலைக் கழகத்தில் பேராசிரியர் (Professor) ஆனார். சுமார் 40 வயது இருக்கும்பொழுது, Wave Equation என்று குவாண்டம் இயற்பியலில் சொல்லப்படும் ‘அலை சமன்பாடை' கொடுத்து, அதன் மூலம் ஹைட்ரஜன் அணுவில் இருக்கும் எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றல்மட்டங்களை கண்டு பிடித்தார். இது நாம் பள்ளிகளிலும், இளநிலை கல்லூரிகளிலும் (Under Graduate) இயற்பியலில் இப்பொழுது படிக்கலாம். பின்னர், ஹைசன்பர்க் அவர்களது சமன்பாடுகளுக்கும், தனது முறையில் இருப்பதற்கும் உள்ள தொடர்புகளையும், இரண்டும் கடைசியில் ஒரே விடைதான் தருகிறது என்பதையும் நிரூபித்தார்.

அவருக்கு ஜெர்மனியில் நாஜிக்கள் யூதர்களை குறிவைத்து தாக்குவது பிடிக்கவில்லை. அவர் கிறிஸ்துவ மத நம்பிக்கை கொண்டவர். 1933ல் ஜெர்மனியில் வேலைபார்த்துக் கொண்டு இருந்தவர், அங்கிருந்து வெளியேறினார். தனக்கு நாஜி கொள்கை பிடிக்கவில்லை என்பதையும் வெளிப்படையாகத் தெரிவித்தார். 1938ல் ஜெர்மனி, ஆஸ்திரியா நாட்டை பிடித்தது. நாஜிக்கள் ஷ்ரோடிங்கருக்கு தொந்தரவு கொடுக்கத் தொடங்கினார்கள். அவர் வேறு வழி இல்லாமல், ‘நான் முதலில் நாஜிக்களை எதிர்த்து சொன்னது தவறு” என்று அறிக்கை விட்டார். இதனால் இவருக்கும், இவரது நண்பரான ஐன்ஸ்டைனுக்கும் மனக்கசப்பு வந்தது. பின்னாளில் ஐன்ஸ்டைனிடம் மன்னிப்பு கேட்டு எல்லாம் சரியானது. நமது லோகல் பாலிடிக்சில் இப்போது நடப்பது, ஐரோப்பாவில் அப்போது நடந்திருக்கிறது! இவர் நாஜிக்கு சாதகமாக அறிக்கை விட்ட பின்னாலும், நாஜிக்களுக்கு முழு திருப்தி இல்லை. இவரை வேலையை விட்டு தூக்கிவிட்டார்கள். நாட்டை விட்டு வெளியே செல்லக் கூடாது என்றும் தடை விதித்தார்கள்.

இவர் தனது மனைவியுடன் , அரசாங்கத்தின் கண்ணில் மண்ணைத் தூவி, இத்தாலி வழியாக இங்கிலாந்திற்கு தப்பி சென்றார். இதற்கு முன்பே இங்கிலாந்திற்கும், அமெரிக்காவிற்கும் லெக்சர் (சொற்பொழிவு) கொடுக்க சென்றிருக்கிறார். அப்போதே இரண்டு இடங்களிலும் அவருக்கு அமோக வரவேற்பு. இங்கிலாந்தில் ஆக்ஸ்போர்டிலும், அமெரிக்காவில் பிரின்ஸ்டனிலும் அவருக்கு வேலை கொடுத்தார்கள். ஆனால் அப்போது அவர் அதை எடுத்துக் கொள்ளவில்லை. ஏனென்றால் அவருக்கு ஒரு மனைவியும், ஒரு காதலியும் இருந்தார்கள். இரண்டு பெண்களுடனும் ஒரே வீட்டில் இருந்து வந்தார்! இது ஆஸ்திரியாவில் பெரிய பிரச்சனையாக இருக்கவில்லை, ஆனால் அமெரிக்காவிலோ அல்லது இங்கிலாந்திலோ இது சரிப்படவில்லை. அதனால், நல்ல சம்பளமும் , பெரிய வேலையும் கிடைத்தாலும் முதலில் வாய்ப்பு வந்தபோது இங்கிலாந்திற்கோ அமெரிக்காவிற்கோ போகவில்லை. நாஜி தொல்லை வந்தபோதுதான் வேறு வழி இல்லாமல் இங்கிலாந்து சென்றார்.

இவருக்கு தனிவாழ்க்கையில் பிரச்சனைகள் பல. இவர் மனைவிக்கு தெரிந்தே இவருக்கு பல காதலிகள். அயர்லாந்தில் இவர் கடைசியில் செட்டில் ஆனார். அங்கு வேறு இரு பெண்கள் மூலம் குழந்தைகள் பெற்றது இன்னும் ஒரு பிரச்சனையாக உருவெடுத்தது.

இவர் 1944ல் இயற்பியல் தவிர மற்ற துறைகளிலும் ஆராய்ச்சி செய்திருக்கிறார். “உயிர் என்றால் என்ன?” (What is life?) என்று ஒரு புத்தகம் எழுதினார். அதில், பெரிய மூலக்கூறுகளில் உயிரினங்களின் ரகசியம் பொதிந்து இருக்கலாம் என்று எழுதினார். பின்னாளில், டி.என்.ஏ. என்ற அடிப்படை மூலக்கூறின் வடிவத்தை கண்டு பிடித்த, க்ரிக்ஸ் மற்றும் வாட்சன் என்ற விஞ்ஞானிகள், “ஷ்ரோடிங்கரின் இந்த புத்தகம் எங்களுக்கு ஒரு இன்ஸ்பிரேஷன்” என்று சொல்லி இருக்கிறார்கள்.

இவருக்கு இந்துமத வேதாந்த கொள்கைகளில் ஈடுபாடு உண்டு. தனது ‘உயிர் என்றால் என்ன' என்ற புத்தகத்தின் முடிவில், இந்துக்களின் ‘அத்வைதம்' என்ற கொள்கையின் படி, உயிர்கள் எல்லாமே, ‘அண்டம் எங்கிலும் இருக்கும் ஒரே ஆத்மாவின் வெளிப்பாடுகளாக' இருக்கலாம் என்று எழுதினார்.

கடைசியாக, இரண்டாம் உலகப் போர் முடிந்து எல்லாம் ஓரளவு இயல்பு நிலைக்கு வந்த பின்னர், தன் தாய்நாடான ஆஸ்திரியா திரும்பினார். 1963ம் ஆண்டு, 73 வயதில் இறந்தார்.

அடுத்த பதிவில் இயற்பியலை பார்க்கலாம். ஹைசன்பர்க் தனது முறையில் மேட்ரிக்ஸ் (martix) பயன்படுத்தினார். ஹைசன்பர்க் விதியைப் பற்றி ஏற்கனவே இரண்டு பதிவுகள் பார்த்தோம். ஷ்ரோடிங்கர், தனது முறையில், டிஃபரன்சியல் சமன்பாடு (Differential Equation)என்பதை பயன்படுத்தினார். இதில் ஹைசன்பர்க் முறை கடினமானது. பொதுவாக நாம் நினைப்போம், ”மேட்ரிக்ஸ்தான் சுலபம்” என்று. அதற்கு காரணம் நாம் பள்ளிகளில் பார்த்த மேட்ரிக்ஸ் கேள்விகள் சுலபம், டிபரன்சியல் சமன்பாடு கடினம், அவ்வளவே. மேட்ரிக்சில் கடினமானவற்றை நமக்கு சிலபசில் வைக்கவில்லை! தவிர, ஹைசன்பர்க் முறையில் இயற்பியலுக்கும் கணிதத்திற்கும் ஒவ்வொரு படியிலும் தொடர்பை உணர்வது அல்லது அறிவது கடினம்.

இங்கு இன்னொரு விஷயத்தை நினைவில் வைக்க வேண்டும். நான் ஏதோ ஷ்ரோடிங்கர் சமன்பாடு சுலபம், அதில் இயற்பியலுக்கும் கணித்தத்திற்கும் உள்ள தொடர்பு எளிதில் புரியக்கூடியது என்று சொல்வதாக நினைக்க வேண்டாம். இதுவே கடினம். ஹைசன்பர்க் முறை இன்னமும் கடினம்.

ஹைசன்பர்க் தத்துவம், பகுதி 2. குவாண்டம் இயற்பியல்.

ஹைசன்பர்க் விதிப்படி, எந்தப் பொருளுக்கும் இடமும், உந்தமும் இயற்கையிலேயே துல்லியமாகக் கிடையாது . இதன் பொருள் என்ன? ஒரு எடுத்துக்காட்டு மூலம் பார்க்கலாம்.

ஒரு அறைக்கு உள்ளே ஒரு பூனை இருப்பதாக வைத்துக் கொள்வோம். இந்தப் பூனை எந்த இடத்தில் இருக்கிறது, எவ்வளவு வேகத்தில் நகர்கிறது என்று கண்டுபிடிக்க வேண்டும். ஆனால் அறையில் வெளிச்சம் இல்லை. எனவே நாம் கண்ணால் பார்க்க முடியாது. கைகளை நீட்டிக்கொண்டு, கொஞ்சம் ‘தடவித் தடவி' போனால் பூனையைத் தொடலாம். அப்போது பூனை எந்த இடத்தில் இருக்கிறது என்பதை அறிந்து கொள்ளலாம்.

ஆனால், பூனையைத் தொடும்பொழுது, நமது கை படுவதால், பூனை கொஞ்சம் நகரும். வேகமாகப் பட்டால் வேகமாக நகரும், மெதுவாகப் பட்டால் மெதுவாக நகரும். நமது கையில் தொடும்பொழுது, பூனையின் வேகத்தையும் அளக்க முடியும் என்று வைத்துக் கொள்வோம். நாம் தொடுவது என்ற நிகழ்ச்சியின் மூலம் பூனையின் இடத்தை உணர்கிறோம். அதே நிகழ்வின் மூலம் அதன் வேகத்தையும் உணர்கிறோம். இந்த நிகழ்வின் மூலம் அதன் வேகத்தை மாற்றி விடவும் செய்கிறோம். எந்த ஆராய்ச்சியிலும், ஒரு பொருளை அல்லது நிகழ்வைப் பற்றி ஆராய்வதாலேயே, நாம் அதைப் பார்ப்பதாலேயே, அந்த நிகழ்வு மாறிவிடும். இது observer effect என்று ஆங்கிலத்தில் சொல்லப்படும்.

ஆனால், ஹைசன்பர்க் விதி அப்படிப் பட்டது அல்ல. மேலே சொல்லப்பட்ட எடுத்துக்காட்டில், நாம் மிக மெதுவாகத் தொட்டால், பூனையின் வேகத்தில் மிகக் குறைந்த மாற்றமே வரும். நாம் தொடாவிட்டால், பூனையின் வேகத்தில் மாற்றம் இருக்காது. ஹைசன்பர்க் விதியை விளக்க பெரும்பாலான் புத்தகங்களில் கீழ்க்கண்ட எடுத்துக்காட்டு கொடுக்கப் பட்டு இருக்கும். ஆனால், அது சொல்லும் பொருள் ஆழமானது.

ஒரு எலக்ட்ரானின் இடத்தை அறிய வேண்டும் என்றால், அதன் மேல் ஒளிக்கதிரை செலுத்த வேண்டும். ஒளி என்பதை போட்டான் என்ற துகள் என்றும் சொல்லலாம். ஒளியின் அலை நீளம் (wave length) குறைந்தால், அதன் அதிர்வெண் (frequency) அதிகமாகும்.

• அலை நீளம் குறைந்தால், அது துல்லியமாக இடத்தை சொல்ல முடியும். ( சிலிக்கன் சில்லு தயாரிப்பில், லித்தோ கிராபி என்ற முறையில், சிறிய டிரான்ஸிஸ்டர்களை உருவாக்க, குறைந்த அலைநீளம் கொண்ட ஒளியை பயன்படுத்துகிறார்கள்).


• ஆனால், அலைநீளம் குறைந்தால், அதிர்வெண் அதிகமாகும். அதிர்வெண்ணுடன் சேர்ந்து ஆற்றலும் அதிகமாகும்.
• ஆற்றல் அதிகமானால, அந்த போட்டான் எலெக்ட்ரான் மேல் பட்டு திரும்பும் பொழுது, எலக்ட்ரானின் உந்தம் அதிகமாகும். போட்டான் எந்த திசையில் வேண்டுமானாலும் திரும்பலாம், அதனால் எலக்ட்ரானின் உந்தம் எந்த திசையில் வேண்டுமானாலும் , ரேண்டமாக, மாறும்.
• எனவே ஒரு எலெக்ட்ரானின் இடத்தையும், உந்தத்தையும், ஒரே சமயத்தில் துல்லியமாக அளக்க முடியாது.

இந்த எடுத்துக்காட்டை படித்தால், நாம் அளப்பதால்தான் அதன் உந்தம் மாறுகிறது, இல்லாவிட்டால், எலக்ட்ரானுக்கு இடமும் உந்தமும் குறிப்பிட்ட அளவு துல்லியமாக இருக்கும் என்று நினைக்கலாம். ஆனால், விஞ்ஞானிகள் கருதுவது, நாம் அளந்தாலும், அளக்காவிட்டாலும் , இடம் மற்றும் உந்தம் என்ற பண்புகள் ஒரே சமயத்தில் துல்லியமாகக் கிடையாது என்பதே ஆகும்.

இதைத் தெளிவாகப் புரிந்து கொள்ள அலை இயற்பியல் உதவுகிறது. எந்தப் பொருளையும் அலையாகக் கருதலாம் என்பது டெ-பிராய்(De Brogle) என்ற ஃபிரான்ஸ் விஞ்ஞானியின் கொள்கை. இவரது பெயர் பிரன்சு மொழியில் இருப்பதால், கல்லூரியில் படிக்கும்பொழுது, டீ-பிராக்லி என்று தவறாகப் படித்து வந்தேன்! எல்லா அலைகளுக்கும், துகள் போன்ற பண்புகள் உண்டு, மற்றும் எல்லா துகள்களுக்கும் அலை போன்ற பண்புகள் உண்டு என்பது இவர் கொள்கை. இதை ஆங்கிலத்தில் wave-particle duality என்று சொல்வார்கள்.

ஒரு அலையானது ஒருகுறிப்பிட்ட அலை எண் கொண்டு இருக்கிறது என்று சொன்னால், அது அண்டம் முழுவதும் எல்லா நேரங்களிலும் பரவி இருக்க வேண்டும். அப்போதுதான் அதை தூய அலை (pure wave) என்று சொல்ல முடியும். ஒரு காகிதத்தில் மூன்று செ.மீ. நீளத்திற்கு சைன் - அலை வரைந்தால், அது தூய அலை ஆகாது (இதை படமாக்கி பின்பு பிளாக்கில் ஏற்றுகிறேன்).
ஒரு துகள் அல்லது பொருளின் உந்தம் என்பதை அலை நீளம் என்று சொல்லலாம். அலை எந்த இடத்தில் அதிகமாக (maximum) இருக்கிறதோ அதை, அந்தப் பொருள் இருக்கும் இடம் என்று சொல்லலாம். ஆனால், முழுக்க முழுக்க தூய அலை, அண்டத்தில் பல (முடிவில்லாத, இன்பைனட் ஆன) இடங்களில் அதிகமாக இருக்கும். அதே அலையை, மிகச் சிறிய இடத்திற்கு குறுக வைத்தால், அது பல அலை எண்கள் கொண்ட ”அலைகளின் கலப்பாகத்தான்” இருக்க முடியும். எனவே ‘இடம்' துல்லியமாக இருந்தால் (அளந்தால் அல்ல, இருந்தால்), ‘உந்தம்' துல்லியமாக இருக்க முடியாது.

இதை ஷ்ரோடிங்கர் என்பவர் கண்டுபிடித்த சமன்பாடின் மூலம் இன்னும் கொஞ்சம் புரிந்து கொள்ளலாம். முதலில் ஷ்ரோடிங்கரின் கதையை ஒரு பதிவில் பார்க்கலாம்.

ஹைசன்பர்க், ஷ்ரோடிங்கர், டெ-ப்ராய், டிராக் என்று பல ஐரோப்பிய அறிஞர்கள் உருவாக்கியதுதான் குவாண்டம் இயற்பியல். இதில் பல சமன்பாடுகள் மற்றும் கொள்கைகள் இருந்தாலும், இவை ஒன்றுடன் ஒன்று தொடர்புகொண்டவை. அதாவது சில சமன்பாடுகளை வைத்தே, பிற எல்லா சமன்பாடுகளையும் கொண்டு வர முடியும். ஆனால் வரலாற்றில், பலர் பல இடங்களில் புள்ளி வைத்து, பின்னர் கோலமாக்கியது போல குவாண்டம் இயற்பியல் வந்ததால் இவற்றை தனித்தனியே படிக்கிறோம்.

ஹைசன்பர்க் தத்துவம்- குவாண்டம் இயற்பியல்

ஹைசன்பர்க் விதி அல்லது தத்துவம் என்பது குவாண்டம் இயற்பியலில் ஒரு அடிப்படை தத்துவம். இதை ஆங்கிலத்தில் ”Heisenberg Uncertainity Principle" என்று சொல்வார்கள். இதைப் பற்றிய சில விவரங்களைப் பார்க்கலாம்.

Uncertainity என்பதை ‘நிச்சயமற்ற' என்று மொழிபெயர்க்கலாம். இதைவிட சிறப்பான் வார்த்தை தெரிந்தால் சொல்லவும், மாற்றி விடலாம். ஜெர்மனியை சேர்ந்த வெர்னர் ஹைசன்பர்க் என்பவர் இதை கண்டுபிடித்தார். இவர் 1927ல் இந்த தத்துவத்தை கண்டு பிடித்தார்.அப்போது இவருக்கு வயது 26 ஆகும். இந்த கண்டுபிடிப்பிற்காக 1932ல் , 31 வயதில் நோபல் பரிசு கிடைத்தது.

இவர் 1929ல் இந்தியாவிற்கு வந்திருக்கிறார். ஆனால் அதுபற்றிய வேறு விவரங்கள் எனக்கு கிடைக்கவில்லை. 1933ல் ஹிட்லர் ஜெர்மனியை ஆட்சி செய்த சமயம். இவர் புரோமஷன் வரும்பொழுது நாஜி SS இடையூறு செய்து தடுத்து விட்டது. இவர் கிறிஸ்துவர் என்றாலும் ‘யூத மனப்பான்மை கொண்டவர்' என்று வேறு ஒரு பத்திரிகை எழுதியது. ஆனால், அதற்கு அப்புறம் வேறு தொந்தரவு கொடுக்கவில்லை.

பிறகு 1939ல் இரண்டாம் உலகப் போரின்பொழுது, ஜெர்மனி அணு ஆயுதம் தயாரிக்க முயற்சி எடுத்தது. அதில் இவரும் இயற்பியல் அறிஞர் என்ற முறையில் பங்கெடுத்தார். அமெரிக்கா போரில் வென்ற பிறகு, 1945 மே மாதம் முதல் 1956 ஜனவரி வரை இங்கிலாந்தில், வீட்டுச் சிறை போல ஒரு பண்ணை வீட்டில், சிறை வைக்கப்பட்டார். இவரது நேரம், ஜெர்மன் அதிகாரிகளிடம் இருந்தும் தொல்லை, ஆங்கிலேயர்களிடம் இருந்தும் தொல்லை! பிறகு விடுதலை செய்யப்பட்ட பிறகு, ஜெர்மனிக்கே திரும்ப வந்து, இய்ற்பியல் துறையில் பல ஆராய்ச்சி மையங்களுக்கு (research instituteகளுக்கு) தலைமை தாங்கி சிறப்பாக நடத்தினார். இறுதியில் 1976ல், 74 வயதில் கான்சரால் இறந்தார்.


சரி, ஆளைப் பற்றிய கதை படிச்சாச்சு, இவரது தத்துவம் என்ன சொல்கிறது? நாம் நமது அனுபவத்தில் “எந்த ஒரு பொருளை எடுத்தாலும், அது எந்த இடத்தில் இருக்கிறது என்று சொல்ல முடியும். அது எவ்வளவு வேகத்தில் செல்கிறது என்று சொல்ல முடியும். அல்லது அந்தப் பொருள் அசையாமல் அப்படியே இருக்கிற்து என்று கூட சொல்ல முடியும்.” என்று நினைக்கிறோம். அதை மிக மிகத் துல்லியமாக சொல்ல முடியும் என்றும் நினைக்கலாம்.

ஒரு பொருளின் திசை வேகத்தையும் (velocity), நிறையையும் (mass) பெருக்கினால் வருவது ‘உந்தம்' என்று சொல்லப்படும். ஆந்திலத்தில் இது 'momentum' ஆகும். பொருளின் நிறையை மிகத் துல்லியமாக சொல்ல முடியும். அது மாறாதது
குறிப்பு:

• சார்பியல் கொள்கை என்ற ரிலேடிவிடி/relativity படி நிறை மாறக்கூடியது. குவாண்டம் இயற்பியலின் அடிப்படையில் நிறை மாறாதது. இங்குதான் இந்த இரண்டு தியரிகளையும் ஒத்துப்போகச் செய்ய முடியவில்லை

சரி, இப்போதைக்கு, ஒரு பொருளின் நிறை மாறாதது என்று வைத்துக் கொள்வோம். அதன் திசைவேகத்தை துல்லியமாக அளக்க முடிந்தால், அந்தப் பொருளின் ‘உந்தம்' எவ்வளவு என்பதை துல்லியமாக சொல்ல முடியும் இல்லையா? அந்தப் பொருள் அசையாமல் இருக்கிறது என்றால், அதன் திசைவேகம் பூஜ்யம் என்று சொல்லலாம். அதன் உந்தமும் பூஜ்யம்தான்.

ஆனால், ஹைசன்பர்க் கொள்கைப் படி ஒரு பொருளின் இடத்தையும், உந்தத்தையும் மிக மிக துல்லியமாக சொல்ல முடியாது. இந்த இரண்டு விஷயங்களையும் ஒரே சமயத்தில் (simultaneously) அளந்தால் அதில் சில inaccuracy என்ற ‘கொஞ்சம் முன்னால் பின்னால்' என்று சொல்லக் கூடிய தவறுகள் இருக்கும். இடத்தை துல்லியமாக சொன்னால், உந்தத்தை துல்லியமாக சொல்ல முடியாது. உந்தத்தை துல்லியமாக சொன்னால், இடத்தை துல்லியமாக் சொல்ல முடியாது என்று சொன்னார். இதற்கு ஒரு சமன்பாடும் கொடுத்தார். இது del-X * del-M > h என்று சொல்லப்படும்.

இதில் del-X என்பது இடத்தில் இருக்கும் ‘தவறு'. எடுத்துக்காட்டாக, ”இந்தப் பொருள் இருக்கும் இடத்தை கணிக்கும்பொழுது 1 மி.மீ. முன்ன பின்ன இருக்கலாம், ஆனா அதைவிட மோசமாகாது” என்று சொல்லலாம். del-M என்பது, அதன் உந்தத்தில் இருக்கும் தவறு. இந்த இரண்டையும் பெருக்கினால் வரும் 'மொத்த தவறு' h என்ற ஒரு constant ஆகவோ அல்லது அதைவிட அதிகமாகவோதான் இருக்கும்.

இந்த h என்பது மிக மிக சிறிய எண். அதனால், பெரும்பாலான சமயங்களில் இது நமக்கு தெரியாது. ஆனால் எலக்ட்ரான் போன்ற சிறிய துகள்களின் இடத்தையும் வேகத்தையும் கணிக்கும்பொழுது இது நடுவில் வருகிறது.

இந்த கொள்கையின் பொருள் என்ன? இது ஒரு பெரிய கேள்வி. ஐன்ஸ்டைன் அவர்கள் இந்தக் கொள்கை ‘நம்மால் இடத்தையும் உந்தத்தையும் சரியாக துல்லியமாக அளக்க முடியாது' என்று தான் சொல்ல வேண்டும் என்று நம்பினார். ஆனால் நீல்ஸ் போர் (Niels Bohr) போன்ற விஞ்ஞானிகள், ‘ஒரு பொருளுக்கு இடம் மற்றும் உந்தம் என்பதே துல்லியமாகக் கிடையாது, இயற்கையிலேயே துல்லியமாகக் கிடையாது” என்று சொன்னார்கள். இது நினைப்பதற்கு மிகக் கடினமானது.

ஐன்ஸ்டைனுக்கு இது பிடிக்கவில்லை. அவருக்கு கடவுள் நம்பிக்கை உண்டு. ”கடவுள் இவ்வாறு வைத்திருக்க மாட்டார், ஒரு வேளை நமது புத்திசாலித்தனத்திற்கும் அறிவிற்கும் வேண்டுமானால் கடவும் வரையறை வைத்திருப்பார், ஆனால் ஒரு பொருள் எந்த இடத்தில் இருக்கிறது என்பது கடவுளுக்கு துல்லியமாகத் தெரியும்” என்பது அவர் நம்பிக்கை. நீல்ஸ் போர், ஃபெய்ன்மென் (Feynmann) ஆகியோர் கடவுளைப் பற்றி என்ன நினைத்தார்களோ தெரியாது, ஆனால் ”ஒரு பொருளுக்கு இடம் மற்றும் உந்தம் ஆகியவை மிகத் துல்லிய்மாக இருக்காது, இருந்தால் தானே நம்மால் அளக்க முடியுமா இல்லையா என்ற கேள்வி வரும்” என்று நம்பினார்கள். இப்போதும் பெரும்பாலான விஞ்ஞானிகளின் நம்பிக்கை, புரிதல் இதுதான். நீங்கள் குவாண்டம் இயற்பியல் பற்றி முதுகலை படிப்பு புத்தகங்களில் படித்தால், இப்படித்தான் இருக்கும்.

இந்தக் கொள்கையினால் நமக்கு என்ன பயன்? என்ன பாதிப்பு? சில நாட்களில் அடுத்த பதிவில் எழுதுகிறேன்.

பின்குறிப்பு:பதிவை தமிழ்மணத்தில் சேர்க்கும்போது பார்த்த செய்தி: அனுராதா அவர்களின் மரணம். நான் தொடர்ந்து படித்து வந்த சில பதிவுகளில் இவரது பதிவும் ஒன்று. துயர சூழ்நிலையில், தைரியத்திற்கும் விடாமுயற்சிக்கும் மிகச்சிறந்த எடுத்துக்காட்டு. அவருக்கு அஞ்சலிகள்

திடப்பொருளின் வெப்ப நிலை (குவாண்டம் இயற்பியல் பார்வையில்)

ஒரு திடப் பொருளின் வெப்பநிலை (temperature) என்பது எதைக் குறிக்கிறது? நாம் சாதாரணமாக, ஒரு தெர்மாமீட்டர் (வெப்பமானி) என்ன சொல்கிறதோ அதுதான் வெப்ப நிலை என்று சொல்வோம். ஆனால், கொஞ்சம் யோசித்துப் பார்த்தால் அது மேலோட்டமான பதில் என்பது புரியும். நாம் பொதுவாக பயன்படுத்தும் வெப்பமானியில் பாதரசம் ஒரு சிறிய கண்ணாடிக் குழாயில் இருக்கும். நமக்கு காய்ச்சல் வந்தால் , உடல் வெப்ப நிலை எவ்வள்வு என்று தெரிந்து கொள்ள நாக்குக்கு அடியில் வைத்து ஒரு நிமிடம் கழித்து, பாதரசம் எவ்வளவு தூரம் கண்ணாடியில் வந்திருக்கிறது என்று பார்ப்போம்.

நம் உடலில் தெர்மா மீட்டர் வைக்கும்போது கண்ணாடியும் நம் உடலின் வெப்பநிலைக்கே வருகிறது. அடுத்து உள்ளே இருக்கும் பாதரசமும் வருகிறது. பாதரசத்தின் வெப்பநிலை அதிகரிப்பதால் அதன் பருமன் (volume) அதிகரிக்கிறது. அதனால் அது கண்ணாடிக்கும் ஏறி வரும். எவ்வளவு தூரம் ஏறுகிறது என்பதை முன்கூட்டியே கணித்து கண்ணாடியில் கோடு போட்டு வைத்திருப்பார்கள்.

முதலில் வெப்ப நிலை என்றால் என்ன? வெப்பநிலை ஏறினால் பாதரசம் ஏன் அதிக பருமன் அடைகிறது? கண்ணாடிக்கு ஒன்றுமே ஆகாதா? அதன் பருமன் அதிகரிக்காதா?

ஒவ்வொரு அணுவும், மூலக்கூறும் ஒரு நிலையில் இருப்பதில்லை. அது திடப்பொருள், திரவப் பொருள், வாயு என்று எல்லா நிலைகளிலும் அசைந்து கொண்டுதான் இருக்கிறது. அசைந்து என்று சொல்வதற்கு பதிலாக, ‘அதிர்ந்து' என்று சொல்லலாம். ஏனென்றால், அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகள், முன்னும் பின்னுமாக, மேலும் கீழுமாக, இடம்-வலமாக அசைந்து கொண்டு இருக்கும்.

இந்த அதிர்வைத்தான் நாம் வெப்பநிலை என்று சொல்கிறோம். இது குவாண்டம் இயற்பியலின் கண்டுபிடிப்பு அல்லது கொள்கை. திடப்பொருளில் அணுக்கள் (அல்லது மூலக்கூறுகள்) ஓரளவு சீரான அமைப்புடன் இருக்கின்றன. இரு அணுக்களுக்கு இடையே இருக்கும் தொலைவு அவ்வளவு மாறாது. அவ்வளவு மாறாது என்றால்? கொஞ்சம் மாறலாம் என்றுதான் பொருள். எடுத்துக்காட்டாக, இரு அணுக்களுக்கு இடையே இருக்கும் தொலைவு ”பொதுவாக” 0.5 நே.மீ (நேனோ மீட்டர்) (on the average 0.5 nano meter) என்று இருக்கலாம். அந்த அணுக்கள் அதிர்ந்து கொண்டு இருப்பதால், சில சமயங்களில் 0.4 நே.மீ ஆகவும் சில சமயங்களில் 0.6 நே.மீ. ஆகவும் இருக்கலாம்.

அதிர்வுகள் அதிகமானால், அணுக்களுக்கு இடையே உள்ள தொலைவு அதிகமாகும். எல்லா திசைகளிலும் இப்படி அதிகமாவதால், அந்தப் பொருளின் பருமன் அதிகமாகும். எவ்வளவு அதிகமாகும் என்பது அந்தப் பொருளின் தன்மையைப் பொறுத்தது. இதை expansion coefficient என்ற எண்ணால் குறிப்பிடலாம். பாதரசத்தை கொஞ்சம் சூடுபடுத்தினாலே போதும், அதன் பருமன் நிறைய அதிகரிக்கும். ஆனால், கண்ணாடி அவ்வளவாக மாறாது. சிறிய அளவில்தான் மாறும்.

அதிக வெப்பநிலையில் இருக்கும் ஒரு பொருளின் மீது நாம் கை வைத்தால், உடனே சுடுகிறது. ஏன் என்றால், அந்தப் பொருளில் இருக்கும் அணுக்கள் நிறைய அதிர்ந்து கொண்டு இருக்கின்றன. அதனால், நாம் அந்தப் பொருளைத் தொடும் பொழுது, நம் உடலில் (கையில், தோலில்) இருக்கும் அணுக்களும், அந்த அணுக்களைப் போல அதிரும். அதனால், நரம்புகளில் ‘வலி' என்ற உணர்வை தூண்டும் மூலக்கூறுகள் இந்த செய்தியை அறிவிக்கும். இதே சமயம், அந்தப் பொருளின் வெப்ப நிலை குறையும். ஏனென்றால், அதில் இருக்கும் அதிர்வுகளில் கொஞ்சம் நாம் எடுத்துக்கொண்டு விட்டோம். வேறு விதமாக சொன்னால், அதிலிருந்து கொஞ்சம் வெப்பத்தை நாம் எடுத்துக் கொண்டு விட்டோம்.

வெப்பம் கடத்துவது என்றால் என்ன? ஒரு பெரிய பொருளில் ( எடுத்துக் காட்டாக 10 செ.மீ. நீளம், 5 செ.மீ. அகலம், 2 செ.மீ. உயரம் கொண்ட பொருளில்) ஒரு முனையில் அதிர்வுகள அதிகமாகவும், மற்றொரு முனையில் குறைவாகவும் இப்போது இருப்பதாக கற்பனை செய்து கொள்வோம். இந்த அதிர்வுகள் எவ்வளவு விரைவில் அந்தப் பொருளில் பரவுகின்றன என்பதைத்தான் வெப்பம் கடத்தும் திறன் (thermal conductivity) என்று சொல்கிறோம். அடுத்தடுத்து இருக்கும் அணுக்களுக்கு இடையே மிகுந்த அளவில் தொடர்பு (interaction) இருந்தால் வெப்பம் எளிதில் கடத்தப் படலாம். ”பக்கத்தில் இருக்கும் அணு ஆடினால் ஆடிவிட்டுப் போகட்டும், நான் இருக்கிறபடிதான் இருப்பேன்” என்று சொல்லும் பொருள்களில் வெப்பம் அவ்வளவு சீக்கிரம் பரவாது.

ஒரு பொருளின் வெப்ப நிலையை குறைக்க வேண்டும் என்றால் அதில் இருக்கும் அதிர்வுகளை குறைக்க வேண்டும். நாம் ஏசி போட்டால், எப்படி குளிர் வருகிறது? (விளக்கமான கதை இங்கு இல்லை, அதற்கு மெக்கானிகல் என்ஜினியர் யாராவது வந்து நல்லமுறையில் சொல்ல வேண்டும்). அதில் இருக்கும் Freon போன்ற ஒரு பொருள் குளிரூட்டப் படுகிறது. அதாவது, அதில் அதிர்வுகள் மிகக் குறைவாக இருக்கும். அதன் மேல் படும் காற்று குளிரூட்டப் படும். அதாவது அதில் இருக்கும் மூலக்கூறுகளின் அதிர்வுகள் குறையும். இந்த குளிர் காற்று ஒரு மின்விசிறி (fan) மூலம் நம் மேல் படும் பொழுது நம் உடலில் (தோலில்) இருக்கும் அணுக்களின் அதிர்வுகள் குறையும்.

இந்த சமயத்தில் ஒரு விஷயத்தை கவனிக்கவும். குளிர் காற்றை மின்விசிறி மூலம் செலுத்தும்பொழுது, அது நல்ல விசையுடன் நம் மேல் வந்து மோதுகிறது. வேகமாக வந்து மோதுவதால், அது அதிக வெப்பநிலையில் இருக்கிறது என்று சொல்லக்கூடாது. வெப்ப நிலை என்பது “அதிர்வுடன்” தொடர்பு கொண்டது. வேகத்துடன் தொடர்பு கொண்டது அல்ல.

அதிக வெப்பநிலையில் இருக்கும் பொருளுக்கு அதிக ஆற்றல் (energy) இருக்கும். இதை ஆங்கிலத்தில் internal energy என்று சொல்வார்கள். வேகமாக செல்லும் பொருளுக்கும் அதிக ஆற்றல் இருக்கும். ஆனால், அது kinetic energy (இயங்கு ஆற்றல் ? ) என்று சொல்லப்படும். இரண்டும் வெவ்வேறானவை.

• குவாண்டம் இயற்பியல் படி, இந்த அதிர்வுகளை Phonon (ஃபோனான்) என்று சொல்வார்கள். ஃபோனான் என்றால் என்ன? அதன் முக்கிய பண்புகள் மற்றும் விளைவுகள் என்ன?


• குவாண்டம் இயற்பியலின் ஒரு விசித்திரமான கண்டுபிடிப்பு Zero point motion என்பதாகும். அதாவது, 0 டிகிரி கெல்வினில் கூட அணுக்கள் அதிர்ந்து கொண்டு இருக்கும் என்று சொல்கிறது. அது எப்படி?


• பொதுவாக, உலோகங்களில் வெப்பமும் மின்சாரமும் எளிதில் கடத்தப்படும். அது ஏன்?

இவற்றை அடுத்த பதிவில் பார்க்கலாம்.

காலத்தின் வரலாறு (ஒலி வடிவில்). இடமும் காலமும் -7

• பொருளின் வேகத்திற்கும், நிறைக்கும் உள்ள தொடர்பு.


• தொலைவை அளக்க ஒளியின் வேகத்தைப் பயன்படுத்துதல்.


• ஒளிக்கூம்பு (Light Cone).

ஆகியவற்றைப் பற்றிய ஒலிப் பதிவு. சுமார் 9.3 MB, 10 நிமிடங்கள் வரும்.

Get this widget | Track details | eSnips Social DNA

bht.2.3.mp3

காலத்தின் வரலாறு (ஒலி வடிவில்). இடமும் காலமும் -6

சென்ற ஒலிப் பதிவில் கொஞ்சம் வேகமாகப் பேசிவிட்டேன் என்று நினைக்கிறேன். இப்பதிவில் அடுத்த இரண்டு மூன்று பக்கங்களையும், சற்று மெதுவாக பார்க்கலாம்.

Get this widget | Track details | eSnips Social DNA

(6 MB, சுமார் 10 நிமிடங்கள் இருக்கும்).

bht.2.2.mp3

நேனோ தொழில்நுட்பம் - (Nano Technology Overview)

இப்போது எதற்கெடுத்தாலும் நேனோ டெக்னாலஜி என்று சொல்கிறார்கள். வாஷிங் மெஷின் வாங்கப் போனால் நேனோ டெக்னாலஜி, ஏசி வாங்கப் போனால் நேனோ டெக்னாலஜி என்று சொல்கிறார்கள். நேனோ என்றால் என்ன? அதில் என்ன சிறப்பு? இவ்வளவு பில்ட் அப் கொடுக்கிறார்களே, உண்மையிலேயே அதில் அவ்வளவு பயன் இருக்கிறதா?

நேனோ என்பது நீளத்தை அளக்கும் ஒரு அளவு கோல். எப்படி நாம் ஊருக்கு ஊர் இருக்கும் தொலைவை கிலோ மீட்டரிலும், துணியின் நீளத்தை மீட்டரிலும், நகத்தின் தடிமனை மில்லி மீட்டரிலும் சொல்கிறோமோ, அதைப் போல மிகச் சிறிய அளவை நேனோ மீட்டரில் சொல்லலாம். ஒரு மி.மீ.இல் ஆயிரத்தில் ஒரு பங்கை, மைக்ரோ மீட்டர் அல்லத் மைக்ரான் என்று சொல்லலாம். ஒரு மைக்ரோ மீட்டரில் ஆயிரத்தில் ஒரு பங்கை நேனோ மீட்டர் (நே.மீ.) என்று சொல்லலாம். நேனோ மீட்டர் அளவில் இருக்கும் பொருள்களை வைத்து செய்யும் தொழில் நுட்பத்தை சுருக்கமாக நேனோ டெக்னாலஜி என்று சொல்கிறார்கள்.

நேனோ மீட்டர் அளவுகளில் இருக்கும் பொருள்கள், நம் கண்ணுக்கு தெரியாது. நம் கண்களுக்கு தெரியும் ஒளியின் அலை நீளம் சுமார் 400 முதல் 700 நே.மீ. ஆகும். தற்போது அறிவியல் வழக்கில் ஒரு பொருளின் எந்த அளவாவது (நீளம், அல்லது அகலம் அல்லது தடிமன்) 100 நே.மீ.க்கு குறைந்து இருந்தால், அதை நேனோ அளவு உள்ள பொருள் (nano size material) என்று சொல்லலாம் என்று பலர் கருதுகிறார்கள். சிலர், ஒரு பொருளின் எல்லா அளவுகளுமே 10 நே.மீ.க்கு குறைவாக இருந்தால்தான் அதை நே.மீ. அளவு உள்ள பொருள் என்று சொல்லலாம் என்கிறார்கள். மார்கெட்டிங்கில் இருக்கும் மக்கள், முடிந்த வரை தங்கள் product எல்லாவற்றையுமே நேனோ என்று சொல்லத்தான் விரும்புகிறார்கள்.

நேனோ என்ற அளவானதற்கு என்ன எடுத்துக்காட்டு கொடுக்க முடியும்? நம் கண்ணுக்கு புலப்படாத பாக்டீரியா போன்ற உயிரினங்களே மைக்ரோ மீட்டர் அளவுக்கு (அதாவது நே.மீ. போல் ஆயிரம் பங்கு) இருக்கிறது. அதனால் தினசரி வாழ்க்கையில் நாம் பார்க்கும் அல்லது உணரும் எந்தப் பொருளுமே நேனோ மீட்டர் அளவில் இருக்காது.

ஒரு அணுவின் அளவானது சுமார் 0.1 நே.மீ. இருக்கும். பல அணுக்கள் சேர்ந்த ‘அணுக் கூட்டம்' நே.மீ. அளவு இருக்கும். சில நூறு அல்லது ஆயிரம் அணுக்கள் சேர்ந்தால்தான் அது நே.மீ.அளவு வரும். பொதுவாக காற்றில் இருக்கும் மூலக்கூறுகள் அனைத்தும் நேனோ மீட்டர் அளவில் தான் (அல்லது அதை விடக் குறைவாக) இருக்கிறது. அந்த வகையில் பார்த்தால், உலகு எங்கும் நேனோ டெக்னாலஜி அளவில் இருக்கும் பொருள் (ஆக்சிஜன்) தான் நாம் உயிர் வாழவே உதவுகிறது. அதை நேனோ டெக்னாலஜி என்று சொல்லலாமா?

ஆனால், திடப் பொருளாக நே.மீ.அளவில் இருக்கும் பொருள்களைத்தான் நாம் நேனோ டெக்னாலஜி என்று சொல்வதில் பயன்படுத்துகிறோம். ஒரு பொருள், மிகச் சிறிய துகளாக இருக்கும் பொழுது அதன் மேல் பரப்பளவு (surface area) மிக அதிகமாகும். உதாரணமாக, ஒரு செ.மீ. அகலம் இருக்கும் ஒரு cube எடுத்துக் கொள்ளுங்கள். அதன் பரப்பளவு 6 சதுர செ.மீ. ஆகும். இதை நான்கு சம பாகங்களாகப் பிரித்தால்? அவற்றின் மொத்த பருமன் (total volume) அதே அளவு இருக்கும். ஆனால் பரப்பளவு அதிகமாகும். இப்படி மறுபடியும் மறுபடியும் பிரித்தால், அதன் பரப்பளவு மிக அதிகமாகும்.

இப்படி பரப்பளவு அதிகமாவதால் சில பயன்கள் உண்டு. வினை ஊக்கியாக செயல்படும் பொருள்களின் பரப்பளவு அதிகமானால், அதன் வினை ஊக்கும் திறன் அதிகரிக்கும். இந்த வகையில் நேனோ பொருளின் பயன் அதிகம்.

ஆனால், உண்மையில் நேனோ பொருளில் என்ன சிறப்பு? ஒரு அணுவானது தனியாக இருக்கும் பொழுது அதன் பண்புகள் வேறு (atomic properties). அவை கோடிக்கணக்கான அணுக்களுடன் சேர்ந்து இருக்கும் பொழுது அதன் பண்புகள் வேறு (bulk properties). இவை சில நூறு அணுக்கள் அல்லது சில ஆயிரம் அணுக்கள் இருக்கும்பொழுது அதன் பண்பு முற்றிலும் மாறியதாக (அதாவது ஒரு அணுவை போலவும் இருக்காது, கோடிக்கணக்கான அணுக்களைப் போலவும் இருக்காது) இருக்கும். அப்படி மாறி இருக்கும் பண்பு நமக்கு பயன் உள்ளதாக இருந்தால், அது நேனோ டெக்னாலஜி என்று சொல்லலாம்.

எடுத்துக் காட்டாக, தங்கம் ஒரு அணுவாக இருந்தால் அதற்கு நிறம் என்று ஒன்றும் கிடையாது. (ஆவி நிலையில் தங்கம் இருந்தால், அது கண்ணுக்கு தெரியும் ஒளியை உறிஞ்சாது). அதுவே நேனோ அளவில் இருந்தால், அது பச்சை நிறமாக இருக்கும். மி.மீ. அளவில் இருந்தால், அது ஒளியை ஊடுருவி செல்ல விடாது. இங்கு தங்கத்தின் நிறம் பச்சையாக இருந்தால் என்ன பயன்? குறிப்பாக ஒன்றும் இல்லை என்று சொன்னால், “நான் தங்கத்தை நேனோ டெக்னாலஜியில் தயாரித்து இருக்கிறேன்” என்று தண்டோரா போடுவது (உண்மை என்றாலும், வாங்குபவர்க்கு பயனற்றது என்பதால்) ஏமாற்று வேலைதான்.

சில சமயங்களில் சில உலோகங்களால் பாக்டீரியா மற்றும் பல கிருமிகள் கொல்லப்படும். சில்வர் நேனோ என்று சொல்லப்படுவது இந்த வகை. (ஆனால் ஒவ்வொரு நிறுவனமும் இதை ஆராய்சி செய்து ”தங்கள் சாதனத்தில் இவை பயன் தருகின்றனவா?” என்று பார்த்து சொல்கின்றனவா, இல்லை சும்மா சொல்கின்றனவா என்று தெரியவில்லை). சில்வருடன் தாமிரம் (காப்பர்) சேர்த்தால் இன்னமும் நல்லது. வெள்ளியால் சில வகை கிருமிகள் கொல்லப்படும். தாமிரத்தால் இன்னும் சில வகை கொல்லப்படும். இரண்டும் சேர்ந்தால் இந்த இரண்டு வகை தவிர மூன்றாவதாக சில கிருமிகள் கொல்லப் படும். ஏனென்றால், இந்த மூன்றாம் வகை கிருமிகளின் ‘தோலை' திறக்கும் திறன் தாமிரத்திற்கு உண்டு. ஆனால் அவற்றின் உள்ளே தாமிரத்தால் பாதிப்பு இல்லை. வெறும் தாமிரம் மட்டும் இருந்தால், தோல் பாதிக்கப் படும். பிறகு கிருமி அதை சரி செய்து கொள்ளும். வெள்ளியினால், தோலை பாதிக்கவோ ஊடுருவி செல்லவோ முடியாது. ஆனால், உள்ளே சென்று விட்டால், கிருமியை கொல்ல முடியும். தாமிரமும் வெள்ளியும் சேர்ந்து இருந்தால்தான் இந்த வகை கிருமிகளை கொல்ல முடியும்.

சில சமயங்களில் நேனோ வகைப் பொருள்கள் தயார் செய்யப் படும். ஆனால், அவற்றில் 'நேனோப் பண்புகள்' நமக்கு பயன் உள்ளதாக இருப்பதில்லை. சொல்லப்போனால் தொல்லையாகத்தான் இருக்கிறது. இந்த இடங்களில் ‘நாங்கள் நேனோ டெக்னாலஜியில் வேலை செய்கிறோம்' என்று சொல்வது விவரம் தெரியாதவர்களுக்கு தவறான கருத்தை சொல்வதாக நான் நினைக்கிறேன். எடுத்துக் காட்டாக, சிலிக்கன் சில்லு செய்யும் பொழுது, இப்போது 65 நே.மீ. மற்றும் 35 நே.மீ. அளவில் டிரான்ஸிஸ்டர்கள் செய்கிறார்கள். இதனால், டிரான்ஸிஸ்டரில் பெரிய முன்னேற்றம் இல்லை. அளவு சிறிதாக இருந்தால், ஒரு சில்லில் நிறைய டிரான்ஸிஸ்டர்கள் வைக்க முடியும். அவ்வளவே. நேனோ அளவில் இருப்பதால் இதற்கு சிறப்பு எதுவும் கிடையாது. இன்னம் சொல்லப் போனால், இவற்றை இணைக்கும் கம்பிகள் இவ்வளவு சிறிதாக செய்யும் பொழுது இவற்றின் நேனோ பண்புகளால் எதிர்பாராத பாதிப்புகள் தான் வருகின்றன.

இந்த மாதிரி கம்பெனிகள் ‘நாங்கள் நேனோ டெக்னாலஜியில் செய்கிறோம்” என்று புதிய விஷயத்தைப் போல சொல்வது எனக்கு சரி என்று படவில்லை. அது சரி என்றால், ‘நாங்கள் நேனோவை விட சிறிய அளவில் இருக்கும் ஆக்சிஜனை சுவாசித்து, அதைப் போலவே சிறிய அளவில் இருக்கும் கார்பன் டை ஆக்சைடை வெளி விடுகிறோம். இதை தினமும், தூங்கும் போது கூட செய்கிறோம்” என்று நாம் ஒவ்வொருவரும் சொல்லிக் கொள்ளலாம்.


நேனோ டெக்னாலஜி என்று ஒருவர் சொன்னால், “இதை நேனோவில் செய்யாமல், மைக்ரானில் செய்தால், அல்லது மி.மீ.இல் செய்தால் என்ன மாற்றம் இருக்கும்?” என்று கேளுங்கள். அந்த மாற்றம் எளிதில் கணிக்கக் கூடியது என்றால், இந்த டெக்னாலஜி ஒன்றும் பெரியது அல்ல. உதாரணமாக, நே.மீ. இருக்கும் பொருளில் பரப்பளவு அதிகமாக இருக்கும். அந்தப் பொருள் சிறிய அளவில் இருப்பதால், அதன் மொத்த அளவு குறைவாக இருக்கும். இவை இரண்டும் தவிர வேறு வித்தியாசமான, பயனுள்ள பண்பு இருந்தால்தான் அது உண்மையிலேயே நேனோ டெக்னாலஜி. இல்லாவிட்டால் வெறும் மார்கெடிங் தான். இந்த வகையில் ஏசி, வாசிங் மெஷின் இவற்றில் இருக்கும் சில்வர் நேனோ கூட உண்மையிலேயே பயன் உள்ளதா என்று எனக்கு தெரியவில்லை. இவற்றை மைக்ரான் அளவில் செய்தாலும் கிருமிகள் சாகும் என்றுதான் நினைக்கிறேன். மைக்ரான் அளவில் செய்தால் பொருள் செலவு கொஞ்சம் அதிகம், அவ்வளவே.


சில பொருள்கள், நேனோ அளவில் இருக்கும் பொழுது அவற்றிற்கு காந்தப் பண்புகள் வருகின்றன. பெரிய அளவிலிருக்கும் பொழுது காந்தப் பண்புகள் இருப்பதில்லை. இவற்றை குவாண்டம் இயற்பியல் விளக்குகிறது. இம்மாதிரி பொருள்களை நேனோ என்று சொல்வதில் தவறில்லை.

காலத்தின் வரலாறு - 5. இடமும், காலமும் (ஒலி வடிவில்)

முதல் அத்தியாயமான ‘அண்டத்தை பற்றிய நமது புரிதல்கள்' என்பதைத் தொடர்ந்து, இரண்டாவது பகுதியான “இடமும் காலமும்” என்பதைப் பற்றி கேட்கலாம்.

இரண்டாவது பகுதியின் அறிமுகம் (Introduction) . சுமார் 1.3 MB, 2 நிமிடங்கள் வரும்.

Get this widget | Track details | eSnips Social DNA

bht.2.0.mp3


இடமும் காலமும் - ஒலிப் பதிவு. சுமார் 6.8 MB, 9 நிமிடங்கள் வரும்.

Get this widget | Track details | eSnips Social DNA

bht.2.1.mp3


பின் குறிப்பு: சென்னையில் எனக்கு தெரிந்தவர் ஒருவர் பார்ட் டைம் வேலை தேடுகிறார். விவரங்கள் கீழே. உங்களில் யாருக்காவது வேலை வாய்ப்பு பற்றி தெரிந்தால்
சொல்லவும். நன்றி.


சென்னையில் part time வேலை தேவை. (மதியம் 2 மணி முதல் இரவு வரை)

வேலை தேடுபவர் பற்றிய விவரங்கள்: S. ஜீலானி, சென்னையில் பச்சையப்பா கல்லூரியில் மதியம் 1 மணி வரை part time படிக்கிறார். தற்போது தான் (2008 மார்ச் மாதம்) +2 முடித்திருக்கிறார். தொடர்பு கொள்ள வேண்டிய மின் அஞ்சல்: Erode.jeelani@gmail.com, செல் பேசி: 97150 13350

காலத்தின் வரலாறு (ஒலி வடிவில்) -4

கீழே இருக்கும் பொத்தானை 'க்ளிக்' செய்தால், ஒலிப்பதிவைக் கேட்கலாம். சுமார் 7.7 MB, 12 நிமிடங்கள் வரும்.

Get this widget | Track details | eSnips Social DNA

bht.1.4.mp3

காலத்தின் வரலாறு (ஒலி வடிவில்) -3

கீழே இருக்கும் பொத்தானை 'க்ளிக்' செய்தால், ஒலிப்பதிவைக் கேட்கலாம்.
முதல் இரு பகுதிகளை கேட்க, இதற்கு முந்திய பதிவுகளைப் பார்க்கவும். சுமார் 6.3 MB, 10 நிமிடங்கள் வரும்.

Get this widget | Track details | eSnips Social DNA

bht.1.3.mp3

காலத்தின் வரலாறு (ஒலி வடிவில்)- 2

இந்த ஆங்கிலப் புத்தகத்தில் 185 பக்கங்கள் உள்ளன. நான் முதல் 14 பக்கங்கள் (முதல் அத்தியாயத்தை) சுமார் 4 பகுதிகளாக தமிழில் பேசிய ஒலிப் பதிவு ஏறக்குறைய தயாராக இருக்கிறது. இது ஆங்கிலப் புத்தகத்தை ‘தழுவி' இருக்கும். ஒவ்வொரு வரியையும் மொழி பெயர்க்கவில்லை. அதற்கு பதிலாக ஒவ்வொரு பத்தியையும் (paragraph) படித்து பிறகு தமிழில் எனக்கு புரிந்த வரை பதிந்து இருக்கிறேன். உங்களுக்கு ஆங்கிலப் புத்தகம் கிடைத்தால் வாங்கிப் படியுங்கள், இது மிக மிக சுவாரஸ்யமான புத்தகம்.

பகுதி -2. சுமார் 8.4 MB, 13 நிமிடங்கள் வரும்.

Get this widget | Track details | eSnips Social DNA

bht.1.2.mp3

காலத்தின் வரலாறு (ஒலி வடிவில்) -1

A brief history of time என்ற பிரபலமான புத்தகத்தின் தமிழாக்கத்தை, ஒலி வடிவில் இங்கு தர முயற்சிக்கிறேன். Sound quality (ஒலியின் தரம்) எப்படி வருகிறது என்று தெரியவில்லை. கொஞ்சம் நிறுத்தி நிதானமாக பேசி இருக்கிறேன். சில சமயங்களில் ”இந்த கருத்தை எப்படி மொழிபெயர்ப்பது?” என்ற தயக்கத்தினாலும் தடங்கல் வரும். முதல் பகுதி சுமார் 10 நிமிடங்கள் வரை போகும். சுமார் 6.3 MB இருக்கும்.

Get this widget | Track details | eSnips Social DNA

ஒலி ஒழுங்காக வருகிறதா என்பதை பின்னூட்டத்தில் தெரியப்படுத்துங்கள். பேசும் முறையில் என்ன மாற்றம் தேவை என்பதையும் தெரியப்படுத்துங்கள். முடிந்த வரை மாற்றப் பார்க்கிறேன்.

தமிழில் விரைவாக தட்டச்சு செய்ய முடியவில்லை என்பதால், இப்படி ஒலி வடிவில் பதிவு செய்கிறேன். யாராவது இதை எழுத்து வடிவில் கொடுத்தால் அதிகம் பயன் இருக்கலாம்.

தமிழில் தட்டச்சு செய்யும் பொழுது, தவறு வந்து கண்டு பிடித்தால் சுலபமாக மாற்ற முடிகிறது. ஒலிவடிவில், சுலபமாக 'வெட்டி ஒட்ட' முடியவில்லை. அதாவது எனக்கு அது எப்படி செய்வது என்று தெரியவில்லை. பொறுத்துக்கொள்ளவும்!
bht.1.1.mp3