கொஞ்சம் காபி... நிறைய இயற்பியல்

இயற்பியல் கருத்துகளை அறிவியலாளர்கள் எல்லோருக்கும் புரியும் மொழியில் விளக்குவதில்லை என்ற குற்றச்சாட்டு எப்போதுமே இருந்துவருகிறது. அதைத் தாண்டியும் அவ்வப்போது சிலர் அறிவியலை எளிய மக்களிடம் எடுத்துச் செல்லும் முயற்சியில் ஈடுபட்டுவருகிறார்கள். ஆங்கிலத்தில் ஜார்ஜ் கேமவ், ஐஸக் அஸிமோவ், பில் பிரைசன் என்று பலரை உதாரணமாகச் சொல்லலாம். தமிழில் சுஜாதா போன்ற ஒருசிலரைச் சொல்லலாம்.

பிரெஞ்சு இயக்குநர் சார்லோத் ஏர்னும் பாரீஸில் உள்ள பல்கலைக்கழகத்தின் இயற்பியல் ஆய்வகத்தினரும் சேர்ந்து அருமையான ஒரு முயற்சியைச் செய்திருக்கிறார்கள். ஒரு கோப்பை நிறைய காபியை வைத்து அதைக்கொண்டு இயற்பியலின் முக்கியமான கோட்பாடுகளை விளக்கினால் எப்படி இருக்கும்? அதைத்தான் ஒன்பது நிமிடக் காணொளியாக எடுத்திருக்கிறார்கள்.

காபிக்குள் இருக்கும் ஆற்றல்

அது ஒரு வெண்ணிறக் கோப்பை. அதில் சூடான காபி நிறைக்கப்பட்டிருக்கிறது. சூடான காபி எப்படி ஆறுகிறது என்பது பற்றியெல்லாம் அறிவியல் பூர்வமாக விவரிக்கிறார்கள். (வெப்பத்தைப் பற்றி விவரிக்கும் இயற்பியல் துறைக்கு ‘வெப்ப இயக்கவியல்’ என்று பெயர்.)

சூடாக இருக்கும் காபி குறித்துக் காணொலியில் ஃப்ரெடெரிக் என்பவர் இப்படி விவரிக்கிறார்:

காபியின் மேற்பரப்பில் அது சூடாக இருப்பதை நாம் உணரலாம். அதுபோலவே காபிக்கு மேலுள்ள காற்றில் காபியிலிருந்து தப்பிய திரவ மூலக்கூறுகளைக் காணலாம். இப்போது ஒரு சுவாரஸ்யமான கேள்வி… காபி மீது ஊதினால் காபி ஏன் ஆறுகிறது? கோப்பையின் உள்ளே இருக்கும் காபியின் மூலக்கூறுகளுக்கும் மேற்பரப்பில் உள்ள மூலக்கூறுகளுக்கும் இடையில் ஒரு சமன் நிலவுகிறது.

காபியில் ஊதும்போது மேற்பரப்பில் உள்ள மூலக்கூறுகள் காபியிலிருந்து தப்பிச் செல்கின்றன. இதை சரிக்கட்டும் விதத்தில் நிறைய மூலக்கூறுகளும் காபியை விட்டுத் தப்பிச் செல்ல முயலும். ஆனால் அதற்கு அவற்றுக்கு ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது. காபியில் இருக்கும் வெப்பத்திடமிருந்துதான் அந்த ஆற்றலை அவை பெற்றுக்கொள்ள முடியும். ஆகவேதான், நீங்கள் ஊதும்போது காபி ஆறுகிறது.

ஒளியோடு உறவாடும் காபித் துகள்

வெள்ளைக் கோப்பையில் அடர் நிற காபி. ஆகா, நிறங்களை விடுத்து இயற்பியலைப் பற்றிப் பேச முடியுமா? நிறங்களுக்கும் மிக எளிய விளக்கத்தைத் தருகிறது இந்தக் காணொலி:

ஒளி என்பது வெவ்வேறு நிறங்களுக்கான அலைநீளங்களைக் கொண்ட அலைகளைக் கொண்டிருக்கிறது. குறிப்பிட்ட நிறத்தின் மீது இந்த அலைகள் படும்போது அந்த நிறத்துக்குத் தொடர்புடைய அலைகள் உள்வாங்கப்படும். கோப்பை வெள்ளையாக இருப்பதால் அதன் மீது படும் ஒளியலைகள் முழுவதும் பிரதிபலிக்கப்பட்டுவிடும். காபியிலோ ஏராளமான துகள்கள் இருக்கின்றன. அந்தத் துகள்களெல்லாம் கிட்டத்தட்ட ஒளியின் அனைத்து அலைநீளங்களுடனும் உறவாடுகின்றன. ஆகவே, ஒளி உள்வாங்கப்படுகிறது. எல்லா நிறங்களும் பிரதிபலிக்கப்பட்டால் அது வெண்மை. எந்த நிறங்களும் பிரதிபலிக்கப்படவில்லை என்றால் அது கறுப்பு.

அடுத்து மிக அடிப்படையான கேள்வியொன்று வருகிறது. கோப்பை யைப் பார்த்தால் அணுக்களின் நினைவு வராமல் இருக்குமா?

அணுக்களின் உலகத்தை விவரிக் கும் குவாண்டம் கோட்பாட்டைப் பற்றிப் பேசுகிறார் ஜூலியன்:

வடிவியல்ரீதியில் அமைந்த வடிவங்களை அடுக்கி வைத்த விஷயமாக அணுக்களைப் பற்றி நீங்கள் கருதலாம். அது உண்மையல்ல. அணுவின் மையத்தில் உட்கரு இருக்கிறது. அங்கே எல்லா பருப்பொருளும் மிகவும் அடர்த்தியாகக் காணப்படுகின்றன, அதைச் சுற்றிலும் எலக்ட்ரான்கள் என்ற எதிர்மின்னணுக்கள் காணப்படும். அவற்றுக்கும் வடிவம் உண்டு. ஆனால், அவையெல்லாம் குவாண்டம் வடிவங்கள். மங்கலான, விளங்கிக்கொள்ள முடியாத, கண்ணுக்குப் புலனாகாத வடிவங்கள். ஆகவே, இந்தப் புதிரான, நுண்மையான வடிவங்களெல்லாம்தான் ஒன்றுசேர்ந்து இறுதியில் ஒரு நல்ல காபி கோப்பையை உருவாக்குகின்றன.

இப்போது இன்னொரு கேள்வி எழலாம். ஏன் இந்தக் கோப்பை இன்னொரு பொருளின் வழியாக ஊடுருவிச் செல்வதாக இல்லை? பருப்பொருள், அணுக்கள் எல்லாமே பெரும்பாலும் வெற்றிடத்தால் ஆனவை என்பதால் பொருட்களெல்லாம் ஒன்றுக்கொன்று எளிதில் ஊடுருவிச் செல்பவையாக இருக்க வேண்டுமல்லவா?

இதற்கு ஃப்ரெடெரிக் சொல்லும் பதிலையும் மீதி விளக்கங்களையும் அடுத்த வாரம் பார்க்கலாம்.