பிரபஞ்சப் புதிர்கள் #2

நியூட்டன் மரத்தில் இருந்து ஆப்பிள் விழுந்ததும் புவி ஈர்ப்பு விசையை கண்டு பிடித்தார் என்பது நம் பலருக்குத் தெரியும். சரியாக சொல்லவேண்டும் என்றால் ஆப்பிள் தரையை நோக்கி இழுக்கப்பட்டது. அதன் விசை பூஜ்யத்தில் இருந்து ஏதோ ஒரு வேகத்திற்கு உயர்ந்து பின்னர் தரையை நோக்கி வந்து விழுந்தது. ஏதோ ஒரு விசை ஆப்பிளை இழுத்திருகிறது, இந்த விசை தான் ஈர்ப்பு விசை.


உங்களுக்கும் பூமிக்கும் இடையே ஈர்ப்பு விசை இருக்கிறது. உங்களுக்கும் சந்திரனுக்கும் ஏன் சூரியனுக்கும் இடையே கூட ஈர்ப்பு விசை இருக்கிறது. உங்களுக்கு அருகே இருக்கும் மேஜை, நாற்காலி இப்படி பல பொருட்களுக்கும் இடையே ஈர்ப்பு விசை இருக்கிறது. அப்படி என்றால் ஏன் நம்மை சூரியனோ, சந்திரனோ அல்லது மற்ற கோள்களோ தன்னை நோக்கி இழுத்துகொள்ளவில்லை. ஏன் பூமிலேயே இருக்கிறோம். ஏனென்றால் பூமியின் ஈர்ப்பு விசை மற்றவற்றின் ஈர்ப்பு விசையை விட நம்மேல் அதிகமாக இருப்பதால் தான். பூமியைப் பொறுத்தவரை அது தன்னை சுற்றியுள்ள அனைத்தையும் அதன் மையத்தை நோக்கி இழுக்க முயற்சிகிறது. அதனால் தான் பூமியில் எந்தப் பகுதியிலும் ஒருவர் நிற்க முடிகிறது. அப்படி என்றால் விண்வெளி வீரர்கள் பூமியின் ஈர்ப்பு விசையை தாண்டி செல்கிறார்களே அது எப்படி ? அவர்கள் ஈர்ப்பு விசையை தாண்டிப் போகவும் இல்லை அங்கு ஈர்ப்பு விசை இல்லாமலும் இல்லை. விண்வெளி வீரர்கள் தொடர்ந்து பூமியை நோக்கி விழுந்து கொண்டே இருக்கிறார்கள். அதனால் எடையற்றை தன்மையை உணர்கிறார்கள். இதேபோலத்தான் செயற்கை கோள்களும் பூமியில் தொடர்ந்து விழுந்துகொண்டே இருக்கிறது. இது எவ்வாறு நிகழ்கிறது என்பதைப் பற்றி செயற்கைக்கோள் சுற்றுப்பாதை - ஒரு அறிவியல் அலசல் என்ற பதிவில் எழுதி இருக்கிறேன்.

நியூட்டன் கூறுவது என்னவென்றால், இரு பொருள்களுக்கு இடையே உள்ள ஈர்ப்பு விசை அவற்றின் நிறையையும் அவையிடையே உள்ள தூரத்தையும் பொருத்ததாகும். இந்த ஈர்ப்பு விசையே பூமி சூரியனை சுற்றி வருவதற்கும், சந்திரனை பூமி சுற்றி வருவதற்கும் காரணம்.  பிரபஞ்சத்தை பற்றிய நம் புரிதலுக்கு பெரிதும் உதவிய நியூட்டன் வகுத்த மூன்று விதிகளை அறிந்து கொள்வது மிகவும் அவசியம் என்பதால், அவற்றை இங்கு சுருக்கமாக கொடுத்திருக்கிறேன்.

முதல் விதி:

பந்து பாட்டுக்கு சும்மா இருக்குது, அதை ஏன் எட்டி உதைக்கணும்

இது எளிமையான விதி. அசைவில் இருக்கும் ஒரு பொருள் அதன் அசைவு நிலையிலேயோ, ஒய்வு நிலையில் இருக்கும் ஒரு பொருள் அதன் ஒய்வு நிலையிலேயோ தொடர்ந்து இருக்கும். மற்றொரு விசை வெளியில் இருந்து இந்த பொருளின் மீது செலுத்தப்பட்டால் தான் அதன் நிலை மாறும்.

இரண்டாம் விதி:

இதுதான் விதி

இந்த விதியை ஒரு சிறிய கதை மூலம் விளக்க முயற்சிக்கிறேன். நீங்கள் பயணம் செய்யும் பஸ் பிரேக் டவுன் ஆகி உங்களை இறங்கி கொஞ்சம் தள்ள சொல்லி இருக்கிறார்களா. அப்படி தள்ளி இருந்தால் அது எவ்வளவு சிரமம் என்று உங்களுக்கு தெரிந்திருக்கும். அதாவது ஒய்வு நிலையில் இருக்கும் பஸ்ஸை நகரச் செய்ய பல பேர் சேர்ந்து விசையை அளிக்க வேண்டும். அதே நேரத்தில் ஒரு காரை தள்ளுவது எப்படி இருக்கும். அதுவும் சற்று சிரமம் தான் ஆனால் பஸ்ஸை விட சற்று சுலபமாக இருக்கும். சரி இப்போது பஞ்சராகி நின்று போன சைக்கிளை தள்ளிக்கொண்டு போவது எப்படி இருக்கும். ஓரளவு சுலபம் தான், தனியாளாக தள்ளிவிடலாம். இதற்கெல்லாம் காரணம் என்ன, ஏன் பஸ்ஸை பலர் சேர்ந்து சிரமப்பட்டு தள்ள வேண்டி இருக்கிறது, அதே நேரத்தில் சைக்கிளை மிக எளிதாக ஒருவராலேயே தள்ள முடிகிறது. அதற்க்கு முக்கிய காரணம் அந்த பொருளின் நிறை ஆங்கிலத்தில் மாஸ் (mass) என்கிறார்கள். பஸ்சின் நிறை சைக்கிளை விட பல மடங்கு அதிகமானது. அதை நகர வைக்க அல்லது முடிக்கம் கொடுக்க அதிக விசை தேவைப்படுகிறது. ஒரு முக்கிய விஷயம் இங்கே கவனிக்கவும். நிறை என்பது ஒரு பொருளின் அளவு அல்ல. அதாவது பஸ் பெரிதாக இருக்கிறது அதனால் அதிக நிறை கொண்டது என்று அர்த்தம் இல்லை.  ஒரு பெரிய பஞ்சு மூட்டையை சற்று சுலபமாக தூக்கி விடலாம். பெரிய பஞ்சு மூட்டை என்றாலும் அதன் நிறை குறைவு, அதனால் சிறிது விசை கொடுத்தாலே அதை தூக்கலாம் அல்லது நகர்த்தி விடலாம். சரி புரிகிறது, அதிக எடை உள்ள பொருளை நகர்த்த சிரமப்பட வேண்டி இருக்கிறது,  எடை குறைவாக இருந்தால் எளிதாக நகர்த்தி விடலாம். அதை விட்டு விட்டு நிறை என்று ஏன் குறிப்பிடுகிறேன். எடையும் நிறையும் ஒன்றா அல்லது வித்தாயசம் உள்ளதா என்ற கேள்வி உங்களுக்கு இதற்குள் தோன்றி இருந்தால், என் சார்பில் உங்களுக்கு நீங்களே ஒரு சபாஷ் போட்டுகொள்ளுங்கள். எடையும் நிறையும் ஒன்றல்ல. நிறை என்பது ஒரு பொருளின் உள்ளே எவ்வளவு விஷயம் (ஆங்கிலத்தில் matter) உள்ளது என்கிற அளவு. எடை என்பது அந்தப் பொருளை ஈர்ப்பு விசை எவ்வளவு வலுவாக இழுக்கிறது என்பதாகும். நீங்கள் பூமியில் இருந்து, உங்கள் எடையை ஒரு எடை பார்க்கும் மெசினில் பார்த்து விட்டு, பின்னர் சில நாட்கள் பயணித்து சந்திரனில் இறங்கி அதே எடை பார்க்கும் மெசின் வைத்து உங்கள் எடையைப் பார்த்தீர்கள் என்றால் அது சற்று குறைவாகக் காட்டும். அதற்க்கு காரணம் சந்திரனின் ஈர்ப்பு விசை பூமியை விடக் குறைவு. அதனால் தான் சந்திரனில் நடக்கும் விண்வெளி வீரர்கள் சற்று குதித்து குதித்து நடக்கின்றனர். சுருக்கமாக, உங்கள் மொத்த உருவம் நிறை. அது எந்த இடத்திலும் மாறது. ஆனால் எடை நீங்கள் இருக்கும் இடத்திற்கு ஏற்ப மாறுபடும். இவ்வளவு ஏன், விண்வெளியில் பயணிக்கும் போது எடையே இல்லாமல் உணர்வீர்கள். 

நிலவில் மனிதன் ஓடுவதை இந்த வீடியோவில் பாருங்கள்.

நியூட்டன் இரண்டாம் விதி என்ன சொல்கிறது என்றால், நிறை அதிகமுள்ள ஒரு பொருளை முடிக்க (அல்லது நகர்த்த என்று எடுத்துக்கொள்ளலாம்) அதிகமான விசை தேவைப்படும். அதற்கு ஒரு சூத்திரமே கொடுத்திருகிறார் நியூட்டன்.

F=ma

இதில் 'm' என்பது பொருளின் நிறை, 'a' என்பது முடிக்கம். F என்பது விசை.

மூன்றாம் விதி:

மிக எளிமையான விதி. சற்று தத்துவார்த்தமானதும் கூட. ஒவ்வொரு விசை அல்லது இயக்கத்திற்கும் அதே அளவு சமமான எதிர்வினையான இயக்கம் இருக்கும். சிறிய உதாரணம், நீச்சல் அடிக்கும் போது கையால் நீரை பின்னோக்கி தள்ளினால் முன்னால் செல்கிறோம்.

சரி, நியூட்டன் மூன்று விதிகளை பார்த்தாகிவிட்டது, இனி பிரபஞ்சத்திற்கு வருவோம். நியூட்டன் புவி ஈர்ப்பு தத்துவத்தின் படி பூமி மட்டுமன்றி இந்தப் பிரபஞ்சத்தில் உள்ள ஒவ்வொரு பொருளும் மற்றவற்றை ஈர்த்துகொண்டிருகிறது. இப்படி இருக்கையில் இந்த பிரபஞ்சத்திற்கு ஒரு முடிவு என்று இருந்தால், ஒவ்வொரு பொருளிலும் உள்ள ஈர்ப்பு விசை மற்றதை ஈர்த்து மொத்த பிரபஞ்சமே ஓன்று சேர்ந்து நிலை குலைந்துவிடும். இது நடக்கவில்லை, எனவே பிரபஞ்சம் முடிவில்லாதது என்று கருதினார். இந்த பிரபஞ்சம் முடிவில்லாதது என்பதெல்லாம் சரி, இதற்கு ஆரம்பம் என்று ஒரு இருக்கவேண்டுமே அது என்ன என்ற கேள்வி உங்களுக்கு தோன்றலாம். அதற்கு பதில் தான் பெரு வெடிப்புக் கொள்கை (Big Bang Theory). இதைப்பற்றி விரிவாக அடுத்தப்பகுதியில் காணலாம்.

தொடரும்...

முந்தய பகுதிகள்:

பிரபஞ்சப் புதிர்கள் #1