“தொட்டனைத் தூறும் மணற்கேணி மாந்தர்க்குக்
கற்றனைத் தூறும் அறிவு”

1955ஆம் ஆண்டு, நியூ ஜெர்சியின் பிரின்ஸ்டன் மருத்துவமனையில், இறந்தவர் ஒருவரின் மூளையை அகற்றி, அது ஏன் அதி தீவிர புத்திசாலித்தனமாக செயல்பட்டது என்று ஆய்வுக்கு உட்படுத்தினார்கள். அன்றைய அறிவியலுக்கு அதிகம் எட்டாததால், ஒருவேளை வருங்காலத்தில் நரம்பணுவியல் துறையினர் அந்த மூளையின் சிறப்புக் குணாதிசயத்தைக் கண்டடையலாம் என்று மேரிலேண்டில் உள்ள “நேஷனல் இன்ஸ்டிட்யூட் ஆப் ஹெல்த் அண்ட் மெடிசின்” இல் பார்வைக்காக பின்னர் அது வைக்கப்பட்டது. 

இன்று நாம் அன்றாடம் பயன்படுத்தும் வழிகாட்டி(GPS), நுண்ணலை அடுப்பு (Microwave Oven) முதல், உலகையே அழிக்க வல்லமை படைத்த அணு ஆயுதம் (Atomic Bomb) வரை உருவான அனைத்தும் அந்த மூளையில் தோன்றிய சிந்தனையே காரணம். குறிப்பாக இன்றைய மருத்துவ துறையில் புற்றுநோயின் வீச்சை தடுக்க உதவும் கதிர்வீச்சுச் சிகிச்சை, சிந்தனையின் அதிமுக்கிய பயன்பாடுகளில் ஒன்றாகும்.

இப்பயன்களால், இருபதாம் நூற்றாண்டின் ஆகச்சிறந்த மூளையாக கருதப்பட்ட அந்த மூளை “ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன்” என்னும் மாமேதையுடையது.

அவர் பிறந்த நாளான மார்ச் 14 தேதியை ஒட்டி, அவரது நினைவாகவும் சமர்ப்பணமாகவும்  அவரது வாழ்க்கையின் முக்கிய தருணங்களையும், அவர் உலகுக்களித்த முக்கிய கோட்பாடுகளையும் இக்கட்டுரையில் பருந்துப் பார்வையாகப் பார்க்கலாம்.

கிபி 1687: நியூட்டனின் ஈர்ப்பு விதி, ஒரு தொடக்கம்

நியூட்டனின் கூற்றுப்படி பிரபஞ்ச ஈர்ப்பு விதி(Law of Universal Gravitational) என்பது “ஒரு பொருளுக்கு(Object) கணம்(Mass) அல்லது ஆற்றல்(Energy) இருப்பின் அது மற்றொரு பொருளை ஈர்க்கும்(Gravitational Force).”

பூமி கீழிலிருந்து மேலே ஆப்பிள் பழத்தை ஈர்ப்பது மட்டுமல்ல, பக்கவாட்டில் இருந்தாலும் ஈர்க்கும். உதாரணம் – பூமி நிலவை ஈர்ப்பது, சூரியன் எட்டு கிரகங்களையும் ஈர்ப்பது[1].

ஈர்ப்பாற்றலின் வலிமை (Strength) அந்த பொருட்களின் எடைக்கு நேர்விகிதம்(Directly Proportional), தூரத்திற்கு எதிர்விகிதம் (Indirectly Proportional). அதாவது

பொருள் எடை கூட ஈர்ப்பு கூடும் – சூரியனின் மாபெரும் எடையால் எட்டு கிரகத்தையும் ஈர்ப்பது.

தூரம் கூட ஈர்ப்பு குறையும் – மெர்குரியின் எடையும் செவ்வாயின் எடையும் ஒன்றாக இருந்தாலும், செவ்வாய் சூரியனிலிருந்து தூரமிருப்பதால், ஈர்ப்பு குறைந்து, சூரியனை சுற்றி வர அதிக நாட்களை எடுத்துக்கொள்ளும்.

நியூட்டனின் விதி, சீரான பெரும் எடையும் மிதமான வேகமும் கொண்ட சூரியன் மற்றும் பூமி போன்றவற்றுக்கு செல்லுபடியானாலும், பிரபஞ்சத்தின் உள்ள எல்லா பொருட்களுக்கும் பொருந்தாது என்பதே இதன் மாபெரும் குறைகள்.

பொருந்தாத சில உதா பொருட்கள் – 

1. அணுக்கள்(Atom), அதில் உள்ள துகள்கள்(Quarks) பொருந்தாது. ஏனெனில் அது இயங்குவது ஈர்ப்பு விசையை(Gravitational Force) விட பன்மடங்கு ஆற்றல் வாய்ந்த மின்காந்த விசை (Electromagnetic Force)

2. ஒளியின் வேகத்தில் (Speed of Light) செல்லும் கருந்துளை(Black Holes)போன்றவற்றுக்கு இந்த விதி செல்லுபடியாகாது. ஏனெனில் பெருளின் வேகம்(Velocity) ஏற, அதை செலுத்தும் இயங்கு ஆற்றலும்(Kinetic Energy) ஏறி, அதன் எடையும்(Mass) ஏறும். மாறாத எடை கொண்ட பொருட்களுக்கு மட்டுமே நியூட்டனின் விதி பொருந்தும்.

கிபி 1879 முதல் கிபி 1905 வரை: பிறப்பு மற்றும் அற்புத ஆண்டு (Annus mirabilis/Miracle year)

ஜெர்மனி நாட்டில், கிபி 1879 ஆம் ஆண்டு, யூத பெற்றோருக்கு பிறந்த ஐன்ஸ்டீன், தன் பதினாறாவது வயதில் மேற்படிப்புக்காக சுவிஸ் நாட்டிற்கு குடிபெயர்ந்தார். சுவிஸ் நாட்டில், காப்புரிமை பரிசோதகராக பணிபுரிந்து கொண்டிருந்த ஐன்ஸ்டீன், அன்னாலன் டெர் பிஸிக் (Annalen Der Physik) என்ற அறிவியல் இதழில், 1905ஆம் ஆண்டு வெளியிட்ட நான்கு ஆராய்ச்சி கட்டுரைகளே அறிவியல் உலகத்தில் காலடி வைத்தது. 

பொதுவாக எந்த ஒரு அறிவியல் ஆராய்ச்சி கட்டுரையும் ஒரு ஆய்வக  (Laboratory Experiment) பரிசோதனைக்கு பிறகே முடுவுகள் அலசப்பட்டு எழுதப்படும். ஆனால் எழுதிய நான்கு கட்டுரைகளுமே வெறும் சிந்தனை சோதனை(Thought Experiments) மூலமே தோன்றிய முடிவுகளாகும்.

அப்படி இருந்தும் மனிதனின் பார்வையில் விசும்பும்(Space) காலமும்(Time) எடையும்(Mass) ஆற்றலும்(Energy) ஒரு பெரும் தாக்கத்தையும் மாற்றத்தையும் அந்த கட்டுரைகள் ஏற்படுத்தியதால், 1905ஆம் ஆண்டை ஒரு அற்புத ஆண்டாக அறிவியலாளர்கள்(Scientists) கூறுவர். 

கட்டுரை 1 – ஒளிமின் விளைவு (Photoelectric Effect)

கட்டுரை 2 – பிரௌனியன் இயக்கம் (Brownian Motion)

கட்டுரை 3 – சிறப்பு சார்புக் கோட்பாடு (Theory of Special Relativity)

கட்டுரை 4 – நிறை ஆற்றல் சமன்பாடு (Mass Energy Equivalence)

கிபி 1905: சிறப்புச் சார்புக்கோட்பாடு (Theory of Special Relativity)

சார்பு  – ஒன்றை ஒன்று சார்ந்து இருப்பது. உதா – விசும்பு (Space) & காலம் (Time), எடை (Mass) & ஆற்றல் (Energy)

ஐன்ஸ்டீன் சிறப்பு சார்பு கோட்பாட்டினுள் இரண்டு பார்வைகளை முன்வைத்தார், 

1. இயற்பியலின் விதி (Law of Physics) அதை ஆராய்பவர்கள்(Observer) அனைவருக்கும் ஒன்றே. இடமோ, நகர்வோ (Motion) மாறினாலும், விதி மாறாது.

உதா – நகரும் ரயிலின் உள்ளே ஒரு குழந்தை கையில் பந்து வைத்திருக்கிறது. அதே பந்தை வெளியில் இருந்து ஒரு குழந்தை காண்கிறது. ரயிலில் உள்ள குழந்தைக்கு பந்து நகரவில்லை. வெளியில் உள்ள குழந்தைக்கு ரயிலோடு பந்தும் நகர்கிறது. இருவரும் கூற்றும் ஒன்றே. பார்வை மட்டும் மாறியுள்ளது. பார்வை மாறினாலும் இயற்பியலின் விதி மாறாது.

2. ஒளியின் வேகம் நிலையானதும், அதுவே பிரபஞ்சத்தில் உச்ச வேக மானதாகும்.

உதா – ரயிலின் வெளியே நின்றிருக்கும் குழந்தை, ரயிலின் உள்ளிருக்கும் குழந்தையை நோக்கி தன்னிடமுள்ள கைவெளிச்சத்தை (Torchlight) பாய்ச்சுகிறது. ரயில் நகர நகர வெளிச்ச ஒளி சென்றடைய நேரமாவது போல் ஒரு எண்ணம் குழந்தைக்கு ஏற்படலாம். ஆனால் ரயில் மணிக்கு மணிக்கு 1000 கிமீ வேகத்தில் சென்றாலும், வெளிச்சம் அதன் மீது படும் நேரம் மாறாது. ஏனெனில் 

ஒளியின் வேகம் – 299,792.458 km/s. ஒரு பேச்சுக்கு நிலவில் ஒரு ரயில் செல்கிறது. டோக்கியோவில் இருந்து ஆற்றல்மிக்க ஒரு வெளிச்சத்தை அதை நோக்கி அடித்தால், அது 1.28 நொடிகளில் அந்த ரயிலை சென்றடையும். பூமிக்கும் நிலவுக்கும் இடையே தூரம் – 384,400 km.

கோட்பாட்டின் அன்றாட பயன்கள் – வழிகாட்டி (GPS)

கிபி 1915: பொதுச் சார்புக்கோட்பாடு (Theory of General Relativity)

ஐன்ஸ்டீன் பொது கோட்பாட்டின் படி, பிரபஞ்சத்தில் பெருத்த எடையான்களான கோள்களும், நட்சத்திரங்களும் தன்னைச் சுற்றி உள்ள வெற்றிடத்தையும் காலத்தையும் (Space & Time) பின்னி வளைவுகளாக நெய்துள்ளது. இது அமைதியான ஒரு குளத்தில் கல் விழும்போது, அது தன்னை சுற்றி வளை அலைகளை(Ripple) ஏற்படுத்துவது போன்றது. அந்த இட-காலத்தின் (Spacetime) வளைவகளே பொருட்களின் ஈர்ப்புபிற்கு காரணமாகும். 

கல்லின் எடை கூட குளத்து அலைகளின் வளைவுகள் கூடுவது போல், ஒரு பொருளின் எடை கூட அதன் ஈர்ப்பும் கூடும்.

கோட்பாட்டின் அன்றாட பயன்கள்  – வழிகாட்டி (GPS)

கிபி 1921: ஒளிமின் விளைவு (Photoelectric Effect) – நோபல் பரிசு

1905ஆம் ஆண்டு ஐன்ஸ்டீன் எழுதிய கட்டுரையை நோபல் கமிட்டி ஏற்று, அதை அங்கீகரிக்கும் விதமாக 1921ஆம் ஆண்டு “இயற்பியலில் ஒரு புதிய சகாப்தத்தைத் திறந்தார்” என அறிவித்து நோபல் பரிசை அளித்தது.

ஒளிமின் விளைவு என்பது, ஒளியணு(Photon) எந்த ஒரு பொருளின் மீதும் மேல் படும் போதும், ஒளியணுவின் ஆற்றலை(Energy) அந்த பொருளில் உள்ள மின்னணு(Electron) உறிஞ்சிவிடும். ஒளியணுவின் ஆற்றல் அதிகமானால் அந்த மின்னணு, உருமாறி ஒளிமின்னணு(Photoelectron) ஆகி அந்த பொருளில் இருந்து வெளியேறிவிடும்.

வாயு(Gas) மற்றும் அயனிமம்(Plasma) தவிர, இந்த விளைவு இது பிரபஞ்சத்தில் மனிதன் கண்டடைந்த கீழ் கண்ட எல்லா பொருட்களுக்கும் பொருந்தும்

கடத்தி(Conductor) – செம்பு (Copper)

குறைக்கடத்தி (Semiconductor) – சிலிக்கான்

கடத்தா (Insulator) – ரப்பர்

கோட்பாட்டின் அன்றாட பயன்கள் – சூரிய ஒளியில் இருந்து தகடு பெறப்படும் மின்சாரம் (Solar Panels)

கிபி 1930: கருந்துளை (Black Hole)

வானியல் இயற்பியலாளர்(Astrophysicist) சுப்ரமணியம் சந்திரசேகர், ஐன்ஸ்டீன் சிறப்பு சார்பு கோட்பாட்டினை முன்னெடுத்து, நட்சத்திரங்கள் தன்னுள் இருக்கும் எரிபொருள் தீர்ந்து அழியும் தருவாயில் ஓர் மாபெரும் கருதுளையாகி சரியும் என கண்டடைந்தார். அப்போது அதன் ஈர்ப்பு சக்தி அதிகரித்து தன் அருகில் அணையும் அனைத்தையும் உள்ளிழுத்துக் கொள்ளும் ஆற்றலை பெறும். அதன் அருகில் 299,792.458 km/s வேகத்தில் செல்லும் ஒளி கூட தப்ப இயலாது. இதற்காக அவருக்கு நோபல் பரிசு 1983ஆம் ஆண்டு வழங்கப்பட்டது

கிபி 1933: அமெரிக்க குடியேற்றம்

1933ஆம் ஆண்டு ஹிட்லர் ஜெர்மனியின் அதிபராக பொறுப்பேற்றவுடன், தன் யூத பின்புலத்தினால் தன் உயிருக்கு ஆபத்து ஏற்படும் என கருதி, அமெரிக்காவிற்கு ஐன்ஸ்டீன் நிரந்தரமாக குடிபெயர்ந்து, பிரின்ஸடன் பல்கலைக்கழகத்தில் ஆராய்ச்சியாளராக சேர்ந்து, வாழ்நாள் இறுதிவரை பணியாற்றினார்.

கிபி 1939: அணுஆயுத கையெழுத்து

ஹிட்லரின் மேற்பார்வையில் ஜெர்மனியில் அணு ஆயுத தயாரிப்பு நடைபெறுகிறது என்னும் உளவு செய்திகள் வெளியாயின. அதை எதிர்க்க வல்லமையான அணு ஆயுதத்தை உருவாக்கும் படி, அமெரிக்க ஜனாதிபதி ரூஸ்வெல்ட்டுக்கு கடிதம் மூலம் அழுத்தமாக பரிந்துரைத்த விஞ்ஞானிகளில், ஐன்ஸ்டீன் முக்கியமானவர் என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. இது மேன்ஹாட்டன் திட்டம் (Manhatten project) என்னும் பெயர் பெற்று, அணு ஆயுத தயாரிப்புக்கு உந்துதலாக அமைந்தது.

கிபி 1945: அ. நிறை ஆற்றல் சமன்பாடு (Mass Energy Equivalence) – ஹிரோஷிமா நாகசாகி அணுப் பேரழிவு

1905ஆம் ஆண்டு ஐன்ஸ்டீன் எழுதிய நான்காவது கட்டுரையே அணு ஆயுதத்தின் விதையாகும்.

தனிம அட்டவணையில்(Periodic Table), ஒவ்வொரு தனிமத்திற்கும் (Element) ஓர் எடை இருப்பதை காணலாம். அதை அணு நிறை அலகு(amu – Atomic Mass Unit) எனப்படும். ஹைட்ரஜனே மிகவும் இலகுவான(1 amu) தனிமம். யுரேனியம் மிகவும் கனமான(235 amu) தனிமம். தனிமங்களுக்கு இயற்கையிலேயே இயங்கு ஆற்றல் உள்ளது. அணு நிறை அலகு(amu) கூட கூட அதன் இயங்கு ஆற்றலும் கூடும்.

இதை வெறும் சிந்தனை பரிசோதனையின்(Thought Experiment) மூலம் ஐன்ஸ்டீன் கண்டடைந்து கீழ்கண்ட சமன்பாட்டை (Equation) வகுத்தார்

E = mc2 என்பது நிறை ஆற்றல் சமன்பாடு

m – ஒரு பொருளின் எடை (mass)

c – ஒளியின் வேகம் (speed of light); c^2 – ஒளியின் வேகம் பெருக்க சதுக்கம்(Squared)

E – இயங்கு ஆற்றல் (kinetic energy)

இந்த சமன்பாட்டை முன்னெடுத்து யுரேனியம்-235 கொண்டு அணு ஆயுதம் உருவாக்கப் பட்டு ஹிரோஷிமா நாகசாகி மேல் வீசப்பட்டது.

ஆ. பிரௌனியன் இயக்கம் (Brownian Motion) – அணுப் பேரழிவின் கதிர்வீச்சு கணக்கெடுப்பு

1827 ஆம் ஆண்டு ராபர்ட் பிரௌன் என்ற தாவரவியலாளர்(Botanist) ஒரு கோப்பைக்குள் நீரின் உள்ளே தானியங்களை போட்டு, அந்த கோப்பைக்குள் காற்று புகா வண்ணம் மூடினாலும், அந்த கோப்பையில் உள்ள தானியங்கள் நகரும் தன்மையை கண்டுபிடித்தார்.

அதற்கான விளக்கமாக 1905ஆம் ஆண்டு ஐன்ஸ்டீன் அளித்தது – ஒரு பொருள் திரவத்தால் சூழ்ந்திருக்கும் போது, பொருளை விட சிறிதான திரவத்தின் உள்ள மூலக்கூறுகளால்(Molecules) சீரற்ற(Random) முறையில் நகர்ந்து அந்த பொருளையும் நகர்த்தும்.

ஹிரோஷிமா அணுப் பேரழிவு நடந்து மூன்று நாட்களுக்கு பின் அங்கு வந்த பேராசிரியர் டட்சுஜிரோ சுஜுகி(Prof. Tatsujiro Suzuki) தலைமையிலான குழுவினருக்கு, கதிர்விச்சு மனிதர்களுக்கும், சுற்று சூழலுக்கும் எவ்வகையில் பாதிப்பு ஏற்படுத்தியது என்பது கணக்கிட ஐன்ஸ்டீனின் பிரௌனியன் இயக்கம் விளக்கம் பயன்பட்டது.

கிபி 1955: வருத்தம் & இறப்பு

மேன்ஹாட்டன் பிராஜக்ட் கையெழுத்து இட்டதால் தான் மிகவும் வருத்தப்பட்டதாக குறிப்புகள் உணர்த்துகின்றன.

ஏப்ரல் 1955 ஆம் ஆண்டு வயிற்றில் தீவிர இரத்தப் போக்கு ஏற்பட்டு, அதற்கு பரிந்துரைத்த அறுவை சிகிச்சை மறுத்து இன்ஸ்ட்டின் இயற்கை எய்தினார்.

இறுதியாக:

கசடறிய கற்று, நிற்க அதற்குத் தக என்பது வள்ளுவர் வாக்கு.

கசடறிய கற்றாலும், வெறும் மதிப்பெண் எடுப்பதற்காக படிப்பது என்பது மூளையை மண் தெட்டியாக பயன்படுத்தி அதில் தகவல் என்னும் நீரை ஊற்றுவது போன்றது.

நிற்க அதற்குத் தக என்பதற்கு இணங்க, மூளையை மண் என்ற களமாகவும், கற்ற கல்வியை அதை தோண்டும் ஒரு சாதனமாகவும் பயன்படுத்துவோர் சிலர் உண்டு.

இப்படி தன் மூளையையே ஆய்வுக்களமாக பயன்படுத்தி வெறும் சிந்தனை சோதனை(Thought Experiment) மூலமே கோட்பாடுகளை கண்டடைந்தால், ஐன்ஸ்டீனே இருபதாம் நூற்றாண்டின் சிறந்த மூளையுடைவர் என்பது மிகையல்ல.

“மணலைத் தோண்ட நீர் ஊற்வன போல், கற்க ஊறுவன அறிவு” என்பதும் வள்ளுவர் வாக்கு, அதற்கு ஐன்ஸ்டீன் ஒரு சரியான உதாரணம்.

****

[1] வித்தியாசமான பாதையில் செல்வதை வழக்கமாகக் கொண்டவரான பக் மினிஸ்டர் ஃபுல்லர் என்ற ஆய்வாளர் அவ்வப்போது சொன்னதை நாம் நினைவில் வைக்கலாம். பூமி ஒரு கோளம். அந்தரத்தில் விண்வெளியில் சுழல்வது என்று நம் கவனத்தை ஈர்த்த ஃபுல்லர், கோளத்தில் மேல் கீழ் என்று சொல்வது பொருத்தமில்லாத வர்ணனை, அதுவும் கோளத்தின் பரப்பில் இருப்பவர் சொல்லல் தகாதது என்று வாதிடுவார். அவரைப் பொறுத்து, பூமியை நோக்கி, பூமியிலிருந்து அகன்று என்ற வர்ணனைகள்தான்- inward and outward- பொருத்தமானவை. சரியான வர்ணிப்பிலிருந்துதான் சரியான அணுகலும் கிட்டும் என்பது அவர் கருத்து.