UNLOCK அறிவியல் 2.O - 13

ஒருவேளை ஒளிக்கு நிகராக அப்படிப் பந்து வீச முடிந்தால் என்னதான் ஆகும் என்ற கற்பனையின் விளைவைக் கட்டுரையின் கடைசியில் பாருங்கள்.

இப்போதுதான் புதிய யுகத்தின் முதல் வருடம் தொடங்கியது போலிருக்கிறது. அதற்குள் கிட்டத்தட்ட ஒரு மாதம் முடியப்போகிறது. ‘ஒளி வேகத்தில் நகர்கிறது இந்த வருடம்’ என்ற சாத்தியமற்ற, மிகையான வாக்கியத்தைக் கடக்கலாம்.

கொரானா பரவத்தொடங்கி ஒரு வருடம் பூர்த்தியாகிறது. பல லட்சம் உயிர்களை நாம் பறிகொடுத்துவிட்டாலும், அறிவியல் வளர்ச்சியின் உதவியில் தடுப்பூசி விநியோகம் தொடங்கிவிட்டது. ஸ்காட்லாண்டில் இருக்கும் எடின்பெர்க் பல்கலைக்கழகத்தின் ராஸ்லின் விலங்கியல் ஆராய்ச்சி அமைப்பில் பெண் செம்மறியாடு க்ளோனிங் முறையில் உருவாக்கப்பட்டு, அதற்கு ‘டாலி’ எனப் பெயர் சூட்டப்பட்டு 25 வருடங்கள் நிறைவு பெறுகிறது. பை தி வே, அதற்கு அந்தப் பெயர் ஏன் சூட்டப்பட்டது என்பதற்குப் பின்னால் ‘க்ளூக்’ எனச் சிரிக்க வைக்கும் காமெடி இருக்கிறது; அதை இன்னொரு வாரத்தில் சொல்கிறேன். அப்போலோ 15 எனப் பெயரிடப்பட்ட நாசாவின் விண்வெளிப் பயணத்தில் முதல்முறையாக நிலவில் ரோவர் என்ற கார் விண்வெளி வீரர்களால் ஓட்டப்பட்டு சரியாக 50 ஆண்டுகள் ஆகின்றன. இதையெல்லாம்விட, நூறாவது வருடத்தை அறிவியல் உலகம் கொண்டாடும் முக்கிய நிகழ்வு ஒன்று இருக்கிறது. அது... ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைனுக்குக் கிடைத்த நோபல் பரிசு.

ஐன்ஸ்டைன் என்றதுமே, நமக்கு நினைவிற்கு வருபவை இரண்டு. ஒன்று, அவர் கண்டறிந்த ஆற்றலை அளவிடும் E=mc2 கணக்கீடு. அடுத்தது, ‘காலமும் வெளியும் நிரந்தரமாக அளவிடப்படுவதில்லை’ என்ற அவரது சார்பியல் கோட்பாடு (Theory of Relativity).

ஆனால், அவருக்கு நோபல் பரிசு கிடைத்தது இந்த இரண்டிற்காகவும் அல்ல. மாறாக, அவர் கண்டறிந்து விளக்கிய ஒளிமின் விளைவிற்காகத்தான் (Photoelectric Effect) 1921-ம் வருடத்திற்கான நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டது. ஐன்ஸ்டைன் தயவில் ஒளி என்பதை மிகச் சரியாகப் புரிந்துகொண்டபின்னர் கிடுகிடுவென அடுத்தடுத்த ஆராய்ச்சிகளின் பயனால் பல்வேறு தொழில்நுட்ப வளர்ச்சிகளை உலகம் கடந்த நூறு வருடங்களில் கண்டுவிட்டது; தொடர்ந்து புதிய புதுமையாக்கங்கள் வந்தபடி இருக்கின்றன.

இதுதான் இந்த வாரத்தின் ஃபோகஸ்.

முதலில் சில அடிப்படைகள்:

ஒளி என்பது ஆற்றல். குறிப்பாகச் சொல்ல வேண்டுமென்றால், மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு நடப்பதில் இருந்து வரும் ஆற்றல்.

போட்டான் எனப்படும் அடிப்படைத் துகள்களால் ஆனது ஒளி. இத்துகள்கள் அலை வடிவத்தில் பயணிக்கின்றன.

ஒரு நொடிக்கு மூன்று லட்சம் கிலோமீட்டர் வேகத்தில் பயணிக்கிறது ஒளி. பூமிப்பந்தின் சுற்றளவு 40,000 கிலோ மீட்டர் மட்டுமே என்பதை மனதில் கொண்டால், இதன் வேகம் புலப்படலாம். ஒளியின் வேகத்திற்கு நிகராக எதுவும் பயணிக்க முடியாது. ‘எதுவும்’ என்பதை மீண்டும் படித்து அடிக்கோடிட்டு வைத்துக் கொள்ளவும்.

மின்காந்த அலைக்கற்றையில் நம் கண்களுக்குத் தெரியும் ஒளியைத் தாண்டி, Ultra violet, Infra red என்ற வடிவங்களில் ஒளி வியாபிக்கிறது.

ஐன்ஸ்டைனின் Photoelectric Effect என்ற ‘ஒளிமின் விளைவு’ படு சிம்பிள். ஒளிக்கற்றையாகப் பயணிக்கும் போட்டான்கள் உலோகப் பரப்பில் தடாலென மோதுகையில், உலோகத்தில் இருக்கும் எலெக்ட்ரான்கள் போட்டானில் பொதிருந்திருந்த ஆற்றலை வாங்கிக்கொண்டு, விசையுறு பந்துகளாக வெளியேறுகின்றன. இது தான் மின்சாரம். ஒளியின் அடிப்படை அறிவியலைப் பார்த்துவிட்டோம். அதன் தொழில்நுட்ப வளர்ச்சிகளுக்குள் போகலாமா?

எரியும் மெழுகுவத்தியில் தொடங்கி மின்மினிப்பூச்சிகள் வரை ஒளி பலவிதமாக உருவாகிறது என்றாலும், பிரமாண்ட அளவில் அனுதினமும் ஒளியை வாரி வழங்கிக்கொண்டிருப்பது சாட்சாத் சூரிய பகவான். இன்றைய நாள்படி உலகில் வாழும் ஏழரை பில்லியன் மக்கள் ஒரு வருடம் முழுக்கப் பயன்படுத்தும் ஆற்றலை, சூரிய ஒளி ஒரு மணி நேரத்தில் கொடுத்துவிடுகிறது.

1990-ம் ஆண்டில் இருந்த மக்கள்தொகை 550 கோடி. 2020-ம் வருடம் முடிந்து இப்போது 750 கோடி என்பதை நெருங்கிக் கொண்டிருக்கிறது. ஆனால், 90களில் பத்தாயிரம் ட்ரில்லியன் வாட்டுகள் என்றிருந்த உலக வருடாந்தர மின்சார நுகர்வு சென்ற வருடத்தில் இரண்டு மடங்குகளுக்கும் மேலாகிவிட்டது. சீனா, இந்தியா, பிரேசில் போன்ற நாடுகளின் தொழில் வளர்ச்சி இதற்கு முக்கிய காரணம். ஒருவிதத்தில் உலகப் பொருளாதாரத்தின் அளவை, தேசங்கள் செலவழிக்கும் மின்சார அளவைக் கொண்டு கணக்கிட்டுவிட முடியும். பொருளாதாரம் மந்தமாகும்போது, மின்சார நுகர்வு குறைவாக இருப்பதைப் பார்க்க முடிகிறது.

தொழில்நுட்பத்திற்குள் வரலாம். ஒளி மின் விளைவு கொடுத்த நேரடித் தொழில்நுட்பப் பயன், ‘சூரிய ஒளியிலிருந்து பெறப்படும் சோலார் மின்சாரம்’ என்பதை நீங்கள் இந்த வரிக்கு வரும் முன்னரே யூகித்திருக்கக் கூடும். ஒளி பாய்ச்சப்படும்போது எலெக்ட்ரான்களை வெளியிடும் Photovoltaic செல் தகடுகள், கணினிகளின் அடிப்படையாக அமைந்திருக்கும் சிலிக்கானால் ஆனவை. சூரிய ஒளி மூலம் மின்சாரம் பெறுவது பிரபலமாகிக் கொண்டிருப்பதால், இதில் நடைபெறும் ஆராய்ச்சிகளும் அதிகம். உதாரணத்திற்கு, எங்கு வேண்டுமானாலும் ஸ்டிக்கர்போல இவற்றை ஒட்டிக்கொண்டு அதிலிருந்து மின்சாரம் பெறமுடியுமா? ‘சூரிய ஒளியை லென்ஸ் கொண்டு கூர்மையாக்குவதன் மூலம், குறைந்த பரப்பளவில் நிறுவப்படும் செல்களில் இருந்து அதிக பட்ச மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்யலாமா’ எனப் பரந்துபட்ட ஆராய்ச்சிகள் இந்தத் துறையில் நடந்துவருகின்றன. அதோடு, அனல் மின்சாரம்போல பெரிய அளவில் சூரிய ஒளி உற்பத்தி நிலையங்களும் பரவி வருகின்றன. 2,500 ஏக்கர்களில் நிறுவப்பட்டு 600 மெகா வாட்டிற்கு மேல் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யும் ராமநாதபுரம் மாவட்டம் கமுதியில் இருக்கும் சூரிய ஒளி மின் நிலையம் உலகின் டாப் 10-களில் ஒன்று என்பது கிளைச் செய்தி. காற்றின் மாசு அளவைக் குறைக்கவும், தண்ணீர் வீணாவதைத் தடுக்கவும், மொத்தத்தில் மனித குலத்தை அச்சுறுத்திக் கொண்டிருக்கும் பருவநிலை மாறுதல் என்பதிலிருந்து பாதுகாத்துக் கொள்ளவும், சூரிய ஒளி மின்சாரம் பெருமளவில் உதவும்.

‘சோலார் மின்சாரம் இவ்வளவு பயனுள்ளதாக இருக்கிறதே! உலகின் தேவையில் எவ்வளவு சோலார் மின்சாரத்தால் பூர்த்தி செய்யப்படுகிறது, அண்டன்?’ என்ற கேள்விக்கான பதில் சோகம் கலந்தது. இத்தனை வருடங்களுக்குப் பின்னரும் சோலார் மூலமாகப் பெறப்படும் மின்சாரம் மூன்று சதவிகிதத்தைக்கூட எட்டவில்லை.

ஏற்கெனவே முதலீடு செய்துவிட்ட நிலக்கரியால் இயங்கும் மின் உற்பத்தி நிலையங்களில் இருந்து போதிய மட்டும் மின் உற்பத்தி செய்து விட வேண்டும் என்ற உத்வேகம், இந்தப் பழைய முறைகளின் அடிப்படையில் இயங்கிவரும் நிறுவனங்களில் இருப்பவர்களின் பணிப்பாதுகாப்பு, புதிய தொழில்நுட்பங்களுக்கான முதலீடு செய்யும் மனோபாவம் என்பதையெல்லாம் கருத்தில் கொண்டு உலகின் தேசங்கள் தங்களது எனர்ஜி பாலிஸிக்களை மாற்றம் செய்வது முதல் தேவை. அறிவியல் தொழில்நுட்ப ஆராய்ச்சிகள் மூலமாக, Photovoltaic செல் தகடுகளின் விலை இன்னும் கணிசமாகக் குறைய வேண்டும் என்பது அடுத்த எதிர்பார்ப்பு. இவை வரும் பத்தாண்டுகளில் நடந்து உலக மின் தேவையில் பாதிக்கும் மேல் சூரிய ஒளியில் இருந்து வரும் என நம்பலாம்.

ஒளியில் இருக்கும் போட்டான்களை மோத விட்டு எலெக்ட்ரான்களை வெளியேற்றி மின்சாரமாக்குவது ஒருபுறமிருக்க, தகவல் தொடர்பிற்கு ஒளியால் இன்னொரு பயன் இருக்கிறது. ஒளியின் போட்டான்களை காதை லேசாகத் திருக்கிவிட்டு துடிப்புகளாக (pulses) மாற்றுவதன் மூலம் அந்தத் திருக்குத் துடிப்புகளில் தகவலைப் பொதிந்து அனுப்ப முடியும். ஒளியைப் பயன்படுத்தி இப்படித் தகவல் அனுப்பும் தொழில்நுட்பம் - இழை ஒளியியல் என மொழிபெயர்க்க முடிகிற ஃபைபர் ஆப்டிக்ஸ் (Fiber Optics).

நம் தலைமுடியைவிட மெல்லிய கண்ணாடி இழைகள் கொண்ட ஃபைபர் ஆப்டிக்ஸ் முதலில் பயன்படுத்தப்பட்டது மனித உடலினுள் என்ன நடக்கிறது என்பதை அறுவை சிகிச்சை இல்லாமல் அறிய உதவும் எண்டோஸ்கோப் கருவிகளில். அறுபதுகளுக்குப் பின்னர் ஃபைபர் ஆப்டிக்ஸ் கேபிள்களைப் பயன்படுத்தி சப்த சிக்னல்களை அனுப்ப முடியும் என்பது தெரிந்ததும், தொலைபேசி இணைப்புகளுக்குப் பயன்படுத்த ஆரம்பித்தார்கள். இணையம் என்ற வடிவமைப்பு உருவானபின்னர் தகவல் பெட்டகங்களை (data packets) அனுப்புவதற்கு சிறந்த முறை ஃபைபர் ஆப்டிக்ஸ் என முடிவானதில் வியப்பில்லை. எனவேதான், ஃபைபர் ஆப்டிக் கேபிள்கள் உலகின் கண்டங்களை இணைத்து தொலைத்தொடர்பிற்கான நரம்பு மண்டலமாக செயல்படுகின்றன. தகவல் தொழில்நுட்ப இணைப்பு நிறுவனங்களில் பணிபுரிபவர்கள் பரந்துவிரிந்து கிடக்கும் இந்தக் கண்ணாடி இழை பிணையத்தை இணையத்தின் முதுகெலும்பு (Backbone) என்கிறார்கள்.

இடைக்குறிப்பு: ஆராய்ச்சி வடிவத்தில் இருந்த ஒளி-தகவல் அறிவியலைத் தொழில்நுட்பமாக்கி அதைத் தகவல்தொடர்பின் தரநிலையாக மாற்றியவர் நரீந்தர் சிங் கப்பானி. ‘ஃபைபர் ஆப்டிக்ஸின் தந்தை’ என அழைக்கப்படும் அவர், உலகை இயக்கிய இந்தியர்களில் ஒருவர் என்பது பெருமை.

ஒரு நொடி இந்த வரியில் நிறுத்திவிட்டு, நீண்ட மூச்சு இழுத்து விட்டபின்னர் தொடருங்கள். நீங்கள் இந்தக் கட்டுரையை அச்சு வடிவத்திலோ, அல்லது டிஜிட்டல் வடிவத்திலோ படிக்கிறீர்கள், இல்லையா? அச்சில் படித்துக்கொண்டிருந்தால், உங்களைச் சுற்றி இயற்கையான ஒளியோ அல்லது செயற்கையாக விளக்கு ஒன்றில் இருந்து வரும் ஒளியோ சூழ்ந்திருக்கிறது. விகடன் டாட் காமிலோ, அல்லது அலைபேசி மென்பொருளிலோ படித்தால், இணையத்தில் எங்கோ அமர்ந்திருக்கும் பெருங்கணினியில் பதிவேற்றமாகியிருக்கும் இந்தக் கட்டுரையின் பக்கம் ஃபைபர் இழைகள் மூலமாக ஒளியாகப் பயணித்து வந்து, ரேடியோ அலைகளாக மாறி, உங்கள் அலைபேசிக்குள் புகுந்த பின்னர் மாற்றப்பட்டு நீங்கள் வாசிக்கும் விதத்தில் ஒளிர்கிறது. மொத்தத்தில் ஒளி இல்லாமல் நவீன வாழ்க்கை என்பது இல்லை.

சரி, தொடக்கத்தில் கேட்டிருந்த கிரிக்கெட் கேள்விக்கு வரலாம். ஒளிக்கு நிகராகப் பந்து வீச சாத்தியமேயில்லை என்றாலும், கற்பனைக்காக அது நடக்கிறது என வைத்துக் கொண்டால், கீழ்க்கண்டவை நடக்கும்:

* கிரிக்கெட் பந்தில் இருக்கும் அணுக்களுடன், காற்றில் இருக்கும் அணுக்கள் ஐக்கியமாகி, பந்து கதிர்வீச்சு போன்ற தோற்றத்திற்கு மாறிவிடும். இது அலைக்கற்றையின் வலுமிக்க Gamma கதிர்களாக இருக்கும்.

* வீசுபவர் கையில் இருந்து பந்து புறப்படுவது மட்டையாளருக்குத் தெரியாது.

* சில நானோ நொடிகளில், மட்டையாளரும், விக்கெட் கீப்பரும் பஸ்பமாகியிருப்பார்கள். ஒரு நொடியில் பில்லியனில் ஒரு பகுதி ஒரு நானோ நொடி (Nano second)

* சில கிலோமீட்டர்கள் தூரத்திற்குப் பார்க்கும் அனைத்தும் எரிந்து சாம்பலாகி முடியும்போது, ‘பந்து’ சென்ற கோட்டில் பெரும் குழி விழுந்திருக்கும்.

இந்த வாரக் கட்டுரைக்கான ஆதாரங்கள், இணைப்புகள் https://unlock.digital/13 என்ற வலைப்பக்கத்தில் இருக்கின்றன. உங்கள் கருத்துகளை +1 628 240 4194 என்ற எண்ணுக்கு வாட்ஸப் மூலம் அனுப்புங்கள்.

- Logging in...