ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைனும் மகரந்தத் துகள்களும்

அறிவியல் எப்போதும் கண்டுபிடிப்புகளை நிகழ்த்திக்கொண்டே இருக்கும் ஒன்று. புதிய புதிய விஷயங்களை அறிவியல் வெளிக்கொண்டு வருகிறது. நம்மைச் சுற்றி இருக்கும் இயற்கை நிகழ்வுகளையும், நமக்குள் நிகழும் நிகழ்வுகளையும் அறிவியல் நமக்கு வெளிச்சம்போட்டுக் காட்டுகிறது. இதில் இருக்கும் விநோதமான விஷயம் என்னவென்றால், இந்தக் கண்டுபிடிப்புகள் எல்லாம் அறிவியலை ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில் செலுத்துவதுபோல அமைவதுதான். இதில் இன்னும் விநோதமான விஷயம், ஒவ்வொரு அறிவியல் துறையிலும் ஏற்படும் மாற்றங்கள், அந்தத் துறையை ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில் செலுத்துவதாக அமைவதுதான்.

கடந்த ஒரு நூற்றாண்டை எடுத்துக்கொள்வோம்.

இயற்பியலை எடுத்துக்கொண்டு, இந்த ஒரு நூற்றாண்டில் எப்படிப்பட்ட மாற்றங்கள் நிகழ்ந்திருக்கின்றன என நாம் பார்ப்போம். பொதுவாக இயற்பியல், பிரபஞ்சத்தை ஒரு பெரிய இயந்திரமாகப் பார்ப்பதில் ஆரம்பித்தது. ஐசக் நியூட்டன் உருவாக்கிய இயற்பியல் விதிகளும், அவற்றைத் தொடர்ந்து கண்டுபிடிக்கப்பட்டு வந்த சமாசாரங்களும் அப்படித்தான் ஒரு நிலையை நோக்கி இயற்பியலை நகர்த்தின. பிரபஞ்சம் என்பது ஒரு பெரிய மகோன்னதமான கடிகார இயக்கமாகவும், அந்த இயக்கத்தின் ஒவ்வொரு பாகத்தின் இயக்கத்தையும் நாம் அறிந்து, அதன்மூலம் முழுப் பிரபஞ்சத்தையும் நாம் அறிந்துகொள்ள முடியும் என்றும் ஒரு நம்பிக்கை நமக்கு ஏற்பட்டது.

ஆல்பர்ட் மைக்கேல்சன்

ஆல்பர்ட் மைக்கேல்சன், பத்தொன்பதாம் நூற்றாண்டின் மிக முக்கியமான இயற்பியலாளர். பிரபஞ்சவெளி எங்கும் ஈதர் எனும் பொருள் நிரம்பியிருப்பதாகவும், அதில்தான் ஒளி பயணிக்கிறது என்றும் ஒரு காலத்தில் கருதப்பட்டது. அது தவறென நிரூபித்த பரிசோதனையை, மைக்கேல்சனும் மோர்லி என்கிற இயற்பியலாளரும்தான் வடிவமைத்தனர். மைக்கேல்சன் – மோர்லி பரிசோதனை, இயற்பியல் வரலாற்றில் புகழ் பெற்ற ஒரு பரிசோதனை. இந்த மைக்கேல்சன், இயற்பியல் கண்டுபிடிக்க வேண்டியதையெல்லாம் கண்டுபிடித்துவிட்டது என்றே கருதினார். இனி கண்டுபிடிக்க வேண்டியவை எல்லாம், தசமப் புள்ளிக்கு ஒரு பதினாறாவது இலக்கம் தள்ளி இருக்கிற அளவுக்கான விஷயங்களைத்தான் என்று அவர் கூறினார்.

அதே நேரத்தில், இந்த நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில், உயிரியலாளர்கள் உயிரை ஒரு மர்மமாகத்தான் பார்த்தார்கள். டார்வினின் பரிணாம அறிவியல், உயிர்களின் வளர்ச்சி குறித்து பரந்துபட்டதும், ஆழமானதும், முழுமைத்தன்மை கொண்டதுமான ஒரு பார்வையை அளித்திருந்தது. ஆனால், உயிர் என்றால் என்ன என்பதையோ அல்லது உயிரின் தொடர்ச்சி எப்படி நிகழ்கிறது என்பதையோ அதனால் விளக்க முடியவில்லை. உயிர் என்பது பருப்பொருள் சாராத ஒரு அற்புதம் என்பதாகவே, பொதுவாக உயிரியியலாளர்கள் மத்தியில் ஒரு எண்ணம் நிலவியது. ஆக, இயற்பியலும் உயிரியியலும் ஒரு நூற்றாண்டுக்கு முன் எதிரெதிர் நிலைபாடுகளில் இருந்தன எனச் சொல்லலாம்.

இரண்டு ரயில் நிலையங்களை உருவகித்துக்கொள்ளுங்கள். அதில் இரண்டு தண்டவாளத் தடங்கள். அவற்றில், எதிர் எதிர் திசைகளில் இரண்டு ரயில்கள் நிற்கின்றன. அவை ஓட ஆரம்பிக்கின்றன. முடியும்போது, இரண்டு ரயில்களும் தாம் நின்ற ரயில் நிலையங்களுக்கு எதிர் திசையில் இருக்கும் ரயில் நிலையங்களுக்கு வந்துவிடுகின்றன. அதைப்போலத்தான் ஆயிற்று, இயற்பியலின் நிலையும் உயிரியியலின் நிலையும்.

ஒரு நூற்றாண்டுக்குப் பிறகு பார்க்கும்போது, இயற்பியலின் மொழி கவித்துவத்தைப் பெற்றிருந்தது. ஜடப்பொருள் என நாம் சொல்வதெல்லாம் ஜடப்பொருளே அல்ல. அதில் பிரக்ஞையின் ஊடாட்டம் இருக்கிறது என்றெல்லாம் சொல்லுகிற இடத்தில் இயற்பியலாளர்கள் இருந்தார்கள். ஆனால் உயிரியலாளர்களோ, உயிர் என்பது ஜடப்பொருளின் கூட்டமைப்பு. நியூக்ளிக் அமிலங்கள், புரதங்கள் இவற்றைக்கொண்டு நாம் உயிரைப் புரிந்துகொள்ள முடியும் என்கிற இடத்துக்கு வந்து சேர்ந்திருக்கிறார்கள். இதை, பொருள் முதல்வாதம் என்பார்கள். உயிரும் பிரக்ஞையும், பருப்பொருட்கள் ஒரு கட்டத்தை எட்டும்போது உருவாகக்கூடியவை. அந்தப் பருப்பொருட்களைக் கட்டுடைத்துப் பார்த்து, உயிர் என்றால் என்ன என்று விளங்கிக்கொள்ளலாம். பொருள் முதல்வாதம் மட்டுமல்ல, குறுக்கலியல் (reductionism) முறையும் சேர்ந்தது இது. பத்தொன்பதாம் நூற்றாண்டின் நியூட்டானிய அறிவியல், அதன் உச்சத்தை உயிரியலில் எட்டியிருந்தது எனலாம்.

இந்த ரயில் வண்டி உருவகங்களை, உயிரியலுக்கும் அறிவியலுக்கும் கூறியவர் ஹெரால்ட் மோரோவிட்ஸ் என்கிற உளவியலாளர். அவர் கூறுகிறார்:

“நடந்ததென்னவென்றால், இயற்கையில் மானுட மனத்துக்குத் தனி ஒரு இடம் இருப்பதாகக் கூறிவந்த உயிரியலாளர்கள், இறுக்கமான பொருள் முதல்வாதத்தை நோக்கி நகர்ந்தனர். இது, பத்தொன்பதாம் நூற்றாண்டைச் சார்ந்த இயற்பியலின் கடும் பொருள் முதல்வாத நிலைப்பாடு. அந்த இடத்துக்கு உயிரியலாளர்கள் வந்து சேர்ந்த அதேநேரத்தில், இயற்பியலாளர்களோ தங்கள் ஆராய்ச்சிகளில் கிடைத்த விளைவுகளை விளக்க, வேறு வழியே இல்லாமல், இறுக்கமான பொருள் முதல்வாத நிலைப்பாட்டில் இருந்து, மனமும் ஜடப் பொருளும் இணைந்ததே யதார்த்தம் என்கிற நிலைப்பாட்டுக்கு வந்தார்கள். இவ்விரு அறிவியல் புலங்களும் நேர் எதிரான திசைகளில், ஒரே நேரத்தில் வேகமாகச் செல்லும் புகைவண்டிகளில் இருப்பதாகக் கூறலாம்”.

இருந்தாலும், இதில் ஒரு மாற்றம் இருக்கிறது. எதிரெதிரே பயணிக்கும் இரண்டு புகைவண்டிகளுக்குத் தொடர்பு இருக்கமுடியாது. இங்கே, உயிரியலுக்கும் இயற்பியலுக்கும் தொடர்பு தொடர்ந்து இருந்துகொண்டே இருக்கிறது. இயற்பியலில் ஏற்படும் பார்வை மாற்றங்கள், நவீன இயற்பியலின் கண்டுபிடிப்புகள் ஆகியவை, உயிரியலின் தேடலில் தொடர்ந்து பங்களித்து வந்திருக்கின்றன. அப்படி என்றால், ஒரு கேள்வி இயல்பாக எழுகிறது. இயற்பியலில் ஏற்பட்ட அடிப்படைப் பார்வை மாற்றத்தின் தாக்கம், ஏன் உயிரியலில் எந்தத் தாக்கத்தையும் ஏற்படுத்தவில்லை? ஏன், உயிரியல் தீர்மானமாகப் பொருள் முதல்வாதத்தை நோக்கிச் செல்கிறது?

உயிரியல், குறிப்பாக மூலக்கூறு மரபணுவியல் (Molecular genetics), அப்படி ஒரு பொருள் முதல்வாத நிலைப்பாட்டை நோக்கிச் செல்வதாகவே தோற்றம் அளிக்கிறது. அந்தத் தோற்றம் எந்த அளவுக்குச் சரியானது என்பதை விரிவாக அணுகிப் பார்க்கலாம். அதற்கு முதல்படியாக, உயிரியல் கண்டுபிடிப்புகள் மூலமாகப் பிற அறிவியல் துறைகளில் ஏற்பட்ட முக்கிய முன்னகர்வை நாம் அறிந்துகொள்ள வேண்டும்.

1827-ல், ஜான் பிரவுன் என்கிற தாவரவியலாளர், மகரந்தத் துகள்களை நீரில் இட்டு அவற்றை நுண்ணோக்கியால் கவனித்துக்கொண்டிருந்தார். அப்போது அவற்றில் எவ்வித ஒழுங்கும் காட்டாத சலனங்கள் தொடர்ந்து இருப்பதைக் கண்டறிந்தார். இது ஏன் ஏற்படுகிறது? தெரியாது. ஆனால், இப்படி ஒரு சலன இயக்கம் உள்ளது. அது, அவர் பெயரால் ப்ரவுனிய இயக்கம் (Brownian movement) என அறியப்படுகிறது. ஒரு உயிரினத்தின் உள்-செயல்பாடுகளில், செல்கள் தொடங்கி திசுக்கள், உறுப்புகள் என எல்லாத் தளங்களிலும் இந்த இயக்கத்தைக் காணலாம். உயிரற்ற பொருட்களில்கூட ப்ரவுனியன் இயக்கத்தைக் காணலாம். இது ஏன் நடக்கிறது?

ராபர்ட் ப்ரவுனும் அவர் பயன்படுத்திய நுண்ணோக்கியும்

ஜேம்ஸ் க்ளர்க் மாக்ஸ்வெல், நவீன க்வாண்டம் இயற்பியலுக்கு முதல் அஸ்திவாரக் கல் வைத்தவர் எனலாம். அவர் இந்த நிகழ்வை, மூலக்கூறுகள் மோதுவதால் ஏற்படும் நிகழ்வு எனக் கருதினார். தி.நகரில் உள்ள பெரிய அங்காடித் தெருவில், கூட்டத்தின் நடுவில் நின்றால் இடிபட்டு இடிபட்டு ஒருவர் நகர்வதுபோல. தம்மைவிடப் பல மடங்கு பெரிய மகரந்தத் துகள்கள் / தூசி துகள்கள் /  மிகப்பெரிய புரத மூலக்கூறுகள் இத்யாதி மீது அவற்றைச் சுற்றி இருக்கும் திரவத்தின் (நீரின்) மூலக்கூறுகள் மோதுகின்றன. தொடர்ந்து மோதுகின்றன. இதன் விளைவுதான் ப்ரவுனியன் இயக்கம் என மாக்ஸ்வெல் கூறினார். வெப்ப இயக்கவியல் (thermodynamics/ kinetic theory of gases) பார்வையில், ப்ரவுனிய இயக்கத்தை அணுக முதல் முயற்சி மாக்ஸ்வெல்லால் செய்யப்பட்டது.

ஜேம்ஸ் க்ளர்க் மாக்ஸ்வெல்

இதை இன்னும் தெளிவாகவும் துல்லியமாகவும் வெப்ப இயக்கவியல் அடிப்படையில் அறியும் ஓர் ஆய்வுத்தாள் 1905-ல் வெளியானது. அதை எழுதியவர் ஜெர்மானிய காப்புரிமை அலுவலகத்தில் குமாஸ்தா வேலை செய்தவர். பெயர், ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன்.

ப்ரவுனிய இயக்கத்துக்கான முக்கியத்துவம், உயிரியல் சார்ந்த இயற்பியலில் (bio-physics) பிரதான இடத்தை வகிக்கிறது. செல்கள் உயிர்வாழ அவற்றுக்கு இடையேயான திரவம் சார்ந்த பரிமாற்றங்களின் அடிப்படையான ஆஸ்மாஸிஸ் போன்ற இயக்கங்களும் ப்ரவுனிய இயக்கத்தின் வெளிப்பாடுகளே. உயிரின் சில முக்கிய அடிப்படைத்தன்மைகள் ப்ரவுனிய இயக்கம் கொண்டவையே. ‘அனைத்து திசைகளிலும் ஒழுங்கு எதையும் வெளிப்படுத்தாத இயக்கம்' என ப்ரவுனிய இயக்கத்தை ஐன்ஸ்டைன் அறிந்தார்.

ஒரு முக்கியமான பங்களிப்பை, இந்த உயிரி-இயற்பியல் நிகழ்வு அறிவியலுக்கு அளித்திருக்கிறது. நவீன வேதியியலின் அடிப்படையாக இருப்பவை மூலக்கூறுகள். இவை உண்மையில் இருக்கின்றனவா? அல்லது நாம் வேதியியல் வினைகளைப் புரிந்துகொள்ள, நமக்கு நாமே உருவாக்கிக்கொண்ட அனுமானக் கருவிகள் மட்டும்தானா?

இந்தக் கேள்விக்கான விடையை ‘ப்ரவுனியன் இயக்கம்’ அளித்தது. சுற்றி இருக்கும் மூலக்கூறுகள் தம் வெப்பத்தால் இயங்குகின்றன. அந்த இயக்கத்தால் அங்கும் இங்குமாக அடிக்கப்பட்டு நகரும் ப்ரவுனிய சலனங்களை எப்படி அளப்பது? தனிப்பட்ட ஒரு துகளின் பாதையைக் கணிப்பதைக் காட்டிலும், ஒரு குறிப்பிட்ட கால-அளவுக்கு அனைத்துத் துகள்களின் ஒட்டுமொத்த இடம் பெயர்தலை (displacement) கணிக்கமுடியும் என ஐன்ஸ்டைன் சொல்லியிருந்தார்.

ஜீன் பெர்ரின்

பிரான்ஸை சார்ந்த இயற்பியலாளர் ஜீன் பெர்ரின்,  மிகவும் கஷ்டப்பட்டு பரிசோதனைகளைச் செய்திருந்தார். ரெஸின் துகள்களை நீரில் மிதக்கவிட்டு, அவற்றின் ப்ரவுனிய இயக்கத்தை அவதானித்தார். அளவுகள் எடுத்து அதை ஐன்ஸ்டைன் முன்வைத்த கணித ரீதியிலான கணிப்பு அளவுகளுடன் பொருத்திப் பார்த்தார். அவை பொருந்தின. மூலக்கூறுகள், வேதியியல் வினைகளைப் புரிந்துகொள்ள, நாமே உருவாக்கிக்கொண்ட அனுமானக் கருவிகள் அல்ல. அவை யதார்த்தம் கொண்டவை / இருப்பவை என்பதைத் தீர்மானமாக உணர்த்தியது ப்ரவுனியன் இயக்கம். ஜீன் பெர்ரினின் ‘ப்ரவுனியன் இயக்கமும் மூலக்கூறு யதார்த்தமும்’ (Brownian Movement and Molecular reality), அறிவியல் வரலாற்றில் ஒரு முக்கியமான மைல்கல் என்றே சொல்லலாம். முக்கியமானது என்றாலும், அவ்வளவு கவனத்தைப் பொதுவெளியில் பெறவில்லை.

பெர்ரினின் தத்துவ நிலைபாடு சுவாரசியமானது. ஐன்ஸ்டைன், பெர்ரின் இருவருமே ‘உள்ளுணர்வு-சார்ந்து உய்த்தறிதல்’ (Intuitive-deductive) முறையில் நம்பிக்கை கொண்டவர்கள். ஐன்ஸ்டைனின் இந்தத் தன்மை, பரிசோதனையின் அடிப்படையில் இயற்பியலை உருவாக்கும் இயற்பியலாளர்களுக்கு எரிச்சலைக்கூட ஏற்படுத்திய விஷயம். ஆனால் ஐன்ஸ்டைனோ, தன் கணித-கவித்துவம் கொண்ட சமன்பாடுகளைப் புற யதார்த்தம் பொய்யெனச் சொன்னால், அந்தப் ‘புற யதார்த்தத்துக்காக’ மட்டுமே வருத்தப்படுபவர். காணப்படும் உலகைத் தாண்டி, காணப்படாத ஒரு எளிமையைக் கண்டடைந்து நிகழ்வுகளை விளக்குவதில் பெர்ரினும் தீர்மானமாகவே இருந்தார்.

தொடக்க கால சிந்தனையில் அணுக்கள், மூலக்கூறுகள் இவை அனைத்துமே புற யதார்த்தத்தை அறிந்துகொள்ள நாம் உருவாக்கிய அக அனுமானக் கருவிகள்தாம். ஆனால், பரிசோதனை அறிவியல் வளர வளர, பரிசோதனைத் தரவுகளுக்கு ஏற்ப அவை தகவமைக்கப்பட்டன. ஒருகட்டத்தில், புற யதார்த்தத்தில் இருக்கும் அமைப்பும், நம் அக அனுமானத்தில் கட்டமைக்கப்பட்ட அறிதல் கருவியும் ஒருங்கிணையும் கச்சிதத்தைப் பெறுகின்றன.

1811-ல், அவாகேட்ரோ ஒரு விஷயத்தைச் சொல்லியிருந்தார். வெப்பநிலையும் அழுத்தமும் மாறாமல் இருக்கும் பட்சத்தில், ஒரு குறிப்பிட்ட கன அளவு கொண்ட வாயுவில் - அது எந்த வாயுவாக இருந்தாலும் - அதில் ஒரே எண்ணிக்கை கொண்ட மூலக்கூறுகள் இருக்கும். ஒரு க்யூபிக் சென்டி மீட்டர் கன அளவு கொண்ட வாயு அது எதுவாக இருந்தாலும், அதில் இருக்கும் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கையின் பெயர்தான் அவாகேட்ரோ எண். இதன் மதிப்பு 6022 எனும் எண்ணின் பின்னால் 20 பூஜ்ஜியங்கள். இந்த எண்ணின் பௌதீகமான உண்மையை, பெர்ரின் தன் ப்ரவுனிய இயக்கத்தின் ஆய்வில் நிறுவியிருந்தார். மூலக்கூறுகள் என்பவை அனுமானக் கட்டமைப்புகள் அல்ல; அவை உண்மையானவை. நம்மைச் சுற்றி இருப்பவை என்பதை வந்தடைய உதவிய மிக முக்கிய நகர்வு,  ஐன்ஸ்டைன் – பெர்ரின் இவர்களின் ப்ரவுனிய இயக்கம் குறித்த ஆராய்ச்சி.

அடுத்த நூறு ஆண்டுகளில், உயிரியிலும் இயற்பியலும் இணைந்து செல்லப்போகும் பாதைக்கான ஒரு முக்கிய முதற்படியாக, ப்ரவுனியன் இயக்கத்துக்கு நவீன இயற்பியல் அளித்த பங்களிப்பைச் சொல்ல வேண்டும்.

மேலதிக விவரங்களுக்கு

• Harold Morowitz, Rediscovered the Mind, Psychology Today, August 1980

• Stathis Psillos, Making Contact with Molecules: On Perrin and Achinstein, in 'Philosophy of Science Matters: The Philosophy of Peter Achinstein' (ed. Gregory J. Morgan), Oxford University Press,2011

• Jean Perrin, Brownian Movement and Molecular Reality, 1909, (trans F.Soddy), Dover, 2005: technical and science classic