அறிவியல் ஆயிரம்

விவரங்கள்

இரா.ஆறுமுகம்

பிரிவு: புவி அறிவியல்

வெளியிடப்பட்டது: 29 ஜூன் 2020

• அறிவியல்
• இயற்கை & காட்டு உயிர்கள்

அண்மைக் காலமாக சமூக வலைத்தளங்களில் கொரோனா உருவாகி வேகமாக பரவி வருவதற்கான காரணமாக சிலர் சொல்வது இதுதான்: "மனிதன் உலகில் சமமற்ற நிலையை ஏற்படுத்தி இருக்கிறான். அதை இயற்கை சரி செய்து கொள்ள நினைக்கிறது." அதாவது இயற்கை தன்னைத் தானே சரி செய்து கொள்கிறது. அறிவியல் ரீதியில் இது சரியான முன்வைப்புதானா?

சமநிலையும் (equilibrium), சமான நிலையும்:

ஒரு அமைப்பு முறையின்மீது (system) செல்வாக்கு செலுத்தும் செயல்பாடுகளின் ஒட்டுமொத்த விளைவு அந்த அமைப்பினை ஒரு நிலையான சூழலில் வைத்திருக்கும்போது, அந்த அமைப்பு சமநிலையில் உள்ளது என்று பொருள். இந்த செயல்பாடுகளின் ஒட்டுமொத்த விளைவு அந்த அமைப்பின் இயக்கத்தில் ஏதேனும் மாற்றத்தை ஏற்படுத்தும் போது அந்த அமைப்பு சமான நிலையில் உள்ளதாகப் பொருள்படும்.

இந்த சமநிலை வெவ்வேறு புலங்களில் வெவ்வேறு விதமாக காணப்படுகின்றது. இயந்திரவியலில் பல்வேறு விசைகளின் விளைவாக ஒரு பொருளில் ஏற்படும் ஓய்வு நிலை.

இயற்பியலில் வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலை.

சமூகவியலில் பொருளாதார சமநிலை.

இயற்கை அல்லது இயற்கையின் எந்த ஒரு அங்கமும், இந்த சமநிலையைத்தான் விரும்புகிறதா? 

பண்டைய கிரேக்க நாகரிகத்திலேயே இந்த கேள்வி எழுப்பப்பட்டு விட்டது. அப்போதைய தத்துவவியலாளர் ஹெரோடோடஸ் இயற்கை சமநிலையைத்தான் விரும்புகிறது எனக் கூறுகிறார். அவரைக் கவர்ந்த விஷயம், இரையாகும் விலங்கு - இரைதேடும் விலங்குகளுக்கிடையேயான (prey - predator) உறவே. இது அனைவராலும் கையாளப்படும் ஒரு கருத்து. 

ஒரு காட்டில் ஓநாய்களும், முயல்களும் மட்டும் வசிப்பதாகக் கொள்வோம். முயல்களின் எண்ணிக்கை அதிகமாகும்போது, ஓநாய்கள் மகிழ்ச்சியோடு அதை வேட்டையாடி புசித்து வரும். வேட்டையாடப்பட்டு இந்த முயல்களின் எண்ணிக்கை குறையும் போது, ஓநாய்கள் இரையின்றி இறக்க ஆரம்பித்து அவற்றின் எண்ணிக்கை குறைந்து விடும். இதன் காரணமாக அவை வேட்டையாடும் முயல்களின் எண்ணிக்கை குறைந்து, முயல்களின் மொத்த தொகை கூடிவிடும். இப்படியாக இரை விலங்கு - இரை தேடும் விலங்குகளின் எண்ணிக்கையில் ஒரு சமநிலைத் தன்மை இருந்து கொண்டே இருக்கும் என்பதுதான் ஹெரோடொடஸின் பார்வை.

இயற்கை சம நிலையிலேயே இருக்க விரும்புகிறது அல்லது இருக்க முயற்சி செய்கிறது என்ற கருத்து பொதுவாக மக்களிடையே காலம் காலமாக நிலவி வருகிறது. அறிவியல் உலகத்தில் கூட சிலர் அதை ஏற்று வந்தனர். சார்லஸ் டார்வின் கூட இயற்கை தேர்வு பற்றிக் குறிப்பிடும் போது அதைக் குறிப்பிட்டிருக்கிறார்.

இயற்கை சமநிலையில் இருப்பதில்லை மற்றும் இருக்க விரும்புவதில்லை என்பதையே பின் வந்த அறிவியல் ஆய்வுகள் கூறுகின்றன. 

இரண்டு ஆய்வுகள்:

1950களில் அமெரிக்காவின் மெயின் (Maine) கடற்கரையை ஒட்டிய அடர்ந்த காடுகளில் ராபெர்ட் மேக் ஆர்தர் என்னும் அறிவியலாளர் "பாடும் பறவைகள்" (warbler) பற்றி ஆய்வு மேற்கொண்டார். ஒரே மரத்தின் பல பகுதிகளில் வெவ்வேறு வகையான ஐந்து பறவையினங்கள் அந்த மரத்தின் பகுதிகளை உண்டு வசித்து வந்திருந்தன. இது ஒரு விஷேச பகிர்ந்துண்ணல் தன்மை ஆகும். அதாவது ஒரு சமநிலைத் தன்மையைக் குறிக்கிறது. இந்த கண்டுபிடிப்பு சூழலியலின் அடித்தளமாகி மாணவர்கள் அனைவரும் கற்கும் பாடமாகியது.

அதில் ஒரு மாணவர், பிக் வீலர் என்று பெயர், அந்த ஆய்வினை தனது மேற்படிப்பிற்காக தொடர எண்ணினார். ஏறக்குறைய அரை நூற்றாண்டுக்குப் பின் அதாவது 2014ல் அவர் அதே காடுகளுக்கு, அதே மரத்திற்கு சென்றார். மனித பாதிப்புகள் ஏதும் அங்கு ஏற்பட்டிருக்கவில்லை. 

அவர் அங்கு மேக் ஆர்தர் கண்ட பறவையினங்களில் இரண்டு மட்டுமே இருந்ததாகவும், வேறு சில புதிய பறவையினங்கள் இருந்ததாகவும் ஆய்வு முடிவுகளாகத் தெரிவித்திருக்கிறார். அதாவது அவர் அங்கு கண்டது சூழலியல் பற்றிய பார்வையில் ஒரு பெரும் மாற்றத்தினைக் கொணர்ந்தது. இயற்கை ஒரு இயங்குகின்ற அமைப்பு, அது நிலையானது அல்ல என்பதே அது. 

இன்னொரு ஆய்வு. தென் ஆப்பிரிக்காவின் மேற்குக் கடற்கரையோரம் அமைந்திருக்கும் மால்காஸ் தீவை சுற்றிலும் உள்ள கடல் நீரில், கடல் பாசிகளும், பாறை இறால்களும் நிறைந்திருக்கும். அவை சிப்பிகள் மற்றும் சங்குகளின் உயிரினங்களை உண்டு வாழ்கின்றன. அதற்கு அருகேயே மார்கஸ் என்னும் தீவு ஏறக்குறைய மால்காஸ் தீவு போன்ற சூழலிலேயே அமைந்துள்ளது. அதனைச் சுற்றியுள்ள கடலில் சிப்பிகளும் சங்குகளுமே நிறைந்துள்ளது. அமோஸ் பார்க்காய், கிறிஸ்டோபர் மேக் குயாட் என்பவர்கள் நடத்திய ஒரு பிரபலமான பரிசோதனையில், வளர்ந்த பாறை இறால்களை மால்காஸ் தீவிலிருந்து, மார்கஸ் தீவிற்கு ஆயிரக்கணக்கில் கொண்டு வந்து விட்டனர். ஆனால் ஒரே வாரத்தில் சங்கு உயிரினங்கள், தன்னைவிட பெரிதான பாறை இறால்களை எளிதாக உண்டு விட்டன. ஒரு இறால் கூட மிஞ்சவில்லை. இந்த தீவுகளில் நிலவும் சமநிலை என்பது பகுதி ரீதியான சூழ்நிலைகளை வைத்து வருவதல்ல. ஏதோ ஒரு கட்டத்தில் ஒரு பெரும் நிகழ்வு, மார்கஸ் தீவை வேறொரு சமநிலைக்கு கொணர்ந்திருக்கிறது.

அதாவது உலகளாவியது என நாம் கருதும், இரை உயிரினம் - இரைதேடும் உயிரினம் ஆகியவற்றுக்கிடையிலான உறவு, சமநிலையைப் பொறுத்தவரை சார்புத் தன்மையுடையது, அதாவது மாறுதலுக்கு உட்பட்டது என்பதையே இது காட்டுகிறது. 

1970 - 80 களில் இயற்கையில் நிலவும் சமநிலை என்ற பார்வை, அறிவியலாளர்களிடமிருந்து முற்றிலும் மறைந்து விட்டது. இருந்தாலும் பொதுமக்களிடையே அது தொடர்ந்து நிலைத்து வருகிறது. கிம் கட்டிங்டன் என்னும் கனடா நாட்டைச் சேர்ந்த பேராசிரியர் தெளிவாகச் சொல்கிறார், "சமநிலை என்பது எளிதில் உடையக் கூடியது, எளிதில் மாற்றப்படக் கூடியது, எளிதானது என்று சொல்வதும் தவறு; அதேபோல் அதற்கு நேரெதிராக இயற்கை மிக சக்தி வாய்ந்தது, அது தனது சமானத் தன்மையை தானே சரி செய்து கொள்ளும் என்பதும் தவறானது."

இதுபோன்ற ஒரு தவறான கருத்து பருவநிலை மாற்றக் கொள்கையில் தேவைப்படும், சூழலியல் மேலாண்மைக்கும் எதிரானதாக மாறி விடுகிறது. அறிவியலாளர்கள், மக்களின் மனங்களில் இருந்து இந்த மாயையான கருத்தினை விடுவிக்க நினைத்தாலும், அது முடிவதில்லை. மீண்டும் மீண்டும் வந்து கொண்டே இருக்கிறது.

அறிவியலாளர்கள் அனைவரும் ஒத்துக் கொள்வது மாற்றம் ஒன்றே மாறாதது என்பதையே.

ஆனால் இயற்கையில் சமநிலை என்பது பற்றி பேசும் போது இரண்டு விஷயங்களைப் பற்றி குறிப்பிட வேண்டும். ஒன்று: பெருங்குழப்ப தத்துவம் (chaos theory). அதாவது சமநிலையில் இருந்து விலகிச் செல்லும் ஓர் இயக்கத்தின் போக்கு தாறுமாறான தன்மை கொண்டதாக தெரிந்தாலும், அதில் ஓர் ஒழுங்கு இருக்கிறது. அந்த இயக்கம் சில நேரம் ஒழுங்காகவும், சில நேரம் ஒழுங்கற்றதானதாகவும் மாறுகிறது. அதாவது ஒழுங்கற்ற இயக்கத்தில் ஓர் ஒழுங்கு.

இரண்டாவது: சம நிலையிலிருந்து மிக தூரம் விலகிச் சென்றுள்ள அமைப்புகளிடையே மட்டும்தான் முன்னேற்றகரமான போக்கு வெளிப்படுகிறது. உதாரணமாக உயிர் உருவாகும் நிகழ்வு. அதேபோல பரிணாம வளர்ச்சி ஏற்படுவதும் அந்த அமைப்புகள் சமநிலையில் இருந்து வெகு தூரத்திற்கு வந்ததால் மட்டுமே சாத்தியமானது. இதை சுய ஒழுங்கமைப்பு (self-organisation) என்று அறிவியல் குறிப்பிடுகின்றது.

பெரும் குழப்ப தத்துவம்:

நாம் உலகில் காணும் அனைத்து இயக்கங்களும் சமநிலையை நோக்கிய சீரான அலைவுகளாக இருப்பதில்லை. 

உதாரணமாக ஒரு உயிரினத்தின் மக்கள் தொகையில் ஏற்படும் மாற்றத்தினை கவனிப்போம். இனப்பெருக்கத்தின் விகிதம், இறப்பு விகிதம், சூழ்நிலையோடு அந்த உயிரினம் கொண்டிருக்கும் உறவு என பலவிதமான காரணிகளால் இது தீர்மானிக்கப் படுகிறது. சில வேளைகளில் தொடர்ச்சியாகக் கூடி, மீண்டும் தொடர்ச்சியாகக் குறைந்து ஒரு சுழற்சியான மாற்றத்துக்கு உட்படலாம். அல்லது ஓர் ஒழுங்கற்ற, தாறுமாறான (randomness) தன்மையைக் கொண்டிருக்கலாம்.

ஆனால் இந்த ஒழுங்கற்றதில் ஓர் ஒழுங்கு இருக்கிறது என்பதுதான் பெருங்குழப்ப தத்துவத்தின் அடிப்படை. இதை விளக்க ஓர் உயிரினத்தின் மக்கள் தொகைப் பெருக்கத்தினை எடுத்துக் கொள்வோம். ஒரு குறிப்பிட்ட வளர்ச்சி வீதத்தில் அது வளர்ந்து வருவதாக வைத்துக் கொள்வோம். அந்த வளர்ச்சி வீதம் 1க்கும் குறைவாக இருந்தால் அந்த உயிரினத்தின் எண்ணிக்கை குறைந்து அழிந்துவிடும். அந்த வளர்ச்சி வேகத்தை அதிகரித்துக் கொண்டே வந்தால் என்ன நடக்கிறது என்று பார்ப்போம். வளர்ச்சி வீதம் 3 வரும்வரை அதன் எண்ணிக்கை ஒரு சமநிலை மதிப்பிலேயே இருந்து கொண்டிருக்கும். அந்த வளர்ச்சி வீதம் அதிகரிக்கும் ஒரு குறிப்பிட்ட கட்டத்தில், சமநிலை மதிப்பிலிருந்து விலகி, அதன் மக்கள் தொகை குறிப்பிட்ட இரண்டு மதிப்புகளின் நடுவே ஊசலாடிக் கொண்டிருக்கிறது. இதை பிரிவுப்புள்ளி என்கிறோம். இன்னும் இந்த வளர்ச்சி வீதத்தை அதிகப்படுத்தினால் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவில் அது நான்கு மதிப்புகளுக்கு இடையே ஊசலாடிக் கொண்டிருக்கிறது. இப்படியே அதிகரித்துக் கொண்டு போனால் ஒரு குறிப்பிட்ட விகிதத்தில் ஒரு ஒழுங்கற்ற ஊசலாட்டமாக மாறி விடுகிறது. ஒரு மதிப்பிலிருந்து இன்னொரு மதிப்பிற்கு மாறி ஒழுங்கற்றதாக ஆகிவிடுகிறது. இந்த பகுதியைத்தான் நாம் பெருங்குழப்பம் என்று சொல்கிறோம்.

இதில் ஆச்சரியம் என்னவென்றால் இந்தப் பெரும் குழப்பம் தொடர்ந்து குழப்பமாகவே நீடிப்பதில்லை. மீண்டும் இந்த வளர்ச்சி வேகம் அதிகரிக்கும் போது, பெருங்குழப்பத்திற்கு முந்தையது போன்ற பிரிவுப் பாதைகளை வந்தடைகிறது. வேறு வார்த்தைகளில் சொன்னால் மீண்டும் அந்த மாற்றங்களில் ஓர் ஒழுங்கு வந்து விடுகிறது. அதாவது ஒழுங்கற்றதில் ஓர் ஒழுங்குப் பகுதி.

இது போன்ற பெருங்குழப்பம் நிகழும் அமைப்பு முறைகள் இயற்கையில் எண்ணற்று உள்ளன. மீண்டும் இங்கு நினைவில் கொள்ளலாம். இந்த ஒழுங்கு சமநிலையிலிருந்து விலகி வரும்போது ஏற்படுவது.

சுய ஒழுங்கமைப்பு:

சுய ஒழுங்கமைப்பு என்பது ஓர் அமைப்பு முறைக்குள் ஏற்படும் ஓர் ஒழுங்கு (order), வழமை (regularity), இணக்கம் (coherence), ஒருங்கிணைப்பு (coordination) ஆகும். இத்தகைய சுய ஒழுங்கமைப்பு, அந்த அமைப்பு சமநிலையிலிருந்து வெகுதூரம் விலகி வந்து ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியைக் கடக்கும்போது ஏற்படுகின்றது.

சாதாரணமாக வெப்பமும், பொருளும் ஓர் அமைப்பு முறைக்கு அளிக்கப்படும் போது அது சிதைந்து ஒழுங்கற்ற தன்மை உருவாகிறது. ஆனால் உயிரியல் அமைப்பு முறைகளில், வெப்பமும், பொருட்களும் அளிக்கப்படும்போது அதில் கட்டமைப்பும், ஒழுங்கமைப்பும் உருவாகின்றன.

உயிரியல் அமைப்பு முறைகள் வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலையில் இருந்து வெகுதூரத்தில் உள்ளவை. அவை சுற்றுச்சூழலோடு வினைபுரிந்து, சக்தியையும், பொருளையும் தொடர்ந்து பரிமாறி இந்த நிலையில் நிலைத்திருக்கின்றன. இத்தகைய கட்டமைப்புகள் சமநிலையில் இருந்து வெகுதூரத்தில் இருப்பதாலேயே உயிர் வாழ்கின்றன.

சமநிலையற்ற அமைப்பு முறைகள், சூழலிலிருந்து சக்தியையும் பொருளையும் எடுத்துக் கொண்டு, சுற்றுச்சூழலுக்கு தொடர்ந்து தனது சிதறல் இயக்கத்தின் மூலம் வெப்பத்தினை வெளியிட்டுக் கொண்டே இருக்கின்றன. இத்தகைய கட்டமைப்புகளை கட்டிக் காப்பதற்கு, இதுபோன்ற சிதறல்கள் மிக முக்கியமானவை. சிதறல்களின் இந்த அடிப்படையான பண்பின் காரணமாக ஏற்படும் இத்தகைய சுய ஒழுங்கமைப்பை நோபெல் பரிசு பெற்ற அறிவியலாளர் ப்ரிகோஜைன் கண்டறிந்து 'சிதறல் கட்டமைப்புகள்' (dissipative structures) என அழைத்தார்.

இத்தகைய சிதறல் கட்டமைப்புகள் உயிரியலோடு மட்டும் நின்று விடவில்லை. இயற்பியல், வானியல், வேதியியல் ஆகியவற்றிலும் இத்தகைய சுய ஒழுங்கமைத்துக் கொள்ளும், சமநிலையற்ற அமைப்பு முறைகள் நிலவுகின்றன.

எனவே இயற்கை நமக்கு கற்றுத் தந்திருப்பது இதுதான்: அது சமநிலையை விரும்புவதில்லை. பரிணாம வளர்ச்சிக்கு வழி கோலும் சமான நிலையையே விரும்புகிறது.

- இரா.ஆறுமுகம்,
உதவிப் பொது மேலாளர்,
தமிழ்நாடு செய்தித்தாள் காகித நிறுவனம்,
மணப்பாறை

விவரங்கள்

பாண்டி

பிரிவு: புவி அறிவியல்

வெளியிடப்பட்டது: 04 ஜூன் 2020

• அறிவியல்

கடந்த பிப்ரவரி மாதம் மகளின் பிறந்த நாளுக்கு வீட்டில் அலங்காரம் செய்து கொண்டிருந்த சமயம், 'எனக்கு ஹீலியம் பலூன் தான் வேண்டும்' என்று ஒற்றைக் காலில் நின்றாள் மகள். ஹீலியம் கிடைப்பதில் தற்சமயம் பற்றாக்குறை ஏற்பட்டுள்ளது என்ற செய்தியை அவளுக்கு நான் விளக்கினாலும், அவள் ஏனோ ஏற்றுக் கொள்ள மறுத்தாள். எப்படியோ அவளை சமாதானம் செய்து கடைக்கு அழைத்துச் சென்றேன்.

'ஹீலியம் பலூன் வேண்டுமென்று கடைக்காரரிடம் கேட்டால் 'தற்போது ஹீலியம் பலூன் விற்கப்படுவது இல்லை!' என்றார் கடைக்காரர். எனக்கு இதில் வியப்பு இல்லை. ஏனெனில் இந்த ஆண்டு துவக்கத்தில் இந்த செய்தியை படித்ததுதான். ஹீலியம் பலூன் கிடைக்காமல் போனது மகளுக்கு மகிழ்ச்சி அளிக்கவில்லை.

சரி, நாம் ஹீலியம் பற்றியதான அறிவியல் செய்திக்கு வந்து விடுவோம். நமது அறிவியல் பாடப் புத்தகத்தில் ஹீலியம் ஒரு 'inert gas' என்று படித்திருப்போம். நவீன ஆவர்த்தன அட்டவணையில் இரண்டாவது இடத்தில் இருப்பது ஹீலியம். இதனை the nobel gases அல்லது inert gas என்று அழைப்பார்கள். இதன் எடை (Atomic weight) 4.002602 amu (atomic mass unit) ஆகும்.

ஹீலியம் நிறமற்றது, அடர்த்தி குறைந்தது, மணமற்றது, எரியும் தன்மை கிடையாது. Inert gas அட்டவணையில் ஏழு வகையான வேதியியல் வாயுக்கள் இருக்கிறது. முறையே ஹீலியம், நியான், ஆர்கன், கிரிப்டான், செனான், ரேடான், ஆக்ஸாநென்சான் போன்றவைகள். Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Krypton (Kr), Xenon (Xe), Radon (Rn), Oganesson (Og) அதில் முதன்மையானது ஹீலியம் வாயு ஆகும். ஹைட்ரஜனுக்கு அடுத்து ஹீலியம் தான் எடை குறைவான வாயு.

சூரியனில் அதிகம் காணப்படும் வாயுக்கள் ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஹீலியம் கலந்த கலவைகள் தான் என்பதையும் நாம் படித்திருப்போம். சூரியனை கிரேக்க மொழியில் 'ஹீலியோஸ்' என்று அழைக்கிறார்கள். இதனாலேயே ஹீலியம் வாயுக்கு அந்தப் பெயரை சூட்டி இருந்தார்கள் என்பதும் நம் புருவங்களை உயர்த்தும் தகவல்.

150 ஆண்டுகளுக்கு முன்னர் ஹீலியம் வாயு கண்டறிந்ததற்காக பிரஞ்சு வானியல் அறிஞர் Pierre Jonson மற்றும் இங்கிலாந்து வானியல் அறிஞர் Joseph Norman இவர்கள் இருவரும் அக்டோபர் 20, 1868ஆம் ஆண்டில் கௌரவிக்கப்பட்டார்கள்.

இதைக் கண்டறிந்தது கூட ஒரு சுவாரசியமான செய்தி தான். சூரியன் மற்றும் பிற நட்சத்திரங்களில் இருந்து வெளிவரும் ஒளியை வைத்து, அதில் என்ன வகையான வேதியியல் மாற்றங்கள் நிகழ்கின்றன, மற்றும் என்னென்ன வேதியியல் கூறுகள் இருக்கின்றன என்பதை ஆராய ஐரோப்பிய அறிவியல் விஞ்ஞானிகள் முடிவு செய்திருந்தார்கள். (Chemical composition of the sun and star by analysing Spectra of the light of they emit). இதனை ஆராய்ச்சி செய்ய 'solar eclipse' தான் சரியான நேரமாக இருக்கும் என்று எண்ணிக் கொண்டு அதற்காக காத்திருந்தார்கள். அதற்கான சரியான நேரமும் அமைந்தது. பிரஞ்சு வானியல் அறிஞர் Pierre Jonson இதே ஆண்டில் Solar eclipse -ஐ படம் பிடிக்க இந்தியாவின் குண்டூர் பகுதிக்கு பயணம் மேற்கொண்டார்.

1868 ஆம் ஆண்டு ஆகஸ்ட் மாதம் 18 ஆம் தேதி தனது நிறமாலைமானியில் (Spectroscopy) சூரிய கிரகணத்தை படம் பிடிக்கிறார் Pierre Jonson. அப்போது அவர் எதிர்பார்க்காத மஞ்சள் நிறக் கோடுகள் அதன் வழியே கடந்து சென்றதைக் கவனிக்கிறார். அந்த மஞ்சள் நிறக் கோடுகள் வேறு எந்த வேதியியல் மூலக்கூறுகளுடனும் ஒத்துப் போகாமல் இருந்தது. ஆனால், சோடியத்தின் ஒத்த உறுப்புகளோடு ஒத்திருந்தது. ஒருவேளை சோடியமாக இருக்கலாம் என்றே அவர் எண்ணிக் கொண்டிருந்தார். ஆனாலும் அவர் மனதில் ஒரு சந்தேகம் இருந்து கொண்டுதான் இருந்தது. ஒருவேளை பகல் பொழுதில் சூரிய ஒளியைப் படமெடுத்தால் அந்த மஞ்சள் நிறக் கோடுகள் பற்றிய விவரங்கள் சரியாக வந்து விடும் என்றே கருதினர்.

அதே சமயத்தில் இங்கிலாந்தின் வானியல் அறிஞர் Joseph Norman சூரிய கிரகணத்தைப் படமெடுக்கும் இதே வேலையை பகல் பொழுதில் செய்து கொண்டிருந்தார். அவருடைய நிறமாலைமானியில் (Spectroscopy) அதே மஞ்சள் நிறக் கோடுகள் கடந்து செல்வதைக் கவனிக்கிறார். இந்த மஞ்சள் நிறக் கோடுகள் வேறெந்த வேதியியல் மூலக்கூறுகளுடன் ஒத்துப் போகாமல் இருக்கிறது, மேலும் பூமியில் இது காணப்படாத மூலக்கூறு போல் இருக்கிறது என்று கூறுகிறார். பல ஆய்வுகளுக்குப் பின்னர் இந்த மூலக்கூறு சூரியனிலிருந்து வருவதால் இதற்கு ஹீலியம் என்று பெயரிட்டார் Joseph.

ஹீலியம் என்ற சொல் கிரேக்க மொழியிலிருந்து வந்தது. 'Helios' என்றால் சூரியன் என்று பொருள். இதே ஆண்டில் French Academy of science அவர்கள் இருவருக்கும் புதிய வேதியியல் மூலக்கூறுகள் கண்டுபிடிப்புக்கான விருதினை வழங்கியது.

அவ்விரு அறிஞர்களும் கண்டுபிடித்த ஹீலியம் மூலக்கூறு பற்றியதான சர்ச்சைகளும் கால் நூற்றாண்டுக்கு மேலாக இருந்தது. சில அறிவியலாளர்கள் சூரியனிலிருந்து காணப்பட்டதாக சொல்லப்பட்ட மஞ்சள் நிறக் கோடுகளை நிராகரித்தார்கள். எனினும் ஸ்காட்லாந்தைச் சேர்ந்த வேதியல் அறிஞர் Sir William Ramsay மஞ்சள் நிறக் கோடுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு பல சோதனைகளை மேற்கொள்கிறார். அதாவது யுரேனியம் (Uranium elements) மூலக்கூறுகளுடன் அமிலங்களை (acid) சேர்த்து சோதனையிட்டதில் வழக்கத்திற்கு மாறாக மஞ்சள் நிறக் கோடுகள் அவருக்கும் தெரிந்தது. Joseph Norman அவரிடம் 'தனது சோதனை முடிவுகளை 'நீங்கள் ஒருமுறை சோதித்து தெரியப்படுத்த வேண்டும்' என்கிறார். அவரும் அந்த சோதனை முடிவுகளைக் கண்டு 'ஆம், அது ஹீலியம் தான். மேலும், அது பூமியிலும் கிடைக்கிறது' என்று பதிலளித்தார்.

ஹீலியம் பற்றியதான தகவலை அறியும் போது வேடிக்கையாக சிலவற்றையும் கூறினார்கள். சூரியன் முழுவதும் டன் கணக்கில் ஹீலியம் இருக்கும்போது, எப்படி சிறிய ஒளி அளவில் மட்டும் கீழேயும் வந்திருக்கும்? என்ற கேள்வி எழுந்தது. உண்மையில் பூமியில் இருந்து வெளிவந்த ஹீலியம் தான் விண்வெளியை நோக்கிச் சென்று கொண்டிருக்கிறது. அப்படி என்றால் கீழிருந்து அது மேலாக செல்கிறது என்பதைக் கண்டுபிடித்தார்கள்.

ஹீலியம் பூமிக்கு அடியில் கிடைத்தற்கான முதல் சான்று 1894 ஆண்டில் தான் கிடைத்தது. Luigi Palmieri என்ற இத்தாலிய இயற்பியலாளர், Mount Vesuvius -ல் காணப்பட்ட சில எரிமலைக் குழம்புகளை ஆராய்ந்து பார்த்ததில் அவருக்கும் அதே போல மஞ்சள் நிறக் கோடுகள் தெரிந்தது.

ஹீலியத்தை நாம் தொழிற்சாலைகளில் உற்பத்தி செய்துவிட முடியாது. இது இயற்கையாகவே பூமிக்கடியில் Crust பகுதியில் காணப்படுகிறது. பல பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்னர் சூரியனிலிருந்து பிரிந்து வந்த நமது பூமிக்கடியில் நிகழும் ஒரு மாற்றம். அதாவது, 'natural radioactive decaying' யுரேனியம், தோரியம் போன்ற தடிமனான மூலக்கூறுகள் ஒன்றுடன் ஒன்று மோதி, உரசி வெளிவரும் வாயு ஹீலியம் ஆகும்.

முதன்முதலில் பூமிக்கடியிலிருந்து ஹீலியம் எடுக்கப்பட்டது அமெரிக்காவில் தான். 1903 ஆம் ஆண்டு Kansas மாகாணத்திலுள்ள Dexter எனும் பகுதியில் இயற்கை எரிவாயு எடுப்பதற்காக அமைக்கப்பட்ட கிணற்றில், ஒரு நாளைக்கு 9 மில்லியன் கியூபிக் பீட் என்ற அளவில் இயற்கை எரிவாயுவை எடுத்தனர். அளவுக்கு அதிகமாக இயற்கை எரிவாயு வெளிவந்ததால், அந்தப் பகுதியில் உள்ள மக்கள் அனைவரும் மிகுந்த மகிழ்ச்சியில் ஆழ்ந்தனர். ஆனால், இந்த எரிவாயுவின் முடிவு அவர்களுக்கு மகிழ்ச்சியைத் தரவில்லை. ஆமாம், அவர்கள் எடுத்த இயற்கை எரிவாயுவை சோதனைக்காக எரித்துப் பார்த்திருக்கிறார்கள். அது எரியவில்லை, மாறாக விரைவிலேயே காணாமல் போயுள்ளது (எடை குறைவான வாயு வளிமண்டலத்தில் மேலே சென்றுள்ளது). அனைவருக்குமே வியப்பு!! கன்சாஸ் பல்கலைக்கழகத்தில் அதை சோதித்து ஒரு முடிவுக்கு வந்து, அந்த வாயுக்கள் எல்லாம் 'ஹீலியம்' என்று கண்டறியப்பட்டது.

இன்று உலகளவில் இயற்கையாக ஹீலியம் 3 நாடுகளில்தான் அதிகம் பூமிக்கடியில் காணப்படுகிறது. அது அமெரிக்கா, மத்திய கிழக்கு நாடான கத்தார், மற்றும் அல்ஜீரியா ஆகும். இதில் அமெரிக்காவில் மட்டும் 75% மேல் பூமிக்கடியில் ஹீலியம் காணப்படுகிறது. ஆனால், கத்தார் தான் அதிக அளவில் வர்த்தக ரீதியாக ஹீலியமை பூமிக்கடியில் இருந்து எடுத்துக் கொண்டிருக்கிறது. இங்கிருந்து உற்பத்தியாகும் ஹீலியம் பெரும்பாலும் அமெரிக்காவுக்கு ஏற்றுமதி செய்யப்படுகிறது என்பது வேறு செய்தி.

2017-ல் கத்தார் நாட்டின் மீது பல உலக நாடுகள் மோதலை மேற்கொண்ட போது‌. கத்தார் தனது ஹீலியம் ஏற்றுமதியை முற்றிலும் நிறுத்தி விட்டது. இந்த செய்தி விஞ்ஞானிகளை பெரிதும் வருத்தத்தில் ஆழ்த்தியது. ஹீலியம் இல்லாமல் எந்த ஆய்வையும் செய்ய முடியாதே! இந்த சமயத்தில் தான் ஹீலியம் தட்டுப்பாடு குறித்து மக்களால் அதிகம் பேசப்பட்டது.

ஹீலியத்தின் பயன்பாடு முதலாம் உலகப் போரில் தான் முதன்முதலில் பயன்படுத்தப்பட்டது. அதாவது 'observation balloons' பெரிய அளவில் வடிவமைத்து அதனுள் ஹீலியம் நிரப்பி ஆபத்து நேர்ந்தால் பறந்து செல்வதற்கு. ஆரம்பத்தில் இதை ஹைட்ரஜனை வைத்துதான் செய்தார்கள். ஆனால், ஹைட்ரஜன் எரியும் தன்மை கொண்டது என்பதால், அதைத் தவிர்த்து விட்டு ஹீலியம் பயன்பாட்டுக்கு வந்தது. எனினும் இது அதிகளவில் பயன்படுத்தப் படவில்லை. ஏனெனில் ஹீலியம் எடுப்பதற்கான பொருள் செலவு அதிகமாக இருந்தது.

இரண்டாம் உலகப் போர் நடந்த சமயத்திலும், பாராசூட் போன்றவற்றில் ஹீலியம் அதிகளவில் பயன்படுத்தப் பட்டுள்ளது. அப்போது ஹீலியத்தின் விலையும் குறைந்திருந்தது.

தற்சமயம் ஹீலியம் பரவலாக விண்வெளி, மருத்துவம், அதிவேக (magnetic friction) இரயில்கள், மின்னணு சோதனைக் கூடங்கள், வேதியியல் கூடங்கள், vacuum machine சாதனங்களில் ஏற்படும் ஓட்டைகளை கண்டறியும் leak detector ஆகவும் மற்றும் அதிக சக்தி வாய்ந்த காந்தங்கள் போன்றவற்றை குளிரூட்டப் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகிறது.

இதன் Melting point என்பது minus -458.0 degrees Fahrenheit (minus 272.2 degrees Celsius) ஆகும். இதேபோல் இதன் Boiling point ஆனது minus -452.07 F (minus 268.93 C) இதனாலேயே திரவ நிலையில் இருக்கும் ஹீலியம் சிறந்த குளிரூட்டியாகப் பயன்படுகிறது.

திரவ நிலையில் உள்ள ஹீலியம் வாயுவைக் கொண்டு விண்வெளியில் ஏவப்படும் ராக்கெட்க்கு பயன்படுத்தும் எரிபொருளை சுத்தப்படுத்துகிறார்கள். எரிபொருளுடன் ஹீலியம் கலந்திருக்கும். இதனால் எரிபொருள் சுலபமாக வெளியேறி இயந்திரத்தை இயக்கவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஆம், விண்வெளியில் ராக்கெட் இயந்திரம் இயங்குவதற்கு ஹீலியம் உதவுகிறது.

விண்வெளிக்கு முதன் முதலாக மனிதர்களை ஏற்றிச் சென்ற அமெரிக்காவின் அப்பல்லோ ராக்கெட்டின் ஒவ்வொரு பகுதியிலும் ஹீலியம் இருந்ததாக தரவுகள் தெரிவிக்கின்றன. நாசா விண்வெளி ஆராய்ச்சி நிலையம் வெவ்வேறு ராக்கெட்டுகளில் பயன்படுத்த அதிகப்படியான ஹீலியமை கொள்முதல் செய்கிறது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது.

மருத்துவத் துறையில் பயன்படுத்தப்பட்டு வரும் Magnetic Resonance Imaging (MRI) machine -ஐ சுற்றியிருக்கும் காந்தத்தைக் குளிரூட்ட திரவ நிலையில் இருக்கும் ஹீலியம் பெரிதும் பயன்படுகிறது.

குவாண்டம் கம்யூட்டர்கள் வேலை செய்யும் போது அதிக வெப்பத்தை வெளியேற்றும் என்பதை நாம் ஏற்கனவே குவாண்டம் கம்யூட்டர்களைப் பற்றிய கட்டுரையில் பார்த்திருக்கிறோம்.

தகவல் தொழில்நுட்ப உலகில் அடுத்த கட்ட பரிணாமமாகக் கருதப்படும் குவாண்டம் கம்யூட்டர்களை குளிர்விக்கும் பொருளாக திரவ நிலையில் உள்ள ஹீலியம் தான் பயன்படுகிறது.

இயற்பியல் ஆய்வுக் கூடங்களில் மின்காந்த அலைகள் பற்றிய ஆய்வுக்குப் பயன்படுத்தும் Nuclear Magnetic Resonance (NMR) என்ற இயந்திரத்தை குளிர்விக்கும் முக்கிய அம்சமாக திரவ நிலையில் இருக்கும் ஹீலியம் தான் இருக்கிறது.

கடந்த பத்தாண்டுகளில் ஹீலியத்தின் தேவை ஆண்டுக்கு சராசரியாக 10% அதிகரித்து வந்திருக்கிறது. தேவைகள் அதிகரித்தால் அதன் விலையும் அதிகமிருக்கும். இதன் விலையும் 250% அதிகரித்து வந்திருக்கிறது. இன்னும் சில ஆண்டுகளுக்குப் பின்னர் ஹீலியம் பூமியிலிருந்து கிடைப்பதில் தட்டுப்பாடு இருக்கும் என்கிறார்கள் ஆய்வாளர்கள்.

ஹீலியம் தட்டுப்பாடு ஏற்பட்டால் ஆய்வுக்கூடங்களில் நிச்சயமாக பாதிப்புகள் அதிகமாக இருக்கும்.

ஸ்பேஸ் எகஸ் நிறுவன முதன்மை நிர்வாகி எலான் மஸ்க் இதில் அதிகம் பாதிக்கப்படுவார்‌. அவர் தான் விண்வெளிக்கு அடிக்கடி ராக்கெட்களை செலுத்துபவர். இப்போது கூட பன்னாட்டு விண்வெளி நிலையத்திற்கு விண்வெளி வீரர்களை அழைத்துச் செல்லும் (டாக்சி சர்வீஸ்) ராக்கெட் ஒன்றை அனுப்பியிருந்தார்.

இன்றைய காலகட்டத்தில் பிறந்தநாள் விழாக்களிலும், கேளிக்கை நிகழ்ச்சிகளிலும், வர்த்தகத்திற்காக விண்ணில் பறக்கும் விளம்பர பலூன்களிலும் ஹீலியம் அதிகளவில் பயன்படுகிறது. இதுவும் ஹீலியம் பற்றாக்குறைக்கு ஒரு காரணமாக இருக்கலாம்.

ஹீலியம் பற்றிய தகவல்களை எனது மகளிடம் விளக்கினேன். அடுத்த ஆண்டு 'ஹீலியம் பலூன் வேண்டும்' என கண்டிப்பாக கேட்கமாட்டாள் என்றே நம்புகிறேன்.

(நன்றி: https://www.npr.org/2020/05/29/865701529/the-world-is-constantly-running-out-of-helium)

- பாண்டி