ஐன்ஸ்டீன் தியரி

ஐன்ஸ்டீன் சொன்ன E=MC^2-ஐ இவ்வளவு ஈஸியாக விளக்க முடியுமா?
ஜெ.ஆபிரகாம்

உலகில் இதுவரைக்கும் அறிவியல் விஞ்ஞானிகள் பல சமன்பாடுகளைத் தந்திருக்கிறார்கள். அதில், சார்பியல் கொள்கை (the Theory of Relativity), ராமன் விளைவு (Raman's Effect) போன்றவற்றை போல முக்கியமானது ஐன்ஸ்டீன் சொன்ன ஆற்றல் நிறை சமன்பாடு(E=MC^2). ”இது தெரியுமே” என்பவர்களிடம் விளக்கம் கேட்டால் யோசிக்கத்தான் செய்வார்கள்.

ஆரம்பம் :
1905 ஆம் ஆண்டு ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன் தனது ஆராய்ச்சியை சமர்ப்பிக்கிறார்.அதுதான் E=MC^2.
இதில் M- நிறை ,E- ஆற்றல், C- ஒளியின் திசைவேகம். மேலும், செல்வதற்கு முன் நிறை (Mass), ஆற்றல்(Energy) பற்றி தெரிந்துகொள்வோம்.

ஆற்றல் (Energy):
ஆற்றலை ஆக்கவோ, அழிக்கவோ முடியாது. ஆனால், ஒரு வகை ஆற்றலை இன்னொரு வகை ஆற்றலாக மாற்ற முடியும்.
நிலக்கரி ஒரு நிலை ஆற்றல். இதை எரிக்கும் போது வெப்ப ஆற்றலாக மாறுகிறது. இது ஜுல் என்ற அழகால் அளக்கப்படுகிறது..

W=Mg என்பது அனைவரும் அறிந்ததே.
நிறை kg லும், எடை N அலகிலும் அளக்கப்படுகிறது.
எடுத்துகாட்டு: ஐஸ் கட்டி 100கிராம் என்றால் அது உருகி தண்ணீராக மாறினால் கூட அதே 100கிராம்தான் இருக்கும். ஆக, நிறை ஆனது மாறிலி.

கதைக்குள் வருவோம்.  E=MC^2
ஒரு வரியில் சொல்லவேண்டும் என்றால் மிகக் குறைந்த நிறையைக் கூட மிக மிக அதிக அளவு ஆற்றலாக மாற்ற முடியும் என்பதே ஐன்ஸ்டீன் சொல்வது.

சில எடுத்துக்காட்டுகள் பார்க்கலாம்.

1.ஒரு பீரங்கி மற்றும் ஓர் இரும்புக் குண்டை எடுத்துக்கொள்வோம். இந்தக் குண்டை அதிக ஆற்றலுடன் உந்தி வெளியே தள்ளும் போது,  ஒளியின் திசைவகத்தில் சென்று கொண்டிருக்கிறது என வைத்துக்கொள்வோம்.

நாம் வெளியே தள்ளும் ஆற்றலில் (energy)ஒரு பாதி மட்டும் வேகத்தை அதிகப்படுத்தும். மற்றொரு பாதி, அந்த இரும்புக் குண்டின் நிறையை (mass) அதிகப்படுத்தும்.

ஆக, ஒளியின் திசைவேகத்தில் செல்லக்கூடிய எந்த ஒரு பொருளின் வேகத்தை அதிகப்படுத்தக்கூடிய ஆற்றல் அதன் நிறையைத்தான் அதிகப்படுத்தும்.

2. ஒரு கால்பந்தை ஒருவன் மெதுவாக கிக் செய்கிறான்.அது உருண்டு வந்து காலில் படுகிறது. நம்மீது ஒரு மாற்றமும் ஏற்படவில்லை.
அதே பந்தை அதிக வேகத்தில்(m/s) கிக் செய்கிறான் என்றால் அது உங்கள் முகத்தில் வந்து படும் போது அந்தப் பந்தின் நிறையானது முதலில் இருந்ததை விட அதிகமாகக் காணப்படும். அதுவே அந்த பந்தானது ஒளியின் வேகத்தில் சென்றால் நினைத்துப் பாருங்கள்.

PV=MRT.. ஆக, திசைவேகம் அதிகரித்தால் நிறையும் அதிகரிக்கும். அதாவது நேர்த்தகவில் இருக்கும்.

3. ஆற்றலை நிறையாகவும், நிறையை ஆற்றலாகவும் மாற்ற முடியும்.
தங்கக் கட்டியை எடுத்து சுமார் 10-20 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பப்படுத்தினால், அதனுடைய நிறையானது 0.000000000000014கிலோ கிராம் அதிகரிக்கும்.

வெப்பப்படுத்துவதை நிறுத்தினால் பழைய நிலைமைக்குத் திரும்பும்.

ஆகவே, நிறையும் ஆற்றலும் சமம்..(E=M).
இதில் C^2 என்பது மாறிலி..(3×10^8 *3×10^8 = 9×10^16 m/s)
இதைத்தான் ஆற்றல்-நிறை சமன்பாடு E=MC^2 என்று சொல்கிறோம்..

நிறை  ஒரு kg என்றால் C^2=9×10^16m/s. ஆக,  9,00,00,00,00,00,00,00,00 joule ஆற்றலை வெளிவிடும். இந்த ஆற்றல் ஐரோப்பா கண்டத்தை ஒரு மணி நேரத்துக்குள் ஒன்றும் இல்லாமல் ஆக்கிவிடும். 

மிக குறைந்த நிறையை கூட மிக மிக அதிக அளவு ஆற்றலாக மாற்ற முடியும் என்றோமே. அது எப்படி என்று பார்ப்போம்.
யுரேனியம் 235 உடன் ஒரே ஒரு நியூட்ரானை மோதச் செய்தால், அது யுரேனியம் 236 ஆகும். மேலும் , பிரிந்து 141 BR + 92kr + 3நியூட்ரான் ஆகும். இதற்கு பெயர்தான் அணுக்கரு பிளவு(Nuclear Fission)..

இந்த 3 நியூட்ரான்கள் அருகில் உள்ள 3 யுரேனியத்துடன் மோதி அதே வினை நடைபெறும் .
அதோடு 9 நியூட்ரான்கள் வெளிவரும் ...
9 நியூட்ரான்கள் 9 யுரேனியத்துடன் இணைந்து 27 நியூட்ரான்களாக , அப்படியே சங்கிலித் தொடர் (chain reaction) நடத்துகிறது.

என்ன நடக்கிறது :
யுரேனியம் + நியூட்ரான்
235+1=236u

பிளவின் போது
140.883 + 91 +  3×1.008=235.812u
236- 235.812 =0.188u

0.188 u இது மாதிரி குறைந்த அளவு ஆற்றலை ஒரு யுரேனியம் நியூட்ரானிடம் மோதி வெளி வருகிறது. இதேபோல் பல கோடிக்கணக்கான அணுக்கள் ஒன்றோடு ஒன்று மோதி மிகப்பெரிய ஆற்றலை வெளிப்படுத்தும்....

ஹிரோஷிமா, நாகசாகியில் போட்ட அணுகுண்டில் யுரேனியத்தின் அளவு 0.860கிராம் மட்டுமே. அதாவது நமது பேனா மூடியின் நிறையின் பாதி அளவே.
0.8 கிராம் 15,000,000 அளவு TNT ஐ வெளிப்படுத்தியது. சுமார் 80000 பேர் இறந்தனர்..

ஐன்ஸ்டீன்ஸ் E=MC^2 விளக்கம் என்பது குறைந்த அளவு நிறையை கூட மிக மிக அதிக அளவு ஆற்றலாக மாற்ற முடியும் என்பதே.

அணுகுண்டு இப்படித்தான் வெடிக்கிறது:

போரின் போது,  எடுத்துக்காட்டாக, அணு குண்டில் யுரேனியம் 100கி இருந்தால்தான் சங்கிலித் தொடரை ஏற்படுத்தும்.
ஆனால் ,95 கி மட்டுமே நிரப்பப்படும்.

குண்டு போடும் இடத்திற்கு வந்த உடன் 10கி உந்தித் தள்ளி 105கி ஆக ஆக்கி விடும். இது 100ஐ விட அதிகம் என்பதால் நியூட்ரானுடன் வினைபட்டு மிக அதிக அளவு ஆற்றலை வெளிப்படுத்தும். அதாவது 5000 செல்சியஸ் வெப்பத்தை உருவாக்கும்.

அறிவியலை ஆக்கத்துக்கு மட்டுமே பயன்படுத்த வேண்டும். அழிவுக்குப் பயன்படுத்தினால் நினைக்க முடியாத சேதங்களை ஏற்படுத்தும். இந்தக் கதிர் வீச்சினால் ஏற்படும் புற்று நோய், DNA மாறுபாடு ஆகியவை அபாயகரமானவை.

அணுகுண்டைவிட ஹைட்ரஜன் குண்டு வலிமை வாய்ந்தது. அது வெடிப்பதை நாமோ நமக்கு அடுத்தத் தலைமுறைகளோ நிச்சயமாக பார்க்கக் கூடாது என்று நினைக்கிறேன்.