உலகில் உள்ள பொருள்கள் எதனால் ஆனவை? அணுக்கள் என்று நாம் எளிதாகச் சொல்லிவிடுவோம். ஆனால், சில நூற்றாண்டுகளுக்கு முன்புவரை அணுக்கள் என்றால் என்ன என்று யாருக்கும் தெரியாது. காரணம், அணுக்களைக் கண்களால் பார்க்க முடியாது.
ஆனாலும்கூட டெமோகிரடீஸ் போன்ற சில பண்டைய தத்துவவாதிகள் உலகம் ஆட்டமோஸ் (Atomos) எனப்படும் பொருள்களால் ஆனது என்றனர். ஆட்டமோஸ் என்றால் ‘அதற்கு மேல் பிளக்க முடியாது’ என்று அர்த்தம்.
ஆனால், இது வெறும் தத்துவ விளக்கம்தான். அணுக்கள் குறித்த கருத்துக்குப் பரிசோதனை வேதியியலின் அடிப்படையில் அறிவியல் வடிவம் கிடைத்தது 19ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில்தான். இந்த நவீன அணுக் கோட்பாட்டுக்கு அடித்தளமிட்டவர் ஜான் டால்டன்.
அந்த்துவான் லவாய்சியே வேதிப் பொருள்களை அளவிடும் முறையைச் செழுமைப்படுத்தி நவீன வேதியியலுக்கு வித்திட்டார். மேலும் பூமி பஞ்ச பூதங்களால் அல்ல; தனிமங்களால் ஆனவை. இந்தத் தனிமங்கள் ஒன்றிணைந்து சேர்மங்கள் ஆகின்றன என்று சொன்னார்.
அதற்குப் பிறகு வந்த ஜோசப் ப்ரூஸ்ட், ஒரு குறிப்பிட்ட சேர்மத்தில் (compound) அதனை உருவாக்கும் தனிமங்கள் (elements) எப்போதும் குறிப்பிட்ட நிறை விகிதத்திலேயே காணப்படுகின்றன எனக் கூறினார். இது அறுதி விகி தசம விதி (Law of definite proportions) எனப்படுகிறது.
ஆனால், அறிவியலாளர்களிடம் சில கேள்விகளும் இருந்தன. ஏன் குறிப்பிட்ட விகிதத்தில் கலந்தால் மட்டுமே தனிமங்களில் வேதிமாற்றம் நிகழ்கிறது, தனிமங்கள் அடிப்படையில் எத்தகைய கட்டமைப்பில் உள்ளன என்பன போன்ற கேள்விகள்தான் அவை.
இதற்கான பதிலைத்தான் ஜான் டால்டன் எனும் அறிவியலாளர் தேடினார். இதுவே அணுக்கள் குறித்த பதிலுக்கு இட்டுச் சென்றது. 18ஆம் நூற்றாண்டில் அறிவியல் ஆய்வுகள் மாற்றத்தைச் சந்தித்தன.
அதற்கு முன்புவரை அறிவியல் ஆய்வுகளில் செல்வந்தர்கள், மத நிறுவனங்களுடன் தொடர்புடையவர்கள், அரசு ஆதரவு பெற்றவர்கள் போன்ற குறிப்பிட்ட சமூகப் பிரிவினரே அதிகம் ஆதிக்கம் செலுத்தினர். ஆனால் 18ஆம் நூற்றாண்டில் நிகழ்ந்த மாற்றம் அறிவியலில் சாமானியர்களையும் பங்கேற்க வைத்தது.
தொழிற்புரட்சியின் விளைவாக தொழிற் சாலைகள் அதிகரித்தன. வணிகம் பெருகியது. இதற்கு ஏற்றவாறு பொருள்களை உற்பத்திசெய்ய வேண்டிய கட்டாயம் இருந்ததால் அதிக அளவில், விரைவாக அறிவியல் ஆய்வுகளை மேற்கொள்ளும் தேவை ஏற்பட்டது.
இதையடுத்து புதிய கல்லூரிகள் உருவாகின. பாரம்பரிய ஆய்வாளர்களைத் தாண்டி ஆர்வமுள்ள எவரும் முறையாகக் கல்வி கற்று ஆய்வுகளில் ஈடுபடலாம் எனும் நிலை உருவானது. நிறைய ஆய்வாளர்கள் கிடைத்தார்கள். இவர்களில் ஒருவர்தான் ஜான் டால்டன்.
ஜான் டால்டன் 1766ஆம் ஆண்டு பிறந்தவர். அன்றைய இங்கிலாந்தின் அதிகாரபூர்வ ஆங்கிலிகன் திருச்சபைக்கு வெளியே இருந்த குவாக்கர் கிறிஸ்துவப் பிரிவைச் சேர்ந்தவர். இதனாலேயே அவருக்கு ஆக்ஸ்போர்டிலும் கேம்ப்ரிட்ஜிலும் கல்வி கற்க அனுமதி வழங்கப்படவில்லை.
இருந்தாலும் சாதாரணக் கல்வி நிறுவனங்களில் பயின்று, ஆசிரியராகி மான்செஸ்டர் நகருக்குக் குடிபெயர்ந்தார் டால்டன். அங்கு மான்செஸ்டர் இலக்கிய மற்றும் தத்துவக் கழகம் (Manchester Literary and Philosophical Society) எனும் அறிவியல் விவாத அமைப்பில் உறுப்பினரானார். அங்கிருந்துதான் தீவிர ஆய்வுகளில் அவர் கவனம் திரும்பியது.
டால்டனுக்கு வானிலை குறித்த ஆய்வுகளில் ஆர்வம் ஏற்பட்டது. 50 ஆண்டுகளுக்கு நாள்தோறும் அவர் வானிலையைக் கவனித்து குறிப்பெடுத்தார் என்கின்றன சில தரவுகள். வானிலை மாற்றத்துக்குக் காரணம் வளிமண்டலத்திலுள்ள வாயுக்கள் என்பதால் அவற்றையும் அவர் ஆராயத் தொடங்கினார்.
வளிமண்டலம் என்பதை வாயுக்களின் கலவை எனவும், வளிமண்டல அழுத்தத்துக்கு ஒவ்வொரு வாயுவும் தனித்தனியாகப் பங்காற்றுகின்றன என்றும் கண்டறிந்தார். இதை வைத்துப் பகுதி அழுத்த விதியை (Law of Partial Pressures) உருவாக்கினார் டால்டன்.
கலவையான வாயுக்களின் மொத்த அழுத்தமானது, அதே வெப்பநிலையில் அதே கலனில் ஒவ்வொரு வாயுவும் தனித்தனியாக இருக்கும்போது செலுத்தக்கூடிய அழுத்தங்களின் கூட்டுத்தொகைக்குச் சமமாகும் என்பதுதான் அந்த விதி.
தனது ஆய்வின் ஒரு பகுதியாக வாயுக்களின் தன்மையை நீரில் கரைத்து ஆய்வுசெய்தார் டால்டன். அப்போது சில வாயுக்கள் நீரில் அதிகமாகக் கரைவதையும், வேறு சில வாயுக்கள் மிகக் குறைவாகவே கரைவதையும் கவனித்தார். இதற்கு வாயுக்களின் அளவும் எடையும் காரணமாக இருக்கலாம் என்று முடிவுக்கு வந்தார்.
கண்ணுக்குத் தெரியாத வாயுத் துகள்களின் எடையை அளக்க வேண்டும் என்று புரிந்துகொண்டார். ஆனால், வாயுக்களின் தனித்தனி துகள்களை டால்டனால் அளக்க முடியவில்லை. இதனால் அவர் நிறை விகிதங்களைக் (Mass ratios) கணக்கிடத் தொடங்கினார்.
ஒரு சேர்மத்தில் வெவ்வேறு தனிமங்கள் எந்த அளவு நிறையில் ஒன்றுடன் மற்றொன்று இணைந்துள்ளன என்பதை ஒப்பிட்டுப் பார்த்தார். அப்போது குறிப்பிட்ட இரண்டு தனிமங்கள் இணையும்போது ஒரு சேர்மம் மட்டும் உருவாகாமல், ஒன்றுக்கும் மேற்பட்ட சேர்மங்களும் உருவாகின்றன என்பதை அவர் கண்டுகொண்டார்.
எடுத்துக்காட்டாக எத்திலீன், மீத்தேன் ஆகிய இரு வாயுக்களையும் ஆராயும்போது அவை இரண்டுமே கார்பன், ஹைட்ரஜனின் கலவையால் உருவானவை எனப் புரிந்துகொண்டார். எத்திலீனில் ஒரு கிராம் ஹைட்ரஜன், 6 கிராம் கார்பனுடன் கலந்திருந்தது.
இரண்டாவது வாயுவில் 1 கிராம் ஹைட்ரஜன், 12 கிராம் கார்பனுடன் கலந்திருந்தது. இதன் மூலம் இரண்டு வாயுக்களுக்குமான கார்பன் விகிதம் 1:2 என இருந்தது. இதே போன்ற விகிதங்களே வேறு வாயுக்களிலும் காணப்பட்டன.
இவ்வாறு வாயுக்களை ஆய்வு செய்யும்போது அவற்றின் அடிப்படை அலகு என்ன என்பதையும் அறிய வேண்டிய தேவை டால்டனுக்கு ஏற்பட்டது. இதன் அடிப்படையில்தான் ஒவ்வொரு தனிமமும் கண்ணுக்குத் தெரியாத, குறிப்பிட்ட நிறையுடைய அணுக்கள் (Atoms) எனும் மிகச்சிறிய துகள்களால் ஆனது என்று டால்டன் முன்மொழிந்தார்.
வாயுக்கள் அனைத்தும் தொடர்ச்சியான அமைப்பைக் கொண்டிருக்க முடியாது; தனித்தனியாக இருக்க வேண்டும். பருப்பொருள் என்பது தனித்தனியான, கண்ணுக்குத் தெரியாத அணுக்கள் எனும் துகள்களால் உருவானது. ஒவ்வொரு தனிமத்தின் அணுவுக்கும் தனித்தனியான நிறையும் பண்பும் உண்டு.
அணுக்கள் குறிப்பிட்ட விகிதத்தில் இணைந்தால் குறிப்பிட்ட சேர்மத்தை உருவாக்கும் என்பதை முன்மொழிந்தார். டால்டனின் அணுக்கோட்பாடு வேதியியலில் பெரும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தினாலும், அணுக்கள் என்பவை உண்மையில் இருக்கின்றனவா என்கிற சந்தேகம் சில அறிவியலாளர்களிடம் நீண்டகாலம் தொடர்ந்தது.
20ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில் பிரவுனியன் இயக்கத்துக்கு ஐன்ஸ்டைன் அளித்த விளக்கமும், அதைத் தொடர்ந்து ஜீன் பெர்ரின் மேற்கொண்ட பரிசோதனைகளுமே அணுக்கள் உண்மையில் இருப்பதற்கான வலுவான ஆதாரங்களை வழங்கின.
அணுக்களைப் பற்றிய டால்டனின் எளிமையான புரிதல்தான் பின்னர் எலக்ட்ரான், அணுக்கரு, குவாண்டம் இயற்பியல் என அறிவியலை மேலும் ஆழமாக அழைத்துச் சென்றது. அதன் தொடர்ச்சியாக அணுசக்தி முதல் நவீன மின்னணுவியல்வரை எண்ணற்ற தொழில்நுட்பங்கள் உருவாகின.
(திருப்புமுனையைக் காண்போம்)
- tnmaran25@gmail.com
