அணுவியல் கோட்பாடுகள் உருவான விதம்:
எந்த ஒரு பொருளுமே பல சிறு நுண் பாகங்களால் உருவானவை என்ற சித்தாந்தம் கிரேக்கப் பேரரசில் கி.மு நான்காம் நூற்றாண்டிலேயே நிலவி வந்தது. பின்னர் இதை அணுவியல் (Atomism) தத்துவமாக மாற்றியவர் கிரேக்க தத்துவஞானி லூசிபஸ். ஆனால் அவரது சீடர் டெமாக்ரிடஸ் என்பவர்தான் இந்த சிந்னைக்கு ஒரு முழு வடிவம் தந்தார். ‘எந்த ஒரு பொருளுமே ஒரு அடிப்படை அலகைக் கொண்டே உருவாகும். அந்த அடிப்படை அலகே அணு (Atom) என்பதாகும். அணு என்பது ஒரு கடினமான பொருளால் ஆன நுண் துகள். இதை வெட்டவோ நொறுக்கவோ அழிக்கவோ முடியாது. ஒரு பொருளை நாம் தூள் தூளாக நொறுக்கினாலும் அணுகள் காற்றில் மிதந்து இயங்கும் தன்மையுடையவை என்பதால் அவைகள் காற்றோடு காற்றாக கலந்துவிடுமே தவிர அழியாது. மேலும் அணுக்களால் குதிக்கவோ, ஒன்றோடொன்று மோதிக் கொள்ளவோ முடியும். அணுக்கள் பல வித்தியாசமான அளவுகளிலும் பல வடிவங்களிலும் இருக்கும்’ என்றார் டெமாக்ரிடஸ். இதை இரத்தினச் சுருக்கமாக "Nothing exists except atoms and Empty Space. Everything else is Opinion” என்கிறர் அவர்.
கி.மு மூன்றாம் நூற்றாண்டைச் சேர்ந்த கிரேக்க தத்துவஞானி எபிகியூரஸ் சில மாற்றங்களுடன் டெமாக்ரிடஸ் சித்தாந்தத்தை ஆமோதித்து ஏற்றுக்கொண்டார். ஆனால், கி.மு 50ல் வாழ்ந்த ரோமானிய தத்துவ மேதையும் கவியரசருமான லுக்ரீடியஸ் என்பவர் ‘On the Nature of Things’ என்ற தமது நீண்ட கவிதை நூலில் கையாண்ட பிறகே அணுவியல் சித்தாந்தம் மக்களிடையே ஓரளவு பிரபலமானது.
தமிழகத்தில் ஔவையார், மாணிக்கவாசகர், கம்பர், போன்ற புலவர்கள் ‘அணு’ பற்றி எழுதிய கவிதைகளை ஏற்கனவே எமது முந்தைய அறிவியல் கட்டுரைகளில் பார்த்திருக்கின்றோம்.
அணுதான் பொருட்களின் அடிப்படை அலகு என்ற கருத்தைப் பலரும் ஒப்புக் கொண்டாலும் டெமாக்ரிடஸின் அணுவியல் சித்தாந்தத்தை கிரேக்கத்தில் அவருக்குப் பின்னால் வந்த பிரபல தத்துவஞானி அரிஸ்டாட்டில் ஏற்றுக் கொள்ளவில்லை. எனவே தத்துவார்த்தமாகவும், விஞ்ஞானரீதியிலும் அரிஸ்டாடில் கோட்பாடுகள் பின்னாளில் நிலைகொள்ள, அணுவியல் தத்துவம் பின்னுக்குத் தள்ளப்பட்டது.
அரிஸ்டாட்டிலின் கோட்பாடுகள் மொத்தம் 150க்கும் மேற்பட்டவை என்ற போதிலும் அவற்றில் காலம் கடந்து நிலைத்தது நிற்பவை 30 கோட்பாடுகள் மட்டுமே. இவைகள் பெரும்பாலும் உயிரியல், வானியல், பௌதீகம், அரசியல் பற்றியே அதிகம் பேசுகின்றன. அணுவியல் பற்றி மேலோட்டமாகத்தான் சில கருத்துக்ளை முன் வைக்கிறார். ‘நம் புலன்களால் அறியப்படும் பொருட்கள் (Objects) யாவுமே சாத்தியமுள்ள சிறு பருப்பொருட்களால் (matter) ஒரு சிற்பியின் சிந்தனையில் உருவாகும் கற்சிலைகளைப் போல் வடிவமைக்கப் பட்டு உருவாகின்றன’ என்பதே அவர் அணுவியல் கோட்பாடு.
நவீன விஞ்ஞானத்தின் சிற்பிகளான இங்கிலாந்து நாட்டைச் சேர்ந்த பிரான்சிஸ் பேகன், ஐசக் நியூட்டன், இத்தாலி நாட்டின் கலிலியோ போன்றோர் அணு பற்றிய கொள்கைகளில் நம்பிக்கை வைத்திருந்தாலும் அவர்களும் டெமாக்ரிடஸ் கூற்றுக்கு மேலாகப் புதிதாக ஏதும் சொல்லவில்லை.
தற்கால அணுவியல் கோட்பாடுகளின் தோற்றம்:
கி.பி 1750ல் தற்போதைய குரோசியா நாட்டில் பிறந்த ரூட்ஜெர் போஸ்கோவிக் என்ற விஞ்ஞானிதான் முதன் முதலாக டெமாக்ரிடஸ் கூற்றை மறுத்தார். குறிப்பாக அவர் டெமாக்ரிடஸின் அணுக்களைப் வெட்டவோ, பிளக்கவோ முடியாது என்ற கோட்பாட்டை நிராகரித்தார். ‘அணுக்கள் ஒரே பொருளாலான உருண்டைகள் அல்ல. மாறக அவைகள் மேலும் சிறிய துகள்களாலும் அத்துகள்கள் மேலும் சிறிய நுண்துகள்களாலும் ஆனவை’ என்றார் ரூட்ஜெர். இந்த சிறிய நுண்துகள்கள் கூட வெறும் ஜியோமிதிப் புள்ளிகள்தான் என்றும் அவற்றிற்கு எந்த ஒரு வடிவமோ அளவுவோ கிடையாதென்றார். இந்த அதிநவீன இயற்பியல் அணு கோட்பாட்டை அக்கால விஞ்ஞானிகள் மட்டுமல்லாது இக்கால விஞ்ஞானிகளும் மேலும் சில மாற்றங்களுடன் ஏற்றுக் கொண்டுள்ளனர்.
ஜான் டால்டன்
நாம் ஏற்கனவே பிரிட்டிஷ் வேதியல் விஞ்ஞானி ஜான் டால்டன் தமது அணுக்கொள்கையை கி.பி 1803ல் வெளியிட்டார் என்று பார்த்தோம். அவரது கோட்பாட்டின்படி ‘ஒவ்வொரு தனிமமும் ஒரே வகையான அணுக்களையே கொண்டிருக்கும். அவை யாவுமே ஒரே வடிவில், ஒரே அளவில் ஒரே அணு நிறையைக் கொண்டிருக்கும். உலகில் வெவ்வேறு வகையான் பொருட்கள் காணப்படுவதற்கு அவற்றில் உள்ள வெவ்வேறு வகையான அணுக்களே காரணம். இரண்டு தனிமங்கள் சேர்ந்து ஒரு கூட்டுப் பொருள் உருவாகும்போது அக்கூட்டுப் பொருளில் அத்தனிமங்களின் கலப்பு விகிதம் ஒரேவிதமாகத்தான் இருக்கும். எனவே அக்கலவையின் நிறையும் எப்போதும் மாறாத ஒரே அளவில்தான் இருக்கும்’. என்பது அவர் கூற்றாகும்.
ஜோசப் ஜான் தாம்சன் என்ற பிரிட்டிஷ் இயற்பியல் வல்லுனர் ஒரு வெற்றிடமுள்ள குழாயில் மின்னோட்டம் கொண்ட இரு உலோகத் தகடுகள் இடையே செல்லும் கதிர்களைப் பற்றிய ஆராய்ச்சியில் ஈடுபட்டார். அப்போது மிகவும் இலகுவான எதிர் மின் ஆற்றல் கொண்ட துகள்கள் அக்கதிர்களில் இருப்பதைக் கண்டார். அந்த துகள்களை அவர் எலெக்ட்ரான் எனறார். இவை அணுக்களின் ஒரு அங்கம் என்ற முடிவுக்கு வந்தவர் இதைக் கொண்டு அணுவுக்கு ஒரு மாதிரியை (Model) வடிவமைத்தார். உண்மையான அணு அமைவுக்கு இது முற்றிலும் மாறுபட்டுக் காணப்பட்டாலும் இது மற்ற விஞ்ஞானிகளின் ஊக்கத்திற்கு வழிவகுத்தது. இதன் மூலம் அணுக்கள் பல கூறுகளைக் கொண்டது என்ற ரூட்ஜர் கருத்து மேலும் வலுப்பட்டது.
ஜான்சனின் அணுவின் கட்டமைப்பை விளக்கும் மாதிரிகள்
ஜான்சன் ஒரு தர்பூசினிப் பழத்தை இரண்டாக வெட்டி அதிலுள்ள விதைகளை எதிர் மின் ஆற்றல் கொண்ட எலெக்ட்ரான்களுக்கு ஒப்பிட்டார். உள்ளே உள்ள பழத்தின் மற்ற சதைப்பற்றை அவர் நேர் மின்சக்தி கொண்ட பொருட்கள் என்பது அவர் முடிவாகும். அணுக்குளே இருக்கும் உட்கருவைப் பற்றி அவருக்கு ஏதும் தெரிந்திருக்கவில்லை.
ஏர்னெஸ்ட் ரூதர்போர்டு: இவர் ஒரு நியூஜிலாந்தில் பிறந்து கேம்பிரிட்ஜில் பயின்ற பிரிட்டிஷ் விஞ்ஞானி ஆவார். இவர் தாம்சனின் மாணாக்கரும் கூட. இவர் மெலிதான தங்கத் தகடுகளில் ஆல்ஃபாக் கதிர்களை மோதவிட்டு தகட்டின் மறுபக்கம் கதிர்கள் வெளியேரும் விதத்தை ஆராய்ந்தார். பெரும்பாலான கதிர்கள் தகட்டின் வெளிப்புறம் தங்குதடையின்றி வரவே தங்க அணுக்கள் பெரும்பாலும் வெற்றிடத்தைக் கொண்டுள்ளது எனக் கண்டறிந்தார். ஆனால் சில கதிர்கள் ஒரு சுவற்றில் மோதிவிட்டுத் திரும்பும் பந்தைப்போல் திரும்பி வருவதைக் கண்டறிந்தார். இதன் மூலம் ரூதர்போர்டு அணுக்களுக் குள்ளே ஏதொ சக்திவாய்ந்த ஒரு திடப்பொருள் இருக்கவேண்டும் என்ற முடிவுக்கு வந்தார். கி.பி 1911ல் இவர் அத்திடப் பொருளுக்கு உட்கரு (Nucleus) எனப் பெயரிட்டார். இந்த மிகச் சிறிய உட்கருதான் ஒரு அணுவின் மொத்த நிறையையும் உள்ளடக்கிய நேர் மின் ஆற்றல் கொண்ட மிகவும் சக்தி வாய்ந்த ஒரு துகள் என்பது இவரது ஆய்வின் முடிவுகும்.
ரூதர்போர்டின் ஆராய்ச்சி ரூதர்போர்டின் அணு அமைப்பின் மாதிரி
இருந்த போதிலும் ரூதர்போர்ட் கோட்பாடு ஒரு அணுவில் எலெக்ரான்களின் உண்மையான அமைவைப் பற்றி ஏதும் விளக்கவில்லை.
நீல்ஸ் பேகர் (Niels Bohr):
ஆனால் ரூதர்போர்டுடன் இணைந்து பணியாற்றிய டென்மார்க்கைச் சேர்ந்த இயற்பியல் விஞ்ஞானி நீல்ஸ் பேகர் என்பவர் அணுவில் எலெக்ட்ரான்கள் ஒவ்வொன்றும் அதற்கென் உருவாக்கிக் கொண்ட ஒரு நிலையான பாதையில் உட்கருவைச் சுற்றி வருகின்றன என்றார். இவர்தான் முதன் முதலில் சூரியனைக் கிரகங்கள் சுற்றி வருவதுபோல் எலெக்ட்ரான்கள் அணுவின் உட்கருவைச் சுற்றி வருகின்றன என்றார். இவரது அணு அமைப்பின் மாதிரியும் முழுமையான வடிவத்தை எட்டவில்லை என்ற போதிலும் இவரது அந்த கச்சா வடிவத்தின் பின்னாலுள்ள யோசனை, உண்மை நிலையைப் பிரதிபலிப்பதாக இருந்தது.
The planetary model for the atom, with which Niels Bohr started quantum mechanics, is a view of the atom still held by much of the public.
கி.பி 1924ல் எலெக்ட்ரான்களின் தன்மை பற்றி மேலும் ஆராய்ந்த பிரஞ்சு விஞ்ஞானி லூயிஸ் டி பிராலி (Louis de Brogaile) என்பவர் எலெக்ட்ரான்களுக்கு அலைபாயும் தன்மை உண்டு என்றார். இப்படி யானையைப் பார்த்த குருடர்கள் கதையாக வளர்ந்த எலெக்ட்ரான் களின் அமைவியல், எர்வின் சுரோடிங்கர், உல்ப்காங் பாலி, ஆகிய ஆஸ்திரிய நாட்டு விஞ்ஞானிகளுடன் மாக்ஸ் போர்ன், வேர்னர் ஐசன்பேர்க் போன்ற ஜெர்மானிய விஞ்ஞானிகளின் கூட்டு முயற்சியால் எலெக்ட்ரான்களின் சரியான வடிவமைப்பைப் கொண்ட மாதிரியை கி.பி 1928ல் வெளியிட்டனர்
அணுவின் வடிவமைப்பு கடந்து வந்த பாதை
மீண்டும் சந்திப்போம்….
