அகிலவியல் ஈர்ப்பு சக்தியைக் கண்டுபிடித்த மாமேதை ஐஸக் நியூட்டன் (1642-1727)

"உலகின் கண்களுக்கு நான் எப்படி தோன்றுகிறேன் என்பது எனக்குத் தெரியாது ! கடல் கரையில் விளையாடும் ஒரு சிறுவன், இன்றோ நாளையோ ஏதோ ஓர் அபூர்வக் கூழாங்கல் அல்லது எழிற் சிப்பியைக் கண்டெடுப்பது போல எனக்குத் தெரிகிறது! ஆனால் கண்டுபிடிக்க முடியாதபடி மாபெரும் மெய்ப்பாட்டுக் கடல் என் கண்முன்னே பரந்து கிடக்கிறது !"

ஐஸக் நியூட்டன்

"எந்த ஓர் உயிரினமும் விண்வெளியை ஏதோ ஓர் முறையில் சார்ந்திருக்க முடியாமல் தனித்திருக்க இயலாது. கடவுள் எங்கும் உள்ளது. படைக்கப் பட்ட மனித உள்ளங்கள் எங்கோ இருக்கின்றன. அதை ஆட்கொண்ட உடல் விண்வெளியில் உள்ளது."

"பேரெழில் கொண்ட இந்தப் (பிரபஞ்ச) ஏற்பாடு பேரறிவும், பேராற்றலும் உள்ள ஓர் உயிர்ப்பு அரங்கிலிருந்துதான் தோன்றி இருக்க முடியும்."

ஐஸக் நியூட்டன்
"நாம் போதுமான பாலங்களைக் கட்டாமல், பல்வேறு மதில் சுவர்களைத்தான் எழுப்புகிறோம்."

ஐஸக் நியூட்டன்
"இயற்கை ஒரு திறந்த புத்தகம் போன்றது. நியூட்டனுக்கு அதில் உள்ள மெய்ப்பாடுகள் சிரமமின்றி எளிதாகப் புரிந்தன,"

ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன்

“டாலமி [Ptolemy] ஒரு பிரபஞ்சத்தை உருவாக்கினார்! அது ஈராயிரம் ஆண்டுகள் நீடித்தன! நியூட்டன் ஒரு பிரபஞ்சத்தைக் கண்டுபிடித்தார்! அது இரு நூறாண்டுகள் நீடித்தன! இப்போது டாக்டர் ஐன்ஸ்டைன் ஒரு புதிய பிரபஞ்சத்தைக் கண்டுபிடித்திருக்கிறார்! அது எத்தனை ஆண்டுகளுக்கு நீடிக்கும் என்று யாருக்கும் தெரியாது!”

ஜார்ஜ் பெர்னாட் ஷா (1856-1950)


கோபுரத்தில் நின்று கோள்களை நோக்கிய நியூட்டன் !

'மற்றவரை விடத் தீர்க்கமாக நான் எதையும் காண முடிவதற்குப் பல மாமேதைகளின் தோள் மீது நின்று கொண்டு நான் நோக்குவதுதான் காரணம்' என்று ஐஸக் நியூட்டன் ஒருமுறை கூறியிருக்கிறார்! அவருக்குத் தோள் கொடுத்துத் தூணைப்போல் தாங்கிக் கொண்டிருப்பவரில் தலையாய மேதைகள் இருவர்! முப்பெரும் அண்டக் கோள்களின் சுற்று விதிகளைப் படைத்த ஜொஹானஸ் கெப்ளர், ஒருவர்! அடுத்து ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன் 'பெளதிக விஞ்ஞானத்தின் பிதா' என்று போற்றிய காலிலியோ! பெளதிக விஞ்ஞானத்திற்கு விதையிட்டு நீர் ஊற்றிச் செடி யாக்கியவர் காலிலியோ என்று சொன்னால், அதை விருத்தி செய்துப் படரும் ஆல விழுதுகளாகப் பெருகச் செய்தவர், ஐஸக் நியூட்டன்! முதன் முதல் விஞ்ஞானத் துறையில் நிறை [Mass], பளு [Weight], விசை [Force], முடத்துவம் [Inertia], வளர்வேகம் [Acceleration], தளர்வேகம் [Deceleration], ஈர்ப்பியல் [Gravity], அசைப்பியல் [Dynamics], ஓளிப்பட்டை [Light Spectrum], பகுப்பியல் கால்குலஸ் [Differential Calculus], தொகுப்பியல் கால்குலஸ் [Integral Calculus] ஆகிய கணித விஞ்ஞானப் பதங்களைத் தெளிவாக விளக்கி, அவற்றைக் கணிதச் சார்பியல் சமன்பாடுகளில் இணைத்தவர், ஐஸக் நியூட்டன் !

பிரபஞ்சக் கோள் நகர்ச்சிக்குச் சீரான கணித அமைப்பாட்டை ஆக்கிய கெப்ளரின் ஒப்பற்ற விதிகளைப் பற்றிப் பரவசப் பட்டு, 1605 இல் நியூட்டன் கூறினார்: 'பிரபஞ்சத்தின் அண்டகோள யந்திரம், வெறும் தெய்வீக ஆக்கம் என்று இல்லாது, ஒரு கடிகார வேலைப்பாடு என்று கெப்ளரால் அறியப்படுவது இனிமை தருகிறது ! கடவுள் சாவி கொடுத்துத் துவங்கிய பிரம்மாண்டமான கடிகார இரும்புச் சுருள் [Watch Spring] கொண்டது இந்தப் பிரபஞ்சம்' என்று காண நியூட்டன் விரும்புகிறார்! பிரபஞ்ச அண்டங்களின் நகர்ச்சிகளில் [Celestial Mechanics of the Universe] மாறாத கணித விதிகளால் ஆளப்படுகின்றது என்று நியூட்டன் உறுதியாய் நம்பிடக் கெப்ளரின் அண்டகோள் விதிகள் உதவி செய்தன! புரியாத பிரபஞ்ச மர்மங்களைப் பூர்த்தி செய்ய இறுதியில், நியூட்டனே அண்டங்களின் இயக்கத்திற்குப் புதிய நியதிகள் ஆக்கவும், அவற்றின் நகர்ச்சிகளுக்கு ஓர் 'கட்டமைப்பு அரங்கம்' [Frame Work] அமைக்கவும் வேண்டிய தாயிற்று!

காலிலியோ, கெப்ளர் பாதையைத் தொடர்ந்த கணித மேதை

ஜெர்மன் வானியல் மேதை கெப்ளர் தனது முப்பெரும் அண்டக் கோள் விதிகளை ஆக்கிய பிறகு, அவை ஒன்றை ஒன்று ஓர் ஒழுங்கு நியதியில் ஏன் சுற்றி வருகின்றன என்ற வினா அவர் சிந்தையில் எழுந்தது! 1596 இல் கெப்ளர் எழுதிய 'பிரபஞ்ச வரைவமைப்பின் மர்மம்' [Cosmographic Mystery] என்னும் நூலில், சூரியன் பூத விசையைக் [Giant Force] கொண்டுள்ள தென்றும், அந்த விசையே மற்ற அண்ட கோளங்கள் தன்னைச் சுற்றி வர ஆளுகிற தென்றும் கூறுகிறார்! தூரம் அதிகமானால், பரிதியின் விசை எதிர் வீதத்தில் [Force inversely diminishes with distance] குறைகிறது என்றும் எடுத்துரைத்தார்!

1600 ஆம் ஆண்டில் பிரிட்டிஷ் விஞ்ஞானி வில்லியம் கில்பர்ட் [William Gilbert (1544-1603)] பூமி ஒரு பிரமாண்டமான காந்தம் [Giant Magnet] என்று கண்டுபிடித்ததை எடுத்துக் கொண்டு, சூரியனிலிருந்து எழும் காந்த விசையே மற்ற அண்ட கோளங்களைத் தள்ளித் தன்னைச் சுற்றி வரச் செய்கிறது என்று கெப்ளர் அறிவித்தார்!
அதே போன்று அண்ட கோளங்களில் காந்த விசை உள்ளதென்றும், அவ்விசைகளே அவற்றை ஒருங்கே இணைத்துக் கொண்டு ஒழுங்கு முறையில் பரிதியைச் சுற்றிவர உதவுகின்றன என்றும் கூறினார். மேலும் நியூட்டன் கால்குலஸ் [Calculus] என்னும் கணிதத்தை ஆக்குவதற்கு முன்னோடியாக உதவியவர் கெப்ளரே! தொலை நோக்கிக் கருவி தோன்ற ஒளியியல் [Optics] விஞ்ஞானத்திற்கு விதை யிட்டவரும் கெப்ளரே!

பைஸா கோபுரத்தின் மேலிருந்து வேறுபட்ட பளுக் குண்டுகள் இரண்டை விழச் செய்து, ஒரே நேரத்தில் அவை தரையில் விழுந்ததைக் காட்டியவர், காலிலியோ! அதன்பின் 1604 இல் 'விழும் அண்டங்களின் விதியை' ஆக்கினார். 'விழும் அண்டத்தின் உயரம், அது கடக்கும் நேரத்தின் ஈரடுக்கிற்கு நேர் விகிதத்தில் உள்ளது' [The
falling height by a body is proportional to the square of the elapsed time] என்பதே அந்த விதி! எறியப்படும் கணைகள் [Projectiles] சீர்வளைவு பாதையில் [Parabolic Path] செல்வதை கணித முறையில் காட்டினார்!

'வெளிப்புற விசை பாதிக்காத ஓர் அண்டம் திசை மாறாமல், வேகம் திரியாமல் சீராகச் செல்கிறது' என்று ஐஸக் நியூட்டனின் நகர்ச்சி விதிகளுக்கு [Newton 's Laws of Motion] அடியெடுத்துக் கொடுத்த பெளதிக விஞ்ஞானி, காலிலியோ! ஐஸக் நியூட்டன் கெப்ளரின் விதிகள், காலிலியோவின் சோதனைகள், கண்ணோக்குகள் [Observations] ஆகியவற்றை முழுமையாகப் பின்பற்றித் தனது உன்னத 'ஈர்ப்பியல் நியதியை' [Theory of Gravitation] உருவாக்கினார்!

பெளதிகத்தில் ஐஸக் நியூட்டனின் அற்புதப் படைப்புகள்

ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன் ஒருவரைத் தவிர, உலக மாந்தர் கருதி யிருந்த பிரபஞ்சத்தின் அமைப்பாடை மாபெரும் அளவில் மாற்றிக் காட்டியவர், ஐஸக் நியூட்டன்! கெப்ளரின் ஒப்பற்ற அண்டக்கோள் சுற்று விதிகளையும் [Laws of Planetary Motion], காலிலியோவின் யந்திரவியலையும் [Galileo 's Mechanics] ஒருங்கிணைத்து, பிரபஞ்ச
கோளங்களின் 'அகிலமய ஈர்ப்பியல் விதியை' [Universal Law of Gravitation] ஆக்கினார். நியூட்டனின் எதிரிகளும் அவரது ஈர்ப்பியல் தத்துவத்தை மனதுக்குள் ஆதரித்து வரவேற்றனர்!

மூன்று யந்திரவியல் விதிகளையும், ஒப்பற்ற ஈர்ப்பியல் நியதியையும் படைத்ததாக நியூட்டன் நினைவுக்கு வந்தாலும், அவர் அணுவியலைப் [Atomism] பற்றி எழுதி யிருப்பதைப் பலர் அறிந்திருக்க மாட்டார்கள்! அவர் 1704 இல் ஆக்கிய 'ஒளியியல்' [Opticks] என்னும் நூலில் 'அணுவியல் நியதிக்கு' [Atomic Theory] வேண்டிய அரிய
பல விஞ்ஞானக் கருத்துக்களை வழங்கி யுள்ளார்! 'சோதனை அணுவியல் ரசாயனத்திற்கு' [Experimental Atomic Chemistry] மூல கர்த்தாவான பிரிட்டிஷ் மேதை ஜான் டால்டன் [John Dalton (1766-1844)], நியூட்டனின் அணுவியல் கூற்றைப் பின்பற்றித் தனது புகழ் பெற்ற அணுவியல் நியதியை பிறப்பித்தார்!

நியூட்டன் மனித இனத்துக்குப் பரிசாக அளித்த 'இயற்கை வேதாந்தத்தின் கணிதக் கோட்பாடுகள்' ['Principia' The Mathematical Principles of Natural Philosophy (1687)] விஞ்ஞான உலகில் புரட்சி செய்த முதல் கணிதப் படைப்பு. பதினெட்டு மாதங்களில் உதயமாகி வடிவம் பெற்ற அந்நூல், நியூட்டனின் தனித்துவ ஆராய்ச்சிகளில் தான் உருவானது. அது சிறப்பாக அண்ட கோளங்களின் நகர்ச்சி, அவற்றிடையே ஒன்றை ஒன்று கவர்ந்து ஆட்சி புரியும் ஈர்ப்பியல்பு ஆகியவற்றைக் கணித வடிவில் விளக்குகிறது.

வெளிவந்த உடனே விஞ்ஞான வரலாற்றில் உலகின் மாபெரும் மகத்தான கணிதக் காவியமாக அது இடம் பெற்றது! அந்நூல் பிரபஞ்சத்தில் நிகழும் மர்மமான, புதிரான, மாயமான பல நிகழ்ச்சிகளுக்கு 'அகிலமய ஈர்ப்பியல்பு' [Universal Gravitation] மூலக் காரணம் என்று காட்டுகிறது! கடல் அலைகளின் உச்ச, நீச்ச எழுச்சிகள் [High, Low Tides] எழுவதற்குக் காரணம் காட்டியது! நிலவின் ஒழுங்கற்ற நகர்ச்சி [Irregular Motion] எவ்வாறு உண்டகிறது என்பதை விளக்குகிறது. ஆட்டமிடும் பிரபஞ்ச அரங்கை, அந்நூல் கணிதக் கோட்பாடுகள் மூலம் அறிவிக்கிறது!

நியூட்டனின் அற்புதப் படைப்பு 'கோட்பாடுகள்' [Principia] என்னும் நூலின் கணிதச் சிறப்பை ஒப்பிட்டால், அது கணித மேதை யூக்ளிட் [Euclid] ஆக்கிய 'அடிப்படைகள்' [Elements] என்னும் நூலுக்கு இணையாகும்! அதன் பெளதிக நுணுக்கத்தையும், விளைவுகளையும் ஒப்பிட்டால், சார்லஸ் டார்வின் படைத்த 'உயிர்ப்பிறவிகளின் மூல அடிப்படைகள்' [Darwin 's Origins of Species] என்னும் நூலுக்குச் சமமாகும் !

ஐஸக் நியூட்டனின் அரிய வாழ்க்கை வரலாறு

இத்தாலிய மேதை காலிலியோ காலமான அதே ஆண்டு [1642], ஏசு மகான் பிறந்த நாள் டிசம்பர் 25 இல் உலக மெல்லாம் கொண்டாட, மாமேதை ஐஸக் நியூட்டன் இங்கிலாந்து லிங்கன்ஷயர், உல்ஸ்தோர்ப்பில் [Woolsthorpe, Lincolnshire] ஒரே பிள்ளையாகப் பிறந்தார். வானியல் மேதை கெப்ளர் பிறந்தது போல், குழந்தை முழு முதிர்ச்சிக்கு முன்னே [Premature Baby] வெளிவந்து, உயிரோடு வாழுமா என்று ஐயுறும்படி நலிந்து, மெலிந்து சிறிய வடிவில் இருந்தது! ஆனால் நியூட்டன் 84 வயது வரை வாழ்ந்து, வரலாற்றில் இதுவரை யாரும் சாதிக்க முடியாத மகத்தான விஞ்ஞான மெய்ப்பாடுகளை ஆக்கினார்! வேளாண்மையில் ஈடுபட்ட அவரது தந்தை, பிள்ளை பிறப்பதற்கு முன்பே இறந்து விட்டார். இரண்டு வருடங்களில் மறுமுறைத் திருமணம் செய்து கொண்ட தாயும், புதுத் தந்தையும், ஐஸக் நியூட்டனைப் பாட்டியிடம் விட்டுவிட்டு, அருகில் இருந்த கிராமத்தில் வாழச் சென்றனர்! இரண்டு வயது பச்சிளம் குழந்தை நியூட்டன், தாய் தந்தையரின் அன்பும், அணைப்பும், ஆதரவும் இன்றி ஒன்பது ஆண்டுகள் தனித்து வாழ வேண்டிய தாயிற்று! சிறுவன் நியூட்டன் தந்தையை வெறுத்துத் தாயோடு அவரையும் எரித்து, வீட்டைக் கொளுத்தி அவர்கள் மீது தள்ளப் போவதாய் ஒரு சமயம் பயமுறுத்தினான்! பிற்கால மனநோயில் அவர் பாதிக்கப் பட்டதற்குப் பால்ய வயதில் இல்லறப் பாதுகாப்பு இல்லாது, பயங்கரத் தனி வாழ்வில் அவதி யுற்றதே காரணம், என்று பின்னால் கூறினார் நியூட்டன்!

இரண்டாம் முறையாக விதவை ஆனதும், தாய் பத்து வயது நியூட்டனை அழைத்துக் கொண்டு போய் விவசாயத்தில் நுழைக்க முயன்றாள். அது தவறு என்று உணரப் பட்டு, பாட்டி நியூட்டனைக் கிரந்தம் இலக்கணப் பள்ளியில் [Grammar School in Grantham] சேர்த்தாள்! அங்கே அமைதியாக நடந்து கொண்ட நியூட்டன் படு மோசமாய்ப் படித்தான்! பிறகு பிரமிக்கத் தக்க அளவில் நியூட்டனின் அறிவு வெள்ளம் மடை திறந்தது! அவர் தங்கி யிருந்த இல்லம் ஒரு மருந்தியல் பட்டதாரிக்குச் [Pharmacist] சொந்த மானது. நியூட்டனின் பிற்கால ரசாயன வேட்கைக்கு, அவரே அடிகோலியவர்! சிறு வயதிலே சூரிய கடிகாரம் [Sun Dials], காற்றாடி மாடல் யந்திரம் [Model Windmill], நீர்க் கடிகாரம் [Water Clock], யந்திர வாகனம் [Mechanical Carriage], விளக்குக் கட்டிய பட்டம் [Kite with Lanterns at the Tail] ஆகியவற்றை சிறுவன் நியூட்டன் செய்தான். கிரந்தப் பள்ளி ஆசிரியர் ஒருவர், நியூட்டனின் அபார அறிவை வியந்து, நியூட்டன் கல்லூரிக்குப் போகத் தாயை உடன்பட வைத்தார்!

1661 இல் கேம்பிரிட்ஜ் பல்கலைக் கழகத்தின் டிரினிடி கல்லூரியில், நியூட்டன் சேர்ந்தார். அங்கே கணிதம், டிரிகொனாமெட்ரி [Trignometry], ஜியாமெட்ரி, வானியல் [Astronomy], ஒளியியல் [Optics] ஆகியவற்றைப் படித்தார். அவரது 23 ஆவது வயதில் அங்கே B.A. பட்டம் வாங்கினார். 1665 ஆம் ஆண்டு நியூட்டனின் பொற்காலம் என்று கூறலாம்! அப்போது பிளேக் நோய் பரவி, கேம்பிரிட்ஜ் பல்கலைக் கழகம் இரண்டு ஆண்டுகள் தற்காலியமாக மூடப் பட்டது! அந்த சமயத்தில் ஈரிலக்கக் கூட்டின் nth அடுக்கு எனப்படும் 'பைனாமியல் நியதி' [Binomial Theorem (X + Y) to power n], பகுப்பியல் கால்குலஸ், தொகுப்பியல் கால்குலஸ் [Differential Calculus & Integral Calculus] ஆகியவற்றின் அடிப்படைகள், ஈர்ப்பியல்பின் [Gravitation] துவக்கக் கருத்துக்கள் நியூட்டனுக்கு உதயம் ஆகின!

கால்குலஸ் என்று இப்போது அழைக்கப் படுவதை, நியூட்டன் •பிளக்ஸியான்ஸ் [Fluxions] என்று அப்போது பெயரிட்டி ருந்தார். அடுத்து முப்பட்டைப் பளிங்கில் [Prism] சூரிய ஒளியைச் செலுத்தி நிறப்பட்டை [Light Spectrum] விரியும் விந்தையைக் கண்டு பிடித்தார்! இதுவரை யாரும் ஓராண்டுக்குள் இவ்வாறு அரிய புதிய விஞ்ஞானக் கணிதப் படைப்புக்களை ஆக்கிய தில்லை!

1668 இல் M.A. பட்டத்தைப் பெற்று, டிரினிடியில் சிறப்புநராகி [Fellow of Trinity], தனது 26 ஆம் வயதில் புகழ்மிக்க லுகாஸியன் கணிதப் பேராசிரியர் [Lucasian Professor of Mathematics] உயர் பதவி கிடைத்தது! முப்பது ஆண்டுகள் நியூட்டன் கேம்பிரிட்ஜிலே தங்கி, ஏறக் குறைய முழு நேரமும் தனியாகப் படித்துக் கொண்டும், மற்ற விஞ்ஞானிகளுக்குக் கடிதம் எழுதிக் கொண்டும் காலம் தள்ளினார்! 1672 இல் நியூட்டன் 30 வயதாகும் போது லண்டன் ராயல் குழுவினரின் சிறப்புநர் [Fellow of Royal Society, London] விருதைப் பெற்றார்!

1687 இல் நியூட்டனின் முதல் பதிப்பு 'பிரின்ஸிபியா' வானியல் வல்லுநர், செல்வந்த நண்பர் எட்மண்டு ஹாலியின் [Edmund Halley (1656-1742)] நிதி உதவியில் அச்சாகி வெளிவந்தது. அப்போது லண்டனுக்கு வருகை தந்த உன்னத டச் விஞ்ஞானி கிரிஸ்டியன் ஹியூஜென்ஸ் [Christiaan Huygens (1629-1695)] நியூட்டனைக் கண்டு பேசினார். 'பிரின்ஸிபியா' 1713 ஆம் ஆண்டுக்குப் பிறகு இரண்டு முறை திருத்தப் பெற்றது. ஓய்வின்றி இரவும் பகலும் உழைத்ததால், நியூட்டன் மிகவும் சோர்வுற்று, 1692 இல் தீவிர மனமுடக்கம் [Severe Mental Depression] அடைந்து, அவரது சீரான சிந்தனா சக்தி சிதைந்தது! அதற்குப் பிறகு நியூட்டனின் விஞ்ஞானப் படைப்புகள் பெருமளவில் குறைந்தன!

நியூட்டன் கண்டுபிடித்த நகர்ச்சி விதிகள்

1665 இல் பிளேக் நோய் பரவி அடைபட்டுப் போன அந்த இரண்டு ஆண்டுகளில் நியூட்டனின் 'அசைப்பியல்' [Dynamics] பெளதிகச் சிந்தனை ஆரம்ப மானது. அதற்கு முன்பே அவர் 'வட்ட நகர்ச்சி' [Circular Motion], 'மோதும் அண்டங்கள்' [Colliding Bodies] ஆகியவற்றைப் பற்றி சிந்தித்திருந்தார். விசை [Force], முடத்துவம் [Inertia], நகர்ச்சி [Motion], சுழல்வீச்சு விசை [Centrifugal Force] ஆகியவை அண்டங்களை எவ்வாறு பாதிக்கின்றன என்றும் அவர் அறிந்திருந்தார். அவற்றைப் பயன் படுத்தி அவர் புதிய நகர்ச்சி விதிகளை [Laws of Motion] ஆக்கினார்!

முதல் விதி: ஓர் அண்டத்தைப் புற விசை எதுவும் தள்ளாத போது, அது நிற்கும்; அல்லது நேர் கோட்டில் சீரான வேகத்தில் செல்லும். இவ்விதியே இப்போது 'முடத்துவக் கோட்பாடு' [Principle of Inertia] என்று அழைக்கப்படுவது. எந்த ஒரு பண்டத்தையும் நகர்த்த, ஒரு விசை தேவைப்படும் என்பது அரிஸ்டாடில் காலம் முதலே கூறப் பட்டது! இவ்விதி விசைக்குத் தெளிவான விளக்கத்தைத் தருகிறது.

இரண்டாம் விதி: ஓர் அண்டத்தின் நகர்ச்சி வேக மாறுபாடு அதன் நிறைக்கு எதிர் விகிதத்திலும், தள்ளும் விசைக்கு, செல்லும் திசைக்கு நேர் விகிதத்திலும் உள்ளது. இவ்விதி வளர்வேகக் கோட்பாடு [Principle of Acceleration] என்று குறிப்பிடப் படுகிறது. [விசை = நிறை x வளர்வேகம்], [Force = Mass x Acceleration]. அதாவது விசை ஓர் அண்டத்தின் நிறைக்கு [Mass] ஏற்றபடி நேர் விகிதத்தில் வேக வளர்ச்சியை அதனில் உண்டாக்குகிறது.

மூன்றாம் விதி: ஒவ்வொரு நேர் உந்தலுக்கும் எதிரே அதற்குச் சமமான எதிர் உந்தல் உண்டாகுகிறது. நியூட்டன் ஆறு உபரி விதிகளை [Corollaries], மூன்றாவது விதிக்கு எழுதினார். எப்படி ஓர் அண்டம் நகர்த்தப் படுகிறது என்பதை, மூன்றாம் விதி விளக்குகிறது.

ஆப்பிள் பழ வீழ்ச்சி, ஈர்ப்பியல் நியதிக்கு அடிகோலியது!

நியூட்டன் தனது ஈர்ப்பியல் நியதியை 23 ஆவது வயதில் யூகித்தார்! ஆப்பிள் மரத்திலிருந்து ஆப்பிள் பழம் பூமியை நோக்கி விழுந்து சிந்தனையைக் கிளரியது, ஐஸக் நியூட்டனின் கூற்றுப்படி மெய்யாக நடந்த ஒரு நிகழ்ச்சி! ஆப்பிளைத் தன்னகத்தே இழுக்கும் பூமி, மாபெரும் நிலவையும் அதே போன்று தன்வசம் இழுத்துப் பாதையில் சுற்ற வைக்க வேண்டும் என்று நியூட்டன் அனுமானித்தார்! ஆனால் அந்தக் கருத்து முழுமை பெறும் வரைத் தாமதம் செய்துக் கவனமோடுப் பல்லாண்டுகள் கழித்தே அதை வெளியிட்டார்! அவரது ஈர்ப்பியல் நியதி அண்டக் கோள்கள் நீள்வட்ட வீதியில் சுற்றுவதற்குக் காரணத்தை விளக்கியது. பூமியை நோக்கி அண்டங்கள் விழுவதை எடுத்துக் காட்டியது. கை தவறிக் கீழே விழுந்துடையும் பண்டத்துக்கும் காரணி ஈர்ப்பியல் விசையே! அண்ட கோளங்களைச் சீராகப் பரிதியைச் சுற்றி வரச் செய்வதும் ஈர்ப்பியல் விசையே என்று நியூட்டன் கருதினார்.

அவர் ஆக்கிய 'அகிலமய ஈர்ப்பியல் நியதி' [Universal Gravitational Theory] இதுதான்: 'இரு அண்டங்களுக்கு இடையே ஏற்படும் ஈர்ப்பு எனப்படும் கவர்ச்சி விசை அவற்றின் நிறைகளின் பெருக்கலுக்கு [Product of two Masses] நேர் விகிதத்திலும், இடைத் தூரத்தின் ஈரடுக்கிற்குத் தலைகீழ் விகிதத்திலும் [Inversely Proportional] உள்ளது'. பூமியின் மேலே எறியப்படும், அல்லது கீழே விழும் ஓர் அண்டத்தின் பளு [Weight], அந்த அண்டத்தின் ஈர்ப்பியல் விசையின் அளவைக் காட்டுகிறது. ஆனால் ஐன்ஸ்டைனின் 'ஒப்பியல் நியதி' [Theory of Relativity] ஈர்ப்பியலை, வரைவடிவில் [Geometrically] காண்கிறது. அதாவது 'ஓர் அண்டத்தின் பிண்டம் [Matter] அதன் அருகே உள்ள பிரதேசத்தில், நாற்புற அங்களவு கொண்ட கால-வெளித் தொடர்ச்சி வளைவை [Curvature of the Four Dimensional Space-Time Continuum] உண்டாக்குகிறது'. அவ்வாறு ஐன்ஸ்டைன் ஈர்ப்பியலை இருபதாம் நூற்றாண்டில் விளக்கினார்!

நியூட்டன் ஆக்கிய ஒளியியல் (Optics) நியதி

நியூட்டனின் படைப்புப் பொற்காலம் எனப்படும் [1665-1666] இரண்டு ஆண்டுகளில் ஒருசமயம், சூரிய ஒளியை முப்பட்டைப் பளிங்கில் [Prism] கடந்து செல்ல விட்டு, ஒளி பல்நிறப் பட்டையாய்ப் [Light Spectrum] பிரிவு படுவதைக் காட்டினார். அந்நிறங்கள் ஏழு: [(VIBGYOR) Violet, Indigo, Blue, Green, Yellow, Orange & Red]. அச்சோதனை மூலம் நிறப் பிரிவுகள் ஒளியின் உடன்பிறந்த குணாதிசயம் என்றும், நிறங்கள் முப்பட்டைப் பளிங்கின் தன்மைகள் இல்லை என்றும் விளக்கம் தந்தார்! அந்தச் சோதனையின் துணை விளைவு நியூட்டன் எதிரொளி தொலை நோக்கியை [Reflecting Telescope] மேம்படுத்தி விருத்தி செய்தது!

1704 ஆம் ஆண்டில் நியூட்டன் எழுதிய ஒளியியல் [Optics] நியதி என்ன கூறுகிறது ? 'கதிர் வீசும் அண்டங்களின் ஒளியானது நுண்ணிய துகள்களைக் [Particles] கொண்டது'. பத்தொன்பதாம் நூற்றாண்டு வரை அக்கோட்பாடு நீடித்தது. அதன் பின்பு 'ஒளியின் அலைக் கோட்பாடு' [Wave Theory of Light] ஆதிக்கம் செலுத்த ஆரம்பித்தது. பிறகு 20 ஆம் நூற்றாண்டில் மைகேல்ஸன் ஐன்ஸ்டைன் [Michelson, Einstein] 'ஒளியின் மின்காந்தக் கோட்பாடு' [Electro-magnetic Theory of Light] மற்ற கோட்பாடுகளைக் கீழே தள்ளி, அதன் கை ஓங்கியது!

நியூட்டன், லைப்னிஸ் படைத்த கால்குலஸ் கணிதம்

நியூட்டன் விஞ்ஞான ஆராய்ச்சிகளை செய்து கொண்டு வந்த போது, 1665 இல் அவர் கண்டு பிடித்து விருத்தி செய்தது, சிற்றிலக்கங்களைக் கையாளும் 'பகுப்பியல் கால்குலஸ்' [Differential Calculus]. பலவித யந்திரவியல், நீரழுத்த அசைப்பியல் பிரச்சனைகளைத் [Mechanical, Hydrodynamic Problems] தீர்வு செய்ய கால்குலஸ் கணித முறையை உபயோகிக்கலாம். விஞ்ஞானப் பொறியியல் பிரச்சனைகளையும் தீர்வு செய்யப் பயன்படுத்தலாம். '•பிளக்ஸியான் கோட்பாடு' [Theory of Fluxions] என்று பகுப்பியல் கால்குலஸ் கணிதத்திற்குப் பெயர் கொடுத்த நியூட்டன், அதை 38 வருடங்கள் தாண்டி 1704 ஆம் ஆண்டில்தான் அவர் எழுதிய 'பிரின்ஸிபியா' [Principia] என்னும் நூலில் வெளியிட்டார்! ஆனால் அந்நூலில் கூறப்படும் கோட்பாடுகளுக்குக் கால்குலஸை நியூட்டன் பயன் படுத்தவில்லை!

கால்குலஸை முதலில் கண்டு பிடித்தது யாரென்று ஒரு முரண்பாடுக் கேள்வி நியூட்டன் காலத்திலே வாய்ப் போராய் மூண்டது! சிலர் நியூட்டன் என்று எண்ணுகிறார்! வேறு சிலர் ஜெர்மன் கணித மேதை லைப்னிஸ் [Leibniz] என்று கருதுகிறார்! நியூட்டன்தான் முதலில் கண்டு பிடித்தாலும், அவர் முப்பத்தி யெட்டு ஆண்டுகள் வரை அதை வெளியிடவே யில்லை! ஒரே சமயத்தில் தனியாகச் சற்றுத் தாமதமாக விருத்தி செய்த லைப்னிஸ் முதலாகக் கால்குலஸை வெளி உலகுக்கு அறிவித்தார்! அத்துடன் லைப்னிஸியன் கால்குலஸ் நியூட்டனின் •பிளக்ஸியான்ஸை விடச் சீரானதாகவும், செம்மைப்பாடு உள்ளதாகவும், முழுமைப்பாடு பெற்றதாலும் அதுவே இப்போது யாவராலும் கையாளப் படுகிறது.

நியூட்டன் கால்குலஸைப் பயன்படுத்தி, சூரியன், பூமி உள்படச் சூரிய குடும்பத்தின் ஒவ்வோர் அண்டத்தின் நிறையைக் கணித்தார்! பூமியின் திணிவு [Density] நீரின் திணிவைப் போல் ஐந்து, ஆறு மடங்கு களுக்கு இடைப்பட்ட தென்று [மெய்யாக 5.5] மதிப்பீடு செய்தார். வாழையடி வாழையாய் வாழ்ந்து மறைந்த பல்வேறு மேதைகள், நியூட்டனின் விஞ்ஞான சாதனைகளைக் கண்டு பிரமித்து, 'அவை மானிட ஆற்றலுக்கும், அனுபவத்திற்கும் அப்பாற்பட்ட ஒரு மாமேதையின் ஆக்கமென்று' வியந்தனர்!

கடவுளைப் பற்றி ஐஸக் நியூட்டன் கருத்துக்கள்.

நியூட்டனுக்கு ரசவாதம் [Alchemy], மதவியல் [Theology], சரித்திரம் [History], மாய விஞ்ஞானம் [Occult Science] ஆகியவற்றில் ஆர்வமும் மிக்க நம்பிக்கையும் உண்டாயினும், அவர் வெளியே அதைக் காட்டிக் கொள்வதில்லை! தனது ஆழ்ந்த கருத்துக்கள், சிந்தனைகள், கண்டு பிடிப்புகள், நம்பிக்கைகள் எதையும் மற்ற மாந்தரிடம் பகிர்ந்து கொள்ள விருப்பம் இன்றித், தனிமையின் இனிமையில் எப்போதும் ஆராய்ச்சியில் காலம் தள்ளுவதே, நியூட்டனுக்குப் பிடித்தமானது! தான் செய்யும் ஆராய்ச்சியில் மனம் ஊன்றி நியூட்டன் ஆழமாய் மூழ்கிப் போவதுண்டு! அல்லாவிடில் அவரது மூளை மதச் சிந்தனையில் சிதறிப் போய்விடும்!

நியூட்டன் ஒரு மூர்த்தியை நம்புபவர், மும்மூர்த்தி அன்று [Unitarian not a Trinitarian] ! அதாவது கடவுள் ஒன்றே ! அது மூவடிவம் அற்றது! [Trinity means Father, Son & Holy Spirit]. நியூட்டனுக்குக் கடவுள் நம்பிக்கை உண்டு! ஆனால் அவருக்கு ஏசுக் கிறிஸ்து மீதும், புனித ஆவி [Holy Spirit] மீதும் நம்பிக்கை இல்லை! நியூட்டன் காலத்தில் அவரைப்போல் மத நம்பிக்கை கொண்டவர், பிரிட்டனில் தண்டிக்கப் பட்டனர்! 1696 ஆம் ஆண்டில் மும்மூர்த்தி மீது நம்பிக்கையற்ற ஒருவர் தூக்கிலிடப் பட்டார்! மூவடிவத்தில் நம்பிக்கையற்ற ஐஸக் நியூட்டன் தண்டனையிலிருந்து எப்படியோ தப்பிக் கொண்டார்! 1689, 1701 ஆண்டுகளில் பிரிட்டிஷ் பாராளு மன்றத்தில், நியூட்டன் பணி செய்தார். 1696 முதல் 1727 வரை பண அச்சகத்தில் அதிபதியாகப் [Master of Mint] பணி யாற்றினார். ராயல் சொஸடியின் [Royal Society] அதிபதியாக 1703 இல் தேர்ந்தெடுக்கப் பட்டார். 1705 ஆம் ஆண்டு அன்னி ராணியால் [Queen Anne] பிரிட்டிஷ் தீரராக [Knight] ஆக்கப் பட்டார்!

நியூட்டனின் குண மாறுபாடு, இறுதிக் கால வாழ்வு

முப்பது வயதிலே தலை நரைத்துப் போனாலும், 84 வயது வரைக் கிழவராய் வாழ்ந்த நியூட்டன், கடைசிவரை கண்ணாடி போட்டுக் கொள்ள வில்லை! அத்தோடு திடகாத்திரமாயும் இருந்தார்! எல்லாப் பற்களும் ஒருவிதப் பழுதின்றி அத்தனையும் சீராக இருந்தன வென்று அறியப் படுகிறது! நியூட்டனுக்கு ஞாபக மறதி மிகுதி! பெளதிகச் சிந்தனையில் ஆய்வுக் கடலில் மூழ்கி யிருக்கும் போதெல்லாம், தன்னைச் சுற்றி என்ன நடக்கிறது, தன்னைச் சுற்றி யாருள்ளார் என்பது நியூட்டனுக்குத் தெரியாது! ஒன்றையே ஆழ்ந்து எண்ணிக் கொண்டு உலகையே மறந்து விடுபவர், நியூட்டன்! படுக்கை மெத்தை மேல் அரை நிர்வாணத்தில் மணிக் கணக்காக அமர்ந்திருப்பார் என்று சொல்லப் படுகிறது! அடிக்கடி தான் உணவு அருந்தி விட்டோமா, இல்லையா என்பது கூட அவருக்கு நினைவிருக்காது!

நியூட்டன் ஒரு பேராசைக்காரர்! புகழ்ச்சிகள் மீது அவருக்கு வேட்கை மிகுதி! எதையும் சந்தேகப்பட்டு, அவரது கோட்பாடுகளை எதிர்ப்போரிடம் போரிடத் தாவும் சண்டைக்காரர்! கால்குலஸை யார் முதலில் படைத்தவர் என்ற வாதப் போரில், தனியாகப் படைத்த ஜெர்மன் கணித மேதை லைப்னிஸ் [Leibniz] கூட நியூட்டன் போட்ட சண்டை ஓர் உதாரணம்! கால்குலஸை முதலில் கண்டு பிடித்த நியூட்டன், வெளியிடாமலே பல்லாண்டுகள் வைத்திருந்தவர்! ஆனால் லைப்னிஸ் அவருக்குப் பின்னால் கண்டு பிடித்து, உலகுக்கு முதலாக அறிவித்தவர்!

நியூட்டன் பதினேழாம் நூற்றாண்டில் ஆக்கிய 'பிரின்ஸிபியா' கணித நூல், ஐன்ஸ்டைன் ஒப்பியல் நியதி [Relativity Theory], குவாண்டம் யந்திரவியல் [Quantum Mechanics] தோன்றிய இருபதாம் நூற்றாண்டின் புதிய விஞ்ஞான முற்போக்கு நிலைக்கு மாற்றப்பட வேண்டிய தாகிறது! ஆயினும் ஒளிவேகத்திற்கு நிகரற்ற வேகமுடைய அண்டங்கள், நாமறிந்த முப்புற அமைப்பாடுகளில் [X,Y,Z Three Dimensional Systems] நகரும் அண்டங்கள் ஆகியவற்றுக்கு மட்டுமே நியூட்டனின் நியதிகள் ஏற்றவை.

லண்டன் மாநகரில் இனிதாக வாழ்ந்து, தன் அழகிய மருமாள் [Niece] இல்லத்தைக் கண்காணித்துக் கொள்ள, நியூட்டன் இறுதி ஆண்டுகளில் படிப்புகளைத் தொடர்ந்தார்! இல்லத்தில் அவரது ஆராய்ச்சிகளுக்குத் தேவையான எல்லாக் கருவிகளும், சாதனங்களும் வசதியாக எப்போதும் அமைக்கப் பட்டிருந்தன. 1725 ஆம் ஆண்டு நியூட்டனுடைய புப்புசங்களில் பழுதேற்பட்டு, தூய காற்றுள்ள இடத்திற்குக் கொண்டு செல்லப் பட்டார்! அதன் பின்பு படிப்படியாக வலுவிழந்து, ஐஸக் நியூட்டன் தனது 84 ஆவது வயதில் 1727 ஆம் ஆண்டு மார்ச் 20 ஆம் தேதி காலமானார். பிரிட்டனின் மகா மேதைகள் புதைக்கப்படும் வெஸ்ட்மின்ஸ்டர் ஆபேயில் [Westminster Abbey], அரச மரியாதையோடு அவரது உடல் அடக்கம் செய்யப் பட்டது!

நியூட்டன் திருமணம் செய்து கொள்ளவில்லை! வாலிப வயதில் அண்டை வீட்டுப் பெண்ணொருத்தி மீது லிங்கன்ஷயரில் [Lincolnshire] அவருக்கு அன்பு உண்டானது! ஆனால் தனது விஞ்ஞானப் பணிக்கு தடையாக இருக்கும் என்று நியூட்டன் அந்த உறவைத் தொடரவில்லை! அதற்குப் பிறகு எந்தப் பெண்ணின் மீதும் அவருக்குக் காதல் மலராமலே போனது! நியூட்டனின் காம இச்சையைப் பற்றி அவரது சரிதையில் எதுவும் அறிய முடிவதற்கு இல்லை!

"இயற்கை ஒரு திறந்த புத்தகம் போன்றது. நியூட்டனுக்கு அதில் உள்ள மெய்ப்பாடுகள் சிரமமின்றி எளிதாகப் புரிந்தன," என்று ஐஸக் நியூட்டனைப் பற்றி ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன் கூறியிருக்கிறார்!

*****************************
தகவல்:


1. Men of The Stars -Sir Isaac Newton By Patrick Moore (1986)


2 Isaac Newton's Like By Alfred Rupert Hall (Microsoft Encarta) (1998)


3. Philosophy 100 Essential Thinkers -Sir Isaac Newton By Philips Stokes (2002)


4. The Story of Astronomy "The Clockwork Universe" By Peter Auguston (2008)


5. Wikipedia - Sir Isaac Newton (December 15, 2010)

அகில உலக வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளின் அகால முடிவுகள் [Fast Breeder Reactors]

இந்திய வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளுக்கு எதிர்ப்பு !

2001 ஏப்ரல் 25 ஆம் தேதி 'ஹிந்து ' நாளிதழில், அமெரிக்க மேரிலாந்து சூழ் மண்டலச் சக்தி நிலை ஆராய்ச்சிக் கூடத்தின் அதிபதி, அர்ஜுன் மக்கிஜானி [Arjun Makhijani] என்பவர் பாரதத்தில் தலைதூக்கி வளர்ந்து வரும் அணுசக்தித் துறையகத்தின் இரண்டாவது கட்ட 'வேகப் பெருக்கி அணு உலைத் ' திட்டங்களை வலுவாகத் தாக்கி எழுதி யிருந்தார்! சமீபத்தில் அங்கீகரிக்கப் பட்டு டிசைன் வேலைகள் நிகழ்ந்து வரும் 500 மெகாவாட் வேகப் பெருக்கி மின்சார அணு உலை, இந்தியா செய்யும் மாபெரும் தவறு என்றும் அழுத்தமாக அறிவித்திருந்தார்! வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளை எதிர்த்துப் பறை சாற்றியவர் அர்ஜுன் ஒருவர் மட்டும் அன்று! பாரதத்தின் பாதுகாப்பு அமைச்சருக்கு முன்னாள் விஞ்ஞான ஆலோசகராகப் [Science Adviser to the Defence Minister] பணி ஆற்றிய டி.எஸ். சுப்ரமணியன், வி.எஸ். அருணாசலம் ஆகியோர் இருவரும், ஏராளமான நிதியையும் காலத்தையும் விழுங்கும் மாபெரும் வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளை நிறுவ முயல்வது இமாலயத் தவறாகும் என்று பம்பாய் அணுசக்தித் துறையகத்துக்கு [Dept of Atomic Energy] ஆணித்தரமாக எழுதினார்கள்!

அந்த வீண் முயற்சிகளைக் கைவிட்டுப் பாரதத்தில் கிடைக்கும் அணுஎருவையும் [Indigenous Uranium], இறக்குமதி அணுஎருவையும் [Imported Enriched Uranium] பயன்படுத்தி அநேக அழுத்தக் கனநீர் அணு உலைகள் [Pressurised Heavy Water Reactors (PHWR)], அழுத்த எளிய நீர் அணு உலைகள் [Pressurised Light Water Reactors (PWR)] பலவற்றை நிறுவனம் செய்யும்படி வற்புறுத்தி யிருந்தார்கள்!

உலக வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளுக்கு நேர்ந்த கதி!

உலக நாடுகள் கடந்த 50 ஆண்டுகளாக 20 பில்லியன் டாலரைச் [2000 நாணய மதிப்பு] செய்து, 100 மெகாவாட் [100 MWt] ஆற்றலுக்கு மேலான 11 வேகப் பெருக்கி அணு நிலையங்களை நிறுவி ஆராய்ந்து வந்துள்ளன! அவற்றில் ஏறக் குறைய எல்லா நாடுகளும் அணு உலையில் அபாயங்களும், பிரச்சனைகளும் மிகுந்து ஒவ்வொன்றாய் அவற்றை நிறுத்தி மூடி வருகின்றன! 1985 இல் ஜெர்மனி கட்டிய SNR-300 என்னும் 300 MWe வேகப் பெருக்கியைச் செம்மைப் படுத்த நிதி இல்லாமை யால் 1991 இல் நிறுத்தப் பட்டு மூடப்பட்து! அடுத்துக் கட்டிய ஜெர்மன் வேகப் பெருக்கி KNK-II வெடித்து விடும் என்ற அச்சம் ஆரம்பித்திலே எழுந்ததால், அதுவும் இயங்காமலே மூடப் பட்டது! அணு உலை வெப்பத்தைக் கடத்தும் நீரைப் போல் இல்லாது, சோடியத் திரவ வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளில் 'பூரணத் தொடரியக்கம் ' [Accidental Criticality] திடாரென நேர்ந்து, எதிர்பாராது வெடிப்பு விபத்து விளைய வாய்ப்புக்கள் உள்ளன! எஞ்சிய பத்து அணு உலைகளில் மற்றும் ஆறு வேகப் பெருக்கிகள் நிறுத்தம் ஆகிவிட்டன!

ஜப்பானில் 1994 இல் பூரணத் தொடரியக்கம் துவங்கிய 300 MWe மஞ்சு [Monju] வேகப் பெருக்கி அணு உலையில், துவிதத் தணிப்புச் சோடிய திரவத்தில் [Secondary Loop Sodium Coolant] தீப்பற்றி, செப்பணிட முடியாது, அதுவும் 1995 டிசம்பரில் மூடப் பட்டது! ரஷ்யாவின் காஸக்ஸ்தானில் நிறுவப்பட்ட 350 MWe ஆற்றல் கொண்ட BN-350 வேகப் பெருக்கியும் நிறுத்தப் பட்டுச் சாதனங்கள் யாவும் நீக்கப் பட்டன! 1985 இல் கட்டப் பட்ட பிரான்ஸின் பிரசித்துப் பெற்ற, 1200 MWe ஆற்றல் மிகுந்த உலகிலே மிகப் பெரிய ஃபீனிக்ஸ் [Super Phenix] வேகப் பெருக்கி அணு உலையும் 1998 இல் மூடப் பட்டது! 1974 இல் கட்டிய பிரிட்டனின் PFR வேகப் பெருக்கியின் நீராவி ஜனனியில் பிரச்சனை நேர்ந்து, 1980 முடிவில் மூடப்பட்டது! மிச்சிகன் டெட்ராய்டில் 1963 இல் இயங்கத் துவங்கிய 300 MWt ஆற்றல் கொண்ட அமெரிக்காவின் வாணிபத்துறை வேகப் பெருக்கி அணு உலை [Commercial Fast Reactor] 'என்ரிகோ ஃபெர்மி ', பிரச்சனைகள் மிகுந்து, நிதி செலவாகி லாப மில்லாது 1972 இல் மூடப்பட்டது! இவ்விதம் உலகெங்கும் பேரளவு வேகப் பெருக்கி அணு உலைகள் ஏறக்குறைய எல்லாம் மூடப் பட்டபின், ஆராய்ச்சி நடத்த மட்டும் சிற்றளவு வெப்ப ஆற்றல் கொண்ட [20-60 MWt] வேகப் பெருக்கிகள் இயங்கி வருகின்றன!

பாரத வேகப் பெருக்கி அணு உலையிலிருந்து மின்சக்தி!

1997 ஜலை 11 ஆம் தேதி சென்னைக் கல்பாக்கத்தில் உள்ள முதல் சோதனை வேகப் பெருக்கி அணு உலை [Fast Breeder Test Reactor, FBTR] புளுடோனியம்239 எருவைப் பயன்படுத்தி மின்சக்தியைப் பரிமாறிப் பாரதம் டாக்டர் ஹோமி பாபாவின் இரண்டாம் கட்ட அணுசக்தி உற்பத்தித் திட்டத்தை நிலைநாட்டியது! 1985 ஆம் ஆண்டு முதல் சோதனை வேகப் பெருக்கி அணு உலைப் 'பூரணத் தொடரியக்கம் ' [Criticality] அடைந்து ஆரம்ப மானது ஏற்கனவே உலகுக்கு அறிவிக்கப் பட்டது. உலகத்திலே மூன்றில் ஒரு பங்கு ஏராளமான தோரியம்232 பாரத நாட்டிலே கிடைப்பது ஒரு வரப் பிரசாதம். இயற்கை யுரேனியச் சேமிப்புத் தீர்ந்தவுடன் பாரதம் தோரியத்தை, யுரேனியம்233 பிளவு அணு எருவாக மாற்றி, மூன்றாம் கட்ட அணுசக்தி உற்பத்திக்குப் பாதை விரித்தது!

பாரதத்தின் அணுவியல் துறையின் பிதா எனப்படும் ஹோமி பாபா அணுமின் சக்தி ஆக்கத்திற்குத் தனது 'மூவரங்கு முனைவுத் திட்டத்தை' [Three-stage Approach Program] வகுத்து முதல் அரங்குக்கு அடித்தள மிட்டவர். அத்திட்டப்படி இந்தியாவில் முதற் கட்டத்தில் இயற்கை யுரேனியம், அழுத்த கனநீர் அணு உலைகள் [CANDU Pressurized Heavy Water Reactor (PHWR)] அமைக்கப்படும்.

இரண்டாம் கட்டத்தில் முதற்படி அணு உலைகளில் கிடைக்கும் கிளை விளைவான புளுடோனியம்239 பிளவு எருவையும், இயற்கை யுரேனியம்238 செழிப்பு உலோகத்தையும் உபயோகித்து, வேகப் பெருக்கி அணு உலைகள் அமைக்கப்படும். அவை ஈன்றும் புதிய புளுடோனியம்239 பிளவு எருவையும், தோரியம்232 செழிப்பு உலோகத்தையும் வேகப் பெருக்கிகளில் வைத்து, புதிய எரு யுரேனியம்233 தயாரிக்கப் படும்! மூன்றாம் கட்டத்தில் யுரேனியம்233, தோரியம்232 இரண்டும் பயன்பட்டு அணு மின்சக்தியும், தொடர்ந்து யுரேனியம்233 அணு எருவும் உற்பத்தியாகும்!

சோதனை அணு உலை 40 MWt [Mega Watt thermal] வெப்ப சக்தித் திறம் கொண்டது. 'ஊருணி ' போன்ற அணு உலையின் [Pool Type Reactor] வெப்ப சக்தியைக் கடத்த பிரதம தணிப்புத் திரவமும், துவித தணிப்புத் திரவமும் சோடியம் [Primary & Secondary Coolant, Sodium] பயன் படுகிறது. அதற்கு எருவாக புளுடோனியம்239 (15%-20%) + யுரேனிய238 (85%-80%) ஆக்ஸைடு உபயோகமாகி, செழிப்பு உலோகம் [Fertile Material] தோரியம்232, அணு உலையைச் சுற்றிலும் கவசமாக வைக்கப் பட்டு, பிளவு உலோகம் [Fissile Material] யுரேனியம்233 ஆக மாற்றலாம். அது உற்பத்தி செய்த மின்சக்தி 13 MWe [Mega Watt electrical] 1997 ஆம் ஆண்டு முதல் தமிழ்நாடு மின்சாரம் பரிமாறும் கம்பிகளில் [Grid Lines] அனுப்பப் பட்டது.

முதல் வேகப் பெருக்கி அணு உலை வெற்றி அடைந்ததும், அடுத்து அதை விட 30 மடங்கு பெரிய 500 MWe முன்னோடி வேகப் பெருக்கி அணு உலையைக் [Prototype Fast Breeder Reactor] கல்பாக்கத்தில் 2001 இல் அமைக்கப் பச்சைக் கொடி காட்டப் பட்டது! 2800 கோடி ரூபாய்ச் செலவில் உருவாகப் போகும் முதல் மாபெரும் முன்னாய்வு வேகப் பெருக்கி அணு உலைக்குப் பொறி நுணுக்க அறிஞர்கள் சிலர் பெரும் எதிர்ப்பைக் காட்டி யிருக்கிறார்கள்!

வெப்ப அணு உலைகள் எவை ? வேகப் பெருக்கி அணு உலைகள் எவை ?

இயற்கையாகக் கிடைக்கும் தாதுவில் 99.3% யுரேனியம்238, 0.7% யுரேனியம்235 ஆகிய இரண்டும் உள்ளன. அடுத்து யுரேனியத்தை விட இந்தியாவில் ஏராளமாக இயற்கையில் தோரியம்232 தாதுவாகக் கிடைக்கிறது. இம்மூன்றிலும் யுரேனியம்235 உலோகம் ஒன்றுதான் தானாகவோ, அன்றி நியூட்ரான் கணைகள் தாக்கியோ இரண்டாகப் பிளந்து வெப்ப சக்தியை வெளியேற்றுகிறது. பிளக்க முடியாத யுரேனியம்238, தோரியம்232 ஆகிய செழிப்பு உலோகங்களை [Fertile Materials], இயங்கும் அணு உலைகளின் மையத்தில் உள்ள எருக்கருவைச் [Fuel Core] சுற்றிலும் வேக நியூட்ரான் தாக்கும் கவச அரண்களாக வைத்து [Blankets], அவற்றைப் பிளவு உலோகங்களாக [Fissile Material] மாற்றலாம்.

அவ்விதம் புரியும் நியூட்ரான் கதிரூட்டில், அணுக்கருத் தேய்வுகளுக்குப் பின் யுரேனியம்238 பிளவு படும் புளுடோனியம்239 ஆகவும், தோரியம்232 பிளவு படும் யுரேனியம்233 ஆகவும் மாறுகின்றன. அதாவது யுரேனியம்235, புளுடோனியம்239, யுரேனியம்233 ஆகிய மூன்று பிளவு உலோகங்களே, அணு உலைகள் இயக்கத்துக்கு எருக்களாய்ப் பயன்படுத்தத் தேவைப் படுகின்றன. இந்த எருக்களைப் பிளக்க, சில அணு உலைகளில் நியூட்ரான்களின் வேகம் 'மிதவாக்கியால் ' [Moderator: Water, Heavy Water or Graphite] குறைக்கப்பட வேண்டும். மிதவாக்கி யில்லாத சில அணு உலைகளில் வேக நியூட்ரான்கள் அணுஎருக்களில் பிளவுகள் புரியும்.

எவ்வித முறைகளில் யுரேனியம்235, புளுடோனியம்239, யுரேனியம்233 ஆகியவற்றைத் தயாரிக்கலாம் என்பதுதான் உலக நாடுகளின் தலையாய பிரச்சனை! இயற்கைத் தாதுவில் உள்ள 0.7% யுரேனியம்235 எருவைப் பிரித்தெடுக்க, அமெரிக்கா, ரஷ்யா, பிரிட்டன், பிரான்ஸ், சைனா போன்ற வல்லரசுகள் 'வாயுப் பிரிப்பு முறையைக் ' [Gaseous Diffusion Process] கையாண்டு, யுரேனியம்235 எருவின் திரட்சியைச் [U235 Concentration] சேமிக்கின்றன. அமெரிக்க, ஐரோப்பிய டிசைன்களான 'கொதிநீர் அணு உலைகள் ' [Boiling Water Reactors (BWR)], 'அழுத்தநீர் அணு உலைகள் ' [Pressurised Water Reactors (PWR)] ஆகியவற்றில் [3%-4%] திரட்சி யுள்ள யுரேனியம்235 [3%-4% Enriched U235] எரிபொருள் உபயோக மாகிறது.

கனடாவின் டிசைன் 'காண்டு ' அணுமின் சக்தி [Canadian Deuterium Uranium (CANDU)] நிலையங்களில் இயற்கை யுரேனியமும் [99.3% U238+0.7% U235], வெப்பத்தைத் தணிக்க, நியூட்ரான்களை மிதமாக்கக் கனநீரும் [Heavy Water (Deuterium Oxide)] பயன் படுகின்றன. காண்டு அழுத்தக் கனநீர் அணு உலைகள் [Pressurised Heavy Water Reactors (PHWR)] கனடா, இந்தியா, பாகிஸ்தான், அர்ஜென்டைனா, கொரியா, ருமேனியா, சைனா ஆகிய நாடுகளில் இயங்கி வருகின்றன. மிதமாக்கப் பட்ட வெப்ப நியூட்ரான்கள் பயன்படும் அணு உலைகள் 'வெப்ப அணு உலைகள் ' [Thermal Reactors] என்று அழைக்கப் படுகின்றன. BWR, PWR, PHWR ஆகியவை மூன்றும் வெப்ப அணு உலை இனத்தைச் சேர்ந்தவை. வெப்ப அணு உலைகளில், நியூட்ரான் மிதவாக்கியும், வெப்பத்தைக் கடத்தும் திரவமும் [Water or Heavy Water] ஒன்றாகவோ அல்லது தனித்தனி யாகவோ இருக்கலாம். பிரிட்டனில் உள்ள சில அணு உலைகளில், மிதவாக்கித் திரள்கரியாகவும் [Graphite], வெப்பக் கடத்தி கரியமில வாயுவாகவும் [Carbon dioxide Gas] பயன்படுகிறது.

செழிப்பு உலோகங்களான யுரேனியம்238, தோரியம்232 ஆகியவற்றை அணு உலைகளில் வேக நியூட்ரான்கள் தாக்கினால்தான் பிளவு உலோகங்களான புளுடோனியம்239, யுரேனியம்233 ஆகியவை உண்டாகும். ஆதலால் அவற்றை மிகையாக உற்பத்தி செய்ய, மிதவாக்கி யில்லாத ஓர் தனிப்பட்ட அணு உலை தேவைப்படுகிறது. மிதவாக்கி யில்லாத அணு உலைகளே வேக அணு உலை [Fast Reactor] என்று அழைக்கப் படுகின்றன. பாரதத்தின் [FBTR, PFR], பிரான்ஸின் [Rapsodie, Phenix, Super Phenix] ஆகியவை யாவும் வேக அணு உலை ரகத்தைச் சேர்ந்தவை!

வேக அணு உலைகளை முதலில் இயக்க முக்கிய பிளவு எரு திரட்சியான யுரேனியம்235 [Greater than 30% Enriched U235] அல்லது புளுடோனியம்239 தேவைப் படுகிறது. மைய எரிக்கோல்களைச் சுற்றிலும் யுரேனியம்238, அல்லது தோரியம்232 உலோகத்தைக் கவச அரணாக வைத்தால், அணு உலையில் உண்டாகி வெளியேறும் வேக நியூட்ரான்கள் அவற்றைத் தாக்கும். தேய்வுத் தொடர்ச்சியில் யுரேனியம்238, புளுடோனியம்239 ஆகவும் தோரியம்232, யுரேனியம்233 ஆகவும் மாறுகின்றன. அதாவது வேக அணு உலை இயங்கும் போது மூல அணு எரு குறைந்து, புதிய அணு எரு தொடர்ந்து கவச அரணில் கூடுகிறது. அதாவது முதலில் இட்ட எருவை விட, விளைந்த எரு மிஞ்சியாதாகக் காணப் படுகிறது! அவ்விதம் எரிபொருள் பெருகும் அமைப்பே 'வேக எருப்பெருக்கி அணு உலை ' [Fast Breeder Reactor] என்று குறிப்பிடப் படுகிறது. மையத்தில் உள்ள அணுஎரு கரைந்து சிறுக்கும் போது, அரணில் அணுஎரு கூடிப் பெருகுகிறது! சராசரி 'எருப் பெருக்கும் விகிதம் ' [Fuel Breeding Ratio] 1.2! அதாவது ஒரு டன் எருவில் ஆரம்பமாகும் அணு உலை, குறிப்பிட்ட காலத்தில் 20% மிகையாக 1.2 டன் புதிய அணு எருவை ஈன்றுகிறது! அவ்வழியில் புதிய எருவின் அளவு 'இரட்டையாகும் காலம் ' [Doubling Time] 10-15 ஆண்டுகள் என்று கணக்கிடப் பட்டுள்ளது!

அணு உலை இயக்கத்தில் வேக நியூட்ரான் தாக்கும் போது, எரிக்கோல்கள் சிதைவதாலும், வெப்பத்தில் உப்பித் திரிபு அடைவதாலும், கதிர்வீசும் பிளவுக் கழிவுகள் தொடர்ந்து சேருவதாலும், அணு உலை நிறுத்தப் பட்டு எரிக்கோல்கள் மாற்றப் பட வேண்டும். அதே சமயம் கவச அரணில் தேங்கிய யுரேனியம்238 அல்லது தோரியம்232 கூட்டுகள், புதிதாய் உண்டான புளுடோனியம்239, யுரேனியம்233 ஆகிய எருக்களைத் தனியாகப் பிரிக்கவும், கதிரியக்கக் கழிவுகளைச் சுத்திகரிக்கவும் அவை அணு உலையிலிருந்து நீக்கப் பட்டு எருச் சுத்திகரிப்புத் தொழிற்கூடத்திற்கு [Spent Fuel Reprocessing Plant] அனுப்பப்பட வேண்டும்.

வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளின் சிறப்பு மேம்பாடுகள்

இந்தியாவில் ஏராளமாகப் புதைந்து கிடக்கும் 360,000 டன் தோரியம்232 செழிப்பு உலோகத்தை வேகப் பெருக்கி அணு உலைகள் மூலம் யுரேனியம்233 ஆக மாற்றி, அடுத்து 400 ஆண்டுகளுக்கு 400,000 MWe மின்சக்தியை உற்பத்தி செய்யலாம் என்று இந்தியப் பொறியியல் துறைஞர்கள் கணக்கில் அனுமானிக்கிறார்கள்! மிகத் துணிவான அம்முயற்சி இமய மலையில் பல முறை ஏறி, மாந்தர் அங்கேயே தங்கி உயிர் வாழ்வதை ஒத்தது! உலகில் வேறு எந்த நாடும் பாரத நாட்டைப் போல் தோரியத்தைப் பயன்படுத்தி வேகப் பெருக்கி அணு உலையை அமைக்க முயன்ற தில்லை!

இப்போது இயங்கி வரும் 13 வெப்ப அணு உலைகள் மூலம் இயற்கை யுரேனியத்தில் 1%-2% அணுசக்தியைத்தான் பிழிந்தெடுக்க முடிகிறது! அந்த முதற் கட்ட அணுசக்தி உற்பத்தியில் 12,000 MWe ஆற்றலை 30 ஆண்டுகளுக்கு உண்டாக்கலாம்! இரண்டாம் கட்டத்தில் புளுடோனியத்தைப் பிரதம எருவாகவும், இயற்கை யுரேனியத்தைக் கவச அரணாகவும் பயன்படுத்தி வேகப் பெருக்கிகளை இயக்கினால், யுரேனியம்238 புளுடோனியம்239 ஆக மாறி எருவின் அளவு மிகையாகிறது. அம்முறையில் ஒவ்வொரு தரமும் புளுடோனியம்239 சேர்வதால் வேகப் பெருக்கிகளால் யுரேனியத்திலிருந்து 75% அணுசக்தியைப் கறக்க முடியும் என்று பொறியியல் துறைஞர் கணிக்கிறார்கள்! அவ்வழியில் இன்னும் 250,000 MWe ஆற்றல் சக்தி சில நூற்றாண்டுகளுக்கு உண்டாக்கலாம் என்று கணித்துள்ளார்கள்!

அவ்விதம் சேகரித்த புளுடோனியத்தை எருவாகவும் அடுத்து தோரியம்232 செழிப்பு உலோகத்தைக் கவச அரணாக வைத்து, வேகப் பெருக்கிகளில் புதிய எரு யுரேனியம்233 உண்டாக்கலாம்! அம்முறையில் சேகரித்த யுரேனியம்233 பிரதம எருவாகப் பயன்படுத்தி, தோரியத்தைக் கவச அரணாக வைத்துத் தொடர்ந்து அணுசக்தியையும், புதிய எருவையும் ஒரே சமயத்தில் உண்டாக்கலாம்! அவ்விதம் ஆக்கும் மூன்றாம் கட்ட அணுசக்திதான் 400,000 MWe 400 ஆண்டுகளுக்கு தொடர்ந்து உற்பத்தி செய்யலாம் என்று அனுமானிக்கப் படுகிறது! தாளில் கணக்கிட்டுக் காட்டுவது ஒன்று! மெய்யாக அந்த மூன்றாம் கட்ட நிலைக்கு முழு முயற்சியில் மூழ்கி வெற்றி பெறுவது வேறோன்று!

அதாவது யுரேனியம் [U238+U235] + நியூட்ரான் -> அணுசக்தி + புளுடோனியம்239 + கழிவுகள் ->புளுடோனியம்239 + தோரியம்232 + நியூட்ரான் ->அணுசக்தி + யுரேனியம்233 + கழிவுகள் -> யுரேனியம்233 + தோரியம்232 + நியூட்ரான் ->அணுசக்தி + யுரேனியம்233 + கழிவுகள் என்று நடப்பில் கூடுமான சங்கிலித் தொடர் சீராகத் தடம் புரளாமல் தண்டவாளத்தில் ஓடுமா என்பதுதான் உறுதியாகச் சொல்ல முடியாது!

வெப்ப அணு உலை மின்சக்தி ஆக்கத்தில் 30% வெப்பத்திற வீதம் [Thermal Efficiency] கிடைக்கும் போது, வேகப் பெருக்கி மின்சக்தி உற்பத்தியில், 40% வெப்பத்திற வீதம் அடையலாம் என்று தெரிகிறது! பாரத அணுத்துறை விஞ்ஞானிகளுக்கும், எஞ்சினியர்களுக்கும் 1956 முதல் 2002 ஆண்டு வரைக் கடந்த 46 ஆண்டுகள் அணுவியல் நுணுக்கத்தில் 200 Rys [200 Reactor Years] மேற்பட்ட அனுபவம் கிடைத் துள்ளது. அந்த மாபெரும் அனுபவத் திறமையால், வேகப் பெருக்கியில் விளையும் சிரமமான, சிக்கலானப் பிரச்சனைகளைத் தீர்க்க வழிகள் உள்ளன!

வேகப் பெருக்கி அணு உலைத் திட்டத்தில் எழும் குறைபாடுகள்

1985 இல் முதன் முதல் பூரணத் தொடரியக்கம் புரிந்த வேகப் பெருக்கி ஆய்வு அணு உலை FBTR ஏதோ சில பிரச்சனைகளால் 40 MWt முழு ஆற்றலிலிருந்து குறைக்கப் பட்டு, சிறிய எருக்கருவாக [Smaller Fuel Core] மாற்றப்பட்டு 10 MWt [25% Capacity] ஆற்றலில் இப்போது இயங்கி வருகிறது! ஆய்வு அணு உலையில் ஏற்பட்டுள்ள பிரச்சனை, டிசைன் போதாமையா, அல்லது அணு உலைக் பாதுக்காப்பில் பிசகா, எதனால் குறைந்த ஆற்றலில் இயங்கி வருகிறது என்னும் காரணம் அறிவிக்கப் படவில்லை!

அடுத்து 40 MWt ஆற்றல் சோதனை அணு உலை அனுபவம் முழுவதுமாக அடையும் முன்பே, அதை விட 30 மடங்கு பெரிய 1200 MWt முன்னாய்வு வேகப் பெருக்கி அணு உலைக்குப் [Prototype Fast Breeder Reactor] பாய்வது, மாபெரும் பகடை ஆடும் துணிச்சலாகத் தெரிகிறது! அவ்விதம் துணிந்து 500 MWt மேல் ஆற்றல் கொண்ட வேகப் பெருக்கிகளைக் கட்டி பகடை ஆடிய பல உலக நாடுகள், அணு உலைகளில் பாதுகாப்புச் சிக்கல்கள் மிகுந்து தொடர்ந்து இயக்க முடியாது, செம்மைப் படுத்த நிதியின்றி, அவற்றை நிரந்தரமாக நிறுத்தி மூடிவிட்டன!

சோடியத் திரவம் வெப்பம் கடத்தும் வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளில் எதிர்பாராது பூரணத் தொடரியக்கம் துவங்கி [Accidental Criticality] வெடிப்பு விபத்துகள் நேர்ந்திட வாய்ப்புக்கள் இருந்ததால், பல அணு உலைகள் மூடப்பட்டதாய் அறியப் படுகிறது! ஜப்பான் மஞ்சு வேகப் பெருக்கியில் நீராவி ஜனனிக்குள் புகும் துவித சோடியத் திரவத்தில் [Secondary Sodium Loop] தீப்பற்றி, அணு உலை மூடுவதற்கு ஒரு காரண மானது! வேகப் பெருக்கியில் வேக நியூட்ரான் தாக்குதலால் எரு வீக்கம் [Fuel Swelling] அடைந்து, அதனால் சோடிய ஓட்டமும் குறைந்து, எரிக்கோல் ஆக்கும் வெப்பம் கடத்தப் படாமல் சூடேரிச் சிதைந்து, கதிரியக்கக் கழிவுகள் வெளியேறி, அணு உலை எங்கும் தீவிரக் கதிர்த் தீண்டலாகிப் [Severe Radioactive Contamination] பெரும் சிக்கலைத் தூண்ட வாய்ப்புள்ளது!

இயங்கும் வெப்ப அணு உலைகள் 20, கட்டப்படும் அணு உலைகள் அளிக்கும்
>4800 MWe ஆற்றலில் ஈன்றும் புளுட்டோனியம்-239 வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளின் பசியைத் தீர்க்குமா என்பது சரிவரத் தெரியவில்லை! 1 MWt வெப்ப அணு உலை [1 g Plutonium for 1 MWD(th) operation] ஒரு நாள் இயங்கினால், சுமார் 1 கிராம் புளுடோனியம் கிடைக்கும்!

சோதனை வேகப் பெருக்கியில் அனுபவம் பெற்ற கார்பைடு எருவில் [70% Pu239 Carbide + 30% Nat.U238 Carbide] பிரச்சனைகள் இருந்ததால், அடுத்து ஆக்ஸைடு எரு [30% Pu239 Oxide + 70% Nat.U238 Oxide] புதிய முன்னாய்வு வேகப் பெருக்கியில் முதன் முதலாகப் பயன்படுத்தி இனிமேல்தான் அனுபவம் பெற வேண்டும். அப்புதிய முற்பாடு ஏராளமான நிதியையும், காலத்தையும் விழுங்கிக் கொள்ளப் போகிறது! கார்பைடு எருவை எரிக்கோலாக அமைப்பது கடினம்! அது தானாகத் தீப்பற்றும் [Pyrophoric] தன்மை உடையது! நீரரிப்பும் ஆக்ஸிஜனால் பாதிப்பும் [Hydrolysis & Oxidation] அடையும் குண முடையது! ஆனால் எருப்பெருக்கும் விகிதம் [Breeding Ratio] ஆக்ஸைடு எருவுக்கு மிகவும் குறைவானதால் [1.1], எரு இரட்டிக்கும் [Fuel Doubling Time] காலம் நெடுங் காலமாய் 15-20 ஆண்டுகள் கூடப் போகலாம்!

கதிரியக்கக் கழிவுகளை ரசாயன முறையில் நீக்கி புளுடோனியம்239 அல்லது யுரேனியம்233 எரு உள்ள விளைவுகளைத் தனித்தெடுக்கும் மூன்று எருச் சுத்திகரிப்புத் தொழிற்சாலைகள் [Capacity: 30 Ton/year at Trombay; 100 Ton/year at Tarapur; 120 Ton/yearat Kalpakkam] தொடர்ந்து அணு எருக்கோல்களைத் தயாரிக்க அனுப்ப முடியுமா என்பதும் சரிவரத் தீர்மானிக்க முடியாது!

சுத்திகரிப்புத் தொழிற்சாலைகளில் டன் கணக்கில் ஏராளமாகச் சேரும் தீவிரக் கதிர்வீச்சுக் கழிவுகளைக் கவசக்கலன்களில் [Shielded Containers] அடைத்து நூற்றுக் கணக்கான மைல் தூரங்களுக்குப் போக்குவரத்து வாகனங்களில் பாதுகாப்பாகக் கொண்டு செல்வதும், சுத்திகரிக்கக் கொண்டு வருவதும் மிக மிகச் சிரமமான வேலைகள்! கதிரியக்க சுத்திகரிப்புத் தொழிற்சாலைகளில் ஏராளமான கதிர்வீசும் கழிவுகளைக் கையாள்வதும், மிக மிகக் கடினமான வேலைகள்! அடிக்கடி நேரும் மானிடத் தவறுகளால், தீவிரக் கதிர்வீச்சு, கதிர்த் தீண்டல் [Radiation & Radioactive Contamination] பிரச்சனைகள் மாந்தரையோ அல்லது சூழ்நிலைக் காற்றையோ அடிக்கடிப் பாதிக்க வாய்ப்புகள் உண்டாகலாம்!

உலகில் இதுவரை இயங்கிய வேகப் பெருக்கிகளில் எதிர்பாராத வெடிப்பு விபத்து நேர்ந்திடும் அச்சம் இருந்ததால், அவை யாவும் இடைநிலை அல்லது குறைந்த ஆற்றல் தகுதியில்தான் [Medium or Low Capacity Factor] மின்சக்தி பரிமாறி வந்துள்ளன! அநேக வேகப் பெருக்கிகள் முழு ஆற்றலில் மின்சக்தியைத் தொடர்ந்து அளித்ததாக இதுவரை அறியப் படவில்லை!

வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளில் டிசைன், இயக்கம், பராமரிப்புச் சிக்கல்கள்
1. வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளில் நியூட்ரான் மிதவாக்கி (Moderator) இல்லை. அந்த அணுமின் உலைகளில் வேக நியூட்ரான்களால் அணுப்பிளவு நேர்வதால் (Fast Fission) அணு உலை ஆற்றல் கட்டுப்பாடு, நிறுத்தம், வெப்பத் தணிப்பு முறைகளைக் கையாள் வது வெகு சிரமம் தருபவை. மிதவாக்கி உள்ள சாதாரண மித நியூட்ரான் இயக்கும் (Thermal Fission) அணு உலைகள் போல் வேக நியூட்ரான் அணுப்பிளவு இயக்கம் எளிதான தில்லை. தணிப்புத் திரவம் சோடிய ஓட்டத்தில் இடைவெளியோ, தடைப் பட்டாலோ (Loss of Coolant or Interruption of Sodium Flow) மீறும் தொடரியக்கம் (Prompt Critical or Runaway Nuclear Reactions) ஏற்பட்டு வெப்ப மிகுதியால் அணு உலை வெடிப்பு நேர்ந்திட வாய்ப்புக்கள் எழலாம்.

2. தணிப்புத் திரவமான சோடியம் மிகச் சிறந்த தணிப்பு இரசாயனம். ஆனால் அது கசிந்தால், நீர், வாயு அல்லது ஆக்ஸிஜன் சூழ்நிலையில் தீவிர வெடிப்பை உண்டாக்குகிறது.
3. புளுடோனியம் -239 எருக்கோல்கள் சில வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளில் பயன்படுத்தப் படுகின்றன. யுரேனிய -235 / -233 எருக் கோல்களை விட புளுடோனியம் தீவிர கதிரியக்கத் தீங்கு விளைவிப்பது.
4. வேகப் பெருக்கி அணு உலை இயக்கத்தால் யுரேனியம் / புளுடோனியப் பிளவுக் கழிவுகள் மிகுதியாகச் சேமிப்பாகின்றன. அதனால் இயக்குநருக்குக் கதிரியக்கத் தீங்குச் சூழ்நிலை / வாய்ப்புக்கள் மிக மிக அதிகம்.
வேகப் பெருக்கி அணு மின்சக்தியின் விலை மதிப்பு

இந்திய அணுசக்தித் துறையகம் ஒதுக்கியுள்ள 3000 கோடி ரூபாயிக்கும் மேலாக 500 மெகாவாட் வேகப் பெருக்கியை அமைக்க நிதி செலவாகும் என்று கருதப் படுகிறது! உற்பத்தியாகும் மின்சக்தி யூனிட் ரூ 5 முதல் ரூ 10 வரை ஏறலாம் என்று எதிர்பார்க்கப் படுகிறது! அமெரிக்கா, ஜப்பான் மஞ்சு வேகப் பெருக்கி அணு உலைகள் கட்டி முடிந்தபின் அவற்றின் செலவு செங்குத்தாய் ஏறியதைப் பார்த்தால், கல்பாக்கம் வேகப் பெருக்கியின் இறுதி நிதி மதிப்பும் ரூ 22,000 கோடி முதல் ரூ 46,000 கோடி வரை நீண்டு விடலாம் என்று அஞ்சப் படுகிறது! அவ்விதம் கணக்கிட்டால், மின்சக்தி நிலையத்தின் இயக்க நடப்பின்படி [Plant Performance] மின்சார யூனிட் ரூ 9 முதல் ரூ 50 வரை கூடப் போய்விடலாம்!

முதலில் சோதனை வேகப் பெருக்கி அணு உலை டிசைன் ஆனபோது, 'எருத் தீரும் வீதம் ' [Fuel Burn-up] 25,000 MWDay/Ton என்று அனுமானிக்கப் பட்டு, மின்சக்தி விலை ரூ 3.20/யூனிட் என்று கணக்கிடப் பட்டது!

ஆனால் மெய்யாகச் சோதனை வேகப் பெருக்கி அணு உலையில் [FBTR] புளுடோனியம் கார்பைடு எருவைப் பிளந்து 88,000 மெகா வாட்.நாள்/டன் [MWDay/Ton] ஆற்றல் அளித்ததைக் குறியாகக் கொண்டு மின்சக்தியின் விலை இன்னும் மலிவாகலாம் என்று கருத வழி யிருக்கிறது!

மூன்றாவது முடிவுக் கட்டத்தில் யுரேனியம்233 + தோரியம்232 சுற்று முறையில் உற்பத்தி யாகும் மின்சக்தியில் எரு இரட்டிப்புக் காலம் [Fuel Doubling Time] நீண்டும், கழிவுச் சுத்திகரிப்பு முறையில் [Spent Fuel Reprocessing] சிரமும் மிகுந்து ஆதாய மில்லாமல் இருக்கிறது. அதே சமயத்தில் இரண்டாம் கட்டத்தில் புளுடோனியம்239 + யுரேனியம்238 சுற்றியக்கத்தில் உலோகப் பயன்பட்டால், எரு இரட்டிப்புக் காலம் குறுகியும், கழிவுச் சுத்திகரிப்பு முறை எளிதாகவும் லாபம் ஈன்றுகிறது! அதுவும் Pu239+U238 ஆக்ஸைடு எரு உபயோக மானால், எருப் பெருக்கம் [Breeding Ratio] 1.1 விகிதத்தில் புதிய எரு சிறிது சிறிதாய்ச் சேர்கிறது! ஆகவே எரு இரட்டிப்புக் காலம் 15 -20 ஆண்டுகள் கூட நீண்டு போகலாம்!

மேலும் இப்போது இயங்கி வரும் 13 இந்திய அணு உலைகளில் உள்ள ஆற்றல் தகுதி விகிதம் [Plant Load Factor (PLF)] 60%-70%, அணு உலைகள் வயதாகி முதுமை அடையும் காலத்தில் இன்னும் சராசரி குன்றிப் புளுடோனிய மூல உற்பத்தி குறைந்து போகும்! முடிவாகக் கூறப் போனால் வேகப் பெருக்கிகளின் மின்சாரத் திட்டம் மெதுவாக முன்னேறும் ஒரு முறைபாடு! மலிவான மின்சக்தியை நாம் எதிர்பார்க்க முடியாத ஓர் வினைப்பாடு!

வாணிபத்துறை உற்பத்திக்கு வேகப் பெருக்கி தகுதி பெறுமா ?

1996 அக்டோபரில் பாபா அணு ஆய்வு மையத்தில் 30 கிலோவாட் ஆற்றல் கொண்ட 'காமினி ஆராய்ச்சி அணு உலை ' [Kamini Research Reactor (30 Kwt)] முதலில் தோரியம்232 ஈன்ற யுரேனியம்233 எருவை பயன்படுத்திச் சிறிய அளவில் வெற்றி அடைந்தது! அடுத்து 40 MWt சோதனை வேகப் பெருக்கி அணு உலை [FBTR] 1985 இல் பூரணத் தொடரியக்கம் துவங்கி, மின்சக்தியைப் பரிமாற [1997] பனிரெண்டு ஆண்டுகள் ஆயின! ஆனால் அந்த அணு உலை ஏதோ சில பாதுகாப்புச் சிக்கலால், எருக்கரு சிறிதாக்கப் பட்டு [Smaller Fuel Core] 10 MWt வெப்ப சக்தியில் 25% ஆற்றல் தகுதியில்தான் இயங்கி வருகிறது!

40 MWt சோதனைக் கட்ட அணு உலை முடங்கிய நிலையில் இருக்கும் போது, முப்பது மடங்கு பெரிய 1250 MWt முன்னோடி வேகப் பெருக்கி அணு உலைக்கு [PFBR] ஒரே மூச்சில் தாவியது முறையான முடிவா என்பதுதான் தெரியவில்லை! 40 MWt ஆற்றல் உள்ள ராப்ஸோடி [Rapsodie] சோதனை வேகப் பெருக்கியில் 1967 இல் துவங்கி, 625 MWt [250 MWe] ஆற்றல் கொண்ட ஃபீனிக்ஸ் [Phenix] முன்னோடி வேகப் பெருக்கியில் மகத்தான வெற்றி கண்ட பிரான்ஸ், தனது வாணிபத்துறை 2900 MWt பூத ஃபீனிக்ஸ் [Super Phenix] வேகப் பெருக்கியை அமைத்து 1984 இல் அதை இயக்க ஆரம்பித்தது!

ஆனால் பூத ஃபீனிக்ஸ் அடுத்து அடுத்துப் பெரும் விபத்துக் குள்ளாகி, எதிர்பார்ப்புக்கும் கீழாக இயங்கி [1985 முதல் 1994 வரை] ஒன்பது ஆண்டுகளில் முழு ஆற்றலில் [1200 MWe (2900 MWt)] ஓடிய நாட்கள் 174 என்று அறியப் படுகிறது! 344 பில்லியன் பிராங்ஸ் (56.5 பில்லியன் டாலர் US) [1994 நாணய மதிப்பு] செலவில் கட்டப் பட்ட பூத ஃபீனிக்ஸ் [1985-1998] 13 ஆண்டுகளாக சராசரி இயக்கத் தகுதி விகிதம்: 6.3% [Average Availability Factor]! 2000 டிசம்பர் 31 வரை 7 பில்லியன் பிராங்ஸ் (1.15 பில்லியன் டாலர் US) செம்மைப் படுத்தவும், செப்பணிடவும் செலவாகி, பொது மக்களின் பலத்த எதிர்ப்புக்கு வலுவற்று 1998 பிப்ரவரி 3 ஆம் தேதி நிரந்தரமாக நிறுத்தப் பட்டு மூடப் பட்டது! அதே ஆண்டு முன்பு மூடப்பட்ட 250 MWe ஆற்றலில் சிறப்பாக இயங்கிய சிறிய ஃபீனிக்ஸ் மீண்டும் துவக்கப் பட்டது!

பிரான்ஸின் வேகப் பெருக்கி அணு உலைகளின் அனுபவம் பாரத நாட்டுக் கூறும் அறிவுரைகள் என்ன ? 250 MWe ஆற்றலுக்கும் மேற்பட்ட வேகப் பெருக்கிகளால் தொடர்ந்து மின்சக்தி பரமாறுவதில் அடிக்கடி பிரச்சனைகள் நேர்வதாலும், அணு உலைக் கட்டுப்பாடில் அபாயங்கள் நேர வாய்ப்புகள் உள்ளதாலும், முன்னோடி ஆய்வுக்குச் சிறிய அணு உலைகளே வாணிபத்துறை வளர்ச்சிக்குத் தகுதி பெற்றவை என்று தெளிவாகக் கூறுகிறது!

பாரத அணுசக்தித் துறையகம் 2020 ஆண்டுக்குள் இன்னும் நான்கு 500 MWe ஆற்றல் வேகப் பெருக்கிகளையும், அப்புறம் 1000 MWe பூத வேகப் பெருக்கி ஒன்றை நிறுவவும் முற்படுவது, முறையான நிதிமுறைத் திட்டங்களா என்பது இன்றைய உலக அனுபவங்களைக் கொண்டு உறுதியாகக் கூற முடியாது!


தகவல்

1. Nuclear News [June 1995]


2. Nuclear Issues by T. S. Subramanian [Former Scientific Advisor to Indian Defence Minister]


3. India 's Nuclear Breeders, Technology & Viability by: Rahul Tongia & V.S. Arunachalam, Dept of Engg & Public Policy, Carnegie-Mellon University, Pittsburgh, PA [V.S. Arunachalam Former Scientific Advisor to Indian Defence Minister ] [Current Science, September,25 1998]


4. Nuclear Power Policy by: Dr. R. Chidambaram [Former Chairman Atomic Energy Commission]

ஒவ்வொரு கருந்துளைக் குள்ளே ஒரு பிரபஞ்சம் ஒளிந்திருக்கலாம்!

கண்ணுக்குத் தெரியாத
கருந்துளை
கருவிக்குத் தெரிகிறது !
காலவெளிக் கருங்கடலில்
பாலம் கட்டுபவை
கோலம் வரையா தவை
கருந்துளைகள் !
கதிர்கள் வீசுபவை
பிரபஞ்சக்
கலைச் சிற்பியின்
களிமண் களஞ்சியம் !
கருந்துளைக் குள்ளே புதிய
ஒளிந்திருக்கும்
ஒரு பிரபஞ்சம் !
ஒளி உறிஞ்சும் உடும்புகள் !
விண்மீன் விழுங்கிகள் !
காலாக்ஸிகள் நெய்யலாம் !
எண்ணற்ற
விண்மீன்கள் உருவாகலாம் !
பிரபஞ்சத்தை வயிற்றில் சுமந்து
பெற்ற தாய்
ஒரு கருந்துளை !
++++++++++++

"நமது பிரபஞ்சமே அடுத்தோர் பிரபஞ்சத்தில் தோன்றியுள்ள கருந்துளைக் குள்ளே இருக்கலாம். ஈர்ப்பியல் நியதியில் செய்யும் சிறிது மாற்றம் நமது பிரபஞ்சம் ஒரு கருந்துளையிலிருந்து தோன்றும் போது அதன் காலத் திசைப்போக்கை (Arrow of Time) வாரிசாகப் பெற்றது என்பதை மறைமுகமாய்க் காட்டும்."
நிக்கோடெம் போப்லாக்ஸி (விஞ்ஞானி, இண்டியானா பல்கலைக் கழகம்)
பில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, வாழ்வுச் சுற்று ஆயுள் முடிந்த பின் பெருநிறை விண்மீன்கள் (Massive Stars) ஒருவேளை சிதைந்து, ஒற்றைப் பூதநிறை வடிவுக் (Super Massive Object) கருந்துளைகள் நிலை பெறத் தோன்றியிருக்கலாம்.
ஆன்ரியா கீஸ், வானியல் பௌதிகப் பேராசிரியை (Andrea Ghez, UCLA)

"சமீபத்திய ஹப்பிள் தொலைநோக்கியின் கண்டுபிடிப்புகள் வானியல் விஞ்ஞானிகளுக்கு மாபெரும் பிரபஞ்சச் சவாலாகி விட்டன ! காரணம் அது ஒவ்வொரு காலாக்ஸியின் மையத்திலும் பூதகரமான கருந்துளை ஒன்று இருப்பைத் திறந்து காட்டி விட்டது !"

ஸ்டீவ் நாடிஸ், (Astronomy Science Editor)
"புதிய பொறிநுணுக்க முறை "விளைவுத் தொடுவானைத்" (Event Horizon) தெளிவாகக் காட்டுகிறது. அதுவே கருந்துளை இருப்பை நேரிடைச் சான்றாக நிரூபிக்கிறது."

ஸ்டீவ் நாடிஸ், (Astronomy Science Editor)
"கருந்துளைகள் மெய்யாகக் கருமை நிறம் கொண்டவை அல்ல ! அவை ஒளித்துகள் மினுக்கும் கனல் கதிர்களை (Quantum Glow of Thermal Radiation) வீசுபவை.

ஸ்டீ•பென் ஹாக்கிங் (1970)
விண்மீன் முந்திரிக் கொத்தில் (Star Cluster) இடைத்தரக் (Medium Size) கருந்துளை ஒன்று இருக்குமானால், அது சிறிய கருந்துளையை விழுங்கும் அல்லது கொத்திலிருந்து விரட்டி அடிக்கும்.
டேனியல் ஸ்டெர்ன் [Jet Propulsion Lab (JPL), California]

பிரபஞ்சத்திலே கண்ணில் புலப்படாத கருந்துளைகள் அகிலத்தின் மர்மமான விசித்திரங்கள் ! அந்தக் கருந்துளைகள்தான் பிரபஞ்சத்தின் உப்பிய வடிவில் 90% பொருளாக நிரம்பியுள்ளன ! எளிதாகச் சொன்னால், ஒரு சுயவொளி விண்மீன் எரிசக்தி முழுவதும் தீர்ந்து போய் எஞ்சிய திணிவுப் பெருக்கால் எழும் பேரளவு ஈர்ப்பாற்றலில் அடர்த்தியாகி "ஒற்றை முடத்துவ" (Singularity) நிலை அடைவதுதான் கருந்துளை. அந்தச் சமயத்தில் கருந்துளையின் அழுத்தம், திணிவு கணக்கற்று முடிவில்லாமல் மிகுந்து விடுகிறது. (At the point of Singularity, the Pressure & Density of a Black Hole are Infinite) !

விண்வெளி விடைக் கைநூல் (Ths Handy Space Answer Book)
இந்த பௌதீக உலகத்திலே மர்மத்தைத் தாண்டிச் சென்று குறிப்பிடாத ஒரு மர்மம் இல்லை ! அனைத்து அறிவு வீதிகளும், நியதிகளின் தனி வழிகளும், சிந்தனை யூகிப்புகளும் முடிவிலே, மனித மகத்துவம் தொட முடியாத ஒரு பிரதமக் கொந்தளிப்பை (Primal Chaos) நோக்கிச் செல்கின்றன."
லிங்கன் பார்னெட் (பிரபஞ்சம் & டாக்டர் ஐன்ஸ்டைன்)

கருந்துளை பிரபஞ்சத்தைப் பெற்ற தாய் !

இண்டியானா பல்கலைக் கழகத்தின் பௌதிக விஞ்ஞானி நிக்கோடெம் போப்லாக்ஸி (Nikodem Poplawski) பிரபஞ்சத் தோற்றத்தைப் பற்றி ஒரு புதிரான கருத்தை வெளியிட்டுள்ளார். "நமது பிரபஞ்சமே அடுத்தொரு பிரபஞ்சத்தில் தோன்றியுள்ள கருந்துளைக் குள்ளே இருக்கலாம். ஈர்ப்பியல் நியதியில் செய்யும் சிறிது மாற்றம் கருந்துளையிலிருந்து தோன்றும் போது நமது பிரபஞ்சம் அதன் காலத் திசைப்போக்கை (Arrow of Time) வாரிசாகப் பெற்றது என்பதை மறைமுகமாய்க் காட்டுகிறது. அதாவது நமது பூமியைக் கொண்டுள்ள பரிதி மண்டலப் பிரபஞ்சம் வேறொரு பிரபஞ்சத்தில் உள்ள ஒரு கருந்துளை அல்லது புழுத்துளைக்குள் (Black Hole or Worm Hole) இருக்கலாம். சுருக்கமாய்ச் சொன்னால் ஒவ்வொரு கருந்துளைக்குள்ளும் ஒரு பிரபஞ்சம் இருக்கிறது."

ஐன்ஸ்டைனின் பொது ஒப்புமை நியதியைத் தழுவி நிக்கோடெம் போப்லாக்ஸி ஒரு கருந்துளையின் உள்ளே நடப்பதாய் ஊகிக்கும் ஒரு தத்துவ நகர்ச்சியை (Theoretical Motion) ஆராய்ந்தார். அதனால் கிடைத்த முடிவு : பூரணப் பிரபஞ்சம் ஒன்று ஒவ்வொரு கருந்துளைக் குள்ளும் இருக்கிறது என்பதே.

அதன் ஒரு முக்கிய விளைவு: நமது பால்வீதி உலவும் பிரபஞ்சமே ஒரு கருந்துளைக்குள் உள்ளது என்பதே. போப்லாக்ஸி நியூ சையன்டிஸ்ட் வார இதழுக்குக் (New Scientist) கொடுத்த நேர்காணலில், நமது பால்மய வீதி நடுவில் இருக்கும் பூதக் கருந்துளைகளுக்கும் மற்ற காலாஸிகளில் உள்ள கருந்துளைகளுக்கும் உள்ளே ஒளிந்துள்ள பற்பல பிரபஞ்சங் களுக்குள் ஒன்றை ஒன்று இணைக்கும் பாலங்கள் இருக்கலாம் என்று கூறியிருக்கிறார்.

பௌதிக வெளியீட்டு (Journal of Physics) அறிக்கையில் போப்லாக்ஸி தன் ஆராய்ச்சியில் (Einstein-Cartan-Kibble-Scima "ECKS" Theory of Gravity) "ஈசிகேயெஸ்" ஈர்ப்பியல்பு நியதியைப் பயன் படுத்திக் கருந்துளையில் உள்ள துகள்களின் நெம்பு கோண நிறைப் பெருக்கலை (Angular Momentum of Particles) கணிப்புக்கு எடுத்துக் கொண்டதாகக் கூறியிருக்கிறார். இவ்விதம் செய்வது ஈர்ப்பியல்பை எதிர்த்து விலக்கும் "சுழல் முறிவு" எனப்படும் காலவெளிப் பண்பாட்டைக் (Space-Time Property : Torsion) கணக்கிட ஏதுவாய் இருக்கும்.


போப்லாக்ஸி விளக்குவது என்ன வென்றால் ஐன்ஸ்டைன் ஒப்புமை நியதிப்படி 'ஒற்றை முடத்துவ நிலை' (Singularity) எனப்படும் கருந்துளையில் முடிவற்ற திணிவை எட்டும் பிண்டத்துக்குப் (Matter Reaching Infinite Density) பதிலாகக் கால வெளிப் பிண்டம் அழுத்தப்பட்டு ஒரு தவ்வுச் சுருள்கம்பி போல் (Spring) இயங்குகிறது. பிறகு அதனால் பிரபஞ்சம் தொடர்ந்து விரியவும் செய்கிறது. காலவெளிப் பிண்டத் தவ்வுதல் கருந்துளையின் ஈர்ப்பியல்பு வலுவுக்கு எதிராக ஓர் விலக்கு விசையை (Repulsive Force) எழுப்புகிறது. போப்லாக்ஸியின் கோட்பாடு மெய்யானதா, இல்லையா என்று சோதிப்பது கடினம். காரணம் கருந்துளையின் தீவிர ஈர்ப்பு சக்தி, நெருங்கும் எதனையும் தப்ப விடாது விழுங்கி விடுவதால், அதன் மர்மக் குழிக்குள்ளே என்ன நிகழ்கிறது என்று அறிவது மிகக் கடின முயற்சி.

போப்லாக்ஸி மேலும் கூறுகிறார் : வெகமாய்ச் சுழலும் கருந்துளைக் குள்ளே (Spinning Black Hole) நாம் வசித்து வந்தோமானால் அந்த சுழற்சி உள்ளிருக்கும் கால வெளிக்குக் கடத்தப் படும். அதாவது அந்தப் பிரபஞ்சத்திக்குத் தேவைப்பட்ட ஒரு காலத் திசைப் போக்கிருக்கும் (Arrow of Time of Universe).

நாமதை அளக்க முடியும். அந்த தேவையான திசைப்போக்கு பிரபஞ்சத்தில் இருக்கும் பிண்டம், எதிர்ப்பிண்டத்தின் ஏற்ற இறக்க நிலைப்பு முரணோடு (Imbalance of Matter & Anti-Matter) சார்ந்திருக்கும். அது நியூடிரினோக்களின் அசைவுகளை (Oscillation of Neutrinos) விளக்கும்.

போப்லாக்ஸி முடிவில் கூறுவது என்ன வென்றால் புதிய பிரபஞ்சங்களின் அகிலத் தாய்கள் (Cosmic Mothers) கருந்துளைகள் என்னும் கோட்பாடு காலவெளிப் பண்பாட்டின் ஓர் இயற்கை விளைவே ! அவ்விதம் தோன்றும் புதிய பிரபஞ்சம் ஒரு தனிப்பட கால வெளியில் விரிந்து விருத்தி அடைவது என்றும் மொழிகிறார். காலத்தின் திசைப்போக்கு மூலமானது (Origin of Arrow of Time) தாய்ப் பிரபஞ்சத்தின் கருந்துளை நோக்கி ஓடும் பிண்டத்தின் சீர்மையற்ற போக்கால் (Asymmetry of Flow of Matter) தோன்றுகிறது. மேலும் கருந்துளைக்குள் இருக்கும் ஒரு பிரபஞ்சத்தின் அகிலக் காலத் திசைப்போக்கு (Arrow of Cosmic Time) நிலையானது. அவ்விதம் நிகழ்வதற்குக் காரணம் : கருதுளையின் 'நிகழ்ச்சித் தொடுவான்' (Event Horizon of Black Hole) இடையே காலச் சீர்மையின்மையால் நேரும் பிண்டச் சிதைவே (Time Asymmetric Collapse of Matter).


பிரபஞ்சக் கருந்துளைகள் என்பவை எவை ?

1916 ஆம் ஆண்டில் ஐன்ஸ்டைனின் ஒப்பியல் நியதியின் அடிப்படையில் ஜெர்மன் வானியல் விஞ்ஞானி கார்ல் சுவார்ஸ்சைல்டு (Karl Schwarzschild), பிரபஞ்சத்தில் முதன்முதல் கருந்துளைகள் இருப்பதாக ஓரரிய விளக்கவுரையை அறிவித்தார். ஆனால் கருந்துளைகளைப் பற்றிய கொள்கை, அவருக்கும் முன்னால் 1780 ஆண்டுகளில் ஜான் மிச்செல், பியர் சைமன் லாப்பிளாஸ் (John Michell & Pierre Simon Laplace) ஆகியோர் இருவரும் அசுர ஈர்ப்பாற்றல் கொண்ட "கரும் விண்மீன்கள்" (Dark Stars) இருப்பதை எடுத்துரைத்தார்கள். அவற்றின் கவர்ச்சிப் பேராற்றலிலிருந்து ஒளி கூடத் தப்பிச் செல்ல முடியாது என்றும் கண்டறிந்தார்கள் ! ஆயினும் கண்ணுக்குப் புலப்படாத கருந்துளைகள் மெய்யாக உள்ளன என்பதை விஞ்ஞானிகள் ஏற்றுக் கொள்ள நூற்றிமுப்பது ஆண்டுகள் கடந்தன !

1970-1980 ஆண்டுகளில் பேராற்றல் படைத்த தொலைநோக்கிகள் மூலமாக வானியல் விஞ்ஞானிகள் நூற்றுக் கணக்கான காலாக்ஸிகளை நோக்கியதில், கருந்துளைகள் நிச்சயம் இருக்க வேண்டும் என்னும் கருத்து உறுதியானது. கருந்துளை என்பது ஒரு காலவெளி அரங்கில் திரண்ட ஓர் திணிவான ஈர்ப்பாற்றல் தளம் (A Black Hole is a Region of Space-time affected by such a Dense Gravitational Field that nothing, not even Light, can escape it). பூமியின் விடுதலை வேகம் விநாடிக்கு 7 மைல் (11 கி.மீ./விநாடி). அதாவது ஓர் ஏவுகணை விநாடிக்கு 7 மைல் வீதத்தில் கிளம்பினால், அது புவியீர்ப்பை மீறி விண்வெளியில் ஏறிவிடும்.. அதுபோல் கருந்துளைக்கு விடுதலை வேகம் : ஒளிவேகம் (186000 மைல்/விநாடி). ஆனால் ஒளிவேகத்துக்கு மிஞ்சிய வேகம் அகிலவெளியில் இல்லை யென்று ஐன்ஸ்டைனின் நியதி எடுத்துக் கூறுகிறது. அதாவது அருகில் ஒளிக்கு ஒட்டிய வேகத்திலும் வரும் அண்டங்களையோ, விண்மீன்களையோ கருந்துளைகள் கவ்வி இழுத்துக் கொண்டுபோய் விழுங்கிவிடும்.

கண்ணுக்குத் தெரியாத அந்த அசுரக் கருந்துளைகளை விஞ்ஞானிகள் எவ்விதம் கண்டுபிடித்தார்கள் ? நேரடியாகக் காணப்படாது, கருந்துளைகள் தனக்கு அருகில் உள்ள விண்மீன்கள், வாயுக்கள், தூசிகள் ஆகியவற்றின் மீது விளைவிக்கும் பாதிப்புகளை விஞ்ஞானிகள் கண்டு ஆராயும் போது அவற்றின் மறைவான இருப்பை அனுமானித்து மெய்ப்பிக்கிறார்கள். நமது சூரிய மண்டலம் சுற்றும் பால்மய வீதியில் பல விண்மீன் கருந்துளைகள் (Stellar Black Holes) குடியேறி உள்ளன ! அவற்றின் திணிவு நிறை (Mass) சூரியனைப் போன்று சுமார் 10 மடங்கு ! பெருத்த நிறை யுடைய அவ்வித விண்மீன் ஒன்று வெடிக்கும் போது அது ஓர் சூப்பர்நோவாக (Supernova) மாறுகிறது ! ஆனால் வெடித்த விண்மீனின் உட்கரு ஒரு நியூட்ரான் விண்மீனாகவோ (Neutron Star) அல்லது திணிவு நிறை பெருத்திருந்தால் கருந்துளையாகவோ மாறிப் பின்தங்கி விடுகிறது.

பிரபஞ்சத்திலே கண்ணில் புலப்படாத கருந்துளைகள் அகிலத்தின் மர்மமான விசித்திரங்கள் ! அந்தக் கருந்துளைகள்தான் பிரபஞ்சத்தின் உப்பிய வடிவில் 90% பொருளாக நிரம்பியுள்ளன ! எளிதாகச் சொன்னால், ஒரு சுயவொளி விண்மீன் எரிசக்தி முழுவதும் தீர்ந்து போய் எஞ்சிய திணிவுப் பெருக்கால் எழும் பேரளவு ஈர்ப்பாற்றலில் அடர்த்தியாகி "ஒற்றை முடத்துவ" (Singularity) நிலை அடைவதுதான் கருந்துளை. அந்தச் சமயத்தில் கருந்துளையின் அழுத்தம், திணிவு கணக்கற்று முடிவில்லாமல் மிகுந்து விடுகிறது. (At the point of Singularity, the Pressure & Density of a Black Hole are Infinite) !

அண்டவெளிக் கருந்துளைகள் பற்றி ஸ்டீ•பன் ஹாக்கிங் ஆராய்ச்சிகள்

1965-1970 இவற்றுக்கு இடைப்பட்ட ஆண்டுகளில், பிரபஞ்சவியலைப் [Cosmology] பற்றி அறியப் புதியக் கணித முறைகளைக் கையாண்டு, ஸ்டீஃபன் ஹாக்கிங் பொது ஒப்பியல் நியதியில் [General Theory of Relativity] "ஒற்றை முடத்துவத்தை" [Singularities] ஆராய்ந்து வந்தார். அப்பணியில் அவருக்கு விஞ்ஞானி ராஜர் பென்ரோஸ் [Roger Penrose] கூட்டாளியாக வேலை செய்தார். 1970 முதல் ஸ்டீஃபன் அண்டவெளிக் கருந்துளைகளைப் [Black Holes] பற்றி ஆய்வுகள் செய்ய ஆரம்பித்தார். அப்போது அவர் கருந்துளைகளின் ஓர் மகத்தான ஒழுக்கப்பாட்டைக் [Property] கண்டுபிடித்தார்! ஒளி கருந்துளைக் கருகே செல்ல முடியாது! ஒளியலைகளை அவை விழுங்கி விடும்! ஆதலால் அங்கே காலம் முடிவடைகிறது ! கருந்துளையின் வெப்பத்தால் கதிர்வீச்சு எழுகிறது ! ஜெர்மன் விஞ்ஞானி வெர்னர் ஹைஸன்பர்க் ஆக்கிய குவாண்டம் நியதி [Quantum Theory], ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன் படைத்த பொது ஒப்பியல் நியதி இரண்டையும் பயன்படுத்திக் கருந்துளைகள் கதிர்வீச்சை [Radiation] வெளியேற்றுகின்றன என்று ஹாக்கிங் நிரூபித்துக் காட்டினார்!


********************
தகவல்:

Picture Credits: NASA, JPL; National Geographic; Time Magazine, Discovery, Scientific American & Astronomy Magazines.