Tuesday, December 22, 2009

భౌతిక శాస్త్రంలో వచ్చిన పెనుమార్పులు - 3

రెండవ ప్రయోగం

సనాతన భౌతిక శాస్త్రంలో వచ్చిన పెను మళుపుల గురించి ఈ ప్రస్తావన జరుగుతోంది కదా! ఆ పెద్ద పెద్ద మళుపులకి కారణభూతమైన ప్రయోగాలలో ఒక ప్రయోగం గురించి గత బ్లాగులో కొంత విచారించేము కూడ. ఇప్పుడు రెండవ ప్రయోగం గురించి తెలుసుకుందాం. ఇక్కడ ఒక మాట. ఈ ప్రయోగాలన్నీ పందొమ్మిదవ శతాబ్దపు ఆరంభంలో జరిగాయని మరిచిపోవద్దు. ఇప్పటి విజ్ఞాన సంపదతో వెనక్కి తిరిగి చూస్తే ఈ విషయాలన్నీ ఇప్పుడు సుపరిచితాలలాగే కనిపించవచ్చు. భౌతిక శాస్త్రంలో ఒకొక్కరు, ఒకొక్క శాఖలో పరిశోధన చేస్తూ, పరస్పర అవగాహన లేక తిప్పలు పడ్డ రోజులు అవి అని మరచిపోకండి.


ఇప్పుడు ఈ రెండవ ప్రయోగం గురించి చెబుతాను. ఇది తాపగతిశాస్త్రం (thermodynamics) కి సంబంధించిన ప్రయోగం. గ్రీకు భాషలో therme అంటే వేడి, dynamis అంటే బలం. వేడికి, బలానికి ఉన్న సంబంధాన్ని అధ్యయనం చేసే శాఖ ఇది. మరొక కోణం నుండి చూస్తే శక్తి తన నిజ రూపం నుండి వేడి రూపం లోకి మరేటప్పుడు జరిగే ప్రక్రియలని అర్ధం చేసుకోవటానికి ఇక్కడ ప్రయత్నం జరుగుతుంది. వేడి (heat), పని (work) అనేవి శక్తికి రూపాంతరాలే కనుక వేడిగా మరుగుతూన్న నీటి నుండి వచ్చే ఆవిరితో ఎలా పనిచేయించుకోవటమా అనే ప్రశ్న ఉదయించినప్పుడు ఈ శాఖలో పరిజ్ఞానం ఉపయోగపడుతుంది. అందుకనే కాబోలు ఆవిరి యంత్రాలు వాడుకలోకి వచ్చిన రోజులలోనే ఈ శాఖకి విత్తులు నాటబడ్డాయి.

ఉష్ణగతిశాస్త్రం కొంచెం క్లిష్టమయిన అధ్యయనాంశమే. ఈ శాస్త్రాన్ని ప్రయోగాత్మకంగా పరిశోధించాలంటే కాగులో నీళ్ళు పోసి, వేడి చేసి, ఆ ఆవిరితో పని చేయించి, ఆ వేడిని, ఆ చేసిన పనిని కొలిచి ప్రయోగాలు చెయ్యవచ్చు. కాని కాగులు, గంగాళాలు ఉపయోగించి ప్రయోగాలు చెయ్యటం కష్టం. అందుకని శాస్త్రవేత్తలు చిన్న చిన్న నమూనాలతో పనిచేస్తారు. ఉష్ణగతిశాస్త్రంలో ఈ రకం నమూనాలలో అగ్రగణ్యమైనది “కర్రికాయ” (black body). ఈ కర్రికాయని డొల్లగా ఉన్న పొడుం కాయలా ఊహించుకొండి. ఈ డొల్ల లోపలికి వెళ్ళిన కాంతి కిరణాలు కాని, వేడి కిరణాలు కాని (లేదా, విద్యుదయస్కాంత కిరణాలు), ఎన్నో సార్లు పరావర్తనం చెందగా, చెందగా, లోపలి గోడలే వాటిని పీల్చేసుకుంటాయి; అంటే లోపలికి వెళ్ళిన విద్యుదయస్కాంత కిరణాలు మరి బయటకి రావు. లోనికి వెళ్ళినది బయటకి రాదు కనుకనే దీనిని ఇంగ్లీషులో black body అన్నారు. (Black hole అన్న మాట రాటానికి కూడ ఇదే కారణం అని పాఠకులు గమనించగలరు. నిజానికి బ్రిటిష్ వాళ్ళ హయాంలో ఉన్నప్పటి కలకత్తా ఖైదులని కూడ black holes అనేవారు; ఎందుకంటే ఆ బొక్కలో పడ్డ ఖైదీలు మరి బయట వెలుగుని చూసేవారు కాదట.) కనుక “లోపలికి వెళితే మరి బయటకు రాని పరికరాన్ని మనం “కర్రికాయ” అందాం.

ఈ కర్రికాయ సున్న డిగ్రీల ఉష్ణోగ్రత (కెల్విన్ కొలమానంలో) దగ్గర నల్లగా ఉంటుంది. కాయ ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ దీని రంగు మారుతుంది. గది ఉష్ణోగ్రత దగ్గర (300 డిగ్రీలు కెల్విన్ దగ్గర) పరారుణ (infrared) రంగుతో ప్రకాశిస్తుంది. కొన్ని వందల డిగ్రీల వేడి చేరుకునేసరికి కర్రికాయ కంటికి కనిపించే (visible light) కాంతితో – అంటే ముందు ఎరుపు, ఆ తరువాత నారింజ, పసుపు, తెలుపు, నీలం రంగులతో ప్రకాశిస్తుంది. తెలుపు రంగు చేరుకునే వేళకి కర్రికాయ వెలిగక్కే వెలుగులో చాలమట్టుకి అత్యూద (ultraviolet) కిరణాలు కూడ ఉంటాయి. (వేడితో తన రంగుని మార్చుకునే ఈ కర్రికాయని black body అనటం ఏమి సమంజసంగా ఉందో పాఠకులే నిర్ణయించగలరు; దీన్ని ఏ “నల్ల ఊసరవిల్లి” అనో అనుండవలసిందేమో!)


ఇప్పుదు ఒక చిన్న ఉపాఖ్యానం.

వీణ వాయించి సప్తస్వరాలు పుట్టించినప్పుడు ప్రతి స్వరానికి వీణ తీగ కంపించే జోరుకీ సంబంధం ఉంటుందని మనందరికీ తెలుసు. తీగ కంపించినప్పుడు పుట్టే శబ్దానికి రెండు లక్షణాలు ఉంటాయి. ఒకటి, జోరు (frequency); ఇదే స్వరాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. రెండవది బిగ్గతనం (loudness). తీగని ఎక్కువగా పైకి లాగితే దాని డొలన పరిమితి (amplitude) పెరుగుతుంది; మనకి శబ్దం బిగ్గరగా వినిపిస్తుంది. తీగ పొడవు తీగ ప్రకంపించే జోరుని (అంటే స్వరాన్ని) నిర్ణయిస్తుంది.

శబ్ద తరంగాలకీ, విద్యుదయస్కాంత తరంగాలకీ మౌలికమైన తేడాలు ఉన్నప్పటికీ, అన్ని తరంగాలకీ డోలన పరిమితి (amplitude), జోరు, లేదా, తరచుదనం (frequency) అనే రెండు లక్షణాలు ఉంటాయి. తరంగాలని వర్ణించేటప్పుడు మరొక భావం వాడతారు; తరంగ దైర్ఘ్యం (wavelength). ఒక అల శిఖ (crest) నుండి పక్కనున్న శిఖకి కాని, గర్త (trough) నుండి పక్కనున్న గర్తకి కాని ఉన్న దూరమే తరంగ దైర్ఘ్యం.

ఇంతటితో ఉపాఖ్యానం సమాప్తం.

విద్యుదయస్కాంత కిరణాలని కాని, కాంతి కిరణాలని కాని తరంగాలుగా ఊహించుకుంటే ఆ తరంగాలకి ఉన్న జోరు ఆ కిరణాల రంగుని నిశ్చయిస్తుంది. కనుక ఒక కిరణం యొక్క తరంగ దైర్ఘ్యం చెప్పినా, జోరు (లేదా తరచుదనం) చెప్పినా, దాని రంగు చెప్పినా ఒక్కటే. కనుక కర్రికాయ రంగు నల్లగా ఉందంటే కాయ నుండి బయటకి ఏ కిరణాలూ ప్రసారం కావటం లేదన్నమాట. కర్రికాయ రంగు ఎర్రగా ఉందంటే దాని నుండి వెలువడే కాంతి తరంగాల దైర్ఘ్యం సుమారుగా 700 నేనోమీటర్లు ఉందని అర్ధం. కర్రికాయ రంగు నీలంగా ఉందంటే దాని నుండి వెలువడే కాంతి తరంగాల దైర్ఘ్యం సుమారుగా 500 నేనోమీటర్లు ఉందని అర్ధం.




ఇప్పుడు బొమ్మని ఒక సారి చూడండి. ఒక కర్రికాయని 5000 డిగ్రీల వరకు వేడి చేసి అది ఏయే రంగు కిరణాలని (అంటే ఏయే తరంగ దైర్ఘ్యాలు ఉన్న కిరణాలని) విరజిమ్ముతున్నాదో ప్రయోగాత్మకంగా కొలిచి చూస్తే నీలి రంగు గీత వచ్చింది. కాని సనాతన సిద్ధాంతం నల్లగా ఉన్న గీత వస్తుందని చెప్పింది. అంటే ఏమిటన్న మాట? సిద్ధాంతానికీ, ప్రాయోగికంగా చూసిన గమనికకీ పొంతన కుదరలేదు. పోనీ సిద్ధాంతమే ఒప్పు, ప్రయోగమే తప్పు అని సరిపెట్టుకుందామా అంటే అదీ వీలు పడలేదు. చూడండి. నల్ల గీత అత్యూద ప్రాంతంలోకి వచ్చేసరికి అనంతంగా పెరిగిపోతోంది. దీన్నే “అత్యూద వినిపాతం” (ultraviolet catastrophe) అంటారు. భౌతికంగా ఏదీ ఇలా అపరిమితంగా పెరిగిపోకూడదు; పెరిగేది ప్రతీదీ ఎక్కడో ఒక చోట విరగాలి.


ఈ క్లిష్ట సమశ్యకి సనాతన భౌతికశాస్త్రం పరిష్కారం చూపించలేకపోయింది.

Monday, December 21, 2009

భౌతిక శాస్త్రంలో వచ్చిన పెను మార్పులు - 2

సనాతన భౌతిక శాస్త్రంలో వచ్చిన పెను మళుపుల గురించి చెయ్యబోయే ప్రస్తావనకి గత బ్లాగులో నాందీవాక్యం పలికేం కదా. ఇప్పుడు ఆ పెద్ద పెద్ద మళుపులకి కారణభూతమైన ప్రయోగాల గురించి కొంచెం విచారిద్దాం. ఈ ప్రయోగాలే సిద్ధాంత సౌధాలకి పునాదులు కనుక వీటి గురించి అవగాహన అత్యవసరం.


మొదటి ప్రయోగాంశం. మనలో చాలామంది ఆకాశంలో ఇంద్రధనుస్సు (rainbow) చూసే ఉంటారు. వాతావరణంలోని నీటి తుంపరల మీద సూర్యరశ్మి పడ్డప్పుడు, ఆ నీటి తుంపరలు స్పటికం (prism) వలె ప్రవర్తించి సూర్యకిరణాలలోని రంగులని విడగొట్టగా మనకి సప్తవర్ణాలతో ఇంద్రధనుస్సు కనబడుతుంది. ఈ ఇంద్రధనుస్సునే భౌతిక శాస్త్రజ్ఞులు వర్ణమాల (spectrum) అని పిలుస్తారు. ఈ వర్ణమాలలో కంటికి కనిపించే రంగులన్నీ, అవిచ్చిన్నంగా, ఒక రంగునుండి మరొక రంగులోకి మారుతూ కనిపిస్తాయి కనుక దీనిని “అవిచ్చిన్న వర్ణమాల (continuous spectrum) అంటారు. ఇటువంటి అవిచ్చిన్న వర్ణమాల ఎలా ఉంటుందో చూడాలనిపిస్తే ఒకసారి ఆకాశంలో ఇంద్రధనుస్సు కనిపించినప్పుడు చూడండి. లేకపోతే ఈ దిగువ బొమ్మ చూడండి.





బొమ్మ 1. ఆవిచ్చిన్న వర్ణమాలకి ఉదాహరణ.

ఒక్క సూర్యరస్మినే కాదు, ఏ రకమైన కాంతినైనా ఒక పట్టకం ద్వారా పంపితే ఆ కాంతిలోని రంగులన్నీ విడిపోయి మనకి వర్ణమాలలా కనిపిస్తాయి. ఉదాహరణకి ఒక ఇనప కడ్డీని కొలిమిలో పెట్టి వేడి చేస్తే అది మొదట్లో ఎర్రగాను, తరువాత తెల్లగానూ ప్రకాశిస్తుంది కదా. అలా వెలుగుతూన్న కడ్డీ నుండి వచ్చే వెలుతురుని ఒక వర్ణదర్శిని (spectroscope) ద్వారా పంపించి చూస్తే మనకి కనిపించే వర్ణమాల అవిచ్చిన్నంగా కాక మధ్య మధ్య రంగు రంగుల గీతలతో కనిపిస్తుంది. ఉదాహరణకి ఎర్రగా కాలిన ఇనప కడ్డినుండి వెలువడే వెలుగు యొక్క వర్ణమాల ఈ దిగువ చూపిన విధంగా ఉంటుంది.





బొమ్మ 2. ఇనుము యొక్క వర్ణమాలలో కనిపించే గీతలు


వేడి చేసిన ఇనప కడ్డీ ఎందుకు వెలుగుని విరజిమ్ముతుందో సంప్రదాయిక భౌతికశాస్త్రం ఉపయోగించి ఈ విధంగా వివరించవచ్చు: కడ్డీని వేడి చేసినప్పుడు ఆ కడ్డీ లోని ఎలక్‌ట్రానులు నిలకడగా ఉండకుండా జోరుగా ప్రయాణం చెయ్యటం మొదలుపెడతాయి. జోరుగా ప్రయాణం చేసే ఎలక్‌ట్రానులు విద్యుదయస్కాంత వికిరణాన్ని (electromagnetic radiation) విడుదల చేస్తాయి. కాంతి కూడ ఒక రకం వికిరణమే కనుక మనకి ఆ వికిరణమే వెలుగులా కనిపిస్తుంది.

ఇంతవరకు బాగానే ఉంది. కాని శాస్త్రవేత్తలని ఇక్కడ తికమక పెట్టిన విషయాలు రెండు. ఒకటి, ఆ వెలుగు వల్ల పుట్టిన వర్ణమాలలో రంగురంగుల గీతలు ఎందుకు వచ్చాయి? రెండు, ఆ రంగు గీతల అర్ధం ఏమిటి? ఈ విషయాలు రెండూ అప్పట్లో ఎవ్వరికీ బోధపడలేదు.

ఇటువంటి సందర్భాలలో అన్నిటికంటె సులభంగా అర్ధం అయే ఉదజని అణువు ఎలా ప్రవర్తిస్తుందో పరిశీలించడం రివాజు. అందుకని ఉదజని (Hydrogen) సంగతి చూద్దాం. ఉదజని వాయువుని వేడి చేసి, అది ఉద్గారించే వర్ణమాల (emission spectrum) ని చూస్తే అది ఈ దిగువ చూపిన విధంగా కనిపిస్తుంది.




బొమ్మ 3. ఉదజని యొక్క వర్ణమాలలో కనిపించే గీతలు (click on the figure for a better enlarged view)


ఈ వర్ణమాలలో కనిపించే గీతలని “బామర్ శ్రేణి గీతలు” (Balmer series) అంటారు. ఈ గీతలు ఒకొక్కటి ఒకొక్క రంగులో ఉన్నాయి కదా. కాంతిని కెరటాల మాదిరి ఊహించుకుంటే ఒకొక్క రంగు ఒకొక్క తరంగ దైర్ఘ్యాన్ని (wavelength) సూచిస్తుంది. ఏ తరంగాల విషయంలోనైనా సరే తరంగ దైర్ఘ్యం ఎక్కువయికొద్దీ వాటి తరచుదనం (frequency) తరుగుతుంది. అంటే తరంగపు పొడుగుకీ, తరచుదనానికీ మధ్య విలోమ సంబంధం ఉందన్నమాట. ఇప్పుడు ఈ బామర్ గీతలు తెచ్చిపెట్టిన చిక్కు సమశ్యని చెబుతాను.

బామర్ గీతల రంగులని బట్టి ఆ రంగు కాంతికిరణాల తరచుదనాన్ని లెక్కకట్టడం సులభం. ఇలా లెక్క కట్టగా తెలిసిన విషయం ఏమిటంటే ఏ గీత నిర్ణయించే తరచుదనమైనా సరే అదే వర్ణమాలలో ఉన్న మరో రెండు గీతల తరచుదనాల మొత్తంగా కాని, వ్యత్యాసంగా కాని చూప వచ్చు. ఈ లక్షణం కేవలం కాకతాళీయం అవటానికి వీలు లేదు. ఎందుకంటే ఇదే లక్షణం ఇనుము వంటి ఇతర మూలకాల వర్ణమాలలో కూడ కనిపించింది.

ఈ బామర్ గీతలు ఏమిటి? వాటి వెనక ఉన్న కథ ఏమిటి? వీటికి ఈ లక్షణం ఎందుకు వచ్చింది? ఈ ప్రశ్నలకి సనాతన, సంప్రదాయిక భౌతిక సిద్ధాంలో సమాధానాలు దొరకలేదు.

ఇలాంటి చిక్కు ప్రశ్నలని తెచ్చిపెట్టిన మరికొన్ని ప్రయోగాలని తరువాయి బ్లాగులలో సమీక్షిద్దాం.

Wednesday, December 16, 2009

భౌతిక శాస్త్రంలో వచ్చిన పెను మార్పులు

భౌతిక శాస్త్రం అనేది పదార్ధం (matter), శక్తి (energy) అనే రెండింటి మధ్య ఉండే సంబంధ బాంధవ్యాలని అధ్యయనం చేసే శాస్త్రం అని ఇప్పుడు చాల మంది నిర్వచిస్తున్నారు.

శక్తి యొక్క నిజ స్వరూపాన్ని అర్ధం చేసుకోవటమే భౌతిక శాస్త్రపు లక్ష్యం అన్నా తప్పు కాదెమో.

ఈ శక్తి అనేక రూపాల్లో అభివ్యక్తమవుతూ ఉంటుంది. ఇది చలన (motion) రూపంలోనూ, కాంతి (light) రూపంలోనూ, విద్యుత్ (electricity) రూపంలోనూ, వికిరణ (radiation) రూపం లోనూ, గురుత్వాకర్షణ (gravitation) రూపంలోనూ, … ఇలా ఒకటేమిటి, అనేకమైన రూపాల్లో మనకి తారసపడుతూ ఉంటుంది.

పదార్ధం తన అత్యధిక ప్రమాణ స్థాయిలో క్షీరసాగరాలు (galaxies) గానూ, అత్యల్ప ప్రమాణ స్థాయిలో పరమాణు రేణువులు (subatomic particles) గానూ మనకి తారసపడుతూ ఉంటుంది.

భౌతిక శాస్త్రం ప్రకృతి శాస్త్రాలన్నిటిలోకి మౌలికమైన శాస్త్రం. మచ్చుకి, రసాయన శాస్త్రంలో రసాయనాలలో ఉన్న పదార్ధానికి, శక్తికి మధ్య ఉండే సంబంధ బాంధవ్యాలని అధ్యయనం చేస్తాం. జీవశాస్త్రంలో జీవన ప్రక్రియలలో జరిగే రసాయన సంయోగ వియోగాలని పరిశీలిస్తాము కనుకనున్నూ, ఈ రసాయన ప్రక్రియలకి పదార్ధము-శక్తి మూలం కనుకనున్నూ, జీవశాస్త్రానికి కూడ భౌతికశాస్త్రం మూలాధారమే.

స్థూలంగా విచారిస్తే భౌతికశాస్త్రాన్ని రెండు భాగాలుగా విభజించవచ్చు: సనాతన భౌతికశాస్త్రం (classical physics), అధునాతన భౌతికశాస్త్రం (modern physics). ఈ సనాతన అధునాతనాల మధ్య ఉన్న సరిహద్దు ఏది అని పీకులాట పెట్టుకుంటే మనం ముందుకి కదలలేము. కాని 17, 18, 19 శతాబ్దాలలో పరిపక్వం చెందిన భౌతికశాస్త్రం సనాతనమనిన్నీ, సా. శ. 1900 తరవాయి మన అవగాహనలోకి వచ్చిన విషయాలన్నీ అధునాతనమనిన్నీ విడదీయటంలో అంత ప్రమాదం లేదు. దీనికి కారణం చదువరులకి త్వరలోనే అర్ధం అవుతుంది.

సా. శ. 1871 లో కేంబ్రిడ్జి విశ్వవిద్యాలయంలో ఉపన్యాసం ఇస్తూ, ఆనాటి నుండి నేటి వరకూ అజరామరంగా నిలచిపోయిన జేంస్ క్లర్క్ మేక్స్‌వెల్ ఇలా అంటారు:

“మరికొద్ది సంవత్సరాలలో భౌతికశాస్త్రపు అవధులని చేరుకుంటాం. భౌతిక స్థిరాంకాల (physical constants) విలువలన్నిటిని లెక్కగట్టెస్తాము. ఇహ భావి తరాలు చెయ్యగలిగిందల్లా ఈ స్థిరాంకాల విలువల ఖచ్చితత్వాన్ని (precision) మరొక దశాంశ స్థానానికి పెంచటమే….”

భౌతిక శాస్త్రంలో పరిశోధన ఒక దరికి చేరుకుని అంతం అయిపోబోతున్నాదనే కదా ఈ గమనిక లోని తాత్పర్యం!

మేక్స్‌వెల్ ఉపన్యాసం ముగించి, వేదిక దిగి కిందకి వచ్చి పట్టుమని పాతిక సంవత్సరాలు అయిందో లేదో, 1900 లో మేక్స్ ప్లేంక్ (Max Plank) క్వాంటం సిద్ధాంతానికి (Quantum theory) విత్తులు నాటితే, అయిన్‌స్టయిన్ 1905 లో ప్రత్యేక సాపేక్ష సిద్ధాంతాన్ని (Special Relativity) ప్రవచించేరు. ఈ రెండు ఊహలూ భౌతిక శాస్త్రాన్ని కూకటి వేళ్ళతో కుదిపేశాయి. ప్రపంచం అంతా కరతలామలకంలా అవగాహన అయిపోయిందనుకున్న మన అహంకారానికి శృంగభంగం అయింది. అధునాతన భౌతికశాస్త్రానికి సా. శ. 1900 మొదలు అనటానికి ఇదే కారణం.


అయిన్‌స్టయిన్ ప్రత్యేక సాపేక్ష సిద్ధాంతం, సాధారణ సాపేక్ష సిద్ధాంతం (General Relativity) 1900 తరువాతనే ప్రచురణ పొందినప్పటికీ, ఈ రెండూ సనాతన భౌతిక శాస్త్రపు పరిధిలోకే వస్తాయి. ఏదిఏమైనప్పటికీ 1900 లో శ్రీకారం చుట్టబడ్డ క్వాంటం సిద్ధాంతం అధునాతన భౌతిక సిద్ధాంతానికి ఆది పర్వం.


యూకిలిడ్, నూటన్, మేక్స్‌వెల్ ప్రభృతులు నిర్మించిన సనాతన సిద్ధాంత సౌధం యొక్క గోడలు బీటలు దేరినా అది పరిపూర్ణంగా కూలిపోలేదు; పాత సిద్ధాంతాల శిధిలాలమీదనే కొత్త సిద్ధాంత సౌధాలు నిర్మించబడ్డాయి. రాబోయే బ్లాగులో పాత సిద్ధాంతానికి బీటలు ఎలా వేసేయో టూకీగా సమీక్షిస్తాను.

Saturday, November 7, 2009

ఇంటింటి రసాయనం, వంటింటి రసాయనం - 9

III చక్రాలు గియ్యటంలో సొగసులు, ఒడుపులు

ఇంతవరకు బణువుల నిర్మాణక్రమాలు గియ్యటంలో అంతగా పెద్ద ఇబ్బంది ఏమీ రాలేదు. కాని ఉత్తరోత్తర్యా ఈ బొమ్మలు క్లిష్టతరంగానూ, క్లిష్టతమంగానూ తయారయే సావకాశాలు ఉన్నాయి. అందుకని ఈ బొమ్మలు గియ్యటంలో సంక్షిప్త మార్గాలు, సూక్ష్మాలు కనిపెట్టేరు. ఉదాహరణకి చక్రీయషడ్జేను (cyclohexane) నీ, బెంజీను నీ సూక్ష్మంగా ఎలా గీస్తారో ఈ దిగువ బొమ్మలలో చూపుతున్నాను. కనుక ఎక్కడైనా ఒక షడ్భుజి ఆకారం మాత్రమే కనిపించి దాని పరిధి చుట్టూ మరే ఇతర అక్షరాలూ లేక పోతే అది చక్రీయషడ్జేను. అదే విధంగా ఒక షడ్భుజిలో చిన్న సున్న ఉండి ఆ బొమ్మ కోణాల స్థానాలలో మరే ఇతర అణువులు కాని బణువులు కాని లేకుండా ఖాళీగా ఉంటే, అది బెంజీను.



బొమ్మ: చక్రీయషడ్జేను ని సూక్ష్మంగా గియ్యటం



బొమ్మ. బెంజీనుని సూక్ష్మంగా గియ్యటం

ఈ బొమ్మలని చూసిన తరువాత ఈ దిగువ నిబంధనలు చదివితే విషయం బాగా అర్ధం అవుతుంది.

నిబంధన 1. బొమ్మలో ప్రతి కోణం దగ్గరా ఒక కర్బనపు అణువు ఉన్నట్లు ఊహించుకోవాలి.
నిబంధన 2. బొమ్మలో వాడేసిన బంధాలు కాకుండా కర్బనపు అణువులకి ఇంకా రిక్త హస్తాలు ఉంటే వాటికి ఉదజని అణువులు తగిలించినట్లు ఊహించుకోవాలి.
నిబంధన 3. కర్బనము, ఉదజని కాకుండా మరేదయినా అణువు కాని, అణువుల గుంపు కాని ఉంటే వాటి హ్రస్వనామాలు అక్కడ రాయాలి.

ఈ మూడు నిబంధనలు ఎలా పని చేస్తాయో రాబోయే చర్చలో చూడబోతున్నారు.

పెట్రోలు టేంకులో పులి.

బెంజీను చక్రంలో ఉన్న కర్బనపు అణువుల రిక్త హస్తాలకి ఉదజని అణువులని మాత్రమే తగిలిస్తే మనకి వచ్చే పదార్ధం బెంజీను. అప్పుడు షడ్భుజి ఆకారంలో ఉన్న చక్రం ప్రతి మూలనీ ఒక -CH గుంపు ఉంటుంది. ఇప్పుడు ఈ -CH గుంపులలో ఒకదానిని తీసేసి, ఆ స్థానంలో ఒక -CH3 గుంపుని ప్రతిక్షేపిస్తే మనకి వచ్చే పదార్ధం పేరు టాల్యుయీను (toluene). ఈ టాల్యుయీన్ నిర్మాణక్రమమూ, దానిని సంక్షిప్తంగా రాసే విధానమూ ఈ దిగువ బొమ్మలో చూపిస్తున్నాను. చూశారా! సంక్షిప్త పద్ధతిలో ఎంత సుఖం ఉందో!



బొమ్మ. టాల్యుయీను సాధారణ నిర్మాణక్రమం, సంక్షిప్త నిర్మాణక్రమం.

ఇక్కడ బెంజీను చక్రం నెత్తి మీద ఉన్న -CH3 గుంపుని మెతల్ గుంపు (methyl group) అంటారు. మెతేను బణువులో ఒక ఉదజని అణువుని మినహాయించగా మిగిలిన భాగం కనుక దీనికి మెతల్ గుంపు అని పేరు పెట్టేరు. మరొక విధంగా చెప్పాలంటే "మెతేను" అనే నామవాచకం నుండి "మెతల్" అనే విశేషణం పుట్టింది. "మెతల్" అంటే "మెతేనుకి సంబంధించిన" అని అర్ధం. ఇదే విధంగా ఎతేనులో ఒక ఉదజని అణువుని మినహాయించగా మిగిలినదానిని ఎతల్ గుంపు (ethyl group) అంటారు. ఈ గుంపుల సంగతి మరొకసారి ముచ్చటిస్తాను. ప్రస్తుతం పెట్రోలు టేంకులోకి పులి ఎలా వచ్చిందో చూద్దాం.

బెంజీను చక్రానికి ఒక మెతల్ గుంపు తగిలిస్తే టాల్యుయీను వచ్చింది కదా. బెంజీను చక్రానికి రెండు మెతల్ గుంపులు తగిలిస్తే వచ్చేదాన్ని జైలీను (xylene) అంటారు. ఈ జైలీను నిర్మాణక్రమం గీసే లోగా ఒక విషయం ఆలోచిద్దాం. బెంజీను చక్రానికి ఆరు కోణాలు ఉన్నాయి. ఈ ఆరు కోణాలలో ఏ రెండు కోణాల దగ్గర ఉదజని అణువుని తొలగించి దాని స్థానంలో -CH3 గుంపుని ప్రవేశపెట్టాలి? బెంజీను చక్రానికి రెండు మెతల్ గుంపులు మూడు విధాలుగా తగిలించవచ్చు. ఆ మూడింటి నిర్మాణక్రమాలూ, వాటి పేర్లూ ఈ దిగువ చూపుతున్నాను.



బొమ్మ. ఆర్ధోజైలీను (orthoxylene), మెటాజైలీను (metaxylene), పరాజైలీను (paraxylene)

అదృష్టవశాత్తు ఈ మూడు రకాల జైలీనులకీ లక్షణాలలో పోలిక ఉంది కనుక సౌలభ్యానికి ఈ మూడింటినీ టూకీగా "జైలీను" అనేసి ఊరుకుంటే మరేమీ ప్రమాదం లేదు.

బెంజీను, టాల్యుయీను, జైలీనుల మిశ్రమాన్ని కారులో ఉన్న పెట్రోలుకి కలిపితే ఆ పెట్రోలు యొక్క అష్టేను సంఖ్య (octane number) పెరుగుతుంది. అమెరికాలో ఈ రకం పెట్రోలు అమ్మకం పెంచటానికి చేసే వ్యాపారప్రకటనలలో, “మా పెట్రోలు వాడితే మీ కారు పులిలా పరిగెడుతుంది!” అని ఎంతగానో హడావిడి చేసేవారు 1960 దశకంలో. ఇప్పుడు రోజులు మారిపోయాయి. పెట్రోలుకి కరువు వచ్చేక టేంకులో పులి కాదు కదా, పిల్లిపిల్లని కూడా వెయ్యకపోయినా సరే ప్రజలు తోకముడిచిన కుక్కల్లా ఏ పెట్రోలు చవగ్గా దొరికితే దాన్నే కొనుక్కుంటున్నారు.

కల్రా ఉండలు, కేన్సరు వ్యాధి

పైన చెప్పిన బెంజీను చక్రాలు ఒంటరిగానే కాకుండా అప్పుడప్పుడు జంట జంటలుగా కూడా తారసపడుతూ ఉంటాయి. ఇలా జంట బెంజీను చక్రాలు కనిపించే పదార్ధాలలో మనందరికీ పరిచయం అయినది నేఫ్తలీను (naphthalene). ఈ నేఫ్తలీనుతో చేసిన ఉండలని ఇంగ్లీషులో మాత్ బాల్స్ (moth balls) అంటారు. ఈ ఉండలనే మనవాళ్ళు ఎందువల్లనో “కల్రా ఉండలు” అంటారు. కలరా (cholera) వ్యాధికీ దీనికీ - నాకు తెలిసినంతవరకు - ఏ విధమయిన సంబంధమూ లేదు. అందుకని ఈ రెండు పేర్ల మధ్యా తేడా చూపించటానికి వీటి వర్ణక్రమాల్లో చిన్న వ్యత్యాసం చూపించేను - గమనించేరో, లేదో! నేఫ్తలీను సాంఖ్యక్రమం C10H8 అయితే నిర్మాణక్రమం ఈ దిగువ చూపిన విధంగా ఉంటుంది.



బొమ్మ. నేఫ్తలీను సాధారణ నిర్మాణక్రమం, సంక్షిప్త నిర్మాణక్రమం.

బెంజీను, టాల్యుయీను, జైలీను ద్రవ పదార్ధాలు అయితే ఈ నేఫ్తలీను సాధారణమయిన పరిస్థితులలో ఘన పదార్ధం. చిమ్మెటలు, చెదపురుగులు బట్టలని, పుస్తకాలనీ తినెయ్యకుండా ఉండటానికి పెట్లలోను, బీరువాలలోను ఈ నేఫ్తలీను ఉండలని వేస్తారు. వీటి ఘాటుకి ఆ పురుగులు దరికి రావని సిద్ధాంతమో ఏమో మరి. లేక ఈ పదార్ధం వాటి శరీరానికి తగిలితే మంటపుట్టుకొస్తుందో ఏమో? ఇది ఎవ్వరయినా పరిశోధన చేసి తేల్చవలసిన విషయంలాగే ఉంది. ఈ నేఫ్తలీనుది మరీ దుర్వాసన కాదు కానీ, అంత ఆహ్లాదకరమయిన వాసన కూడా కాదు. అందుకని బట్టల పెట్టెలలో వీటి వాడకం తగ్గినట్లే అనిపిస్తోంది. కాని ఈ నేఫ్తలీను ఉండలని పాయిఖానాలలోను, మూత్ర విసర్జన చేసే స్థలాలలోను దుర్వాసనని కప్పిపెట్టటానికి ఇప్పటికీ వాడుతూ ఉంటారు.

రాతిచమురు నుండి తేలిక అయిన పదార్ధాలని తీసెయ్యగా మిగిలిన మడ్డి నుండి వెలికి తీస్తారు ఈ నేఫ్తలీనుని. రాక్షసిబొగ్గుని ఆవాల్లో పెట్టి, గాలి తగలకుండా బట్టీ పడితే వచ్చే తారు కూడ నేఫ్తలీనుకి ముడిపదార్ధమే. ఒక టన్ను రాక్షసి బొగ్గు నుండి దరిదాపు 50 పౌనులు లేదా 25 కిలోలు తారు లభిస్తుంది. ఈ 25 కిలోల తారు నుండి ఉరమరగా 2 కిలోల నేఫ్తలీను వస్తుంది. తారులో నేఫ్తలీనే కాకుండా ఇంకా అనేక బెంజీను చక్రాలు ఉన్న పదార్ధాలు ఉంటాయి. వీటి నిర్మాణక్రమాలలో మూడు, నాలుగు, అయిదు చొప్పున బెంజీను చక్రాలు ఉండొచ్చు. ఈ రకం పదార్ధాలతో పనిచెయ్యటం ఆరోగ్యానికి అంత మంచిది కాదు.

సా. శ. 1914 ప్రాంతాలలోనూ, ఆ తరువాత 1930 లలోనూ, తారులో ఉండే కొన్ని పదార్ధాలు, ప్రత్యేకించి, నాలుగేసి, అయిదేసి అతుక్కుపోయి ఉన్న బెంజీను చక్రాలు ఉన్నవి, కేన్సరు వ్యాధిని కలుగజేసే సావకాశాలు ఉన్నాయని శాస్త్రవేత్తలకి తెలిసింది. ఆ మాటకొస్తే కేన్సరు ఎందుకు వస్తోందో ఇప్పటికీ మనకి పరిపూర్ణంగా అర్ధం కాలేదు. కాని మన అలవాట్లు కొన్ని మార్చుకుంటే కేన్సరు వచ్చే సావకాశాలు తగ్గించుకోవచ్చు. సిగరెట్లు కాల్చితే కేన్సరు వస్తుందనిన్నీ, అడ్డపొగ వేస్తే (అంటే, కాలుతూన్న కొసని నోట్లో పెట్టుకుని చుట్ట కాల్చటం) నోటి కేన్సరు వస్తుందనిన్నీ వైద్యులు పదే పదే చెబుతున్నారు. తినే ఆహారంలో పిప్పిపదార్ధాలు (dietary fiber) సరిపడా లేకపోతే పేగులలో కేన్సరు వస్తుందనిన్నీ, ఎండలో ఎక్కువగా తిరిగితే శ్వేతవర్ణులకి చర్మపు కేన్సరు వస్తుందనిన్నీ సోదాహరణంగా రుజువు చేసేరు. (ఛాయ తక్కువయిందని బాధ పడే భారతీయులు గమనించవలసిన విషయం ఇది!) పోనీ చెడ్డ అలవాట్లు అన్నీ మానేసి మడిగట్టుకుని, ముక్కు మూసుకుని, మూలని కూర్చున్నవాళ్లకి కూడ కేన్సరు వస్తున్నాది. ఈ ఆధునిక, పారిశ్రామిక యుగంలో, పట్టణ జీవితాలలో, కృత్రిమమైన వాతావరణాల్లో మన బతుకుబాణీ (lifestyle) మారిపోతోంది. ఈ వాతావరణంలో మన ప్రమేయం లేకుండా అనేక రసాయనాలు మనకి తారసపడుతున్నాయి. ఇవన్నీ మనకి ఉపకారం చేస్తాయన్న దృష్టితో ప్రవేశపెట్టబడినప్పటికీ వీటివల్ల ఉపకారాలెన్నో అపకారాలూ దరిదాపుగా అన్నీ ఉంటున్నాయి. నిప్పుతో చెయ్యి కాలుతుందని నిప్పురవ్వ రాజెయ్యటం మానుతామా? కత్తులతో ఖూనీలు జరగొచ్చని కత్తుల వాడకం ఎలా మానగలం? మనం చెయ్యగలిగేదల్లా మంచి-చెడు అనేవి వెలుగు-నీడ లాంటివని గుర్తించి అప్రమత్తతతో మెలగటమే. కొన్ని కనీసపు కట్టుదిట్టాలు అమలులో పెట్టుకుని వాటిని పాటిస్తూ ప్రవర్తించకపోతే మరొక భోపాలు మళ్ళా జరిగినా ఆశ్చర్యపోనక్కరలేదు. శాస్త్రీయ పరిశోధన అనే ప్రగతి పథంలో పయనం అంటే పులి తోకని పట్టుకోవటం లాంటిది – ఒదిలిపెడితే మీదపడి కరుస్తుంది. బహుపరాక్!


కృతజ్ఞత: ఈ వ్యాసంలో బొమ్మలు వేసినది ప్రసాదం,
బ్లాగే స్థలం: http://prasadm.wordpress.com/
నేను బ్లాగే మరో స్థలం: http://latebloomer-usa.blogspot.com

Sunday, November 1, 2009

ఈ విశ్వం ఏ ఆకారంలో ఉంది? - 3

రచన : వేమూరి వేంకటేశ్వరరావు

(గత రెండు టపాల తరువాయి)

ఇంతకీ విశ్వం బంతిలా గుండ్రటి ఆకారంలో ఉందా? విశ్వం బంతిలా ఉండుంటే ఇంత రాద్ధాంతం చెయ్యవలసిన పనే ఉండేది కాదు; మొదట్లోనే విశ్వం బంతిలా ఉందనో, నారింజ పండులా ఉందనో, మా పెద్ద తెలుగు మేష్టారి ముక్కుపొడుం డబ్బాలా ఉందనో చెప్పేసి చేతులు కడిగేసుకుని ఉండేవాడిని. కాని ఈ బంతి నమూనా తరవాత్తరవాత ఉపయోగపడుతుంది. ఇప్పుడు గుండ్రంగా ఉన్నవన్నీ బంతులు కావని మనం గమనించాలి. సబ్బు బుడగ గుండ్రంగా ఉంటుంది, టెన్నిస్ బంతి గుండ్రంగా ఉంటుంది, బందరు లడ్డు గుండ్రంగా ఉంటుంది, గుండ్రంగా ఉన్న ఉల్లిపాయలు కూడా ఉంటాయి. వీటిల్లో విశ్వాకారం ఏ రకం గోళం అన్నది తేల్చవలసిన ప్రశ్న. మరికొంచెం లోతుగా వెళదాం.

యూక్లిడ్ నిర్వచనానికి సరిపడే గోళాకారం మనం రోజూ చూసే బంతి. రీమాన్ నిర్వచనానికి సరిపడే గోళం ఎలా ఉంటుంది? ఈ ప్రశ్నకి సమాధానం అంచెల మీద ఊహించుకుందాం. వృత్తం (circle) అన్న మాటకి నిర్వచనం ఏమిటి? గుండ్రంగా ఉన్న పళ్ళెం అంచుని ఆనుకుని ఉన్న ఒంపు తిరిగిన రేఖ. పళ్ళెం (plate, disk) అన్న భావానికీ, ఉచ్చు (loop) అన్న భావానికీ తేడా ఉంది కదా, ఇప్పుడు బుడగ (bubble) అన్న మాటని గుండ్రంగా ఉన్న సబ్బు బుడగతో పోల్చుదాం. గోళం (sphere) అన్న మాటని గుండ్రంగా ఉన్న లడ్డుండతో పోల్చుదాం. ఇప్పుడు ద్వి-మితీయమైన (two-dimensional) పళ్ళెం చుట్టూ ఉన్న పరిధి (లేదా ఉచ్చు) ఏక-మితీయం (one-dimensional) మాత్రమే అని గమనించండి. (గుండ్రంగా అమర్చిన దారం వెంబడి మనం ఒకే ఒక దిశలో ప్రయాణం చెయ్యగలం.) అలాగే త్రి-మితీయమైన లడ్డుండకీ ద్వి-మితీయమైన సబ్బు బుడగకీ మధ్య తేడా గమనించండి. (సబ్బు బుడగకి ఉపరితలం ఉంది కాని, మందం లేదు కనుక దాని మీద రెండు దిశలలోనే ప్రయాణం చెయ్యగలం.) అంటే, గణిత పరిభాషలో వృత్తం ‘ఏక-మితీయమైన, పరిమితి లేని, ఒంపు తిరిగిన గీత’. బుడగ ‘ద్వి-మితీయమైన, పరిమితి లేని, ఒంపు తిరిగిన ఉపరితలం (surface)’.

త్రి-మితీయమైన (3-dimensional) బుడగ ఎలా ఉంటుంది? ఈ రకం బుడగ మన అనుభవంలో సాధారణంగా తారస పడదు, కాని ఊహకి పరిమితి లేదు కదా, ఒక పెద్ద సబ్బు బుడగలో మరొక చిన్న సబ్బు బుడగని ఊహించుకోవటం కష్టం కాదు. ఈ రకంగా ఊహించుకున్న సబ్బు బుడగ చూడటానికి గుండ్రంగానే ఉంటుంది, కాని అది నాలుగు దిశలలో వ్యాపించి ఉంటుంది (బుడగలో ఉన్న బుడగని వర్ణించటానికి పొడుగు, వెడల్పు, ఎత్తు కాకుండా ‘లోతు’ కూడా ఉంటుంది కదా!). ఈ రకం బుడగలో బుడగని మీరు ఊహించుకోలేకపోతే బజారులో కొండపల్లి లక్కబొమ్మలని చూడండి. (నిజానికి ఈ రకం బొమ్మలు మొట్టమొదట రష్యాలో వచ్చేయి.) ఈ లక్క మనుష్యుల నమూనా కంటె నాకు నచ్చిన మరొక నమూనా ఉంది. అదే గుండ్రటి ఉల్లిగడ్డ. ఉల్లిగడ్డలో ఎన్నో పొరలు - ఒక దానిలో మరొకటి ఉంటాయి కదా, పైనున్న గుండ్రటి పొర ఒక సబ్బు బుడగ లాంటిది, దాని లోపల పొర మరొక గుండ్రటి బుడగ లాంటిది. ఉల్లిగడ్డలో ఇటువంటి పొరలు ఎన్నో ఉంటాయి.

ఇంతవరకు నేర్చుకున్న విషయాల నేపథ్యాన్ని ఉపయోగించి మనకి గోచరమయ్యే విశ్వం యొక్క స్వరూపం ఎలా ఉంటుందో ఒక కొంచెం ఊహిద్దాం. ఇక్కడ రెండు నమూనాలు నిర్మించటానికి అవకాశం ఉంది. మొదట భూకేంద్ర నమూనాని (geocentric model) వర్ణించటానికి ప్రయత్నిస్తాను. ఈ నమూనాలో మనం భూమి మీద కూర్చుని విశ్వాన్ని చూస్తూ ఉంటాం. అప్పుడు పేద్ద ఉల్లిగడ్డ పొట్టలో, మధ్యలో, ఒక గోళీకాయలా భూమి ఉందన్నమాట. మనకి గోచరమయ్యే ప్రతి గ్రహాన్ని, నక్షత్రాన్నీ ఈ గోళీ నుండి సందర్భోచితమైన దిశలోనూ, దూరం లోనూ అమర్చుదాం. ఆధునిక ఖగోళశాస్త్రవేత్తలు చెప్పేది ఏమిటంటే మనం భూమి నుండి దూరం వెళుతూన్న కొద్దీ కాలంలో కూడ వెనక్కి వెళుతూ ఉంటాం. అంటే ఉల్లిగడ్డ పైపొరలు సృష్టి జరిగిన కొత్త రోజులని సూచిస్తాయి. అన్నిటికంటె పైనున్న పొర, సృష్టికి మొదలు. బ్రహ్మాండ విచ్ఛిన్న వాదాన్ని నమ్మే వారికి ఆ పొర “బిగ్ బేంగ్” ని సూచిస్తుందన్నమాట.

పైన చెప్పిన నమూనాకి ప్రత్యామ్నాయంగా శక్తిని కేంద్రంగా (big bang centric model) ఉపయోగించి మరొక నమూనాని తయారు చెయ్య వచ్చు. ఈ రెండు నమూనాలు ఒకదానికొకటి బొమ్మ-బొరుసు లాంటివి. ఒక రబ్బరు బుడగలో పై ఉపరితలం బొమ్మా, లోపలి ఉపరితలం బొరుసూ అయితే, బుడగ పేలిపోకుండా, చిరిగిపోకుండా, పై తలాన్ని లోపలికి, లోపలి ఉపరితలాన్ని పైకి వచ్చేటట్లు ‘బోర్లించేం’ అనుకొండి. అటువంటి ప్రక్రియని సాంకేతిక పరిభాషలో ‘ఎవర్షన్’ (eversion: inversion ని పోలిన కొత్త మాట) అంటారు. అలాంటి ప్రక్రియ చెయ్యగలిగితే ‘భూ కేంద్రక నమూనా’, ‘శక్తి కేంద్రక నమూనా’, రెండూ సర్వ సమానాలు. ఈ క్లిష్టమైన విషయాలు అర్ధం కావాలంటే ప్రదేశ శాస్త్రం లేదా సంస్థితి శాస్త్రం (topology) అధ్యయనం చెయ్యాలి.

ఈ చర్చని పూర్తిచేసే లోగా అయిన్‌స్టయిన్ రీమాన్ ని అంతలా ఎందుకు పొగిడేడో చూద్దాం. అయిన్‌స్టయిన్ రీమాన్ నమూనాని తీసుకుని దానికి చిన్న చిన్న మెరుగులు దిద్దేడు. రీమాన్ నమూనాలో స్థలానికి ఎన్ని కొలతలయినా ఉండొచ్చు: పొడుగు, గిడుగు, వెడల్పు, గిడల్పు, లోతు, గీతు, ఇలా ఎన్ని దిశలలో కావలిస్తే అన్ని దీశలలో అక్షాలు(axis) ఊహించుకుని స్థలాలు నిర్మించవచ్చు. ఈ అక్షాలు అన్నీ నిజ రేఖలే (real lines). రీమాన్ ప్రత్యేకించి పైకి అనకపోయినా ఈ నిజ రేఖలన్నీ స్థలం (space) యొక్క వ్యాప్తిని కొలుస్తాయి. ఇక్కడ అయిన్‌స్టయిన్ చేసిన సవరింపులు రెండే రెండు. ఒకటి, నాలుగు దిశలలో వ్యాప్తి చెందిన రీమాన్ క్షేత్రం తనకి చాలు అన్నాడు. రెండు, ఈ నాలుగు దిశలలో మూడు స్థలం అక్షాలనీ (space coordinates), ఒకటి కాలం అక్షాన్నీ (time coordinate) సూచిస్తాయన్నాడు. ఈ నాలుగు అక్షాలు నిర్వచించే ప్రదేశాన్ని స్థల-కాల సమవాయం (space-time continuum) అన్నాడు. దీన్ని మనం స్థల-కాల క్షేత్రం (space-time field) అని కూడా అనొచ్చు. ఈ విజ్ఞమంతా రీమాన్ పెట్టిన భిక్షే. ఈ రీమాన్ క్షేత్రంలో అయిన్‌స్టయిన్ తన సాధారణ సాపేక్ష సిద్దాంతం (General Theory of Relativity) అనే సౌధాన్ని నిర్మించాడు. యూక్లిడ్ క్షేత్రంలో న్యూటన్ నిర్మించిన గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతసౌధం కంటే అయిన్‌స్టయిన్ నిర్మించిన సాపేక్ష సిద్దాంత సౌధం ఎంతో రమ్యమైనది.

మరయితే అయిన్‌స్టయిన్ చెప్పినదే ఆఖరి మాటా? పైన పదకొండు కొలతలు అన్నాను కదా! వాటి మాటేమిటి? ఈ నాటి శాస్త్రజ్ఞులు అయిన్‌స్టయిన్ ని సవాలు చేస్తున్నారు. విశ్వానికి పది స్థల నిర్దేశపు కొలతలు (ten space dimensions) ఒక కాల నిర్దేశపు కొలత (one time dimension), వెరసి మొత్తం పదకొండు కొలతలు ఉన్నాయని వారు ఊహిస్తున్నారు. ఈ వాదనలో ఎంత పటుత్వం ఉందో కాలమే నిర్ణయించాలి. చూద్దాం.

విశ్వానికి ఉల్లిపాయ నమూనా ని పోలిన నమూనాని పదమూడవ శతాబ్దంలో (న్యూటన్, గెలిలియో లకి ముందే) ఒక ఇటాలియన్ కవి నిర్మించేడు. కవి ఊహించలేనిది లేదు కదా! తన ఊహలని ఉరవళ్ళు తొక్కనిస్తూ, ఇటలీ దేశపు కవి అయిన డాంటే, డివైన్ కామెడీ (Divine Comedy) అనే గ్రంథాన్ని రాసేడు. ఈ గ్రంథంలో డాంటే ఒక చోట విశ్వం ఆకారాన్ని వర్ణిస్తాడు. ఆ వర్ణనకీ, పైన ఉదహరించిన భూకేంద్ర నమూనాకి కొన్ని పోలికలు ఉండటం కేవలం కాకతాళీయమేనేమో! ఈ గ్రంథంలో ఒకదాని పొట్టలోకి చొచ్చుకుపోయిన మరొక గోళాల సమూహాన్ని వర్ణిస్తాడు కవి. ఈ గోళాలన్నిటి మధ్య భూమి ఉంటుంది. ఒక ప్రయాణీకుడు భూలోకం వదలి ఊర్ధ్వ గోళాలలోకి ప్రాయాణించి చివరికి నక్షత్రగోళం చేరుకుంటాడు. అక్కడ ధగధగ మెరిసే వెలుగు చుట్టూ తొమ్మిది ఏక కేంద్ర వర్తులాలలో (concentric circles) దేవదూతలు కనిపిస్తారు. ఇది దేవలోకపు స్వర్గం. ఈ ఏక కేంద్ర వర్తులాలల్ని ఉల్లిపాయ రూపంలో ఉన్న అతిగోళాలమీదకి ప్రక్షిప్తం (project) చేస్తే ‘అతిస్తూపాలు’ (hyper pyramids) వస్తాయి. ఈ అతిస్తూపాల శిఖరాగ్రమే మానవుల స్వర్గం; ఈ స్తూపాల మట్టు మానవుల నరకం.

హిందూ పురాణాలలో కూడ భూలోకం, స్వర్గం, నరకం మొదలైనవాటికి నమూనాలు ఉన్నాయి. ఒక నమూనాలో ఒక సముద్రం మధ్యలో మేరు పర్వతం ఉంటుంది. ఈ పర్వతం చుట్టూ ఉన్న సముద్రంలో నాలుగు దీవులు ఉంటాయి. ఈ నాలుగింటిలోనూ ఒక దాని పేరు జంబూద్వీపం. ఈ జంబూద్వీపపు ఉత్తర దిగ్భాగాన్నీ, దక్షిణ దిగ్భాగాన్నీ విడదీస్తూ హిమవత్పర్వతాలు ఉంటాయి. ఈ హిమాలయాలకి దక్షిణాన ఉన్నది భరతవర్షం. ఈ వర్ణనని బట్టి మేరు పర్వతం అంటే ఉత్తర ధ్రువం అని కొందరు ప్రతిపాదిస్తున్నారు. అప్పుడు జంబూద్వీపం అంటే ఆసియా, యూరప్ లు కలసి ఉన్న యూరేసియా ఖండం. ఎక్కడో గుహలలోనో, అడవులలోనో కూర్చుని తపస్సు చేసుకునే వారు కంటికి కనిపించే ఆకాశాన్ని చూసి విశ్వాకారం ఊహించటం తేలిక, కంటికి ఆనని భూమి ఆకారం ఊహించటమే కష్టం. అలాగని మన పురాణాలలో హాస్యాస్పదమైన నమూనాలు కూడా లేకపోలేదు. మరొక పురాణంలో మేరు పర్వతం చుట్టూ ఉన్న సముద్రంలో వలయాకారంలో ఉన్న దీవి పేరు జంబూద్వీపం. ఈ జంబూ ద్వీపం చుట్టూ ఉన్న ఉప్పునీటి సముద్రంలో ఉండే ద్వీపం పేరు ప్లక్షద్వీపం. దాని చుట్టూ వలయాకారాలలో, పాల సముద్రం, మరో ద్వీపం, పెరుగు సముద్రం, మరో ద్వీపం, నెయ్యి సముద్రం, అలా ఉండి ఆఖరున ఉండే ఏడవ సముద్రం మంచినీటి సముద్రం. ఇదీ భూలోకపు నమూనా!

పురాతన హిందువుల రాతలలో విశ్వ స్వరూపాన్ని వర్ణించటానికి కూడ నమూనాలు ఉన్నాయి. ఒక నమూనాలో విశ్వాన్ని ఒక గుడ్డు (బ్రహ్మాండం) లా ఉహించుకోమన్నారు. ఇది మామూలు గుడ్డు కాదు; ఇరవై నాలుగు పొరలు ఉన్న ఉల్లిపాయ లాంటి గుడ్డు, లేదా ఉల్లిగుడ్డు, అందాం (ఇక్కడ hypersphere అన్న మాటకి ఉల్లిగుడ్డు అని ప్రయోగిస్తున్నాను). పైనుండి ఏడవ పొర మీద భూలోకం ఉంది. ఈ పొరనుండి పైకి వెళుతూ ఉంటే వచ్చే పొరల మీద, క్రమంగా ఆరు ఊర్ద్వలోకాలు ఉన్నాయి: భువర్లోకం, స్వర్గలోకం, మహర్లోకం, జనలోకం, తపోలోకం, సత్యలోకం. భూలోకానికి దిగున ఉన్న పొరలలో ఏడు అధోలోకాలు ఉన్నాయి: అతల, వితల, సుతల, తలాతల, మహాతల, రసాతల, పాతాళలోకాలు. ఈ పాతాళ లోకానికి దిగువ ఉన్న ఏడు పొరలలో ఏడు నరక లోకాలు ఉన్నాయి. ఈ నరక లోకాలలో దిగువకి వెళుతూన్న కొద్దీ కష్టాలు ఎక్కువ. ఈ నమూనా రీమాన్ చెప్పిన నమూనాకి చాల దగ్గరలో ఉందని మీరే గ్రహించగలరు.

సంప్రదించిన మూలాలు

1. A lecture on shape of the universe from Stanford University.
2. Shape of the Universe,
3. V. Vemuri, The Geometry of the Universe, Science Reporter, pp 30-31, Published by National Institute of Science Communication, August. 1996, New Delhi, India.
4. Robert Osserman, Poetry of the Universe: A mathematical exploration of the Cosmos, Doubleday, New York, 1996
5. Paul Halpern, The Great Beyond, John Wiley & Sons, Hoboken, NJ, 2004.
6. Lisa Randall, Warped Passages : Unraveling The Mysteries of The Universe’s Hidden Dimensions, Ecco, 2005.

పేజీ 3
అయిపోయింది - ప్రస్తుతానికి!

ఈ విశ్వం (universe) ఏ ఆకారంలో ఉంది? - 2

రచన : వేమూరి వేంకటేశ్వరరావు
(గత టపా తరువాయి)

క్రీ. పూ. మూడవ శతాబ్దం నుండి క్రీ. శ. పదిహేడవ శతాబ్దానికి వద్దాం. గెలిలియో (Galileo) దూరదర్శినితో ఆకాశంలోకి చూసిన తరువాత మన దృక్పథమే పూర్తిగా మారిపోయింది. అటు తరువాత న్యూటన్ వచ్చి ఈ విశ్వాన్ని అనంతమైనదిగా ఉహించుకున్నాడు. అంతే కాకుండా న్యూటన్ తన సిద్ధాంతాలన్నిటికీ ఆసరాగా ఈ అనంతమైన విశ్వం బల్లపరుపుగా ఉన్నాదని ఊహించుకున్నాడు. ఈ నమ్మకంతోటే న్యూటన్ తన సిద్ధాంత సౌధాన్ని యూక్లిడ్ నిర్మించిన క్షేత్రం మీద నిర్మించేడు. యూక్లిడ్ క్షేత్రం బల్లపరుపుగా ఉంది కనుక న్యూటన్ ఊహించుకున్న విశ్వం కూడ బల్లపరుపుగానే ఉందని మనం అనుకోవచ్చు కదా?

న్యూటన్ తను నిర్మించిన ‘మేడ’ బీటలుదేరి కూలిపోబోతున్నాదని కలలో కూడ అనుకొని ఉండడు. కానీ, న్యూటన్ తరవాత రెండు శతాబ్దాలైనా తిరగకుండానే విశ్వాకారం యూక్లిడ్ క్షేత్రంలా బల్లపరుపుగా లేదని తేలిపోయింది, ఆ విశ్వంలో అనువర్తించే చలన సూత్రాలు న్యూటన్ ఉద్ఘాటించినట్లు వాడడం కుదరదనీ, వాటికి కొద్ది కొద్ది మార్పులు చెయ్యవలసి ఉంటుందనీ తేలిపోయింది. న్యూటన్ నిర్మించిన సౌధం ఇలా కూలిపోవటానికి రెండు వైపుల నుండి దాడి జరిగింది. ఒక వైపు నుండి యూక్లిడ్ నమ్ముకున్న ‘విస్పష్ట సత్యాలు’ విస్పష్టమూ కాదు, సత్యమూ కాదు అని ఆక్షేపణ వచ్చింది. ఈ ఆక్షేపణకి సారథ్యం వహించినది రష్యా దేశపు నికొలాయి లొబచేవ్‌స్కీ (Lobachevsky) మరియు హంగరీ దేశపు యానోస్ బోల్యాయీ (Bolyai). రెండవ వైపు నుండి జరిగిన దాడి విశ్వాకారం ‘యూక్లిడ్ క్షేత్రం’ లా ఉంటుందనే న్యూటన్ నమ్మకం మీద. ఈ దాడికి సారథి జెర్మనీ దేశస్తుడైన బెర్నార్డ్ రీమాన్ (Bernard Riemann).

తన మనోభావాలనీ, సిద్ధాంతాలనీ రీమాన్ ఎలా ప్రభావితం చేసేడో అయిన్‌స్టయిన్ ఇలా చెబుతాడు: “…రీమాన్ ఏకాకిలా జీవితం గడుపుతూ ఎవ్వరికీ అర్థం కాకుండా ఉండిపోయినా, విశ్వాకారానికి రూపులు దిద్దటంలో అతని మేధోత్పత్తి విజ్ఞుల హృదయాలని జయించింది..”. ఈ ప్రశంసకి ప్రేరణ కారణం 28 ఏళ్ళ రీమాన్ గోటింగెన్ విశ్వవిద్యాలయంలో ఉద్యోగం కోసం వెళ్ళినప్పుడు ‘క్షేత్రగణితపు ప్రాతిపదికల పై వ్యాఖ్యానం’ (“On the hypotheses on which geometry is based”)అన్న అంశం పై ఇచ్చిన ప్రసంగం. ఈ ప్రసంగంలో రీమాన్ ఎన్నో కొత్త భావాలని ప్రవేశపెట్టేడు; ‘స్థలం’ (space) లేదా ‘అంతరాళం’ అన్న మాటకి కొత్త భాష్యం చెప్పేడు.

యూక్లిడ్ క్షేత్రగణితానికి మౌలికాంశాలు బల్లపరుపు కాగితం మీద కొలబద్ద, వృత్తలేఖిని ఉపయోగించి గీసే బొమ్మలు . రీమాన్ ఈ పాత భావాలని, పాత పదజాలాన్ని, కాగితాల మీద గీసే బొమ్మలనీ పక్కకి తోసి సరికొత్త పద్ధతిలో, సరికొత్త పదజాలంతో సరికొత్త క్షేత్రగణితాన్ని నిర్మించేడు. రెండు దిశలలో మాత్రమే వ్యాప్తి చెందిన ‘బల్లపరుపు ప్రదేశం’ అనే భావన వేసిన సంకెళ్ళని సడలించి ఈ సరికొత్త క్షేత్రగణితం కొత్త భవనానికి పునాదులు వేసింది. రీమాన్ ప్రవేశపెట్టిన కొత్త పదజాలంలో మొదటిది మేనిఫోల్డ్ (manifold). మేనిఫోల్డ్ అంటే మరేమీ కాదు - అదొక బిందువుల సమూహం; మనకి ఇంతవరకు పరిచయమయిన ఆకారాలతో నిమిత్తం లేకుండా ఈ బిందుసమూహాన్ని ఊహించుకొండి. ఒక క్షేత్రంలో ఒక బిందువు ఎక్కడ ఉందో తెలియచెయ్యటానికి కొన్ని సంఖ్యలు వాడతాం కదా. ఉదాహరణకి విశాఖపట్నం ఎక్కడుందో చెప్పాలంటే దాని అక్షాంశం, రేఖాంశం చెబితే సరిపోతుంది. ఎవరెస్టు శిఖరాగ్రం ఎక్కడుందంటే దాని అక్షాంశం, రేఖాంశం, ఎత్తు చెబితే సరిపోతుంది. “ఒక బిందువు ఉనికిని వర్ణించటానికి, గణితశాస్త్రం దృష్ట్యా, మూడే మూడు కొలతలు ఉండాలనే నిబంధన ఏదీ లేదు, ఎన్ని కొలతలు కావలిస్తే అన్ని కొలతలు వాడుకోవచ్చు, అవసరమైతే అనంతమైనన్ని కొలతలు వాడుకోవచ్చు” అని రీమాన్ అన్నాడు. ఇది తొందరగా మింగుడు పడని క్లిష్టమైన భావన అయినప్పటికీ చిన్న ఉపమానంతో ఉదహరిస్తాను. ఒక మనిషిని వర్ణించాలంటే పొడుగు, బరువు, మాట్లాడే భాష, శరీరపు ఛాయ, జుత్తు రంగు ‘కొలతలు’ గా వాడి ఆ మనిషిని 5-దిశల క్షేత్రంలో ఒక బిందువుగా చూపవచ్చు. ఈ రకం క్షేత్రంలో ఉన్న బిందుసమూహం పేరు మేనిఫోల్డ్. మనం తెలుగులో ‘బిందుసమూహం’ అనొచ్చు.

రీమాన్ ప్రవేశపెట్టిన రెండవ భావన మెట్రిక్ (metric), లేదా కొలమానం. యూక్లిడ్ క్షేత్రగణితంలో రెండు బిందువుల మధ్య దూరం కావాలంటే పైథాగరస్ సిద్ధాంతాన్ని కొలమానంగా ఉపయోగించి లెక్క కడతాం. యూక్లిడ్ గణితంలో కాగితం మీద ఉన్న ఒక బిందువుని వర్ణించటానికి రెండు నిరూపకాలు (co-ordinates) కావాలి. “రెండు బిందువుల x-నిరూపకాల మధ్య దూరాన్నీ y-నిరూపకాల మధ్య దూరాన్నీ వర్గీకరించి కలపగా వచ్చిన మొత్తం ఆ రెండు బిందువుల మధ్య దూరపు వర్గానికి సమానం” అన్నది మనందరికి పరిచయమైన పైథాగరస్ సూత్రం. ఈ సూత్రం రీమాన్ క్షేత్రంలో ఎలా మార్పు చెందుతుందో చూద్దాం. ఉదాహరణకి, రెండు కొలతలు గల రీమాన్ క్షేత్రంలో రెండు బిందువుల మధ్య దూరం యొక్క వర్గం కావాలంటే ఆయా బిందువుల x-నిరూపకాల మధ్య దూరాన్నీ y-నిరూపకాల మధ్య దూరాన్నీ వర్గీకరించి, వాటిని ఆ పళంగా కలిపేయకుండా, ఆ వర్గాలని వేర్వేరు నిష్పత్తులలో కలిపగా వచ్చిన మొత్తాన్ని ఆ బిందువుల మధ్య దూరంగా నిర్వచించవచ్చు అన్నాడు రీమాన్. (The square of distance between two points can be defined as the weighted average of the square of the differences between the individual coordinates). ఇది కేవలం సాధరణీకరించిన పైథాగరస్ సిద్ధాంతం (Generalized Pythagoras Theorem) అని గమనించండి.

రీమాన్ ప్రవేశపెట్టిన మరొక రెండు కొత్త భావాలు: ఒంపు లేదా వక్రత (curvature), సంస్థరణం(embedding). యూక్లిడ్ నిర్మించిన ప్రపంచంలో వక్ర రేఖలు (curved lines), వక్ర తలాలు (curved surfaces) ఉంటాయి. వృత్తంలో ఒక భాగమైన చాపం (arc) వక్ర రేఖకి ఒక ఉదాహరణ. గోళం (sphere) యొక్క ఉపరితలంలో ఒక భాగం వక్ర తలానికి ఉదాహరణ. కాని యూక్లిడ్ ప్రపంచంలో ‘వక్ర స్థలం’ (curved space) అనే భావన లేనే లేదు. కాని రీమాన్ ప్రపంచంలో ఎన్ని కొలతలు ఉన్న ప్రదేశంలో అయినా, ఏ బిందు సమూహానికయినా వక్రత (curvature) ఉండొచ్చు; ఒకే ఒక దిశలో వ్యాప్తి చెందిన తీగకి వక్రత ఉండొచ్చు, రెండు దిశలలో వ్యాప్తి చెందిన అప్పడానికి వక్రత ఉండొచ్చు, మూడు దిశలలో వ్యాప్తి చెందిన బంతికి వక్రత ఉండొచ్చు, నాలుగు దిశలలో వ్యాప్తి చెందిన ‘మరొకదాని’కి వక్రత ఉండొచ్చు. ఈ వక్రతని గణితపరంగా తప్ప బొమ్మల రూపంలో ఊహించుకోవటం కష్టం.

రెండు దిశలలో వ్యాప్తి చెందిన పూరీ నూనెలో పడగానే ‘పొంగటం’ ఒక రకమైన వక్రత. ఇలా రెండు దిశలలో వ్యాప్తి చెందిన పూరీ వక్రత చెందినప్పుడు మూడవ దిశలోకి పొంగింది. కనుక రెండు దిశలలో ఉన్న పూరీ పొంగినప్పుడు మనం బల్లపరుపుగా ఉన్న ప్రపంచంలో బంధితులమై ఉండుంటే ఆ పొంగు కనిపించి ఉండేది కాదు; మనం మూడు దిశల ప్రపంచంలో ఉన్నాం కనుక చూడగలుగుతున్నాం. ఇదే విషయాన్ని మరొక విధంగా చెబుతాను. రెండు దిశల ప్రపంచంలో కనిపించని వక్రత వంటి లక్షణాలు కనిపించాలంటే ఆ పూరీ ని మూడు దిశల ప్రపంచంలో సంస్థరించాలి (లేదా embed చెయ్యాలి). ఇప్పుడు పలచగా ఉన్న పూరీ నుండి గుండ్రంగా ఉన్న భూమి మీదకి వద్దాం. భూమి ఉపరితలం కూడ రెండు దిశలలో మాత్రమే వ్యాప్తి చెంది ఉందని మరచిపోకండి - పూరీలా నేలబారుగా కాకుండా ఉబ్బెత్తుగా ఉన్నా, దాని వ్యాప్తి రెండు దిశలలోనే! ఇలా వ్యాప్తి చెందిన భూమి ఉపరితలం మీద ఉన్నంతసేపూ మనకి భూమి గోళాకారం (మూడవ దిశలో చెందిన వ్యాప్తి) అవగాహన కాదు; భూమి ఉపరితలం నుండి పైకి లేచినప్పుడే భూమి గోళాకారం మనకి అవగాహన అవుతుంది.

ఈ కొత్తరకం ఊహలు పరిపూర్ణంగా అర్ధం కావాలంటే గణిత శాస్త్రపు లోతులు అవగాహన చేసుకునే అనుభవం ఉండాలి. యూక్లిడ్‌లా కాగితం మీద బొమ్మలు గీసి చూపించటానికి వీలు పడదు. ఇది అర్ధం చేసుకోవటం ఎంత కష్టం అనిపించినా ఒక విషయం మాత్రం మరువకూడదు. విశ్వాకారం అవగాహన కావాలంటే శతాబ్దాలపాటు పాతుకుపోయిన యూక్లిడ్ మార్గం –సుగమమైనా, ప్రయోజనం లేని మార్గం; ఎంత దుర్గమం అయినా రీమాన్ చూపెట్టిన మార్గమే మనకి శరణ్యం. విశ్వం ఆకారాన్ని సాంతం (finite) అయిన, అపరిమిత (unbounded) క్షేత్రం (field) తో ఒక నమూనాని నిర్మిస్తే అది విశ్వం నిజమైన ఆకారానికి దగ్గరలో ఉంటుంది అని రీమాన్ చెబుతాడు. బంతి ఆకారం, లేదా గోళాకారం మనకి అనుభవంలో ఉన్నదీ, మూడు దిశలలో వ్యాపించినదీ, సాంతం అయినదీ, అపరిమితం అయిన స్థలానికి ఉదాహరణ. రీమాన్ తన విశ్వాకారాన్ని వర్ణించటానికి ప్రయత్నం చెయ్యలేదు; మూడు కంటె ఎక్కువ దిశలలో వ్యాప్తి చెందిన స్థలాలని గణితపరంగా వర్ణించేడు, అంతే. ఆ నమూనాని అయిన్‌స్టయిన్ వాడుకుని నాలుగు కొలతల విశ్వాన్ని నిర్మించేడు.

విశ్వాంతరాళం రీమాన్ చెప్పినట్లు ఒంపు తిరిగి ఉంది అంటే, యూక్లిడ్ వాడిన బల్లపరుపు క్షేత్రంలా లేదనే కదా! అంటే యూక్లిడ్ సూత్రాలన్నీ ఈ ఒంపు తిరిగిన క్షేత్రం మీద పని చెయ్యవని మనం గ్రహించాలి. ఉదాహరణకి పైథాగరస్ సిద్ధాంతం విశ్వాంతరాళంలో పని చెయ్యదు. ఉదాహరణకి మనం భూమి నుండి 3 కాంతివత్సరాలు (light years) దూరంలో ఉన్న A అనే గెలాక్సీ దగ్గరకి వెళ్ళి, అక్కడ నుండి 90 డిగ్రీలు కుడి పక్కకి తిరిగి, 4 కాంతివత్సరాలు దూరంలో ఉన్న B అనే గెలాక్సీకి ప్రయాణం చేసి వెళ్ళేం అనుకుందాం. ఇప్పుడు భూమికీ, Bకి మధ్య ఉండే అత్యల్ప దూరం (shortest distance) 5 కాంతివత్సరాలు ఉంటే, భాస్కర సిద్ధాంతం పని చేసిందనిన్నీ, విశ్వాంతరాళం బల్లపరుపుగా ఉందనిన్నీ మనం తీర్మానించ వచ్చు; అలా కాక పోతే విశ్వాంతరాళం రీమాన్ చెప్పినట్లు ఒంపు తిరిగి ఉందని ఒప్పుకోవాలి. ఈ దూరం 5 కాంతివత్సరాలు కంటే తక్కువ ఉంటే ఈ ఒంపుది ధనాకారం (positive curvature) అనిన్నీ, 5 కాంతివత్సరాలు కంటే ఎక్కువ ఉంటే ఈ ఒంపుది రుణాకారం (negative curvature) అనీ అంటారు. వందల సంవత్సరాల క్రిందట గ్రీకులు భూమి (యూక్లిడ్ నిర్వచనం ప్రకారం) గోళాకారంలో ఉందని నిర్ధారించినట్లే, ఈ నాడు విశ్వం (రీమాన్ నిర్వచనం ప్రకారం) గోళాకారంలో ఉందని అంటాం.

ఇంకా ఉంది. పేజీ: 2

ఈ విశ్వం ఏ ఆకారంలో ఉంది? - 1

రచన : వేమూరి వేంకటేశ్వరరావు
(సెప్టెంబరు 2009 ఈమాట లో ప్రచురితం: http://www.eemaata.com/em/)

ఈ విశ్వం (universe) ఏ ఆకారంలో ఉంది?

తాడులా ఉందా? గొట్టంలా ఉందా? చపాతీలా ఉందా? సబ్బు బుడగలా ఉందా? బందరు లడ్డులా ఉందా? ఉల్లిగడ్డలా ఉందా?

విశ్వం ఏ ఆకారంలో ఉంటే మనకేమిటి? ఈ ప్రశ్నలకి సమాధానం తెలియకపోతే వచ్చిన నష్టం ఏమిటి? విశ్వం ఏ ఆకారంలో ఉందో తెలిస్తే ఇప్పటివరకు మనకి అవగాహన కాని ప్రకృతి రహస్యాలు బహిర్గతం అవుతాయి. చిన్న ఉదాహరణ చెబుతాను. నేల మీద ఉన్న గుండుసూదిని భూమి ఆకర్షిస్తున్నాది కనుకనే అది నేల మీద పడి ఉంది. ఆ గుండుసూదిని చిన్న అయస్కాంతంతో - భూమి ఆకర్షణని ప్రతిఘటిస్తూ - పైకి లేవనెత్తవచ్చు. అంటే చిన్న అయస్కాంతం పెద్ద భూమి కంటె బలమైనదన్నమాట! ఎందువల్ల? విశ్వపు ఆకారం ఎలా ఉందో తెలిస్తే ఈ రకం ప్రశ్నలకి సమాధానాలు చెప్పొచ్చు.

ఈ విశ్వం ఏ ఆకారంలో ఉంది? అన్న ప్రశ్నకి సమాధానం, గణితంలో ప్రవేశం ఉన్నవాళ్ళకి కూడా ఇంగ్లీషులో చెప్పటమే చాల కష్టం. గణితంలో ప్రవేశం లేని వారికి ఇంగ్లీషులో చెప్పబూనుకోవటం కష్టతరం. గణితంలో ప్రవేశం లేని వారికి తెలుగులో చెప్పటానికి ప్రయత్నించటం కష్టతమం. అయినా, ప్రయత్నిస్తాను.

లెక్కల సహాయం లేకుండా చెప్పాలంటే విరివిగా నమూనాలు ఉపయోగించాలి. నమూనా ఉపయోగించినప్పుడల్లా అసలులో ఉన్న మెరుపు ఒక వాసి తగ్గిపోతుంది. అయినా సరే అధ్యయనం చెయ్యదలుచుకున్న అంశాన్ని అర్ధం చేసుకోవడానికి నమూనాలు బాగా సహకరిస్తాయి.

నేను బందరులో హిందూ కాలేజీలో ఇంటరు చదువుతున్న రోజుల్లో ఆంధ్రజాతీయ కళాశాల వార్షికోత్సవాలు చూట్టానికి వెళ్ళేను. ఆ ఉత్సవాలలో ఒక అంశం నాటకాల పోటీలు. నేను చూసిన నాటకాలన్నిటిలోకీ, నన్ను ఎక్కువగా ఆకట్టుకున్నది ‘నీడ నాటకం’. ఈ నాటకంలో రంగం మీద నటించే పాత్రధారులకీ, ప్రేక్షకులకి మధ్య ఒక తెల్లటి పారభాశకమయిన (translucent) తెర ఉంటుంది, సినిమా తెరలా నాలుగు పక్కలా బిగుతుగా లాగి కట్టినటువంటి తెర ఇది. ఆ తెర మీద పాత్రధారుల నీడలు మాత్రమే పడేటట్లు తెర వెనక దీప్తిమంతమైన దీపాలు అమర్చేరు. ప్రేక్షకులకి కనిపించేవి నీడలు మాత్రమే. తెర మీద నీడలే పడినా, ప్రేక్షకులకి ఆ నీడలలో భావోద్వేగాలతో నిండిన సజీవ పాత్రలు కనిపించేయి.

ఈ నీడబొమ్మల నాటకంలో ‘నిజం’ తెర వెనక రంగం మీద ఉంది. మన కంటికి కనిపించేది నిజం కాదు; నిజంగా రంగం మీద జరుగుతున్న సంఘటనలకి తెరమీద జరిగిన ప్రక్షేపణ (projection) మాత్రమే. తెర వెనక ఉన్న నిజ రంగానికి పొడుగు, వెడల్పు, లోతు ఉన్నాయి, కాని తెర మీద కనిపించే భ్రమకి రెండు కొలతలు మాత్రమే - పొడుగు, వెడల్పు.

“ఈ చరాచర జగత్తు నిజం కాదు, ఉత్త భ్రమ” అని స్వాములవార్లు చెప్పినట్లే, తెర మీద నీడ బొమ్మల నాటకం కేవలం ఒక భ్రమ. స్వాములవార్లు ఒక పక్క నుంచి ‘ఇదంతా భ్రమ’ అని చెబుతున్నా మనం ‘ఇది’ నిజమనే నమ్ముతున్నాము కదా. నిజం తెలిసే వరకూ తాడుని చూసి పామనే నమ్ముతాం!

ఇప్పుడు ఒక కొత్త లోకాన్ని ఊహిద్దాం. ఈ ఊహాలోకంలో అసలు నాటక రంగానికి పొడుగు, గిడుగు, వెడల్పు, గిడల్పు, లోతు, గీతు అనే ఆరు కొలతలు ఉన్నాయనుకుందాం. ఈ ఆరు కొలతలు ఉన్న నిజమైన నాటక రంగం మీద జరుగుతూన్న నాటకాన్ని సూత్రధారుడు పొడుగు, వెడల్పు, లోతు అనే మూడు కొలతలు మాత్రమే ఉన్న ‘తెర’ మీదకి ‘ప్రొజెక్టు’ చేసేడనుకుందాం. ఇలా ప్రక్షేపించబడ్డ నాటకమే మనం రోజూ చూస్తున్నాం. చూసినదే నిజం అని భ్రమ పడుతున్నాం. ఈ నాటకం నిజంగా ఆరు కొలతల ప్రపంచంలో జరుగుతోంది. మన అజ్ఞానం వల్ల ఆ ప్రపంచాన్ని చూడలేక పోతున్నాం” అని స్వాములవారు చెబితే మనం నమ్మగలమా?

ఈ విశ్వం యొక్క రూపు రేఖలు, ఆకార వికారాలు, ఎలా ఉంటాయో అన్న సమస్య ఎదురయినప్పుడు కొమ్ములు తిరిగిన భౌతికశాస్త్రవేత్తలు - “స్థావర జంగమాత్మకమయిన ఈ చరాచర జగత్తు మూడు దిశలలో వ్యాప్తి చెందిన త్రి-మితీయ (3-dimensional) తెర మీద మనకి కనిపిస్తూన్న దృశ్యం మాత్రమే, నిజమైన విశ్వాకారం పదకొండు దిశలలో వ్యాప్తి చెంది ఒప్పారుతోంది” అని అంటున్నారు. అంటే, మనం మన ఇంద్రియాలతో స్పృశించగలుగుతూన్న విశ్వం మూడు కొలతలతో వ్యాప్తి చెందినట్లు మనకి అనిపించినా అది కేవలం తెర మీద చూసే నీడ నాటకం లాంటి భ్రమ మాత్రమే. ఆసలు రంగస్థలం తెర వెనక ఎక్కడో ఉంది. దానికి పొడుగు, వెడల్పు, లోతు అనే చిరపరిచితమయిన కొలతలతో పాటు కొత్త కొత్త పేర్లు గల కొలతలు ఉన్నాయి. మన అవగాహనకి అందని ఇలాంటి కొలతలు ఇంకా ఎన్ని ఉన్నాయి? అవి ఏవి? ఈ రకం ప్రశ్నలు వేసి వాటికి సమగ్రంగా సమాధానాలు వెతకటం మొదలుపెడితే ఇది ఒక ఉద్గ్రంథం అవుతుంది. కాని ఈ దిశలో ప్రయాణం చెయ్యటానికి అవసరమైన కొన్ని మౌలికమైన అంశాలని ఇక్కడ పరీక్షిద్దాం.

సైన్సులో ఉత్కంఠకి తావు లేదు కనుక చెప్పబోయే విషయాన్ని ముందు సంగ్రహిస్తాను. మొదట్లో - అంటే, కొన్ని శతాబ్దాల కిందటి వరకు - భూమి బల్లపరుపుగా, చాపలా ఉండేదని అనుకునేవాళ్ళం. భూమి బల్లపరుపుగా లేదు, దరిదాపు బంతి ఆకారంలోనో, కోడిగుడ్డు ఆకారంలోనో ఉందనే అవగాహన వచ్చేసరికి కొన్ని శతాబ్దాల కాలం పట్టింది. ఇదే విధంగా, మొదట్లో ఈ విశ్వం కూడా బల్లపరుపుగా, చాపలా ఉండేదని న్యూటన్ (Isaac Newton) అంతవాడే అనుకున్నాడు. అటు తరువాత గుండ్రంగా బంతిలా ఉందని కొందరు, గుర్రపు జీను ఆకారంలో ఉందని కొందరు తగువులాడేసుకున్నారు. పొడుగు, వెడల్పు, లోతు అనే కొలతలు ఉన్న క్షేత్రంలో బంతిని ఊహించుకోవటం కష్టం కాదు. విశ్వం యొక్క ఆకారాన్ని వర్ణించటానికి పొడుగు, వెడల్పు, లోతు చాలవు; కాలం అనే నాలుగవ కొలత కూడ ఉండాలని మనకి ఇరవయ్యవ శతాబ్దపు ఆరంభంలోనే అవగాహనకి వచ్చింది. ఈ నాలుగు కొలతల క్షేత్రంలో విశ్వం యొక్క ఆకారం ఎలా ఉంటుంది? గణితశాస్త్రం ప్రకారం మామూలు బంతిలా ఉండటానికి వీల్లేదు. ఈ నాలుగు కొలతల క్షేత్రంలో బంతిని పోలిన ఆకారం పిల్లలు ఆడుకోవడం కోసం మనం బజారులో కొనే లక్క బంతి. ఈ రకం లక్క బంతిని రెండు అర్ధ గోళాలుగా విడగొడితే లోపల మరొక లక్క బంతి ఉంటుంది. ఇటువంటి ‘బంతి కడుపులో మరొక బంతి’ ఆకారాన్ని గణితంలో ‘అతిగోళం’ (hypersphere)అంటారు. గుండ్రటి ఉల్లిగడ్డ అతిగోళానికి మరొక ఉదాహరణ. ఈ ఉల్లిగడ్డ కేంద్రం ‘ప్రస్తుత కాలం’ అని ఊహించుకుంటే, కేంద్రం చుట్టూ ఒకదానిమీద ఒకటిగా ఉన్న పొరల దొంతరలు గతించిన కాలాన్ని సూచిస్తాయి. కేంద్రం నుండి ఎంత దూరం పైకి వస్తే అంత పురాతన కాలానికి వెళుతున్నామని ఊహించుకోవాలి. కనుక నాలుగు కొలతల విశ్వంలో ఉన్న గోళానికి ఉల్లిగడ్డ ఒక నమూనా. ఇది అయిన్‌స్టయిన్ (Albert Einstein) ఊహించిన ప్రపంచం.

ఈ విషయం మన అవగాహనలోకి వచ్చి పూర్తిగా ఒక శతాబ్దం అయినా కాలేదు. అప్పుడే ఈ నమూనాకి సవరింపులు, సవాళ్ళు వస్తున్నాయి. ప్రస్తుతం బాగా చలామణీలో ఉన్న సిద్ధాంతం ప్రకారం ఈ విశ్వం అనే నాటకరంగానికి పొడుగు, వెడల్పు, లోతు, కాలం అనే నాలుగు కొలతలే కాక ఇంకా ఏడు, మొత్తం పదకొండు, కొలతలు ఉన్నాయి (దీని ఎం సిద్ధాంతం (M-Theory) అంటారు). ఈ పదకొండు కొలతలు గల రంగం మీద ఆడుతూన్న నాటకం పొడుగు, వెడల్పు, లోతు, కాలం అనే నాలుగు కొలతలు ఉన్న ‘తెర’ మీద ప్రక్షేపించబడుతోంది. మన పనిముట్లకీ (scientific tools), పరికరాలకీ ఈ నాలుగు కొలతల మీద ప్రక్షేపణ పొందిన నీడ నాటకం మాత్రమే కనిపిస్తోది. ఈ సిద్ధాంతానికి పునాదులు ఎలా పడ్డాయో ఇప్పుడు తెలుసుకుందాం.

మనం రోజూ చూసే భూమి బల్లపరుపుగా కనిపిస్తుంది. సూర్యుడు, చంద్రుడు గుండ్రంగా పళ్ళెం మాదిరి కనిపిస్తాయి. గ్రహాలు దూరదర్శని సహాయంతో చూస్తే చిన్న పళ్ళేలలా కనిపిస్తాయి. నక్షత్రాలు దూరదర్శనితో చూసినా సరే చుక్కలలాగే కనిపిస్తాయి.

చాల కాలం క్రితం భూమి బల్లపరుపుగానే ఉందని నమ్మేవారు. కాని ఈ బల్లపరుపుగా ఉన్న భూమి గుండ్రంగా - అంటే, అప్పడంలా వృత్తాకారంలో - ఉందా, లేక చదరంగా - చాపలా - ఉందా అన్న విషయం ఎవ్వరూ ఆలోచించినట్లు లేదు. ఒక విశాలమైన మైదానంలోకి కాని, సముద్రం మధ్యకి కాని వెళ్ళి చూస్తే భూమి బల్లపరుపుగా - అప్పడం ఆకారంలో - ఉందేమో అనిపిస్తుంది, కాని గోళాకారంగా అనిపించదు. కాని భూమి పైన ఉండే ఆకాశం బల్లపరుపుగా కాకుండా గోళాకారపు కప్పులా (like a dome) కనిపిస్తుంది.

సూర్యుడు, చంద్రుడు, భూమి గుండ్రమైన అప్పడాల ఆకారంలో (like a circular disk) కనిపిస్తూన్నా సరే, ఆకాశం గోళాకారంలో (like a sphere) కనిపిస్తూన్నా సరే, చాలా కాలం భూమి బల్లపరుపుగా ఉందనే నమ్మేరు ప్రజలు. మరొక విధమైన ఆలోచనకి వారికి అవకాశం వచ్చినట్లు లేదు. మన పురాణాలలో కూడ హిరణ్యాక్షుడు భూమిని చాపని చుట్టబెట్టినట్లు చుట్టబెట్టేసేడని చెబుతారు.

ఒకానొక రోజున గ్రీకుల మెదడులో “భూమి ఆకారం ఎలా ఉంటుంది?” అన్న ప్రశ్న పుట్టినప్పుడు, దానికి సమాధానం వారు వెతికినప్పుడు, దానికి పర్యవసానంగా క్షేత్రగణితం (Geometry) అనే శాస్త్రానికి పునాదులు పడ్డాయి. గ్రీకు భాషలో “geo” అంటే భూమి, “metry” అంటే కొలిచే శాస్త్రం అని అర్ధాలు స్ఫురిస్తాయి కనుక geometry అంటే భూమిని కొలిచే శాస్త్రం. ఈ శాస్త్రం పరిపక్వం చెందటానికి కొన్ని శతాబ్దాల కాలం పట్టింది. మొదట్లో అనుభవం మీద కొన్ని విషయాలు తెలుసుకున్నారు. తరువాత ప్రయోగాలు చేసి తమ అనుభవాల వెనక ఉన్న అర్ధం అవగాహన చేసుకున్నారు. అటుపైన అనుభవాలని, ప్రయోగాలని రంగరించి సిద్ధాంతాలు లేవదీశారు. ఈ సమయంలోనే రుజువు అక్కరలేని విషయాలని ‘స్వయం విదితం’ (self-evident) అని చెప్పి వాటిని ‘విస్పష్ట సత్యాలు’ (axioms) గా స్వీకరించి, రుజువు చెయ్యవలసిన వాటిని ‘ప్రవచనాలు’ (propositions) అనిన్నీ, రుజువు చెయ్యగలిగిన వాటిని ‘సిద్ధాంతాలు’ (theorems) అనిన్నీ విడదీసి, తర్కబద్ధమైన సిద్ధాంత సౌధాన్ని నిర్మించారు. ఈ పని అంతా క్రీస్తు పూర్వం 300 నాటికి జరిగిపోయి, యూక్లిడ్ (Euclid) రాసిన ‘ఎలిమెంట్స్’ (Elements) అనే పుస్తకంలో నిక్షిప్తం చెయ్యబడింది. యూక్లిడ్ క్షేత్రగణితంలో బొమ్మలన్నీ బల్లపరుపుగా ఉన్న తలం పై (అంటే, కాగితం మీద కాని, పలక మీద కాని) గీసినట్లు ఊహించుకుంటాం. ఉదాహరణకి, ఒక త్రిభుజంలో మూడు కోణాల మొత్తం 180 డిగ్రీలు అని యూక్లిడ్ క్షేత్రగణితంలో ఒక సిద్ధాంతం చెబుతుంది. కాని ఈ త్రిభుజాన్ని గోళాకారంగా ఉన్న తలం మీద గీసి, మూడు కోణాల మొత్తాన్నీ చూస్తే ఆ మొత్తం 180 డిగ్రీలు ఉండదు.

ఈ కథనం చదివి క్షేత్రగణితపు సూత్రాలని మొట్టమొదటగా వాడినది గ్రీకులు అని అనేసుకోకండి. అంతకు 1700 సంవత్సరాలకి ముందే - క్రీస్తు పూర్వం 2000 ప్రాంతాలలో - క్షేత్రగణితానికి బాబిలోనియాలోనూ, ఈజిప్టులోనూ, చైనాలోనూ పునాదులు పడ్డాయి. (ఆ సమయంలో భారతదేశంలో కూడ ఈ జ్ఞానసంపద ఉండే ఉండొచ్చు కాని ‘ఎవరు ముందు?’ అనే చారిత్రక విషయం ఇక్కడ చర్చనీయాంశం కాదు.) ఏది ఏమైనప్పటికీ, క్రీస్తు పూర్వం 2000 నాటికే మనం ఈ రోజు పైథాగరస్ సిద్ధాంతం (Pythagorean Theorem)అని పిలచే లంబకోణ త్రిభుజ లక్షణాలు పైన ఉటంకించిన దేశాలలో విజ్ఞులకి తెలుసు. ఈ దేశాలలో ఉన్న పండితులకి గణిత, ఖగోళ శాస్త్రాలలో పాండిత్య ప్రకర్ష ఉన్నప్పటికీ భూమి గోళాకారంలో ఉందని ఎవ్వరూ విస్పష్టంగా వక్కాణించిన దాఖలాలు లేవు. భూమి గోళాకారంలో ఉంది అనటానికి అక్కడా అక్కడా ఆధారాలు కనబడుతూన్నా ఏ ఒక్కడూ తెగించి తర్కం చూపెడుతూన్న దారి వెంబడి మేధోలంఘనం (intellectual leap) చెయ్యలేదు.

అలాగే, ఎక్కువగా ప్రయాణాలు చేసే వర్తకులు ఒక విషయం గమనించేరు: దక్షిణ దిశగా ప్రయాణం చేస్తూన్నప్పుడు, దూరం వెళుతూన్న కొద్దీ ధ్రువ నక్షత్రం (pole star) ఆకాశం లో దిగువకి జరుగుతూ కనిపిస్తుంది. అదే ప్రయాణంలో, నడి మధ్యాహ్నపు సూర్యుడు క్రమేపీ నెత్తి మీదకి ఎక్కుతూ కనిపిస్తాడు. భూమి బల్లపరుపుగా ఉంటే ఈ రెండు సంఘటనలు సాధ్యం కావు. ఈ ప్రత్యక్ష నిదర్శనం కనిపిస్తూన్నా ఎవ్వరూ అంత దూరం తర్క బద్ధంగా ఆలోచించినట్లు లేదు.

చైనావారు మరొక అడుగు ముందుకు వెళ్ళి , లంబకోణ త్రిభుజపు లక్షణాలు ఉపయోగించి (లేదా, ఈ నాటి పరిభాషలో పైథాగరస్ సిద్ధాంతం ఉపయోగించి), సులభంగా చేరలేని ద్వీపం మీద ఉన్న కొండ శిఖరం ఎంత ఎత్తు ఉందో లెక్క కట్టేరు. అదే పద్ధతిని ఉపయోగించి భూమికి సూర్యుడు ఎంత దూరమో కూడ లెక్క కట్టేరు. తరవాత చైనా వారు ఇదే సూత్రాన్ని ఉపయోగించి భూమికి సూర్యుడు ఎంత దూరంలో ఉన్నాడో అంచనా వేసేరు. (కొండ శిఖరం ఎత్తుని కొలిచినట్లే సూర్యుడి “ఎత్తు”ని కొలిచి ఉంటాడు.) ఈ అంచనా ప్రకారం సూర్యుడు హాస్యాస్పదమైనంత దగ్గరగా ఉన్నాడని తేలింది! వీటిద్వారా మనం తెలుసుకున్నది ఏమిటంటే, ఈ ఫలితంలో ఖచ్చితత్వం లేకపోయినా పద్ధతిలో దోషం లేదని. A నుండి B కి ఉన్న దూరం భూమి ఆకారాన్ని బట్టి మారుతుంది; గోళాకారంగా ఉన్న భూమి మీద నడిస్తే ఈ దూరం కొంచెం ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఈ స్వల్పమైన తేడా వల్ల లెక్క కట్టిన సూర్యుడి దూరంలో చాలా మార్పు కనిపించింది. ఇదే రకం ప్రయోగాన్ని క్రీ. పూ. 3 వ శతాబ్దంలో ఎరాతోస్తనీస్ (Eratosthenes) అనే గ్రీకు శాస్త్రవేత్త మళ్ళా చేసేడు. కానీ, ఈయన భూమి గుండ్రంగా, గోళాకారంలో ఉందనే భావించి సూర్యుడి దూరాన్ని సరిగ్గా కొలవటమే కాకుండా భూమి ఎంత పెద్ద గోళమో కూడ అంచనా వెయ్యగలిగేడు.

ఇంకా ఉంది. (పేజీ: 1)

Tuesday, September 15, 2009

ఇంటింటి రసాయనం, వంటింటి రసాయనం - 8

III చక్రాల్లో సౌష్టవం

ఆధునిక విజ్ఞాన శాస్త్రం అనే మహా సౌధానికి గణిత, భౌతిక రసాయన, జీవ శాస్త్రాలు మూలస్తంభాలు. ఈ నాలుగింటిలో గణిత, భౌతిక శాస్త్రాల జంటకీ, రసాయన, జీవ శాస్త్రాల జంటకీ మధ్య పొందుపొత్తికలు ఎక్కువ. ఏ శాస్త్రాన్ని అధ్యయనం చేసేటప్పుడయినా పాఠ్యవస్తువులలో పోలికని బట్టి పాఠ్యాంశాన్ని విడగొట్టి పరిశీలించటం తరతరాలుగా వస్తూన్న ఆచారం. మహాభారత కాలంలో కృష్ణద్వైపాయనుడు అప్పటివరకు తెలిసిన జ్ఞాన సంపదని కాచి, వడబోసి నాలుగు వేదాలుగా విడగొట్టి వేదవ్యాసుడనే బిరుదు సంపాదించుకున్నాడు కదా. ఈ విడగొట్టటం అంత సులభంగా జరిగే పని కాదు. ఒక వేదంలో ఉన్న అంశాలు మరొక వేదంలో కనిపిస్తూనే ఉంటాయి. ఒక వేదంలో ఉన్న విషయానికీ మరొక వేదంలో ఉన్న అదే విషయానికి మధ్య పొంతన కుదరకపోవచ్చు. అలాగే ఆధునిక విజ్ఞానం కూడ అంత సులభంగా విభజనకి లొంగదు. ఉదాహరణకి రసాయనశాస్త్రాన్నే తీసుకుందాం. దీన్ని భౌతిక రసాయనం (physical chemistry), కర్బన రసాయనం (organic chemistry), అంటూ రకరకాలుగా విభజించవచ్చు. ఇందులో కర్బన రసాయనాన్ని తీసుకుని ఉదకర్బన రసాయనం (hydrocarbon chemistry), కర్బనలోహ రసాయనం (organo-metallic chemistry) అనీ అనుకుంటూ మరొక స్థాయిలో విభజించవచ్చు. అప్పుడప్పుడు బణువుల నిర్మాణక్రమపు ఆకారాన్ని బట్టి "తిన్నగా ఉన్న బణువుల రసాయనం", "చక్రాల్లా ఉన్న బణువుల రసాయనం" అనుకుంటూ కూడ విభజించి అధ్యయనం చెయ్యవచ్చు.


బణువుల నిర్మాణక్రమం అప్పుడప్పుడే అర్ధం అవుతూన్న కొత్త రోజులలో పరిష్కారం దొరకని గడ్డు సమస్య ఒకటి ప్రజ్ఞానిధులయిన శాస్త్రవేత్తలని ఎందరినో ఎంతగానో ఇబ్బంది పెట్టింది. అంతవరకు ఉదకర్బనాల నిర్మాణక్రమాన్ని కూలంకషంగా అర్ధం చేసుకున్న నిష్ణాతులెందరో ఈ గడ్డు సమశ్యని పూరించటానికి పూనుకున్నారు. అందరినీ ఇంతలా ఇబ్బందిపెట్టిన సమశ్య ఏమిటో ఇప్పుడు వివరంగా చెబుతాను. బెంజీను (benzene) అనే పదార్ధం ఒకటి ఉంది. ఈ బెంజీను సాంఖ్య క్రమం కనుక్కోగా ఇందులో ఆరు కర్బనపు అణువులు, ఆరు ఉదజని అణువులు ఉన్నాయని నిర్ద్వందంగా తెలిసింది. కాని ఇవి బెంజీను బణువులో ఎలా అమర్చబడి ఉన్నాయో ఒకంతట అర్ధం కాలేదు. అంటే బెంజీను నిర్మాణక్రమం గభీమని అర్ధం కాలేదు. ఎందుకు అర్ధం కాలేదంటారా? మీరు కూడా ప్రయత్నించి చూడండి. ఆరు కర్బనపు అణువులని బారుగా దండలా గుచ్చితే 14 ఖాళీ చేతులు మిగులుతాయి. వీటికి 14 ఉదజని అణువులని తగిలించితే వచ్చేది C6H14 అవుతుంది కాని C6H6 అవదు. చేతులు ఖాళీగా ఉండకూడదు. ఆరు కర్బనపు అణువులు ఆరు ఉదజని అణువులే ఉండాలి. ఎలా?


ఇక్కడొక పిట్టకథ. తెలుగులో గొగ్గి అనిన్నీ భైరవాసం అనిన్నీ పిలవబడే పదార్ధం ఒకటుంది. దీని ఇంగ్లీషు పేరు బెంజోయిన్ రెజిన్ (Benzoin resin). ఆ మాటకొస్తే బెంజీను (Benzine), బెంజోయిన్ (Benzoin), బెంజోయిన్ రెజిన్ (Benzoin resin) అనేవి పేరులో పోలికలు ఉన్నా వేర్వేరు పదార్ధాలు. తెలుగులో సాంబ్రాణి అనే పదార్ధం, ఈ బెంజోయిన్ రెజిన్ ఒకటేనని కొందరు అనగా విన్నాను. ఈ బెంజోయిన్ రెజిన్ ని ఆల్కహాలులో కరిగించగా వచ్చినదానిని టింక్చర్ అఫ్ బెంజోయిన్ (tincture of Benzoin) అంటారుట. దెబ్బ తగిలి రక్తం కారుతూ ఉంటే నా చిన్నతనంలో టింక్చర్ అఫ్ బెంజోయిన్ కాని టింక్చర్ అఫ్ అయొడీన్ కాని దెబ్బ మీద పులిమేవారు. (ఆల్కహాలులో కరిగించగా వచ్చిన పదార్ధాలని టింక్చర్ అంటారు.) ఇక్కడితో పిట్టకథ సమాప్తం.


ఆ రోజుల్లో కెకూలె అనే జెర్మనీ దేశపు రసాయనశాస్త్రవేత్త కూడా ఈ విషయమే ఎప్పుడూ ఆలోచిస్తూ పగటికలలు కంటూ ఉండేవాడు. ఒక రోజున ఆయన బస్సులో ప్రయాణం చేస్తూ ఉండగా, బస్సు కుదుపుకి చిన్న కోడికునుకు తీసేడుట. ఆ కునుకులో ఒక కల కన్నాడుట. ఆ కలలో కర్బనపు గొలుసులు కళ్ళ ముందు నాట్యం చెయ్యటం మొదలుపెట్టేయిట. ఆ నాట్యంలో ఆ గొలుసులు పాము ఆకారంలోకి మారి ఒకచో జరజరా పాకడం, వేరొకచో తోక మీద నిలబడి నాట్యం చెయ్యటం, మరొక సారి తోకని నోటితో పట్టుకుని చుట్ట చుట్టుకుపోవటం.... ఇలా జరుగుతూ ఉంటే బస్సుని నడిపే చోదకుడు కెకూలే గారు దిగవలసిన స్థలం వచ్చిందని కేకేసేడుట. కెకూలే ఆదరా బాదరా కాగితం తీసుకుని కలలో వచ్చిన ఆకారాలని కాగితాల మీద గీసి అర దస్తా కాగితాలు ఖరాబు చేసేసరికి గుండ్రటి ఆకారంలో ఉన్న నిర్మాణక్రమం ఎదట కనబడిందిట. ఆ ఆకారాన్ని ఈ దిగువ చూపిస్తున్నాను.








బొమ్మ. షడ్భుజి ఆకారంలో ఉన్న బెంజీను బణువు


ఈ బొమ్మ షడ్భుజి ఆకారంలో ఉండటమే కాకుండా, ఏకాంతర స్థానాలలో (alternate sites) ఉన్న మూడు భుజాలు ఏక బంధం తోటీ, మిగిలిన ఏకాంతర స్థానాలలో ఉన్న మూడు భుజాలు జంట బంధాల తోటీ భాసిల్లేయి. ఈ రకం బొమ్మకి ప్రతి మూలని ఒక -CH గుంపుని తగిలిస్తే C6H6 రావటమే కాకుండా కర్బనపు అణువులకి ఖాళీ చేతులు ఎక్కడా మిగలవు. ఇలా చక్రాల ఆకారంలో కూడ అణువులని అమర్చవచ్చని అవగాహనలోకి రావటం రసాయన శాస్త్రంలో ఒక మైలు రాయి.

మత్తు మందులు

గుండ్రంగా దండలా గుచ్చాలంటే కనీసం మూడు కర్బనపు అణువులైనా ఉండాలి. అప్పుడు ఈ మూడింటిని త్రిభుజాకారంలో అమర్చి ఈ దిగువ బొమ్మలో చూపినట్లు “దండ” గుచ్చవచ్చు.










బొమ్మ. సైక్లోప్రోపేను (చక్రీయత్రయేను) నిర్మాణక్రమం.


ఈ బొమ్మలో ఉన్నవన్నీ ఏకబంధాలే. కర్బనము, ఉదజని తప్ప మరొక మూలకం లేదు. దీని ప్రత్యేకత ఏమిటంటే ఇందులో ఉన్న కర్బనపు అణువులు కవాతుచేసే సిపాయిల్లా బారుగా కాకుండా గుండ్రంగా అమర్చబడి ఉన్నాయి. మూడు కర్బనపు అణువులు ఉన్నాయి కనుక ఇది ప్రోపేను జాతిది. ఈ మూడూ గుండ్రంగా అమర్చబడి ఉన్నాయి కనుక దీని ఇంటిపేరు “సైక్లో” వారు. కనుక దీని పూర్తి పేరు సైక్లోప్రోపేను (cycloprapane). ఇంగ్లీషులో “సైక్లో” అన్న ప్రత్యయాన్ని “చక్రీయ” అని అనువదించటం వాడుకలో ఉంది. ప్రోపేనుని గతంలో ఒకసారి త్రయేను అని తెలిగించేం. కనుక దీనిని చక్రీయత్రయేను అని తెలుగులో అనొచ్చు. అసలు ఇలాంటి చక్రాకారం నిర్మాణక్రమంలో కనిపించినప్పుడల్లా ఆ పదార్ధాన్ని “చక్రీయ పదార్ధం" (cyclic substance) అంటారు. ఇలాంటి చక్రీయత లేనివన్నీ “అచక్రీయ” పదార్ధాలు (acyclic substances). “అ” అనే పూర్వప్రత్యయం గ్రీకు భాషలోనూ, సంస్కృతంలోనూ కూడా "కాదు” అనే అర్ధాన్నే స్పురింపజేస్తుంది.


చక్రీయత్రయేనుని మత్తు మందుగా వాడవచ్చు. మత్తెక్కించే మందులని ఇంగ్లీషులో “ఎనీస్తటిక్”లు అంటారు. గ్రీకు భాషలో “ఈస్తిసిస్” అంటే సంవేదన లేదా స్పృశించటం వల్ల లేదా తాకటం కలిగే అనుభూతి. దీంట్లోంచే “ఈస్తటిక్” అన్న ఇంగ్లీషు మాట పుట్టింది. ఈ రకం అనుభూతిని పోగొట్టేది “అ + ఈస్తటిక్ = ఎనీస్తటిక్" అయినట్లే “అ + స్పృశ్యకి = అస్పృశ్యకి” అవుతుంది. కాని మనకి తెలుగులో “అస్పృశ్యత” అనే మాట “అంటరానితనం” అనే అర్ధంలో ఉంది. కనుక “అ” కి బదులు “ని” వాడి “నిస్పృశ్యకి” అనే మాటని తయారు చేసుకుని ఈ కొత్త మాటని anesthetic అనే ఇంగ్లీషు మాట స్థానంలో వాడదాం. “మత్తుమందు” లాంటి మంచి మాట ఉండగా ఈ వికారపు చేష్టలు ఏమిటని మీరు కొంచెం కోపగించుకోవచ్చు. “మత్తు” అనేది మెదడుకి ఎక్కేది. కనుక “మత్తుమందు” మెదడు మీద పని చేసి శరీరం అంతటికీ స్పర్శ జ్ఞానం లేకుండా చేస్తుంది. అప్పుడు ఒంటి మీద స్మారకం లేకుండా పోతుంది. కాని శరీరంలో ఏ భాగానికైనా సరే స్పర్శ జ్ఞానం లేకుండా చేసినప్పుడు “నిస్పృశ్యకి” అన్న మాట బాగా నప్పుతుంది. “చేతికి మత్తెక్కింది” అనం కదా! ఇలా విశ్లేషించి చూస్తే “మత్తుమందు” అర్ధం “నిశ్పృశ్యకి” అర్ధం వేరువేరు. ఇంతటితో తెలుగు పాఠం సమాప్తం.


చక్రీయత్రయేను మెదడుకి మత్తెక్కించి శరీరం మీద స్పృహ లేకుండా చెయ్యగలిగే వాయు పదార్ధం. పైపెచ్చు ఇది విష వాయువు కూడా. ఈ వాయువుని చిన్న మోతాదులో, వైద్యుడి పర్యవేక్షణలో పీల్చితే శరీరం మీద స్పృహ లేకుండా పోతుంది. ఇది ఎలా జరుగుతుందో చూద్దాం. మనకి స్పర్శ జ్ఞానాన్ని (sense of touch) ఇవ్వటంలో నాడీ మండలం ముఖ్యమైన పాత్ర ధరిస్తుంది. నాడీ మండలం లోని నరాల (nerves) చుట్టూ, కవచంలా, మయలిన్ (myelin) అనే పదార్ధంతో చేసిన పొర ఒకటి ఉంటుంది. విద్యుత్తుని మోసుకెళ్ళే రాగి తీగల చుట్టూ రబ్బరు తొడుగు ఏ పని చేస్తుందో ఈ మయలిన్ పొర కూడ అదే పని చేస్తుంది. అంటే, ఈ మయలిన్ ఒక ఇన్సులేషన్ (insulation) లా పని చేస్తుంది. ఈ మయలిన్‌ని రసాయనికంగా విశ్లేషించి చూస్తే దాంట్లో 30 శాతం ప్రాణ్యం (protein), 70 శాతం కొవ్వు (fat) ఉన్నట్లు తెలుస్తుంది. ఈ కొవ్వు పొడుగాటి ఉదకర్బనాల గొలుసు మాదిరి ఉంటుంది. కొవ్వు అన్నా నూనె అన్నా దరిదాపుగా ఒకటే కదా. నూనె మరకలని పోగొట్టటానికి "డ్రై క్లీనింగు" కి తీసుకెళితే ఆ కొవ్వు మరకలని తియ్యటానికి మరొక రకం కొవ్వు పదార్ధం వాడతారని ఇదివరలో అనుకున్నాం కదా. అంటే కొవ్వు కొవ్వులోనే కరుగుతుంది. ఈ ప్రక్రియ ఎలా జరుగుతుందో మరికొంచెం నిశితంగా పరిశీలిద్దాం.


ఒక వ్యక్తి వైద్యుడి పర్యవేక్షణలో ఈ చక్రీయత్రయేనుని పీల్చేడనుకుందాం. ఈ పదార్ధం ఊపిరితిత్తుల గుండా రక్తప్రవాహంలో చేరి శరీరం నాలుగు మూలలా వ్యాపిస్తుంది. ప్రపంచంలో తెలుగు వాళ్ళంతా ఒక చోటికి, తమిళ సోదరులంతా మరొక మూలకి ఎలా చేరతారో అలాగే ఈ చక్రీయత్రయేను బణువులు తమని పోలిన బణువులు ఎక్కడుంటే అక్కడకి ఆకర్షించబడతాయి. నరాల చుట్టూ కవచంలా ఉన్న మయలిన్ బణువులకీ ఈ చక్రీయత్రయేను బణువులకి పోలిక ఉంది కనుక ఇవి నరాల దగ్గరకి చేరతాయి. ఈ చక్రీయత్రయేను సమక్షంలో మయలిన్ నెమ్మదిగా కరిగిపోవటం మొదలుపెడుతుంది. అప్పుడు నరాల గుండా ప్రవహించే విద్యుత్ వాకేతాల (electrical signals) ప్రసారం దెబ్బతింటుంది. మెదడుకి వార్తలు చేరవు. ఈ పరిస్థితిలో కాలి మీద కత్తితో గాటు వేసినా అది పోటు పెట్టదు.


ఈ రకం మత్తుమందులని అప్రమత్తతతో వాడాలి. కొంచెం ఆలోచించి చూడండి. బతకటానికి ప్రాణవాయువు కావాలి కదా. బతికుంటేనే కదా నొప్పి పెడుతోందా లేదా అనే ప్రశ్న ఉదయించేది? కనుక మత్తుమందుని వాడాలంటే చక్రీయత్రయేను వంటి పదార్ధాన్ని పీల్చితే సరిపోదు. ఊపిరితిత్తులలోకి ఒక్క చక్రీయత్రయేను మాత్రమే వెళితే, ప్రాణవాయువు అందక ఆ శాల్తీ “ఠా” మనిపోతుంది. కనుక చక్రీయత్రయేనుతో ఆమ్లజని సరఫరా కూడ ఉండాలి. ఆమ్లజని ప్రాణం నిలబెట్టటానికీ, చక్రీయత్రయేను మత్తెక్కించటానికీ. “కర్ర విరగాకూడదు, పాము చావాకూడదు” అన్న పరిస్థితి. మత్తుకి మత్తూ ఎక్కాలి, ప్రాణానికి ప్రాణమూ పోకూడదు. అంటే మత్తుమందు మీద పర్యవేక్షణ చేసే వైద్యుడు పని అసిధారా వ్రతం లాంటిది. ఇక్కడ వైద్యుడు చేసే పని ఏమిటంటే మత్తుమందునీ, ప్రాణవాయువునీ కలిపి శస్త్రచికిత్సకి లోబడే వ్యక్తి చేత పీల్పించటం. అతి జాగరూకతతో రోగి బాగోగులు అనుక్షణం చూసుకోకపోతే “ఆపరేషను విజయవంతం అయింది కాని రోగి మరణించేడు” అన్న నానుడి అక్షరాలా నిజం అవుతుంది. శస్త్రచికిత్స అయిపోగానే మత్తు మందు మహిమ మెల్లగా తగ్గుతుంది. అప్పుడు నరాల చుట్టూ ఉన్న మయెలిన్ కవచం నెమ్మదిగా యధాస్థితికి వస్తుంది. అప్పటికి ఇంకా పచ్చిగా ఉన్న గాయం నొప్పికి రోగి కుయ్యో, మొర్రో అనకుండా నొప్పి తగ్గటానికి మరో మందు ఏదో ఇస్తారు.


చక్రీయత్రయేను వంటి నిశ్పృశ్య పదార్ధాల వాడుకలో మరొక చిక్కు ఉంది. ఆమ్లజని సమక్షంలో ఈ రకం ఉదకర్బనాలకి ఏ చిన్న విస్పులింగం (spark) తగిలినా అది “ధనేల్” మని పేలుతుంది. కనుక శస్త్రచికిత్స చేసే పరిసరప్రాంతాలలో ఎక్కడా చుట్ట, బీడి, సిగరెట్టు, వగైరాలు ముట్టించటం ప్రమాదకరం. ఆ మాటకొస్తే చుట్ట, బీడి, సిగరెట్టు వంటి పుగాకు సరకుల వాడకం ఒంటికి ఎప్పుడూ మంచిది కాదు.


మూడు కర్బనపు అణువులని త్రిభుజాకారంగా అమర్చినప్పుడు చక్రీయత్రయేను వచ్చినట్లే నాలుగు కర్బనపు అణువులని చతుర్భుజాకారంలో అమర్చి, రిక్త హస్తాలకి ఉదజని అణువులని తగిలించగా వచ్చే పదార్ధం పేరు – చక్రీయచతుర్ధేను (cyclobutane). అయిదింటితో వచ్చేది చక్రీయపంచేను. ఆరింటితో వచ్చేది చక్రీయషడ్జేను (cyclohexane). చక్రీయపంచేను, చక్రీయషడ్జేను రసాయనశాస్త్రంలో తరచు తారసపడుతూ ఉంటాయి. ఉదాహరణకి టెర్పీనులలోనూ, కేరటీనులలోనూ ఈ రకం చక్రాలు ఉంటాయి. ఆరేసి కర్బనపు అణువులతో ఉన్న చక్రాలలో ముఖ్యాతిముఖ్యమైనది బెంజీను చక్రం (benzene ring). బెంజీను చక్రానికీ, చక్రీయషడ్జేనుకీ మధ్య ఉన్న తేడా ఆ రెండింటి నిర్మాణక్రమాలని నిశితంగా పరిశీలిస్తే అర్ధం అవుతుంది.


బెంజీను చక్రంలో మూడు జంట బంధాలు ఉన్నాయి. ఇవి కూడా మామూలు జంట బంధాలు కావు; ఇవి సంయోగ జంట బంధాలు (conjugate double bonds). సర్వసాధారణంగా జంట బంధాలు ఉన్న పదార్ధం, దానికి సారూప్యమయిన ఏకబంధాలు ఉన్న పదార్ధం కంటె ఎక్కువ చురుకుదనం కలిగి ఉంటుంది. కాని ఈ జంట బంధాలు ఏకాంతర స్థానాలలో ఉంటే ఆ చురుకుదనం ఉండవలసినంత ఉండదు. అందుకనే చక్రీయషడ్జేనుతో పోల్చి చూస్తే బెంజీనుకి చురుకుదనం తక్కువ. అంతే కాకుండా బెంజీను చక్రం ఆకారంలో అణువులని అమర్చటానికి అంత శ్రమ పడి శక్తిని వెచ్చించవలసిన పని లేదు. “నీరు పల్లమెరుగు” అన్నట్లు, ప్రకృతిలో స్వతస్సిద్ధంగా ఎన్నో పదార్ధాలలో ఈ బెంజీను చక్రం కనిపిస్తూ ఉంటుంది. ఈ పదార్ధాలన్నిటిని కలిపి సుగంధ యోగికాలు (aromatic compounds) అంటారు. నిజానికి బెంజీను చక్రం నిర్మాణక్రమంలో కనిపించినంత మాత్రాన్న ఆ పదార్ధానికి సువాసన ఉండాలన్న నియమం ఏమీలేదు. మొదట్లో సుగంధ ద్రవ్యాల్లో ఈ బెంజీను చక్రం కనిపించింది. ఏదో తప్పో, ఒప్పో అప్పట్లో ఆ పేరు పెట్టేరు; అది అలా అతుక్కుపోయింది. అంతే.

కృతజ్ఞత: ఈ వ్యాసంలో బొమ్మలు వేసినది ప్రసాదం,
బ్లాగే స్థలం: http://prasadm.wordpress.com/
నేను బ్లాగే మరో స్థలం: http://latebloomer-usa.blogspot.com

Monday, July 6, 2009

కంటి ఆరోగ్యం

జూలై 2009

మన శరీర అవయవాలన్నిటిలోకీ కళ్ళు ప్రధానమైనవని నేను చెప్పక్కరలేదు. కనుక మన దృష్టిని సంరక్షించుకోవటం ఆరోగ్య సూత్రాలలో అగ్రగణ్యమైనది.

సర్వ సాధారణంగా వయస్సుతోపాటు కంటిజబ్బులు వచ్చే సావకాశాలు పెరుగుతాయి కాని కంటిజబ్బులు ఏ వయస్సులోనైనా రావచ్చు. కంటికి ఏ జబ్బు వచ్చినా అసలు దృష్టికే మోసం రాకుండా కొన్ని జాగ్రత్తలు పడటం మన ప్రథమ కర్తవ్యం. మన చుట్టూ ఉండే గుడ్డివారిలో నూరింట ఏభై మంది తగు జాగ్రత్తలు తీసుకోకపోవటం వల్ల దృష్టి పోగొట్టుకున్న వాళ్ళే. "జాగ్రత్తలు" అంటే తరచు కంటి వైద్యుణ్ణి సంప్రదించటం.

అందరూ ఏడాదికి ఒకసారైనా కళ్ళు పరీక్ష చేయించుకోవటం అతి ముఖ్యం. వయస్సు పెరుగుతూన్న కొద్దీ, అవసరం వెంబడి, ఈ తరచుదనాన్ని పెంచవచ్చు. కుటుంబంలో ఎవ్వరికయినా కంటిజబ్బులు ఉన్నయెడల వారు ఆరేసి నెలలకి ఒక సారైనా కళ్ళు పరీక్ష చేయించుకోవాలి. జబ్బు లక్షణాలు ప్రస్పుటంగా కనిపించే వరకూ ఆగి అప్పుడు వైద్యుడు దగ్గరకి వెళ్ళి ప్రయోజనం లేదు. కంటి జబ్బులు చాప కింద నీరు లాంటివి; మోసం జరిగిన తరువాత కాని లక్షణాలు బయట పడవు; అప్పుడు మొర్రో, మొర్రో మని లాభం లేదు. పోయిన చూపు మరి తిరిగిరాదు. అంతే కాదు. కుడి కంటిలో దృష్టి తగ్గిపోతోందనుకొండి. ఆ నష్టాన్ని ఎడమ కన్ను చాల వరకు భర్తీ చేసెస్తుంది. అందువల్ల మనకి కుడి కన్ను పాడవుతున్నాదన్న స్పృహ ఉండదు. Glaucoma వంటి జబ్బులు ఈ కోవకి చెందినవే.

కంటి జబ్బులు రాకుండా అరికట్టటానికి మనం కొంత కృషి చెయ్యవచ్చు. ఒకటి, పొగ తాగటం మానెయ్యాలి. ఉదాహరణకి ధూమపానం వల్ల macular degeneration వంటి కొన్ని కంటి జబ్బులు ప్రకోపన చెందుతాయి. Macular degeneration అనేది 65 ఏళ్ళు దాటిన వృద్ధులలో ఎక్కువగా వస్తుంది. ఇది వస్తే మసక మసకగా మిగిలిన దృష్టితో ఇంట్లో తిరగకలం కాని, చదవలేము, ముఖాలు గుర్తు పట్టలేము. క్రమేపీ ఇది గుడ్డితనానికి దారి తీస్తుంది. రెండు, మంచి ఆహారం తినటం అలవాటు చేసుకోవాలి. మంచి ఆహారంలో కాయగూరలు, పళ్ళు ఎక్కు ఉంటాయి, నూనెలు, కొవ్వు పదార్ధాలు తక్కువ ఉంటాయి. డాల్డా వంటి వనస్పతీకరించబడ్డ నూనెల (hydrogenated oils) వాడకం తగ్గించాలి. ఎక్కువగా వేపుళ్ళు తినటం కూడ మంచిది కాదు. ఈ ఆహార నియమాలు ఒంటికి, కంటికి కూడ మంచివే. మూడు, అందరూ నల్ల కళ్ళద్దాలు లేదా చలవ కళ్ళజోళ్ళు వాడటం ఎంతో మంచిది. చలవ కళ్ళజోళ్ళు ఫేషన్ కాదు, అవసరం. నాలుగు, కంటి ఆరోగ్యం గురించి ఎవరికి వారు తగు జాగ్రత్తలు తీసుకోవాలి. అయిదు, కంటికి సంబంధించిన కొన్ని అపోహలని పోగొట్టుకోవాలి:
1. కంప్యూటర్ ముందు కూర్చుని, ఆ గాజు తెరని గంటలకొద్దీ చూస్తే కంటికి అలుపు రావచ్చేమో కాని కంటికి హాని కలుగుతుందనే ఊహ సరి అయినది కాదు. తెర మీద glare ఉంటే చదవటం కష్టం కనుక, glare తగ్గించే మార్గం చూడాలి తప్ప తెర మీద అక్షరాలని అదే పనిగా చూడటం వల్ల కంటికి హాని కలుగుతుందనటానికి ఆధారాలు లేవు. గాజుతెర ని అదే దీక్షగా చూస్తూన్నప్పుడు కళ్ళు మిటకరించటం తగ్గుతుంది. అందువల్ల కంట్లోకి కన్నీరు స్రవించదు. అప్పుడు కళ్ళు పొడిబారి ఇబ్బంది పెట్టొచ్చు. అప్పుడు కొంచెం విశ్రాంతికి దృష్టిని మరో దిశలో సారించి, కళ్ళు మిటకరిస్తే ఉపశమనం కలుగుతుంది. (కీబోర్డు మీద అదే పనిగా పనిచేస్తే చేతిలోని నరాలకి హాని (carpal tunnel syndrome) కలుగుతుందనటానికి ఆధారాలు ఉన్నాయి.)
2. గుడ్డి దీపం దగ్గర కూర్చుని చదివితే కంటికి మంచిది కాదన్న ఊహ కూడ సరి అయినది కాదు. వెలుతురు తక్కువగా ఉంటే చదవటానికి శ్రమ పడాలి తప్ప కంటికి హాని కలుగుతుందనటానికి ఆధారాలు లేవు.
3. కంటి కసరత్తు (eye exercise) వల్ల దృష్టిదోషాలని అరికట్టవచ్చనేది కూడ శాస్త్రీయంగా బలపరచలేని ఊహ మాత్రమే.
4. "కేరట్లు తినటం కంటికి మంచిది" అనే మాటలో కొంత నిజం లేకపోలేదు కాని ఒక్క కేరట్లే కాదు, విటమిన్ A ఉన్న ఏ ఆహారం తిన్నా కంటికి మంచిదే. తాజా పళ్ళు, ముదర ఆకుపచ్చ రంగులో ఉన్న ఆకుకూరలు తినటం ఇంకా మంచిది. వీటిల్లో ఉండే విటమిన్ C, విటమిన్ E కంటిలో పువ్వు (cataract), macular degeneration రాకుండా కొంట కాపు ఇస్తాయి. కాని ఏ కాయగూరలూ, పళ్ళూ, విటమినులూ కూడా కళ్ళజోడు అవసరం కలుగజేసే హ్రస్వదృష్టినీ (short-sghtedness), దీర్ఘదృష్టినీ (long-sightedness) అరికట్టలేవు.
5. "దృష్టిదోషాన్ని సవరించే కళ్ళజోడు ఎప్పుడూ పెట్టుకోకుండా అప్పుడప్పుడు వాటిని తీసేసి కంటికి విశ్రాంతి ఇవ్వాలి" అన్నదాంట్లో పస లేదు. కళ్ళజోడు ధరించటం వల్ల ఉన్న దృష్టికి నష్టం రాదు, లేని కంటి జబ్బులూ రావు.

Sunday, May 17, 2009

ఈ బ్లాగుని మరిచిపోలేదు

"రాయటం మానేసారా?" అంటూ అడుగుతూన్న పాఠకులకి. బొమ్మలు గీసే ప్రసాదం పని ఒత్తిడిలో ఉన్నారు. కథ రాసే నేను పని ఒత్తిడిలో ఉన్నాను. రెండు, మూడు వారాల్లో మళ్ళా మొదలుపెడతాము. ఇంతవరకు చదివినది మరిచిపోకుండా అంతవరకు వేచి ఉండండి. శలవ్.

Wednesday, April 29, 2009

ప్రతిస్పందన

నేను లెక్చరరుని కాదు, టీచర్ ని. నేను పాఠం చెప్పేటప్పుడు, రెండు, మూడు వారాలు అయిన తరువాత, విద్యార్ధులని అడుగుతాను, "చెప్పిన పాఠం అర్ధం అవుతోందా? జోరు తగ్గించాలా? ఇంకొంచెం జోరు పెంచొచ్చా?" వగైరా ప్రశ్నలు. లేకపోతే బధిరశంఖన్యాయంలా తయారవుతుంది పరిస్థితి.

ఇదే ధోరణిలో నాలుగు రోజుల క్రితం నా బ్లాగు చదివే పాఠకులని, "ఏమిటి మీ స్పందన?" అంటూ ఒక చిన్న ప్రశ్న అడిగేను. నేను నోరు విడచి అడిగినందుకు పన్నెండు మంది సమాధానం ఇచ్చేరు. వారందరికీ నా ధన్యవాదాలు. ఈ సమాధానాలని నాలుగు వర్గాలుగా విడగొట్టవచ్చు.
1. మీరు రాసింది బాగుంది. పదే పదే ఎందుకు చెప్పటం అని మేము స్పందించలేదు.
2. మీకు ఒకరి స్పందనతో పనేమిటీ? మీరు ఒకరి మన్నన పొందటానికి రాయటం లేదు కదా!
3. కొంచెం స్థాయి తగ్గించి రాయండి, లేకపోతే నాకు అర్ధం కావటం లేదు.
4. ఆ తెలుగు మాటల వాడకం ఆపి ఇంగ్లీషు మాటలే వాడెయ్యండి, అందరికీ సులభంగా అర్ధం అవుతుంది.

నేను విద్యార్ధిగా ఉన్న రోజులలో, మొదటిసారి పరిశోధనా పత్రం రాసి ప్రచురణకి పంపినప్పుడు, సంప్రదాయానుసారంగా, ఆ పత్రికా సంపాదకుడు నేను రాసిన పత్రం మరో నలుగురికి పంపి వాళ్ళ అభిప్రాయాలు అడిగి, ఆ అభిప్రాయాలు సేకరించి నాకు తిరిగి పంపి, నా పత్రాన్ని తదనుగుణంగా సవరించి పంపమన్నాడు. అందులో మూడు అభిప్రాయాలు, "ఈ పరిశోధనా పత్రం బాగానే ఉంది. ప్రచురణార్హమే!" అని వచ్చేయి. నాలుగోది మాత్రం నన్ను ఏకెస్తూ వచ్చింది. నా గురువుగారు నాలుగూ చదివి, మొదటి మూడూ మనకి పనికిరానివి, అవి పక్కన పెట్టెయ్; ఆ నాలుగోది ఘాటుగా ఉందని ఉడుక్కోకు, అదే మనకి ఉపయోగపడుతుంది. ఆ నాలుగో అభిప్రాయం చదివి అందులో ఉన్న ఆక్షేపణలన్నిటిని మనస్పూర్తిగా స్వీకరించి, నా పత్రాన్ని మరమ్మత్తు చెయ్యమని చెప్పి, నాతో అన్నారు: "మన పనిని అక్షేపించినవాడే మన అసలు స్నేహితుడు. ఇది జ్ఞాపకం పెట్టుకో!"

కనుక పైన ఉన్న నాలుగు వర్గాలలోనూ నాకు కావలసినవి ఆఖరి రెండు అభిప్రాయాలూను. నేను రాసేదాని స్థాయి ఎక్కువగా ఉంది, అర్ధం చేసుకోవటం కష్టంగా ఉంది అంటే, మరికొంచెం శ్రమ పడి చూస్తాను. ఒకటి మాత్రం గుర్తు పెట్టుకొండి. ఇది పాఠ్యపుస్తకం (text book) కాదు. జనరంజకమైన శైలిలో స్థాయి తగ్గించి రాసినప్పుడు స్పష్టత కోసం ఖచ్చితత్వం (accuracy) కొంత త్యాగం చెయ్యవలసి వస్తుంది. మరొక విషయం. చదివినది అంతా, చదివిన వెంటనే అర్ధం అవక్కరలేదు. సైన్సు పులుసు లాంటిది. మరిగిన కొద్దీ పులుసుకి రుచి ఎలా వస్తుందో అలాగే చదివినదే మళ్ళా మళ్ళా చదివితే మరికొంచెం బాగా అర్ధం అవుతుంది. అందుకనే ఉపాధ్యాయ వృత్తిలో ఉన్నవాళ్ళకి చెప్పిన పాఠమే మళ్ళా మళ్ళా చెప్పినట్లు ఉండదు. ప్రతి సారీ పాత పాఠమే మరొక కొత్త అనుభూతిని ఇస్తుంది.

రెండవ ఆక్షేపణ. ఇంగ్లీషు మాటలు వాడేసి రాసేస్తే సులభంగా అర్ధం అయిపోతుందనే భావన. ఈ బ్లాగు రాయటానికి ప్రేరణ కారణం వీలయినంత వరకు తెలుగు మాటలు వాడి తెలుగులో సైన్సు చెప్పగలమని, రాయగలమని నిరూపించటం. మరొక విధంగా చెప్పాలంటే తెలుగులో సైన్సు రాస్తే ఎలాగుంటుందో ప్రయత్నించి చూడాలనే తపన ఈ కార్యక్రమానికి మూల కారణం. ఇప్పుడు నేను అన్నీ ఇంగ్లీషు మాటలు వాడేసి రాసేస్తే నా వ్రతమూ చెడుతుంది, ఫలమూ దక్కదు. కనుక ఇలా రాయాలనే రాస్తున్నాను. కాని అందరికీ అర్ధం అవాలన్న ఆకాంక్షతో నేను వాడిన ప్రతి తెలుగు మాటకి పక్కనే ఆ మాటని ఇంగ్లీషులో ఏమంటారో కూడ రాసి చూపిస్తున్నాను కదా. నేను ఇంగ్లీషుని మానేయమనటం లేదు. నేను మానెయ్యమన్నా మన తెలుగువారు మానరు, మానలేరు. తెలుగులో రాసి చూపిస్తున్నాను, అంతే. ఈ ప్రయోగం సఫలం అవాలంటే చదువరులు కూడ కొంచెం ఓపిక పట్టాలి - అలవాటు లేని పని కనుక.

రసాయనశాస్త్రం అంటే చాలమందికి ఇష్టం ఉండదు. అర్ధం అవదు, కష్టంగా ఉంది అంటారు. ఒడుపు తెలిస్తే రసాయనశాస్త్రం చాల తేలిక అని నా అభిప్రాయం. ఈ శాస్త్రం చదువుతూన్నప్పుడు నేను పొందే అనుభూతి ఎలాంటిదో మీకు కూడ రుచి చూపించాలనే తాపత్రయంతో రాస్తున్నాను. "సీరియస్" గా తీసుకోకుండా "కేషువల్" గా చదవండి. అదే అర్ధం అవుతుంది.

Sunday, April 19, 2009

ఇంటింటి రసాయనం, వంటింటి రసాయనం - 7

III ఉదకర్బనాలలో జంట, త్రిపుట బంధాలు

ప్రకృతి వర్ణాలు, కేరట్లు, టొమేటోలు

అసంతృప్త ఉదకర్బనాల జాతికి చెందినదే ఐసోప్రీను (isoprene) అనే మరొక పదార్ధం. దీని పేరులో “ఐసో” అనే మాట ఉంది కనుక దీని నిర్మాణక్రమంలో గొలుసులో కౌస్థుభమణిలా వేల్లాడే అణువుల గుంపొకటి ఉండాలి. ఈ దిగువ చూపించిన నిర్మాణక్రమంలో -CH3 గుంపు అటువంటిదే.









బొమ్మ. ఐసోప్రీను నిర్మాణక్రమం.

ఈ నిర్మాణక్రమంలో గమనించవలసినది ఏకాంతర (alternate) స్థానాలలో ఉన్న జంట బంధాలు. ఇలా ఏకాంతర స్థానాలలో ఉన్న జంట బంధాలని సంయోగ (conjugate) జంట బంధాలు అంటారు. ఇలా సంయోగ జంట బంధాలు ఉన్న పదార్ధాలకి నిశ్చలత (stability) ఎక్కువ. ప్రకృతి సిద్ధంగా లభించే పదార్ధాలలో (natural products) ఈ రకం జంట బంధాలు తరచు కనిపిస్తూ ఉంటాయి.

ఎతీను (లేదా, పాతపేరయిన ఎతిలీను) బణువులని “దండించి” నట్లే ఈ ఐసోప్రీను బణువులని పొడుగాటి దండలుగా చెయ్యవచ్చు. ఇలాంటి ఐసోప్రీను బణువుల దండలని టెర్పీనులు (terpenes) అంటారు. ఈ “టెర్పీను” అన్న పేరు ఎక్కడనుండి వచ్చింది? ఈ రకం ఐసోప్రీను దండలు టర్పెంటైన్ (terpentine) అనే పదార్ధంలో ముందుగా కనిపించేయి. కనుక ఈ రకం దండలన్నింటినీ, (టర్పెంటైన్‌తో సంబంధం ఉన్నా లేకపోయినా) టెర్పీనులు అనటం మొదలు పెట్టేరు. టర్పెంటైన్ మనకి తెలియని పదార్ధం ఏమీ కాదు. గోడలకి పూసే పెయింటు, కర్రసామానులకి పూసే వార్నిష్ లు (paints and varnishes) ఈ టర్పెంటైన్ కలిపితే పలచబడతాయి. ఈ టర్పెంటైన్ శీతలదేశాలలో పెరిగే దేవదారు (pine) జాతి చెట్ల నుండి స్రవించే రసంతో చేస్తారు. మధ్యధరా ప్రాంతాలలో పెరిగే ఈ రకం చెట్టు పేరు Pistacia terebinthus. ఈ పేరు లోంచి terpentine అన్న మాట వచ్చింది. దీనిని తెలుగులో – నేనేమీ ఈ పేరు పెట్టటం లేదండోయ్ - “శ్రీవేష్టం” అంటారు. ఇంగ్లీషు మోజులో పడ్డ తెలుగువాళ్ళకి ఈ పేరు తెలియకపోవచ్చు, ఒకవేళ తెలిసినా తెలుగుమాట వాడటానికి చిన్నతనంగా ఉండొచ్చు. వారు టర్పెంటైన్ అని అనెయ్యవచ్చు.

ఈ టెర్పీను జాతి దండలలోకల్లా ముఖ్యమైన ఒక దండ పేరు కేరొటీన్ (carotene). ఇక్కడ “క” కి ఏత్వం మీద పొల్లు, “టి” కి దీర్ఘం తీసి ఉచ్చరించాలి; లేకపోతే మరొక పదార్ధం స్పురిస్తుంది. శాస్త్రం కూడా వేదం లాంటిదే. వర్ణక్రమదోషం ఉన్నా, ఉచ్చారణ దోషం ఉన్నా చిక్కులు వచ్చి పడతాయి. కేరట్ జాతి కాయగూరలలోను, దుంపలలోనూ ఇది విస్తారంగా దొరుకుతుంది కనుక దీనికి “కేరొటీన్” అని పేరు పెట్టేరు. కేరట్లలోనే కాదు, పసుపు డౌలు గల కాయగూరలలో చాల వాటిల్లో ఇది ఉంటుంది. చిలగడ దుంపలు మొదలైన పదార్ధాల పచ్చ రంగుకి ఈ కేరొటీన్ కారకురాలు. కేరోటీన్ సాంఖ్య క్రమం C40Hx. దీనిని జంతువులు తయారు చెయ్యలేవు. కనుక కేరొటీన్ కావాలనుకుంటే కాయగూరలు తినాలి. ఈ కేరొటీన్ కొవ్వు పదార్ధాలలో కరుగుతుంది. కనుక కేరొటీన్ ఒంటబట్టాలంటే కాయగూరలని ఉడకబెట్టి కొద్దిగా నూనెతో తాలింపు పెడితే మంచిది. ఎందుకీ డొంకతిరుగుడు సైంటిఫిక్ కూతలు? కూర ఒండుకుని, తాలింపు పెట్టి తినమంటున్నారు.

ఈ కేరొటీన్ ఉనికిని మన తెలుగువాడు ఎవ్వడైనా ముందుగా కనుక్కుని ఉండుంటే దీనికి ఏ "ముల్లంగీను" అనో “చిలగడీను” అనో పేరు పెట్టి ఉండేవాడేమో! కాక, తెలుగువాడు కనుక, తెలుగు పేరు తప్పించి మరో భాషలో పేరు పెట్టినా పెట్టగల సమర్ధుడు.

ఈ కేరొటీన్ అసలు రంగు ఎరుపు (red). దీని మోతాదు కొద్దిగా ఉంటే నారింజ రంగులో కనిపిస్తుంది. మరికొంచెం ఎక్కువగా ఉంటే పచ్చరంగుని ఇస్తుంది. ఈ కేరొటీన్ కరిగిన కొవ్వు చర్మం అడుగున ఉంటే ఆ మనుష్యులు పచ్చగా కనబడతారు. మన పెళ్ళి కూతుళ్ళు (పెళ్ళికొడుకులు కూడా) పెళ్ళి చూపుల ముందు కొన్నాళ్ళు కేరట్లు తింటే శరీరం కొంచెం పచ్చబడి, పెళ్ళిళ్ళు త్వరగా జరగటమో, కట్నం కొంత తగ్గటమో జరగొచ్చని ఆ మధ్య ఒక మహానుభావుడు ఒక సిద్ధాంతం లేవదీశాడు. ఇది ఎంతవరకు నిజమో నాకు తెలియదు కాని, చైనా, జపాను వంటి దేశాలలో ప్రజలు గీసేసిన కందగడ్డలా ఎర్రగా ఉండకుండా, గీసేసిన చిలగడ దుంపలలా పసుపు డౌలు కలిగి ఉండటానికి ఈ కేరొటీన్ కారణం.

టొమేటో (ఇండియాలో టమాటా అంటారుట) లకి ఎర్ర రంగు రాటానికి కారణం కేరొటీన్ వంటి మరొక పదార్ధం. దీని పేరు లైకొపీన్ (lycopene). లేటిన్ భాషలో ఈ మాట టొమేటోలని సూచిస్తుంది. హోమియోపతీ వైద్యం పరిచయమైనవారికి “లైకోపోడియం” అనే మందు పేరు పరిచయమే. ఈ లైకోపోడియం టొమేటోలనుండి తయారుచెయ్యవచ్చన్న మాట. ఈ కేరోటీన్ లో ఒక ఉపజాతి అయిన “బీటా కేరోటీన్” మన ఆహారంలో ఉంటే కేన్సరు వ్యాధి రాకుండా అరికడుతుందని అంటున్నారు.

రబ్బరు కథ

ఉష్ణమండలాలలో పెరిగే కొన్ని మొక్కల ఆకులు చిదిమితే పాలు కారుస్తాయి. గన్నేరు ఈ రకం మొక్కే. పనసని కూడ ఇందులో చేర్చవచ్చేమో. ఇలా పాలు కార్చే చెట్లలో హీవియా (Hevia brasiliensis) ఒకటి. దీనినే రబ్బరు చెట్టు (rubber tree) అని కూడ అంటారు. ఈ రబ్బరు చెట్టు దక్షిణ అమెరికాలోని బ్రెజిల్‌లో, అమెజాన్ అరణ్యాలలో పెరుగుతుంది. దీనిని దరిమిలా ఆగ్నేయ ఆసియాలో కూడ పెంచటం మొదలుపెట్టేరు. ఈ రకం చెట్లు ఇచ్చే పాలని ఇంగ్లీషులో లేటెక్స్ (latex) అంటారు. పాలల్లో వెన్నపూస ఎలా వేల్లాడుతూ (అంటే, suspend అయి) ఉంటుందో అలాగే ఈ లేటెక్సులో కూడ ఒక రకం “వెన్న” విలంబితమై ఉంటుంది. ఇలా లేటెక్స్ లో విలంబితమయిన “వెన్న” దండించబడ్డ ఐసోప్రీను బణువుల ముద్ద తప్ప మరేమీ కాదు. పాలని చిలికి వెన్న తీసినట్లో, లేక పాలని విరగ్గొట్టి జున్ను తీసినట్లో లేటెక్స్ నుండి ఈ ఐసోప్రీను బణువుల ముద్దని వెలికి తియ్యవచ్చు. ఇలా తీసిన ముద్దని పెనిసిల్ తో రాసిన అక్షరాల మీద పులిమితే ఆ అక్షరాలు చెరిగిపోతాయి. అందుకని మొదట్లో ఈ ముద్దని ఉండలుగా చేసి పెనిసిలు రాతని చెరపటానికి వాడేవారు. అప్పట్లో ఈ ముద్దకి పేరేమీ లేదు. కనుక కచేరీలో కాగితాల మీద రాత చెరపవలసి వచ్చినప్పుడల్లా “ఆ పులిమేది ఇలా పట్రా!” అనేవారు. ఈ మాటేదో తెలుగులో కాక ఇంగ్లీషులో అనేవారు. ఇంగ్లీషులో ఈ వాక్యం, bring that rubber అవుతుంది. ఈ “రబ్బరు” ని ఇచ్చే చెట్టు కనుక ఆ చెట్టుని కూడా “రబ్బరు చెట్టు” అనే అన్నారు. ఇదంతా బ్రిటిష్ వాడి పెత్తనం ఉన్న రోజుల్లో జరిగిపోయింది కనుక మనకి ఈ “రబ్బరు” అనే పేరు మిగిలింది. ఈ అమెరికా వాడి పెత్తనం వచ్చేసి ఉంటే అది “ఇరేజరు” చెట్టు (eraser tree) అయి కూర్చునేది.

ఇలా లేటెక్స్ పాల నుండి వచ్చిన “పచ్చి” రబ్బరు ని తెలుగులో “కచ్చా” రబ్బరు అనిన్నీ, ఇంగ్లీషులో raw rubber అనిన్నీ, అప్పుడప్పుడు India rubber అనిన్నీ అంటారు. ఇక్కడ “ఇండియా” కీ మన పవిత్ర భారత దేశానికీ మధ్య ఉన్న సంబంధం కేవలం బాదరాయణ సంబంధం మాత్రమే. ఇక్కడ “ఇండియా” అంటే “వెస్ట్ ఇండీస్ (West Indies, క్రికెట్ ఆటలో ప్రసిద్ధికెక్కినవి) దీవులని ఉద్దేసించి అన్న మాట.

బాగా వేడిగా ఉన్న రోజులలో ఈ కచ్చా రబ్బరు పనస బంకలా సాగుతూ చేతికి అంటుకుని ఒదలదు. బాగా చల్లగా ఉన్న రోజున ఎండిపోయిన తుమ్మ బంకలా పెళుసుగా తయారవుతుంది. మామూలు రోజులలో మాత్రం, అంటే కాలం, కర్మం కలిసొచ్చిన వాతావరణంలో, ఈ రబ్బరు తో బంతిని చేస్తే అది బంతిలా కిందపడ్డప్పుడల్లా రివ్వున పైకి లేస్తుంది.

సా. శ. 1838 లో అమెరికాలో చారెల్స్ గుడియర్ (Charles Goodyear) అనే ఆసామీ ఈ రబ్బరుని ఏవేవో ప్రయోగాలు పేరిట వేడి చేసి, చల్లార్చి చూస్తున్నాడు. వంటింట్లో విజృంభించిన బెర్జీలియస్ శిష్యగణం జ్ఞాపకం లేదూ, అలాగన్న మాట. ప్రమాద వశాత్తూ పక్కనున్న గిన్నెలో ఉన్న గంధకం (sulfur) ఒలికి కరుగుతున్న రబ్బరులో పడింది. (రొట్టె విరిగి నేతిలో పడటం అంటే ఇదే!) గత్యంతరం లేక, జరిగిన పొరపాటుకి తనని తానే తిట్టుకుంటూ, మరుగుతూన్న రబ్బరుని కిందకి దించి చల్లార్చేడు. ఇంకేముంది. రబ్బరుకి పెళుసుతనం పోయింది! జిగటతనం పోయింది! సాగదీస్తే సాగుతోంది. ఒదిలేస్తే తిరిగి యధాస్థితికి వస్తోంది. పుట్టుకతో వచ్చిన అవలక్షణాలన్నీ పోయి మంచి మంచి లక్షణాలు వచ్చేయి. అప్పటినుండి జున్నులో మిరియపు గింజ వేసినట్లు రబ్బరులో కాసింత గంధకం వేసి మరిగించటం ఆనవాయితీ అయిపోయింది. ఇలా గంధకంతో మరమ్మత్తు కాబడిన రబ్బరుని వల్కనైజ్డ్ రబ్బరు (vulcanized rubber) అంటారు. రోమనుల పురాణాలలో అగ్నికి, అగ్ని పర్వతాలకి అధిపతి వల్కన్ (Vulcan).

ఇలా వల్కనీకరణ రహశ్యం తెలిసిన తరువాత రబ్బరు ఆధునిక సమాజంలో సర్వాంతర్యామి అయిపోయింది. సైకిళ్ళకి, కార్లకి, విమానాలకి, ఆఖరికి ఎద్దుబళ్ళకి కూడ రబ్బరు చక్రం కాని రబ్బరు తొడుగు కాని లేకపోతే రోజు గడవదు కదా. ఈ మధ్య ప్లేస్టిక్కులు వచ్చే వరకు విద్యుత్ పరిశ్రమలో రబ్బరు అత్యవసరమయిపోయింది. ఈ రబ్బరు మీద మనం ఎంతలా ఆధారపడిపోయామంటే రెండవ ప్రపంచ యుద్ధంలో అమెరికాలో మొట్టమొదట రేషనింగు పెట్టినది తిండి పదార్ధాలకి కాదు, పెట్రోలు, కిరసనాయిలు వంటి ఇంధనపు చముర్లకి కాదు – రబ్బరు టైర్లకి!!

యుద్దపు రోజుల్లో ఈ రబ్బరుకి ఎంత ప్రాముఖ్యత వచ్చిందంటే రణరంగంలో సైనికుల పోరాటం ఒక ఎత్తు, వారి వెనక ఉండి వారికి కావలసిన రబ్బరు సామగ్రిని సరఫరా చెయ్యటానికి రసాయన శాస్త్రవేత్తలు ప్రయోగశాలల్లో జరిపిన పోరాటం మరొక ఎత్తు! యుద్ధం ప్రళయంలా విరుచుకు పడే వేళకి రబ్బరుని పెంచే ముఖ్యమయిన దేశాలు (అంటే, మలయా, ఇండోనేసియా, మొదలైనవి) ఒక పక్షం వశం అయిపోవటంతో రెండవ పక్షం వారికి రబ్బరు సరఫరా తగ్గిపోయింది. అప్పుడు రసాయన నిష్ణాతులు కృత్రిమంగా రబ్బరుని తయారు చెయ్యటానికి జరిపిన పోరాటం ముందు రణరంగపు ఫిరంగి పేల్పులు దివిటీల ముంది దివ్వెలా వెలవెల పోయాయంటే అది అతిశయోక్తి కాదు.

ఇంత ముఖ్యమయిన వల్కనీకరణాన్ని కనిపెట్టిన గుడియర్ కోటికి పడగలెత్తేసి ఉండాల్సింది. అన్నీ బాగానే ఉన్నాయి కాని అల్లుడి నోట్లోనే శని అన్నట్లు గుడియర్ గ్రహచారం వక్ర గతి పట్టింది. జీవితమంతా అప్పులపాలయిన ఈ అప్పారావు రబ్బరు మీద చేసిన పరిశోధనలన్నీ అప్పులాళ్ళ బందిఖానాలో! తర్వాత ఈ వల్కనీకరణాన్ని పేటెంటు చేసే సందర్భంలో వచ్చిన లావాదేవీలలో, వకీళ్ళ ధర్మమా అని, గుడియర్ బికారివాడయిపోయాడు. సా. శ. 1860లో అరవై లక్షల అప్పుతో (రూపాయల్లోకి మార్చేను లెండి) హరీమనిపోయాడు. చచ్చిపోయాడు కనుక బతికిపోయాడు కానీ బతికుంటే అప్పులాళ్ళు చంపేసి ఉండేవారు.

రబ్బరు అంటే ఐసోప్రీను బణువుల తోరణం లాంటిదని తెలిసిన తరువాత రబ్బరుని కృత్రిమంగా సృష్టించటంలో కష్టం ఏముందన్న సందేహం కొంతమందికి రావచ్చు. వచ్చిన చిక్కల్లా ఐసోప్రీను బణువులని ప్రయోగశాలలో సంధిస్తే తుమ్మ బంక లాంటి పెళుసయిన పదార్ధం వచ్చేది కాని రబ్బరు లాంటి స్థితిస్థాపకత (elasticity) ఉన్న పదార్ధం వచ్చేది కాదు. అంతేకాకుండా ఈ సంధానానికి కావలసిన ముడి పదార్ధం ఐసోప్రీను. ఈ ఐసోప్రీను తయారీకి కావలసిన ముడిపదార్ధం రబ్బరు పాలు! పిచ్చి కుదిరింది, తలకి రోకలి చుట్టమన్నట్లు లేదూ? ఈ చిక్కులోంచి బయట పడటానికి జెర్మనీ దేశపు రసాయనుడు ఐసోప్రీనుకి స్వస్తి చెప్పేసి అలాంటిదే మరొక పదార్ధం వాడి రబ్బరు పండించే దేశాల ఏకాధిపత్యానికి శృంగభంగం చెయ్యమన్నాడు. ఈ ముడి పదార్ధం పేరు బ్యూటడీన్. ఈ బ్యూటడీన్ ని బ్యుటేను నుండి తయారు చెయ్యవచ్చు. ఈ చతుర్ధేను (లేదా బ్యుటేను) రాతిచమురు నుండి కాని, రాక్షసి బొగ్గు నుండి కాని వస్తుంది. బొగ్గు నుండి రబ్బరా? ఇది బొగ్గు కాదు, నల్ల బంగారం!

బ్యూటడీన్‌కీ ఐసోప్రీనుకీ ఒకే ఒక చిన్న తేడా ఉంది. ఐసొప్రీనులో కౌస్థుభమణిలా వేల్లాడుతూ ఉండే -CH3 ని తీసేసి దాని స్థానంలో సాదా, సీదా ఉదజని అణువుని వేస్తే మనకి మిగిలేదే బ్యుటడీను. ఈ తేడా తెలియాలంటే ఇందాకా పరిచయం చేసిన ఐసోప్రీను నిర్మాణక్రమంతో ఈ దిగువ చూపిన బ్యుటాడీను నిర్మాణక్రమాన్ని పోల్చి చూడండి.







బొమ్మ. బ్యూటడీను నిర్మాణక్రమం.

ఈ బ్యూటడినుని తయారు చెయ్యటానికి ముడిపదార్ధంగా చతుర్ధేను (బ్యుటేను) అయినా పనికొస్తుంది, ఎసిటిలీను (acetylene) అయినా పనికొస్తుంది. ఈ ఎసిటిలీను ఒక్క కృత్రిమ రబ్బరు తయారీకే కాక మరెన్నో రసాయనాలకి ముడి పదార్ధంగా ఉపయోగపడుతూంది కనుక ఇప్పుడు ఎసిటిలీను గురించి అధ్యయనం చేద్దాం.

త్రిపుట బంధాలు, ఎసిటిలీను, పేలుడు పదార్ధాలు


రెండు కర్బనపు అణువుల మధ్య ఒకే ఒక బంధం ఉన్న "-ఏను" పదార్ధాల గురించి, జంట బంధాలు ఉన్న "-ఈను" పదార్ధాల గురించీ కొంత తెలుసుకున్నాం. ఇప్పుడు త్రిపుట బంధాలు (triple bonds) ఉన్న "-ఐను" పదార్ధాల గురించి తెలుసుకుందాం. ఏక బంధాల వారి కంటె జంట బంధాల వారు ఎక్కువ చలాకీగా ఉంటారని అనుకున్నాం కదా. అదే ధోరణిలో రెండు కర్బనపు అణువుల మధ్య మూడు బంధాలు ఉన్న పదార్ధాలు ఇంకా చలాకీగా ఉంటాయి. ఒక కర్బనం పొరుగున ఉన్న మరొక కర్బనాన్ని మూడు చేతులతో పట్టుకున్న యెడల, ఇక ఖాళీగా ఉండే చెయ్యి ఒక్కటే. ఈ ఖాళీ చేతికి ఉదజని అణువుని తగిలిస్తే ఎలా ఉంటుందో ఈ దిగువ బొమ్మలో చూపుతున్నాను. ఇదే ఎసిటిలీను (acetylene) నిర్మాణక్రమం.








బొమ్మ. ఎసిటిలీను నిర్మాణక్రమం.


ఈ ఎసిటిలీను అనే పేరు జినీవా ఒప్పందానికి ముందే స్థిరపడిపోయిన పేరు. జినీవా ఒప్పందం ప్రకారం దీన్ని "ఎతైన్" (ethyne) అనాలి. మన తెలుగు పద్ధతిలో విదైను అనాలి. కాని ఇప్పటికీ - చాదస్తులు తప్ప - సామాన్యులు దీన్ని ఎసిటిలీను అనే అంటున్నారు. అలవాట్లని మార్చటం ఎంత కష్టమో కదా! చూడండి, మన తెలుగు వాళ్ళని తెలుగులో మాట్లాడమంటే ఎంత ఇబ్బంది పడిపోతారో!

ఎసిటిలీనులో రెండు నాలుగులు, వెరసి ఎనిమిది, ఉదజని అణువులు పట్టటానికి సరిపడా చోటు ఉంది, కాని రెండే రెండు ఉదజని అణువులు ఉన్నాయి. అంటే ఇది ఎతిలీను కంటె కూడ ఎక్కువ అసంతృప్త స్థితిలో ఉంది. ఇలా అసంతృప్త స్థితిలో ఉన్న బణువులు ఆకలితో ఉన్న సింహాల లాంటివి. అవకాశం దొరికితే మరేదయినా అణువుని కబళించేసి ఆకలి తీర్చుకుంటాయి. అందుకనే ఎసిటిలీను (లేదా ఎతైను) చాలా చురుకైన పదార్ధం.

మరొక సారూప్యం చెబుతాను. త్రిపుట బంధాలు ఉన్న పదార్ధాలు అవిభక్త కుటుంబాలలో ఉన్న కోడళ్ళలాంటివి. కలిసి ఉన్న కోడలు ఎప్పుడు విడిపోదామా అని చూస్తూ ఉంటుంది. పరిస్థితి ఎప్పుడూ బిర్రుగా ఉంటుంది. అదే విధంగా ఎసిటిలీనుకి నిప్పు రవ్వ తగిలేసరికి, ఎక్కుపెట్టిన బాణంలో నారి నుండి దూసుకు వచ్చిన బాణంలా, త్రిపుట బంధాలలో ఉన్న శక్తి అంతా ఒక్కసారి విడుదల అవుతుంది. అందుకనే ఎసిటిలీను జ్వాల చాల వేడిగా ఉంటుంది. ఇంత వేడిగా ఉన్న మంట మీద వంట చెయ్యటం కష్టం. ఎసిటిలీను మంట వేడికి వంట గిన్నెలు కరిగిపోయే ప్రమాదం ఉంది. (మామూలు కర్రల పొయ్యి మీద సత్తు గిన్నె కరిగిపోయినట్లు!) ఆ మాటకొస్తే లోహాలని కొయ్యటానికి ఎసిటిలీను జ్వాలని ఉపయోగిస్తారు. ఈ ఎసిటిలీనుని ఆమ్లజనితో కలిపి మండిస్తే ఆ మంట ఇంకా వేడిగా ఉంటుంది. ఈ మంట వేడికి ఇనుము, ఉక్కు కూడ వెన్నలా కరిగిపోతాయి. ఈ రకం మంటని సృష్టించే పరికరాన్ని "ఆక్సీఎసిటిలీన్ టార్చ్" (oxyacetylene torch) అంటారు. దీనిని "ఆమ్లవిదీను దివిటీ" అని తెలుగులో అనొచ్చు. భారీ ఎత్తు ఉక్కు కట్టడాలు కట్టే చోట పనివారు ఈ రకం దివిటీలని వాడటం చేసే ఉంటారు.

త్రిపుట బంధాలు ఉన్న పదార్ధాలలో అంతర్గతంగా అణచిపెట్టబడి ఉన్న శక్తి ఎంత ఉందో మరొక విధంగా చెబుతాను. త్రిపుట బంధాలు ఉన్న పదార్ధాలు చాలమట్టుకి పేలతాయి. ఎసిటిలీను బణువులో ఉన్న ఒక ఉదజని స్థానంలో వెండి కాని, రాగి కాని ఉంటే ఆ పదార్ధం ఇంకా దుమాగా పేలుతుంది. మెతేను వంటి వంట వాయువులని రగల్చాలంటే చిన్న అగ్గిపుల్ల వెయ్యాలి. కాని ఈ లోహపు ఎసిటైడు (metal acetides) లని పేల్చటానికి అగ్గిపుల్ల కూడ అవసరం లేదు. ఏ చిన్న చిన్న కుదుపు తగిలినా "ఢాం" అని పేలతాయి.

పేలే లక్షణం అస్సలు లేని ఒక లోహపు ఎసిటైడు ఉండటం ఉంది. దాని పేరు కేల్సియం కార్బైడు (calcium carbide). దీన్ని తెలుగు పాఠ్య పుస్తకాలలో "ఖటిక కర్బనిదము" అని రాయగా చూసేను. దీనిని గనులలో తవ్వి తియ్యవచ్చు, లేదా సున్నాన్ని, బొగ్గునీ కలిపి ఆవంలో వేసి కాల్చినా వస్తుంది. ఈ ఖటిక కర్బనిదానికి నీళ్ళు తగిలితే చాలు "బుస బుస" మంటూ ఎసిటిలీను బయటకి వస్తుంది. (ఈ సంగతి కనిపెట్టినది మరెవరో కాదు; మన బెర్జీలియస్ శిష్యుడు ఓలరు!). రసాయన పరిభాషలో ఈ ప్రక్రియని ఇలా రాస్తారు:

CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2

విద్యుత్ దీపాలు, బేటరీలు వాడుకలోకి రాక పూర్వం ఎసిటిలీనుని ఈ విధంగా సృష్టించి, దానిని మండించి, ఆ మంటని కార్లకి శిరోదీపాలు లేదా తలదీపాలు (headlamps) గా వాడేవారు. సున్నాన్ని ఇంగ్లీషులో లైం (lime) అంటారు. సున్నం ద్వారా వచ్చే వాయువుతో వెలిగే దీపాలు కనుక వీటిని "లైం లైట్" (limelight) అనేవారు ఇంగ్లీషులో. నా చిన్నతనంలో "వాడు లైం లైట్ లో షైన్ అయిపోతున్నాడురా" అనే పదబంధం వినేవాడిని. వీటిని తెలుగులో "సున్నపు దీపాలు" అనొచ్చు కానీ ఈ పద ప్రయోగం మరీ "సున్నప్పిడత" లా ఉంటుందో ఏమో!


కృతజ్ఞత: ఈ వ్యాసంలో బొమ్మలు వేసినది ప్రసాదం,
బ్లాగే స్థలం: http://prasadm.wordpress.com/
నేను బ్లాగే మరో స్థలం: http://latebloomer-usa.blogspot.com

Saturday, April 18, 2009

ఇంటింటి రసాయనం, వంటింటి రసాయనం - 6

III ఉదకర్బనాలలో జంట, త్రిపుట బంధాలు

ఇంతవరకు కర్బనపు గొలుసులలో కర్బనపు అణువుల మధ్య ఒకే ఒక బంధం ఉన్నవాటినే పరిశీలించేం. ఇప్పుడు ఈ నిబంధనని సడలించి కర్బనపు అణువుల మధ్య రెండు కాని, మూడు కాని బంధాలు ఉన్న పదార్ధాలని పరిశీలిద్దాం.

మచ్చుకి, ఒక కర్బనం అణువు తన పక్కనున్న మరొక కర్బనం అణువు యొక్క చేతులలో రెండింటిని తన చేతులలో రెండింటితో పట్టుకుందనుకుందాం. అప్పుడు ఒకొక్క కర్బనానికి రెండేసి చేతులు చొప్పున నాలుగు ఖాళీ చేతులు మిగులుతాయి కదా. ఈ నాలుగు చేతులకి నాలుగు ఉదజని అణువులని తగిలిద్దాం. ఇలా వచ్చిన పదార్ధం సాంఖ్యక్రమం C2H4. ఈ రసాయనం పేరు ఎతిలీను. దీని నిర్మాణక్రమం ఈ దిగువ బొమ్మ 1 చ. లో చూపుతున్నాను.







బొమ్మ 1 క. గత అధ్యాయంలో చూపిన ఎతేను నిర్మాణక్రమం.








బొమ్మ 1 చ. ఇక్కడ ప్రస్తావిస్తూన్న ఎతిలీను నిర్మాణక్రమం.

గతంలో పరిచయమైన ఎతేను (ethane) సాంఖ్యక్రమం C2H6, ఇక్కడ ప్రస్తావిస్తూన్న ఎతిలీను సాంఖ్యక్రమం C2H4. వీటి నిర్మాణక్రమాలు కూడ పోల్చి చూడాలంటే గత అధ్యాయంలో ఉన్న ఎతేను బొమ్మతో ఇక్కడ ఉన్న ఎతిలీను బొమ్మని సరిపోల్చి చూడండి. వీటి రెండింటిలో కొట్టొచ్చినట్లు కనబడే విషయం ఏమిటంటే ఎతేను లో అన్నీ ఏక బంధాలే, కాని ఇక్కడ ఎతిలీను లో ఒక జంట బంధం (double bond) ఉంది.

ఇదే విషయాన్ని మరొక కోణం గుండా చూద్దాం. ఎతేను లో ఉన్న రెండు కర్బనం అణువులు తమకి ఉన్న ఖాళీ చేతులతో ఆరు ఉదజని అణువులని పట్టుకున్నాయి. అంటే, ఎతేను చేతులన్నీ ఉదజనితో నిండుగా ఉన్నాయి. ఎతిలీను విషయంలో ఇలా జరగలేదు. ఇక్కడా రెండు కర్బనపు అణువులు ఉన్నాయి. కాని ఇవి నాలుగు ఉదజని అణువులని పట్టుకోగా మిగిలిన ఖాళీ చేతులతో పట్టుకోటానికి మరేమీ లేక పక్క నున్న కర్బనపు అణువునే పట్టుకున్నాయి. (చేతులేవీ ఖాళీగా ఉండకూడదనే నిబంధనకి తల ఒగ్గుతూ.) ఈ పరిస్థితిని మనం ఒక విధంగా ఉపయోగించుకోవచ్చు. ఎతిలీను లో ఉన్న కర్బనం అణువులు మధ్య ఉన్న జట్టాపట్టాలని విడగొట్టగా వచ్చిన ఖాళీ చేతులలో ఒక జతని ఒకరినొకరు పట్టుకోటానికి వాడి, మిగిలిన రెండు ఖాళీ చేతులకీ చెరొక ఉదజని అణువుని తగిలించవచ్చు.

ఇదే విషయాన్ని మరొక విధంగా చెప్పవచ్చు. ఎతేను సంతుష్టిగా భోజనం చేసిన వ్యక్తి వంటిది. దానికి ఇహ “ఉదజని అణువులని తినటానికి” చేతులు ఖాళీగా లేవు. అందుకని ఎతేను ని "సంతుష్ట ఉదకర్బనం" (saturated hydrocarbon) అంటారు. ఈ ఉపమానం ప్రకారం ఎతిలీను కి మరో రెండు ఉదజని అణువులని మొయ్యగలిగే (లేదా "తినగలిగే") స్థోమత ఉంది. అందువల్ల జంట బంధాలు, త్రిపుట బంధాలు (బహు బంధాలు) ఉన్న ఉదకర్బనాలని అసంతృప్త ఉదకర్బనాలు (unsaturated hydrocarbons) అంటారు. అసంతృప్త ఉదకర్బనాల గుండా ఉదజని వాయువుని పంపి వాటిని సంతృప్తి పరచటాన్ని ఉదజనీకరణ (hydrogenation) అంటారు.

పైన ఉదహరించిన ఉదజనీకరణ అనే ప్రక్రియ మరీ మనకి తెలియనిది కాదు. నువ్వుల నూనె, వేరుశెనగ నూనె, పత్తి నూనె, సూర్యకాంతపు నూనె (sunflower oil) మొదలైన నూనెల గుండా ఉదజని వాయువుని పంపితే ఆ నూనె కాస్తా వనస్పతి అవుతుంది. ఈ ప్రక్రియ వల్ల నూనెలలో ఉన్న అసంతృప్త గోరోజనామ్లాలు (fatty acids) సంతృప్త గోరోజనామ్లాలుగా మారతాయి. ఇలా మారినప్పుడు గది ఉష్ణోగ్రత దగ్గర ద్రవ రూపంలో ఉన్న నూనెలు వెన్నలా ఘన రూపంలోకి మారతాయి. ఇలా ఘన రూపంలో ఉన్న కొవ్వు పదార్ధాలని నిల్వ చెయ్యటం తేలిక, రవాణా చెయ్యటం తేలిక. అంతే కాదు. కొన్ని రకాల వంటలకి ఘన రూపంలో ఉన్న కొవ్వులని వాడితేనే అవి గుల్లబారి, విచ్చుకుని, తినటానికి బాగుంటాయి. మరొక వ్యాపార రహశ్యం ఏమిటంటే ముడి పదార్ధాలుగా ఏ చవకబారు నూనెని వాడినా వనస్పతీకరణ అయిన తరువాత తేడాని పోల్తి పట్టలేము. అందుకనే వనస్పతులని తయారు చెయ్యటానికి చవక రకం నూనెలని వాడటం సర్వసాధారణంగా జరుగుతుంది. భారత దేశంలో మనకి చిరపరిచితమయిన వనస్పతి వ్యాపారనామం డాల్డా. అమెరికాలో ఈ వనస్పతులని మార్జరీన్ (margarine) అనిన్నీ షార్టెనింగ్ (shortening) అనిన్నీ అంటారు.

వనస్పతీకరణ వల్ల ఆరోగ్యానికి (ప్రత్యేకించి గుండె ఆరోగ్యానికి) ఏమైనా నష్టం ఉందేమోనని ఈ మధ్య కొందరు అనుమాన పడుతున్నారు. వనస్పతీకరణ ద్వారా కొవ్వు పదార్ధాల సహజ లక్షణాలని కృత్రిమంగా మార్చటం వల్ల ట్రాన్స్ ఫేట్స్ (trans fats) అనే కొవ్వులు తయారవుతున్నాయనిన్నీ ఈ ట్రాన్స్ ఫేట్స్ గుండె ఆరోగ్యానికి మంచిది కాదనిన్నీ కొందరు వైద్యులు ఆరాట పడుతున్నారు. ఈ ఆరోగ్య సంబంధమైన విషయాలన్నీ కూలంకషంగా చర్చించటానికి ఇది అనువైన సమయమూ కాదు, స్థలమూ కాదు.

దండించబడ్డ ఉదకర్బనాలు, పోలీతేను సంచులు

ఇంతకీ చెప్పొచ్చేదేమిటంటే బహుబంధాలున్న ఉదకర్బనాలు ఉమ్మడి కుటుంబాలలాంటివి. ఉమ్మడి కుటుంబాలలో ఉన్న సంసారాలకి ఎలా మశ్శాంతి ఉండదో అలాగే బహుబంధాలు ఉన్న బణువులకి "మనశ్శాంతి" ఉండదు. ఉమ్మడి కుటుంబాలలో ఉన్న సభ్యుల మధ్య కలతలు పెట్టి విడగొట్టటం ఎంత తేలికో అలాగే బహుబంధాలు ఉన్న బణువుల మధ్య బంధాలని విడగొట్టటం తేలిక.

మరొక కోణం గుండా చెప్పాలంటే బహుబంధాలు ఉన్న బణువులకి నిశ్చలత (stability) తక్కువ. అంటే చురుకుదనం ఎక్కువ. రెండు బంధాలు కన్న మూడు బంధాలు ఉన్న బణువులకి ఈ చురుకుదనం ఇంకా ఎక్కువ. ఈ చురుకుదనాన్ని మన ఉపయోగాలకి ఎలా వినియోగించుకోవచ్చో చెబుతాను.

ఉదాహరణకి ఎతిలీనుని గట్టిగా మూత ఉన్న గిన్నెలో వేసి వేడి చేస్తే ఆ వేడికి ఈ బణువుల చైతన్యం పెరుగుతుంది. మూత ఉన్నది కనుక బయటకి పోలేవు. చైతన్యం ఉంది కనుక వాటిలో అవే ఢీకొట్టుకుంటూ ఉంటాయి. అప్పుడు కొన్ని జంత బంధాలు తెగిపోయి పక్కనున్న బణువులతో కలిసి ఇంకా పెద్ద బణువులుగా తయారవుతాయి. 9గతంలో ఒక సారి ఉదకర్బనాలని గొలుసులతో పోల్చేము కదా.) కనుక చిన్న చిన్న గొలుసులుగా ఉన్న ఎతిలీను బణువులు బాగా పొడుగాటి బణువులుగా మారతాయన్నమాట. ఈ పొడుగాటి గొలుసులలో ఒకొక్క లంకె (link) ఒకొక్క ఎతిలీను బణువు అన్నమాట. గొలుసులో "ఎన్నో" ఎతిలీను బణువులు ఉన్నాయన్నమాట. ఈ "ఎన్నో" లేదా "చాలా" అన్న విశేషణం గ్రీకు భాషలో "పోలీ" కి సరితూగుతుంది. ఇదే ఇంగ్లీషులో poly అన్న మాటకి మూలం. "పోలీటెక్నిక్" లో "పోలీ" అర్ధం కూడా ఇదే. ఎన్నో "టెక్నిక్కులు" నేర్పే పాఠశాలని "పోలీటెక్నిక్ కాలేజీ" అంటాం. అదే విధంగా ఎన్నో ఎతిలీను లంకెలు ఉన్న గొలుసుని ఏమంటాం? "పోలీ ఎతిలీను". అందాకా దీనిని మనం "బహు ఎతిలీను" అందాం - సరదాకి.

సగం తెలుగు, సగం ఇంగ్లీషుతో దుష్టసంధి చేస్తూ "బహు ఎతిలీను" ఏమిటని మీరు కోపగించుకోకండి. కర్బన రసాయనశాస్త్రం ఇంకా శైసవావస్థలో ఉన్నప్పుడు, ఇప్పటిలా అప్పుడు వార్తా సౌకర్యాలు గట్రా లేవు గనుక, రసాయనాలకి ఎవరికి తోచిన పేర్లు వాళ్ళు పెట్టెస్తూ ఉండేవారు - ఇప్పుడు నేను బహు ఎతిలీను అని పెట్టినట్లు. ఈ వేలం వెర్రిలో రసాయనశాస్త్రం రసాభాసు అయినంత పని అయింది. అప్పుడు, అంటే సా. శ. 1892 లో, పెద్దలంతా జినీవా, స్విట్జర్లండులో సమావేశమయి ఒక ఒప్పందానికి వచ్చేరు. సంతృప్త ఉదకర్బనాల పేర్లు అన్నీ "-ఏను" (-ane) శబ్దంతో అంతం అవాలనీ, జంట బంధాలున్న ఉదకర్బనాలన్నీ "-ఈను" (-ene) శబ్దంతో అంతం అవాలనీ, త్రిపుట బంధాలున్న ఉదకర్బనాలన్నీ "-ఐను" (-yne) శబ్దంతో అంతం అవాలనీ ఈ ఒప్పందం యొక్క సారాంశం. "ఒప్పందాలన్నీ ఉల్లంఘించటానికే" అనే నానుడి ఇక్కడా నిజం అయింది. కొత్తగా కనిబెట్టబడ్డ పదార్ధాలకి ఈ ఒప్పందం ప్రకారం పేర్లు పెట్టటం మొదలు పెట్టేరు, అవి అతుక్కున్నాయి కూడా. కాని అప్పటికే స్థిరపడిపోయిన పాత పేర్లని అలవాటుపడ్డ ప్రాణాలు మార్చలేకపోయాయి.

ఏది ఏమైతేనేమి, మెతేను, ఎతేను, బ్యుటేను అన్న పాత పేర్లు ఈ ఒప్పందానికి అనుకూలంగానే ఉన్నాయి కనుక ఇబ్బంది లేకపోయింది. కాని జంటబంధం ఉన్న "ఎతిలీను" అన్న పేరు ఈ జినీవా ఒప్పందానికి విరుద్ధంగా ఉంది. అందుకని ఈ పేరుని "ఎతీను" అని మార్చమని పెద్దలంతా సెలవిచ్చేరు. విన్నవాళ్ళు విన్నారు. మొండికేసిన ఘటాలు మొండికేసేయి. ఇంత రాద్ధాంతం చేసిన తరువాత పాఠకలోకాన్ని పూర్తిగా పోగొట్టుకుంటే వ్రతమూ చెడుతుంది, ఫలమూ దక్కదు. అందుకని పాత పేర్లనీ, కొత్త పేర్లనీ ఇక్కడ ఒక సారి పరామర్శ చేద్దాం.

పాత పేరు: ఎతేను (ethane)
కొత్త పేరు: ఎతేను (ethane)
సాంఖ్య క్రమం: C2H6
నిర్మాణ క్రమం: H3C-CH3

పాత పేరు: ఎతిలీను (ethylene)
కొత్త పేరు: ఎతీను (ethene)
సాంఖ్య క్రమం: C2H4
నిర్మాణ క్రమం: H2C=CH2

పాత పేరు: ఎసిటిలీను (acetylene)
కొత్త పేరు: ఎతైను (ethyne)
సాంఖ్య క్రమం: C2H2
నిర్మాణ క్రమం:

దుష్టసంధి చెయ్యవచ్చా కూడదా అని మీమాంస పడుతూ పెడదారి పట్టేం. ఇదంతా ఎందుకు ఏకరువు పెడుతున్నానంటే ఇంగ్లీషులో పేర్లు పెట్టటం కూడ ఏమీ తేలిక పని కాదు. ఇలా ప్రయాస పడితే పేర్లు పెట్టటం సంగతి అటుంచి పాఠ్యాంశం కొంచెం బాగా అర్ధం అవుతుంది కదా. కనుక అప్పుడప్పుడు ప్రయోగం పేరిట కొత్త కొత్త పేర్లు పెడుతూ ఉంటాను. పక్కన ఇంగ్లీషు పేరు ఎలాగూ ఉంటూ ఉంటుంది కనుక తెలుగు వారికి అర్ధం అవటంలో ఇబ్బంది ఉండదు.

ఇప్పుడు ఎతిలీను కి తెలుగు పేరు పెడదాం - కేవలం సరదాకి మాత్రమే సుమా! పాడ్యమి, విదియ అన్న తిధులని గుర్తు చేసుకుంటూ మెతేనుకి పాడేను అనీ, ఎతేనుని విదేను అనీ గతంలో ఒకసారి ప్రయోగించి చూశాం. ఈ లెక్కన జంట బంధాలు ఉన్న ఎతిలీను (లేదా, కొత్త పేరు, ఎతీను) విదిలీను (లేదా, విదీను) అవుతుంది. ఇప్పుడు "పోలీఎతిలీను" అన్నది "బహువిదిలీను" అవుతుంది. పోలీఎతిలీను కి బదులు కొత్త పేరు పోలీఎతీను వాడితే దానితో సరితూగే తెలుగు పేరు బహువిదీను. పోలీఎతిలీను అన్నా పోలీతేను అన్నా ఒకటే. ఈ రెండింటిని మనం "బహువిదీను" అని కొత్త పేరుతోటే పిలుద్దాం.

ఈ బహువిదీను (లేదా పోలీతేను) బణువు మైనం (wax) బణువుని పోలి ఉంటుంది. కాని మైనం బణువు కంటె బహువిదీను బణువుల పొడుగు చాల ఎక్కువ. మైనం లాగే ఇది కూడా దేనితోటీ రసాయన సంయోగం చెందదు. ఈ పదార్ధం మసక తెలుపు (cloudy white) రంగులో ఉండి, తాకితే జారుగా ఉంటుంది. కాని మైనం కి ఉన్న పెళుసుదనం ఉండదు. ఒంచితే ఒంగుతుంది. సాగదీస్తే సాగుతుంది. పల్చటి పొరలులా చేయనిస్తుంది. మైనం చేతి వేడికి కరుగుతుంది కాని ఇది అలా కరిగిపోదు. ఈ బహువిదీను వేడినీళ్ళల్లో వేస్తే మెత్తబడుతుంది. వేడినీళ్ళల్లో వేసి, మెత్తబరచిన తరువాత మనకి కావలసిన రీతిలో ఒంచ వచ్చు. ఇలా కుమ్మరిమట్టిలా ఎలా పెడితే అలా ఒంగే లక్షణం ఉన్న పదార్ధాలన్నిటిని గుత్తగుచ్చి ప్లేస్టిక్ (plastic) పదార్ధాలు అంటారు. కనుక పోలీతేను (లేదా బహువిదీను) ప్లేస్టిక్ జాతికి చెందిన పదార్ధం అన్నమ్నాట. కుమ్మరిమట్టి కూడా ఒక విధంగా ప్లేస్టిక్ జాతి పదార్ధమే. “ప్లేస్టిక్” అనే మాట నామవాచకం రూపంలో తెలుగువారింట ముద్దల కోడలై కూర్చుంది. నామవాచకం రూపంలో ఈ మాట తెలుగులో ఇమిడిపోయినా విశేషణం రూపంలో ఇమడలేదు. కనుక మనకి ఈ మాటతో సరితూగే దేశవాళీ మాట ఒకటి కావాలి. ఆలోచించండి!

ఎతీనుతో మొదలుపెట్టి పోలీతేను చేసినట్టే, అనేక రకాల బణువులని దండలుగా గుచ్చి “బహుబణువులు” చెయ్యవచ్చు. మచ్చుకి, స్టైరీను (styrene) బణువులు ఉన్నాయి. వీటిని దండలుగా గుచ్చితే వచ్చే పదార్ధం పేరు – చెప్పుకోండి, చూద్దాం? ఆహః. పోలీస్టైరీను. అలాగని మన కంటికి కనిపించిన పదార్ధాలన్నిటిని ఇలా దండలులా గుచ్చలేము. కాని దండలుగా గుచ్చగలిగే సందర్భాలలో ఈ పద్దతిని పొలిమరైజేషన్ అంటారు. పోలిమర్ అంటే బహుభాగి. కనుక polymerization అంటే “బహుభాగించటం”, బహుభాగిగా చెయ్యటం, లేదా దండలా గుచ్చటం, లేదా దండించటం. ఈ మాటలన్నిటిలోకీ “దండించటం” అన్న మాట నాకు నచ్చింది. కనుక “దండించుట” అన్నది “పొలిమైరైజేషన్” కి పర్యాయపదంగా వాడుదాం. ఇప్పుడు పోలీతేను దండించబడ్డ ఎతేను.

ఇలా దండించబడ్డ పోలీతేనుతో చేసిన సంచులు ఇప్పుడు విరివిగా వాడుకలో ఉన్నాయి. ఈ సంచులలో ఏదైనా పోసి మూతిని వేడి చేసి అతికెయ్యవచ్చు. సంచీని విప్పాలంటే కత్తెర తోనో గోళ్ళతోనో చింపెయ్యవచ్చు. ఇలాంటి సంచులే కాకుండా ఈ బహువిదీనుతో రకరకాల రంగుల సంచులు, బుట్టలు, సజ్జలు, డబ్బాలు, మొదలైన గృహోపకరణాలు ఎన్నో చెయ్యవచ్చు. అలాగే పోలీస్టైరీనుకి కూడ రకరకాల ఉపయోగాలు ఉన్నాయి. గురివింజగింజ చూట్టానికి ఎంత ఎర్రగా, బుర్రగా ఉన్నా దాని వెనక ఒక నలుపు మచ్చ ఉన్నట్లే ఈ దండించబడ్డ ఉదకర్బనాలతో తయారయే గృహోపకరణాల వాడుకలో ఒక వెలితి ఉంది. పోలీతేను సంచులనే తీసుకుందాం. వీటిని ఒకసారి వాడిన తరువాత చెత్తలో పారేస్తాం. కాని ఈ సంచుల తయారీలో వాడిన రసాయనం దేనితోనూ సంయోగం చెందదు (అందుకనే మనం ఇళ్ళల్లో వాడటానికి భయపడం కూడ). కొన్నాళ్ళకి ఈ చెత్త పేరుకుపోతుంది; గోనె సంచుల మాదిరి చివికి, శిధిలమై, మట్టిలో కలిసిపోదు. దీని పర్యవసానం పర్యావరణ కాలుష్యం. సంధాన రసాయనాలని విశృంఖలంగా వాడటం అంత శ్రేయోదాయకం కాదేమో! ఇది ఆలోచించవలసిన విషయం.

కృతజ్ఞత: ఈ వ్యాసంలో బొమ్మలు వేసినది ప్రసాదం,
బ్లాగే స్థలం: http://prasadm.wordpress.com/
నేను బ్లాగే మరో స్థలం: http://latebloomer-usa.blogspot.com

Sunday, March 29, 2009

ఇంటింటి రసాయనం, వంటింటి రసాయనం - 5

II ఉదకర్బన రసాయనం – తైల సాగర మధనం

6 ఏప్రిల్ 2009

5. పెట్రోలు, కిరసనాయిలు


ఇంతవరకు ముచ్చటించిన మొదటి నాలుగు ఉదకర్బనాలూ – అంటే మెతేను, ఎతేను, ప్రొపేను, బ్యుటేను – సాధారణ వాతావరణ పరిస్థితులలో వాయువులే. ఈ “సాధారణ వాతావరణ పరిస్థితులు” అంటే మనం ఉండే గది వెచ్చదనంలో (room temperature) అని అర్ధం. కాని సప్తేను (septane), అష్టేను (octane), నవేను (nonane) – ఈ మూడు గది ఉష్ణోగ్రత దగ్గర ద్రవ పదార్ధాలుగా ఉంటాయి. ఈ విషయం గుర్తు పెట్టుకోటానికి ఒక చిటకా ఉంది. ఏదైనా ఉదకర్బనపు గొలుసులో కర్బనపు అణువులు తక్కువగా ఉంటే ఆ ఉదకర్బనపు బణువులు చిన్నవిగా ఉండి, చులాగ్గా తిరగగలవు – అంటే అవి వాయువు రూపంలో ఉంటాయన్న మాట. ఏదైనా ఉదకర్బనపు గొలుసులో కర్బనపు అణువులు మరికొంచెం ఎక్కువగా ఉంటే ఆ ఉదకర్బనపు బణువుల “సైజు” పెరుగుతుంది. సైజుతో పాటు బరువు కూడా పెరుగుతుంది. అప్పుడు అంత చులాగ్గా తిరగగలేవు – అంటే అప్పుడు అవి ద్రవం రూపంలో ఉంటాయన్న మాట. గొలుసులో కర్బనపు అణువులు బాగా ఎక్కువగా ఉంటే ఆ ఉదకర్బనపు బణువుల “సైజు” - బుడుగు కథలో పక్కింటి పిన్నిగారిలా - బాగా భారీగా తయారవుతాయి. అప్పుడు ఉన్న చోటు నుండి కదలలేవు. అంటే ద్రవాలకి ఉన్నపాటి చైతన్యం కూడ ఉండదు. ఆ పరిస్థితులలో అవి ఘన పదార్ధాల రూపంలో మనకి తారస పడతాయి.

ఈ సందర్భంలో కొన్ని ఉదకర్బనాలు ఎప్పుడు ఘన, ద్రవ, వాయు రూపాలలో ఉంటాయో ఈ దిగువ పట్టికలో చూపిస్తాను. ఉత్సాహం ఉన్నవాళ్ళు ఈ పట్టికని కొద్దిగా అధ్యయనం చెయ్యండి; తరువాయి కథ ఈ పట్టిక మీద ఆధారపడదు కనుక ఈ పట్టికని నిర్లక్ష్యం చేసినా మరేమీ ప్రమాదం లేదు.


Table 1: The Saturated Hydrocarbons, or Alkanes





గమనిక: తెర మీద కనిపించే బాణం గుర్తుని ఈ పట్టిక మీద ఉంచి నొక్కితే పట్టిక పెద్దదయి చదవటానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది.



ఇంతవరకు పరిశీలించిన ఉదకర్బనాలలో సప్తేను (septane), అష్టేను (octane), నవేను (nonane) లకి ఈ పారిశ్రామిక యుగంలో చాల ప్రత్యేకమైన స్థానం ఉంది. సప్తేను, అష్టేను, నవేనుల మిశ్రమమే మన కారులలో వాడే పెట్రోలు (అమెరికాలో అయితే గేసలీను అని కాని, లేక ముద్దుగా గేసు అని కాని అంటారు.) ఈ మూడు ఉదకర్బనాలూ పేరుకి ద్రవ పదార్ధాలే కాని, సీసా మూత తీసి గాలి తగలనిస్తే వీటిల్లో కొన్ని హరించి పోతాయి. నిజానికి పంచేను 36.1 C డిగ్రీల దగ్గర, షష్టేను 68.9 C డిగ్రీల దగ్గరా మరుగుతాయి – అంటే ద్రవ రూపం నుండి వాయు రూపం లోకి మారతాయి. (ఇక్కడ C అంటే సెల్సియస్ డిగ్రీలు అని అర్ధం.) అనుభవంతో బేరీజు వేసి చూసుకోటానికి కొన్ని ఉదాహరణలు: నీళ్ళు 100 డిగ్రీలు సెల్సియస్ దగ్గర మరిగి ఆవిరి అవుతాయి. ఇదే కొలమానంలో మన శరీరం ఉష్ణోగ్రత ఉరమరగా 37 డిగ్రీలు. నాలుగు చుక్కల పంచేను మన చేతి మీద వేసుకుంటే అవి మన శరీరపు వేడిని పీల్చుకుని, మరిగి వాయువులు అయిపోతాయి. అప్పుడు వేడిని కోల్పోయిన మన చెయ్యి చల్లబడ్డట్టు అనిపిస్తుంది. కాని అష్టేను, నవేను దశేను అంత సులభంగా వాయు రూపంలోకి పోలేవు – వాటి మరిగే స్థానం (boiling point) మన శరీరం వేడి కంటె ఎక్కువ.

మనం కార్లలో వాడే పేట్రోలులో, పంచేను నుండి, ద్వాదశేను వరకు ఉన్న ఉదకర్బనాలని ఒక నిర్ధిష్టమైన పాళ్ళల్లో కలుపుతారు. అప్పుడప్పుడు ఒక మోతాదు బ్యూటేను కూడా పడుతూ ఉంటుంది. ఈ పాళ్ళని బట్టి మేలు రకం పెట్రోలుగానో, నాసి రకం పెట్రోలుగానో, డీసెలు ఆయిలు గానో, విమానాల కిరసనాయిలు గానో, బుడ్డి దీపాల కిరసనాయిలు గానో అమ్ముతారు.

ఉదాహరణకి మనం కార్లలో వాడే పెట్రోలు లో అంతా సప్తేను తప్ప మరేదీ లేదని అనుకుందాం. ఈ సప్తేను కారు సిలిండరులోకి వెళ్ళి, అతి త్వరగా వాయువుగా మారిపోయి, విస్పులింగపు చురక తగలగానే భగ్గున మండి, ఎండిన తాటేకులా చరచర కాలిపోతుంది కాని నిలచి కాలదు. ఇదే సందర్భంలో అష్టేనుకి నిలచి కాలే గుణం ఉంది. ఆ మాటకొస్తే అష్టేనుకి చాలా సమభాగులు (isomers) ఉన్నాయి. వీటిల్లో ఐసో అష్టేను (iso-octane) మిగతా సమభాగుల కంటె బాగా నిలచి కాలుతుంది. మన కార్లలో వాడే ఇంధనానికి చురక తగలగానే అంటుకునే లక్షణమూ ఉండాలి, మంట అంటుకున్న తరువాత నిలచి కాలే లక్షణమూ ఉండాలి. మనకి అవ్వా కావాలి, బువ్వా కావాలి. ఈ రెండు గొంతేలమ్మ కోరికలూ తీరాలంటే ఐసోఅష్టేనునీ, నార్మల్ హెప్టేనునీ ఒక నిర్దిష్టమైన పాళ్ళల్లో కలపాలి. ఈ రెండింటి నిష్పత్తిని అష్టేను సంఖ్య (octane number) అంటారు. ఒక ఇంధనం యొక్క అష్టేను సంఖ్య 100 కి ఎంత దగ్గరగా ఉంటే అంత మంచిది, అంత ఖరీదైనదీ అవుతుంది. సాధారణంగా అమెరికాలో వాడుకలో ఉన్న కారులకి 87 అష్టేను సంఖ్య ఉన్న పెట్రోలు వాడితే సరిపోతుంది. (దీనినే regular గేసలీన్ అంటారు.) కొంచెం ఖరీదైన కార్లలో 89 అష్టేను సంఖ్య ఉన్న ఇంధనాన్ని వాడతారు. ఇంకా విలాసమైనవి, విలువైనవి అయిన కార్లలో 91 అష్టేను సంఖ్య సరిపోతుంది. పరుగు పందేలలో వాడే కార్లకి ఇంకా మెరుగైన పెట్రోలు వాడతారు.

అష్టేను సంఖ్య తక్కువ అయితే ఆ పెట్రోలు నిలచి కాలదు. అంటే సిలిండరు లోకి వెళ్ళిన తరువాత చురక తగలగానే భగ్గున మండి. ఠప్ మని పిస్తొలు పేల్చినట్లు చప్పుడు చేసి, కొద్దిగా శక్తిని విడుదల చేస్తుంది. ఇలా కారు ఇంజనులో ఇంధనం ఠప్ ఠప్ మంటూ కాలుతూన్న కారులో కూర్చుంటే రామచంద్రపురం గుర్రబ్బండిలోలా ప్రయాణం కుదుపుగా ఉంటుంది. ఈ రకం కుదుపునే ఇంగ్లీషులో “నాక్” (knock) అంటారు. ఇలా కుదుపునిచ్చే పెట్రోలుని “నాక్ చేస్తున్నాది” అంటారు. (నాకుతున్నాది అని అనకండి, బాగుండదు!)

ఉదకర్బనాలలో కర్బనపు గొలుసుల పొడుగు ఇంకా పెరిగితే మనకి దశేను (decane), ద్వాదశేను (dodecane), త్రయోదశేను వంటి పదార్ధాలు వస్తాయి. వీటి మిశ్రమమే కిరసనాయిలు. కిరసనాయిలు లో ఉన్న బణువులు పెట్రోలులో ఉన్న బణువుల కంటె పెద్దవి, బరువైనవి. అందుకనే కిరసనాయిలు పెట్రోలులా త్వరగా ఆవిరి అయిపోదు, పెట్రోలులా జోరుగా రాజుకుని మండనూ మండదు. అష్టేను కంటె కూడ నెమ్మదిగా, నిదానంగా కాలుతుంది.

6. ఉదకర్బనాల జన్మవృత్తాంతం

పెట్రోలు, కిరసనాయిలు, మొదలయిన ఉదకర్బనాల కథ ముగించే లోగా ఇవి మనకి ప్రకృతిలో ఎలా దొరుకుతాయో, వీటి కథా కమామీషు కొద్దిగా విచారిద్దాం. మెతేను (లేదా, ఏకేను) మనకి ఎక్కడనుండి వచ్చిందని అనుకున్నాం? కుళ్ళబెట్టిన ఆకులు, అలములూ, పేడా, పెంటా, వగైరాలు దీనికి జన్మ కారకులు. ఇదే విధంగా మిగిలిన ఉదకర్బనాలు కూడ ఈ పేడ, పెంటలకి మూల కారణమయిన మృగవృక్షాదుల జీవన ప్రక్రియల మీద ఆధారపడి ఉన్నాయి. శతాబ్దాల క్రితం వెల్లివిరిసిన అరణ్యాలు, తదితర జీవకోటి ప్రకృతి శక్తుల ప్రభావానికి లోనయి, భూగర్భంలోని రాతిపొరల మధ్య చిక్కుకొని, పైనున్న శిలావరణం (lithospehere) యొక్క పీడన ప్రక్రియలకి లోబడి, అనేక మార్పులకి లోనయి, చివరికి రాతిచమురు (petroleum) గా మారిందనే సిద్ధాంతం ఒకటి బాగా చలామణీ అవుతోంది. లేటిన్ భాషలో “పెట్రో” అంటే రాయి, “ఓల్” అంటే చమురు. ఈ “ఓల్” నుండే ఇంగ్లీషులోని "ఆయిల్" అన్న మాట పుట్టింది. కనుక “పెట్రోలియం” అన్న మాటకి “రాతిచమురు” అన్నది సరి అయిన తెలుగు సేత. “పెట్రోలియం” అనే ముడి చమురుని శుద్ధి చేయగా "పెట్రోలు" వస్తుంది. ఈ పెట్రోలు నే అమెరికాలో “గేసలీన్” అంటారు.

భూగర్భంలో దొరికే ఈ రాతిచమురులో అనేకమైన ఉదకర్బనాలు ఉన్నాయి. నేల లోకి గొట్టాలు దింపి ఈ రాతి చమురుని బయటకి తోడినప్పుడు ఇది నల్లగా, చిక్కగా, జిడ్డుగా, మడ్డిలా ఉంటుంది. ఈ నల్లబంగారాన్ని అమాంతం అలా వాడేసుకోలేము. ఉదకర్బనాలు గొలుసులులా ఉంటాయని ఊహించుకున్నాం కదా. భూగర్భంలో మిలియన్ల సంవత్సరాలు చిక్కుపడి ఉండటం వల్ల ఈ గొలుసులు – రకరకాలవి – బాగా చిక్కులు పడిపోయి గజిబిజిగా ఉంటాయి. అంటే మెతేను గొలుసులు, ఎతేను, …, డోడెకేను.. ఈ గొలుసులన్నీ లుమ్మలు చుట్టుకుపోయి ఉంటాయి. వీటి చిక్కులని విడదియ్యాలి. ఎలా?

చిన్న చిన్న, పొట్టి గొలుసులు వేడికి త్వరగా వాయువులుగా మారిపోతాయని తెలుసుకున్నాం కదా. కనుక ఈ మడ్డిని వేడి చేస్తే ముందస్తుగా మెతేను, ఎతేను, ప్రొపేను, బ్యుటేను లాంటివి వాయువులుగా మారి జిగురు ముద్దలోంచి బయటకి వచ్చెస్తాయి. వీటిని గొట్టాలలో పట్టి, సిలిండర్లలోకి ఎక్కించి మనం వంటలకి “వంటచెరకు”గా వాడుకోవచ్చు. ఇలా వాడుకోగా మిగిలిపోయిన వాయువులని గాలిలోకి ఒదిలెయ్యకుండా ముట్టించి మండించెస్తారు. విశాఖపట్నంలో కాల్టెక్స్ (ఇప్పుడు కంపెనీ పేరు మారిందనుకొండి) నూనెశుద్ధి కర్మాగారంలో ఇటువంటి మంట ఒకటి (flares) ఇప్పటికీ కనిపిస్తూ ఉంటుంది.

పెట్రోలియం మడ్డిని ఇంకా వేడి చేస్తే సప్తేను, అష్టేను, వగైరా వాయురూపంలోకి వస్తాయి. వీటిని చల్లార్చగా వచ్చినదే పెట్రోలులో వాడతారు. ఇంకా వేడి చేస్తే దశేను, ఏకాదశేను, వగైరా వస్తాయి. వీటిని చల్లార్చితే మనకి కిరసనాయిలు (kerosine) వస్తుంది. మరికొంచెం వేడి చేస్తే “డీసెల్ ఆయిల్” (diesel oil) వస్తుంది. ఆ తరువాత ఇంధనపు చమురు (fuel oil) వస్తుంది. మన దేశంలో ఈ రకపు ఇంధనపు చమురుకి ఉపయోగం లేకపోవచ్చు కాని, చలిదేశాలలో ఈ చమురుని కొనుక్కుని, ఇంట్లో కొలిమిలో మండించి, ఆ మంటతో పుట్టే వేడితో ఇళ్ళని వేడి చేసుకుంటారు. ఈ ఇంధనపు చమురులోని ఉదకర్బనాల బణువులు చాల పొడుగైనవి కాబట్టి, ఇది పెట్రోలులా గభీమని అంటుకోదు. కనుక ఇళ్ళలోని కొలిమిలో మండించినా పేలిపోయే ప్రమాదం లేదు.

రాతి చమురుని ఈ విధంగా మరిగించి, దానిలోని భాగాలని విడదీయటాన్ని ఇంగ్లీషులో “ఫ్రేక్షనల్ డిస్టిలేషన్” (fractional distillation) అంటారు. “డిస్టిలేషన్” అంటే దిగమరిగించటం. మామూలుగా గిన్నెలో పోసి మరిగించకుండా ఒక పొడుగాటి, గొట్టం రూపంలో ఉన్న, అరల పెట్టిని ఒక దానిని తయారు చేసి, ఈ అరలపెట్టి అడుగున పెట్రోలియం మడ్డిని పోస్తారు. పోసి మరిగిస్తారు. అన్నీటికన్న మీదనున్న అరలలోకి తేలిక వాయువులు చేరతాయి. దాని కింద ఉన్న అరలలోకి మరికొంచెం బరువైన వాయువులు, అలాగన్న మాట. నూనెశుద్ధి కర్మాగారాల్లో మనకి కనిపించే పొడుగాటి బురుజులు చేసే పని ఇదే.

తెలుగులో “అర” అన్న మాటకి రెండు అర్ధాలు ఉన్నాయి. ఒకటి: అలమారులో కాని బీరువాలో కాని ఉండే అర. ఈ రకం అరలు ఉన్న పెట్టిని “అరల పెట్టి” అంటారు. ఈ రకం “అర” ని ముందుకీ వెనక్కీ జరపే సదుపాయం ఉంటే అప్పుడు దానిని “సొరుగు” అంటారు. మనకి ఇక్కడ కావలసినది “అరలు” ఉన్న పొడుగాటి బీరువా లాంటి ఉపకరణం. ఈ అరల పెట్టి అడుగున పోసి దిగమరిగించే పద్ధతిని మనం సరదాగా “అరమరిగించటం” అని అందాం. ఇప్పుడు fractional distillation అంటే “అరమరిగించటం”. ఎలా ఉంది ఈ ప్రయత్నం?

రెండవ ప్రపంచయుద్ధపు రోజుల్లో పెట్రోలు గిరాకీ బాగా పెరిగింది. రాతి చమురుని అరమరగించినప్పుడు మనకి ప్రాప్తం ఉన్నంత పెట్రోలు వస్తుంది కాని, మనకి "పెట్రోలు దాహం" ఎక్కువయినప్పుడల్లా ఎక్కువ రాదు. అలాగని కర్మ సిద్ధాంతాన్ని పట్టుకు కూర్చుంటే పనులెలా అవుతాయి? ఈ సందర్భంలో ఎవ్వరో అన్నారు. పెట్రోలులో ఉన్న బణువులకీ కిరసనాయిలు లో ఉన్న బణువులకీ తేడా ఏమిటి? పెట్రోలులో ఉన్న బణువులు చిన్నవి, తేలిక అయినవీ అయితే కిరసనాయులులో ఉన్నవి మరి కొంచెం పెద్దవి, బరువైనవి. కిరసనాయిలులో ఉన్న బణువులని “చితగ్గొట్టి” చిన్న చిన్న బణువులుగా చెయ్యొచ్చు కదా! అష్టవంకరలతో చుట్టుకుపోయి ఉన్న జంతికని “చిదిపి” కారప్పూస చేసినట్లన్నమాట. ఈ చిదపటాన్ని ఇంగ్లీషులో “క్రేకింగ్” (cracking) అంటారు. జంతికని చిదిపి కారప్పూస చేసేరంటే నాటుగా ఉంటుంది, జంతికని “క్రేక్” చేస్తున్నారంటే ఫేషనబుల్ గా ఉంటుంది. ఇలా అరమరగించో, “చిదిపో”, క్రేక్ చేసో మొత్తం మీద ఒక గేలను రాతి చమురు నుండి అర గేలను పెట్రోలు తియ్యవచ్చు.

7. కొవ్వొత్తులు, పద్మపత్రాలు

ఇంతవరకు రాతి చమురు నుండి తీసిన ఉదకర్బనాలు నిప్పు రవ్వ తగిలేసరికల్లా ఠపీమని పేలనయినా పేలేయి లేదా నిలచి కాలేయి. అలాగని ఉదకర్బనాలన్నీ పేలాలనీ లేదు, కాలాలనీ లేదు. ఈ బణువులలో ఉన్న కర్బనపు గొలుసు పొడుగు పెరిగే కొద్దీ ఈ కాలే గుణానికి కాలదోషం పట్టెస్తుంది. అంతే కాదు. బణువుల పరిమాణం పెద్ద అయేసరికల్లా ఆ పదార్ధం పెట్రోలులా పలచగా ఉండకుండా చిక్కబడుతుంది. వీటిని ఇంగ్లీషులో “లూబ్రికేటింగ్ ఆయిల్స్" (lubricating oils) అంటారు. వీటికి తెలుగులో కందెన చమురు అనే పేరు ఉంది; నేనేమీ సృష్టించలేదు, నా కంటె ముందే ఈ పని చేసి ఎవ్వరో పుణ్యం కట్టుకున్నారు. ఈ కందెన చమురుని ఇంకా బాగా శుద్ధి చేస్తే వచ్చేదానిని ఖనిజపు చమురు (mineral oil) అంటారు. ఖనిజపు చమురులో కర్బనపు గొలుసుల పొడుగు 15 నుండి 40 దాకా ఉండొచ్చు. చలికాలంలో ఒళ్ళు పగలకుండా దీనిని ఒంటికి రాసుకుంటారు. మలబద్ధకంతో బాధ పడేవారు దీనిని ఒక మోతాదు తాగుతారు కూడ. ఇది జీర్ణం అయే పదార్ధం కాదు కనుక కడుపులోని పెద్ద పేగుల వరకూ నేరుగా వెళ్ళిపోతుంది. అక్కడ పిష్టం కట్టిన మలానికీ, పేగుల గోడలకి మధ్య చేరి ఆ ప్రదేశాన్ని జారుగా (lubricate) చేస్తుంది. అప్పుడు విరేచనం అయే అవకాశం పెరుగుతుంది.

ఖనిజపు చమురుని ఇంకా అనేక సందర్భాలలో వాడతాం. పసిపాపల శరీరాన్ని చెమ్మగా ఉంచటానికి వాడే "బేబీ లోషన్" (baby lotion) లో ఖనిజపు తైలం వాడతారు. అదే విధంగా "కోల్డ్ క్రీం" (cold cream), లిప్‌స్టిక్ (lipstick), మొదలైన మైపూతలు, అంగరాగాలు, సురభిళ విలేపనాలు, మొదలైన అలంకరణ సామగ్రులలో కూడ ఇది విరివిగా వాడతారు. నేనిలా రాసేనని తెలిసీ తెలియని మిడిమిడి జ్ఞానంతో శుద్ధి చేయని పదార్ధాన్ని తిన్నా, ఒంటికి పూసుకున్నా ప్రమాదం. ఈ వ్యాసపరంపరలో రాసేవన్నీ చదువరుల విజ్ఞాన పరిధులు పెంచటానికే కాని సొంత వైద్యం చేసుకోమని ప్రోత్సహించటానికి కాదు అని మరో సారి మనవి చేసుకుంటున్నాను.

ఈ చముర్లన్నిటినీ బయటకి తీసిన తరువాత మిగిలిన మడ్డిలో పనికొచ్చే పదార్దాలు ఇంకా ఎన్నో ఉన్నాయి. వీటి బణువులు చాల పెద్దవి కావటం ములాన్న ఇవి సాధారణ గది ఉష్ణోగ్రత దగ్గర ద్రవ పదార్ధాలుగా కాకుండా మెత్తటి ఘన పదార్ధాల రూపంలో ఉంటాయి; గడ్డ పెరుగు, జున్ను, వగైరా పదార్ధాలలా అన్న మాట. ఇటువంటి మెత్తటి ఘన పదార్ధాలలన్నిటిలోకి ముఖ్యమైనది “పెట్రోలియం జెల్లీ” (petroleum jelly). ఈ పెట్రోలియం జెల్లీ పేరు వినని వాళ్ళు ఉండొచ్చు కాని దీని వ్యాపార నామం (trade name) వినని వాళ్ళు ఉండరేమో! ఈ పెట్రోలియం జెల్లీనే “వేసలీను” (Vaseline) అనే వ్యాపార నామంతో అమ్ముతారు. ఖనిజపు చమురు లాగే దీన్ని కూడ ఒంటికి, పెదాలకి రాసుకుంటే అవి పగలకుండా ఉంటాయి. సంస్కృతంలో “ఖమీరం” అంటే ముద్ద. కనుక దీనిని “రాతిచమురు ముద్ద” అనొచ్చు. ఇది మరీ నాటు మాటలా ఉంటుందనుకుంటే దీనిని “శిలతైల ఖమీరం” అంటే పెట్రోలియం జెల్లీ కి సిసలైన అనువాదం అవుతుంది. ఈ పదబంధం తెలుగు కాదు కనుక తెలుగు వారు దీనిని వాడటానికి కొంచెం సుముఖత చూపవచ్చు. ఈ శిలతైల ఖమీరంలో మందులు రంగరించి అమృతాంజనం (టైగర్ బాం, విక్స్ వేపోరబ్, మొదలైన) వంటి లేపనాలు చెయ్యవచ్చు.

ఈ శిలతైల ఖమీరాన్ని తొలగించిన తరువాత రాతి చమురు నుండి మరొక పదార్ధం వస్తుంది. ఇది వేసలీన్ కంటె గట్టిగా ఉండి, దరిదాపు కొవ్వొత్తిలోని కొవ్వు మాదిరి, తెల్లగా, నున్నగా, జారుగా, అంటే సాఫీగా (సాఫీ అన్నది soft కి తెలుగులో బ్రష్ట రూపం అనుకుంటాను), ఈ ఘన పదార్ధాన్ని ఇంగ్లీషులో “పేరఫిన్ వేక్స్” (paraffin wax) అంటారు. పెట్రోలియం ని రాతి చమురు అన్నట్లే పేరఫిన్ వేక్స్ ని “రాతి మైనం” అనొచ్చు. ఈ రాతి మైనం ఒకరి జోలికి పోదు, మరొకరు తన దగ్గరకి వచ్చినా అంటీముట్టనట్లు ఉండి తామరాకు మీద నీటిబొట్టులా ప్రవర్తిస్తుంది. అసలు “పేరఫిన్” అనే మాట లేటిన్ నుండి వచ్చింది. ఈ మాటని parum (= బొటాబొటీగా) + affinis (= పొత్తు) అని విడగొట్టి దీనికి “పరుల పొత్తు కిట్టనిది” అని వ్యుత్పత్తి చెప్పుకోవచ్చు. లేటిన్ లో param అన్న మూలాన్ని "దరిదాపు, దగ్గరగా", అని కూడ తెలిగించవచ్చు. Paratyphoid అంటే అసలుదానికి "దగ్గరగా మరో టైఫోయిడ్" అని అర్ధం. Paramedic అంటే అసలు వైద్యుడు కాదు కాని, దగ్గరగా మరో రకపు వైద్య నిపుణుడు అని అర్ధం.

ఇప్పుడు ఈ మైనాన్ని కాగితానికి అంటిస్తే మనకి “మైనపు కాగితం” (wax paper) వస్తుంది.ఈ మైనపు కాగితం మీద నీళ్ళు పడితే తామరాకు మీద నీటిబొట్టులా పక్కకి జారిపోతాయి తప్ప కాగితం తడవదు. ఈ మైనపు కాగితానికి చెమ్మ అంటుకోదు. కనుక ఇటువంటి మైనపు కాగితాలని చేసి అమ్మ దలుచుకుంటే వాటికి “పద్మ పత్రాలు” అనే వ్యాపారనామం పెట్టి అమ్మి డబ్బు చేసుకోవచ్చు. తినుభండారాలని ఈ కంపెనీ వారి పద్మ పత్రాలలో చుట్టబెట్టి బంగీలుగా కట్టి అమ్మితే ఆ బంగీలలోకి చెమ్మ చేరదు; లోపల వస్తువులు తాజాగా, కరకరలాడుతూ చాల కాలం నిల్వ ఉంటాయి.

ఒక్క రాతి మైనమే కాదు, ఉదకర్బనపు జాతి పదార్ధాలన్నీ కూడ నీటితో కలవటానికి ఇష్టపడవు. నూనె, నీళ్ళు కలుస్తాయా? మొదట్లో నువ్వుల లోంచి వచ్చినదానిని నూనె అనేవారు; తిలలోంచి వచ్చిన దానిని తైలం అనేవారు. ఇప్పుడు ఆ వ్యత్యాసాన్ని గమనించటం లేదు కదా. నూతిలోంచి వచ్చినా నువ్వులలోంచి వచ్చినా అది ఈ రోజుల్లో "నూనే." నీళ్ళల్లో కరిగేవి నూనెలో కరగవు, నూనెలో కరిగేవి నీళ్ళల్లో కరగవు. అందుకనే నూనె మరకలు పడ్డ బట్టలని నీళ్ళల్లో ఎంత ఉతికినా మరకలు పోవు. “ఉష్ణం ఉష్ణేత శీతలే” అన్నట్లు నూనె మరకలు తియ్యటానికి నూనెనే వాడాలి. అందుకనే నూనె మరకలు తియ్యటానికి కొన్ని రకాల ఉదకర్బనాలు వాడతారు. నీళ్ళు లేకుండా ఉతికే పద్దతి కనుక దీనిని “డ్రై క్లీనింగ్” (dry cleaning) అన్నారు. డ్రై క్లీనింగ్ ని "టెలుగూలో" ఏమంటారో?


కృతజ్ఞత: ఈ వ్యాసంలో బొమ్మలు వేసినది ప్రసాదం,
బ్లాగే స్థలం: http://prasadm.wordpress.com/
నేను బ్లాగే మరో స్థలం: http://latebloomer-usa.blogspot.com