പൂച്ചകൾ ദ്രാവകമാണോ?

എനിക്ക് ഇഗ് നോബൽ സമ്മാനം നേടിത്തന്ന ചോദ്യത്തിന് ഉത്തരം നൽകുന്നു: പൂച്ചകൾ ദ്രാവകമാണോ?

ശരിയായ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, പൂച്ചകളുടെ ശരീരം ദ്രാവകങ്ങൾ പോലെ പെരുമാറും. ജോൺ ബെൻസൺ/ഫ്ലിക്കർ , CC BY

ഒരു പാത്രത്തിന് അനുയോജ്യമായ രീതിയിൽ ആകൃതി മാറ്റുന്ന ഒരു വസ്തുവിനെയാണ് ദ്രാവകം എന്ന് പരമ്പരാഗതമായി നിർവചിക്കുന്നത്. എന്നിരുന്നാലും ചില സാഹചര്യങ്ങളിൽ, പൂച്ചകൾ ഈ നിർവചനത്തിന് അനുയോജ്യമാണെന്ന് തോന്നുന്നു.

ഇവിടെ ഒരു പൂച്ചയുടെ ശരീരം ഒരു സിങ്കിനുള്ളിൽ പൂർണ്ണമായും യോജിക്കുന്നു, അത് ഒരു ദ്രാവകം പോലെയാണ് പെരുമാറുന്നത്. വില്യം മക്കാമെന്റ് , CC BY-SA

ഈ വിരോധാഭാസമായ നിരീക്ഷണം കുറച്ച് വർഷങ്ങൾക്ക് മുമ്പ് വെബിൽ പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ടു , ഞങ്ങളുടെ പൂച്ച സുഹൃത്തുക്കളെ ഉൾപ്പെടുത്തി ഇന്റർനെറ്റ് മീമുകളുടെ നീണ്ട പട്ടികയിൽ ഇത് ചേർന്നു. ഈ ചോദ്യം ആദ്യമായി കണ്ടപ്പോൾ അത് എന്നെ ചിരിപ്പിച്ചു, പിന്നീട് ചിന്തിച്ചു. റിയോളജിയുടെ ഹൃദയഭാഗത്തുള്ള ചില പ്രശ്നങ്ങൾ, ദ്രവ്യത്തിന്റെ രൂപഭേദങ്ങളെയും പ്രവാഹങ്ങളെയും കുറിച്ചുള്ള പഠനം എന്നിവ ചിത്രീകരിക്കുന്നതിനായി ഞാൻ ഇത് പുനഃക്രമീകരിക്കാൻ തീരുമാനിച്ചു. പൂച്ചകളുടെ റിയോളജിയെക്കുറിച്ചുള്ള എന്റെ പഠനത്തിന് 2017 ലെ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൽ ഇഗ് നോബൽ സമ്മാനം ലഭിച്ചു.

ശാസ്ത്രത്തിനും നർമ്മത്തിനും വേണ്ടി സമർപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു സംഘടനയായ ഇംപ്രോബബിൾ റിസർച്ചാണ് എല്ലാ വർഷവും സമ്മാനങ്ങൾ നൽകുന്നത്. ആദ്യം ആളുകളെ ചിരിപ്പിക്കുകയും പിന്നീട് ചിന്തിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന ശാസ്ത്രീയ പഠനങ്ങളെ ഉയർത്തിക്കാട്ടുക എന്നതാണ് ലക്ഷ്യം. ഹാർവാർഡ് സർവകലാശാലയിൽ എല്ലാ വർഷവും ഒരു ചടങ്ങ് നടത്താറുണ്ട്.

എന്താണ് ദ്രാവകം?

ഒരു ദ്രാവകത്തിന്റെ നിർവചനത്തിന്റെ കേന്ദ്രത്തിൽ ഒരു പ്രവൃത്തിയുണ്ട്: ഒരു പദാർത്ഥത്തിന് അതിന്റെ രൂപം ഒരു പാത്രത്തിനുള്ളിൽ ഉൾക്കൊള്ളാൻ കഴിയണം. പ്രവർത്തനത്തിന് ഒരു സ്വഭാവ ദൈർഘ്യവും ഉണ്ടായിരിക്കണം. റിയോളജിയിൽ ഇതിനെ വിശ്രമ സമയം എന്ന് വിളിക്കുന്നു. എന്തെങ്കിലും ദ്രാവകമാണോ എന്ന് നിർണ്ണയിക്കുന്നത് വിശ്രമ സമയത്തേക്കാൾ കുറവോ അതിൽ കൂടുതലോ ഉള്ള ഒരു കാലയളവിൽ അത് നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നുണ്ടോ എന്നതിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

പൂച്ചകളെ ഉദാഹരണമായി എടുക്കുകയാണെങ്കിൽ, നമ്മൾ അവയ്ക്ക് വേണ്ടത്ര സമയം നൽകിയാൽ അവയ്ക്ക് അവയുടെ ആകൃതി അവയുടെ പാത്രവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുത്താൻ കഴിയും എന്നതാണ് വസ്തുത. അതിനാൽ, ദ്രാവകമാകാൻ നാം അവയ്ക്ക് സമയം നൽകിയാൽ പൂച്ചകൾ ദ്രാവകമാണ്. റിയോളജിയിൽ, ഒരു വസ്തുവിന്റെ അവസ്ഥ യഥാർത്ഥത്തിൽ ഒരു നിശ്ചിത സ്വത്തല്ല - അളക്കേണ്ടത് വിശ്രമ സമയമാണ്. അതിന്റെ മൂല്യം എന്താണ്, അത് എന്തിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു? ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു പൂച്ചയുടെ വിശ്രമ സമയം അതിന്റെ പ്രായത്തിനനുസരിച്ച് വ്യത്യാസപ്പെടുന്നുണ്ടോ? (റിയോളജിയിൽ നമ്മൾ തിക്സോട്രോപ്പിയെക്കുറിച്ച് സംസാരിക്കുന്നു.)

പാത്രത്തിന്റെ തരം ഒരു ഘടകമാകുമോ? (റിയോളജിയിൽ ഇത് "നനയ്ക്കൽ" പ്രശ്നങ്ങളിൽ പഠിക്കുന്നു.) അതോ പൂച്ചയുടെ സമ്മർദ്ദത്തിന്റെ അളവനുസരിച്ച് ഇത് വ്യത്യാസപ്പെടുമോ? (സമ്മർദ്ദത്തിനനുസരിച്ച് വിശ്രമ സമയം വർദ്ധിക്കുകയാണെങ്കിൽ "കത്രിക കട്ടിയാക്കൽ" അല്ലെങ്കിൽ വിപരീതം ശരിയാണെങ്കിൽ "കത്രിക കട്ടിയാക്കൽ" എന്ന് ഒരാൾ പറയുന്നു.) തീർച്ചയായും, വൈകാരിക അർത്ഥത്തിലല്ല, യാന്ത്രിക അർത്ഥത്തിലാണ് ഞങ്ങൾ സമ്മർദ്ദം എന്ന് അർത്ഥമാക്കുന്നത്, എന്നാൽ ചില സന്ദർഭങ്ങളിൽ രണ്ട് അർത്ഥങ്ങളും ഓവർലാപ്പ് ചെയ്തേക്കാം.

ഒരു താഴ്‌വരയിലൂടെ ഒഴുകുന്ന ഒരു ഹിമാനി.

'ഡെബോറ സംഖ്യ'യും പർവതങ്ങളുടെ ഒഴുക്കും

ഒരു വസ്തുവിന്റെ അവസ്ഥ നിർണ്ണയിക്കാൻ രണ്ട് സമയ കാലയളവുകൾ താരതമ്യം ചെയ്യേണ്ടതുണ്ടെന്ന് പൂച്ചകൾ വ്യക്തമായി കാണിക്കുന്നു: വിശ്രമ സമയവും പരീക്ഷണ സമയവും, അതായത് കണ്ടെയ്നർ ആരംഭിച്ച രൂപഭേദം ആരംഭിച്ചതിനുശേഷം കഴിഞ്ഞ സമയം. ഉദാഹരണത്തിന്, പൂച്ച ഒരു സിങ്കിൽ കാലുകുത്തിയതിനുശേഷം കഴിഞ്ഞ സമയമായിരിക്കാം ഇത്. പരമ്പരാഗതമായി, വിശ്രമ സമയത്തെ പരീക്ഷണ സമയം കൊണ്ട് ഹരിക്കുന്നു, ഫലം 1 ൽ കൂടുതലാണെങ്കിൽ, വസ്തു താരതമ്യേന ഖരമായിരിക്കും; ഫലം 1 ൽ കുറവാണെങ്കിൽ, വസ്തു താരതമ്യേന ദ്രാവകമായിരിക്കും.

ഭൂമിശാസ്ത്രപരമായ സമയ സ്കെയിലുകളിൽ ("ദൈവത്തിനുമുമ്പ്") പർവതങ്ങൾ പോലും ഒഴുകിയിരുന്നുവെന്ന് ബൈബിൾ പുരോഹിതൻ പറഞ്ഞതിനെത്തുടർന്ന് ഇതിനെ ഡെബോറ സംഖ്യ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ചെറിയ സമയ സ്കെയിലുകളിൽ ഹിമാനികൾ ക്രമേണ താഴ്‌വരകളിലൂടെ ഒഴുകുന്നത് കാണാൻ കഴിയും.

വിശ്രമ സമയം വളരെ വലുതാണെങ്കിൽ പോലും (ദിവസങ്ങൾ, വർഷങ്ങൾ), ഡെബോറ സംഖ്യ ചെറുതാണെങ്കിൽ (1 നെ അപേക്ഷിച്ച്) സ്വഭാവം ഒരു ദ്രാവകത്തിന്റേതായിരിക്കും. നേരെമറിച്ച്, വിശ്രമ സമയം വളരെ ചെറുതാണെങ്കിൽ (മില്ലിസെക്കൻഡ്), ഡെബോറ സംഖ്യ വലുതാണെങ്കിൽ (1 നെ അപേക്ഷിച്ച്) സ്വഭാവം ഒരു ഖരവസ്തുവിന്റേതായിരിക്കും. ഒരു വാട്ടർ ബലൂൺ പൊട്ടിത്തെറിച്ച നിമിഷം നിരീക്ഷിക്കുമ്പോൾ ഇത് സംഭവിക്കുന്നു.

ഡെബോറ സംഖ്യ അളവില്ലാത്ത സംഖ്യയുടെ ഒരു ഉദാഹരണമാണ്: ഒരു സമയത്തെ മറ്റൊന്ന് കൊണ്ട് ഹരിക്കുന്നതിനാൽ, ആ അനുപാതത്തിന് ഒരു യൂണിറ്റും ഇല്ല. റിയോളജിയിലും, ശാസ്ത്രത്തിൽ പൊതുവെ, ഒരു വസ്തുവിന്റെയോ സിസ്റ്റത്തിന്റെയോ അവസ്ഥയോ വ്യവസ്ഥയോ നിർണ്ണയിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന നിരവധി അളവില്ലാത്ത സംഖ്യകളുണ്ട്.

വാട്ടർ ബലൂൺ കുത്തിയ ഉടനെ. ഈ നിമിഷം, വെള്ളം വളരെ കുറഞ്ഞ സമയത്തേക്ക് ഒരു ഖരവസ്തുവായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. സുനിൽ സൗന്ദരപാണ്ഡ്യൻ/ഫ്ലിക്കർ , CC BY

കേക്ക് ബാറ്ററിന്റെ വേഗത അളക്കുന്നു

ദ്രാവകങ്ങൾക്ക്, പ്രവാഹം പ്രക്ഷുബ്ധമായിരിക്കുമോ, വോർട്ടീസുകളോടെയാണോ അതോ അത് പാത്രത്തിന്റെ രൂപരേഖയെ ശാന്തമായി പിന്തുടരുമോ എന്ന് കണക്കാക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന മറ്റൊരു അളവില്ലാത്ത സംഖ്യയുണ്ട് (പ്രവാഹം ലാമിനാർ ആണെന്ന് ഞങ്ങൾ പറയുന്നു).

പ്രവാഹ വേഗത V ഉം കണ്ടെയ്‌നറിന് പ്രവാഹത്തിന് ലംബമായി ഒരു സാധാരണ വലിപ്പം h ഉം ഉണ്ടെങ്കിൽ, നമുക്ക് പ്രവേഗ ഗ്രേഡിയന്റ് V/h നിർവചിക്കാം. ഈ പ്രവേഗ ഗ്രേഡിയന്റ് സ്കെയിലുകളുടെ വിപരീതം ഒരു സമയമായി മാറുന്നു.

പ്രവേഗ ഗ്രേഡിയന്റിന്റെ നിർവചനം. വിക്കിപീഡിയ, രചയിതാവ് നൽകിയിരിക്കുന്നത്.

ഈ ദൈർഘ്യവും വിശ്രമ സമയവും താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ, ജഡത്വം (ജലം പോലെ) ആധിപത്യം പുലർത്തുന്ന ദ്രാവകങ്ങളുടെ കാര്യത്തിൽ റെയ്നോൾഡ്സ് സംഖ്യ ലഭിക്കും, അല്ലെങ്കിൽ ഇലാസ്തികത (കേക്ക് ബാറ്റർ പോലെ) ആധിപത്യം പുലർത്തുന്നവയ്ക്ക് വീസെൻബർഗ് സംഖ്യ ലഭിക്കും. 1 നെ അപേക്ഷിച്ച് ഈ അളവില്ലാത്ത സംഖ്യകൾ വലുതാണെങ്കിൽ, ഒഴുക്ക് പ്രക്ഷുബ്ധമാകാൻ സാധ്യതയുണ്ട്. 1 നെ അപേക്ഷിച്ച് അവ ചെറുതാണെങ്കിൽ ഒഴുക്ക് ലാമിനാർ ആകാൻ സാധ്യതയുണ്ട്.

പൂച്ചകൾ ഒരു ദ്രാവകമാണോ എന്ന ചോദ്യം ചോദിച്ചത്, റിയോളജിയിൽ ഈ അളവില്ലാത്ത സംഖ്യകളുടെ ഉപയോഗം ചിത്രീകരിക്കാൻ എന്നെ അനുവദിച്ചു. ഇത് ആളുകളെ ചിരിപ്പിക്കുകയും പിന്നീട് ചിന്തിക്കുകയും ചെയ്യുമെന്ന് ഞാൻ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.