பூனைகள் திரவமா?

எனக்கு இக் நோபல் பரிசைப் பெற்றுத் தந்த கேள்விக்கு பதில்: பூனைகள் திரவமா?

சரியான சூழ்நிலையில், பூனைகளின் உடல்கள் திரவங்களைப் போல நடந்து கொள்ளலாம். ஜான் பென்சன்/ஃப்ளிக்கர் , CC BY

ஒரு திரவம் என்பது ஒரு கொள்கலனுக்கு ஏற்றவாறு அதன் வடிவத்தை மாற்றியமைக்கும் ஒரு பொருள் என்று பாரம்பரியமாக வரையறுக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், சில நிபந்தனைகளின் கீழ், பூனைகள் இந்த வரையறைக்கு பொருந்துவதாகத் தெரிகிறது.

இங்கே ஒரு பூனை, அதன் உடல் ஒரு மடுவுக்குள் சரியாகப் பொருந்துகிறது, அது ஒரு திரவத்தைப் போல நடந்து கொள்கிறது. வில்லியம் மெக்காமென்ட் , CC BY-SA

இந்த முரண்பாடான அவதானிப்பு சில ஆண்டுகளுக்கு முன்பு இணையத்தில் வெளிவந்து , எங்கள் பூனை நண்பர்கள் சம்பந்தப்பட்ட இணைய மீம்களின் நீண்ட பட்டியலில் சேர்ந்தது. இந்தக் கேள்வியை நான் முதன்முதலில் பார்த்தபோது அது என்னை சிரிக்க வைத்தது, பின்னர் யோசிக்க வைத்தது. பொருளின் சிதைவுகள் மற்றும் ஓட்டங்கள் பற்றிய ஆய்வு, ரியாலஜியின் மையத்தில் உள்ள சில சிக்கல்களை விளக்குவதற்காக அதை மறுசீரமைக்க முடிவு செய்தேன். பூனைகளின் ரியாலஜி பற்றிய எனது ஆய்வு 2017 ஆம் ஆண்டு இயற்பியலுக்கான Ig நோபல் பரிசை வென்றது.

அறிவியல் மற்றும் நகைச்சுவைக்காக அர்ப்பணிப்புடன் செயல்படும் இம்ப்ராபபிள் ரிசர்ச் என்ற அமைப்பால் ஒவ்வொரு ஆண்டும் பரிசுகள் வழங்கப்படுகின்றன. முதலில் மக்களை சிரிக்கவும், பின்னர் சிந்திக்கவும் வைக்கும் அறிவியல் ஆய்வுகளை முன்னிலைப்படுத்துவதே இதன் குறிக்கோள். ஹார்வர்ட் பல்கலைக்கழகத்தில் ஒவ்வொரு ஆண்டும் ஒரு விழா நடத்தப்படுகிறது.

திரவம் என்றால் என்ன?

ஒரு திரவத்தின் வரையறையின் மையத்தில் ஒரு செயல் உள்ளது: ஒரு பொருள் ஒரு கொள்கலனுக்குள் பொருந்தும் வகையில் அதன் வடிவத்தை மாற்றியமைக்க முடியும். செயலுக்கு ஒரு சிறப்பியல்பு கால அளவும் இருக்க வேண்டும். ரியாலஜியில் இது தளர்வு நேரம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. ஏதாவது திரவமா என்பதை தீர்மானிப்பது, தளர்வு நேரத்தை விடக் குறைவான அல்லது நீண்ட காலத்திற்கு அது கவனிக்கப்படுகிறதா என்பதைப் பொறுத்தது.

பூனைகளை உதாரணமாக எடுத்துக் கொண்டால், நாம் அவற்றிற்கு போதுமான நேரம் கொடுத்தால், அவற்றின் வடிவத்தை அவற்றின் கொள்கலனுக்கு ஏற்ப மாற்றிக் கொள்ள முடியும் என்பதுதான் உண்மை. எனவே, நாம் அவற்றுக்கு திரவமாக மாற நேரம் கொடுத்தால், பூனைகள் திரவமாகவே இருக்கும். ரியாலஜியில், ஒரு பொருளின் நிலை உண்மையில் ஒரு நிலையான சொத்து அல்ல - அளவிட வேண்டியது தளர்வு நேரம். அதன் மதிப்பு என்ன, அது எதைச் சார்ந்தது? உதாரணமாக, ஒரு பூனையின் தளர்வு நேரம் அதன் வயதைப் பொறுத்து மாறுபடுகிறதா? (ரியாலஜியில் நாம் திக்ஸோட்ரோபி பற்றிப் பேசுகிறோம்.)

கொள்கலனின் வகை ஒரு காரணியாக இருக்க முடியுமா? (வேதியியல் துறையில் இது "ஈரமாக்கும்" பிரச்சனைகளில் ஆய்வு செய்யப்படுகிறது.) அல்லது பூனையின் மன அழுத்தத்தின் அளவைப் பொறுத்து அது மாறுபடுமா? (மன அழுத்தத்துடன் தளர்வு நேரம் அதிகரித்தால் "வெட்டு தடித்தல்" அல்லது எதிர்மாறாக இருந்தால் "வெட்டு மெலிதல்" பற்றி ஒருவர் பேசுகிறார்.) நிச்சயமாக, உணர்ச்சி ரீதியாக அல்லாமல் இயந்திர ரீதியாக மன அழுத்தத்தைக் குறிக்கிறோம், ஆனால் இரண்டு அர்த்தங்களும் சில சந்தர்ப்பங்களில் ஒன்றுடன் ஒன்று சேரக்கூடும்.

ஒரு பள்ளத்தாக்கில் பாயும் பனிப்பாறை.

'டெபோரா எண்' மற்றும் மலைகளின் ஓட்டம்

ஒரு பொருளின் நிலையைத் தீர்மானிக்க இரண்டு காலகட்டங்களை ஒப்பிட வேண்டும் என்பதை பூனைகள் தெளிவாகக் காட்டுகின்றன: தளர்வு நேரம் மற்றும் சோதனை நேரம், இது கொள்கலனால் தொடங்கப்பட்ட உருமாற்றம் தொடங்கியதிலிருந்து கடந்த நேரமாகும். உதாரணமாக, பூனை ஒரு மடுவில் காலடி எடுத்து வைத்ததிலிருந்து கடந்த நேரமாக இருக்கலாம். வழக்கமாக, தளர்வு நேரத்தை சோதனை நேரத்தால் வகுக்கப்படுகிறது, மேலும் முடிவு 1 ஐ விட அதிகமாக இருந்தால், பொருள் ஒப்பீட்டளவில் திடமானது; முடிவு 1 ஐ விடக் குறைவாக இருந்தால், பொருள் ஒப்பீட்டளவில் திரவமானது.

புவியியல் கால அளவுகளில் ("கடவுளுக்கு முன்") மலைகள் கூட பாய்ந்தன என்று பைபிள் பாதிரியார் குறிப்பிட்டதை அடுத்து, இது டெபோரா எண் என்று குறிப்பிடப்படுகிறது. குறுகிய கால அளவுகளில் பனிப்பாறைகள் படிப்படியாக பள்ளத்தாக்குகளில் பாய்வதைக் காணலாம்.

தளர்வு நேரம் மிகப் பெரியதாக இருந்தாலும் (நாட்கள், ஆண்டுகள்), டெபோரா எண் சிறியதாக இருந்தால் (1 உடன் ஒப்பிடும்போது) நடத்தை ஒரு திரவமாக இருக்கலாம். மாறாக, தளர்வு நேரம் மிகச் சிறியதாக இருந்தாலும் (மில்லி விநாடிகள்), டெபோரா எண் பெரியதாக இருந்தால் (1 உடன் ஒப்பிடும்போது) நடத்தை ஒரு திடப்பொருளாக இருக்கலாம். ஒரு நீர் பலூன் வெடித்த தருணத்தில் அதைக் கவனித்தால் இது நடக்கும்.

டெபோரா எண் பரிமாணமற்ற எண்ணுக்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு: நாம் ஒரு காலகட்டத்தை இன்னொரு காலகட்டத்தால் வகுக்கிறோம் என்பதால், அந்த விகிதத்திற்கு எந்த அலகும் இல்லை. ரியாலஜியிலும், பொதுவாக அறிவியலிலும், ஒரு பொருள் அல்லது அமைப்பின் நிலை அல்லது ஆட்சியைத் தீர்மானிக்கப் பயன்படுத்தக்கூடிய பல பரிமாணமற்ற எண்கள் உள்ளன.

குத்திய உடனேயே தண்ணீர் பலூன். இந்த நேரத்தில், தண்ணீர் மிகக் குறுகிய காலத்திற்கு திடப்பொருளாகச் செயல்படுகிறது. சுனில் சௌந்தரபாண்டியன்/ஃப்ளிக்கர் , CC BY

கேக் மாவின் வேகத்தை அளவிடுதல்

திரவங்களுக்கு, ஓட்டம் கொந்தளிப்பாக இருக்குமா, சுழல்களுடன் இருக்குமா, அல்லது அது கொள்கலனின் வெளிப்புறத்தை அமைதியாகப் பின்பற்றுமா என்பதை மதிப்பிடுவதற்குப் பயன்படுத்தக்கூடிய மற்றொரு பரிமாணமற்ற எண் உள்ளது (ஓட்டம் லேமினார் என்று நாங்கள் கூறுகிறோம்).

ஓட்ட வேகம் V ஆகவும், கொள்கலன் ஓட்டத்திற்கு செங்குத்தாக ஒரு பொதுவான அளவு h ஆகவும் இருந்தால், நாம் வேக சாய்வு V/h ஐ வரையறுக்கலாம். இந்த வேக சாய்வு அளவீடுகளின் தலைகீழ் ஒரு நேரமாக அளவிடப்படுகிறது.

திசைவேக சாய்வின் வரையறை. விக்கிபீடியா, ஆசிரியர் வழங்கியது.

இந்த கால அளவையும் தளர்வு நேரத்தையும் ஒப்பிடுகையில், மந்தநிலையால் ஆதிக்கம் செலுத்தும் திரவங்களின் விஷயத்தில் (தண்ணீர் போன்றவை) ரெனால்ட்ஸ் எண் உருவாகிறது, அல்லது நெகிழ்ச்சித்தன்மையால் ஆதிக்கம் செலுத்தும் திரவங்களின் விஷயத்தில் (கேக் மாவு போன்றவை) வெய்சன்பெர்க் எண் உருவாகிறது. இந்த பரிமாணமற்ற எண்கள் 1 உடன் ஒப்பிடும்போது பெரியதாக இருந்தால், ஓட்டம் கொந்தளிப்பாக இருக்க வாய்ப்புள்ளது. 1 உடன் ஒப்பிடும்போது அவை சிறியதாக இருந்தால் ஓட்டம் லேமினார் ஆக இருக்க வாய்ப்புள்ளது.

பூனைகள் ஒரு திரவமா என்ற கேள்வியைக் கேட்டது, ரியாலஜியில் இந்த பரிமாணமற்ற எண்களின் பயன்பாட்டை விளக்க எனக்கு உதவியது. இது மக்களை சிரிக்க வைக்கும், பின்னர் சிந்திக்க வைக்கும் என்று நம்புகிறேன்.