இயந்திரத்திற்குள் ஒரு குட்டிச் சாத்தான் (The Demon in the Machine) புத்தகம் சென்ற ஆண்டு (2019)க்கான சர்வதேச சிறந்த இயற்பியல் நூல் விருதுபெற்றது. நூலாசிரியர் பால் டேவிஸ் அரிசோனா (அமெரிக்க) பல்கலைகழக இயற்பியல் பேராசிரியர், ‘அடிப்படை அறிவியலுக்கு அப்பால்’ எனும் அறிவியல் மையத்தின் இயக்குநர் ஃபாரடே விருது உட்பட பல பரிசுகள் வென்ற விஞ்ஞானி. சார்லஸ் டார்வின். இப்புவியில் உயிரிகள் எப்படி ஒன்றன் தொடர்ச்சியாக மற்றது என பரிணாமம் அடைந்தன என்பதை நிறுவினார். ஆனால் ‘உயிரி‘ என்றால் என்ன… முதல் உயிரி எப்படித்தோன்றியது என்பனவற்றைப் பற்றி விவாதிக்கவில்லை. இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் குறிப்பிடும் உயிரற்ற அணுவும் மூலக்கூறும், உயிருள்ள செல்லாகவும் திசுக்களாகவும் மாறியது எப்போது? எப்படி? எங்கே? இக்கேள்வி நூற்றாண்டுகளை கடந்தும் விவாதிக்கப்படும் இன்றைய அறிவியலின் பிரதானத் தேடலாக உள்ளது. பால் டேவிஸ் தனது உயிர் என்பது வேதி அணுக்களும் தகவல்(Information) களும் இணைந்த ஒன்றே எனும் எளிய சித்தாந்தத்தை தற்கால தகவல் தொடர்பியல், தொழில்நுட்பம், குவாண்டவியல் மற்றும் நேனோவியல் பார்வையில் கச்சிதமாக விவரித்து விவாதித்து அசத்துகிறார். இயற்பியலின் அணு, உயிர்அணுவாக மாறிய தருணத்தை தரிசிக்கவைக்கும் அந்த ஆறாம் அத்தியாயம் இதோ….. (மொ. பெ.)
ஏறக்குறைய அற்புதம்!.
1943ம் ஆண்டு பிப்ரவரியில் டப்ளினில், ட்ரினிட்டி கல்லூரியில் இயற்பியலாளர் எர்வின் ஷோர்டிங்கர் உயிரி என்றால் என்ன?’ எனும் எளிய தலைப்பில் தொடர் அறிவியல் உரை ஒன்றை நிகழ்த்தினார். எர்வின் ஷோர்டிங்கர் மிகப்பிரபலமான அறிஞர். நோபல் பரிசுபெற்ற மேதை, குவாண்ட இயந்திரவியலின் ஸ்தாபகர்களில் ஒருவர். குவாண்ட இயந்திரவியலே என்றென்றைக்குமான வெற்றிக்கோட்பாடு. அந்த ஒரு கோட்பாடு தான் உருவான அந்த 1920களின் கொஞ்சம் ஆண்டுகளிலேயே அணுவின் கட்டமைப்பு, அணுக்கரு, கதிர்வீச்சு, அணுஉட்துகள் குறித்த விவரணை, வேதி இணைப்புகள் திடப்பொருட்களின் வெப்பவியல் மற்றும் மின் பண்புகள் இவற்றோடு நட்சத்திரங்களின் ஸ்திரத்தன்மை என ஒரே மூச்சில் யாவற்றையும் விளக்கிய வெற்றிக்கோட்பாடு ஆகியது.எலெக்ட்ரான்கள் ஏனைய அணுத்துகள்களோடு எப்படி எதிர்வினையாற்றவும் இயங்கவும் செய்கின்றன என்பதை விளக்கும் ஒரு சமன்பாடு ஷோர்டிங்கர் சமன்பாடு. அது 1926ல் அவர் கண்டுபிடித்து வெளியிட்டது. அதனை அடுத்து தொடர்ந்த பத்தாண்டுகள் இயற்பியலின் பொற்காலம் என்றே சொல்லலாம். எதிர்பொருள் (எலெக்ட்ரான் Vs பாசிட்ரான் ) முதல் கருங்குழிகள் வரை யாவும் இயற்பியலால் வெளிச்சத்திற்குகொண்டு வரப்பட்டன. நியூட்ரினோக்களை அந்த பத்தாண்டு இயற்பியலே கண்டெடுத்தது. அணுத்துகள், அணுஉட்துகள் உட்பட பலவற்றை வெளிச்சம் போட்டு காட்டி பிறகு 1939ல் உலகயுத்தம் தொடங்கியபோது சடன் பிரேக் போட்டது போல நின்றுவிட்டது.
பெரும்பாலான விஞ்ஞானிகள் ஹிட்லரின் நாஜி ஐரோப்பாவை விடுத்து இங்கிலாந்திலோ அமெரிக்காவிலோ தஞ்சமடைந்து கூட்டணிப்படைகளுக்கு சேவகம் செய்தனர். ஷோர்டிங்கர் இருபக்கமும் இணையாமல் நடுநிலை வகித்த அயர்லாந்தில் தனக்கான இல்லத்தை அமைத்தவர். அயர்லாந்தில் அப்போதைய ஜனாதிபதி இமான்-டி- வரேலா. அவரே ஒரு இயற்பியல் அறிஞர். 1940ல் டப்ளினில் ஒரு நவீன இயற்பியல் கழகத்தை வலேரா ஏற்படுத்தினார். பிறகு ஷோர்டிங்கரை தலைவராக அழைப்பும் விடுத்தார். அங்கே சென்ற ஷோர்டிங்கர் அடுத்த பதினாறு ஆண்டுகள் உயர் இயற்பியல் ஆய்வுகளில் தன்னை அர்பணித்து பல நிறைவான பங்களிப்புகளை வழங்கினார்.
ஆனால் 1940களில் உயிரியல்துறை இயற்பியலை விட பலமடங்கு பின்தங்கி இருந்தது. ‘உயிரி‘ என்பதன் அடிப்படையான பல விஷயங்கள் மர்மமாகவே இருந்தன. ஒரு இயற்பியலாளர் ‘உயிரி‘ குறித்த அடித்தளத்திற்குள் நுழைவது பிரமாண்ட அதிர்ச்சியை தந்ததில் ஆச்சரியமில்லை. இயற்பியலுக்கும் உயிரியலுக்குமான எல்லைக்கோடு மிகவும் அகன்ற ஒன்று சீனபெருஞ்சுவரே இரண்டுக்கும் இடையே இருப்பது தெரியும். வாழும் உயிரிகளுக்கும் உயிரற்ற அணுக்கள் மூலக்கூறுகளுக்கும் இடையே ஒருபோதும் தொடர்புபடுத்த முடியாத இருவேறு உலகங்கள் இருக்கின்றன. உயிரிகள் பிரத்யேக நோக்கங்கள் கொண்டவை அவை பில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகளாக பரிணாமம் அடைந்தவை- ஆனால் அணுக்களும் மூலக்கூறுகளும் இயற்கையின் இயற்பியல் விதிகளை எந்த உணர்வுப்பூர்வ தொடர்பும் இன்றி பின்பற்றுபவை. பல நூற்றாண்டுகளாக விஞ்ஞான உலகம் இந்த இரு உலகிற்கும் (அதாவது உயிரற்ற அணு மற்றும் உயிர்பெற்ற செல்) தொடர்பு இல்லை எனக் கருதியது. அப்படி ஒரு தொடர்பு இருக்க முடியுமென்று கற்பனை செய்யமுடியாதாகவும் இருந்தது.
உயிரிகள் ஒன்றன் தொடர்ச்சியாய் மற்றது பல பில்லியன் வருடங்களாக எப்படி பரிணாம உருமாற்றம் பெற்றன என்பதை நிரூபித்த சார்லஸ் டார்வின் முதன்முதலில் நம் புவியில் உயிரி என்கிற ஒன்று எப்படி தோன்றி இருக்கமுடியும் என்கிற கேள்வியை ஆழமாக விவாதிக்காமல் கடந்து சென்றார். அப்போதிருந்த உயிரியல் சார்ந்த அறிவியல் விதிகள்படி அதனை விவரிப்பதும் அவரால் முடியாத ஒன்றாகவும் இருந்தது. முதலில் உயிரிகள் எப்படி தோற்றம் அடைந்திருக்கமுடியும். எனும் கேள்வியை தனியாக முழுமையாக ஆய்வுகள் மூலம் நிறுவிடும் நாள்வரும் என்ற அந்த மாமனிதர் மிகச்சரியாக கணித்திருந்தார். பல பத்தாண்டுகள் கழித்து ஸ்க்ரோடிங்கர் அந்தக் கேள்வியின் மையத்தை தெளிவாக பற்றி அடிப்படைகளை தூவியது 1943ல். ஆனால் உயிரியல் வழியே அல்ல . அந்த அற்புதம் குவாண்ட இயந்திரவியல் எனும் ஷோர்டிங்கரின் பூனையை எடுத்து வெளியே விட்டதால் நமக்கு கிடைத்தது.
குவாண்ட இயந்திரவியல்படி‘ உயிரி’ என்றால் என்ன?
அந்த 1940களில் தனது டப்ளின் உரைகள் வழியே ஷோர்டிங்கர் மேற்கண்ட கேள்வியை முன்வைத்தார். ‘உயிரி’ என்றால் என்ன என்பதை உயிரியல் துறைதான் ஆராய வேண்டும் என்பதை முடிவுக்கு கொண்டு வந்தவர் அவர். ஏனெனில் உயிர்வாழ்வது என்பது குறித்த அடிப்படையான செயல்முறைகள் அந்த 40களில் மிகுந்த மர்மமான விஷயமாக இருந்தன. பலகேள்விகள் அறிவியலாளர்களால் உள் நுழையமுடியாத அளவிற்கு மத அடிப்படைவாதம் டார்வினை மீறி சூழ்ந்துகொண்டிருந்த தருணம்.
மேலும் இவற்றுக்கும் இயற்பியல் அடிப்படை விதிகளுக்கும் கொஞ்சமும் சம்பந்தம் இல்லை என்றும் இப்பிரபஞ்சம் எவ்வளவு நேர்த்தியாகக் கட்டப்பட்டாலும் அது எப்போதும் ஒழுங்கின்மை நோக்கி பல்கி பரவும் இயல்பு கொண்டது என்பதை நிறுவிய வெப்ப முடுக்கவியலின் இரண்டாம் விதி உட்பட எதுவுவே ‘உயிரி’ என்பது என்ன என்பதை விவரிக்க உதவிடவில்லை அல்லது அப்படித்தான் நம்பப்பட்டது.
தனது டப்ளின் உரைகளின் வழியே மிக சரியான கேள்வி ஒன்றை ஷோர்டிங்கர் முன்வைத்தார். ‘வெளி(Space) மற்றும் காலம் (Time) உள்ளடக்கிய உயிரியின் வாழும் எல்லை பகுதியில் நடக்கும் சம்பவங்களை இயற்பியல் மற்றும் வேதி முறைப்படி எப்படி பதிவுசெய்வது?’ என்று அவர் வினவினார்.
வேறுவகையில் கேட்பதாக இருந்தால் உயிர்களின் குழப்பமான பண்புகளை அணு- இயற்பியல் விளக்கத்திற்கு உட்படுத்த முடியுமா? ஷோர்டிங்கர் பிரச்சினையின் மிக நுணுக்கமான மையப்புள்ளியை தொட்டிருந்தார். வெப்ப முடுக்கவியலின் இரண்டாம் விதி முன்வைக்கும் ஒழுங்கின்மையில் இருந்து விலகி ஒழுங்கையும் தொடர்ச்சியையும் தக்கவைக்க உயிரி தன்னிடம் தகவல்களால் குறியாக்கம் செய்யப்பட்ட மூலக்கூற்று அடிப்படை எதையாவது கொண்டிருக்கவேண்டும். அதிலும் நிரந்தரமானதாகவும் வெப்ப முடுக்கவியலின் ஒழுங்கை தகர்க்கும் தன்மையை எதிர்த்து தாங்கிடும் அளவுக்கு நீண்டு பிழைக்கும் அதீத அளவிலான தகவல்களை சிக்கலான அமைப்பாக தன்னகத்தே ‘உயிரி’ கொண்டிருக்க வேண்டும் எனும் அற்புதமான அனுமானத்தை (Hypothesis) ஷோர்டிங்கர் வெளியிட்டார். அந்த நுண்ணிய அமைப்பின் பெயர் டி.என்.ஏ என்பதை இப்போது நாம் அறிவோம்.
ஓராண்டிற்குப்பிறகு ‘உயிரி என்றால் என்ன’ எனும் தலைப்பில் ஒரு புத்தகமாக வெளிவந்து அறிவியலாளர்களை ஊடுருவிய ஷோர்டிங்கரின் நுண்கேள்விகள் மூலக்கூறு உயிரியில் எனும் தனிதுறையே ஏற்படும் அளவுக்கும் சிதறி விரிவுற்றது. மரபணு எனும் டி.என்.ஏவின் கட்டமைப்பை வெளிக்கொண்டு வருவதில் இருந்து மரபியலை பரிணாமவியலோடு இணைத்தது உட்பட பல விஷயங்கள் அடுத்தடுத்து நடந்தன. ஜீன்கள் தன்னிடம் தகவல்களை அடைத்து வைத்துள்ளன என்பது உட்பட பல்வேறு புதிய கண்டுபிடிப்புகள் உயிரியல் என்றாலே அது மூலக்கூறு உயிரியல்தான் எனும் அளவிற்கு அத்துறையை ஆழமாக்கியது. இன்றும் கூட உயிரியல் அறிஞர்கள் அணுவியல் சார்ந்த குறைப்பு கோட்பாட்டின் (Reductionist Theory) அடிப்படையிலேயே விஷயத்தை இயற்பியல் கோட்பாடுகளின் அங்கமாகவே அணுகுகின்றனர். ஆனால் இந்த விஷயத்தில் ஷோர்டிங்கர் லேசாக முரண்பட்டார். ‘இதுவரை அறியப்படாத வகை இயற்பியல் கோட்பாடுகள் உயிர்வாழ்வின் அடிப்படைகளை இயக்கிட வாய்ப்பு உள்ளது’ என்று எழுதினார். அதை நீல்ஸ்ஃபோர் மற்றும் ஹெய்சன்பர்க் உட்பட பலர் ஆதரித்தனர்.
எனவே குவாண்ட இயந்திரவியல்படி உயிரி என்றால் என்ன? சாதாரண வேதி அணுக்களால் ஆன மூலக்கூறுகளுக்கும் உயிர் அணுவான செல்களால் கட்டமைக்கப்பட்ட திசுக்களுக்கும் என்ன வேறுபாடு. உயிரிகள் தங்களை தாங்களே இனப்பெருக்கம் செய்து கொள்கின்றன. பரிணாமவியல் வழியே கட்டற்ற தகவமைப்பை உருவாக்கிக் கொள்கின்றன. வெளி (Space) வழியே முற்றிலும் புதிய செயல்முறைகள் மூலம் கட்டமைப்புகளை போக்குகளை உருவாக்கிக் கொள்கின்றன. கற்பனை செய்ய முடியாத அளவு கணக்கீட்டு வழிமுறைகளை புதிய புதியவகை தற்காப்பாக்கி மரணத்தை தள்ளிவைக்கின்றன.
உயிரிகள் குழுக்களாகி ஒன்றுக்கு ஒன்று ஒத்துழைக்கும் திறனை இயல்பாகவே கொண்டுள்ளன. தற்கால அல்லது தொலைகால நோக்கங்களை உருவாக்கிக் கொண்டு குழப்பத்திற்கு எதிராக ஒழுங்கையும், பிரபஞ்ச அழிவு மற்றும் சிதைவுக்கு மாற்றாக பலவகை ஆற்றல்களை சுவீகரித்து பயன்படுத்தும் தன்மையும் மிக்கவை இப்படி அடுக்கிக்கொண்டே போகலாம்.
ஷோர்டிங்கரின் கேள்விக்கு பதிலளிக்க நாம் மேற்கண்ட யாவற்றுக்குமான மையப்புள்ளியைக் கொண்டு அவை அனைத்தையும் உள்ளடக்கிய ஒன்றைக் கட்டமைக்கவேண்டும். இவை யாவற்றையும் விவரிக்கும் ஒரு கோட்பாடு உருவாகவேண்டும். புள்ளிகளை இணைக்கும் அந்த ஒட்டுமொத்த அறிவியல் நிறமாலை கோட்பாடாக ஆகும்போது அது நுண்ணறிவின் புலத்தில் தர்க்கம், கணிதம், தன் வய முரண்கள் கணினியியல், வெப்பமுடுக்கவியல், நானோ தொழில்நுட்பம் இணைந்த குவாண்ட இயற்பியலாக மலர்வதை காணலாம். மேற்கண்ட உயிரிகள் சார்ந்த அனைத்து விஷயங்கள் ‘தகவல்’ எனும் ஒன்றை சொல்லுக்குள் அடங்கிவிடுவதை இன்றைய குவாண்டவியல் விளக்கி உள்ளது.
குவாண்ட இயந்திரவியல்படி உயிரி என்பது சிக்கலான உடற்கூறியல் (ஹார்டுவேர்) மற்றும் அதனினும் சிக்கலான நுண்ணிய முறையில் அடைக்கப்பட்ட தகவல் (சாஃப்ட்வேர்) ஆகிய இரண்டும் இணைந்ததே ஆகும்.
குவாண்ட இயந்திரவியலும் குட்டிச்சாத்தான் மூலக்கூறும்.
ஷோர்டிங்கரின் இயற்பியல் முறையில் ‘உயிரி’ என்றால் என்ன? எனும் கேள்விக்கு விடைதேடிட நாம் முதலில் ‘உயிரி இல்லாத உலகம் எப்படி இருக்கும்?’ என்ற கேள்வியில் இருந்து தொடங்கவேண்டும். உயிரிகள் தான் நமது கோள் புவியை கட்டமைத்தது என்பது அனைவரும் அறிந்த ஒன்று. நம் காற்று மண்டலத்தில் ஆக்ஸிஜன் அதிகமாக இருப்பது, எங்கும் புதைந்துள்ள மினரல்கள் உலகெங்கும் இன்று மாற்றங்களை விதைக்கும் மனித தொழில்நுட்பம் இப்படி அடுக்கிக் கொண்டே போகலாம்.உயிரற்றவை ஏற்படுத்திய பாதிப்புகளும் கணக்கில் எடுக்கப்படவேண்டும்தான். எரிமலைக் குழம்புகள், எரிகல் விழுதல், உறை பனி பரவல் இப்படி. ஆனால் உயிருள்ளவை கொண்டுவந்த உருமாறுதல்கள் என்பவை வேறு எவ்விதத்திலும் ஏற்பட முடியாத மாற்றங்கள் ஆகும்.
‘உயிர்’ என்பதை எங்கெல்லாம் நாம் இன்று காண முடிகிறது என்பது குவாண்ட இயந்திரவியல் முன்வைக்கும் ஆச்சரியம் உயிர் என்றால் என்ன எனும் உயிரியலின் கேள்வியை கடந்த ஒன்றாக அது இருப்பதை அறிந்தால் அதிர்ச்சியாக உள்ளது. முதல் உயிரியின் தோற்றத்தை தேடிச்செல்லும் நமது முதல் படிகல் இதுதான்.
தென் ஆப்பிரிக்காவின் இம்பேர் எனஸ் தங்க சுரங்க காலனிகள் புவிமேற்பரப்பிலிருந்து மூன்று கிலோ மீட்டர் அடியில் காற்றும் ஒளியும் உட்புக முடியா இடத்தில் பாறைகளாக உள்ளன. உயிரியின் அரவம் நுழையவே வாய்ப்பில்லாத இந்த பாறைகளில் டெசுல்ஃபோருடிஸ் ஆடாக்ஸிலேட்டர் எனும் பாக்டீரியா வாழ்கிறது. ஒளிச்சேர்க்கைக்கு வாய்ப்பில்லாத இந்த இடத்தில் கதிர்வீச்சை அதன் விளைபொருளாக உள்ள வேதிவிஷத்தை இந்த பாக்டீரியாக்கள் உணவாக உட்கொள்கின்றன. ஹைட்ரஜன் மற்றும் தங்களுக்கு தேவையான கரியமில வாயுவையும் தாங்களே உற்பத்தி செய்கின்றன. அதேபோல சிலியில் அட்டகாமா பாலைவனம் உள்ளது. இது புவியிலேயே அதிவெப்ப தனித்துவ பிரதேசம். பாறை மற்றும் மணல் இங்கே பறவை, பூச்சி விலங்கு என எதுவுமே கிடையாது. நாஸா (அமெரிக்க விண்வெளி ஆய்வு நிறுவனம்) இங்கே செவ்வாய் கிரஹம் போல உள்ளதென்று ஆய்வு ஒத்திகைகள் நடத்துகிறது.
உப்பு-மணல் பாறைகளின் மலை சரிவுகளில் குரோக்கோ ஸிடிபோஸிஸ் எனும் நுண் உயிரி வாழ்கிறது. இது ஒளிச்சேர்க்கை செய்கிறது. சூரியஒளி உண்டு. தண்ணீருக்கு என்ன செய்கிறது. அட்டகாமாவிலிருந்து 100 கிமீ தொலைவில் பசிபிக் சமுத்திரத்திலிருந்து இரவில் காற்று கொண்டுவரும் லேசான ஈரப்பதம் அவைகளுக்கு போதுமானது, உயிரோடு ஜனித்திருத்தல் என்பதே தகவமைப்பு கோட்பாட்டின்படி முதல் விதி. நுண் உயிரியின் ‘தகவல் அமைப்பு ’ எவ்வளவு ஆழமாக கட்டமைக்கப்பட்டிருந்தால் மிகமிக லேசாகவே மாறும் காற்றின் ஈரப்பதத்தை இரவிலும் கட்டற்ற சூரிய ஒளியை பகலிலும் உறிஞ்சி சேகரித்து ஒளிச்சேர்க்கையில் ஈடுபடவேண்டும்.
என்ன செய்ய வேண்டும் என செல்களுக்கு உத்திரவிடும், முன்பே தீர்மானிக்கப்பட்ட இப்படிப்பட்ட மரபணு தகவல்கள் உடலில் எங்கே குவித்து சேகரித்து வைக்கப்பட்டுள்ளன என்பதை ஷோர்டிங்கர் தனது உரைகளை நிகழ்த்திய அந்த 1940களில் விஞ்ஞான உலகம் அறிந்திருக்கவில்லை. புவியின் அனைத்து உயிரினங்களுக்கும் பொதுவான தகவல் திரட்டு என்பது அந்ததந்த உயிரியின் டி.என். ஏவில் உள்ளது. பொது மரபணு சிமிக்கை என அதை அழைக்கிறோம். உங்கள் உடலின் ஒவ்வொரு செல்லிலும் இரண்டு மீட்டர் நீளத்திற்கு சுருட்டி அடைக்கப்பட்டுள்ளது. அதில் வாசித்துணர உள்ளது வாழ்வியல் மென்பொருள். இரட்டை சுழல் ஏணி வடிவில் உள்ள அதை வாசித்து புரோட்டீன் உருவாக்க உத்திரவுகளை ஆர்.என்.ஏ பிறப்பிக்கிறது. இவை அனைத்துமே மூலக்கூறுகள்தான். நாம் நமது 98 சதவிகித ஜீன்களை சிம்பன்சி குரங்குகளோடு பகிர்கிறோம். நம்மோடு 85 சதவிகிதம் எலிகளின் டி.என்.ஏ ஒத்துப்போகிறது. 60 சதவிகிதம் கோழிகளோடும் ஏறக்குறைய சரிபாதி பாக்டீரியாக்களோடும் ஒத்துப்போகிறது. இப்படியான முதல் உயிரியின் தோற்றத்தை தேடிச்செல்ல நாம் ஷோர்டிங்கரின் பூனையை சந்திக்கவேண்டும் . ஆனால் அதற்கு முன் குவாண்ட இயந்திரவியலில் ஒரு குட்டிச்சாத்தான் மூலக்கூறு உள்ளது. அதை நமக்கு காட்டிக்கொடுத்தவர். ஸ்காட்லாந்தின் இயற்பியலாளர். ஜேம்ஸ் கிளார்க் மாக்ஸ்வெல். உயிரியலை விடுத்து இயந்திரவியலை சாதித்த மாக்ஸ்வெலின் வெப்பமுடுக்கவியலுக்குள் நாம் இப்போது நுழைகிறோம். மாக்ஸ்வெலின் குட்டிச்சாத்தான் மூலக்கூறை சந்திக்கும்முன் அவரை பற்றிய சிறு நினைவூட்டல். 1850 களில் மின்காந்தவியல் சமன்பாடுகள் மூலம் மின்சார இயலையும் காந்தவியலையும் இணைத்தவர் அவர். நியூட்டன் ஐன்ஸ்டீன் போன்றவர்களுக்கு இணையாக வரலாற்றில் போற்றப்படுபவர். வண்ணப் புகைப்பட இயல் முதல் சனிகிரஹ வளையங்களை கண்டறிந்தது வரை பலவற்றை சாதித்தவர். வெப்பவியல் கோட்பாட்டில் ஒரு குறிப்பிட்ட வாயு கூறுகளால் எப்படி பகிர்ந்துணரப்படுகின்றன.
என்கிற பிரௌனிய தாறுமாறான ஓட்டத்திற்கான மூலக்கூறு-சமன்பாட்டை வெளியிட்டபோதுதான் அவர் அந்த குட்டிச்சாத்தான் மூலக்கூறை சந்தித்தார். 1867ல் தனது நண்பர் பீட்டர் கவுத்ரி டெய்டிற்கு எழுதிய கடிதத்தில் குட்டிச்சாத்தான் மூலக்கூறை குவாண்டவியல் அறிய வெளியிட்டார் மாக்ஸ்வெல். பத்தொன்பதாம் நூற்றாண்டின் நடுப்பகுதியில் வெடித்த தொழிற்புரட்சி, இயந்திரங்களை அறிமுகம் செய்தது. நிலக்கரியிலிருந்து வந்த வேதி ஆற்றலை இயக்க ஆற்றலாக மாற்றும் பலவகையான உற்பத்தி சாதனங்கள் உருவாக்கப்பட்டன. ஆற்றல், வெப்பம், வேலை மற்றும் கழிவு, இவற்றிடையே ஒரு இயந்திரம் எத்தனை ஆற்றலை, வெப்பமூட்டி எடுத்து வேலையாக்கி எவ்வளவு கழிவை வெளியிடுகிறது என்பதே நமக்கு லாபம் மற்றும் திறன் ஆகியவற்றை நோக்கிய பாதையை தருகிறது. இயந்திரவியலை அக்காலக்கட்டத்தில் விஞ்ஞானிகள் ஓரளவு முற்றிலும் அறிந்திருந்தாலும் வெப்பத்தின் இயல்பு பெரும் புதிராகவே இருந்தது. முழுவெப்பத்தையும் ஆற்றலாக மாற்றமுடியவில்லை என்பதை விரைவில் விஞ்ஞானிகள் கண்டார்கள் ஒரு தொட்டியில் நீர் 100 டிகிரி செல்ஷியஸ் வெப்பநிலையிலும் அருகே மற்றொரு தொட்டியில் பூஜ்ய வெப்பநிலையில் ஐஸ்கட்டியாகவும் பேணப்பட்டால் ‘வேலை’ 27 சதவிகித வெப்பத்தை மட்டுமே பயன்படுத்த முடியும் என கண்டனர் எல்லா வெப்பத்தையும் வேலையாக மாற்றமுடியாது என்பதை முன்வைப்பதே வெப்ப முடுக்கவியலின் இரண்டாம் விதி என்று அழைக்கப்படுகிறது. வெப்பம் அதிகமான தொட்டியிலிருந்து வெப்ப ஆற்றல் தப்பி வெப்பம் குறைவான தொட்டி நோக்கி சென்று விடுகிறது. விரைவில் ஒருவகை ‘வெப்ப பரவலாக்கம்’ அதிகரித்துக்கொண்டே போகிறது. இதை எண்ட்ரோப்பி என்கிறார்கள்.
இந்த இடத்தில்தான் மாக்ஸ்வெலின் குட்டிச்சாத்தான் மூலக்கூறு நுழைகிறது. அது ஒரு கற்பனை சிந்தனாவாத மூலக்கூறு. மாக்ஸ்வெல் வாயு அடைக்கப்பட்ட பெட்டியை முன்வைத்தார். அதன் நடுவே சரி பாதியாக தடுக்கப்பட்ட பெட்டி அது, வெப்பமூட்டல் ஒரு பக்கம் மட்டுமே நடக்கிறது. அங்கே மூலக்கூறுகள் பிரௌனிய தாறுமாறு ஒட்டத்தைத் தொடங்குகின்றன. மறுபக்கம் அசைவில்லை. நடுத்தடுப்பில் ஒரு துளை அதன் வழியே ஒவ்வொரு மூலக்கூறாக வெளியேற முடியும். மாக்ஸ்வெல் அந்த துளை அருகே குட்டிச்சாத்தான் மூலக்கூறு ஒன்று நிற்பதை கண்டார். அது வெறுமனே நிற்கவில்லை. அதிக வேகம் கொண்ட மூலக்கூறுகளை இடது பெட்டியிலிருந்து வலது பெட்டிக்கும் வேகம் குறைந்த மூலக்கூறுகளை எதிர்புறமாகவும் தானாகவே முன்னின்று அனுப்புவதை கண்டறிந்து வெளியிட்டார். இந்த குட்டிச்சாத்தான் மூலக்கூறு கடும் குழப்பமான மூலக்கூறுகளின் இயக்கத்தை ஒருங்கமைத்து ஒருவகை ஒழுங்கை கொண்டு வருகிறது. அப்படியான ஒரு குவாண்ட மூலக்கூறுதான் புவியின் வரலாற்றில் வேதி மூலக்கூறுகளை மாற்றி முதல் உயிரி மூலக்கூறை உருவாக்கி இருக்கவேண்டும்.
குவாண்ட உயிரியலும் ஒளிச்சேர்க்கையும். மேற்கண்ட வகை மூலக்கூறுகளின் தேடலும் ஷோர்டிங்கரின் கேள்வியும் சேர்ந்து உருவாக்கியது தான் குவாண்ட உயிரியில் (Quantum Biology) எனும் தனித்துறை. ஆனால் 2007ம் வருடம் வரை குவாண்ட உயிரியல் எனும் துறை பெரும்பாலும் இருளில்தான் கிடந்தது. உயிர்த்திருத்தலின் முக்கிய புவிசார்ந்த அம்சமான ஒளிச்சேர்க்கை குறித்து சிக்காகோ பல்கலைகழகத்தின் விஞ்ஞானி கிரேக் ஏங்கெல் மற்றும் அவரது சகாக்கள் மேற்கொண்ட ஆய்வின்மூலம் இத்துறை உலகக்கவனம் பெற்றது. ஒளிச்சேர்க்கையை குவாண்டவியல் பார்வையில் ஆய்வுக்கு உட்படுத்தும் நேனோ ஆய்வு முறை நமக்கு முதல் உயிரியின் தோற்றம் குறித்த சில துப்புகளை தருவதாக உள்ளது. ஒளி அலையா துகளா என்பதை கண்டறிய உதவிய தாமஸ் யங்கின் இரட்டை பிளவு சோதனையை நினைவு படுத்துவோம் ஒளியின் ஒரு மூலக்கூறை (ஃபோட்டான்) இருதுளைகள் வழியே அனுப்பி என்ன நடக்கிறது என்று கண்ட சோதனை அது.
குவாண்ட இயற்பியல் ஒளி அலையா துகளா என்பதை ஐன்ஸ்டீன் வழி நின்று இரண்டாகவும் இருப்பதை உறுதிசெய்தது. துகள் எனும் முறையில் ஃபோட்டான் (ஒளி மூலக்கூறு) குவாண்ட வியலின் அர்த்தத்தில் இரு பிளவு வழியேயும் ஒரே நேரத்தில் வெளியேறியது. அலை-துகள் குறித்த பொருள்’ சார்ந்த சமன்பாடுகளை கொடுத்தவர் ஷோர்டிங்கர். அலை-துகள் இரட்டைத்தன்மை குவாண்டவியலின் மையப்புள்ளி ஆகும். இரு துளை வழியேயும் ஒரே சமயத்தில் வெளிவந்த ஒரு ‘குட்டிச்சாத்தான்’ மூலக்கூறே ஃபோட்டான் ஆகும்.
ஒளிச்சேர்க்கையும் ஒரு குவாண்ட நிகழ்வு. அதுவும் ஃபோட்டான் சார்ந்ததே. ஆனால் குவாண்டம் சம்பந்தப்பட்ட விஷயம் மிக சிறிதளவே. தாவரமாக இருக்கட்டும் அல்லது அது ஒளிச்சேர்க்கை பாக்டீரியாவாக இருக்கட்டும் அது கார்பன் டை ஆக்ஸைடு மற்றும் நீரில் இருந்து ஒளியைக் கொண்டு உயிர்பொருளை உற்பத்தி செய்கிறது. அதில் ஃபோட்டான் ஆற்றலாக பயன்படுகிறது. அதன் குவாண்ட தன்மை தற்செயலானது. உணவாக மாறும்படி நிலை அடுத்து வருவதே ஆகும். ஃபோட்டானை கையகப்படுத்தும் சிக்கலான மூலக்கூறு அமைப்பும் உண்மையான வேதியியல் பாக்டரி போல செயல்படும் உற்பத்தி இடமும் ஒன்றே அல்ல உயிரியலில் ஆற்றலை சேமித்தல் என்பது ஒருவகை உயிர்த்திருத்தல் தொடர்பான போட்டி என்தால் ஆற்றலை கையகப்படுத்தி எவ்வகை விரயமும் இல்லாமல் முற்றிலுமாக பயன்படுத்தலுக்கே அங்கே முன்னுரிமை வழங்கப்படுகிறது.
ஒளியை ‘அறுவடை செய்யும்’ மூலக்கூறு அதனை உணவு வேதிவினை நடக்கும் மையத்திற்கு முழுமையாய் எடுத்துச்செல்லுதல் நடக்கிறது. பல ஆண்டுகளாக விஞ்ஞானிகள் ஒளிமூலக்கூறை ஒளிச்சேர்க்கை எப்படி திறனோடு பயன்படுத்த முடிகிறது. என்பது குறித்து பலவகை ஆய்வுகள் செய்து பார்த்தனர்.
இதனை விளக்கிட நாம் ஒளிச்சேர்க்கையை கிட்டே சென்று ஆராய வேண்டும். நம் டிவி (அந்தகால) ஆண்டனாபோல ஒரு மூலக்கூறு அமைப்பு ஒளியை உள்வாங்குகிறது. கிரேக் ஏங்கல் மற்றும் கிரஹாம் பிளெம்மிங் (பெர்க்லி) ஆகியோர் தங்கள் பார்வையை சல்ஃபர் பாக்டீரியா மீது செலுத்தினார். நிலமட்டத்திற்கு கீழே 5 கிமீ ஆழத்தில் எரிமலை துவார ஏரிகளின் அடிப்பாகத்தில் ஒளி ஊடுருவ முடியாத இடத்தில் அவை வாழ்கின்றன. இந்த இடம் ஆய்வுக்கு மிகவும் ஏற்றது. ஏனெனில் சூரிய ஒளி இங்கே ஊடுருவுவது இல்லை. ஆனால் எரிமலை வெப்பத் துவாரங்கள் சிவப்பு நிறத்தில் வெப்பமாகி ஒளிர்கின்றன. இந்த ஒளியில் அந்த சல்ஃபர் பாக்டீரியா ஒளிச்சேர்க்கை செய்கிறது. ஒரு நாளைக்கே ஒரு சில ஃபோட்டான்களே கிடைக்கும்.
இங்கே பாக்டீரியாவின் ஆண்டனா மூலக்கூறுகள் குட்டிச்சாத்தான் மூலக்கூறுகளை விட சாமர்த்தியமாக நடந்துகொள்கின்றன. தன்னை நோக்கி வரும் ஃபோட்டானை சுவீகரித்து ஆற்றலாக மாற்றி ஒரு பிக்கோ வினாடியில் (அதாவது ஒரு வினாடியில் ஒரு ட்ரில்லியனாவது பங்கு ) அதை வேதி வினை மையத்திற்கு அனுப்பவேண்டும். ஆண்டனா இருக்கும் இடம் A என்றும் வேதி-வினை மையஇடம் B என்றும் வைத்தால் ஆற்றல் மூலக்கூறு A முதல் B நோக்கி எல்லாவித பாதைகளையும் ஆராய்ந்து அதில் மிகவேக பாதையை தேர்வு செய்கிறது. அதிலும் விஞ்ஞானிகளின் ஆச்சரியம் என்னவெனில் அந்த மூலக்கூறு ஒரே சமயம் மூலக்கூறு பாலமாகவும் தொடக்க மற்றும் முடிவு மூலக்கூறாகவும் 1.5 நேனோ மீட்டர் வரை திகழ்கிறது. இப்படி ஒளிச்சேர்க்கைக்கான மூலக்கூறு என்பது குவாண்ட சூப்பர் குட்டிச்சாத்தான் மூலக்கூறாக இருப்பதை அவர்கள் நிரூபித்தனர். இதைவிட பலமடங்கு சிக்கலான தாவர அமைப்பின் ஒளிச்சேர்க்கை நுண்ணிய குவாண்ட ஆய்வுக்கு உட்படுத்தினால் முதல் உயிரியை தந்த மூலக்கூறை அடைய முடியலாம்.
குவாண்ட உயிரியலும் முதல் உயிரியின் தோற்றமும்.
1953ல் மே15 அன்று சயின்ஸ் இதழில் ஸ்டான்லி மில்லர் எனும் வேதி அறிஞர் ஒரு திருப்புமுனை ஆய்வுக்கட்டுரையை வெளியிட்டார். அது நேச்சர் இதழில் கிரிக் மற்றும் வாட்சன் ஆகியோர் தங்களது டி.என்.ஏ கட்டமைப்பு குறித்த கட்டுரையை வெளியிட்டதன் மூன்றாம் வாரம் வெளிவந்தது. ஸ்டான்லி மில்லர் ஆய்வகத்தில் 3.5 பில்லியன் ஆண்டுக்கு முந்தைய புவியின் வேதிச்சூழலை செயற்கையாக ஏற்படுத்தி உயிரிகளின் ஆதாரமான அமினோ அமிலங்களை தன்னிச்சையாக உற்பத்தி செய்ததை அந்த கட்டுரை விவரித்தது. எனவே ஆய்வகத்தில் உயிரிகளை உருவாக்க முடியும் என்பதே இதன் மூலம் நிரூபணமான ஒன்று .
ஆனால் மில்லர் எடுத்தது முதல்படிதான். அது வெறும் ஹார்டுவேர், வாழ்வின் தகவல்களை அடங்கிய முழு முதல் இயங்கும் மூலக்கூற்று-செல்-என்பது அது மட்டுமே அல்ல. வேதியியல் என்பது எவ்வளவுதான் சிக்கலானதாகவும் செழுமையானதாகவும் இருப்பினும் உயிரியின் மரபார்ந்த சமிக்கைகள் கட்டளைகளை அது வெளிக்கொணரும் என்று எதிர்பார்ப்பது வெறும் வன்-பொருளான கணினிப்பெட்டி தன்மென் பொருளைதானே எழுதிக்கொள்ளும் என்று நினைப்பதை போன்றது. பின் என்னதான் நடந்தது.
இந்த இடத்தில்தான் குவாண்ட இயங்கியல் ஷோர்டிங்கரின் பூனையோடு களம் இறங்குகிறது. ஷோர்டிங்கர் தன் பூனை குறித்த அற்புத சிந்தனா ஆய்வு ஒன்றை ஒரு புதிர் நிலை கேள்வியாக 1935ல் முன்வைத்தார்.
உண்மையில் அதனை தொடங்கி வைத்தது ஐன்ஸ்டீன்தான். குவாண்ட இயங்கியலின் கோபன்ஹேகன் விவரிப்பு என ஐன்ஸ்டீன் அதை அழைத்தார். ஷோர்டிங்கரின் பூனை குவாண்ட அதீத நிலை எனும் நிலையினை மூலக்கூறுகளுக்கு பொருத்துகிறது. இந்த கற்பனை சோதனைப்படி ஒரு பூனை, ஒரு குடுவை நஞ்சு, ஒரு கதிரியக்க தனிமம் இவை ஒரு பெட்டியில் வைக்கப்படுகின்றன. கூடவே ஒரு கதிரியக்க மானி (ஜெய்ஜர் கவுண்டரும்) இருக்கும். பட்சத்தில் ஒரு அணுவின் சிதைவு நஞ்சை வெளிக்கொண்டு வந்து அது பூனையை உயிரற்றதாக வேண்டும். ஆனால் கோபன்ஹேக்கன் விவரிப்பு ஒரு குறிப்பிட்ட நொடியில் பூனை உயிருள்ளதாகவும் உயிரற்றதாகவும் ஒரே சமயத்தில் குவாண்ட அதீத நிலையில் இருப்பதை ஊர்ஜிதம் செய்தது.
நீல்ஸ் ஃபோர் முதல் ஹெய்சன் பர்க் வரை பல குவாண்ட அறிஞர்கள் மூலக்கூறுகளின் உயிருள்ள அதே சமயம் உயிரற்றும் இருக்கிற இருநிலையை அதீத குவாண்ட நிலையாக்கி விவரிக்க ஷோர்டிஞ்சரின் பூனையை பயன்படுத்தினார்கள்.
இன்று மேற்கு ஆஸ்திரேலியாவின் பில் பாரா பகுதியில் ஆர்ச்சியன் பாறை தொல் படிமங்கள் தான் 3.5 பில்லியன் ஆண்டுக்கு முற்பட்ட உள்ளத்திலேயே பழமையான தொல்படிவங்களாக தற்போது கிடைத்துள்ளன. அவை ஸ்ட்ரொமாட்டோ லைட்ஸ் எனும்வகை சார்ந்தவை. நம் குவாண்ட குட்டிச்சாத்தான் மூலக்கூறுபோலவே உயிரோடும் அதே சமயம் உயிரற்றும் அவை அப்போது இருந்திருக்கலாம் என்பற்கான பல்வேறு ஆதாரங்களை தொல்உயிரியல் துறை இப்போது முன்வைக்கிறது. 1943ல் ஸ்க்ரோடிங்கர் தொடங்கிய ஒரு பிரச்சினைக்கும் புதிருக்கும் குவாண்ட உயிரியல் விடைசொல்லும் நாள் வெகு தொலைவில் இல்லை
