Read Time:31 Minute

മേധ രേഖ

ലൂക്ക എഡിറ്റോറിയൽ ബോർഡ് അംഗം

—

ലൂക്ക@ സ്കൂൾ പാക്കറ്റ് 8 – ൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ലേഖനം.

ഭിത്തി നിറയെ സോളാർ സെല്ലുകൾ ഘടിപ്പിച്ച ഒരു വലിയ മുറി. നടുവിലായി, ഒരു നീണ്ട വയറിൽ തൂക്കിയിട്ടിരിക്കുന്ന ഒരു വലിയ ബൾബ്. ഒരു ടോർച്ചുമായി ഒരാൾ വന്നു സോളാർ പാനലുകളിലേക്കു അൽപനേരം ലൈറ്റ് അടിക്കുന്നു. ആ പ്രകാശം ഉപയോഗിച്ച് സെല്ലുകൾ വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു. ആ വൈദ്യുതി കണക്ഷൻ കൊടുത്തിരിക്കുന്നത് നടുക്ക് തൂങ്ങുന്ന ബൾബിലേക്കാണ്. ബൾബ് കത്തുന്നു. അതിൽ നിന്നും വരുന്ന പ്രകാശം നേരെ വീഴുന്നത് സോളാർ സെല്ലുകളിൽ. വീണ്ടും വൈദ്യുതി ഉണ്ടാകുന്നു, ബൾബ് കത്തുന്നു. അങ്ങനെ ആദ്യം കിട്ടിയ ഊർജത്തെ പ്രകാശമായും വൈദ്യുതി ആയും മാറ്റി മാറ്റി, ബൾബും സോളാർ സെല്ലുകളും പ്രവർത്തിച്ചു കൊണ്ടേയിരിക്കുന്നു.

പുറത്തു നിന്ന് യാതൊരു ഊർജസ്രോതസ്സും ഇല്ലാതെ, തന്നിട്ടുള്ള ഊർജത്തെ പല രൂപത്തിൽ മാറ്റി മാറ്റി, ഇങ്ങനെ ഒരു സിസ്റ്റത്തിന് എത്ര നാൾ തുടരാൻ കഴിയും? അനന്തമായി തുടരാൻ കഴിയേണ്ടതല്ലേ? അങ്ങനെ അനന്തമായി പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയുന്ന മെഷീനുകളെ മനുഷ്യർ സൃഷ്ടിക്കാൻ ശ്രമിച്ചു തുടങ്ങിയിട്ട് നാള് കുറേയായി. വർഷങ്ങളുടെയോ പതിറ്റാണ്ടുകളുടെയോ അല്ല, നൂറ്റാണ്ടുകളുടെ പഴക്കമുണ്ട് ആ ശ്രമങ്ങൾക്ക്. Perpetual motion machines (PMM) എന്നാണ് ഈ സങ്കല്പയന്ത്രങ്ങളുടെ പേര്. ഇത്തരം ഒരു യന്ത്രത്തിനു വേണ്ടിയുള്ള ആദ്യകാല ശ്രമങ്ങൾ രേഖപ്പെടുത്തിയിട്ടുള്ളത് ഇന്ത്യയിൽ നിന്ന് തന്നെയാണ്. 1150-ൽ ഭാസ്കരാചാര്യർ ആണ് സ്വയം കറങ്ങിക്കൊണ്ടിരിക്കാൻ പറ്റുന്ന ഒരു ചക്രത്തിന്റെ ആശയം മുന്നോട്ടു വെച്ചത്.

A perpetual motion design based on Bhaskara’s wheel

അന്ന് തൊട്ട് ഇന്ന് വരെ, ധാരാളം ശാസ്ത്രജ്ഞർ പല പല രീതികളിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒത്തിരി PMM-കളെ സൃഷ്ടിക്കാൻ ശ്രമിച്ചിട്ടുണ്ട്. കറങ്ങാൻ വേണ്ട കാറ്റ് തനിയെ ഉണ്ടാക്കുന്ന കാറ്റാടിയന്ത്രം, ഭൂമിക്കൊപ്പം തനിയെ കറങ്ങുന്ന മാഗ്നെറ്റിക് ഗോളം, അങ്ങനെ രസകരമായ ഒത്തിരി ഒത്തിരി ആശയങ്ങൾ ഇതിനായി മനുഷ്യർ ചിന്തിച്ചു കൂട്ടിയിട്ടുണ്ട്. അങ്ങനെ ചിന്തിച്ചു ക്ഷീണിച്ച ഒരുപാട് പേരിൽ ഒരാളായിരുന്നു നമ്മുടെ ലിയൊനാർദോ ഡാവിഞ്ചി (Leonardo Da Vinci). ഇങ്ങനെ ഒരു മെഷീൻ സാധ്യമാവില്ല എന്ന് വിശ്വസിച്ചിട്ട് കൂടിയും, അദ്ദേഹം അത് ഉണ്ടാക്കാൻ ശ്രമിച്ചിരുന്നു. ഒടുവിൽ, നടക്കില്ല എന്ന് മനസ്സിലായിട്ടാവണം, ഇനിയും ഇതിനു തുനിയാൻ പോവുന്ന ഭാവി ശാസ്ത്രജ്ഞരോടായി അദ്ദേഹം പറഞ്ഞു:

“Perpetual motion-നു പുറകെ നടക്കുന്ന മനുഷ്യരേ, ഇനിയുമെത്ര മായാ മാരീചന്മാരെ നിങ്ങൾ തേടും? നിങ്ങളുടെ സ്ഥാനം ആ ആൽക്കമിസ്റ്റുകൾക്കു ഒപ്പമാണ്.”

അൽക്കമിസ്റ്റുകൾക്ക് ഒപ്പം, അതായത് ഏതു ലോഹവും സ്വർണമാക്കി മാറ്റാൻ ശ്രമിക്കുന്നവർക്കു ഒപ്പം. ചുരുക്കി പറഞ്ഞാൽ നടക്കാത്ത പണിക്ക് നിൽക്കണ്ട എന്നാണു ഡാവിഞ്ചി ആ പറഞ്ഞത് കൊണ്ട് ഉദ്ദേശിച്ചത്. അത് ശരിയായിരുന്നു. യന്ത്രം പണിയുന്നതിലെ പ്രായോഗിക ബുദ്ധിമുട്ടുകൾ മാറ്റിവെച്ചാൽ പോലും, തിയറിയിൽ എങ്കിലും അങ്ങനെ അനന്തമായി പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു യന്ത്രം ആർക്കും കണ്ടുപിടിക്കാൻ കഴിഞ്ഞിട്ടില്ല. അത് എന്തുകൊണ്ട് കഴിയില്ല എന്നതിന്റെ ഉത്തരം ഒരുപക്ഷെ നിങ്ങളുടെ മനസ്സിൽ കൂടി ഇതിനോടകം പോയിട്ടുണ്ടാവും. ദക്ഷത അഥവാ എഫിഷ്യൻസി, അതാണ് വില്ലൻ.

ഏതൊരു മെഷീൻ ഉണ്ടാക്കിയാലും, കൊടുക്കുന്ന ഊർജത്തിന്റെ 100% അതിനു തിരിച്ചു തരാൻ കഴിയില്ല. എത്ര കൃത്യതയോടെ ഉണ്ടാക്കിയാലും, ഏതെങ്കിലുമൊക്കെ രീതിയിൽ കുറച്ചൊക്കെ ഊർജം പുറത്തേക്ക് പോവും. അങ്ങനെ കുറേശ്ശേ പോയി പോയി, കുറെ കാലം കഴിയുമ്പോൾ എല്ലാ ഊർജവും നഷ്ടമാവും. മെഷീന്റെ പ്രവർത്തനം നിന്ന് പോവും. അങ്ങനെ പ്രായോഗികമായി നോക്കിയാൽ, എന്തുകൊണ്ട് ഇത്തരം ഒരു മെഷീൻ സാധ്യമാവില്ല എന്നത് വളരെ വ്യക്തമാണ്.

പക്ഷെ പ്രശ്‍നം അവിടെ തീരുന്നില്ലല്ലോ… നേരത്തെ പറഞ്ഞത് പോലെ, പ്രായോഗികതയെ മാറ്റി വെച്ചാൽ പോലും അങ്ങനെ ഒരു മെഷീൻ സാധ്യമല്ല. തിയറിയിൽ പോലും, ദക്ഷത 100% ആയ മെഷീൻ എന്നൊരു സംഗതി ഉണ്ടാക്കാൻ പറ്റില്ല. അത് എന്തുകൊണ്ട് പറ്റില്ല എന്നുള്ള ചോദ്യത്തിന്റെ ഉത്തരം ചെന്ന് നിൽക്കുന്നത്, പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഗതിയെ തന്നെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന, ഫിസിക്സിലെ ഏറ്റവും ശക്തമായ നിയമങ്ങളിൽ ഒന്നിലാണ്: താപഗതികത്തിലെ രണ്ടാം നിയമം (The second law of thermodynamics). ആ നിയമം കണ്ടുപിടിക്കാൻ വഴിയൊരുങ്ങിയത്, 1824-ൽ സാദി കാർണോ (Sadi Carnot) എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞൻ ഇതുപോലെ ദക്ഷതയെ (efficiency) പറ്റി ചിന്തിച്ചു തുടങ്ങിപ്പോൾ ആയിരുന്നു.

അന്ന് ആവി എഞ്ചിനുകളുടെ കാലമായിരുന്നു. താപോർജത്തിൽ നിന്നും ആവി ഉണ്ടാക്കി, ആ ആവിയുടെ ശക്തിയെ നമുക്ക് വേണ്ട പ്രവർത്തനങ്ങൾ ചെയ്യിക്കാൻ മാറ്റിയെടുക്കുന്ന എഞ്ചിൻ ആണ് ആവി എഞ്ചിൻ. കപ്പൽ ഓടിക്കാനും, ഖനനത്തിനും ഒക്കെയായി, ലോകം മുഴുവൻ പല തരം ആവി എൻജിനുകൾ ഉപയോഗിച്ച് പോന്നു. എന്നാൽ അക്കാലത്തെ ഏറ്റവും മികച്ച ആവി എഞ്ചിനുകൾക്കു പോലും, ഏകദേശം 3% മാത്രമേ ദക്ഷത (efficiency) ഉണ്ടായിരുന്നുള്ളു. അത് കൂട്ടാൻ സാധിച്ചാൽ, തന്റെ രാജ്യമായ ഫ്രാൻസിന് അതൊരു വലിയ നേട്ടം ആവും എന്ന് തിരിച്ചറിഞ്ഞ സാദി കാർണോ അതിനു വേണ്ടി ശ്രമിക്കാൻ തുടങ്ങി. അതിനായി അദ്ദേഹം സ്വയം ചോദിച്ച ചോദ്യം ഇതായിരുന്നു- ഒരു ആവിയന്ത്രത്തിന്റെ പരമാവധി ദക്ഷത എത്രയായിരിക്കും?

ഏറ്റവും ഉത്തമമായ എഞ്ചിൻ എങ്ങനെ ആയിരിക്കും എന്നതിൽ നിന്ന് അദ്ദേഹം തുടങ്ങി. അതായത് ഘർഷണമോ മെഷീന്റെ പ്രവർത്തനം കാരണം ഉണ്ടായേക്കാവുന്ന താപനഷ്ടമോ ഒന്നുമില്ലാതെ ഓടുന്ന എഞ്ചിൻ. അതിനായി അദ്ദേഹം ഉണ്ടാക്കിയെടുത്ത സൈദ്ധാന്തിക എഞ്ചിൻ ആണ് പ്രസിദ്ധമായ കാർണോ എഞ്ചിൻ. വലിയ ചൂടുള്ളതും, ഒത്തിരി തണുത്തതുമായ രണ്ടു സംഭരണികളെ ഉപയോഗിച്ചാണ് ഇത് പ്രവർത്തിക്കുക. അതിന്റെ കൃത്യമായ പ്രവർത്തനം ഇവിടെ പറയുന്നില്ല. ചൂട് സംഭരണിയിൽ നിന്നും തണുത്ത സംഭരണിയിലേക്കു ഊർജത്തെ കൊണ്ട് പോയി നിക്ഷേപിച്ചുകൊണ്ടാണ് യന്ത്രം പ്രവർത്തിക്കുക എന്ന് മാത്രം മനസിലാക്കുക. അങ്ങനെയൊരു യന്ത്രത്തിന് ഉണ്ടാകാവുന്ന പരമാവധി എഫിഷ്യൻസി, ഈ സംഭരണികളുടെ താപനിലയെ മാത്രം ആശ്രയിച്ചു ഇരിക്കുമെന്ന് കാർണോ മനസ്സിലാക്കി. ചൂട് സംഭരണിയുടെ താപനില T_H ആണെങ്കിൽ, തണുത്തതിന്റെ ആണെങ്കിൽ, T_c ആണെങ്കിൽ,

എഫിഷ്യൻസി, \( \eta = 1-\frac{T_C}{T_H} \)

ആയിരിക്കും. അതിലെ പ്രശനം കണ്ടോ? 100\% efficient ആയ എഞ്ചിന്റെ ഭക്ഷത e = 1 ആയിരിക്കും അതിനു T_C/T_H = 0 ആവണം. അതായത് ചൂട് ഉറവിടത്തിന്റെ താപനില അനന്തമോ, തണുപ്പ് സംഭരണിയുടെ താപനില പൂജ്യമോ ആവണം. പൂജ്യം എന്ന് പറയുമ്പോൾ വെള്ളം ഐസ് ആവുന്ന 0 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് അല്ല കേട്ടോ, 0 K (Kelvin). അതായത് -273.15 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ്. കേവല പൂജ്യം (Absolute Zero) എന്ന് പറയും. ഇതു രണ്ടും യഥാർത്ഥത്തിൽ സൃഷ്ടിക്കാൻ സാധിക്കുന്നതല്ല. അതായത് ഒരു സാങ്കല്പിക, ഉത്തമ സാഹചര്യത്തിൽ പോലും ദക്ഷതയ്ക്കു ഒരു പരിധിയുണ്ട്. ഊർജത്തെ ഒരു രൂപത്തിൽ നിന്നും മറ്റൊന്നിലേക്കു മാറ്റുന്ന പ്രക്രിയയിൽ തന്നെ, കുറച്ചു ഊർജം തീർച്ചയായും നഷ്ടമാവും. അത്തരം പ്രക്രിയകൾക്കു എല്ലാം, പ്രപഞ്ചം ഒരു ‘ട്രാൻസാക്ഷൻ ഫീ’ ഏർപ്പെടുത്തിയിട്ടുള്ള പോലെ! ഒരു രൂപത്തിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്കു പൂർണ്ണമായി മാറ്റാൻ നിന്നു തരാതെ, ഊർജത്തിന് പടർന്നു പോകാൻ ഒരു പ്രവണത ഉള്ളത്, ഈ ‘ട്രാൻസാക്ഷൻ ഫീ’ കാരണമാണ്. ആ ‘ട്രാൻസാക്ഷൻ ഫീ’ ക്കു ഒരു അളവ് കൊണ്ടുവന്നത്, റുഡോൾഫ് ക്ലൗസിയൂസ് (Rudolf Clausius) എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ്. 1865-ൽ. അതിന്റെ പേരാണ് എൻട്രോപ്പി.

നമ്മൾ സ്കൂളിൽ പഠിക്കാറുള്ളത് ഒരു സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ ക്രമക്കേടിൻ്റെ (disorder) കണക്കാണ് എൻട്രോപ്പി എന്നാണ്. പക്ഷേ അങ്ങനെ ആലോചിച്ചാൽ അതെന്താണന്ന് കൃത്യമായി മനസ്സിലാവണം എന്നില്ല. ക്രമക്കേടിൻ്റെ കണക്ക് എന്നത് കൊണ്ട് സത്യത്തിൽ ഉദ്ദേശിക്കുന്നത് ഇതാണ്, നിങ്ങൾ ഏതെങ്കിലും ഒരു സിസ്റ്റത്തിനെ മനസ്സിൽ വിചാരിക്കുക. ഉദാഹരണത്തിന് ഒരു കപ്പ് ചൂട് ചായ ഒരു മുറിയിൽ വെക്കുന്നു. ചായക്കപ്പും മുറിയും കൂടിചേർന്നതാണ് നമ്മുടെ സിസ്റ്റം. കുറച്ച് കഴിയുമ്പോൾ എന്ത് പറ്റും? ചായ ആറിപ്പോകും. ചായയിലെ ചൂട് അന്തരീക്ഷത്തിലേക്ക് പടർന്നതാണ് കാരണം. അവിടെ സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ ആകെ ഊർജത്തിന് മാറ്റമൊന്നുമില്ല. ആദ്യം എത്ര ഉണ്ടായിരുന്നോ അത്ര തന്നെ ഇപ്പോഴും ഉണ്ട്. അവിടെ മാറിയത് എൻട്രോപ്പി മാത്രം ആണ്. മൊത്തം ഊർജം ചായക്കപ്പിൽ മാത്രം ഒതുങ്ങി ഇരുന്നാൽ സിസ്റ്റത്തിന് കുറഞ്ഞ എൻട്രോപ്പി ആണ്. ചായയിൽ നിന്ന് ചൂട് പോയി ഊർജം അന്തരീക്ഷത്തിലേക്ക് പടരുന്നതോടെ എൻട്രോപ്പി കൂടും. അങ്ങനെ ഊർജം ഒരു സിസ്റ്റത്തിൽ എത്ര പടർന്നു ഇരിക്കുകയാണ് എന്നതിന്റെ കണക്കാണ് എൻട്രോപ്പി. ഇത് മനസിൽ വെച്ചു കൊണ്ട് ആലോചിച്ചാൽ എൻട്രോപ്പിയെ ക്രമക്കേടിൻ്റെ കണക്കെന്ന് പറയുന്നത് എന്താണെന്ന് മനസ്സിലാവും. എൻട്രോപ്പി കൂടുന്തോറും ഒതുങ്ങി ഇരിക്കുന്ന ഊർജം പടർന്നു പടർന്ന് സിസ്റ്റം കൂടുതൽ ക്രമരാഹിത്യത്തിലേക്ക് നീങ്ങുകയാണ്.

ഇവിടെ ഒരു കാര്യം ശ്രദ്ധിച്ചോ? നമ്മുടെ സിസ്റ്റത്തിൽ തുറന്നു വെയ്ക്കുന്ന ചായ എപ്പോഴും ആറുകയേ ഉള്ളു. ഒരിക്കലും അന്തരീക്ഷത്തിലെ ചൂട് സ്വയം വലിച്ചെടുത്ത് ചായ കൂടുതൽ ചൂടാവില്ല.

അത് പിന്നെ അങ്ങനെയല്ലേ വരൂ എന്ന് ആലോചിക്കാൻ വരട്ടെ, അത് എന്തുകൊണ്ട് അങ്ങനെ മാത്രമേ വരൂ എന്ന് ചിന്തിച്ചിട്ടുണ്ടോ? സത്യത്തിൽ അതായിരുന്നു സാദി കാർണോ തന്റെ പഠനങ്ങളിൽ കണ്ടുപിടിച്ച ഒരു പ്രധാന കാര്യം. സ്വാഭാവികമായ പ്രവർത്തനങ്ങൾ കൊണ്ട്, ചൂട് എപ്പോഴും താപം കൂടിയ സ്ഥലത്തു നിന്ന് കുറഞ്ഞ സ്ഥലത്തേക്കേ പോവൂ. ചൂട് ചായ തുറന്നു വച്ചാൽ അതിൽ നിന്ന് ചൂട് അന്തരീക്ഷത്തിലേക്ക് പോവും. ഐസ് കട്ട എടുത്തു അതിനേക്കാൾ താപം കൂടിയ അന്തരീക്ഷത്തിൽ വെച്ചാൽ, അന്തരീക്ഷത്തിൽ നിന്ന് ചൂട് അതിലേക്ക് പോയി ഐസ് അലിഞ്ഞു പോവും. പ്രകൃതിയിൽ ഇങ്ങനെ ഒരു നിയമം നിലനിൽക്കുന്നു എന്ന തിരിച്ചറിവിൽ നിന്നാണ് താപഗതികത്തിലെ രണ്ടാം നിയമം (Second law of thermodynamics) ഉടലെടുക്കുന്നത്. അതിന്റെ സാരാംശം ഇങ്ങനെയാണ്: ‘ഒരു ഒറ്റപ്പെട്ട സിസ്റ്റത്തിൽ, സ്വാഭാവികമായി നടക്കുന്ന ഏതൊരു പ്രവർത്തനവും, അതിന്റെ എൻട്രോപ്പി കൂട്ടുക തന്നെ ചെയ്യും.’

അതിലുണ്ട്, പ്രകൃതിയിൽ നടക്കുന്ന എല്ലാ പ്രക്രിയകളുടെയും ഉത്തരം. ലോകത്തിനെ അതിന്റെ വഴിക്ക് വിട്ടാൽ, നമ്മൾ ഒന്നും ചെയ്യാതെ ഇരുന്നാൽ, ക്രമത്തിൽ നിന്ന് ക്രമമില്ലായ്മയിലേക്കേ എല്ലാം പോവുകയുള്ളു. ഒരു വീർപ്പിച്ച ബലൂൺ വെറുതെ ഒരിടത്തു ഇട്ടിരുന്നാൽ അത് ചൊട്ടിപ്പോവും. ഒരു സോഡാക്കുപ്പിയുടെ അടപ്പു തുറന്നാൽ ഉടനെ ഗ്യാസ് വെളിയിൽ പോവും. എത്ര വലിയ ചീട്ടുകൊട്ടാരം ഉണ്ടാക്കിയാലും ഒരു ചെറിയ കാറ്റത്തു വീണു പോവും. ആരും നോക്കാനില്ലാതെ ഇരുന്നാൽ വൻകോട്ടകൾ വരെ ഇടിഞ്ഞു വീഴും, മനോഹര ശില്പങ്ങൾ പോലും വെറും കല്ലുകളായി മാറും… കാലക്രമേണ എല്ലാം, കൂടുതൽ കൂടുതൽ ക്രമമില്ലായ്മയിലേക്ക് നീങ്ങും.

കേൾക്കുമ്പോൾ കാലം എല്ലാറ്റിനെയും ഇല്ലാതാക്കും എന്നാണോ അതിന്റെ അർത്ഥം എന്ന് തോന്നാം. പക്ഷെ അങ്ങനെ ആകാതെ ഇരിക്കാൻ, ക്രമം (order) ഉള്ള സിസ്റ്റത്തെ സൃഷ്ടിയ്ക്കാൻ, നമ്മൾ പണിയെടുക്കേണ്ടി വരും എന്ന് കൂടിയാണ് അതിന്റെ അർത്ഥം. ബലൂൺ ഊതി വീർപ്പിക്കാൻ, സോഡാ ഉണ്ടാക്കാൻ, മനോഹരമായ ചീട്ടു കൊട്ടാരങ്ങൾ പണിയാൻ, വീടുകളും കോട്ടകളും ശില്പങ്ങളും നശിക്കാതെ നോക്കാൻ, നമ്മൾ കുറച്ചു ഊർജം ചിലവാക്കി പണി എടുക്കണമെന്ന് മാത്രം. ഒന്ന് ആലോചിച്ചാൽ, അങ്ങനെ നോക്കുമ്പോൾ, എത്ര മനോഹരമാണ് നമ്മുടെ ഈ ലോകം. എങ്ങനെയോ ആയി പോകുമായിരുന്ന ഒരു ലോകത്തെ ആണ് നമ്മൾ ജീവിക്കാൻ പറ്റുന്നതും ഭംഗി ഉള്ളതുമായ ഒന്നായി വാർത്തെടുത്തത്.

പക്ഷെ നമ്മുടെ ഈ കൊച്ചു ഭൂമിക്കും, അതിൽ നടക്കുന്ന സംഭവങ്ങൾക്കും അപ്പുറം, ഈ നിയമത്തിന്റെ പ്രസക്തിയും ശക്തിയും അറിയണമെങ്കിൽ, ഈ പ്രപഞ്ചത്തിനെ മൊത്തത്തിൽ തന്നെ, അതിൽ പറയുന്ന സിസ്റ്റം ആയി എടുത്താൽ മതി. അതിനേക്കാൾ ഒറ്റപ്പെട്ട സിസ്റ്റം ഇല്ലല്ലോ. ഇത് തന്നെയാണ് കൃത്യമായി പറഞ്ഞാൽ രണ്ടാം താപഗതിക നിയമത്തിന്റെ പൊതു പ്രസ്താവന. 1865-ൽ, ക്‌ളൗസിയൂസ് (Rudolf Clausius) എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ് ഇത് ആദ്യമായി പറഞ്ഞത്. “The entropy of the universe, tends to a maximum”.

The entropy of the universe, tends to a maximum

Rudolf Clausius

കഷ്ടിച്ച് ഒരു വാചകമേ ഉള്ളു. കാലം മുന്നോട്ടു നീങ്ങും തോറും, പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ എൻട്രോപ്പി കൂടിക്കൂടി വരണം എന്ന് മാത്രം പറയുന്ന ഒരു കുഞ്ഞു നിയമം. ഇതിനെ ഞാൻ എന്തിനാണ് ഫിസിക്സിലെ ഏറ്റവും ശക്തമായ നിയമങ്ങളിൽ ഒന്നെന്നു വിശേഷിപ്പിച്ചത് എന്ന് മനസ്സിലാവണമെങ്കിൽ, ആ പറഞ്ഞത് ഒന്ന് തിരിച്ചു ആലോചിച്ചു നോക്കിയാൽ മതിയാവും.

പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ എൻട്രോപ്പി കൂടിക്കൂടി വരണം. അതിനു കാലം മുന്നോട്ട് നീങ്ങണം. അതായത്, സമയമെന്ന സംഗതിക്കു മുന്നോട്ട് മാത്രമേ നീങ്ങാനാവൂ! ടൈം മെഷീൻ പോലെയുള്ള സംഗതികൾ വരുമെന്ന് സ്വപ്നം കണ്ടിരുന്നവരാണ് നിങ്ങൾ എങ്കിൽ നിരാശപ്പെടാനേ സാധ്യത ഉള്ളു. കാലത്തിൽ പിന്നോട്ട് സഞ്ചരിക്കാൻ, എത്ര ശ്രമിച്ചാലും നമുക്കാവില്ല. മറ്റൊരു രീതിയിൽ പറഞ്ഞാൽ, കാലത്തിന്റെ ഒഴുക്കിന്റെ ദിശയെത്തന്നെ നിശ്ചയിക്കുന്ന ഒരു ദിശാസൂചിക കൂടിയാണ് ഈ രണ്ടാം നിയമം. പ്രപഞ്ചത്തിൽ ഇന്നലെ എന്തൊക്കെ നടന്നുവെന്നും, ഇന്ന് എന്തൊക്കെ നടക്കുന്നുവെന്നും, നാളെ എന്തൊക്കെ നടക്കണമെന്നും തീരുമാനിക്കുന്നത് ആ ഒറ്റ വരി നിയമമാണ്.

എന്താല്ലേ, ഒരു ആവിയന്ത്രത്തിൻ്റെ (steam engine) ദക്ഷത (efficiency) അളക്കാൻ തുടങ്ങിയ ശ്രമങ്ങൾ എത്തി നിന്നതു ലോകത്തിന്റെ രീതികളെ മൊത്തത്തിൽ വിവരിക്കാൻ കെല്പുള്ള ഒരു മഹാസിദ്ധാന്തത്തിൽ.

പക്ഷെ അതിലും വലിയ തമാശ മറ്റൊന്നുണ്ട്. ഈ നിയമം കാരണം ചോദ്യം ചെയ്യപ്പെട്ടത്, ഏകദേശം അതെ കാലഘട്ടത്തിൽ ഒരു പാവം മനുഷ്യൻ വളരെ ബദ്ധപ്പെട്ടു കൂട്ടിയോജിപ്പിച്ചു എടുത്ത മറ്റൊരു മഹാസിദ്ധാന്തം ആയിരുന്നു. ആളെ പറഞ്ഞാൽ നിങ്ങൾ അറിയും. ഒരു ഇംഗ്ലണ്ട്കാരൻ താടിക്കാരനായിരുന്നു ആ ആൾ- പേര് ചാൾസ് ഡാർവിൻ.

ആ പേരു പറഞ്ഞു കഴിഞ്ഞാൽ പിന്നെ, ആ സിദ്ധാന്തം എന്തായിരുന്നു എന്ന് എടുത്തു പറയണ്ടല്ലോ അല്ലെ? അതെ, ഞാനും നിങ്ങളും, ഇന്നീ ഭൂമിയിലെ സകല ജീവിജാലങ്ങളും, ഭൂമിയുടെ അവകാശികളായതെങ്ങനെ എന്ന് പറഞ്ഞു തന്ന സുന്ദരസിദ്ധാന്തം – പരിണാമസിദ്ധാന്തം.

ങേ…എൻട്രോപ്പി കൂടണമെന്നു വെച്ച് പരിണാമം എന്തിനു ചോദ്യം ചെയ്യപ്പെടണം, അല്ലെ? ചോദ്യം ചെയ്യാൻ തുടങ്ങിയത്, പരിണാമസിദ്ധാന്തത്തെ എങ്ങനെയും തെറ്റെന്നു ചിത്രീകരിക്കാൻ ശ്രമിച്ചിരുന്നവർ തന്നെയായിരുന്നു. ഹെൻറി മോറിസിനെ (Henry Morris) പോലെയുള്ള സൃഷ്ടിവാദികൾ. അവരുടെ വാദങ്ങൾ ഇപ്രകാരമായിരുന്നു – പരിണാമ സിദ്ധാന്തം പറയുന്നതു പ്രകാരം ഇന്നത്തെ ജീവികൾ മുൻപുണ്ടായിരുന്ന ജീവികളിൽ നിന്നും സ്വാഭാവികമായി പരിണമിച്ചു വന്നതാണല്ലോ. മുൻപ് ഉണ്ടായിരുന്ന ജീവികൾ കുറച്ചു കൂടി ലളിതമായ ഘടന ഉണ്ടായിരുന്നവരായിരുന്നു. അങ്ങനെയെങ്കിൽ, പരിണാമം കൊണ്ട്, കൂടുതൽ കൃത്യവും സങ്കീർണവുമായ ഘടനയാണ് ഉണ്ടായിരിക്കുന്നത്. അങ്ങനെ ആണെങ്കിൽ, ക്രമരാഹിത്യം (disorder) കുറയുകയും ക്രമം (order) കൂടുകയുമാണ് ചെയ്തിട്ടുള്ളത്. രണ്ടാം നിയമപ്രകാരം, സ്വാഭാവികമായ പ്രക്രിയയിൽ ക്രമരാഹിത്യം കൂടാൻ മാത്രമേ പാടുള്ളു. അങ്ങനെയെങ്കിൽ പരിണാമ സിദ്ധാന്തം തെറ്റല്ലേ?

കാര്യം ഉദ്ദേശ്യം സ്വാഭാവികമായ ജിജ്ഞാസയോ ശാസ്ത്രത്തെ അറിയാനുള്ള ത്വരയോ ഒന്നുമല്ല എന്ന് വ്യക്തമാണെങ്കിലും, ഒറ്റനോട്ടത്തിൽ എങ്കിലും ആ ചോദ്യം ന്യായമായിരുന്നു. ഈ രണ്ടു സിദ്ധാന്തങ്ങൾക്കും ഒരുമിച്ചു നിലനിക്കാൻ കഴിയുമോ? ഒന്ന് മറ്റൊന്നിനെ തെറ്റാണെന്നു തെളിയിക്കേണ്ടതല്ലേ?

ആർക്കാണ് അപ്പോൾ തെറ്റിയത്? ഫിസിക്സിനോ, ബയോളജിക്കോ?

രണ്ടിനുമല്ല. അങ്ങനെയങ്ങു തെറ്റിപ്പോവാൻ, സങ്കല്പ സൃഷ്ടിയിൽ ഉണ്ടാക്കിയെടുത്ത വെറും കഥകളായിരുന്നില്ല ആ രണ്ടു സിദ്ധാന്തങ്ങളും. തെറ്റിയത്, പരിണാമത്തെ ഒറ്റയടിക്ക് അങ്ങ് തീർത്തുകളയാം എന്ന വ്യാമോഹത്തിൽ, രണ്ടാം നിയമം കൃത്യമായി മനസ്സിലാക്കുക പോലും ചെയ്യാതെ ചാടിയിറങ്ങിയവർക്കു തന്നെയായിരുന്നു.

ഒന്നാമത്തെ കാര്യം, ജീവൻ കൂടുതൽ സങ്കീർണമാകണമെന്നു പരിണാമ സിദ്ധാന്തം പറയുന്നില്ല. എങ്കിലും അത് വിടാം, കാരണം പരിണാമത്തിന്റെ കൂടുതൽ ഉദാഹരണങ്ങളിലും ക്രമമില്ലായ്മ കുറഞ്ഞ്, സങ്കീർണ്ണത കൂടുക തന്നെ ചെയ്തിട്ടുണ്ട്. അത് എങ്ങനെ സാധ്യമാകും എന്നതിന്റെ ഉത്തരം രണ്ടാം നിയമത്തിൻ്റെ തുടക്കത്തിൽ തന്നെയുണ്ട്.

“ഒരു ഒറ്റപ്പെട്ട സിസ്റ്റത്തിൽ…”

അതാണ്. അതാണ് അതിലെ ഹൈലൈറ്റ്. സിസ്റ്റം ഒറ്റപ്പെട്ടതാണെങ്കിൽ മാത്രമേ എൻട്രോപ്പി സ്വാഭാവികമായി കൂടുകയുള്ളു. അവിടെയാണ് കുത്തിത്തിരുപ്പുകാർക്കു തെറ്റിപോയത്. എന്തെന്നാൽ ഭൂമി ഒരു ഒറ്റപ്പെട്ട സിസ്റ്റം അല്ലല്ലോ. അങ്ങനെ നമ്മൾ ഒറ്റപ്പെട്ടുപോകാതെ ഇരിക്കാൻ ഒരാൾ കാലാകാലങ്ങളായി കത്തിജ്വലിച്ചു കൂട്ട് നില്കുന്നുണ്ടല്ലോ. മറ്റാരുമല്ല, നമ്മുടെ സ്വന്തം നക്ഷത്രം, സാക്ഷാൽ സൂര്യൻ.

ജീവൻ നിലനിൽക്കാൻ സൗരോർജം വേണമെന്ന് അറിയാമല്ലോ. എന്നാൽ സൂര്യനിൽ നിന്ന് ഭൂമി എടുത്തുകൊണ്ടിരിക്കുന്നതു പൊതുവേ ധരിക്കുന്ന പോലെ ‘ഊർജം’ അല്ല. സൂര്യനിൽ നിന്ന് പകൽ ഭൂമിയിൽ എത്തുന്ന ഊർജത്തെ കുറെയൊക്കെ നമ്മൾ ആഗിരണം ചെയ്യുമെങ്കിലും, നമ്മൾ അതിവിടെ സൂക്ഷിച്ചു വെക്കുക അല്ല ചെയ്യാറ്. രാത്രി തന്നെ നമ്മളത് പുറത്തേക്കു കളയുന്നുണ്ട്. ഇല്ലായിരുന്നെങ്കിൽ ആ ഊർജം കാരണം ചൂട് കൂടി കൂടി തന്നെ ഭൂമിയിൽ ജീവൻ എന്നേ ഇല്ലാതായേനെ!

അപ്പൊ പിന്നെ സൂര്യനിൽ നിന്ന് നമ്മൾ സ്വീകരിക്കുന്നതും പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നതും എന്താണ്?

എൻട്രോപ്പി ആണ് ചങ്ങായീ… നല്ല ഒന്നാന്തരം low entropy.

സൂര്യൻ നമുക്ക് നേരിട്ട് entropy supply ചെയ്യുവാ എന്നല്ല കേട്ടോ ആ പറഞ്ഞത് കൊണ്ട് ഉദ്ദേശിക്കുന്നത്. സൂര്യനിൽ നിന്ന് ഇവിടെ എത്തുന്ന ഊർജത്തിനു low-entropy രൂപമാണ് എന്നുള്ളതാണ് നമുക്ക് പ്രയോജനമായി തീരുന്നത് എന്ന് മാത്രം. അതായത്, സൗരോർജത്തിന്റെ നല്ലൊരു പങ്കും ഭൂമിയിൽ എത്തുന്നത് നമുക്ക് കാണാൻ കഴിയുന്ന റേഞ്ചിൽ ഉള്ള പ്രകാശമായാണ്. അൾട്രാവയലറ്റ്, ഇൻഫ്രാറെഡ് പോലെയുള്ള റേഡിയേഷനുകളും ഉണ്ടെങ്കിലും കൂടുതലും ദൃശ്യപരിധിയിലെ പ്രകാശമാണ്. സൂര്യന്റെ ഉപരിതലത്തിന് ഉയർന്ന താപനില ഉള്ളതിനാൽ ഊർജം കൂടുതലും എൻട്രോപ്പി കുറഞ്ഞ രൂപത്തിൽ ആയിരിക്കും. എന്നാൽ ഇത് ആഗിരണം ചെയ്തിട്ട് നമ്മൾ ബഹിരാകാശത്തേക്ക് തള്ളിക്കളയുന്ന റേഡിയേഷനോ? കൂടുതലും തരംഗദൈർഘ്യം കൂടിയ far-Infrared റേഞ്ചിൽ പെട്ട, ഉയർന്ന എൻട്രോപ്പി ഉള്ള ഊർജമായിരിക്കും. അങ്ങനെ സൂര്യപ്രകാശത്തിൽ വരുത്തിയ എൻട്രോപ്പി മാറ്റം കൊണ്ട്, ഭൂമിയിലെ ജീവജാലങ്ങൾക്ക് സ്വന്തം എൻട്രോപ്പി കുറയ്ക്കാം. ചായ ആറുമ്പോൾ ചായയുടെ എൻട്രോപ്പി കുറയുമെങ്കിലും, സിസ്റ്റത്തിന്റെ എൻട്രോപ്പി കൂടുന്ന പോലെ, മൊത്തം പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ എൻട്രോപ്പി ഇവിടെയും കൂടുകയാണ്.

സത്യത്തിൽ, കണക്കു നോക്കിയാൽ, പരിണാമം കാരണം കുറഞ്ഞു പോകുന്ന എൻട്രോപ്പിയുടെ ട്രില്യൺ (1 ട്രില്യൺ = ലക്ഷം കോടി) മടങ്ങു സൂര്യൻ വഴി ഭൂമിയിൽ എത്തുന്നുണ്ട്. ചുരുക്കി പറഞ്ഞാൽ എൻട്രോപ്പിയും സൗരോർജവും പരിണാമത്തെ വെല്ലുവിളിക്കുന്നില്ല എന്ന് മാത്രമല്ല, സ്വാഭാവിക നിർധാരണത്തെ (natural selection) നെ മുന്നോട്ട് നീക്കുന്ന ധർമം നിർവ്വഹിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

അപ്പൊ, ഇനി എപ്പോഴെങ്കിലും ജീവിതം ഒരുപാട് കലുഷിതമായി പോകുന്നു എന്ന് തോന്നിയാൽ, കുറച്ചു സൂര്യപ്രകാശത്തെ ഒന്ന് കൈനീട്ടി പിടിച്ചു നോക്കൂ. ഒരുമാതിരി പ്രതിസന്ധികളെ ഒക്കെ ചെറുക്കാനുള്ളത് അവിടെ നിന്നും കിട്ടും. ഓരോരോ പ്രകാശരശ്മികളും നമ്മളോട് പറയും – “നിങ്ങളോർക്കുക നിങ്ങളെങ്ങനെ നിങ്ങളായെന്ന്!”

References:

Evolution and the Second Law of Thermodynamics: Effectively Communicating to Non-technicians | Evolution: Education and Outreach | Full Text >>>
https://www.fisica.net/STYER Entropy and Evolution.pdf >>>
https://en.wikipedia.org/wiki/Perpetual motion >>>
Five Perpetual Motion Machines, and Why None of Them Work | RealClearScience >>>
https://youtu.be/DxL2HoqLbyA?si=0CMEvB728klnI0vb
https://youtu.be/A-QgGXbDyR0?si=qI2nGJoUDloOS9jV