टीवह दूसरे दिन मुझे एक दोस्त से एक पत्र मिला। पत्रों के लिए मेरा प्यार बहुत पुराना है। ये जादुई स्पेसटाइम कैप्सूल अपने जीवन में एक अलग समय के बारे में एक अलग स्थान पर लिखे गए व्यक्ति के विचारों में लाते हैं। और कागज के उस टुकड़े को पढ़ते समय, किसी को धीरे-धीरे उस ज़ोन में प्रेषित किया जा सकता है, जैसे कि एक समय-मशीन द्वारा-जब आप अपने फोन पर एक-लाइन व्हाट्सएप संदेश प्राप्त करते हैं, तो आपको परेशान करने वाले टिंग-टिंग से बहुत अलग महसूस होता है।
लेखन अनुष्ठान लिखने वाले पत्र का एक महत्वपूर्ण हिस्सा, हालांकि, अपनी पसंद के टिकटों को खरीदना और उन्हें लिफाफे पर ठीक करना है। स्टैम्प अपने आप में जादुई चीजें हैं। एक को चिपकाने के लिए, आपको केवल पानी की कुछ बूंदों के साथ खाली पक्ष को नम करने की आवश्यकता है (या, यदि कोई नहीं देख रहा है, तो आपका थूक) और यह छड़ी करने के लिए तैयार है।
हालांकि यह इतना सरल क्यों है?
प्राकृतिक शक्तियां
उनके बीच आकर्षक बलों के कारण कोई भी दो चीजें एक -दूसरे से चिपक जाती हैं। ये बल कई कारणों से उत्पन्न हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, जब आप कूदते हैं, तो आप पृथ्वी पर वापस आते हैं। क्या आप वापस लाता है? यह गुरुत्वाकर्षण बल है, जो प्रकृति की मौलिक बलों में से एक है। वस्तु जितनी भारी होती है, बल उतना ही मजबूत होता है।
पूरी पृथ्वी हम में से किसी पर कितना बल देती है? वह मात्रा वह है जिसे हम अपने वजन के रूप में मापते हैं। 60 किलोग्राम वजन का अर्थ है लगभग 600 न्यूटन (एन) बल। यदि आप अपने वजन के बारे में चिंतित हैं, तो यह सिर्फ पृथ्वी है जो आपको और अधिक आकर्षक बल के साथ खुद की ओर खींचती है।
एक और महत्वपूर्ण बल जो हम हर समय अपने चारों ओर देखते हैं वह है विद्युत चुम्बकीय बल। इसमें दो प्रकार के बल शामिल हैं जो परस्पर संबंधित हैं: विद्युत और चुंबकीय। बिजली के आवेशों के कारण विद्युत बल होते हैं। हम जानते हैं कि इलेक्ट्रॉनों को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है जबकि प्रोटॉन सकारात्मक रूप से चार्ज किए जाते हैं, और उनके बीच विद्युत बल उत्पन्न होते हैं। इसी तरह, चुंबकीय बल चुंबकीय आवेशों के बीच होते हैं जिन्हें हम उत्तर और दक्षिण कहते हैं। आरोपों की तरह आरोपों के विपरीत, आरोपों के विपरीत।
जब रेफ्रिजरेटर मैग्नेट अपनी बैटरी से फ्रिज के दरवाजे या इलेक्ट्रिक बलों से चिपक जाता है, तो यह आपके प्रशंसक में एक करंट ड्राइव करता है, यह सभी विद्युत चुम्बकीय बलों के कारण होता है।
दो अन्य मौलिक ताकतें हैं, जिन्हें कमजोर और मजबूत बल कहा जाता है, लेकिन वे केवल बहुत, बहुत छोटी दूरी पर महत्वपूर्ण हैं, जैसे कि एक परमाणु के नाभिक के अंदर। हम उन्हें अपने दैनिक जीवन में अनुभव नहीं करते हैं।
अब सवाल यह है कि इनमें से कौन सी मौलिक ताकतें मोहर को लिफाफे से चिपकाती हैं?
गोंद की दुनिया
यह सवाल हमें गोंद की दुनिया के अंदर ले जाता है। जिसे हम गोंद कहते हैं, वह वास्तव में एक रासायनिक यौगिक है जिसे पॉलीविनाइल-एसीटेट (पीवीए) कहा जाता है। यह नाम बहुत कुछ नहीं कह सकता है: यह वास्तव में कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के लंबे, श्रृंखला जैसे अणुओं के साथ एक सामग्री है। ये अणु नूडल्स की तरह दिखते हैं और एक दूसरे से चिपक जाते हैं – और अन्य सतहों पर भी।
परमाणु आमतौर पर तटस्थ होते हैं क्योंकि उनमें से प्रत्येक में सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए प्रोटॉन और नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों की समान संख्या होती है। प्रत्येक अणु, जो कई परमाणुओं से बना होता है, फिर भी तटस्थ चार्ज होता है। हम जानते हैं कि आरोपों की तरह और विपरीत आरोप आकर्षित करते हैं। यहां पहेली यह पता लगाने के लिए है कि कैसे एक चार्ज तटस्थ अणु एक अन्य चार्ज तटस्थ अणु को आकर्षित कर सकता है।
जवाब 1900 के दशक की शुरुआत में खोजे गए भौतिकी के एक सुंदर टुकड़े के साथ करना है। भले ही प्रत्येक अणु समग्र रूप से चार्ज-न्यूट्रल है, लेकिन यह इस तरह से उतार-चढ़ाव कर सकता है कि इसका एक हिस्सा दूसरे की तुलना में थोड़ा अधिक नकारात्मक रूप से चार्ज किया जा सकता है। और जब ऐसा अणु एक अन्य चार्ज-न्यूट्रल अणु के करीब आता है, तो यह दूसरे अणु में चार्ज के वितरण को थोड़ा विकृत कर सकता है।
इस प्रकार अणु, जो हाल ही में समग्र चार्ज-न्यूट्रल तक था, अब एक और चार्ज-न्यूट्रल अणु के लिए आकर्षित होने लगता है-सभी क्योंकि उनके शरीर के विभिन्न हिस्सों में विपरीत आरोप हैं। इस तरह का बल, जबकि यह गुप्त रूप से विद्युत चुम्बकीय विविधता का है, वैन डेर वाल बल से जाता है। इसका नाम डच भौतिक विज्ञानी जोहान्स डिडिक वैन डेर वाल्स के नाम पर रखा गया है।
यह हमें पहेली के अंतिम टुकड़े पर लाता है: हमें पानी की उन कुछ बूंदों की आवश्यकता क्यों है?
पानी में तैरना
कल्पना कीजिए कि आप एक कागज के एक टुकड़े को दूसरे से चिपका देना चाहते हैं। आपको गोंद की बोतल मिलेगी और अंदर आप देखेंगे कि यह एक तरल है। यह महत्वपूर्ण है।
यह पता चला है कि निर्माता पीवीए अणुओं को पानी के साथ मिलाते हैं ताकि उन्हें पूरी तरह से एक दूसरे से चिपके रहने से रोका जा सके। इस तरह, पीवीए पानी के एक छोटे से तालाब में तैर रहा है।
चूंकि ये अणु उतार -चढ़ाव के कारण एक -दूसरे को आकर्षित करते हैं, इसलिए वे एक -दूसरे से तभी चिपक सकते हैं जब वे अपेक्षाकृत करीब हों। लेकिन अगर उनके चारों ओर पर्याप्त पानी है, तो ये अणु दूर तैरेंगे और एक -दूसरे के आकर्षण को महसूस नहीं करेंगे।
दूसरी ओर, जब आप कुछ गोंद लेते हैं और इसे एक सतह के चारों ओर फैलाते हैं, तो पानी वाष्पित हो जाता है, जिससे पीवीए अणुओं को एक दूसरे के करीब लाया जाता है। कल्पना कीजिए कि एक स्विमिंग पूल में लोगों का एक समूह है: आप अधिक लोगों को जोड़ने के बजाय पूल के आकार को कम करके इसे अधिक भीड़ बना सकते हैं। यह एक ही सिद्धांत है।
यदि आप काफी जल्दी हैं, तो आप कागज के दो टुकड़ों को ला सकते हैं, जिन्हें आपको गोंद सूखने से पहले एक साथ रहना होगा। इस तरह, पीवीए अणु दोनों सतहों के साथ -साथ एक -दूसरे से चिपक जाएगा, साथ ही कागज के दोनों टुकड़ों को एक साथ सील कर देगा।
इस प्रकार गोंद ने अपना काम किया होगा।
क्वांटम स्टैम्प्स
एक ही गोंद चाल स्टैम्प पर भी काम करती है – बस यह है कि एक मोहर के पीछे की ओर पहले से ही सूखे गोंद हैं। पानी की कुछ बूंदें इन अणुओं को अलग करती हैं और अधिक पतला हो जाती हैं, जिससे आप लिफाफे पर मुहर लगाते हैं। फिर, पानी के अणु फिर से सूख जाते हैं और स्टैम्प को लिफाफे से चिपकने की अनुमति देते हैं।
इस सब में, आप आश्चर्यचकित हो सकते हैं: पीवीए अणुओं में परिवर्तन के कारण क्या उतार -चढ़ाव होता है, जिससे वैन डेर वाल्स बलों के लिए अग्रणी होता है? इसे समझने के लिए हमें थोड़ा सा क्वांटम यांत्रिकी सीखना होगा। यदि आप रुचि रखते हैं, तो आपको भौतिकी में एक पाठ्यक्रम लेने पर विचार करना चाहिए, उदाहरण के लिए यहां आईआईटी कानपुर में, जहां हम में से कुछ सिखाते हैं।
अगली बार जब आप किसी मित्र से एक कूरियर या एक पत्र प्राप्त करते हैं, तो उसे अपने पास लाने वाले व्यक्ति को धन्यवाद न दें। इसके अलावा मोहर के पीछे काम पर अणुओं के लिए कृतज्ञता का एक शब्द भी फुसफुसाता है, और जो शायद इसे सुरक्षित रूप से आपके दरवाजे के लिए सभी तरह से सील कर दिया।
ADHIP AGARWALA IIT कानपुर में भौतिकी के सहायक प्रोफेसर हैं।
