శాస్త్ర విజ్ఞానము

ఈ విషయంలో అరిస్టాటిల్ చెప్పింది తప్పని నిరూపించడానికి గెలీలియో అట్టహాసంగా ఓ బహిరంగ ప్రదర్శన చేశాడు.

బరువైన వస్తువులు ఎందుకు ముందు కింద పడతాయో వివరించడానికి అరిస్టాటిల్ వాదులు ఏవో చిత్రమైన వివరణలు ఇచ్చేవారు. కాని ఆ వివరణలేవీ పట్టించుకోకుండా గెలీలియో ప్రయోగాన్ని ఆశ్రయించాడు. పీసా నగరంలో ఓ ఎత్తైన భవనం ఉంది. ఇది సన్నగా పొడవుగా ఓ ధ్వజస్తంభంలా ఉంటుంది. నిర్మాణ దోషాల వల్ల ఇది కొద్దిగా ఒక పక్కకి ఒరిగి ఉంటుంది. దీన్ని leaning tower of Pisa అంటారు. గెలీలియో ఆ భవనం ఎక్కి పై నుండి ఓ చిన్న తూటాని, ఒక పెద్ద ఉక్కు గుండుని ఒకే సారి విడిచాడు. కింద నుండి ఆ ప్రదర్శనని గమనిస్తున్నవారికి రెండూ ఒకే సారి కిందపడడం కనిపించి ఆశ్చర్యం కలిగించింది. రెండు వేల ఏళ్లుగా అరిస్టాటిల్ వాదులు చేసిన బోధనలు తప్పని తేలింది.

కాని ఇంకా ఒక సందేహం మిగిలిపోయింది. మరి ఓ ఇనుప గుండుని, ఓ ఈకని వదిలితే గుండే ముందు పడుతుంది కదా? మరి ఈ సందర్భంలో పై సూత్రం ఎందుకు పని చెయ్యడం లేదు? దానికి కారణం పడుతున్న వస్తువు యొక్క గమనాన్ని నిరోధిస్తున్న గాలే నని గెలీలియో అనుమానించాడు. కాని ఆ అనుమానాన్ని నిజం అని నిరూపించడానికి గాలిలేని సీమలో ప్రయోగం చెయ్యాలి. అదంత సులభం కాదు. ఇక్కడే గెలీలియోకి ఓ చక్కని ఉపాయం తట్టింది.

గాలికి బదులు నీట్లో వస్తువులు ఎలా పడతాయో పరీక్షించడం మొదలెట్టాడు. గాలి యొక్క నిరోధకత సంగతి ఏమో గాని, నీరు వస్తువులని గమనాన్ని నిరోధిస్తుందని అర్థం చేసుకోవడం సులభం. పైగా నీట్లో వస్తువులు కాస్త నెమ్మదిగా పడతాయి కనుక అవి కిందపడడానికి పట్టే కాలాన్ని తను కనిపెట్టిన లోలకాన్ని ఉపయోగించి కచ్చితంగా కొలవచ్చు. కనుక పెద్ద తొట్టెలోని నీట్లో వస్తువులు ఎలా పడతాయో ప్రయోగాలు చేసిన గెలీలియోకి రెండు విషయాలు అర్థమయ్యాయి:

1. బరువైన, నునుపైన, నీటిని సులభంగా ఛేదించగల ఆకారం గల (streamlined) వస్తువులు (ఉదాహరణకి, నునుపైన మొన గల ఓ స్టీలు కడ్డీ) ఒకే కాలంలో కిందపడతాయి.
2. బాగా తేలికైన వస్తువులు గాని, నునుపైన, నీటిని కోయగల ఆకారం లేని వస్తువులు గాని మరింత నెమ్మదిగా పడతాయి.

కనుక ఎలాగైతే నీరు పడే వస్తువుని నిరోధిస్తుందో, అలాగే గాలి కూడా పడే వస్తువుని నిరోధిస్తుందని ఊహించుకోవచ్చు. ఆ నిరోధకతే లేకపోతే అన్ని వస్తువులూ (ఈకలు, మేకులు అన్నీ) ఒకే విధంగా పడతాయని తేలుతుంది. కాని అది నిరూపించడానికి సంపూర్ణ శూన్యాన్ని తయారు చెయ్యాలి. ఆధునిక సాంకేతిక పరిజ్ఞానంతో అలాంటి శూన్యమందిరాన్ని నిర్మించొచ్చు. అందులో ఈక కూడా ఓ బరువైన వస్తువులాగే వేగంగా కింద పడడం కనిపిస్తుంది.

పడే వస్తువులతో ప్రయోగాలు చేస్తున్న గెలీలియో మరో విషయాన్ని కూడా గమనించాడు. పడుతున్న వస్తువు ఒకే వేగంతో పడదు. కింద పడుతున్న కొద్ది వేగం పుంజుకుంటుంది. అయితే ఇది కూడా అరిస్టాటిల్ చెప్పిన దానికి భిన్నంగా ఉంది. అరిస్టాటిల్ ప్రకారం పడే ప్రతీ వస్తువుకి ఒక “సహజ పతన వేగం” (natural falling speed) ఉంటుంది. కాని తన పరిశీలనలని కచ్చితంగా నిర్ధారించుకోవడానికి పడే వస్తువు యొక్క వేగాన్ని వివిధ కాలాలలో కొలవాలి. కాని వస్తువులు చాలా వేగంగా కిందపడతాయి. ఆ వేగాన్ని తగ్గించగలిగితే పడే కొద్ది వేగం ఎలా పెరుగుతుందో పరిశీలించొచ్చు. అందుకొక చక్కని ఉపాయం ఆలోచించాడు గెలీలియో.

వాలు తలం మీద ప్రయోగాలు (Experiments on the inclined plane)

సూటిగా పడే వస్తువు కన్నా వాలు తలం మీద పడే బంతి మరింత నెమ్మదిగా పడుతుందని మనకి తెలిసిన విషయమే. ఆ వాలు ఎంత తక్కువగా ఉంటే, బంతి జారే వేగం అంత తక్కువగా ఉంటుంది. వాలు తగ్గించడం అంటే ఒక విధంగా గురుత్వాన్ని తగ్గించడమే.

వాలు తలం మీద ప్రయోగాల ఆధారంగా, కిందకి జారుతున్న వస్తువుల వేగం క్రమంగా పెరుగుతుందని కనుక్కున్నాడు గెలీలియో. ఆ వేగం యొక్క మార్పుని ఈ చిన్న సూత్రంతో వ్యక్తం చెయ్యొచ్చని కూడా చెప్పాడు.

V = at + v0

(V = వేగం; a = త్వరణం, t = కాలం; v0 = ఆరంభ వేగం)

ఆ విధంగా గెలీలియో వస్తువుల చలనం గురించి ఎన్నో మౌలిక విషయాలని కనుక్కున్నా, గెలీలియో సాధించిన అతి ముఖ్యమైన విప్లవం అతడి చేతికి ఓ దూరదర్శిని చిక్కడంతో మొదలయ్యింది.

(సశేషం...)