1930 ల నాటి నుండి ఈనాటి దాకా
అమెరికన్ కెమికల్ ఇండస్ట్రి నియోప్రిన్, నైలాన్లతో మొదలు పెట్టి ప్రపంచవ్యాప్తంగా వినియోగదారులకు పాలిమర్లతో
నింపిన ఒక అక్షయ పాత్రనే ఇచ్చిందని
చెప్ప వచ్చు. పలురకాల ఈ పాలిమర్లలో
అత్యంత జారిపోయేస్వభావం గల పాలిమర్ అయిన
పాలి టెట్ర ఫ్లోరో ఇథిలిన్ (పి.టి.ఎఫ్.ఇ.) కూడా ఒకటి.ఇది ఒక రసాయన
శాస్ట్రవేత్తకి యాధృక్షికంగా ప్రయోగశాలలొ
అతను టెట్ర ఫ్లోరోఇథిలిన్ (టి ఎఫ్.ఇ..) వుంచిన వాయు సిలిండర్లో లభించింది.
అది
1938 సంవత్సరం. డ్యుపాంట్ కంపెనివారు యు.ఎ
స్. లోని న్యుజర్సి నగరంలోగల తమ జాక్సన్ ప్రయోగశాలలో
పనిచేస్తున్న ఒకయువ రసాయనశాస్త్రవేత్తకి అపూర్వమైన మేలురకం శీతళీకరణిని తయారు
చేసేపరిశోధనను అప్పచెప్పారు అతని పేరు రాయ్.జ్.ప్లం కెట్
.
రెఫ్రిజిరేటర్లలోవాడే
శీతళీకరణులు ఫ్లోరోకార్బన్లు.వీటిని ఫ్రియాన్ వాయువులు అనికూడాఅంటారు. ఈ శాస్త్రవేత్త, హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లాన్ని టెట్రఫ్లోరోఎథిలిన్ తో కలిపితే సరికొత్త రెఫ్రిజిరెంట్
తయారవుతుందని ఊహించాడు. ఏప్రల్ 6,1938 నాడు ప్రయోగాన్ని మొదలుపెట్టుతూ సంపీడనం
చెందించిన టి,ఎఫ్.ఇ వాయువుని ఒక
సిలిండర్లొ వుంచాడు.అది వ్యాకోచించి సిలిడర్ ప్రేలిపోకుండా వుండడానికి సిలిండర్ ని డ్రైఐస్ లోపెట్టాడు. మరుసటిరోజు వాయువుని
హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లంతొ కలపాలని ప్రయోగశాలకు వచ్చాడు.ఇతనిదగ్గర పనిచేస్తున్న సాంకేతిక సహాయకుడు జాక్ రిబక్ టి,ఎఫ్.ఇవున్న సిలిండర్ని హడ్రో క్లోరిక్ ఆమ్లం వున్నటాంకుకిచేర్చి వాయు కవాటాన్ని తెరిచాడు. సిలిండర్ నుండి కవాటం
గుండా వాయువు రావటంలేదు.వాయువు లీక్ అయి
పోయిందని భావిస్తూ శాస్త్రవేత్త రిబక్ తొ
ఆ సిలిండర్ని పాడై పోయిన వస్తువులలో చేర్చమని చెప్పాడు. వేరొక సిలిండర్
వాడుతూ మళ్ళిప్రయోగాన్ని చేద్దామన్నాడు.
రిబక్ సిలిండర్ బరువు తూచి చూద్దమని సూచించాడు.ముందు శాస్రవేత్త
అందుకుఒప్పుకోలేదు రిబక్ చూద్దమంటూ పట్టుపట్టాడు.శాస్త్రవేత్త సరే, అనగానే సిండర్ ని తూచిచూసాడు.ఆశ్చర్యకరమైన
విషయం ఏమిటంటే బరువులో తేడారాలేదు.సిలిండర్ లో సంపీడనం చెందించివుంచిన వాయువు
ఏమైవుంటుందో వారిఊహకి వెంటనేతోచలేదు.రిబక్ సిలిండర్ ని తెరచి చూస్తానన్నాడు.అందుకు
మొదటవప్పుకోకపోయినా చివరకి శాస్త్రవేత్త తెరచి చూడడానికి అనుమతిచ్చాడు. రిబక్ కి దానిలో జారిపోయేస్వభావంగల తెల్లని పొడి కనిపించింది. అది చూసి శాస్త్రవేత్త పొందిన సంభ్రమాశ్చర్యాలకి అంతులేదు. సంపీడనం
సరిపొలేదని భావిస్తూ సిలెండర్లో పీడనాన్ని పెంచినట్లయితే చాలా ప్రమాదమే జరిగివుండేది.
రాయ్.జె.ప్లం కెట్ యు.ఎ స్,లోని ఒహాయోకి చెందిన ఒకబీద వ్యవసాయదారుని కొడుకు.ఇండియానా లోని మాన్చెస్టర్ కాలేజీలో చదువుకొన్నాడు. ఇతను,పాల్ జాన్ ఫ్లోరి కలసి
ఒకేగదిలోవుండేవారు. పాల్ ఫ్లోరీ పాలిమర్ రంగంలో సాధించిన ఫలితాలకి 1974 సంవత్సరపు రసాయన నోబెల్ ని పొందిన శాస్త్రవేత్త.అంతటి
ప్రతిభగలవారి సాంగత్యం ఈ శాస్త్రవేత్తకి
యవ్వనదశలోనే లభించింది. కాలేజిలో పొందిన విద్య, శిక్షణలవల్ల అపూర్వమైన
వింతలను గుర్తించగలిగే లక్షణం అలవడింది.ఆరోజు ట్.ఎఫ్.ఇ ని వుంచిన
సిలిండర్లో ఎటువంటి చర్య జరిగి వుండవచ్చో
ఆలోచనలోపడిన అతని చురుకైన మెదడుకి పాలిమరీకరణచర్య జరిగిందని
పాలి
టెట్రఫ్లోరోఇథిలిన్ ఏర్పడిందని తట్టింది.
అదినిజమైంది.
అన్నిపాలిమర్లలోలాగానే ఈపాలిమర్లోకూడా
కార్బన్ పరమాణువుల గొలుసు వుంటుంది.ఈ గొలుసు చుట్టూరా ఫ్లోరిన్ పరమాణువులు
వుంటాయి ఇవి గొలుసులోని. కార్బన్ పరమాణువులతో రసాయన బంధాలలో పటం-1(ఎ,బి)ల లొ చూపించిన విధంగా బంధించ
బడి వుంటాయి.
( ఎ) ( బి)
పాలి టెట్రఫ్లోరో ఇథిలిన్ ( పి.టి.ఎఫ్.ఇ.)
ఫ్లోరీన్
–కార్బన్ బంధాలు చాలా బలమైనవి. ఇటువంటిఅరుదైన అణునిర్మాణమే ఈపాలిమర్ కొన్ని
అసాధారణ ధర్మాలు కలిగి వుండడానికి కారణం . డ్యు పాంట్ కంపెని పి.టి.ఎఫ్.ఇ కి సంక్షిప్తంగా టెఫ్లాన్ అని
పేరుపెట్టింది. టెఫ్లాన్ కి తక్కువ ఉపరితలఘర్షణ వుండడంవల్ల అది అత్యంత జారిపోయేస్వభావంగల
పదార్ధం . దీనికి నూనె అంటే పడదు. నీరన్నా కూడా గిట్టదు. అంటే నూనె విరోధి జలవిరోధి అన్నమాట. ఇంతవరకూ
ఎరిగి వున్న ఏ ఇతర రసాయన పదార్ధం కంటే కూడా యిది ఎక్కువ జడత్వం గల పదార్ధం ఏఇతర పదార్ధంతోనూ రసాయనికంగా చర్య పొందదు.
టెఫ్లాన్ అరుదైన ధర్మాలగురించి విన్న పెర్షాకి చెందిన మాక్ గ్రిగొరి చేపలు పట్టేటప్పుడు తీగలకి చెత్తలు అంటుకొని
రాకుండావుడడానికి వాటికి టెఫ్లాన్ పూత
పూసాడు. అతని పని సులువైంది. అది చూసిన
అతని భార్య నా వంట గిన్నెలకి పూయవా అని అడిగింది. భార్యని సంతృ ప్తి పరచడానికి
అతను వారింట్లోని అన్ని వంటపాత్రలకీ పూతపూసాడు.ఆపాత్రలతో వండుతున్నప్పుడు వాటికి
నూనె, నీరు అతుక్కొవటం లేదు ,
వండుతున్నపదార్ధాలు పాత్రలకిఅతుక్కొని
గిన్నెలు అడుగంటటం లేదు. అంట్లు తోముకోవడం
ఎంత సులువు? కాస్త గోరువెచ్చని నీటి తోకడిగేస్తే
చాలు. ఎంత హాయి?
జారుకుపో యే
స్వభావం,
అంటుకుపోని లక్షణం గల పధార్ధంగా టెఫ్లాన్ గిన్నీస్ బుక్ ఆఫ్ వర్ల్డ్ రికార్డ్
లో చేరింది.మరి దానిని పూత
పూయాల్సినవస్తువులపై ఎలా పూత పూస్తారు. ఆపూత వాటికి ఎలా అంటుకొని ఉంటుంది? ముందుగా వస్తువు
పైకి చాలా వేగంగా ఇసుక ను ఊది పడెలా చేస్తారు. దీనిని సాండ్ బ్లాస్టింగ్ అంటారు. వస్తువులపై ఏర్పడిన గతుకులలోకి ముందుగా
ఒక ప్రైమర్నిపూసి తరువాత వాటిలో కి టెఫ్లాన్ని ద్రవస్థితి లొ చేరుస్తారు. అది
ఆగతుకుల్లోగట్టిపడి ఉండిపోతుంది.
పాత్రలను వాడుకొంటున్న అతని భార్య సంతోషోన్ని
చూసిన గ్రిగొరి అటువంటి పాత్రలను తయారు చేసి వాటిని అమ్ముతూ వ్యాపారం చెయ వచ్చు కదా అనుకొని పని ప్రారంభించాడు. వాటికి ‘ టీఫాల్ కుక్ వేర్’ అని పేరు పెట్టాడు.
చా లా లాభాలు వచ్చాయి.
ఆ తరువాత డ్యు
పాంట్ కంపెనివారు కూడ అంటుకోని వంటపాత్రలను ( నాన్ స్టిక్ కుక్ వేర్ ) వ్యాపర స్ఠాయిలో తయారు చేస్తూ అమ్మకాలను
వృధ్ధుతం చేసారు.
పి.టి.టి.ఇ. తోపాటు నాన్ స్టిక్ లక్షణాలు కల అటువంటి అనేక పాలిమర్ పదార్ధాలను కూడా ప్రవేశ
పెట్టారు.అన్నిటినీ వారు టెఫ్లాన్ అనే
వ్యాపార నామం తోనే పిలుస్తున్నరు. టెఫ్లాన్ అధిక ఉష్ణోగ్ర త
లను తట్టుకొంటుంది.మంచి కాంతి ధర్మాలుగల పదార్ధం.అందువల్ల అది బైయోటిక్ రంగమ్లోను, లిథోగ్రఫిక్ ప్రింటింగ్లోను, విద్యుత్ ఫార్మసిటికల్
రంగాలలోను ఉపయోగపడు తున్నది..అంతేకాక సూక్షమజీవులు చొరనీయని పేకెజింగులకీ, డేటాకేబుల్లకీ, సెమి కండక్టర్లకి ఇన్సులేటర్ గా
వినియోగ పడుతున్నాది.
టెఫ్లాన్
వంటపాత్రలను 260డెగ్రీల సెంటిగ్రేడ్ కంటె ఎక్కువ
వేడి చేస్తే ఆరు కంటె ఎక్కువ విష
వాయువులు వెలువడుతాయి. ఈ వాయువులను పీల్చ డం వల్ల ‘టెఫ్లాన్ ఫ్లూ ‘
అనే జ్వరం
వస్తుంది . పాత్ర ల పై పూత గీరుకు
పోయాక వాడడం మంచిది కాదు. నాన్ స్టిక్
వంటపాత్రల వినియోగం లోని చెడు ప్రభావాలపై పరిశోధనలు జరుగుతున్నాయి.
1938 సంవత్సరం ఏప్రల్ నెలలో శాస్తవేత్త త నకి
పరిసోధనలొ టెక్నికల్ సహా యాన్ని అందిసున్న జాక్ రిబక్ ఇచ్చిన
సూచనను పెడచెవిని పెట్టి టెఫ్లాన్ ఆవిష్కరణలో కీలకమైన పరిశీలనను ఆనాడు చేసి వుండకపోయినట్లయితే నాంన్ స్టిక్ పదార్ధాల రసాయన శాస్త్రం బయలు పడేదేకాదు.
శాస్తవేత్త
టెఫ్లాన్ కి పేటెంట్ తీసుకొన్నాడు.
తన వృత్తి జీవిత కాలమంతా డ్యు పాంట్
లో నే గడిపాడు. డ్యు పాంట్ వారికి బాగాలాభాలు రావడం తో శాస్త్రవేత్త కు కూడా అధిక మొత్తము లో డబ్బు
లభించింది. జాక్ రిబక్ కి అతని ఉద్యోగ
విరమణ సమయంలో డ్యు పాంట్
లో వేరొక విభాగములో మేనేజర్ గాపని చేస్తున్న వ్యక్తి అతనికి శుభాకాంక్షలు చెప్పడానికి
వెల్లినప్పుడు జాక్ రిబక్ కి
టెఫ్లాన్ ఆవిష్కరణ కి ఒక చిల్లిగవ్వకూడా ముట్ట లేదనితెలుసుకొన్నాడు. తన విభాగం నుండికొన్ని వందల డాలర్ల
పారితోషికాన్ని అతనికి ఇప్పించాడు
వస్తువు పెద్దది అవుతున్న కొద్ది, దాని ద్రవ్యరాశి (mass) ఎక్కువ అవుతున్న కొద్ది, దాని ఆకర్షణ బలం ఎక్కువ అవుతుంది. అందుకే గ్రహాలన్నీ వాటి కన్నా ఎంతో భారమైన సూర్యుడి చుట్టూ తిరుగుతాయి గాని ఒక దాని చుట్టూ ఒకటి తిరగవు. అలాగే రెండు వస్తువుల మధ్య దూరం పెరుగుతున్న కొద్ది వాటి మధ్య ఆకర్షణ తక్కువ అవుతుంది. అందుకే చందమామ దగ్గరిగా వున్న భూమి చుట్టూ పరిభ్రమిస్తుంది గాని దూరంగా వున్న సూర్యుడి జోలికి పోదు.
దూరం పెరుగుతున్న కొద్ది గురుత్వం తగ్గుతుంటుందని ఒప్పుకుంటే అది కచ్చితంగా ఎలా తగ్గుతోంది? దూరానికి గురుత్వానికి మధ్య సంబంధాన్ని గణితపరంగా వ్యక్తం చెయ్యగలమా? ఇక్కడే న్యూటన్ ఓ భ్రహ్మాండమైన సత్యాన్ని, బ్రహ్మాండాన్ని శాసించే సత్యాన్ని తెలుసుకున్నాడు. గురుత్వ బలం దూరం యొక్క వర్గానికి (square) విలోమంగా (inversely proportional) మారుతుందని ఊహించాడు. అంటే దూరం రెండింతలు అయితే బలం నాలుగో వంతుకి తగ్గుతుంది. దూరం మూడింతలు అయితే బలం తొమ్మిదోవంతుకి తగ్గుతుంది.
అయితే ఏ ఆధారమూ లేకుండా న్యూటన్ ఇలాంటి సత్యాన్ని ఎలా గ్రహించాడు? న్యూటన్ కనుక్కున్న ఈ ‘వర్గ విలోమ సూత్రం’ (inverse square law) కి వేళ్లు కెప్లర్ నియమాలలో వున్నాయి. తన పూర్వులైన టైకో బ్రాహే మొదలైన ఖగోళ వేత్తలు గ్రహగతులకి గురించి చేసిన పరిశీలనలన్నిటినీ లోతుగా అధ్యయనం చేసిన యోహానెస్ కెప్లర్ వాటిలో కొన్ని సామాన్య ధర్మాలని కనిపెట్టాడు. ఆ ధర్మాలనే మూడు నియమాలుగా వర్ణించాడు. కెప్లర్ నియమాలుగా పేరు పొందిన ఆ నియమాలు ఇవి:
1. గ్రహాల కక్ష్యలు వృత్తాకారంలో కాక దీర్ఘవృత్తాకారంలో (elliptical) ఉన్నాయి. సూర్యుడు
వాటి కేంద్రం వద్ద కాక నాభి (focus) వద్ద ఉన్నాడు.
2. కక్ష్యలో ఉన్న గ్రహం, సూర్యుడికి దూరంగా ఉన్న దశలో నెమ్మదిగాను, దగ్గరగా ఉన్నప్పుడు మరింత వేగంగాను నడుస్తుంది. (సమానమైన
కాలవ్యవధుల్లో సూర్యుణ్ణి, గ్రహాన్ని కలిపే రేఖ ఊడ్చే ప్రాంతం
యొక్క వైశాల్యం సమానంగానే ఉంటుంది.)
3. సూర్యుడి నుండి గ్రహం యొక్క సగటు దూరం పెరుగుతున్న కొద్ది, సూర్యుడి చుట్టూ దాని ప్రదక్షిణ కాలం
(దాని "సంవత్సరం") విలువ పెరుగుతుంది. (ఒక గ్రహం యొక్క సంవత్సరకాలం యొక్క
వర్గం (square), ఆ గ్రహ కక్ష్య యొక్క దీర్ఘాక్షం యొక్క ఘనానికి
(cube) అనులోమానుపాతంగా (directly proportional) ఉంటుంది.)
కెప్లర్ నియమాలు
వీటిలో రెండవ నియమం ఒక గ్రహానికి సూర్యుడికి మధ్య దూరానికి, గ్రహం యొక్క కోణీయ వేగానికి మధ్య సంబంధాన్ని తెలుపుతుంది. న్యూటన్ తను కొత్తగా రూపొందించిన క్యాల్కులస్ ఉపయోగించి కెప్లర్ రెండవ నియమం నిజం కావాలంటే గ్రహం మీద సూర్యుడు ప్రయోగించే బలం దూరానికి వర్గవిలోమంగా మారాలని నిరూపించాడు. అయితే ఇక్కడ అద్భుతం ఏంటంటే కెప్లర్ కనుక్కున్న నియమాలు కేవలం సౌరమండలంలోని గ్రహాల గతులని వర్ణించే నియమాలు. కాని దాని నుండి న్యూటన్ కనుక్కున్న సూత్రం మొత్తం విశ్వంలో అన్ని వస్తువులకి సంబంధించిన సత్యం. భౌతిక శాస్త్రంలో, ప్రకృతి చలనాల యొక్క వర్ణనలో గణితం యొక్క సత్తా ఏంటో న్యూటన్ సాధించిన విజయంలో మనకి అర్థమవుతుంది.
లండన్ పరిసర ప్రాంతాల్లో ప్రబలిపోతున్న ప్లేగు వ్యాధి నుండి తప్పించుకోవడానికని వూల్స్ థార్ప్ కి వచ్చిన న్యూటన్ 1666 సంవత్సరం మొత్తం వూల్స్ థార్ప్ లోనే వుండిపోయాడు. ప్లేగు దెబ్బ చాలనట్టు అదే సంవత్సరంలో చివరి భాగంలో లండన్ నగరంలో మరో ఉపద్రవం కూడా సంభవించింది. సెప్టెంబర్ 2 వ తారీఖు నాడు మొదలైన ఓ పెద్ద అగ్నిప్రమాదం ప్రళయాగ్నిలా విజృంభించి 13,000 ఇళ్లని బూడిద చేసింది. 436 ఎకరాల విశాల్యం గల ప్రాంతం సర్వనాశనం అయ్యింది. దేశంలో పాప భారం పెరిగిపోవడం వల్ల ఇది దేవుడు విధించిన శిక్ష అనుకున్నారు కొందరు. అయితే మహానలం (Great Fire) అని పిలువబడ్డ ఈ అగ్నిప్రమాదంలో ఎంతో ఆస్తినష్టం జరిగినా పెద్దగా ప్రాణ నష్టం కలగలేదు.
లండన్ లో
జరిగిన
మహాగ్నిప్రమాదంలో
బూడిద
అయిన
ప్రదేశాలలో
ఒక
ఎగ్సిబిషన్
కూడా
ఉంది.
దాని
పేరు
Sturbridge fair. అగ్నిప్రమాదం
జరగడానికి
కొంత
కాలం
క్రితమే
న్యూటన్
అక్కడ
ఓ
పట్టకం
(prism) కొనుక్కున్నాడు. మూడు దీర్ఘచతురస్రాకారపు పక్క ముఖాలు, రెండు త్రికోణాకార అంచులు గల ఈ గాజు బొమ్మతో రంగులకి సంబంధించిన ఎన్నో సరదా ఆటలు ఆడుకోవచ్చు. పట్టకంలో రంగులు ఎలా ఏర్పడతాయో అధ్యయనం చెయ్యదలచుకున్నాడు న్యూటన్.
(ఇంకా వుంది)
