इन्द्रधनुः चलज्जल-प्रयोगशाला: जलं कथं आरोहति?
सारांशः
अस्मिन् रमणीयप्रयोगे त्वं वर्णितं जलं कागदपट्टिकाभिः एकस्मात् पात्रात् अन्यत् पात्रं प्रति आरोहन्तं पश्यसि। केशिकाक्रियायाः रहस्यं, वनस्पतीनां जलवहनं, तथा नूतनवर्णनिर्माणं सरलतया ज्ञास्यसि।
सम्पूर्णपाठः
0:00आश्चर्यस्य आरम्भः
किं त्वं कदापि जलं गुरुत्वाकर्षणस्य विरुद्धम् उपरि आरोहन्तं दृष्टवान्? अद्य त्वं स्वयम् इन्द्रधनुषः निर्माणं करिष्यसि, यत्र जलं कागदपट्टिकायाः साहाय्येन एकस्मात् पात्रात् अन्यत् पात्रं गमिष्यति! एषः केवलं सुन्दरः खेलः नास्ति; एतत् वनस्पतीनां जीवनस्य अपि रहस्यम् अस्ति। अस्माकं लघुप्रयोगशालायां वर्णाः मिलित्वा नूतनवर्णान् जनयिष्यन्ति। अतः नेत्रे उद्घाटय, कौतूहलं सज्जीकुरु, किन्तु प्रथमं सुरक्षितसामग्रीं संगृह्णीहि।
0:32सामग्री सज्जीकरणम्
अस्माकं आवश्यकसामग्री सरलाः सन्ति। षट् पारदर्शकानि काचपात्राणि वा दृढानि प्लास्टिकपात्राणि, जलं, रक्तपीतनीलवर्णयुक्तानि खाद्यवर्णद्रव्याणि, तथा श्वेताः कागदपट्टिकाः आवश्यकाः। एकं चषकं जलमापनाय, एकः चमसः मिश्रणाय, अधः स्थापयितुं तश्तरी च उपयुज्यताम्। खाद्यवर्णद्रव्यं नेत्रे न स्थापय, न पिब, प्रयोगानन्तरं हस्तौ प्रक्षालय। काचपात्राणि स्खलितानि चेत् वयस्कस्य साहाय्यं स्वीकरोतु। अद्य वयं न खाद्यं निर्मास्यामः; वयं केवलं विज्ञानं पश्यामः। सामग्री सज्जा अस्ति, परन्तु पात्राणां क्रमः परिणामं परिवर्तयितुं शक्नोति—तत् रहस्यं शीघ्रमेव पश्यसि।
1:11वर्णपात्रव्यवस्था
अधुना षट् पात्राणि एकस्यां रेखायां स्थापय। प्रथमं, तृतीयं, पञ्चमं पात्रं स्वच्छजलस्य समानमात्रया पूरय। एतेषु पात्रेषु क्रमशः रक्तं, पीतं, नीलं खाद्यवर्णद्रव्यं योजय। प्रथमपात्रे रक्तवर्णः, तृतीये पीतवर्णः, पञ्चमे नीलवर्णः भवेत्। द्वितीयं, चतुर्थं, षष्ठं पात्रं रिक्तानि स्थापय। एषा व्यवस्था मध्यमध्ये रिक्तस्थानानि ददाति, यथा वर्णाः परस्परं मिलितुं शक्नुयुः। एका बिन्दुः खाद्यवर्णस्य अपि जलं स्पष्टतया वर्णयितुं शक्नोति—लघु बिन्दुः, महत् दृश्यं! परन्तु जलं कथं रिक्तपात्रं प्राप्स्यति? उत्तरं कागदपट्टिकायां निहितम् अस्ति।
2:03कागदसेतुनिर्माणम्
कागदपट्टिकां दीर्घां स्थापयितुं न, अपि तु मध्यभागे मोडयित्वा मोटां पट्टिकां कुरु। प्रत्येकां पट्टिकां एकस्मिन् वर्णितपात्रे निमज्जयित्वा, तस्य अग्रभागं पार्श्वस्थस्य रिक्तपात्रस्य अन्तः स्थापय। एवं रक्तपात्रात् पट्टिका रक्तस्य रिक्तपात्रं प्रति, पीतपात्रात् पट्टिका पीतस्य रिक्तपात्रं प्रति, नीलपात्रात् पट्टिका नीलस्य रिक्तपात्रं प्रति गच्छेत्। प्रत्येकस्य कागदस्य उभौ अन्तौ जले स्पृशेताम्। यदि पट्टिका केवलं उपरि तिष्ठति, तर्हि जलस्य यात्रा मन्दतरा भविष्यति। कागदस्य सूक्ष्मछिद्राणि त्वया न दृश्यन्ते, किन्तु तानि जलाय सूक्ष्ममार्गान् ददति। इदानीं सर्वं सज्जम्—एकं लघुं संकेतं ददामः, ततः जलस्य आरोहणं आरभते।
2:59जलस्य प्रथमयात्रा
अधुना घटीं आरभ्य पश्य। आरम्भे किमपि न भवति इव दृश्यते, परन्तु धैर्यं धारय। कागदपट्टिकायाः अधोभागः शनैः शनैः आर्द्रः भवति। ततः जलरेखा उपरि सरति। एषा गति केशिकाक्रिया इति कथ्यते। केशिका नाम अतीव सूक्ष्मः मार्गः। कागदस्य तन्तुषु बहवः सूक्ष्ममार्गाः सन्ति। जलकणाः तन्तुषु आकर्षिताः भवन्ति, तथा परस्परं अपि आकृष्यन्ते। आश्चर्यम्, एकः जलकणः अग्रिमं जलकणं अनुगन्तुं प्रेरयति, यथा लघु रेलयानम्! यदि त्वं समीपे पश्यसि, तर्हि जलस्य वर्णितरेखा शनैः शनैः उपरि गच्छति। किन्तु एतत् केवलं आरम्भः—रिक्तपात्रे प्रथमः वर्णबिन्दुः कदा पतति?
3:47मन्दं किन्तु निश्चितम्
समयः गच्छति, जलं कागदसेतुषु अग्रे सरति। रक्तवर्णस्य जलं प्रथमं रिक्तपात्रं प्रति, पीतवर्णस्य जलं द्वितीयं रिक्तपात्रं प्रति, नीलवर्णस्य जलं तृतीयं रिक्तपात्रं प्रति आगच्छति। कागदः जलं न पिबति, यद्यपि तथा दृश्यते; जलं तन्तुषु सूक्ष्ममार्गैः गच्छति। यदा जलं पात्रस्य अधः पतति, तदा लघुं टप् इति शब्दम् अपि श्रोतुं शक्यते। वैज्ञानिकाः एतत् दृश्यं निरीक्षणम् इति वदन्ति—वयं अनुमानं न केवलं कुर्मः, अपि तु पश्यामः, समयं लिखामः, परिवर्तनं तुलयामः। किं त्वं मन्यसे, मिश्रणस्थले कः नूतनः वर्णः भविष्यति? यदि रक्तं पीतेन सह मिलति, तर्हि उत्तरं निकटम् अस्ति।
4:43नारङ्गस्य रहस्यम्
पश्य, रक्तं पीतं च जलं मध्ये मिलितुं आरब्धे! तयोः संयोगेन नारङ्गवर्णः निर्मीयते। एषः वर्णमिश्रणस्य सुन्दरः नियमः अस्ति। रक्तवर्णे पीतवर्णे च नूतनं दृश्यप्रकाशपरिणामं ददतः, अतः अस्माभिः नारङ्गवर्णः दृश्यते। इदानीं पीतं नीलं च मिलिष्यतः, तदा हरितवर्णः भविष्यति। जलं केवलं स्थानं न परिवर्तयति; तेन सह वर्णद्रव्याणि अपि गच्छन्ति। अतः कागदपट्टिकायाः समीपे वर्णरेखाः चलन्ति इव दृश्यन्ते। एतत् दृश्यं स्मर—द्वौ सरलौ वर्णौ मिलित्वा तृतीयं रूपं ददतः। परन्तु हरितवर्णस्य निर्माणं पश्यितुं नेत्रे चतुर्थे पात्रे स्थापय।
5:30हरितस्य जन्म
अधुना पीतं नीलं च मिलितं पश्य। ताभ्यां हरितवर्णः जायते। कदाचित् आरम्भे वर्णः हल्का भवति, ततः अधिकं जलं आगच्छति चेत् सः गाढतरः भवति। एतत् प्रमाणयति यत् प्रयोगे परिणामः समयेन सह परिवर्तते। यदि त्वं प्रत्येकं दशमिनिटे चित्रं गृह्णासि, तर्हि चित्राणां श्रेणीं संयोज्य गतिचित्रवत् दृश्यं निर्मातुं शक्नोषि। वैज्ञानिकाः एतादृशैः चित्रैः मन्दपरिवर्तनानि शीघ्रं अवलोकयन्ति। नारङ्गः, हरितः, तथा अधुना नीलस्य यात्रा—अस्माकं मेजः लघु इन्द्रधनुषः अभवत्। किन्तु जलस्य आरोहणं वनस्पतिषु कथं सहायकं भवति? तद् ज्ञातुं वयं प्रयोगशालातः उद्यानं प्रति चलामः।
6:17वनस्पतेः जलमार्गः
वनस्पतीनां मूलानि भूमेः जलं गृह्णन्ति। ततः जलं तनेन सह उपरि पर्णानि प्रति गच्छति। तने बहवः सूक्ष्माः नलिकाः सन्ति, येषां नाम जाइलम् इति। अस्माकं कागदपट्टिकायाः तन्तवः यथा सूक्ष्ममार्गाः, तथा जाइलम् वनस्पतेः अन्तः जलमार्गाः सन्ति। मूलात् पर्णं प्रति जलयात्रा कदाचित् अत्यन्तं दीर्घा भवति, तथापि एषा निरन्तरं चलति। सूर्यप्रकाशे पर्णेभ्यः जलस्य अल्पः भागः वाष्परूपेण बहिः गच्छति; एतत् वाष्पोत्सर्जनम् इति कथ्यते। तेन उपरि जलं आकर्षितुं साहाय्यं भवति। एकः साधारणः कागदसेतुः, एकं महान् वनस्पतिरहस्यं दर्शयति—परन्तु जाइलम् स्वयम् कथं दृश्यं भवेत्?
7:03नीलपुष्पस्य प्रयोगः
तत् ज्ञातुं एकं श्वेतं पुष्पं वा अजवायनस्य हरितं तण्डुलिकां वयस्केन सह उपयुज्य शक्नोषि। पात्रे स्वच्छजलं पूरय, तत्र नीलवर्णस्य अल्पं द्रव्यं योजय, तण्डुलिकां वा पुष्पं च तस्मिन् स्थापय। किञ्चित् समयं प्रतीक्ष्य, पर्णानां शिरासु अथवा पुष्पदलस्य अधः नीलरेखाः निरीक्षय। नीलं जलं तन्तुभिः उपरि गतं भवेत्। एषः प्रयोगः खाद्यार्थं नास्ति; पुष्पं वा तण्डुलिका अपि न खादितव्या। प्रकृतौ वनस्पतिः नलिकानां जालं यथा उपयोगं करोति, अस्माकं कागदः तस्य लघुरूपं दर्शयति। यदि त्वं पर्णं सूक्ष्मदर्शकेन पश्यसि, तर्हि जलमार्गाः अधिकं स्पष्टाः भवन्ति—परन्तु इदानीं पुनः अस्माकं इन्द्रधनुषं परीक्षामः।
7:34वैज्ञानिकमापनम्
प्रयोगे परिवर्तनं अधिकं स्पष्टं कर्तुं वयं मापनं कुर्मः। प्रत्येकस्य पात्रस्य जलोच्चतां एकेन चषकेन वा मापनपट्ट्या लिख। आरम्भसमये, पञ्चदश निमेषानन्तरं, त्रिंशत् निमेषानन्तरं च निरीक्षणं कुरु। कस्य पात्रस्य जलं शीघ्रं न्यूनं भवति? कस्य रिक्तपात्रस्य जलं अधिकं भवति? कागदपट्टिका सर्वत्र समानमोटी अस्ति वा? एते प्रश्नाः वैज्ञानिकचिन्तनस्य बीजानि सन्ति। एकस्मिन् समये एकमेव वस्तु परिवर्तयितुं प्रयत्नं कुरु, यथा कागदस्य प्रकारः; तदा कारणं ज्ञातुं सरलम् भवति। wow-तथ्यम्—केशिकाक्रिया केवलं प्रयोगपात्रे न, मृत्तिकायां, वस्त्रे, कागदे, वनस्पतिषु च दृश्यते। परन्तु कागदस्य प्रकारं परिवर्तयामः चेत् परिणामः कथं बदलेत?
8:28कागदस्य तुलना
अधुना एकं नूतनं परीक्षणं कल्पय। एका कागदपट्टिका मोटा, अपरा पतला, तृतीया पुनर्चक्रितकागदेन निर्मिता भवेत्। सर्वेषां पट्टिकानां दीर्घता समानं स्थापय, जलस्य मात्रा अपि समानैव भवेत्। ततः समयं तुलय। मोटे कागदे अधिकाः तन्तवः सन्ति चेत् जलस्य गति भिन्ना भवितुम् अर्हति। पतले कागदे जलं शीघ्रं वा मन्दं वा गच्छेत्—अनुमानं त्वमेव कुरु। वैज्ञानिकः प्रथमं प्रश्नं पृच्छति, ततः अनुमानं लिखति, अन्ते परिणामं परीक्षते। कदाचित् तव अनुमानं यथार्थं भविष्यति, कदाचित् न भविष्यति; उभौ परिणामौ शिक्षां ददतः। इदानीं गति परीक्षिता, परन्तु जलस्य दिशां उलटयितुं शक्यते वा?
9:17ऊर्ध्वतायाः प्रभावः
जलस्य गति मुख्यतया गुरुत्वाकर्षणेन न चलति; कागदतन्तूनां आकर्षणेन सा आरभते। तथापि पात्राणां जलोच्चता परिणामं प्रभावितुं शक्नोति। यदि एकं पात्रं अधिकं उच्चं स्थापयामः, तर्हि कागदस्य एकः भागः अधिकं उपरि गन्तव्यः भवति, अतः यात्रा मन्दतरा भवितुम् अर्हति। यदि द्वे पात्रे समानोच्चे सन्ति, तर्हि जलं अधिकं समं विभजितुं शक्नोति। एतत् कारणेन प्रयोगे सर्वाणि पात्राणि समतले स्थापयितुं महत्त्वपूर्णम्। जलं स्वयम् न चिन्तयति, न धावति—भौतिकनियमाः तस्य मार्गं दर्शयन्ति। हाहा, अस्माकं जलस्य पादौ न सन्ति, तथापि तत् यात्रां करोति! समतलं मञ्चं सज्जीकृतम्; अधुना अन्तिमरूपेण इन्द्रधनुषः अधिकं पूर्णं भवति वा?
10:16पूर्णं वर्णचित्रम्
प्रयोगस्य दीर्घसमये सर्वेषां पात्राणां वर्णाः अधिकं स्पष्टाः भवन्ति। रक्तस्य समीपे नारङ्गः, पीतस्य समीपे हरितः, नीलस्य समीपे पुनः नीलहरितस्य छाया दृश्यते। यदि जलं पूर्णतया न मिश्रितं भवति, तर्हि वर्णसीमा अपि दृश्यते—इदं विज्ञानस्य चित्रकला इव अस्ति। वयं कागदपट्टिकां शनैः उत्थापयित्वा तस्य आर्द्रमार्गं पश्यितुं शक्नुमः, परन्तु सावधानतया, यतः जलं स्रवितुं शक्नोति। उत्तमं निरीक्षणं केवलं नेत्राभ्यां न; गन्धं न परीक्षय, स्वादं न परीक्षय, स्पर्शे अपि स्वच्छहस्तौ उपयोगय। खाद्यवर्णद्रव्यं सुरक्षितं नाम्ना प्रसिद्धम् अस्ति, तथापि प्रयोगसामग्रीं भोजनात् पृथक् स्थापय। इन्द्रधनुषः सुन्दरः अभवत्, परन्तु अस्माकं प्रयोगस्य अर्थः केवलं सौन्दर्यं नास्ति—अधुना तस्य कारणं स्पष्टं कुर्मः।
11:22चतस्रः मुख्यशिक्षाः
सर्वप्रथमं, कागदस्य तन्तुषु सूक्ष्ममार्गाः सन्ति इति ज्ञातम्। जलं तेषु मार्गेषु केशिकाक्रियया उपरि गच्छति। द्वितीयं, जलं वर्णद्रव्यं वहति, अतः रिक्तपात्रेषु वर्णाः मिलन्ति। रक्तं पीतेन सह नारङ्गं, पीतं नीलेन सह हरितं च निर्माति। तृतीयं, एषा क्रिया वनस्पतीनां जाइलम्-नलिकाभिः तुल्या अस्ति। मूलानि जलं गृह्णन्ति, तन्तवः तद् उपरि नयन्ति, पर्णानि तस्य उपयोगं कुर्वन्ति। चतुर्थं, मापनं, समयलेखनं, तथा एकैकं परिवर्तनं परीक्षणं विज्ञानस्य महत्त्वपूर्णानि साधनानि सन्ति। स्मर—लघुसामग्रीभिः अपि महत् प्रश्नं परीक्षितुं शक्यते। परन्तु विज्ञानस्य प्रत्येकं प्रयोगः स्वच्छसमाप्तिं अपेक्षते; ततः सफाई-विज्ञानं पश्यामः।
12:16सुरक्षितसमापनम्
इदानीं वयस्कस्य साहाय्येन वर्णितं जलं पात्रेभ्यः सिंचने वा अपशिष्टजलस्थाने शनैः विसर्जय। खाद्यवर्णद्रव्यं वस्त्रे वा मेजस्य उपरि पतितं चेत् शीघ्रं जलैः मार्जय। कागदपट्टिकाः पुनः प्रयोगाय न स्थापय; ताः शुष्ककचरापात्रे निक्षिप। पात्राणि उष्णजलेन, साबुनेन च प्रक्षालय। मेजं स्वच्छं कुरु, तश्त्रीं शोषय, हस्तौ अपि प्रक्षालय। प्रयोगस्य अन्ते सामग्रीं यथास्थाने स्थापयितुं अपि वैज्ञानिकदायित्वम् अस्ति। स्वच्छता नीरसा नास्ति; सा प्रयोगशालायाः अदृश्यनायिका अस्ति—सा पृष्ठभूमिं चमकयति, यथा इन्द्रधनुषः आकाशं। सर्वं स्वच्छं जातम्; अधुना तव सुरक्षितं गृहकार्यं सज्जम् अस्ति।
13:12गृहवैज्ञानिकः भव
गृहकार्यरूपेण त्वं त्रयः सरलाः परिवर्तनप्रयोगाः कर्तुं शक्नोषि, किन्तु प्रत्येकस्मिन् वयस्कस्य अनुमतिः स्वीकरोतु। प्रथमं, श्वेतकागदस्य स्थाने रसोईकागदं वा ऊतकपत्रं स्थापय, ततः जलगतेः समयं लिख। द्वितीयं, कागदपट्टिकायाः दीर्घतां परिवर्तय, परन्तु अन्याः वस्तूनि समानानि स्थापय। तृतीयं, पात्राणि समीपे अथवा दूरे स्थापय, ततः सेतुषु जलस्य गतिं तुलय। प्रत्येकस्य प्रयोगस्य पूर्वं तव अनुमानं लिख—“मम मतम्, एतत् शीघ्रं भविष्यति, यतः...” इति। प्रयोगानन्तरं पश्य, तव कारणं परिणामेन सह मिलति वा। वैज्ञानिकस्य मनः प्रश्नैः पूर्णं भवति, उत्तरैः न तु शीघ्रं बन्दम्। कदाचित् तव नूतनप्रयोगः अस्माकं मूलप्रयोगात् अपि अधिकं रोचकः भविष्यति—परन्तु अन्तिमस्मरणं न विस्मर।
13:58अन्तिमं विज्ञानस्मरणम्
अद्य त्वं जलस्य अद्भुतां यात्रा दृष्टवान्। कागदतन्तूनां सूक्ष्ममार्गैः जलं केशिकाक्रियया उपरि आरोहत्। जलं वर्णद्रव्याणि वहित्वा रिक्तपात्रेषु मिलितम्, रक्तपीतयोः नारङ्गः तथा पीतनीलयोः हरितः वर्णः अभवत्। एषा एव प्रकारेण वनस्पतयः मूलात् तनेन पर्णानि प्रति जलं वहन्ति, यद्यपि तेषां जलमार्गाः असंख्याः सूक्ष्माः नलिकाः सन्ति। त्वं निरीक्षणं, मापनं, अनुमानं, परीक्षणं, तथा सुरक्षितसफाईम् अपि अभ्यस्तवान्। स्मरणीयं wow-तथ्यम्—कागदस्य लघुसेतुः वनस्पतेः विशालजीवनप्रणालीं अनुकरणं कर्तुं शक्नोति। अधुना परिवारस्य कस्यचित् सदस्यस्य समीपे एतत् तथ्यं कथय, अथवा अनुमतिं लब्ध्वा स्वगृहे इन्द्रधनुष-जलप्रयोगं कुरु। जलं न पिब, वर्णद्रव्यं न चक्षुषि स्थापय, वयस्कस्य साहाय्यं च स्मर। जिज्ञासायाः दीपं प्रज्वलितं धारय—अग्रिमः अद्भुतप्रयोगः तव प्रतीक्षां करोति!
अन्यभाषासु
- English: Can Water Walk? Build a Rainbow Walking-Water Lab!
- हिन्दी: इंद्रधनुषी वॉकिंग वॉटर: पानी ऊपर कैसे चढ़ता है?
अन्यानि चलचित्राणि
शृङ्खला: science (संस्कृतम्)