मरिचिकाः जलात् धावन्ति! साबुनस्य जलरहस्यम्
सारांशः
किं भवेत् यदि जलस्य उपरि मरिचिकाः स्थापयित्वा तत्र साबुनं स्पृशेत्? अस्मिन् सरलप्रयोगे त्वं पश्यसि यत् पृष्ठतनावः कथं जलपृष्ठं तानयति, मरिचिकाश्च शीघ्रं दूरं धावन्ति।
सम्पूर्णपाठः
0:00आश्चर्यस्य आरम्भः
किं त्वं जानासि, यत् सामान्यं साबुनबिन्दुं दृष्ट्वा मरिचिकाः जलस्य उपरि धावितुं शक्नुवन्ति? अद्य त्वं स्वयमेव एतत् आश्चर्यं द्रक्ष्यसि। एषः प्रयोगः लघुः, सरलः, च अत्यन्तं रोचकः अस्ति। परन्तु रहस्यं कुत्र अस्ति? जलस्य अदृश्ये पृष्ठे! तस्य पृष्ठस्य एकः सूक्ष्मः गुणः अस्ति, यं वयं पृष्ठतनावः इति वदामः। पृष्ठतनावः जलपृष्ठं सूक्ष्मचर्मवत् धारयति। एतत् चर्मं दृश्यमानं न भवति, किन्तु तस्य प्रभावः अद्भुतः भवति। मरिचिकाः तस्मिन् पृष्ठे तिष्ठन्ति, यथा लघवः नौकाः। परन्तु साबुनं आगत्य तस्य नियमं परिवर्तयिष्यति। साबुनस्पर्शात् पूर्वं किम् आवश्यकम्? प्रथमं सुरक्षितं प्रयोगस्थानं सज्जीकुर्यामः। तदनन्तरं द्रक्ष्यसि, अस्माकं लघुनौकाः कथं धावन्ति।
1:03सुरक्षितं सज्जीकरणम्
प्रयोगाय एकं विस्तीर्णं, अल्पगभीरं, स्वच्छं पात्रं गृहाण। तस्मिन् साधारणं जलं पूरय। गृहे बालकः प्रयोगं करोति चेत् समीपे वयस्कः भवतु, यतः जलं स्खलितुं शक्नोति। जलं न पिब, मरिचिकां न खाद, साबुनं नेत्रयोः दूरं धारय। अस्माकं वस्तूनि सन्ति—पात्रम्, जलम्, सूक्ष्माः कृष्णमरिचिकाः, द्रवसाबुनम्, एकः कपासकर्णदण्डः वा स्वच्छा अङ्गुलिः। एतानि सर्वाणि सामान्यवस्तूनि सन्ति। अद्य त्वं न अग्निं उपयोजयसि, न तीक्ष्णवस्तु। अतः प्रयोगः सुरक्षितः, यदि त्वं शनैः सावधानतया च करोषि। पात्रं समतले स्थापय। जलं न कम्पय। कारणं ज्ञातुं शक्नोषि? शान्तं जलपृष्ठं अस्माकं प्रयोगस्य उत्तमं रंगमञ्चम् अस्ति। किन्तु मरिचिकाः तत्र कथं समवर्तिष्यन्ते? अग्रिमे दृश्ये ताः आमन्त्रयामः।
2:04मरिचिकानां नौकाः
अधुना मरिचिकां पात्रे प्रसारयामः। अङ्गुल्या न क्षिप, केवलं पात्रस्य उपरि अल्पं मरिचचूर्णं शनैः विकिर। कृष्णाः कणाः जलपृष्ठे दृश्यन्ते? ते सर्वत्र न पतन्तु; मध्यभागे लघुवलयवत् स्थापय। एकः रोचकः तथ्यः—मरिचिकायाः कणः जलात् घनः अस्ति, तथापि जलपृष्ठस्य सूक्ष्मबलात् सः तत्र तिष्ठितुं शक्नोति। यदि कणः जलस्य अन्तः पतति, सः निमज्जति। परन्तु उपरि स्थितः कणः शुष्कतया लघुनौकावत् दृश्यते। अद्य अस्माकं पात्रं कृष्णतारकाभिः पूर्णं जातम्। तेषां मध्ये रिक्तं जलं न दृश्यते। इदानीं किमपि न स्पृश। पश्य, जलं कियत् शान्तम् अस्ति। किं तव मनसि प्रश्नः उदेति—मरिचिकाः साबुनं दृष्ट्वा पलायिष्यन्ति वा? उत्तरं शीघ्रमेव, किन्तु प्रथमं पृष्ठतनावस्य लघुज्ञानं आवश्यकम्।
3:10पृष्ठतनावस्य बलम्
पृष्ठतनावः नाम किम्? जलस्य प्रत्येकः अणुः समीपस्थैः अणुभिः आकर्षितः भवति। जलस्य मध्ये स्थितस्य अणोः आकर्षणं चतुर्दिक्षु भवति। परन्तु पृष्ठे स्थितस्य अणोः उपरि जलाणवः न सन्ति। अतः तस्य आकर्षणं पार्श्वे तथा अधः अधिकं भवति। बहवः अणवः मिलित्वा पृष्ठं तन्वते। एतदेव पृष्ठतनावस्य मूलभावः। जलस्य बिन्दुः कदाचित् गोलाकारः किमर्थं दृश्यते? कारणं पृष्ठतनावः जलं संकुचितुं प्रेरयति। लघुकीटाः अपि कदाचित् जलपृष्ठे चलितुं शक्नुवन्ति, यतः तेषां भारः पृष्ठं पूर्णतः न भिन्दति। अद्भुतम्, ननु? अस्मिन् प्रयोगे मरिचिकाः तस्यैव सूक्ष्मशक्तेः लाभं गृह्णन्ति। किन्तु साबुनं तां शक्तिं कथं परिवर्तयति? तद् ज्ञातुं वयं अङ्गुलिं सज्जीकुर्मः।
4:08महान् साबुनस्पर्शः
अधुना मुख्यक्षणम् आगतम्। स्वच्छाङ्गुलिं वा कपासकर्णदण्डं गृहाण। तस्य अग्रे केवलं अल्पं द्रवसाबुनं स्थापय। बहु साबुनं न आवश्यकम्; एकः लघुबिन्दुः पर्याप्तः। मरिचिकानां मध्यभागे जलं शान्तम् अस्ति। साबुनयुक्तां अङ्गुलिं जलपृष्ठं समीपे नय, किन्तु प्रथमं केवलं पश्य। मरिचिकाः तव अङ्गुलिं न जानन्ति, अतः ताः न चलन्ति। इदानीं बिन्दुना मध्यभागं मन्दं स्पृश। सज्जः असि? त्रि, द्वि, एकम्! पश्य! मरिचिकाः बहिः दिशि शीघ्रं धावन्ति। पात्रस्य मध्यभागे रिक्तं स्थानं जातम्। एतत् जादू नास्ति, यद्यपि जादूवत् दृश्यते। साबुनजलस्य पृष्ठतनावं घटयति। तदा जलपृष्ठे बलानां समता भङ्गते। परन्तु मरिचिकाः दूरं गता इव किमर्थं दृश्यन्ते? अग्रिमे तत् रहस्यं चित्रेण पश्यामः।
5:05जलस्य अदृश्यगमनम्
कल्पय, जलपृष्ठं एकं विशालं, अदृश्यं तन्तुजालं इव अस्ति। साबुनबिन्दुः यत्र पतति, तत्र तन्तुजालस्य तनावः न्यूनः भवति। यत्र साबुनं नास्ति, तत्र पृष्ठतनावः अधिकः भवति। अधिकतनावयुक्तं जलपृष्ठं अल्पतनावयुक्तस्थानात् दूरं प्रसर्तुम् इच्छति। तस्य गतिना समीपस्थाः मरिचिकाः अपि बहिः वहन्ति। अतः साबुनं मरिचिकां प्रत्यक्षं न धक्कयति। जलस्य गमनमेव तां वहति। एषः सूक्ष्मः जलनृत्यः अस्ति। एकस्मिन् क्षणे मरिचिकाः मध्यभागे सन्ति, अपरस्मिन् क्षणे ताः पात्रस्य किनारेषु सन्ति। वैज्ञानिकाः एतादृशं दृश्यं द्रष्टुं कारणं परीक्षन्ते, न केवलं “जादू” इति वदन्ति। अद्य त्वं अपि वैज्ञानिकवत् निरीक्षणं कृतवान्। किन्तु किं भवेत् यदि साबुनं विना केवलं अङ्गुल्या जलं स्पृशसि?
6:00तुलनायाः परीक्षा
इदानीं तुलना कुर्मः। नूतनं पात्रं जलपूर्णं कुरु, पुनः मरिचिकाः उपरि विकिर। प्रथमं साबुनरहितां स्वच्छाम् अङ्गुलिं जलस्य मध्ये मन्दं स्पृश। सामान्यतः मरिचिकाः शीघ्रं न पलायन्ते। कदाचित् ताः अङ्गुल्याः समीपे अल्पं चलन्ति, कारणं तव स्पर्शेन जलं कम्पते। परन्तु पूर्ववत् तीव्रं रिक्तस्थानं न दृश्यते। अधुना अङ्गुलिं पुसि, तस्य अग्रे साबुनस्य लघुबिन्दुं स्थापय, पुनः स्पृश। पश्य, फलितं कियत् भिन्नम्! एषा तुलना महत्त्वपूर्णा अस्ति। वैज्ञानिकः एकस्मिन् प्रयोगे केवलं एकं कारणं परिवर्तयति, अन्यानि वस्तूनि यथावत् स्थापयति। तेन सः कारणं स्पष्टतया ज्ञातुं शक्नोति। साबुनबिन्दुः एव मुख्यपरिवर्तनम् आसीत्। किन्तु सर्वे साबुनाः समानवेगेन कार्यं कुर्वन्ति वा? तद् अपि परीक्षामः।
7:02साबुनानां तुलना
भिन्नप्रकारस्य द्रवसाबुनस्य अल्पमात्राः परीक्षितुं शक्यन्ते, किन्तु प्रत्येकवारं नूतनं जलपात्रं उपयोजय। एकस्मिन् पात्रे हस्तप्रक्षालनसाबुनम्, अन्यस्मिन् पात्रे मृदु पात्रप्रक्षालनद्रवम् इति वयस्कस्य साहाय्येन पश्य। सावधानः भव—द्रवाः नेत्रयोः मुखस्य च दूरं भवन्तु। कस्य साबुनस्य स्पर्शेन मरिचिकाः शीघ्रं गच्छन्ति? कस्य स्पर्शेन मन्दं? मापनाय त्वं समयं गणयितुं शक्नोषि। साबुनस्पर्शात् किनारे गमनपर्यन्तं कियत् क्षणाः? एकः, द्वौ, त्रीन्? एतत् लघुवैज्ञानिकमापनम् अस्ति। परिणामाः भिन्नाः भवितुमर्हन्ति, यतः द्रव्येषु भिन्नाः घटकाः भवन्ति। जलस्य तापमानम्, पात्रस्य आकारः, मरिचिकायाः मात्रा च परिणामं परिवर्तयितुं शक्नुवन्ति। अरे, प्रयोगे एकः नूतनः प्रश्नः उदितः—उष्णजले वा शीतजले वा अधिकं वेगः भविष्यति? अग्रे तद् अन्विष्यामः।
8:03तापमानस्य रहस्यम्
उष्णं जलं वा शीतलं जलं वा—किं फरकः? प्रथमं द्वे समानपात्रे गृहाण। एकस्मिन् कोष्णं जलं, अन्यस्मिन् शीतलं जलं स्थापय। जलं अतितप्तं न भवतु; वयस्कः तापमानं परीक्षतु। उभयोः पात्रयोः समानमात्रां मरिचिकां विकिर। ततः समानमात्रया साबुनं स्पृश। त्वं पश्यसि यत् उष्णजले कदाचित् साबुनः शीघ्रं प्रसृतः भवति, शीतजले च मन्दतरं। कारणं—उष्णे जले अणवः सामान्यतः शीघ्रतरं चलन्ति। किन्तु परिणामः प्रत्येकगृहे समानः न भवितुमर्हति। पात्रस्य स्वच्छता, साबुनस्य प्रकारः, जलस्य वास्तविकतापमानं च प्रभावं कुर्वन्ति। वैज्ञानिकः एकवारं फलितं दृष्ट्वा अन्तिमनियमं न घोषयति। सः पुनः पुनः परीक्षणं करोति। अयं प्रयोगः केवलं मरिचिकानां दौडः नास्ति; अयं मापनस्य, धैर्यस्य, प्रश्नस्य च अभ्यासः अस्ति। परन्तु जलस्य पृष्ठतनावः कुतः अन्यत्र उपयोगी भवति?
9:06दैनन्दिनजीवने उपयोगः
पृष्ठतनावः केवलं अस्माकं पात्रे न दृश्यते। वर्षाबिन्दवः पत्रेषु गोलाकाराः भवन्ति। केचन सूक्ष्मकीटाः जलस्य उपरि चलन्ति। स्वच्छतायां साबुनं जलस्य पृष्ठतनावं घटयति, अतः जलं वस्तूनां उपरि सम्यक् प्रसृतुं शक्नोति। तेन हस्तेषु स्थितं मलिनत्वं पृथक् कर्तुं साहाय्यं भवति। केवलं जलं कदाचित् तैलयुक्तं मलिनत्वं न गृह्णाति, किन्तु साबुनस्य विशेषाः अणवः जलं तैलं च परस्परं समीपं आनेतुं साहाय्यं कुर्वन्ति। अयं विषयः अल्पं अधिकं गूढः अस्ति, परन्तु मुख्यविचारः सरलः—साबुनं जलस्य व्यवहारं परिवर्तयति। मरिचप्रयोगः तस्य परिवर्तनं स्पष्टतया दर्शयति, यतः कृष्णाः कणाः शीघ्रं चलन्ति। इदानीं वयं एकं सूक्ष्मचित्रं कृत्वा जलाणवेषु साबुनस्य प्रभावं कल्पयामः।
10:10अणूनां लघुनृत्यम्
कल्पनाचित्रे जलाणवाः लघुमित्राणि इव सन्ति। ते परस्परं हस्तं गृह्णन्ति, अतः जलपृष्ठं एकतया तिष्ठति। साबुनस्य अणवः आगत्य एकस्मिन् भागे जलाणवानां आकर्षणं परिवर्तयन्ति। तत्र पृष्ठतनावः न्यूनः भवति। दूरस्थभागे जलाणवाः पूर्ववत् अधिकतनावेन तिष्ठन्ति। अधिकतनावयुक्तः भागः प्रसृतुं आरभते, अल्पतनावयुक्तं स्थानं पृष्ठतः भवति। मरिचिकाः जलपृष्ठे तिष्ठन्ति, अतः जलस्य एषा गति तान् अपि वहति। ध्यानं कुरु—मरिचिकाः जीवाः न सन्ति; “धावन्ति” इति वयं केवलं हस्येन वदामः। वास्तविकतया ताः गतिमानजलपृष्ठेन वहन्ति। विज्ञानं कदाचित् लघुचित्रैः सरलतया बोध्यते। अधुना तव मस्तिष्के सम्पूर्णक्रमः अस्ति—शान्तं जलम्, तैरन्ती मरिचिका, साबुनस्पर्शः, न्यूनः पृष्ठतनावः, बहिः गमनम्। किं त्वं एतत् क्रमं स्मरिष्यसि? एकेन गीतसदृशेन वाक्येन स्मरामः।
11:14स्मरणस्य सूत्रम्
स्मरणगीतं शृणु—“साबुनं स्पृशति, तनावः ह्रसति; जलं प्रसर्पति, मरिचिका धावति!” एतत् वाक्यं शनैः पठ, चतुर्षु पादेषु। प्रथमः—साबुनं जलं स्पृशति। द्वितीयः—पृष्ठतनावः ह्रसति। तृतीयः—जलपृष्ठं दूरं प्रसर्पति। चतुर्थः—मरिचिकाः तेन सह वहन्ति। इदानीं परीक्षणम्। यदि अहं केवलं मरिचिकां पश्यामि, सा स्वयमेव धावति वा? न। यदि अहं केवलं साबुनं पात्रस्य बहिः स्थापयामि, परिणामः वा? न। साबुनस्य जलस्पर्शः आवश्यकः। यदि जलं पूर्वमेव साबुनेन पूर्णं मिश्रितं भवति, तदा नूतनः तीव्रप्रभावः अल्पः दृश्येत, यतः पृष्ठतनावः सर्वत्र पूर्वमेव परिवर्तितः भवितुमर्हति। एतादृशाः प्रश्नाः प्रयोगं अधिकं रोचकं कुर्वन्ति। वैज्ञानिकस्य मस्तिष्कं “किमर्थम्?” “यदि एवम्?” इति पृच्छति। अन्तिमे दृश्ये वयं सम्पूर्णप्रयोगं पुनः करिष्यामः, परन्तु पूर्वं एकं महत्त्वपूर्णं निरीक्षणनियमं पश्य।
12:19वैज्ञानिकनिरीक्षणम्
प्रयोगे केवलं परिणामं न पश्य; विवरणमपि लिख। पात्रस्य आकारः कः? जलं शीतलं वा कोष्णं वा? मरिचिका कियत्? साबुनबिन्दुः कियत्? मरिचिकाः कियत् शीघ्रं किनारे गता? एतानि प्रश्नोत्तराणि तव वैज्ञानिकदैनन्दिनीं पूर्णां करिष्यन्ति। यदि प्रथमवारं मरिचिकाः न धावन्ति, चिन्ता मा कुरु। कारणं भवेत्—जलपृष्ठं पूर्वमेव कम्पितम्, मरिचिका अधिका आसीत्, अङ्गुलौ साबुनं न आसीत्, अथवा साबुनबिन्दुः जलं न अस्पृशत्। असफलता न दोषः; सा नूतनसूचना अस्ति। पुनः स्वच्छं पात्रं गृहाण, अल्पमरिचिकां विकिर, लघुसाबुनबिन्दुं योजय। वयस्कस्य साहाय्येन क्षेत्रं स्वच्छं स्थापय। प्रयोगानन्तरं हस्तौ जलसाबुनाभ्यां प्रक्षालय। इदानीं अन्तिमदौडाय सज्जः भव। परन्तु अस्मिन् पुनरावृत्तौ त्वं कारणं स्वयमेव वदिष्यसि।
13:06अन्तिममहाप्रयोगः
अन्तिमप्रयोगः! पात्रे शान्तं जलं, उपरि अल्पा मरिचिका, समीपे साबुनयुक्तः कपासदण्डः। प्रथमं वद—“अद्य मरिचिकाः जलपृष्ठे तिष्ठन्ति, यतः पृष्ठतनावः तान् धारयति।” अधुना साबुनबिन्दुः जलं स्पृशति। वद—“साबुनः तत्र पृष्ठतनावं घटयति।” पश्य, जलपृष्ठस्य गतिः आरभते। वद—“अधिकतनावयुक्तं जलं अल्पतनावयुक्तस्थानात् दूरं प्रसर्पति।” मरिचिकाः किनारेषु गच्छन्ति। वद—“ते जलस्य गत्या वहन्ति; साबुनः तान् प्रत्यक्षं न धक्कयति।” एषः सम्पूर्णः उत्तरः अस्ति। लघुकणाः, साधारणं जलम्, साबुनस्य बिन्दुः—एते मिलित्वा महान् दृश्यं रचन्ति। विज्ञानं अस्माभिः प्रतिदिनं दृष्टुं शक्यते, यदि वयं सावधानतया पश्यामः। परन्तु स्मरणाय शीघ्रपुनरावृत्तिः आवश्यकम्।
14:13ज्ञानस्य पुनरावृत्तिः
आज त्वं त्रयः महान् विषयान् ज्ञातवान्। प्रथमम्—जलस्य पृष्ठे पृष्ठतनावः नाम अदृश्यं बलं भवति, यत् जलपृष्ठं एकतया धारयति। द्वितीयम्—मरिचिकाकणाः तस्मिन् पृष्ठे तिष्ठन्ति, यथा लघुनौकाः। तृतीयम्—साबुनः जलपृष्ठस्य पृष्ठतनावं घटयति। तदा जलं साबुनस्पर्शस्थानात् दूरं प्रसर्पति, मरिचिकाः च तेन सह किनारेषु गच्छन्ति। अतः अस्माकं शीर्षकस्य उत्तरम् अस्ति—साबुनः मरिचिकां जादूना न धावयति; जलपृष्ठस्य बदलितं तनावं तां वहति। कियत् सुन्दरं रहस्यम्! त्वं एतत् सुरक्षितं प्रयोगं गृहे वयस्कस्य समीपे पुनः कर्तुं शक्नोषि। भिन्नपात्रं, भिन्नतापमानं, भिन्नसाबुनं च तुलय, किन्तु जलं न पिब, द्रवाः नेत्रयोः दूरं धारय, अन्ते स्थानं स्वच्छं कुरु। प्रयोगानन्तरं परिवारेभ्यः वद—“साबुनं स्पृशति, तनावः ह्रसति; जलं प्रसर्पति, मरिचिका धावति!” जिज्ञासां जीवितां धारय, सुरक्षितः भव, पुनः नूतनं रहस्यं अन्वेष्टुम् आगच्छ।
अन्यभाषासु
- English: The Pepper Escape Challenge: Why Does Pepper Race Away?
- हिन्दी: काली मिर्च पानी पर क्यों भागती है? साबुन का मज़ेदार प्रयोग!
अन्यानि चलचित्राणि
शृङ्खला: science (संस्कृतम्)