ಅಣುಗಳಿಗೂ ತಪ್ಪಿದ್ದಲ್ಲ ಈ ಚಡಪಡಿಕೆ!
ಬೆರೆಯುತ್ತಿರುವ ಕಾಫ಼ಿ ಹಾಗು ಓಡಾಡುತ್ತಿರುವ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾಗಳ ನಡುವೆ ಏನು ವ್ಯತ್ಯಾಸ?
Vacuum Architect at
Thermofisher Scientific
To read this story in English, go to page 1.
ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾಗಳ ಚಲನೆ, ಹಕ್ಕಿ ಹಿಂಡುಗಳ ಅಥವ ಮೀನು ಸಮೂಹಗಳ ನಡುವಳಿಕೆ, ಮೋಡಗಳ ಹುಟ್ಟು, ಚಹಾದಲ್ಲಿ ಹಾಲಿನ ಬೆರೆಯುವಿಕೆ – ಇವೆಲ್ಲಕ್ಕೂ ಅನ್ವಯಿಸೋ ಅಂಶವೆಂದರೆ?
ಐಸಿಟಿಎಸ್ ನ ಸಿದ್ಧಾರ್ಥ ಮುಖರ್ಜಿ ನೇತೃತ್ವದಲ್ಲಿನ ಒಂದು ಸಂಶೋಧಕರ ತಂಡ ಈ ಪ್ರಶ್ನೆಗೆ ಉತ್ತರ ಕೊಡೋ ಪ್ರಯತ್ನ ಮಾಡುತ್ತಿದೆ. ಇವರು ಜೀವಂತ ಮತ್ತು ನಿರ್ಜೀವ ವಸ್ತುಗಳ ಹರಿವಿನ ನಡುವೆ ಇರೋ ಸಾಮ್ಯ ಮತ್ತು ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನ ಗುರುತಿಸಿದ್ದಾರೆ.
ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ದ್ರವಗಳ ಇಂತಹ ಹರಿವನ್ನ ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧ ಹರಿವು (ಟರ್ಬ್ಯುಲೆಂಟ್ ಫ಼್ಲೋ) ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ. ಇಲ್ಲಿ ‘ದ್ರವಗಳು’ ಎಂದಾಗ ಆ ಗುಂಪಿಗೆ ಅನಿಲಗಳೂ ಸೇರಿದೆ.
ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧ ಹರಿವಿನಲ್ಲಿ ದ್ರವದ ಚಲನೆ ಬಹಳ ಅವ್ಯವಸ್ಥಿತವಾಗಿದ್ದು ಈ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನ ‘ಕೆಯಾಟಿಕ್’ ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರು ಇದನ್ನ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವಾಗ ‘ಸುತ್ತಾಡುತ್ತಿರೋ ಅತಿ ಚಿಕ್ಕದರಿಂದ ಅತಿ ದೊಡ್ಡ ಸುಳಿಗಳ ಸಮೂಹ’ವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸುತ್ತಾರೆ. ಮೋಡ, ಸಮುದ್ರ, ಹೊಗೆ, ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಬೆರೆಯುತ್ತಿರೋ ಇಂಕು — ಇವನ್ನೆಲ್ಲಾ ನೋಡಿದಾಗ ನಮಗೆ ಸಹಜವಾಗೇ ಇಂತಹ ವರ್ಣನೆ ಮನಸ್ಸಿಗೆ ಬರಬಹುದು.
ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆಯನ್ನ ಒಂದು ಗಣಿತ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಮೂಲಕ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳೋದು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರಿಗೆ ಬಹಳ ಕಾಲದ ಸವಾಲಾಗಿ ಉಳಿದಿದೆ.
ಸಾಧಾರಣವಾಗಿ, ಒಂದು ಕಡ್ಡಿಯ ಮೂಲಕ ದ್ರವವನ್ನ ಕಲಕಿದಾಗ, ಆ ಕಡ್ಡಿಯಷ್ಟು ಉದ್ದವಾದ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಹರಿವು ಉಂಟಾಗದೆ ಕಡ್ಡಿಯ ಉದ್ದಕ್ಕಿಂತ ಎಷ್ಟೋ ಚಿಕ್ಕ ಪ್ರಮಾಣಗಳಲ್ಲೂ ಹರಿವು ಉಂಟಾಗುತ್ತೆ, ಕಸುವಿನ ಒಂದು ‘ಪ್ರಮಾಣ-ಸರಣಿ’ ಯಂತೆ.
ಕಸುವಿನ ಪ್ರಮಾಣ-ಸರಣಿ. ಚಿತ್ರ: Altair.
ನೀರು ಮತ್ತು ಗಾಳಿಯಂತಹ ದ್ರವಗಳಲ್ಲಿ ಕಾಣಸಿಗುವ ಈ ವಿದ್ಯಮಾನಕ್ಕೆ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರು ‘ಜಡ ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆ’ (ಇನರ್ಶಿಯಲ್ ಟರ್ಬ್ಯುಲೆನ್ಸ್) ಎಂಬ ಹೆಸರು ಕೊಟ್ಟಿದ್ದಾರೆ. “ನಾವು ಕಾಫ಼ಿಯನ್ನ ಚಮಚದಿಂದ ಕಲಕಿದಾಗ ಈ ರೀತಿ ಚಿಕ್ಕ ಚಿಕ್ಕ ಉದ್ದಳತೆಗಳಲ್ಲಿ ಅಸ್ಥಿರತೆಗಳು ಹುಟ್ಟುತ್ತವೆ,” ಎಂದು ವಿವರಿಸುತ್ತಾರೆ ಸಿದ್ಧಾರ್ಥ.
ಇದಕ್ಕೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, ಜೀವಂತ ಸಮುದಾಯಗಳಲ್ಲಿ, ಅತಿ ಚಿಕ್ಕ ಮಟ್ಟದ ಒಡನಾಟದಿಂದ ಅತಿ ಡೊಡ್ಡ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿನ ಚಲನೆಗಳೂ ಹುಟ್ಟಬಹುದು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾಗಳ ದಟ್ಟವಾದ ಗುಂಪಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾಗಳ ನಡುವಿನ ’ಮಾತುಕತೆ’ಯಿಂದ ಇಡೀ ಸಮುದಾಯವೇ ಓಡಾಡುತ್ತಿದೆ ಅನ್ನಿಸುತ್ತೆ. ಇದಕ್ಕೆ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಹೆಸರು ‘ಸಕ್ರಿಯ ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆ’ (ಆಕ್ಟಿವ್ ಟರ್ಬ್ಯುಲೆನ್ಸ್).
ಸಕ್ರಿಯ ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆ ಉಂಟಾಗಲು ಬೇಕಾದ ಕಸುವಿನ ಪ್ರಮಾಣ ಜಡ ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆಗಿಂತ ಕಮ್ಮಿಯಾದರು ದ್ರವದ ಹರಿವು “ಅಷ್ಟೇ ಕೆಯಾಟಿಕ್ ಆಗಿ ಕಾಣತ್ತೆ,” ಎನ್ನುವ ಸಿದ್ಧಾರ್ಥ “[ಜಡ ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆ ಯ ಹೋಲಿಕೆಯಲ್ಲಿ] ಸಕ್ರಿಯ ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆಯಲ್ಲಿ ಹತ್ತಾರು ಸಾವಿರಕ್ಕೂ ಹೆಚ್ಚು ಪಟ್ಟು ಚಿಕ್ಕ ಚಿಕ್ಕ ಉದ್ದಳತೆಗಳು ಭಾಗವಹಿಸುತ್ತವೆ” ಎಂದೂ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ.
ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಸಕ್ರಿಯ ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆಯನ್ನ ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತವಾಗಿ ವರ್ಣಿಸಲು ಆಗಿಲ್ಲ. ಸಿದ್ಧಾರ್ಥ ಹೇಳೋದು: “ನಾವು ಹರಿವಿನ ಕೆಲವು ಅಂಶಗಳನ್ನ ಪ್ರಮಾಣೀಕರಿಸಿ ಅದರ ಮೂಲಕ ಜಡ ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆಯನ್ನ ವಿವರಿಸುತ್ತೀವಿ. ಸಕ್ರಿಯ ಹರಿವಿನಲ್ಲಿ ಇವೇ ಅಂಶಗಳು ಇವೆಯೇ ಎಂಬ ಪ್ರಶ್ನೆಯನ್ನ ನಾವು ಸಂಶೋಧಿಸುತ್ತಿದ್ದೀವಿ.”
ಹೋಲಿಕೆಗಳು ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾಗಳ ಚಲನೆಗೂ ಹಕ್ಕಿಗಳ ಹಿಂಡುಗಳ ನಡುವಳಿಕೆಗೂ ಬಹಳ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಕಾಣಿಸಬೇಕು.
ಸಂಶೋಧಕರು ಈ ರೀತಿ ಹರಿವುಗಳನ್ನ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಪ್ರತಿರೂಪಗಳ ಮೂಲಕ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುತ್ತಿದ್ದಾರೆ.
ಇವರ ಸಂಶೋಧನೆಯಲ್ಲಿ ತಿಳಿದುಬಂದದ್ದು, ಸಕ್ರಿಯ ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆ ಎಂಬ ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವು ಎರಡು ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಮೂಲಕ ವ್ಯಕ್ತವಾಗಬಹುದು ಎಂಬುದು. ಅಲ್ಲದೆ ಒಂದರಿಂದ ಇನ್ನೊಂದು ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಮಾರ್ಪಡಲೂಬಹುದು ಎಂಬುದು. ಒಂದನೇ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಹರಿವಿನ ಲಕ್ಷಣಗಳು ಬೇರೆ ಬೇರೆ ಉದ್ದಳತೆಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ರೀತಿ ಇದ್ದು ಇನ್ನೊಂದು ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಬದಲಾಗುತ್ತಿರುತ್ತವೆ. ಈ ಎರಡನೆ ವಿಧದ ಸಕ್ರಿಯ ಹರಿವು ಹಾಗು ಜಡ ಹರಿವು, ಇವುಗಳು ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆಯ ಒಂದು ವಿಭಿನ್ನವಾದ ವರ್ಗವಾಗಿರಬಹುದು ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ನಂಬಿದ್ದಾರೆ.
ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯನ್ನ ನೇಚರ್ ಫಿಜಿಕ್ಸ್ ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಾಶಿಸಿದ್ದಾರೆ.
ಅನುವಾದ: ನರೇನ್ ಹೂವಿನಕಟ್ಟೆ, ವಾಕ್ಯೂಮ್ ಆರ್ಕಿಟೆಕ್ಟ್, ಥರ್ಮೋಫ಼ಿಷರ್ ಸೈಂಟಿಫಿಕ್, ನೆದರಲ್ಯಾಂಡ್ಸ್.
ಕರಡು ಪರಿಶೀಲನೆ: ದಿಶ ಜೆ. ಕೆ. ಐ ಸಿ ಟಿ ಎಸ್-ಟಿ ಐ ಎಫ್ ಆರ್.