दूसरे दिन यहाँ आईआईटी कानपुर में दीक्षांत समारोह का समय था, जहां मैं पढ़ाता हूं. संस्थान, छात्र, शिक्षक और आए हुए सभी अतिथि टिमटिमाती रोशनी और मुस्कुराहट से सजे हुए थे। एक निवर्तमान बैच को बधाई दी जानी थी, कुछ जीवन संबंधी सलाह दी जानी थी, और अंत में उनकी डिग्रियाँ दी जानी थीं।
मेरे विभागाध्यक्ष ने ठीक एक शाम पहले मुझे जल्दबाजी में फोन किया, “अधिप, ऐसी संभावना है कि हममें से कुछ को कार्यालय में बैठकर औपचारिक कार्यक्रम में भाग लेना पड़ सकता है।” पहली कुछ पंक्तियाँ मुख्य सभागार में – क्या आप वहां बैठ सकेंगे?’
औपचारिक भाषणों के दौरान जागते रहने में मेरी असमर्थता के अलावा, यहां मुख्य चिंता कपड़ों का एक साफ और प्रस्तुत करने योग्य सेट ढूंढना था जिसे मैं इस अवसर पर पहन सकूं। मेरे अपार्टमेंट में साफ-सुथरे कुर्ते की खोज में मुझे एक कुर्ता मिल ही गया – एकमात्र समस्या यह थी कि उस पर झुर्रियाँ पड़ी हुई थीं और उसे पहचाना नहीं जा सकता था। जैसा कि आप जानते होंगे, दीक्षांत समारोह जैसे किसी औपचारिक कार्यक्रम में झुर्रियों वाली पोशाक पहनना अपराध माना जा सकता है। तो ऐसा हुआ कि आधी रात के करीब, मैंने अपनी इस्त्री मशीन चालू की और अपने कुर्ते को नया रूप देने का फैसला किया।
लोहे का प्रेस
आयरन प्रेस एक अद्भुत मशीन है। इस आश्चर्य में दो महत्वपूर्ण तत्व हैं: इसका आधार भारी धातु है (अक्सर लोहे का कुछ मिश्र धातु, इस प्रकार नाम) और यह गर्म होता है। क्या आपने कभी सोचा है कि इस्त्री करने पर हमारे कपड़े सीधे क्यों हो जाते हैं?
हमारे कपड़े कुछ पौधों या जानवरों के रेशों से बने होते हैं, जैसे कपास, ऊन, आदि। रेशे लंबी श्रृंखला के अणु होते हैं जो अक्सर कार्बन, ऑक्सीजन और हाइड्रोजन से बने होते हैं – जो ग्लूकोज और चीनी के समान होते हैं जो हम खाते हैं (इसका मतलब यह नहीं है) कपास खाने योग्य है, भले ही आपके कपड़े कितने भी आकर्षक लगें)।
ये अणु वास्तव में हो सकते हैं, वास्तव में लंबा। यदि पानी का अणु, जो दो हाइड्रोजन परमाणुओं और एक ऑक्सीजन परमाणु से बना है, एक पेंसिल के आकार का है, तो एक विशिष्ट सेलूलोज़ फाइबर, कपास के प्राथमिक अणुओं में से एक, लगभग 100 मीटर लंबा होगा! इस प्रकार के अणुओं को पॉलिमर कहा जाता है। पॉलिमर हमारे आस-पास कई चीजें बनाते हैं, जिनमें प्लास्टिक, साबुन और यहां तक कि टमाटर केचप भी शामिल हैं। सिंथेटिक पॉलिमर (प्लास्टिक की तरह प्रयोगशाला में बने) और फिर कपास जैसे प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले पॉलिमर भी होते हैं।
जब आप अपने कपड़े धोते हैं, तो ये अणु एक-दूसरे के चारों ओर गांठ बन जाते हैं – जैसे नूडल्स जब आप एक पैकेट पकाते हैं, या आपके बाल यदि आपके पास अभी भी लंबे बाल रखने का विशेषाधिकार है (अधिकांश संकाय सदस्यों और यहां कुछ छात्रों के विपरीत)। ऐसा अक्सर पानी के अणुओं के कारण होता है जो इन अणुओं के बीच और आसपास फंस जाते हैं।
जब आप अपने कपड़े को इस्त्री करते हैं, तो आप वास्तव में जो करने की कोशिश कर रहे हैं वह इन लंबे अणुओं को साफ, सीधे पैटर्न में पुनर्व्यवस्थित करना है। इस प्रक्रिया में, इनमें से कुछ पानी के अणु बाहर निकल जाते हैं और वाष्पित हो जाते हैं। जब आप कोई कपड़ा इस्त्री कर रहे हों तो आपको कई बार गीलापन महसूस होगा। अब आप जानते हैं क्यों.
पॉलिमर भौतिकी
इसमें कहा गया है, यदि आप कपड़े पर भारी वजन रखते हैं और उसे सीधा करने का प्रयास करते हैं, तो यह काम नहीं करेगा। इसे प्राप्त करने के लिए ताप की आवश्यकता क्यों है?
ऊष्मा और कुछ नहीं बल्कि ऊर्जा है: यह सभी परमाणुओं और अणुओं को थोड़ा कंपन करने का कारण बनती है और यही काम करता है। जैसा कि हम जानते हैं, इनमें से प्रत्येक सेलूलोज़ अणु बहुत लंबा है – और उनकी लंबाई के साथ-साथ नूडल्स में एक स्ट्रैंड की तरह विभिन्न मोड़ हो सकते हैं।
एक बार एक विशेष आकार में आने के बाद, उनके अंदर के सभी परमाणु और इलेक्ट्रॉन खुद को इस तरह से व्यवस्थित करते हैं कि उनमें यथासंभव कम ऊर्जा हो सके। लेकिन उसी सिस्टम में समान ट्विस्ट और टर्न को व्यवस्थित करने का एक और तरीका हो सकता है – जैसे आपके पैन में एक और नूडल्स – थोड़ी अलग ऊर्जा के साथ या पिछले तरीके से भी कम।
हालाँकि, एक बार एक विशेष पैटर्न में फंस जाने के बाद, सभी परमाणुओं के लिए एक साथ चलना बहुत मुश्किल होता है। उनके पास ऐसा करने के लिए बहुत कम ऊर्जा है और साथ ही थोड़ी गुंजाइश भी है। यह प्रणाली मूल रूप से ठंडे नूडल्स या गीले बालों के समान कुछ आपस में गुंथी हुई अवस्था में होती है। आपको इस कठिनाई का अनुभव तब हुआ होगा जब आपने नूडल्स के अंदर कांटा घुमाने या उलझे बालों में कंघी घुमाने की कोशिश की होगी।
जब आप गर्मी प्रदान करते हैं, तो इन अणुओं को कुछ ऊर्जा मिलती है जिससे आणविक बंधन कंपन करते हैं और अपना आकार बदलते हैं। इस प्रक्रिया में, कुछ पानी वाष्पित हो जाता है। यह फिर से वैसा ही है जैसा आप तब करते हैं जब आप किसी कंटेनर में कुछ अनाज भरना चाहते हैं और पर्याप्त जगह नहीं होती है। आप डिब्बे को थोड़ा सा हिलाएं ताकि अनाज इधर-उधर हो जाए, बैठ जाए और आपको कुछ और खाली जगह मिल जाए।
इसी तरह, यहां, आप कुछ गर्मी (या सूक्ष्म ‘हिलाना’) प्रदान करते हैं जिससे अणु कुछ तेजी से मोड़ और मोड़ ले सकें। इस समय आप भारी धातु से दबाव डालते हैं, मोड़ हटाते हैं और फाइबर को सीधा करते हैं। चूंकि गर्म होने पर आणविक मोड़ और घुमाव कुछ हद तक लचीले होते हैं, इसलिए वे वैसा ही करेंगे जैसा आप चाहते हैं। जैसे ही आप लोहा हटाते हैं, अणु एक बार फिर ठंडे हो जाते हैं और उसी सीधे पैटर्न में फंस जाते हैं जिसमें आपने उन्हें छोड़ा था, जिससे आपका कपड़ा झुर्रियों से मुक्त हो जाता है!
प्रोफेसर दीपक धर
निःसंदेह, ऊष्मा ऐसी होनी चाहिए कि वे केवल परमाणुओं को इधर-उधर घुमाएँ, इतनी नहीं कि वे आणविक बंधनों को तोड़ दें। अन्यथा इस तरह आपकी पोशाक में जले हुए छेद हो सकते हैं।
वास्तव में, अलग-अलग पॉलिमर में अलग-अलग तापमान होते हैं, जिस पर वे सबसे अच्छे से हिलते हैं, इसलिए अलग-अलग तापमान होते हैं, जिस पर उन्हें सबसे कुशलता से सीधा किया जा सकता है। यही कारण है कि लोहे पर एक तापमान डायल होता है। आप अलग-अलग प्रकार के कपड़े देखेंगे जो इस बात पर निशान लगाएंगे कि लोहा कितना गर्म होना चाहिए, यह इस बात पर निर्भर करता है कि आप किस पॉलिमर से इस्त्री कर रहे हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि पॉलिमर की रासायनिक संरचना अलग-अलग होती है।
उदाहरण के लिए, रोजमर्रा का प्लास्टिक काफी आसानी से पिघल जाता है – यही कारण है कि लोग गर्म भोजन को पॉलिथीन कंटेनर में रखने से बचते हैं। खैर, उस रात मेरी इस्त्री काम कर गई और सौभाग्य से मैं कार्यक्रम में भाग लेने के लिए समय पर उठ गया।
मैंने इंफोसिस के संस्थापक को सुना श्री नारायण मूर्ति सुबह और प्रोफेसर दीपक धर दोपहर में – दोनों अतिथि यहां दीक्षांत समारोह में।
दिलचस्प बात यह है कि प्रोफेसर धर भारत के सबसे प्रसिद्ध सांख्यिकीय भौतिकविदों में से एक हैं; सांख्यिकीय भौतिकी भौतिकी का एक उपक्षेत्र है जहां लोग पॉलिमर जैसी चीजों का अध्ययन करते हैं, जो उन्होंने अपने शोध में भी किया था। यदि आप उनके शोध और उनके जीवन के बारे में अधिक जानना चाहते हैं, तो आप उनका अद्भुत साक्षात्कार पढ़ सकते हैं आईआईटी कानपुर ब्लॉगजहां वह भौतिकी विभाग में एक छात्र के रूप में अपने जीवन के बारे में भी बात करते हैं।
अगली बार जब आप किसी पार्टी या किसी अवसर के लिए तैयार हों – जैसे कि दीक्षांत समारोह – और इस्त्री किए हुए कपड़ों की एक जोड़ी लें, तो बस याद रखें कि कैसे लोहे की प्रेस और पॉलिमर की अद्भुत भौतिकी आपके लिए उन खुशी के क्षणों को बनाने में अपना ईमानदार काम कर रही है।
अधिप अग्रवाल आईआईटी कानपुर में भौतिकी के सहायक प्रोफेसर हैं।