ऊर्जेचे अंतरंग-०७: शून्य ऊर्जेकडे आणि ऊर्जस्वलतेकडे वाटचाल

वाफेतली ऊर्जा काढून घेतली तर त्याचे पाणी होते. पाण्यातली ऊर्जा काढून घेतली तर त्याचा बर्फ होतो. बर्फातली ऊर्जा काढून घेतली तर त्याचे काय होते? त्याचे तापमान ऊर्जा काढून घेत जावी तसतसे घटत जाते. बर्फाला जसजसे निववत जावे तसतसे निववणाऱ्या पदार्थाचे तापमान वाढत जाते. म्हणजे मग तो पदार्थ पुन्हा निववू शकत नाही. जेव्हा निववणारे पदार्थच संपत जातात तेव्हा मग बर्फाला आणखी निववणे शक्य होत नाही. कारण मग त्या तापमानापेक्षा कमी तापमानाचे निववणारे पदार्थच उपलब्ध होत नाहीत. अशा तापमानाला निव्वळ शून्य अंश तापमान म्हणतात. लॉर्ड केल्विन ह्यांनी त्याचा शोध लावला म्हणून त्याला शून्य अंश केल्विन म्हणू लागले. प्रत्यक्षात हे तापमान -२७३.१६ अंश सेल्शिअस एवढे असते.

निव्वळ शून्य तापमान ही एक तार्किकदृष्ट्या निश्चितपणे गाठल्या जाणारी अवस्था आहे. तिथे आजवर कुणीही पोहोचलेला नाही. आणि पोहोचण्याची शक्यताही नाही, कारण त्या तापमानावर न द्रव पदार्थ राहतात न वायूरूप पदार्थ राहू शकतात. केवळ घनरूपसृष्टी. साऱ्या जगाची अहिल्याच काय ती बनून राहते. फक्त शिळा. तेव्हा माणसे ती अवस्था पाहू, अनुभवू शकतील अशी सुतराम शक्यता नाही.

आता हे उघडच आहे की इथपासून पुन्हा त्या बर्फाला ऊर्जा पुरवली तर त्याचे तापमान वाढू लागेल. शून्य अंश सेल्शिअसला पोहोचल्यावर बर्फाचे पाण्यात रुपांतरण सुरू होईल. पुरेशी ऊर्जा मिळताच शून्य अंश सेल्शिअस तापमानावरच संपूर्ण बर्फाचे पाणी होईल. मग त्या पाण्याला ऊर्जा पुरवत राहू तसतसे त्याचे तापमान वाढत राहील. शंभर अंश सेल्शिअस पर्यंत तापमान वाढल्यावर मात्र ऊर्जा पुरवतच राहिल्यास तापमान न वाढता त्याच तापमानावर पाण्याची वाफ होईल.

मात्र ऊर्जा सामावत, वाफ न होऊ देता पाण्याला पाणीच ठेवायचे असेल तर दाब वाढवावा लागतो. उदाहरणार्थ प्रेशर कुकर. कुकरमध्ये पाण्याची वाफ १०० अंश सेल्शिअसहून अधिक तापमानावर होत असल्याने, जी डाळ एरव्ही सहजी शिजत नाही ती कुकरमध्ये मऊसूत होते.

आण्विक भट्ट्यांमध्ये निर्माण होणारी ऊर्जा बाहेर काढण्यासाठी असेच दाबित पाणी वापरले जाते. त्या पाण्याची ३०० अंश सेल्शिअसहून अधिक तापमानावरही वाफ होऊ नये म्हणून त्या पाण्यास १०० किलोग्रॅम प्रती वर्ग सेंटिमीटर दाबावर ठेवल्या जाते. हे करण्याचे कारण म्हणजे वाफेपेक्षा पाण्यात ऊष्णतावाहकता जास्त असते. व म्हणून मोठ्या प्रमाणावर निर्माण होणाऱ्या ऊर्जेस लगबगीने बाहेर काढून घेऊन वाढत्या तापमानाचा धोका टाळता येतो.

अशाप्रकारच्या कारणांसाठी दाब वाढवत वाढवत पाण्यास पाणीच ठेवत ऊर्जा देत गेले तर ३७५ अंश सेल्शिअस च्या आसपास त्या पाण्याची घनता त्याच तापमानावरील व दाबावरील वाफेच्या घनतेएवढीच होते. आणि मग पाणी व वाफ ह्यांमध्ये काहीच भेदभाव उरत नाही. पाणीही वाफेगत उडू लागते आणि वाफही पाण्यागत बुडू लागते. अशा संमिश्र कोलाहलाच्या स्थितीला प्लाझ्मा म्हणतात. अगदी सूर्यात असतो तसाच अखंड वायूरूप.

अशाप्रकारे आपण हे पाहिले की पाण्याचा शून्य ऊर्जेकडे होणारा प्रवास त्याला सर्वघन अवस्थेकडे घेऊन जातो. तर त्याच पाण्याचा ऊर्जस्वलतेकडील प्रवास त्याला प्लाझ्मा ह्या (सूर्यागत) सर्ववायू अवस्थेपर्यंत घेऊन जातो.

आपल्याला ऊर्जेच्या अक्षय्यतेचा नियम माहीत असतोच. आपल्याला वस्तुमानाच्या अक्षय्यतेचा नियमही माहीत असतोच. आणि जेव्हापासून वस्तुमानापासून ऊर्जा आणि ऊर्जेपासून वस्तुमान घडते हे कळून आले, तेव्हापासून ऊर्जा अधिक वस्तुमान ह्यांच्या एकूण परिमाणाच्या अक्षय्यतेचा नियमही लक्षात आलेला असतो. आता आपल्या भोवताल असंख्य निरर्थक वस्तुमाने स्वैर पसरलेली असूनही आपण ऊर्जेचे दौर्भिक्ष्य का अनुभवतो? ह्या कळीच्या प्रश्नाची उकल करण्याचा प्रत्येक प्रयत्न आपल्याला 'केवळ आपल्या अज्ञानामुळेच' असे उत्तर मिळवून देतो. एक काळ होता जेव्हा समुद्रातील बोटींमध्ये असलेले लोक पिण्याच्या पाण्याअभावी तडफडत असत. 'समुद्री चहुकडे पाणी, पिण्याला थेंबही नाही' अशी अवस्था होत असे. जेव्हापासून खाऱ्या पाण्याचे गोडे पाणी करणे शक्य झालेले आहे तेव्हापासून भर समुद्रात पिण्याला पाणी नाही अशी स्थिती येत नाही. तसेच एक दिवस, जेव्हा आपले अज्ञान दूर होईल तेव्हा हवा तेवढा ऊर्जासाठा आपल्याभोवतीच असल्याचे आपल्याला उमजून येईल. तो सहज वापरताही येईल.