“విద్యుత్తుకీ అయస్కాంతత్వానికీ ఒకటే మూలం.”
— Immanuel Kant, Metaphysical Foundations of Natural Science (1786)

డెన్మార్క్ దేశంలోని కోపెన్‎హేగన్ విశ్వవిద్యాలయంలోని ఓ లెక్చర్ హాల్‎లో 1820 శీతాకాలంలో ప్రొఫెసర్ ఓర్‌స్టెడ్ విద్యార్థులకు విద్యుత్తుమీద ఉపన్యాసం ఇవ్వడానికి తయారవుతున్నాడు. హాల్‎లో బల్లపైన సాధారణంగా వాడే వోల్టా-గాల్వనీ బ్యాటరీ ఉంది, దాని చివరన ధ్రువాలకి సన్నని ప్లాటినం తీగె అంటించి ఉంది. తీగె క్రింద దిక్సూచి ఉన్నఓ చిన్న గాజు పెట్టె కూడా ఉంది. లెక్చర్‌కి ముందర ప్రొఫెసర్ ప్రయోగం చేద్దామనుకున్నాడు కాని సమయం లేక మరో రోజుసంచలనం చేసి చూపెడదామనుకున్నాడు. ఉపన్యాసం మధ్యలో మనసు మార్చుకొని, ప్రయోగం విజయవంతవుతుందని భావించి, ప్లాటినం తీగెలని కలిపే స్విచ్‎ని ఆన్ చేశాడు. విద్యుత్తు ప్రవహించింది; పెట్టెలోని దిక్సూచి సూది కాస్త కదిలింది; నిజానికి అది మానవ చరిత్రలో ఓ గొప్ప సంఘటన కాని సూది చలనం చాలా స్వల్పం కావడాన విద్యార్థులు అంతగా పట్టించుకోలేదు. చిత్రంగా ప్రొఫెసర్ కూడా మరో మూడు నెలల పాటు ఆ ప్రయోగం జోలికి వెళ్ళలేదు. తరువాత ఆలోచిస్తే, అది ప్రొఫెసర్ కి కూడా ఆశ్చర్యం కలిగించింది. బహుశా అంతకుమునుపు అనేకమంది శాస్త్రజ్ఞులు ఈ విషయంపై చేసిన ప్రయోగాలు తప్పులతో నిండి ఉండటాన, అతను సందేహించి, జాగ్రత్తగా పరిశీలించకుండా తొందరపడి ప్రతిపాదించకూడదనుకుని ఉండొచ్చు.

ఓర్‌స్టెడ్ ప్రయోగం

ఓర్‌స్టెడ్ జులై 1820 లో తిరిగి ప్రయోగాలు చెయ్యడం మొదలెట్టాడు. ఈసారి ఇంకా శక్తివంతమైన బ్యాటరీ తీసుకున్నాడు. ప్రత్యక్ష సాక్షులుగా పేరొందిన వాళ్ళని నియమించాడు. తీగెలో విద్యుత్తు ప్రవహించినప్పుడు దాని క్రింద ఉన్న సూది కదులుతుందని నిశ్చయమయింది. ఫలితాలని జులై 21, 1820 న ప్రపంచ శాస్త్రభాష అయిన లాటిన్‌లో రాసి, నాలుగు పేజీలకి మించని పత్రాన్నియూరప్‌లోని వివిధ శాస్త్రీయ కేంద్రాలకి పంపించాడు. దానితో మానవ చరిత్రలో ఓ కొత్త శకం మొదలయింది. ఆ చారిత్రాత్మక పత్రం విశేషాలలోకి వెళ్ళే ముందర ఓర్‌స్టెడ్ చదువుసంధ్యల గురించి తెలుసుకుందాం.

హాన్స్ క్రిస్టియన్ ఓర్‌స్టెడ్

“ప్రకృతి సూత్రాలన్నీ దేవుని ఆలోచనలే (The laws of nature are the thoughts of God)” – Orsted

హాన్స్ క్రిస్టియన్ ఓర్‌స్టెడ్ (Hans Christian Ørsted, 1777 – 1851) డెన్మార్క్ లోని రుడ్‌క్యోబింగ్ పట్టణంలో ఆగస్టు 14, 1777 న తల్లిదండ్రులకు మొదటి సంతానంగా పుట్టాడు. అతనికి ఏడుగురు తోబుట్టువులు. తండ్రి మందులషాపు (pharmacy) నడిపేవాడు.

ఓర్‌స్టెడ్

రుడ్‌క్యోబింగ్‌లో పిల్లలు చదువుకోడానికి బడి సౌకర్యం లేదు. జర్మనీ నుండి ఆఊరికి వలస వచ్చిన విగ్గులు చేసే ఓల్డెన్‎బెర్గ్, ఆవృత్తికి ఊళ్ళో గిరాకీ లేకపోవడంతో ప్రైవేటుగా ఓ బడి పెట్టి చదువు చెప్పేవాడు. హాన్స్ క్రిస్టియన్, అతని తమ్ముడు ఆండర్స్ సాండో అతని దగ్గర చదివారు. ఓల్డెన్‎బెర్గ్ వారిద్దరికీ జర్మన్ భాషలో మంచి పట్టు వచ్చేటట్లు చదువు చెప్పాడు. అన్నదమ్ములిద్దరికీ ఆటపాటలలో కన్నా పుస్తకాలతో సమయం గడపడం ఇష్టమయేది. ఊళ్ళో పుస్తకాలున్న వారి ఇళ్ళకు వెళ్ళి పుస్తకాలు అరువు తెచ్చుకొని చదివేవారు. అన్నదమ్ములిద్దరికీ వయసులో పెద్ద తేడా లేకపోవడంతో, కవలలుగా మెలుగుతూ, చదువులో ఒకరికొకరు సాయం చేసుకునేవారు.

పదకొండు-పన్నేండేళ్ళ వయసులో సోదరులిద్దరూ మందుల షాపులో తండ్రికి సాయం చెయ్యనారంభించారు. ఆండర్స్ కన్నా హాన్స్‎కి ఆపనిలో ఉత్సాహం ఎక్కువ. అలా అతనికి రసాయనశాస్త్రం మీద చిన్నప్పుడే మక్కువ కలిగింది.

1794లో వాళ్ళిద్దరూ కోపెన్‎హేగన్ విశ్వవిద్యాలయ ప్రవేశ పరీక్షలో మంచి మార్కులు సంపాదించుకొని పైచదువులకు వెళ్ళారు. ఫిలాసఫీ మీద ఆసక్తి ఉండటాన కొన్ని కోర్సులు తీసుకున్నారు. ఫిలాసఫీ ప్రొఫెసర్ జర్మన్ తత్వవేత్త కాంట్ మీద ఇచ్చిన ఉపన్యాసాలు సోదరులిద్దరినీ ఆకర్షించాయి. కాంట్ ఫిలాసఫీ వారి జీవితాలలో ముఖ్య పాత్ర వహించింది. కాంట్ రాసిన “మెటాఫిజికల్ ఫౌండేషన్స్ ఆఫ్ నాచురల్ సైన్స్” ఆధారంగా హాన్స్ ప్రకృతినీ మనసునీ ఏకం చేస్తూ, “ఫండమెంటల్స్ ఆఫ్ ది మెటాఫిజిక్స్ ఆఫ్ నేచర్” అన్న విషయం మీద 1799 లో డాక్టరేట్ సంపాదించాడు. ఆండర్స్ కూడా తన న్యాయశాస్త్రపు చదువుకు కాంట్ తత్వాన్నే అవలంబించాడు. కాంట్ గురించి కొంత తెలుసుకుందాం.

ఇమాన్యుయెల్ కాంట్

“వీటిని తలచుకున్నప్పుడెల్లా, నామనసు విస్మయానందాలతో నిండుతుంది: నాపైనున్న నక్షత్రమయ ఆకాశం, నాలోని నైతిక ధర్మం.” – From Kant’s “The Critique of Practical Reason”, 1788.

ప్రకృతిలోని అన్ని రకాల శక్తులని ఏకం చేసే సిద్ధాంతం కోసం భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు చేసే శోధనలపై, స్టీవెన్ వైన్‎బెర్గ్ (Steven Weinberg, 1933 – 2021) “అంతిమ సిద్ధాంత స్వప్నాలు (Dreams of a Final Theory)” అన్న పుస్తకం రాశాడు. దానిలోని ఓ అధ్యాయం, “ఫిలాసఫీకి ప్రతికూలంగా (Against Philosophy), ” ఇలా మొదలవుతుంది:

ఇమాన్యుయెల్ కాంట్

“Myself when young did eagerly frequent
Doctor and Saint, and heard great argument
About it and about: but evermore
Came out by the same door as in I went.”
– Omar Khayyam (translated by Edward Fitzgerald)
చిన్నతనంలో నేనూ ఎంతో ఆశతో
ఈ పండితుడనీ, ఆ యోగి అనీ పరుగెత్తి, వాళ్ళతో చేరి
ఇది అది – అనీ, అది ఇది – అనీ చాలా తర్కం విన్నాను.
కాని ఎట్లా వెళ్ళానో, ప్రతివారి నుంచి అట్లానే తిరిగి వొచ్చాను
కొత్తగా నేర్చుకోడానికి వారివద్ద ఏమీ లేదు.
– చలం అనువాదం

వైన్‎బెర్గ్ కోర్నెల్ విశ్వవిద్యాలయంలో చేరినప్పుడు ఫిలాసఫీ మీద ఎంతో ఇష్టంతో కోర్సులు తీసుకొన్నాడు. కొన్నాళ్ళ తర్వాత ఎంతో నిరాశ చెందాడు. గణిత, భౌతిక శాస్త్రాలతో పోల్చితే, ఫిలాసఫీ సాధించినది పేలవం అనిపించింది. శాస్త్ర విజ్ఞానం మొదట్లో తత్వశాస్త్రానికి చెందినదే అయినా వికాసయుగానికి వచ్చేటప్పటికి విజ్ఞానశాస్త్రాలపై తత్వశాస్త్ర ప్రభావం తగ్గ నారంభించింది. ఇరవయ్యో శతాబ్దం నాటికి వైన్‎బెర్గ్ అన్నది నిజమే అయినా, పందొమ్మిదో శతాబ్దం మొదట్లో తత్వవేత్తలలో కొందరి ప్రభావం సైన్సుపై ప్రగాఢంగా ఉన్నది. వారిలో ముఖ్యుడు ఇమాన్యుయెల్ కాంట్ (Immanuel Kant, 1724 – 1804).

స్నేహితులతో కాంట్

కాంట్ కోనిగ్స్‎బెర్గ్ (ఇప్పుడు రష్యాలోని కాలినింగ్రాడ్) లో 1724 లో ఓ పేద కుటుంబంలో పుట్టాడు. బంధువుల సహాయంతో బడికి వెళ్ళి చదువుకున్నాడు. తర్వాత అక్కడి విశ్వవిద్యాలయంలోనే చదివాడు కాని తర్వాత చాలా కాలం సరయిన ఉద్యోగం లేక ఆర్థికంగా ఇబ్బంది పడ్డాడు. ట్యూషన్లు చెప్పుకొని బ్రతికాడు. ఎట్టకేలకు చదివిన చోటే ప్రొఫెసరు ఉద్యోగం వచ్చింది. కాస్త సంపాదన వచ్చిన తర్వాత ఇల్లు కొన్నాడు, వంటకి ఓ నౌకరును పెట్టుకున్నాడు. జీవితాంతం పుట్టిన ఊరు వదలలేదు; ఆజన్మ బ్రహ్మచారి. నిష్ఠా గరిష్ఠిగా జీవించాడు. రోజూ మధ్యాహ్నం భోజనవేళ ఇష్టాగోష్టికి ఊళ్ళో మిత్రులు కొందరిని ఆహ్వానించేవాడు. రోజూ నియమం తప్పకుండా, చదువు, భోజనం, నిద్ర, రాత, నిర్ణీత సమయంలో చేసేవాడు. 1796 లో ఉద్యోగం విరమించాడు. 1804 లో చనిపోయాడు.

కాంట్ దగ్గర చదువుకొన్న పిదప కాంట్ తత్వాన్ని తీవ్రంగా విమర్శించిన జర్మన్ తాత్వికుడు యోహాన్ గాట్‌ఫ్రిడ్ హెర్డర్ (Johann Gottfried Herder) కాంట్‌ని ఇలా వర్ణించాడు:

అదృష్టం కొద్దీ నాకో గురువైన తత్వవేత్తతో పరిచయమయింది. మధ్య వయసులో ఉన్నా, ఆయనలో యవ్వన ఉల్లాసం తొణికిసలాడేది; అది వార్ధక్యం దాకా కొనసాగింది. లోతైన ఆలోచనలకోసమేననిపించే ఆయన విశాలమైన నుదురు, ఎప్పుడూ చెరగని ప్రశాంతత, సంతసాలకి నిలయమై ఉండేది. నోరు విప్పితే చాలు, నానా రకాల భావనలు వడివడిగా వెలువడేవి. అతను చతుర వచోనిధి. అతని ఉపన్యాసం వీనుల విందు.

లైబ్నిజ్, హ్యూంల ఆలోచనలని పరిశీలించినట్లే, కెప్లెర్, న్యూటన్‎ల సూత్రాలను విశ్లేషించాడు; రూసో చింతనలని ఆసక్తితో చదివాడు; విజ్ఞానశాస్త్రాలలో ఏ కొత్త విషయాన్నీ వదలకుండా అధ్యయనించాడు. అవి మానవాభ్యుదయానికి ఎలా తోడ్పడతాయో నిష్పక్షపాతంతో వివరించాడు.

మానవ చరిత్ర, దేశాల చరిత్ర, ప్రకృతి చరిత్ర, గణితం, అతని జీవితం – ఇవన్నీ అతని ఊహలకి ప్రాణం పోసి ఆయన ఉపన్యాసాలనీ దైనందిన జీవితాన్నీ ఉజ్వలపరచాయి. కుతంత్రాలకీ, ఎత్తుగడలకీ, స్వలాభానికీ, కీర్తి ప్రతిష్టల ప్రాకులాటకీ బహుదూరంగా సత్యాన్వేషణే ధ్యేయంగా బ్రతికాడు. ఎవరికివారు ఆలోచించుకోమని ప్రోత్సహించాడు, సౌమ్యంగా వత్తిడి చేశాడు. దౌర్జన్యం అతని స్వభావానికి బద్ధ విరుద్ధం. అత్యంత గౌరవ కృతజ్ఞతా భావంతో అతనిని ఆనందంగా తలచుకుంటాను; అతడే ఇమాన్యుయెల్ కాంట్.

కాంట్ మొదట భౌతికశాస్త్రంపై పరిశోధనలు చేసినా క్రమంగా తత్వశాస్త్రం వైపు మళ్ళాడు. ఆధునిక కాలంలో చెప్పుకోదగ్గ తత్వవేత్త అయాడు. కాంట్‌ని ద్వైత తత్వవేత్తగా (dualist) అర్థం చేసుకోడానికి ప్రయత్నిద్దాం.

హేతువాదం – అనుభవవాదం

మానవునికి జ్ఞానం ఎలా కలుగుతున్నదన్న మీద రెండు రకాల వాదనలు సాగాయి. రెనే డేకార్ట్ (René Descartes) లాంటి హేతువాదులు మనకి ఇంద్రియాల ద్వారా గోచరమయేది భ్రాంతి అనీ, నిజమైన అవగాహన మనసులోని శుద్ధ భావనల (abstract concepts) వలన కలుగుతుందనీ వాదించారు: ఇంద్రియాలద్వారా గోచరమైనవి, మనసులోని భావనల్ని ప్రేరేపించి, అందువలన కలిగే వివేచన ద్వారా జ్ఞానాన్ని కలుగజేస్తాయి.

జాన్ లాక్ (John Locke), డేవిడ్ హ్యూం (David Hume), లాంటి అనుభవాదులు దానికి వ్యతిరేకంగా, మనసు కేవలం “కడిగిన పలక” (లాటిన్ లో “tabula rasa,” ఆంగ్లంలో “blank slate”) లాంటిది అని వాదించారు: ఇంద్రియాల ద్వారా విషయాలు మనసులో చేరుతుంటాయి; మానవులకి భావనలు ఉంటాయి కాని, అవన్నీ అనుభవాలనుండి వచ్చినవే.

కాంట్ ఈరెంటిలోనూ సత్యాసత్యాలు ఉన్నాయని, సత్యమనిపించిన వాటిని కలిపాడు: అవగాహనకీ, జ్ఞానానికీ, రెండూ – ఇంద్రియ జ్ఞానం, శుద్ధ భావనలు – కావాలన్నాడు: పరిశీలన లేని ఆలోచన వ్యర్థం, భావన లేని పరిశీలన గుడ్డిది. (“Thoughts without content are empty, perceptions without concepts are blind.”)

మొదటిది హేతువాదులని ఉద్దేశించినది, రెండోది అనుభూతివాదులని ఉద్దేశించినది. ఈ అనుభవాలని అర్థం చేసుకోడానికి మనసులో పన్నెండు రకాల భావనలున్నాయనీ (categories of concepts), అవి మన ఇంద్రియాలనుండి తెలుసుకున్న వాటిని వివరించడాన సరిగా అర్థం చేసుకోగలుగుతున్నామనీ, జ్ఞానం పోగవుతుందనీ, కాంట్ చెప్పాడు.
ఉదాహరణకి న్యూటన్ చలనసూత్రాలని తీసుకుంటే వాటిని కేవలం అనుభవం ద్వారానో ప్రయోగాల ద్వారానో రాబట్టలేదు. మనసులో పుట్టిన సూత్రాలు, అనుభవానికి పూర్వమే ఉన్నాయి. అవి ప్రకృతి నియమాలకి ఓ ఆకృతినిచ్చాయి. తరువాత అనేక ప్రయోగాల మూలంగా ఆ సూత్రాలు నిజమని నిరూపణ అయింది. ప్రకృతి దానంతట అది సూత్రాలని వెలిబుచ్చదు, మనిషి మనసే ఆపని చేస్తుంది.

విషయ జగత్తు – వాస్తవ జగత్తు

కాంట్ మరో జంట భావనలని విశ్లేషించాడు. బాహ్య ప్రపంచం రెండు రకాలుగా ఉంటుందన్నాడు. ఇంద్రియాల ద్వారా, రంగు, రుచి, వాసన, బరువు, తదితర గుణాలతో మనకు తెలిసిన విషయ (phenomenon) జగత్తు ఒకటి. కాని ఆ గుణాలున్న వస్తువు వేరే వున్నది, అది వాస్తవ (noumenon) జగత్తు. ఆ వాస్తవ జగత్తుని మనం తెలుసుకోలేమంటాడు కాంట్. ఆపిల్ పండు రంగు, రుచి మనం తెలుసుకోగలం కాని ఆపిల్ అన్న వస్తువు, “thing-in-itself,” అది అతీతం అంటాడతను. ఈ భావనని అర్థం చేసుకోవడం క్లిష్టమే.

మరో ఉదాహరణ. ఆకర్షణ శక్తిని మనం అనుభవించగలం కాని అసలు గురుత్వాకర్షణ అనేదానిని గురించి తెలుసుకోలేమంటాడు. కాని, దానిని ఓ భావనగా వాడుకోకపోతే వివేచించలేము.

ప్రకృతి – స్వేచ్ఛ

మరో రెండు భావనల గురించి ఆలోచించాడు: కచ్చితమైన నియమాలతో ఉన్న ప్రకృతి, సంపూర్ణ స్వేచ్ఛ గల మనిషి. విశ్వం ఏసూత్రాలతో నడుస్తుందో విజ్ఞానశాస్త్రం ద్వారా తెలుసుకోగలం. నైతిక ధర్మం అలా కాదు. విజ్ఞానశాస్త్రం మంచీ చెడుల విచక్షణ తెలపదు. మతమూ సాయపడదు, ఏ మతమూ సార్వత్రికం కాకపోవడాన. మానవుడు స్వేచ్ఛగా తన వివేచన ద్వారా ధర్మం తెలుసుకోవాలంటాడు.

అందుకు మినహాయింపులు లేని ఓ ప్రఖ్యాత సూత్రాన్ని చెప్తాడు – “తిరుగులేని విధి (categorical imperative).” నువు చేసే పని సార్వత్రిక సూత్రమయేటట్లయితే చెయ్యి, లేకపోతే చెయ్యవద్దు. ఉదాహరణకి, నువు ఇతరుల సొమ్ము దొంగిలించే ముందు, మానవులందరూ అదే పని చేస్తే నీకు సమ్మతమేనే? సమ్మతమైతే దొంగిలించు, సమ్మతం కాకపోతే చెయ్యవద్దు. మానవునికి వివేచన, స్వేచ్ఛ ఉన్నాయనీ, వాటిని మానవుడు ఉపయోగించుకోవాలనీ కాంట్ బోధ.

ఇలాంటి సూత్రం బహుశా అన్ని సంస్కృతులలోనూ ఉండే ఉంటుంది. మన సంస్కృతిలో, భీష్ముడు ధర్మరాజుతో, “ధర్మంబు తెఱంగు సూక్ష్మంబు; ధర్మంబులు బహువిధంబు; లట్లు గావున ధర్మసర్వస్వ నైజస్వరూప నిరూపణంబు సేసి కరతలామలకంబుగాఁ బలికెద నాకర్ణింపుము,” అంటాడు:

ఒరు లేమేమి యొనర్చిన
నరవర! యప్రియము తన మనంబున కగుఁ దా
నొరులకు నవి సేయకునికి
పరాయణము పరమధర్మపథముల కెల్లన్‌.
– మహాభారతం. శాంతి పర్వం. పంచమాశ్వాసం – 220.

కాంట్ తత్వం ఓర్‌స్టెడ్ శాస్త్రపరిశోధనలకే కాక జీవన శైలికి కూడా వర్తిస్తుంది.

అయస్కాంత సూదిపై విద్యుత్తు ప్రభావం

విద్యుత్తు ఉ->ద, సూది తూర్పుకి

విద్యుత్తు ద->ఉ, సూది పడమటకి

పైన చెప్పిన ఓర్‌స్టెడ్ రాసిన చారిత్రక పత్రంలోని కొన్ని ముఖ్య భాగాలకు నా స్వేచ్ఛానువాదం:

గత శీతాకాలంలో విశ్వవిద్యాలయంలో విద్యుదయస్కాంతాల మీద ప్రసంగిస్తున్నప్పుడు ఈ విషయం మీద మొదటి ప్రయోగాలు చేశాను; విద్యుత్తు ప్రవహించినప్పుడు సూది కదలడం గమనించాను. కాని అప్పుడు వాడిన బ్యాటరీ శక్తివంతమైనది కాకపోవడాన, ప్రయోగాలు నిక్కచ్చిగా నిరూపించలేదు. ఇది చాలా ముఖ్యమైన విషయం కావున నేను ఓ మిత్రుడితో కలిసి ఈ ప్రయోగాలను ఓ శక్తివంతమైన బ్యాటరీని ఉపయోగించి చేశాను. నేను సొంతంగా ప్రయోగాలు చేసినా, నేను చూసిన ప్రతి ఫలితాన్నీ పలుగురు ప్రముఖుల ఎదుట తిరిగి చూపగలిగాను.

మేము వాడిన బ్యాటరీలో 20 రాగి తొట్లు (12 అంగుళాల పొడవూ వెడల్పూ, రెండున్నర అంగుళాల మందము); ప్రతి తొట్టిలో రెండు రాగి రేకులు, పక్క తొట్టిలో ఒక తగరపు రేకు. తొట్టిలోని నీటికి, నీటి బరువులో 60వ వంతు గంధికామ్లం, అంతే నత్రకామ్లం కలిపాం. తగరపు రేకు పొడవు పది అంగుళాలు. ఇంతకన్నా చిన్న బ్యాటరీని కూడా వాడవచ్చు – తీగెలో బాగా వేడి పుట్టించగల శక్తి ఉంటే చాలు.
బ్యాటరీ రెండు చివరలనీ ఓ తీగెతో కలిపాము. అందువలన కలిగే ప్రభావాన్ని “విద్యుత్ ఘర్షణ (conflict of electricity)” అని పిలుద్దాం.

అవసరమైతే తీగెని కాస్త వంచి సూది పైన సమాంతరంగా ఉంచాము. విద్యుత్తు ప్రవహించినప్పుడు సూదిలో చలనం కలిగింది; రుణ ధ్రువం దగ్గరున్న సూది చివర పడమరవైపు తిరిగింది. తీగెకీ సూదికీ రెంటి మధ్య ముప్పాతిక అంగుళం దూరం ఉంటే 45 డిగ్రీల చలనం కలిగింది. దూరం పెరిగితే చలనం తగ్గింది. అలాగే చలనం బ్యాటరీ శక్తిపై కూడా ఆధారపడింది.

ఓర్‌స్టెడ్ విద్యుదయస్కాంతత్వాన్ని కనుగొనుట

తీగెని, సూదికి సమాంతరంగా ఉంచుతూనే, తూర్పు వైపుకాని పడమర వైపు కాని కాస్త జరపవచ్చు. ప్రభావ దిశలో మార్పు లేదు, తీవ్రతలో మాత్రమే. దాని వలన తేలేదేమిటంటే ఈ ప్రభావం ఆకర్షణ, వికర్షణల మాదిరిది కాదు. ఎందుకంటే, తీగెని అలా సూదికి వేర్వేరు దిశలలో పెడితే, ఒకవైపు ఆకర్షణా మరొక వైపు వికర్షణా ఉండాలి.

తీగెకీ సూదికీ మధ్య రకరకాల వస్తువులు, గాజు, లోహాలు, చెక్క, రాళ్ళు, ఉన్నా అవేవీ సూదిపై విద్యుత్ ప్రభావానికి అడ్డుపడలేదు, తీవ్రత తగ్గలేదు. సూదిని ఓ ఇత్తడి నీటి గిన్నెలో ఉంచినా అదే ప్రభావం.
తీగెని సూది క్రింద అమర్చితే ఫలితంలో ఒకే ఒక మార్పు – చలనం వ్యతిరేక దిశలో. ఇత్తడి, బంకతో చేసిన సూదులపై ప్రభావమేమీ లేదు. దానితో విద్యుత్ ప్రభావం సూదంటురాయి మీదనేనని తేలుతుంది.
తీగెని సూదిపైన ఉంచితే పడమర వైపు, సూది క్రింద ఉంచితే తూర్పు వైపు చలనం కలిగిందంటే ఓ ముఖ్యమైన విషయం అవగతమవుతుంది – ప్రభావం వృత్తాకారంలో ఉందని. వృత్తాకార చలనంలోనే పైనా క్రిందా దిశలు వేరుగా ఉంటాయి.

ఓర్‌స్టెడ్ రాసినదాంట్లో ఓ ముఖ్య భాగాన్ని మననం చేసుకుందాం. అప్పటివరకు మానవునికి తెలిసిన శక్తులు: వస్తువుల మధ్య న్యూటన్ ప్రతిపాదించిన గురుత్వాకర్షణ, గిల్బర్ట్ నామకరణం చేసిన స్థిర విద్యుత్తు కలిగిన పదార్థాల మధ్య, అయస్కాంత ధ్రువాల మధ్య వుండే ఆకర్షణ-వికర్షణ, ఈ శక్తులన్నీ ఆయా పదార్థాలని కలిపే సరళ రేఖలో పనిచేస్తాయి. ఓర్‌స్టెడ్ కనుగొన్నది, అలా సరళ రేఖలో కాక, వృత్తాకారంలో తీగె చుట్టూ ఆవిర్భవించే శక్తి. సూదిని సూటిగా ఆకర్షించడమో వికర్షించడమో కాక పక్కకి నెట్టే, అంటే స్పర్శరేఖలో (tangential గా) కదిలించే దానిని మానవుడు మొదటిసారిగా కనుగొన్నాడు. అది ఈ ప్రయోగంలోని విశిష్టత.

శాస్త్రీయరంగంలో సంచలనం

ఓర్‌స్టెడ్ తన పత్రం కాపీలను యూరప్‌లో పేరున్న పరిశోధనా సంస్థలకు 1820 జులై 26-27 న పంపించాడు. మామూలుగా ఏదో ఒక జర్నల్‌కి పంపిస్తారు. అలాకాక నేరుగా అనేకచోట్లకి పంపడానికి కారణం, తాను కనుక్కున్నది అతిముఖ్యమైనది కావడాన, అందుకు తనకి మొదటివాడిగా వచ్చే గుర్తింపును ఇతరులు కబళించకుండా ఉండటానికి కావొచ్చు.

పత్రం ముందుగా జర్మనీ, తరువాత ఆగస్టులో స్విజర్‎లాండ్ చేరింది. జెనీవాలోని స్విస్ సైంటిఫిక్ రిసెర్చ్ సభ్యులు తమకున్న శక్తివంతమైన బ్యాటరీతో అదే ప్రయోగం చేశారు. దానిని పర్యవేక్షించడానికి పారిస్ నుండి జెనీవాని సందర్శిస్తున్నఫ్రెంచ్ శాస్త్రవేత్త ఫ్రాంస్వా అరాగో (François Arago, 1786 – 1853) ని కూడా పిలిచారు. అరాగో వెంటనే ఓర్‌స్టెడ్ ప్రయోగం సరైనదని గ్రహించి, పత్రం ఫ్రెంచ్ అనువాదాన్ని తీసుకొని హడావుడిగా పారిస్ తిరిగి వచ్చాడు. వచ్చిన వెంటనే సెప్టెంబరు 4 న పారిస్ సైన్స్ అకాడెమీకి తెలియచేశాడు. ఎవరూ నమ్మకపోవడంతో వచ్చే వారం ప్రదర్శన ఇవ్వడానికి తయారయ్యాడు.
సెప్టెంబరు 11, 1820 న అరాగో అకాడెమీ ముందర ఓర్‌స్టెడ్ ప్రయోగాన్ని చేసి చూపెట్టాడు. ప్రేక్షకులు దిగ్భ్రాంతులయ్యారు. వారిలో ఉన్న అరాగో స్నేహితుడు ఆంపేర్ వెనువెంటనే దాని ప్రాముఖ్యతని గ్రహించాడు. దిగ్గున లేచి ఇంటికి వెళ్ళి సొంతంగా రకరకాల ప్రయోగాలు చేసి కొద్ది వారాలలోనే కొత్త కొత్త విషయాలు మరెన్నో కనుగొన్నాడు.

ఆంపేర్ పేరు ఎప్పుడూ వినని వాళ్ళకి కూడా అతను పరోక్షంగా పరిచయుడే. దాదాపు అన్ని విద్యుత్ పరికరాల మీదా దానిని ఎంత వోల్టేజ్ (V), కరెంట్ (A) తో వాడాలో సూచిస్తారు; వాటి కొలమానాలగా వోల్టా కి గుర్తింపుగా V, ఆంపేర్ కి గుర్తింపుగా A, ప్రమాణమయ్యాయి.

ఆంద్రే-మారి ఆంపేర్

“ఎట్టకేలకు సంతసం” – ఆంపేర్ సమాధిపై రాత

ఆంద్రే-మారి ఆంపేర్

విద్యుత్ శాస్త్రంలో ఆంపేర్ పరిశోధనలలోకి వెళ్ళే ముందర ఈ విషాదగ్రస్తుని జీవితాంశాలు కొన్ని తెలుసుకుందాం. ఆంద్రే-మారి అంపేర్ (André-Marie Ampère, 1775 – 1836) ఫ్రాన్స్ దేశంలోని లియోం (Lyon) పట్టణంలో జనవరి 20, 1775 న పుట్టాడు. అతనికి ఒక అక్క ఉండేది. తల్లిదండ్రులు ఇద్దరూ పట్టు వ్యాపార కుటుంబాలకి చెందిన ధనికులు. చుట్టుపక్కల గ్రామాల ప్రజలకి లియోం సాంస్కృతిక కేంద్రంగా ఉండేది. పట్టు వ్యాపార కేంద్రమవడాన లియోంకి ఇతరదేశాలతో దగ్గరి సంబంధాలుండేవి.

ఉన్నత మధ్యతరగతికి చెందిన పట్టణవాసులు దగ్గరి పల్లెటూళ్ళలో మరో ఇల్లు కొని కుటుంబంతో వేసవి సెలవులు అక్కడ గడిపేవారు. లియోంకి పది కిలోమీటర్ల దూరంలోని పొలేమ్యూ (Poleymieux) గ్రామంలో తండ్రి ఓ ఎస్టేటు కొన్నాడు. 1782 లో పిల్లల పెంపకం మీద శ్రద్ధ తీసుకోవాలని మకాం పొలేమ్యూ కి మార్చాడు. 1785 లో ఆంపేర్‎కి చెల్లెలు కలిగింది.

పల్లెటూర్లో పెరిగినా, ఏ బడికీ వెళ్లకపోయినా, ఆంపేర్ సొంతంగా విస్తృతంగా అధ్యయనం చేశాడు. తండ్రి గ్రంథాలయం నుండి, తండ్రితో లియోం పట్టణానికి వెళ్ళి అక్కడి పెద్ద గ్రంథాలయాల నుండి, పుస్తకాలు తెచ్చుకొని దీక్షగా చదివాడు. డిడెరాట్ కొత్తగా వెలికితెచ్చిన ఎన్‎సైక్లోపీడియాని ఈచివరనుండి ఆచివరదాకా ఏదీ వదలకుండా చదివాడు. చిన్నప్పుడు చదివినవి నడివయసులో కూడా పేజీల తరబడి అప్పగించగలిగేవాడు. అన్నిటికన్నా ముఖ్యంగా గణితశాస్త్రాన్ని లోతుగా చదివాడు. పలు భాషలు, జీవశాస్త్రం కూడా అతనికి అభిమాన విషయాలే. ఇదంతా ఇరవై ఏళ్ళు నిండక ముందే సాధించగలిగాడు.

లియోం లో ఆంద్రే-మారి ఆంపేర్ విగ్రహం

మార్చి 1792 లో ఆంపేర్ అక్క ఇరవై ఏళ్ల వయసులో చనిపోవడం అతని జీవితంలో మొదటి విషాదం. ఫ్రెంచ్ విప్లవం తొలినాళ్ళలో (1789 – 1791) దాని ప్రభావం ఆంపేర్ కుటుంబం మీద ఎక్కువ లేదు. తండ్రి కూడా విప్లవ ఆశయాలని సమర్థించినవాడే. “బాస్టీల్ ముట్టడి” (Storming of the Bastille) ని కొనియాడుతూ ఓ నాటకాన్ని కూడా రాశాడు. కాని మరో ఏడాదికి పరిస్థితులు విషమించాయి. “భయానక రాజ్యం (The Reign of Terror)” ఏలింది. లియోం అంతర్యుద్ధానికి గురయింది. మే 29, 1792 న జాకోబిన్ వర్గం ఆంపేర్ తండ్రిని ద్రోహిగా ప్రకటించి అక్టోబరులో నిర్బంధించింది. తండ్రి జైలులో ఉండగా ఆంపేర్ గణిత శాస్త్రం అధ్యయనంలో నిమగ్నమైనాడు. జాకోబిన్ వర్గం నవంబరు 23 న విచారణ జరిపి, ఆంపేర్ తండ్రికి గిలోటిన్ శిక్ష విధించింది. తండ్రి రాకకోసం ఎదురుచూస్తున్న ఆంపేర్ ఆయన చనిపోయాడని తెలిసి హతాశుడయ్యాడు. ఓ సంవత్సరం పాటు మానసికంగా క్రుంగిపోయాడు.
రోమన్ కవిత్వమూ వృక్షశాస్త్ర పఠనమూ ఆంపేర్‎లో‎ తిరిగి జీవనలాలస కలిగించాయి. 1799 లో లియోం లోని పట్టు వ్యాపార కుటుంబానికి చెందిన జూలీని ప్రేమించి వివాహమాడాడు. 1800 లో కలిగిన మగబిడ్డకి తండ్రి పేరు, జాన్-జాక్, పెట్టుకున్నాడు ( తత్వవేత్త రూసో పేరు కూడా అదే). అనుకూల దాంపత్యం ఎంతో కాలం సాగలేదు. అనారోగ్యంతో జూలీ 1803 జులైలో మరణించింది. వీటితో పాటు, సరయిన ఉద్యోగం లేక ఆర్థికంగా ఇబ్బందులు పడ్డాడు. లెక్కల పాఠాలు చెప్పి కొంత సంపాదించాడు.

మరో నాలుగేళ్ళ తర్వాత రెండో పెళ్ళి చేసుకున్నాడు; ఓ కూతురు కలిగింది. కాని, సంసారం బాధాకరం కావడంతో విడాకులు తీసుకున్నాడు.

ఆంపేర్ కొడుకు తన తల్లినుండి సంక్రమించిన ఆస్తిని దుబారా ఖర్చులతో కరిగించాడు. అతడు సాహితీ రచనలపై దృష్టిపెట్టాడు. ఆంపేర్ సాయం చేశాడు. అంతలో ఇరవై ఏళ్ళ యువకుడైన ఆంపేర్ కొడుకు నలభై ఏళ్ళ వయసున్న అందగత్తె మాదామ్ రేకామియే (Julie Adélaïde Récamier) మత్తులో పడి ఆవిడ వెంట దేశాలు తిరిగాడు. ఆంపేర్ చెల్లెలు అప్పులపాలయింది. కూతురు ఓ మతి చలించిన వాడిని వివాహమాడి జీవితాన్ని నాశనం చేసుకుంది. చివరకు అనారోగ్యంతో ఆంపేర్ 1836 లో అరవై ఒకటో ఏట చనిపోయాడు. ఇన్ని కష్టాలలోనూ కొన్ని మహత్తరమైన విషయాలను కనుగొన్నాడు.

ఆంపేర్‎పై కాంట్ ప్రభావం

1804 లో ఆంపేర్ పారిస్‌లో ఉద్యోగంలో చేరాడు. అక్కడ కొందరు తత్వవేత్తలతో జరిగిన సంభాషణలలో వారు దేవుణ్ణీ, అమరమైన ఆత్మనీ నమ్మకపోవడాన, వేరే తత్వం కోసం వెదికాడు. కాంట్ రచనలు అతనికి స్ఫూర్తి కలిగించాయి. కాంట్‎తో‎ ఓ విషయంలో ఆంపేర్ విభేదించాడు. కాంట్ వాస్తవ వస్తువుల (Noumena) గురించి నేరుగా తెలుసుకోలేము, వాటి ప్రభావాన్ని మాత్రమే గ్రహించగలము అన్నాడు. ప్రభావాల మధ్య సంబంధాలని పరిశీలిస్తే వాస్తవ వస్తువుల మధ్య సంబంధాలు కూడా తెలుసుకోవచ్చన్నాడు ఆంపేర్. ఈ తత్వ నమ్మకమే అతని శాస్త్రీయ పరిశోధనలకి మూలమయింది.

ఆంపేర్ ప్రయోగాలు

సెప్టెంబరు 11, 1820 న ఓర్‌స్టెడ్ ప్రయోగాన్ని చూసిన వెంటనే ఆంపేర్ భూమి యొక్క అయస్కాంత (terrestrial magnetism) ప్రభావాన్ని ఓర్‌స్టెడ్ లెక్కలోకి తీసుకోలేదని భావించాడు. ఆ ప్రభావాన్ని తొలగిస్తే ఫలితం ఎలా ఉంటుందో తెలుసుకోడానికి, రెండు అయస్కాంత సూదులని ఒకదానిపై ఒకటి వాటి ధ్రువాలు పరస్పర వ్యతిరేక దిశలలో ఉండేటట్లు ఓ దండంపై స్థిరంగా అమర్చాడు. (ఒక సూది ఉత్తర ధ్రువం పైనే రెండో సూది దక్షిణ ధ్రువం ఉంటుంది.) ఆ పరికరం స్వేచ్ఛగా తిరగడానికి దానిని ఓ సన్నని దారంతో వేలాడ తీశాడు. క్రింది సూదికి దగ్గరలో విద్యుత్తు ప్రవహించే తీగెని ఉంచితే ఆ సూదితో పాటు పరికరం అంతా తిరిగింది. పై సూది భూమి యొక్క అయస్కాంత ప్రభావాన్ని రద్దు చేయడాన ఓర్‌స్టెడ్ ప్రయోగాన్ని మెరుగు పరచింది. ఓర్‌స్టెడ్ 45 డిగ్రీల చలనం చూస్తే ఆంపేర్ 90 డిగ్రీల చలనం చూశాడు. అంటే సూది విద్యుత్ తీగెకి లంబాకార దిశగా తిరిగింది. సెప్టెంబరు 18, 1820 న దీనిని పారిస్ సైన్స్ అకాడెమీ సభ్యులకి చూపెట్టాడు.

అస్టాటిక్ సూది

అంతేకాక ఈ పరికరాన్ని (విద్యుత్తు తీవ్రతనిబట్టి ముల్లు తిరగడం) సర్క్యూట్ లో ప్రవహించే విద్యుత్తుని కొలవడానికి వాడవచ్చనితీర్మానించాడు. దానికి గాల్వనోమీటర్ అనే పేరు పెట్టాడు.

గాల్వనోమీటర్

సెప్టెంబరు 25, 1820 న ఆంపేర్ అకాడెమీ సభ్యులకి విద్యుత్తు ప్రవహించే తీగె అయస్కాంత సూదిపై ఆకర్షణ వికర్షణ కలిగిస్తుందని చూపాడు. అందుకు ఆంపేర్ సూదిని దారంతో నిలువుగా వేలాడతీశాడు. దానికి అడ్డంగా, సూది మధ్య బిందువు, తీగె, కొద్ది సందుతో, ఒకే సమాంతరంలో ఉండేటట్లు అమర్చాడు. తీగెలో విద్యుత్తు పారితే సూది దానికి దగ్గరగా కదిలింది. విద్యుత్తు పారే దిశని మారిస్తే సూది తీగెకి దూరంగా కదిలింది. ఈ ఆకర్షణ వికర్షణలని ఓర్‌స్టెడ్ గమనించలేదు.

నిలువుగా వేలాడతీసిన అయస్కాంత సూదిని (M N) విద్యుత్తు పారే తీగె (K L) ఆకర్షించుట, వికర్షించుట

సెప్టెంబరు 25, 1820 న ఆంపేర్ మరో కొత్త విషయం కనుగొన్నాడు. వోల్టా బ్యాటరీ ఉన్న తొట్టి పైన (తీగెకి దూరంగా) సూదిని పెట్టి బ్యాటరీలో విద్యుత్తు ప్రవహించినప్పుడు సూది కదలిందని చూపాడు. దీనికీ ఓర్‌స్టెడ్ ప్రయోగానికీ తేడా ఏమిటి? ఇక్కడసూది తీగె పైనో కిందనో కాకుండా తొట్టి పైన ఉన్నది. దీని మూలంగా తొట్టిలో కూడా విద్యుత్తు ప్రవహిస్తుందని తేలింది. అదేమిటి, తీగెలో ప్రవహించేదీ తొట్టిలో ప్రవహించేదీ విద్యుత్తే కదా, దాంట్లో కొత్త విషయం ఏముందనిపించవచ్చు. కాని అప్పట్లో విద్యుత్తు తీగెలో మాత్రమే ప్రవహిస్తుందనీ, బ్యాటరీలో జరిగేది రసాయన క్రియ అనీ శాస్త్రజ్ఞులు భావించేవారు.

బ్యాటరీ తొట్టి

సెప్టెంబరు 1820 లో ఆంపేర్ తన కొడుకుకి రాసిన ఉత్తరంలో తను ఈ ప్రయోగంలో ఎందుకు పూర్తిగా నిమగ్నమయ్యాడో తెలిపాడు: “నేనీ ఉత్తరం మూడు రోజుల క్రితం రాయాల్సింది కాని నా జీవితంలో జరిగిన ఓ ముఖ్య సంఘటన మూలంగా తీరిక లేకపోయింది. ప్రొఫెసర్ ఓర్‌స్టెడ్ విద్యుదయస్కాంత ప్రయోగం గురించి విన్నప్పటి నుండి నేను దాని గురించే ఆలోచిస్తున్నాను. దానికి సంబంధించిన అనేక కొత్త విషయాలను కనుగొన్నాను. వాటినన్నిటినీ సమన్వయ పరచే సిద్ధాంతం మీద నా మనసు లగ్నమయింది.”

ఏమిటీ సిద్ధాంతం? ఆంపేర్ అయస్కాంతతత్వం, విద్యుత్తు వేర్వేరు కాదని భావించాడు. అయస్కాంతం లో విద్యుత్తు ప్రవహిస్తుందనీ, ఓర్‌స్టెడ్ ప్రయోగంలో జరిగింది తీగె లోని విద్యుత్తు, సూదిలోని విద్యుత్తుల మధ్య చర్యే అన్నాడు. అంతే కాదు, భూమి యొక్క అయస్కాంత శక్తి కూడా దానిలో ప్రవహించే విద్యుత్తు మూలంగానే అన్నాడు. దీనిని నిరూపించడం ఎలాగ?

అయస్కాంతశక్తిని అయస్కాంతాలు లేకుండా కేవలం విద్యుత్తు ద్వారా చూపించాలని ఆంపేర్ ప్రయోగాలు మొదలెట్టాడు. రెండు అయస్కాంతాలని తీసుకుంటే వాటి పరస్పర విరుద్ధ ధ్రువాలు ఎదురెదురుగా ఉంటే ఆకర్షించుకోవడం, లేకపోతే వికర్షించుకోవడం అయస్కాంతం యొక్క ప్రాధమిక గుణం.

అదే గుణాన్ని రెండు విద్యుత్ తీగెలతో చూపడానికి ప్రయత్నించాడు. ఓ విద్యుత్ తీగెని సమతలంలో మెలికలతో చుట్టి (planar spiral), దానినీ, పక్కనే ఓ అయస్కాంతాన్నీ వేలాడతీశాడు. రెంటికీ మధ్య ఆకర్షణ కలిగింది; విద్యుత్తు పారే దిశని మారిస్తే అవి వికర్షించుకున్నాయి.

విద్యుత్తు పారే తీగె చుట్ట అయస్కాంతాన్ని ఆకర్షించుట

ఆంపేర్ ఇప్పుడు మరో కొత్త ప్రయోగం చేశాడు. అయస్కాంతం బదులు వేరే తీగె చుట్టని పెట్టాడు. రెండిట్లో ఒకే దిశలో విద్యుత్తు ప్రవహింపచేస్తే, అవి ఆకర్షించుకున్నాయి; వ్యతిరేక దిశలలో వికర్షించుకున్నాయి.

విద్యుత్తు పారే తీగె చుట్టల మధ్య ఆకర్షణ

అక్టోబరు 2, 1820 న, ఆంపేర్ పారిస్ సైన్స్అకాడెమీ సభ్యులకి తన రిపోర్ట్‌ని వెల్లడి చేశాడు. అక్టోబరు 9 న రెండు తీగెల మధ్య ఆకర్షణా వికర్షణా ప్రదర్శించాడు.

విద్యుత్తు ఒకే దిశలో పారేటప్పుడు స్థిరమైన తీగె (AB), స్వేచ్ఛగా కదిలే తీగె (CD) ల మధ్య ఆకర్షణ

ఆంపేర్ స్నేహితుడు అరాగో రాగి తీగె చుట్ట మధ్యలో ఓ ఇనుప సూదిని వేలాడతీశాడు. తీగెలో విద్యుత్తు ప్రవహించినప్పుడు సూది అయస్కాంతమయి ఇనుముని ఆకర్షించింది; విద్యుత్తు లేనప్పుడు అయస్కాంతశక్తిని కోల్పోయింది. ఇది విద్యుదయస్కాంతాలకి మూలం కావడమే కాక ఆంపేర్ సిద్ధాంతాన్ని బలపరచింది.

అట్ట మధ్యలో రంధ్రం పెట్టి విద్యుత్తీగెను దూర్చి, అట్టపై ఇనుపరజను చల్లితే అది తీగె చుట్టూ వలయాలగా ఏర్పడుతుందని 1820 లో అరాగో చూపాడు.

తీగె చుట్టూ వలయాకారంలో ఇనుపరజను

విద్యుత్తు పారే తీగె చుట్టూ ఏర్పడే అయస్కాంత క్షేత్ర దిశని వివరించడంలో ఓర్‌స్టెడ్ పత్రం, తూర్పూ-పడమరలంటూ, కొంత గందరగోళాన్ని కలుగుజేస్తుంది. ఆంపేర్, తీగెకీ సూదికీ మధ్య ఈతగాడు సూది వైపు ముఖం పెట్టి ఉంటే, క్షేత్ర దిశ అతని ఎడమ చెయ్యి వైపు అన్నాడు; అదీ ఊహించుకోవడం కాస్త కష్టమే. ఇప్పుడు సులభంగా గుర్తుంచుకునే సూత్రం: తీగె చుట్టూ కుడి చేతిని బొటన వేలుని విద్యుత్తు పారే దిశలో ఉంచితే, మిగిలిన నాలుగు వేళ్ళూ క్షేత్ర దిశని తెలుపుతాయి.

కుడిచేతి సూత్రం

విద్యుత్ తీగెల మధ్య ఉన్న ఆకర్షణ-వికర్షణలకి ఆంపేర్ గణితరూపానిచ్చాడు. “ఎలెక్ట్రో డైనమిక్స్” అన్న రంగానికి నాంది పలికాడు. “విద్యుత్తులో న్యూటన్” అన్న బిరుదు సంపాదించాడు.
ఈ విద్యుదయస్కాంత ప్రయోగాలతో సామాన్య జీవనానికి పనికొచ్చే మొదటి విద్యుత్ పరికరం వాడుకలోకొచ్చింది.

 

టెలెగ్రాఫ్

But one morning he made him a slender wire,
As an artist’s vision took life and form,
While he drew from heaven the strange, fierce fire,
That reddens the edge of the midnight storm;
And he carried it over the Mountain’s crest,
And dropped it into the Ocean’s breast;
And Science proclaimed, from shore to shore,
That Time and Space ruled man no more.
– “The Victory,” in tribute to Samuel Morse, 1872.

సమాచారాన్ని ఒకచోటనుండి మరోచోటకి వేగంగా చేరవెయ్యడానికి మానవులు ఎంతో కాలంగా ప్రయత్నించారు. పావురాలని వాడారు కాని వాటికి వేరే చోట నుండి తమ ఇంటికి పోయే మార్గమే తెలుసు. గుర్రమిచ్చి మనిషిని పంపడానికి మినహా వేగవంతమైనదేదీ లేదు. 1746 లో విద్యుత్ ఉన్న లేడెన్ జాడీకి తీగెని కలిపి తీగెకి మైలు దూరంలో ఉన్నవారికి షాక్ ఇవ్వడంతో విద్యుత్తుతో వార్తలని అతిత్వరగా పంపవచ్చని ఆశ కలిగింది కాని ఆ ప్రయత్నాలేవీ సఫలం కాలేదు.

షాప్ సెమాఫోర్

ఫ్రాన్స్‌కి చెందిన క్లోద్ షాప్ (Claude Chappe) 1790 ప్రాంతంలో సెమాఫోర్ (sema = sign, phoros = carrying) పరికరాన్ని కనిపెట్టాడు: ఎత్తయిన గోపురం పైన ఒక పరికరాన్ని అమర్చి, సుమారు పది కిలోమీటర్ల దూరంలో మరో గోపురం పైన అలాంటి పరికరమే పెట్టి, అలా అనేక గోపురాలతో పరికరాల ద్వారా సంకేతాలని పంపడం. ఆ పరికరానికి ఓ పెద్ద దండం, దండానికి రెండు వైపులా కొమ్మల లాగా చేతులు (arms). తాళ్ళూ, గిలకలతో, ఆ చేతులని వేర్వేరు స్థానాలలో పెట్తి, ఆ అమరికలని సంకేతాలుగా వాడాడు. గోపురంలోని ఆపరేటర్ టెలిస్కోప్‌తో ఒక గోపురం నుండి తరవాత గోపురం అమరిక చూసి మరో గోపురానికి సంకేతాన్ని పంపవచ్చు; ఆ గోపురంలోని ఆపరేటర్ తరవాత గోపురానికి, అలా కొన్ని వందల కిలోమీటర్ల దూరం ఉన్న వారికి కూడా వార్తలు చేరవెయ్యవచ్చు. ఇదే మొట్టమొదటి టెలెగ్రాఫ్ వ్యవస్థ.

పారిస్‎కీ లిల్ నగరానికీ 230 కిలోమీటర్ల దూరం. వాటిని కలుపుతూ 1793 కల్లా ఇలాంటి 18 స్టేషన్లని కట్టారు. ఫ్రాన్స్ ఆస్ట్రియా దేశాల మధ్య జరుతున్న యుద్ధ వార్తలను వాటిద్వారా చేరవేసేవారు. 1794 లో ఫ్రాన్స్ విజయం సాధించినపుడు ఆ వార్త గంట లోపలే పారిస్ చేరింది. ఇక ఫ్రాన్స్ అంతటా టెలెగ్రాఫ్ స్టేషన్లు నెలకొల్పారు. 1799 లో నెపోలియన్ రాజ్యాధికారాన్ని హస్తగతం చేసుకున్నప్పుడు, “పారిస్ ప్రశాంతమయింది, ప్రజలు సంతసించారు,” అన్న సందేశాన్ని నలుదిక్కులా పంపించాడు.

శామ్యూల్ మోర్స్ (Samuel Morse, 1791 – 1872) అమెరికాలో మాసాచుసెట్స్ రాష్ట్రంలోని ఛార్లెస్ టౌన్ లో పుట్టాడు. చిన్నప్పటి నుండి శాస్త్ర విజ్ఞానంపై ఆసక్తి ఉన్నా అతను శిక్షణ పొందినది చిత్రకారుడిగా. 1830 నుండి 1832 వరకు మోర్స్ యూరప్‌లో పలు దేశాలలో ప్రయాణం చేస్తూ అనేక చిత్రలేఖనా పద్ధతులను అధ్యయనం చేశాడు. పారిస్ లో ఉండగా లూవ్ర్ మ్యూజియం లోని 38 ప్రఖ్యాత చిత్రాలని సూక్ష్మ రూపంలో (miniature) ఒకే పటం (canvas) మీద చిత్రించసాగాడు. దానిని అమెరికాలో ప్రదర్శించి, ప్రవేశ రుసుముతో కొంత డబ్బు సంపాదించుకోవాలని ఆశపడ్డాడు. అలాంటి డబ్బు సంపాదించే పథకాలెన్నో ఇంతకు ముందు కూడా ప్రయత్నించాడు. ఏవీ సరయిన ఆదాయమివ్వలేదు.

లూవ్ర్ గ్యాలరీ – మోర్స్ చిత్రలేఖనం

అమెరికాకి తిరుగు ప్రయాణంలో ఓడలో కొందరు స్నేహితులయ్యారు. ఒకరోజు భోజనాల దగ్గర పిచ్చాపాటిలో విద్యుదయస్కాంతం ప్రస్తావన వచ్చింది. తీగెలో విద్యుత్తు ఎంత వేగంతో ఎంత దూరం ప్రయాణం చేస్తుందో, మోర్స్ అడిగి రెప్పపాటులో ఖండాలని దాటుతుంది అని తెలుసుకొని అచ్చెరువొందాడు.
అయితే విద్యుత్తుతో సమాచారాన్ని అతివేగంగా అందించవచ్చని మోర్స్ అభిప్రాయపడాడు. ఓడలో ఉన్నప్పుడే దాని గురించి ఆలోచంచసాగాడు. ఈ ఆలోచన యూరప్‌లో ఇతరులకు కూడా వచ్చిందనీ వాళ్ళకి చాలా కష్టాలు ఎదురయ్యాయనీ అతనికి తెలియదు. ప్రతి అక్షరానికీ వేరే తీగె వాడకుండా, ఒకే తీగె మీద వివిధ అక్షరాలని ఎలా పంపాలి? తీగెలో విద్యుత్తు ప్రవహించడం, ప్రవహించకపోవడం, (signal on and off) మీద ఆధారపడవచ్చని నిర్ధారించుకున్నాడు.

ఆరు వారాల సముద్ర ప్రయాణం తర్వాత మోర్స్ న్యూయార్క్ చేరాడు. ఓడ దిగిన వెంటనే సోదరులతో సంప్రదించాడు. ప్రయోగాలు చెయ్యడం మొదలెట్టాడు. కొద్ది నెలలకే పెద్ద అడ్డంకి ఎదురయింది – కిలోమీటర్ దూరం చేరకముందే విద్యుత్తు సన్నగిల్లిపోవడంతో సిగ్నల్ ఆవలివైపుకు చేరలేదు.
ప్రిన్స్‎టన్ విశ్వవిద్యాలయంలో పనిచేసే ప్రొఫెసర్ జోసెఫ్ హెన్రీ (Joseph Henry) ఎలెక్ట్రోమాగ్నెటిక్ రిలే సాయంతో అనేక చిన్న బ్యాటరీలను ఒకదాని తర్వాత ఒక దానిని కొద్ది దూరంలో ఉంచి కలిపితే సిగ్నల్ ఎక్కువ దూరం వెళ్ళగలదని చూపెట్టాడు. (Telegraph working video)

మోర్స్ పరికరాన్ని ఆల్ఫ్రెడ్ వైల్ (Alfred Vail) మెరుగు పరిచాడు – అతనే చుక్క, గీత (dot and dash) లను సంకేతాలుగా వాడాడు. ఇద్దరూ కలసి బిజినెస్ మొదలెట్టి ప్రభుత్వ సాయాన్నికోరారు. మార్చి 3, 1843 న బాల్టిమోర్ నుండి వాషింగ్టన్ (నలభై మైళ్ళు) కి టెలెగ్రాఫ్ తీగె వెయ్యడానికి కాంగ్రెస్ $30,000 మంజూరు చేసింది. తీగెని భూమిలో వెయ్యడానికి ఒకప్పుడు వ్యవసాయం పనిచేసి, తరవాత నాగళ్ళని అమ్మే వ్యాపారం పెట్టిన ఎజ్రా కోర్నెల్ (Ezra Cornell) ని మోర్స్ నియమించాడు.

ప్రతి రోజూ నేల త్రవ్వి, కేబుల్ (పదహారు తీగెలని కలిపి సీసపు గొట్టంలో పెట్టి) ని రైల్వే పట్టాల ప్రక్కన వెయ్యడం, పనిచేస్తుందో లేదో పరీక్ష చెయ్యడం. పదో మైలు వేసేటప్పటికి సంకేతం బాగా క్షీణించడాన పనిచెయ్యలేదు. ఏం చెయ్యాలి? మోర్స్, మనం నాశనమయ్యామని విచారగ్రస్తుడయ్యాడు. కోర్నెల్ లౌక్యుడు; అతనిని వారించి, మర్నాడు నాగలిని దున్నుతూ ఓ పెద్దరాయి అడ్డుపడితే దానికి కొట్టి, అందువలన ప్రాజెక్టు ఆగిపోయిందని, సిగ్నల్ క్షీణత గురించి గుట్టు బయటపెట్టకుండా మోర్స్‌ని ఆదుకున్నాడు.

కోర్నెల్ ప్రొఫెసర్ జోసెఫ్ హెన్రీ దగ్గరకి వెళ్ళి సలహా అడిగితే, తీగెను భూమిలో వెయ్యవద్దు, చెక్క స్తంభాలు పాతి, వాటి మధ్య రాగి తీగెని ప్రాకించమని చెప్పాడు. ఏప్రిల్ 1, 1844 న, వాషింగ్టన్-బాల్టిమోర్ రైల్వే స్టేషన్ల మధ్య టెలెగ్రాఫ్ పనిచెయ్యడం మొదలయింది. మొదటి నాలుగు రోజులలో ఒకతను “టైమెంత?” అని అడిగాడు, బాల్టిమోర్ నుండి “ఒంటిగంట” అని సమాధానం వచ్చింది (సంకేతాలు కేవలం అంకెల ద్వారా). అర్ధ సెంటు వసూలయింది. సుప్రీం కోర్ట్ చాంబర్స్‌కి ఓ లైన్ కలిపి, మోర్స్ “What Hath God Wrought?” అన్న సందేశం పంపాడు.

క్రమంగా, అమెరికాలోని పలు నగరాలను కలుపుతూ టెలెగ్రాఫ్ లైన్స్ అంచెలంచెలగా పెరిగాయి. వాటిల్లో చాలావాటిని కోర్నెల్ పర్యవేక్షించాడు; Western Union అన్న కంపెనీని పెట్టాడు. దేశంలో అతి ధనవంతులలో ఒకడయ్యాడు. అతనిచ్చిన విరాళంతో ప్రపంచ ప్రఖ్యాతి చెందిన కోర్నెల్ విశ్వవిద్యాలయం ఏర్పడింది.

ఇరవై ఏళ్ళ జాప్యం

వోల్టా బ్యాటరీని 1800 లో కనుగొన్నపుడు, అదో విప్లవాత్మక ఘటన అని అందరూ భావించారు. మరి విద్యుదయస్కాంత శక్తిని కనుక్కోడానికి మరో ఇరవై సంవత్సరాలెందుకు పట్టాయని ప్రశ్న రావడం సహజం. వెనక్కి తిరిగి చూస్తే రెండు మూడు కారణాలు కనిపిస్తాయి.

కొన్ని వేల ఏళ్ళగా మానవునికి తెలిసిన స్థిర విద్యుత్తుకీ, వోల్టా కనుగొన్న చలన విద్యుత్తుకీ మౌలిక భేదం శాస్త్రజ్ఞులకు తెలియలేదు. పైగా, బ్యాటరీతో మొదట చేసిన ప్రయోగాలు (నీరు మిశ్రమమని రూఢి అవడం) శాస్త్రజ్ఞులను రసాయన శాస్త్రం వైపు మళ్ళించాయి.

ఫ్రెంచ్ ఇంజనీర్ చార్ల్స్-ఆగస్టిన్ డే కూలాం (Charles-Augustin de Coulomb, 1736 – 1806) విద్యుదయస్కాంతాల గురించిన మొదటి గణిత సూత్రాలని ప్రతిపాదించాడు. స్థిర విద్యుత్తు ఆకర్షణ-వికర్షణ కొలిచే “మెలి తక్కెడ (torsion balance)” ని కనిపెట్టాడు. స్థిర విద్యుత్తు ఉన్న బంతులని వేలాడతీసినప్పుడు వాటి ఆకర్షణ-వికర్షణ తమ మధ్య దూరానికి విలోమ వర్గ సూత్రాన్ని (inverse square law), న్యూటన్ గురుత్వాకర్షణ లాగే, అనుసరించాయని కనిపెట్టాడు. అయస్కాంతాల మధ్య కూడా అలాంటి సూత్రమే పని చేసిందని చూపాడు. కాని సూత్రాలలో ఏకీభావమున్నా, అవి రెండూ వేర్వేరు ద్రవాలన్నాడు. అప్పట్లో విద్యుత్తుకీ, అయస్కాంతతత్వానికీ మూలం అనూహ్యమైన (imponderable) ద్రవాలని భావించేవారు. అతని ప్రభావం ఫ్రాన్స్‌లో పాతుకుపోయిందని ఆంపేర్ అభిప్రాయపడ్డాడు.

ఓర్‌స్టెడ్ యవ్వనంనుండీ కాంట్ తాత్విక భావనలచే ప్రభావితుడై, ప్రకృతి లోని శక్తులన్నిటికీ మూలమొకటే అన్న భావనపై దృష్టి పెట్టి అది తేల్చేదాకా వదిలి పెట్టలేదు.

ఓర్‌స్టెడ్ స్మారకస్తంభం

1825 లో ఓర్‌స్టెడ్ అల్యూమినియం లోహాన్ని కనుగొన్నాడు. వాయువుల మీదా, ధ్వని తరంగాల మీదా, ఉష్ణం మీదా చెప్పుకోదగ్గ పరిశోధనలు చేశాడు. డానిష్ సాంస్కృతిక జీవనాన్ని, విద్య, శాస్త్రీయరంగాల్లో పెంపొందించాడు . డెన్మార్క్ లోకెల్లా సైన్సు మీద ప్రజలకి ఉపన్యాసాలివ్వడంలో ప్రముఖుడు. ఓర్‌స్టెడ్ విద్యుత్ ప్రయోగం అతనికి అంతర్జాతీయ ఖ్యాతిని తెచ్చింది. అయస్కాంత క్షేత్ర బలాన్ని కొలిచే అంతర్జాతీయ ప్రమాణం పేరు ఓర్‌స్టెడ్. ప్రకృతి శక్తులలో ఏకత్వమున్నదని విశ్వసించాడు. 1851 లో తన డెభై మూడో ఏట చనిపోయాడు. అతని సోదరుడు డెన్మార్క్ ప్రధాన మంత్రిగా పనిచేశాడు. వీరి పేరున కోపెన్‎హేగన్‎ లో పెద్ద పార్కు ఉన్నది. ఓర్‌స్టెడ్ చనిపోవడానికి రెండేళ్ళకు ముందర తన తాత్విక ఆలోచనలనలని “The Soul in Nature” పేరిట ప్రచురించాడు.

ఓర్‌స్టెడ్ పత్రం ఇంగ్లాండుకు ఆలస్యంగా చేరింది. అక్టోబరు 1, 1820 న హంఫ్రీ డేవీ లండన్‌లోని రాయల్ ఇన్స్టిట్యూషన్ లాబొరేటరీ‌లోకి తుఫానులాగా వచ్చి తన అసిస్టెంట్ మైకేల్ ఫారడేకి వార్త చేరవేశాడు. వెంటనే వారిద్దరూ విద్యుదయస్కాంతం మీద ప్రయోగాలు చెయ్యడం మొదలెటారు. అవి విద్యుత్ శాస్త్రాన్ని ఉజ్వలస్థాయికి తీసుకెళ్ళాయి. వాటి గురించి వచ్చే సంచికలో తెలుసుకుందాం.

మూలాలు:

1. Dan Charly Christensen. Hans Christian Orsted: Reading Nature’s Mind. Oxford University Press. 2013.
2. L. Pearce Williams. André-Marie Ampère. Scientific American. January 1989.
3. James R. Hofmann. André-Marie Ampère. Cambridge University Press. 1995.
4. A. K. T. Assis and J. P. M. C. Chaib. Ampere’s Electrodynamics. National Library of Canada Cataloguing in Publication. 2015.
5. మహీధర నళినీమోహన్. కరెంటు కథ. విశాలాంధ్ర. 2020. (వీరి తెలుగు శాస్త్రీయ రచనలన్నిటినీ తిరిగి ప్రచురించాల్సిన అవసరం ఉంది.)
6. నండూరి రామమోహన రావు. విశ్వదర్శనం: పాశ్చాత్య చింతన. లిఖిత ప్రచురణలు. 2002.
   Roger Scruton. Kant: A Very Short Introduction. Oxford University Press. 2001.
7. Roger Scruton. Kant: A Very Short Introduction. Oxford University Press. 2001