എന്തുകൊണ്ടാണ് നമ്മുടെ കാഴ്ചയ്ക്ക് പരിധി വരുന്നത് എന്നതാണ് ഇവിടുത്തെ ചർച്ചാവിഷയം.
കാഴ്ചയെ കുറിച്ച് സംസാരിക്കുമ്പോൾ പ്രത്യേകിച്ച് എടുത്ത് പറയേണ്ടതില്ലാത്ത കാര്യമാണ്, നമുക്ക് കാണാൻ കഴിയുന്ന വസ്തുക്കളുടെ വലിപ്പത്തിന് ഒരു താഴ്ന്ന പരിധിയുണ്ട് എന്നത്. അഥവാ, ഒരു പരിധിക്കപ്പുറം ചെറിയ വസ്തുക്കളെ നമുക്ക് കാണാനാവില്ല. നമ്മളെ സംബന്ധിച്ച് ‘കടുകുമണി’, ‘തലനാര്’ തുടങ്ങിയവയാണ് ചെറിയ വലിപ്പങ്ങൾക്കുള്ള ആലങ്കാരിക പ്രയോഗങ്ങൾ. അതിലും ചെറിയ ബാക്ടീരിയയോ വൈറസോ ഒന്നും ആ സ്ഥാനത്ത് വരാത്തത് അവയൊക്കെ നമ്മുടെ കാഴ്ചയുടെ പരിധിയ്ക്കും താഴെയാണ് എന്നതിനാലാകണം. എന്തുകൊണ്ടാണ് നമ്മുടെ കാഴ്ചയ്ക്ക് ഈ പരിധി വരുന്നത് എന്നതാണ് ഇവിടുത്തെ ചർച്ചാവിഷയം.
കാഴ്ചയുടെ പിന്നാമ്പുറം
കാഴ്ച എങ്ങനെയാണ് സാധ്യമാകുന്നത് എന്നതിൽ നിന്ന് വേണം ഉത്തരം തുടങ്ങാൻ. നമുക്ക് ഒരു വസ്തുവിനെ കാണാൻ കഴിയണമെങ്കിൽ, ആ വസ്തുവിൽ നിന്ന് പുറത്തുവരുന്നതോ (സ്വയം പ്രകാശിക്കുന്ന വസ്തുക്കൾക്ക് മാത്രം ബാധകം) അതിൽ തട്ടി പ്രതിഫലിച്ച് വരുന്നതോ ആയ പ്രകാശം നമ്മുടെ കണ്ണിനുള്ളിലെ റെറ്റിന എന്ന സ്ക്രീനിൽ പതിക്കണം. പക്ഷേ നമുക്ക് ചുറ്റുമുള്ള ഓരോ വസ്തുവിൽ നിന്നും ഇങ്ങനെ പ്രകാശം എല്ലായിടത്തും പതിക്കുന്നുണ്ട്. ആ പ്രകാശം വെറുതേ വന്ന് കണ്ണിൽ പതിച്ചിട്ട് വിശേഷിച്ച് കാര്യമില്ല. ഫോക്കസിങ് (focusing) എന്ന പ്രക്രിയയുടെ പ്രസക്തി ഇവിടെയാണ്. ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് വരുന്ന പ്രകാശം പരിഗണിച്ചാൽ, വസ്തുവിന്റെ ഒരു പ്രത്യേക ബിന്ദുവിൽ നിന്നുമുള്ള പ്രകാശം ഒരൊറ്റ ബിന്ദുവിൽ തന്നെ വന്ന് കേന്ദ്രീകരിക്കുമ്പോഴാണ് അവിടെ പ്രകാശം ഫോക്കസ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു എന്ന് പറയുന്നത്. അങ്ങനെ വസ്തുവിലെ ഓരോ ബിന്ദുവിനും തത്തുല്യമായ ബിന്ദുക്കൾ മറ്റൊരിടത്ത് രൂപപ്പെടുമ്പോൾ, ആ വസ്തുവിന്റെ ഒരു പ്രതിബിംബം (image) സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു. ലെൻസ്, വക്രദർപ്പണം (curved mirror) തുടങ്ങിയവ ഉപയോഗിച്ച് ഇത് സാധ്യമാകും. നമ്മുടെ കണ്ണിനുള്ളിൽ ഈ ജോലി ചെയ്യുന്നത് സുതാര്യമായ കലകൾ കൊണ്ട് നിർമിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന ഒരു കോൺവെക്സ് ലെൻസാണ്. കണ്ണിലെ കൃഷ്ണമണി എന്ന ചെറുദ്വാരത്തിലൂടെ അകത്തേയ്ക്ക് ചെല്ലുന്ന പ്രകാശത്തെ ഈ ലെൻസ് റെറ്റിനയിലേക്ക് ഫോക്കസ് ചെയ്യുന്നു. അങ്ങനെ മുന്നിലുള്ള കാഴ്ചയുടെ ഒരു പ്രതിബിംബം അവിടെ രൂപം കൊള്ളുന്നു.
ശാസ്ത്രഭാഷയിൽ പ്രകാശം എന്നാൽ വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗങ്ങളാണ്. തരംഗങ്ങളുടെ ഒരു അടിസ്ഥാന ഗുണമാണ് തരംഗദൈർഘ്യം (wavelength). തരംഗദൈർഘ്യം കുറയുന്നതിനനുസരിച്ച് വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗങ്ങളുടെ ഊർജം കൂടും. തരംഗദൈർഘ്യത്തിന്റെ അളവനുസരിച്ച് പ്രകാശം പല തരത്തിലുണ്ട്. എക്സ്-റേകൾ, ഗാമാ വികിരണം, മൊബൈൽ റോഡിയേഷൻ, അൾട്രാ വയലറ്റ് കിരണങ്ങൾ എന്നിവയെല്ലാം അടിസ്ഥാനപരമായി വ്യത്യസ്ത തരംഗദൈർഘ്യങ്ങൾ ഉള്ള പ്രകാശങ്ങൾ തന്നെയാണ്. കണ്ണിലെ റെറ്റിനയിൽ റോഡ്, കോൺ എന്നീ പേരുകളുള്ള സവിശേഷതരം കോശങ്ങളുണ്ട്. അവയുടെ പ്രത്യേകത അവയിൽ വീഴുന്ന പ്രകാശത്തിനെ വൈദ്യുത സിഗ്നലുകളാക്കി നാഡികളിലൂടെ തലച്ചോറിലെത്തിക്കാൻ കഴിയും എന്നതാണ്. എന്നാൽ ഒരു പരിധിക്കപ്പുറം തരംഗദൈർഘ്യം കൂടിയതോ കുറഞ്ഞതോ ആയ പ്രകാശത്തോട് ഈ കോശങ്ങൾ പ്രതികരിക്കില്ല. 400 മുതൽ 700 വരെ നാനോമീറ്റർ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള പ്രകാശത്തോട് മാത്രമേ അവ സംവേദനം കാണിക്കൂ. അതുകൊണ്ട് ആ റെയ്ഞ്ചിൽ പെട്ട പ്രകാശത്തെ ശാസ്ത്രഭാഷയിൽ ദൃശ്യപ്രകാശം (visible light) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. സൂര്യപ്രകാശത്തിൽ ഏറ്റവും കൂടുതൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നത് ദൃശ്യപ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യമാണ്.
കാഴ്ചയിലെ വലിപ്പം
നമ്മുടെ കണ്ണുകൾ വലിപ്പം നിശ്ചയിക്കുന്നത് ഒരു കോണളവിന്റെ (angle) അടിസ്ഥാനത്തിലാണ്. നിങ്ങൾ കാണുന്ന ഒരു വസ്തുവിന്റെ രണ്ട് അറ്റത്ത് നിന്നും ഓരോ വരകൾ കണ്ണിലേക്ക് വരച്ചാൽ, ആ വരകൾക്കിടയിലുള്ള കോണാണ് ദൃശ്യകോൺ (visual angle). എത്രത്തോളം ഈ കോൺ വലുതാണോ അത്രത്തോളം ആ വസ്തു വലുതായിട്ട് നമുക്ക് തോന്നും. ഒരേ ഉയരമുള്ള രണ്ട് മരങ്ങൾ രണ്ട് ദൂരങ്ങളിൽ നിന്നാൽ കൂടുതൽ ദൂരെയുള്ള മരത്തിന് ഉയരം കുറവായിട്ട് തോന്നുന്നത് ആ മരം കണ്ണിലുണ്ടാക്കുന്ന ദൃശ്യകോൺ ചെറുതായതുകൊണ്ടാണ്. ദൂരേയ്ക്ക് പോകുന്തോറും വസ്തുക്കൾ ചെറുതാകുന്നതായി തോന്നുന്നതും ഇതുകൊണ്ട് തന്നെ. 13 കോടി കിലോമീറ്റർ വ്യാസമുള്ള സൂര്യനെ നിങ്ങൾക്ക് വെറും തള്ളവിരൽ കൊണ്ട് മറയ്ക്കാൻ കഴിയും. കാരണം വിരൽ ഏതാനം സെന്റിമീറ്ററും സൂര്യൻ 15 കോടി കിലോമീറ്ററും ദൂരെയായതിനാൽ വിരൽ കണ്ണിൽ കൂടുതൽ വലിയ ദൃശ്യകോൺ ഉണ്ടാക്കുന്നു.
ഒരു ചെറിയ വസ്തുവിനെ കണ്ണിനോട് കൂടുതൽ അടുത്തേയ്ക്ക് കൊണ്ടുവന്നാൽ അതിന്റെ വലിപ്പം കൂടുമെന്നാണ് പറഞ്ഞത്. അങ്ങനെയെങ്കിൽ എത്ര ചെറിയ വസ്തുവിനേയും ഇങ്ങനെ കണ്ണിനടുത്തേയ്ക്ക് കൊണ്ടുവന്ന് വലുതാക്കി കാണാനാകുമോ? ഇല്ല. നമ്മുടെ കണ്ണ് പല ദൂരങ്ങളിലുള്ള വസ്തുക്കളെ കാണുന്നത് ലെൻസിന്റെ ഫോക്കസ് ദൂരം (focal length) സ്വയം മാറ്റിക്കൊണ്ടാണ്. ഒരു പരിധിക്കപ്പുറം ലെൻസിന്റെ ഫോക്കസ് ദൂരം കുറയ്ക്കാൻ കണ്ണിലെ പേശികൾക്ക് കഴിയില്ല. അതിനാൽ കണ്ണിനോട് ഒരുപാട് അടുത്ത് വരുന്ന വസ്തുക്കളുടെ പ്രതിബിബം അവ്യക്തമാകും. അതുകൊണ്ട് തന്നെ അടുത്തേയ്ക്ക് കൊണ്ടുവന്ന് വലുതാക്കി കാണുക എന്ന പരിപാടിയ്ക്ക് പരിമിതിയുണ്ട്.
ചെറിയ വസ്തുക്കളെ കാണാൻ കഴിയാത്തതിന് കാരണം അവ കണ്ണിലുണ്ടാക്കുന്ന കോൺ ചെറുതാകുന്നതല്ല. ഉദാഹരണത്തിന് ആകാശത്ത് നാം കാണുന്ന തിരുവാതിര നക്ഷത്രം കണ്ണിലുണ്ടാക്കുന്ന ദൃശ്യകോൺ വെറും 0.05 സെക്കൻഡ് ആണ് (ഒരു ഡിഗ്രിയുടെ 3600-ൽ ഒരംശമാണ് ഒരു സെക്കൻഡ്). 15 സെന്റിമീറ്റർ ദൂരത്തിലിരുന്ന് ഇതേ കോൺ നിങ്ങളുടെ കണ്ണിലുണ്ടാക്കുന്ന ഒരു വസ്തുവിന് 0.04 മൈക്രോമീറ്റർ വലിപ്പമേ ഉണ്ടാകൂ. ഒരു ശരാശരി ബാക്ടീരിയയ്ക്ക് തന്നെ ഏതാണ്ട് 5 മൈക്രോമീറ്റർ വലിപ്പമുണ്ടാകും എന്നോർക്കണം. അതിനെ 15 സെന്റീമീറ്റർ ദൂരെ വച്ച് നിങ്ങൾക്ക് കാണാനാകുമോ? വലിപ്പക്കുറവ് മാത്രമല്ല കാഴ്ചയ്ക്ക് പരിമിതിയാകുന്നത് എന്നാണ് അതിനർത്ഥം.
നക്ഷത്രങ്ങളെ സംബന്ധിച്ച് ദൃശ്യകോൺ തീരെ കുറവാണെങ്കിൽ പോലും അവയ്ക്ക് സ്വന്തമായി പ്രകാശമുണ്ട് എന്നതാണ് അവയെ ദൃശ്യഗോചരമാക്കുന്നത്. സ്വയം പ്രകാശിക്കാത്ത വസ്തുക്കളുടെ കാര്യം അതല്ല. അവിടെ വസ്തുവിന്റെ വലിപ്പം കുറയുന്നതിന് അനുസരിച്ച് അത് പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ അളവും കുറയും. ഒരു പരിധിക്കപ്പുറം താഴ്ന്ന അളവിലാണ് പ്രകാശം കണ്ണിലെത്തുന്നത് എങ്കിൽ നമ്മുടെ റെറ്റിനയ്ക്ക് അവയെ തിരിച്ചറിയാൻ പറ്റില്ല. ബാക്ടീരിയയുടെ കാര്യത്തിൽ അവ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്ന പ്രകാശം വളരെ തുച്ഛമാണ്. ഇവിടെ രസകരമായ ഒരു കാര്യം കൂടി ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതുണ്ട്. സൂര്യപ്രകാശത്തിന്റെ സാന്നിദ്ധ്യത്തിൽ നക്ഷത്രങ്ങളെ കാണാൻ കഴിയാത്തതുപോലെ ഒരു പരിമിതിയാണ് ഇത്.
ചുറ്റുപാടുകളിൽ നിന്ന് വരുന്ന പ്രകാശത്തെ അപേക്ഷിച്ച് ബാക്ടീരിയ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്ന പ്രകാശം തുച്ഛമായതാണ് കാരണം. കൂരാക്കൂരിരുട്ടിൽ ഒരു ബാക്ടീരിയയിൽ മാത്രം തട്ടി പ്രതിഫലിച്ച് വരുന്ന പ്രകാശത്തെ കണ്ണിൽ വീഴാൻ അനുവദിച്ചാൽ നിങ്ങൾക്ക് ബാക്ടീരിയയെ കാണാൻ കഴിഞ്ഞേക്കും. ഇവിടെ കണ്ണിന്റെ പ്രകാശസംവേദനക്ഷമതയെ കുറച്ചുകാണരുത്. ആധുനിക പഠനങ്ങൾ പറയുന്നത്, വേണ്ടിവന്നാൽ വെറും ഒരൊറ്റ പ്രകാശകണത്തെ (ഫോട്ടോൺ) പോലും തിരിച്ചറിയാൻ നമ്മുടെ കണ്ണുകൾക്ക് കഴിയും എന്നാണ്.
മൈക്രോസ്കോപ്പിനും പിടികിട്ടാത്ത വലിപ്പം സൂക്ഷ്മവസ്തുക്കളെ മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഉപയോഗിച്ച് കാണാൻ കഴിയും എന്നറിയാമല്ലോ. അവിടെ ചെയ്യുന്നത് പലയിടത്തേയ്ക്ക് ചിതറിപ്പോകുന്ന പ്രകാശത്തെ ഒരിടത്തേയ്ക്ക് കേന്ദ്രീകരിക്കുകയാണ്. സാധാരണ ഗതിയിൽ നമ്മുടെ കൃഷ്ണമണിയുടെയത്രയും ചെറിയ ഭാഗത്തേക്ക് വരുന്ന പ്രകാശം മാത്രമേ റെറ്റിനയിലെത്തൂ. മൈക്രോസ്കോപ്പ് അതിന്റെ ലെൻസിനോളം വലിപ്പമുള്ള ഭാഗത്ത് വീഴുന്ന പ്രകാശത്തെ കണ്ണിനകത്തേക്ക് കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നതിലൂടെ കൂടുതൽ പ്രകാശം റെറ്റിനയിലെത്തിക്കുന്നു. അതുവഴി സൂക്ഷ്മവസ്തുക്കളുടെ കാഴ്ച സാധ്യമാകുന്നു. എന്നാൽ അങ്ങനെ ഏത് സൂക്ഷ്മവസ്തുവിനേയും മൈക്രോസ്കോപ്പ് വച്ച് വലുതാക്കി കാണാൻ കഴിയില്ല. ഉദാഹരണത്തിന് ഏതാണ്ട് എല്ലാ വൈറസുകളും സാദാ മൈക്രോസ്കോപ്പിന്റെ പരിധിക്കും താഴെയാണ്. അവിടെ എന്താണ് പ്രശ്നം? പ്രകാശം തരംഗരൂപത്തിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നു എന്നറിയാമല്ലോ. തരംഗങ്ങൾക്ക് ഡിഫ്രാക്ഷൻ എന്നൊരു സ്വഭാവമുണ്ട്. തടസ്സങ്ങളെ ചുറ്റി വളഞ്ഞ് സഞ്ചരിക്കാനുള്ള പ്രവണതയാണത്. എത്രത്തോളം തരംഗദൈർഘ്യമുണ്ടോ അത്രത്തോളം വലിയ തടസ്സങ്ങളെ അത് ചുറ്റിവളഞ്ഞ് സഞ്ചരിക്കും. ശബ്ദതരംഗങ്ങൾക്ക് വലിയ തരംഗദൈർഘ്യം ഉള്ളതുകൊണ്ടാണ് അവയ്ക്ക് മതിലും ചുവരുമൊക്കെ കവച്ചുവെക്കാൻ കഴിയുന്നത്. എന്നാൽ ദൃശ്യപ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യം ഏതാനം നാനോമീറ്ററുകളേയുള്ളൂ എന്നതിനാൽ അത്രയും ചെറിയ വലിപ്പമുള്ള വസ്തുക്കളെയേ അതിന് ചുറ്റി വളയാൻ കഴിയൂ. അതുകൊണ്ട് നിങ്ങൾക്ക് മതിലിനപ്പുറമുള്ള ആളുടെ ശബ്ദം കേൾക്കാം, പക്ഷേ അയാളെ കാണാനാകില്ല.
പ്രകാശത്തിന്റെ ഈ ചുറ്റിവളയലാണ് ആത്യന്തികമായ നമ്മുടെ കാഴ്ചാപരിധി നിശ്ചയിക്കുന്നത്. ഇതിനെ ഡിഫ്രാക്ഷൻ പരിധി എന്ന് വിളിക്കാം. തൊട്ടടുത്ത രണ്ട് ബിന്ദുക്കളെ ചുറ്റിവളയുന്ന പ്രകാശ തരംഗങ്ങൾ കൂടിക്കലരാൻ ഇടയായാൽ എന്ത് സംഭവിക്കും? പിന്നെ ആ ബിന്ദുക്കളെ തമ്മിൽ വേർതിരിച്ച് കാണാൻ കഴിയാതാകും. ഇത് കാരണം ദൃശ്യപ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യത്തോട് സമാനമായ അകലങ്ങളിലുള്ള രണ്ട് ബിന്ദുക്കളെ നമുക്ക് ഒരിക്കലും വേർതിരിച്ച് കാണാൻ കഴിയില്ല. നാനോമീറ്റർ വലിപ്പമുള്ള സ്വയം പ്രകാശിക്കുന്ന ഒരു വസ്തുവിനെ നിങ്ങൾക്ക് കാണാൻ കഴിഞ്ഞേക്കും. പക്ഷേ അത്തരം രണ്ട് വസ്തുക്കൾ ഏതാനും നാനോമീറ്റർ മാത്രം അകലത്തിലിരുന്നാൽ അവയെ ചേർത്ത് ഒരൊറ്റ വസ്തുവായി മാത്രമേ കാണാൻ കഴിയൂ. ഇത് മൈക്രോസ്കോപ്പിനും ബാധകമാണ്.
