ಸಂಜೆಯ ಆಕಾಶದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವ ಪಕ್ಷಿಗಳ ಹಿಂಡನ್ನು ಗಮನಿಸಿದಾಗ, ಅವುಗಳ ಚಲನೆಯ ನಿಖರತೆ ಯಾರನ್ನಾದರೂ ಆಶ್ಚರ್ಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ನೂರಾರು ಪಕ್ಷಿಗಳು ಕ್ಷಣಾರ್ಧದಲ್ಲಿ ದಿಕ್ಕು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅತ್ಯಂತ ಸಮನ್ವಯಗೊಂಡ ವಿನ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತವೆ. ಆದರೂ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಪಕ್ಷಿಯೂ ತನ್ನ ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ಪರಿಸರದ ಒಂದು ಭಾಗಕ್ಕೆ ಮಾತ್ರ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತದೆ.
ಹಾಗಿದ್ದರೆ, ಹಿಂಡಿನ ಎಲ್ಲಾ ಸದಸ್ಯರ ನಡುವೆ ಮಾಹಿತಿ ಸಮಾನವಾಗಿ ಹರಿಯದಿದ್ದರೂ ಇಂತಹ ಸಂಕೀರ್ಣ ಸಾಮೂಹಿಕ ವರ್ತನೆ ಹೇಗೆ ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ?
ಈ ಪ್ರಶ್ನೆಗೆ ಡ್ರೆಸ್ಡೆನ್ನ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರು ನಡೆಸಿದ ಹೊಸ ಅಧ್ಯಯನವು ಒಂದು ಸೊಗಸಾದ ಉತ್ತರವನ್ನು ನೀಡಿದೆ. ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಪಕ್ಷಿಗಳ ಹಿಂಡುಗಳಷ್ಟೇ ಅಲ್ಲದೆ, ಮೀನುಗಳ ಗುಂಪುಗಳು, ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾದ ವಸಾಹತುಗಳು, ಜನಸಂದಣಿಗಳು ಮತ್ತು ಜೀವಕೋಶಗಳ ಗುಂಪುಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಹೊಸ ಚೌಕಟ್ಟನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.
ಮೂರು ಶತಮಾನಗಳಿಗಿಂತಲೂ ಹೆಚ್ಚು ಕಾಲದಿಂದ ನ್ಯೂಟನ್ನ ಮೂರನೇ ಚಲನಾ ನಿಯಮವು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಮೂಲ ಸ್ತಂಭಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ. ಈ ನಿಯಮದ ಪ್ರಕಾರ, ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಕ್ರಿಯೆಗೆ ಸಮಾನವಾದ ಮತ್ತು ವಿರುದ್ಧ ದಿಕ್ಕಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಇರುತ್ತದೆ. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಾಸ್ತ್ರದ ಬಹುಭಾಗ ಈ ತತ್ತ್ವದ ಮೇಲೆ ನಿರ್ಮಿತವಾಗಿದೆ.
ಆದರೆ ಜೀವವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಸಾಮೂಹಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಹಲವು ಬಾರಿ ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಒಂದು ಪಕ್ಷಿಯು ತನ್ನ ಮುಂದಿರುವ ಪಕ್ಷಿಗಳ ಚಲನೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸಬಹುದು, ಆದರೆ ಹಿಂದೆ ಇರುವ ಪಕ್ಷಿಗಳ ಕಡೆಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಗಮನ ಹರಿಸದೇ ಇರಬಹುದು. ಅದೇ ರೀತಿ, ಒಂದು ಜೀವಕೋಶವು ಕೆಲವು ನೆರೆಯ ಜೀವಕೋಶಗಳಿಂದ ಬರುವ ಸಂಕೇತಗಳಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಬಹುದು, ಆದರೆ ಉಳಿದವುಗಳನ್ನು ನಿರ್ಲಕ್ಷಿಸಬಹುದು. ಹೀಗಾಗಿ ಪ್ರಭಾವವು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯೊಳಗೆ ಸಮಾನವಾಗಿ ಹರಿಯುವುದಿಲ್ಲ.
ಇದರರ್ಥ ನ್ಯೂಟನ್ನ ನಿಯಮಗಳು ಉಲ್ಲಂಘನೆಯಾಗುತ್ತಿವೆ ಎಂಬುದಲ್ಲ. ಪಕ್ಷಿಗಳ ಮೇಲೆಯೂ ಜೀವಕೋಶಗಳ ಮೇಲೆಯೂ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಬಲಗಳು ಇನ್ನೂ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ನಿಯಮಗಳನ್ನೇ ಅನುಸರಿಸುತ್ತವೆ. ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಉಂಟಾಗುವುದು ಮಾಹಿತಿ ಹೇಗೆ ಸ್ವೀಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಹೇಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದರಲ್ಲಿ.
ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರು ಇಂತಹ ಏಕಮುಖ ಪ್ರಭಾವಗಳನ್ನು 'ಅಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳು' (Nonreciprocal Interactions) ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ.
ಇದಕ್ಕೆ ದೈನಂದಿನ ಜೀವನದಲ್ಲೇ ಒಂದು ಪರಿಚಿತ ಉದಾಹರಣೆ ಇದೆ. ವಾಹನ ಚಾಲಕರು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ತಮ್ಮ ಮುಂದಿರುವ ವಾಹನಗಳ ಚಲನೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸಿ ನಿರ್ಧಾರಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತಾರೆ. ಆದರೆ ಹಿಂದೆ ಇರುವ ವಾಹನಗಳು ಅವರ ನಿರ್ಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಅಷ್ಟಾಗಿ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುವುದಿಲ್ಲ. ಇಲ್ಲಿ ಪ್ರಭಾವ ಮತ್ತು ಮಾಹಿತಿಯ ಹರಿವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಒಂದು ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲೇ ಸಾಗುತ್ತದೆ.
ಅಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳಿರುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸುವುದು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರಿಗೆ ಬಹುಕಾಲದಿಂದ ಸವಾಲಾಗಿತ್ತು. ಏಕೆಂದರೆ ಬಹುತೇಕ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಪರಸ್ಪರ ಪ್ರಭಾವ ಹೊಂದಿರುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿತ್ತು.
ಡ್ರೆಸ್ಡೆನ್ನ ಸಂಶೋಧಕರು ಈ ಸಮಸ್ಯೆಗೆ ಒಂದು ಹೊಸ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು. ಸಂಪೂರ್ಣ ಹೊಸ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ಬದಲು, ಅವರು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಗಣಿತೀಯ ವಿವರಣೆಗೆ ಸಹಾಯಕ ಅಥವಾ ಕಾಲ್ಪನಿಕ ಸ್ವತಂತ್ರ ಚರಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸಿದರು.
ಈ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಚರಗಳು ವಾಸ್ತವದಲ್ಲಿ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿಲ್ಲ. ಆದರೆ ಅವುಗಳ ಸಹಾಯದಿಂದ ಅಪರಸ್ಪರ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಪರಸ್ಪರ ಪ್ರಭಾವ ಹೊಂದಿರುವ ದೊಡ್ಡ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಮರುರೂಪಿಸಬಹುದು. ಹೀಗೆ ಮಾಡಿದ ನಂತರ, ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರು ಈಗಾಗಲೇ ಬಳಕೆಯಲ್ಲಿರುವ ಶಕ್ತಿಯುತ ವಿಶ್ಲೇಷಣಾತ್ಮಕ ಮತ್ತು ಗಣಕ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು.
ಈ ಸಾಧನೆಯ ಮಹತ್ವವೆಂದರೆ ಇದು ಈಗಿರುವ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಬದಲಿಸುವುದಿಲ್ಲ; ಬದಲಾಗಿ ಅದರ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತದೆ.
ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಪರಿಣಾಮಗಳು ಪಕ್ಷಿಗಳ ಹಿಂಡುಗಳಿಗೆ ಮಾತ್ರ ಸೀಮಿತವಾಗಿಲ್ಲ.
ಮಾಹಿತಿಯ ದಿಕ್ಕುನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಹರಿವಿನಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿತವಾಗಿರುವ ಅನೇಕ ನೈಸರ್ಗಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಇವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಚಲಿಸುವ ಜೀವಕೋಶಗಳು, ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾದ ವಸಾಹತುಗಳು, ಪ್ರಾಣಿಗಳ ಗುಂಪುಗಳು ಮತ್ತು ಜನಸಂದಣಿಗಳು. ಇವುಗಳ ಉತ್ತಮ ಮಾದರಿಗಳು ಜೀವವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆ, ಸಾಮೂಹಿಕ ಚಲನೆ ಮತ್ತು ಜನಸಂದಣಿಯ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡಬಹುದು.
ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಸ್ವಯಂ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಚಲಿಸುವ ಘಟಕಗಳ ಅಧ್ಯಯನ ನಡೆಸುವ ಸಕ್ರಿಯ ಪದಾರ್ಥ (Active Matter) ಎಂಬ ವೇಗವಾಗಿ ಬೆಳೆಯುತ್ತಿರುವ ಕ್ಷೇತ್ರಕ್ಕೂ ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಬಹುದು.
ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯ ನಿಜವಾದ ಮಹತ್ವ ಅದರ ತಾಂತ್ರಿಕ ಸಾಧನೆಯಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರವಲ್ಲ, ಅದು ನಮಗೆ ಪ್ರಕೃತಿಯನ್ನು ನೋಡುವ ಹೊಸ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನೂ ನೀಡುವುದಲ್ಲಿದೆ.
ಪ್ರಕೃತಿಯನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರವು ದೀರ್ಘಕಾಲದಿಂದ ಸಮಮಿತಿಯನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ. ಆದರೆ ಜೀವಂತ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಆಯ್ದ ಗಮನ ಮತ್ತು ಅಪೂರ್ಣ ಮಾಹಿತಿಯಿಂದ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಪಕ್ಷಿಗಳು ತಮ್ಮ ಸುತ್ತಲಿನ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಪಕ್ಷಿಗೂ ಸಮಾನವಾಗಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವುದಿಲ್ಲ; ಜೀವಕೋಶಗಳೂ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಸಂಕೇತಕ್ಕೂ ಒಂದೇ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವುದಿಲ್ಲ.
ಇಂತಹ ಅಸಮ ಪ್ರಭಾವಗಳು ಹೇಗೆ ಸಾಮೂಹಿಕ ವರ್ತನೆಯನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಆಧುನಿಕ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಪ್ರಮುಖ ಸವಾಲುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ.
ಯಾವುದೇ ಹೊಸ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಪ್ರಗತಿಯಂತೆ, ಈ ಹೊಸ ಚೌಕಟ್ಟನ್ನೂ ವಾಸ್ತವ ಜಗತ್ತಿನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಮೇಲೆ ಪರೀಕ್ಷಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ. ಇದು ನಿಜವಾದ ವರ್ತನೆಯನ್ನು ಎಷ್ಟು ನಿಖರವಾಗಿ ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ಗಣಕ ಅನುಕರಣಗಳಲ್ಲಿ ಎಷ್ಟು ಪ್ರಯೋಜನಕಾರಿಯಾಗಿದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಸಂಶೋಧಕರು ಪರಿಶೀಲಿಸಬೇಕಿದೆ.
ಇದರ ಜೊತೆಗೆ ಮತ್ತೊಂದು ಆಳವಾದ ಪ್ರಶ್ನೆಯೂ ಇದೆ: ಅಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳು, ಈಗಿನ ಸಿದ್ಧಾಂತಗಳು ಗಮನಿಸದಿರುವ ಹೊಸ ರೀತಿಯ ಸಾಮೂಹಿಕ ವರ್ತನೆಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದೇ?
ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಮಹತ್ವ ನ್ಯೂಟನ್ನ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ತಿರಸ್ಕರಿಸುವುದಲ್ಲ; ಬದಲಾಗಿ ಆಧುನಿಕ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸುವುದಾಗಿದೆ.
ಅಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಚಿತ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಚೌಕಟ್ಟಿನೊಳಗೆ ಸೇರಿಸಬಹುದೆಂದು ತೋರಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಡ್ರೆಸ್ಡೆನ್ ಸಂಶೋಧಕರು ಮಾಹಿತಿಯೂ ಪ್ರಭಾವವೂ ಅಸಮಾನವಾಗಿ ಹರಿಯುವ ಸಂಕೀರ್ಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಹೊಸ ದಾರಿಯನ್ನು ತೆರೆದಿದ್ದಾರೆ.
ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಹೊಸ ಉತ್ತರಗಳು ಹೊಸ ನಿಯಮಗಳಿಂದ ಬರುವುದಿಲ್ಲ; ಹಳೆಯ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ಹೊಸ ದೃಷ್ಟಿಯಿಂದ ನೋಡುವುದರಿಂದಲೇ ಹುಟ್ಟುತ್ತವೆ. ಈ ಸಂಶೋಧನೆ ಅದಕ್ಕೆ ಒಂದು ಉತ್ತಮ ಉದಾಹರಣೆ.
ಪ್ರೊ. ಸತೀಶ್. ಎಲ್.ಎ
ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕರು
lasgayit@gmail.com