What is energy? Causes and Effects of Energy : ऊर्जा क्या है? ऊर्जा के कारण और प्रभाव

What is energy? Causes and Effects of Energy : ऊर्जा क्या है? ऊर्जा के कारण और प्रभाव 

ऊर्जा क्या है? (What is Energy)?

सरल शब्दों में कहें तो ऊर्जा (Energy) वह है जो काम करने की क्षमता (ability to do work) देती है। आप जब कोई भी वस्तु हिलाते हैं, आवाज निकालते हैं, कुछ गर्म करते हैं, या सोचते हैं, हर बार ऊर्जा काम कर रही होती है। 

ऊर्जा कैसी दिखती है?

ऊर्जा अदृश्य होती है, पर उसके प्रभाव हर क्षण दिखाई देते हैं। ऊर्जा का स्वयं का कोई रूप नहीं होता, वह केवल रूपों में प्रकट होती है। उदाहरण -- 

जब वह गति में दिखे - गतिज ऊर्जा (Kinetic Energy)

जब वह ऊष्मा दे - ऊष्मा ऊर्जा (Heat Energy)

जब वह प्रकाश बन जाए - प्रकाश ऊर्जा (Light Energy)

जब वह ध्वनि बने - ध्वनि ऊर्जा (Sound Energy)

जब वह मन में विचार बन जाए - मानसिक या चेतन ऊर्जा (Mental Energy)

इसलिए ऊर्जा को हम देख नहीं सकते, केवल महसूस या माप सकते हैं।

ऊर्जा के प्रमुख प्रकार (Types of Energy)--

गतिज ऊर्जा (Kinetic Energy) - चलती गाड़ी, बहता पानी

स्थितिज ऊर्जा (Potential Energy) - खींचा हुआ धनुष, ऊंची रखी वस्तु

ऊष्मा ऊर्जा (Heat) - आग, सूर्य

रासायनिक ऊर्जा (Chemical)  - भोजन, ईंधन

विद्युत ऊर्जा (Electrical) - तारों से बहती धारा

प्रकाश ऊर्जा (Radiant)  - सूर्य, बल्ब

ध्वनि ऊर्जा (Sound) - संगीत, बोलना

नाभिकीय ऊर्जा (Nuclear) - परमाणु विस्फोट, सूर्य का तेज

मानसिक/चेतन ऊर्जा - विचार, संकल्प, प्रार्थना

यांत्रिक ऊर्जा क्या है?

यांत्रिक ऊर्जा (Mechanical Energy) वह ऊर्जा है जो किसी वस्तु की गति (motion) और स्थिति (position) के कारण होती है। जब कोई वस्तु चल रही हो या किसी ऊँचाई/स्थिति में हो, उसमें जो ऊर्जा होती है, उसे यांत्रिक ऊर्जा कहते हैं।

यांत्रिक ऊर्जा =  गतिज ऊर्जा (Kinetic Energy) + स्थितिज ऊर्जा (Potential Energy)

जब झूला ऊपर होता है तो स्थितिज ऊर्जा, जब वह नीचे आता है तो गतिज ऊर्जा, और वह फिर ऊपर जाता है तो स्थितिज ऊर्जा है। यांत्रिक ऊर्जा पूरे समय साथ रहती है। गाड़ी चल रही है तो गतिज ऊर्जा, गाड़ी पहाड़ी पर है तो स्थितिज + गतिज ऊर्जा। गाड़ी जितनी तेज होती है, यांत्रिक ऊर्जा उतनी अधिक होती है।

सारी मशीनें, कार, मोटर, पंखा, पवनचक्की यांत्रिक ऊर्जा पर ही चलती हैं। पृथ्वी की सभी प्राकृतिक गतियाँ हवा, पानी, ज्वार, मौसम यांत्रिक ऊर्जा से ही हैं। यांत्रिक ऊर्जा नष्ट नहीं होती, केवल रूप बदलती है। यांत्रिक ऊर्जा गर्मी में बदल सकती है, ध्वनि में, प्रकाश में, रगड़ में बदल सकती है, पर खत्म नहीं हो जाती।

ये सभी ऊर्जा के भिन्न रूप हैं, परंतु मूल रूप से एक ही स्रोत से निकले हुए हैं।

हमारी आवाज, हमारा बोलना भी ऊर्जा है। जब आप बोलते हैं, तो आपके स्वर-तंतु (vocal cords) वायु को कंपन देते हैं, और वह कंपन ध्वनि-तरंगों (Sound Waves) के रूप में बाहर जाता है। ध्वनि-तरंगें वास्तव में ऊर्जा की लहरें (vibrations) हैं। इसलिए आपके शब्द केवल आवाज नहीं हैं, वे वास्तव में ऊर्जा के पैटर्न हैं जो वातावरण में फैलते हैं, और किसी व्यक्ति, वस्तु या स्थान को प्रभावित कर सकते हैं।

यही कारण है कि मंत्रों या शब्दों की शक्ति इतनी गहरी मानी गई है। आप बोलते हैं, तो ध्वनि फैलती है। आप सोचते हैं तो मस्तिष्क में तरंगें बनती हैं। आप बार-बार करते हैं तो कंपन स्थिर हो जाता है। वह स्थिर कंपन आपके भीतर और आपके आसपास की ऊर्जा को प्रभावित करता है। 

अगर आप लगातार और बार-बार एक ही कंपन पैदा करते हैं, तो वह ध्वनि आसपास की दीवारों, वस्तुओं, फर्श, यहाँ तक कि हवा में भी बार-बार ऊर्जा डालती है। और अगर वह ध्वनि किसी वस्तु की अनुनाद आवृत्ति (resonant frequency) से मेल खाती है, तो कंपन धीरे-धीरे जुड़ते जाते हैं और असर ज्यादा दिख सकता है (जैसे पुल या शीशा तेज ध्वनि से टूट सकता है)।

अनुनाद (Resonance) क्या है?

हर वस्तु (कुर्सी, दीवार, गिलास, पुल, यहाँ तक कि आपके शरीर के अंग) जब हिलते हैं तो एक प्राकृतिक लय/गति होती है, जिस पर वे आसानी से हिलते हैं। इसे कहते हैं प्राकृतिक आवृत्ति (Natural Frequency)। अगर आप उसी आवृत्ति की बाहरी ऊर्जा (जैसे ध्वनि, झटका, धक्का) देते रहें, तो छोटे-छोटे कंपन जुड़ते जाते हैं और बहुत बड़े कंपन पैदा हो जाते हैं। इसे ही अनुनाद (Resonance) कहते हैं।

जैसे क्रिस्टल गिलास की भी एक खास प्राकृतिक आवृत्ति होती है। अगर कोई गायक ऊँची आवाज में ठीक उसी आवृत्ति पर गाता है, तो गिलास कंपन-कंपन करके अंत में टूट सकता है। 1940 में अमेरिका में Tacoma Narrows Bridge एक हवा के झोंके से गिर गया था, क्योंकि हवा की गति से पैदा हुए कंपन पुल की अनुनाद आवृत्ति से मेल खा गए थे। छोटे-छोटे झटके जुड़ते गए और कंपन इतना बढ़ गया कि पुल टूट गया।

सिद्धांत यह है कि कोई भी छोटी-सी चीज अगर लगातार, सही तरीके से और पर्याप्त मात्रा में दी जाए तो उसका असर जरूर दिखेगा। लेकिन यह केवल तब संभव है जब वह ऊर्जा या वस्तु बिखरे नहीं, बल्कि जमा हो सके (जैसे पानी में बूंद-बूंद बढ़ना)। या फिर वह ऊर्जा अनुनाद में हो, ताकि छोटी-छोटी लहरें आपस में जुड़कर बड़ी लहर बना सकें। बारिश की छोटी-छोटी बूँदें भी चट्टान को घिस देती हैं। रेत का एक-एक कण जोड़ते-जोड़ते रेत का पहाड़ बन जाता है।

सही आवृत्ति + लगातार ऊर्जा = असर जमा होना।

हमारी ध्वनि ऊर्जा और उसका प्रभाव

दोहराई गई ध्वनि या विचार सूक्ष्म स्तर पर ब्रह्मांड को भी प्रभावित कर सकते हैं। जब आप एक ही शब्द को बार-बार बोलते हैं, तो वह शब्द ध्वनि-तरंगें (sound waves) बनाता है। ये तरंगें हवा में कंपन (vibrations) के रूप में फैलती हैं। अब, ध्वनि की तीव्रता (amplitude) जितनी अधिक होगी, कंपन उतना अधिक होगा। 

ऊर्जा का संरक्षण नियम (Law of Conservation of Energy) कहता है कि कोई भी ऊर्जा नष्ट नहीं होती, वह किसी न किसी रूप में बनी रहती है। इसलिए आपकी ध्वनि-तरंगें पूरी तरह गायब नहीं होतीं, बल्कि फैलकर वातावरण का हिस्सा बन जाती हैं, बहुत सूक्ष्म स्तर पर।

लेकिन ध्वनि ऊर्जा पर वातावरण का भी प्रभाव पड़ता है, और एक ही वाक्य को अलग-अलग वातावरण में बोलने पर उसके सूक्ष्म प्रभाव भी अलग-अलग होते हैं। ध्वनि कोई जादुई तरंग नहीं है। वह हवा में बनने वाली कंपन तरंग (pressure wave) है। इसलिए वातावरण की हर चीज ध्वनि को प्रभावित करती है, जैसे हवा की शुद्धता, तापमान, आर्द्रता (humidity), हवा में धूल, प्रदूषण के कण, आसपास का शोर, सतहें (दरवाजे, दीवारें), हवा की घनता इन सबका असर पड़ता है।

ध्वनि ऊर्जा है और ऊर्जा हमेशा वातावरण पर निर्भर करती है। यदि आप एक ही मंत्र को दो अलग अलग स्थानों पर बार बार बोलते हैं, तो उसका प्रभाव भी अलग अलग ही होगा। 

स्वच्छ, शांत वातावरण हो, हवा में धूल कम हो, शोर कम हो, हवा की घनता स्थिर हो, तो कंपन तरंगों का अवशोषण कम होता है, रिफ्लेक्शन साफ होता है और ध्वनि तरंगें बिना रुकावट के फैलती हैं। इस स्थिति में, आपकी ध्वनि तरंगें शुद्ध रूप में आगे बढ़ती हैं, ध्वनि के पैटर्न (frequency) कम विकृत होते हैं, आपकी खुद की मानसिक अवस्था भी शांत रहती है, इसलिए आवाज स्थिर होती है, ध्वनि की सूक्ष्म ऊर्जा स्थिर और स्पष्ट रूप में रहती है, जिससे ध्वनि का प्रभाव संतुलित, साफ और स्थिर होता है।

वहीं दूसरी ओर, यदि प्रदूषित, धूल भरा, अधिक वस्तुओं से भरा, शोरगुल वाला वातावरण हो, तो यहाँ कई रूकावटें होती हैं, जैसे हवा में कण अधिक धूल ध्वनि तरंगों को scatter करती है, प्रदूषण ध्वनि को absorb करता है, बहुत शोर होने से तरंगें टकराती हैं, background noise आपकी आवाज की तरंगों को तोड़ता है, और आपकी मानसिक अवस्था भी प्रभावित होती है। इस स्थिति में, ध्वनि तरंगें जल्दी कमजोर होती हैं, फ़्रीक्वेंसी पैटर्न विकृत हो जाते हैं, तरंगें zig-zag में फैलती हैं और ध्वनि की सूक्ष्म गुणवत्ता बदल जाती है। इससे ध्वनि का सूक्ष्म प्रभाव बिखरा हुआ, अशांत और कमजोर होता है।

जहाँ हवा साफ होती है, वहां घनता स्थिर होती है और ध्वनि की गति स्थिर होती है। जबकि प्रदूषण वाली हवा में घनता असमान  होती है और ध्वनि की गति टूट-फूट के साथ चलती है। धूल और कण ध्वनि तरंगों को बिखेर देते हैं। प्रदूषण वाली हवा आवाज को जल्दी पी जाती है। इससे तरंगों का प्रभाव कम हो जाता है। यदि आसपास शोर है, आपकी आवाज की सूक्ष्म आवृत्तियाँ दब जाती हैं। 

तरंगें वातावरण के अनुसार कमजोर बिखरी हुई या शक्तिशाली हो सकती हैं। अगर जगह शांत और स्वच्छ है, ध्वनि अधिक दूरी तक जाती है, अधिक स्थिरता रखती है और प्रभावशाली बनती है। अतः प्रदूषण/शोर, तनाव, आपकी आवाज की कंपन बदलती है, जिसका असर आपके मन व आपके आसपास के वातावरण पर भी पड़ता है।

क्वांटम दृष्टि से, हर कण कंपन है, और कंपन की प्रकृति यह है कि एक तरंग दूसरी तरंग को सामंजस्य (resonance) या विरोध (interference) से प्रभावित कर सकती है। इसलिए कुछ वैज्ञानिक यह मानते हैं कि सूक्ष्म स्तर पर हर तरंग, चाहे कितनी भी छोटी क्यों न हो, ब्रह्मांडीय ऊर्जा-क्षेत्र में एक नन्ही छाप (quantum imprint) छोड़ती है। इसे प्रमाणित करना आज के विज्ञान के लिए असंभव-सा है, पर अस्वीकार करना भी कठिन है, क्योंकि क्वांटम स्तर पर कोई भी प्रणाली अलग-थलग नहीं होती।

जब कुछ था ही नहीं, तो ऊर्जा कहां से आई? उसे किसने बनाया?

यह है सबसे रोचक प्रश्न, और इस प्रश्न का कोई अंतिम उत्तर आज तक नहीं है, पर आधुनिक विज्ञान यहां कुछ प्रमुख दृष्टिकोण और अनुमान प्रस्तुत करता है। आज का विज्ञान कहता है कि बिग बैंग से पहले कुछ नहीं था, बल्कि शून्य की अवस्था में ऊर्जा का क्वांटम उतार-चढ़ाव (Quantum Fluctuation) था। शून्य का अर्थ रिक्त नहीं होता, बल्कि संभावनाओं से भरा मौन होता है। उस शून्य में सूक्ष्म स्तर पर ऊर्जा के कंपन हुए और वहीं से पहले कण (क्वार्क, इलेक्ट्रॉन आदि) उत्पन्न हुए। इस प्रकार 'कुछ नहीं' वास्तव में 'सब कुछ का स्रोत' था।

क्वांटम भौतिकी के अनुसार, शून्य कभी वास्तव में खाली नहीं होता। उसमें निरंतर छोटे-छोटे ऊर्जा कण (virtual particles) उत्पन्न होते और विलीन होते रहते हैं। एक समय ऐसा हुआ कि ऐसी ही एक ऊर्जा उतार-चढ़ाव स्थिर हो गई और उसने स्थान, समय और ऊर्जा का विस्तार शुरू किया। वही बिग बैंग (Big Bang) कहलाया।

कुछ वैज्ञानिक मानते हैं कि किसी अज्ञात बल (inflaton field) ने उस आरंभिक ऊर्जा को अत्यधिक तीव्र गति से फैलने के लिए प्रेरित किया। यह फैलाव 10⁻³⁶ सेकंड में शुरू हुआ और space itself फैलने लगा। इस फैलाव के कारण ऊर्जा घनत्व कम हुआ और धीरे-धीरे उससे कण, परमाणु, तारे, आकाशगंगाएँ बनीं।

लेकिन यह रहस्य अभी भी अधूरा है। भौतिकी (Physics) की दो महान सिद्धांत -- General Relativity (जो ब्रह्मांड के बड़े पैमाने पर काम करती है), और Quantum Mechanics (जो सूक्ष्म स्तर पर काम करती है), अभी तक उस सिंग्युलैरिटी को एक साथ नहीं समझा पाए हैं। यही कारण है कि बिग बैंग से पहले क्या था, अब भी मानव ज्ञान का सबसे बड़ा अनुत्तरित प्रश्न है।

अब तो आधुनिक भौतिकी में यह धारणा भी बहुत मजबूत होती जा रही है कि केवल एक नहीं, बल्कि कई ब्रह्मांड (Multiverse) हो सकते हैं। Multiverse Theory (मल्टीवर्स थ्योरी) कहती है कि हमारा ब्रह्मांड केवल एक बुलबुले (bubble) की तरह है, और ऐसे अनगिनत बुलबुले (ब्रह्मांड) मौजूद हैं, जिनका एक-दूसरे से संपर्क नहीं होता।

स्ट्रिंग थ्योरी कहती है कि हम 11 dimensions वाले एक विशाल ढांचे का हिस्सा हैं। इसमें कई parallel universes (समानांतर ब्रह्मांड) हो सकते हैं। और Quantum Superposition कहता है कि हर संभावना एक नया ब्रह्मांड बना सकती है। जैसे आपने A चुना, तो वह एक ब्रह्मांड बना, लेकिन अगर आप B चुनते, तो एक और ब्रह्मांड बन जाता।

ऊर्जा से कण कैसे बने? (How are particles created from energy)?

आइंस्टीन का सिद्धांत है : E = mc²

इसका अर्थ है कि ऊर्जा (E) और द्रव्य (mass) एक ही हैं, बस अलग-अलग रूपों में, और एक-दूसरे में बदले जा सकते हैं। यह समीकरण बताता है कि द्रव्यमान की एक छोटी मात्रा भी बहुत अधिक ऊर्जा में बदल सकती है। जब ऊर्जा अत्यधिक सघन हो जाती है, तो वह कणों में संघनित (condense) हो जाती है, जैसे भाप ठंडी होकर जल बनती है। पहले ऊर्जा थी, फिर ऊर्जा से कण बने, फिर कणों से परमाणु बने, फिर परमाणुओं से तारे, ग्रह, शरीर और जीवन बने।

ऊर्जा एक ही तत्व है, लेकिन रूप बदलकर अनेक रूपों में प्रकट होती है। जैसे बिजली का बल्ब जलाने पर प्रकाश ऊर्जा उत्पन्न होती है, वही बिजली पंखे में जाए तो गतिज ऊर्जा, और वही बिजली हीटर में जाए तो ऊष्मा ऊर्जा में बदल जाती है। यानी ऊर्जा रूप बदलती है, पर नष्ट नहीं होती।

यह सिद्धांत कहलाता है :

Law of Conservation of Energy

(ऊर्जा न उत्पन्न होती है, न नष्ट होती है, बस रूप बदलती है।)