കാഴ്ചയ്ക്ക് പരിധി വന്നതെങ്ങനെ? കടുകുമണിവലുപ്പത്തിന്റെ കാണാപ്പുറം

കാഴ്ച സാധ്യമാകുന്നത്...

കാഴ്ച എങ്ങനെയാണ് സാധ്യമാകുന്നത് എന്നതിൽനിന്നുവേണം ഉത്തരം തുടങ്ങാൻ. നമുക്ക് ഒരു വസ്തുവിനെ കാണാൻ കഴിയണമെങ്കിൽ, ആ വസ്തുവിൽനിന്ന് പുറത്തുവരുന്നതോ അതിൽ തട്ടി പ്രതിഫലിച്ച് വരുന്നതോ ആയ പ്രകാശം നമ്മുടെ കണ്ണിനുള്ളിലെ റെറ്റിന എന്ന സ്ക്രീനിൽ പതിക്കണം. ഇതിൽ ആദ്യം പറഞ്ഞത് സ്വയം പ്രകാശിക്കുന്ന വസ്തുക്കൾക്കുമാത്രം ബാധകമായ കാര്യമാണ്. പക്ഷേ, നമുക്ക് ചുറ്റുമുള്ള ഓരോ വസ്തുവിൽനിന്നും ഇങ്ങനെ പ്രകാശം എല്ലായിടത്തും പതിക്കുന്നുണ്ട്. ആ പ്രകാശം വെറുതേ വന്ന് കണ്ണിൽ പതിച്ചിട്ട് വിശേഷിച്ച് കാര്യമില്ല. ഫോക്കസിങ് (focusing) എന്ന പ്രക്രിയയുടെ പ്രസക്തി ഇവിടെയാണ് വരുന്നത്. ഒരു വസ്തുവിൽനിന്ന് വരുന്ന പ്രകാശം പരിഗണിച്ചാൽ, വസ്തുവിന്റെ ഒരു പ്രത്യേക ബിന്ദുവിൽനിന്നുള്ള പ്രകാശം ഒരൊറ്റ ബിന്ദുവിൽത്തന്നെ 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 അകത്തേക്ക്‌ ചെല്ലുന്ന പ്രകാശത്തെ ഈ ലെൻസ് റെറ്റിനയിലേക്ക് ഫോക്കസ് ചെയ്യുന്നു. അങ്ങനെ മുന്നിലുള്ള കാഴ്ചയുടെ ഒരു പ്രതിബിംബം അവിടെ രൂപം കൊള്ളുന്നു.
ശാസ്ത്രഭാഷയിൽ പ്രകാശം എന്നാൽ, വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗങ്ങളാണ്. അടിസ്ഥാനപരമായി, വൈദ്യുതിയുടെയും കാന്തികതയുടെയും ഒരു പരേഡ് എന്ന് പറയാം. തരംഗങ്ങളുടെ ഒരു അടിസ്ഥാന ഗുണമാണ് തരംഗദൈർഘ്യം (wavelength). തരംഗദൈർഘ്യം കുറയുന്നതിനനുസരിച്ച് വൈദ്യുതകാന്തികതരംഗങ്ങളുടെ ഊർജം കൂടും.

തരംഗദൈർഘ്യത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ പ്രകാശത്തെ പല വിഭാഗങ്ങളായി തിരിക്കാറുണ്ട്. എക്സ്‌റേകൾ, ഗാമാ വികിരണം, മൊബൈൽ റോഡിയേഷൻ, അൾട്രാ വയലറ്റ് കിരണങ്ങൾ എന്നിങ്ങനെ നമുക്ക് പരിചിതമായ വികിരണങ്ങളെല്ലാം അടിസ്ഥാനപരമായി വ്യത്യസ്ത തരംഗദൈർഘ്യങ്ങൾ ഉള്ള പ്രകാശങ്ങൾ തന്നെയാണ്. വൈദ്യുതകാന്തികതയെക്കുറിച്ച് കൃത്യമായി മനസ്സിലാക്കുന്നതിനു മുമ്പേ പല സന്ദർഭങ്ങളിൽ നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടതുകൊണ്ട് ചരിത്രപരമായി അവയ്ക്ക് വെവ്വേറെ പേരുകൾ വന്നുവെന്നേയുള്ളൂ. ട്യൂബ് ലൈറ്റിൽനിന്നുള്ള പ്രകാശവും മൊബൈൽ ഫോൺ ആശയവിനിമയത്തിന് ഉപയോഗിക്കുന്ന മൈക്രോവേവ് തരംഗങ്ങളും തമ്മിൽ തരംഗദൈർഘ്യത്തിലുള്ള വ്യത്യാസം മാത്രമേയുള്ളൂ. കൂട്ടത്തിലെ ഗാമാ വികിരണങ്ങളും എക്‌സ്‌റേകളും അവയുടെ കൂടിയ ഊർജനില കാരണം തന്നെയാണ് ശരീരത്തിലേൽക്കുന്നതിലൂടെ അപകടമുണ്ടാക്കുന്നതും.
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 (ഒരു സെന്റിമീറ്ററിന്റെ ഒരു കോടിയിലൊരംശം) തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള പ്രകാശത്തോട് മാത്രമേ അവ സംവേദനം കാണിക്കൂ. അതുകൊണ്ട് ആ റെയിഞ്ചിൽ പെട്ട പ്രകാശത്തെ ശാസ്ത്രഭാഷയിൽ ദൃശ്യപ്രകാശം (visible light) എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

കാണാവുന്നതിന്റെ വലുപ്പം

ഇതുവരെ പറഞ്ഞത് ഏതുതരം പ്രകാശത്തെയാണ് നമ്മുടെ കണ്ണുകൾക്ക് തിരിച്ചറിയാൻ കഴിയുന്നത് എന്നതാണ്. അതായത്, കാഴ്ചയുടെ പ്രകാശപരിധി. ഇനി കാണാവുന്നതിന്റെ വലുപ്പത്തിലേക്ക്‌ വരാം.
നമ്മുടെ കണ്ണുകൾ വലുപ്പം നിശ്ചയിക്കുന്നത് ഒരു കോണളവിന്റെ (angle) അടിസ്ഥാനത്തിലാണ്. നിങ്ങൾ കാണുന്ന ഒരു വസ്തുവിന്റെ രണ്ട് അറ്റത്തുനിന്നും 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 മരത്തിന്റെ മുകളറ്റത്തേക്കും താഴെയറ്റത്തേക്കുമുള്ള വരകൾ ചേർന്ന് കണ്ണിലുണ്ടാക്കുന്ന ദൃശ്യകോൺ താരതമ്യേന ചെറുതായതുകൊണ്ടാണ്. ദൂരേക്ക്‌ പോകുന്തോറും വസ്തുക്കൾ ചെറുതാകുന്നതായി തോന്നുന്നതും ഇതുകൊണ്ടുതന്നെ. 13 കോടി കിലോമീറ്റർ വ്യാസമുള്ള സൂര്യനെ നിങ്ങൾക്ക് വെറും തള്ളവിരൽ കൊണ്ട് മറയ്ക്കാൻ കഴിയും. കാരണം വിരൽ ഏതാനും സെന്റിമീറ്ററും സൂര്യൻ 15 കോടി കിലോമീറ്ററും ദൂരെയായതിനാൽ വിരൽ കണ്ണിൽ കൂടുതൽ വലിയ ദൃശ്യകോൺ ഉണ്ടാക്കുന്നു.

ഒരു ചെറിയ വസ്തുവിനെ കണ്ണിനോട് കൂടുതൽ അടുത്തേക്ക്‌ കൊണ്ടുവന്നാൽ അതിന്റെ വലുപ്പം കൂടുമെന്നാണ് പറഞ്ഞത്. അങ്ങനെയെങ്കിൽ എത്ര ചെറിയ വസ്തുവിനെയും ഇങ്ങനെ കണ്ണിനടുത്തേക്ക്‌ 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 അടുത്തുവരുന്ന വസ്തുക്കളുടെ പ്രതിബിബം അവ്യക്തമാകും. അതുകൊണ്ടുതന്നെ അടുത്തേക്കുകൊണ്ടുവന്ന് വലുതാക്കി കാണുക എന്ന പരിപാടിക്ക്‌ പരിമിതിയുണ്ട്.

തീരെ ചെറിയ വസ്തുക്കളെ കാണാൻ കഴിയാത്തതിന് കാരണം അവ കണ്ണിലുണ്ടാക്കുന്ന കോൺ ചെറുതാകുന്നതല്ല. ഉദാഹരണത്തിന് ആകാശത്ത് നാം കാണുന്ന തിരുവാതിര നക്ഷത്രം കണ്ണിലുണ്ടാക്കുന്ന ദൃശ്യകോൺ വെറും 0.05 ആർക് സെക്കൻഡ് ആണ് (ഒരു ഡിഗ്രിയുടെ 3600-ൽ ഒരംശമാണ് ഒരു ആർക് സെക്കൻഡ് ). 15 സെന്റിമീറ്റർ ദൂരത്തിലിരുന്ന് ഇതേ കോൺ നിങ്ങളുടെ കണ്ണിലുണ്ടാക്കാൻ ഒരു വസ്തുവിന് 0.04 മൈക്രോമീറ്റർ വലിപ്പം മതിയാകും (മൈക്രോമീറ്റർ എന്നാൽ, ഒരു സെന്റീമീറ്ററിന്റെ പതിനായിരത്തിലൊരംശം). ഒരു ശരാശരി ബാക്ടീരിയയ്ക്കുതന്നെ ഏതാണ്ട് ഇതിന്റെ നൂറിരട്ടി വലുപ്പമുണ്ടാകും എന്നോർക്കണം. എന്നുവെച്ച് അതിനെ 15 സെന്റീമീറ്റർ ദൂരെ വെച്ച് നിങ്ങൾക്ക് കാണാനാകുമോ? ഇല്ല. അതായത്, ഒരു ബാക്ടീരിയ ഉണ്ടാക്കുന്ന ദൃശ്യകോണിനെക്കാൾ എത്രയോ ചെറിയ കോണാണ് തീരുവാതിര നക്ഷത്രമുണ്ടാക്കുന്നത് എങ്കിലും തിരുവാതിരയെ വെറും കണ്ണുകൊണ്ട് കാണാം. ബാക്ടീരിയയെ പറ്റില്ല. വലുപ്പക്കുറവ് മാത്രമല്ല കാഴ്ചയ്ക്ക് പരിമിതിയാകുന്നത് എന്നാണ് അതിനർഥം.

നക്ഷത്രങ്ങളെ സംബന്ധിച്ച് ദൃശ്യകോൺ തീരെ കുറവാണെങ്കിൽപ്പോലും അവയ്ക്ക് സ്വന്തമായി പ്രകാശമുണ്ട് എന്നതാണ് അവയെ ദൃശ്യഗോചരമാക്കുന്നത്. സ്വയം പ്രകാശിക്കാത്ത വസ്തുക്കളുടെ കാര്യം അതല്ല. അവിടെ വസ്തുവിന്റെ വലുപ്പം 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 സാന്നിധ്യത്തിൽ നക്ഷത്രങ്ങളെ കാണാൻ കഴിയാത്തതുപോലെ ഒരു പരിമിതിയാണ് ഇത്. ചുറ്റുപാടുകളിൽനിന്ന് വരുന്ന പ്രകാശത്തെ അപേക്ഷിച്ച് ബാക്ടീരിയ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്ന പ്രകാശം തുച്ഛമായതാണ് കാരണം. കൂരാകൂരിരുട്ടിൽ ഒരു ബാക്ടീരിയയിൽ മാത്രം തട്ടി പ്രതിഫലിച്ചുവരുന്ന 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.

Content Highlights: science of vision: How do our eyes see