විශ්මිත විද්‍යාව (2) - කාලය යනු කුමක්ද?

ආලෝකය සාධාරණය. ලොකු කුඩා, උස් පහත්, වේගයෙන් ගමන් කරන සහ හෙමින් ගමන් කරන, එය වෙතට සහ ඉන් ඉවතට ගමන් කරන, මේ හැමටම එකම වේගයෙන් නිරීක්ෂණය වෙයි.

මෙම දැනුම, මිනිස් සිතට සහජයෙන් ගෝචර නොවන එහෙත් වඩාත් වැදගත් සැඟවුනු රහසක් හෙලි කර දීමට උදවු වෙයි!

පසුගිය ලිපියෙන් ආලෝකයේ වේගය, එහි උත්පාදකයේ වේගයෙන් සහ නිරීක්ෂකයාගේ වේගයෙන් බාහිරව පවත්නා නොවෙනස්වන විශ්වීය නියතයක් බව දුටුවෙමු.

ආලෝකය මෙසේ හැසිරෙන්නේ අපට ඒ බව විශ්වාස කිරීමට පවා නොහැකි විටදීය. නමුත් අපි හැමදාම විශ්වාස කරන, නොවෙනස්ව හැමටම එක සමාන ලෙස සලකන බවට කවි පවා ලියැවෙන "කාලය" සැබැවින්ම අපි සිතන තරම් සාධාරන නැත. අපට සිතාගැනීමට පවා අපහසු වුවද, කාලය එකෙනෙකාට වෙනස් ලෙස සලකන බවත් වෙනස් අවස්තාවලදී වෙනස් වේග වලින් ගමන් කරන බවත්, ඔප්පු කර පෙන්විය හැකිය.

ඉහත රූපයේ වම් පස (a) සිටිනුයේ වේගයෙන් යන රොකට්ටුවක සිටින වාසනාවන්ත තැනැත්තෙකි. ඔහුට ඉහලින් සහ පහලින් ඇති කන්නාඩි දෙකක් හරහා හුවමාරු වන අලෝක කිරණයක් ඇත (ලේසර් කදම්බයක් ලෙස සිතමු ). යටින් ඇති බල්බයෙන් පිටවන එය ඉහත ඇති දර්පනයෙන් පරාවර්තනය වී නැවත පහලට පැමිනෙයි. රොකට්ටුව තුල සිටිනා මිනිසාට මෙය ඉතා පැහදිලි ලෙස දිස්වෙයි. හරිම සරලය.

දැන් දකුනු පස (b) බලන්න. මෙහි පෙනෙන්නේ පොලොව මත සිටිනා (අප වැනි ) අවාසනාවන්ත අයෙකුට ඉහත කී සරල සිද්ධිය පෙනෙන සැටිය. එම සිද්ධියමය. නමුත් ආලෝක කිරනය බිම සිට උඩට ගොස් ආපසු එනවාට අමතරව, ඉදිරියටද ගමන් කර ඇත. ඒ ඇයි? රොකට්ටුව ගමන් කර ඇති නිසාය. ඇතුලේ සිටින අයට නොපෙනුනත් එලියෙ සිටින අයට මෙම සමස්ත චලිතය පෙනෙයි. රොකට්ටුව අපට සාපේක්ෂව  චලනය වෙන බැවිනි.

පොලොවට සාපේක්ෂව මෙම ආලෝක කිරණය වැඩි දුරක් ගමන් කර ඇත. රොකට්ටුවට සාපේක්ෂව නම් ගමන් කර ඇත්තේ අඩු දුරකි (ඉහලට සහ පහලට පමනි). නමුත් මෙම දෙදෙනාටම නිරීක්ෂණය වන ආලෝකයේ වේගය එකමය. (පසු ගිය ලිපියට අනුව, අලෝකයේ වේගය සෑම නිරීක්ෂකයාටම එක සමනය ) වේගය යනු දුර බෙදීම් කාලය වේ. a සහ b දකින ආලෝකයේ වේගයන් සම විය යුතුමය. නමුත් දුර පැහැදිලි ලෙසම වෙනස්ය. b ගේ දුර වැඩිය. එසේ නම්, b ගත කර ඇති කාලයත් වැඩි විය යුතුය. එකම සිදුවීම එකම වර සිදුවන මුත්, b ට වඩා හෙමින් a ට කාලය ගතවෙයි. (වාසනාවන්ත යැයි කීවේ එනිසාය) වේගයෙන් ගමන් කරන විට කාලය හෙමින් ගමන් කරයි.

රොකට්ටුව තුල සහ පිටත ඔරලෝසු දෙකක් තිබිනි නම් සහ ඒ දෙකම එකවර ක්‍රියාත්මක කර එකවර නතර කරන ලද නම්, අතුලත ඔරලොසුව අඩුවෙන් ගමන් කර ඇති බව පෙනෙනු ඇත. මෙය සැබැවින්ම සිදු කර ඇති පරීක්ෂණයකි. ඉතා නිවැරදි පරමානුක ඔරලෝසු අජටාකාශ යානා මත තබා පොලොවට ආපසු සසඳා තිබේ. රොකට්ටුව ඇතුලත කාලය ගමන් කර ඇත්තෙ හෙමිනි.

පෘතුවිය තත්පරයට කි.මි. 30 ක වේගයෙන් යන රොකට්ටුවකි. සූර්ය ග්‍රහ මන්ඩලය තත්පරයට කි.මි. 230 ක වේගයෙන් යන රොකට්ටුවකි. විශ්වයේ අපි සියල්ලෝම නොයෙක් වේග වලින් ගමන් කරමින් සිටින්න්නෝ වෙමු. සාපේක්ෂව වැඩි වේගයෙන් ගමන් කරන්නා අසලදී කාලය හිමින් ගමන් කරයි.

ඉහත රූපයේ සිදුවීම නිරපේක්ශ කාලය නම් සංකල්පයෙන් බැහැර වීම මගින් පැහැදිලි කිරීමට මුලින්ම නිර්භය වූයේ අයින්ස්ටයින්ස්ය. අනෙක් හැමෝම කල ලෙසට, කාලය නිරපේක්ශව තබා (අපගේ ඉන්ද්‍රිය ගෝචර මනසට අනුකූල වන ලෙස ) අලෝකයේ වේගය සාපේක්ෂ ලෙස ගෙන මෙය විසඳීමට නොහැකි වූයේ එය පරීක්ෂණාත්මක දත්ත හා නොගැලපුන බැවිනි. එකල පරමානුක ඔරලෝසු සහ රොකට්ටු නොතිබුනත් මීට ඉහත ලිපියේ පරිදි මිචෙල්සන්-මොර්ලි පරීක්ෂණය මගින් අලෝකයේ වේගය නියත බව පෙන්නන ලදී.

දත්ත සහ තර්කනය සමඟ නොගැලපෙන විටදී ඉන්ද්‍රිය ගෝචර මනසේ සීමාවන්ගෙන් බැහරව තර්කානුකූල විසඳුම් දෙසට නොබියව පිය නැගීම මගින් සාපේක්ෂතාවාදය ලොවට හඳුන්වාදීමට අයින්ස්ටයින්ට මෙසේ හැකිවිය.

අපගේ ඉන්ද්‍රීය ගෝචර මනසට ගෝචර වන ලෙසම හැසිරීමට විශ්වය බැඳී නොසිටී. ඉහත සිද්ධිය දැන් අයින්ස්ටයින් මුලින්ම කල ලෙසට සරල ගණිතයෙන් පෙන්වමු. විශ්වයේ භාෂාව ගණිතයයි.  මෙයට අකමැති අයට ලිපිය අවසානයේ ඇති ගැටලුව වෙත කෙලින්ම යොමු වීමට හැකිය.

$$
{\displaystyle \Delta t={\frac {2L}{c}}.}   (වම් පස දී නිශ්චලව සිටින්නාට අනුව කාලය t යනු දුර බෙදීම වේගයයි.)    1

 (දකුනු පස, ගමන් කරන්නාට අනුව කාලය t')                                        2

දැන් පයිතගරස් ප්‍රමේයය අනුව

                                                                         3

ඉහත සමීකරණ 1, 2, 3 විසඳීමෙන්

මේ අනුව ගමන් කරන්නාගේ කාල ප්‍රමාණය (t) නිශ්චලව සිටින්නාගෙ කාල ප්‍රමාණයට (t') වඩා අඩු බව පෙනෙයි.

1 ගැටළුව : 

ඔබ අලෝකයේ වේගය මෙන් අඩක (c/2) වේගයෙන් ගමන් කරන රොකට්ටුවක නැගී වසර 10 ක් ගමන් කර, නැවත පෘතුවියට පැමින සිටී. පෘතුවියේ සිටින ඔබගේ මිතුරන් (හෝ සතුරන්) වසර කීයක් ගත කර තිබේද?  

2 ගැටළුව :

ඔබ 300 ක වේගයෙන් ගමන් කරන අතර ඔබගේ මිතුරා 200 ක වේගයෙන් ඔබ දෙසට එයි. පසුකර යන මොහොතේදී ඔබ දෙදෙනාම අනෙකාගේ ඔරලෝසුව කැරකෙන වේගය බලා එය තමන්ගේ ඔරලෝසුව කැරකෙන වේගය සමඟ සසඳයි. ඔබ දෙදෙනා ගේ සැසඳීම් වෙන වෙනම කෙසේ වේද?

දින කීපයකින් පිලිතුරු සඳහා කොමෙන්ට්ස් බලන්න. එමෙන්ම ඔබගේ පිලිතුරු සහ අදහස් කොමෙන්ට්ස් වල පල කරන්න.

මීලඟ ලිපියෙන් තවත් විශ්මිත විද්‍යා සොයාගැනීමක් සමඟ හමුවෙමු!

විශ්මිත විද්‍යාව (1) - ආලෝකයේ වේගය ගැන අප නොදත් දේ

ආලෝකයේ වේගය තත්පරයට කිලෝ මීටර 299 793 (සැතපුම් 186 000) බව අපි දනිමු. එහෙත් ඒ කුමකට සාපේක්ෂවද?

දුම් රියක් අප දෙසට තත්පරයට කි.මි 100 ක වේගයෙන් එනවිට අපත් ඒ දෙසට තත්පරයට කි.මි 10 ක වේගයෙන් දිවුවොත්, දුම් රිය අප වෙතට එන සාපේක්ෂ වේගය කි. මි. 110 වන බව අපි දනිමු.

අපගේ පෘතුවිය තත්පරයට කි.මි  30 ක වේගයෙන් සූර්යයා වටා චලනය වෙයි. සමහර විට සූර්යයා දෙසටත්, අනෙක් අවස්ථා වල ඉන් ඉවතටත් වන විටදී (ඉලිප්සයාකාර චලිතයක් වන බැවින්) සූර්යයා සිට එන ආලෝකය (මෙම වේගයට අපි මෙතැන් සිට c යැයි කියමු.) c+30 සහ c-30 වේද?

අපගේ සූර්යා ( අපත් ඇතුලුව ) ක්ශීරපථ මන්දාකිනිය වටා  තත්පරයට කි.මි  230 ක වේගයෙන් චලනය වෙයි. දැන් ඈත තාරකාවක සිට අපට එන ආලෝකයේ වේගයට කුමක් වේද? ඒ මදිවාට, අපගේ ක්ශීරපථයත් පැයට සැතපුම් 250 000 ක වේගයෙන් ඇන්ඩ්‍රොමීඩා  මන්දාකිනිය දෙසට ගමන් කරයි.

කොටින්ම කීවොත් විශ්වයේ කිසිම දෙයක් එක තැන නතර වී නොසිටී. සැමෝම තවත් යමකට සාපේක්ශව චලනය වෙති. මෙසේ වනවිට ආලෝකයේ වේගයට (c) පමනක් අර ඉහත කී පහසු නිරපේක්ශ අගය ලැබෙන්නේ කෙසේද?

මෙම ගැටලුව මීට අවුරුදු 110 ට ඉහතදීත් පැවතුනි. එකල පිලිගත් මතය වූයේ කම්පන තරංඟ ජලය ඔස්සේ ගමන් කරන්නා සේ, ශබ්ද තරංඟ වාතය ඔස්සේ ගමන් කරන්නා සේ, ආලෝක තරංඟ අවකාශය හරහා අප වෙත එන්නේ ඊතර නම් මාද්‍යයක් ඔස්සේ බවයි. එනම් විශ්වයේ සියල්ල ඇත්තෙ ඊතරය තුලය. එනිසා සියලුම චලිතයන් ඊතරයට සාපේක්ෂව සැලකිය හැක.

එසේම, සාපේක්ෂ ප්‍රවේගය ආලෝකයටද අදාල යැයි සිතන ලදී.

මිචෙල්සන් සහ මෝලි 1887 (Michelson-Morley experiment) දී ඊතරය තුල පෘතුවිය ගමන් කරන වේගය සහ ඊතරයේ අනෙකුත් ලක්ෂණ සෙවීම සඳහා වැදගත් පරීක්ෂණයක් කලෝය. එකිනෙකට වෙනස් දිශා වලට ගමන් කරන ලේසර කිරණ නියමිත ඉලක්කයකට පැමිණෙන කාලය ඇසුරෙන් පෘතුවියේ චලිතය ගැන අදහසක් ගැනීම අරමුන විය. පෘතුවි චලිතය එක දිශාවකට සිදු වන බැවින්, ආලෝකයේ සාපේක්ෂ ප්‍රවේගයේ වන වෙනස මැන ගැනීම මගින් අනෙකුත් නිගමන වලට පැමිනීම අපේක්ෂා කෙරුනි.

නමුත් සැමෝම පුදුම කරමින්, අපේක්ෂිත ආලෝකයේ වේගයන් නොලැබුනි. මෙතැන් සිට වසර 40 ක් පමණ මෙම පරීක්ෂණය සිදු කලද ප්‍රතිපල එකම විය. ඊතරය ගැන සෙවීමට කල මෙම පරීක්ෂණයෙන් අවසානයේ සිදුවූනේ, ඊතරයක් නොමැති බව තහවුරු වීමයි. නමුත් ආලෝකය සඳහා සාපේක්ශ ප්‍රවේගය අදාල නොවන්නේ ඇයි ද යන්න පැහැදිලි කිරීමට 1905 ඇල්බර්ට් අයින්ස්ටයින් (Albert Einstein) විශේෂ සාපේක්ශතාවාදය (special theory of relativity) ඉදිරිපත් කරන තුරු සිටීමට සිදු විය.

අයින්ස්ටයින් අලෝකයේ වේගය රික්තයක් තුලදී නියතයක් වන බවත් එය සියලුම නිරීක්ශකයන්ට එකම අගයක් වන බවත් දැක්වීය. වස්තූන්ගේ සාපේක්ෂ චලිතය මේ අනුව අලෝකයේ වේගයට බලපෑම් නොකරයි. මේ සඳහා අයින්ස්ටයින් උපයෝගී කර ගත්තේ ඔහුට ප්‍රථම මැක්ස්වෙල් (James Clerk Maxwell) සහ ලෝරෙන්ට්ස් (Hendrik Antoon Lorentz) වැන්නන් විසින් ඉදිරිපත් කරන ලද විද්යුත් චුම්බක තරංඟ පිලිබඳව වූ සමීකරණයි.

මෙයින් පසු, වේගයෙන් ගමන් කරන ගුවන් යානා මත සිට (ආලෝකය දෙසටත්, ඉන් ඉවතටත් ගමන් කරන විට ) ඉතා නිවැරදි පරමාණුක ඔරලෝසු ආධාරයෙන් ආලෝකයේ වේගය මැන ඇත. මෙම සියලු පරීක්ෂණ වලින් සියලුම නිරීක්ෂකයන් සඳහා (ඔවුන් කුමන වේග වලින්, කුමන දිශා වලට චලනය වෙමින් සිටියත්) ආලෝකයේ වේගය (රික්තයක් තුල ) සැමවිටම නියතයක් වන බව තහවුරු කෙරී ඇත.

මෙම ප්‍රථිපලය සාමාන්‍ය මිනිස් බුද්ධියට සහ පරිකල්පනයට අනුකූල නොවේ. නමුත්, සැම විටම මිනිස් මනසට පහසුවෙන් වැටහෙන ලෙස පමණක් හැසිරීමට විශ්වය බැඳී නැත.

ආලෝකයේ වේගය ගැන ඇති මෙම ගුණය හඳුනාගත් පසු විශ්වය සම්භන්ධව ඇති සැබෑ ලෙසම පුදුම එලවන සුලු, සහජ මිනිස් පරිකල්පනයට කෙසේ වත් ගෝචර නොවන, ඉතා රසවත් නව සොයා ගැනීම් කිහිපයකට මග විවර වේ. එයිනුත් වඩාත්ම සිත් අලවන ප්‍රහේලිකාරාත්මක සොයා ගැනීමක් ගැන මීලඟ ලිපියෙන් කතා කරමු.

Big brother sacrifices life for the younger. Near dead Leaf battery revives the Shifeng!

A near spent Leaf battery may have a SOH around 50%, It's range may have gone down below 100km, writings may be on the wall, yet it is still a powerful battery. It may not enough for the power hungry 80kw LEAF motor, but there are plenty other applications out there for those, it is still a very useful and powerful Li battery. 

This reminds us a selfless organ donor, end of one could be a new beginning for another!

In last post, (Here) we have heard about an old warrior who still got fight in him. Even earlier, we
 have posted about Chinese EV Shifeng (Here), which is lead acid battery. Now, today's post is
 about the final sacrifice by the old warrior.  

Used Leaf batteries are still a game changer for the 10kw little motor of Shifeng. This car had 12 lead acid battereis each weigh about 35 kg, a whopping 420kg in total which is about half of the total weight of the car itself! By changing these batteries for Lithium by a used Leaf, little one get several hundred kg of weight removed, a more powerful battery pack, ability to regenerative braking and also the faster L2 charging time. If that's not all, one day it may even enable fast charging!




This type of a converted Shifeng could even reach 200km of a range! not too bad for a small 
country like ours. So, if you are considering of removing your used LEAF battery, may be 
worthwhile talking to folks at Shifeng Owners group on FB, there might be a win-win 
arrangement!

When we visited Shifeng Facttory in Shangdong China, they were actually surprised to hear 
that not only we do lithium conversion in here, but on to Regenerative breaking as well! 

Therefore, this article will not be  complete without mentioning few names of individuals without their contribution, This progress in our country would not be there right now. 

Mr Bulathsinhala who is no stranger to EV owners has done me the conversion for just 
Rs 40 000/=  My friend, professor NK Gunewardena as always helped and encouraged this
transfer so much so that it finally happened even before the time frames I was planning myself. 


Mr Saman Malagama deserves a big praise for figuring out the regenerative breaking in Shifeng. 

Mr Priyantha Geeganage is another pioneer in providing battery services for both LEAF and Shifeng.

Our dear friends Thiwanka and Pratharshan also deserve some mentioning for all encouragements, help and knowledge sharing. 

Mr Nalaka Kumarapeli is another name which we might hear more in a future post!
Just to show that we have no shortage of expertise, technical know-how and human resources with us, here locally. There is no need to look abroad for solutions!

Next will be about a new battery solution for the LEAF. The Old warrior needs to be 
revived. 

That may be for another post...

The old warrior who still got a fight in him.. Never say die!

This was brought to Sri Lanka exactly 3 years ago. At the time it said it has done only 7000 km. Fifty-Five thousand more kilometers later, it is now a veteran near 63000 km, with no less than 6 battery bars already gone!

How come 6 battery bars go down in such a low mileage? That's because this may be one of most tormented Nissan Leaf cars in the country.

It has been used to experiment, test, configure and troubleshooting, repair of most of Fast Chargers in the country. When Setec engineers came to meet and install our very first charger back in December 2015, this guy was extensively used to experiment and test it.

When it was charged 100% but the testing is not completed yet, we ran some distance to discharge the battery a bit so the charger can use it again. Whenever a new fast charger is installed or an existing one upgraded, repair, this old friend was obediently there to test it again and again, until the job is completed. We knew that's not the best usage scenario for the car battery but had no other option.

Most of its own battery life was sacrificed in the service of fast charging network in the country. I don't think it will mind it too much. Service definitely was not in vain! As a country, we now have one of best FC coverage in the world (certainly in the region!), not many countries can boast of this many fast chargers per car. (Those whol like to read about my previous experiments with green cars and what happened to them, reviews, You can read from the articles in this blog. Personal experiences on Prius and Shifeng.)

Anyway.. back to the story, I haven't used the car recently for long-term trips since I did not think it is capable of making them as it used to do in the past. After all, the battery is less than half it was used to be. This new year season forced us to use it once again for long-term trips and with great suspense, we started the journey from Galle, on new years day!

I was planning to charge few times along the way since the car was carrying 300kg of people and luggage as well. Yet, it exceeded 100km easily, even with a 6 bar down battery, carrying 300kg!

This guy needs a battery overhaul, I did not have the time to look into it for past few months even though we desperately needed that. Now, will look seriously into it.

That reminds me the first time I was looking for a fast charge for my car. At that time, I was told Rs 25 000 membership fee and then a Rs 70 per unit rate is required. We just decided to bring in 2 fast chargers of our own, break the monopoly, sell the fast chargers back and go on with our lives. At least that was the idea and the rest, as they say, was history. Those two fast chargers still providing service in the network which is now nearing 30 fast chargers. Both memberships and high rates are now a thing of past.

So, what will happen this time, when we try to replace batteries for the first time?

One thing is sure, if the existing solutions are not good/affordable enough, then we will create a new solution for all! Maybe the now battery depleted old warrior still has a part to play in that too. :-)

Only time will tell.....