https://fremont.hostmaster.org/articles/coulomb_water_life/ur.html
اگر آپ ایک غبارے کو اپنے بالوں سے رگڑیں اور اسے دیوار پر چپکا دیں، تو آپ نے ابھی ایک سادہ الیکٹروسٹیٹک تجربہ کیا ہے۔ غبارہ چپکتا ہے کیونکہ الیکٹران منتقل ہو گئے ہیں، جو متضاد چارجز پیدا کرتے ہیں جو ایک دوسرے کو کھینچتے ہیں۔ یہ کلاس روم کا ایک مشہور ٹرک ہے – سٹیٹک الیکٹرسٹی کا ایک مختصر جھلک۔ تاہم، اس کے پیچھ sobotę کی نظر نہ آنے والی انٹرایکشن، کولم فورس، فطرت کے سب سے بنیادی اور دور رس قوانین میں سے ایک ہے۔
یہ واحد قوت، برقی چارجز کے درمیان کشش اور دفع، مادے کی ساخت، زندگی کی کیمسٹری، سمندروں کی استحکام، اور یہاں تک کہ ان طوفانوں کو کنٹرول کرتی ہے جو زمین کو پانی دیتی ہے۔ سب سے چھوٹے ایٹم سے لے کر سب سے بڑے ماحولیاتی نظام تک، وہی طبیعیاتی اصول خاموشی سے طے کرتا ہے کہ کوئی سیارہ زندہ رہ سکتا ہے یا نہیں۔
کولم فورس، 18ویں صدی کے فزکس دان چارلس-اگسٹن ڈی کولم کے نام پر، اظہار میں سادہ لیکن لامتناہی طاقتور ہے: متضاد چارجز کشش کرتے ہیں، ایک جیسے چارجز دفع کرتے ہیں، اور کشش کی طاقت ان کے درمیان فاصلے کے مربع کے الٹے تناسب سے کم ہوتی ہے۔
ہر ایٹم کے اندر، منفی چارجڈ الیکٹران اس الیکٹروسٹیٹک کشش سے مثبت چارجڈ نیوکلیائی کی طرف کھینچے جاتے ہیں۔ کوانٹم میکینکس یہ طے کرتی ہے کہ یہ الیکٹران مخصوص انرجی حالتیں کیسے قبضہ کر سکتے ہیں، لیکن کولم فورس وہ فریم ورک فراہم کرتی ہے جس میں کوانٹم قوانین کام کرتے ہیں۔ الیکٹروسٹیٹکس کے بغیر، کوئی بھی ایٹم اتنا مستحکم نہیں ہوتا کہ اس پر کوئی چیز بنائی جا سکے۔
جب ایٹمز الیکٹران شیئر یا تبادلہ کرتے ہیں، تو وہ کیمیائی بانڈز بناتے ہیں – آئونک، کوویلنٹ، ہائیڈروجن، یا کمزور وان ڈیر والز انٹرایکشنز جو بڑی مالیکیولز کو ایک ساتھ رکھتی ہیں۔ ہر بانڈ مثبت اور منفی چارجز کو متوازن کرنے کا ایک مختلف طریقہ ہے۔ اس معنی میں، تمام کیمسٹری، اور اس لیے تمام بایولوجی، حرکت میں الیکٹروسٹیٹکس ہے۔
زمین پر تمام مالیکیولز میں سے، پانی الیکٹروسٹیٹک انجینئرنگ کا اعلیٰ مثال ہے۔ ہر پانی کا مالیکیول دو ہائیڈروجن ایٹمز پر مشتمل ہوتا ہے جو ایک آکسیجن ایٹم سے جڑے ہوتے ہیں۔ کیونکہ آکسیجن ہائیڈروجن سے الیکٹران کو زیادہ مضبوطی سے کھینچتی ہے، یہ ہلکی منفی چارج رکھتی ہے، جبکہ ہائیڈروجن ہلکی مثبت چارج رکھتے ہیں۔
یہ غیر مساوی تقسیم ایک مستقل ڈائپول مومنٹ پیدا کرتی ہے، جو پانی کے مالیکیولز کو ہائیڈروجن بانڈز کے ذریعے ایک دوسرے کو کھینچنے کی اجازت دیتی ہے – سمت والے الیکٹروسٹیٹک لنکس جو رکھنے کے لیے کافی مضبوط لیکن ٹوٹنے اور دوبارہ بننے کے لیے کافی کمزور ہوتے ہیں۔ ان سمت والے بانڈز کے نیچے الیکٹران کلاؤڈز میں چھوٹی اتار چڑھاؤ سے پیدا ہونے والے نازک وان ڈیر والز فورسز کا سمندر ہے جو عارضی ڈائپولز پیدا کرتے ہیں۔
یہ فورسز مل کر پانی کو اس کی غیر معمولی کوہیژن دیتی ہیں۔ اسی سائز کی ایک مالیکیول، جیسے ہائیڈروجن سلفائیڈ (H₂S)، تقریباً –80 °C پر ابلتی ہے۔ لیکن کولم فورس سے جڑا پانی، زندگی کے پھلنے پھولنے کے درجہ حرارت کی حد میں مائع رہتا ہے۔ زمین کی ندیاں، سمندر اور خلیے ان نظر نہ آنے والی برقی کششوں کے مرہون منت ہیں۔
پانی کی قطبیت مالیکیولز کو ایک ساتھ رکھنے سے زیادہ کرتی ہے؛ یہ انہیں الگ ہونے کی بھی اجازت دیتی ہے۔ پانی کے مالیکیول کے مثبت اور منفی سرے حل شدہ نمکیات اور معدنیات کے آئنوں کو گھیرتے ہیں، انہیں حل میں کھینچتے ہیں۔
جب سوڈیم کلورائیڈ کا کرسٹل پانی سے ملتا ہے، تو آکسیجن ایٹمز مثبت سوڈیم آئنوں کی طرف مڑتے ہیں، جبکہ ہائیڈروجن منفی کلورائیڈ کی طرف۔ ہر آئن ایک ہائیڈریشن شیل میں گھرا ہوتا ہے، جو پانی کے مالیکیولز اور آئن کے چارج کے درمیان لاتعداد چھوٹی کولم کششوں سے مستحکم ہوتا ہے۔
یہ خاصیت – حل کرنے کی صلاحیت – پانی کو عالمگیر سالوینٹ بناتی ہے۔ یہ غذائی اجزاء کی گردش، انزائمز کے کام اور خلیوں کی سرگرمی کی اجازت دیتی ہے۔ میٹابولزم خود اس مالیکیولر ڈپلومیسی پر منحصر ہے: آئنوں کو حرکت کرنی، ردعمل کرنا اور دوبارہ ملنا پڑتا ہے، سب الیکٹروسٹیٹک کشش سے میان۔ اس کے بغیر، سمندر بنجر تالاب اور بایو کیمسٹری ناممکن ہوتی۔
وہی فورس جو غبارے کو دیوار پر چپکاتی ہے، سمندری پانی کی ایک بوند کو زندگی کے اجزاء رکھنے کے قابل بناتی ہے۔
پانی کی الیکٹروسٹیٹک فطرت کی کہانی ماحول میں اوپر جاری رہتی ہے۔ ایک پانی کا مالیکیول کا مالیکیولر ویٹ 18 g/mol ہے، جبکہ خشک ہوا کا اوسط – بنیادی طور پر نائٹروجن اور آکسیجن – تقریباً 29 g/mol ہے۔ یہ چھوٹا لیکن اہم فرق نم ہوا کو خشک ہوا سے ہلکا بناتا ہے۔
جیسے جیسے نم ہوا اوپر اٹھتی ہے، یہ پھیلتی اور ٹھنڈی ہوتی ہے۔ جب یہ کافی ٹھنڈی ہو جاتی ہے، تو بھاپ پانی کی بوندوں میں گاڑھا ہو کر بادل بناتی ہے۔ یہ گاڑھا پن لیٹنٹ ہیٹ چھوڑتا ہے – ہائیڈروجن بانڈز کے ٹوٹنے سے محفوظ الیکٹروسٹیٹک انرجی – جو ہوا کو اور گرم اور تیرتا بناتی ہے۔
یہ خود افزودہ عمل کنویکشن، گرج کے طوفان، اور عالمی پانی سائیکل کو چلاتا ہے۔ یہ حرارت کو خط استوا سے قطبوں تک منتقل کرتا ہے اور تازہ پانی کو براعظموں کو واپس کرتا ہے۔ پانی کے ہلکے مالیکیولر ویٹ، اعلیٰ بخارات کی حرارت، اور چپکنے والے ہائیڈروجن بانڈز کے بغیر – سب کولم فورس کے پیداوار – کوئی بادل، کوئی بارش، اور کوئی زندہ سیارہ نہیں جو طوفانوں سے مسلسل تجدید ہوتا۔
پانی کا الیکٹروسٹیٹک کردار فطرت کی سب سے نایاب اور نتیجہ خیز عجوبوں میں سے ایک بھی پیدا کرتا ہے: اس کی ٹھوس شکل مائع شکل سے کم کثیف ہے۔
جب پانی جمتا ہے، تو اس کے مالیکیولز ایک کھلے ہیکساگونل نیٹ ورک میں ترتیب پاتے ہیں، ہر مالیکیول چار دیگر سے ہائیڈروجن بانڈڈ۔ یہ ساخت الیکٹروسٹیٹک استحکام کو زیادہ سے زیادہ کرتی ہے لیکن خالی جگہ چھوڑتی ہے، جو ٹھوس کو ہلکا بناتی ہے۔ نتیجہ: برف تیرتی ہے۔
یہ انوملی معمولی لگ سکتی ہے، لیکن یہ وجہ ہے کہ زمین گہرے ٹھنڈے ادوار میں رہنے کے قابل رہی۔ تیرتی برف ایک حفاظتی پرت بناتی ہے جو نیچے کے مائع پانی کو موصل کرتی ہے۔ مچھلیاں، الجی اور بیکٹیریا اس قدرتی ڈھال کے نیچے موسم سرما زندہ رہتی ہیں۔
قدیم سنو بال ارتھ واقعات کے دوران، جب سیارہ تقریباً مکمل طور پر برف سے ڈھکا تھا، اس خاصیت نے سمندروں کو مکمل جمنے سے روکا۔ تیرتی برف نے سورج کی روشنی کو واپس منعکس کیا، فوٹوسنتھیٹک الجی کے ذریعے کاربن ڈائی آکسائیڈ جذب کو سست کیا، اور ماحول کو вулکانوں سے گرین ہاؤس گیسز جمع کرنے کا وقت دیا – جو آخر کار سیارے کو دوبارہ گرم کیا۔
اگر برف ڈوبتی، تو سمندر نیچے سے اوپر تک جم جاتے، تقریباً تمام زندگی کو مار ڈالتے۔ ہائیڈروجن بانڈز کی جیومیٹری – کولم فورس کی براہ راست اظہار – نے لفظی طور پر بایوسفیئر کو بچایا۔
جیولوجیکل وقت میں، سورج تقریباً ایک تہائی زیادہ روشن ہو گیا ہے، پھر بھی زمین کی سطح کا درجہ حرارت اس تنگ حد میں رہا جہاں پانی مائع ہے۔ یہ استحکام بایولوجیکل سرگرمی اور جیوکیمیکل سائیکلز کے درمیان نازک انٹرپلے سے نکلتا ہے – سب الیکٹروسٹیٹک کیمسٹری میں جڑے۔
جیسے جیسے فوٹوسنتھیٹک زندگی پھلی، اس نے ہوا سے CO₂ کھینچا، گرین ہاؤس اثر کو کمزور کیا اور سیارے کو ٹھنڈا کیا۔ вулکانی اور میٹامورفک عمل CO₂ واپس کرتے، اسے دوبارہ گرم کرتے۔ کاربونیٹ-سلیکٹ سائیکل، سیارے کا طویل مدتی تھرموسٹیٹ، مکمل طور پر کاربونیٹس کی تشکیل اور حل ہونے جیسی ردعمل پر منحصر ہے – ہر مرحلہ مالیکیولر سطح پر چارجز اور بانڈز کی بات چیت۔
ابتدائی سلفر بیکٹیریا سے جو روشنی استعمال کر کے سلفر ڈائی آکسائیڈ آکسائیڈائز کرتے تھے سے سائینوبیکٹیریا تک جو پانی کو تقسیم کرتے اور آکسیجن چھوڑتے تھے، زمین کے ماحول کی ہر تبدیلی اسی الیکٹروسٹیٹک بنیاد تک جاتی ہے۔ ہماری پھیپھڑوں کو بھرنے والی آکسیجن بھی قدیم مائیکروبز کے فوٹوسنتھیٹک اپریٹس میں کام کرنے والی کولم فورسز کی ضمنی پیداوار ہے۔
کولم فورس زندگی کو صرف غیر فعال طور پر برقرار نہیں رکھتی؛ زندہ مخلوقات نے اسے براہ راست استعمال کرنے کے لیے ارتقاء کیا ہے۔ سب سے نمایاں مثال گیکو ہے، جس کے پاؤں اسے عمودی شیشے کی دیواروں پر بغیر کوشش کے دوڑنے دیتے ہیں۔
گیکو کی ہر انگلی پر لاکھوں مائیکروسکوپیک بالوں سے ڈھکی ہوتی ہے جنہیں سیٹی کہتے ہیں، جو سینکڑوں نینو سکیل سپیچیولا میں شاخیں بناتے ہیں۔ جب یہ نوکیں سطح کو چھوتی ہیں، تو گیکو کے پاؤں اور دیوار کے الیکٹران عارضی وان ڈیر والز فورسز کے ذریعے انٹرایکٹ کرتے ہیں – عارضی چارج اتار چڑھاؤ سے پیدا ہونے والی چھوٹی الیکٹروسٹیٹک کششیں۔
ہر انفرادی فورس نہایت چھوٹی ہے، لیکن اربوں رابطہ پوائنٹس پر ضرب دی جائے تو، وہ طاقتور اور ریورسیبل چپکنے والی پیدا کرتی ہیں۔ گیکو تقریباً فوری طور پر چپک سکتا ہے، چھوڑ سکتا ہے اور پاؤں دوبارہ چپکا سکتا ہے – وہی انٹرایکشن کی نفیس بایولوجیکل استعمال جو مالیکیولز کو باندھتی ہے اور پانی کو ایک ساتھ رکھتی ہے۔
یہاں تک کہ سلگس بھی ملتے جلتے اصول استعمال کرتے ہیں، اپنے سلائم میں الیکٹروسٹیٹکس کو کیپیلیری فورسز کے ساتھ ملا کر عمودی سطحوں پر چڑھتے ہیں۔ فطرت، لگتا ہے، طبیعیات کے قوانین کو خاموشی سے مہارت حاصل کرنے والی مخلوقات سے بھری ہے۔
یہ حیران کن ہے کہ یہ سب واقعات – دیوار پر چپکا غبارہ، پانی کی مائعیت، تیرتی برف، بادلوں کا اٹھنا، زندگی کی کیمسٹری اور گیکو کی پکڑ – ایک عالمگیر انٹرایکشن کی مختلف اظہار ہیں۔
کولم فورس:
ایک واحد قانون – متضاد کشش کرتے ہیں – سب کچھ کی بنیاد ہے، بچے کے غبارے سے لے کر سیاروی برفانی ادوار کے ذریعے زندگی کے بقا تک۔
کولم فورس ریاضیاتی طور پر سادہ ہے، پھر بھی اس سادگی سے طبیعی دنیا کی عظیم پیچیدگی ابھرتی ہے۔ یہ کوئی گرجتی یا معجزاتی طاقت نہیں، بلکہ خاموش اور عالمگیر ہے – ایک صابر مجسمہ ساز جو ہر مالیکیول، ہر بوند، ہر زندہ خلیے کے ذریعے نظر نہ آتے ہوئے کام کرتا ہے۔
یہ ایٹمز کے الیکٹران کو باندھتی ہے، زندگی کے مالیکیولز کو موڑتی ہے، بادل اور سمندر شکل دیتی ہے، اور ایک نازک دنیا کے آب و ہوا کو مستحکم کرتی ہے۔ اس کے بغیر، کوئی کیمسٹری، کوئی بارش، کوئی سانس، کوئی سوچ نہیں – صرف ایک خاموش اور بانجھ کائنات۔
اگر کوئی عظیم معمار کی نشانی کی تلاش کرے، تو شاید مندر یا معجزات میں نہیں، بلکہ خود امکان میں – اتنی خوبصورت متوازن قوانین میں جو پانی، ہوا اور شعور کو جنم دیتے ہیں۔ معمار نے عبادت کے لیے یادگاریں نہیں بنائیں؛ اس نے زندگی کے لیے شرائط بنائیں، اور یہی ہمارے لیے قیمتی ہے۔
وہی نظر نہ آنے والی فورس جو غبارے کو دیوار پر چپکنے دیتی ہے، سمندروں کو سیارے سے، بادلوں کو آسمان سے، اور زندہ کی نبض کو مادے کے تانے بانے سے جوڑتی ہے۔ یہ وہ خاموش دھاگہ ہے جو طبیعیاتی کو زندہ سے جوڑتا ہے – سادہ فورس جو ایک زندہ دنیا بنائی۔
معجزہ یہ نہیں کہ کائنات موجود ہے، بلکہ یہ کہ وہ خود کو زندہ ہونے کی اجازت دیتی ہے۔