এই ব্লগ পোস্টটি অন্বেষণ করে যে কীভাবে সিঙ্গুলারিটির পিছনে বৈজ্ঞানিক নীতিগুলি - প্রযুক্তিগত অগ্রগতির একটি গুরুত্বপূর্ণ বিন্দু - এবং সুপারক্রিটিক্যাল তরলগুলি আমাদের দৈনন্দিন জীবন এবং শিল্পকে প্রভাবিত করে।
"এককতা আসছে!" এই বাক্যাংশটি ইন্টারনেট জুড়ে প্রতিধ্বনিত হয়েছিল যখন অনেকেই গুগলের আলফাগো এবং ৯-ড্যানের একজন পেশাদার লি সেডলের মধ্যে আশ্চর্যজনক গো ম্যাচটি দেখেছিলেন। গুগলের ইঞ্জিনিয়ারিং ডিরেক্টর রে কুর্জওয়েলের একটি বইয়ের শিরোনাম হিসাবে এই শব্দটি খ্যাতি অর্জন করেছিল, যিনি সিঙ্গুলারিটিকে সেই বিন্দু হিসাবে বর্ণনা করেছেন যখন মানব-নির্মিত প্রযুক্তি মানুষের ক্ষমতাকে ছাড়িয়ে যায়। অন্য কথায়, লেখক যুক্তি দেন যে সিঙ্গুলারিটি হল সেই বিন্দু যেখানে মানব প্রযুক্তি এবং মানুষের ক্ষমতা সমান হয়ে যায় এবং এই সিঙ্গুলারিটির বাইরেও অপ্রত্যাশিত ঘটনা ঘটবে। এই অপ্রত্যাশিত ঘটনাগুলি এমন একটি ভবিষ্যতের কথা নির্দেশ করে যেখানে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা মানুষের প্রত্যাশাকে ছাড়িয়ে যাবে, স্বাধীনভাবে শিখবে এবং বিকশিত হবে, মানুষের মতো চিন্তাভাবনা এবং সিদ্ধান্ত নিতে সক্ষম হবে।
তবে, "সিঙ্গুলারিটি" শব্দটি গণিত এবং বিজ্ঞানে প্রায়শই ব্যবহৃত একটি বিস্তৃত ধারণা, যা প্রযুক্তি এবং মানুষের মধ্যে ভারসাম্যের বাইরেও প্রতিযোগী উপাদানগুলি যে বিন্দুতে ভারসাম্য অর্জন করে তা বোঝায়। উদাহরণস্বরূপ, গণিতে, একটি সমীকরণের বৈশিষ্ট্যগুলি এর মধ্যে দুটি চলকের অনুপাত দ্বারা নির্ধারণ করা যেতে পারে। যখন এই দুটি কারণের মাত্রা অত্যন্ত সূক্ষ্ম ভারসাম্য অর্জন করে, তখন এমন পরিস্থিতির সৃষ্টি হয় যেখানে সমীকরণের বৈশিষ্ট্যগুলি অনির্ণেয় হয়ে যায়। এই বিন্দুটিকে সমীকরণের সিঙ্গুলারিটি বলা হয়। ভারসাম্য বিন্দুর এই বৃহত্তর দৃষ্টিকোণ থেকে সিঙ্গুলারিটি শব্দটি বোঝার মাধ্যমে জানা যায় যে আমাদের চারপাশের প্রতিটি পদার্থের নিজস্ব সিঙ্গুলারিটি রয়েছে - একটি বিন্দু যাকে "ক্রিটিকাল পয়েন্ট" বলা হয় যেখানে তরল এবং গ্যাসের বৈশিষ্ট্যগুলি ভারসাম্যে থাকে। এবং একবার এই সিঙ্গুলারিটি অতিক্রম করা হলে, এটি এমন দরকারী বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে যা আমরা কখনও কল্পনাও করিনি।
সকল পদার্থ তিনটি অবস্থায় থাকতে পারে। পানির কথা বিবেচনা করুন। কম তাপমাত্রায় এটি বরফ হিসেবে বিদ্যমান, একটি কঠিন অবস্থা। তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে এটি গলে পানিতে, তরলে পরিণত হয় এবং আরও উত্তপ্ত হয়ে ওঠে, এটি ফুটতে থাকে এবং বাষ্পে পরিণত হয়, একটি গ্যাসে। সুতরাং, পদার্থের তিনটি অবস্থা - কঠিন, তরল এবং গ্যাস - তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হয়। তাছাড়া, পদার্থের অবস্থা কেবল তাপমাত্রার সাথে নয় বরং চাপের সাথেও পরিবর্তিত হয়। একটি স্প্রে ক্যানে খুব উচ্চ চাপে তরল থাকে, কিন্তু স্প্রে করার সময় এটি একটি অদৃশ্য গ্যাস হিসাবে বাতাসে নির্গত হয়। সুতরাং, কোনও পদার্থ কঠিন, তরল বা গ্যাস হিসাবে বিদ্যমান কিনা তা তাপমাত্রা এবং চাপ উভয় দ্বারা নির্ধারিত হয়। যদিও এটি আমাদের চারপাশে একটি সাধারণ ঘটনা, বৈজ্ঞানিকভাবে পরীক্ষা করলে এটি আরও আকর্ষণীয় হয়ে ওঠে: প্রতিটি অবস্থা কেবল নির্দিষ্ট তাপমাত্রা এবং চাপে বজায় রাখা যেতে পারে। আমরা দৈনন্দিন জীবনে সহজেই জলকে তার কঠিন অবস্থায় তরলে গলে এবং তারপর বাষ্পে পরিণত হতে দেখি, তবুও এর পিছনে রয়েছে অণুগুলির মধ্যে জটিল পারস্পরিক ক্রিয়া।
তাহলে তাপমাত্রা এবং চাপ কীভাবে একটি অবস্থা পরিবর্তন করে? প্রথমে, আসুন বুঝতে পারি তাপমাত্রা এবং চাপ কী বোঝায়। তাপমাত্রা নির্দেশ করে যে অণুগুলি - পদার্থ তৈরিকারী ক্ষুদ্র কণাগুলি - কত দ্রুত গতিতে চলে। অর্থাৎ, কম তাপমাত্রায়, অণুগুলি ধীরে ধীরে চলে এবং উচ্চ তাপমাত্রায়, তারা দ্রুত গতিতে চলে। বিপরীতে, চাপ অণুগুলির মধ্যে দূরত্ব নির্দেশ করে। উচ্চ চাপের অর্থ পদার্থটি সংকুচিত হয়, যা অণুগুলির মধ্যে দূরত্ব হ্রাস করে, অন্যদিকে নিম্ন চাপ তাদের মধ্যে দূরত্ব বৃদ্ধি করে। যাইহোক, চাপের মাধ্যমে অণুগুলির মধ্যে দূরত্ব নিয়ন্ত্রণ করা একটি অতিরিক্ত প্রভাব তৈরি করে। অণুগুলি একে অপরকে আকর্ষণ করার একটি সহজাত প্রবণতা রাখে, কারণ অণুগুলি যখন একে অপরের কাছাকাছি থাকে তখন এই আকর্ষণীয় বলের শক্তি বৃদ্ধি পায়। সুতরাং, উচ্চ চাপ অণুগুলিকে আরও কাছে নিয়ে আসে, তাদের পারস্পরিক আকর্ষণ এবং একত্রিত হওয়ার প্রবণতাকে তীব্র করে তোলে। বিপরীতে, কম চাপ অণুগুলিকে একে অপরের দিকে টেনে আনার শক্তিকে দুর্বল করে দেয়।
এবার জলের প্রসঙ্গে ফিরে আসা যাক। কম তাপমাত্রায়, জলের অণুগুলি ধীর গতিতে চলাচল করে। এই ধীর গতির অণুগুলি পারস্পরিক আকর্ষণকে অতিক্রম করতে পারে না এবং বেরিয়ে যেতে পারে না, যার ফলে তারা একসাথে জমাট বাঁধে। এর ফলে একটি কঠিন অবস্থা তৈরি হয় যেখানে তারা সম্পূর্ণরূপে অচল থাকে - বরফ। যখন বরফের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়, অণুগুলিকে আরও দ্রুত গতিতে চলতে দেয়, তখন তারা বৃহৎ দলে গুচ্ছবদ্ধ থাকে তবে আংশিকভাবে পারস্পরিক আকর্ষণকে অতিক্রম করতে পারে, যার ফলে কিছু আণবিক চলাচল সম্ভব হয়। এটি জলের তরল অবস্থা। তাপমাত্রা আরও বৃদ্ধি পেলে, অণুগুলি এত দ্রুত গতিতে চলে যে আকর্ষণীয় বলগুলি তাদের আর একসাথে ধরে রাখতে পারে না। তারা এলোমেলোভাবে চলাচল করতে মুক্ত হয়ে যায়, যার ফলে গ্যাসীয় অবস্থা তৈরি হয়: জলীয় বাষ্প। সংক্ষেপে বলতে গেলে, পদার্থের অবস্থা নির্ধারিত হয় অণুগুলির মধ্যে আকর্ষণীয় বল এবং অণুগুলির গতির মধ্যে প্রতিযোগিতায় কোন বল বিরাজ করে তার দ্বারা। উচ্চ চাপের সাথে আকর্ষণ বল বৃদ্ধি পায় এবং উচ্চ তাপমাত্রার সাথে অণুগুলির গতি বৃদ্ধি পায়। অতএব, তাপমাত্রা এবং চাপের উপর নির্ভর করে পদার্থের অবস্থা পরিবর্তিত হয়।
এবার, তাপমাত্রা কমিয়ে জলীয় বাষ্পকে আবার তরলে রূপান্তরিত করার চেষ্টা করা যাক। চাপ বৃদ্ধির ফলে জলের অণুগুলি একে অপরের কাছাকাছি আসে। এটি তাদের মধ্যে আকর্ষণ বলও বৃদ্ধি করে। যদি চাপ পর্যাপ্ত পরিমাণে বাড়ানো হয়, তাহলে পারস্পরিক আকর্ষণ এতটাই শক্তিশালী হয়ে ওঠে যে দ্রুত বেরিয়ে আসা অণুগুলিকেও ধরে রাখতে পারে, যার ফলে পদার্থটি তরলে ফিরে যেতে পারে। কিন্তু চাপ বৃদ্ধি কি সবসময় গ্যাসকে তরলে পরিণত করে?
প্রথমেই উত্তর দেওয়া যাক: না। চাপ বৃদ্ধি অণুগুলির মধ্যে দূরত্ব হ্রাস করে এবং তাদের পারস্পরিক আকর্ষণকে শক্তিশালী করে। কিন্তু এই আকর্ষণ কতটা শক্তিশালী হতে পারে তার একটি নির্দিষ্ট সীমা রয়েছে। কারণ একবার অণুগুলি একে অপরকে স্পর্শ না করা পর্যন্ত সংকুচিত হয়ে গেলে, কোনও ফাঁক না রেখে, তারা আর কাছে আসতে পারে না। বিপরীতে, তাপমাত্রা অনির্দিষ্টকালের জন্য বৃদ্ধি পেতে পারে যতক্ষণ না অণুগুলির মধ্যে সমস্যা দেখা দেয় অথবা তারা ভেঙে যায়। অতএব, একবার একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রা অতিক্রম করলে, চাপ এবং তাপমাত্রার মধ্যে প্রতিযোগিতা শেষ হয়ে যায়। চাপ যতই বাড়ানো হোক না কেন, এটি দ্রুত গতিশীল অণুগুলিকে ধরে রাখার জন্য যথেষ্ট শক্তিশালী আণবিক আকর্ষণ তৈরি করতে পারে না, তাই গ্যাস তরলে পরিণত হয় না। তাপমাত্রা এবং চাপের মধ্যে প্রতিযোগিতা ভেঙে যাওয়ার ঠিক আগে এই চূড়ান্ত ভারসাম্য বিন্দুকে সমালোচনামূলক বিন্দু বলা হয়। এটিকে পদার্থের এককতা হিসাবেও দেখা যেতে পারে।
তবে, শুধুমাত্র একটি পদার্থ যদি সংকট বিন্দুর তাপমাত্রা এবং চাপের বাইরে তরলে পরিণত হতে না পারে, তাহলেই এর অর্থ এই নয় যে এটি সেই বিন্দুর বাইরে গ্যাস হিসেবে বিদ্যমান। সংকট বিন্দুর বাইরে, যদিও এটি তরল গঠনের জন্য যথেষ্ট তরল নয়, অণুগুলির মধ্যে দূরত্ব খুব কাছাকাছি হয়ে যায়, যার ফলে তারা শক্তিশালী বলের সাথে একে অপরকে আকর্ষণ করে। অতএব, যদিও অণুগুলি তরলের মতো একসাথে ক্লাস্টার করা হয় না, তবুও তারা গ্যাসের মতো সম্পূর্ণ অবাধে চলাচল করতে পারে না। যে পদার্থটি সংকট বিন্দু অতিক্রম করেছে এবং তরল বা গ্যাসীয় নয় তাকে সুপারক্রিটিকাল তরল বলা হয়।
সুপারক্রিটিক্যাল তরলের বৈশিষ্ট্যগুলি সাধারণ তরল বা গ্যাসে খুব কম দেখা যায়, বিশেষ করে অত্যন্ত কম সান্দ্রতা এবং অন্যান্য পদার্থের জন্য উচ্চ দ্রাব্যতা। কম সান্দ্রতা মানে উচ্চ ভেদন ক্ষমতা। এটি সহজেই বোঝা যায় যদি মনে করা যায় যে যখন বালির উপর জল ঢেলে দেওয়া হয়, তখন এটি শস্যের মধ্যবর্তী প্রতিটি কোণে প্রবেশ করে এবং নীচে থেকে বেরিয়ে আসে, অন্যদিকে মধু, যার সান্দ্রতা পানির চেয়ে বেশি, খুব কমই প্রবাহিত হয় এবং বালিতে সামান্য পরিমাণে শোষিত হয়।
সংক্ষেপে, একটি সুপারক্রিটিকাল তরলকে নিষ্কাশন দ্রাবক হিসেবে ব্যবহার করলে এটি সর্বত্র প্রবেশ করতে পারে, কাঙ্ক্ষিত লক্ষ্যবস্তু দ্রবীভূত হয়। তিলের বীজ চাপিয়ে তিলের তেল বের করার সময়, লিগনিন নামক একটি অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট দ্রবীভূত হয় না। তবে, নিষ্কাশনের জন্য সুপারক্রিটিকাল তরল ব্যবহার করলে এর ফলন ১০,০০০ গুণেরও বেশি বৃদ্ধি পেতে পারে। এইভাবে নিষ্কাশিত তিলের তেল আসলে বাণিজ্যিকভাবে বিক্রি হয়। তদুপরি, কফির ডিক্যাফিনেশন প্রক্রিয়ায় সুপারক্রিটিকাল তরল ব্যবহার করা হয় শুধুমাত্র ক্যাফেইন নির্বাচনীভাবে অপসারণ করার জন্য। এর বাইরে, অসংখ্য ওষুধ কোম্পানি ভেষজের মতো পদার্থ থেকে সক্রিয় উপাদান বের করার জন্য সুপারক্রিটিকাল তরল ব্যবহারের বিষয়ে গবেষণা করছে। সুপারক্রিটিকাল তরলগুলি ন্যানো পার্টিকেল তৈরি বা অত্যন্ত বিশেষায়িত রাসায়নিক বিক্রিয়া প্ররোচিত করার জন্য একটি মাধ্যম হিসাবে সক্রিয়ভাবে ব্যবহৃত হয়। এইভাবে, উন্নত প্রযুক্তিতে সুপারক্রিটিকাল তরলগুলি একটি মূল উপাদান হিসাবে নিজেদের প্রতিষ্ঠিত করেছে এবং তাদের প্রয়োগের পরিসর প্রসারিত হচ্ছে।
