कागती अम्ल हो कि होइन? चाख्दा अमिलो लाग्ने भएकाले हो जस्तो लाग्छ। साबुन क्षार हो कि होइन? छुँदा चिप्लो लाग्छ। तर वैज्ञानिकका लागि “चाख्दा यस्तो लाग्यो” भन्ने आधार पर्याप्त हुँदैन। प्रयोगशालाका कतिपय पदार्थ त कहिल्यै चाख्नै हुँदैन। त्यसो भए जुनसुकै ठाउँका जोसुकैले पनि जाँचेर हेर्न सक्ने गरी कुनै कुरा पक्का गरी कसरी पत्ता लगाउने?
यस एकाइमा वैज्ञानिकहरू कुनै कुरा कसरी पत्ता लगाउँछन् भन्ने पढिन्छ: उनीहरूले अपनाउने चरण, प्रयोग गर्ने सिप, काम गर्ने क्षेत्र, सुरक्षित रहने उपाय र परमाणुको चौडाइदेखि सूर्यसम्मको दुरीसम्मका नाप लेख्ने तरिका।
वैज्ञानिक अध्ययन कसरी सुरु हुन्छ
काँक्रो, करेला, कागती, सुन्तला, तरबुजा, एक टुक्रा साबुन, एक बोतल सोडा पानी, पोटासियमको कुनै यौगिक भएको एउटा बट्टा र एक पोको नुन भान्सा तथा पसलमा सजिलै पाइन्छन्। यीमध्ये केही अमिला हुन्छन्, एउटा चिप्लो हुन्छ भने एउटा नुनिलो। यीमध्ये कुन कुन अम्लीय, कुन कुन क्षारीय र कुन कुन तटस्थ हुन्छन्?
यस प्रश्नको वैज्ञानिक अध्ययन केही स्पष्ट चरणमा गरिन्छ:
- प्रश्न: यीमध्ये कुन कुन अम्लीय, क्षारीय वा तटस्थ छन्?
- परिकल्पना (जाँच्न सकिने उचित अनुमान): “कागती र सुन्तलाजस्ता अमिला वस्तु अम्लीय हुन्छन्, साबुन क्षारीय हुन्छ र नुन तटस्थ हुन्छ।”
- प्रयोग: हरेक वस्तुलाई थोरै पानीमा घोलेर वा निचोरेर pH पेपर वा लिटमसजस्तो सूचकको प्रयोग गरी जाँचिन्छ।
- तथ्याङ्क: हरेकको pH मान लेखिन्छ (7 भन्दा कम भए अम्लीय, 7 भए तटस्थ र 7 भन्दा बढी भए क्षारीय)।
- निष्कर्ष: तथ्याङ्कलाई परिकल्पनासँग दाँजिन्छ। अनुमान मिल्यो कि मिलेन?
यस अध्ययनमा नाप चाहिन्छ। कुनै पनि नाप पूर्ण रूपमा ठ्याक्कै नहुने भएकाले होसियार वैज्ञानिकहरू हरेक वस्तुलाई एकभन्दा बढी पटक जाँचेर औसत निकाल्छन्। यसो गर्दा नतिजा अझ भरपर्दो हुन्छ। नाप लिने तरिका र औसतबारे थप कुरा यस एकाइको अन्त्यतिर छन्।
1.1 वैज्ञानिक प्रक्रियागत सिपहरू
तथ्य जान्नु विज्ञानको एउटा भाग मात्र हो। वैज्ञानिकलाई काम गर्ने तरिका अर्थात् सिप र वैज्ञानिक अभिवृत्ति पनि चाहिन्छ। जिज्ञासा, आफूले पाएको कुरामा इमानदारी तथा प्रमाणअनुसार आफ्नो विचार बदल्ने तत्परता वैज्ञानिक अभिवृत्तिका गुण हुन्। वैज्ञानिक अध्ययनमा प्रयोग हुने सिपलाई वैज्ञानिक प्रक्रियागत सिप भनिन्छ। यसअन्तर्गत मुख्य रूपमा यी सिप पर्छन्:
| सिप | यसको अर्थ |
|---|---|
| अवलोकन गर्ने | ज्ञानेन्द्रिय (र उपकरण) को प्रयोग गरी कुनै कुरा ध्यान दिएर हेर्ने |
| प्रश्न सोध्ने | जाँच्न सकिने स्पष्ट प्रश्न सोध्ने |
| वर्गीकरण गर्ने | साझा गुणका आधारमा वस्तुहरूलाई समूहमा छुट्याउने |
| अनुमान गर्ने | कुनै कुरा हुनुअघि नै के होला भनेर भन्ने |
| मापन गर्ने | उपकरण र एकाइको प्रयोग गरी कुनै परिमाण कति छ भनेर पत्ता लगाउने |
| व्याख्या गर्ने | तथ्याङ्कको अर्थ के हो भनेर बुझ्ने |
| निष्कर्ष निकाल्ने | प्रमाणका आधारमा के ठहरिन्छ भनेर निर्णय गर्ने |
| सञ्चार गर्ने | आफूले गरेको काम र पाएको नतिजा अरूले जाँच्न सकून् भनेर उनीहरूलाई बताउने |
क्रियाकलाप 1.1: कागजको हवाईजहाजको चुनौती
आफ्नो हवाईजहाज पट्याउनुअघि आशा भन्छिन्, “डार्ट साँघुरो हुने भएकाले मलाई लाग्छ, यो सबैभन्दा टाढा उड्छ।” उनले कुन प्रक्रियागत सिप प्रयोग गरिरहेकी छन्?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
1.2 वैज्ञानिक सिकाइ
कित्लीदेखि मौसमको पूर्वानुमानसम्म
कित्लीमा पानी उम्लँदा टुटीबाट बाफ निस्कन्छ। त्यो बाफमा स्टिलको चिसो रिकापी समात्दा रिकापीको पिँधमा पानीका थोपा बन्छन् र तल चुहिन्छन्। चिसोको सट्टा तातो रिकापी समात्दा भने निकै कम थोपा बन्छन्। यस सामान्य अवलोकनबाट यो निष्कर्ष निकाल्न सकिन्छ: सतह जति चिसो हुन्छ, पानीको बाफ उति छिटो थोपामा बदलिन्छ।
आकाशमा पनि यस्तै हुन्छ। तातो र ओसिलो हावा माथि उठ्छ। हावा जति माथि पुग्छ, उति चिसो हुँदै जान्छ (औसतमा हरेक किलोमिटर माथि जाँदा करिब 6.5 °C चिसो)। त्यस हावामा भएको पानीको बाफ द्रवीकरण भएर साना साना थोपा बन्छ र ती थोपाबाट बादल बन्छ। थोपा ठुला भएपछि पानी पर्छ। यसै कारण मौसमविद्हरू उचाइअनुसार हावाको तापक्रम कसरी बदलिन्छ भनेर नाप्छन् र त्यही तथ्याङ्कका आधारमा बादल तथा वर्षाको पूर्वानुमान गर्छन्।
वैज्ञानिक सिकाइका चरणहरू
प्रकृतिबारे सङ्गठित तरिकाले ज्ञान निर्माण गर्ने प्रक्रियालाई विज्ञान भनिन्छ। यो ज्ञान अवलोकन गर्न र नाप्न सकिने कुरा अर्थात् तथ्यमा आधारित हुन्छ। तथ्यहरू हाम्रा ज्ञानेन्द्रिय र उपकरणको प्रयोगद्वारा सङ्कलन गरिन्छन्। वैज्ञानिकहरू प्रायः यी चरण अपनाउँछन्:
- अवलोकन, जिज्ञासा र प्रश्न। कुनै कुरा ध्यानमा आउँछ र त्यसबारे प्रश्न सोधिन्छ।
- परिकल्पना निर्माण। जाँच्न सकिने एउटा सम्भावित उत्तर अघि सारिन्छ।
- प्रयोगबाट परीक्षण। प्रयोग गरी तथ्याङ्क सङ्कलन गरिन्छ।
- परिणाम र निष्कर्ष। तथ्याङ्कको विश्लेषण गरी निष्कर्ष निकालिन्छ।
- परिकल्पना परीक्षण। निष्कर्ष परिकल्पनासँग मिल्छ कि मिल्दैन, जाँचिन्छ।
- प्रतिवेदन। परिकल्पना प्रमाणित भएमा कामको प्रतिवेदन तयार गरी अरूसँग बाँडिन्छ। परिकल्पना प्रमाणित नभएमा त्यसलाई परिमार्जन गरिन्छ (वा नयाँ परिकल्पना बनाइन्छ) र सबै चरण फेरि दोहोर्याइन्छ।
वैज्ञानिकहरूले यिनै चरण अपनाएर बल, ऊर्जा, पदार्थ, जीवको उत्पत्ति, पृथ्वीको बनोट तथा ब्रह्माण्डको अध्ययन गरेका छन्। उनीहरूको निष्कर्षका आधारमा विज्ञानका नियम र सिद्धान्त प्रतिपादन गरिएका छन्। उदाहरणका लागि आइज्याक न्युटनले गुरुत्वाकर्षणको नियम पत्ता लगाए। यस नियमअनुसार ब्रह्माण्डका कुनै पनि दुई पिण्डबिच एकअर्कालाई तान्ने आकर्षण बल हुन्छ।
परिकल्पना बनाएपछि लगत्तै कुन चरण आउँछ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
1.3 विज्ञानका क्षेत्रहरू
एउटै मानिसले विज्ञानका सबै कुरा जान्न नसक्ने भएकाले यसलाई विभिन्न क्षेत्रमा बाँडिएको छ। जीव विज्ञान, भौतिक विज्ञान र रसायन विज्ञान विज्ञानका तीन मुख्य क्षेत्र हुन्। भूविज्ञान, खगोल विज्ञान, कृषि विज्ञान तथा वातावरण विज्ञानजस्ता अन्य क्षेत्रमा एकभन्दा बढी मुख्य क्षेत्रका ज्ञानको प्रयोग हुन्छ।
क. जीव विज्ञान
जीवहरूको अध्ययन गर्ने विज्ञानलाई जीव विज्ञान भनिन्छ। यसमा जीवहरूको बनोट, तिनले खाना खाने, सास फेर्ने, हुर्कने, फोहोर बाहिर फाल्ने तथा प्रजनन गर्ने तरिका, तिनको व्यवहार तथा अन्य जीव र वातावरणसँग तिनको सम्बन्धको अध्ययन गरिन्छ। ब्याक्टेरियादेखि हात्ती र मानिससम्म सबै जीव यसमा पर्छन्। जीव विज्ञान अध्ययन गर्ने वैज्ञानिकलाई जीवशास्त्री भनिन्छ।
जीव विज्ञानको ज्ञान खेतीपातीमा पनि काम लाग्छ। नेपाल कृषि अनुसन्धान परिषद् (नार्क)का वैज्ञानिकहरू बालीका राम्रा जात विकास गर्न तिनका वंशाणुको अध्ययन गर्छन्। पोसिलो मकै यस्तै एउटा जात हो। यसमा पाइने प्रोटिन साधारण मकैको प्रोटिनभन्दा मानिस र पशु दुवैका लागि राम्रो हुन्छ।
ख. भौतिक विज्ञान
पदार्थ र ऊर्जाको अध्ययन गर्ने विज्ञानलाई भौतिक विज्ञान (भौतिकशास्त्र) भनिन्छ। परमाणुभित्रदेखि सम्पूर्ण ब्रह्माण्डसम्मका बल, चाल, ऊर्जा, ताप, प्रकाश, ध्वनि, विद्युत् तथा चुम्बकत्व यसअन्तर्गत पढिन्छन्। भौतिक विज्ञान अध्ययन गर्ने वैज्ञानिकलाई भौतिकशास्त्री भनिन्छ। आइज्याक न्युटनले चालसम्बन्धी नियम र गुरुत्वाकर्षणसम्बन्धी नियम पत्ता लगाएका थिए। स्टिफन हकिङले ब्ल्याक होल र ब्रह्माण्डको इतिहासबारे अध्ययन गरेका थिए।
ग. रसायन विज्ञान
पदार्थहरू केबाट बनेका हुन्छन् र तिनी कसरी अर्को पदार्थमा बदलिन्छन् भन्ने कुराको अध्ययन गर्ने विज्ञानलाई रसायन विज्ञान (रसायनशास्त्र) भनिन्छ। यसमा परमाणु र अणुका आधारमा पदार्थको अध्ययन गरिन्छ। फलाममा खिया लाग्नेजस्ता सामान्य प्रतिक्रियादेखि न्युक्लियर प्रतिक्रियासम्म यसअन्तर्गत पर्छन्। रसायन विज्ञान अध्ययन गर्ने वैज्ञानिकलाई रसायनशास्त्री भनिन्छ। पदार्थ परमाणुबाट बनेको हुन्छ भन्ने सिद्धान्त जोन डाल्टनले दिएका थिए। दिमित्री मेन्डलिभले तत्त्वहरूलाई तिनको पारमाणविक भार र गुणका आधारमा तालिकामा मिलाएका थिए। त्यतिबेलासम्म पत्ता नलागेका तत्त्वका लागि उनले तालिकामा खाली ठाउँ छोडेका थिए।
काम बाँडेर गर्ने क्षेत्रहरू
केही क्षेत्रमा एकभन्दा बढी मुख्य क्षेत्रका ज्ञानको प्रयोग हुन्छ। यस्ता क्षेत्रलाई अन्तरविषयक क्षेत्र भनिन्छ। उदाहरणका लागि हिमालय कसरी अग्लिँदै छ भनेर अध्ययन गर्ने भूगर्भविद्ले भौतिक विज्ञान (बल) र रसायन विज्ञान (चट्टान तथा खनिज) दुवैको ज्ञान प्रयोग गर्छन्। कृषि वैज्ञानिकले जीव विज्ञान (बिरुवा), रसायन विज्ञान (मल तथा माटो) र भौतिक विज्ञान (पानी तथा मौसम) को ज्ञान प्रयोग गर्छन्। भूविज्ञान, खगोल विज्ञान, कृषि विज्ञान र वातावरण विज्ञान अन्तरविषयक क्षेत्रका उदाहरण हुन्।
विज्ञानका केही उपलब्धिहरू
| क्षेत्र | महत्त्वपूर्ण उपलब्धिहरू |
|---|---|
| जीव विज्ञान | शल्यक्रिया, अङ्ग प्रत्यारोपण, खोप, क्लोनिङ, टेस्टट्युब बेबी (IVF), धेरै उब्जाउ दिने ठिमाहा बाली |
| भौतिक विज्ञान | विद्युत् मोटर र इन्जिन, सूक्ष्मदर्शक यन्त्र, एक्स-रे, सञ्चार प्रविधि (रेडियो, फोन, इन्टरनेट), यातायात |
| रसायन विज्ञान | औषधि, इन्धन, प्लास्टिक, धातु, सिमेन्ट, रासायनिक मल, कीटनाशक विषादी |
एक जना पशु चिकित्सकले बिरामी भैँसीको उपचार गर्छन्। यो काम विज्ञानको कुन मुख्य क्षेत्रमा पर्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
1.4 वैज्ञानिक प्रयोगमा अपनाउनुपर्ने सुरक्षा उपायहरू
अगाडि पढ्नुअघि यी दुई प्रश्नबारे विचार गर्नुहोस्:
- गाढा अम्लबाट फिक्का अम्ल कसरी बनाइन्छ?
- अल्कोहललाई बिकरमा राखेर आगोमा तताउँदा के हुन सक्छ?
प्रयोगात्मक कार्यहरू प्रयोगशालामा तथा बाहिरी वातावरणमा गरिन्छन्। लापरवाहीसाथ प्रयोग गर्दा दुर्घटना हुन सक्छ। अल्कोहलले सजिलै आगो टिप्छ। बिकरमा राखेर आगोमा तताउँदा यसको बाफमा एक्कासि आगो लाग्न सक्ने भएकाले अल्कोहल राखिएको भाँडोलाई तातो पानी भएको कचौरामा राखेर तताइन्छ र नजिकै आगो राखिँदैन। यसलाई वाटरबाथ भनिन्छ। त्यस्तै गाढा अम्ललाई फिक्का बनाउँदा अम्लमा कहिल्यै पानी हाल्नुहुँदैन। पानीमा बिस्तारै अम्ल हाल्दै निरन्तर चलाउनुपर्छ।
कुनै पनि प्रयोग गर्दा अपनाउनुपर्ने सुरक्षा नियमहरू यस प्रकार छन्:
- शिक्षकको उपस्थितिमा मात्र प्रयोग गर्नुपर्छ।
- ल्याब कोट, सुरक्षा चस्मा तथा पन्जाजस्ता सुरक्षाका सामग्री लगाउनुपर्छ।
- जतिसुकै सानो दुर्घटना भए पनि शिक्षकलाई तुरुन्तै खबर गर्नुपर्छ।
- कुनै उपकरण चलाउनुअघि त्यो कसरी चल्छ भनेर जान्नुपर्छ।
- रसायन चाहिने जति मात्र प्रयोग गर्नुपर्छ।
- रसायन सुरक्षित तरिकाले चलाउनुपर्छ: रसायन कहिल्यै चाख्नुहुँदैन, सुँघ्नुपरेमा हातले हावालाई नाकतिर हम्केर मात्र सुँघ्नुपर्छ र सुरुमै लेबल पढ्नुपर्छ।
- काम गर्दा ढोका र झ्याल खुला राख्नुपर्छ।
- गाढा अम्ल चाहिएमा जहिले पनि शिक्षकलाई सोध्नुपर्छ।
- प्रयोगपछि ठाउँ सफा गर्नुपर्छ र हरेक उपकरण आफ्नै ठाउँमा राख्नुपर्छ।
- काम सकेपछि साबुनपानीले हात धुनुपर्छ।
रीनाले गाढा सल्फ्युरिक अम्ललाई फिक्का बनाउनुपर्ने छ। उनले के गर्नुपर्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
1.5 विज्ञान तथा प्रविधिका उपलब्धि र चुनौतीहरू
विज्ञानको विकाससँगै कामलाई छिटो र सजिलो बनाउने नयाँ नयाँ उपायको खोजी भइरहेको छ। यस्ता खोजबाट प्रविधि बन्छ। हामीले प्रयोग गर्ने मेसिन तथा काम गर्ने तरिकालाई प्रविधि भनिन्छ। वाष्प इन्जिन यसको एउटा उदाहरण हो। सुरुका वाष्प इन्जिन खानीबाट पानी निकाल्ने पम्प चलाउन प्रयोग हुन्थे। सन् 1760 को दशकदेखि जेम्स वाटले यसमा ठुलो सुधार गरे। उनले सुधारेका इन्जिनमा पहिलेको भन्दा निकै कम कोइला लाग्थ्यो। यसैले उनलाई प्रायः वाष्प इन्जिनका आविष्कारक भनिन्छ। पछि वाष्प इन्जिनबाट कारखाना, रेल तथा पानीजहाज चल्न थाले र यातायातमा सधैँका लागि ठुलो परिवर्तन आयो। त्यसपछि बाफबाट बिजुली उत्पादन गर्न थालियो। विद्युत् गृहमा बाफले टर्बाइन घुमाउँछ र टर्बाइनले जेनेरेटर घुमाउँछ।
तर हरेक प्रविधिको उचित व्यवस्थापन आवश्यक हुन्छ। बाफ बनाउन बालिने कोइलाले वायु प्रदूषण गर्छ। पारमाणविक भट्टीबाट धुवाँविना बिजुली उत्पादन हुन्छ। तर यसबाट निस्कने फोहोर हजारौँ वर्षसम्म खतरनाक रहने भएकाले त्यसलाई सुरक्षित तरिकाले राख्नुपर्छ। केही गडबड भएमा ठुलो क्षति हुन सक्छ:
- सन् 1986 मा त्यतिबेला सोभियत सङ्घमा रहेको युक्रेनको चेर्नोबिलस्थित एउटा रियाक्टरमा विस्फोट भयो र रेडियोधर्मी पदार्थ युरोपका ठुला भूभागमा छरियो। त्यस क्षेत्रमा अझै पनि मानिस बस्न सक्दैनन्।
- सन् 2011 मा जापानमा आएको भूकम्प र सुनामीका कारण फुकुसिमा पारमाणविक भट्टीमा क्षति पुग्यो र रेडियोधर्मी पदार्थ हावा तथा समुद्रमा चुहियो।
- सन् 1984 मा भारतको भोपालस्थित कीटनाशक विषादी बनाउने एउटा कारखानाबाट विषालु ग्यास चुहियो र हजारौँ मानिसको ज्यान गयो।
यसरी विज्ञान तथा प्रविधिका हरेक उपलब्धिसँगै चुनौती पनि जोडिएका हुन्छन्।
1.6 वैज्ञानिक नाप
नापविना तुलना, पूर्वानुमान वा जाँच गर्न नसकिने भएकाले विज्ञानमा नापको ठुलो महत्त्व हुन्छ। विज्ञानमा प्रयोग हुने सङ्ख्या अति सानादेखि अति ठुलासम्म हुन्छन्, जस्तै: भाइरस वा परमाणुको साइज, पृथ्वी वा सूर्यको पिण्ड।
यस्ता सङ्ख्यालाई साधारण तरिकाले लेख्दा के हुन्छ, हेरौँ। एउटा कोरोना भाइरस करिब 0.0000001 m चौडा हुन्छ। पृथ्वीबाट सूर्यको दुरी करिब 150,000,000,000 m छ। यस्ता सङ्ख्या लेख्दा शून्य छुट्ने सम्भावना हुन्छ र पढ्न पनि गाह्रो हुन्छ। यस कारण वैज्ञानिकहरू यस्ता सङ्ख्यालाई दसको घाताङ्कमा लेख्छन्। यसलाई वैज्ञानिक सङ्केतन भनिन्छ।
दसको घाताङ्कले 10 लाई कति पटक गुणन (वा भाग) गरिएको छ भन्ने जनाउँछ:
| ठुला सङ्ख्या | साना सङ्ख्या | ||
|---|---|---|---|
| 10¹ = 10 | दस | 10⁻¹ = 0.1 | दस भागको एक भाग |
| 10² = 100 | सय | 10⁻² = 0.01 | सय भागको एक भाग |
| 10³ = 1,000 | हजार | 10⁻³ = 0.001 | हजार भागको एक भाग |
| 10⁶ = 1,000,000 | दस लाख | 10⁻⁶ = 0.000001 | दस लाख भागको एक भाग |
| 10⁹ = 1,000,000,000 | एक अर्ब | 10⁻⁹ = 0.000000001 | एक अर्ब भागको एक भाग |
घाताङ्कले शून्यको सङ्ख्या जनाउँछ: 10⁶ भनेको 1 पछि छओटा शून्य हो। ऋणात्मक घाताङ्कले भागलाई जनाउँछ: 10⁻³ = 1 ÷ 1,000। त्यस्तै 10⁰ = 1 हुन्छ।
1.7 वैज्ञानिक सङ्केतनमा लेख्ने तरिका
पूर्व-पश्चिम राजमार्ग (महेन्द्र राजमार्ग) करिब 1,030 km लामो छ। मिटरमा यो लम्बाइ 1,030 × 1,000 = 1,030,000 m हुन्छ। यसलाई वैज्ञानिक सङ्केतनमा लेख्न दशमलव बिन्दुलाई बायाँतिर सार्दै लगिन्छ। बिन्दुअगाडि शून्यबाहेकको एउटा मात्र अङ्क बाँकी रहेपछि रोकिन्छ र बिन्दु कति स्थान सर्यो भनेर गनिन्छ। यहाँ बिन्दु 6 स्थान सर्छ।
वैज्ञानिक सङ्केतनमा लेखिएको सङ्ख्याका तीन भाग हुन्छन्:
- गुणाङ्क (केही किताबमा यसलाई मन्टिसा पनि भनिन्छ): 1 वा त्योभन्दा ठुलो तर 10 भन्दा सानो सङ्ख्या, यहाँ 1.03;
- आधार: यो सधैँ 10 हुन्छ;
- घाताङ्क (यसलाई index वा exponent पनि भनिन्छ): यहाँ 6।
| सङ्ख्या | रूपान्तरण गर्ने तरिका | वैज्ञानिक सङ्केतन |
|---|---|---|
| 83,000 MW = 83,000,000,000 W | दशमलव बिन्दुलाई 10 स्थान बायाँ सार्ने | 8.3 × 10¹⁰ W |
| पृथ्वीदेखि सूर्यसम्म = 150,000,000 km | दशमलव बिन्दुलाई 8 स्थान बायाँ सार्ने | 1.5 × 10⁸ km |
| कोरोना भाइरसको साइज = 0.0000001 m | दशमलव बिन्दुलाई 7 स्थान दायाँ सार्ने | 1 × 10⁻⁷ m |
वैज्ञानिक सङ्केतनका नियमहरू
- आधार सधैँ 10 हुन्छ।
- घाताङ्क पूर्णाङ्क हुन्छ। 10 वा त्योभन्दा ठुला सङ्ख्याको घाताङ्क धनात्मक, 1 भन्दा साना सङ्ख्याको ऋणात्मक र 1 देखि 10 भन्दा सानासम्मका सङ्ख्याको 0 हुन्छ (5 = 5 × 10⁰)।
- गुणाङ्क 1 वा त्योभन्दा ठुलो र 10 भन्दा सानो हुन्छ। यसमा दशमलव बिन्दुअगाडि शून्यबाहेकको ठ्याक्कै एउटा अङ्क हुन्छ (3.6, 1.03 र 9.99 ठिक छन्; 36 र 0.36 ठिक छैनन्)।
- ठुलो सङ्ख्यामा दशमलव बिन्दु बायाँ सर्छ र घाताङ्क धनात्मक हुन्छ: 600,000 = 6 × 10⁵।
- 1 भन्दा सानो सङ्ख्यामा दशमलव बिन्दु दायाँ सर्छ र घाताङ्क ऋणात्मक हुन्छ: 0.00006 = 6 × 10⁻⁵।
मेट्रिक उपसर्ग
एक किलोग्राममा कति ग्राम हुन्छ? यसको उत्तर किलो शब्दमै छ: किलोको अर्थ 1,000 हो। मेट्रिक प्रणालीमा एकाइलाई पटक पटक 10 ले गुणन वा भाग गरेर ठुलो वा सानो बनाइन्छ। हरेक साइजका लागि एकाइको अगाडि एउटा छोटो शब्द जोडिन्छ। यसलाई मेट्रिक उपसर्ग भनिन्छ। मिटर, ग्राम र लिटर सबैमा उपसर्गहरू एउटै तरिकाले प्रयोग हुन्छन्।
उपसर्ग प्रयोग गर्दा सङ्ख्या छोटो हुन्छ। पारासिटामोलको एउटा चक्कीमा 500 मिलिग्राम औषधि हुन्छ (0.5 g होइन)। नेपालमा खाना पकाउने ग्यासको एउटा सिलिन्डरमा 14.2 किलोग्राम ग्यास हुन्छ (14,200 g होइन)।
| साना परिमाण | उपसर्गसहित | ठुला परिमाण | उपसर्गसहित |
|---|---|---|---|
| एउटा चक्कीमा भएको औषधि | 500 मिलिग्राम (mg) | सिलिन्डरमा भएको ग्यास | 14.2 किलोग्राम (kg) |
| मानिसको कपालको मोटाइ | 17–181 माइक्रोमिटर (µm) | नेपालको अनुमानित जलविद्युत् क्षमता | 83,000 मेगावाट (MW) |
मुख्य उपसर्ग र तिनका सङ्केत:
| गुणज (multiples) | सङ्केत | मान | भिन्न (fractions) | सङ्केत | मान |
|---|---|---|---|---|---|
| डेका (deca) | da | 10¹ | डेसी (deci) | d | 10⁻¹ |
| हेक्टो (hecto) | h | 10² | सेन्टी (centi) | c | 10⁻² |
| किलो (kilo) | k | 10³ | मिली (milli) | m | 10⁻³ |
| मेगा (mega) | M | 10⁶ | माइक्रो (micro) | µ | 10⁻⁶ |
| गिगा (giga) | G | 10⁹ | न्यानो (nano) | n | 10⁻⁹ |
| टेरा (tera) | T | 10¹² | पिको (pico) | p | 10⁻¹² |
केही साना र ठुला साइज
| वस्तु | साइज |
|---|---|
| एउटा परमाणु | करिब 10⁻¹⁰ m (0.1 nm) |
| चिनीजस्तो सानो अणु | करिब 10⁻⁹ m (1 nm) |
| ब्याक्टेरियाजस्तो प्रोक्यारियोटिक कोष | करिब 10⁻⁶ देखि 10⁻⁵ m (1–10 µm) |
| हाम्रो शरीरको जस्तो युक्यारियोटिक कोष | करिब 10⁻⁵ देखि 10⁻⁴ m (10–100 µm) |
| प्रकाशको गति | 3 × 10⁸ m/s |
| पृथ्वीको पिण्ड | 6 × 10²⁴ kg |
| सूर्यको पिण्ड | 2 × 10³⁰ kg |
1.8 न्यूनतम नापको महत्त्व
स्केल (रुलर), स्टपवाच र प्रोट्याक्टर गरी तीनओटा उपकरण हेरौँ। यीमध्ये हरेकले के नाप्छ? हरेकबाट नाप्न सकिने सबैभन्दा सानो परिमाण कति हो?
| क्र.स. | उपकरण | भौतिक परिमाण | नाप्न सकिने सबैभन्दा सानो परिमाण |
|---|---|---|---|
| 1 | स्केल (रुलर) | लम्बाइ | 0.1 cm = 1 mm |
| 2 | स्टपवाच (डिजिटल) | समय | 0.01 s |
| 3 | प्रोट्याक्टर | कोण | 1° |
कुनै उपकरणबाट नाप्न सकिने सबैभन्दा सानो परिमाणलाई त्यस उपकरणको न्यूनतम नाप भनिन्छ। स्केल भएको उपकरणमा सबैभन्दा सानो एउटा खण्डको मान नै न्यूनतम नाप हो।
- स्केल। धेरैजसो स्केलको एउटा किनारामा सेन्टिमिटर (र अर्को किनारामा इन्च) अङ्कित हुन्छ। हरेक सेन्टिमिटरलाई 10 साना खण्डमा बाँडिएकाले एउटा खण्ड 1 cm ÷ 10 = 0.1 cm = 1 mm हुन्छ। यही 1 mm स्केलको न्यूनतम नाप हो। कापीको मोटाइ 1.2 cm नापियो भने त्यसको अन्तिम अङ्क (0.2 cm) सम्म मात्र यो स्केलबाट छुट्याउन सकिन्छ। योभन्दा मसिनो नाप यसबाट लिन सकिँदैन।
- प्रोट्याक्टर। 0° र 10° का बिचमा 10 साना खण्ड हुने भएकाले एउटा खण्ड 10° ÷ 10 = 1° हुन्छ।
- स्टपवाच। डिजिटल स्टपवाचले समय 0.01 s सम्म देखाउँछ। यो एक सेकेन्डको सय भागको एक भाग हो। साधारण हाते घडीले भने 1 s सम्म मात्र देखाउँछ। दौड प्रतियोगितामा खेलाडीहरू प्रायः एक सेकेन्डभन्दा कम फरकमा अन्तिम रेखामा पुग्ने भएकाले पहिलो, दोस्रो तथा तेस्रो स्थान छुट्याउन 0.01 s न्यूनतम नाप भएको स्टपवाच चाहिन्छ।
स्केल भएको कुनै पनि उपकरणको न्यूनतम नाप यस नियमबाट निकालिन्छ:
न्यूनतम नाप जति सानो हुन्छ, नाप उति ठ्याक्कै हुन्छ। मिटर स्केलबाट कपालको मोटाइ नाप्न सकिँदैन। यसैले वैज्ञानिकहरू नाप्नुपर्ने कुराअनुसार होसियारीसाथ उपकरण छान्छन्।
एउटा थर्मोमिटरमा 30 °C र 40 °C का चिह्न छन् र तिनका बिचमा 5 खण्ड छन्। यसको न्यूनतम नाप कति हो?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
1.9 औसत नापको महत्त्व
पहिले स्क्रिनमै प्रयास गरेर हेर्नुहोस्।
साना परिमाण एकै पटकमा नाप्न सबैभन्दा गाह्रो हुने भएकाले विज्ञानमा धेरै पटकको नापको औसत प्रयोग गरिन्छ। पटक पटक नाप्दा उही वा निकै नजिकको नतिजा आइरहेमा त्यस्तो नापलाई प्रिसाइज नाप भनिन्छ।
अभ्यास
1. सही उत्तर छनोट गर्नुहोस्
क. पशु चिकित्सा (भेटेरिनरी) पेसा विज्ञानको कुन क्षेत्रसँग सम्बन्धित छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ख. जोहान ग्रेगर मेन्डल विज्ञानको कुन क्षेत्रसँग सम्बन्धित छन्?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ग. साधारण स्केल (रुलर) को न्यूनतम नाप कति हुन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
घ. 0.000024 लाई वैज्ञानिक सङ्केतनमा कसरी लेखिन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ङ. गिगा उपसर्गको मान कति हुन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
2. तलका प्रश्नको उत्तर लेख्नुहोस्
वैज्ञानिक अध्ययन कसरी गरिन्छ? व्याख्या गर्नुहोस्।
उत्तर
वैज्ञानिक अध्ययनमा योजनाबद्ध चरणहरू अपनाइन्छ:
- अवलोकन र प्रश्न: प्रकृतिमा कुनै कुराको अवलोकन गरिन्छ र त्यसबारे प्रश्न सोधिन्छ।
- परिकल्पना: जाँच्न सकिने सम्भावित उत्तर अघि सारिन्छ।
- प्रयोग: प्रयोगशालामा वा बाहिर प्रयोग गरी परिकल्पनाको परीक्षण गरिन्छ। नाप लिएर (धेरै पटक नापेर तिनको औसत निकालेर) तथ्याङ्क सङ्कलन गरिन्छ।
- परिणाम र निष्कर्ष: तथ्याङ्कको विश्लेषण गरी निष्कर्ष निकालिन्छ।
- परिकल्पना परीक्षण: निष्कर्षलाई परिकल्पनासँग दाँजिन्छ।
- प्रतिवेदन: परिकल्पना प्रमाणित भएमा प्रतिवेदन लेखेर अरूसँग बाँडिन्छ। प्रमाणित नभएमा परिकल्पना परिमार्जन गरी सबै चरण दोहोर्याइन्छ।
उदाहरण: कागतीको रस अम्लीय हो कि होइन भनेर पत्ता लगाउन पहिले यो अम्लीय हुन्छ भनेर अनुमान गरिन्छ (परिकल्पना)। त्यसपछि pH पेपरले जाँचिन्छ (प्रयोग) र pH करिब 2 पाइन्छ (तथ्याङ्क)। यसबाट कागतीको रस अम्लीय हो भन्ने निष्कर्ष निकालेर प्रतिवेदन बनाइन्छ।
विज्ञानका क्षेत्रहरूको सूची बनाउनुहोस्।
उत्तर
विज्ञानका तीन मुख्य क्षेत्र जीव विज्ञान (जीवहरूको अध्ययन), भौतिक विज्ञान (पदार्थ, ऊर्जा, बल र चाल) र रसायन विज्ञान (पदार्थ र तिनमा हुने परिवर्तन) हुन्। भूविज्ञान, खगोल विज्ञान, कृषि विज्ञान र वातावरण विज्ञान अन्तरविषयक क्षेत्रमा पर्छन्।
विज्ञानका क्षेत्रहरूबिचको अन्तरसम्बन्धलाई उदाहरणसहित व्याख्या गर्नुहोस्।
उत्तर
विज्ञानका क्षेत्रहरू एकअर्कामा भर पर्छन्। धेरै समस्या समाधान गर्न एकभन्दा बढी क्षेत्रको ज्ञान चाहिन्छ:
- जीव विज्ञानको क्षेत्रमा काम गर्ने डाक्टरले भौतिक विज्ञानमा आधारित एक्स-रे मेसिन र स्क्यान तथा रसायन विज्ञानबाट बनेका औषधि प्रयोग गर्छन्।
- कृषि विज्ञानमा जीव विज्ञान (राम्रा बालीको जात विकास), रसायन विज्ञान (मल, माटो परीक्षण) र भौतिक विज्ञान (सिँचाइका पम्प, मौसम) को प्रयोग हुन्छ।
- भूविज्ञानमा भूकम्पको अध्ययन गर्न भौतिक विज्ञान र चट्टान तथा खनिजको अध्ययन गर्न रसायन विज्ञानको प्रयोग हुन्छ।
- जैव रसायन जीवहरूको रसायन विज्ञान हो। जैव भौतिकीमा स्नायुले विद्युत् सङ्केत कसरी बोक्छ भन्ने अध्ययन गरिन्छ।
यसरी विज्ञानका क्षेत्रहरू एकअर्कासँग जोडिएका छन्। यसै कारण तिनबाट अन्तरविषयक क्षेत्रहरूको विकास भएको हो।
वैज्ञानिक पद्धतिमा प्रयोगको कस्तो महत्त्व हुन्छ? उदाहरणसहित व्याख्या गर्नुहोस्।
उत्तर
प्रयोगद्वारा परिकल्पनालाई रायका आधारमा होइन, प्रमाणका आधारमा जाँचिन्छ। प्रयोगबाट नाप्न सकिने तथ्याङ्क प्राप्त हुन्छ। यस्तो तथ्याङ्कलाई अरूले पनि जाँच्न र प्रयोग दोहोर्याएर पुष्टि गर्न सक्छन्। कुन अनुमान ठिक र कुन गलत भन्ने कुरा पनि प्रयोगबाटै थाहा हुन्छ।
उदाहरण: सूचकसहितको प्रयोगबाट कागतीको रस अम्लीय र साबुन क्षारीय हुन्छ भन्ने देखिन्छ। खोपलाई पहिले जनावरमा र त्यसपछि स्वयंसेवकमा परीक्षण गर्दा सबैलाई दिनुअघि नै त्यो सुरक्षित छ र काम गर्छ भन्ने देखियो। खस्दै गरेको ढुङ्गाको समय धेरै पटक नाप्दा त्यसलाई खस्न लाग्ने समयको भरपर्दो मान आउँछ। प्रयोगविना परिकल्पना अनुमानमै सीमित रहन्छ।
प्रयोगात्मक कार्य गर्दा अपनाउनुपर्ने सुरक्षाका उपायहरूको सूची बनाउनुहोस्।
उत्तर
- शिक्षकको उपस्थितिमा मात्र प्रयोग गर्नुपर्छ।
- ल्याब कोट, सुरक्षा चस्मा र पन्जा लगाउनुपर्छ।
- कुनै पनि दुर्घटना भएमा शिक्षकलाई तुरुन्तै खबर गर्नुपर्छ।
- उपकरण प्रयोग गर्नुअघि त्यो कसरी चल्छ भनेर जान्नुपर्छ।
- रसायन चाहिने जति मात्र प्रयोग गर्नुपर्छ।
- रसायन सुरक्षित तरिकाले चलाउनुपर्छ: रसायन कहिल्यै चाख्नुहुँदैन र लेबल पढ्नुपर्छ।
- ढोका र झ्याल खुला राख्नुपर्छ।
- गाढा अम्ल चाहिएमा शिक्षकलाई सोध्नुपर्छ। त्यसलाई फिक्का बनाउँदा पानीमा अम्ल हाल्नुपर्छ।
- अल्कोहल र सजिलै आगो टिप्ने अरू पदार्थलाई आगोमा होइन, वाटरबाथमा तताउनुपर्छ।
- प्रयोगपछि ठाउँ सफा गरी उपकरण आफ्नै ठाउँमा राख्नुपर्छ र साबुनपानीले हात धुनुपर्छ।
वैज्ञानिक सङ्केतनको परिभाषा लेख्नुहोस्।
उत्तर
धेरै ठुलो वा धेरै सानो सङ्ख्यालाई 1 देखि 10 भन्दा सानोसम्मको गुणाङ्क र 10 को घाताङ्कको गुणनका रूपमा लेख्ने तरिकालाई वैज्ञानिक सङ्केतन भनिन्छ। उदाहरणका लागि 150,000,000 km = 1.5 × 10⁸ km र 0.0000001 m = 1 × 10⁻⁷ m हुन्छ।
सङ्ख्यालाई वैज्ञानिक सङ्केतनमा लेख्दा कुन कुन कुरामा ध्यान दिनुपर्छ?
उत्तर
- आधार सधैँ 10 हुन्छ।
- गुणाङ्क 1 वा त्योभन्दा ठुलो र 10 भन्दा सानो हुनुपर्छ। यसमा दशमलव बिन्दुअगाडि शून्यबाहेकको एउटा मात्र अङ्क हुन्छ (4.5 ठिक हो; 45 र 0.45 ठिक होइनन्)।
- घाताङ्क पूर्णाङ्क हुन्छ: बिन्दु जति स्थान सर्यो, घाताङ्क पनि त्यति नै हुन्छ।
- ठुलो सङ्ख्यामा बिन्दु बायाँ सर्छ र घाताङ्क धनात्मक हुन्छ: 600,000 = 6 × 10⁵।
- 1 भन्दा सानो सङ्ख्यामा बिन्दु दायाँ सर्छ र घाताङ्क ऋणात्मक हुन्छ: 0.00006 = 6 × 10⁻⁵।
- एकाइ छुटाउनुहुँदैन: 1.03 × 10⁶ m।
मेट्रिक उपसर्ग किन आवश्यक छ? उदाहरणसहित बयान गर्नुहोस्।
उत्तर
मेट्रिक उपसर्गको प्रयोग गरी एकाइलाई दसका घाताङ्कअनुसार ठुलो वा सानो बनाइन्छ। यसो गर्दा धेरै ठुला र धेरै साना परिमाणलाई कम शून्य भएका छोटा र सजिला सङ्ख्यामा लेख्न सकिन्छ र गल्ती हुने सम्भावना पनि घट्छ। सबै उपसर्ग 10 का खुड्किलामा चल्ने भएकाले एउटा उपसर्गबाट अर्कोमा रूपान्तरण गर्न पनि सजिलो हुन्छ।
उदाहरण: 1 किलोग्राम = 10³ g हुने भएकाले सिलिन्डरको ग्यास 14,200 g होइन, 14.2 kg लेखिन्छ। एउटा चक्कीमा 0.5 g होइन, 500 mg (मिलिग्राम, 10⁻³ g) औषधि हुन्छ। नेपालको जलविद्युत् क्षमता 83,000,000,000 W होइन, 83,000 MW (मेगावाट, 10⁶ W) लेखिन्छ। कपालको मोटाइ 17–181 µm (माइक्रोमिटर, 10⁻⁶ m) हुन्छ।
न्यूनतम नाप छोटकरीमा बयान गर्नुहोस्।
उत्तर
कुनै उपकरणबाट नाप्न सकिने सबैभन्दा सानो परिमाणलाई त्यस उपकरणको न्यूनतम नाप भनिन्छ। यो त्यसको स्केलको सबैभन्दा सानो एउटा खण्डको मान हो। अङ्क लेखिएका दुई चिह्नबिचको फरकलाई ती दुईबिचका खण्डको सङ्ख्याले भाग गरेर न्यूनतम नाप निकालिन्छ। स्केलको न्यूनतम नाप 1 mm (1 cm ÷ 10), प्रोट्याक्टरको 1° (10° ÷ 10), डिजिटल स्टपवाचको 0.01 s र हाते घडीको 1 s हुन्छ। न्यूनतम नाप जति सानो हुन्छ, नाप उति ठ्याक्कै हुन्छ। त्यसैले नाप्नुपर्ने कुराअनुसार उपकरण छान्नुपर्छ।
यी सङ्ख्यालाई वैज्ञानिक सङ्केतनमा लेख्नुहोस्:
- i.1230000
- ii.0.00042
- iii.0.00000001
- iv.300000000
उत्तर
- i.1,230,000 = 1.23 × 10⁶ (बिन्दु 6 स्थान बायाँ सर्यो)
- ii.0.00042 = 4.2 × 10⁻⁴ (बिन्दु 4 स्थान दायाँ सर्यो)
- iii.0.00000001 = 1 × 10⁻⁸ (बिन्दु 8 स्थान दायाँ सर्यो)
- iv.300,000,000 = 3 × 10⁸ (बिन्दु 8 स्थान बायाँ सर्यो; m/s मा यो लगभग प्रकाशको गति हो)
पुस्तकका सबै प्रश्नको अभ्यास गर्नुहोस्; नमिलेका प्रश्न छुट्टै देखिन्छन् →
