पदार्थ विज्ञान मानव इतिहास और भविष्य को किस प्रकार बदलेगा?

पदार्थ विज्ञान ने मानवता के ऐतिहासिक विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है और भविष्य में नवीन प्रौद्योगिकियों और सामाजिक परिवर्तन पर इसका महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ेगा।

अतीत से भविष्य की ओर। इस लेख का शीर्षक इतना घिसा-पिटा है कि आपने इसे अपने जीवन में कम से कम एक बार तो देखा ही होगा। आखिर अतीत से भविष्य की ओर क्या होता है? अगर आपको इसका कोई निश्चित उत्तर नहीं मिल पा रहा है, तो हमारी प्रजाति के जन्म से लेकर आज तक के समय के बारे में सोचें। अगर आपसे मानव इतिहास में सबसे महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग उपलब्धियों के नाम पूछे जाएं, तो आज के लोग क्या कहेंगे? बेशक, इसका उत्तर पत्थर की लकीर नहीं है। उत्तर की कमी के बावजूद, मैं निश्चितता के साथ कह सकता हूं कि मानव इतिहास को प्रभावित करने वाली सबसे महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग सामग्री इंजीनियरिंग है। ऐसा इसलिए नहीं है क्योंकि मैं सामग्री इंजीनियरिंग में विशेषज्ञ हूं। सामग्री ने ऐतिहासिक और सामाजिक रूप से बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है।
जैसा कि मानविकी और सामाजिक विज्ञान के छात्र अच्छी तरह से जानते हैं, मानव इतिहास की अवधि को आम तौर पर कुछ मानदंडों के आधार पर तीन अवधियों में विभाजित किया जाता है। वह मानदंड है सामग्री। पत्थर, कांस्य और लोहा (और आज भी)। इससे कुछ सवाल उठ सकते हैं। ऐसा क्यों है कि आधुनिक मनुष्य इतने बुद्धिमान हैं, इतनी सारी सामग्रियों को जानते हैं और विकसित कर चुके हैं, फिर भी हम पत्थर से कांस्य या कांस्य से लोहे में संक्रमण की तुलना में अभी भी लोहे से चिपके हुए हैं? तुलना में, पत्थर से कांस्य में संक्रमण 20वीं शताब्दी ईसा पूर्व के आसपास होने का अनुमान है, और कांस्य से लोहे में संक्रमण 4-5वीं शताब्दी ईसा पूर्व के आसपास है। दूसरे शब्दों में, हम धातु सामग्री का उपयोग केवल कुछ हज़ार वर्षों से कर रहे हैं, लेकिन हम पत्थर का उपयोग दसियों हज़ार वर्षों से कर रहे हैं। हमने लोहे की खोज की, एक ऐसी सामग्री जो बेहद मूल्यवान हो गई है। आज, तांबा और एल्युमिनियम जैसी धातुएँ विद्युत चालकता, घनत्व और संक्षारण प्रतिरोध के मामले में लोहे से बेहतर हैं, लेकिन वे अभी भी ताकत और कठोरता जैसे भौतिक गुणों के साथ-साथ अर्थशास्त्र के मामले में इसे पूरी तरह से प्रतिस्थापित नहीं कर पाई हैं।
पिछले भाग में, हमने देखा कि कैसे पदार्थों ने हमारे अतीत पर इतना गहरा प्रभाव डाला है और वे कैसे विकसित हुए हैं। यह एक निर्विवाद ऐतिहासिक तथ्य है कि पदार्थों के विकास ने मानव ज्ञान में कई प्रगति की है। अतीत में पदार्थों के विकास से मानव जाति का इतिहास समृद्ध हुआ है, और भविष्य में भी इसमें कोई बदलाव नहीं होगा। हम आधुनिक समय के जितना करीब आते हैं, ज्ञान की गति उतनी ही तेज़ होती जाती है, और विशेष रूप से 20वीं सदी में न केवल भौतिकी में, बल्कि सामान्य रूप से विज्ञान में भी बहुत अधिक मात्रा में ज्ञान संचित और व्यवस्थित हुआ है। जैसे-जैसे वैज्ञानिक प्रगति जारी रही, वैसे-वैसे तकनीकी प्रगति भी हुई, खासकर पदार्थों के क्षेत्र में, जिसके कारण कई खोजें और आविष्कार हुए। उदाहरण के लिए, जब मनुष्यों ने पहली बार हवाई जहाज़ का आविष्कार किया और आसमान में उड़ान भरी, तो यह उन पदार्थों की हल्कापन और मज़बूती थी जो उन्हें संभव बना पाए। इन प्रगतियों ने जल्द ही हमारे जीने के तरीके और समाज की संरचना में क्रांति ला दी।
आज, इंजीनियरिंग की कई अलग-अलग शाखाएँ हैं। मैकेनिकल इंजीनियरिंग, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, कंप्यूटर इंजीनियरिंग, केमिकल इंजीनियरिंग, बायोलॉजिकल इंजीनियरिंग, शिपबिल्डिंग, एयरोनॉटिकल इंजीनियरिंग, आर्किटेक्चरल इंजीनियरिंग, पर्यावरण इंजीनियरिंग, इत्यादि, ये सभी सूचीबद्ध करने और वर्णन करने के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं। और मैटेरियल साइंस को इन सभी क्षेत्रों की नींव के रूप में देखा जा सकता है। मैकेनिकल, इलेक्ट्रिकल, केमिकल, बायोमटेरियल, आर्किटेक्चरल, शिपबिल्डिंग और एयरोनॉटिकल इंजीनियरिंग सभी को सामग्री की आवश्यकता होती है, और सामग्री उनकी इंजीनियरिंग के आधार के रूप में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। मैटेरियल इंजीनियरिंग के अनुशासन को तीन मुख्य शाखाओं में विभाजित किया गया है: धातु विज्ञान, सिरेमिक और फाइबर पॉलिमर, जो दुनिया में मौजूद सामग्रियों को वर्गीकृत करने का एक तरीका भी है।
आइए अब तक खोजी गई सामग्रियों पर एक नज़र डालें। कुछ सरल सामग्रियाँ हैं, जबकि अन्य में ऑप्टिकल फाइबर, अर्धचालक, ड्यूरालुमिन सहित मिश्र धातु, लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले और कृत्रिम अंगों के रूप में उपयोग किए जाने वाले बायोमटेरियल शामिल हैं। और फिर कुछ ऐसे भी हैं जिनके बारे में आपने शायद सुना होगा, एमोलेड से, जिसका उपयोग हाल ही में व्यावसायिक रूप से सेल फोन में किया जाता है, से लेकर ग्राफीन तक, एक ऐसी सामग्री जो न केवल भौतिकी में बल्कि सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग में भी महत्वपूर्ण है, और जिसका अध्ययन पिछले साल भौतिकी में नोबेल पुरस्कार विजेताओं द्वारा किया गया था। बाद के दो को अक्सर "उभरते हुए" के रूप में संदर्भित किया जाता है क्योंकि वे अन्य सामग्रियों की तुलना में अपेक्षाकृत नए हैं, भले ही उन्हें कुछ समय से खोजा और अध्ययन किया गया हो। इस कारण से, अन्य विश्वविद्यालय अक्सर समान विषयों का अध्ययन करने वाले प्रमुखों को संदर्भित करने के लिए "नई-सामग्री इंजीनियरिंग" शब्द का उपयोग करते हैं। इसके अलावा, गैर-इंजीनियरिंग प्रमुख अक्सर यह भी नहीं जानते हैं कि सामग्री इंजीनियरिंग के नाम पर "सामग्री" का क्या अर्थ है। दूसरी ओर, जब अंग्रेजी में समझाया जाता है, तो सामग्री का अर्थ सामग्री से छोटा होता है, इसलिए इसे सामग्री इंजीनियरिंग की तुलना में अधिक आसानी से स्वीकार किया जाता है। वास्तव में, सामग्री शब्द नई सामग्रियों की तुलना में बहुत व्यापक है और इसमें न केवल इंजीनियरिंग और प्रौद्योगिकी, बल्कि बुनियादी विज्ञान भी शामिल है, इसलिए मुझे लगता है कि सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग इस क्षेत्र में अध्ययन और अनुसंधान के लिए सही स्थिति है।
मैंने ऊपर बताया कि सामग्रियों को तीन मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है। उन्हें मूल रूप से धातु, सिरेमिक और पॉलिमर में वर्गीकृत किया जाता है, जिनमें से सभी के अलग-अलग भौतिक गुण होते हैं और उनका उपयोग अलग-अलग तरीकों से किया जाता है। अतीत से लेकर आज तक, मानव जाति द्वारा खोजी या आविष्कृत कई सामग्रियाँ हमारे आस-पास रही हैं, जो हमारे जीवन को समृद्ध और समृद्ध बनाती हैं, हमें और अधिक सीखने और अधिक चीजों को संभव बनाने में सक्षम बनाती हैं। उदाहरण के लिए, यदि हम अधिक सूक्ष्म चीजों का निरीक्षण करना चाहते हैं, तो हमें उन्हें देखने के लिए उपकरण बनाने की आवश्यकता होगी, और उन उपकरणों को बनाने के लिए, हमें उनके लिए सही सामग्री बनाने में सक्षम होना चाहिए। यदि हम अंतरिक्ष में उपग्रह भेजना चाहते हैं, तो हमें ऐसी सामग्री विकसित करने की आवश्यकता है जो अंतरिक्ष में स्थिर रह सकें, और यदि हम बहुत गहराई पर समुद्र तल का पता लगाना चाहते हैं, तो हमें ऐसी सामग्री का आविष्कार करने की आवश्यकता है जो अत्यधिक उच्च जल दबाव का सामना करने के लिए पर्याप्त टिकाऊ हो और समुद्री जल से खराब न हो। इसी तरह से मानव जाति ने सामग्रियों पर शोध और विकास किया है, और यह भविष्य में भी ऐसा करना जारी रखेगा।
पदार्थ विज्ञान का भविष्य सीमाओं को आगे बढ़ाएगा और नई सामग्रियों की संभावनाओं का पता लगाएगा। उदाहरण के लिए, नैनोटेक्नोलॉजी के साथ मिलकर पदार्थ विज्ञान ऐसी सामग्री बना सकता है जिसकी विशेषताओं की पहले कभी कल्पना भी नहीं की गई थी। यह स्वास्थ्य सेवा, पर्यावरण और दूरसंचार सहित कई क्षेत्रों में क्रांति लाएगा। इसके अलावा, स्थिरता को ध्यान में रखते हुए पर्यावरण के अनुकूल सामग्रियों का विकास हमारे जीवन को स्वस्थ और सुरक्षित बनाएगा। पदार्थ विज्ञान ऊर्जा भंडारण और रूपांतरण, पर्यावरण संरक्षण, जैव प्रौद्योगिकी और बहुत कुछ में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा, और भविष्य की कुछ सबसे महत्वपूर्ण समस्याओं को हल करने में योगदान देगा।
पदार्थ विज्ञान और इंजीनियरिंग का क्षेत्र हमारी प्रजाति की शुरुआत से ही मौजूद है और भविष्य में और भी महत्वपूर्ण होता जाएगा। नई सामग्रियों का विकास एक स्वाभाविक प्रगति है, खासकर आज की ऊर्जा और पर्यावरण चुनौतियों के मद्देनजर। शिक्षा जगत में तो पदार्थ इंजीनियरिंग का क्षेत्र महत्व प्राप्त कर ही रहा है, असल जिंदगी में भी इसका महत्व बढ़ रहा है। जैसा कि शीर्षक से पता चलता है, अतीत से लेकर भविष्य तक, पदार्थ इंजीनियरिंग सभी इंजीनियरिंग की नींव है, जो अन्य विषयों का नेतृत्व करती है, और तब तक विकसित होती रहेगी जब तक हम यह महसूस नहीं कर लेते कि मानवता क्या कल्पना कर सकती है। और मुझे लगता है कि पदार्थ इंजीनियरिंग में प्रमुखता प्राप्त करने वाले एक इंजीनियरिंग छात्र के रूप में मुझे भविष्य में यही करना चाहिए।