Friday, April 20, 2018

न्यूटनने सांगितलेले गतीचे कायदे



"कायदा पाळा गतीचा, काळ मागे लागला, थांबला तो संपला।" असे विष्णुशास्त्री चिपळुणकरांनी शंभर वर्षांपूर्वी त्यांच्या कवितेत लिहिले होते. माणसाने काळाची पावले ओळखून त्याच्याबरोबर रहायला हवे. काळ कोणासाठी थांबत नाही, तो पुढे जातच असतो आणि त्याच्यासोबत न जाणाऱ्याची फरफट होते अशा अर्थाने त्यांनी जीवनाचे हे तत्वज्ञान सांगितले होते. निसर्गामधल्या गतीचा कायदा खरोखरच काटेकोर आहे. कोणतीही गतिमान वस्तू काळाबरोबर पुढे पुढे जातच असते. ती स्वतःहून थांबूही शकत नाही. कोट्यवधी वर्षांपासून चंद्र पृथ्वी भोवती फिरत राहिला आहे आणि पृथ्वी स्वतःभोवती गिरकी घेतघेत सूर्याला प्रदक्षिणा घालत आली आहे. त्यांचे हे भ्रमण इतके अचूक असते की दिवसातले तास, मिनिटे आणि सेकंद आणि दिवसांचे आठवडे, महिने आणि वर्षे वगैरे कालावधी त्यांच्यावरून ठरवले जातात. अत्यंत बलिष्ठ समजले जाणारे गुरु, शुक्र, मंगळ, शनि आदि ग्रह सुद्धा कोट्यावधी वर्षांपासून ठराविक कक्षांमधून ठराविक वेगाने सूर्याभोंवती प्रदक्षिणा घालत राहिले आहेत. ते वाटेत क्षणभर थांबू शकत नाहीत  किंवा त्याची कक्षा सोडून किंचितही इकडे तिकडे जाऊ शकत नाहीत.

सर आयझॅक न्यूटन यांनी हे सगळे स्पष्टपणे, ठामपणे आणि धीटपणे सांगितले एवढेच नव्हे तर तत्कालिन शास्त्रज्ञ आणि विद्वज्जनांना ते समजावून आणि पटवून दिले. त्यांनी ते मान्य करून आपल्या शिष्यांना शिकवले आणि पुढे त्याचा जगभर प्रसार होत राहिला. आजसुद्धा विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाचे जगभरातले कोट्यावधी विद्यार्थी  न्यूटनने सांगितलेल्या गतिविषयक नियमांचा अभ्यास करतात आणि आपल्या कामात त्यांचा उपयोगसुद्धा करतात.  काही प्राचीन भारतीय शास्त्रज्ञांच्या ग्रंथांमध्ये गतिविषयक निरीक्षणे किंवा नियमांचे सूचक उल्लेख सापडतात, पण ते ज्ञान किंवा विज्ञान काळाच्या ओघात वाहून गेले होते. आता शेकडो वर्षांनंतर त्यांच्या पुरातनकाळातल्या लेखनांचा शोध घेऊन आणि त्यांचे अर्थ लावून ते समजून घेण्याचे प्रयत्न होत आहेत.  पण त्यामुळे न्यूटनने केलेल्या कामाचे मोल कमी होत नाही.

आपल्या आजूबाजूला अनेक प्रकारच्या हालचाली चाललेल्या असतांना नेहमीच दिसतात. सूर्य, चंद्र आणि चांदण्या आकाशात हळूहळू पूर्वेकडून पश्चिमेकडे सरकत जात असतात, तर जमीनीवर वारे आणि नद्या वहात असतात आणि आपल्याबरोबर आणखी कांही वस्तूंना ओढून नेत असतात. टेकड्या, डोंगर, पर्वत वगैरे अचल गोष्टी कधीच आपली जागा सोडत नाहीत. माणसे आणि पशुपक्षी वगैरे जीव कधी इकडून तिकडे जात असतात, तर कधी ते एका जागी बसलेले असतात. रस्त्यांवरून अनेक प्रकारची वाहने धावत असतात आणि कारखान्यांमध्ये किवा घरोघरी निरनिराळ्या यंत्रांची चाके फिरत असतात. या सर्व गोष्टी निसर्गाच्या कांही विशिष्ट नियमांनुसारच घडत असतात. सर आयझॅक न्यूटन यांच्या आधी होऊन गेलेल्या कांही शास्त्रज्ञांनीसुद्धा पदार्थांच्या स्थिर आणि गतिमान अवस्था यांचा अभ्यास करून कांही निरीक्षणे केली होती आणि त्यावरील आपले विचार मांडले होते. न्यूटनने त्यांचा सखोल आणि पद्धतशीर अभ्यास करून त्यामधून सुसंगत असे निसर्गाचे मूलभूत नियम शोधून काढले, त्यांची सुसंगत अशी समीकरणे तयार केली आणि ती गणितामधून सिद्ध केली. त्यांनी त्याचे विवेचन आपल्या Mathematical Principles of Natural Philosophy या नावाच्या पुस्तकात व्यवस्थितपणे मांडले.

न्यूटन या शास्त्रज्ञाचा गुरुत्वाकर्षणाचा नियम जितका प्रसिध्द आहे तितकेच त्याने सांगितलेले गतिचे तीन नियमसुध्दा आहेत. या अत्यंत महत्वाच्या दोन्ही शोधांमध्ये परस्परसंबंध आहेत आणि न्यूटनने ते एकत्रच प्रसिद्ध केले होते.  यातले कांही नियम आपल्या सामान्यज्ञानाला धरून आहेत, तर कांही त्याच्या पलीकडले, पण सहज पटण्यासारखे आहेत.
गतिचा पहिला नियम असा आहे.
१. कोणतेही बाह्य बल (Force) कार्य करत नसेल, तर प्रत्येक वस्तू  स्थिर राहते किंवा स्थिर वेगाने एकाच दिशेने मार्गक्रमण करत राहते.
पदार्थांच्या या गुणधर्माला जडत्व (Inertia) असे म्हणतात. जमीनीवर पडलेल्या एकाद्या दगडाला जोपर्यंत दुसरा कोणी हलवत नाही तोपर्यंत तो तिथेच पडून राहतो हे सर्वांनाच अनुभवामधून माहीत असते. त्यामुळे या नियमातला पहिला भाग हे एक सामान्य निरीक्षण आहे. धनुष्यामधून सोडलेला वेगवान बाण किंवा बंदुकीतून निघालेली गोळी एकाच वेगाने सरळ रेषेत पुढे पुढे जात राहते आणि आपल्या लक्ष्याचा वेध घेते असेच सर्वसाधारणपणे दिसते. पण पुढे जात असलेली वस्तू आपल्या आप थांबते किंवा आपली दिशा बदलते असे होतांनाही आपल्याला दिसते. चेंडूला हळूच जमीनीसरपट टोलवले तर तो कांही अंतरावर जाऊन थांबतो आणि हवेत वर उडवला तरी तो वळत वळत खाली जमीनीवर येऊन पडतो. इथे जमीनीवरून सरपटत जाणाऱ्या चेंडूचे जमीनीशी होत असलेले घर्षण त्याच्या गतिला विरोध करून त्याचा वेग कमी करत असते. यामुळे तो वेग कमी होत होत शून्यावर आला की तो चेंडू तिथेच थांबतो. हवेत उडवलेल्या चेंडूचे सुध्दा हवेशी थोडेसे घर्षण होत असते,  पण पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे तो चेंडू खाली खेचला जात असतो. त्यामुळे वर किंवा समोर जाता जाता तो चेंडू खालच्या बाजूने वळत जातो आणि आपल्याला त्याचा मार्ग वक्राकार होतांना दिसतो. अशा प्रकारे या दोन्ही उदाहरणांमध्ये बाह्य बलाचा प्रभाव होत असतो. हे बाह्य जोर नसते तर बॅट्समनने मारलेला प्रत्येक जमीनीलगतचा फटका न्यूटनच्या पहिल्या नियमाप्रमाणे वाटेत कुठेही न थांबता सीमारेषेच्या पार गेला असता आणि हवेत उडवलेला चेंडू तर आभाळात उंच उंच उडून पार अदृष्य होऊन गेला असता. झाडावरले सफरचंद आपली जागा सोडून खाली कां आले याचा बोध या नियमामुळे होतो.

२. गतिचा दुसरा नियम असा आहे.
गतिमान वस्तूवरील बाह्य बलाच्या प्रमाणात त्याच्या वेगामध्ये त्या बलाच्या दिशेने बदल होतो.
हा नियम समीकरणाच्या किंवा सूत्राच्या स्वरूपात असा आहे.  बल = वस्तुमान x त्वरण. वस्तूवर कार्य करत असणाऱ्या बलांची सदिश बेरीज ही त्या वस्तूचे वस्तुमान आणि तिचे त्वरण यांच्या गुणाकाराइतकी असते. सोप्या भाषेत सांगायचे झाल्यास एकाद्या वस्तूला जास्त जोर लावून ढकलले तर ती वस्तू अधिक वेग घेते आणि कमी जोर लावला तर कमी, तसेच जर लावलेला जोर समान असला तर जास्त जड वस्तू कमी वेग घेते आणि तुलनेने हलकी असली तर जास्त. हे नैसर्गिकच आहे नाही का?
गतिमान वस्तूला जर तिच्या गतिच्या दिशेनेच कोणी ढकलले किंवा ओढले तर त्या प्रमाणात तिचा वेग वाढत जातो. उदाहरणार्थ उंचावरून खाली पडत असलेल्या वस्तूला पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण खाली ओढत असते. त्यामुळे तिचा खाली पडण्याचा वेग वाढत जातो,  उलट दिशेने जोर लावला तर तिचा वेग कमी होत जातो जसा जमीनीवरून सरपटत पुढे जाणारा चेंडू घर्षणामुळे हळू हळू होत थांबतो आणि चंद्रावरील पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण त्याची दिशा बदलत राहून त्याला पृथ्वीभोवती फिरवत ठेवते म्हणजेच  तिसऱ्याच दिशेने जोर लावला तर ती वस्तु त्या दिशेने वळते.  या नियमाचाही गुरुत्वाकर्षणाच्या नियमाच्या शोधात उपयोग झाला होता.

३. गतिचा तिसरा नियम असा आहे.
प्रत्येक क्रियेला तितकीच पण विरुध्द दिशेने प्रतिक्रिया असते.  किंवा जेव्हा एक वस्तू दुसऱ्या वस्तूवर बल लावते, त्याच वेळी, दुसरी वस्तूदेखील पहिल्या वस्तूवर  उलट दिशेने तितकेच बल लावते. एक वस्तू दुसऱ्या वस्तूला जेवढ्या जोराने ढकलते किंवा ओढते तितक्याच जोराने ती दुसरी वस्तु पहिल्या वस्तूला विरुध्द दिशेने ढकलते किंवा ओढते. आपण चालतांना जमीनीला पायाने मागे ढकलतो त्याची प्रतिक्रिया म्हणून ती जमीन आपल्याला तितक्याच जोराने पुढे ढकलते म्हणून आपण  पुढे चालत जातो. आपण उभे राहून भिंतीवर हाताने दाब दिला तर ती भिंत आपल्या हाताला विरुध्द दिशेने दाबते. पायाखालची जमीन जर फार निसरडी असली तर त्यामुळे आपला पाय घसरून आपण मागे सरकतो. ज्याप्रमाणे पृथ्वी चंद्राला आपल्याकडे ओढत असते त्याचप्रमाणे चंद्रसुध्दा पृथ्वीला आकर्षित करत असतो. चंद्र आणि सूर्य यांच्या या गुरुत्वाकर्षणामुळे समुद्राला भरती आणि ओहोटी येते. थोडक्यात म्हणजे या जगात एकटे बल असतच नाही. सगळी बले परस्परविरुद्ध दिशेने लावलेल्या बलांच्या जोडीच्या रूपात असतात. गुरुत्वाकर्षण हे दोन पदार्थांमधले परस्परांना एकमेकांकडे ओढणे असते हे या नियमाला धरूनच आहे.

भोंवरे किंवा चक्रे स्वतःभोंवती गोल गोल फिरत असतात. चंद्र पृथ्वीभोंवती आणि ग्रह सूर्याभोंवती प्रदक्षिणा घालत असतात. याला वृत्तीय गति (Circular Motion) असे म्हणतात. न्यूटनने सरळ रेषेमधील गतिप्रमाणेच वृत्तीय गतिचाही अभ्यास करून हे तीन्ही नियम तिला सुद्धा कसे लागू पडतात हे दाखवून दिले. सरळ रेषेमधून पुढे जाणारी वस्तू काही फूट किंवा मीटर्स पुढे जाते, पण गोल फिरणारी वस्तू अंशांमध्ये पुढे जाते. ३६० अंशांचे एक पूर्ण वर्तुळ बनते आणि पुढच्या आवर्तनाची सुरुवात करते. ज्याप्रमाणे बलाचा रेषीय गतिशी (Linear Motion) संबंध असतो त्याच प्रमाणे आघूर्णाचा (Torque) वृत्तीय गतिशी (Circular Motion) असतो..  वर्तुळाच्या केंद्रबिंदूच्या दिशेने असलेल्या अभिकेंद्री बलाच्या प्रभावामुळे (Centripetal Force) त्या वस्तूला वृत्तीय गति मिळते आणि त्याची प्रतिक्रिया म्हणून त्या वस्तूला केंद्रापासून दूर नेऊ पाहणारे अपकेंद्री बल  (Centrifugal Force) तयार होते. मेरी गो राउंडमध्ये आपल्याला त्याचा अनुभव येतो.

न्यूटनचे हे तीन नियम इतके प्रसिद्ध झाले की विज्ञानाशिवाय इतर साहित्यातसुद्धा त्याची उदाहरणे दिली जातात. आळशी ठोंब्याला कोणी हलवल्याशिवाय तो जागचा हलणार नाही किंवा सतत काम करत राहणाऱ्याला दुसऱ्या कुणीतरी थांबवावे लागते. (नियम १). अधिक जोर लावला तर कामे लवकर होतात आणि ढील दिली तर ती सुस्त गतिने होतात. (नियम २). ठोशाला ठोसा, जशास तसे (नियम ३).


या तीन नियमांबरोबरच न्यूटनने  विस्थापन (Displacement), वेग (Velocity) आणि त्वरण (Acceleration) यांचेमधील संबंधाविषयीची तीन समीकरणे सांगितली. न्यूटनने सरळ रेषेमधील गतिप्रमाणेच वृत्तीय गतिचाही अभ्यास करून त्याविषयीची समीकरणे मांडली. त्यात रेषीय संज्ञांच्या ऐवजी वृत्तीय संज्ञा असतात एवढेच. ही मुख्य समीकरणे वरील चित्रात दिली आहेत.

हे नियम आणि ही समीकरणे यांच्यापासून स्थितिगतिशास्त्र (Mechanics) ही विज्ञानाची एक नवीन शाखा आणि स्थितिशास्त्र (Statics), गतिकी (Dynamics), शुद्धगतिकी (Kinematics), अनाधुनिक स्थितिगतिशास्त्र (Classical Mechanics) आदि त्याच्या उपशाखा निर्माण झाल्या आणि इंजिनियरिंगमधील गणिते सोडवता येणे शक्य झाले. विज्ञान आणि गणितशास्त्र यांच्यामधले संबंध त्यापुढे घट्ट होत गेले. यामधून औद्योगिक क्रांतीला चालना मिळाली.

सर आयझॅक न्यूटन यांनी विज्ञानाच्या इतर प्रांतांमध्येसुध्दा भरीव कामगिरी करून ठेवली आहे. तिच्याबद्दलची माहिती पुढल्या आणि अखेरच्या भागात पाहू.
-----------------------------------------------------------------------------------

Thursday, April 05, 2018

न्यूटनच्या सफरचंदाची गोष्ट



मी एकदा एका कीर्तनाला गेलो होतो. ते कथेकरी बुवा आपल्या रसाळ वाणीमध्ये सांगत होते, "अहो एक रिकामटेकडा इंग्रज माणूस सफरचंदाच्या  झाडाखाली डुलक्या घेत बसला होता. एक लहानशी वाऱ्याची झुळुक आली, त्या झाडाची पानं सळसळली, झाडावरून एक फळ निसटलं आणि दाणकन त्या माणसाच्या टाळक्यावर येऊन आपटलं. तो दचकून जागा झाला पण त्या वेळी मिळालेल्या जोरदार फटक्यासरशी त्याला झर्रकन एक साक्षात्कार झाला आणि तो आनंदाने उड्या मारायला लागला."
लोकांनी त्याला विचारले, "अरे काय झालं?"
तो म्हणाला, "मला आत्ताच गुरुत्वाकर्षणाचा शोध लागला."
"म्हणजे रे काय?"
"अहो ही आपल्या पायाखालची जमीन सारखी या झाडांवरच्या फळांना खाली ओढत असते म्हणून ती वरून खाली पडतात."
झालं, लोकांना त्याच्या हुषारीचं खूप कौतुक वाटलं आणि त्यांनी त्या माणसाला डोक्यावर घेतलं. त्याला सरदारकी दिली आणि त्या शोधामुळे तो एक महान शास्त्रज्ञ सर आयझॅक न्यूटन या नावाने प्रसिध्द झाला."
कीर्तनकार बुवा पुढे म्हणाले, " अहो हे गुरुत्वाकर्षण, ग्रॅव्हिटी, बिव्हिटी वगैरे सगळं काही आपल्या पूर्वजांना आधीपासूनच चांगलं ठाऊक होतं. तुम्हाला एक उदाहरण सांगतो. रावणाच्या अशोकवनात बसलेल्या सीतामाईंना मारुतीरायांनी शोधून काढलं, श्रीरामाची आंगठी दाखवून आपली ओळख पटवली आणि त्यांचं महत्वाचं बोलणं झाल्यावर ते म्हणाले, "माते, मी खूप दुरून उड्डाण करून आलो आहे, मला जोरात भूक लागली आहे. मला काही खायला देशील का?"
त्यावर सीतामाई म्हणाल्या, "अरे, ही बाग, इथली झाडं, त्यावरची फळं वगैरे माझ्या मालकीची नाहीत, पण ही झाडंच पिकलेली फळं जमीनीला अर्पण करतात, त्या फळांनाही जमीनीची ओढ असते, अशी जमीनीवर पडलेली फळं धरतीमातेची म्हणजे माझ्या आईची होतात, तुला वाटलं तर ती खाऊन तू आपली भूक भागवून घे."
हनुमंतांनी ती पडत्या फळाची आज्ञा ऐकली. त्यांनी एक जोराने बुभुःकार करताच सगळी झाडं गदागदा हालली आणि त्यावरची फळं धडाधड खाली पडली. याचाच अर्थ मारुतीरायांनासुद्धा गुरुत्वाकर्षण माहीत होतं आणि त्याचा उपयोग करून त्यांनी फळांचा पाऊस पाडला होता. अहो हा फळांचा वर्षाव कुठं आणि त्या न्यूटनच्या डोक्यावर पडलेलं एक सफरचंद कुठं? त्याचं एवढं कसलं कौतुक आलंय? पण तुम्हाला काय सांगू? ते इंग्रज लोक तर करतातच, आपले मोठे शास्त्रज्ञ म्हणवणारे लोकसुध्दा अजून त्या न्यूटनचंच कौतुक करताय्त.अहो, आपल्या देशाला स्वातंत्र्य मिळालं, इंग्रज त्यांच्या घरी परत गेले, पण आपल्या लोकांच्या मनातली गुलामगिरी काही अजूनसुध्दा गेलेली नाही. "

यावर सगळ्या श्रोत्यांनी माना डोलावल्या आणि टाळ्या वाजवल्या, त्यात कांही चांगले सुशिक्षित लोकसुध्दा दिसत होते. ते तरी आणखी काय करणार म्हणा, कारण त्यांनाही न्यूटनची तेवढीच गोष्ट माहीत होती. पण ती तर फक्त सुरुवात होती. त्याच्या पुढची गोष्ट मी या लेखात सांगणार आहे.
https://www.facebook.com/photo.php?fbid=1627158437338096&set=t.1415612551&type=3&size=1224%2C918


झाडावरून सुटलेली फळे, पाने आणि फुले खाली पडत असतात, तसेच जमीनीवरून वर फेकलेला दगडदेखील खालीच येऊन पडतो, हातामधून निसटलेली वस्तू सरळ खाली जमीनीवर पडते, ढगात निर्माण झालेले पाण्याचे थेंब पावसाच्या रूपाने खाली येऊन पडतात यासारखे रोजच्या जीवनातले अनुभव सर्वांनाच येत असतात. "खाली जमीनीवर येऊन पडणे हा सर्व जड वस्तूंचा स्वभावधर्मच असतो." असे पूर्वीच्या काळातल्या कांही शहाण्या लोकांनी सांगितले आणि तेवढे कारण सर्वसामान्य लोकांना पुरेसे वाटले. "आपली धरणीमाता सर्व भार सहन करून सगळ्या वस्तूंना आधार देते, झाडे आणि घरे यांना घट्ट धरून ठेवते, कोणी तिला लाथ मारून हवेत उडी मारली तरी तो पुढच्या क्षणी पुन्हा जमीनीवरच परत येतो तेंव्हाही ती त्याला प्रेमाने जवळ घेते, उंच आभाळात उडणारे पक्षीसुध्दा तिथे अधांतरी स्थिर राहू शकत नाहीत, त्यांना जमीनीवर परत यायचीच ओढ असते." अशा प्रकारचे उल्लेख पुरातन काळातल्या साहित्यामध्ये मिळतात. "पृथ्वीकडे एक अद्भुत प्रकारची आकर्षणशक्ती असते, ती सगळ्या वस्तूंना स्वतःकडे ओढून घेत असते." असे प्राचीन काळातल्या कांही भारतीय शास्त्रज्ञांनी त्यांच्या ग्रंथांमध्ये लिहिले होते. काही युरोपियन विद्वानांनीसुध्दा तसे तर्क केले होते. न्यूटन हा एक हुषार विद्यार्थी असल्यामुळे या गोष्टी त्याच्या वाचनात आल्या असतीलही. त्यामुळे "झाडावरले सफरचंद पृथ्वीच्या आकर्षणामुळे खाली जमीनीवर येऊन पडते." एवढेच सांगणे हा त्या काळातसुध्दा नवा विचार किंवा शोध नव्हता. मग न्यूटनने केले तरी काय?

 न्यूटनच्या जागी दुसरा कोणी असता तर त्याने ते झाडावरून खाली पडलेले ताजे सफरचंद गट्ट करून टाकले असते, पण न्यूटनने पट्कन वर पाहिले. तिथे झाडावर तर कोणीच नव्हते. न्यूटननेच गतिच्या नियमांवरसुध्दा संशोधन केले होते. त्यातल्या पहिल्या नियमाप्रमाणे कुठलीही स्थिर वस्तू तिला दुसऱ्या कुणीतरी हलवल्याशिवाय जागची हलत नाही. मग या फळाला जर वरून कोणी खाली ढकलत नसेल तर खालची जमीनच त्याला आपल्याकडे खेचून घेत असणार. त्या फळाला खाली ओढणारी पृथ्वीची अदृष्य आकर्षणशक्ती कशा प्रकारची असेल, तिचा प्रभाव कसा आणि किती दूरपर्यंत पोचत असेल यावर त्याने विचार केला. हातातून खाली पडलेल्या वस्तूपेक्षा उंचावरून पडलेली वस्तू जास्त जोरात पडते, ती जितक्या जास्त उंचीवरून खाली पडेल तितक्या जास्त वेगाने ती खाली पडते  म्हणजेच उंचावरून खाली पडता पडता तिचा वेग सतत वाढत जातो हे न्यूटनच्या लक्षात आले. यासंबंधी काही संशोधन गॅलीलियो आणि इतर शास्त्रज्ञांनी केलेले होते. न्यूटनने त्याची समीकरणे, आलेख वगैरे तयार करून पृथ्वीचे त्वरण (अॅक्स्लरेशन) किती आहे याचे गणित मांडले. हा पहिला भाग झाला.

कितीही उंच झाडाच्या अगदी शेंड्यावरून आणि कितीही उत्तुंग मनो-याच्या शिखरावरून सुटलेल्या गोष्टी खाली जमीनीवर पडतातच. त्यांच्याही वर आकाशात ढग असतात त्यातूनसुध्दा पाणी आणि गारा खाली येऊन जमीनीवर पडतात म्हणजे हे आकर्षण तिथपर्यंत आहेच. मग ते त्याच्याही पलीकडे दूर चन्द्रापर्यंत पोचत असेल कां? तसे असले तर मग आकाशातला चन्द्रसुध्दा जमीनीवर येऊन कां पडत नाही? तो पृथ्वीभोंवती गोल गोल का फिरत राहत असेल
?

यावर आणखी विचार केल्यावर न्यूटनला त्या प्रश्नातच त्याचे उत्तर सापडले. त्यानेच सांगितलेल्या गतिच्या नियमानुसार चंद्राने एकाच वेगाने सरळ रेषेत दूर चालले जायला हवे होते, पण गुरुत्वाकर्षणामुळेच तो प्रत्येक क्षणाला थोडा थोडा खाली म्हणजे पृथ्वीकडे येत असतो व त्यामुळेच तो क्षणोक्षणी आपल्या प्रवासाची दिशा बदलून पृथ्वीभोंवती प्रदक्षिणा घालत राहतो हे त्याच्या लक्षात आले. हवेत फेकलेल्या वस्तु (Projectiles) कशा दूर जाऊन खाली पडतात याचा सविस्तर अभ्यास गॅलीलिओने केला होता,  त्याला न्यूटनने समीकरणांमध्ये मांडले. एकादा दगड जमीनीला समांतर रेषेमध्ये वेगाने फेकला तर तो समोरच्या बाजूला जातांजातांच गुरुत्वाकर्षणामुळे खाली येत जातो आणि वर दिलेल्या चित्रातील आकृति क्र.१ मधील क्रमांक १, २ व ३ या वक्ररेषांनी दाखवलेल्या मार्गांनी कांही अंतरावर जमिनीवर पडतो.  या उदाहरणांत वस्तूच्या फेकण्याचा वेग वाढत गेला तर त्याचे जमीनीवर पडण्याचे अंतर वाढलेले दिसते.  या उदाहरणांत वस्तूच्या फेकण्याचा वेग वाढत गेला किंवा ती अधिकाधिक उंचावरून फेकली तर त्याचे जमीनीवर पडण्याचे अंतर वाढते.

खालील जमीन वक्राकार असेल तर सपाट जमिनीच्या मानाने ती वस्तू अधिक दूरवर जाते  हे आकृती क्र. २ वरून स्पष्ट होते. यावरून सर आयझॅक न्यूटन यांना एक कल्पना सुचली. पृथ्वीवरील एकाद्या खूप उंच, म्हणजे हिमालयाच्याही अनेकपट इतक्या उंच पर्वताच्या शिखरावर एक मोठी तोफ ठेऊन त्यातून प्रचंड वेगाने गोळे सोडले तर ते कुठपर्यंत जाऊन खाली पडतील याची गणिते त्यांनी मांडली. त्यांनी त्यासाठी कदाचित शेकडो वेगवेगळी उदाहरणे घेतली असतील, मी या आकृतीमध्ये नमून्यादाखल फक्त पाच उदाहरणे  दाखवली आहेत. तोफेच्या गोळ्याचा वेग वाढवत नेला तर काय होईल? त्यातील पहिले चार गोळे वळत वळत जात पृथ्वीवर दूर दूर जाऊन पडतील, पण पाचवा गोळा इतका वळत जाईल की एका वर्तुळाकार कक्षेमध्ये पूर्ण पृथ्वीप्रदक्षिणा करून तो सोडल्या जागी परत येईल आणि त्यानंतर तो पृथ्वीभोवती फिरत राहील.

न्यूटनच्या काल्पनिक तोफेने उडवलेल्या गोळ्याप्रमाणेच आकाशातून विशिष्ट वेगाने आणि सरळ  रेषेतल्या मार्गाने  पुढे जात असलेली कोणतीही खरीखुरी वस्तूसुध्दा पृथ्वीच्या जवळून जात असतांना गुरुत्वाकर्षणामुळे ती पृथ्वीकडे ओढली जाते आणि त्यामुळे तिचा मार्ग वक्राकार होतो आणि ती पृथ्वीच्याभोवती फिरत राहते. चंद्राचे  पृथ्वीभोवती होत असलेले भ्रमण अशाच प्रकारे आकृती क्र. ४ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे होत असते.

या कल्पनेचा विस्तार करून त्याने चन्द्राच्या पृथ्वीभोवती फिरण्याच्या वेगाचे गणित मांडले. पृथ्वीपासून चन्द्राचे अंतर किती आहे, पृथ्वीभोवती ३६० अंशाची  एक प्रदक्षिणा पूर्ण करण्यासाठी चंद्राला किती अंतर चालावे लागते, ते अंतर तो किती दिवसात पार करतो, यावरून तो एका सेकंदात किती अंतर कापतो, किंवा एका सेकंदात तो किती अंश फिरतो, ते करत असतांना त्याला सरळ रेषेमध्ये पुढे जाण्याऐवजी पृथ्वीभोवती फिरण्यासाठी दर सेकंदाला पृथ्वीकडे किती वळावे लागते. त्यावरून त्याचे किती त्वरण (अॅक्स्लरेशन) किती असते, त्यासाठी किती बलाची (आकर्षणाची) आवश्यकता असते वगैरेंची गणिते न्यूटनने मांडली आणि सोडवली.

 पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर जिथे आपण राहतो तिथे उंचावरून खाली पडणाऱ्या वस्तूचा वेग दर सेकंदाला कसा वाढत जातो याचा अभ्यास करून त्यासाठी लागणारे बल (आकर्षण) किती असते याचा अंदाज मांडला. या दोन अंकांचा भागाकार सुमारे ३६०० इतका येतो. याचे कारण चंद्र हा पृथ्वीपासून खूप दूर आहे. पृथ्वीपासून चन्द्राचे अंतर पृथ्वीच्या त्रिज्येच्या सुमारे ६० पट आहे. ३६०० हा आकडा ६० चा वर्ग म्हणजे ६० गुणिले ६० इतका आहे. या दोन्ही गणितांवरून गुरुत्वाकर्षणाचा जोर दोन वस्तूंमधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असणार असा निष्कर्ष निघतो. कुठल्याही वस्तूला जागचे हलवण्यासाठी त्याच्या वस्तुमानाच्या सम प्रमाणात जोर लावावा लागतो हे सुध्दा न्यूटननेच  सांगितलेले होते. त्याअर्थी गुरुत्वाकर्षणाचा जोर वस्तुमानांच्या समप्रमाणात वाढत असणार.

या दोन्ही गोष्टींची सांगड घालून त्याने आपला सुप्रसिध्द सिध्दांत मांडला तो असा होता. "या विश्वामधील प्रत्येक वस्तु इतर प्रत्येक वस्तूला स्वतःकडे ओढत असते. या आकर्षणाचे बल त्या दोन वस्तूंच्या वस्तुमानांच्या समप्रमाणात आणि त्या दोन वस्तूंमधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असते." (F = G.m1.m2/r.r)
 या सिध्दांतानुसार फक्त पृथ्वीच चंद्राला आपल्याकडे ओढत नाही तर चंद्रसुध्दा पृथ्वीला त्याच्याकडे ओढतच असतो. हा मात्र सर्वस्वी नवा विचार होता. सर आयझॅक न्यूटन यांनी पुरेशा स्पष्टीकरणासह या सिध्दांताच्या स्वरूपात गुरुत्वाकर्षणाचा शोध जगापुढे मांडला म्हणून त्यांना त्याचे श्रेय दिले जाते.

वर उल्लेखल्याप्रमाणे पृथ्वी आणि चंद्र यांचे आकारमान, वस्तुमान, चंद्र आणि जमीनीवरील खाली पडणाऱ्या वस्तू यांच्या गति वगैरे अनेक प्रकारच्या माहितीचा उपयोग हा शोध लावण्यासाठी करावा लागला होता. यातली कोणतीही माहिती त्या काळात सहजपणे उपलब्ध नसायची. पृथ्वी आणि चंद्र यांच्यासंबंधातली अंतरे प्रत्यक्ष मोजणे तर शक्यच नसते. त्यासाठी इतर अनेक प्रकारचे प्रयोग करून उपलब्ध झालेल्या माहितीवरून अंदाज करावा लागतो. सर आयझॅक न्यूटन यांनी पूर्वीच्या आणि समकालीन अशा अनेक विद्वान शास्त्रज्ञांनी केलेल्या संशोधनाचा आणि त्यांनी लिहिलेल्या ग्रंथांचा कसून अभ्यास करून त्यातून सुसंगत अशी सर्व माहिती स्वतः पुन्हा तपासून पहात गोळा केली. "मी माझ्या वडिलधारी लोकांच्या खांद्यावर उभा आहे म्हणून मला अधिक दूरवरचे दिसत आहे." अशा शब्दांमध्ये त्यांनी हे ऋण व्यक्त केले होते. त्या माहितीचे विश्लेषण करण्यासाठी त्यांनी अंकगणित, बीजगणित, भूमिति, त्रिकोणमिति आदि गणिताच्या विविध शाखांचा उपयोग केला होताच, त्या कामामधून कॅल्क्युलस ही एक नवीन शाखा तयार झाली. हे किचकट काम करण्यासाठी त्यांना तब्बल वीस वर्षांइतका कालावधी लागला होता. विज्ञानामधले मोठे शोध कधीच सहजासहजी लागत नसतात. त्यासाठी त्या शास्त्रज्ञाने केलेल्या कठोर तपश्चर्येचे ते फळ असते. न्यूटनच्या सफरचंदाची गोष्ट सन १६६६ मध्ये घडली आणि त्यावरील त्यांचे पुस्तक १६८७ मध्ये प्रसिध्द झाले.

न्यूटनच्या आधीच्या काळातल्या विज्ञानामधील संशोधनामध्ये पृथ्वीवरील पदार्थांसंबंधीचे नियम आणि अंतरिक्षामधील ग्रहताऱ्यांच्या भ्रमणाचे नियम यांचा अभ्यास वेगवेगळा होत असे. गुरुत्वाकर्षणाचा नियम हा पहिलाच वैश्विक नियम त्या दृष्टीने क्रांतिकारक ठरला. आर्किमिडिजपासून ते केपलर, गॅलीलिओपर्यंत अनेक शास्त्रज्ञांनी केलेल्या निरीक्षणांवरून पूर्वी मांडलेल्या नियमांना गुरुत्वाकर्षणाने एक सैध्दांतिक आधार मिळवून दिला. लाकडे पाण्यावर का तरंगतात, समुद्राला भरती ओहोटी का येते, झोपाळा का झुलत राहतो, पृथ्वी, गुरु, शुक्र, शनि आदि ग्रह सूर्याभोवती कसे फिरतात वगैरे अनेक प्रश्नांची उत्तरे या शोधामुळे मिळाली. असे असले तरी मुळात हे गुरुत्वाकर्षण कशामुळे निर्माण होते याचे गूढ मात्र अजूनही पूर्णपणे उलगडलेले नाहीच.

न्यूटनसारख्या शास्त्रज्ञांनी सांगितलेले नियम फक्त इंग्रजी किंवा ख्रिश्चन लोकांसाठी नसतात, ते सर्वांना समान असतात. त्यांनी लावलेल्या शोधाचा उपयोग सर्वांना होत असतो. यामुळे ते शास्त्रज्ञ सर्व जगाचे असतात, विद्वान सर्वत्र पूज्यते म्हणतात त्याप्रमाणे जगभरातले लोक त्यांच्याकडे आदराने पाहतात.








     

असामान्य प्रतिभाशाली शास्त्रज्ञ स्टीफन हॉकिंग


स्टीफन हॉकिंग या असामान्य प्रतिभाशाली शास्त्रज्ञाचे नुकतेच निधन झाले. त्याच्या जीवनाबद्दल आणि दुर्दम्य आजाराबद्दल बरेचसे लिहिले गेले आहे. त्याने केलेल्या जटिल शास्त्रीय संशोधनासंबंधी सोप्या भाषेत थोडक्यात माहिती देण्याचा प्रयत्न मी या लेखात केला आहे.

स्टीफन हॉकिंग हा मुख्यतः सैध्दांतिक (थिऑरेटिकल) काम करणारा भौतिक शास्त्राचा संशोधक होता, अर्थातच यासाठी अत्यंत उच्च प्रकारच्या गणिताची आवश्यकता असल्याने त्याने गणितात प्राविण्य मिळवले होते. भौतिक शास्त्रामधील कॉस्मॉलॉजी म्हणजे अंतरिक्षामधील ताऱ्यांविषयीचे विज्ञान या शाखेवर त्याने संशोधन केले आणि त्यात मोलाची भर टाकली. प्रखर बुध्दीमत्ता, अभ्यासू वृत्ती आणि उत्क़ष्ट आकलनशक्ती हे शास्त्रज्ञ होण्यासाठी लागणारे गुण त्याच्यात होतेच, शिवाय आपले संशोधन चांगल्या प्रकारे मांडण्याचे कौशल्यही होते. यामुळे त्याची गणना सर्वोच्च कोटीच्या शास्त्रज्ञांमध्ये केली जाते.

ब्रह्मांडाची उत्पत्ती, स्थिति आणि संभाव्य लय यावर स्टीफन हॉकिंगने बरेच काम केले. परमेश्वराला इच्छा झाली किंवा त्याची लीला दाखवावी असे वाटले म्हणून त्याने  क्षणार्धात किंवा अमूक इतक्या दिवसात सगळ्या जगाची उत्पत्ती केली असे सगळ्या धर्मांच्या पुरातन ग्रंथांमध्ये लिहिले आहे आणि हे सोपे स्पष्टीकरण सर्वसामान्यलोक मानतात. पण पूर्वी माहीत नसलेले आणि डोळ्यांना न दिसणारे असे अंतरिक्षामधील असंख्य सू्र्य आणि त्यांचे ग्रह, उपग्रह आता निरनिराळ्या प्रकारच्या दुर्बिणींमधून पाहतांना नोंदले गेले आहेत. त्यामुळे या विश्वाचा पसारा किती महाप्रचंड आहे याची जाणीव झाली आहे. पण हे इतके मोठे विश्व कसे, कधी आणि कशामुळे जन्माला आले यावर शास्त्रज्ञ लोक तर्क आणि चर्चा करत असतात. अब्जावधी वर्षांपूर्वी कधी तरी एक महाविस्फोट किंवा बिग बँग झाला आणि त्यामधून असंख्य कण प्रचंड वेगाने सगळ्या बाजूंना फेकले गेले. गुरुत्वाकर्षणामुळे त्या कणांमधून पुंजके तयार झाले आणि त्यामधून तारे, ग्रह, उपग्रह वगैरे तयार झाले. तरीही ते सगळे प्रचंड वेगाने एकमेकांपासून दूर जात असल्यामुळे या विश्वाचा सतत विस्तार होत आहे (एक्स्पांडिंग युनिव्हर्स) अशा प्रकारची कल्पना मांडली गेली आणि स्टीफन हॉकिंगने त्याचा पाठपुरावा केला. पण त्या बिगबँगच्या आधी काय परिस्थिती होती याचा थांगपत्ता लागत नव्हता. त्यामुळे काळसुध्दा त्या क्षणानंतरच सुरू झाला असेल का असा विचारही मांडला गेला. वस्तुमान आणि अंतर यांच्याप्रमाणे काळ ही संकल्पनासुध्दा सापेक्ष असते एवढे आइन्स्टाइनने सिध्द करून दाखवले होते, पण काळाचे अस्तित्वच नसणे हे आकलनाच्या पलीकडे आहे. त्यामुळे हे विश्व अनादिच नाही तर अपरंपार आहे. त्याला आपण वेळ आणि जागा (टाइम आणि स्पेस) यांच्या मर्यादा घालू शकत नाही अशा निष्कर्षावर स्टीफन हॉकिंग अखेरीला पोचला होता. म्हणजे कदाचित बिग बँग झालाही असेल, पण त्याच्या आधी काय होते ते मात्र सांगता येणार नाही.

सूर्यासारखे तेजस्वी असे असंख्य तारे या जगात आहेत, पण ते सगळे एकासारखे एक मात्र नाहीत. त्यांचेमधून निघणारे प्रकाशकिरणसुध्दा निरनिराळ्या प्रकारचे असतात. त्या सर्वांची गणना कॉस्मिक रेडिएशनमध्ये होते. त्यांच्या अभ्यासामधून ताऱ्याच्या अंतरंगात कोणत्या क्रिया घडत असतात त्यातून कोणते किरण बाहेर निघतात हे समजते. यातले तारे आकारमानाने लहान, मोठे, प्रचंड किंवा अतिप्रचंड असतात. ताऱ्यांचे आकारमान आणि त्यांचेमधून निघणारे प्रकाशकिरण यांचेनुसार त्या ताऱ्यांचे वर्गीकरण केले गेले. त्यावरून त्यांच्या वयोमानाचाही अंदाज बांधला जातो. काही तारे असेही आहेत की त्यांच्यामधून कोणतेही प्रकाशकिरण बाहेर पडतच नाहीत. याचा अर्थ ते थंडगार आहेत असे नाही, उलट ते इतके शक्तीशाली असतात, त्यांची गुरुत्वाकर्षणशक्ती इतकी मोठी असते की ते प्रकाशकिरणालासुध्दा बाहेर पडू देत नाहीत. अशा ताऱ्यांना कृष्णविवर किंवा ब्लॅक होल असे नाव दिले आहे. त्यांच्या जवळपास कोणताही दुसरा तारा आला तर हे कृष्णविवर त्याला गिळून टाकते आणि मोठे होते. स्टीफन हॉकिंगने त्यांचा कसून अभ्यास केला, ही कृष्णविवरे कशामुळे निर्माण होतात आणि पुढे त्यांचे भवितव्य काय असेल याचा विचार केल्यानंतर त्याने असे मत मांडले की त्यांच्यामधूनसुध्दा काही विशिष्ट किरण बाहेर पडू शकतात. अशा किरणांना स्टीफन हॉकिंगचेच नाव दिले गेले.

भौतिक शास्त्रानुसार या विश्वात  गुरुत्वाकर्षण, विद्युतचुंबकीय, अशक्त आणि सशक्त न्यूक्लीय बले या नावांची चार प्रकारची मूलभूत बले आहेत. ( gravity, the electromagnetic force,  the weak nuclear force  and the strong nuclear force) त्यांचेसाठी निरनिराळ्या थिअरी आहेत. या सर्वांना गणितामधून जोडून एकमेव संयुक्त ( unified) सिध्दांत मांडता येईल अशी आशा स्टीफन हॉकिंगला वाटत होती आणि या दृष्टीने त्याचे कसून प्रयत्न चालले होते. या विषयावर A Theory of Everything नावाचा चित्रपटही निघाला होता.

स्टीफन हॉकिंगने विज्ञानविषयावर अनेक पुस्तके लिहिली. सामान्य वाचकाला पुरेशा अभ्यासाशिवाय ती नीटशी समजत नसली तरीसुध्दा अत्यंत वाचनीय मात्र आहेत. त्याने लिहिलेले  A Brief History of Time हे पुस्तक तर त्या वर्षातले सर्वाधिक खपाचे (बेस्ट सेलर) ठरले होते. सुलभ आणि प्रवाही भाषाशैली आणि मजेदार उदाहरणे वगैरेंमधून ती पुस्तके रुक्ष न वाटता वाचकाला खिळवून ठेवतात. आपल्याला विश्वाची एकामागून एक रहस्ये उलगडून सांगत जातात.

हे विश्व कदाचित ईश्वराने निर्माण केलेही असेल, पण ते चालवत ठेवण्यासाठी त्याची आवश्यकता नाही, कदाचित त्यानेच केलेले विज्ञानाचे नियम त्यासाठी पुरेसे आहेत, तो स्वतः सुध्दा हे नियम कधीही मोडत नाही. अशी मते स्टीफन हॉकिंगने आपल्या लिखाणात मांडली आहेत.  त्याची अनेक सुवचने (Quotes) प्रसिध्द आहेत. त्यातली काही खाली दिली आहेत.
बदलाशी जुळवून घेण्यात बुध्दीमत्ता असते. Intelligence is the ability to adapt to change.
अज्ञान हा ज्ञानाचा सर्वात मोठा शत्रू नाही, ज्ञानाचा असल्याचा भ्रम (हा मोठा शत्रू) आहे. The greatest enemy of knowledge is not ignorance, it is the illusion of knowledge.
प्रत्येक घटना ही आधीपासून ठरलेली असते, त्यात आपण कसलाही बदल करू शकत नाही असे सांगणारे लोकसुध्दा रस्ता (आजूबाजूला) पाहून ओलांडतांना मला दिसले आहेत. I have noticed even people who claim everything is predestined, and that we can do nothing to change it, look before they cross the road.

तर असा होता स्टीफन हॉकिंग. असा स्टीफन हॉकिंग पुन्हा होणे नाही.

Friday, March 23, 2018

हरहुन्नरी शास्त्रज्ञ रॉबर्ट हूक


झाडाच्या लवचिक फांदीला वाकवले की ती वाकते आणि सोडली की पुन्हा पहिल्यासारखी होते, रबराला ताणले की ते लांब होते आणि ताण सोडला की पुन्हा लहान होते  हे आपण नेहमीच पाहतो. इंग्रजी भाषेमधील 'इलास्टिसिटी' नावाच्या या विशिष्ट गुणधर्माला विज्ञानाच्या जगात आणि आधुनिक काळातल्या सिव्हिल आणि मेकॅनिकल इंजिनियरिंगमध्ये महत्वाचे स्थान आहे. मी शाळेत असतांना हा गुणधर्म 'स्थितिस्थापकत्व' अशा भारदस्त नावाने  शिकलो होतो पण आताच्या भौतिकशास्त्र परिभाषाकोषामध्ये त्याचे नाव  'प्रत्यास्थता' असे दिले आहे. ओल्या लाकडाच्या या गुणधर्माचा उपयोग करून आदिमानवाच्या काळातल्या लोकांनी तीरकमठा बनवला होता आणि आजच्या काळातले वनवासी लोकसुध्दा तशा प्रकारच्या हत्याराने शिकार करतात. रामायण महाभारताच्या काळातले धनुर्धारी वीर प्रसिध्द आहेत. कांही पदार्थांचा हा गुणधर्म पूर्वीपासून माणसाच्या माहितीतला असला आणि माणसाने त्याचा चांगला उपयोग करून घेतला असला तरी सतराव्या शतकातल्या रॉबर्ट हूक या ब्रिटिश शास्त्रज्ञाने त्याचा पध्दतशीर अभ्यास करून त्यासंबंधीचा मूलभूत नियम सांगितला. तो 'हूकचा नियम' याच नावाने ओळखला जातो. 

रॉबर्ट हूकचा जन्म इंग्लंडमधल्या एका लहानशा बेटावर १६३५ साली झाला. त्याचे वडील तिथल्या चर्चमध्ये धर्मगुरु होते आणि त्या गावातली शाळाही चर्चला जोडलेली असल्यामुळे रॉबर्टला सुरुवातीला चांगले शिक्षण मिळाले. पण वडिलांच्या मृत्यूनंतर त्याची आर्थिक परिस्थिति बिकट झाली. त्यामुळे तो आपले गांव सोडून लंडनला गेला आणि तिथल्या एका प्रयोगशाळेत शिकाऊ उमेदवार म्हणून कामाला लागला. नोकरी करत असतांनाच त्याने पुढील शिक्षण घेतले. तो कुशाग्र विद्यार्थी होताच, चांगला चित्रकला आणि कुशल कारागीरही होता. बुध्दीमत्ता आणि कलाकौशल्य या दोन्ही गुणांचा संयोग दुर्मिळ असतो, पण रॉबर्ट हूकमध्ये तो होता. त्याने लॅटिन, ग्रीक, हिब्रू आदि भाषांचा अभ्यास केला, पण गणित आणि विज्ञान किंवा नैसर्गिक तत्वज्ञान हे त्याचे आवडते विषय होते आणि प्रात्यक्षिके दाखवणे किंवा प्रयोग करून पाहणे याची त्याला मनापासून आवड होती.  इंग्लंडमधला लिओनार्दो दा विंची असे त्याचे वर्णन करता येईल.


कांही वर्षांनंतर हूक लंडनहून ऑक्सफर्डला गेला. तिथे असतांना त्याने प्रसिध्द शास्त्रज्ञ रॉबर्ट बॉइल यांच्यासोबत काम करून त्यांच्या संशोधनासाठी लागणारी खास उपकरणे आणि यंत्रे तयार केली, त्यात अनेक सुधारणा केल्या, त्यांचा वापर करून त्यावर प्रयोग आणि प्रात्यक्षिके केली आणि अशा प्रकारे बॉइल यांच्या संशोधनाला सहाय्य केले. हूकचे प्राविण्य पाहून पुढे रॉयल सोसायटीच्या प्रयोगशाळेची जबाबदारी त्याच्यावर सोपवली गेली. त्यानंतर त्याने इतर संशोधकांना मदत करता करता त्याबरोबर स्वतःचे वेगळे संशोधन करणे सुरू केले. 

सतराव्या शतकाच्या काळात विज्ञान हाच एक वेगळा विषय नव्हता, तेंव्हा त्याच्या शाखा, उपशाखा कुठून असणार? त्या काळातले शास्त्रज्ञ विविध विषयांवर संशोधन करीत असत. त्यांना ज्या बाबतीत कुतूहल वाटेल, त्या गोष्टीचा छडा लावण्यासाठी ते प्रयत्न करीत असत. रॉबर्ट हूकने सुध्दा अनेक प्रकारचे संशोधन केले. रॉबर्ट बॉइलसाठी त्याने हवेच्या दाबावर काम केलेले होतेच. त्यासंबंधीचे प्रयोग आणि प्रात्यक्षिके तो पुढेही करीत राहिला, त्याचप्रमाणे त्याने निरनिराळ्या उंचीवरील ठिकाणांच्या  वातावरणातला हवेचा दाब मोजून पाहिला. निरनिराळी लांबी असलेल्या लंबंकांची आंदोलने मोजली. प्रत्यास्थतेचा नियम शोधत असतांना कोणकोणत्या पदार्थात हा गुण किती प्रमाणात आढळतो हे पहाणे आलेच. पोलादाची तार किंवा पट्टी गुंडाळून त्यापासून स्प्रिंग तयार करून या गुणाचा अभ्यास केला. त्यावरून निरनिराळ्या प्रकारच्या स्प्रिंगा तयार करून पाहिल्या. घडाळ्याच्या वेळेत अचूकता आणण्यासाठी त्याला लागणारे खास प्रकारचे दाते असलेली चक्रे तयार केली.  गॅलीलिओ आदि शास्त्रज्ञांनी दूरच्या ग्रहताऱ्यांना पहाण्यासाठी दुर्बिणी तयार केल्या होत्या. जवळच्याच वस्तूंना मोठे करून पाहण्यासाठी बहिर्गोल भिंगा पूर्वीच तयार झालेल्या होत्या. या दोन्हींवर विचार करून रॉबर्ट हूकने सूक्ष्मदर्शक यंत्रे तयार केली आणि क्षुल्लक किड्यांपासून झाडांच्या पानांपर्यंत अनेक बारीकशा वस्तूंना त्या यंत्राखाली ठेऊन लक्षपूर्वक पाहिले. त्या काळात छायाचित्राचा शोध लागलेला नव्हता पण रॉबर्ट हूक चित्रकलेमध्ये प्रवीण असल्यामुळे या यंत्रामधून त्याला जे दिसले त्यांची हुबेहूब चित्रे त्याने काढून ठेवली.  वनस्पती किंवा प्राण्यांची शरीरे सूक्ष्म अशा अनंत पेशींपासून बनलेली असतात असे त्यांचा अभ्यास करत असतांना हूकला जाणवले. त्या सूक्ष्म पेशींसाठी इंग्रजीमध्ये सेल (Cells) हा शब्दप्रयोग त्याने केला. शरीरामधील नीला (Veins) आणि रोहिणी (Arteries) या रक्तवाहिन्यांमधील रक्तात फरक असतो हे त्याने सांगितले.  अशा अनेक विषयांवर त्याने संशोधन केले.

हूकने आपला प्रसिध्द नियम लॅटिनमध्ये थोडक्यात लिहिला होता त्याचा अर्थ जसा "जोर (force) तशी वाढ (extension)" असा होत होता. वाढ या शब्दाच्या ठिकाणी विरूपणही (Deformation) घेता येते.  स्प्रिगला वजन अडकवून त्याला वजन टांगले तर त्या वजनाच्या प्रमाणात त्या स्प्रिंगची लांबी वाढते हे सहजपणे मोजता येते आणि यावरून हा नियम सिध्द करता येतो. या वाक्यात आणखी सुधारणा करून हूकचा नियम आता असा सांगितला जातो.
"प्रत्यास्थी सीमेच्या आतील घनरूप पदार्थामध्ये बाह्य बलामुळे निर्माण होणारे प्रतिबल (Stressस्ट्रेस) त्या पदार्थात झालेल्या विकाराच्या (strainस्ट्रेनच्या) समप्रमाणात असते." Within the limit of elasticity, the stress induced (σ ) in a solid due to some external force is always in proportion with the strain (ε ).
हा नियम सर्व पदार्थांना सर्व स्थितींमध्ये लागू पडत नाही. उदाहरणार्थ कांचेपासून स्प्रिंगसारखा आकार तयार केला आणि त्याला ताण दिला तर ती तुटून जाईल आणि शिशाच्या तारेला गुंडाळून तयार केलेल्या स्प्रिंगला ताण दिला तर ती लांब होईल पण ताण सोडला तरी ती त्याच आकारात राहील, पुन्हा पूर्वीचा आकार घेणार नाही. पोलादाची तारसुध्दा मर्यादेच्या बाहेर ताणली तर पुन्हा पहिल्यासारखी होत नाही कारण हूकचा हा नियम प्रत्यास्थी सीमेमध्येच लागू पडतो, पण यंत्रांचे भाग अशाच पदार्थांपासून तयार केले जातात आणि त्यांना मर्यादित ताणच दिला जातो. त्यांच्या डिझाइनसाठी हूकचा नियम खूप उपयोगी पडतो,

रॉबर्ट हूकने गुरुत्वाकर्षणावरसुध्दा संशोधन केले होते. उंचावरून पडत असतांना त्या वस्तूच्या खाली येण्याचा वेग वाढत जातो हे त्याच्या लक्षात आले होते असे त्याच्या नोंदींवरून दिसते. त्याबाबतचा इन्व्हर्स स्क्वेअर लॉ आपणच आधी सांगितला होता असा दावासुध्दा हूकने केला होता. पण सर आयझॅक न्यूटनने गतीचे सुप्रसिध्द नियम आणि गुरुत्वाकर्षणाचा क्रांतिकारक शोध लावून ते अत्यंत सुसंगत अशा तर्कांसह प्रसिध्द केले त्याला त्या काळातल्या विद्वानांची मान्यता मिळाली. बुध्दीमत्ता, चित्रकला,  चिकाटी, कार्यकुशलता आदि अनेक गुण रॉबर्ट हूकमध्ये एकवटले होते आणि त्याने विस्तृत संशोधनही केले होते, पण त्याच सुमाराला विज्ञानाच्या जगात सर आयझॅक न्यूटन नावाच्या सूर्याचा उदय झाला होता आणि त्याच्या तेजापुढे रॉबर्ट हूकचे काम फिके पडले असावे. हूक आणि न्यूटन यांच्या मधले व्यक्तीगत संबंध तितकेसे सलोख्याचे नसावेत. अशा कारणांमुळे त्या काळातील प्रस्थापित विद्वानांचे हूककडे कदाचित थोडे दुर्लक्ष झाले असावे. त्याने दाखवलेल्या कर्तृत्वाच्या प्रमाणात त्याचा गौरव झाला नाही. या हरहुन्नरी संशोधकाने केलेले संशोधन अनेक वर्षांनंतर हळूहळू जगापुढे येत गेले आणि जगाला त्याची महती कळत गेली. 
---------------------------------------------

Saturday, March 17, 2018

गेट टुगेदर्स आणि लग्न समारंभांचे आकर्षण


मागच्या महिन्यात माझ्या जवळच्या नात्यातल्या एका मुलीचे लग्न झाले. पुण्यातल्या त्या कार्यालयाचा प्रशस्त हॉल माणसांनी गच्च भरला होता. त्यातली निदान शंभरावर तरी माणसे माझ्या नात्यातली आणि ओळखीची होती. त्यातली बरीचशी माणसे पुणेवासी होती पण हिंजवडी, निगडी, घोरपडी अशासारख्या ठिकाणी राहणाऱ्या पुण्यातल्या लोकांचीसुध्दा वर्षानुवर्षे गाठ भेट होत नाही. या मंगलकार्याच्या निमित्याने मात्र त्यांनी आवर्जून येऊन हजेरी लावली होती. बाहेरगांवी राहणारे अनेक जण कार, बस, ट्रेन, विमान अशा विभिन्न वाहनांमधून पुण्याला आले होते.

तिथे जमलेल्या लोकांमध्ये कडेवरच्या बाळांपासून ते काठी टेकत चालणाऱ्या पणजोबांपर्यंत सगळ्या वयाची माणसे होती, तसेच चाळीतल्या खोलीपासून ते बंगल्यात राहणाऱ्यापर्यंत सर्व स्तरामधलीही होती. पण त्या ठिकाणी त्यांच्या वागण्याबोलण्यात तसा कसलाच भेदभाव दिसत नव्हता. सगळेचजण अत्यंत आपुलकीने एकमेकांना भेटत होते, एकमेकांची चौकशी करत होते, हंसत खिदळत होते. "ती सध्या काय करते (किंवा तो काय करतो, ते काय करतात)? तिथे येऊ न शकलेले त्यांचे आईवडील, बहीणभाऊ, मुलेबाळे वगैरे सध्या काय करतात? ते कुठे राहतात आणि कसे आहेत?" हे आपसातल्या चर्चांमधले मुख्य विषय होतेच, त्यांच्या अनुषंगाने अनेक गोष्टींची उजळणी होत होती. आता वयस्क झालेले लोक त्यांच्या लहानपणी किंवा तरुणपणी कसे मजेदार वागत होते हे त्यांचा आब राखून पण रंगवून आणि नकला करून पुढच्या पिढीमधल्या मुलांपुढे सांगणे चालले होते आणि त्याला सगळ्यांचीच दिलखुलास दाद मिळत होती. एकंदरीतच "मस्तीभरा माहौल" होता. तिथे आलेले सगळे आप्त मराठीमधूनच बोलत होते, बोलण्याच्या ओघात संवयीमुळे एकादा उद्गार, वाक्प्रचार किंवा वाक्य हिंदी किंवा इंग्रजीमधून आला तर त्याची लज्जत वाढत होती.

त्यानंतर दहा बारा दिवसांनीच माझ्या ऑफीसमधल्या सुमारे शंभर सेवानिवृत्त सहकाऱ्यांचा नवी मुंबईमध्ये मेळावा भरला होता. तिथे जमलेले बरेचसे लोक स्थानिक असले तरी अनेक जण मुंबईच्या इतर भागामधून आले होते तर माझ्यासारखे थोडे लोक बाहेरगावाहूनही आले होते. इथला लहानातला लहान मित्र सुध्दा साठीमध्ये पोचलेला होता तर सर्वात ज्येष्ठ व्यक्ती चौऱ्याऐंशी पंच्याऐंशीला आलेली होती.  सर्वांची मुले आपापल्या आयुष्यात स्थिरावलेली होती आणि सगळ्यांनाच रिटायर झाल्यानंतर मिळत असलेली पेनशन त्यांच्या गरजा भागवण्यासाठी पुरेशी होती. इथे आलेले बहुतेक सगळेच जण साधारणपणे एकाच स्तरावरले होते, त्यात ना कोणी गरीब चाळकरी होता ना कोणी गडगंज श्रीमंत बंगलेवाला होता. नोकरीत असतांना बॉस असलेले अधिकारी आणि तेंव्हाचे त्यांचे कनिष्ठ सहकारी आता एकाच पातळीवर आले होते आणि गळ्यात गळा घालून वावरत होते.

ऑफिसमधल्या समस्या किंवा तक्रारी घरात आणायच्या नाहीत आणि घरातल्या अडचणींवर ऑफिसातल्या कोणाशी चर्चा करायची नाही ही शिस्त आम्ही नोकरी करतांना पाळली होती आणि निवृत्त झाल्यानंतर त्यात बदल केला नव्हता. आता ऑफिसला जाणेच शिल्लक नसल्यामुळे बोलायला तिथले विषयही नव्हते. "तू सध्या काय करतोस?" किंवा "तुम्ही सध्या काय करता?" असे विचारण्यात फारसा अर्थ नव्हता. त्यावर "बस जी रहे हैं।" किंवा "मजेमें जी रहे हैं।" अशाच उत्तराची अपेक्षा होती. त्यामुळे एकमेकांच्या तब्येतीची चौकशी करणे, न आलेल्या मित्रांची विचारपूस करणे, त्यातला कोण कुठे आणि कधी भेटला होता वगैरे सांगणे आणि सद्यःपरिस्थितीवर आपली मोघम मते मांडणे, काही ढोबळ अंदाज करणे वगैरे चाललेले होते. शिवाय जुन्या मजेदार आठवणी काढून त्यावर हंसणे खिदळणे होतेच.  तिथे चाललेले बहुतेक संभाषण इंग्रजी आणि हिंदीमध्ये होत होते, पण मधूनच एकाद्या मराठी माणसाला दुसरा मराठी माणूस, पंजाब्याला पंजाबी, बंगाल्याला बंगाली, कन्नडिगाला कन्नडिग वगैरे भेटले तर ते नकळत आपापल्या भाषेंमध्ये बोलायला लागत. भारतातल्या बहुतेक सगळ्या भाषांचे ध्वनि त्या ठिकाणी कानावर पडत होते. 

अशा प्रकारे हे दोन मेळावे अगदी वेगवेगळ्या प्रकारचे असले तरी त्या दोन मेळाव्यांमध्ये काही गोष्टी समान होत्या. दोन्हीकडे एकंदरीत "मस्तीभरा माहौल" होता. प्रत्येकाच्या मनात दांडगा उत्साह होता आणि तो त्यांच्या हंसतमुख चेहेऱ्यावर आणि वागण्याबोलण्यात दिसून येत होता. सगळेचजण एका विशिष्ट प्रकारच्या चैतन्याने भारलेले दिसत होते. हा उत्साह, ही ऊर्जा, हे आकर्षण नेमके कशामुळे येत असेल? "झाडावरले सफरचंद खाली का पडले?" या प्रश्नाने जसे न्यूटनला पछाडले होते तसेच मलाही या प्रश्नाचे गूढ पडले होते.

लग्नसमारंभाला म्हणून जमलेल्या मंडळीमधल्या कितीशा लोकांना तिथे चाललेल्या धार्मिक विधींमध्ये रस होता? त्या विधींमध्ये ज्यांचा प्रत्यक्ष सहभाग होता आणि जे त्यांना सहाय्य करत होते असे मोजके लोक सोडले तर इतर लोकांमधले फारच थोडेजण तिकडे काय चालले आहे हे पहात होते. त्यातल्या महिलांच्या वेशभूषा, केशभूषा, कपडे, दागिने वगैरेंवर इतर महिलांचे बारीक लक्ष असेलही, पण पुरुषमंडळींना त्यातसुध्दा काडीचा इंटरेस्ट नव्हता. "आपल्या हातातल्या अक्षता डोक्यावर पडल्यानेच तो विवाह संपन्न होणार आणि त्या वधुवरांचे आयुष्य सुखसमृध्दीपूर्ण होणार." असे विचार आजकाल कोणाच्याच मनात येत नाहीत. त्यामुळे बहुसंख्य लोक आपापल्या जागीच बसून समोरच्या लोकांवर अक्षता उधळतात. "मिष्टान्नम् इतरेजनाः" असे सुभाषित असले आणि पुण्यातल्या कार्यालयांमधली जेवणे चविष्ट असली तरी फक्त भोजनावर ताव मारण्यासाठी इतक्या लोकांनी एवढ्या दूर यावे इतके काही त्याचे अप्रूप नसते.  सेवानिवृत्तांच्या मेळाव्यातल्या खाण्यापिण्याला तर काहीच महत्व नसते कारण वयोमानानुसार अनेक प्रकारची पथ्ये पाळतांना अन्नाचा आस्वाद घेण्याची त्यांची क्षमताच मंद झालेली असते. त्या मेळाव्यात झालेले काव्यवाचन, गायन, जादूचे प्रयोग यासारखे मनोरंजनाचे प्रयोग यथातथाच होते. तिथे गेल्याने जुन्या ओळखी पक्क्या होतील, दोनचार नव्या ओळखी होतील आणि त्यामधून आपला व्यवसाय किंवा नांवलौकिक वाढेल अशी शक्यता कमीच असते आणि त्या भेटींमधून काही नवे ज्ञान मिळेल, व्यवहारचातुर्य वाढेल, शहाणपणात भर पडेल अशीही शक्यता नसते. तरीसुध्दा इतके लोक आपापला वेळ, पैसे आणि श्रम खर्च करून या मेळाव्यांना गर्दी का करतात ?

सफरचंदाचा विचार करता करता न्यूटनला जसा गुरुत्वाकर्षणाचा शोध लागला तसाच मलाही एक अजब शोध लागला. आपले रक्ताचे नातेवाईक असोत, सहकारी, मित्र किंवा शेजारी असोत, किंवा आता ईमेल, फेसबुक आणि वॉट्सअॅपवर भेटणारे फ्रेंड्स असोत, त्यांची एक प्रतिमा आपल्या मनात तयार होत जाते. त्या प्रतिमेला त्या व्यक्तीबद्दल विलक्षण आकर्षण वाटत असते. आपण या दोघांची भेट घडवून आणण्यासाठी धडपड करतो. एकाच ठिकाणी अशा अनेक भेटी घडायची शक्यता असली तर ते आकर्षण तितक्या पटीने वाढत जाते. बहुधा वयोमानानुसार या आकर्षणाची शक्ती जास्तच वाढत जात असावी. प्रत्यक्ष भेट होतांना आपण त्या व्यक्तीला आपल्या डोळ्यासमोर पाहतो तेंव्हा कसल्या तरी विलक्षण लहरी आपल्या मनात उठतात, त्या व्यक्तीने आपल्याला ओळखून प्रतिसाद दिला याचा अर्थ त्याच्याही मनात तशा लहरी उठलेल्या असतात आणि रेझोनन्स झाल्याप्रमाणे दोघांच्याही मनातल्या लहरी जास्तच उफाळून येतात. त्यामधून दोघांच्या मनात ऊर्जेचा एक झरा वहायला लागतो. अशा वेळी फक्त जवळ असणे, हातात हात घेणे, खांद्यावर किंवा पाठीवर हात ठेवणे, निदानपक्षी हात हलवून इशारा देणे, दोन शब्द बोलणे आणि ऐकणे इतकेच पुरेसे असते. त्या वेळी आपले आणखी काही बोलणे झालेच तरी त्यातले शब्द महत्वाचे नसतात आणि लगेच विस्मरणात चालले जातात.  या दोन्ही मेळाव्यांमध्ये मी कुणाला काय काय सांगितले आणि कुणी कुणी मला काय काय सांगितले यातले एक वाक्यसुध्दा आज मला आठवत नाही, कारण त्याला मुळी काही महत्व नव्हतेच. मला कुणी किंवा मी कुणाला दुखावले असले तर ते लक्षात राहिले असते, पण अशा प्रसंगी कुणी तसे करत नाही. I am OK, you are OK. असेच संवाद होतात. पण ते झाले याचाच केवढा तरी आनंद मिळतो.

आपल्या ओळखीची माणसे भेटण्यामध्ये होणारा आनंद, त्यांची खुशाली पाहून होणारे समाधान याला मोल नसते. त्यासाठी होणारा खर्च आणि पडणारे कष्ट आपण आनंदाने सहन करतो. म्हणूनच मी अशा सगळ्या मेळाव्यांना हजर रहाण्याचा आवर्जून प्रयत्न करतो.

Thursday, March 15, 2018

शास्त्रज्ञ रॉबर्ट बॉइल आणि त्याची स्वप्ने



शास्त्रज्ञ लोक फक्त अज्ञाताचे संशोधनच करतात असे नाही. तसे असते तर ते अंधारात चाचपडण्यासारखे होईल. मग त्यातून क्वचित कुणाच्या हाती काही लागले तर लागले.  त्या काळापर्यंत झालेल्या प्रगतीचा आढावा घेऊन त्यामधून पुढे आणखी काय काय होण्याची शक्यता आहे याचा विचार करणे हे फक्त मनामध्ये चांगल्या इच्छा बाळगण्यापेक्षा वेगळे आहे. महान शास्त्रज्ञ रॉबर्ट बॉइल याने स्वतः संशोधन करून कांही महत्वाचे शोध लावलेच, भविष्यात कोणकोणत्या दिशेने प्रगति व्हायला हवी याच्या इच्छा व्यक्त केल्या. त्याच्या हयातीत ते घडणे शक्य वाटत नसल्यामुळे ती त्याची स्वप्ने होती असे म्हणता येईल. एक दोन अपवाद वगळता ती सगळी स्वप्ने पुढील काळात प्रत्यक्षात उतरली.

सतराव्या शतकाच्या सुरुवातीला युरोपमधील सामाजिक परिस्थिती बदलायला लागली होती.  गॅलीलिओने इटलीमध्ये सुरू केलेल्या पध्दतशीर संशोधनावरून प्रेरणा घेऊन टॉरिसेली, पास्कल, ओटो व्हॉन गेरिक आदि अनेक शास्त्रज्ञ युरोपमधील फ्रान्स, जर्मनी वगैरे इतर देशांमध्येही निरनिराळे प्रयोग करू लागले होते आणि त्यातून मिळालेले नवे ज्ञान प्रसिध्द करू लागले होते. विज्ञानातील म्हणजेच त्या काळातल्या नैसर्गिक तत्वज्ञानामधील संशोधनाचे वारे इंग्लंडकडेही वहात गेले. सर फ्रान्सिस बेकनसारख्या विद्वानांनी त्याला पोषक असे तर्कशुध्द विचारसरणीचे वातावरण तयार करायला सुरुवात केली होती. इटलीमधल्या समाजावर कट्टर धर्मगुरूंचा पगडा होता तसा तो इंग्लंडमध्ये राहिला नव्हता. परंपरागत समजुतींना आव्हान देणारे वेगळे विचार मांडण्याचे धैर्य दाखवणे तिथे शक्य होत होते. त्यामुळे त्या देशात वैज्ञानिक संशोधनाने मूळ धरले आणि त्यामधून पुढे अनेक मोठमोठे शास्त्रज्ञ निर्माण झाले. रॉबर्ट बॉइल हा त्याच्या सुरुवातीच्या काळातला एक महान शास्त्रज्ञ होता. आधुनिक विज्ञानाचा आणि त्यातही आधुनिक रसायनशास्त्राचा पाया घालण्यात त्याचा मोठा वाटा होता.

रॉबर्ट बॉइलचा जन्म एका श्रीमंत आयरिश कुटुंबात झाला. आयर्लंड आणि इंग्लंडमध्ये त्यांची गडगंज संपत्ती होती. त्याने इंग्लिश आणि आयरिश शिवाय लॅटिन, फ्रेंच, ग्रीक आदि भाषांचे शिक्षण घेतले, परदेशांचा प्रवास केला आणि विविध विषयांमधील ज्ञान संपादन केले. इंग्लंडला परत जाईपर्यंत त्याच्या मनात विज्ञानाची तीव्र ओढ निर्माण झाली होती. बॉइलने तिकडे गेल्यानंतर प्रयोगशाळांमध्ये निरनिराळे प्रयोग करून पहाणे सुरू केले. त्याने ओटो व्हॉन गेरिकच्या हवेच्या पंपाचा अभ्यास केला आणि तशा प्रकारचा पंप तयार करून त्यात कांही सुधारणा केल्या, त्याला न्युमॅटिकल इंजिन असे नाव दिले. बॉइलने त्या यंत्राचा उपयोग करून हवेच्या दाबाचा अभ्यास करण्यासाठी अनेक प्रयोग केले आणि गेरिक आणि पास्कल यांनी  सुरू केलेले हवेच्या गुणधर्मांचे संशोधन आणखी पुढे नेले. त्याला मिळालेल्या माहितीच्या अभ्यासावरून वायुरूप पदार्थांवरील दाब विरुध्द त्यांचे आकारमान यांच्यामधला थेट संबंध सिध्द केला आणि त्याबद्दलचा आपला सुप्रसिध्द नियम मांडला. हवेवर दाब दिला की ती दाबली जाऊन कमी जागेत मावते अशा प्रकारचे निरीक्षण बॉइलच्या आधीच कांही शास्त्रज्ञांनी केले होते, पण त्यावर पध्दतशीर प्रयोग करून, सारी मोजमोपे घेऊन, सविस्तर आकडेवारी, कोष्टके आणि आलेख वगैरेंचा उपयोग करून तो नियम समीकरणाच्या रूपात मांडण्याचे काम रॉबर्ट बॉइलने केले.

बॉइलच्या नियम असा आहे की तापमान स्थिर असल्यास बंदिस्त जागेत साठवलेल्या आदर्श वायुरूप पदार्थांचे आकारमान आणि त्यावरील दाब एकमेकांशी व्यस्त प्रमाणात असतात किंवा आकारमान आणि दाब यांचा गुणाकार स्थिर असतो. (P x V = C, P1V1=P2V2). एका बंद सिलिंडरमध्ये भरलेल्या हवेवर दट्ट्याने दाब दिला की तिचे आकारमान कमी होते तसा दाब वाढतो आणि त्या दट्ट्याला बाहेर ओढून हवेचे आकारमान वाढवले की त्या हवेवरचा दाब त्याच प्रमाणात कमी होतो. उदाहरणार्थ आकारमान अर्धे केले की दाब दुप्पट होतो, एक तृतीयांश केले की तिप्पट आणि एक चतुर्थांश केले की चौपट होतो. अर्थातच हे काही मर्यादित कक्षेमध्ये घडते. शून्य किंवा अगणित अशा संख्यांना हा नियम लागू पडत नाही.

इंग्लंडमध्ये रॉयल सोसायटीची स्थापना होताच खुद्द तिथल्या राजाकडून रॉबर्ट बॉइलला त्या संस्थेचा सभासद म्हणून नेमण्यात आले. त्याच्या विद्वत्तेची दखल घेतली गेली आणि एक आघाडीचा शास्त्रज्ञ असा त्याचा नावलौकिक झाला. त्या काळामधील इतर शास्त्रज्ञांप्रमाणे बॉइलनेसुध्दा निरनिराळे सामान्य पदार्थ आणि धातू यांचेपासून सोनेचांदी यासारख्या मूल्यवान धातू तयार करण्यासाठी दीर्घकाळ प्रयत्न केले. पदार्थांमध्ये अशा प्रकारचे बदल होणे शक्य आहे असे तो सुध्दा समजत होता. प्रत्यक्षात तसे कांही घडले नाही, पण त्या प्रयोगांमधून अनेक पदार्थांविषयी खूप नवी माहिती उजेडात आली आणि पुढील काळातल्या रसायन शास्त्रज्ञांना तिचा उपयोग झाला. पाण्याचा बर्फ होतांना त्याचे प्रसरण झाल्यामुळे पडणारा दाब, विशिष्ट गुरुत्व (स्पेसिफिक ग्रॅव्हिटी), प्रकाशाचे अपवर्तन (रिफ्रॅक्शन), हवेमधून होणारा ध्वनीचा प्रसार, स्फटिके, वायुरूप आणि द्रवरूप पदार्थांचे गुणधर्म, आईवडिलांकडून त्यांच्या मुलांना मिळणारे आनुवंशिक गुण इत्यादि अनेक निरनिराळ्या प्रकारच्या विषयांवर बॉइलने संशोधन आणि चिंतन केले. त्याने मिश्रणे आणि रासायनिक संयुगे यांच्यामधला फरक दाखवला, ज्वलन आणि श्वासोछ्वास यांच्यात काही संबंध आहे असे सांगितले. अशा प्रकारे त्याने अनेक विषयांवर चौफेर संशोधन करून ते लिहून ठेवले किंवा प्रसिध्द केले. वैज्ञानिक संशोधनामधून नवे ज्ञान संपादन करणे हेच आपले एक मुख्य ध्येय असे तो मानत होता, एका प्रकारे विज्ञानामधील मूलभूत संशोधनावर त्याचा भर होता, पण त्या ज्ञानाचा प्रत्यक्षात उपयोग करण्यालाही त्याचा विरोध नव्हता आणि तो त्यासाठी मदतही करत होता.

रॉबर्ट बॉइल अत्यंत धर्मनिष्ठ होता आणि ख्रिश्चन धर्माचा प्रसार करणे हेसुध्दा त्याचे एक ध्येय होते. विज्ञानाच्या अभ्यासामधून देवाचे अस्तित्व निर्विवादपणे सिध्द करता येईल अशी त्याची श्रध्दा होती. त्याने यासाठीसुध्दा जमतील तेवढे प्रयत्न केले. त्या काळात विज्ञान हा तत्वज्ञानाचाच भाग असल्यामुळे बॉइलने लिहिलेल्या काही पुस्तकांमधून त्याने धार्मिक विषयांवरील आपले विचार  मांडले होते.

रॉबर्ट बॉइलने चोवीस संभाव्य शोधांची एक इच्छांची यादी (विश लिस्ट) बनवली होती. माणसाचे आयुष्यमान वाढवणे, हवेत उड्डाण करणे, न विझणारा दिवा, न बुडणारी नाव, वेदना कमी करणारी, झोप किंवा जाग आणणारी, कल्पनाशक्ती आणि स्मरणशक्ती वाढवणारी, मन शांत करणारी अशी औषधे अशांचा त्यात समावेश होता. त्या काळातल्या इतर कोणी कदाचित अशा कल्पनाही केल्या नसतील. ती बॉइलच्या कुशाग्र बुध्दीची आणि कल्पनाशक्तीची झेप किंवा त्याचा द्रष्टेपणा असेही म्हणता येईल. त्याने व्यक्त केलेल्या बहुतेक इच्छा पुढील काळात पूर्ण झाल्या. कृत्रिम रीत्या सोने बनवणे मात्र कधीच शक्य होणार नव्हते, पण तशी कल्पना करणारा तो काही एकटाच नव्हता. परीस खरोखरच अस्तित्वात असतो असे भारतासकट जगभरामधील लोकांना वाटत होते.
----------------------

Wednesday, February 28, 2018

प्राचीन भारतीय शास्त्रज्ञ


महान प्राचीन भारतीय शास्त्रज्ञ या विषयावरील एक चित्रमय लेख सुमारे दहा वर्षांपूर्वी ई मेल्सवर फिरत होता. त्या माहितीपूर्ण लेखातला काही भाग अतिरंजित आणि काही भाग कपोलकल्पित असल्यामुळे त्या वेळी मला तो फारसा विश्वसनीय वाटला नव्हता. पण त्या लेखामुळे माझ्या मनातली जिज्ञासा जागृत झाली आणि मी आंतर्जालावर थोडे उत्खनन करून सहजपणे मिळेल तेवढी माहिती गोळा केली. त्या माहितीच्या आधारावर थोर भारतीय शास्त्रज्ञ या नावाची एक लेखमाला मी पांच भागात लिहून प्रकाशित केली होती.


महान भारतीय शास्त्रज्ञ - भाग १, २, ३, ४ आणि ५

http://anandghan.blogspot.in/2008/05/blog-post_02.html
http://anandghan.blogspot.in/2008/05/blog-post_9750.html
http://anandghan.blogspot.in/2008/05/blog-post_03.html
http://anandghan.blogspot.in/2008/05/blog-post_05.html

मला त्यानंतरच्या काळात या विषयावरील अनेक लेख आणि साधक बाधक चर्चा वाचायला मिळाली. या वर्षी पुण्यात भरलेल्या आंतरराष्ट्रीय वेद विज्ञान परिषदेच्या प्रदर्शनाला भेट देऊन तिथून आणखी काही माहिती आणि चित्रे मिळवली. याच सुमारास मला शिक्षण विवेक या मासिकासाठी एक लेख लिहिण्याबद्दल विचारणा करण्यात आली. या दृष्टीने माझी तयारी सुरू असल्यामुळे मी त्यांना लगेच होकार दिला आणि हा लेख लिहून दिला. मी तयार केलेली सर्व चित्रे त्या मासिकामध्ये जागेअभावी दिली गेली नव्हती. मी या अनुदिनीमध्ये त्यांचा समावेशसुध्दा केला आहे. त्यामधून माझ्या लेखाचा विषय अधिक स्पष्ट होऊ शकेल.

ओळख प्राचीन भारतीय शास्त्रज्ञांची

 प्राचीन भारतामध्ये एक अत्यंत विकसित आणि समृध्द अशी संस्कृती नांदत होती. तिच्या प्रगतीला असंख्य विद्वानांनी हातभार लावला होता, त्या सर्व अनामिक शास्त्रज्ञांची नोंद आता उपलब्ध नाही. काही शास्त्रज्ञांनी लिहिलेले ग्रंथ किंवा संहिता त्यांच्या नावानिशी माहीत आहेत. प्राचीन भारतीयांनी निरनिराळ्या क्षेत्रांमध्ये केलेल्या प्रगतीचा थोडक्यात आढावा घेऊन त्यानंतर या थोर शास्त्रज्ञांची ओळख करून देण्याचा अल्पसा प्रयत्न या लेखात मी केला आहे. हे सारे विद्वान थोर पुरुष होते, त्यांच्याकडे अचाट बुध्दीमत्ता व विचारशक्ती होती, अगाध ज्ञान होते आणि त्यांनी त्यांच्या काळात असामान्य असे कर्तृत्व करून दाखवले होते. कोणाही भारतीय माणसाला त्यांच्याबद्दल आदर वाटावा आणि स्वतःच्या भारतीयत्वाचा अभिमानही वाटावा असे ते शास्त्रज्ञ होते.

आपले पूर्वज सोने, चांदी, लोखंड, तांबे आणि त्यांचे मिश्रधातू यांचा उपयोग करत होते. हे धातू तयार करण्यामध्ये खाणकाम (Mining), रसायनशास्त्र (Chemistry) आणि धातुविज्ञान (Metallurgy) या विद्यांचा भरपूर विकास प्राचीन भारतामध्ये झाला होता. अनेक प्रकारच्या रासायनिक क्षारांची निर्मिती करायच्या प्रक्रिया आणि त्यासाठी लागणारी उपकरणे त्यांनी विकसित केली होती. प्राणी आणि वनस्पतींचा सखोल अभ्यास करून त्यांचा उपयोग करण्याची शास्त्रे त्यांनी लिहिली होती. खगोलशास्त्रामध्ये त्यांनी प्राविण्य मिळवले होते आणि त्यासाठी गणिताचे ज्ञान आवश्यक होतेच. शरीर आणि मनाचे आरोग्य सांभाळण्यासाठी त्यांनी निर्माण केलेली आयुर्वेद आणि योग ही शास्त्रे आजही अत्यंत उपयुक्त आहेत. वास्तुशास्त्रामध्ये घरे, मंदिरे इत्यादि बांधण्यासाठी स्थापत्यशास्त्राचे नियम तयार केले. त्यांच्या आधारे बांधलेली भव्य प्राचीन मंदिरे त्याची साक्ष देतात. संस्कृत ही जगातली सर्वात जुनी अशी व्याकरणबध्द आणि अद्भुत भाषा आहे. तिच्यात विशाल शब्दभांडार आहेच, शिवाय कालमानानुसार नवनवे अर्थपूर्ण शब्द निर्माण करायची क्षमता आहे.


आचार्य चरक  यांना वैद्यकीय शास्त्राचे जनक आणि आचार्य शुश्रुत यांना शल्यचिकित्सेचे जनक  मानले जाते. त्यांनी लिहिलेल्या चरकसंहिता आणि सुश्रुतसंहिता हे आयुर्वेदाचे पायाभूत ग्रंथ आहेत. आजचे वैद्यराजही त्यांच्या आधारे चिकित्सा आणि उपचार करतात. चरकमहर्षींनी व्याधींचा प्रतिबंध, निदान आणि निवारण या तीन्हीबद्दल लिहिले आहे.  रोगावर उपाय करण्यापेक्षा तो न होऊ देणेच अधिक चांगले "Prevention is better than cure" हे तत्व त्यांनी सांगितले होते. शरीरामधील कफवातपित्त हे त्रिदोष, रक्त, मांस, मज्जा, अस्थि वगैरे सप्तधातु, अन्न आणि औषधे यांचा त्यांचेवर होणारा परिणाम ही आयुर्वेदाची मूळ तत्वे त्यांनी सांगितली. शरीरपरीक्षा, मानसपरीक्षा आणि सारासारतत्व अशा रोगाचे निदान करण्याच्या पध्दती, त्यावर करण्याचे उपचार, वनस्पतीजन्य आणि रासायनिक औषधे वगैरे सर्वांबद्दल त्यांनी लिहिले.  सुश्रुतमहर्षीं हे अत्यंत कुशल असे शल्यविशारद (सर्जन) होते. निरनिराळ्या शस्त्रक्रियांसाठी उपयुक्त अशा खास प्रकारच्या सुया, चिमटे आणि चाकू आदि हत्यारे त्यांनी तयार करून घेतली होती. हाडे, त्वचा (प्लॅस्टिक सर्जरी) आणि डोळे (मोतीबिंदू) वगैरेंच्या शस्त्रक्रियांसंबंधी सविस्तर माहिती त्यांच्या संहितांमध्ये दिली आहे. आज अधिक चांगल्या आधुनिक सोयी उपलब्ध आहेत, त्यामुळे सश्रुतसंहितेनुसार शस्त्रक्रिया केल्या जात नाहीत, पण आयुर्वेदिक पध्दतीने उपचार केले जातात. सुश्रुतसंहितेमध्ये शल्यचिकित्सेशिवाय आयुर्वेदासंबंधी पुष्कळ माहिती आहे. शेकडो प्रकारचे रोग, औषधी वनस्पती आणि अनेक प्रकारची प्राणीजन्य व रासायनिक औषधे यांची माहिती त्यात आहे. महर्षी पतंजलि यांनी शरीर आणि मन निकोप आणि सुदृढ करण्यासाठी अष्टांग योग सांगितले होते. त्यामधील योगासने आणि प्राणायाम आज जगभरात लोकप्रिय झाले आहेत आणि कोट्यावधि लोक त्याचा लाभ घेत आहेत.

 आर्यभट, वराहमिहिर, ब्रह्मगुप्त व भास्कराचार्य आदि महान शास्त्रज्ञांनी खगोलशास्त्र व गणितशास्त्रामध्ये फार मोठे काम करून ठेवले आहे. त्यांच्या ग्रंथांवर इतर विद्वानांनी भाष्य किंवा टीका लिहिल्या होत्या, तसेच त्यांचे अनेक भाषांमध्ये अनुवाद झाले होते आणि हे ज्ञान अरब विद्वानांमार्फत पाश्चात्य देशात गेले होते. आर्यभटांनी अंकगणित, बीजगणित, भूमिती आणि त्रिकोणमिती या सर्वांमध्ये आपली छाप उमटवली. त्यांनी शून्याची कल्पना मांडली, बीजगणितामधील समीकरणे सोडवली, पाय (π) या आकड्याचे ३.१४१६ इतके अचूक मूल्य काढले,  त्रिकोणाच्या क्षेत्रफळाचे सूत्र सांगितले आणि ज्या, कोज्या (साइन, कोसाइन) यांची  संकल्पना मांडून त्यांची कोष्टके तयार केली. आर्यभटांनी खगोलशास्त्राचा अभ्यास करण्यासाठी शंकुयंत्र, छायायंत्र, धनुर्यंत्र, चक्रयंत्र, छत्रयंत्र यासारखी विविध उपकरणे तयार केली आणि त्यांचा उपयोग करून आकाशातील ग्रहता-यांची अत्यंत सूक्ष्म अशी निरीक्षणे केली. पृथ्वी गोलाकार असून तिचा परीघ किती आहे आणि ती स्वतःभोवती फिरते असे सांगितले, सूर्य आणि चंद्रग्रहणे कशामुळे होतात त्याचा शोध लावला आणि ती कधी व केंव्हा होतात याचे अचूक गणित मांडले. पंचांग तयार करण्यासाठी आर्यभट, भास्कराचार्य आदींनी दिलेल्या खगोलशास्त्रीय गणिताचा उपयोग शतकानुशतके होत राहिला.


वराहमिहिर यांनी विपुल ग्रंथरचना करून आर्यभटादि शास्त्रज्ञांनी केलेले संशोधन पुढे नेले. गणिताच्या ज्ञानात स्वतःची भर घातलीच, प्रकाशाचे परावर्तन कसे होते यावर विचार मांडले. जमीनीवरील सर्व वस्तूंना जमीनीशी जखडून ठेवणारी एक अद्भुत शक्ती आहे असे प्रतिपादन करून एका अर्थी गुरुत्वाकर्षणाचे सूतोवाच केले.  ब्रह्मगुप्त यांनीही गणितावर खूप महत्वाचे संशोधन केले. त्यांनी इतर आंकड्यांची शून्याबरोबर बेरीज, वजाबाकी व गुणाकार करण्याचे नियम सांगितले. ऋणसंख्या ही नवी संकल्पना मांडली. त्यानंतर अंकगणिताचे स्वरूपच बदलून गेले. ब्रह्मगुप्त यांनी भूमितीमधील आकारांची क्षेत्रफळे आणि बीजगणितामधील समीकरणांची उत्तरे काढण्याची सूत्रे मांडली. या तीन शास्त्रज्ञांच्या काळानंतर सुमारे चारपाचशे वर्षांनी द्वितीय भास्कराचार्य हे अद्वितीय शास्त्रज्ञ होऊन गेले. सामान्य बुद्धीच्या गणकांना बोधकर होईल आणि चतुर व ज्ञानी गणकांच्या मनात प्रीती उत्पन्न करेल असा ‘सिद्धान्तशिरोमणी’ हा ग्रंथ या भास्कराचार्यानी लिहिला. त्यात लीलावती, बीजगणित, गणिताध्याय आणि गोलाध्याय असे चार भाग आहेत. त्याशिवाय त्यांनी आणखी काही विद्वत्तापूर्ण ग्रंथ लिहिले. पृथ्वीच्या उत्तर आणि दक्षिण ध्रुवावर सहा महिने रात्र आणि सहा महिने दिवस असतात. चंद्रावर पंधरा पंधरा दिवसांचे दिवसरात्री असतात, हे भास्कराचार्याना माहीत होते. ग्रहांचे भ्रमणकाळ आणि त्यांच्या दैनंदिन गती यांच्या अचूक किंमती त्यांनी काढल्या. ग्रहणाच्या वेळी सूर्य आणि चंद्र यांची तात्कालिक गती काढण्यासाठी कॅलक्युलससारखे सूत्र वापरावे लागते ते त्यांनी तेव्हा वापरले होते. भास्कराचार्य केवळ सैद्धांतिक खगोलशास्त्रज्ञ नव्हते तर ते उत्तम आकाश निरीक्षक होते.


या शास्त्रज्ञांखेरीज कणाद मुनि आणि नागार्जुन यांची नांवेही आदराने घेतली जातात. जगामधील सर्व पदार्थ सूक्ष्म अशा कणांमधून बनले आहेत असे प्रतिपादन कणाद मुनींनी केले होते. नागार्जुनांनी रसायनशास्त्राचे खूप प्रयोग केले. त्यांना अपेक्षित होते त्याप्रमाणे हिणकस धातूंचे सोन्यामध्ये रूपांतर करता आले नाही, पण त्या प्रयत्नात त्यांनी तसे चमकणारे अनेक नवे मिश्रधातु तयार केले आणि अनेक प्रकारची रासायने व रासायनिक क्रियांसाठी लागणारी विशेष उपकरणे तयार करून घेतली. या रसायनांचा उपयोग धातुशास्त्र आणि औषधांसाठीसुध्दा केला जात असे. बाराव्या शतकात भास्कराचार्यांनी लिहिलेल्या सिध्दांतशिरोमणी या ग्रंथानंतर शास्त्रज्ञांची परंपरा खंडित झाली ती कायमचीच. त्यानंतर अनेक शतकांच्या कालानंतर पुन्हा त्यांचे कांही ग्रंथ उजेडात आले, बरेचसे नष्ट झाले. आज जेवढी माहिती सहज उपलब्ध आहे त्यावरून त्यांच्या कार्याचा फक्त अंदाज घेता येतो.

या भारतीय शास्त्रज्ञांनी आपली सगळी ग्रंथरचना संस्कृत भाषेत काव्यबध्द केली आहे. त्या प्रयत्नात शास्त्रीय माहितीचा नेमकेपणा रहात नाही आणि ती समजणे कठीण होते. शिवाय संस्कृत भाषेमधील पंडितांना विज्ञान माहीत नसते आणि विज्ञान शिकलेल्यांना संस्कृत भाषा समजत नाही, कालमानानुसार आणि संदर्भाप्रमाणे शब्दांचे अर्थ बदलतात अशा अनेक अडचणी आहेत. प्राचीन काळात कुठल्याही विधानाचा शास्त्रीय आधार दाखवण्याची पध्दत नसावी. त्यामुळे सिध्दांत मिळतात, पण त्यांची सिध्दता नाही, आजच्या भाषेत सांगायचे झाल्यास 'फॉर्म्युले' मिळतात पण त्यांचे 'डेरिव्हेशन' मिळत नाही. यामुळे ते संशोधन आज प्रचलित असलेल्या वैज्ञानिक पध्दतीनुसार स्पष्ट होत नाही. तरीही सारांशरूपाने सांगायचे झाल्यास प्राचीन काळातल्या भारतीय शास्त्रज्ञांनी नेत्रदीपक अशी कामगिरी करून ठेवली आहे. ती डोळसपणाने समजून घेतल्यास नक्कीच स्फूर्तीदायक आहे.

                                                                                                                                                                 

  

Friday, February 16, 2018

विज्ञान म्हणजे काय ?

'विज्ञान' हा हजारो वर्षे जुना संस्कृत शब्द आहे. 'विशिष्ट ज्ञान' असा त्याचा व्यापक अर्थ आहे. पण अलीकडच्या काळात 'विज्ञान' या शब्दाचा उपयोग इंग्रजीमधील 'सायन्स' या शब्दाच्या अर्थाने प्रचलित झाला आहे. कुठल्याही विषयाच्या पध्दतशीर ज्ञानाला 'शास्त्र' असे म्हणतात, पण धर्म, न्याय, नीती वगैरेंमध्ये पारंगत असलेल्या माणसांना शास्त्री म्हणून ओळखले जाते आणि 'सायंटिस्ट' या शब्दाला प्रतिशब्द म्हणून 'शास्त्रज्ञ' हा शब्द योजला जातो 'विज्ञान', 'शास्त्रज्ञ' आणि 'तंत्रज्ञान' हे शब्द मी अनुक्रमे 'सायन्स', 'सायंटिस्ट' आणि 'टेक्नॉलॉजी' या अर्थाने या लेखामध्ये लिहिले आहेत.

विश्वामधील निर्जीव पदार्थ आणि सजीव प्राणिमात्र यांचा पध्दतशीरपणे केलेला अभ्यास म्हणजे विज्ञान (किंवा सायन्स) हा या शब्दाचा सोपा अर्थ आहे. तसा अभ्यास करूनच मानवाने त्यांचेमधील गुणधर्म आणि त्यात होत असलेल्या बदलांचे नियम समजून घेतले आणि त्यांचा आपल्या फायद्यासाठी उपयोग करून घेतला. हा अभ्यास आदिमानवाच्या काळापासून चालत आला आहे. प्राचीन भारतामध्ये एक अत्यंत विकसित आणि समृध्द अशी संस्कृती नांदत होती. असंख्य विद्वानांनी आणि शास्त्रज्ञांनी तिच्या प्रगतीला हातभार लावला होता. पण त्यांनी आपल्या नावांच्या नोंदी करून ठेवलेल्या नव्हत्या. कसलेही श्रेय स्वतःकडे घेण्याची कोणाची प्रवृत्तीच नव्हती. यामुळे त्या सर्व अनामिक शास्त्रज्ञांची ओळख आता उपलब्ध नाही.  इजिप्त, इराक, चीन, दक्षिण अमेरिका आदि भागांमध्येसुध्दा प्रगत संस्कृतींचे अवशेष मिळतात. त्यावरून तिकडल्या भागात झालेल्या विज्ञानामधील प्रगतीचा सुध्दा अंदाज घेता येतो.

कणाद ऋषींनी त्यांच्या वैशेषिक सूत्रामधून 'वैशेषिक' नावाचे तत्वज्ञान दिले होते. आगीच्या ज्वालांनी नेहमी वरच्या बाजूला जाणे आणि पावसाच्या पाण्याचे वरून खाली पडणे, पाण्याचे जमीनीवरून वहात जाणे अशा उदाहरणांवरून ते कशामुळे होत असेल असा विचार त्यात केला होता. निसर्गातील घटनांमध्ये कांही कार्यकारणभाव असतो असा विचार त्यात मांडला होता. विश्वामधील सर्व द्रव्ये अविभाज्य अशा सूक्ष्म कणांच्या संयोगामधून तयार झाली आहेत असे प्रतिपादन त्यांनी या चिंतनामधून केले होते, पण पुढे त्यांचा संबंध तत्वज्ञानाशी जोडला होता.  "मी जे शिकलो आणि प्रयोग करून सिध्द केले तेच मी या ग्रंथात लिहिले आहे. माझ्या शिष्यांनीसुध्दा स्वतःच्या अनुभवावरूनच त्यावर विश्वास ठेवावा." असे कांहीसे यशोधर नावाच्या विद्वानाने लिहिलेल्या ग्रंथात सांगितले होते. ही फक्त दोन उदाहरणे झाली. यातले विचार आधुनिक विज्ञानाच्या  जवळचे आहेत. "ईश्वराची करणी आणि नारळात पाणी" अशा प्रकारच्या श्रध्देच्या पलीकडे जाऊन या शास्त्रज्ञांनी निसर्गनियमांचा बारकाईने अभ्यास केला होता.

आर्यभट, वराहमिहिर, ब्रह्मगुप्त, भास्कराचार्य आदि विद्वानांनी कांही प्रत्यक्ष निरीक्षणे केली, त्यावर तर्कसंगत विचार केला आणि गणित व खगोलशास्त्रामधले अनेक सिध्दांत मांडले. त्यांच्या ग्रंथांमध्येसुध्दा विज्ञानाबरोबर तत्वज्ञानाचा समावेश आहे. त्यामधले कोणते ज्ञान ते गुरूकडून शिकले, कोणते त्या काळातल्या इतर विद्वानांनी सांगितले होते आणि त्यांनी स्वतः त्यात कशाच्या आधारावर कोणती भर घातली या सर्वांचे खुलासेवार तपशील आज मिळत नाहीत, त्यामुळे ब्रह्मगुप्ताने किंवा वराहमिहिराने स्वतःच अमूक अमूक शोध लावले असे आज कदाचित ठामपणे सांगता येणार नाही. पण रूढ विचारांपेक्षा वेगळा विचार करणे आणि तो आपल्या रचनांमध्ये मांडणे याचे भारतामधील विद्वानांना स्वातंत्र्य होते हे त्यातून सिध्द होते. हे वातावरण विज्ञानाच्या प्रगतीला पोषक होते, पण या प्राचीन विद्वानांच्या वैज्ञानिक विचारांचा प्रसार मधल्या काळात कुठे तरी थांबला, त्यांनी दिलेल्या विज्ञानात नवी भर पडली नाही आणि त्यांचे मौलिक विचारही इथल्या जनमानसात आणि पारंपरिक शिक्षणपध्दतीत रुजले नाहीत. त्यांचे विज्ञान तत्वज्ञानात गुरफटलेले राहिले आणि झाकले गेले.  कित्येक शतकानंतर अलीकडच्या काळात ते थोडे थोडे करून उजेडात येत आहे.

 युरोपमधील अॅरिस्टॉटल, टॉलेमी आदि जुन्या ग्रीक विचारवंतांनी मांडलेले विज्ञानविषयक विचारसुध्दा त्यांच्या तत्वज्ञानातले भाग होते. निसर्गाच्या नियमांचा अभ्यास हा 'नॅचरल फिलॉसॉफी' या नावाने ओळखला जात होता. कोपरनिकस, गॅलीलिओ, पास्कल आदि मध्ययुगामधील शास्त्रज्ञांनी त्याच नावाने आजच्या सायन्स या विषयाचा अभ्यास केला होता. पण त्यांनी धीटपणे कांही नवे विचार मांडले. त्या काळातल्या ख्रिश्चन धर्मगुरूंनी त्यांच्या क्रांतिकारक विचारांना विरोध केल्यामुळे कांही शास्त्रज्ञांना छळही सोसावा लागला. त्यानंतर हे चित्र हळूहळू बदलत गेले. प्रत्यक्ष प्रमाणावर म्हणजे डोळे, नाक, कान, जीभ आणि त्वचा या माणसाच्या पाच ज्ञानेंद्रियांकडून प्राप्त होणा-या ज्ञानावर जास्त विश्वास ठेवायला हवा, ती नवी माहिती रूढ समजुतींशी विसंगत असली तर त्या समजुती तपासून पहायला हव्यात, गतकाळातल्या विद्वानांनी जे सांगितले होते तेवढेच बरोबर असा अट्टाहास असू नये असे विचार पाश्चात्य समाजामधल्या विचारवंतांनी मांडायला सुरुवात केली. सर फ्रान्सिस बेकर या इंग्रज माणसाने कुठलाही महत्वाचा शोध लावला नसला तरी त्याने वैज्ञानिक पध्दतीचा पुरस्कार करून विज्ञानयुगाचा पाया घालण्यात जो मोलाचा वाटा उचलला त्यामुळे विज्ञानाच्या इतिहासात त्याचे नाव आदराने घेतले जाते.

 दोन तीन शतकांच्या प्रदीर्घ कालावधीमध्ये विज्ञानाला तत्वज्ञानापासून वेगळे करण्यात आले. निसर्गनियमांचा अभ्यास अशी सायन्स या नावानिशी त्याची एक वेगळी ओळख निर्माण झाली.  या जगात दोन प्रकारचे नियम असतात, मानवनिर्मित आणि निसर्ग निर्मित. मानवनिर्मित नियम किंवा कायदे कालानुसार बदलतात आणि वेगवेगळ्या ठिकाणी वेगवेगळे असू शकतात. निसर्गाचे नियम सर्वांना लागू होतात. हे निसर्गनियम आणि नैसर्गिक पदार्थांचे गुणधर्म चिरकाल टिकणारे असतात.

विज्ञानाचा अभ्यास करणारे शास्त्रज्ञ निसर्गाचे नियम आणि पदार्थांचे गुणधर्म फक्त समजून घेऊ शकतात, ते स्वतः नवे नियम तर करू शकत नाहीतच, त्यात कणभरसुध्दा बदल करू शकत नाहीत.  हे वैज्ञानिक निसर्गाचा अभ्यास करून त्यांना जे सत्य दिसेल, जाणवेल, जे आकलन होईल ते पध्दतशीरपणे मांडतात. विज्ञानामधील शोध, सिध्दांत, नियम वगैरे प्रयोगामधून सिध्द करता येण्यासारखे असतात. विज्ञानामध्ये तर्कशुद्ध विचाराला महत्व असते. कुठल्या तत्वाचा कोणी शोध लावला यापेक्षा तो कसा सिद्ध केला गेला हे महत्वाचे असते. सिध्दांतामागे असलेले विचार  किंवा प्रयोगामधून केलेली निरीक्षणे यांचा सखोल अभ्यास करून त्यावरून निष्कर्ष काढले जातात.  त्यांचे काम सिध्दांत, निरीक्षण, परीक्षण, विश्लेषण आणि त्यामधून निघणारे निष्कर्ष अशा क्रमवार पध्दतीने सुसंगतपणे मांडले जाते. इतर तज्ज्ञ त्यावर साधक बाधक विचार आणि चर्चा करतात, त्यांच्या मनातल्या शंका मांडतात, त्यांचे निरसन झाल्यानंतरच ते मान्य केले जाते. अशा प्रकारची वैज्ञानिक पध्दत आज जगभर रूढ झाली आहे.

 प्रयोग करतांना किंवा एरवीसुध्दा अनेक वेळा अनपेक्षित किंवा धक्कादायक अनुभव येतात, त्यामागे असलेली शास्त्रीय कारणे आपल्याला माहीत नसली तरी ती असतात. ती शोधून काढण्यामधूनच विज्ञानात प्रगति होत जाते.

विज्ञानाच्या विकासाबरोबरच तंत्रज्ञानात सुधारणा होत गेल्या. प्रयोग करण्यासाठी नवनवी साधने आणि उपकरणे तयार होत गेली. उदाहरणार्थ दुर्बीण आणि सूक्ष्मदर्शक यंत्रांमुळे मानवी दृष्टीने पहाण्याची क्षमता अनेकपटीने वाढली. अंतर, आकार, वजन, वेळ आदि गोष्टी मोजण्याची साधने खूप पूर्वीपासून उपयोगात आणली गेली होती आणि त्या गणनांचा उपयोग करण्यासाठी गणितशास्त्राचा विकास झाला होता. विज्ञानामध्ये नेमकेपणाला महत्व असल्यामुळे सर्व मोजमापे अचूक असावी लागतात. जसजसे नवे शोध लागत गेले त्याबरोबरच नवनवी उपकरणे तयार केली गेली आणि त्या उपकरणांचा दर्जा सुधारत गेला. उदाहरणार्थ विजेचा शोध लागल्यावर तिचा दाब (व्होल्टेज), प्रवाह (करंट), प्रतिरोध (रेझिस्टन्स) वगैरे मोजण्याची गरज पडली आणि त्यासाठी इन्स्ट्रुमेंट्स तयार झाली. अधिक क्षमता असलेल्या चांगल्या उपकरणांच्या सहाय्याने विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या विकासाचा वेगही झपाट्याने वाढत गेला.

काळाबरोबर विज्ञानाची एक परिभाषा तयार झाली आहे आणि त्यातील प्रत्येक संज्ञेची स्पष्ट व्याख्या केली जाते. उदाहरणार्थ फोर्स, प्रेशर, स्ट्रेस हे इंग्रजी शब्द वाङमयामध्ये कदाचित एकसारखे वाटत असले तरी विज्ञानाच्या परिभाषेत त्यांना विशिष्ट अर्थ आहेत, तिथे एका शब्दाच्या ऐवजी दुसरा शब्द वापरता येत नाही. सूत्रे आणि समीकरणे मांडण्यासाठी या संज्ञांना काही चिन्हे दिली आहेत, त्यांच्या गणनेसाठी एकके (युनिट्स) ठरवली गेली आहेत आणि त्यांचे जागतिक पातळीवर मोठ्या प्रमाणावर मानकीकरण (स्टँडर्डायझेशन) झाले आहे. अशा प्रकारे आजचे विज्ञान खूप पध्दतशीर आणि नियमबध्द झाले आहे.

प्रयोग करतांना किंवा एरवीसुध्दा अनेक वेळा विसंगत, अनपेक्षित किंवा धक्कादायक अनुभव येतात, त्यामागे असलेली शास्त्रीय कारणे आपल्याला त्या वेळी माहीत नसतात. ती चिकाटीने शोधून काढण्यामधूनच विज्ञानात प्रगति होत जाते. अंतर्ज्ञान, साक्षात्कार, दृष्टांत, चमत्कार यासारख्या संकल्पनांचा विज्ञानाच्या मुख्य प्रवाहामध्ये समावेश होत नाही. ज्ञानेंद्रियांच्या मदतीशिवाय मिळणा-या अगम्य आणि अतींद्रिय ज्ञानाचा अभ्यास 'एक्स्ट्रा सेन्सरी पर्सेप्शन' (ईएसपी) या नावाखाली केला जातो. विज्ञानाच्या निकषांमध्ये बसणारे आणि सर्वमान्य होतील असे नवे शोध त्या अभ्यासातून लागले तर त्यांचा समावेश विज्ञानात केला जाईल.

प्राचीन काळापासून ते आज प्रचलित असलेल्या विज्ञानाचे स्वरूप अगदी थोडक्यात सांगण्याचा प्रयत्न मी या लेखात केला आहे.

--------------------------------------------------------------------------------------