कोपरनिकसचे संशोधन - सूर्यमालिका

सूर्यास्त होऊन काळोख पडल्यानंतर लक्षावधी चांदण्या आकाशात लुकलुकतांना दिसायला लागतात. सूर्यास्तानंतर पूर्व दिशेच्या क्षितिजापाशी चमकणा-या चांदण्या पहाट होईपर्यंत पश्चिमेच्या क्षितिजापाशी जाऊन पोचलेल्या असतात आणि रात्रीच्या सुरुवातीला आभाळभर पसरलेल्या बहुतेक चांदण्या पहाट होईपर्यंत अस्ताला जाऊन त्यांच्या जागी वेगळ्याच चांदण्या आलेल्या असतात. ध्रुवतारा मात्र आपल्या जागी स्थिर असतो आणि सप्तर्षी, शर्मिष्ठा वगैरे कांही तारकापुंज  त्याच्या आसपास दिसतात. गच्चीवर झोपणारा माणूस अंथरुणात पडल्या पडल्या एवढ्या गोष्टी पाहू शकतो. पण प्राचीन काळातील अनेक ऋषीमुनींनी वर्षानुवर्षे खर्ची घालून आकाशातल्या अगणित तारकांचे खूप बारकाईने निरीक्षण केले आणि त्यांचा सूक्ष्म अभ्यास केला. मेष, वृषभ, मिथुन आदि बारा राशी आणि अश्विनि, भरणी यासारखी सत्तावीस नक्षत्रे यांची योजना करून त्यांनी संपूर्ण आकाशगोलाचा एक प्रकारचा नकाशा तयार केला.

प्रत्येक राशी किंवा नक्षत्रामधली प्रत्येक चांदणी नेहमीच तिच्या स्थानावरच दिसते. पण मंगळ, बुध, गुरु, शुक्र आणि शनि हे पांच ग्रह मात्र आपापल्या गतीने स्वतंत्रपणे फिरतांना दिसतात. प्राचीन भारतीयांनी सूर्य आणि चंद्र यांची गणनासुध्दा ग्रहांमध्येच केली होती. त्यांनी सूर्य आणि चंद्र यांना अनुक्रमे पहिले आणि दुसरे स्थान दिले आणि राहू व केतु या नांवाचे दोन अदृष्य ग्रह धरून नवग्रह बनवले. आज रात्री जे ग्रह ज्या राशींमधल्या तारकांच्या सोबत दिसतात त्यांच्याच सोबत ते पुढच्या महिन्यात किंवा वर्षी दिसणार नाहीत. चंद्र तर रोजच सुमारे पाऊण तास उशीराने उगवतो आणि मावळतो आणि वेगळ्याच नक्षत्रासोबत असतो. सूर्याच्या प्रखर प्रकाशापुढे आकाशातल्या मिणमिणत्या चांदण्या दिवसा दिसत नाहीत, पण सूर्योदयाच्या आधी पूर्व दिशेच्या क्षितिजावर किंवा सूर्यास्ताच्या नंतर पश्चिमेला ज्या राशी दिसतात त्यावरून सूर्य कोणत्या राशीसोबत आहे याचा अंदाज करता येतो. तो सुमारे ३०-३१ दिवसांमध्ये रास बदलत असतो आणि वर्षभरात सगळ्या बारा राशींमधून फिरून पुन्हा पहिल्या राशीत परत येतो. हे चक्र विश्वाच्या निर्मितीपासून अव्याहत चालत आले आहे.

प्राचीन काळातल्या विद्वानांनी राशी आणि नक्षत्रांच्या संदर्भात सूर्य, चंद्र आणि या पाच ग्रहांच्या भ्रमणाचा अत्यंत बारकाईने अभ्यास करून त्यातल्या प्रत्येकाच्या गतींसंबंधी अचूक माहिती गोळा केली. त्या सर्वांच्या गति समान नसतातच, शिवाय त्या बदलत असतात. काही ग्रह मधूनच घूम जाव करून थोडे दिवस मागे मागे सरकतांना दिसतात. या चलनाला त्यांचे वक्री होणे असे नाव दिले गेले. पूर्वी आकाशातल्या ग्रहांची गणना स्वर्गातल्या देवतांमध्ये होत होती. ते सतत पृथ्वीवर लक्ष ठेऊन असतात आणि त्यांची कृपा किंवा अवकृपा झाल्यामुळे आपल्या आयुष्यात निरनिराळ्या चांगल्या किंवा वाईट घटना घडत असतात असा लोकांचा ठाम विश्वास होता. असे हे शक्तीशाली ग्रह त्यांना वाटले तर हळू चालतील नाही तर जलद, कधी वक्री होतील आणि कधी मार्गी लागत असतील. त्यावर जास्त चिकित्सा करायचे धाडस होत नसेल आणि कोणी तसे प्रयत्न केले असलेच तरी कदाचित ते संशोधन काळाच्या ओघात नष्ट होऊन गेले असेल. प्राचीन काळात खगोलशास्त्राचा विकास ग्रहता-यांच्या सूक्ष्म निरीक्षणापर्यंत झाला होता, पण त्या निरीक्षणांची चिकित्सा करण्याचा फारसा प्रयत्न झाला नसावा. त्यापुढचा प्रवास ग्रहता-यांच्या स्थानांवरून शुभ अशुभ काळ ठरवणे, भविष्य वर्तवणे या दिशेने होत गेला.

ग्रीक मायथॉलॉजीमध्ये सुध्दा सूर्य, चंद्र आणि ग्रहांना देव किंवा देवी मानले गेले होते, पण ख्रिश्चन धर्माच्या प्रसारानंतर त्यांचे देवपण नाहीसे झाले. त्या धर्माच्या शिकवणीनुसार ईश्वराने हे सारे विश्व पृथ्वीवरील मनुष्यप्राण्यासाठी निर्माण केले असल्यामुळे सर्व तारे आणि ग्रह पृथ्वीभोवती फिरतात याबद्दल कोणाच्या मनात शंका नव्हती. साध्या नजरेला तसेच दिसते, टॉलेमीसारख्या प्रकांडपंडितांनी शेकडो वर्षांपूर्वी तसे लिहून ठेवले होते आणि शेकडो वर्षे तसे मानले जात होते.

आकाशातसुध्दा सगळेच काही दिसते तसे नसते असे काही जुन्या विद्वान शास्त्रज्ञांनाही वाटले होतेच. "ज्याप्रमाणे अनुलोमगतीने जाणारा आणि नावेत बसलेला मनुष्य अचल असा किनारा विलोम जातांना पाहतो, त्याप्रमाणे लंकेमध्ये  अचल असे तारे पश्चिम दिशेस जातांना दिसतात." असे आर्यभटीयामधल्या एका श्लोकात लिहिले आहे. आर्यभटाला स्वतःला ही कल्पना सुचली असेल किंवा कदाचित त्यापूर्वीच कुणीतरी मांडलेले मत त्याने वाचले किंवा ऐकले असेल. पण "प्रवह वायूकडून सतत ढकलला जाणारा सग्रह (ग्रहांसहित असा) भपंजर (तार्‍यांचे जाळे अथवा पिंजरा) (पूर्वेकडून) पश्चिमेकडे वाहून नेला जातो (किंवा तसा भास होतो)." असेही आर्यभटाने पुढच्या श्लोकात लिहिले आहे. "उदोअस्तुचे नि प्रमाणे...जैसे न चालता सूर्याचे चालणे..." असे एक उदाहरण ज्ञानेश्वरांनी दिले आहे. अशी आणखी उदाहरणेही असतील.  प्राचीन काळातल्या लेखनांमध्ये अशा प्रकारचे काही सूचक उल्लेख मिळतात, पण त्यात पृथ्वी हा शब्द आलेला नाही किंवा तिच्या स्वतःभोवती फिरण्याबद्दल स्पष्ट विधान दिसत नाही. पृथ्वीच्या गिरकी घेण्यामुळे दिवस आणि रात्र होतात असे पूर्वीच्या काळी मानले जात असल्याचे दिसत नाही. जी विधाने मिळतात ती कशाच्या आधारावर केली गेली असतील याचा खुलासाही मिळत नाही. या शास्त्रज्ञ आणि विद्वानांचे या बाबतीतले शास्त्रीय ज्ञान परंपरागत पध्दतींमधून आपल्यापर्यंत येऊन पोचले नाही.

सोळाव्या शतकाच्या सुरुवातीच्या काळात पोलंड या देशात निकोलाय कोपरनिकस नावाचा एक विद्वान माणूस चर्चमध्ये सेवा करत होता. तो अत्यंत बुध्दीमान, अभ्यासू आणि चिकित्सक वृत्तीचा होता. त्याने इतर काही शास्त्रांबरोबर खगोलशास्त्राचाही छंद जोपासला होता आणि उपलब्ध ग्रंथांचा अभ्यास केला होता. पण प्रत्यक्ष केलेल्या निरीक्षणामधून त्याच्या चाणाक्ष नजरेला काही वेगळे दिसल्यामुळे त्यातल्या कांही गोष्टींबद्दल त्याच्या मनात शंका निर्माण झाल्या.

पोलंडसारख्या उत्तरेकडल्या देशात ध्रुवाचा तारा क्षितिजापासून बराच उंचावर दिसतो आणि सूर्य कधीच डोक्यावर येत नाही. डिसेंबरच्या अखेरीला तर तो उगवल्यावर तिरकस रेषेत थोडा वर येतो आणि तसाच तिरका खाली उतरत लवकरच अस्ताला जातो. त्यानंतर सतरा अठरा तासाच्या रात्रीमध्ये उगवून मावळणा-या अनेक तारकांचे आकाशातले मार्ग निरखून पहायला मिळतात. कोपरनिकसने असे पाहिले की हे ग्रह तारे पूर्वेकडून सरळ पश्चिमेकडे जात नाहीत. ध्रुव ता-याला केंद्रस्थानी ठेऊन मोठमोठी काल्पनिक वर्तुळे काढली तर सर्व तारे अशा वर्तुळाकार वाटांवरून मार्गक्रमण करत असतात असे त्याच्यातल्या गणितज्ञाच्या लक्षात आले. म्हणजेच हे सगळे तेजस्वी तारे एका लहानशा ध्रुवाभोंवती फिरतांना दिसतात. (आकृती १ पहा)

कोपरनिकसला हे जरा विचित्र वाटले. आपण स्वतःभोवती गिरकी घेतो तेंव्हा आपल्या आजूबाजूच्या स्थिर असलेल्या वस्तू आपल्याभोवती फिरत आहेत असे आपल्याला वाटते. त्याचप्रमाणे कदाचित हे तारे आपापल्या जागेवरच स्थिर रहात असतील आणि पृथ्वी स्वतःभोवती फिरत असली तर पृथ्वीवरून पहातांना आपल्याला मात्र ते तारे आकाशातून फिरतांना दिसत असतील असे होणे शक्य होते. अशाच प्रकारे स्वतःभोवती फिरत असतांना पृथ्वीचा जो अर्धा भाग सूर्याच्या समोर येत असेल तिथे दिवसाचा उजेड पडेल आणि उरलेला अर्धा भाग अंधारात असल्यामुळे तिथे रात्र असेल. (आकृति २)

कोपरनिकसला हा विचार पूर्णपणे पटला आणि त्याने तो ठामपणे मांडून गणितामधून सिध्द करून दाखवला. भारतीय किंवा युरोपमधील इतर विद्वानांनी त्याच्या आधी तसे केलेही असले तरी ते सिध्दांत आता उपलब्ध नाहीत. कोपरनिकसने एवढ्यावर न थांबता पुढे जे संशोधन केले ते अत्यंत क्रांतिकारक होते. खरे तर त्यामुळेच त्याचे नांव अजरामर झाले.

कोपरनिकसने मांडलेल्या विचाराप्रमाणे आकाशातले असंख्य तारे आपापल्या जागी स्थिर आहेत असे मानले तरी सूर्य, चंद्र आणि इतर ग्रह तर तसे स्थिर दिसत नाहीत. ते एकेका राशीमधून पुढच्या राशीमध्ये जातांना दिसतातच. कोपरनिकस मुख्यतः त्यांच्या भ्रमणावर सखोल संशोधन करत होता. ते केंव्हा उगवतात किंवा मावळतात, कोणच्या राशीत किती अंशांवर दिसतात वगैरे या गोलकांच्या भ्रमणासंबंधी जेवढी माहिती मिळाली ती त्याने पिंजून काढली, वर्षानुवर्षे स्वतः निरीक्षणे करून ती पडताळून घेतली, त्यात नवी भर घातली आणि ती सगळी आंकडेवारी गणितामधून सुसंगतपणे मांडायचा प्रयत्न केला. पण त्यात अडचणी येत होत्या. सूर्यनारायण राशीचक्रामधून जवळजवळ समान वेगाने फिरतो. बुध हा ग्रह नेहमी सूर्याच्या मागे किंवा पुढे पण अगदी जवळ दिसतो आणि शुक्र हा ग्रह सुध्दा थोडा दूर जात असला तरी सूर्याच्या आगेमागेच असतो. हे दोन ग्रह एक तर पहाटे पूर्व दिशेला सूर्याच्या आधी उगवतात किंवा संध्याकाळी पश्चिम दिशेला काही वेळ चमकून मावळून जातात. ते कधीही मध्यरात्रीच्या वेळी आकाशात नसतात आणि कधीही डोक्यावर आलेले दिसत नाहीत. गुरु आणि शनि हे ग्रह अत्यंत संथ गतीने राशीचक्रामधून फिरत एक परिभ्रमण अनुक्रमे १२ आणि ३० वर्षांमध्ये पूर्ण करतात. मंगळ हा ग्रह बराच अनियमित दिसतो, तो कधी खूप तेजस्वी असतो तर कधी मंद वाटतो, कधी वेगाने पुढे सरकतो तर कधी वक्री होऊन मागे मागे सरकतो.

ग्रहांच्या बाबतीतली ही अनियमितता कोपरनिकसला आवडली नाही. ईश्वराने निर्माण केलेले हे अवघे विश्व अगदी निर्दोषच (पर्फेक्ट) असणार असा त्याचा विश्वास होता. पृथ्वीवरून आपल्याला हे ग्रह असे वेगाने किंवा सावकाश आणि वक्री किंवा मार्गी दिशांना फिरतांना दिसत असले तरी प्रत्यक्षात ते तसे नसू शकेल या विचाराने त्याला घेरले. त्याच्या आधी काही शास्त्रज्ञांनी हेलिओसेंट्रिक म्हणजे सूर्याला केंद्रस्थानी मानून विश्वाची कल्पना केली होती, त्या कल्पनेत तारेसुध्दा सूर्याभोंवती फिरतात असे गृहीत धरलेले होते, तिचा विस्तार केला नव्हता किंवा तिला सिध्द करून दाखवले नव्हते.

कोपरनिकसने फक्त सूर्य आणि ग्रह यांचा वेगळा विचार केला. त्यांचे भ्रमण पृथ्वीवरून कसे दिसते याची माहिती एकमेकांशी जुळवून पाहिली, बरीच किचकट आंकडेमोड केली, हे ग्रह पृथ्वीऐवजी जर सूर्यासभोवती फिरत असतील तर ते कोणत्या मार्गाने फिरतील याचा विचार केला. त्यातले बुध आणि शुक्र हे नेहमी सूर्याजवळ दिसणारे ग्रह त्याच्या जवळ राहून प्रदक्षिणा घालत असणार असे दिसत होते. गुरु व शनि यांना एकेका भ्रमणासाठी कित्येक वर्षे लागतात यावरून ते सूर्यापासून खूप दूर अंतरावरून फिरत असणार असे त्याला वाटले. मंगळ हा ग्रह त्या मानाने जवळ असावा. पृथ्वी आणि सूर्य हे गोल अवकाशात निरनिराळ्या ठिकाणी असतांना पृथ्वीवरून ते इतर ग्रह आकाशात कुठे कुठे दिसतील हे त्याने प्रयोग किंवा विचार करून पाहिले. कोपरनिकसच्या काळात पृथ्वी किंवा सूर्यापासून निरनिराळे ग्रह किती अंतरावर असतात ही माहिती उपलब्ध नसेलच. त्यामुळे त्याने अंदाजाने काही अंतरे गृहीत धरून पुन्हा पुन्हा गणिते मांडली असणार. बरेच प्रयत्न केल्यानंतर त्याला असे दिसले की जर पृथ्वी सूर्याभोंवती फिरत असली तर त्या ग्रहांच्या भ्रमणात बरीचशी सुसंगति आणता येते. त्याने हे गणितामधून सिध्द केले.

पण कोपरनिकसला हवे होते तितके तंतोतंत हिशोब लागत नसल्यामुळे त्या गणितामधून त्याचे स्वतःचे पूर्ण समाधान झाले नव्हते. त्याने सर्व ग्रहांच्या कक्षा वर्तुळाकार धरल्या होत्या पण त्या लंबवर्तुळाकार असल्यामुळे त्याची गणिते थोडी चुकत होती. शिवाय सूर्य आणि सगळे ग्रह पृथ्वीभोवतीच फिरतात ही प्रस्थापित समजूत मोडून काढून वेगळे काही तरी भलतेच सांगणे त्या काळात धार्ष्ट्याचे होतेच. कोपरनिकसला आपले समाजातले प्रस्थापित आदराचे स्थान सोडायचे नव्हते, त्याच्या स्वभावात बंडखोरपणा नसेलच. अशा अनेक कारणांमुळे त्याने कांही गाजावाजा न करता आपले सगळे संशोधन हस्तलिखित स्वरूपातच ठेवले आणि अगदी जवळच्या मोजक्या विश्वासू शिष्यांनाच ते दाखवले. कदाचित त्यांनासुध्दा ते खात्रीलायक वाटले नसेल किंवा त्यांच्या मनातही त्याबद्दल शंका असतील.

कोपरनिकस मृत्युशय्येवर पोचला असतांना यातल्या काही शिष्यांनीच पुढाकार घेऊन ते संशोधन पुस्तकरूपाने प्रसिध्द केले, पण वादविवाद टाळण्यासाठी तो एक किचकट गणितामधला तात्विक अद्भुत चमत्कार असल्याचे भासवल्यामुळे ते लगेच फारशा प्रकाशझोतात आले नाही. पुढील सुमारे शंभर दीडशे वर्षांच्या काळात होऊन गेलेल्या टायको ब्राहे, केपलर आणि गॅलिलिओ आदि शास्त्रज्ञांनी मात्र कोपरनिकसच्या लेखनाचा अभ्यास आणि पाठपुरावा केला, त्यासाठी छळसुध्दा सोसला आणि अधिक संशोधन करून त्यात अनेक सुधारणा केल्या. त्या काळात युरोपमधील सामाजिक परिस्थितीत बदल झाले, पोप आणि इतर धर्मगुरूंचा दरारा थोडा कमी झाला, नव्या संशोधकांसाठी अनुकूल वातावरण तयार झाले. त्यानंतरच्या काळात म्हणजे दीडदोनशे वर्षांनंतर कोपरनिकसने मांडलेल्या सूर्यमालिकेच्या कल्पनेला सर्वमान्यता मिळाली. 

पृथ्वीच्या स्वतःभोवती फिरण्यामुळे दिवसरात्र होतात हा कोपरनिकसच्या सांगण्याचा एक भाग होता. सूर्य हा एक तारा असून तो आपल्या जागी स्थिर असतो आणि मंगळ, बुध, गुरु, शुक्र व शनि हे ग्रह त्याच्याभोंवती फिरतात, इतकेच नव्हे तर आपली पृथ्वीसुध्दा त्या सूर्याभोवती फिरते असे प्रतिपादन सर्वात आधी कोपरनिकसने त्याच्या लेखांमध्ये केले. हे ग्रह बुध, शुक्र, पृथ्वी, मंगळ, गुरु आणि शनि या क्रमाने सूर्यापासून दूर आहेत असे सांगितले. आज आपण ते चित्र मॉडेलमधून पाहू शकतो, पण त्या ग्रहांना सूर्याभोंवती फिरतांना प्रत्यक्षात पहायचे झाल्यास सूर्यमालिकेपासून कोट्यवधि किलोमीटर दूर जावे लागेल. तसे करणे आजही शक्यतेच्या कोटीत नाही. कोपरनिकसने पाचशे वर्षांपूर्वी पृथ्वीवरून आकाशाकडे पाहून केलेल्या निरीक्षणांवरून तसे ठामपणे सांगितले आणि फक्त गणिताच्या सहाय्याने ते सिध्द करून दाखवले यात त्याची विद्वत्ता आणि बुध्दीमत्ता दिसते. त्याने सूर्यमालिकेचे स्वरूप सांगितले असले तरी ते असे कां आहे याचे स्पष्टीकरण त्याच्याकडे नव्हते. सर आयझॅक न्यूटन यांनी ते दोनशे वर्षांनंतर दिले. दुर्बिणीमधून आकाशाचे संशोधन करणे सुरू झाल्यानंतरच्या काळात शनिच्याही पलीकडे युरेनस, नेपच्यून आणि प्लूटो अशा तीन ग्रहांचे शोध लागले. त्यातला प्लूटो आकाराने फारच लहान असल्याकारणाने आता त्याला ग्रह मानायचे नाही असे ठरवले गेले आहे.
 
चंद्र हा मात्र पृथ्वीभोवतीच फिरणारा एक गोल आहे याबद्दल सर्व शास्त्रज्ञांचे एकमत झालेले होते. पण एकटा तोच असा का फिरतो याचे गूढ वाटत होते. गॅलिलिओ या शास्त्रज्ञाने दुर्बिणीमधून निरीक्षणे करून गुरु या ग्रहाभोंवती फिरणारे उपग्रह असतात हे सिध्द केले. त्यावरून उपग्रह या संकल्पनेला मान्यता मिळाली. त्यानंतर इतर ग्रहांभोवती फिरत राहणारे अनेक चंद्र (उपग्रह) सापडत गेले आणि सूर्यमालिकेत भर पडत गेली. अचानक प्रगट होणारे धूमकेतूसुध्दा सूर्याभोवती फिरतात हे सिध्द केले गेल्यानंतर धूमकेतूंचाही समावेश सूर्यमालिकेत होत गेला. मंगळ आणि गुरु यांच्या दरम्यान असंख्य छोट्या छोट्या अॅस्टेरॉइड्सचे एक विशाल कडे असलेले दिसले. सूर्य, ग्रह, उपग्रह, अॅस्टेरॉइड्स, धूमकेतू वगैरे मिळून आपली सूर्यमालिका होते. अशा अगणित मालिका या विश्वात आहेत यावरून ते किती विशाल आहे याची कल्पना येते.