'विज्ञानाचे बिनरहस्य' - भाग ४

असं काय जगावेगळं होतं सापेक्षतेत?

पदार्थ वेगाने प्रवास करू लागला की पदार्थाची लांबी कमी होऊ लागते!

पदार्थ वेगाने प्रवास करू लागला की कालप्रवाह मंद होऊ लागतो!

याचा अर्थ गणितात लागत असेल, विज्ञानकथांमध्ये दिसत असेल; पण तुम्ही आणि आम्ही कसं काय हे पचवायचं?

असो. आपण सापेक्षतेचा सिद्धांत कसा घडला, याविषयी विज्ञानाचा इतिहास काय सांगतो, हे पाहू.

१७८६ मध्ये गॅल्वनी या इटालियन वैद्याला असं आढळलं की मेलेल्या बेडकाच्या पायाला सुरीने स्पर्श केला की बेडूक पाय झटकतो. गॅल्वनीला वाटलं, बेडकात, म्हणजेच प्राण्यांमध्ये एक प्रकारची विद्युतशक्ती असते. (या शोधाला प्रसिद्धी मिळाली आणि अमाप लोकप्रियतादेखील मिळाली. या ‘प्राणिज’ विद्युतशक्तीच्या सहाय्याने प्रयोगशाळेत सजीव निर्माण करण्याची कल्पना त्या काळातल्या लेखक लोकांना फारच पसंत पडली. मेरी शेलीने लिहिलेली कादंबरी तर आजतागायत लोकप्रिय आहे. त्या कादंबरीत असा प्रयोग करून फसणाऱ्या शास्त्रज्ञाचं नाव आहे, फ्रँकेन्स्टाइन.) पण सहाच वर्षांनी वोल्टा, या दुसऱ्या इटालियन वैज्ञानिकाने दाखवून दिलं की बेडकाला ज्यात ठेवलं आहे, ते ताट आणि सुरी, हे वेगवेगळ्या धातूचे असले की बेडकाच्या ओल्या शरीरामुळे वीज तयार होते. बेडूक महत्त्वाचा नाही, वेगळे धातू आणि ओल, यांना महत्त्व आहे.

ही होती प्रवाही विद्युतशक्तीची (करंट इलेक्ट्रिसिटी!) सुरुवात. वैज्ञानिकांना काही नवीन सापडलं की हुरूप येतो! दोन प्रकारचा. एक म्हणजे, त्या शोधाला काही उपयुक्त अंग आहे का, याचा शोध घेण्याचा. आणि दुसरा प्रकार म्हणजे, ठीक आहे, पुढे काय?

तर फॅरडेने विद्युतप्रवाहाचे नियम शोधले. वीज आणि चुंबकत्व यांचा संबंध दाखवून दिला. तारेच्या वेटोळ्यामधून लोहचुंबक मागेपुढे केलं (किंवा चुंबक एका जागी ठेवून तारेचं वेटोळं मागेपुढे केलं) की तारेत विजेचा प्रवाह तयार होतो, हे त्याने प्रयोगाने सिद्ध केलं. फॅरडे केवळ प्रयोग करणारा वैज्ञानिक नव्हता. एकमेकांशी घट्टपणे जोडलेली ही वीज आणि चुंबकीय शक्ती केवळ चुंबक आणि वेटोळं, यांच्यापुरती नसते; तर सभोवतीच्या अवकाशात पसरलेली असते, असंही त्याने मांडलं.

ही गोष्ट १८३०-४०ची. फॅरडेचं म्हणणं तेव्हा कोणी फार मनावर घेतलं नाही. फॅरडे तर असंही म्हणाला होता की वीज, चुंबक आणि प्रकाश यांचा जवळचा संबंध असावा! त्याचं म्हणणं बाजूला ठेवून वैज्ञानिक लोक चुंबक आणि वीज कोणत्या स्थितीत कसे वागतात, त्यांच्या वागण्यात काही नियमितता आहे का, वगैरे शोधण्याच्या मागे लागले. गाउस आणि ॲम्पियर यांनी यात मोठं काम केलं. आणि चुंबकशक्ती, विद्युतशक्ती, प्रकाश या सगळ्यांची एकत्र मोट बाधण्याचं काम मॅक्सवेलने केलं. जेम्स क्लार्क मॅक्सवेल फिजिक्सवाला होता आणि गणितवालासुद्धा होता. त्याने गुंतागुंतीची समीकरणं मांडून म्हटलं की विद्युतचुंबकीय लहरी आणि प्रकाश वेगळे नाहीत, एकच आहेत.

हे गणितात ठीक होतं; पण प्रत्यक्षात एक प्रॉब्लेम होता: प्रकाश अंतराळातून प्रवास करतो. अंतराळात हवा नाही, काहीच नाही. मग तिथे लहरी निर्माण होतात, त्या कशात? काहीतरी हवंच की ज्याच्यात लाटा तयार होतात आणि त्यातून प्रकाश पुढे सरकतो.

यावर वैज्ञानिकांनी कल्पनेतून एक उत्तर शोधलं. ते म्हणजे इथर. आपल्याला दिसत, जाणवत नसलं तरी संपूर्ण अवकाश इथरने व्यापलेला आहे. त्या इथरमध्ये प्रकाशाच्या लहरी उठतात.

वैज्ञानिकांची गोची अशी की ते पक्के अश्रद्ध. त्यांना सगळ्या गोष्टींचं प्रमाण लागतं. एखादा नियम जोपर्यंत बरोबर उत्तरं देतो आहे, जोपर्यंत अचूक आडाखे बांधतो आहे, तोपर्यंत तो नियम बरोबर आहे, असं धरून चालायचं. पण म्हणून स्वस्थ बसायचं नाही, त्याचं ठोस प्रमाण शोधत रहायचं.

मॅक्सवेलचे नियम १८६० मधले. ते विद्युतचुंबकीय शक्तीला, वीजप्रवाहाला, प्रकाशाला अचूक लागू होतात, हे निर्विवाद सिद्ध झालं; पण म्हणून वैज्ञानिक शांत झाले नाहीत. सर्व विश्व इथरने भरलेलं आहे,ही संकल्पना तशी जुनी. रोमर या डॅनिश वैज्ञानिकाने पॅरिसच्या वेधशाळेत काम करत असताना १६७६ साली मांडलं की आपल्याला तसं वाटलं तरी प्रकाशाचा वेग अनंत नाही. ज्या क्षणी प्रकाश निघतो, त्याच क्षणी तो अवकाशात सगळीकडे पोचतो, असं नाही. लांब अंतर कापायला प्रकाशाला जास्त वेळ लागतो. हा शोध त्याने गुरु या ग्रहाभोवती फिरणाऱ्या चंद्रांच्या (पृथ्वीभोवती जसा चंद्र फिरतो, तसे गुरु या ग्रहाभोवती अनेक ‘चंद्र’ फिरतात. त्यातले चार मोठे आहेत. छोट्या दुर्बिणीतून सहज दिसतात.) ग्रहणांचं निरीक्षण करून लावला. पॅरिसच्या वेधशाळेच्या संचालकाने जरी तो मान्य केला नाही तरी न्यूटनसारख्यांनी त्याला मान्यता दिली. मग प्रश्न आला, प्रकाश इथून तिथे नेणारं माध्यम काय? उत्तर सुचलं, इथर. तोपर्यंत पृथ्वी अखिल विश्वाच्या केंद्रस्थानी नाही, हे वैज्ञानिकांनी, जगभरच्या विचारवंतांनी स्वीकारलं होतं. त्यामुळे हे इथर पृथ्वीच्या भोवती स्थिर असतं आणि त्याचमुळे बाकी सर्व आकाशस्थ ग्रहगोलांच्या बाबतीत प्रवाही असतं, याला मान्यता मिळाली नाही. पण याचाच अर्थ असा होत होता की सूर्याभोवतीच्या प्रदक्षिणेत कधीतरी पृथ्वी या प्रवाही इथरच्या दिशेने आणि कधी विरुद्ध जात असली पाहिजे. खूप प्रयोग झाले. पण त्या काळातली मोजमाप करणारी यंत्रं फारशी बिनचूक नसल्यामुळे सापडलेल्या उत्तरांना काही अर्थ नव्हता. लक्षात घ्या, प्रकाशाचा वेग पृथ्वीच्या वेगाच्या एक लाख पटीपेक्षा जास्त आहे! म्हणजे प्रकाशाच्या वेगाचं मोजमाप एक टक्का जरी कमीजास्त होणार असेल, तरी येणाऱ्या उत्तराला अर्थ उरत नाही.

मायकलसन-मोर्लेचा प्रयोग
मायकलसन-मोर्लेच्या प्रयोगाची संकल्पना

पुढे. मायकेलसन आणि मोर्ले. या वैज्ञानिकांनी शोध नाही लावले; पण बिनचूक मोजमाप घेण्यात या दोघांचं विज्ञान जगतात मोठं नाव होतं. १८८१ मध्ये जर्मनीत मायकेलसनवर इथरचं अस्तित्व शोधण्याच्या प्रयोगाची जबाबदारी सोपवण्यात आली. प्रकाश इथरच्या उलटसुलट दिशेने प्रवास करताना प्रकाशाच्या वेगात पडणारा फरक मोजायचा, असा तो प्रयोग. मायकेलसनने १८८१मध्ये हा प्रयोग जर्मनीत केला. १८८६ मध्ये दोघांनी पुन्हा अमेरिकेत केला. त्यांच्या तयारीविषयी, प्रामाणिकपणाविषयी कोणाला शंका नव्हती. त्यामुळे प्रकाश सोडणारी वस्तू पृथ्वीच्या दिशेने येत असो की पृथ्वीपासून दूर जात असो; पृथ्वीपासून समान अंतरावर असलेल्या दोन्ही वस्तूंकडून येणारा प्रकाश एकाच वेळी पृथ्वीवर पोचतो, असं उत्तर जेव्हा मिळालं, तेव्हा वैज्ञानिक बावचळून गेले. प्रयोगात कमी-जास्त होत असतं. मायकेलसन-मोर्ले यांच्या प्रयोगातही झालं. पण त्यांनी वापरलेली उपकरणं, त्यांनी अवलंबलेली कृती आणि त्यांचं गणित हे सर्व लक्षात घेता, इथरच्या अस्तित्वावर प्रकाश टाकेल, असा पुरावा मिळत नसल्याचंच त्यांना जाहीर करावं लागलं. फिजिक्सच्या इतिहासातल्या फसलेल्या प्रयोगांपैकी सर्वात जास्त गाजलेला प्रयोग, अशी कीर्ती मायकेलसन-मोर्ले यांच्या या प्रयोगाला मिळाली!

पृथ्वीचा इथरमधून प्रवास करण्याचा वेग मोजण्याचे प्रयोग होत राहिले. प्रकाशाचा वेग तेवढाच का निघतो, याची उत्तरंही मांडली जात राहिली. पण पूर्ण समाधानकारक उत्तर हाती यायला वीस वर्षं जावी लागली. दरम्यान लोरेन्झ आणि प्वाँकारे यांनी भलतंच काही तरी सुचवलं. ते म्हणाले, वेगाने प्रवास करणाऱ्या वस्तूची लांबी (प्रवासाच्या दिशेने) कमी होते! ते असंही म्हणाले, कालप्रवाहाचा वेग कमी होतो!

क्रमशः
भाग - १
भाग - २
भाग - ३

field_vote: 
0
No votes yet

हाही भाग आवडला.

आता नोबेल पुरस्कार विजेत्यांमध्ये अमेरिकी लोकांची मोठी यादी सापडेल. पण ह्या 'फसलेल्या' प्रयोगासाठी नोबेल मिळवणारा मायकलसन हा पहिला अमेरिकी नागरिक.

  • ‌मार्मिक0
  • माहितीपूर्ण0
  • विनोदी0
  • रोचक0
  • खवचट0
  • अवांतर0
  • निरर्थक0
  • पकाऊ0

---

सांगोवांगीच्या गोष्टी म्हणजे विदा नव्हे.

मस्त लेख आहे. पुढच्या भागाची उत्कंठा वाढवणारा.

  • ‌मार्मिक0
  • माहितीपूर्ण0
  • विनोदी0
  • रोचक0
  • खवचट0
  • अवांतर0
  • निरर्थक0
  • पकाऊ0

स्वतः सर्व शोधाचे जनक आहोत अशा आविर्भावात लिहू नका .
जे दावे करत आहात त्याची अधिकृत लिंक ध्या

  • ‌मार्मिक0
  • माहितीपूर्ण0
  • विनोदी0
  • रोचक0
  • खवचट0
  • अवांतर0
  • निरर्थक2
  • पकाऊ1

व्यक्तिगत पातळीवरचे आरोप केल्यास कारवाई होईल. ह्याच आठवड्यातली ही दुसरी तंबी आहे.

  • ‌मार्मिक1
  • माहितीपूर्ण0
  • विनोदी0
  • रोचक0
  • खवचट0
  • अवांतर0
  • निरर्थक0
  • पकाऊ0

विज्ञानाबद्दल लिहितांना
१) ते कोणत्या वयोगटासाठी लिहिलं जात आहे,
२) विज्ञान हा ज्यांचा अजिबात विषय नाही यांच्यासाठी,
३) आणि लेखक
यांवर खूप फरक पडतो. शिवाय ते किती शब्दांत/पानांत आटपायचं यावरही अवलंबून असतं.
त्यामुळे लेखकास त्याच्या पद्धतीने जाऊ द्यावे. कधीकधी माहिती असलेल्या गोष्टीही पुन्हा वाचताना गम्मत वाटते.
-----------
वाचतो आहे.
----------
हॉकिंगला पुस्तक कसे असावे हे सांगणारा प्रकाशकही महान होता. "सर्वांनी तुमचे पुस्तक वाचावेसे वाटेल असे लिहा आणि गणिती सूत्रे नकोच" हा सल्ला लक्षात ठेवून किती रंजक लिहिलं हॉकिंगने अ ब्रिफ हिस्ट्री ओफ टाईम.

  • ‌मार्मिक0
  • माहितीपूर्ण0
  • विनोदी0
  • रोचक0
  • खवचट0
  • अवांतर0
  • निरर्थक0
  • पकाऊ0

छान चालू आहे मालिका.

  • ‌मार्मिक0
  • माहितीपूर्ण0
  • विनोदी0
  • रोचक0
  • खवचट0
  • अवांतर0
  • निरर्थक0
  • पकाऊ0

।।श्रीराम जयराम जय जय राम।।