नवविज्ञान आणि मी - अतिश दाभोलकर | SCIENCE AND ME - ATEESH DABHOLKAR

बीजिंगमध्ये चाललेल्या ऑलिंपिकच्या रंगीत प्रतिमा बघू शकू. आपल्या नेहमीच्या वापरातील सेमीकंडक्टर व लेजरवर आधारित गणकयंत्र, मोबाईल व सीडीसारखी जादूई उपकरणे क्कांटम सिद्धांताशिवाय शक्‍य झाली नसती. कुणीतरी गमतीने म्हटल्याप्रमाणे अमेरिकेची एकतृतीयांश अर्थव्यवस्था- कित्येक ट्रिलियन डॉलर्सची - क्ांटम सिद्धांतावर आधारित आहे. मानवी मेंदू खरे तर दगड फेकून शिकार करण्यासाठी व फळे, कंदमुळे तोडण्यासाठी उत्क्रांत झाला. त्यातून जन्माला आलेल्या, या अतिशय अमूर्त अशा सिद्धांताचे हे देदिप्यमान व्यावहारिक यश मला नेहमीच अचंबित करते. दुसर्‍या टोकाला म्हणजे अतिविशाल अंतरांवर, गुरुत्वाकर्षणाचे गतिनियम काय आहेत हे सापेक्षतावादाच्या सिद्धांताने निश्‍चित केले. सूर्यमालेतील ग्रहांची हालचाल कशी होती, यांपासून थेट विश्वाचे प्रसरण, कृष्णविवरे किंवा पल्सार यांसारख्या अगदी 6१०८ 106200701९79 चे सखोल व प्रगल्भ आकलन त्यामुळे शक्य झाले. अवकाश व काल यांची वक्रता व वस्तुमान यांतील संबंध त्याने स्पष्ट केला. आईन्स्टाईनने जवळजवळ पूर्णपणे एकट्याने निर्मिलेला हा सिद्धांत म्हणजे मानवी प्रतिभेचा एक अत्युच्च व अनुपम विलास मानावा लागेल. असे असले तरी सापेक्षतावाद हा क्ांटम सिद्धांताइतका सर्वस्पर्शी ठरला नाही. गेल्या ८० वर्षांत त्याचे कोणतेच प्रॅक्टिकल उपयोग नव्हते. अलीकडेच जीपीएस तंत्रज्ञानामागे मात्र सापेक्षतावादाचे उपयोजन आवश्यक ठरले. हे दोन्ही क्रांतिकारी महासिद्धांत या रीतीने आपापल्या क्षेत्रात कल्पनेपलीकडे यशस्वी ठरले असले, तरी त्या दोन्हींचे एकत्रित उपयोजन करताना अतिशय गंभीर तर्कदुष्टता निर्माण होते. उदाहरणार्थ, न्यूटनचा गुरुत्वाकर्षचा नियम आपण शाळेत शिकलो आहोत. आता त्यात क्कांटम सिद्धांतानुसार किंचित, सूक्ष्म करेक्शन होईल अशी अपेक्षा आहे. पण जर क्कांटम सिद्धांत व सापेक्षतावाद एकत्रित वापरून अशी करेक्शन प्रत्यक्ष कॅलक्युलेट करण्याचा प्रयत्न केला तर अर्थशून्य विसंगत उत्तरे मिळतात. थोडक्यात सांगायचे तर ही करेक्शन सान्त नसून अनंत आहे असे उत्तर मिळते. म्हणजे उदाहरणार्थ, पृथ्वी व सूर्य यांतील क्वांटम गुरुत्वाकर्षण अनंत आहे, असे म्हणावे लागते. हा निष्कर्ष अर्थातच आपल्या निरीक्षणांना धरून नाही. अशा प्रकारची विसंगती विज्ञानात स्वीकारार्ह नाही. ही तर्कदुष्टता सैद्धातिक पातळीवर किती गंभीर स्वरूपाची आहे हे मी पूर्णपणे विशद करू शकणार नाही; पण वरील उदाहरणावरून त्याचे गांभीर्य थोड्याफार प्रमाणात लक्षात येईल. विज्ञानामध्ये अशा प्रकारचा क्रायसिस निर्माण होतो तेव्हा तो एक स्थित्यंतराचा व अनिश्‍चततेचा काळ असतो, पण त्याचबरोबर इतिहास असं सांगतो की, असा क्रायसिस स्वागतार्ह मानला पाहिजे. कारण त्यातच नवीन वैज्ञानिक क्रांतीची बीजे पडलेली असतात. हे कुणाचे वचन ते मला आठवत नाही, पण (15 8 (7016 01 ॥डप्रतठपर(816 09907प01165 असे म्हणता येईल. १९८० च्या सुमारास प्रथमच या तर्कदुष्टतेचे निराकरण करण्याची शक्‍यता स्ट्रिंग थिअरीच्या रूपात निर्माण झाली, तेव्हा अनेक आघाडीच्या वैज्ञानिकांनी बाकी सगळे सोडून या नव्या सिद्धांतावर आपले लक्ष केंद्रित केले. गेल्या दोन दशकांमध्ये जगातील बहुतेक आघाडीच्या विद्यापीठांमध्ये हा संशोधनाचा महत्त्वाचा विषय बनला आहे व भारतीय वैज्ञानिकांची या क्षेत्रातील कामगिरी वाखाणण्यासारखी आहे. आ, रॉधिंबा दिवाळी २००८ सुसंगत क्कांटम गुरुत्वाकर्षणाचा सिद्धांत अजून पूर्णत्वाला गेला आहे असे म्हणता येणार नाही. पण स्ट्रिंग थिअरीच्या अभ्यासातून त्या दिशेने जाणारा एक स्पष्ट रस्ता प्रथमच दिसू लागला आहे. क्कांटम गुरुत्वाकर्षणाच्या निश्‍चित रचनेबाबत काही विस्मयकारक सैद्धांतिक निष्कर्ष या संशोधनातून निष्पन्न झाले आहेत. अर्थात आपल्या नेहमीच्या व्यवहारातील घटनांचे स्पष्टीकरण देण्यासाठी आधी म्हटल्याप्रमाणे क्कांटम सिद्धांत व गुरुत्वाकर्षण यांचे एकत्रित उपयोजन करण्याची गरज भासत नाही. अणुरचनेत वा एखाद्या सेमीकंडक्टरमध्ये विद्युत चुंबकीय बल गुरुत्वाकर्षणापेक्षा अब्ज-परार्ध पटीने मोठे असते, त्यामुळे तिथे गुरुत्वाकर्षणाकडे दुर्लक्ष केले तरी आपल्या निष्कर्षांमध्ये फारसा फरक पडत नाही. याउलट सूर्यमालेचा अभ्यास करताना आपण क्ांटम सिद्धांताकडे पूर्ण दुर्लक्ष करू शकतो. मात्र जिथे तीव्र गुरुत्वाकर्षण सुक्ष्म अंतरावर कार्य करते तिथे मात्र आपल्याला या नवीन सिद्धांताची गरज भासेल. उदाहरणार्थ 'बिग बँग' मधून विश्‍वाची सुरुवात झाली तेव्हा किंवा कृष्णविवरांच्या सान्निध्यात. माझे संशोधन कृष्णविवरांची क्ांटम संरचना स्ट्रिंग थिअरीमार्फत कशी समजावून घेता येईल, याबाबत आहे. कृष्णविवर म्हणजे सोपेक्षतावादाचा एक अद्‌भुत वाटावा असा निष्कर्ष आहे. कृष्णविवराचे गुरुत्वाकर्षण इतके प्रबल असते, की प्रकाशही त्याच्या तावडीतून सुटू शकत नाही. त्यामुळे पूर्ण कृष्ण* असे हे प्रत्यक्ष अवकाशातीलच एक 'विवर*. एकदा त्या विवरात पडल्यानंतर कितीही ताकदवान रॉकेट वापरले तरी आपण बाहेर पडू शकत नाही. कारण प्रकाशाच्या वेगाची मर्यादा आपण ओलांडू शकत नाही. सूर्यापेक्षा थोड्या मोठ्या ताऱ्यातील अणुइंधन संपले, की स्वतःच्याच गुरुत्वाकर्षणामुळे पूर्ण कोलमडून जात त्याचे कृष्णविवरात रूपांतर होते. ही शक्‍यता प्रथम चंद्रशेखर यांच्या संशोधनातून पुढे आली. वैज्ञानिक सिद्धांत कसे वेड्यावाकड्या मार्गाने विकसित होतात, याचा हा इतिहास अगदी मनोरंजक आहे. अनुभव व तर्क एका बाजूने, तर व्यक्तिगत पूर्वग्रह दुसऱ्या बाजूने, अशा ह्या द्रंद्रातूनच नवा सिद्धांत कसा स्वीकारला जातो, ही प्रक्रिया अभ्यासण्यासारखी आहे. पण तो एक वेगळाच विषय होईल. जवळजवळ चाळीस-पन्नास वर्षे आईन्स्टाईनसहित अनेक वैज्ञानिकांनी कृष्णविवरांचे अस्तित्व नाकारण्याचा प्रयत्न केला. पण हळूहळू त्यांची सत्यता नाकारणे अशक्य झाले. आता तर आपल्या आकाशगंगेतही मध्यभागी दशलक्ष सूर्याच्या वस्तुमानाचे एक प्रचंड कृष्णविवर आहे असा पुरावा मिळू लागला आहे. वरील सर्व विधाने केवळ सापेक्षतावादाच्या संदर्भात आहेत. याला जर क्कांटम सिद्धांताची जोड दिली तर अजूनच आश्‍चर्यकारक निष्कर्ष मिळतात. स्टिफन हॉकिंग यांनी क्ांटम सिद्धांताच्या आधारे असे दाखवून दिले की कृष्णविवरे पूर्णपणे कृष्ण' नसतात; तर त्यातून एखाद्या निखाऱ्याप्रमाणे सतत मंद प्रकाश तेवत असतो. आता निखाऱ्याचे तापमान आपण क्कांटम सिद्धांतामध्ये अणूंच्या हालचालीच्या भाषेत समजावून घेऊ शकतो. निखाऱ्यातील अणूंची हालचाल जितकी जलद तितके त्याचे तपमान अधिक. यातून एक अवघड प्रश्‍न असा निर्माण झाला, की कृष्णविवराच्या तापमानामागची आणिविक' संरचना कोणती? कृष्णविवर हे तर अवकाशकालातीलच विवर. जत.