Category: विज्ञान

  • मानवी उत्क्रांतीमधील एक महत्वाचा टप्पा – ऑस्ट्रोलोपिथेकस सेडिबा

    शाळेत असताना उत्क्रांतीच्या धड्यामध्ये माकड ते माणूस हा प्रवास चार किंवा पाच पायर्‍यांमध्ये दाखवला होता. सुरूवातीचं माकड रांगतय, मग हळू हळू दोन पायांवर चालतय आणि शेवटी आज दिसणारा ताठ कण्याचा माणूस. धड्यामध्ये काय वर्णन केलं होतं आठवत नाही पण यावरून असा समज झाला होता की हे सगळं पद्धतशीरपणे झालं. म्हणजे माकड ते माणूस हा प्रवास ठराविक टप्प्यांमध्ये, एका निश्चित दिशेने झाला. उत्क्रांतीचं हे चित्र किती दिशाभूल करणारं आहे याचा प्रत्यय थोडं खोलात गेल्यावर आला.

    माणसाचा उगम आफ्रिकेमध्ये झाला या मताला गेल्या ५०-६० वर्षांमध्येच मान्यता मिळाली आहे. त्याआधी आफ्रिकेमध्ये सापडलेल्या अर्वाचीन मानवांच्या सांगाड्याकडे शास्त्रज्ञांनी पूर्णपणे दुर्लक्ष केलं होतं. विसाव्या शतकाच्या सुरूवातीला ब्रिटीश साम्राज्य सामर्थ्यवान असताना माणसाचा उगम ब्रिटनमध्येच झाला असावा असं मत लोकप्रिय होतं. १९०८ साली ब्रिटनमधील पिल्टडाउन इथल्या खाणीमध्ये सापडलेले काही अवशेष ‘पिल्टडाउन मॅन’ या नावाखाली प्रसिद्ध झाले. हे अवशेष नकली असल्याचे लक्षात यायला आणखी ४० वर्षे जावी लागली. आज आफ्रिका जन्मभूमी असण्याबद्दल दुमत नसलं तरी गेल्या शंभर-एक वर्षांमध्ये सापडलेल्या विविध सांगाड्यांमुळे गुंतागुंत इतकी वाढली आहे की माकड ते माणूस या प्रवासाचं स्पष्ट चित्र नजीकच्या भविष्यकाळात तरी समोर येणं अवघड आहे.

    सध्या प्रचलित असलेला आराखडा काहीसा असा आहे. सुमारे ७० लाख वर्षांपूर्वी चिंपांझी, गोरिला आणि माणसाचा अर्वाचीन वंशज यांच्या शाखा वेगळ्या झाल्या. ४० लाख वर्षांपूर्वीचा ऑस्ट्रोलोपिथेकस अफारेन्सिस या साखळीतील एक महत्वाचा दुवा. ऑस्ट्रोलोपिथेकस प्रजातीची वैशिष्ट्ये म्हणजे त्यांचा मेंदू सध्याच्या आपल्या मेंदूच्या आकाराच्या ३५ % इतका लहान होता (सुमारे ४४० घ.सें.मी.), उंची पावणेचार ते साडेचार फूट. मात्र ऑस्ट्रोलोपिथेकस दोन पायांवर चालत होता याच्या पुष्ट्यर्थ पुरावे असूनही याबद्दल आजही तीव्र मतभेद आहेत. याच मुद्द्याशी निगडीत मुद्दा म्हणजे मेंदूची वाढ आणि दोन पायांवर चालणे यांचा परस्परसंबंध होता किंवा नाही. एक मत असे आहे की दोन पायांवर चालायला सुरूवात केल्यावर हात मोकळे झाले, हातांनी ह्त्यारे तयार करण्यासारखी विविध कामे करण्याची प्रवृत्ती वाढली आणि परिणामत: मेंदूचाही आकार वाढला. ऑस्ट्रोलोपिथेकस प्रजातीमधून सुमारे वीस लाख वर्षांपूर्वी होमो प्रजाती उत्क्रांत झाली. सध्याचा माणूस – होमो सापियन्स – या प्रजातीचा एकमेव वंशज आहे. होमो प्रजातीची वैशिष्ट्ये म्हणजे आकाराने वाढलेला मेंदू, दगड आणि प्राण्यांच्या हाडांपासून हत्यारे करण्याची क्षमता. ऑस्ट्रोलोपिथेकसपासून होमो उत्क्रांत होण्यामागे वातावरणामधील बदल असल्याचेही काही शास्त्रज्ञ मानतात. वीस लाख वर्षांपूर्वी आफ्रिकेचे हवामान बदलले, जंगले नष्ट होऊन गवताळ प्रदेश वाढले. झाडे कमी झाल्यामुळे सपाट प्रदेशामध्ये चालण्यासाठी दोन पायांवर चालणारा, धावणारा होमो अस्तित्वात आला. हे सगळे अर्थातच तर्क आहेत.

    कुठलाही सांगाडा किंवा अवशेष सापडल्यावर त्याला विशिष्ट प्रजातीमध्ये बसवणे अत्यंत जिकीरीचे काम असते. ऑस्ट्रोलोपिथेकस आणि होमो प्रजातींमधील सीमारेषा धूसर आहे. २० लाख वर्षांपूर्वी अस्तित्वात आलेल्या होमो हाबिलीसची बरीचशी वैशिष्ट्ये ऑस्ट्रोलोपिथेकसशी जुळतात, फक्त मेंदूचा आकार किंचित मोठा आहे. त्यामुळे हाबिलीसला कोणत्या गटात टाकायचे याबद्दल मतभेद आहेत. होमो प्रजातीचा स्पष्ट वारसदार होमो एरगॅस्टर मानला जातो. याची बाह्य वैशिष्ट्ये आताच्या माणसाशी मिळतीजुळती होती, मेंदुचा आकारही बराच मोठा होता. (८८० घ.सें.मी.) या प्रवासामध्ये इतरही फांद्या आहेत. यातील बाकीच्या सर्व फांद्या यथावकाश नामशेष झाल्या.

    २०१० मध्ये दक्षिण आफ्रिकेचा पुरातत्वशास्त्रज्ञ ली बर्जर याला सुमारे १९ लाख वर्षांपूर्वीचा एक सांगाडा सापडला. याला त्याने ऑस्ट्रोलोपिथेकस सेडिबा हे नाव दिलं. याच्या अभ्यासाचे निष्कर्ष प्रसिद्ध झाल्यावर पुरातत्वशास्त्राच्या जगात एकच खळबळ माजली आहे कारण सेडिबाने बर्‍याच शास्त्रज्ञांची गोची केली आहे. उत्खनन करताना संपूर्ण सांगाडा मिळणं फारच दुर्मिळ असतं. बहुतेक वेळा काही हाडे किंवा कवटी मिळते. याच्या आधारे शास्त्रज्ञ बाकीच्या शरीराचा आराखडा बनवण्याचा प्रयत्न करतात. उदा. ऑस्ट्रोलोपिथेकस प्रजातीची वैशिष्ट्ये असणारे हाड सापडले तर सांगाडा त्या प्रजातीचा होता असं गृहीत धरले जात असे. तीच गत होमो प्रजातीचीही. अडचण अशी आहे की सेडीबामध्ये ऑस्ट्रोलोपिथेकस आणि होमो दोन्ही प्रजातींची वैशिष्ट्ये सापडतात. त्याच्या मेंदूचा आकार ऑस्ट्रोलोपिथेकसइतका आहे (४२० घ. सें. मी.) तर कपाळाचा आकार होमो प्रजातीशी मिळताजुळता आहे. त्याची बोटे छोटी, सरळ – हत्यारे तयार करण्यासाठी उपयोगी अशी आहेत. त्याचे हात वानरांसारखे लांब आहेत. टाचेचे हाड ऑस्ट्रोलोपिथेकससारखे पण पायाच्या घोट्याचे हाड होमोसारखे आहे. सेडिबा प्रजातीच्या एका स्त्रीचा सांगाडाही सापडला आहे. तिच्या कंबरेचा आकार ऑस्ट्रोलोपिथेकस प्रजातीच्या सांगाड्यांपेक्षा बराच मोठा आहे. म्हणजे मोठ्या आकाराच्या मेंदूला जन्म देण्यासाठी कंबरेचा आकार मोठा झाला हा सिद्धांत सेडिबाने खोटा ठरवला आहे. या गोंधळामध्ये एक नवीन अडचण म्हणजे सेडिबा कुणाचा वंशज आहे आणि कुणाचा पूर्वज हे ठरवणे.

    सेडिबामुळे आणखीही काही रोचक दुवे मिळाले आहेत. सेडिबाच्या कवटीचा सीटीस्कॅन केल्यावर एके ठिकाणी हाडामध्ये छोटीशी पोकळी दिसली. या पोकळीचे सूक्ष्म निरीक्षण केल्यावर तिचा आकार त्वचेसारखा आहे असे दिसून आहे. सेडिबाच्या त्वचेचा अंश मिळू शकला तर त्यावरून कितीतरी अमूल्य माहीती मिळू शकते. त्याचा रंग कसा होता, शरीराचे तपमान किती होते -यावरून तो किती सक्रिय होता हे ही कळू शकेल. याआधी त्वचेसारखे अवशेष सांगाड्यांमधून मिळू शकतात ही शक्यताच विचारात घेतली गेली नव्हती. सेडीबाच्या दातांवर डाग आहेत. प्रचलित पद्धतीनुसार असे दात स्वच्छ केले जातात. पण बर्जरला या डागांमध्ये अन्नाचे अवशेषही असू शकतील असे वाटले. असे असल्यास यातून त्याच्या आहाराविषयी माहिती मिळू शकेल. बर्जरच्या मतानुसार सेडिबाचे कोणतेही एक हाड मला मिळाले असते तर मी त्याला कुठलाही विचार न करता होमो किंवा ऑस्ट्रोलोपिथेकस प्रजातीमध्ये टाकले असते. पण सेडिबामुळे हे सिद्ध झाले आहे की या दोन्ही प्रजातींची वैशिष्ट्ये एकाच सांगाड्यात आढळू शकतात. याचा अर्थ याआधी मिळालेल्या सर्व अपूर्ण सांगांड्यांचा फेरविचार करण्यची गरज आहे. इतर शास्त्रज्ञांना अर्थातच हे मत मान्य नाही. पुरातत्वशास्त्राच्या या शाखेतील शास्त्रज्ञांची भांडणे कोणत्याही थराला जाऊ शकतात. (एकदा प्रकरण पोलीसांपर्यंत गेल्याचीही नोंद आहे.)

    या शाखेतील संशोधनाचा प्रवास पाहीला तर हत्ती आणि सात आंधळे यांची गोष्ट आठवते. प्रत्येक आंधळ्याप्रमाणेच प्रत्येक पुरातत्वशास्त्रज्ञ त्याला किंवा तिला जे अवशेष सापडतील ते सर्वात प्राचीन किंवा महत्वाचे आहेत असे दाखवण्याचा प्रयत्न करतो. अवशेषांवरून उत्क्रांतीचा सर्व प्रवास उभा करणे जिकीरीचे आहेच, शिवाय यात काही मूलभूत अडचणी आहेत. एक तर प्रवासातील सर्व प्रजातींचे अवशेष जीवाश्म रूपामध्ये सापडतीलच असे नाही. बहुतेक अवशेष नष्ट होतात. त्यामुळे यावरून बनवलेल्या सिद्धातांमध्ये बर्‍याच मोकळ्या जागा आहेत. त्यात भर पडली ती इतर शास्त्रांमधून मिळणार्‍या माहितीची. उदा. जगातील विविध वंशाच्या लोकांचे डीएनए तपासल्यावर त्यांच्या आईच्या डीएनएचा माग काढता येतो. म्हणजे मागे-मागे जात सर्व जगाची जननी कोण, कुठे होती याचा सुगावा लागू शकतो. यानुसार ही जगन्माता सुमारे २००,००० वर्षांपूर्वी आफ्रिकेत राहत होती. पण हा निष्कर्ष प्रसिद्ध झाल्यावर पुरातत्वशास्त्रज्ञ चवताळून उठले. एक तर हे त्यांच्या क्षेत्रावर आक्रमण होतं. आम्ही जन्मभर फिल्डमध्ये कष्ट करून सांगाडे शोधतो आणि हे फक्त रक्त तपासून असे निष्कर्ष काढतात म्हणजे काय? भावनिक पातळीवर यात तथ्य असलं तरी ही डीएनए तपासण्याची पद्धत आता सर्वमान्य झाली आहे.

    बर्‍याच नंतर आलेल्या निएंडरथाल आणि होमो सापियन्स सापियन्स एकत्र राहिल्याचे पुरावे आहेत. अर्वाचीन प्रजातीही एकमेकांच्या सहवासात राहत होत्या का? भाषेचा उगम कधी झाला? कोणत्याही सांगाड्यामध्ये घशाचे स्नायू सापडणे अशक्य त्यामुले या प्रश्नाचे उत्तर महाकठीण आहे. माणसाला आपण आहोत ही जाणीव कधी झाली? मेंदूचा आकार वाढल्यानंतरच हे झालं असणार पण हे एकदम झालं की हळूहळू? मुळात मेंदूचा आकार का वाढला? असे बरेच अनुत्तरित प्रश्न आहेत. कोहम

    सेडीबा जिथे सापडला त्या साइटवर आणखी बरेच सांगाडे मिळण्याची शक्यता आहे. यथावकाश उत्क्रांतीच्या प्रवासामध्ये ऑस्ट्रोलोपिथेकस सेडिबाचे नेमके स्थान कोणते आहे हे स्पष्ट होईल अशी बर्जरला आशा आहे.

  • अणूंचा चित्रपट – अ बॉय ऍंड हिज ऍटम

    विज्ञानाची पार्श्वभूमी नसलेल्या लोकांचे संशोधनाबद्दल बरेच गैरसमज असतात. आईन्स्टाईनसारखे केस वाढलेले, विक्षिप्त स्वभाव आणि नेहमी विश्वाचा उगम कसा झाला यासारख्या गूढ आणि रहस्यमय प्रश्नांची उत्तरे शोधण्यात गुंतलेले लोक म्हणजे वैज्ञानिक. यात एक गृहीतक दडलेलं आहे ते म्हणजे संशोधनाच्या विषयांबद्दल. कृष्णविवर, विश्वाचा आरंभ, बिग बॅंग, पॅरेलल युनिव्हर्स, स्ट्रिंग थिअरी किंवा नुकताच प्रसिद्धीला आलेला हिग्ज बोझॉन – यासारखे विषय सामान्य जनतेमध्ये बरेच लोकप्रिय असतात. किंबहुना पुणे-मुंबई आणि महाराष्ट्राच्या इतर भागातील शास्त्र शाखेतील बऱ्याच मुलांचे स्वप्न खगोलशास्त्रज्ञ व्हायचे असे असते. (यात एकेकाळी लेखकाचाही समावेश होता.) आणि यामागे त्या काळात सकाळच्या पुरवण्यांमध्ये येणाऱ्या लेखांचा बराच प्रभाव आहे असे वाटते. यात अर्थातच गैर काहीच नाही, उलट विज्ञानाची गोडी लागत असेल तर चांगलेच आहे. मुद्दा हा की विज्ञान म्हणजे फक्त हे ‘सायन्स फिक्शन’मध्ये नेहमी येणारे विषय नव्हेत, विज्ञानाच्या छत्रीखाली असंख्य शाखा आणि विषय येतात. त्यातले सर्व ‘कृष्णविवरात पडलं तर काय होईल?’ असे ‘ऑस्सम’ प्रश्न विचारत नसले तरी जाणून घेतलं तर बरेचदा रोचक माहिती मिळू शकते. मागच्या लेखात आलेलं ‘बटरफ्लाय इफेक्ट’चं उदाहरण ‘नॉन-लिनियर डायनॉमिक्स’ या शाखेखाली येतं. या शाखेतील परिणाम बरेचदा इतके विस्मयकारक असतात की शास्त्रज्ञांना या शाखेला विज्ञान म्हणून स्वीकारायला बराच वेळ लागला. किंवा ‘कंडेन्स्ड मॅटर फिजिक्स’ या वेगळ्या शाखेमध्ये ‘सुपरकंडक्टिव्हिटी’ किंवा बोस-आईन्स्टाईन कन्डेन्सेट सारखे अनेक रोचक गुणधर्म बघायला मिळतात. याखेरीज काही शाखा अशा आहेत की ज्यांच्या संशोधनावर या शतकाचं भवितव्य अवलंबून आहे, उदा. सौर उर्जा आणि इतर पर्यायी मार्गाने उर्जा मिळवण्यावर चाललेलं संशोधन.

    मिडियामध्ये विज्ञानाच्या सगळ्या शाखांना सारखी प्रसिद्धी मिळत नाही हे इतर शाखांमधील वैज्ञानिकांच्या लक्षात येऊ लागलं आहे. या दिशेने एक प्रयत्न म्हणून आयबीएमच्या शास्त्रज्ञांनी एक लघुचित्रपट तयार केला. फक्त चित्रपट केला असता तर फारसं काही आश्चर्यकारक नव्हतं. हा चित्रपट बनवण्यासाठी शास्त्रज्ञांनी चक्क अणू वापरले. अणूंच्या साहाय्याने चित्रे काढून त्याचा चित्रपट बनवण्यासाठी स्कॅनिंग टनेलिंग मायक्रोस्कोपचा (एसटीएम) वापर करण्यात आला. एसटीएमबद्दल आधी एक लेख आला आहे. यात अत्यंत टोकदार अशा सुईमार्फत पृष्ठभागावर असणारे अणू किंवा रेणू हवे तसे नियंत्रित करणे शक्य होते. तांब्याच्या पृष्ठभागावर कार्बन मोनॉक्साइडचे १३० अणू ठेवण्यात आले. या अणूंच्या रचनेमधून एक चित्र तयार झाले. नंतर अणूंची स्थिती बदलून या चित्रात बदल केले गेले आणि त्यांची चित्रे घेऊन त्यापासून चित्रपट तयार करण्यात आला. यासाठी २४२ फ्रेम्स चित्रित करण्यात आल्या. तांब्याच्या पृष्ठभागाचे तपमान -२६८ C इतके होते कारण नेहमीच्या तपमानामध्ये अणू पृष्ठभागावर स्थिर राहणे अशक्य असते.

    आयबीएमसाठी पृष्ठभागावरील अणू हवे तसे नियंत्रित करणे नवीन नाही. एसटीएमचा शोध आयबीएममध्येच लागला आणि त्यासाठी १९८४ साली नोबेल पारितोषिकही देण्यात आले. मात्र एखादी कथा सांगणारा चित्रपट – मग भले ती कथा कितीही साधी असो – अणूंच्या मार्फत चित्रित करणे ही गोष्ट विस्मयकारक आहे आणि केवळ मनोरंजन हा यामागचा उद्देश नाही. अणूंवर हवे तसे नियंत्रण मिळवता येणे नवीन प्रकारचे ‘मेमरी डिव्हाइस’ बनविण्यासाठी उपयोगी ठरू शकेल. याखेरीज या तंत्रज्ञानाचे अनेक उपयोग वैद्यकशास्त्र, जीवशास्त्र अशा अनेक शाखांमध्ये वापरले जात आहेत.

  • हिग्ज वि. बोस

    हिग्ज बोसॉन सापडल्याची बातमी आल्यावर भारतीय मिडीयाने वेगळाच सूर लावला. आधी ट्याब्लॉइड ऑफ इंडियात ही बातमी वाचली पण त्याचा आणि आमचा संबंध फक्त कधीतरी भेळ खाताना येत असल्यामुळे ते फारसे गंभीरपणे घेतले नाही. पण हिंदूसारख्या बर्‍यापैकी समतोल वृत्तपत्राने यावर चक्क संपादकीय काढावे म्हणजे फार झाले. मुद्दा काय तर हिग्ज बोसॉनचे श्रेय सत्येंद्रनाथ बोस यांना मिळाले नाही. प्रसंग काय, आपण बोलतोय काय? कुणाचं काय तर कुणाचं काय!

    १९२४ मध्ये सत्येंद्रनाथ बोस यांनी आइनस्टाइला पत्र पाठवून आपल्या नव्या सांख्यिकीबद्दल कळवले. जगात दोन प्रकारचे मूलभूत कण असतात. पैकी इलेक्ट्रॉनसारखे कण एका प्रकारे वागतात तर फोटॉनसारखे कण दुसर्‍या प्रकारे. इलेक्ट्रॉन कसे वागतील हे इटालियन शास्त्रज्ञ एनरिको फर्मी याने शोधून काढले. या सांख्यिकीला फर्मी स्टॅटीटिक्स असे म्हणतात आणि या सांख्यिकीप्रमाणे वागणार्‍या कणांना फर्मियॉन म्हणतात. बोस यांनी मांडलेली सांख्यिकी फोटॉनसारख्या कणांना लागू पडते. या सांख्यिकीला बोस-आइनस्टाइन स्टॅटीटिक्स असे म्हणतात आणि या कणांना बोसॉन. बोसॉन हा एक कण नसून ते कणांच्या वर्गीकरणाचे नाव आहे.

    विश्वामध्ये फक्त प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन असते तर आयुष्य फार सोपं झालं असतं. पण यांच्या व्यतिरिक्त क्वार्क, न्यूट्रिनो, म्युऑन्स असे अनेक कण अस्तित्वात आहेत असं लक्षात आलं. जसजसे नवीन कण सापडायला लागले तसतसे प्रश्न वाढत गेले. इलेक्ट्रॉनला आकार नसतो तरीही वस्तुमान असतं, फोटॉनला वस्तुमानच नसतं. या सगळ्या कणांचं अस्तित्व, त्यांचे गुणधर्म मांडता येतील अशा एका थिअरीची गरज होती. (थिअरी म्हणजे सिद्धांत की उपपत्ती?) १९६७ मध्ये ग्लाशॉ, सलाम आणि वाइनबर्ग यांनी स्टॅंडर्ड मॉडेलच्या रूपात ही थिअरी मांडली. या थिअरीचा एक महत्वाचा भाग होता ब्रिटीश शास्त्रज्ञ पीटर हिग्ज आणि सहकार्‍यांनी मांडलेले हिग्ज मेकॅनिझ्म. या सगळ्या कणांचे वस्तुमान वेगवेगळे का असते याचे उत्तर हिग्ज यांनी दिले.

    ज्याप्रमाणे आपल्या अवतीभोवती हवा आहे पण ती आपल्याला दिसत नाही तसेच आपल्याभोवती एक फिल्ड आहे – हिग्ज फिल्ड. हे दिसत नाहीच, शिवाय जाणवतही नाही. पण या अतिसूक्ष्म कणांना मात्र हे फिल्ड जाणवतं. काही कण यातून बुंगाट वेगाने जातात तर काही बैलगाडीच्या वेगाने. जे वेगाने जातात त्यांच वस्तुमान कमी किंवा शून्य असतं, हे हळू जातात त्यांचं वस्तुमान अधिक. सुरूवातीला हा फक्त सिद्धांत होता. पण वस्तुस्थिती अशीच आहे हे कसं ठरवायचं? या थिअरीनं असाही सिद्धांत मांडला की जर हिग्ज फिल्ड खरोखरच अस्तित्वात असेल तर त्याला अनुरूप असा हिग्ज बोसॉनही अस्तित्वात असायला हवा. ठीकै, पण हा शोधायचा कसा? इथे एक मोठ्ठी अडचण आली जी सोडवायला पंचवीस-तीस वर्षे लागली. हिग्ज बोसॉन कोणत्या उर्जेला सापडू शकेल हे ही थिअरीनं सांगितलं होत पण ही उर्जा इतकी प्रचंड होती की त्यावेळच्या प्रयोगशाळेत असे प्रयोग करणं शक्य नव्हतं. यासाठी अवाढव्य LHC ची निर्मिती करण्यात आली. जगभरातील शास्त्रज्ञांचा यात सहभाग होता. अथक परिश्रमांनंतर एका विशिष्ट उर्जेला हिग्ज बोसॉनसदृश कण सापडला. (बाय द वे, हा रिझल्ट ‘रॉक सॉलीड’ आहे. एक तर दोन वेगवेगळे ग्रूप एकाच निष्कर्षाला पोचले आहेत आणि यातील कॉन्फिडन्स लेव्हल पाच सिग्मा म्हणजे ९९.९९९ % आहे.)

    हिग्ज बोसॉन सापडला याचं मुख्य श्रेय पीटर हिग्ज आणि प्रयोग करणारे सर्व शास्त्रज्ञ यांचं आहे. सत्येंद्रनाथ बोस यांनी केलेलं काम मूलभूत होतं याविषयी शंका नाही पण बोसांचं काम आणि हिग्ज बोसॉन सापडणं यामध्ये इतका प्रवास झाला आहे की याचा संबंध सरळ बोस यांच्याशी जोडणं बालिश वाटतं. उदा. विमानाचा शोध राइट बंधूंनी लावला. मानवी इतिहासातील ही एक ऐतिहासिक घटना होती. पण आज कुणी नवीन सुपरसॉनिक जेट विमान तयार केलं तर यात राइट बंधूंचा सहभाग किती असेल?

    ब्याक टू हिंदू. हे संपादकीय म्हणजे सगळा विनोदच आहे. एक तर लेखक अमित चौधरी ‘कंटेंपररी लिटरेचर’ – तुलनात्मक साहित्य या विषयाचे प्राध्यापक आहेत. ‘पोस्ट-कलोनियल क्रिटीसिझ्म’ हा त्यांच्या आवडीचा विषय असावा असा अंदाज आहे कारण या गोष्टीकडे ते याच चष्म्यातून बघत आहेत. साहित्याला जी फूटपट्टी लागू पडते ती विज्ञानाला लागू पडेलच असे नाही. त्यांच एक वाक्य आहे, ‘रामन हे नोबेल मिळालेले शेवटचे भारतीय शास्त्रज्ञ होते.’ यात चूक कुणाची? नोबेल कमिटिची की भारतिय शास्त्रज्ञांची?’ नोबेल मिळावं असं काम रामन यांच्यानंतर किती शास्त्रज्ञांनी केलं आहे?

    सर्वात महत्वाचे बोस यांच्यावर अन्याय झालेला नाही. तसे असते तर या कणांना बोसॉन असे नाव दिलेच नसते. बोस-आइनस्टाइन सांख्यिकीमुळे पदार्थाची एक नवीन अवस्था सापडली. तिला देखील ‘बोस-आइनस्टाइन कंडेन्सेट’ असे नाव देण्यात आले. हा शोध पीटर हिग्ज, त्यांचे सहकारी आणि जगभरातील असंख्य शास्त्रज्ञ, तंत्रज्ञ यांच्या अथक परिश्रमाचे श्रेय आहे. हिंदूच नव्हे तर जवळजवळ सर्व वृत्तपत्रांमध्ये बातमीबरोबर बोस यांचे चित्र आणि त्यांचे योगदान होते. याची बातमी देताना तिथे बोस यांचे चित्र देऊन या सर्वांवर आपण अन्याय करत आहोत त्याचे काय?

    ही मनोवृत्ती वाटते तितकी सोपी नाही. कोणतीही महत्वाची घटना घडली की त्या घटनेमध्ये भारतीय कनेक्शन शोधायचे हा आपल्या वृत्तपत्रांचा आवडता छंद आहे. सुनीता विलियम्स आकाशात गेली – भारतीयांना अभिमान वाटला, नायपॉलना नोबेल मिळाले – परत अभिमान. हे लोक भारतीय नागरिक नाहीत, त्यांचा आणि भारताचा संबंध तितका घनिष्ट नाही अशा क्षुल्लक बाबी इथे लक्षात घ्यायच्या नसतात. आपण न केलेल्या कामाशी संबंध जोडून त्याचे श्रेय मिळवणे ही मनोवृत्ती चीप आहे. तुम्हाला भारतीयांच्या प्रगतीचा खरंच अभिमान वाटतो ना? मग आनंद-गेलफांड स्पर्धेला मुख्य पानावर प्रसिद्धी का देत नाही? आनंद जिंकल्यावरही त्याच्या घेतलेल्या मुलाखती म्हणजे हाइट होती. सागरिकाने त्याला विचारलं, ‘तुला भारतरत्न मिळायला हवं असं वाटतं का?’ हा प्रश्न म्हणजे ‘तू बायकोला मारणं थांबवलं का?’ अशा प्रकारचा आहे. हो म्हटलं तरी पंचाईत आणि नाही म्हटलं तरी पंचाईत. पुढचा प्रश्न, ‘सचिनला तुझ्यापेक्षा जास्त प्रसिद्धी मिळते आहे असं वाटतं का?’ तो बिचारा अथक परिश्रम करून जिंकला आहे, निदान त्याला तरी तुमच्या नेहेमीच्या गॉसिपच्या बातम्याम्मधून सवलत द्यावी.

    असा बादरायण संबंध जोडून श्रेय मिळवण्यापेक्षा रहमान​सारखं खणखणीत श्रेय मिळवा की! इथे पीटर हिग्ज यांचं उदाहरण घेण्यासारखं आहे. पत्रकार परिषदेमध्ये त्यांना बोलायची विनंती केल्यावर त्यांनी ‘ही माझ्या बोलण्याची वेळ नाही’ असं सांगून ‘लाइमलाइट’मध्ये येण्यास नम्र नकार दिला.

    —-

    १. याचे इंग्रजीतील स्पेलिंग Boson असे आहे मात्र याचा उच्चार स आणि झ याच्या मध्ये कुठेतरी होतो. मग मराठीत पंचाईत होते. बोसॉन लिहायचे की बोझॉन? आधीच्या भागात बोझॉन लिहीले होते, आता बोसॉन.

  • दृष्टीआडची सृष्टी

    आपल्या रोजच्या आयुष्यात डोळ्यांना फार महत्त्व आहे. जे आपण प्रत्यक्ष पाहिले ते खरे अशी आपली पक्की समजूत असते. अगदी कोर्टातही गुन्हा प्रत्यक्ष बघणार्‍याची साक्ष अधिक महत्त्वाची असते. खरी गोष्ट अशी आहे की आपल्या डोळ्यांना जे दिसते ते आपले जग हिमनगाचे एक छोटेसे टोक आहे. आपले डोळे प्रकाशाच्या विशिष्ट तरंगलांबींनाच प्रतिसाद देतात. असे का असावे? तर आपली ज्ञानेंद्रिये यांना प्रतिसाद देत नाहीत हे उत्क्रांतीमधून आपल्याला मिळालेले एक प्रकारचे संरक्षण आहे. कल्पना करा. या क्षणाला तुमच्या भोवती काय काय आहे? अतिनील, इन्फ्रारेड तरंगलांबींचे किरण, रेडिओ, टिव्हीच्या, मोबाईल, वायरलेस या प्रक्षेपणांच्या लहरी, भोवतालच्या हवेतील प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन, आणि नायट्रोजनपासून झेनॉनपर्यंतच्या वायूंचे रेणू. याखेरीज प्रत्येक सेकंदाला सूर्याकडून अब्जावधी न्युट्रिनो आपल्या शरीरातून जात असतात. (रात्र असली तरी, कारण न्युट्रिनो कुणालाच भीक घालत नाहीत. ते पृथ्वीमधूनही आरपार जातात.) आता आपली ज्ञानेंद्रिये या सर्वांची नोंद घेत बसली तर ठाणे किंवा येरवडा यांचा रस्ता पकडण्यावाचून गत्यंतर नाही.

    तर मुद्दा हा की आपली ज्ञानेंद्रिये जगाच्या आकलनासाठी फारच तोकडी आहेत. डोळ्यांनाही जे दिसते त्यातले बरेचसे मेंदूने सिमुलेट केलेले असते. तुमचे दोन्ही हात समोर शरून ओंजळ करा. सर्व जगाच्या लोकसंख्येपेक्षा जास्त जंतू तुमच्या हातांवर आहेत. हात धुतले असले तरी फारसा फरक पडणार नाही. माणसाच्या तुलनेत इतर प्राणी जग बघण्यात अधिक कार्यक्षम आहेत. वटवाघूळ आवाजाच्या तरंगलांबीपेक्षा कमी लांबीचे तरंग वापरून अंधारात बघू शकते. पण सर्वात कडी म्हणजे स्टोमॅटोपॉड. यांना अतिनील, इन्फ्रारेड आणि पोलराअज्ड किरण दिसतातच, याशिवाय दोन्ही डोळ्यांनी स्वतंत्रपणे ३६० अंशात बघता येते. यांच्या डोळ्यांची प्रक्रिया सर्वात गुंतागुंतीची आहे.

    हे सूक्ष्म जग आपल्याला बघायचे झाले तर? यासाठी एक पर्याय म्हणजे प्रकाशाच्या तरंगलांबीपेक्षा आणखी कमी लांबीचे किरण वापरायचे. इलेक्ट्रॉनची तरंगलांबी प्रकाशाच्या तरंगलांबीपेक्षा कमी असते त्यामुळे स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक वापरल्यावर आपल्याला आणखी सूक्ष्म जग बघता येते. याचे वैशिष्ट्य म्हणजे प्रतिमा अत्यंत लक्षवेधी असतात. पण तरंगलांबी कमी म्हणजे इलेक्ट्रॉनची उर्जा जास्त. खूप वेळ फोटू काढत बसलात तर समोर जे काही असेल ते जळून जाण्याची शक्यता जास्त. इलेक्ट्रॉनाऐवजी आयनही वापरले जातात पण यांची उर्जा इलेक्ट्रॉनपेक्षाही जास्त, त्यामुळे फोटू काढण्याऐवजी यांचा वापर सूक्ष्म जगातील खोदकाम, सुतारकाम करण्यासाठी केला जातो.

    स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपचा सर्वात मोठा तोटा म्हणजे फोटो कितीही लक्षवेधी असले तरी ते आपल्या नेहेमीच्या फोटोंसारखेच असतात. त्यातून लांबी रुंदी कळते पण खोली कळत नाही. वेगवेगळ्या धातू आणि इतर पृष्ठभागांचा अभ्यास करणार्‍यांसाठी खोली जाणून घेणे अत्यंत महत्त्वाचे असते. शास्त्रज्ञ बरीच वर्षे यावर उपाय शोधत होते. याचे उत्तर मिळाले स्कॅनिंग टनेलिंग मायक्रोस्कोपच्या किंवा (STM) एसटीएमच्या रूपात. यासाठी याचे जनक बिनिंग आणि रोहरर यांना १९८६ चा नोबेल पुरस्कार मिळाला. एसटीएमच्या शोधाने एक क्रांती झाली. यानंतर याच तत्त्वावर आधारित किमान २५ ते ३० वेगवेगळ्या प्रकारची मायक्रोस्कोपी तंत्रे शोधण्यात आली. या सर्वांना एकत्रितपणे स्कॅनिंग प्रोब मायक्रोस्कोपी किंवा एसपीएम (SPM) या नावाने संबोधण्यात येते.

    एसपीएमची संकल्पना अफलातून आहे. तुम्ही तुमचे बोट टेबलावरुन फिरवले तर तुमच्या बोटाच्या आकाराचे खड्डे तुम्हाला जाणवतील पण बोटापेक्षा खूप लहान खळगे किंवा उंचवटे जाणवणे शक्य नाही. आता बोटाऐवजी सुई घेतली तर अजून बारीक खळगे जाणवू शकतील. थोडक्यात जितके तुमच्या सुईचे टोक लहान, तितकी पृष्ठभाग जाणून घेण्याची क्षमता अधिक. आता सुईचे टोक एक अणू मावेल इतके लहान असेल तर तुम्हाला पृष्ठभागावरील प्रत्येक अणूचे अस्तित्व जाणवू शकेल. एसपीएममधील सुई किंवा प्रोब इतका लहान असतो की त्याच्या टोकाला एक किंवा काही अणू बसू शकतात. असा प्रोब कसा तयार करायचा तो वेगळा प्रश्न आहे पण ते तितके अवघड नाही.

    एसपीएमच्या सहाय्याने शास्त्रज्ञांना पृष्ठभागावरील अणू, त्यांची रचना, त्यांचा आकार सगळे जाणून घेणे सोपे झाले आहे. शिवाय प्रोब पृष्ठभागावरून फिरत असल्याने खोलीची माहीतीही मिळू शकते. दुसरा मोठा फायदा म्हणजे प्रोबची रचना. समजा तुमचा प्रोब चुंबकीय क्षेत्राला प्रतिसाद देत असेल तर हा प्रोब फिरवल्यावर तुम्हाला पृष्ठभागाच्या चुंबकीय क्षेत्रांची माहिती मिळेल. याचप्रमाणे तपमान, रासायनिक प्रक्रिया अशा अनेक गुणधर्मांचा अभ्यास करणेही सोपे झाले आहे. रासायनिक प्रक्रिया होत असताना पृष्ठभागावर अणूंची हालचाल कशी होते याच्या चित्रफिती घेता येतात. प्रोबच्या सहाय्याने एक अणू उचलून दुसरीकडे ठेवता येतो. अणूंच्या सहाय्याने लिहीताही येते. नासाने मंगळावर पाठवलेल्या मार्स लँडरमध्ये मंगळावर सापडलेल्या दगडांचा अभ्यास करण्यासाठी याचा उपयोग केला होता. या तंत्रज्ञानामुळे जीवशास्त्रामध्येही अफलातून प्रगती होत आहे. डीएनएच्या रचनेचा अभ्यास तर आहेच शिवाय जीवशास्त्रीय प्रक्रिया होत असताना अणूंच्या पातळीवर काय बदल होतात हे बघणे शक्य झाले आहे.

    एसटीएमची संकल्पना इतकी क्रांतीकारी होती की याचा पहिला निबंध प्रकाशित करायला बिनिंग आणि रोहरर यांना बर्‍याच अडचणी आल्या.
    असे होऊ शकते यावर कुणाचाही विश्वास बसत नव्हता. ‘ह्या संकल्पनेत वैज्ञानिक दृष्टिचा अभाव आहे’ यासारखे ताशेरेही ऐकावे लागले.
    मान्यवर मासिकांनी निबंध नाकारल्यावर त्यांना एका छोट्याश्या मासिकात तो प्रसिद्ध करावा लागला. नंतर नोबेल पुरस्काराच्या भाषणात बिनिंगने ही सगळी कहाणी जगापुढे आणली. विविध क्षेत्रात सध्या चालणार्‍या संशोधनामध्ये एसपीएम अत्यावश्यक झाला आहे.

    —-

    १. कर्ट व्हॉनेगटच्या ‘हॅरिसन बर्जेरॉन’ या सुप्रसिद्ध कथेमध्ये बिग ब्रदरसारख्या सरकारने सगळ्या माणसांच्या डोक्यात हेडफोन बसवलेले असतात. एखादा विचार आला की त्यापाठोपाठ लगेच विचलीत करणारे कर्कश्य आवाज ऐकू येतात. परिणामतः माणसांची दीर्घकालीन स्मृती नष्ट होते.