विश्वाची जाणीव (भाग १)... विनीत वर्तक ©

 विश्वाची जाणीव (भाग १)... विनीत वर्तक ©

विश्वाची जडणघडण समजून घेण्यासाठी अनेक वैज्ञानिकांनी आपलं अमूल्य योगदान दिलं आहे. त्याची सुरवात अगदी आयझॅक न्यूटन पासून होते. १९ व्या शतकाच्या सुरवातीला १८७९ साली थॉमस अल्वा एडिसन ने लाईट ब्लब चा शोध लावला. त्याच वर्षी संपूर्ण विश्वाच्या संरचनेला समजून घ्यायला एक वेगळी दिशा देणाऱ्या वैज्ञानिकाचा जन्म झाला त्याच नावं होतं अल्बर्ट आईनस्टाईन. वयाच्या अवघ्या २६ व्या वर्षी म्हणजे १९०५ साली आईनस्टाईन ने सगळ्या जगासमोर 'फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट' थेअरी मांडली आणि प्रकाशाला बद्दल आपण जे जाणून होतो त्या विचारांची दिशाच बदलवून टाकली. आईनस्टाईन ने आपला शोध जगापुढे मांडेपर्यंत आपली अशी समजून होती की प्रकाश एक तरंग (व्हेव) आहे. तो विश्वाच्या अनंत पोकळीतून व्हेव च्या स्वरूपात प्रवास करतो. पाण्याच्या पृष्ठभागावर जश्या लाटा किनाऱ्यावर येतात किंवा दगड टाकल्यावर तरंग जसे काठापर्यंत पसरत जातात. तसाच प्रकाश हा विश्वाच्या पोकळीत प्रवास करतो. प्रकाश म्हणजे तरंग हे समीकरण अनेक प्रयोगातून सिद्ध झालेलं होतं. 

पण आईनस्टाईन ने फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट ने सिद्ध करून दाखवलं की प्रकाश पार्टीकल (कण ) सुद्धा आहे. प्रकाश कणांच्या स्वरूपात असेल तरच  फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट शक्य आहे. या कणांना आपण 'फोटॉन' असं म्हणतो. आईनस्टाईन च्या संशोधनानंतर हे सिद्ध झालं की प्रकाश हा तरंग पण आहे आणि पार्टीकल (कण) पण आहे. १९२१ साली अल्बर्ट आईनस्टाईन यांना याच शोधासाठी नोबेल पुरस्काराने सन्मानित करण्यात आलं. आपण जे विश्व बघतो किंवा आपण जे विश्व अनुभवतो ते सर्व विश्व निश्चिते वरती आधारित आहे. न्यूटन ने सांगितलं की विश्वाच्या प्रत्येक घटकावरती काही अदृश्य बल काम करत असतात. जर ती आपण समजून घेतली तर आपण निश्चितपणाने विश्वातील एखाद्या गोष्टीविषयी मत मांडू शकतो. ती वस्तू भूतकाळात, वर्तमानात किंवा भविष्यात कशी असेल याचा अंदाज बंधू शकतो. 

आता हे अधिक सोप्प समजून घ्यायचं असेल तर आपण नुकत्याच झालेल्या फुटबॉल सामन्यांचा विचार करू. एखाद्या सामन्यात खेळाडूने दिलेला बॉल चा पास किंवा मारलेला बॉल हा कधी, कसा, कुठे पडेल याचा अंदाज बांधून त्या टीम चे प्लेअर पुढे अथवा मागे जात असतात. हा अंदाज ते बांधू शकतात कारण आपण एका निश्चित विश्वाचा भाग आहोत. जिकडे काम करणारं गुरुत्वीय बल, दिशा, हवा याचा अंदाज आपल्याला आहे. त्यामुळे आपल्याला पुढे काय होणार याचा अंदाज येतो. या विश्वातील प्रत्येक तारा, ग्रह किंवा दीर्घिका एका विशिष्ठ मार्गाने प्रवास करतात कारण त्यांच्यावर काम करत असलेल्या बलाचा आपल्याला अंदाज आहे. त्यामुळेच आपण पुढे काय होऊ शकेल याची निश्चिती करू शकतो. यालाच 'क्लासिकल फिजिक्स' असं म्हणतात. जे आपल्याला रोज अनुभवायला मिळते त्यामुळे ते समजायला खूप सोप्प आहे.  

आईनस्टाईन च्या त्या शोधावर पुढे अनेक संशोधकांनी संशोधन केलं. जशी विज्ञानाची प्रगती होत गेली तसे आपण एखाद्या गोष्टीच्या सुक्ष्म रुपयापर्यंत म्हणजे अणू पर्यंत जाऊन पोहचलो. जगातील कोणत्याही गोष्टीच्या मुळाशी अणू असतात हे सिद्ध झालं. पुढे काही वर्षांनी आपण अणूच्या आत मधे जाऊ शकलो. इकडे ज्याला सब ऍटोमिक पार्टीकल म्हणतात त्याचा आपल्याला शोध लागला. एकीकडे जिकडे क्लासिकल फिजिक्स जगातील मोठ्या रहस्यांचा शोध घेत होतं. तिकडे विश्वातील सगळ्यात छोट्या गोष्टींचा शोध घेण्याचं संशोधन सुरु झालं. इकडेच जन्म झाला एका नव्या शाखेचा जिला पुढे 'क्वांटम मेकॅनिक्स' असं म्हंटल गेलं. 

Quantum mechanics is a fundamental theory in physics that provides a description of the physical properties of nature at the scale of atoms and subatomic particles.

पण ही शाखा आल्यावर एक मोठा पेच समोर उभा राहिला. जिकडे क्लासिकल फिजिक्स काही नियमात बसून गोष्टी निश्चित करत होतं. तिकडे क्वांटम मेकॅनिक्स अनिश्चितेच्या एका खोल भोवऱ्यात आपल्याला ज्ञात असलेली सगळी माहिती खोडून काढत होतं. जिकडे निश्चित, शाश्वत असं काही नाही. तिकडे अनुमान लावणारं तरी कसं? यामुळे आपल्याला ज्ञात असलेलं गणित आणि भौतिकशास्त्र तिकडे कोलमडून पडत होतं. हे थोडं अजून समजून घेण्यासाठी आपण क्वांटम मेकॅनिक्स च्या आत मधे डोकावून बघूया. तिकडे नक्की काय असं अनिश्चित घडत असते. 

आपण एक चकती घेऊ. आता तिच्या एका बाजूला आपण काळा रंग देऊ आणि एका बाजूला पांढरा रंग देऊ. ही चकती म्हणजे आपण एखाद्या गोष्टीचा सगळ्यात सुक्ष्म भाग म्हणजे पार्टीकल समजू जसे फोटॉन किंवा इलेक्ट्रॉन. क्लासिकल फिजिक्स च्या दृष्टिकोनातून विचार केला तर आपण असं ठामपणे सांगू की एकतर चकती काळ्या रंगाची आहे किंवा चकती पांढऱ्या रंगाची आहे. कारण वर लिहिलं तसं निश्चितता म्हणजेच क्लासिकल फिजिक्स. पण मज्जा अशी आहे की क्वांटम  मॅकेनिक्स च्या नियमातून विचार केला तर ते सांगतात की चकती काळी किंवा पांढरी नाही. ती सुपर पोझिशन मधे असते. याचा अर्थ काय तर ती चकती दोन्ही रंगाची असू शकते. ती सतत गिरक्या घेत असते म्हणजे स्वतःभोवती फिरत असते. ती किती वेळ या स्थितीत असते तर जोवर कोणीतरी तिच्याकडे बघत नाही किंवा तिचं माप मोजत नाही. तोवर ती कोणत्याही स्वरूपात असू शकते. यालाच व्हेव फॉर्म असही म्हणतात. 

क्वांटम मेकॅनिक्सच्या भाषेत सांगायचं झालं तर फोटॉन आणि इलेक्ट्रॉन हे  सुपर पोझिशन स्टेट मधे असतात. इलेक्ट्रॉन हे स्वतःभोवती घडाळ्याच्या दिशेने किंवा घडाळ्याच्या विरुद्ध दिशेने गोल फिरत असतात. किंवा फोटॉन हे डावीकडून उजवीकडे किंवा उजवीकडून डावीकडे जात असतात. याचा अर्थ नक्की ते कोणत्या स्थितीत आहेत हे आपण सांगू शकत नाही. ते आपण केव्हा सांगू शकतो तर जेव्हा आपण त्यांना बघू. 

परत आपण चकतीच्या उदाहरणाकडे जाऊ. चकती काळी आहे का पांढरी हे मला तेव्हाच कळेल जेव्हा मी तिच्याकडे बघेन (ऑबझर्व्ह करेन). ज्या वेळेस मी असं करेन त्या वेळेस चकती माझ्या समोर पांढऱ्या रंगात किंवा काळ्या रंगात आपलं अस्तित्व प्रकट करेल. आता इकडे सगळा गोंधळ आहे. वाचून तुम्हाला बुचकळ्यात पडायला झालं असेल. नक्की काय सांगायचं आहे. 

अजून सोप्या भाषेत क्वांटम मेकॅनिक्स असं सांगते की पार्टीकल लेव्हल ला तुम्ही काहीच निश्चित स्वरूपाने सांगू शकत नाहीत जोवर तुम्ही त्याला ऑबझर्व्ह करत नाही किंवा त्याच माप घेत नाही. जेव्हा तुम्ही ती गोष्ट बघता तेव्हा पार्टीकल आपलं स्वरूप तुमच्या समोर प्रकट करतो. याचा अर्थ मी जेव्हा बघेन तेव्हा कदाचित मला ती काळी दिसेन पण त्याचवेळी तुम्ही बघाल तर तुम्हाला कदाचित पांढरी दिसेल. याचा अर्थ जो या गोष्टी बघतो (ऑबझर्व्ह करतो) तो कश्या पद्धतीने बघतो यावर स्वरूप काय समोर येणार ते ठरते. (इकडे स्वरूप म्हणजे काळी बाजू किंवा पांढरी बाजू लक्षात घ्या समजण्यासाठी). क्वांटम मेकॅनिक्स सांगते की या विश्वात निश्चित अस्तित्व किंवा स्वरूप काहीच नाही. विश्व ही संकल्पना प्रोबॅबिलिटी वर आधारित आहे. जो विश्व ज्यावेळेस बघतो त्याला त्या स्वरूपात ते दिसू शकते. 

गोंधळ अजून कमी करण्यासाठी आपण स्वप्नाचं उदाहरण घेऊ. जेव्हा तुम्हाला कोणतंही स्वप्न पडते मग ते चांगले असो वा वाईट अगदी काहीही असो. त्या स्वप्नातली लोकं, घटना, स्थिती, निसर्ग किंवा एकूण एक गोष्ट ही तुमच्या कल्पनेतील असते. स्वप्नात समजा तुमचे आई, वडील, मित्र, सूर्य, चंद्र, फुलपाखरू, पक्षी ते माहित असलेली कोणतीही सजीव, निर्जीव गोष्ट हे तुमचं स्वतःच क्रिएशन आहे. आपण म्हणू तुम्ही जसं स्वप्नात ऑबझर्व्ह करतात तसं ते तुम्हाला दिसते. कारण ते तुमच्या पुरती मर्यादित आहे. याचा अर्थ स्वप्नातलं जग तुमच्यासाठी खरं असू शकते. पण दुसऱ्या कोणाचा त्याच्याशी काहीच संबंध नसतो. आता लक्षात आलं असेल की विश्वाची एकूण संकल्पना मी किंवा आपण काय ऑबझर्व्ह करतो त्यावर आधारित आहे. ती खरी असेलच असं नाही.....  

क्रमशः 

पुढल्या भागात क्वांटम मेकॅनिक्स च्या जादुई नगरीत काय घडते आणि कश्या पद्धतीने आईनस्टाईन सारखा प्रतिभावान शास्त्रज्ञ गोंधळून गेला आणि आता लावलेल्या शोधांनी नक्की काय साध्य केलं आहे. 

फोटो शोध सौजन्य :- गुगल 

सूचना :- ह्या पोस्टमधील शब्दांकन (विनीत वर्तक ©) कॉपीराईट आहे.