‘हर्ट्झ’ हा शब्द म्हणजे कंप्रतेचं एकक आहे. या एककाचे नाव हेन्रीच रुडॉल्फ हर्ट्झ या संशोधकाच्या सन्मानार्थ देण्यात आलं आहे. विद्युतचुंबकीय क्षेत्रात आणि पर्यायाने संदेशवहनात अत्यंत मोलाचं संशोधन करणाऱ्या या संशोधकाविषयी..
आ पल्या रोजच्या व्यवहारात जसा तंत्रज्ञानाचा वापर वाढला, तसं आपल्या बोलीभाषेत तांत्रिक शब्दांचं प्रमाणसुद्धा वाढलं असल्याचं लक्षात येईल. सुरुवातीला ‘कॉम्प्युटर’, ‘लॅपटॉप’, पेन ड्राइव्ह, ‘मेमरी कार्ड’ असे शब्द सर्रास वापरले जायला लागले. हळूहळू ‘वाय फाय’, ‘मेगा बाइट’, ‘चॅट’, ‘अ‍ॅप्स’ असे शब्द रूढ झाले. बोलीभाषेत या तांत्रिक शब्दांचा वारंवार वापर होत असल्यामुळे फारसं तांत्रिक ज्ञान नसलेल्या व्यक्तीलासुद्धा त्यांचे संदर्भ समजायला लागले आहेत. ‘मेगाहर्ट्झ’, ‘गिगाहर्ट्झ’ हेसुद्धा असेच वारंवार वापरले जाणारे शब्द. यातला ‘हर्ट्झ’ हा शब्द म्हणजे कंप्रतेचं एकक आहे. कंप्रतेचं हे एकक हेन्रीच रुडॉल्फ हर्ट्झ या संशोधकाच्या सन्मानार्थ देण्यात आलं आहे.
एका श्रीमंत आणि सुसंस्कृत घराण्यात हेन्रीचचा जन्म झाला. हेन्रीचच्या वडिलांचा वकिलीचा व्यवसाय होता आणि नंतर ते सिनेटर झाले. हेन्रीचचे आजोबा प्रथितयश व्यापारी होते. हेन्रीचला मात्र विज्ञान आणि भाषाशास्त्राची आवड होती. विज्ञानाबरोबरच तो अरबी आणि संस्कृत या भाषा शिकला. गुस्ताव्ह किरचॉफ आणि हर्मन हेल्म्होल्त्झ या दिग्गजांच्या मार्गदर्शनाखाली विज्ञान आणि इंजिनीअिरगचे धडे घेतले. वयाच्या केवळ २६ व्या वर्षी बíलन विद्यापीठातून हेन्रीच हर्ट्झने पीएच.डी. संपादन केली आणि त्यानंतर सद्धांतिक भौतिकशास्त्राचा प्राध्यापक म्हणून आपल्या करिअरला सुरुवात केली.
१८६५ साली जेम्स मॅक्सवेल यांचा भौतिकशास्त्राला कलाटणी देणारा विद्युतचुंबकत्वाचा सिद्धांत प्रसिद्ध झाला. या सिद्धांतामध्ये असं म्हटलं होतं की, विद्युतचुंबकीय लहरी अस्तित्वात आहेत आणि त्या प्रकाशाच्याच वेगाने गतिमान असतात. मॅक्सवेल यांनी पुढे असा निष्कर्ष काढला होता की, प्रकाश म्हणजेसुद्धा विद्युतचुंबकीय तरंगच आहे.
त्या काळात प्रकाशाच्या स्वरूपाविषयी आणि गुणधर्माविषयी अनेक वर्षे संशोधन सुरू होतं. सर आयझ्ॉक न्यूटन, ख्रिस्तिआन ह्युजेन्स, थॉमस यंग अशा अनेक संशोधकांनी याविषयी संशोधन केलं होतं. मॅक्सवेल यांनी मांडलेल्या सिद्धांतामुळे भौतिकशास्त्रज्ञांपुढे विद्युतचुंबकीय लहरी तयार करणारं उपकरण करण्याचं आणि या लहरींचा अभ्यास करण्याचं नवीनच आव्हान उभं ठाकलं.
विद्युतचुंबकीय लहरी निर्माण करण्यासाठी हर्ट्झने एक साधं उपकरण तयार केलं. त्याने एक मिलिमीटर जाडीची तांब्याची तार घेऊन त्या तारेचं सुमारे ७.५ सेंटिमीटर व्यासाचं गोलाकार कुंडल तयार केलं. कुंडलाच्या एका टोकाला पितळाचा लहान गोल जोडला, तर दुसऱ्या टोकाला एक स्क्रू जोडला. पितळाचा गोल आणि स्क्रूचं टोक यांच्यात अत्यंत सूक्ष्म अंतर ठेवलं. तांब्याच्या तारेच्या कुंडलातून विद्युत घटाच्या मदतीने विद्युत प्रवाह सुरू केल्यावर पितळी गोल आणि स्क्रू यांच्यात विजेच्या ठिणग्या पडायला लागल्या. या उपकरणासमोर हर्ट्झने यापूर्वीच तयार केलेलं लहरी ग्रहण करणारं ग्राहीयंत्र (अँटेना) बसवला.
पितळी गोल आणि स्क्रू यांच्यात विद्युतप्रवाहाच्या मदतीने ठिणग्या पाडून हर्ट्झला विद्युतचुंबकीय लहरी निर्माण करण्यात यश आलं. हर्ट्झने या विद्युतचुंबकीय लहरींचा वेग मोजला आणि हा वेग त्याला प्रकाशाच्या वेगाइतकाच असल्याचं आढळलं.
हर्ट्झने केलेलं हे संशोधन विद्युतचुंबकीय क्षेत्रात आणि पर्यायाने संदेशवहनात अत्यंत मोलाचं ठरलं; किंबहुना त्याच्या या संशोधनामुळे बिनतारी संदेशवहनाचा पाया घातला गेला, असं म्हटलं तरी चुकीचं ठरणार नाही. हर्ट्झला मात्र या संशोधनाचा व्यवहारात काही उपयोग होऊ शकतो, याचा गंधही नव्हता. कारण कुठल्याही गोष्टीच्या वापरापेक्षा त्याच्या संकल्पनेला आणि प्रयोगशाळेतल्या स्वरूपाला हर्ट्झ जास्त महत्त्वाचं मानायचा. हर्ट्झ म्हणायचा, ‘मला वाटत नाही की, विद्युतचुंबकीय लहरींचा आपल्याला व्यवहारात प्रत्यक्ष काही उपयोग होऊ शकेल. विद्युतचुंबकीय लहरी आपल्याला दिसू शकत नाहीत, पण तरीसुद्धा त्यांचं अस्तित्व आहे. माझा हा प्रयोग केवळ थोर वैज्ञानिक जेम्स मॅक्सवेल यांचं हे मत बरोबर आहे, हे सिद्ध करण्यासाठी आहे.’
आज आपण ज्या लहरींना ‘व्हेरी हाय फ्रिक्वेन्सी’ (व्हीएचएफ) आणि ‘अल्ट्रा हाय फ्रिक्वेन्सी’ (यूएचएफ) या नावांनी ओळखतो, त्या विद्युतचुंबकीय लहरी वापरून हर्ट्झने प्रयोग केले होते. या लहरींची तरंगलांबी एक फुटापासून ते अनेक मीटर्सपर्यंत असते. या लहरी टीव्ही आणि मोबाइल फोन्सशी संबंधित असलेल्या माहितीच्या प्रक्षेपणांसाठी वापरल्या जातात.
* प्रकाश हा तरंग स्वरूपात आणि कण स्वरूपात असतो. प्रकाशाचं हे दुहेरी स्वरूप समजून घेण्यासाठी अनेक संशोधकांनी संशोधन केलं, अनेक सिद्धांत मांडले. काही संशोधक प्रकाशाच्या तरंग स्वरूपावर ठाम होते, तर काहींच्या मते, प्रकाश हा कणांचा बनलेला आहे. डी ब्रॉगली यांनी प्रकाशाचं दुहेरी स्वरूप स्पष्ट केलं. प्रकाशाच्या स्वरूपासंदर्भात केल्या गेलेल्या संशोधनाचा आढावा घेणारा प्रकल्प सादर करा.
* कोणकोणत्या लहरी विद्युतचुंबकीय प्रकारात मोडतात, याची यादी करा. विद्युतचुंबकीय लहरींचा संबंध आपल्या दैनंदिन जीवनात कसा येतो, याचा वेध घ्या.
* विद्युतचुंबकीय वर्णपट समजून घ्या. या वर्णपटामध्ये विद्युतचुंबकीय लहरींच्या तरंगलांबीनुसार कसे भाग केले आहेत, हे अभ्यासा.
* लहरींची तरंगलांबी आणि वेग यांच्यातील संबंध अभ्यासा. लहरींची तरंगलांबी आणि कंप्रता यांच्यात कसा संबंध असतो?
* फोटोइलेक्ट्रिक परिणाम स्पष्ट करणारं आइनस्टाईन यांचं समीकरण अभ्यासा. फोटोइलेक्ट्रिक परिणाम कोणकोणत्या ठिकाणी, कशा प्रकारे वापरला जातो याचं सर्वेक्षण करा.
ज्या फोटोइलेक्ट्रिक परिणामाचं स्पष्टीकरण दिल्यामुळे अल्बर्ट आइन्स्टाईन यांना नोबेल पुरस्कार प्राप्त झाला, तो फोटोइलेक्ट्रिक परिणाम शोधण्यात हर्ट्झचा मोलाचा वाटा होता. त्याने प्रयोगाच्या आधारे फोटोइलेक्ट्रिक परिणाम सिद्ध करून दाखवला होता. काच किंवा क्वार्टझ स्फटिकावर अतिनील किरण पडल्यावर विद्युतधारा निर्माण होते हे प्रत्यक्ष दाखवणारं उपकरण हर्ट्झने तयार केलं होतं. पण या परिणामाचा व्यवहारात वापर कसा होईल किंवा हा परिणाम कशामुळे घडून येतो याचा विचार मात्र त्याने केला नाही.
१८८९ साली बॉन विद्यापीठात एक प्रयोग करत असताना कॅथोड किरण धातूच्या एका पातळ पत्र्यातून आरपार जातात, असं हर्ट्झच्या लक्षात आलं. म्हणजेच हे किरण अणूंपेक्षाही बारीक कणांचे बनलेले असतात, ही गोष्ट त्याच्या लक्षात यायला हवी होती. पण तसं घडलं नाही आणि मग नंतर सर जे. जे. थॉमसन यांनी अशाच प्रकारचा प्रयोग करून कॅथोड किरण हे इलेक्ट्रॉनचे बनलेले असल्याचं सिद्ध केलं.
भौतिकशास्त्राप्रमाणेच हर्ट्झला हवामानशास्त्रातही रस होता. या क्षेत्रात हर्ट्झने फारसं संशोधन केलं नसलं तरी त्याने द्रव पदार्थाचे बाष्पीभवन, नवीन प्रकारचा हायग्रोमीटर, दमट हवेचे गुणधर्म अशा वेगवेगळ्या विषयांवर अभ्यासपूर्ण निबंध लिहिले.
हर्ट्झच्या जबडय़ामध्ये जंतुसंसर्ग झाल्यामुळे १८९३ सालच्या शेवटी त्याच्यावर एक शस्त्रक्रिया केली गेली. त्या वेळी वैद्यकशास्त्र आतासारखं प्रगत नव्हतं. शस्त्रक्रियेदरम्यान आलेल्या अडचणींमुळे त्याच्या रक्तात विषारी पदार्थ पसरले आणि १ जानेवारी १८९४ या दिवशी वयाच्या अवघ्या ३७व्या वर्षी त्याचं अचानक निधन झालं! असं म्हटलं जातं की, हर्ट्झचं असं अकाली निधन झालं नसतं तर कदाचित त्यानेच इलेक्ट्रॉन आणि क्ष-किरण यांचेही शोध लावले असते!
हर्ट्झच्या पश्चात त्याची पत्नी एलिझाबेथ आणि दोन लहान मुली होत्या. १९३६ साली त्यांनी जर्मनी सोडून इंग्लंडमध्ये केंब्रिज इथे स्थायिक होण्याचा निर्णय घेतला. हर्ट्झच्या दोन मुलींपकी जोहना पुढे वैद्यकशास्त्रातली डॉक्टर झाली तर माथिल्ड हिने भौतिकशास्त्रात डॉक्टरेट पदवी संपादन केली.
हर्ट्झच्या स्मरणार्थ कंप्रतेच्या एककाला १९३० सालापासून ‘हर्ट्झ’ असं संबोधण्यात येऊ लागलं.
hemantlagvankar@gmail.com
