मूलभूत विज्ञानातील संशोधन हे कुतूहलापोटी केलेले असले, तरी त्याची परिणती ही आपले जीवनमान उंचावण्यातच होत असते. गुरुत्वीय लहरींच्या शोधाकडे याच दृष्टिकोनातून पाहावे लागेल. गेल्या गुरूवारी, म्हणजे ११ फेब्रुवारी रोजी भारतीय वेळेनुसार रात्री नऊ वाजून पाच मिनिटांनी लायगो (Laser Interfrometer Gravitaional Wave Observatroy)चे कार्यकारी संचालक प्रो. डेविड रिट्झ यांनी गुरुत्त्वीय लहरी सापडल्याची घोषणा केली आणि आइन्स्टाइन यांच्या व्यापक सापेक्षतावादाच्या सिद्धांताला अजून एकदा प्रबळ पुष्टी मिळाली. १९१६ साली आइन्स्टाइन यांची या लहरी अस्तित्त्वात असाव्यात असे भाकीत त्यांच्या व्यापक सापेक्षतावादाच्या (General Relativiry) सिद्धांताच्या आधारे केले होते. आता त्याचा भक्कम पुरावा मिळाला आहे. या गुरुत्त्वीय लहरी अतिसूक्ष्म व अतिक्षीण असल्याकारणाने त्यांचा शोध हा अतिशय अवघड, किचकट पण महत्त्वपूर्ण मुद्दा होता. पण या क्षेत्रात गेल्या ३० वर्षांहून अधिक काळ काम करणाऱ्या एलएससीच्या (LIGO scientific collaboration) एक हजारांहून अधिक सदस्यांनी एकत्र येऊन हे शिवधनुष्य यशस्वीपणे पेलले. अभिमानास्पद बाब म्हणजे यामध्ये ६० हून अधिक भारतीयांचा सहभाग आहे.
तर शास्त्रज्ञांनी हा ‘महत्त्वपूर्ण’ शोध लावला, ठीक, पण या शोधाचा आमच्याशी संबंध काय, असा प्रश्न आपल्या सर्वानाच पडतो. तर या प्रश्नाचेच उतर शोधण्याचा हा छोटासा प्रयत्न.
असा प्रश्न खरे तर मूलभूत विज्ञानाच्या प्रत्येक शोधाबाबत विचारला जाऊ शकतो, जातो. पण खरे तर याचे योग्य उत्तर त्या संशोधनात सामील असलेल्या शास्त्रज्ञांकडे बहुदा नसतेच. याला कारणही तसेच आहे. ‘विज्ञान’ हे शाप अथवा वरदान नसून ते केवळ एक आगीसारखेच साधन आहे हे आपण समजून घेतले पाहिजे. उदाहरण म्हणून आपण भौतिकशास्त्रच विचारात घेऊ. निसर्गात घडणारी प्रत्येक गोष्ट का व कशी घडते व त्यामागील कार्यकारणभाव काय याचा अभ्यास म्हणजेच भौतिकशास्त्र. याचा अभ्यास शास्त्रज्ञ खरे तर कुतूहल आणि जिज्ञासेतून करतात. याचा काय उपयोग होऊ शकेल याचा विचार ते अभ्यास करताना करत नाहीत. त्यातील एकवाक्यता सांगणारे एखादे काही सामान्य सूत्र उमगले की त्यालाच आपण ‘नियम’ वा ‘सिद्धांत’ असे म्हणतो. मग यातून नवीन घटना वर्तवल्या जातात. त्या अधिक सक्षम प्रयोगाद्वारे पडताळून पाहिल्या जातात व त्यांची सिद्धता होते अथवा होत नाही. जसे की न्यूटन यांनी झाडावरून खाली पडणारे सफरचंद पाहून गुरुत्वाकर्षणाचा अभ्यास केला. त्याचा नियम शोधला. याच नियमाचा वापर करून त्यांनी ग्रहांच्या कक्षा कशा असाव्यात याचे भाकीत केले. पण त्याचसाठी त्यांनी गणिताचे ‘कलनशास्त्र’ म्हणजेच ‘कॅलक्युलस’ विकसित केले. तसेच भाकिताचा पडताळा घेण्याकरिता टेलिस्कोपही बनविला. आज या नियमाने आपले आयुष्यच बदलून टाकले आहे. कृत्रिम उपग्रह, अवकाशयाने, विमाने यापासून ते लंबकाचे घडय़ाळ, स्पिरिट लेवल, ओळंबा या सर्व गोष्टी याच नियमाधारे चालतात. पण हे त्या वेळी न्यूटन यांना स्वप्नातदेखील वाटले नसावे. तर अशा प्रकारे प्रत्येक शोध हा कशा ना कशा प्रकारे आपल्या जीवनावर परिणाम करतच असतो.
आता आपण गुरुत्वाकर्षण लहरींच्याच शोधाकडे वळू. याचा शोध व्यापक सापेक्षतावादावर आधारित आहे. मग पहिला प्रश्न येतो की या किचकट गणिताचा वापर करणाऱ्या व्यापक सापेक्षतावादाने तरी गेल्या १०० वर्षांत आपल्याला काय दिले? उत्तर अगदी सोपे आणि प्रत्येकाच्या खिशात आहे. ग्लोबल पोझिशनिंग सिस्टीम (जीपीएस). व्यापक सापेक्षतावादाच्या वापराशिवाय जीपीएस कामच करू शकत नाही. आपले मोबाइल, गाडय़ा, विमाने, जहाजे हे सर्वच याचा वापर करतात. सध्याचे दळणवळण आणि दूरसंचार हे ह्य़ाशिवाय पूर्णपणे ठप्प होतील. पण आइन्स्टाइन यांना तेव्हा याची कल्पनाही नव्हती.
अनेकदा अशा प्रकारच्या संशोधनाच्या अनुषंगाने तंत्रज्ञानाची तसेच इतर क्षेत्रात प्रगती होते जी आपल्या जीवनात उलथापालथ घडवून आणू शकते. यालाच आपण कोलॅटरल बेनिफिटस् (अनुषंगिक फायदे) म्हणू शकतो याचे एक फार सोपे, पण अत्यंत महत्त्वाचे उदाहरण म्हणजे डब्ल्यूडब्ल्यूडब्ल्यू – world wide web. काय चमकलात ना! होय, याचा विकास पार्टिकल फिजिक्स (कण-भौतिकी) या शाखेत काम करणाऱ्या संशोधकांनी त्यांच्या सोयीसाठी केला. खरे तर पार्टिकल फिजिक्समध्ये काम करणाऱ्या संशोधकांची ‘सर्न’ (CERN- Europian Organisation for Nuclear Physics) नावाची एक संघटना आहे. १९८९ च्या आसपास या शास्त्रज्ञांना मिळणारा डेटा इतका मोठा होता (त्या काळासाठी) की त्याचे वितरण जगभरात कसे करावे हा त्यांना प्रश्न पडला. यावर उपाय म्हणून सर्नचे त्या वेळचे संगणक अभियंते असलेल्या ‘टिम बर्नर्स-ली’ यांनी डब्ल्यूडब्ल्यूडब्ल्यू या संकल्पनेची निर्मिती केली. आणि ३० एप्रिल १९९३ रोजी सर्नने हे सॉफ्टवेअर सर्वांसाठी खुले केले. या डब्ल्यूडब्ल्यूडब्ल्यूचा आजच्या जनमानसावरील पगडा वेगळा सांगण्याची आवश्यकता नाही. तसेच २०१० साली ज्या ग्राफीनसाठी भौतिकशास्त्रातील नोबेल दिले गेले, ते ग्राफीन उद्या आपल्या सर्वाच्या हातात मोबाइल फोनऐवजी महासंगणकच प्रदान करेल असे मला तरी वाटते.
तर परवा शोध लागलेल्या गुरुत्त्वीय लहरींनी आणि कृष्णविवरांनी अभ्यासाकरिता नवी आणि वेगळी दालने खुली केली आहेत. अशाच प्रकारे विश्वाच्या प्रकाश दालनाचे विविध दरवाजे ऑप्टिकल, रेडिओ, एक्सरे, यूव्ही, आयआर, गॅमा रेज, टेलिस्कोप यांनी आम्हा खगोलशास्त्रज्ञांना खुले करून दिले. आता या गुरुत्त्वीय लहरीच्या नव्या आयामात विश्वरूपाचे अगदीच नवे दर्शन आपल्यास येत्या काही वर्षांत घडेल. यामुळेच खगोलशास्त्रज्ञ जल्लोश साजरा करत आहेत. पण याचा थेट फायदा सर्वसामान्यांना काहीच नाही. पण तसा फरक तर शासक बदलल्यानेही जनतेला फार पडत नाही. पण या शोधासाठी आत्तापर्यंत झालेला आणि यापुढे अधिक वेगाने होणारा तंत्रज्ञान आणि इतर क्षेत्रातील विकास येती काही दशके आपल्या जीवनावर मूलभूत ठसा उमटविल्याशिवाय राहणार नाही. हे समजण्यासाठी, या शोधासाठी लायगो हे आजमितीस बनवलेले दोन अंतरातील फरक मोजणारे सवरेत्कृष्ट यंत्र कसे आहे ते समजून घ्यावे लागेल. हे यंत्र अणुगर्भाचे एक हजार भाग केले असता त्यातील एका भागाचे मोजमाप करू शकते. याचे दुसरे उदाहरण द्यायचे झाल्यास हे मोजमाप म्हणजे सूर्य आणि पृथ्वी यातील अंतर एका अणूच्या आकाराच्या अचूकतेने मोजण्यासारखे आहे.
यासाठी अतिउच्च दर्जाचे व प्रचंड सामथ्र्यशाली लेझर वापरले गेले आहेत. या प्रकारचे लेझर यासाठी संशोधनातून तयार केले गेले आहेत. हे यंत्र एल आकारात असून त्याची प्रत्येक बाजू चार किलोमीटर लांबीची आहे. या हातांमध्येच लेझरचा प्रकाश खेळता राहतो. यासाठी या हातांमधील अतिनिर्वात पोकळी (व्हॅक्यूम)ची निर्मिती करावी लागते. यासाठी खास विशिष्ट दर्जाचे पाइप तयार करविले गेले. तसेच त्यात गळतीसाठी कुठेही अतिसूक्ष्म छिद्र राहू नये याकरिता त्यांना जोडण्यासाठी उत्कृष्ट दर्जाचे वेल्डिंगही केले आहे. तसेच या बाजूंमध्ये परावर्तनासाठी वापरण्यात आलेले आरसे हे सर्वोत्तम असून ते खास बनवून घेण्यात आले आहेत. त्यांचा पृष्ठभाग अणूच्या अचूकतेने बनवला असून त्यावर केले जाणारे लेपन (थिन फिल्म कोटिंग) हे पदार्थविज्ञान आणि नॅनो टेक्नॉलॉजी यांच्या अत्याधुनिक तंत्रज्ञानाचा वापर करते. तरीही हे पुरेसे नसल्याने या क्षेत्रातील अशा प्रकारच्या संशोधनाला लायगोमुळे प्रचंड चालना मिळाली आहे. तसेच अतिसूक्ष्म-अतिअचूक मापनशास्त्राच्या प्रगतीतील तर हा सुवर्णकाळच म्हणता येईल.
या सर्व गोष्टी स्थिर राहाव्यात म्हणून यांना भूगर्भीय, भूपृष्ठीय तसेच हवामानातील बदल व हालचाली-पासून वेगळे करावे लागते. यासाठी अनेक टप्प्यात अनेक प्रकारच्या स्प्रिंग आणि लंबकांचा सर्वोत्तम वापर करण्यात आला आहे. इतके असूनही यातील बदल व हालचाली लायगोच्या मोजमापनास अडथळे निर्माण करतच असतात. यालाच नॉइज म्हणून संबोधले जाते. या नॉइजवर नियंत्रणाकरिता व तो या शोधयंत्रावर काय परिणाम करतो या अभ्यासाकरिता दहा हजारपेक्षा अधिक उपकरणे कायम आजूूबाजूला होणाऱ्या बदलांचे अतिबारकाईने निरीक्षण करत असतात. तसेच या सर्व उपकरणांच्या नियंत्रण यंत्रणाही आजपर्यंतच्या सर्वोत्तम नियंत्रण यंत्रणा आहेत. तसेच याच्याशी संबंधित इतर बांधकामे (इमारती, पाइप इ.) उत्तम दर्जाचे असावे लागते, यात वापरले गेलेले आणि जाणारे हे तंत्रज्ञान सध्या जरी संशोधनासाठीच उपलब्ध असले तरी काही वर्षांतच याचा वापर औद्योगिक आणि उत्पादन क्षेत्रात होणे शक्य होईल. तेथूनच हे तंत्रज्ञान आपल्या दररोजच्या जीवनात झिरपण्यास सुरुवात होईल यात काहीच शंका नाही.
सध्या उपलब्ध लेझरचे अनेक व्यवहारी उपयोग आहेत. औद्योगिक क्षेत्रात धातू परीक्षणापासून ते अत्यंत सुबक मुद्रण व कटाईपर्यंत ते सर्वत्र सर्रास वापरले जाते. आजकाल तर मोबाइलच्या कॅमेऱ्यांमध्ये वेगवान ऑटोफोकसकरिता लेझर वापरले जाते. तसेच वैद्यकीय क्षेत्रात शस्त्रक्रियेपासून अनेक ठिकाणी लेझर उपयोगात आणले जाते. अत्याधुनिक, शक्तिशाली आणि अतिस्थिर लेझर या क्षेत्रांमध्ये क्रांतीही घडवून आणू शकेल.
लायगोमध्ये आरसे टांगण्यासाठी अतिशय बारीक असे सिलिकाचे धागे वापरले आहेत. हे केसाएवढे अथवा त्याहीपेक्षा बारीक असून दोन धागे ४० किलो वजनाचे आरसे उचलून धरतात. तसेच उत्तम दर्जाचे थिन फिल्म कोटिंग आजकाल घडय़ाळे, चष्मे, मोबाइलसारख्या उत्पादनात अगदी सर्रास वापरले जाते. यामुळेच अशा प्रकारचे लायगोसाठी झालेले संशोधन व त्याचा वापर हा अधिक उत्तम व अतिविशिष्ट गुणधर्म असणाऱ्या वस्तू तयार करण्याच्या नव्या पद्धती प्रदान करत राहील.
भूपृष्ठीय व भूगर्भीय हालचालींचे अतिसूक्ष्म व अधिक अचूकतेने मोजमापन करण्याकरिता अधिक उत्तम सेस्मोमीटर तयार करण्याचे संशोधनही शास्त्रज्ञ करत आहेत. तसेच या व हवामानातील बदलांच्या अतिसूक्ष्म नोंदीचे विश्लेषणही लायगोचे शास्त्रज्ञ करत असतात. यातील संशोधनामुळे उद्या हवामान व भूकंपाचा अधिक खात्रीशीर अंदाज वर्तविणे शक्य होऊ शकेल. तसेच पृथ्वीवर अशा अनेक शोधयंत्रांचे जाळे निर्माण झाल्यास अशा प्रकारच्या स्थानिक नोंदीच्या परस्परसंबंधांच्या अभ्यासातून सखोल र्सवकष माहिती मिळू शकेल.
या शोधातील भारतीयांच्या महत्त्वपूर्ण योगदानामुळे व आपल्या भौगोलिक मोक्याच्या स्थानामुळे भारतात ‘लायगो इंडिया’ असा गुरुत्वीय लहरींच्या निरीक्षणाकरिता मोठा प्रकल्प येऊ घातला आहे. यामध्ये आयुका पुणे, आरआरसीएटी इंदोर आणि आयपीआर गांधीनगर या प्रमुख संस्था असून इतरही अनेक संस्थांतील शास्त्रज्ञ, तंत्रज्ञ या कामात मोठा हातभार लावत आहेत. यासाठी काही नवी उपकरणे व तंत्रज्ञान आपल्याला अमेरिका, जर्मनी व ऑस्ट्रेलिया यांच्याकडून पुरवले जाणार आहे. तसेच या प्रगत देशांतील शास्त्रज्ञ व तंत्रज्ञ यांच्याशी सहकार्य साधले जाईल. यामुळे वर उल्लेखिलेल्या अनेकविध शाखांमधील संशोधनाला मोठी चालना मिळणार आहे. यामुळे भारतातही अतिप्रगत तंत्रज्ञान विकास आणि संशोधन यांच्या फार मोठय़ा संधी उपलब्ध होतील. यातील लेझर आणि नियंत्रण यंत्रणांची जबाबदारी आरआरसीएटी या संस्थेवर असून व्हॅक्यूम (निर्वात पोकळी) व पायाभूत सुविधांच्या विकासाचे काम आयपीआर या संस्थेकडे आहे. आयुका, पुणे ही संस्था यासाठी योग्य जागेचा शोध, सर्वाचा समन्वय, यातून मिळणाऱ्या डेटाचे संकलन, त्याचे सुरक्षित वितरण, विश्लेषणासाठी महासंगणक पुरविणे इ. जबाबदाऱ्या पार पाडणार आहे. यासाठीच्या काही कामांची सुरुवातदेखील झाली आहे.
तर लायगो इंडिया हा प्रकल्प मंजूर झाल्यास आपल्याकडील विद्यार्थ्यांना संशोधनाच्या अनेक नवीन संधी उपलब्ध होतील. नवीन विद्यार्थी, तंत्रज्ञ यांना अत्याधुनिक तंत्रज्ञान व वापर यांचे उत्तम प्रशिक्षण मिळेल. यामध्ये अभियांत्रिकीच्या अनेक शाखांचा समावेश आहे. बोनस म्हणून नवीन महासंगणक उभारले जातील. त्यांचा वापर व प्रोग्रामिंग इत्यादी नव्या गोष्टींची संधी अनेक विद्यार्थ्यांना उपलब्ध होईल. त्यामुळे उत्तम कौशल्य असलेल्या मनुष्यबळाचा विकास होईल. आणि काही वर्षांत भारतीय खगोलशास्त्राकरिता तर सुवर्णकाळच सुरू होईल.
भारतात मोठय़ा प्रमाणात मनुष्यबळ उपलब्ध असूनही प्रशिक्षित मनुष्यबळाची कमतरता जाणवते. तसेच तंत्रज्ञान विकासात आपण अजूनही बरेच पिछाडीवर आहोत. या प्रकल्पामुळे भारतातील मूलभूत विज्ञान आणि प्रगत तंत्रज्ञानाच्या संशोधनाला निश्चितच मोठी चालना मिळेल. तसेच आपल्याकडील अनेक विविध शाखांच्या समन्वयावर आधारित हा बहुतेक सर्वात मोठा प्रकल्प असेल. त्यामुळे होतकरू तरुण शास्त्रज्ञांना चालना मिळेल. तसेही विज्ञान आणि तंत्रज्ञानात एकटय़ाने संशोधन करण्याचे दिवस आता सरले आहेत. संपूर्ण जगच मेगा प्रोजेक्ट्सकडे चालले आहे. कारणही अगदीच स्वाभाविक आहे. भारतानेही या दिशेने वाटचाल सुरू केलीच आहे. या सर्व उलथापालथीचा परिणाम आपल्या सर्वाच्या जीवनमानावर होणे अपरिहार्य आहे.
या उपरही काही लोक असा प्रश्न विचारतील की गरीब भारताला अशा मोठय़ा प्रकल्पासाठी पैसा घालणे किती योग्य आहे? त्यांना मी इतकेच सांगू शकतो – ‘मी कोण आहे? ही सृष्टी काय आहे? आपल्या सर्जनाचे कारण काय? इत्यादी प्रश्न मनुष्याने त्याच्या उत्पत्तीपासूनच विचारायला सुरुवात केली आहे. याकरिता कायमच निसर्गनिरीक्षण केले आहे. अथांग अवकाशाकडे बोट रोखले आहे. हे त्याचे कुतूहल, अंत:प्रेरणा ही ‘सह-ज’ आहे. तसेच ताऱ्यांमधूनच निर्माण झालेल्या विविध मूलद्रव्यांपासूनच आपली निर्मिती झाली आहे.
तुकोबा व ज्ञानेश्वर माऊली त्यांच्या विश्वरूपदर्शनाच्या खटपटीत आपल्याला मनुषत्व व जगण्याचे कारण देऊन गेले. तसेच या पसाऱ्याचा अभ्यास करताना होणारे नवीन संशोधन कमीत कमी आपले जीवनमान उंचावण्यास नक्कीच साहाय्यभूत ठरेल अशी आशा आहे. म्हणूनच या, या गुरुत्वीय लहरींच्या जल्लोशात आपण सारेच सामील होऊ या..
विश्वाकडे पाहण्याचा नवा आयाम मिळाला – डॉ. अर्चना पई
गुरुत्व तरंगांचे अस्तित्व शोधून काढणाऱ्या लायगो प्रकल्पाच्या यशानंतर याचा नेहमीच्या आयुष्यात फायदा काय, असा एक सर्वसामान्य प्रश्न विचारला जाऊ लागला आहे. यानिमित्ताने हे सांगावेसे वाटते की, मूलभूत विज्ञानातील कोणत्याही शोधाचा उपयोग हा काही काळानंतरच दिसू शकतो. पण या सर्व प्रकल्पाचा उपयोग काय हे पाहताना दोन महत्त्वाच्या गोष्टी ठळकपणे जाणवतात. एक म्हणजे विश्वाकडे पाहण्याची आपली दृष्टी बदलणार आहे हा सर्वात महत्त्वाचा मुद्दा आहे. अगदी सोप्या पद्धतीने सांगायचे तर एखाद्या फुलाकडे पाहण्यासाठी जर आपण वेगवेगळे फिल्टर्स वापरले तर ते फूल वेगवेगळे दिसते. तसेच या प्रयोगामुळे विश्वाकडे पाहण्याचा वेगळा आयाम मिळाला आहे. एक संपूर्ण नवीन ग्रॅव्हिटिशनल विंडो ओपन झाली आहे. आजपर्यंत ज्या स्रोतांचा विचारच केला नसेल असे अनेक स्रोत आपल्याला हाती लागतील.
दुसरा फायदा आहे तो या प्रकल्पासाठी उभ्या करण्यात आलेल्या लिविंगस्टन आणि हॅन्सफोर्ड येथील प्रयोगशाळा. त्या उभारण्यासाठी भरपूर संशोधन झाले आहे. त्यासाठी वापरलेल्या तंत्रज्ञानाचा वापर असंख्य ठिकाणी करता येऊ शकतो. या संपूर्ण प्रक्रियेत अत्यंत अत्याधुनिक आणि अद्ययावत तंत्रज्ञान वापरले आहे. पॉवरफुल लेझर, मल्टिसस्पेनशन, अल्ट्रा हाय व्हॅक्युम, हायली रिफ्लेकटेड मिरर या तंत्रांचा वापर अनेक ठिकाणी करणे शक्य आहे.
आजच्या काळात मूलभूत विज्ञानाकडे लोक वळतात का, अशा शोधांमुळे तरुणांना या क्षेत्राकडे येण्याचे आकर्षण निर्माण होतेय का, असेदेखील काही प्रश्न या निमित्ताने समोर येत आहेत. मला असे वाटते की, गेल्या काही वर्षांत देशात मूलभूत विज्ञानातील संशोधनासाठी अनेक शिक्षण संस्था नव्याने निर्माण झाल्या आहेत. आयसरसारख्या ठिकाणी बारावीनंतरच यासाठी अनेक संधी आहेत. दुसरे असे की, या क्षेत्रात सुबत्ता नाही, वलय नाही, आव्हानात्मक काही नाही असे वाटत असेल तर तशी परिस्थिती सध्या तरी नाही. उलट अशा प्रकल्पांच्या यशामुळे अनेक तरुण याकडे आकर्षित होतील असे नक्कीच वाटते.
मराठी तरुणांकरिता आवाहन
आपल्याकडे महाराष्ट्रात संशोधनाकरिता अनेक उत्तम संस्था आहेत. उदा. आयुका, टीआयएफआर, आयआयएसईआर, पुणे, एनसीसीएस, एआयआरआय, आयआयटी, मुंबई तसेच तंत्रज्ञानातील संशोधनाकरिता इस्रो, डीआरडीओ इ. संस्था आहेत. पण अशा संशोधन संस्थांमध्ये मराठी तरुणांचा टक्का फारच कमी आहे. तरी मराठी तरुणांनी उपलब्ध सुवर्णसंधीचा (संशोधनातील) लाभ घेण्याचा जोमाने प्रयत्न करावा, कारण यामध्ये तरी आपण मागे पडत आहोत. अधिक माहितीकरिता वेबपेज : ॠ६.्र४ूं.्रल्ल
भूषण गद्रे – response.lokprabha@expressindia.com
