सर आयझॅक न्यूटन आणि त्यांचे संशोधन

कित्येक लोकांच्या मते सर आयझॅक न्यूटन हे आजवर होऊन गेलेल्या शास्त्रज्ञांमध्ये सर्वश्रेष्ठ समजले जातात. त्यांनी लावलेल्या क्रांतिकारक शोधांमुळे विज्ञानाचे स्वरूपच बदलून गेले आणि त्याच्या पुढील प्रगतीला मोठा वेग आला. या महान शास्त्रज्ञाचा जन्म १६४२ मध्ये इंग्लंडमधल्या एका लहान गावात झाला. त्यांच्या जन्माच्या आधीच त्यांच्या वडिलांचा मृत्यू झाला होता आणि ते तीन वर्षाचे असतांनाच त्यांच्या आईने दुसरे लग्न केले आणि ती तिच्या दुसऱ्या नवऱ्याकडे रहायला गेली. त्यामुळे त्यांचे संगोपन आणि शालेय शिक्षण त्यांच्या आजीने तिला जमेल त्याप्रमाणे केले. कांही वर्षांनंतर न्यूटनची आई विधवा होऊन परत आली आणि तिने आयझॅकला शेतीकडे लक्ष द्यायला सांगितले. अशा परिस्थितीत न्यूटनला लहानपणीच अनेक अडथळ्यांना तोंड द्यावे लागले. कॉलेजच्या शिक्षणासाठी पडतील ती लहान सहान कामे करून त्याने ते सुरू ठेवले. पुढे त्याच्या हुषारीमुळे त्याला चांगली शिष्यवृत्ती मिळाली आणि त्याने एमए पर्यंतचे शिक्षण सुरळीतपणे पूर्ण केले. गणितावर अभ्यास करताकरताच तो विज्ञानाच्या इतर शाखांकडे वळला. त्याने लावलेल्या प्रत्येक शोधात गणिताचा मोठा वाटा आहे. त्याने सांगितलेले सगळे नियम समीकरणांमध्ये सूत्रबद्ध केले. त्याने केलेल्या संशोधनावर मी लिहिलेले तीन लेख इथे एकत्र करून खाली दिले आहेत.

१. न्यूटनच्या सफरचंदाची गोष्ट

मी एकदा एका कीर्तनाला गेलो होतो. ते कथेकरी बुवा आपल्या रसाळ वाणीमध्ये सांगत होते, “अहो एक रिकामटेकडा इंग्रज माणूस सफरचंदाच्या झाडाखाली डुलक्या घेत बसला होता. एक लहानशी वाऱ्याची झुळुक आली, त्या झाडाची पानं सळसळली, झाडावरून एक फळ निसटलं आणि दाणकन त्या माणसाच्या टाळक्यावर येऊन आपटलं. तो दचकून जागा झाला पण त्या वेळी मिळालेल्या जोरदार फटक्यासरशी त्याला झर्रकन एक साक्षात्कार झाला आणि तो आनंदाने उड्या मारायला लागला.”
लोकांनी त्याला विचारले, “अरे काय झालं?”
तो म्हणाला, “मला आत्ताच गुरुत्वाकर्षणाचा शोध लागला.”
“म्हणजे रे काय?”
“अहो ही आपल्या पायाखालची जमीन सारखी या झाडांवरच्या फळांना खाली ओढत असते म्हणून ती वरून खाली पडतात.”
झालं, लोकांना त्याच्या हुषारीचं खूप कौतुक वाटलं आणि त्यांनी त्या माणसाला डोक्यावर घेतलं. त्याला सरदारकी दिली आणि त्या शोधामुळे तो एक महान शास्त्रज्ञ सर आयझॅक न्यूटन या नावाने प्रसिध्द झाला.”
कीर्तनकार बुवा पुढे म्हणाले, ” अहो हे गुरुत्वाकर्षण, ग्रॅव्हिटी, बिव्हिटी वगैरे सगळं काही आपल्या पूर्वजांना आधीपासूनच चांगलं ठाऊक होतं. तुम्हाला एक उदाहरण सांगतो. रावणाच्या अशोकवनात बसलेल्या सीतामाईंना मारुतीरायांनी शोधून काढलं, श्रीरामाची आंगठी दाखवून आपली ओळख पटवली आणि त्यांचं महत्वाचं बोलणं झाल्यावर ते म्हणाले, “माते, मी खूप दुरून उड्डाण करून आलो आहे, मला जोरात भूक लागली आहे. मला काही खायला देशील का?”
त्यावर सीतामाई म्हणाल्या, “अरे, ही बाग, इथली झाडं, त्यावरची फळं वगैरे माझ्या मालकीची नाहीत, पण ही झाडंच पिकलेली फळं जमीनीला अर्पण करतात, त्या फळांनाही जमीनीची ओढ असते, अशी जमीनीवर पडलेली फळं धरतीमातेची म्हणजे माझ्या आईची होतात, तुला वाटलं तर ती खाऊन तू आपली भूक भागवून घे.”
हनुमंतांनी ती पडत्या फळाची आज्ञा ऐकली. त्यांनी एक जोराने बुभुःकार करताच सगळी झाडं गदागदा हालली आणि त्यावरची फळं धडाधड खाली पडली. याचाच अर्थ मारुतीरायांनासुद्धा गुरुत्वाकर्षण माहीत होतं आणि त्याचा उपयोग करून त्यांनी फळांचा पाऊस पाडला होता. अहो हा फळांचा वर्षाव कुठं आणि त्या न्यूटनच्या डोक्यावर पडलेलं एक सफरचंद कुठं? त्याचं एवढं कसलं कौतुक आलंय? पण तुम्हाला काय सांगू? ते इंग्रज लोक तर करतातच, आपले मोठे शास्त्रज्ञ म्हणवणारे लोकसुध्दा अजून त्या न्यूटनचंच कौतुक करताय्त.अहो, आपल्या देशाला स्वातंत्र्य मिळालं, इंग्रज त्यांच्या घरी परत गेले, पण आपल्या लोकांच्या मनातली गुलामगिरी काही अजूनसुध्दा गेलेली नाही. “

यावर सगळ्या श्रोत्यांनी माना डोलावल्या आणि टाळ्या वाजवल्या, त्यात कांही चांगले सुशिक्षित लोकसुध्दा दिसत होते. ते तरी आणखी काय करणार म्हणा, कारण त्यांनाही न्यूटनची तेवढीच गोष्ट माहीत होती. पण ती तर फक्त सुरुवात होती. त्याच्या पुढची गोष्ट मी या लेखात सांगणार आहे.

झाडावरून सुटलेली फळे, पाने आणि फुले खाली पडत असतात, तसेच जमीनीवरून वर फेकलेला दगडदेखील खालीच येऊन पडतो, हातामधून निसटलेली वस्तू सरळ खाली जमीनीवर पडते, ढगात निर्माण झालेले पाण्याचे थेंब पावसाच्या रूपाने खाली येऊन पडतात यासारखे रोजच्या जीवनातले अनुभव सर्वांनाच येत असतात. “खाली जमीनीवर येऊन पडणे हा सर्व जड वस्तूंचा स्वभावधर्मच असतो.” असे पूर्वीच्या काळातल्या कांही शहाण्या लोकांनी सांगितले आणि तेवढे कारण सर्वसामान्य लोकांना पुरेसे वाटले. “आपली धरणीमाता सर्व भार सहन करून सगळ्या वस्तूंना आधार देते, झाडे आणि घरे यांना घट्ट धरून ठेवते, कोणी तिला लाथ मारून हवेत उडी मारली तरी तो पुढच्या क्षणी पुन्हा जमीनीवरच परत येतो तेंव्हाही ती त्याला प्रेमाने जवळ घेते, उंच आभाळात उडणारे पक्षीसुध्दा तिथे अधांतरी स्थिर राहू शकत नाहीत, त्यांना जमीनीवर परत यायचीच ओढ असते.” अशा प्रकारचे उल्लेख पुरातन काळातल्या साहित्यामध्ये मिळतात. “पृथ्वीकडे एक अद्भुत प्रकारची आकर्षणशक्ती असते, ती सगळ्या वस्तूंना स्वतःकडे ओढून घेत असते.” असे प्राचीन काळातल्या कांही भारतीय शास्त्रज्ञांनी त्यांच्या ग्रंथांमध्ये लिहिले होते. काही युरोपियन विद्वानांनीसुध्दा तसे तर्क केले होते. न्यूटन हा एक हुषार विद्यार्थी असल्यामुळे या गोष्टी त्याच्या वाचनात आल्या असतीलही. त्यामुळे “झाडावरले सफरचंद पृथ्वीच्या आकर्षणामुळे खाली जमीनीवर येऊन पडते.” एवढेच सांगणे हा त्या काळातसुध्दा नवा विचार किंवा शोध नव्हता. मग न्यूटनने केले तरी काय?

न्यूटनच्या जागी दुसरा कोणी असता तर त्याने ते झाडावरून खाली पडलेले ताजे सफरचंद गट्ट करून टाकले असते, पण न्यूटनने पट्कन वर पाहिले. तिथे झाडावर तर कोणीच नव्हते. न्यूटननेच गतिच्या नियमांवरसुध्दा संशोधन केले होते. त्यातल्या पहिल्या नियमाप्रमाणे कुठलीही स्थिर वस्तू तिला दुसऱ्या कुणीतरी हलवल्याशिवाय जागची हलत नाही. मग या फळाला जर वरून कोणी खाली ढकलत नसेल तर खालची जमीनच त्याला आपल्याकडे खेचून घेत असणार. त्या फळाला खाली ओढणारी पृथ्वीची अदृष्य आकर्षणशक्ती कशा प्रकारची असेल, तिचा प्रभाव कसा आणि किती दूरपर्यंत पोचत असेल यावर त्याने विचार केला. हातातून खाली पडलेल्या वस्तूपेक्षा उंचावरून पडलेली वस्तू जास्त जोरात पडते, ती जितक्या जास्त उंचीवरून खाली पडेल तितक्या जास्त वेगाने ती खाली पडते म्हणजेच उंचावरून खाली पडता पडता तिचा वेग सतत वाढत जातो हे न्यूटनच्या लक्षात आले. यासंबंधी काही संशोधन गॅलीलियो आणि इतर शास्त्रज्ञांनी केलेले होते. न्यूटनने त्याची समीकरणे, आलेख वगैरे तयार करून पृथ्वीचे त्वरण (अॅक्स्लरेशन) किती आहे याचे गणित मांडले. हा पहिला भाग झाला.

कितीही उंच झाडाच्या अगदी शेंड्यावरून आणि कितीही उत्तुंग मनोऱ्याच्या शिखरावरून सुटलेल्या गोष्टी खाली जमीनीवर पडतातच. त्यांच्याही वर आकाशात ढग असतात त्यातूनसुध्दा पाणी आणि गारा खाली येऊन जमीनीवर पडतात म्हणजे हे आकर्षण तिथपर्यंत आहेच. मग ते त्याच्याही पलीकडे दूर चन्द्रापर्यंत पोचत असेल कां? तसे असले तर मग आकाशातला चन्द्रसुध्दा जमीनीवर येऊन कां पडत नाही? तो पृथ्वीभोंवती गोल गोल का फिरत राहत असेल?

यावर आणखी विचार केल्यावर न्यूटनला त्या प्रश्नातच त्याचे उत्तर सापडले. त्यानेच सांगितलेल्या गतिच्या नियमानुसार चंद्राने एकाच वेगाने सरळ रेषेत दूर चालले जायला हवे होते, पण गुरुत्वाकर्षणामुळेच तो प्रत्येक क्षणाला थोडा थोडा खाली म्हणजे पृथ्वीकडे येत असतो व त्यामुळेच तो क्षणोक्षणी आपल्या प्रवासाची दिशा बदलून पृथ्वीभोंवती प्रदक्षिणा घालत राहतो हे त्याच्या लक्षात आले. हवेत फेकलेल्या वस्तु (Projectiles) कशा दूर जाऊन खाली पडतात याचा सविस्तर अभ्यास गॅलीलिओने केला होता, त्याला न्यूटनने समीकरणांमध्ये मांडले. एकादा दगड जमीनीला समांतर रेषेमध्ये वेगाने फेकला तर तो समोरच्या बाजूला जातांजातांच गुरुत्वाकर्षणामुळे खाली येत जातो आणि वर दिलेल्या चित्रातील आकृति क्र.१ मधील क्रमांक १, २ व ३ या वक्ररेषांनी दाखवलेल्या मार्गांनी कांही अंतरावर जमिनीवर पडतो. या उदाहरणांत वस्तूच्या फेकण्याचा वेग वाढत गेला तर त्याचे जमीनीवर पडण्याचे अंतर वाढलेले दिसते. या उदाहरणांत वस्तूच्या फेकण्याचा वेग वाढत गेला किंवा ती अधिकाधिक उंचावरून फेकली तर त्याचे जमीनीवर पडण्याचे अंतर वाढते.

खालील जमीन वक्राकार असेल तर सपाट जमिनीच्या मानाने ती वस्तू अधिक दूरवर जाते हे आकृती क्र. २ वरून स्पष्ट होते. यावरून सर आयझॅक न्यूटन यांना एक कल्पना सुचली. पृथ्वीवरील एकाद्या खूप उंच, म्हणजे हिमालयाच्याही अनेकपट इतक्या उंच पर्वताच्या शिखरावर एक मोठी तोफ ठेऊन त्यातून प्रचंड वेगाने गोळे सोडले तर ते कुठपर्यंत जाऊन खाली पडतील याची गणिते त्यांनी मांडली. त्यांनी त्यासाठी कदाचित शेकडो वेगवेगळी उदाहरणे घेतली असतील, मी या आकृतीमध्ये नमून्यादाखल फक्त पाच उदाहरणे दाखवली आहेत. तोफेच्या गोळ्याचा वेग वाढवत नेला तर काय होईल? त्यातील पहिले चार गोळे वळत वळत जात पृथ्वीवर दूर दूर जाऊन पडतील, पण पाचवा गोळा इतका वळत जाईल की एका वर्तुळाकार कक्षेमध्ये पूर्ण पृथ्वीप्रदक्षिणा करून तो सोडल्या जागी परत येईल आणि त्यानंतर तो पृथ्वीभोवती फिरत राहील.

न्यूटनच्या काल्पनिक तोफेने उडवलेल्या गोळ्याप्रमाणेच आकाशातून विशिष्ट वेगाने आणि सरळ रेषेतल्या मार्गाने पुढे जात असलेली कोणतीही खरीखुरी वस्तूसुध्दा पृथ्वीच्या जवळून जात असतांना गुरुत्वाकर्षणामुळे ती पृथ्वीकडे ओढली जाते आणि त्यामुळे तिचा मार्ग वक्राकार होतो आणि ती पृथ्वीच्याभोवती फिरत राहते. चंद्राचे पृथ्वीभोवती होत असलेले भ्रमण अशाच प्रकारे आकृती क्र. ४ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे होत असते.

या कल्पनेचा विस्तार करून त्याने चन्द्राच्या पृथ्वीभोवती फिरण्याच्या वेगाचे गणित मांडले. पृथ्वीपासून चन्द्राचे अंतर किती आहे, पृथ्वीभोवती ३६० अंशाची एक प्रदक्षिणा पूर्ण करण्यासाठी चंद्राला किती अंतर चालावे लागते, ते अंतर तो किती दिवसात पार करतो, यावरून तो एका सेकंदात किती अंतर कापतो, किंवा एका सेकंदात तो किती अंश फिरतो, ते करत असतांना त्याला सरळ रेषेमध्ये पुढे जाण्याऐवजी पृथ्वीभोवती फिरण्यासाठी दर सेकंदाला पृथ्वीकडे किती वळावे लागते. त्यावरून त्याचे किती त्वरण (अॅक्स्लरेशन) किती असते, त्यासाठी किती बलाची (आकर्षणाची) आवश्यकता असते वगैरेंची गणिते न्यूटनने मांडली आणि सोडवली.

पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर जिथे आपण राहतो तिथे उंचावरून खाली पडणाऱ्या वस्तूचा वेग दर सेकंदाला कसा वाढत जातो याचा अभ्यास करून त्यासाठी लागणारे बल (आकर्षण) किती असते याचा अंदाज मांडला. या दोन अंकांचा भागाकार सुमारे ३६०० इतका येतो. याचे कारण चंद्र हा पृथ्वीपासून खूप दूर आहे. पृथ्वीपासून चन्द्राचे अंतर पृथ्वीच्या त्रिज्येच्या सुमारे ६० पट आहे. ३६०० हा आकडा ६० चा वर्ग म्हणजे ६० गुणिले ६० इतका आहे. या दोन्ही गणितांवरून गुरुत्वाकर्षणाचा जोर दोन वस्तूंमधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असणार असा निष्कर्ष निघतो. कुठल्याही वस्तूला जागचे हलवण्यासाठी त्याच्या वस्तुमानाच्या सम प्रमाणात जोर लावावा लागतो हे सुध्दा न्यूटननेच सांगितलेले होते. त्याअर्थी गुरुत्वाकर्षणाचा जोर वस्तुमानांच्या समप्रमाणात वाढत असणार.

या दोन्ही गोष्टींची सांगड घालून त्याने आपला सुप्रसिध्द सिध्दांत मांडला तो असा होता. “या विश्वामधील प्रत्येक वस्तु इतर प्रत्येक वस्तूला स्वतःकडे ओढत असते. या आकर्षणाचे बल त्या दोन वस्तूंच्या वस्तुमानांच्या समप्रमाणात आणि त्या दोन वस्तूंमधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असते.” (F = G.m1.m2/r.r)
या सिध्दांतानुसार फक्त पृथ्वीच चंद्राला आपल्याकडे ओढत नाही तर चंद्रसुध्दा पृथ्वीला त्याच्याकडे ओढतच असतो. हा मात्र सर्वस्वी नवा विचार होता. सर आयझॅक न्यूटन यांनी पुरेशा स्पष्टीकरणासह या सिध्दांताच्या स्वरूपात गुरुत्वाकर्षणाचा शोध जगापुढे मांडला म्हणून त्यांना त्याचे श्रेय दिले जाते.

वर उल्लेखल्याप्रमाणे पृथ्वी आणि चंद्र यांचे आकारमान, वस्तुमान, चंद्र आणि जमीनीवरील खाली पडणाऱ्या वस्तू यांच्या गति वगैरे अनेक प्रकारच्या माहितीचा उपयोग हा शोध लावण्यासाठी करावा लागला होता. यातली कोणतीही माहिती त्या काळात सहजपणे उपलब्ध नसायची. पृथ्वी आणि चंद्र यांच्यासंबंधातली अंतरे प्रत्यक्ष मोजणे तर शक्यच नसते. त्यासाठी इतर अनेक प्रकारचे प्रयोग करून उपलब्ध झालेल्या माहितीवरून अंदाज करावा लागतो. सर आयझॅक न्यूटन यांनी पूर्वीच्या आणि समकालीन अशा अनेक विद्वान शास्त्रज्ञांनी केलेल्या संशोधनाचा आणि त्यांनी लिहिलेल्या ग्रंथांचा कसून अभ्यास करून त्यातून सुसंगत अशी सर्व माहिती स्वतः पुन्हा तपासून पहात गोळा केली. “मी माझ्या वडिलधारी लोकांच्या खांद्यावर उभा आहे म्हणून मला अधिक दूरवरचे दिसत आहे.” अशा शब्दांमध्ये त्यांनी हे ऋण व्यक्त केले होते. त्या माहितीचे विश्लेषण करण्यासाठी त्यांनी अंकगणित, बीजगणित, भूमिति, त्रिकोणमिति आदि गणिताच्या विविध शाखांचा उपयोग केला होताच, त्या कामामधून कॅल्क्युलस ही एक नवीन शाखा तयार झाली. हे किचकट काम करण्यासाठी त्यांना तब्बल वीस वर्षांइतका कालावधी लागला होता. विज्ञानामधले मोठे शोध कधीच सहजासहजी लागत नसतात. त्यासाठी त्या शास्त्रज्ञाने केलेल्या कठोर तपश्चर्येचे ते फळ असते. न्यूटनच्या सफरचंदाची गोष्ट सन १६६६ मध्ये घडली आणि त्यावरील त्यांचे पुस्तक १६८७ मध्ये प्रसिध्द झाले.

न्यूटनच्या आधीच्या काळातल्या विज्ञानामधील संशोधनामध्ये पृथ्वीवरील पदार्थांसंबंधीचे नियम आणि अंतरिक्षामधील ग्रहताऱ्यांच्या भ्रमणाचे नियम यांचा अभ्यास वेगवेगळा होत असे. गुरुत्वाकर्षणाचा नियम हा पहिलाच वैश्विक नियम त्या दृष्टीने क्रांतिकारक ठरला. आर्किमिडिजपासून ते केपलर, गॅलीलिओपर्यंत अनेक शास्त्रज्ञांनी केलेल्या निरीक्षणांवरून पूर्वी मांडलेल्या नियमांना गुरुत्वाकर्षणाने एक सैध्दांतिक आधार मिळवून दिला. लाकडे पाण्यावर का तरंगतात, समुद्राला भरती ओहोटी का येते, झोपाळा का झुलत राहतो, पृथ्वी, गुरु, शुक्र, शनि आदि ग्रह सूर्याभोवती कसे फिरतात वगैरे अनेक प्रश्नांची उत्तरे या शोधामुळे मिळाली. असे असले तरी मुळात हे गुरुत्वाकर्षण कशामुळे निर्माण होते याचे गूढ मात्र अजूनही पूर्णपणे उलगडलेले नाहीच.

न्यूटनसारख्या शास्त्रज्ञांनी सांगितलेले नियम फक्त इंग्रजी किंवा ख्रिश्चन लोकांसाठी नसतात, ते सर्वांना समान असतात. त्यांनी लावलेल्या शोधाचा उपयोग सर्वांना होत असतो. यामुळे ते शास्त्रज्ञ सर्व जगाचे असतात, विद्वान सर्वत्र पूज्यते म्हणतात त्याप्रमाणे जगभरातले लोक त्यांच्याकडे आदराने पाहतात.


२. न्यूटनने सांगितलेले गतीचे कायदे

“कायदा पाळा गतीचा, काळ मागे लागला, थांबला तो संपला।” असे विष्णुशास्त्री चिपळुणकरांनी शंभर वर्षांपूर्वी त्यांच्या कवितेत लिहिले होते. माणसाने काळाची पावले ओळखून त्याच्याबरोबर रहायला हवे. काळ कोणासाठी थांबत नाही, तो पुढे जातच असतो आणि त्याच्यासोबत न जाणाऱ्याची फरफट होते अशा अर्थाने त्यांनी जीवनाचे हे तत्वज्ञान सांगितले होते. निसर्गामधल्या गतीचा कायदा खरोखरच काटेकोर आहे. कोणतीही गतिमान वस्तू काळाबरोबर पुढे पुढे जातच असते. ती स्वतःहून थांबूही शकत नाही. कोट्यवधी वर्षांपासून चंद्र पृथ्वी भोवती फिरत राहिला आहे आणि पृथ्वी स्वतःभोवती गिरकी घेतघेत सूर्याला प्रदक्षिणा घालत आली आहे. त्यांचे हे भ्रमण इतके अचूक असते की दिवसातले तास, मिनिटे आणि सेकंद आणि दिवसांचे आठवडे, महिने आणि वर्षे वगैरे कालावधी त्यांच्यावरून ठरवले जातात. अत्यंत बलिष्ठ समजले जाणारे गुरु, शुक्र, मंगळ, शनि आदि ग्रह सुद्धा कोट्यावधी वर्षांपासून ठराविक कक्षांमधून ठराविक वेगाने सूर्याभोंवती प्रदक्षिणा घालत राहिले आहेत. ते वाटेत क्षणभर थांबू शकत नाहीत किंवा त्याची कक्षा सोडून किंचितही इकडे तिकडे जाऊ शकत नाहीत.

सर आयझॅक न्यूटन यांनी हे सगळे स्पष्टपणे, ठामपणे आणि धीटपणे सांगितले एवढेच नव्हे तर तत्कालिन शास्त्रज्ञ आणि विद्वज्जनांना ते समजावून आणि पटवून दिले. त्यांनी ते मान्य करून आपल्या शिष्यांना शिकवले आणि पुढे त्याचा जगभर प्रसार होत राहिला. आजसुद्धा विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाचे जगभरातले कोट्यावधी विद्यार्थी न्यूटनने सांगितलेल्या गतिविषयक नियमांचा अभ्यास करतात आणि आपल्या कामात त्यांचा उपयोगसुद्धा करतात. काही प्राचीन भारतीय शास्त्रज्ञांच्या ग्रंथांमध्ये गतिविषयक निरीक्षणे किंवा नियमांचे सूचक उल्लेख सापडतात, पण ते ज्ञान किंवा विज्ञान काळाच्या ओघात वाहून गेले होते. आता शेकडो वर्षांनंतर त्यांच्या पुरातनकाळातल्या लेखनांचा शोध घेऊन आणि त्यांचे अर्थ लावून ते समजून घेण्याचे प्रयत्न होत आहेत. पण त्यामुळे न्यूटनने केलेल्या कामाचे मोल कमी होत नाही.

आपल्या आजूबाजूला अनेक प्रकारच्या हालचाली चाललेल्या असतांना नेहमीच दिसतात. सूर्य, चंद्र आणि चांदण्या आकाशात हळूहळू पूर्वेकडून पश्चिमेकडे सरकत जात असतात, तर जमीनीवर वारे आणि नद्या वहात असतात आणि आपल्याबरोबर आणखी कांही वस्तूंना ओढून नेत असतात. टेकड्या, डोंगर, पर्वत वगैरे अचल गोष्टी कधीच आपली जागा सोडत नाहीत. माणसे आणि पशुपक्षी वगैरे जीव कधी इकडून तिकडे जात असतात, तर कधी ते एका जागी बसलेले असतात. रस्त्यांवरून अनेक प्रकारची वाहने धावत असतात आणि कारखान्यांमध्ये किवा घरोघरी निरनिराळ्या यंत्रांची चाके फिरत असतात. या सर्व गोष्टी निसर्गाच्या कांही विशिष्ट नियमांनुसारच घडत असतात. सर आयझॅक न्यूटन यांच्या आधी होऊन गेलेल्या कांही शास्त्रज्ञांनीसुद्धा पदार्थांच्या स्थिर आणि गतिमान अवस्था यांचा अभ्यास करून कांही निरीक्षणे केली होती आणि त्यावरील आपले विचार मांडले होते. न्यूटनने त्यांचा सखोल आणि पद्धतशीर अभ्यास करून त्यामधून सुसंगत असे निसर्गाचे मूलभूत नियम शोधून काढले, त्यांची सुसंगत अशी समीकरणे तयार केली आणि ती गणितामधून सिद्ध केली. त्यांनी त्याचे विवेचन आपल्या Mathematical Principles of Natural Philosophy या नावाच्या पुस्तकात व्यवस्थितपणे मांडले.

न्यूटन या शास्त्रज्ञाचा गुरुत्वाकर्षणाचा नियम जितका प्रसिध्द आहे तितकेच त्याने सांगितलेले गतिचे तीन नियमसुध्दा आहेत. या अत्यंत महत्वाच्या दोन्ही शोधांमध्ये परस्परसंबंध आहेत आणि न्यूटनने ते एकत्रच प्रसिद्ध केले होते. यातले कांही नियम आपल्या सामान्यज्ञानाला धरून आहेत, तर कांही त्याच्या पलीकडले, पण सहज पटण्यासारखे आहेत.
गतिचा पहिला नियम असा आहे.
१. कोणतेही बाह्य बल (Force) कार्य करत नसेल, तर प्रत्येक वस्तू स्थिर राहते किंवा स्थिर वेगाने एकाच दिशेने मार्गक्रमण करत राहते.
पदार्थांच्या या गुणधर्माला जडत्व (Inertia) असे म्हणतात. जमीनीवर पडलेल्या एकाद्या दगडाला जोपर्यंत दुसरा कोणी हलवत नाही तोपर्यंत तो तिथेच पडून राहतो हे सर्वांनाच अनुभवामधून माहीत असते. त्यामुळे या नियमातला पहिला भाग हे एक सामान्य निरीक्षण आहे. धनुष्यामधून सोडलेला वेगवान बाण किंवा बंदुकीतून निघालेली गोळी एकाच वेगाने सरळ रेषेत पुढे पुढे जात राहते आणि आपल्या लक्ष्याचा वेध घेते असेच सर्वसाधारणपणे दिसते. पण पुढे जात असलेली वस्तू हळू हळू होत होत अखेर आपल्या आप थांबते किंवा कधीकधी आपली दिशा बदलत असते असे होतांनाही आपल्याला दिसते. उदाहरणार्थ चेंडूला हळूच जमीनीसरपट टोलवले तर तो कांही अंतरावर जाऊन थांबतो आणि हवेत वर उडवला तरी तो वळत वळत खाली जमीनीवर येऊन पडतो. इथे जमीनीवरून सरपटत जाणाऱ्या चेंडूचे जमीनीशी होत असलेले घर्षण त्याच्या गतिला विरोध करून त्याचा वेग कमी करत असते. यामुळे तो वेग कमी होत होत शून्यावर आला की तो चेंडू तिथेच थांबतो. हवेत उडवलेल्या चेंडूचे सुध्दा हवेशी थोडेसे घर्षण होत असते, पण पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे तो चेंडू खाली खेचला जात असतो. त्यामुळे वर किंवा समोर जाता जाता तो चेंडू खालच्या बाजूने वळत जातो आणि आपल्याला त्याचा मार्ग वक्राकार होतांना दिसतो. अशा प्रकारे या दोन्ही उदाहरणांमध्ये बाह्य बलाचा प्रभाव होत असतो. हे बाह्य जोर नसते तर बॅट्समनने मारलेला प्रत्येक जमीनीलगतचा फटका न्यूटनच्या पहिल्या नियमाप्रमाणे वाटेत कुठेही न थांबता सीमारेषेच्या पार गेला असता आणि हवेत उडवलेला चेंडू तर आभाळात उंच उंच उडून पार अदृष्य होऊन गेला असता. झाडावरले सफरचंद आपली जागा सोडून खाली कां आले याचा बोध या नियमामुळे होतो.

२. गतिचा दुसरा नियम असा आहे.
गतिमान वस्तूवरील बाह्य बलाच्या प्रमाणात त्याच्या वेगामध्ये त्या बलाच्या दिशेने बदल होतो.
हा नियम समीकरणाच्या किंवा सूत्राच्या स्वरूपात असा आहे. बल = वस्तुमान x त्वरण. वस्तूवर कार्य करत असणाऱ्या बलांची सदिश बेरीज ही त्या वस्तूचे वस्तुमान आणि तिचे त्वरण यांच्या गुणाकाराइतकी असते. सोप्या भाषेत सांगायचे झाल्यास एकाद्या वस्तूला जास्त जोर लावून ढकलले तर ती वस्तू अधिक वेग घेते आणि कमी जोर लावला तर कमी, तसेच जर लावलेला जोर समान असला तर जास्त जड वस्तू कमी वेग घेते आणि तुलनेने हलकी असली तर जास्त. हे नैसर्गिकच आहे नाही का?
गतिमान वस्तूला जर तिच्या गतिच्या दिशेनेच कोणी ढकलले किंवा ओढले तर त्या प्रमाणात तिचा वेग वाढत जातो. उदाहरणार्थ उंचावरून खाली पडत असलेल्या वस्तूला पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण खाली ओढत असते. त्यामुळे तिचा खाली पडण्याचा वेग वाढत जातो, उलट दिशेने जोर लावला तर तिचा वेग कमी होत जातो जसा जमीनीवरून सरपटत पुढे जाणारा चेंडू घर्षणामुळे हळू हळू होत थांबतो. चंद्रावरील पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण त्याची दिशा बदलत राहून त्याला पृथ्वीभोवती फिरवत ठेवते म्हणजेच तिसऱ्याच दिशेने जोर लावला तर ती वस्तु त्या दिशेने वळते. या नियमाचाही गुरुत्वाकर्षणाच्या नियमाच्या शोधात उपयोग झाला होता.

३. गतिचा तिसरा नियम असा आहे.
प्रत्येक क्रियेला तितकीच पण विरुध्द दिशेने प्रतिक्रिया असते. किंवा जेव्हा एक वस्तू दुसऱ्या वस्तूवर बल लावते, त्याच वेळी, दुसरी वस्तूदेखील पहिल्या वस्तूवर उलट दिशेने तितकेच बल लावते. एक वस्तू दुसऱ्या वस्तूला जेवढ्या जोराने ढकलते किंवा ओढते तितक्याच जोराने ती दुसरी वस्तु पहिल्या वस्तूला विरुध्द दिशेने ढकलते किंवा ओढते. आपण चालतांना जमीनीला पायाने मागे ढकलतो त्याची प्रतिक्रिया म्हणून ती जमीन आपल्याला तितक्याच जोराने पुढे ढकलते म्हणून आपण पुढे चालत जातो. आपण उभे राहून भिंतीवर हाताने दाब दिला तर ती भिंत आपल्या हाताला विरुध्द दिशेने दाबते. त्या वेळी पायाखालची जमीन जर फार निसरडी असली तर त्यामुळे आपला पाय घसरून आपण मागे सरकतो. ज्याप्रमाणे पृथ्वी चंद्राला आपल्याकडे ओढत असते त्याचप्रमाणे चंद्रसुध्दा पृथ्वीला आकर्षित करत असतो. चंद्र आणि सूर्य यांच्या या गुरुत्वाकर्षणामुळे समुद्राला भरती आणि ओहोटी येते. थोडक्यात म्हणजे या जगात एकटे बल असतच नाही. सगळी बले परस्परविरुद्ध दिशेने लावलेल्या बलांच्या जोडीच्या रूपात असतात. गुरुत्वाकर्षण हे दोन पदार्थांमधले परस्परांना एकमेकांकडे ओढणे असते हे या नियमाला धरूनच आहे.

भोंवरे किंवा चक्रे स्वतःभोंवती गोल गोल फिरत असतात. चंद्र पृथ्वीभोंवती आणि ग्रह सूर्याभोंवती प्रदक्षिणा घालत असतात. याला वृत्तीय गति (Circular Motion) असे म्हणतात. न्यूटनने सरळ रेषेमधील गतिप्रमाणेच वृत्तीय गतिचाही अभ्यास करून हे तीन्ही नियम तिला सुद्धा कसे लागू पडतात हे दाखवून दिले. सरळ रेषेमधून पुढे जाणारी वस्तू काही फूट किंवा मीटर्स पुढे जाते, पण गोल फिरणारी वस्तू अंशांमध्ये पुढे जाते. ३६० अंशांचे एक पूर्ण वर्तुळ बनते आणि पुढच्या आवर्तनाची सुरुवात करते. ज्याप्रमाणे बलाचा रेषीय गतिशी (Linear Motion) संबंध असतो त्याच प्रमाणे आघूर्णाचा (Torque) वृत्तीय गतिशी (Circular Motion) असतो.. वर्तुळाच्या केंद्रबिंदूच्या दिशेने असलेल्या अभिकेंद्री बलाच्या प्रभावामुळे (Centripetal Force) त्या वस्तूला वृत्तीय गति मिळते आणि त्याची प्रतिक्रिया म्हणून त्या वस्तूला केंद्रापासून दूर नेऊ पाहणारे अपकेंद्री बल (Centrifugal Force) तयार होते. मेरी गो राउंडमध्ये आपल्याला त्याचा अनुभव येतो.

न्यूटनचे हे तीन नियम इतके प्रसिद्ध झाले की विज्ञानाशिवाय इतर साहित्यातसुद्धा त्याची उदाहरणे दिली जातात. आळशी ठोंब्याला कोणी हलवल्याशिवाय तो जागचा हलणार नाही किंवा सतत काम करत राहणाऱ्याला दुसऱ्या कुणीतरी थांबवावे लागते. (नियम १). अधिक जोर लावला तर कामे लवकर होतात आणि ढील दिली तर ती सुस्त गतिने होतात. (नियम २). ठोशाला ठोसा, जशास तसे (नियम ३).

या तीन नियमांबरोबरच न्यूटनने विस्थापन (Displacement), वेग (Velocity) आणि त्वरण (Acceleration) यांचेमधील संबंधाविषयीची तीन समीकरणे सांगितली. न्यूटनने सरळ रेषेमधील गतिप्रमाणेच वृत्तीय गतिचाही अभ्यास करून त्याविषयीची समीकरणे मांडली. त्यात रेषीय संज्ञांच्या ऐवजी वृत्तीय संज्ञा असतात एवढेच. ही मुख्य समीकरणे वरील चित्रात दिली आहेत.

हे नियम आणि ही समीकरणे यांच्यापासून स्थितिगतिशास्त्र (Mechanics) ही विज्ञानाची एक नवीन शाखा आणि स्थितिशास्त्र (Statics), गतिकी (Dynamics), शुद्धगतिकी (Kinematics), अनाधुनिक स्थितिगतिशास्त्र (Classical Mechanics) आदि त्याच्या उपशाखा निर्माण झाल्या आणि इंजिनियरिंगमधील गणिते सोडवता येणे शक्य झाले. विज्ञान आणि गणितशास्त्र यांच्यामधले संबंध त्यापुढे घट्ट होत गेले. यामधून औद्योगिक क्रांतीला चालना मिळाली.

३. आयझॅक न्यूटनचे इतर संशोधन

न्यूटनचे शोध म्हणजे गुरुत्वाकर्षण आणि अॅक्शन रिअॅक्शन असेच अनेक लोकांना वाटते. त्यांना असलेली माहिती सफरचंद किंवा इतरही गोष्टींचे पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे जमीनीवर पडणे इथपर्यंतच मर्यादित असते. सूर्य, चंद्र, गुरु, मंगळ, शनि या सगळ्यांना पृथ्वी तिच्याकडे खेचत असते आणि ते सर्व गोल पृथ्वीला तसेच एकमेकांना स्वतःकडे ओढत असतात हे बहुतेकांच्या गांवी नसते. गुरुत्वाकर्षण आणि गतिचे नियम या दोन संशोधनांमुळे न्यूटनने विज्ञानाच्या विकासाला चालना दिल्यामुळे त्याला खूप उंचीवर नेऊन ठेवले असले तरी न्यूटनने केलेले इतर विषयांमधील, विशेषतः गणितातील संशोधनसुद्धा अत्यंत महत्वाचे आहे.

गणित हा विषय न्यूटनच्या अत्यंत आवडीचा होता. त्याने या विषयाला वाहून घेऊन त्याच्या निरनिराळ्या शाखांमध्ये प्रावीण्य मिळवलेच, त्यातल्या प्रत्येक शाखेत त्याने नवी भर टाकली. त्याच्या आधी होऊन गेलेल्या पास्कल आदि शास्त्रज्ञांनी मांडलेल्या विचारांच्या आधाराने त्याने सर्वंकष स्वरूपातला बायनॉमियल थिरम मांडला. क्ष अधिक य अशा दोन संख्यांच्या बेरजेचा वर्ग, घन इत्यादि कितीही घातांकाचे मूल्य या सूत्राचा उपयोग करून काढता येते. त्यातली एक संख्या मोठी म्हणजे १००० यासारखी असली आणि त्यात १, २ किंवा ३ अशी एकादी लहान संख्या मिळवली तर १००१, १००२, १००३ अशी बेरीज येईल. त्या बेरजेचा वर्ग किंवा घन केला तर तो १००० या संख्येच्या वर्ग किंवा घनाहून किती प्रमाणात मोठा असतो अशा प्रकारची बरीच आकडेमोड करून त्यातून त्याने निश्चित असे निष्कर्ष काढले. एकाद्या चौरसाची किंवा चौकोनी ठोकळ्याची एक बाजू किंचित म्हणजे १ किंवा २ सहस्रांशपटीने इतकी वाढवली तर त्या चौरसाचे क्षेत्रफळ किंवा ठोकळ्याचे घनफळ किती सहस्रांशपटीने वाढेल अशा प्रकारच्या गणितात त्याचा उपयोग होतो. न्यूटनने याला वाढीचे शास्त्र असे नाव दिले होते. त्या अभ्यासामधूनच कॅल्क्युलस या गणिताच्या नव्या शाखेचा उदय झाला.

न्यूटनच्या आधी होऊन गेलेल्या कोपरनिकस, गॅलिलिओ आणि केपलर या शास्त्रज्ञांनी सूर्य आणि ग्रह यांच्या आकाशात दिसणाऱ्या भ्रमणाचे सूक्ष्म निरीक्षण करून खगोलशास्त्राचा भरपूर अभ्यास केला होता, त्यावरून खूप माहिती गोळा करून ठेवली होती, त्याच्या आधाराने सूर्यमालिकेची कल्पना मांडली होती. केपलरने तर ग्रहांच्या सूर्याभोवती होणाऱ्या परिभ्रमणाविषयी काही महत्वाचे नियम सांगितले होते. न्यूटनने त्यांचा सखोल अभ्यास केला, गुरुत्वाकर्षणाच्या सिद्धांताची जोड देऊन ते नियम गणितामधून सिद्ध केले आणि विश्वाच्या केंद्रस्थानी पृथ्वी नसून पृथ्वीसहित सारे ग्रहच सूर्याभोवती फिरतात या त्यांनी मांडलेल्या सिद्धांतांवर पक्के शिक्कामोर्तब करून त्यावर कायमचा पडदा पाडला. पाश्चिमात्य देशातल्या सर्व विद्वांनांनी ते मान्य केले. गुरुत्वाकर्षण आणि गतिविषयक नियम यांवर न्यूटनने केलेल्या संशोधनाची माहिती मी याआधीच्या दोन लेखांमध्ये विस्ताराने दिली आहे. त्याने या व्यतिरिक्त विज्ञानाच्या इतर शाखांमध्येसुद्धा आपला ठसा उमटवला होता.

प्रकाशिकी (ऑप्टिक्स) या विषयावर न्यूटनने भरपूर संशोधन केले. पांढऱ्या शुभ्र सूर्यप्रकाशात सात रंग असतात आणि प्रिझममधून तो प्रकाश आरपार जातो तेंव्हा अपवर्तनामुळे (रिफ्रॅक्शन) ते रंग वेगळे होतात इतकेच नव्हे तर त्यांना एका भिंगामधून पुन्हा एकत्र आणून पांढरा प्रकाश निर्माण करता येतो हे त्याने प्रयोगामधून दाखवून दिले. भिंगांमधून प्रकाशकिरण जात असतांना अपवर्तन होते ते टाळण्यासाठी त्याने परावर्तनी दुर्बीण (रिफ्लेक्टिव्ह टेलिस्कोप) तयार केली आणि त्यामधून आकाशातल्या ताऱ्यांचे अधिक चांगल्या प्रकारे स्वच्छ निरीक्षण केले. न्यूटनने एका अंधाराने भरलेल्या खोलीत निरनिराळ्या रंगीत वस्तू ठेऊन त्यांच्यावर निरनिराळ्या रंगांचे प्रकाशझोत टाकले आणि त्या प्रकाशात त्या कशा वेगळ्या दिसतात हे पाहून असा निष्कर्ष काढला की रंगीत वस्तू विशिष्ट रंगाचे प्रकाशकिरण जास्त प्रमाणात परावर्तित करत असतात. तो पदार्थ आणि त्यावर पडणारे प्रकाशकिरण या दोन्हींच्या संयोगाने त्याचा रंग ठरतो. याला न्यूटनचा रंगाचा सिद्धांत असे म्हणतात. अतिसूक्ष्म अशा कणिकांपासून (कॉर्पसल्स) प्रकाशकिरण तयार होतात असे न्यूटनने सांगितले होते. त्या तत्वानुसार प्रकाशाचे परावर्तन आणि अपवर्तन या दोन्ही गुणांचे स्पष्टीकरण देता येत होते. पुढील काळात प्रकाशाच्या लहरी असतात हे सिद्ध करण्यात आले आणि क्वॉँटम थिअरीनुसार तो एकाच वेळी लहरी आणि कणिका अशा दोन्ही स्वरूपात असतो असेही सांगितले गेले.

प्रकाश हे जसे ऊर्जेचे एक रूप आहे त्याचप्रमाणे ऊष्णता हे दुसरे एक रूप आहे. न्यूटनने यावरसुद्धा संशोधन केले. अत्यंत तापलेला पदार्थ अधिक वेगाने निवतो पण कोमट पदार्थ हळूहळू थंड होतो या निसर्गाच्या नियमाचे पद्धतशीर संशोधन करून न्यूटनने तो एका समीकरणाच्या स्वरूपात असा मांडला. “वस्तूचे तापमान बदलण्याचा वेग त्या वस्तूचे तापमान आणि सभोवतालच्या वातावरणाचे तापमान यांच्यामधील फरकाच्या समप्रमाणात असतो.” बर्फासारखे थंडगार पाणी किंवा उकळते पाणी भांड्यांमध्ये भरून ठेवले तर ते किती वेळात सामान्य तापमानावर येऊन पोचेल याचे गणित या नियमानुसार करता येते.

पृथ्वीचा आकार सपाट नसून गोलाकार आहे हे न्यूटनच्या आधीच्या काळातच सर्वमान्य झालेले होते. पण तो चेंडूसारखा नसून त्याचा विषुववृत्ताजवळचा मध्यभाग फुगीर आहे आणि दोन्ही ध्रुवांकडचा भाग चपटा आहे असे न्यूटनने सांगितले. अशा प्रकारचे अनेक विचार किंवा शोध त्याने जगाला दिले.

न्यूटनच्या जीवनकालातच इंग्लंडमध्ये काही राजकीय उलथापालथी झाल्या होत्या पण त्याची प्रत्यक्ष झळ त्याच्या संशोधनाला फारशी लागली नाही. त्याच कालावधीत इंग्लंडमध्ये तसेच जर्मनीसारख्या पाश्चात्य देशांमध्येसुद्धा इतर अनेक शास्त्रज्ञ गणित आणि भौतिकशास्त्रावर संशोधन करत होते. त्यामुळे न्यूटनने लावलेल्या कांही शोधांवर आणखी काही शास्त्रज्ञांनी ते लावले असल्याचा दावा केला आणि त्यावर वादविवाद होत राहिले. त्या काळातली संपर्कसाधने आजच्यासारखी वेगवान नसल्यामुळे प्रकाशित झालेल्या पुस्तकांशिवाय इतर काही मार्ग नव्हते. ती पुस्तकेसुद्धा लॅटिनसारख्या सामान्य लोकांना अगम्य भाषेत असायची आणि ती सहजासहजी उपलब्ध होण्यासारखी नव्हती. कोणत्या शास्त्रज्ञाने कोणत्या काळात नेमके काय लिहून ठेवले आणि त्याने ते स्वतंत्रपणे सांगितले की दुसऱ्याने लिहिलेले वाचून सांगितले हे ठरवणे कठीणच आहे आणि आता त्यामुळे कांही फरक पडत नाही. कोणाच्या का प्रयत्नाने होईना, विज्ञानामध्ये भर पडत गेली हे महत्वाचे आहे. न्यूटनच्या संशोधनांचा एकंदर आवाका पाहता त्यानेच त्यात प्रमुख भाग घेतला असणार असे वाटते.

न्यूटनची अनेक महत्वाच्या पदांनर नेमणूक करण्यात आली होती. शास्त्रीय संशोधनासाठी काम करणाऱ्या रॉयल सोसायटीवर तर त्याने अनेक पदे भूषवली पण सरकारी टांकसाळीसारख्या जागासुद्धा सांभाळल्या आणि त्या काळात तयार करण्यात आलेल्या नाण्यांची गुणवत्ता सुधारली. सार्वजनिक क्षेत्रात अनेक मानाची स्थाने भूषवली, त्यात खासदारपदसुद्धा होते. तो मनाने धार्मिक प्रवृत्तीचा होता आणि त्याने धर्मगुरूंना दुखावले नाही. एवढेच नव्हे तर त्याचा अतींद्रिय अद्भुत शक्ती किंवा चमत्कार यांचेवरसुद्धा विश्वास होता आणि त्याने बराच काळ कृत्रिमरीत्या सोने तयार करणाऱ्या परीसाचा शोध घेण्यातही घालवला होता. त्या प्रयत्नात त्याने रसायनशास्त्रातसुद्धा काम केले होते. तीनशे वर्षांपूर्वीच्या काळात हे अनपेक्षित नव्हते.

थोडक्यात सांगायचे झाल्यास सर आयझॅक न्यूटन हे एक अतीशय बुद्धीमान, अभ्यासू, कष्टाळू आणि कल्पक असे संशोधक होऊन गेले. गणित, भौतिकशास्त्र आणि खगोलशास्त्र या विषयांमध्ये त्यांनी मौलिक शोध लावले. प्रायोगिक आणि सैद्धांतिक अशा विज्ञानाच्या दोन्ही बाजू त्यांनी उत्तम सांभाळल्याच, आपले संशोधन अत्यंत व्यवस्थितपणे सादर करून त्याला विद्वानांकडून मान्यता मिळवली. बुद्धीमत्तेच्या बाबतीत काही लोकांना न्यूटनपेक्षा आइन्स्टाइन उजवे वाटतात, पण ज्यांच्या शास्त्रीय संशोधनामुळे विज्ञानाच्या प्रगतीला प्रचंड वेग मिळाला आणि त्यामुळे जगाच्या इतिहासावर किंवा मानवजातीच्या जीवनावर परिणाम करणारी औद्योगिक क्रांति सुरू झाली अशा वैज्ञानिकांमध्ये अजूनही न्यूटनचाच पहिला क्रमांक लागतो.

असामान्य प्रतिभाशाली शास्त्रज्ञ स्टीफन हॉकिंग

मी हा लेख चार वर्षांपूर्वी लिहिला होता.

असामान्य प्रतिभाशाली शास्त्रज्ञ स्टीफन हॉकिंग

स्टीफन हॉकिंग या असामान्य प्रतिभाशाली शास्त्रज्ञाचे नुकतेच निधन झाले. त्याच्या जीवनाबद्दल आणि दुर्दम्य आजाराबद्दल बरेचसे लिहिले गेले आहे. त्याने केलेल्या जटिल शास्त्रीय संशोधनासंबंधी सोप्या भाषेत थोडक्यात माहिती देण्याचा प्रयत्न मी या लेखात केला आहे.

स्टीफन हॉकिंग हा मुख्यतः सैध्दांतिक (थिऑरेटिकल) काम करणारा भौतिक शास्त्राचा संशोधक होता, अर्थातच यासाठी अत्यंत उच्च प्रकारच्या गणिताची आवश्यकता असल्याने त्याने गणितात प्राविण्य मिळवले होते. भौतिक शास्त्रामधील कॉस्मॉलॉजी म्हणजे अंतरिक्षामधील ताऱ्यांविषयीचे विज्ञान या शाखेवर त्याने संशोधन केले आणि त्यात मोलाची भर टाकली. प्रखर बुध्दीमत्ता, अभ्यासू वृत्ती आणि उत्क़ष्ट आकलनशक्ती हे शास्त्रज्ञ होण्यासाठी लागणारे गुण त्याच्यात होतेच, शिवाय आपले संशोधन चांगल्या प्रकारे मांडण्याचे कौशल्यही होते. यामुळे त्याची गणना सर्वोच्च कोटीच्या शास्त्रज्ञांमध्ये केली जाते.

ब्रह्मांडाची उत्पत्ती, स्थिति आणि संभाव्य लय यावर स्टीफन हॉकिंगने बरेच काम केले. परमेश्वराला इच्छा झाली किंवा त्याची लीला दाखवावी असे वाटले म्हणून त्याने क्षणार्धात किंवा अमूक इतक्या दिवसात सगळ्या जगाची उत्पत्ती केली असे सगळ्या धर्मांच्या पुरातन ग्रंथांमध्ये लिहिले आहे आणि हे सोपे स्पष्टीकरण सर्वसामान्यलोक मानतात. पण पूर्वी माहीत नसलेले आणि डोळ्यांना न दिसणारे असे अंतरिक्षामधील असंख्य सू्र्य आणि त्यांचे ग्रह, उपग्रह आता निरनिराळ्या प्रकारच्या दुर्बिणींमधून पाहतांना नोंदले गेले आहेत. त्यामुळे या विश्वाचा पसारा किती महाप्रचंड आहे याची जाणीव झाली आहे. पण हे इतके मोठे विश्व कसे, कधी आणि कशामुळे जन्माला आले यावर शास्त्रज्ञ लोक तर्क आणि चर्चा करत असतात. अब्जावधी वर्षांपूर्वी कधी तरी एक महाविस्फोट किंवा बिग बँग झाला आणि त्यामधून असंख्य कण प्रचंड वेगाने सगळ्या बाजूंना फेकले गेले. गुरुत्वाकर्षणामुळे त्या कणांमधून पुंजके तयार झाले आणि त्यामधून तारे, ग्रह, उपग्रह वगैरे तयार झाले. तरीही ते सगळे प्रचंड वेगाने एकमेकांपासून दूर जात असल्यामुळे या विश्वाचा सतत विस्तार होत आहे (एक्स्पांडिंग युनिव्हर्स) अशा प्रकारची कल्पना मांडली गेली आणि स्टीफन हॉकिंगने त्याचा पाठपुरावा केला. पण त्या बिगबँगच्या आधी काय परिस्थिती होती याचा थांगपत्ता लागत नव्हता. त्यामुळे काळसुध्दा त्या क्षणानंतरच सुरू झाला असेल का असा विचारही मांडला गेला. वस्तुमान आणि अंतर यांच्याप्रमाणे काळ ही संकल्पनासुध्दा सापेक्ष असते एवढे आइन्स्टाइनने सिध्द करून दाखवले होते, पण काळाचे अस्तित्वच नसणे हे आकलनाच्या पलीकडे आहे. त्यामुळे हे विश्व अनादिच नाही तर अपरंपार आहे. त्याला आपण वेळ आणि जागा (टाइम आणि स्पेस) यांच्या मर्यादा घालू शकत नाही अशा निष्कर्षावर स्टीफन हॉकिंग अखेरीला पोचला होता. म्हणजे कदाचित बिग बँग झालाही असेल, पण त्याच्या आधी काय होते ते मात्र सांगता येणार नाही.

सूर्यासारखे तेजस्वी असे असंख्य तारे या जगात आहेत, पण ते सगळे एकासारखे एक मात्र नाहीत. त्यांचेमधून निघणारे प्रकाशकिरणसुध्दा निरनिराळ्या प्रकारचे असतात. त्या सर्वांची गणना कॉस्मिक रेडिएशनमध्ये होते. त्यांच्या अभ्यासामधून ताऱ्याच्या अंतरंगात कोणत्या क्रिया घडत असतात त्यातून कोणते किरण बाहेर निघतात हे समजते. यातले तारे आकारमानाने लहान, मोठे, प्रचंड किंवा अतिप्रचंड असतात. ताऱ्यांचे आकारमान आणि त्यांचेमधून निघणारे प्रकाशकिरण यांचेनुसार त्या ताऱ्यांचे वर्गीकरण केले गेले. त्यावरून त्यांच्या वयोमानाचाही अंदाज बांधला जातो. काही तारे असेही आहेत की त्यांच्यामधून कोणतेही प्रकाशकिरण बाहेर पडतच नाहीत. याचा अर्थ ते थंडगार आहेत असे नाही, उलट ते इतके शक्तीशाली असतात, त्यांची गुरुत्वाकर्षणशक्ती इतकी मोठी असते की ते प्रकाशकिरणालासुध्दा बाहेर पडू देत नाहीत. अशा ताऱ्यांना कृष्णविवर किंवा ब्लॅक होल असे नाव दिले आहे. त्यांच्या जवळपास कोणताही दुसरा तारा आला तर हे कृष्णविवर त्याला गिळून टाकते आणि मोठे होते. स्टीफन हॉकिंगने त्यांचा कसून अभ्यास केला, ही कृष्णविवरे कशामुळे निर्माण होतात आणि पुढे त्यांचे भवितव्य काय असेल याचा विचार केल्यानंतर त्याने असे मत मांडले की त्यांच्यामधूनसुध्दा काही विशिष्ट किरण बाहेर पडू शकतात. अशा किरणांना स्टीफन हॉकिंगचेच नाव दिले गेले.

भौतिक शास्त्रानुसार या विश्वात गुरुत्वाकर्षण, विद्युतचुंबकीय, अशक्त आणि सशक्त न्यूक्लीय बले या नावांची चार प्रकारची मूलभूत बले आहेत. ( gravity, the electromagnetic force, the weak nuclear force and the strong nuclear force) त्यांचेसाठी निरनिराळ्या थिअरी आहेत. या सर्वांना गणितामधून जोडून एकमेव संयुक्त ( unified) सिध्दांत मांडता येईल अशी आशा स्टीफन हॉकिंगला वाटत होती आणि या दृष्टीने त्याचे कसून प्रयत्न चालले होते. या विषयावर A Theory of Everything नावाचा चित्रपटही निघाला होता.

स्टीफन हॉकिंगने विज्ञानविषयावर अनेक पुस्तके लिहिली. सामान्य वाचकाला पुरेशा अभ्यासाशिवाय ती नीटशी समजत नसली तरीसुध्दा अत्यंत वाचनीय मात्र आहेत. त्याने लिहिलेले A Brief History of Time हे पुस्तक तर त्या वर्षातले सर्वाधिक खपाचे (बेस्ट सेलर) ठरले होते. सुलभ आणि प्रवाही भाषाशैली आणि मजेदार उदाहरणे वगैरेंमधून ती पुस्तके रुक्ष न वाटता वाचकाला खिळवून ठेवतात. आपल्याला विश्वाची एकामागून एक रहस्ये उलगडून सांगत जातात.

हे विश्व कदाचित ईश्वराने निर्माण केलेही असेल, पण ते चालवत ठेवण्यासाठी त्याची आवश्यकता नाही, कदाचित त्यानेच केलेले विज्ञानाचे नियम त्यासाठी पुरेसे आहेत, तो स्वतः सुध्दा हे नियम कधीही मोडत नाही. अशी मते स्टीफन हॉकिंगने आपल्या लिखाणात मांडली आहेत. त्याची अनेक सुवचने (Quotes) प्रसिध्द आहेत. त्यातली काही खाली दिली आहेत.
बदलाशी जुळवून घेण्यात बुध्दीमत्ता असते. Intelligence is the ability to adapt to change.
अज्ञान हा ज्ञानाचा सर्वात मोठा शत्रू नाही, ज्ञानाचा असल्याचा भ्रम (हा मोठा शत्रू) आहे. The greatest enemy of knowledge is not ignorance, it is the illusion of knowledge.
प्रत्येक घटना ही आधीपासून ठरलेली असते, त्यात आपण कसलाही बदल करू शकत नाही असे सांगणारे लोकसुध्दा रस्ता (आजूबाजूला) पाहून ओलांडतांना मला दिसले आहेत. I have noticed even people who claim everything is predestined, and that we can do nothing to change it, look before they cross the road.

स्टीफन हॉकिंग इ.स.१९४२मध्ये जन्माला आला. तो एक अत्यंत बुद्धीमान विद्यार्थी होता आणि विद्यापीठात चमकत होता. अशावेळी वयाच्या फक्त एकविसाव्या वर्षी त्याला मज्जासंस्थेचा एक असाध्य आजार होऊन तो थोड्याच काळात पूर्णपणे पंगू झाला. तोंडाने बोलताही येत नाही, पायाने चालताही येत नाही आणि हाताने लिहिताही येत नाही अशा परिस्थितीत त्याने इतक्या उच्च दर्जाचे संशोधन केले, अनेक पुस्तके लिहिली आणि व्हीलचेअरमध्ये बसून देशोदेशी प्रवास करून विद्वान शास्त्रज्ञांच्या सभा गाजवल्या. यात त्याचे असामान्य श्रेष्ठत्व आणि मनाचा खंबीरपणा तर आहेच, पण विज्ञानात झालेल्या प्रगतीमुळे हे साध्य झाले हेसुद्धा महत्वाचे आहे.

तर असा होता स्टीफन हॉकिंग. असा स्टीफन हॉकिंग पुन्हा होणे नाही.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

सफर विज्ञानाची या फेसबुकावरील समूहावर आलेला लेख

वंदन महान शास्त्रज्ञाला

मार्च महिन्याचा 14 वा दिवस अर्थात 14मार्च हा दिन भौतिक शास्त्रज्ञांसाठी आणि खगोल शास्त्रज्ञांसाठी अत्यंत महत्तवाचा आहे . याच दिवशी 2019 साली खगोल भौतिकीचा महान शास्त्रज्ञ स्टीफन हाँकिग्न आपल्यातून कायमस्वरूपासाठी निघून गेले
स्टिफन हाँकिग्न यांनी खगोल भौतिकाच्या मंदिराचा कळस रचला , खगोल भौतिकाच्या मंदिराचा पाया आयझाँक न्युटन यांनी रचला , त्याचा भिंती आल्बट आइन्साटाईन यांनी रचल्या आणि यावरचा कळस रचला तो स्टिटिन हाँकिग्न यांनी असे म्हटल्यास वावगे ठरु नये. आयझँक न्युटन यांच्यानंतर 400वर्षांनी आलेल्या स्टिफन हाँकिग्न यांनी खगोल भौतिकीला वेगळ्या उंचीवर पोहोचवले. त्यांच्यामुळे खगोल भौतिकी शास्त्रात अनेक महत्तवाचे शोध लागले.
विश्वाची निर्मिती कशी झाली? त्याचा मृत्यू कसा होवू शकतो? कृष्णविवरांची निर्मिती कशी झाली? तसेच आइन्सटाइन यांच्या सापेक्षतावादावरील आधारीत संशोधन त्यांनी पुढे नेले. स्टींग थिअरीच्या संशोधनात त्यांचा मोठा वाटा होता. हेग्स बोसाँन कण(देव कण /god partials) च्या संशोधनात देखील त्यांचा सिहांचा वाटा होता. स्टिफन हाँकिग्न यांनी निव्वळ संशोधन न करता विज्ञान जनसामन्यापर्यत पोहोचवण्यासाठी देखील प्रयत्न केले. त्याचे brife history of Time हे पुस्तक विश्वनिर्मिती, विश्वाचा अंत, विश्वाचे परीचालन, कृष्ण वस्तुमान (Black matter), कृष्ण ऊर्जा (Black Engry), आदींबाबत सहजसोप्या भाषेत विस्तृत माहिती देते. मुळच्या इंग्रजी भाषेच्या या पुस्तकाचा मराठी भाषेत सुद्धा अनुवाद करण्यात आला आहे. मी मुळचे इंग्रजी भाषेतील पुस्तक वाचले आहे .पुस्तकाची भाषा सहजसोपी समजणारी आहे. तर मराठीत अनुवादीत पुस्तकाची भाषा कृत्रिम, बोजड मराठी आहे , असे ऐकले आहे. मी मराठी भाषेतील पुस्तक वाचलेले नाही.असो .
स्टिफन हाँकिग्न यांनी केवळ केवळ खगोल भौतिकीमध्येच संशोधन केले असे नाही. तर पर्यावरणाचा प्रश्नावर देखील आवाज उठवला. त्यांनी वेगाने ढासळणाऱ्या पर्यावरणावर मांडलेल्या मतांमुळे बरीच खळबळसुद्धा उडाली. त्यांचा मते सध्या सुरु असलेला पर्यावरणीय विनाश असाच सुरु राहिला , तर येत्या 100 वर्षात पृथ्वी मानवासाठी राहण्यासाठी लायक राहणार नाही. परीणामी मानव जातीने पर्यावरणाच्या रक्षणासाठी आताच प्रयत्न करणे आवश्यक असल्याचे मत त्यांनी मांडले.
स्टिफन हाँकिग्न यांनी खगोल भौतिकीची केलेली सेवा खरोखरीच अवर्णीय आहे. काही जण त्यांचा दूर्धर आजारामुळे त्यांना अधिक पसंती मिळते, असा आरोप करतात. मात्र माझ्यामते यात तथ्य नाही. स्टिफन हाँकिंग्न यांनी देवाचे अस्तिव नाकारले होते.
स्टिफन हाँकिग्न यांच्या तिसऱ्या पुण्यतिथी निमित्त त्यांना विनम्र आदरांजली व्यक्त करुन सध्यापुरते थांबतो,नमस्कार .
अजिंक्य तरटे

हरहुन्नरी शास्त्रज्ञ रॉबर्ट हूक

झाडाच्या लवचिक फांदीला वाकवले की ती वाकते आणि सोडली की पुन्हा पहिल्यासारखी होते, रबराला ताणले की ते लांब होते आणि ताण सोडला की पुन्हा लहान होते हे आपण नेहमीच पाहतो. इंग्रजी भाषेमधील ‘इलास्टिसिटी’ नावाच्या या विशिष्ट गुणधर्माला विज्ञानाच्या जगात आणि आधुनिक काळातल्या सिव्हिल आणि मेकॅनिकल इंजिनियरिंगमध्ये महत्वाचे स्थान आहे. मी शाळेत असतांना हा गुणधर्म ‘स्थितिस्थापकत्व’ अशा भारदस्त नावाने शिकलो होतो पण आताच्या भौतिकशास्त्र परिभाषाकोषामध्ये त्याचे नाव ‘प्रत्यास्थता’ असे दिले आहे. ओल्या लाकडाच्या या गुणधर्माचा उपयोग करून आदिमानवाच्या काळातल्या लोकांनी तीरकमठा बनवला होता आणि आजच्या काळातले वनवासी लोकसुध्दा तशा प्रकारच्या हत्याराने शिकार करतात. रामायण महाभारताच्या काळातले धनुर्धारी वीर प्रसिध्द आहेत. कांही पदार्थांचा हा गुणधर्म पूर्वीपासून माणसाच्या माहितीतला असला आणि माणसाने त्याचा चांगला उपयोग करून घेतला असला तरी सतराव्या शतकातल्या रॉबर्ट हूक या ब्रिटिश शास्त्रज्ञाने त्याचा पध्दतशीर अभ्यास करून त्यासंबंधीचा मूलभूत नियम सांगितला. तो ‘हूकचा नियम’ याच नावाने ओळखला जातो.

रॉबर्ट हूकचा जन्म इंग्लंडमधल्या एका लहानशा बेटावर १६३५ साली झाला. त्याचे वडील तिथल्या चर्चमध्ये धर्मगुरु होते आणि त्या गावातली शाळाही चर्चला जोडलेली असल्यामुळे रॉबर्टला सुरुवातीला चांगले शिक्षण मिळाले. पण वडिलांच्या मृत्यूनंतर त्याची आर्थिक परिस्थिति बिकट झाली. त्यामुळे तो आपले गांव सोडून लंडनला गेला आणि तिथल्या एका प्रयोगशाळेत शिकाऊ उमेदवार म्हणून कामाला लागला. नोकरी करत असतांनाच त्याने पुढील शिक्षण घेतले. तो कुशाग्र विद्यार्थी होताच, चांगला चित्रकला आणि कुशल कारागीरही होता. बुध्दीमत्ता आणि कलाकौशल्य या दोन्ही गुणांचा संयोग दुर्मिळ असतो, पण रॉबर्ट हूकमध्ये तो होता. त्याने लॅटिन, ग्रीक, हिब्रू आदि भाषांचा अभ्यास केला, पण गणित आणि विज्ञान किंवा नैसर्गिक तत्वज्ञान हे त्याचे आवडते विषय होते आणि प्रात्यक्षिके दाखवणे किंवा प्रयोग करून पाहणे याची त्याला मनापासून आवड होती. इंग्लंडमधला लिओनार्दो दा विंची असे त्याचे वर्णन करता येईल.

कांही वर्षांनंतर हूक लंडनहून ऑक्सफर्डला गेला. तिथे असतांना त्याने प्रसिध्द शास्त्रज्ञ रॉबर्ट बॉइल यांच्यासोबत काम करून त्यांच्या संशोधनासाठी लागणारी खास उपकरणे आणि यंत्रे तयार केली, त्यात अनेक सुधारणा केल्या, त्यांचा वापर करून त्यावर प्रयोग आणि प्रात्यक्षिके केली आणि अशा प्रकारे बॉइल यांच्या संशोधनाला सहाय्य केले. हूकचे प्राविण्य पाहून पुढे रॉयल सोसायटीच्या प्रयोगशाळेची जबाबदारी त्याच्यावर सोपवली गेली. त्यानंतर त्याने इतर संशोधकांना मदत करता करता त्याबरोबर स्वतःचे वेगळे संशोधन करणे सुरू केले.

सतराव्या शतकाच्या काळात विज्ञान हाच एक वेगळा विषय नव्हता, तेंव्हा त्याच्या शाखा, उपशाखा कुठून असणार? त्या काळातले शास्त्रज्ञ विविध विषयांवर संशोधन करीत असत. त्यांना ज्या बाबतीत कुतूहल वाटेल, त्या गोष्टीचा छडा लावण्यासाठी ते प्रयत्न करीत असत. रॉबर्ट हूकने सुध्दा अनेक प्रकारचे संशोधन केले. रॉबर्ट बॉइलसाठी त्याने हवेच्या दाबावर काम केलेले होतेच. त्यासंबंधीचे प्रयोग आणि प्रात्यक्षिके तो पुढेही करीत राहिला, त्याचप्रमाणे त्याने निरनिराळ्या उंचीवरील ठिकाणांच्या वातावरणातला हवेचा दाब मोजून पाहिला. निरनिराळी लांबी असलेल्या लंबंकांची आंदोलने मोजली. प्रत्यास्थतेचा नियम शोधत असतांना कोणकोणत्या पदार्थात हा गुण किती प्रमाणात आढळतो हे पहाणे आलेच. पोलादाची तार किंवा पट्टी गुंडाळून त्यापासून स्प्रिंग तयार करून या गुणाचा अभ्यास केला. त्यावरून निरनिराळ्या प्रकारच्या स्प्रिंगा तयार करून पाहिल्या. घडाळ्याच्या वेळेत अचूकता आणण्यासाठी त्याला लागणारे खास प्रकारचे दाते असलेली चक्रे तयार केली. गॅलीलिओ आदि शास्त्रज्ञांनी दूरच्या ग्रहताऱ्यांना पहाण्यासाठी दुर्बिणी तयार केल्या होत्या. जवळच्याच वस्तूंना मोठे करून पाहण्यासाठी बहिर्गोल भिंगा पूर्वीच तयार झालेल्या होत्या. या दोन्हींवर विचार करून रॉबर्ट हूकने सूक्ष्मदर्शक यंत्रे तयार केली आणि क्षुल्लक किड्यांपासून झाडांच्या पानांपर्यंत अनेक बारीकशा वस्तूंना त्या यंत्राखाली ठेऊन लक्षपूर्वक पाहिले. त्या काळात छायाचित्राचा शोध लागलेला नव्हता पण रॉबर्ट हूक चित्रकलेमध्ये प्रवीण असल्यामुळे या यंत्रामधून त्याला जे दिसले त्यांची हुबेहूब चित्रे त्याने काढून ठेवली. वनस्पती किंवा प्राण्यांची शरीरे सूक्ष्म अशा अनंत पेशींपासून बनलेली असतात असे त्यांचा अभ्यास करत असतांना हूकला जाणवले. त्या सूक्ष्म पेशींसाठी इंग्रजीमध्ये सेल (Cells) हा शब्दप्रयोग त्याने केला. शरीरामधील नीला (Veins) आणि रोहिणी (Arteries) या रक्तवाहिन्यांमधील रक्तात फरक असतो हे त्याने सूक्ष्मदर्शकातून पाहिले आणि सांगितले. अशा अनेक विषयांवर त्याने संशोधन केले.

हूकने आपला प्रसिध्द नियम लॅटिनमध्ये थोडक्यात लिहिला होता त्याचा अर्थ जसा “जोर (force) तशी वाढ (extension)” असा होत होता. वाढ या शब्दाच्या ठिकाणी विरूपणही (Deformation) घेता येते. स्प्रिगला वजन अडकवून त्याला वजन टांगले तर त्या वजनाच्या प्रमाणात त्या स्प्रिंगची लांबी वाढते हे सहजपणे मोजता येते आणि यावरून हा नियम सिध्द करता येतो. या वाक्यात आणखी सुधारणा करून हूकचा नियम आता असा सांगितला जातो.
“प्रत्यास्थी सीमेच्या आतील घनरूप पदार्थामध्ये बाह्य बलामुळे निर्माण होणारे प्रतिबल (Stressस्ट्रेस) त्या पदार्थात झालेल्या विकाराच्या (strainस्ट्रेनच्या) समप्रमाणात असते.” Within the limit of elasticity, the stress induced (σ ) in a solid due to some external force is always in proportion with the strain (ε ).
हा नियम सर्व पदार्थांना सर्व स्थितींमध्ये लागू पडत नाही. उदाहरणार्थ कांचेपासून स्प्रिंगसारखा आकार तयार केला आणि त्याला ताण दिला तर ती तुटून जाईल आणि शिशाच्या तारेला गुंडाळून तयार केलेल्या स्प्रिंगला ताण दिला तर ती लांब होईल पण ताण सोडला तरी ती त्याच आकारात राहील, पुन्हा पूर्वीचा आकार घेणार नाही. पोलादाची तारसुध्दा मर्यादेच्या बाहेर ताणली तर पुन्हा पहिल्यासारखी होत नाही कारण हूकचा हा नियम प्रत्यास्थी सीमेमध्येच लागू पडतो, पण यंत्रांचे भाग अशाच पदार्थांपासून तयार केले जातात आणि त्यांना मर्यादित ताणच दिला जातो. त्यांच्या डिझाइनसाठी हूकचा नियम खूप उपयोगी पडतो,

रॉबर्ट हूकने गुरुत्वाकर्षणावरसुध्दा संशोधन केले होते. उंचावरून पडत असतांना त्या वस्तूच्या खाली येण्याचा वेग वाढत जातो हे त्याच्या लक्षात आले होते असे त्याच्या नोंदींवरून दिसते. त्याबाबतचा इन्व्हर्स स्क्वेअर लॉ आपणच आधी सांगितला होता असा दावासुध्दा हूकने केला होता. पण सर आयझॅक न्यूटनने गतीचे सुप्रसिध्द नियम आणि गुरुत्वाकर्षणाचा क्रांतिकारक शोध लावून ते अत्यंत सुसंगत अशा तर्कांसह प्रसिध्द केले त्याला त्या काळातल्या विद्वानांची मान्यता मिळाली. बुध्दीमत्ता, चित्रकला, चिकाटी, कार्यकुशलता आदि अनेक गुण रॉबर्ट हूकमध्ये एकवटले होते आणि त्याने विस्तृत संशोधनही केले होते, पण त्याच सुमाराला विज्ञानाच्या जगात सर आयझॅक न्यूटन नावाच्या सूर्याचा उदय झाला होता आणि त्याच्या तेजापुढे रॉबर्ट हूकचे काम फिके पडले असावे. हूक आणि न्यूटन यांच्या मधले व्यक्तीगत संबंध तितकेसे सलोख्याचे नसावेत. अशा कारणांमुळे त्या काळातील प्रस्थापित विद्वानांचे हूककडे कदाचित थोडे दुर्लक्ष झाले असावे. त्याने दाखवलेल्या कर्तृत्वाच्या प्रमाणात त्याचा गौरव झाला नाही. या हरहुन्नरी संशोधकाने केलेले संशोधन अनेक वर्षांनंतर हळूहळू जगापुढे येत गेले आणि जगाला त्याची महती कळत गेली.

शास्त्रज्ञ रॉबर्ट बॉइल आणि त्याची स्वप्ने

शास्त्रज्ञ लोक फक्त अज्ञाताचे संशोधनच करतात असे नाही. तसे असते तर ते अंधारात चाचपडण्यासारखे होईल. मग त्यातून क्वचित कुणाच्या हाती काही लागले तर लागले. त्या काळापर्यंत झालेल्या प्रगतीचा आढावा घेऊन त्यामधून पुढे आणखी काय काय होण्याची शक्यता आहे याचा विचार करणे हे फक्त मनामध्ये चांगल्या इच्छा बाळगण्यापेक्षा वेगळे आहे. महान शास्त्रज्ञ रॉबर्ट बॉइल याने स्वतः संशोधन करून कांही महत्वाचे शोध लावलेच, भविष्यात कोणकोणत्या दिशेने प्रगति व्हायला हवी याच्या इच्छा व्यक्त केल्या. त्याच्या हयातीत ते घडणे शक्य वाटत नसल्यामुळे ती त्याची स्वप्ने होती असे म्हणता येईल. एक दोन अपवाद वगळता ती सगळी स्वप्ने पुढील काळात प्रत्यक्षात उतरली.

सतराव्या शतकाच्या सुरुवातीला युरोपमधील सामाजिक परिस्थिती बदलायला लागली होती. गॅलीलिओने इटलीमध्ये सुरू केलेल्या पध्दतशीर संशोधनावरून प्रेरणा घेऊन टॉरिसेली, पास्कल, ओटो व्हॉन गेरिक आदि अनेक शास्त्रज्ञ युरोपमधील फ्रान्स, जर्मनी वगैरे इतर देशांमध्येही निरनिराळे प्रयोग करू लागले होते आणि त्यातून मिळालेले नवे ज्ञान प्रसिध्द करू लागले होते. विज्ञानातील म्हणजेच त्या काळातल्या नैसर्गिक तत्वज्ञानामधील संशोधनाचे वारे इंग्लंडकडेही वहात गेले. सर फ्रान्सिस बेकनसारख्या विद्वानांनी त्याला पोषक असे तर्कशुध्द विचारसरणीचे वातावरण तयार करायला सुरुवात केली होती. इटलीमधल्या समाजावर कट्टर धर्मगुरूंचा पगडा होता तसा तो इंग्लंडमध्ये राहिला नव्हता. परंपरागत समजुतींना आव्हान देणारे वेगळे विचार मांडण्याचे धैर्य दाखवणे तिथे शक्य होत होते. त्यामुळे त्या देशात वैज्ञानिक संशोधनाने मूळ धरले आणि त्यामधून पुढे अनेक मोठमोठे शास्त्रज्ञ निर्माण झाले. रॉबर्ट बॉइल हा त्याच्या सुरुवातीच्या काळातला एक महान शास्त्रज्ञ होता. आधुनिक विज्ञानाचा आणि त्यातही आधुनिक रसायनशास्त्राचा पाया घालण्यात त्याचा मोठा वाटा होता.

रॉबर्ट बॉइलचा जन्म एका श्रीमंत आयरिश कुटुंबात झाला. आयर्लंड आणि इंग्लंडमध्ये त्यांची गडगंज संपत्ती होती. त्याने इंग्लिश आणि आयरिश शिवाय लॅटिन, फ्रेंच, ग्रीक आदि भाषांचे शिक्षण घेतले, परदेशांचा प्रवास केला आणि विविध विषयांमधील ज्ञान संपादन केले. इंग्लंडला परत जाईपर्यंत त्याच्या मनात विज्ञानाची तीव्र ओढ निर्माण झाली होती. बॉइलने तिकडे गेल्यानंतर प्रयोगशाळांमध्ये निरनिराळे प्रयोग करून पहाणे सुरू केले. त्याने ओटो व्हॉन गेरिकच्या हवेच्या पंपाचा अभ्यास केला आणि तशा प्रकारचा पंप तयार करून त्यात कांही सुधारणा केल्या, त्याला न्युमॅटिकल इंजिन असे नाव दिले. बॉइलने त्या यंत्राचा उपयोग करून हवेच्या दाबाचा अभ्यास करण्यासाठी अनेक प्रयोग केले आणि गेरिक आणि पास्कल यांनी सुरू केलेले हवेच्या गुणधर्मांचे संशोधन आणखी पुढे नेले. त्याला मिळालेल्या माहितीच्या अभ्यासावरून वायुरूप पदार्थांवरील दाब विरुध्द त्यांचे आकारमान यांच्यामधला थेट संबंध सिध्द केला आणि त्याबद्दलचा आपला सुप्रसिध्द नियम मांडला. हवेवर दाब दिला की ती दाबली जाऊन कमी जागेत मावते अशा प्रकारचे निरीक्षण बॉइलच्या आधीच कांही शास्त्रज्ञांनी केले होते, पण त्यावर पध्दतशीर प्रयोग करून, सारी मोजमोपे घेऊन, सविस्तर आकडेवारी, कोष्टके आणि आलेख वगैरेंचा उपयोग करून तो नियम समीकरणाच्या रूपात मांडण्याचे काम रॉबर्ट बॉइलने केले.

बॉइलच्या नियम असा आहे की तापमान स्थिर असल्यास बंदिस्त जागेत साठवलेल्या आदर्श वायुरूप पदार्थांचे आकारमान आणि त्यावरील दाब एकमेकांशी व्यस्त प्रमाणात असतात किंवा आकारमान आणि दाब यांचा गुणाकार स्थिर असतो. (P x V = C, P1V1=P2V2). एका बंद सिलिंडरमध्ये भरलेल्या हवेवर दट्ट्याने दाब दिला की तिचे आकारमान कमी होते तसा दाब वाढतो आणि त्या दट्ट्याला बाहेर ओढून हवेचे आकारमान वाढवले की त्या हवेवरचा दाब त्याच प्रमाणात कमी होतो. उदाहरणार्थ आकारमान अर्धे केले की दाब दुप्पट होतो, एक तृतीयांश केले की तिप्पट आणि एक चतुर्थांश केले की चौपट होतो. अर्थातच हे काही मर्यादित कक्षेमध्ये घडते. शून्य किंवा अगणित अशा संख्यांना हा नियम लागू पडत नाही.

इंग्लंडमध्ये रॉयल सोसायटीची स्थापना होताच खुद्द तिथल्या राजाकडून रॉबर्ट बॉइलला त्या संस्थेचा सभासद म्हणून नेमण्यात आले. त्याच्या विद्वत्तेची दखल घेतली गेली आणि एक आघाडीचा शास्त्रज्ञ असा त्याचा नावलौकिक झाला. त्या काळामधील इतर शास्त्रज्ञांप्रमाणे बॉइलनेसुध्दा निरनिराळे सामान्य पदार्थ आणि धातू यांचेपासून सोनेचांदी यासारख्या मूल्यवान धातू तयार करण्यासाठी दीर्घकाळ प्रयत्न केले. पदार्थांमध्ये अशा प्रकारचे बदल होणे शक्य आहे असे तो सुध्दा समजत होता. प्रत्यक्षात तसे कांही घडले नाही, पण त्या प्रयोगांमधून अनेक पदार्थांविषयी खूप नवी माहिती उजेडात आली आणि पुढील काळातल्या रसायन शास्त्रज्ञांना तिचा उपयोग झाला. पाण्याचा बर्फ होतांना त्याचे प्रसरण झाल्यामुळे पडणारा दाब, विशिष्ट गुरुत्व (स्पेसिफिक ग्रॅव्हिटी), प्रकाशाचे अपवर्तन (रिफ्रॅक्शन), हवेमधून होणारा ध्वनीचा प्रसार, स्फटिके, वायुरूप आणि द्रवरूप पदार्थांचे गुणधर्म, आईवडिलांकडून त्यांच्या मुलांना मिळणारे आनुवंशिक गुण इत्यादि अनेक निरनिराळ्या प्रकारच्या विषयांवर बॉइलने संशोधन आणि चिंतन केले. त्याने मिश्रणे आणि रासायनिक संयुगे यांच्यामधला फरक दाखवला, ज्वलन आणि श्वासोछ्वास यांच्यात काही संबंध आहे असे सांगितले. अशा प्रकारे त्याने अनेक विषयांवर चौफेर संशोधन करून ते लिहून ठेवले किंवा प्रसिध्द केले. वैज्ञानिक संशोधनामधून नवे ज्ञान संपादन करणे हेच आपले एक मुख्य ध्येय असे तो मानत होता, एका प्रकारे विज्ञानामधील मूलभूत संशोधनावर त्याचा भर होता, पण त्या ज्ञानाचा प्रत्यक्षात उपयोग करण्यालाही त्याचा विरोध नव्हता आणि तो त्यासाठी मदतही करत होता.

रॉबर्ट बॉइल अत्यंत धर्मनिष्ठ होता आणि ख्रिश्चन धर्माचा प्रसार करणे हेसुध्दा त्याचे एक ध्येय होते. विज्ञानाच्या अभ्यासामधून देवाचे अस्तित्व निर्विवादपणे सिध्द करता येईल अशी त्याची श्रध्दा होती. त्याने यासाठीसुध्दा जमतील तेवढे प्रयत्न केले. त्या काळात विज्ञान हा तत्वज्ञानाचाच भाग असल्यामुळे बॉइलने लिहिलेल्या काही पुस्तकांमधून त्याने धार्मिक विषयांवरील आपले विचार मांडले होते.

रॉबर्ट बॉइलने चोवीस संभाव्य शोधांची एक इच्छांची यादी (विश लिस्ट) बनवली होती. माणसाचे आयुष्यमान वाढवणे, हवेत उड्डाण करणे, न विझणारा दिवा, न बुडणारी नाव, वेदना कमी करणारी, झोप किंवा जाग आणणारी, कल्पनाशक्ती आणि स्मरणशक्ती वाढवणारी, मन शांत करणारी अशी औषधे अशांचा त्यात समावेश होता. त्या काळातल्या इतर कोणी कदाचित अशा कल्पनाही केल्या नसतील. ती बॉइलच्या कुशाग्र बुध्दीची आणि कल्पनाशक्तीची झेप किंवा त्याचा द्रष्टेपणा असेही म्हणता येईल. त्याने व्यक्त केलेल्या बहुतेक इच्छा पुढील काळात पूर्ण झाल्या. कृत्रिम रीत्या सोने बनवणे मात्र कधीच शक्य होणार नव्हते, पण तशी कल्पना करणारा तो काही एकटाच नव्हता. परीस खरोखरच अस्तित्वात असतो असे भारतासकट जगभरामधील लोकांना वाटत होते.

ओटो व्हॉन गेरिक – रिक्तता आणि स्थिर विद्युत

ओटो व्हॉन गेरिक हा जर्मन शास्त्रज्ञ सतराव्या शतकातला एक प्रमुख संशोधक आणि इंजिनियर होता. तो इटलीमधील गॅलीलिओ आणि टॉरिसेली तसेच फ्रान्समधील पास्कल यांचा समकालीन होता. त्या काळात चांगली संपर्कसाधने उपलब्ध नसतांनासुध्दा हे निरनिराळ्या भाषा बोलणारे वेगवेगळ्या देशातले रहिवासी असलेले शास्त्रज्ञ एकमेकांशी थोडा संवाद साधत, एकमेकांची कामे पहात आणि त्यानुसार स्वतःचे संशोधन करत होते. काही बाबतीत त्यांचे संशोधन एकमेकांना न सांगता समांतरही चालत होते. त्या काळात युरोपातले सगळे पांडित्य लॅटिन भाषेत लिहिले जात असल्यामुळे त्याचा थोडा फायदा मिळत असावा. गेरिकने रिक्तता किंवा निर्वात पोकळी (Vacuum) आणि स्थितिक विद्युत (Static Electricity) या क्षेत्रात मोलाचे संशोधन करून नवी माहिती जमवली, सिध्दांत मांडले, तसेच टॉरिसेली आणि पास्कल यांच्या संशोधनाला प्रात्यक्षिके आणि प्रयोगांची जोड देऊन पुष्टी दिली. गेरिकने जमवलेल्या शास्त्रीय माहितीचा पुढील काळातल्या शास्त्रज्ञांना खूप फायदा झाला.

ओटो व्हॉन गेरिक याचा जन्म मॅग्डेबर्ग या शहरातल्या एका धनाढ्य जमीनदार कुटुंबात झाला. त्या काळात जर्मनी हा एक स्वतंत्र देश नव्हता. रोमन साम्राज्याच्या अंतर्गत निरनिराळ्या सुभेदारांमध्ये होत असलेल्या भांडणांमुळे त्या भागात अस्थिर राजकीय वातावरण होते. तशातच गेरिकने वेगवेगळ्या विद्यापीठांमध्ये गणित, भौतिकी (फिजिक्स) आणि इंजिनियरिंग या विषयांचा अभ्यास केला, तसेच काही काळ इंग्लंड आणि फ्रान्स या देशांमध्ये घालवला. त्यानंतर तो मॅग्डेबर्गला परत येऊन तिथे स्थायिक झाला आणि तिथल्या राजकारणात भाग घेऊन नगराध्यक्षपदापर्यंत पोचला.

त्याचा मूळ पिंड शास्त्रज्ञाचा असल्यामुळे त्याचा विज्ञानाचा अभ्यास चालतच राहिला. त्याला प्रात्यक्षिके आणि प्रयोग करण्यात विशेष रस होता आणि तो एक कुशल प्रशासक असल्यामुळे त्याला संशोधन करण्यासाठी साधनसामुग्री मिळवणे शक्य झाले. टॉरिसेलीने वर्तवलेल्या रिक्ततेच्या (व्हॅक्यूम) शक्यतेला इतर विद्वानांकडून मान्यता मिळवून देण्यात ओटो व्हॉन गेरिक याच्या संशोधनाचा मोठा वाटा आहे. गेरिकने पाणी उपसण्याच्या हातपंपामध्ये सुधारणा करून त्याला इतके सक्षम बनवले की बंद पात्रांमधली हवा बाहेर खेचून घेऊन त्यात कृत्रिमरीत्या निर्वात पोकळी तयार करणे शक्य झाले. त्या कामासाठी निरनिराळ्या आकारांच्या भांड्यांवर प्रयोग करून पाहतांना त्यासाठी गोलाकार हा सर्वात चांगला असतो असे गेरिकच्या लक्षात आले. त्याने मॅग्डेबर्ग इथे केलेला प्रयोग प्रसिध्द आहे. या प्रयोगात त्याने दोन अर्धगोल पात्रांना जोडून त्यांच्या आतली हवा पंपाने उपसून बाहेर काढली. बाहेरील हवेच्या दाबामुळे ते अर्धगोल इतके घट्ट बसले की अनेक घोड्यांची शक्तीसुध्दा त्यांना एकमेकांपासून विलग करू शकली नाही. या एका प्रयोगामुळे वतावरणातील हवेला दाब असतो हे प्रयोगाने सिध्द झालेच, व्हॅक्यूम पंप हे एक संशोधकांसाठी उपयुक्त असे नवे यंत्र मिळाले.

ओटो व्हॉन गेरिकने या पंपाचा उपयोग करून रिक्ततेवर बरेच संशोधन केले. त्यामधून रिक्ततेचे भौतिक शास्त्र (फिजिक्स ऑफ व्हॅक्यूम) तयार झाले. निर्वात पोकळीमधून प्रकाशकिरण आरपार जाऊ शकतात पण ध्वनिलहरींच्या वहनासाठी हवेसारख्या माध्यमाची आवश्यकता असते हे गुणधर्म गेरिकने सांगितले. निर्वात अवकाशाची (स्पेस) कल्पना गेरिकने पहिल्यांदा मांडली. यामुळे पृथ्वीच्या सभोवती फक्त काही किलोमीटर्सपर्यंतच वातावरण असते आणि त्याच्या पलीकडील अनंत विश्वात निर्वात अशी पोकळी आहे, आपल्या डोळ्यांना सूर्य, चंद्र, ग्रहतारे वगैरे दिसतात पण त्यांचा आवाज कां ऐकू येत नाही वगैरे गोष्टी पुढील शास्त्रज्ञांना सांगता आल्या.

ओटो व्हॉन गेरिकने स्थितिक विद्युत (Static Electricity) या विषयावरसुध्दा संशोधन केले. गंधकाच्या एका गोलकावर घासून त्याने सर्वात पहिल्यांदा कृत्रिम वीज निर्माण केली आणि विद्युतभारांमुळे होणारे आकर्षण आणि प्रतिकर्षण (रिपल्शन) प्रयोगामधून दाखवून दिले. त्यावेळी कुणालाही स्थितिक विद्युत ही संकल्पनासुध्दा माहीत नसेल. यामध्ये महत्वाची गोष्ट ही होती की एकाद्या वस्तूला स्पर्श न करता तिला आपल्याकडे ओढता किंवा आपल्यापासून दूर ढकलता येणे हीच मुळी एक नवीन कल्पना होती. पृथ्वीकडेसुध्दा अगम्य अशी पण प्रचंड आकर्षण आणि प्रतिकर्षणशक्ती आहे अशी कल्पना ओटो व्हॉन गेरिकने मांडली. तोपर्यंत लोहचुंबकाबद्दल काही माहिती होती पण गुरुत्वाकर्षणाचा शोध लागलेला नव्हता. त्या काळात हा सगळा तत्वज्ञानाचा भाग होता, सगळी काही ईश्वराची अपरंपार लीला आहे अशा विचारांचा काळ होता हे लक्षात ठेवले पाहिजे.

अशा प्रकारे ओटो व्हॉन गेरिक या शास्त्रज्ञाने अनेक नव्या कल्पना मांडल्या आणि त्यांना प्रात्यक्षिक आणि सैध्दांतिक पाठबळ देऊन त्यांचा पाठपुरावा केला. सतराव्या शतकाच्या काळात रूढ समजुतींना धक्का देणारे काही सांगणेसुध्दा मोठ्या धाडसाचे काम होते. गॅलीलिओसह कांही शास्त्रज्ञांना तर त्यासाठी अनन्वित छळ सोसावा लागला होता. हे पाहता ओटो व्हॉन गेरिक याच्या धडाडीचे कौतुक करावे लागेल. आधुनिक विज्ञानयुगाचा पाया घालण्यात त्याचाही मोठा वाटा आहे.

पाण्याच्या दाबाचा संशोधक ब्लेझ पास्कल

या आधीचा लेख : वातावरणामधील हवेचा दाब
https://anandghare2.wordpress.com/2021/10/07/%e0%a4%b5%e0%a4%be%e0%a4%a4%e0%a4%be%e0%a4%b5%e0%a4%b0%e0%a4%a3%e0%a4%be%e0%a4%ae%e0%a4%a7%e0%a5%80%e0%a4%b2-%e0%a4%b9%e0%a4%b5%e0%a5%87%e0%a4%9a%e0%a4%be-%e0%a4%a6%e0%a4%be%e0%a4%ac/

अनेक जुन्या काळातल्या चित्रांमध्ये गोपालकृष्णाला पिचकारीमधून गोपिकांवर रंग उडवत असतांना दाखवले असते. रंग उडवण्याची पिचकारी खूप पूर्वीपासून प्रचलित झाली आहे. डॉक्टरांची इंजेक्शन देण्याची सुई, रंग उडवणारी पिचकारी आणि मोठाले दगडधोंडे उचलून इकडून तिकडे टाकणारी किंवा मोटारीच्या बॉडी तयार करण्यासाठी लोखंडाच्या पत्र्यांना आकार देणारी अवजड यंत्रे हे सारे ज्या शास्त्राच्या तत्वांवर काम करतात त्याचे नांव आहे द्रव चालिकी (हैड्रॉलिक्स). यातील सिलिंडरमध्ये एक द्रव पदार्थ घेऊन त्यावर दट्ट्याने दाब दिला जातो आणि त्या दाबामुळे पिचकारीमधील पाणी जोरात बाहेर फेकले जाते किंवा इंजेक्शनच्या सिरिंजमधील औषध शरीरात ढकलले जाते. यंत्रामधील तरफांचे दांडे या दाबाच्या शक्तीमुळे अवजड वस्तू उचलतात किंवा त्यांचेवर जोराने दाब देतात. या शास्त्रात पाणी आणि इतर द्रव पदार्थांच्या गुणधर्मांचा शास्त्रशुध्द अभ्यास केला जातो. धरण, तलाव, विहीर यासारख्या स्रोतांपासून आपल्या घरातल्या नळाच्या तोटीपर्यंत होणारा पाणीपुरवठा, तसेच औषधे, रसायने वगैरेंचे कारखाने, तेलशुध्दीकरणकेंद्रे (रिफायनरीज), विद्युतकेंद्रे (पॉवर स्टेशन्स) वगैरे ठिकाणी जे पंप, व्हॉल्व्ह, टाक्या वगैरे असतात, पाइपांचे जाळे असते त्या सर्वांचे डिझाइन हैड्रॉलिक्सच्या नियमांच्या आधाराने केले जाते. यावरून मानवाच्या विकासाच्या दृष्टीने हे शास्त्र किती महत्वाचे आहे हे लक्षात येईल.

प्राचीन कालापासून नद्यांवरील बंधारे आणि तलावांचे बांधकाम केले जात आले आहे. पिचकारी, हापसा (हँडपंप) यासारखी साधी यंत्रे खूप पूर्वीपासून उपयोगात होती. मात्र सतराव्या शतकात होऊन गेलेल्या ब्लेझ पास्कल या फ्रेंच शास्त्रज्ञाने त्यामागे असलेल्या विज्ञानाचा पध्दतशीर अभ्यास करून त्यासंबंधीचे नियम आणि सिध्दांत पहिल्यांदा व्यवस्थितपणे मांडले. तो गॅलीलिओ आणि टॉरिसेली या इटालियन शास्त्रज्ञांच्या काळातला होता आणि त्यांच्या संपर्कात होता. त्याला सुध्दा गणित हा विषय अत्यंत प्रिय होता. त्याने गणितात विशेष प्राविण्य मिळवले होते आणि गणितातल्या काही संकल्पनांना त्याचे नाव दिले आहे. त्याने एक यांत्रिक कॅलक्युलेटर तयार केला होता. तो संगणकांचा एक पूर्वज होता असे म्हणता येईल. याची आठवण ठेवून सुरुवातीच्या काळातल्या एका संगणकीय आज्ञावलीच्या (कॉंप्यूटर प्रोग्रॅमिंगच्या) भाषेला पास्कलचे नाव दिले होते.

पाण्यात बुडून खोलवर जातांना त्या जलतरणपटूला वरील पाण्याचा वाढत असलेला दाब चांगला जाणवतो. पाण्याच्या पृष्ठभागापासून खाली जातांना हा दाब खोलीच्या समप्रमाणात वाढत जातो असे पास्कलला दिसले. म्हणजे पाण्याच्या पातळीच्या पाच मीटर खाली त्याचा जितका दाब असतो त्याच्या दुप्पट इतका दाब दहा मीटर खाली असतो. आकृती क्र.१ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे पाण्याने भरलेल्या एका उंच टाकीच्या तीन नळांमधून पाणी बाहेर पडत असले तर सर्वात खालच्या नळामधून जोरात बाहेर पडलेले पाणी दूरवर जाते आणि उंचावरील नळातून बाहेर निघालेले पाणी जवळच खाली पडते. पास्कलने असेही दाखवून दिले की कुठल्याही ठिकाणी तो दाब फक्त खालच्या पाण्यावर पडत नसून तो सर्व बाजूंना सारखा असतो. वर असलेले पाणी त्याच्या वजनामुळे खालच्या पाण्याला वरून खाली ढकलत असले तरी ते पाणी इतर बाजूंनाही ढकलले जाते. ज्या पात्रात ते पाणी ठेवले असेल त्यामधून आकृती १ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे या अंतर्गत दाबामुळे ते सर्व बाजूंनी जिथे वाट मिळेल तिथून वेगाने बाहेर येते.

पास्कलने सांगितलेली महत्वाची गोष्ट म्हणजे पाण्यावरला हा दाब त्याच्या स्तंभाच्या उंचीवर अवलंबून असतो. आपला सिध्दांत सिध्द करून दाखवण्यासाठी त्याने एक प्रयोग केला. आकृती २ पहा. खाली एका मोठ्या टाकीत पाणी भरून त्यात एक लहान व्यास असलेला पण उंचच उंच पाइप उभा करून तो त्यात वरून पाणी ओतत गेला. तसतसा खालील टाकीमधल्या पाण्यावरचा दाब वाढत गेला. जवळ जवळ तीन मजले इतक्या उंचीवर पाणी पोचल्यावर त्या पाण्याने निर्माण केलेला दाब खालच्या टाकीला सहन झाला नाही आणि ती गळायला लागली. इथे तसे पाहता पाइपातल्या पाण्याचे वजन फार जास्त नव्हते, पण त्याचा दाब वजनाच्या प्रमाणात न वाढता तो उंचीच्या प्रमाणात वाढत गेला. पास्कलने असे प्रतिपादन केले की बंदिस्त द्रवाच्या एका भागातल्या दाबात झालेला बदल इतर सर्व भागांमध्ये तितकाच पसरतो. त्यामुळे उभ्या पाइपाच्या खाली असलेल्या पाण्यावर पडलेला दाब टाकीमध्ये सगळीकडे पसरला आणि ती कडेने गळायला लागली. या तत्वाचा उपयोग करून पास्कलने पहिली हैड्रॉलिक प्रेस तयार केली. यात एक लहान आकाराचे आणि दुसरे मोठ्या आकाराचे पात्र तळाशी एकमेकांना जोडले होते. लहान पात्रातल्या दट्ट्याला हाताने दाबून पाण्यावर दाब दिला की त्या दाबाने मोठ्या पात्रातल्या दट्ट्यावर ठेवलेली जड वस्तू सहजपणे उचलली जात होती. ही एक प्रकारची नवी तरफ पास्कलने तयार करून त्यातून एक नवे यंत्र जगाला दिले. कापसाचे गठ्ठे करण्यासाठी त्याचा उपयोग होऊ लागला.

टॉरिसेलीने तयार केलेल्या दाबमापकावर (बॅरोमीटरवर) पास्कलने पुढे संशोधन केले. ते एकाच जागी ठेवून हवेचा दाब वेळोवेळी कसा बदलतो, उंच जागी नेल्यावर तो कसा कमी होतो वगैरे निरीक्षणे करून तिच्यावरून काही निष्कर्ष काढले आणि प्रसिध्द केले. त्यामागची शास्त्रीय कारणे तेंव्हा माहीत नव्हती, पण वातावरणाच्या अभ्यासाला त्यामधून दिशा मिळाली. बॅरोमीटरमधील पाऱ्याच्या स्तंभाच्या वर असलेल्या पोकळीत कुठला तरी अदृष्य वायू भरलेला असणार असे त्या काळातल्या शास्त्रज्ञांना वाटत होते. ते निर्वात पोकळीची कल्पनाही करू शकत नव्हते. पास्कलने प्रयोग, निरीक्षणे आणि तर्कशुध्द विचार यांच्या जोरावर असे सिध्द करून दाखवले की त्या जागेत काहीही असणे शक्यच नाही, ती पूर्णपणे रिकामी निर्वात अशी पोकळी (व्हॅक्यूम) असणार. त्यामधून एक नवे शास्त्र आणि तंत्रज्ञान उदयाला आले.

गॅलीलिओ, टॉरिसेली, पास्कल वगैरेंच्या काळात विज्ञान (सासन्स) या नावाची ज्ञानाची वेगळी शाखा नव्हती. तत्वज्ञानाच्या अंतर्गत नैसर्गिक तत्वज्ञान या नावाखाली ते शिकले व शिकवले जात असे. संशोधन, प्रयोग, निरीक्षण, तर्कसंगत विवेचन वगैरेंमधून निसर्गाच्या नियमांचा पध्दतशीर अभ्यास करणे, त्यामधून निघालेल्या सिध्दांतांची प्रात्यक्षिके करून पडताळणी करणे याची जी वैज्ञानिक पध्दत (सायंटिफिक मेथड) गॅलीलिओने घालून दिली तिचा पास्कलने अधिक विकास केला. त्यामधून हळूहळू विज्ञान हे एक वेगळे वैशिष्ट्यपूर्ण शास्त्र तयार होत गेले, तसेच तंत्रज्ञानाला पायाभूत सिध्दांतांची जोड मिळत गेल्याने त्याच्या विकासालाही वेग आला. द्रवरूप किंवा वायुरूप अशा प्रवाही पदार्थांना (फ्लूइड्सना) लागू पडणारे दाबाविषयीचे पायाभूत नियम पास्कलने मांडले होते. याची आठवण ठेवून आता जागतिक प्रमाणानुसार (एसआय सिस्टिमनुसार) दाब (प्रेशर) हा प्रवाही पदार्थांचा गुणधर्मच पास्कल या एककात (युनिट्समध्ये) मोजला किंवा व्यक्त केला जातो.

गुणवत्ता, दर्जा, स्तर, प्रत …… आणि क्वालिटी!

निरनिराळ्या सरकारी किंवा खाजगी संस्थांच्या ‘गुणवत्ता नियंत्रण’ प्रभागात कार्यरत असलेल्या लोकांशी माझा मराठी किंवा हिंदी भाषांमध्ये शेकडो वेळा वार्तालाप झाला असेल, पण त्यातल्या एकानेही एकही वेळा ‘गुणवत्ता’ या शब्दाचा उच्चार केला नाही. हा शब्द अजून कोणाच्या ओठावर बसलेला दिसत नाही. दर्जा, प्रत, स्तर वगैरे शब्द कधी कधी कानावर पडतात किंवा बोलण्यात येतात, पण त्या वेळी त्यांचा अर्थ काहीसा मर्यादित असतो. ‘क्वालिटी’ हा शब्द कानावर पडला नाही किंवा बोलण्यात आला नाही असा मात्र एकही दिवस जात नाही, इतका तो आपल्या ओळखीचा झाला आहे. बाजारातला माल, भोजनालयातले खाद्यपदार्थ किंवा ते पुरवण्याची सेवा, शाळांमधले शिक्षण, शिक्षक किंवा व्यवस्थापन, प्रवासाची वाहने, त्यामधील सोयी आणि त्यांची नियमितता, चित्रपटांमधील कथा, संवाद, अभिनय, संगीत, छायाचित्रण, ध्वनिमुद्रण वगैरे वगैरे आपल्या रोजच्या जीवनात समोर आलेल्या सगळ्याच बाबींच्या बाबतीत बोलतांना आपण त्यांच्या गुणवत्तेवर भाष्य करत असतो. इतकेच काय ‘स्टॅन्डर्ड ऑफ लिव्हिंग’ बरोबरच ‘क्वालिटी ऑफ लाइफ’ हा सुद्धा आपल्या चर्चेचा विषय असतो. ‘क्वालिटी टाइम’ ही एक नवी फ्रेज आजकाल अनेक वेळा कानावर येते. ‘क्वालिटी’ हा शब्द आता आपल्या मनात इतका मुरला आहे. या लेखात मी मुख्यतः ‘गुणवत्ता’ हा अप्रचलित मराठी शब्द वापरला असला तरी त्यातून ‘क्वालिटी’ या रोजच्या वापरातील शब्दाचा व्यापक अर्थच मला अभिप्रेत आहे.

कळायला लागल्यापासून आपण आजूबाजूच्या जगाचे अवलोकन करत असतांनाच त्याचे मूल्यमापनसुद्धा करतच असतो. ‘चांगले-वाईट’, ‘सुंदर-कुरूप’, ‘उत्तम-अधम’, ‘मंजुळ-कर्कश’, ‘गोड-कडू’, ‘छान-टाकाऊ’, ‘मस्त-भिकार’ वगैरे शेरे मारत असतो. जीवनाच्या सर्व क्षेत्रात हे चालत असले तरी अभियांत्रिकी किंवा तंत्रज्ञानाच्या क्षेत्रात ‘गुणवत्ता नियमन’, ‘गुणवत्ता हमी’, ‘गुणवत्ता व्यवस्थापन’ (क्वालिटी कंट्रोल, अ‍ॅशुरन्स, मॅनेजमेंट) वगैरेंच्या द्वारे त्याचा सविस्तर शास्त्रशुद्ध अभ्यास आणि व्यावहारिक उपयोग आधी सुरू झाला. त्याच्या तत्त्वांची अंमलबजावणी आता इतर क्षेत्रांमध्ये व्हायला लागली आहे. त्यामुळे या विषयामधील तांत्रिक क्षेत्रांमधील मूळ संकल्पना रोजच्या जीवनातल्या उदाहरणांच्या द्वारे मांडण्याचा प्रयत्न या लेखात केला आहे.

‘गुणवत्ता’ या शब्दाची अनंत प्रकाराने व्याख्या करण्यात आली आहे. गुणवत्ता ही मुख्यतः संवेदनात्मक, परावलंबी आणि सापेक्ष (पर्सेप्च्युअल, कंडीशनल आणि सब्जेक्टिव्ह) अशी संकल्पना आहे. एखाद्या वस्तू किंवा व्यक्तीची गुणवत्ता बहुतेक प्रसंगी दुसरा कोणी ठरवत असतो त्यामुळे ती असण्यापेक्षा ठरवणार्‍याला ती भासणे जास्त महत्त्वाचे असते, त्याला फक्त चांगली बाजूच दिसली वा महत्त्वाची वाटली तर तो स्तुती करेल, सुमार बाजू दिसली किंवा जास्त महत्त्वाची वाटली तर त्याला ती वस्तू सुमार वाटेल. एखाद्या नवर्‍याने मन लावून पातळ चपात्या लाटल्या आणि त्यांना व्यवस्थित भाजल्या तर अन्न या दृष्टीने त्याने उत्तम उत्पादन केलेले असते, पण बायको मात्र त्यांचा आकार आफ्रिका किंवा ऑस्ट्रेलिया खंडासारखा झाला आहे यावरच त्याची टिंगल करेल हा अनुभव अनेकांना असेल. गुणवत्ता ही स्वयंभू नसून दुसर्‍या कोणत्या तरी गुणांच्या आधारावर ठरवली जाते. एखादी वस्तू सुंदर, आकर्षक, मुलायम, चमत्कृतीपूर्ण, टिकाऊ, दुर्मिळ वगैरेपैकी काही गुणांनी युक्त असेल तर त्या गुणांच्या आधारावर त्या वस्तूची गुणवत्ता उच्च दर्जाची मानली जाते. तिला स्वतःचे असे अस्तित्व नसते. अखेर गुणवत्ता ही अर्थातच ठरवणार्‍याच्या आवडी निवडीवर व पूर्वानुभवावर अवलंबून असल्याने एकाच वस्तूबद्दल निरनिराळ्या लोकांची मते वेगवेगळी असू शकतात. यात सुसूत्रपणा आणण्यासाठी काही विद्वानांची मते सर्वानुमते ग्राह्य ठरवली गेली आहेत.

संवर्णनाशी सारूप्यता (Conformance to specifications) ही व्याख्या तंत्रज्ञानाच्या क्षेत्रात सर्वसाधारणपणे मान्य केली जाते. एखादी इमारत असो किंवा यंत्राचा भाग असो, त्याची सविस्तर रेखाचित्रे (ड्रॉइंग्ज) काढून त्यात संपूर्ण तपशील दाखवतात. त्यातील प्रत्येक विभागाची लांबी, रुंदी, उंची, जाडी, खोली वगैरे एकूण एक मापे त्यात दाखवली जातात तसेच प्रत्येक मापाची मोजणी जास्तीत जास्त आणि कमीत कमी केवढी असायला हवी ते दिलेले असते. इमारतीच्या बाबतीत तसूभर फरकसुद्धा कधी कधी मान्य होण्यासारखा नसतो आणि काही यंत्रांच्या बाबतीत एका मिलिमीटरचा हजारावा भाग (एक मायक्रॉन) इतक्या सूक्ष्म परिमाणामध्ये ते माप (डायमेन्शन) दाखवले जाते. याशिवाय कोणकोणता कच्चा माल वापरायचे हे ठरवले जाते, त्यांचे रासायनिक पृथक्करण केल्यावर त्यात कोणकोणती मूलद्रव्ये (केमिकल काँपोजिशन) किती प्रमाणात हवीत, त्यांचे कोणते गुणधर्म किती मर्यादेत असायला हवेत, त्यासाठी कोणकोणत्या चाचण्या (टेस्टिंग) करून घेणे आवश्यक आहे वगैरे वगैरे, अनेक नियमांचा समावेश असलेला संवर्णनाचा दस्तऐवज (स्पेसिफिकेशन) तयार केलेला असतो. यांच्या बरहुकूम तयार केलेले उत्पादन गुणवत्तापूर्ण असते.

उत्पादकांच्या दृष्टीने सुद्धा ही व्याख्या उपयुक्त आहे. कोणत्या वस्तूचे उत्पादन कसे करायचे हे ठरवले, त्यासाठी लागणारा कच्चा माल नीट तपासून घेतला, त्यावर केल्या जाणार्‍या प्रक्रिया काळजीपूर्वक रीतीने केल्यानंतर अपेक्षित असलेली गुणवत्ता मिळावी अशी अपेक्षा असते. तयार झालेल्या उत्पादनाची अखेरची तपासणी करतांना त्यात काही त्रुटी आढळल्यास त्या सुधारल्या जातात, तसेच त्या कोणत्या कारणांमुळे आल्या याचे विश्लेषण करून ती कारणे दूर केली तर पुढील उत्पादन अधिक चांगल्या दर्जाचे होऊ शकते. अशा कारणांमुळे गुणवत्तेची ही व्याख्या तंत्रज्ञांमध्ये मानली जाते. या व्याख्येनुसार निरीक्षण आणि परीक्षण (इन्पेक्शन आणि टेस्टिंग) या द्वारे गुणवत्ता निर्विवादपणे ठरवणे शक्य असल्यामुळे खरेदी विक्रीचे करार करण्यासाठी हीच व्याख्या सोयिस्कर असते.

माझ्या व्यावसायिक जीवनाच्या पहिल्या दिवसापासून आजतागायत निरनिराळ्या यंत्रांसाठी करण्यात येणारे आरेखन आणि संवर्णन यांच्याशी माझा घनिष्ठ संबंध आला असल्यामुळे गुणवत्तेची ही व्याख्या माझ्या चांगल्या परिचयाची आहे.पण वैयक्तिक जीवनातली गोष्ट मात्र नेहमीच वेगळी असायची. कोणतीही खरेदी करण्यासाठी बाजारात जातांना आपण त्याचे आरेखन, संवर्णन वगैरे दस्तऐवज आपल्या सोबत घेऊन जात नाही. आपल्याला काय विकत घ्यायचे आहे आणि ते कशासाठी घ्यायला हवे, त्याचा आपल्याला काय उपयोग आहे, त्या खरेदीमागे आपला कोणता उद्देश आहे, त्यासाठी किती किंमत मोजण्याची आपली तयारी किंवा क्षमता आहे एवढा विचार करून फक्त तेवढ्यानिशी आपण बाजारात जातो. उदाहरणार्थ आपल्या रोजच्या उपयोगासाठी पेन हवे असल्यास ते कसे चालते हे आपण कागदावर रेघोट्या मारून पाहतो, ते आपल्या खिशात मावेल, क्लिपने अडकवता येईल हे पाहतो आणि किंमत पाहून त्याची निवड करतो. कोणाला भेटवस्तू म्हणून पेन विकत घ्यायचे असल्यास या गोष्टींपेक्षा त्या पेनचे आणि ते ठेवण्याच्या डबीचे सौंदर्य पाहून निवड करतो. या गुणांसाठी जास्त किंमत मोजतो. कधी कधी तर बाजारात आलेली वस्तू पाहिल्यानंतर त्याबद्दल विचार करतो.

बाजारातील वस्तूची गुणवत्ता ठरवतांना ती वस्तू त्याच्या आरेखनानुरूप आणि संवर्णनानुसार बनलेली आहे की नाही हे समजण्याचा मार्गच आपल्याकडे सहसा उपलब्ध नसतो. त्यामुळे ती वस्तू विकत घेण्यामागे आपला कोणता उद्देश आहे आणि तो कितपत सफळ होण्याची शक्यता किंवा खात्री आहे यावरून आपण तिची गुणवत्ता ठरवतो. या क्षेत्रामधील भीष्मपितामह डॉ.जुरान यांनी ‘संभाव्य उपयोगासाठी लायकी (Fitness for intended use)’ अशी गुणवत्तेची व्याख्या केली आहे. उपभोक्त्याच्या दृष्टीने हीच गोष्ट सर्वात जास्त महत्त्वाची असते. कोणतीही वस्तू विकत घेण्याआधी तो तिच्या उपयुक्ततेचा विचार करतो. अमक्या तमक्या हलवायाची मिठाई अतिशय उच्च दर्जाची म्हणून सुप्रसिद्ध असेल, त्यात ताजे शुद्ध तूप, निवडक बदाम, पिस्ते वगैरे घातले असतील, त्याची चव अवर्णनीय असेल पण मधुमेह, हृदयविकार वगैरेमुळे ग्राहकाला साखर आणि स्निग्ध पदार्थ खाणे वर्ज्य असेल तर त्या मिठाईचा त्याला काय उपयोग? ढाक्याची अतिशय तलम मलमल एका काळी सर्व जगात सर्वोत्कृष्ट मानली जात असे, कदाचित अजूनही असेल, पण स्वीडनच्या थंडगार वातावरणात ती कोण विकत घेईल? त्या प्रदेशात लोकरीचे जाडजूड कापडच उपयोगी पडते. त्यालाच चांगले मानले जाते.

उत्पादक आणि उपभोक्ता जर एकमेकांना भेटून उत्पादनासंबंधी ठरवत असतील तर उत्पादनाची गुणवत्ता वरील व्याख्येनुसार राखणे शक्य असते. उदाहरणार्थ आपण शिंप्याकडे कपडे शिवायला टाकतांना आपल्याला काय काय पाहिजे ते त्याला सांगतो. आपल्याला तंग कपडे पाहिजेत की ढगळे, पायघोळ की आखूड वगैरे आपल्या सांगण्याप्रमाणे तो आपल्या कपड्यांची मापे घेतो, कॉलर किंवा बेल्ट कशा प्रकारचे पाहिजेत, कोणत्या आकाराचे किती खिसे पाहिजेत वगैरे सारा तपशील तो लिहून घेतो. तंतोतंत, त्यानुसार त्याने आपले कपडे वेळेवर शिवून दिले तर आपण खूश होतो, त्याला शाबासकी देतो पण त्याने त्यात गफलत केली, त्याच्या हलगर्जीमुळे कपड्यांना डाग पडले किंवा त्याने कपडे नेण्यासाठी आपल्याला अनेक हेलपाटे घालायला लावले तर तो आपल्या नजरेतून उतरतो. काही वेळा असे होते की आपल्याला त्याचा एखादा गुण आवडतो आणि त्या बाबतीत आपण त्याला उच्च गुणवत्ता बहाल करतो. समजा माझ्या मुलाच्या लग्नात घालून मिरवण्यासाठी मला सूट शिवायचा असेल तर तो उत्कृष्ट प्रतीचा असणे आवश्यक आहे. त्यासाठी विकत घेतलेले महाग कापड वाया जाऊ नये अशी माझी इच्छा असते. अशा वेळी मी सुबक कारागिरीसाठी प्रसिद्ध असलेल्या कुशल शिंप्याकडे दोन महिने आधीच जाईन. शिलाईच्या कामासाठी त्याला हवा तेवढा अवधी देईन, त्याला घाई करणार नाही. तेवढ्या काळात माझ्या देहाचा आकार बदलणार नाही इकडे जरा जास्त लक्ष देईन. कपडे मिळण्यासाठी दोन तीन खेटे घालावे लागले तरी ते चालवून घेईन. पण लग्नाला दोन दिवस असतांना माझ्या असे लक्षात आले की आपल्याकडल्या, झोपायच्या वेळी घालायच्या कपड्यांची अवस्था काही ठीक दिसत नाही. चार पाहुण्यांच्या समोर ते बरे दिसणार नाहीत. आता मला त्यासाठी नवे कपडे तातडीने हवे आहेत, पण माझ्याकडे मुळीच वेळ नाही. अशा प्रसंगी मी घराच्या शेजारील दुकानातल्या नवशिक्या शिंप्याला बोलावणे पाठवीन. तोच माझ्या घरी येऊन मापे घेऊन कपडे शिवून दुसरे दिवशी घरी आणून देईल. या कामासाठी तत्परता आणि विश्वासार्हता या बाबतीतली त्याची गुणवत्ता मला अधिक महत्त्वाची वाटेल.

यंत्रयुगाच्या काळात सर्व वस्तूंचे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन होऊ लागले आणि उत्पादक व उपभोक्ता यांचा थेट संबंध येणे कमी होत गेले. आज आपण बाजारातून ज्या वस्तू विकत घेतो त्या नक्की कोणत्या ठिकाणी असलेल्या कारखान्यात तयार झाल्या आहेत हे सहसा आपल्याला समजत नाही. एखाद्या मोठ्या उद्योगाच्या नावाचा बिल्ला (लेबल) त्यावर लावला असला तर निदान ते नाव आपल्या ऐकीवात असते, पण आपल्या नावाची कोणी व्यक्ती त्याची ग्राहक आहे हे त्या उत्पादकाला माहीत असण्याची सुतराम शक्यता नसते. त्यापुढे जाऊन आपल्याला कशाची गरज आहे किंवा आपण ती वस्तू कशासाठी विकत घेत आहोत ते त्याला कसे समजणार? आणि त्यानुसार तो आपल्या उत्पादनाची गुणवत्ता कशी राखणार? हा प्रश्न सोडवण्यासाठी सर्वांनी एकत्र येऊन काही मार्ग काढले. सध्या कोणत्या वस्तूचे कोण ग्राहक आहेत, त्यांच्या कोणत्या इच्छा, आकांक्षा, अपेक्षा असतात, त्या किती प्रमाणात पूर्ण होतात, ते ग्राहक समाधानी आहेत का वगैरे प्रश्नावली घेऊन निरीक्षणे (सर्व्हे) केली जातात. जे लोक सध्या त्या उत्पादनाचे ग्राहक नाहीत त्यांना आकर्षित करण्यासाठी त्या वस्तूला आणखी कोणते गुण चिकटवायला हवेत अशा विचारांची सुद्धा पाहणी होते.

हे काम करणार्‍या खास संस्थाच उभ्या राहिल्या आहेत. प्रत्येक व्यक्तीची नसतील पण समाजाची किंवा व्यक्तींच्या समूहांची मते, आवडी निवडी, पसंती, प्राधान्य वगैरे अनेक गोष्टी यातून समजतात. सर्वसामान्य ग्राहकाची फसवणूक किंवा अपेक्षाभंग होऊ नये यासाठी विशिष्ट उत्पादनांचे दर्जामानांकन (Standardization सर्वमान्यता, सर्वमतसिद्धता) केले जाते. हे काम करण्यासाठी आयएसए (इंडियन स्टॅंडर्डस्‌ असोशिएशन) सारख्या देशादेशांमधील राष्ट्रीय संस्था स्थापन झाल्या आहेत. आयएसओ (इंटरनॅशनल स्टॅंडर्डस् ऑर्गनायझेशन) ही एक आंतरराष्ट्रीय संस्था आहे. गुणवत्ता व्यवस्थापन या विषयावरसुद्धा या संस्थेने मार्गदर्शक पुस्तके प्रसिद्ध केली आहेत. त्यानुसार गुणवत्तेची व्याख्या अशी केली आहे…

“The totality of features and characteristics of a product or service that bears on its ability to satisfy stated or implied needs”
एखादे उत्पादन किंवा सेवा यांची व्यक्त किंवा अव्यक्त गरजांची पूर्तता करण्याची क्षमता ज्यामुळे प्रभावित होते असे सर्व गुणधर्म म्हणजे त्याची गुणवत्ता.
ही लांबलचक व्याख्या करण्यात नक्कीच एखाद्या कायदेपंडिताचा सहभाग असणार. न्यायालयातले विरुद्ध पक्षांचे वकील त्याच कायद्याचा आपापल्या अशिलाच्या दृष्टीने वेगळा अर्थ लावतात हे आपण पाहतोच. तसेच या बाबतीत होण्याची शक्यता नाकारता येत नाही. पण सर्वसाधारण उपभोक्ता किंवा उत्पादक यांना आपले उद्योग व्यवसाय सोडून कज्जे खटले चालवण्यात स्वारस्य नसते. त्यामुळे दोघेही त्याचा ढोबळ अर्थ घेतात आणि त्याला सर्वसंमती असते. थोडक्यात म्हणजे कोणतेही उत्पादन बाजारात आणण्यापूर्वी ते कशासाठी वापरावे आणि ते वापरतांना कोणती काळजी घ्यावी हे उत्पादक स्पष्ट करतो आणि तो उद्देश सफल होत आहे याची चाचणी करून खात्री करून घेतो. यासाठी कोणकोणती परीक्षणे करून त्यांचे निष्कर्ष काढावेत हे दर्जामानांकन करतांना ठरवलेले असते. त्यामुळे उपभोक्त्याला त्याची माहिती आणि मार्गदर्शन मिळते आणि त्याला आपल्या गरजा पुरवून घेता येतात, त्याचा अपेक्षाभंग होत नाही.

‘गुणवत्ता’ या विषयावरील एका चर्चासत्रात माननीय श्री.शंतनूराव किर्लोस्कर यांचे अध्यक्षीय भाषण मला ऐकायला मिळाले होते. त्यांनी सांगितले की ‘क्वालिटी’ याचा अर्थ ‘सर्वोत्कृष्ट गुणवत्ता’ असाच नेहमी होत नसतो. ग्राहकाला परवडेल अशा किंमतीत त्याला जास्तीत जास्त उपयोगी पडतील अशा वस्तू उपलब्ध करून देण्यासाठी उद्योग क्षेत्रात निरनिराळ्या दर्जाची उत्पादने केली जातात. ठरवलेला दर्जा टिकवून ठेवण्याचे काम गुणवत्ता निरीक्षक करतात.

गुणवत्ता या शब्दाच्या याखेरीज काही मनोरंजक आणि उद्बोधक अशा व्याख्या करण्यात आल्या आहेत.

सुप्रसिद्ध जपानी तज्ज्ञ तागुची म्हणतात, “ध्येयाच्या निकट राहणे Uniformity around a target value.” एखाद्या वस्तूच्या उत्पादनामधील गुणवत्तेच्या सातत्याचा विचार यात आहे.

पीटर ड्रकरचे म्हणणे आहे, “वस्तूचा किंवा सेवेचा पुरवठा करणारा त्यात गुणवत्ता घालत नाही, ग्राहक त्यातून जे प्राप्त करून घेतो आणि ज्यासाठी मूल्य चुकवतो ती गुणवत्ता Quality in a product or service is not what the supplier puts in. It is what the customer gets out and is willing to pay for.”
वीनबर्गच्या मते गुणवत्ता म्हणजे मूल्य “Value (for money)”

डॉ.डेमिंगच्या मते ग्राहकाचे समाधान करणे पुरेसे नाही, त्याला आनंद मिळायला हवा “A step further in delighting the customer”
हेन्री फोर्ड यांनी सांगितले, “जेंव्हा कोणीही पाहत नसतांनासुध्दा योग्य तेच करणे म्हणजे गुणवत्ता (काम करणार्‍याच्या अंगात ती इतकी भिनली पाहिजे) Quality means doing it right when no one is looking”
गुणवत्तेची एक मार्मिक व्याख्या अशी सुद्धा आहे “जर ग्राहक परत येत असेल आणि उत्पादन परत येत नसेल!” If the customer comes back to you and the product does not.

आता या लेखाची गुणवत्ता किती आहे ते अखेर वाचकांनीच ठरवायचे आहे !

यंत्रे तयार करणारी यंत्रे

यंत्रांचे विविध प्रकार असतात. आजकाल जन्माला येण्याच्या आधीपासून आईच्या पोटातल्या बालकाची सोनोग्राफीने तपासणी होणे सुरू होते. आरोग्याचे परीक्षण, विकाराचे निदान आणि त्यावर वैद्यकीय उपचार करण्यासाठी आता यंत्रांची मदत घेतली जातेच, चांगले आरोग्य राखण्यासाठी व्यायामसुध्दा जिममधील यंत्रांच्या सहाय्याने केला जातो. आवश्यकता पडल्यास कृत्रिम श्वासोच्छ्वास, रक्ताभिसरण आणि रक्ताचे शुध्दीकरण यांच्यासाठीसुध्दा यांत्रिक सोयी उपलब्ध झाल्या आहेत. अन्न, वस्त्र आणि निवारा या मूलभूत गरजा आणि शिक्षण, प्रवास, कला, क्रीडा, मनोरंजन वगैरे सर्वच बाबतींतील असंख्य प्रकारच्या वस्तू आणि सेवा पुरवण्यासाठी आज यंत्रांचा उपयोग केला जातो. पाणी आणि हवा या नैसर्गिक गोष्टीसुध्दा आपल्याला हव्या तिथे, हव्या तशा मिळवण्यासाठी आता यंत्रांची कास धरली जाते. मुठीत धरता येण्याजोग्या घड्याळापासून ते प्रचंड इमारतींच्या बांधकामाच्या जागी दिसणार्‍या अगडबंब जायंट क्रेन्सपर्यंत अनेक प्रकारची आणि विविध आकारांची यंत्रे आता आपल्याला जाता येता दिसत असतात.

साखरेच्या कारखान्यात उसापासून साखर तयार होईपर्यंत अनेक प्रक्रिया केल्या जातात. उसाचे मोठेमोठे तुकडे होतात, त्यांचे बारीक तुकडे करून त्यांना चेचून त्यातला रस बाहेर काढतात, रस आणि चोथा वेगळा करतात, उसाच्या रसात काही रसायने मिसळून त्यांना वेगाने घुसळल्यावर त्यातून मळी बाहेर निघते. स्वच्छ रस तापवून त्यातल्या पाण्याची वाफ करून तिला वेगळे करतात आणि अखेरच्या टप्प्यात त्या दाट झालेल्या द्रावापासून साखरेचे दाणे तयार होऊन घरंगळत बाहेर पडतात. या सगळ्या प्रक्रिया अनेक टप्प्यांमध्ये केल्या जातात आणि त्यासाठी निरनिराळ्या प्रकारची अनेक यंत्रे लागतात. शिवाय मागील टप्प्यामध्ये तयार झालेले पदार्थ पुढील टप्प्याकडे वाहून नेण्याचे कामसुध्दा खास यंत्रांकरवीच (कन्व्हेयर्सने) केले जाते. या सगळ्या प्रकारच्या यंत्रांची निर्मिती करण्याचा एक मोठा उद्योग उभा राहिला आहे. या उद्योगातील यंत्रांना मशीन टूल्स असे म्हणतात.

कोणतेही यंत्र आकाराने लहान असो किंवा मोठे असो, त्याची विशिष्ट रचना असते. एका दणकट सांगाड्याच्या आत किंवा त्यावर इतर अनेक सुटे भाग बसवून ते एकमेकांमध्ये गुंतवलेले असतात. हे भाग मुख्यतः निरनिराळ्या आकाराची चक्रे किंवा तरफा असतात. चक्रे गोल फिरतात आणि तरफांचे दांडे खाली वर किंवा मागे पुढे सरकत असतात. त्यांच्या या सतत किंवा वारंवार होत असलेल्या हालचालीमधून ईप्सित कार्य साधले जाते. यातले बहुतेक भाग कोणत्या ना कोणत्या धातूपासून तयार केले जातात आणि त्यातही ते प्रामुख्याने लोखंडाच्या वा पोलादाच्या एकाद्या मिश्रधातूचे असतात. या कामासाठी खास प्रकारची प्लास्टिक्स, फायबर ग्लास, कार्बन काँपोझिट्स यासारख्या कृत्रिम पदार्थांचा उपयोग आता सुरू झाला असला तरी अजून तो काही विशिष्ट कामांपुरता मर्यादित आहे. त्यामुळे मशीन टूल्सची निर्मिती ही बहुतांशपणे लोहमिश्रित धातूंपासून होते. त्यामधील भागांना (पार्ट्सना) त्यांचा विशिष्ट आकार देणे हे त्या निर्मितीच्या क्रियेमधील मुख्य काम असते. आपल्याला ज्या प्रकारचे काम यंत्राकडून करवून घ्यायचे आहे त्यानुसार आधी त्याचा एक ढोबळ आराखडा केला जातो. त्या यंत्राकडून ते काम करवून घेण्याच्या दृष्टीने त्यात आवश्यक असणारे भाग आणि त्यांची रचना ठरवली गेल्यानंतर त्या सर्वांची तपशीलवार ड्रॉइंग्ज तयार होतात आणि त्यानुसार ते यंत्र तयार करण्याचे काम केले जाते.

यंत्रे तयार करणार्‍या कारखान्यांमध्ये अनेक विभाग असतात. फॅब्रिकेशन शॉप, मशीन शॉप, हीट ट्रीटमेंट फॅसिलिटी, असेंब्ली शॉप वगैरे त्यातले मुख्य विभाग आहेत. मोठ्या यंत्रांचे सांगाडे फॅब्रिकेशन शॉपमध्ये तयार होतात. पोलादाच्या जाड प्लेट्सना ऑक्सीऍसिटिलीनसारख्या प्रखर धगीच्या ज्वालेने कापून हव्या त्या आकाराचे तुकडे केले जातात. सरळ रेषेतील चौकोनी किंवा वर्तुळाकार आकाराचे तुकडे करण्याची सोय यात असतेच, पण एकादा वाकडा तिकडा भाग, हवा असेल तर अगदी भारताचा नकाशासुध्दा प्लेटमधून बरोबर कापण्याची सोय त्या यंत्रात असते. शिंपी ज्याप्रमाणे कपडे बेतून त्यासाठी कापडावर रेघा मारून कटिंग करतात तशाच स्वरूपाचे काम या विभागात लोखंडाच्या प्लेट्सवर केले जाते. कापलेले हे तुकडे वेल्डिंगने एकमेकांना जोडून सांगाडा तयार केला जातो. जे तुकडे एकमेकांना जोडायचे असतात त्यांच्या कडा वेल्डिंगच्या क्रियेत अत्यंत प्रखर अशा विजेच्या ठिणगीद्वारे (आर्कने) वितळवल्या जातात. वितळलेले धातू एकमेकांत मिसळून एकसंध होतात आणि थंड झाल्यावर सुध्दा एकमेकांना घट्ट पकडून ठेवतात. पूर्वीच्या काळी बहुतेक यंत्रांचे सांगाडे भट्टी(फाउंड्री)मध्ये ओतीव काम (कास्टिंग) करून तयार करण्यावर भर दिला जात होता, आजकाल त्याचे प्रमाण कमी होत चालले आहे. पातळ पत्र्यांना वाकवून किंवा प्रेसमध्ये साच्यावर ठोकून हवा तसा आकार दिला जातो. मोटारीचा बाहेरचा आकार, दरवाजे वगैरे पत्र्याचे भाग, तसेच स्वयंपाकघरातली भांडीकुंडी अशा प्रकारे तयार करतात.

धातूच्या वस्तूंना निरनिराळे आकार देण्यासाठी मशीन शॉपमध्ये अनेक प्रकारांची यंत्रे असतात. त्यामधील लेथ या प्रकारात जॉब स्वतःभोवती फिरत असतो आणि त्याला तीक्ष्ण असे टूल लावून त्याची सोलपटे काढली जातात. काही अंशी कुंभाराच्या चाकाचाच लेथ हा अवतार असतो. कुंभाराच्या चाकावर फिरत असलेल्या मातीच्या गोळ्याला हाताच्या बोटांनी दाबून तो आकार देतो, लेथमध्ये ते काम धारदार हत्यार करते. पण काही अपवाद वगळता लेथमधील चाकाचा आंस आडवा असतो, तर कुंभाराचे चाकच नेहमी आडवे असते आणि उभ्या आंसाभोवती फिरते. मिलिंग मशीनमध्ये कार्यवस्तू (जॉब) स्थिर असते आणि सुदर्शन चक्रासारखे धारदार चक्र फिरता फिरता त्याची सोलपटे काढते. ड्रिलमध्ये सुध्दा जॉब स्थिर असतो आणि फिरणाऱ्या चाकाच्या दांड्याच्या अग्रभागी असलेले ड्रिल त्यात भोक पाडते. हे यंत्र बहुतेकांनी घरातील भिंतीवर खिळे ठोकण्यासाठी वापरतांना पाहिले असेल. बोअरिंग मशीन मिलिंग मशीनसारखेच असते, पण यात सुदर्शन चक्र लावता येते त्याचप्रमाणे लेथसारखे सरळ हत्यार किंवा ड्रिलसारखे भोक पाडणारे अस्त्रसुध्दा बसवता येते. शेपिंग मशीनमधील हत्यार सरळ रेषेत मागे पुढे सरकून सोलपटे काढते. याचे काम सुताराच्या रंध्यासारखे असते. प्लेनिंग मशीनमध्येसुध्दा हेच काम अशाच प्रकारे होते, पण यात हत्यार स्थिर असते आणि जॉब पुढे मागे सरकत असतो. या मुख्य यंत्रांच्या आणि हत्यारांच्या संयोगातून त्यांचे अनंत प्रकार बनवले जातात. ज्या कामात अतीशय सफाई आणि गुळगुळीतपणा यांची आवश्यकता असते त्यात शेवटी ग्राइंडिंग केले जाते. विळी, चाकू, कात्री यांना धार लावण्याचे काम ग्राइंडिंगनेच होते. यातील हत्यार हे अत्यंत कठीण अशा दगडाचे चक्र असते आणि ते खूप वेगाने फिरून लोखंडाचा सूक्ष्म आकाराचा भुगा काढते. अशा प्रकारच्या यंत्रांद्वारे यंत्रांची चाके, दांडे वगैरे सर्व प्रकारचे भाग त्यांच्या आकारानुसार तयार केले जातात.

पूर्वीच्या काळात या प्रत्येक यंत्राच्या समोर उभा राहून एक कुशल कामगार ते चालवत असे. या यंत्राची गति कमी जास्त करून आणि प्रत्येक वेळी टूल किंवा जॉबला थोडे थोडे पुढे मागे करून त्याला ड्रॉइंगनुसार आकार देत असे. सी एन सी प्रकारची यंत्रे आल्यावर ही कामे ती स्वतःच करायला लागली. त्याच्या संगणकामध्ये रेखाचित्र दिले आणि जॉब जागेवर बसवला की एकापाठोपाठ सगळ्या क्रिया संपवूनच ते यंत्र थांबते. त्यानंतर मशीनिंग सेंटर्स आली. यांत एका रॅकमध्ये वीस पंचवीस टूल्स आणि कटर्स रचून ठेवलेली असतात. लेथ, मिलिंग, बोअरिंग, ग्राइंडिंग वगैरे सगळी कामे एकच मशीन ठराविक क्रमाने करत जाते आणि तंतोतंत एकासारखे एक असे शेकडो भाग तयार करते. इथेही कामगाराचे काम फक्त देखरेख करण्यापुरते असते. आता अनेक प्रकारचे यंत्रमानव (रोबो) कारखान्यांतली बरीचशी कामे करायला लागले आहेत.

ऊष्णउपचार (हीट ट्रीटमेंट) विभागात लहान मोठ्या आकाराच्या भट्ट्या असतात. पोलादाच्या मिश्रधातूंना विशिष्ट तपमानापर्यंत तापवले आणि पाण्यात किंवा विशिष्ट प्रकारच्या तेलात बुडवून त्वरेने थंड केल्यास त्याचे काठिण्य (हार्डनेस) वाढते. इतिहासकाळात या तंत्राचा वापर करून तलवारींना ‘पाणी दिले’ जात असे आणि त्यानंतर कानसाने व दगडावर घासून धार दिल्यावर ती तलवार लढाईत बोथट होत नसे. आजकालच्या यंत्रांचे गीअरसारखे भाग घर्षणाने लवकर झिजू नयेत यासाठी त्यांचेवर ऊष्णोपचार करून त्यांना मजबूत आणि कठीण केले जाते.

जोडणी खात्यात (असेंब्ली शॉपमध्ये) सर्व सुटे भाग एकमेकांना जोडले जातात आणि नट बोल्ट स्क्रू वगैरेनी घट्ट कसून त्यांची जोडणी केली जाते. त्यापूर्वी प्रत्येक भागाचे सूक्ष्म निरीक्षण परीक्षण (इन्पेक्शन टेस्टिंग) करून झालेले असते. जोडणी करतांना त्यांची अत्यंत काळजीपूर्वक तपासणी करून ते एकमेकांना साजेसे असल्याची खात्री करून घेतली जाते. यंत्रामधील फिरणारे किंवा मागे पुढे सरकणारे भाग घट्ट बसले तर अडकतील, आवश्यक त्या हालचाली करणार नाहीत आणि ते भाग जास्तच सैल असतील तर थरथरतील (व्हायब्रेट होतील), आपल्या जागा सोडून किंचित बाजूला सरकतील, त्यामुळे यंत्राचे काम अचूकपणे होणार नाही. या दोन्ही गोष्टी होणार नाहीत याची काळजी घेतली जाते.

जो़डणी केलेले यंत्र परीक्षण विभागात चालवून पाहिले जाते. ते योग्य प्रकारे काम करते याची खात्री करून घेतली जाते. काही यंत्रांच्या बाबतीत त्यापूर्वी आणि काहींच्या बाबतीत सर्वात अखेरीस त्यांची साफसफाई आणि रंगकाम करून त्याला आकर्षक रूप दिले जाते. यंत्रांच्या आकारानुसार तयार करून ठेवलेल्या खोक्यांमध्ये ठेऊन सीलबंद केले जाते. काही महाकाय यंत्रे ट्रक किंवा ट्रेलरवर मावत नाहीत. अशा वेळी संपूर्ण यंत्र एकत्र न पाठवता त्याच्या भागांची ढोबळ विभागणी केली जाते आणि ज्या कारखान्यात ते यंत्र बसवायचे असेल त्या ठिकाणी ते भाग पुन्हा एकमेकांना जोडून ते यंत्र उभे केले जाते.

या विषयाची व्याप्ती खूप मोठी आहे. त्याचा थोडासा परिचय करून देण्याचा हा एक अल्पसा प्रयत्न आहे.

शाश्वत ऊर्जा

जागतिक हवामानात होत असलेल्या बदलांचे अनिष्ट असे दृष्य परिणाम दिसायला लागल्यानंतर पृथ्वीचे वाढत असलेले तापमान आणि हवेमधील अनिष्ट वायूंचे वाढते प्रमाण यावर जागतिक स्तरावर जोरात चर्चा चालल्या आहेत. जगभरातल्या मुख्य देशांचे राष्ट्रप्रमुख स्वतः या विषयावर लक्ष द्यायला लागले आहेत. निसर्गामधल्या वनस्पती कर्बद्विप्राणील वायूचे प्राणवायूत रूपांतर करत असतात आणि प्राणीमात्र श्वासोच्छ्वासातून याच्या उलट करत असतात. याशिवाय अन्न शिजवणे आणि इतर कामांसाठी माणसे त्यात जास्तीची भर घालतात. तरीसुद्धा लक्षावधी की कोट्यावधी वर्षांपासून यांच्यातला समतोल राखला गेला होता. चार पाचशे वर्षांपूर्वीपासून माणसाने खाणींमधून कोळसा बाहेर काढून तो जाळायला सुरुवात केली. त्यानंतर खनिज तेल आणि नैसर्गिक ज्वलनशील वायू बाहेर काढून ते जाळायला लागला. यामुळे भूपृष्ठावरील आणि मुख्यतः वातावरणातील कार्बनमध्ये वाढ होत गेली.

सुमारे शंभर वर्षांपूर्वीपर्यंत जगातल्या वनस्पती हा जादा कार्बन शोषून घेत होत्या, पण गेल्या शतकापासून जगाची लोकसंख्या वेगाने वाढत गेली, लोकांचे राहणीमान बदलत गेले, ऊर्जेचा वापर वाढत गेला आणि मनुष्यवस्तीसाठी मोठ्या प्रमाणात जंगले नष्ट केली जाऊ लागली. त्यामुळे आता हे कार्बनचे प्रमाण जास्तच वेगाने वाढत चालले आहे. ही परिस्थिति पूर्वपदावर आणणे शक्य नसले तरी ती आणखी बिघडू नये यासाठी सर्व प्रकारचे प्रयत्न करायलाच हवेत. आजच्या मानवाच्या रहाणीसाठी ऊर्जा तर पाहिजेच, पण ती कोळसा किंवा खनिज तेल न जाळता मिळवायची असेल तर ती ऊन, पाऊस, वारा, सागराच्या लाटा अशी नैसर्गिक स्रोतांकडूनच कशी मिळवावी आणि तिला अजीबात वाया न घालवता तिचा काटकसरीने उपयोग करून घेण्यासाठी काय करावे यावर विचारमंथन सुरू आहे. शिवाय भूगर्भातला कोळसा आणि तेल यांचे साठे उद्या संपणार आहेत त्यानंतर काय करायचे याचाही विचार शाश्वत ऊर्जा या संकल्पनेत केला जात आहे. आणखी काही लक्ष वर्षे तरी आपला सूर्यनारायण पृथ्वीला प्रकाश देत रहाणारच आहे. वारा आणि पाऊस यांना मिळणारी ऊर्जा सूर्याकडूनच मिळते. निसर्गाचे चक्र अविरत फिरत राहणार आहे. यांचा उपयोग करून माणसाने ऊर्जेच्या बाबतीत स्वयंपूर्ण व्हावे अशी कल्पना आहे. नऊ वर्षांपूर्वी या विषयावर आयोजित केलेल्या एका कार्यशाळेला मी उपस्थित होतो. तिथे काय घडले याचा वृत्तांत या लेखात दिला आहे. ही एक लहानशी सुरुवात आहे आणि यावर अजून खूप मोठा पल्ला गाठायचा आहे.

शाश्वत ऊर्जा कार्यशाळा

विज्ञान भारती या संस्थेच्या महाराष्ट्र विभागातर्फे शाश्वत ऊर्जा या विषयावर नाशिक इथे दोन दिवसांची कार्यशाळा घेतली गेली. तेथील सुप्रसिध्द भोसला मिलिटरी कॉलेज आणि इतर कांही विद्यालये, महाविद्यालये वगैरे चालवणारी सीएचएम एज्युकेशन सोसायटी आणि अशाच प्रकारचे विस्तृत शैक्षणिक कार्य करणारी काकासाहेब वाघ एज्युकेशन सोसायटी यांच्या पंखाखालील शिक्षणसंस्थांनी संयुक्तपणे या संमेलनाचे आयोजन केले होते. दि.२५ आणि २६ फेब्रूवारी २०१२ हे दोन दिवस भोसला मिलिटरी कॉलेजच्या विस्तीर्ण आवारातील मुंजे मॅनेजमेंट इन्स्टिट्यूटच्या सभागारात हा कार्यक्रम झाला. त्यांचेसंबंधीचे कसलेच छापील कागद त्या वेळी वाटले गेले नाहीत. लवकरच ती सगळी प्रेझेंटेशन्स इंटरनेटवर पहायला आणि वाचायला मिळतील असे आश्वासन मिळाले होते. पण ते उपलब्ध झाले नसल्यामुळे माझ्या आठवणीतून त्याबद्दल लिहिणे भाग आहे.

संमेलनाच्या कार्यक्रमाची सुरुवात नेहमीप्रमाणेच दीपप्रज्वलनाने झाली. तो सोहळा आणि मान्यवरांचे स्वागत, सत्कार वगैरे झाल्यानंतर स्मरणिकेचे विधीवत प्रकाशन झाले. त्यानंतर श्री.प्रभाकर कुकडे यांचे बीजव्याख्यान (की नोट अॅड्रेस) झाले. भारतातील आणि महाराष्ट्रातील विजेची निर्मिती आणि पुरवठा, तसेच त्यातील वाढ आणि त्यापेक्षाही अधिक वेगाने होत असलेली मागणीमधील वाढ, त्यामुळे निर्माण होत असलेला तुटवडा वगैरेंच्या आकडेवारीची भेंडोळी सादर करून त्यांनी परिस्थितीचे गांभिर्य दर्शवून दिले. एका बाजूला वीजनिर्मितीत लक्षणीय वाढ होऊन आपण जगात पाचव्या क्रमांकावर आलो अशी चांगली परिस्थिती दिसत असली तरी अजूनही देशामधील पन्नास टक्क्यांपेक्षा जास्त घरे विजेपासून वंचित आहेत आणि तरीही ज्या गावांना किंवा घरांना विजेची जोडणी झाली आहे त्यांना पुरेशी वीज मिळतच नाही ही परिस्थिती दारुण आहे. उत्तर भारतात भार नियमन फार जास्त प्रमाणात होते अशी माझी समजूत होती, पण या बाबतीत महाराष्ट्राचा पहिला क्रमांक आहे हे ऐकून तर धक्का बसला. ग्रामीण विभागाला, विशेषतः शेतकऱ्यांना मोफत किंवा अतीशय स्वस्त दराने वीज द्यावी लागत असल्याने आणि त्याचेही पैसे वसूल होत नसल्यामुळे सरकारी क्षेत्रामधील वीज कंपन्या डबघाईला आलेल्या आहेत हे सर्वश्रुत आहेच. श्री.कुकडे यांनी त्यांच्या भाषणात यावर एक उपाय सुचवला. गावागावांमध्ये किंवा शेतकऱ्यांच्या त्याहून लहान समूहांमध्ये जैवऊर्जेवर (बायोगॅसवर) चालणारी जनित्रे बसवायची, शेतकऱ्यांनी त्यांना नियमितपणे जैवकचरा पुरवायचा आणि मोफत वीज घ्यायची अशा स्वरूपाची ही योजना आहे. यामुळे खेडी विजेच्या बाबतीत स्वयंपूर्ण होतील आणि मोठ्या विद्युत उत्पादन केंद्रांमधून निर्माण होणारी वीज कारखाने आणि नागरी ग्राहकांना वाजवी दराने पुरवता आल्यामुळे वीज कंपन्यांची आर्थिक परिस्थिती सुधारेल असे त्यांनी आपल्या भाषणात सांगितले. अशी असंख्य लहान लहान केंद्रे निर्माण करणे आणि ती कार्यक्षमतेने चालवणे तांत्रिक दृष्ट्या कितपत व्यवहार्य आहे हे अनुभवानेच ठरेल, पण जिल्ह्याजिल्ह्यामध्ये पायलट प्रॉजेक्ट्स करून ते यशस्वीपणे चालवून दाखवले तर इतर गावकरी पुढाकार घेऊन त्याचे लोण सगळीकडे पसरवतील.

डॉ.भटकरांचे नांव मी अनेक वेळा ऐकले होते, त्यांच्या संबंधी लिहिलेले बरेच वेळा वाचले होते तसेच त्यांनी लिहिलेले लेख आणि दिलेली भाषणे याबद्दलसुध्दा वाचले होते. त्यांचे व्याख्यान प्रत्यक्ष ऐकण्याचा मात्र हा पहिलाच प्रसंग होता. ते सुध्दा अगदी समोर बसून ऐकण्याची संधी मला अनपेक्षितपणे मिळाली. एक उत्कृष्ट वैज्ञानिक आणि विचारवंत म्हणून त्यांचा परिचय आहेच, पण ते फर्डे वक्ते आहेत आणि अनेक विषयांना लीलया स्पर्श करत ते आवेशपूर्ण बोलत जातात. त्यांच्या बोलण्यातली सकारात्मकता मला खूप आवडली. प्राप्त परिस्थितीत अनेक अडचणी आहेत, पूर्वीही होत्या आणि पुढेही त्या येणार आहेत, पण त्यांचा जास्त पाल्हाळ न लावता त्या समजून घेणे आणि मुख्य म्हणजे त्यांच्यावर कशी मात करायची याचा विचार आणि कृती सतत करत राहणे यामुळेच आपण आणि आपला देश पुढे जाणार आहोत हे त्यांनी श्रोत्यांच्या मनावर छान बिंबवले. परम या महा संगणकाच्या बाबतीत त्यांनी स्वतः हे काम करून दाखवले असल्यामुळे त्यांच्या उक्तीला वजन प्राप्त झाले आहे. कार्यशाळेला उपस्थित असणाऱ्यांमध्ये महाविद्यालयीन विद्यार्थी व विद्यार्थिनी यांची संख्या मोठी होती. त्या सर्वांना डॉ.भटकरांच्या भाषणामधून नक्कीच खूप स्फूर्ती मिळाली असणार.

मुख्य कार्यक्रमात चार तांत्रिक सत्रे (टेक्निकल सेशन्स) होती. त्यातले पहिले सत्र ‘ऊर्जा दृश्य’ (एनर्जी सिनेरिओ) या विषयावर होते. यात मुख्यतः विजेच्या उत्पादनाबद्दल बोलले जाईल असे सांगितले गेले होते. खरे तर जलऊर्जा (हैड्रोइलेक्ट्रिक पॉवर) हे शाश्वत ऊर्जेचे सर्वोत्कृष्ट उदाहरण आहे. पावसाचे पाणी धरणात येत राहते आणि त्यामुळे वीज उत्पादनासाठी धरणामधून खाली सोडलेल्या पाण्याची भरपाई होत असते. विजेचे उत्पादन करतांना पाणी नष्ट होत नसल्यामुळे ते पाणी पुढे कृषी आणि इतर उपयुक्त कामांसाठी वापरले जाते. या ऊर्जानिर्मितीत जमीन, पाणी किंवा वातावरणाचे प्रदूषण होत नाही. या प्रकारे विजेचे उत्पादन गेली शंभरावर वर्षे होत आले असल्यामुळे त्यामधील तंत्रज्ञान आणि त्यासाठी लागणारी यंत्रसामुग्री चांगली परिचयाची आहे. पुनर्निर्मितीक्षम स्त्रोतांपासून (रिन्यूएबल एनर्जी सोर्सेसपासून) जगभरात आज जेवढी वीज तयार होत आहे त्यातील जवळपास नव्वद टक्क्यांएवढा सिंहाचा वाटा जलशक्तीचा असल्यामुळे त्याला या सत्रात अग्रस्थान मिळेल असे मला वाटले होते पण या वेळी तिचा समावेशच केला गेला नव्हता असे दिसले.

औष्णिक विद्युतनिर्मिती केंद्रांपासून जगातली तसेच भारतातलीसुध्दा निम्म्याहून अधिक वीज तयार होत असल्यामुळे ही शाश्वत ऊर्जा नसली तरी तिची दखल घेणे आवश्यक होते. या प्रकारच्या ऊर्जेच्या भविष्याबद्दल शंका उत्पन्न झाल्यामुळेच खरे तर ऊर्जेच्या इतर स्त्रोतांकडे लक्ष दिले जाऊ लागले आहे. त्यामुळे पहिला मान औष्णिक ऊर्जेला मिळावा अशी योजना होती. पण यावरील माहिती सादर करण्यासाठी श्री.कुकडे यांना लगेच मंचावर येणे शक्य झाले नसावे. सत्राध्यक्षांनी मला भाषणासाठी पाचारण केले आणि पंधरा मिनिटात आपले वक्तव्य संपवण्याची सूचना केली.

“सर्व उपस्थितांना नमस्कार!” एवढ्या तीनच शब्दात मी आपले नमन केवळ थेंबभर तेलात आटोपले आणि पूर्वपीठिका, प्रस्तावना, विषयाची ओळख वगैरेंना फाटा देऊन सरळ अणूगर्भात घुसलो. तिथे ही ऊर्जा कशा प्रकारे वास करत असते आणि तिला बाहेर काढल्यानंतर तिचे रूपांतर विजेत कसे केले जाते. इंधन (फ्यूएल), मंदायक (मॉडरेटर), शोषक (अॅब्सॉर्बर) आणि शीतलक (कूलंट) हे या केंद्रातील प्रक्रियांचे मुख्य घटक कोणते कार्य करतात, त्यांच्या द्वारे ही प्रक्रिया किती उत्तम प्रकारे नियंत्रित केली जाते, त्याशिवाय किती सुरक्षेचे उपाय योजलेले असतात वगैरे सारे समजावून सांगितले आणि या बाबतीतला आतापर्यंतचा जागतिक अनुभव, त्याबाबत केला जात असलेला खोडसाळ अपप्रचार आणि त्या बाबतीतील प्रत्यक्ष सद्यपरिस्थिती, त्यावर घेतले जाणारे आक्षेप आणि त्यांचे निराकरण, भविष्यकाळामधील योजना वगैरेंबद्दल माहिती दिली. सध्या निर्माण केली जात असलेली अणूऊर्जा युरेनियमच्या उपलब्धतेवर अवलंबून आहे आणि त्याचे साठे संपण्याची दाट शक्यता असल्यामुळे ही शाश्वत ऊर्जा नाही असे असले तरी फास्ट ब्रीडर रिअॅक्टर्सद्वारे सध्या उपलब्ध असलेल्या युरेनियमचा उपयोग अनेक पटीने वाढवता येणे शक्य आहे आणि फ्यूजन रिअॅक्टर्स बनवणे साध्य झाले तर मग अणू ऊर्जेचे प्रचंड भांडार खुलेल वगैरे सांगितले.

त्यानंतर श्री.संतोष गोंधळेकर यांनी अपारंपरिक ऊर्जा हा विषय घेतला. त्यांचा मुख्य भर जैवऊर्जेवर (बायोएनर्जीवर) होता. वनस्पती आणि प्राणिमात्रांची शरीरे ज्या असंख्य सूक्ष्म पेशींपासून बनतात त्यांचे रेणू (मॉलेक्यूल्स) मुख्यतः कार्बन, हैड्रोजन आणि ऑक्सीजन या मूलद्रव्यांनी भरलेले असतात. या सगळ्याला बायोमास असे म्हंटले जाते. झाडांची मुळे, खोड, फांद्या, पाने. फुले, फळे वगैरे भाग आणि त्यापासून तयार केले जात असलेले कागद व कापड यासारखे कृत्रिम पदार्थ, तसेच प्राणिमात्रांचे मृतदेह, मलमूत्र वगैरे सर्वांचा समावेश या बायोमासमध्ये होतो. हे जैव पदार्थ कुजतात तेंव्हा काही सूक्ष्म जंतू या पदार्थांच्या अवाढव्य रेणूंचे विघटन करून त्यापासून लहान लहान आणि साधे रेणू वेगळे करतात. त्यातून कार्बन व हैड्रोजन यांची मीथेनसारखी वायुरूप संयुगे (काँपौंड्स) निघतात. त्यांना बायोगॅस म्हणतात. या ज्वलनशील वायूला जाळून त्यामधून ऊर्जेची निर्मिती करता येते. हीच जैवऊर्जा झाली. हा बायोगॅस स्वयंपाकघरातला एलपीजी (लिक्विफाईड पेट्रोलियम गॅस) आणि वाहनांमध्ये भरला जाणारा सीएनजी (काँप्रेस्स्ड नॅचरल गॅस) यांच्यासारखाच असतो. गोबर गॅसच्या स्वरूपात ही ऊर्जा खेड्यापाड्यांमधून उपयोगात आणण्याचे प्रयत्न बरेच वर्षांपासून चाललेले आहेत. अधिक मोठ्या प्रमाणात या गॅसचे उत्पादन करून त्यापासून विजेची निर्मिती केली तर त्यांमुळे भारत विजेच्या बाबतीत स्वयंपूर्ण होऊ शकेल असा विश्वास श्री,गोंधळेकर यांनी व्यक्त केला. अशा प्रयत्नांचे सूतोवाच श्री,प्रभाकर कुकडे यांनी त्यांच्या बीजभाषणात केले होतेच.

शहरामध्ये रोज गोळा होणारा टनावधी कचरा ही नगरवासियांपुढे असलेली एक मोठी समस्या आहे. त्याचे काय करायचे हेच उमजेनासे झाले नसल्यामुळे तो नष्ट करणे हेच महत्वाचे आहे. अशा वाया जाणा-या कचऱ्यापासून बायोगॅसची निर्मिती केली तर त्याचेपासून सुटका होईलच, शिवाय त्यापासून ऊर्जा निर्माण करून तिचा वापर करता येईल. यामुळे शहरांसाठी हा उपाय अत्यंत उपयुक्त आहे. बायोगॅसच्या निर्मितीपर्यंत होणारा खर्च नगरविकासाखाली केला (म्हणजे गॅस फुकट मिळवला) आणि त्यापासून पुढे वीजनिर्मिती करण्याचा खर्च वीजग्राहकाकडून वसूल केला तर ती वीज माफक दरात प्राप्त करता येईल. या कारणाने शहरांमध्ये अशा प्रकारे ऊर्जेची निर्मिती करणे गरजेचे आहे असे माझेही मत आहे. शहरातला नागरिक टाकाऊ जैव वस्तूंचे काहीही करू शकत नाही किंवा त्या साठवूनही ठेवू शकत नाही, त्यामुळे त्यांचा योग्य प्रकारे निचरा करण्याची जबाबदारी स्थानिक स्वराज्य संस्थांवर येते.

पण खेड्यांमधली परिस्थिती वेगळी आहे. भाजीची साले, फोलपटे, देठ, पालापाचोळा, उरलेले अन्न, गवत वगैरे गोष्टी जनावरांना खाऊ घातल्या जातात, त्यांचे शेण आणि उरलेला चुरा, भूसा वगैरेंचासुध्दा खत म्हणून किंवा ज्वलनासाठी उपयोग केला जातो. त्यामुळे जैव कचऱ्यापासून मुक्ती मिळवणे हा तिथे इतका मोठा प्रश्न नाही. वीजउत्पादन करण्यासाठी भरपूर बायोमासाचा सतत पुरवठा करावा लागेल आणि तो उत्पन्न करण्यासाठी एलेफंट ग्रास, जट्रोपा यासारखी लवकर वाढणारी खास झाडे मुद्दाम लावून वाढवावी लागतील. अन्नधान्ये, तेलबिया, ऊस, कापूस, पालेभाज्या, फळफळावळ यासारख्या पिकांऐवजी शेतात ही झाडे लावली आणि त्यांच्यापासून तेवढेच किंवा जास्त उत्पन्न मिळवण्याची अपेक्षा बाळगली तर त्याला लागणारा खर्चसुध्दा विजेच्या उत्पादनखर्चात धरावा लागेल आणि ते केले तर ही वीज केवढ्याला पडेल याबद्दल माझ्या मनात शंका आहेत. काही संभाव्य आकडेवारी मांडून ती वीज स्वस्तातच पडेल असे भाकित श्री.गोंधळेकरांनी केले असले तरी हे प्रत्यक्ष अनुभव घेऊन सिध्द करावे लागेल.

सुरुवातीला ठेवलेले औष्णिक ऊर्जेवरील भाषण श्री.कुकडे यांनी त्यानंतर सादर केले. त्यांचा या क्षेत्रामधील दीर्घ अनुभव आणि ज्ञान यामुळे ते अर्थातच खूप माहितीपूर्ण होते. भारतात कोळशाचे प्रचंड साठे असले तरी त्याचा दर्जा आणि त्याचे उत्पादन पुरेसे नसल्यामुळे आपल्याला तो खूप मोठ्या प्रमाणात आय़ात करावा लागतो. खनिज तेल आणि वायू याबद्दल तर विचारायलाच नको. या बाबतीत आजच आपण तीन चतुर्थांश तेलाची आयात करतो आणि हा आकडा लवकरच नव्वद टक्क्यावर जाईल असे दिसते आहे. मध्यपूर्वेमधील अस्थिर राजकीय परिस्थितीमुळे त्यांच्या किंमती अव्वाच्या सव्वा वाढत चालल्या आहेत. आपल्या परकीय चलनाचाच नव्हे तर राष्ट्रीय उत्पन्नाचा मोठा भाग त्यात खर्च केला जातो. या चित्रात सुधारणा होण्याची शक्यता तर नाहीच, ते दिवसे दिवस बिघडत जाणेच क्रमप्राप्त असल्यामुळे आतापासूनच आपण विजेच्या उत्पादनाच्या पर्यायी मार्गांचा अवलंब (अणुशक्तीसह) अधिकाधिक प्रमाणात करणे गरजेचे आहे हे त्यांनी सप्रमाण सिध्द करून श्रोत्यांच्या मनावर ठसवायचा चांगला प्रयत्न केला. नव्या औष्णिक विद्युतकेंद्रांसाठी आवश्यक असलेली जमीन आणि पाणी मिळवणेसुध्दा आता किती कठीण झाले आहे याची कल्पना त्यांनी दिली. तरीसुध्दा पुढील पन्नास साठ वर्षे तरी आपल्याला त्यावरच अवलंबून राहणे गरजेचे असल्यामुळे त्यातून मार्ग काढावेच लागतील हे त्यांनी स्पष्ट केले.

कार्यशाळेच्या पहिल्या दिवशी दुपारी झालेल्या दोन्ही सत्रांत अपारंपरिक (नॉनकन्हेन्सनल) ऊर्जेवर चर्चा झाली. त्यातील पहिले सत्र फक्त जैव ऊर्जेबाबत (बायो एनर्जी) होते आणि सौरऊर्जा (सोलर एनर्जी) व वातऊर्जा (विंड एनर्जी) यांची चर्चा दुसऱ्या सत्रात झाली. सूर्यप्रकाशात झाडांची पाने हवेमधील कर्बद्विप्राणील (कार्बन डायॉक्साइड) वायू ग्रहण करतात आणि त्यामधील कार्बन अणूचा पाणी व इतर क्षारांसोबत संयोग घडवून त्यातून निरनिराळ्या सेंद्रिय (ऑर्गॅनिक) पदार्थांचे अणू तयार करतात. या प्रक्रियेत कर्बद्विप्राणील वायूमधील प्राणवायूचे (ऑक्सीजनचे) हवेत उत्सर्जन केले जाते आणि सूर्यप्रकाशामधील ऊर्जा सेंद्रिय पदार्थांमध्ये सुप्त रासायनिक ऊर्जेच्या (केमिकल पोटेन्शियल एनर्जी) स्वरूपात साठवून ठेवली जाते. हे सेंद्रिय पदार्थ झाडांच्या निरनिराळ्या भागांमध्ये पाठवून देऊन तिकडे ते साठवले जातात. त्यांच्यावरच जगातील इतर सर्व पशुपक्षी, कृमीकीटक, मासे वगैरे सजीवांचे प्रत्यक्ष किंवा परोक्ष रीतीने पोषण होते. या सेंद्रिय पदार्थांचे ज्वलन होत असतांना त्यांच्यामध्ये सुप्त असलेली ऊर्जा पुन्हा प्रकट होते. ही जैव ऊर्जा दोन प्रकारांने उपयोगात आणली जाते. मागील भागात दिल्याप्रमाणे सेंद्रिय पदार्थ कुजवून त्यातून जैव वायू (बायोगॅस) बाहेर काढून तो जाळणे हा अलीकडील काळातला उपाय आहे. लाकडाच्या किंवा सुकलेल्या पालापाचोऱ्याच्या स्वरूपातील त्या पदार्थांनाच जाळून ऊष्णता निर्माण करणे हे माणसाला अग्नीचा शोध लागल्यापासून आजतागायत चालत राहिले आहे. भूगर्भामधील दगडी कोळसा आणि खनिज तेल हेसुध्दा लक्षावधी किंवा कोट्यावधी वर्षांपूर्वी पृथ्वीवर जगत असलेल्या वनस्पतींपासूनच निर्माण झाले आहेत. त्यामुळे त्यांच्या ज्वलनातून मिळणारी ऊर्जासुद्धा मुळात सौर ऊर्जेपासून तयार झालेली आहे असेही म्हणता येईल.

जैव ऊर्जेचा माणसाच्या कामासाठी उपयोग करण्यात तसे काहीच नवीन नसले तरी हा उपयोग अधिकाधिक कार्यक्षम रीतीने करण्याचे प्रयत्न चाललेलेच आहेत. शाश्वत ऊर्जेवरील कार्यशाळेच्या दुसऱ्या तांत्रिक सत्रात यावरच उहापोह करण्यात आला. ‘ग्रामीण भागासाठी जैवऊर्जा (बायोएनर्जी फॉर व्हिलेजेस)’ या विषयावर किर्लोस्कर उद्योगसमूहाच्या श्री.नितांत माटे यांनी सादर केलेल्या भाषणात त्यांनी या विषयाचा आढावा घेतला. घनरूप, द्रवरूप (तेल) किंवा वायुरूप अशा कोणत्याही स्वरूपातील सेंद्रिय पदार्थांपासून ऊर्जा निर्माण करणे हे एक प्रकारे ‘हरित तंत्रज्ञान (ग्रीन टेक्नॉलॉजी)’ मानले जाते, ते ‘पुनर्निर्मितीक्षम (रिन्यूएबल)’ असल्यामुळे त्याचा उपयोग चिरकाल करता येईल. त्यामुळे होणारा ग्रामीण भागाचा विकास टिकाऊ स्वरूपाचा तसेच स्वावलंबी स्वरूपाचा असेल. वगैरे मुद्दे त्यांनी मांडले. किर्लोस्करांसारख्या मोठ्या उद्योगाने यात लक्ष घातले आणि यासाठी लागणारी कार्यक्षम तसेच उपयोग करायला सुलभ अशी यंत्रसामुग्री व उपकरणे तयार केली तर नक्कीच त्याचा ग्रामीण समाजाला चांगला फायदा होईल.

समुचित एन्व्होटेक कंपनीच्या श्री.रवीन्द्र देशमुख यांनी ‘घरगुती ऊर्जेचा वापर (डोमेस्टिक एनर्जी अॅप्लिकेशन)’ या विषयावर बोलतांना खेडी आणि लहान नगरे या भागात मुख्यतः स्वयंपाकात वापरल्या जाणाऱ्या चुली, शेगड्या वगैरेंमध्ये सुधारणा करून त्या जास्त कार्यक्षम कशा करता येतात याबद्दल माहिती दिली. या सुधारणांमुळे इंधनाची बचत होईल, तसेच धुराचा त्रास होणार नाही आणि त्यामुळे होणारे हवेचे प्रदूषण कमी करता येईल असा तिहेरी लाभ होतो. याशिवाय गावामधील कचरा जाळून त्यापासून ऊर्जा निर्माण करण्याची उपकरणे व यंत्रसामुग्रीयुध्दा त्यांची संस्था पुरवू शकते. या प्रकारच्या संशोधनासाठी तिला ‘अॅशडेन पुस्कार’ मिळाले आहेत.

आरती (अॅप्रोप्रिएट रूरल टेक्नॉलॉजी इन्स्टिट्यूट) या संस्थेमधून आलेले श्री.सिध्देश्वर यांनी ‘ग्रामीण ऊर्जा शाश्वती (व्हिलेज एनर्जी सिक्यूरिटी)’ या विषयावर बोलतांना आरती या संस्थेने या बाबतीत केलेल्या विविध प्रकारच्या कार्याची माहिती देली. भारतात दरवर्षी पन्नास कोटी टन एवढा जैव कचरा निर्माण होतो. त्या सर्वाचा सदुपयोग करून घेतल्यास ग्रामीण भागाला कधीच ऊर्जेची चिंता करावी लागणार नाही असे त्यांनी सांगितले. आरतीने बनवलेले ‘सराय’ शेगडी (स्टोव्ह), भट्ट्या वगैरेंची माहितीसुध्दा दिली.

‘भगीरथ प्रतिष्ठान’ या समाजोपयोगी संस्थेतर्फे (एनजीओकडून) कोंकणातील लहान गावांमध्ये खूप कार्य होत आहे. श्री.प्रसाद देवधर यांनी ‘जैववायूतंत्रज्ञानाची सद्यपरिस्थिती आणि तिचा उपयोग (टेक्नॉलॉजी स्टेटस ऑफ बायोगॅस अँड इट्स अप्लिकेशन)’ या विषयावर केलेल्या भाषणात त्याची समग्र माहिती थोडक्यात दिली. कोकणाच्या या भागामधील महिलावर्ग जळणासाठी लाकूडफाटा गोळा करणे, शेणाच्या गोवऱ्या थापणे, त्या वाळवणे आणि ते जाळून त्यावर स्वयंपाक करणे यावरच दररोज निदान चार तास घालवतात. संस्थेने बांधून दिलेल्या आधुनिक बायोगॅस शेगडीवर फक्त एक तासात त्यांचा सगळा स्वयंपाक तयार होतो. अर्थातच उरलेल्या वेळात त्या कुक्कुटपालन, दूधदुभते यासारखे कोणतेही दुसरे उत्पादक काम करू शकतात. शिवाय स्वयंपाकासाठी लागणाऱ्या इंधनाची बचत होतेच. अशा रीतीने ग्रामीण भागातील महिलावर्गाच्या राहणीमानात क्रांतिकारक बदल घडवून आणण्याचे महत्वपूर्ण कार्य करण्यासाठी त्यांची भगीरथ ही संस्था कटीबद्ध असल्याचे त्यांनी सांगितले एवढेच नव्हे तर अशा सुखी व समृध्द झालेल्या ग्रामीण महिलांची छायाचित्रेसुध्दा त्यांनी दाखवली.

गंगोत्री टेक्नॉलॉजीज या संस्थेतर्फे आलेल्या श्री.सुनील गोखले यांनी ‘जैववस्तुमानाच्या चपट्या गोळ्यांच्या स्वरूपात स्वैपाकासाठी इंधन (बायोमास पेलेट्स अॅज कुकिंग फ्यूएल)’ या विषयावर भाषण केले. लाकूडफाटा, पालापाचोळा किंवा इतर कोणताही बायोमास परंपरागत पध्दतीच्या चुलीशेगड्यांमध्ये जाळल्याने त्यामधील फक्त १० टक्के ऊर्जेचा उपयोग होतो आणि उरलेली ऊर्जा वाया जाते असे सांगून तिच्या लहान लहान चपट्या गोळ्या (पेलेट्स) बनवून त्या खास प्रकारच्या भट्ट्यांमध्ये जाळल्या तर त्यापासून मिळणाऱ्या ऊर्जेचा अधिक चांगल्या प्रकारे उपयोग करून घेता येतो असे प्रतिपादन त्यांनी केले. यज्ञ फ्यूएल सर्व्हिसेस या कंपनीच्या श्री.घारपुरे यांनी जैव कचऱ्यापासून कांड्या बनवून त्याचा उपयोग करण्याची माहिती ‘जैववस्तुमानाच्या कांड्यांच्या स्वरूपात कारखान्यांसाठी इंधन (बायोमास ब्रिकेट्स अॅज इंडस्ट्रियल फ्यूएल)’ या विषयावरील भाषणात दिली. या दोन्हींमध्ये बरेच साम्य आहे. जैववस्तुमानाचा भुगा करून त्यांना यंत्रात घालून चेपून त्याच्या गोळ्या किंवा कांड्या बनवल्यास त्यांची साठवणूक आणि वाहतूक करणे, तसेच त्यांना शेगडी किंवा भट्टीमध्ये भरणे सोपे जाते आणि ते काम स्वयंचलित यंत्रांद्वारे करता येते. यातले पेलेट्सचे तंत्रज्ञान लहान प्रमाणावर आणि मुख्यतः घरगुती वापरासाठी असावे आणि ब्रिकेट्सचे तंत्रज्ञान मोठ्या प्रमाणावर आणि कारखान्यांसाठी असावे. सर्व प्रकारच्या भुशांपासून किंवा टरफलांपासून अशा पेलेट्स किंवा ब्रिकेट्स बनवण्याचे तंत्रज्ञान त्यांच्या कंपन्यांकडे आहे आणि त्याचा उपयोग व्यावसायिक तत्वावर करता येण्याजोगा आहे असे या दोघांनी सांगितले.

मुंबई आयआयटी मधील प्राध्यापक शिरीष केदारे यांनी ‘प्रकाशऔष्णिक सौर ऊर्जा (एनर्जी फ्रॉम फोटोथर्मल) या विषयावरील व्याख्यानात सौर ऊर्जेचा उपयोग कारखान्यांमध्ये कसा केला जाणे शक्य आहे याचे विवेचन केले. रसायने, रंग, औषधे वगैरे तयार करणाऱ्या अनेक प्रकारच्या कारखान्यांमध्ये चालणाऱ्या प्रक्रियांसाठी लागणारी ऊष्णता बॉयलर्समध्ये खनिज तेल जाळून मिळवली जाते. त्यामधील २५० अंश सेल्सियसपेक्षा कमी तपमानावरील ऊष्णता निर्माण करण्यासाठी सौर ऊर्जेचा उपयोग करता येईल. उन्हात ठेवलेल्या विशिष्ट प्रकारच्या नळ्यांध्ये पाणी तापवून ते तप्त पाणी पुरेशा आकारांच्या पात्रांमध्ये (ड्रम्समध्ये) साठवायचे आणि ऊष्णता विनिमयस्कांद्वारे (हीट एक्स्चेंजरमार्गे) त्यामधील ऊष्णता संयंत्राला पुरवायची अशी योजना त्यांनी सांगितली. ‘घरकामासाठी सौर ऊर्जा (सोलर एनर्जी फॉर हाउसहोल्ड)’ या विषयावर दिलेल्या व्याख्यानात प्रिन्स फाउंडेशनचे श्री.अजय चांडक यांनी नवनवीन प्रकारच्या लहान मोठ्या सौरशेगड्या दाखवल्या. शाळांमधील मिडडेमील स्कीम, आंगणवाड्या, दवाखाने, धार्मिक स्थाने असा जागांवर लागणारी ऊर्जेची मोठ्या प्रमाणावरील गरज भागवण्यासाठी त्यांच्या संस्थेने प्रचंड आकाराच्या सौरशेगड्या बनवल्या आहेत. त्यात माणसांना उभे राहण्याची आणि ते करतांना त्याला ऊन लागू नये यासाठी त्याच्यासाठी छत्रछायेची व्यवस्थासुध्दा केली आहे. याची सौरपत्रे (सोलर पॅनेल्स) पाकळ्यांच्या आकाराची बनवलेली असल्यामुळे ती गाडीवरून ग्रामीण भागात नेणे शक्य होईल आणि त्यांची जोडणी करणे अत्यंत सोपे असल्यामुळे कोणत्याही अवजड यंत्रसामुग्रीशिवाय ती कोणीही करू शकेल.

श्री.अरविंद शिरोडे यांनी ‘वातऊर्जेचे घरगुती उपयोग (विंड एनर्जी हाउलहोल्ड अप्लगकेशन्स)’ या विषयावर केलेल्या भाषणात पवनचक्कीद्वारा विजेची निर्मिती करण्याबद्दल माहिती दिली. वाऱ्याचा वेग कमीअधिक होत असतो, पण विजेचा दाब (व्होल्टेज) ठराविक मात्रेवर ठेवणे अत्यंत आवश्यक असते, त्याचप्रमाणे कामानुसार विजेचा प्रवाह (करंट) कमीजास्त प्रमाणात लागतो, पण वारा त्याच्या स्वतःच्या मर्जीनुसारच वाहतो. यामुळे उपलब्धता आणि आवश्यकता यांची सांगड घालणे या ऊर्जेच्या बाबतीत जवळजवळ अशक्य असते. त्यामुळे बॅटरीज, इन्व्हर्टर्स वगैरेंच्या सहाय्याने वातऊर्जेचा उपयोग करून घ्यावा लागतो. निदान भारतात तरी पावसाळा सोडल्यास एरवी रोज ठराविक काळ कडक ऊन असते. पण त्याच वेळी विजेची तेवढी गरज वाटत नसल्यामुळे सौरऊर्जेच्या बाबतीतदेखील या गोष्टी बहुतेक सगळ्या जागी काही प्रमाणात कराव्या लागतात.

या दोन्ही सत्रांमधील चर्चा ऐकतांना एक गोष्ट लक्षात आली. ती म्हणजे आता खाजगी कंपन्या आणि सेवाभावी संस्था अपारंपरिक ऊर्जेकडे गंभीरपणे लक्ष देऊ लागल्या आहेत. यातून नफा मिळवणे हा खाजगी कंपन्यांचा उद्देश असतो आणि निदान ‘ना नफा ना तोटा’ या तत्वावर सेवाभावी संस्था चालवणे आवश्यक असते. त्यामुळे त्यांचे प्रयत्न व्यावहारिक (प्रॅक्टिकल) असण्याची अधिक शक्यता असते. पण अपारंपरिक ऊर्जेसंबंधीच्या प्रत्येक बाबतीत ‘अनुदान’, ‘सहाय्य’ किंवा ‘कायद्यानुसार करावी लागणारी गोष्ट’ अशा प्रकारचे उल्लेख येत होते. असल्या कुबड्यांवर या अपारंपरिक ऊर्जा अधिक काळ किंवा मोठ्या प्रमाणात उभ्या राहू शकणार नाहीत असे मला वाटते. सौर ऊर्जेपासून वीज तयार करण्यासाठी लागणारी सोलर पॅनेल्स किंवा पवनचक्कीमधील यंत्रसामुग्री यांचे उत्पादन करण्यासाठी आधी खूप ऊर्जा खर्च करावी लागते. ती ऊर्जा अन्य स्वस्त मार्गाने तयार करूनसुध्दा आपण स्वस्त दरात सौर किंवा वायुऊर्जा निर्माण करू शकत नसू तर त्याला फारसा अर्थ उरत नाही. फक्त सौर किंवा वातऊर्जेचाच वापर करून जर आपण त्यासाठी लागणारी यंत्रसामुग्री तयार करू शकलो आणि तिचा उपयोग करून मिळणारी वीज वाजवी भावात मिळाली तरच हा पर्याय खऱ्या अर्थाने स्वावलंबी म्हणता येईल आणि शाश्वत ठरेल. यासाठी तांत्रिक चमत्कार घडवून आणण्याची आवश्यकता दिसते.

जैवऊर्जा (बायोएनर्जी) या बाबतीत बरीच अधिक आशादायी वाटते. स्वयंपाकघरात होत असलेल्या ज्वलनाच्या पारंपरिक पध्दतींमध्ये सुधारणा करून त्यातून ऊर्जेची बचत करणे आणि प्रदूषण कमी करणे हे तर उपयुक्तच नव्हे तर अत्यंत आवश्यक आहे आणि ते शक्य होत आहे असे दिसते. युकॅलिप्टस किंवा सुबाबूळ ही जलद वाढणारी झाडे मोठ्या प्रमाणावर लावून आणि योजनाबध्द पध्दतीने त्यांची कापणी करून त्यापासून संततऊर्जा निर्माण करण्याची स्वप्ने वीस पंचवीस वर्षांपूर्वी पाहिली गेली होती. पण त्याबाबतीत निराशाच पदरी आली हा ताजा इतिहास आहे. त्यामुळे सुपीक जमीनीवर वृक्षांची लागवड करून त्यामधून ऊर्जा मिळवत राहण्याची कल्पना मला आजच्या घटकेला व्यवहार्य वाटत नाही. पण खनिज तेलाची उपलब्धता कमी होत गेली आणि त्याच्या किंमती अशाच वाढत गेल्या तर मात्र लवकरच जैवऊर्जा तुलनेने वाजवी भावात मिळू लागेल. यासाठी लागणारी सामुग्रीसुध्दा स्थानिक साधनांचा उपयोग करून स्वस्तात निर्माण करण्याचे यशस्वी प्रयत्न केले गेले आहेत असे भगीरथच्या उदाहरणावरून दिसले. टाकाऊ कच-याची विल्हेवाट लावण्याबरोबर त्यातून ऊर्जा निर्माण करणे तर नक्कीच लाभदायक आहे. त्याच्या मार्गात येणारे गैरतांत्रिक (नॉनटेक्निकल) अडथळे दूर करण्याची आवश्यकता आहे. यासाठी समाजाच्या प्रबोधनाची गरज आहे आणि ते करण्यासाठी उत्साही मंडळी पुढे येत आहेत असे आशादायक चित्र मला दिसले.

कार्यशाळेच्या दुसरे दिवशी म्हणजे २६ फेब्रूवारीच्या सकाळचा कार्यक्रम दोन तांत्रिक सत्रांमध्ये विभागला होता. ऊर्जाक्षेत्रात सध्या येत असलेल्या मुख्य अडचणींवर पहिल्या सत्रात चर्चा झाली. यात महावितरणचे श्री.जाधव, प्रयासचे श्री.चुणेकर, श्री.संदीप कुलकर्णी आणि श्री.आश्विन शेजवलकर यांनी प्रबंध सादर केले. आपल्याकडे विजेचा पुरवठा एकंदरीतच अपुरा आहेच, ज्या वेळी विजेला सर्वात जास्त मागणी (पीकलोड) असते तेंव्हा त्याचा फारच तुटवडा असल्यामुळे ती सर्व ग्राहकांना पुरवणे अशक्य असते. उपलब्ध असलेली वीज निरनिराळ्या ग्राहकांना आलटून पालटून दिली जाते. याला भारनियमन (लोडशोडिंग) असे भारदस्त नाव दिले गेले असले तरी त्यामुळे ज्यांना वीज मिळत नाही त्यांची प्रचंड पंचाईत व हानी होते. कारखान्यांमधील यंत्रे पूर्ण वेळ काम करू शकत नाहीत त्यामुले उत्पादनात घट येते. शेतीला वेळचे वेळी पाणी देता येत नाही. बहुतेक ठिकाणी ते रात्रीच्या अंधारातच देणे शक्य असते. त्या वेळी ते देणे अडचणीचे असते आणि वाया जाण्याचीही शक्यता असते. विजेचा दाब (व्होल्टेज) पुरेसा नसेल तर तिच्यावर चालणारी यंत्रे कार्यक्षम रीतीने चालत नाहीत किंवा लवकर बिघडतात.

आजच्या शहरी राहणीमानात विजेची चोवीस तास उपलब्धता गृहीत धरली आहे. घरांची बांधणी करतांना उजेड व वारा यांचा पुरेसा विचार केला जात नसल्यामुळे दिवसासुध्दा विजेचे दिवे लावावे लागतात आणि हवा खेळती राहण्यासाठी पंख्याची गरज पडते. नळाचे पाणी आधी पंपाने उंचावरील टाकीमध्ये चढवावे लागते. बहुमजली उत्तुंग इमारतीत वर रहायला छान वाटत असले तरी जिने चढणे व उतरणे नकोसे वाटते. त्यासाठी लिफ्टची गरज असते. रेफ्रिजरेटर आणि टेलिव्हिजनसारखी उपयुक्त किंवा मनोरंजनाची साधने विजेवर चालतात. घराघरांमधील पाटावरवंटा, उखळमुसळ वगैरेंची जागा मिक्सर ग्राइंडर किंवा फूडप्रोसेसरने घेतली आहे आणि बाथरूममधल्या गीजरने न्हाणीघरातल्या बंबाची हकालपट्टी केली आहे. वेळी अवेळी लोडशेडिंग झाल्यास ही सारी उपकरणे बंद पडतात. ती चालवायचीच असे ठरवले तर त्यासाठी पर्यायी विजेची व्यवस्था करावी लागते ती अतीशय महाग पडते.

मुळात भारनियमन करावेच लागणार नाही याची काळजी घ्यायची झाल्यास त्यासाठी विजेचा पुरवठा तरी वाढवावा लागेल (त्यासाठी करण्यात येत असलेले प्रयत्न अपुरे पडत आहेत हे उघड आहे) किंवा विजेची मागणी कमी करावी लागेल. तसे करणे सर्वच दृष्टीने नक्कीच जास्त शहाणपणाचे आहे. ते करण्यासाठी उपलब्ध असलेल्या ऊर्जेचा जास्तीत जास्त उपयोग करणे आवश्यक आहे. आज भारतात वापरली जाणारी बहुतेक सारी विजेची उपकरणे खूप जुन्या पध्दतीची आहेत. याहून जास्त कार्यक्षम असे एअर कंडीशनर, रेफ्रिजरेटर, पंखे वगैरे परदेशात तयार होऊ लागले आहेत, पण त्यांच्या किंमती जास्त आहेत. त्यामुळे त्या भारतात फारशा विकल्या जात नाहीत. काही प्रगत देशांमध्ये अकार्यक्षम वस्तू विकायला किंवा वापरायला परवानगीच मिळत नाही आणि दरमहा भरावे लागणारे विजेचे बिल कमी करण्याकडे बहुतेक सगळ्या ग्राहकांचे लक्ष असते. कदाचित आपल्याकडील घरगुती खर्चाच्या अंदाजपत्रकात अजून विजेच्या खर्चाचा हिस्सा फार महत्वाचा नसल्यामुळे वस्तू विकत घेतांना ग्राहक त्याचा विचार करत नसावा. दरमहा येणाऱ्या खर्चापेक्षा वस्तूची किंमतच त्याला अधिक महत्वाची वाटते. देशामधील ऊर्जेचा वापर अधिकाधिक कार्यक्षम पध्दतीने करण्याच्या उद्देशाने ब्यूरो ऑफ एनर्जी एफिशिएन्सी (बीईई) ही केंद्रीय संस्था स्थापन केली गेली असून ती या दृष्टीने चांगले काम करते आहे. पण त्याला यश मिळण्यासाठी ग्राहकांचे सहकार्य आवश्यक आहे. त्यासाठी प्रोत्साहन आणि दंड दोन्हींचा समावेश असलेले धोरण (कॅरट अँड स्टिक पॉलिसी) अंमलात आणावे लागेल. संख्येने कमी अशा काही मोठ्या कारखान्यांना ते लागू करणे शक्य आहे पण कोट्यावधी लहान लहान ग्राहकांना पकडणे कठीण आहे. या दृष्टीने प्रयत्न करण्याचे काही उपाय सुध्दा या सत्रात सुचवले गेले.

हाच धागा धरून ऊर्जा अक्षय्यता या विषयावर पुढील सत्रात चर्चा झाली. प्रा.कानेटकर, श्री.अमोल चिपळूणकर, श्री.निरंजन कोल्हे आणि श्री. पराग लकडे यांनी यात प्रबोधन केले. मुख्यतः ऊर्जेची बचत यावरच लक्ष केंद्रित करण्यात आले. सिमेंट, साखर, औषधे, रसायने वगैरेंच्या कारखान्यातील विविध प्रक्रिया उच्च तपमानावर होत असतात. ते तपमान निर्माण करण्यासाठी इंधन जाळले जाते. त्यातून बाहेर पडणारे ऊष्ण वायू धुराड्यामधून वातावरणात सोडले तर त्यांच्यात सामावलेली ऊर्जा वाया जाईलच, शिवाय त्यामुळे हवेचे प्रदूषणसुध्दा होईल. ते टाळण्यासाठी अनेक प्रकारच्या वेस्ट हीट रिकव्हरी सिस्टम्स या कारखान्यांमध्ये बसवल्या जातात. हे ऊष्ण वायू कशा प्रकारचे आहेत, त्यात धुराचे प्रमाण किती आहे वगैरे पाहून विशिष्ट प्रकारचे बॉयलर्स व हीट एक्स्चेंजर्स तयार केले जातात. ऊष्णता ही नेहमी अधिक तपमानाकडून कमी तपमानाकडेच वाहते. या तत्वानुसार या ऊष्णतेचा योग्य प्रकारे उपयोग केला जातो. उदाहरणार्थ बॉयलरमध्ये बाष्पीभवन करण्यासाठी पाठवले जाणारे पाणी आधीच तापवून घेतले तर त्याची वाफ करण्यासाठी बॉयलरमध्ये कमी ऊष्णता लागेल. कमी दाबाच्या वाफेचे उत्पादन, विजेची निर्मिती, रेफ्रिजरेशन इत्यादि अनेक प्रकारे ही ऊर्जा वापरली जाते. यामुळे कारखान्याची कार्यक्षमता वाढते आणि एकूण ऊर्जेचा खप कमी होतो.

आजकाल कोणताही कारखाना, कार्यालय, प्रयोगशाळा वगैरेचे शास्त्रशुध्द ऊर्जालेखापरीक्षण (एनर्जी ऑडिट) करता येते. हे करण्यासाठी अशा परीक्षकांच्या संघटना किंवा संस्था तयार झाल्या आहेत. बीईईतर्फे परीक्षा घेऊन या ऑडिटरांना प्रमाणपत्र दिले जाते. निवडक क्षेत्रासाठी हळूहळू हे परीक्षण आवश्यक केले जात आहे. नगरपालिकांचा पाणीपुरवठाविभाग, वीजनिर्मिती करणारी, तसेच विजेचे वितरण करणारी केंद्रे अशा काही ठिकाणीसुध्दा मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा खर्च होते. या सर्व जागांचे कसोशीने निरीक्षण केले आणि त्यात कुठे कुठे किती जास्तीची ऊर्जा खर्च होत आहे किंवा वाया जात आहे हे समजून घेतले तर त्यावर नियंत्रण करणे शक्य होते. यातल्या काही गोष्टी फक्त शिस्तबध्दपणे वागण्याने साध्य होऊ शकतात, काही गोष्टींसाठी किरकोळ स्वरूपाचे बदल करावे लागतात, तर काही गोष्टींसाठी मोठ्या सुधारणा कराव्या लागल्या तर त्यासाठी जास्तीचा खर्च करावा लागतो, कारखाना काही काळ बंद ठेवावा लागतो. ऑडिटरकडून या सर्वांचे विश्लेषण करून रिपोर्ट दिला जातो. आर्थिक लेखापरीक्षणात पैशाचा हिशेब पाहिला जातो, एनर्जीऑडिटमध्ये मुख्यतः तांत्रिक गोष्टी पाहिल्या जातात. उदाहरणार्थ पंपांची व विजेच्या मोटर्सची क्षमता आणि त्यांचा प्रत्यक्ष होणारा वापर, पाणी, वाफ किंवा हवा यांची गळती, धुराड्यावाटे बाहेर पडणा-या वायूंचे पृथक्करण, त्यातून इंधनाचे किती ज्वलन होत आहे याचा अंदाज वगैरे. आता याबाबत काही कायदे झाले आहेत. त्यानुसार लेखापरीक्षण करणे आणि त्यानुसार उपाययोजना करणे आवश्यक झाले आहे. मोटारगाड्यांनासुध्दा पीयूसी परीक्षण करून घ्यावे लागते. धूर ओकणारी वाहने चालत ठेवायला मनाई आहे. अशा प्रकारे ऊर्जेच्या गैरवापरावर नियंत्रणे आणली जात आहेत. युरोप अमेरिकेतील कायदे फारच कडक आहेत आणि त्यांची अंमलबजावमी उत्कृष्ट प्रकारे केली जाते. भारताला या बाबतीत अजून बराच पल्ला गाठायचा आहे.

दुपारच्या सत्रात एक नवा प्रयोग करण्यात आला. घरगुती वापर, वीजनिर्मिती आणि वाहतूक यासाठी लागणा-या ऊर्जेसंबंधी विचारविनिमय करण्यासाठी तीन समूह बनवले गेले. प्रत्येक समूहात एक तज्ज्ञ मार्गदर्शक, प्राध्यापक किंवा प्राध्यापिका आणि बरेचसे विद्यार्थी विद्यार्थिनी यांचा समावेश होता. त्यांनी निरनिराळ्या खोल्यांमध्ये बसून संबंधित विषयावर चर्चा केल्या. गेले दीड दिवस चाललेल्या व्याख्यानांचा विद्यार्थ्यांवर कितपत प्रभाव पडला याचा अंदाज आला असावा तसेच त्यांची थोडक्यात उजळणी झाली असणार. शिवाय काही नव्या कल्पनादेखील पुढे आल्या असतील. चहापानानंतर झालेल्या अखेरच्या सत्रात सर्व मंडळी पुन्हा सभागृहात एकत्र जमली. तीन्ही समूहातून एकेक प्राध्यापक आणि विद्यार्थी यांनी आपापल्या समूहात झालेल्या चर्चांचे अहवाल सादर केले. त्यानंतर मान्यवर मंडळींनी या कार्यशाळेचा आढावा घेतला. शिकलेले धडे लगेच विसरून जाऊ नयेत. आपापले घर, महाविद्यालय, वसतीगृह वगैरेंच्या परिसरात ऊर्जेची बचत आणि अपारंपारिक ऊर्जेचा उपयोग यावर प्रत्येकाने लक्ष द्यावे. प्राध्यापक आणि विद्यार्थी यांनी दरमहा किंवा शक्य तेंव्हा एकत्र येऊन त्यावर चर्चा कराव्यात आणि विज्ञान भारतीशी संपर्कात राहून त्यांच्या कार्याची माहिती देत रहावे. विज्ञान भारतीकडून त्यांना प्रोत्साहन व मार्गदर्शन मिळतच राहील वगैरे सांगितले गेले.

पसायदानाने कार्यशाळेची सांगता झाली.
. . . . . . . . . .

खुलासाः ही लेखमाला मला जेवढे समजले किंवा जेवढे माझ्या स्मरणात राहिले त्याची नोंद आहे. हा अधिकृत अहवाल नाही. मी विज्ञानभारती या संस्थेचा प्रतिनिधी नाही आणि या लेखमालेत व्यक्त केलेली मते माझी वैयक्तिक आहेत. मी ही लेखमाला नऊ वर्षांपूर्वी लिहिली होती. आतापर्यंत या परिस्थितीत थोडासा बदल झाला आहे.

वातावरणामधील हवेचा दाब

आपल्या आजूबाजूला चहूकडे हवा पसरलेली असते, पण ती संपूर्णपणे पारदर्शक असल्यामुळे आपल्या डोळ्यांना दिसत नाही. तिला रंग, गंध किंवा चंवसुध्दा नसते. त्यामुळे डोळे, नाक, कान, जीभ आणि त्वचा या आपल्या बाह्य ज्ञानेंद्रियांना तिच्या अस्तित्वाचे ज्ञान होत नाही. पण या हवेला पंख्याने जरासे हलवलेले मात्र आपल्या त्वचेला लगेच समजते, उन्हाचा कवडसा पाहतांना त्यातल्या हवेतले धूलिकण हलतांना दिसतात, उदबत्तीचा गंध हवेमधून पसरतो आणि घ्राणेंद्रियांना तो लगेच समजतो, जोरात वारा आला तर त्याचा सूँ असा आवाज कानांना ऐकू येतो. श्वासोच्छ्वास करतांना किंवा फुंकर मारतांना तर आपल्याला हवेचे अस्तित्व जाणवते आणि श्वासाला हवा कमी पडली तर लगेच आपला जीव कासावीस होतो. अशा प्रकारे ही हवा आपल्या चांगल्या ओळखीची असते.

ही अदृष्य हवा वजनाने इतकी हलकी असते की वजनाच्या काट्यावर उभे राहून आपण दीर्घ श्वास घेतला आणि पूर्णपणे बाहेर सोडला तरी तो काटा तसूभरही जागचा हलत नाही. पण हवेलाही अत्यंत कमी असले तरी निश्चितपणे वजन असते. आपल्या वजनापेक्षाही जास्त भरेल इतके मोठे हवेचे ओझे आपण सतत आपल्या डोक्यावर आणि खांद्यावर वहात असतो आणि आपल्या अंगावर सतत सर्व बाजूंनी त्या वजनाचा दाब पडत असतो यावर मात्र कदाचित आपला विश्वास बसणार नाही.

जमीनीपाशी तर सगळीकडे हवा असतेच, या हवेत उंच उडणारे पक्षी आणि त्यांच्यापेक्षाही उंचावरील आभाळात वाऱ्याबरोबर पुढे पुढे सरकणारे ढग दिसतात. आकाशात अमूक उंचीपर्यंत हवा पसरलेली आहे आणि तिच्यापुढे ती अजीबात नाही अशी स्पष्ट सीमारेषा नसते. जसजसे जमीनीपासून दूर जाऊ तसतशी ती अतीशय हळू हळू विरळ विरळ होत जाते. यामुळे ती आकाशात कुठपर्यंत पसरली आहे हे नजरेला दिसत नाही. मग जमीनीवरली हवा ढगांच्या पलीकडल्या अथांग आकाशात पार सूर्यचंद्र, ग्रहतारे यांच्यापर्यंत पसरलेली असते का? कदाचित नसेल असा विचार प्राचीन काळातल्या विचारवंतांच्या मनातसुध्दा आला असणार. कदाचित म्हणूनच या विश्वाची रचना ज्या पंचमहाभूतांमधून झाली आहे असे मानले जात होते त्यात पृथ्वी, आप (पाणी), तेज यांच्यासोबत वायू (हवा) आणि आकाश अशी दोन वेगळी तत्वे त्यांनी सांगितली होती.

सतराव्या शतकातले कांही पाश्चात्य संशोधक पाण्याच्या प्रवाहावर संशोधन करत होते. ते काम करतांना त्यांना हवेच्या दाबाचा शोध लागला अशी यातली एक गंमतच आहे. त्या काळातल्या युरोपमध्ये कांही शास्त्रज्ञांनी खोल विहिरींमधून पाणी उपसायचे पंप तयार केले होते, धातूंच्या नलिकांमधून (पाइपांमधून) पाणी इकडून तिकडे वाहून नेले जात होते आणि त्यात कांही जागी एकादा उंचवटा पार करून जाण्यासाठी वक्रनलिकेचा (सायफनचा) उपयोगसुध्दा केला जात होता. त्या काळात हवेचा दाब ही संकल्पनाच कुणालाही माहीत नव्हती आणि गुरुत्वाकर्षणाचे नियमही अजून सांगितले गेले नव्हते. हे पंप किंवा वक्रनलिका भौतिकशास्त्राच्या कोणत्या नियमांनुसार काम करत असतील याची स्पष्ट कल्पना त्यांचा उपयोग करणाऱ्यांनाही नव्हतीच. पण अनेक प्रयोग करून पाहतांना त्यातला एकादा सफल झाला, त्याचा उपयोग करून घेतला, त्या अनुभवावरून आणखी प्रयोग केले, त्यातला एकादा यशस्वी झाला किंवा त्या प्रयोगामधून योगायोगाने नवीन माहिती प्राप्त झाली, नवीन कल्पना सुचली अशा पध्दतीने हळू हळू माणसांच्या ज्ञानात वाढ होत होती, तसेच त्यांचे काम सोपे होत होते. विज्ञानाच्या क्षेत्रात त्या काळापर्यंत झालेली बरीचशी प्रगति अशा प्रकारे झाली होती.

पाणी उपसण्याच्या पंपांवर काम करत असलेल्या काही शास्त्रज्ञांना असा अनुभव आला की सुमारे दहा मीटर खोल विहिरींमधले पाणी कितीही जोर लावला तरी कांही केल्या वरपर्यंत येऊन पोचतच नाही. तसेच दहा मीटर उंचवटा पार करून जाणाऱ्या वक्रनलिकेमधून पाणी वहात पुढे जातच नाही. अशा प्रकारच्या तांत्रिक तक्रारी त्या काळातले श्रेष्ठ इटॅलियन शास्त्रज्ञ गॅलिलिओ यांच्याकडे आल्या. त्यांनाही लगेच या कोड्याचे उत्तर मिळाले नाही, पण इव्हाँजेलिस्ता तॉरिचेली (Evangelista Torricelli (Italian: [evandʒeˈlista torriˈtʃɛlli]) या नावाचे त्यांचे एक हुषार सहकारी होते त्यांनी मात्र या अनुभवांवर खोलवर विचार करून त्याचे उत्तर शोधण्याचा प्रयत्न केला.

आपण हाताने एकादी दोरी धरून ओढू शकतो तसे पाण्याला आपल्याकडे ओढता येत नाही. मग पंपाने तरी ते नळीमधून वरच्या बाजूला कां खेचले जावे असा प्रश्न तॉरिचेलीला पडला. पाण्याला ओढून वर काढणे शक्य नसेल तर कोणीतरी त्याला खालून वर ढकलत असले पाहिजे असा सयुक्तिक तर्क त्याने केला. तॉरिचेलीच्या काळातलाच पास्कल नावाच्या फ्रेंच शास्त्रज्ञ द्रवरूप किंवा वायुरूप अशा प्रवाही पदार्थांमधील (फ्लुइड्समधील) दाब या विषयावर संशोधन करीत होता. विहिरीच्या पाण्यावर जी हवा असते ती हवा जर तिच्या वजनाइतका दाब पाण्यावर देत असली तर त्यामुळे पाण्यामध्ये सर्व दिशांनी दाब निर्माण होईल आणि त्यात बुचकळलेल्या नळीमधले पाणी त्या दाबामुळे वर उचलले जाईल असा रास्त विचार तॉरिचेलीने केला. पाणी उचलले जाण्याला दहा मीटर्सची मर्यादा कशामुळे येत असेल हा जो मूळ प्रश्न होता, त्याचे कारण हवेचा पाण्यावरला दाब फक्त इतकाच मर्यादित असेल असे उत्तर त्याला मिळाले. पण त्याला सुचलेल्या या विचाराची खातरजमा करून घेणे अत्यंत आवश्यक होते.

तॉरिचेलीने एक लांबलचक सरळ नळी घेऊन ती पाण्याने पूर्णपणे भरली आणि तिला दोन्ही बाजूंनी झाकणे लावून बंद केली, एका लहानशा उघड्या टाकीत पाणी भरून त्या नळीला त्यात उभे केले आणि हळूच त्या नळीच्या तळातले झाकण उघडले. त्यासरशी त्या नळीमधले थोडे पाणी खाली असलेल्या टाकीमध्ये उतरलेले दिसले पण बाकीचे पाणी उभ्या नळीतच राहिले. नळीमध्ये उरलेल्या पाण्याच्या स्तंभाची उंची सुमारे दहा मीटर्स भरली. यावरून त्याने असा निष्कर्ष काढला की दहा मीटर उंच पाण्याचा स्तंभ खालच्या टाकीमधल्या पाण्यावर जेवढा दाब देईल तेवढाच हवेचा दाब पाण्यावर पडत असला पाहिजे. पण दहा बारा मीटर इतकी लांब नळी त्याच्या घरात मावत नसल्यामुळे ती छपराच्या वर जात होती आणि वातावरणातल्या हवेचा दाब कमी जास्त होत असल्यामुळे तिच्यातले पाणी खाली वर होतांना दिसत होते. नळीमधील पाण्याची पातळी खालूनच दिसावी म्हणून त्याने त्यावर एक लाकडाची भावली तरंगत ठेवली होती. ही भावली घराच्या आतबाहेर होत असल्याचे पाहून हा माणूस कांही जादूटोणा चेटुक वगैरे करत असल्याची शंका त्याच्या शेजाऱ्यांना आली. त्यामुळे त्याने हा प्रयोग थांबवला.

हवेच्या दाबाच्या अस्तित्वाबद्दल तॉरिचेलीची खात्री पटली होती. आपण सगळेजण हवेने भरलेल्या एका विशाल महासागराच्या तळाशी रहात आहोत असे त्याने एका पत्रात लिहून ठेवले होते. समुद्राच्या तळाशी गेल्यावर जसा पाण्याचा प्रचंड दाब शरीरावर पडतो तसाच हवेचा दाब आपल्यावर सतत पडत असतो असे त्याने सांगितले. त्या काळातल्या इतर शास्त्रज्ञांना ती अफलातून कल्पना पटायची नाही. आपले सांगणे प्रात्यक्षिकामधून सिध्द करून दाखवण्यासाठी तॉरिचेलीने एक वेगळा प्रयोग केला. त्याने पाण्याच्या तेरापट जड असलेला पारा हा द्रव एक मीटर लांब कांचेच्या नळीत भरून ती नळी पारा भरलेल्या पात्रात उभी करून धरली. त्याच्या अपेक्षेप्रमाणे नळीमधला पारा खाली येऊन सुमारे पाऊण मीटर (७६ सेंटीमीटर) उंचीवर स्थिरावला. पाऊण मीटर पाऱ्याच्या स्तंभाचे वजन दहा मीटर पाण्याच्या स्तंभाइतकेच असते. इसवी सन १६४३ मध्ये तॉरिचेलीने तयार केलेला हा जगातला पहिला वायुभारमापक (बॅरोमीटर) होता. नळीमधला पाऱ्याच्या वर असलेला भाग पूर्णपणे रिकामा होता, बाहेरची हवा तिथे जाण्याची शक्यता नव्हती. अशी निर्वात पोकळी (व्हॅक्यूम) हा सुध्दा त्या काळात एक नवा शोध होता. अशी पोकळी असू शकते याची कल्पना कोणीही करू शकत नव्हता. तत्कालिन शास्त्रज्ञांना ते सत्य पटवून देण्यासाठी पास्कल या फ्रेंच शास्त्रज्ञाला बरेच प्रयोग आणि प्रयत्न करावे लागले. पृथ्वीवर तॉरिचेलीने त्याच्या बॅरोमीटरमध्ये निर्वात पोकळी निर्माण केली होती या गोष्टीची आठवण ठेऊन निर्वात पोकळीमधील दाबाचे मोजमाप करण्यासाठी तॉरिचेलीच्या सन्मानार्थ टॉर हे युनिट धरले जाते.

समुद्रसपाटीवर प्रत्येक एक वर्ग सेंटिमीटर इतक्या लहानशा क्षेत्रफळावर उभ्या असलेल्या कांही किलोमीटर उंच अशा हवेच्या स्तंभाचे सरासरी वजन सुमारे एक किलोग्रॅम (1.01 Kg/sq.cm) इतके असते. म्हणजेच सुमारे ७६ सेंटीमीटर पारा किंवा १० मीटर पाणी यांना तोलून धरण्यासाठी १०१ किलोपास्कल 101 kN/m2 (kPa) म्हणजेच 10.1 N/cm2 इतका हवेचा दाब लागतो असे गणितातून सिध्द होते. जर्मनीमधील मॅग्डेबर्ग या शहराचा नगराध्यक्ष असलेल्या ओटो व्हॉन गेरिक या शास्त्रज्ञाने हवेचा दाब किती शक्तीशाली असतो आणि त्याने तयार केलेला व्हॅक्यूम पंप किती चांगले काम करतो हे प्रत्यक्ष प्रमाणाने दाखवण्यासाठी एक अजब प्रयोग केला. त्याने तांब्याचे दोन मोठे अर्धगोल तयार करून त्यांना एकमेकांमध्ये बसवले आणि त्यांना फक्त ग्रीज लावून सील केले. त्यानंतर त्या गोलाकार डब्यामधली शक्य तितकी हवा व्हॅक्यूम पंपाद्वारे बाहेर काढून टाकली. बाहेरील वातावरणामधल्या हवेच्या दाबामुळे ते अर्धगोल इतके घट्ट बसले की दोन्ही बाजूला जुंपलेल्या अनेक घोड्यांनी ओढूनसुध्दा ते एकमेकापासून वेगळे झाले नाहीत. त्या अर्धगोलांना लावलेली झडप उघडताच बाहेरील हवा आत शिरली आणि ते सहजपणे वेगळे झाले. हे अर्धगोल आणि हा प्रयोग मॅगेडेबर्गच्या नावानेच प्रसिध्द आहे.

आपल्या शरीरावरसुध्दा बाहेरच्या हवेचा इतका मोठा हवेचा दाब पडत असतोच, पण ज्या प्रमाणे पाण्यात बुडवलेल्या वस्तूला पाणी उचलून धरत असते असे आर्किमिडीजने सांगितले होते त्याप्रमाणे हवासुध्दा आपल्याला वर उचलतही असते. शरीराच्या अंतर्गत भागांमधल्या पोकळ्यांमधली हवा बाह्य वातावरणाशी संलग्न असल्यामुळे शरीराच्या आतल्या इंद्रियांमध्ये सुध्दा तेवढाच दाब असतो. तो आपल्या इंद्रियांना आणि कातडीला आतून बाहेर ढकलत असतो. यामुळे आपल्याला वातावरणातल्या हवेचा दाब एरवी जाणवत नाही. पण विमानात किंवा कांही प्रयोगशाळांमध्ये हवेच्या दाबाचे मुद्दाम नियंत्रण केले जाते. तिथे आपल्या कानाच्या पडद्यांना तो फरक लगेच जाणवतो.

पुढील काळात निरनिराळ्या संशोधकांनी हवेचा दाब मोजण्यासाठी पाऱ्याच्या वायुभारमापकाशिवाय इतर प्रकारची अनेक सोयिस्कर उपकरणे तयार केली आणि निरनिराळ्या वेळी निरनिराळ्या जागी हवेचा दाब मोजून पाहिला. वातावरणाचा अभ्यास करण्याचे ते एक मुख्य साधन झाले. समुद्रसपाटीला हवेचा सर्वात जास्त दाब असतो आणि जसजसे आपण उंचावर जाऊ तसतसे त्या ठिकाणाच्या वर असलेल्या हवेचा थर पातळ होत जातो आणि त्या जागी वातावरणामधील हवेचा दाब कमी कमी होत जातो. हिमालयातल्या उंच पर्वतशिखरांवर तो खूपच कमी असतो. तिथे जाणाऱ्या गिर्यारोहकांना श्वास घेतांना पुरेशी हवा न मिळाल्यामुळे धाप लागते. त्यांना हवेचा विरळपणा प्रत्यक्षात जाणवत होताच. तिथल्या हवेचा दाब मोजून तो किती कमी आहे हे पहाण्याचे एक साधन मिळाले. समुद्रसपाटीपासून पर्वतशिखरापर्यंत कुठल्याही ठिकाणच्या हवेचा दाब नेहमीच स्थिर नसतो. तिथल्या तपमानात होत असलेल्या बदलांमुळे हवा आकुंचन किंवा प्रसरण पावते आणि त्यातून तिथल्या हवेचा दाब कमी जास्त होत असतो. त्यामुळे ज्या ठिकाणी हवेचा दाब जास्त असेल तिथली हवा कमी दाब असलेल्या भागाकडे वाहू लागते. याचा सखोल अभ्यास केल्यावर वारे नेहमी ठराविक दिशेने कां वाहतात हे समजले. हवेच्या दाबाच्या अभ्यासावरूनच वादळांची पूर्वसूचना मिळू लागली.

मोटारींच्या किंवा कारखान्यातल्या स्वयंचलित इंजिनांना हवेची आवश्यकता असते, तसेच विमान हवेने उचलून धरल्यामुळेच हवेत उडते. हवेला दाब असतो हे सिध्द झाल्यानंतर आणि तो मोजण्याची साधने उपलब्ध झाल्यानंतर विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाची अनेक नवी दालने उघडली.