Free Books

(कहाणी बिनतारी संदेशवहनाची-२५) हर्ट्झचं योगदान आणि त्याचा शेवट
मंगळवार, १ सप्टेंबर २००९, अतुल कहाते- akahate@gmail.com
फार पूर्वीपासून प्रकाश हा कणांचा बनला आहे की लहरींचा या विषयी मोठा वाद सुरू होता. ख्रिस्तिआन ह्य़ुजेन्स आणि ऑगस्टीन या डच वैज्ञानिकानं प्रकाश हा लहरींचा बनलेला असतो असं म्हटलं होतं. यासाठी आपण भरती आलेल्या समुद्राचं उदाहरण घेऊ. त्यावेळी किनाऱ्याकडे येणारं पाणी आपण बघितलं तर आपल्या लक्षात येईल की पाण्याच्या लाटेचे अनेक भाग किंवा तिच्या अनेक लहरी होतात. त्यातले काही भाग किनाऱ्याला स्पर्शण्यापूर्वीच संपून जातात. पण ते संपता संपता त्यांच्यातूनच आणखी एक नवी आणि बहुतेक वेळा छोटी लहर निर्माण होते आणि ती किनाऱ्यापर्यंत पोहोचते, म्हणजेच लहरींचा प्रवास संपतोय असं आपल्याला वाटत असतानाच त्यातून एक नवीन लहर निर्माण होते आणि अशा अनेक लहरींमधून आपल्या एक अख्खी लाट आल्याचा भास होतो. खरं म्हणजे आपल्यापर्यंत आलेल्या असतात त्या अनेक लहरी. याच धर्तीवर आता आपण असं समजू या की दोन खोल्या आहेत, आणि त्यांच्यामध्ये एक व्हरांडय़ासारखा मार्ग आहे. आता जर आपण एका खोलीत असलो आणि दुसऱ्या खोलीतून कसला तरी आवाज आला तर आपल्याला तो आवाज नीट ऐकल्यावर त्या खोलीतून न येता त्या व्हरांडय़ामधून आलेला आहे असं वाटतं. हेसुद्धा आधी नमूद केलेल्या लाटा-लहरी प्रकरणासारखंच असतं. म्हणजेच काय मूळचा आवाज (लाट) आपल्यापर्यंत पोहोचत तो व्हरांडय़ामध्ये सुरुवात झाल्यासारखा (लहर). जे आवाजाचं तेच प्रकाशाचं आणि यापुढे प्रकाशसुद्धा अशाच अनेक लहरींच्या एकत्रीकरणातून बनलेला असतो असं मत ह्यूजेन्सनं मांडलं.
या उलट न्यूटनचं म्हणणं होतं की प्रकाश हा कणांचा बनला आहे. अनेक प्रकाशकण पुढेपुढे ढकलले जाऊन आपल्याला प्रकाश दिसतो असा सिद्धांत त्यानं मांडला. त्याचं म्हणणं होतं की हे प्रकाशकण जोपर्यंत त्यांच्या मार्गात कुठलाही अडथळा येत नाही तोपर्यंत सरळ रेषेत जात राहतात. पण जेव्हा त्यांच्या रस्त्यात काही तरी येतं तेव्हा मात्र जोरात विखुरले जातात. खरं म्हणजे स्वत: न्यूटनलाच याविषयी शंका वाटत होती. हा प्रकार प्रकाशकणांचा नसून लहरींचा आहे की काय अशी शंका त्याला येत होती. पण त्यानं त्याच्याकडे दुर्लक्ष केल आणि मग त्याच्या अनुयायांनी 'हे न्यूटननं म्हटलं आहे ना, मग प्रश्न मिटला' या आंधळेपणानं त्याची ही संकल्पना साधारण १८०० सालापर्यंत दामटून पुढे नेली.

पण मग १९ व्या शतकाच्या सुरुवातीला थॉमस यंगनं या बाबतीत अनेक प्रयोग करायला सुरुवात केली. त्यादरम्यान त्यानं न्यूटन आणि ह्य़ुजेन्स या दोघांच्याही प्रकाशाच्या रचनेविषयीच्या कल्पनांचा अभ्यास करून आपलं मत ह्य़ुजेन्सच्या बाजूनं मांडलं. थोडक्यात सांगायचं तर प्रकाश हा वेगवेगळ्या रंगांचा बनलेला असतो, आणि त्या प्रकाशांच्या लहरींच्या लांबीत फरक असतो असं त्यानं म्हटलं होतं. १८०१ साली त्यानं आपलं हे तत्व सर्वासमोर मांडलं. अशा लहरी एकत्र येऊन त्याचा प्रकाश बनतो असं त्यानं म्हटलं होतं. म्हणजेच जसं तळ्यातल्या पाण्यात दोन दगड जवळजवळ टाकले तर त्यांच्यात उमटणाऱ्या लहरींपासून तयार होणाऱ्या वर्तुळांच्या एकत्रीकरणातून जसं दृश्य निर्माण होईल तशा अनेक रंगांच्या लहरींच्या एकत्रीकरणातून प्रकाश बनतो असा याचा सारांश होता. पण न्यूटनच्या मतांना विरोध केल्यामुळे त्याच्यावर इंग्लंडमध्ये टीकेची झोड उठली. पण त्याकडे यंगनं फारसं लक्ष दिलं नाही.
यानंतर हर्ट्झच्या लक्षात आलं की इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींचा हवेतून जाण्याचा वेग हा प्रकाशाच्या वेगाएवढाच असतो. त्याच्या अंदाजे हा वेग साधारण प्रतिसेकंद २०,००० किलोमीटर्स होता (प्रत्यक्षात हा प्रतिसेकंद ३०,००० किलोमीटर्स इतका असतो.) काही जणांच्या मते हा फरक त्याच्या उपकरणांमधल्या दोषांमुळे होता, तर काहींच्या मते असं त्याच्या प्रयोगशाळेत असलेल्या हवेतल्या अडथळ्यांमुळे झालं असावं. आपल्या प्रयोगांमध्ये गर्क असताना हर्ट्झ अतिशय खुशीत असायचा. त्याला कुठल्याही प्रतिस्पध्र्याविषयी कसलीच काळजी करायची गरज नव्हती. तसंच निसर्गाबरोबर एकटय़ानं काम करून नवनवे नियम आणि नवनव्या कल्पना जन्माला घालण्यातला थरार तो अनुभवत होता. या सगळ्याचं सर्वात मोठं वैशिष्टय़ म्हणजे फक्त विजेच्या ठिणग्यांमधून त्यानं इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरी जन्माला घालून त्यांची मोजमापं घेणं आणि त्याद्वारे नवनवे नियम तयार करणं! एवढं बाळबोध उपकरण वापरून एवढे अवाक करायला लावणारे शोध लावणं ही खरंच जाम कमालीची गोष्ट होती! तसंच आपल्या संशोधनातून हट्र्झनं बिनतारी लहरींच्या तंत्रज्ञानाला जन्म दिला होता, पण ऑलिव्हर लॉजप्रमाणेच तोही कुठल्याही गोष्टीच्या वापरापेक्षा त्याच्या संकल्पनेला आणि प्रयोगशाळेतल्या स्वरूपाला जास्त महत्त्वाचं मानायचा. त्यामुळे त्यानं त्याकडे चक्क दुर्लक्ष केलं!
हर्ट्झनं प्रयोगांसाठी वापरलेली उपकरणं नंतर दुर्दैवानं काळाच्या ओघात नाहीशी झाल्यामुळे त्यानं नक्की कुठल्या फ्रिक्वेन्सीच्या लहरी बघितल्या आणि मोजल्या हे कळायला मार्ग नसला तरीही त्यानं आज आपण ज्या लहरींना 'व्हेरी हाय फ्रिक्वेन्सी' (व्हीएचएफ) आणि 'अल्ट्रा हाय फ्रिक्वेन्सी' (यूएचएफ) या नावांनी ओळखतो त्या लहरींचे प्रयोग केले होते असं मानलं जातं. या लहरींची 'लांबी' एक फूट ते अनेक मीटर्सपर्यंत असते. या लहरी आता काही प्रकारच्या टीव्ही आणि मोबाईल फोन्सशी संबंधित असलेल्या माहितीच्या प्रक्षेपणांसाठी वापरल्या जातात. हर्ट्झच्या संशोधनाचा वापर माहितीच्या प्रत्यक्ष देवाणघेवाणीसाठी करण्यामध्ये बराच काळ गेला. एक तर ते नक्की कसं करायचं हे अजून शोधलं जायचं होतं आणि दुसरं म्हणजे तोपर्यंत तारांनी अटलांटिक महासमुद्राच्या खालून जाऊन जगाच्या मोठय़ा भागांना जोडलं होतं. त्यामुळे बिनतारी संदेशांची खरी गरज लोकांना अजून भासायची होती.
१८८९ साली हर्ट्झची नेमणूक बॉन विद्यापीठात भौतिकशास्त्राचा प्राध्यापक म्हणून झाली. तिथे तीन वर्षांनंतर एक प्रयोग करत असताना कॅथोडची किरणं धातूच्या एका पातळ पत्र्याच्या आरपार जातात असं त्याच्या लक्षात आलं. म्हणजेच हे किरण अणूंपेक्षाही बारीक कणांचे बनलेले असतात हे त्याच्या लक्षात यायला हवं होतं. पण तसं झाल नाही. नंतर जोसेफ जॉन ('जेजे') थॉम्सननं कॅथोडची किरणं खरंच अणूपेक्षा लहान कणांची बनलेली असतात. (आणि आपण त्यांना इलेक्ट्रॉन्स असं म्हणतो) हे सिद्ध केलं. इतिहासानं नोंद घ्यावी अशी अजून एक गोष्ट म्हणजे हर्ट्झचा शिष्य फिलीप लेनरड या सगळ्याचा आणखी खोलात जाऊन अभ्यास केल्यावर त्याच्या लखात आलं की त्यानं तयार केलेल्या लहरी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरीच असतात आणि त्याची लांबी अतिशय कमी असते (म्हणजेच फ्रिक्वेन्सी खूप जास्त असते, कारण लांबी आणि फ्रिक्वेन्सी या गोष्टी एकमेकांच्या एकदम विरुद्ध असतात.) गंमत म्हणजे लेनार्डनं क्ष-किरण (एक्स-रे) चं अस्तित्व शोधलं होतं! पण त्यानं हे संशोधन पूर्णत्वाला न नेल्यामुळे नंतर विल्हेम रंटजेनला त्याच्या या बाबतीतल्या कामामुळे क्ष-किरणांचा जनक मानलं जाणार होतं!
जर्मन विज्ञानातला उगवता तारा असलेल्या हर्ट्झच्या जबडय़ामध्ये कसला तरी संसर्ग झाल्यामुळे १८९३ सालच्या शेवटी त्याच्यावर एक शस्त्रक्रिया केली गेली. त्यावेळी आलेल्या अडचणींमुळे त्याच्या रक्तात सगळीकडे विषारी पदार्थ पसरले आणि १८९४ सालच्या नवदिनी वयाच्या ३७ व्या वर्षी त्याचं अचानक निधन झालं! नाही तर कदाचित त्यानंच इलेक्ट्रॉन आणि क्ष-किरण यांचे शोधही लावले असते! त्याच्या मागे त्याची तरुण बायको एलिझाबेथ आणि दोन छोटय़ा मुली होत्या. १९३६ साली त्यांनी जर्मनी सोडून केंब्रिजमध्ये स्थायिक व्हायचा निर्णय घेतला. त्या मुलींपैकी जोहना ही वैद्यकशास्त्रातली डॉक्टर झाली होती. तर माथिल्ड ही भौतिकशास्त्रातली डॉक्टर. नंतरही त्याच्या पुतण्यानं आणि पुतण्यांच्या मुलानं विज्ञानाच्या संशोधनात मोलाची भर टाकली. १९३० साली हर्ट्झच्या स्मरणार्थ एखाद्या लहरीचा वेग ठरवण्यासाठीच्या परिमाणाला 'हर्ट्झ' असं नाव द्यायचं ठरवलं आणि आजही आपण त्यामुळे हर्ट्झचं स्मरण करतो!

Love Cricket? Check out live scores, photos, video highlights and more. Click here.