પરમાણુ અને બ્રહ્માંડ – ડૉ. પંકજ શાં. જોષી

[ ડૉ. પંકજ શાંતિલાલ જોષી આઈન્સ્ટાઈનના ગુરુત્વાકર્ષણ સિદ્ધાંત વિશે પી.એચ.ડી. કરી, ટાટા ઈન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ ફન્ડામેન્ટલ રિસર્ચમાં ખગોળશાસ્ત્રના પ્રાધ્યાપક અને સંશોધક તરીકે સેવા આપે છે. વિદેશમાં મુલાકાતી પ્રાધ્યાપક તરીકે પણ અવારનવાર જાય છે. તારાઓનાં ગુરુત્વીય ભંગાણ અને વિલય વિશેની તેમની ‘ફાયરબોલ’ થીયરી આંતરાષ્ટ્રીય પ્રસિદ્ધિ અને સ્વીકૃતિ પામી છે. ભૌતિક વિજ્ઞાનમાં તેમનાં અનેક સંશોધનપત્રો અને અંગ્રેજી તેમજ ગુજરાતી પુસ્તકો પ્રકાશિત થયાં છે. તેમના પુસ્તક ‘બ્રહ્માંડ-દર્શન’ માંથી પ્રસ્તુત લેખ સાભાર લેવામાં આવ્યો છે. રીડગુજરાતીને આ પુસ્તક ભેટ મોકલવા માટે ગુજરાતના ગૌરવસમા વૈજ્ઞાનિક ડૉ.પંકજ સાહેબનો ખૂબ ખૂબ આભાર. આપ તેમનો આ સરનામે સંપર્ક કરી શકો છો : psj@tifr.res.in પુસ્તકપ્રાપ્તિની વિગતો લેખના અંતે આપવામાં આવી છે. ]

થોડા સમય અગાઉ જાપાનના વિજ્ઞાની કોશીબા ભારતની મુલાકાતે આવી ગયા અને તેમણે ‘પરમાણુ, મનુષ્ય અને બ્રહ્માંડ’ વિષે રસપ્રદ વાતો કરી. તેમના વ્યાખ્યાનમાં તેમણે કહ્યું કે ઉપરોક્ત વિષયમાં પરમાણુ તથા બ્રહ્માંડને સમજવામાં તો આપણે સારી પ્રગતિ કરી છે, પરંતુ વચ્ચેની મનુષ્ય જાતિને વિજ્ઞાનની દષ્ટિએ સમજવી ભારે અઘરી છે !

પદાર્થના મૂળભૂત કણોનું વિજ્ઞાન – particle physics, અને તેમાંયે ખાસ કરીને ન્યુટ્રિનો નામના મૂળભૂત કણો વિષેના કાર્ય માટે તેમને નોબેલ ઈનામ મળ્યું છે. કોશીબાએ કહ્યું કે આજથી બરાબર ચાલીશ વર્ષ પહેલાં તેઓ ભારત આવેલા અને ત્યારની સરખામણીમાં આજે તમારો દેશ ભારે કાર્યરત બની ગયો છે અને તે ભારે સુંદર વાત છે ! કદાચ એમની આ વાત સાચી જ છે કે ગુલામી અને ઘોર તમોગુણની અવસ્થામાંથી હવે આ દેશ ધીમે ધીમે રજોગુણ અથવા પ્રવૃત્તિના તબક્કામાં પ્રવેશી રહ્યો છે. જાપાની લોકો તો તેમની મહેનત તથા ખંતીલા સ્વભાવ માટે જાણીતા છે જ, તેથી તેમણે ઝડપી વિકાસ કર્યો છે.

પરમાણુ તથા બ્રહ્માંડનું વિજ્ઞાન આજે એકબીજાની ઘણાં નજીક આવી રહ્યાં છે. આનું મુખ્ય કારણ એ છે કે દ્રવ્ય અને શક્તિની એકબીજા સાથેની રમત અથવા તેમના એકબીજામાં પરિવર્તનની એક અદ્દભુત લીલા આજે આપણે જોઈ શક્યા છીએ. છેલ્લાં એક સો વર્ષનો વિજ્ઞાનનો ઈતિહાસ જોઈએ તો જે દ્રવ્ય આપણે આપણી આજુબાજુના બ્રહ્માંડમાં જોઈએ છીએ, અનુભવીએ છીએ – પર્વત, નદી, વૃક્ષો, જલ, પૃથ્વી, તારાઓ, તારાવિશ્વો અને આ બધું જ, તેની મૂળભૂત સંરચના સમજવા માટે આપણો મોટા ભાગનો પ્રયત્ન થયો છે. ગઈ સદીની શરૂઆતના દાયકાઓમાં એ સમજાયું કે ભલે બાહ્ય જગત ગમે તેટલું ચિત્ર-વિચિત્ર, વિવિધતાથી ભરપૂર દેખાતું હોય, પરંતુ છેવટે તો એ માત્ર મૂળ 92 તત્વોના અણુ-પરમાણુઓની રમત છે. એમાં પણ એ સમજાયું કે આવો દરેક પરમાણુ ઈલેકટ્રોન, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન નામના મૂળભૂત કણોનો બનેલો છે. આમ વિજ્ઞાનીઓ વિચારવા લાગ્યા કે સમગ્ર બ્રહ્માંડને સમજી લેવું હોય તો હવે કેવળ આ ત્રણ મૂળભૂત કણો અને તેમના ગુણધર્મોને જ સમજી લેવાના રહ્યા ! આ પ્રયત્નોમાંથી જ પાર્ટિકલ ફિઝિક્સના વિજ્ઞાનનો જન્મ થયો.

દરેક પરમાણુના કેન્દ્રમાં પ્રોટોન તથા ન્યુટ્રોન કણો રહેલા છે અને સૂર્ય ફરતા જેમ ગ્રહો ફરે છે તેમ આ કેન્દ્રની આસપાસ ઈલેકટ્રોન કણો ઘૂમે છે. આવા પરમાણુઓ ભેગા થાય ત્યારે અણુઓની રચના થાય છે અને આવા વિવિધ સંકુલ અણુઓ તથા પરમાણુઓ દ્વારા જ આ સઘળું દ્રવ્યજગત બનેલું છે એ વાત સમજાઈ. તેમાંય સૌથી સરળ અને મૂળભૂત તો હાઈડ્રોજન વાયુનો પરમાણુ છે, જેના કેન્દ્રમાં કેવળ એક પ્રોટોન કણ છે જે ઘન વીજભાર ધરાવે છે અને તેની આસપાસ ઋણ વીજભારવાળો કણ ઈલેક્ટ્રોન ફરે છે. આજે વિશાળ અને મહાકાય દૂરબીનોથી બ્રહ્માંડમાં દૂર દૂર નજર નાખીએ ત્યારે લગભગ બધી દિશાઓમાં હાઈડ્રોજન વાયુનાં મહાકાય વાદળો પ્રસરેલાં જોવા મળે છે. આકાશના તારાઓ અને આપણો સૂર્ય પણ આવા હાઈડ્રોજન વાયુના જ મહાકાય ગોળાઓ છે, જેમાં પરમાણુ પ્રક્રિયા દ્વારા હાઈડ્રોજન બળી રહ્યો છે અને તેના પરમાણુઓનું સંયોજન થઈને હિલિયમ તત્વના પરમાણુઓ બનતા જાય છે. આમાંથી જ આગળ પરમાણુ પ્રક્રિયાઓ થતી જઈને તાંબું, લોખંડ, કેલ્શિયમ અને આવાં વિવિધ તત્વોના વધુ સંકુલ પરમાણુઓ બનતા જાય છે, જેના કેન્દ્રમાં અનેક પ્રોટોન-ન્યુટોન કણો હોય, જેની આસપાસ અનેક ઈલેક્ટ્રોન વિવિધ કક્ષામાં ઘૂમતા હોય. આના પરથી આજના ખગોળવિજ્ઞાનીઓ અનુમાન કરે છે કે જ્યારે બ્રહ્માંડની ઉત્પત્તિ થઈ હશે ત્યારે સર્વ પ્રથમ બનેલું તત્વ હાઈડ્રોજન જ હશે.

પરંતુ અણુ-પરમાણુની આ વાત પછી 1930 તથા 1940ના દાયકાઓમાં એ સમજાયું કે વાસ્તવમાં તો આ પ્રોટોન તથા ન્યુટ્રોન જેવા કણો પણ ભારે સંકુલ ગુણધર્મો ધરાવે છે ! આમ, અણુ-પરમાણુની કથા પૂરી નથી થતી, આ કણોના ગુણધર્મો તથા પ્રકૃતિને પણ સમજવા પડશે તેવો આપણને ખ્યાલ આવ્યો. આવા પ્રયત્નોમાંથી જ આખાય ક્વોંટમ વિજ્ઞાનનો જન્મ થયો. સાથે જ, અતિ શક્તિશાળી પ્રયોગશાળાઓ, જેને particle accelerators કહેવાય છે, તેમાં આ કણો વિશેના વિગતવાર અભ્યાસો શરૂ થયા. તેમાં ભારે શક્તિશાળી ચુંબકીય ક્ષેત્રો દ્વારા આવા વીજભારિત કણોને મોટા વેગોથી દોડાવીને, તેમનાં સંયોજનો તથા અથડામણોમાં કેવી ગતિવિધિઓ જોવા મળે તે તપાસીને તેમના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ થાય છે. આવા અભ્યાસ દ્વારા એક નવી જ હકીકત બહાર આવી અને તે એ કે પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન જેવા કણો તે ખરેખર તો મૂળભૂત કણો છે જ નહિ અને તે ‘કવાર્ક’ નામના બીજા મૂળભૂત કણોના બનેલા છે ! આ રીતે નવા ને નવા અન્ય પાયાના કણો પણ શોધાતા ગયા છે અને આજની તારીખે તો કુલ 96 મૂળભૂત કણોની વાત પાર્ટિકલ ફિઝિક્સમાં કરવી પડે છે. અત્યંત ઊંચી શક્તિની પ્રયોગશાળાઓમાં જ્યારે આવા કણોનો અભ્યાસ થાય ત્યારે એક અન્ય નવી જ વાત એ પણ બહાર આવે છે કે આવું ઊંચું ઉષ્ણતામાન અથવા શક્તિ હોય ત્યારે આ દ્રવ્યકણોનું સતત શક્તિમાં અને શક્તિનું દ્રવ્યકણોમાં નિરંતર રૂપાંતર ચાલ્યા કરે છે. આમ, દ્રવ્ય તથા શક્તિ વચ્ચેના એક નવા જ અદ્વૈતનું દર્શન જોવા મળે છે.

હવે, બ્રહ્માંડની જ્યારે ઉત્પત્તિ થાય ત્યારે તો તે, આજના વિશ્વવિજ્ઞાન પ્રમાણે, અત્યંત ઊંચા ઉષ્ણતામાને જ હોય છે. આથી આવા early universe માં આવી દ્રવ્ય તથા શક્તિના પરસ્પરના રૂપાંતરની ઘટનાઓ ઘણો જ અગત્યનો ભાગ ભજવવાની. એટલે આવી પ્રક્રિયાઓનો અભ્યાસ વિજ્ઞાનીઓ ભારે રસથી કરી રહ્યા છે.

આ સંદર્ભમાં કોશીબાએ પોતાના વિદ્યાર્થીકાળની એક વાત રસપૂર્વક કરી. તેઓના અભ્યાસકાળમાં તેમને રસાયણશાસ્ત્ર જરાય ન ગમતું. એનું કારણ એ હતું કે રસાયણના વિષયમાં 92 તત્વો સાથે કામ પાડવું પડે અને એ બધાંનાં સંયોજનો તથા વિઘટનોનો અભ્યાસ કરવો પડે. બીજી બાજુએ, ભૌતિક વિજ્ઞાનના અભ્યાસમાં તો કેવળ પરમાણુ. અને તે તો ત્રણ મૂળભૂત કણોનો બને, આવી તે વખતની માન્યતા. આથી આટલાં વધુ તત્વો સાથે કામ પાડવાને બદલે કેવળ ત્રણ કણોનું વિજ્ઞાન કેવું ઉત્તમ ! આમ વિચારી તેમણે ભૌતિક વિજ્ઞાનનો અભ્યાસ શરૂ કર્યો. પણ ત્યાં તો થોડાં જ વર્ષોમાં આ ત્રણ મૂળભૂત કણોમાંથી 96 પાયાના પાર્ટિકલ્સ બહાર પડ્યા અને આખાયે વિજ્ઞાનનો જટિલતાભર્યો અભ્યાસ થયો ! જો કે તેમાં કોશીબાનો પોતાનો ફાળો પણ હતો જ !

આ elementary particlesનો અભ્યાસ કરવા માટે અતિ શક્તિશાળી પ્રયોગશાળાઓની જરૂર હોય છે જે અતિશય ખર્ચાળ હોય છે અને અમુક મર્યાદાથી આગળ વધવાનું તેમાં શક્ય હોતું નથી. આથી જ વિજ્ઞાનીઓનું ધ્યાન આજે early universe, અર્થાત બ્રહ્માંડના શરૂઆતના તબક્કાઓની સ્થિતિ તરફ દોરાયું છે. ત્યાં સ્વાભાવિક રીતે જ ઉષ્ણતામાન એટલું ઊંચું હોય છે કે મૂળભૂત કણોનો અને તેનાં વિજ્ઞાન તથા સંયોજનોનો સુંદર અભ્યાસ થઈ શકે. દ્રવ્યકણો તથા શક્તિના અદ્વૈત અને એકમાંથી બીજામાં પરિવર્તનની આપણે આગળ વાત કરી. પરંતુ હજુ આ અભિન્નતા સંપૂર્ણ નથી. દ્રવ્યકણોનો એક વિશિષ્ટ ગુણધર્મ છે, તેમનું પોતાની ધરી આસપાસનું ભ્રમણ. દરેક દ્રવ્યકણ ચોક્કસ પ્રકારે પોતાની ધરી પરત્વે ભ્રમણ કરે છે. જ્યારે દ્રવ્યમાંથી શક્તિમાં પરિવર્તન થાય ત્યારે આ ભ્રમણ અદશ્ય થાય છે, અને શક્તિ, જેમાં ભ્રમણ જેવો કોઈ ખ્યાલ નથી, તેનું દ્રવ્યમાં રૂપાંતર થાય ત્યારે વળી નવા ઉત્પન્ન થયેલા કણો ભ્રમણ કરવા લાગે છે. આ ઘટના તથા કોયડો સમજવાનું કાર્ય હજુ વિજ્ઞાનમાં અધૂરું જ છે.

ફરી કોશીબાની વાત પર પાછા ફરીએ તો, પરમાણુ અને બ્રહ્માંડને સમજવામાં આપણે આટલો વિકાસ કર્યો છે પણ તેના મધ્યમાં રહેલો માનવ સમજવો આટલો મુશ્કેલ શા માટે છે ? કદાચ તેનું મૂળ કારણ એ જ છે કે જ્યારે પણ મનુષ્યની વાત આવે ત્યારે સાથે જ તેના અંતઃકરણની વાત પણ આવે છે. આ અંતઃકરણ અથવા mind ને સમજવામાં આજના વિજ્ઞાને ઓછામાં ઓછી પ્રગતિ કરી છે ! આજના આધુનિક મનોવિજ્ઞાનીઓને જો પૂછીએ કે ‘What is mind ?’ તો તેનો ઉત્તર મળશે ‘Never mind !’ આવો જવાબ મળવાનું કારણ એ જ છે કે આજના વિજ્ઞાન પાસે અંતઃકરણ જેવી કોઈ ઘટનાનો સ્વતંત્ર ખ્યાલ જ નથી. મગજ અને તેના ચેતાતંત્ર દ્વારા થતાં સર્વ કાર્યોને આજનું વિજ્ઞાન ‘mind’ નામ આપી દે છે. આથી જ આજના જીવવિજ્ઞાનીઓ દઢપણે માને છે કે મગજ અને તેની સંરચના, તથા તે કેવી રીતે વિદ્યુત ન્યુરોન્સ દ્વારા સંદેશાઓની આપ-લે કરે છે તે સમજી લઈશું એટલે કુદરતની આ અદ્દભુત રચના મનુષ્ય (અથવા અન્ય પ્રાણીઓ) વિષે પૂરેપૂરી સમજણ મળી જશે. આવો તર્ક સફળ થશે કે કેમ તે અલગ પ્રશ્ન છે અને તેના વિષે ઘણીયે ચર્ચાઓ આજે વિજ્ઞાનીઓ કરી રહ્યા છે. આવી જ વિચારસરણીને આધારે મગજનાં કાર્યોને સમજવા કેટલાક લોકો તો ક્વોંટમ વિજ્ઞાન તથા ગુરુત્વાકર્ષણના સિદ્ધાંતો કામે લગાડી રહ્યા છે, તો અન્ય વિજ્ઞાનીઓ કૉમ્પ્યુટર તથા માનવીના મગજનું કાર્ય, તેના વચ્ચેની સમાનતા તથા ભિન્નતાઓ શોધવામાં પડ્યા છે.

આજના વિજ્ઞાને અનેક દિશાઓમાં અદ્દભુત પ્રગતિ કરી છે એમ કહી શકાય, પણ આ સાથે જ એ પણ સ્વીકારવું રહ્યું કે આ બધી પ્રગતિ મુખ્યત્વે તો સ્થૂળ જગતના દ્રવ્યની રચનાઓ સમજવાની દિશામાં જ છે. એવા કેટલાયે કુદરતના અદ્દભુત પ્રશ્નો છે જ્યાં આપણું જ્ઞાન અને સમજણ કેવળ શૂન્યવત છે. એટલે આજની આપણી બ્રહ્માંડ વિષેની સમજણને આધારે મગજનાં કાર્યો અથવા અંતઃકરણની સંરચના અને કાર્યો સમજી શકાય કે કેમ તે એક ગહન પ્રશ્ન જ રહે છે. ખરેખર તો, બ્રહ્માંડ તથા પરમાણુ વિષેના આજ સુધીના આપણા બધા જ જ્ઞાનનો આધાર માનવીનું અંતઃકરણ જ છે. અંતઃકરણની એકાગ્રતા દ્વારા જ છેવટે તો વિજ્ઞાનીઓ ગહન રહસ્યોનું ઉદ્દ્ઘાટન આજ સુધી કરી શક્યા છે. ઘણા એવું માને છે કે સમગ્ર બ્રહ્માંડ તેમાં માનવ પણ આવી જાય – કેવળ સૂક્ષ્માતિસૂક્ષ્મ ગણિતીય સંરચના જ છે. આ ગણિત પૂરેપૂરું સમજી લઈશું એટલે બ્રહ્માંડનાં સર્વ રહસ્યો હસ્તામલકવત થઈ જશે ! પરંતુ બીજા ઘણા વિચારકો આવું નથી પણ માનતા અને કહે છે કે આ તો આખાય પ્રશ્નનું વધારે પડતું સરળીકરણ છે !

ખેર, એ જે હોય તે. ખરેખર નોંધપાત્ર વાત તો એ છે કે આજનો માનવ આવા અદ્દ્ભુત પ્રશ્નોના સીમાડે આવીને ઊભો છે એટલું જ નહિ, અનેક ગહન રહસ્યોનાં ઉદ્દ્ઘાટન થતાં પણ જાય છે. આથી જેટલું આગળ વધી શકાય તેટલું આ માર્ગે આગળ ચાલવું ને ચાલ્યા કરવું, એ જ ડહાપણનું કામ જણાય છે. પછી તો રસ્તો જ આગળનો રસ્તો બતાવતો જશે !

[કુલ પાન : 207. કિંમત રૂ. 60. પ્રાપ્તિસ્થાન : યજ્ઞ પ્રકાશન. ભૂમિપુત્ર, હિંગળાજ માતાની વાડી, હુજરાતપાગા, વડોદરા-390001. ગુજરાત. ફોન નંબર : +91 265 2437957. ]

Print This Article Print This Article ·  Save this article As PDF

  « Previous લખવાનું મન થયું, કારણ કે….. – વિઠ્ઠલ વ્યંકટેશ કામત
ડિગ્રી અને નોકરી – વિનોબા ભાવે Next »   

7 પ્રતિભાવો : પરમાણુ અને બ્રહ્માંડ – ડૉ. પંકજ શાં. જોષી

  1. hardik says:

    ડૉ પંકજભાઈ.

    આપનૉ આભાર કે આપે particle physics પર લેખ આપવાની રીક્વેસ્ટ પુરી કરી.
    એક બીજી રીક્વેસ્ટ, પુરી કરવા વિનંતી.

    હાલ માં હેલ્ડ્રોન કૉલાઈડર નૉ પ્રોજેક્ટ નૉ એક ફેઝ પુર્ણ થયૉ. તેનું એક ધ્યેય હેલ્ડ્રૉન ની પ્રૉપર્ટી જાણી બિગ બેન્ગ નું રહસ્ય અને એ પ્રૉસેસ જાણવાનું છે જે બિગ બેન્ગ પહેલાં થઈ હતી. આપ આ વિષય પર એક માહિતી સભર લેખ આપૉ તેની વિનંતી. સાથે જૉ આપ પ્રિનસીપલ ઑફ રીલેટીવીટી, સ્ટ્રીંગ થીઅરી અને M-theory પર આછી માહિતી આપૉ તેઆશા સહ..

  2. નિરવ says:

    હર્દિક્ભાઈ , તમારે સફારી વાન્ચવુ જોઇએ . .

  3. Bhupendra Gajjar says:

    ડો પંકજભાઈને અભિનંદન,

    ગુજરાતી ભાષામા વિજ્ઞાન વિષે લેખ વાંચવાની ખૂબ મજા આવી. વિજ્ઞાન વિષે આવી રસાળ અને દાર્શનિક શૌલી માં લેખ લખવો ઍ ઍક ખુબી ની વાત છે.

    – ભૂપેન્દ્ર

  4. Malay Bhatt says:

    Another good book on the topic is “The Tao of Physics” by physicist Fritjof Capra. It is an Exploration of the Parallels Between Modern Physics and Eastern Mysticism. IT was originally published in 1975, and has been a bestseller in the United States. It is now published in 23 languages.

    Malay

  5. જગત દવે says:

    આધ્યાત્મ અને વિજ્ઞાનનો અદભુત સમનવ્ય.

    કુદરતની આ વ્યવસ્થાને સમજવામાં માનવીય મગજની સીમા અને તેમાં થી ઊભા થયેલાં વિસ્મયને કારણે જ ‘ઈશ્વર’ નામની વિભાવના નો જન્મ થયો છે.

    સત્ય શોધની આ યાત્રાનાં બધાજ મશાલચીઓ ને સલામ.

  6. hardik says:

    Hello Again Dr. Joshi,

    Recently i was reading through some blogs on latest sun-spot activity.
    Especially 4 stage CME which is going to hit earth by Tuesday. Some of the British scientist from surray(as article publish in telegraph) are predicting by around 2013 there will be major magnetic effect of CME or sun-spot activity on earth’s magnetosphere and atmosphere.

    I read your publications and your research on loop quantum gravity. I am inclined to ask this question to you, how much truth is there on pole reversal phenomena?

    I wouldn’t like to use your email address, without consent so i am posting this question on this forum.

    Dear Mrugeshbhai, sorry for asking question here and forgive for that.

    Dear Dr.Pankajbhai, let me know if i can ask question on an email.

  7. jagdish vanara says:

    ડૉ પંકજભાઈ.
    મારે બ્રહ્માન્દ વિશે પ્રાથમિક માહિતિ જોઇએ છે.

નોંધ :

એક વર્ષ અગાઉ પ્રકાશિત થયેલા લેખો પર પ્રતિભાવ મૂકી શકાશે નહીં, જેની નોંધ લેવા વિનંતી.

Copy Protected by Chetan's WP-Copyprotect.