म्या पाहिले – पृथ्वीस फिरताना…

पण जसं ग्रहांच्या गतीचं गणित अचूक होत गेलं तसं काही खगोल अभ्यासकांना त्यांच्या निरिक्षणातून आणि अभ्यासातून या अफाट विश्वाचं पृथ्वीभोवती फिरणं असयुक्तिक वाटू लागलं. त्यांच्या मते पृथ्वी स्वअक्षावर फिरते हे जास्त सयुक्तिक होतं. पण हे त्यांना सिद्ध करता येत नव्हतं. कारण त्यात काही अडचणी होत्या ज्या स्वाभाविकही होत्या. जर पृथ्वी पश्चिमेकडून पूर्वेकडे फिरत असेल तर आपल्याला वारा पूर्वेकडून पश्चिमेस वाहताना जणवायला हवा. जसे घोड्यावरून रपेट करताना वारा आपल्या विरुद्ध बाजूस जाताना जाणवतो तसा. पण असा अनुभव आपल्याला येत नाही. का? किंवा आपण उंचीवरून जर एक दगड टाकला तर तो बरोबर खाली न पडता थोडा पूर्वेकडे पडला पाहिजे, पण असंही होत नव्हतं.

पृथ्वीही सर्व विश्वाच्या केंद्रस्थानी आहे या संकल्पनेला आपण पृथ्वी केंद्रित विश्वाची संकल्पना म्हणून ओळखतो. इसवी सन दुसऱ्या शतकापर्यंत क्लोडियस टॉलेमी या शास्त्रज्ञाने ग्रहांच्या फिरण्याच्या गतीला चांगल्या प्रकारे गणिताचा आधार दिला. पाश्चात्य देशांत म्हणजेच युरोपमध्ये पृथ्वीकेंद्रित विश्वाची संकल्पना ही वस्तुस्थिती म्हणून सर्वमान्य होती.

या शिवाय याला एक वेगळं सामाजिक आणि धार्मिक कारण ही होतं. युरोपमध्ये विविध देश आणि तिथे विविध भाषा जरी बोलण्यात येत असल्या तरी या सर्व भाषांचं मूळ लॅटिन होतं आणि हीच भाषा विज्ञानाचीही होती. तसंच चर्चचा समाजावर मोठा पगडाही होता. पृथ्वी विश्वाचं केंद्र, चर्च सामाजाच्या केंद्रस्थानी तसंच स्वाभाविक चर्च आणि पोप यांचं स्थानही विश्वाच्या केंद्रस्थानीच किंवा यांच्या भोवतीच विश्व फिरतं. त्याच मुळे या पृथ्वीकेंद्रित विश्वाच्या संकल्पनेविरुद्ध मत कोणी मांडलं तर त्याला समज देऊन शिक्षाही होत असे. गॅलिलियोला झालेली शिक्षा हे याचं मोठं उदाहण.

इकडे इसवी सन ४९९मध्ये भारतातील एक विद्वान शास्त्रज्ञाने तर श्लोकाच्या माध्यमातून सांगितलं की जशी नावेततून आपल्याला तीरावरील झाडं, घरं वगैरे मागे जाताना दिसतात, तसंच पृथ्वी (पश्चिमेकडून पूर्वेकडे) फिरल्याने खगोलीय पदार्थ पूर्वेकडून पश्चिमेस जाताना दिसतात.

हा श्लोक होता.

अनुलोमगतिनौस्थः पश्चत्यचलं विलोमगं यद्वत।

अचलानी भानितद्वत् समपश्चिमगानि लंकायाम् ॥

पुढे सुमारे एक हजार वर्षांनंतर, १५३० साली पोलिश खगोलशास्त्रज्ञ निकोलस कोपर्निकसने पृथ्वी स्वअक्षावर फिरते हे स्पष्ट करण्यासाठी अशाच प्रकारचे उदाहरण दिले. पण पुढे तो हेही म्हणाला होता की पृथ्वी आणि इतर ग्रह हे सूर्याभोवती फिरतात. पण हे जाहीररित्या सांगण्यास तो तयार नव्हता. त्याचा सिद्धांन्त हा सूर्य केंद्रित विश्वाचा सिद्धांत म्हणून प्रसिद्ध आहे.

असो, पण ग्रह हे सूर्याभोवती फिरतात हे सत्य फार काळ लपून राहणार नव्हतं. आधी आडून आणि नंतर खुलेआम ग्रहांचं स्वतःभोवती आणि सूर्याभोवती फिरणं ही वस्तुस्थिती आहे हे सर्वमान्य होत गेलं. विश्व अफाट आहे आणि त्याला कुठलाच केंद्र बिंदू नाही हे कळण्य़ास विसावं शतक उजाडलं. ग्रहांचं पृथ्वीभोवती फिरणं हे जरी आता मान्य झालं असलं तरी एक मोठा प्रश्न शास्त्रज्ञांना सतावत होता.

पृथ्वी स्वअक्षावर फिरत आहे हा निष्कर्ष आपण ग्रह ताऱ्यांच्या निरिक्षणामुळे काढू शकलो. पण कल्पना करा की जर आपल्याला हे खगोलीय पदार्थ दिसलेच नसते तर- तर आपण सांगू शकलो असतो का ही पृथ्वी स्वअक्षावर फिरत आहे. म्हणजे असं की पृथ्वीभोवती एक मोठं कवच आहे ज्यामुळे आपल्याला पलीकडचं काहीच दिसत नाही. हा प्रश्न अत्यंत बरोबर आहे. आपल्याला पृथ्वीच्या फिरण्याचे संकेत आकाशाकडे न बघता मिळू शकतात का या प्रश्नाचं उत्तर कोणाकडेही नव्हतं. या प्रश्नाचं उत्तर दिलं १७५ वर्षांपूर्वी लियाँ फूको (Leon Foucault) या फ्रेंच शास्त्रज्ञाने.

लियाँ फूकोचे वडील पॅरिसमधील एक प्रसिद्ध प्रकाशक होते. त्याचं सर्व शिक्षण घरीच झालं. त्याच्या आईला त्याला डॉक्टर बनवायचं होतं. पण लियाँला रक्ताची भीती होती. त्याला रक्त बघून भोवळ य़ेत असे आणि भौतिकशास्त्राची आणि इंजिनियरिंगची त्याला आवड होती. तो स्वतः अनेक प्रकाचे प्रयोग घरी करून बघत असे. असं म्हणतात एकदा एक वर्कशॉपमध्ये असताना त्याने एका लेथ मशिनवर एक सळई फिरताना बघितलं. त्या सळईचं एक टोक मशिनमध्ये होतं तर दुसरं मोकळं होतं. आणि का कुणास ठाऊक त्याने त्या सळईला वरून एक टप्पू दिला. आता सळई तर मशिनवर फिरत होती पण त्याच बरोबर ती वर-खाली होऊ लागली, म्हणजे ती एका पातळीत आंदोलन करत राहिली. जसं लंबकाच्या घड्याळ्यातला लंबक आपल्याला एक पातळीत उजवीकडून डावीकडे आंदोलन करताना दिसतो, तसंच.

हे बघून लियाँच्या मेंदूत एक किडा वळवळू लागला. ती सळई फिरत असली तरी तिच्या मोकळ्या टोकाचा भाग एका पातळीत आंदोलन का करत होता? तो गोल गोल का फिरत नव्हता? मग एका रात्री, इतिहासकार निश्चित सांगू शकत नाहीत ती तारीख- ६ की ७ जानेवारी १८५१ होती पण सुमारे २ वाजता त्याच्या डोक्यात विचार आला की जर आपण उत्तर ध्रुवावर एखादा लंबक दोलायमान केला तर अवकाशाच्या तुलनेत त्याची पातळी बदलणार नाही आणि जर पृथ्वी स्वअक्षावर फिरत असेल तर पृथ्वीच्या तुलनेत त्या लंबकाची पातळी बदलताना दिसली पाहिजे. म्हणजे २३ तास ५६ मिनिटांनी, (हा पृथ्वीचा स्वअक्षावर फिरण्याचा काळ आहे) पृथ्वीच्या तुलनेत लंबकाची पातळी आपल्याला ३६० अंशाने बदलेली दिसली पाहिजे.

त्यांने लगेच सामानाची जुळवाजुळव करून घरीच एक लंबक तयार केला. एका दोन मीटर लांबीच्या तारेला ५ किलो वजनाचा गोळा लावला आणि आपल्या तळघरात तो लटकवून त्याला दोलायमान केलं. आणि काही काळ निरिक्षण केल्यानंतर त्याच्या दिसलं की खरंच या लंबकाच्या आंदोलनाची पातळी बदलली आहे.

पुढे जाण्यापूर्वी आपण लंबकाबद्दल किंचित जाणून घेऊया. लंबक म्हणजे एका दोरीच्या किंवा सळई, काठी वगैरेच्या एका टोकाला वजन आणि त्याचे दुसरं टोक एका जागेला बांधलेलं असतं. वजनाला बॉब म्हणतात. या बॉबला एकीकडे ओढून सोडलं तर तो दुसऱ्या टोकाला जाऊन परत येतो. हा जो वेळ लागतो तो त्या लंबकाचा आवर्तनकाळ. लंबकाचा आवर्तनकाळ हा त्या लंबकाच्या दोरीच्या किंवा सळईच्या लांबीवर आणि त्या ठिकाणच्या गुरुत्वीय बलावर अवलंबून असतो. लंबकाला जास्त वजनचा बॉब लावण्याचं कारण इतकंच की हवेच्या किंवा इतर काही कारणांमुळे त्याची पतळी बदलू नये.

मग लियाँने परत हा प्रयोग ११ मीटर लांबीची तार वापरून केला आणि त्याला अपेक्षित बदल दिसला. लियाँला हे पण लक्षात आलं होतं की पातळी बदलण्याचा कालावधी हा त्या जागेच्या अक्षांशावर अवलंबून असतो.

आता त्याने हा प्रयोग शास्त्रज्ञांसाठी करायचं ठरवलं. त्याने पॅरिसच्या वेधशाळेत एक लंबक लावला व पॅरिस मधील शास्त्रज्ञ आणि उच्चभ्रू लोकांना ‘मी तुम्हाला ३ फेब्रुवारी १८५१ रोजी पृथ्वी फिरताना बघण्याचं आमंत्रण देतो’ असं जाहीर आमंत्रण दिलं. हे प्रत्याक्षिक बघण्यास फ्रान्सचे युवराज लुई-नेपोलियन बोनापार्ट स्वतः उपस्थित होते. ते स्वतः हौशी शस्त्रज्ञ म्हणून ओळखले जात. त्यांना या प्रयोगाचं महत्व लगेच पटलं आणि त्यांनी लोयाँला हा प्रयोग सर्वांसाठी करण्याचं आमंत्रण दिलं. जागा होती परिसमधील पँथियन (हा ग्रीक शब्दावरून आला आहे, ज्या अर्थ ‘सर्व देवांचं मंदिर’).

आला लियाँने हा प्रयोग आणखी काटेकोरपणे पॅरिस येथील पँथियनमधील एक उंच घुमटाखाली करण्याचा निर्णय घेतला. लंबकाच्या बॉबसाठी १७ सेंटिमीटर व्यासाचा पितळी पोकळ गोल घेतला व त्यात शिसं भरलं. या बॉबचं वजन आता २८ किलो झालं होतं. आता हा बॉब आंदोलन करताना वाहत्या वाऱ्याला जुमाणनार नव्हता. या बॉबला त्याने ६७ मीटर लांब तारेला बांधलं. आता त्या बॉबला एकीकडे ओढून सोडल्यावर त्याच्या एका आंदोलनासाठी १६.४१ सेकंद लागणार होती. या बॉबच्या बरोबर खाली त्याने एक स्टायलस किंवा सूई लावली व फरशी वर बारीक स्वच्छ पांढरी वाळू पसरवली. बॉबला फिरता केल्यावर त्याच्या प्रत्येक आंदोलनात स्टायलसमुळे या वाळूवर रेघा उमटणार होत्या.

हा प्रयोग मग त्याने पॅरिसच्या सर्वसामान्य नागरिकांसाठी २६ मार्च १८५१ रोजी खुला केला. बॉबच्या प्रत्येक आंदोलानागणिक वाळूवर उमटणाऱ्या रेषांची पातळी आपेक्षित गणिताप्रमाणे २.३ मिलिमीटरने बदलताना दिसत होती. पृथ्वीला प्रत्यक्ष फिरताना बघण्याचा अनुभव सर्वप्रथम पॅरिसवासीयांनी घेतला होता.

कमिली फ्लेमेरीयाँ फ्रेंच ॲस्ट्रॉनॉमिकल सोसायटीचे संस्थापक होते, त्यांनी ५० वर्षांनंतर हा प्रयोग परत केला. त्यावेळी २००० पेक्षा जास्त लोकांनी हा प्रयोग बघितला. त्या नंतर २००० साली फुकोच्या पेंड्युलमची प्रतिकृती परत पँथियन बसवण्यात आली. आज ती सर्वांसाठी खुली आहे. फुकोच्याचा प्रयोग जगभर इतका नावाजला गेला की अनेक शास्त्रीय संस्थांत आणि विज्ञान केंद्रांत फुको पेंड्युलम लावण्यात येऊ लागले.

जेव्हा पुण्यातील आयुकाच्या इमारतीची बांधणी होत होती तेव्हा मुख्य इमारतीच्या दालनात असाच एक पेंड्युलम बसवण्याचं संस्थापक संचालक जयंत नारळीकरांनी ठरवलं. ही कल्पना त्यांना त्यांच्या सुविद्य पत्नी मंगला नारळीकारांनी पॅरिसमधील फुको पेंड्युलम बघितल्यावर सुचवली होती. कोलकतातील एनसीएसएम या संस्थेने हा पेंड्युलम बसवण्याची जबाबदारी यशस्वीरित्या पेलली. त्यांनी यात एक नवीन बदल केला. बॉबच्या खाली एक छोटा लोह चुंबक लावण्यात आला आणि ज्या बिंदू वर हा बॉब बरोबर पृथ्वीच्या केंद्राच्या दिशेने असतो तिथे एक इलेक्ट्रोमॅग्नेट असा बसवला की जेव्हा बॉब या बिंदू वरून जाईल तेव्हा त्याला चुंबकाच्या समान ध्रुवास किंचित असा धक्का मिळेल – त्या मुळे हा पेंड्युलम सतत आंदोलन करत असतो. हा पेंड्युलम कोलकात्यातील राष्ट्रीय विज्ञान संग्रहालय परिषदेतील अभियंत्यांनी बनवला आहे.

२९ डिसेंबर १९८८ रोजी नोबेल पारितोषिकाने सन्मानित चंद्रशेखर सुब्रह्मण्यम यांनी या बॉबला फिरते करून आयुकाचे लोकार्पण केले होते. तेव्हापासून मी आयुका सोडेपर्यंत म्हणजे डिसेंबर २०११ पर्यंत हा पेंड्युलम फक्त दोनदा बंद पडला होता आणि तो अजूनही लोकांना पृथ्वी फिरत असल्याची जाणीव करून देत आहे.

(लेखक मुंबईतील नेहरू तारांगणचे संचालक आहेत.)

paranjpye.arvind@gmail.com