भारतीय भौतिकशास्त्र

पद्मश्री सुभाष काक हे वैज्ञानिक असून  Oklahoma State University–Stillwater येथे संगणक शास्त्राचे प्राध्यापक आहेत. ते पंतप्रधानांच्या विज्ञान व तंत्रज्ञान सल्लागार समितीचे सदस्य आहेत. त्यांनी विज्ञान, गणित, खगोलशास्त्र यांच्या इतिहासावर शोधनिबंध लिहिले आहेत. Archaeoastronomy – The Astronomical Code of the Rigveda व In Search of the Cradle of Civilization ही त्यांनी लिहिलेली पुस्तके आहेत. त्यांचे हिंदी कविता संग्रह सुद्धा प्रसिद्ध झाले आहेत. आज त्यांनी लिहिलेल्या वैशेषिक सूत्रांची ओळख करून देणाऱ्या लेखाचा अनुवाद.

विविध क्षेत्रांमध्ये विशेषत: साहित्य, नाटक, इतिहास, गणित, विज्ञान, तत्वज्ञान आणि कला या क्षेत्रात ग्रीसने   जागतिक संस्कृतीवर खोलवर परिणाम केला आहे. परंतु येथे मी फक्त भौतिकशास्त्राविषयी बोलू इच्छितो, जिथे दुर्दैवाने ग्रीस चुकले. यातील अग्रगण्य व्यक्ती म्हणजे अरिस्टॉटल (ईसापूर्व ३८४ – ३२२). त्याने पहिल्यांदा “Physics” हा शब्द वापरला. त्यांनी गतीच्या व्याख्या सांगितली व  कारण मीमांसा न सांगता चार प्रकारच्या बदलांची उदाहरणे दिली ती होती – पदार्थात, गुणवत्तेत, प्रमाणात किंवा ठिकाणात बदल.

पाश्चात्य आणि इस्लामिक जगात अरिस्टॉटल जवळजवळ २,००० वर्षे अत्यंत प्रभावशाली होता. ख्रिश्चन आणि इस्लाम या दोन्ही धर्मांतील रूढीवाद्यांनी त्याला स्वीकारले होते. त्याच्या विचारांचा पाश्चात्य विज्ञानावर खोलवर परिणाम झाला होता. अरिस्टॉटलच्या मते, सूर्य, चंद्र, ग्रह आणि तारे एकेका पारदर्शक गोलात बसवलेले असून ते पारदर्शक गोल त्यातील ग्रह अथवा ताऱ्यासह पृथ्वी भोवती ठराविक अंतरावरून ठराविक वेगाने फिरतात. आकाशातील सर्व ग्रह – तारे हे ‘इथर’ पासून तयार झाले असून, हे इथर त्यांना समान गतीने फिरण्यास सहाय्यक ठरते.

त्याने पार्थिव वस्तू चार घटकांपासून तयार झाल्या असे प्रतिपादित केले. पृथ्वी (सर्वात वजनदार घटक) आणि पाणी हे दोन्ही खाली ओढले जातात व म्हणून ते विश्वाच्या मध्यभागी असतात. अर्थात म्हणून पृथ्वी आणि समुद्र हे घटक विश्वाच्या मध्यभागी असलेला आपला ग्रह आहे. हवा आणि अग्नी हे घटक हलके असल्याने ते वरती उफाळतात.

ख्रिस्ती धर्माच्या उदयानंतर, युरोप त्याच्या मूर्तिपूजक व निसर्गपूजक भूतकाळापासून वेगळा झाला. सहजच सर्व ग्रीक ज्ञान ते गमावून बसले. काही ठिकाणी युरोपियन लोकांनी ते समजून न घेता केवळ भाषांतरित करून ठेवले. मध्य युगात अरबांनी प्राचीन ग्रीक व लटिन भाषेतील ग्रंथांचा अभ्यास करून त्यांचे अरेबिक मध्ये भाषांतर करून ठेवले. आणि बाराव्या शतकात, म्हणजे लिहून झाल्यावर जवळजवळ दीड हजार वर्षांनी, अरिस्टॉल्सचे Physica and De Caelo  (On the Heavens) पुस्तक अरबी भाषेतून लॅटिनमध्ये भाषांतर केले गेले. त्यावर ते  युरोप मध्ये अभ्यासले गेले.

इसविसन १६०० मध्ये, जिओर्दानो ब्रुनो (Giordano Bruno) पृथ्वी भोवती सर्व विश्व फिरते, या भू-मध्यवर्ती मॉडेलच्या विरोधी मत मांडले. चर्चला मान्य असलेल्या मतापेक्षा विरोधी मत मांडल्याने त्याला पाखंडी ठरवून चर्चने त्याला मृत्यूदंड दिला. पुढे गॅलीलियोने पण सूर्य-मध्यवर्ती सांगणारे मॉडेल प्रतिपादित केले. तेंव्हा चर्चने त्याच्यावर पण खटला चालवला. या पायी गॅलीलियोवर ‘असली’ पुस्तके न लिहिणे, चर्चला मान्य नसलेले कुणाला न शिकवणे अशी बंदी घालण्यात आली. तसेच त्याला उर्वरित आयुष्य नजरकैदेत घालवावे लागले.

भौतिकशास्त्रात उल्लेखनीय काम करणारे इतरही ग्रीक शास्त्रज्ञ होते, जसे आर्किमिडीज (ईसापूर्व २८७ – २१२). त्याने भूमितीमध्ये उत्कृष्ट योगदान दिले पण त्याचे भौतिकशास्त्र वस्तूंच्या गती बद्दल काही बोलत नाही.

कणादचे भौतिकशास्त्र 

आता आपण उलूकपुत्र कणाद या प्राचीन भारतीय भौतिकशास्त्रज्ञाचे काम पाहू. त्याने वस्तूंच्या गती संबंधी नियमांचे आडाखे बांधले होते. तसेच त्याने एक प्रणाली (formal system) तयार केली ज्यात अवकाश, काळ, पदार्थ आणि निरीक्षक या सर्वांचा समावेश केला आहे. कणाद यांनी ही सर्व माहिती सूत्र रूपाने ‘वैशेषिक सूत्र’ या ग्रंथातून लिहिली. हा काल इ.स.पू. ६०० च्या आसपासचा असावा असे मानले जाते.

वैशेषिक सूत्र हे मुख्याकारून तत्त्ववेत्तांनी अभ्यासले आहेत. पण भौतिकशास्त्रज्ञांनी त्याचा अभ्यास करणे आवश्यक आहे. काही वर्षापूर्वी Matter and Mind: The Vaiśeṣika Sūtra of Kaṇāda या माझ्या पुस्तकातून मी वैज्ञानिक दृष्टीने वैशेषिक सूत्रांचा विषय मांडला. भौतिकशास्त्रात उल्लेखनीय असे एक सूत्र कणाद सांगतो – जे जे काही जाणण्यासारखे आहे, ते ते गतिमान आहे.

संदर्भासाठी, म्हणून आपण न्यूटनचे तीन नियम पाहू: १. कोणतेही बाह्य बल कार्य करत नसेल, तर कोणतीही वस्तू स्थिर राहाते किंवा स्थिर गतीने मार्गक्रमण करत राहाते. २. बल = वस्तुमान x त्वरण. ३. जेव्हा एक वस्तू दुसऱ्या वस्तूवर बल लावते, त्याच वेळी, दुसरी वस्तूदेखील पहिल्या वस्तूवर तेवढ्याच प्रमाणात उलट दिशेने बल लावते.

न्यूटनने अवकाश आणि काळ निरपेक्ष मानले. कणादांनी दिलेली सूत्रे अधिक उत्तम आहेत कारण त्यामध्ये गृहितके कमी आहेत. कणादाच्या वैशेषिक सूत्रात १० अध्याय असून एकूण ३७० सूत्र आहे. प्रत्येक अध्यायात दोन विभाग आहेत.  यामधून कणादाने वस्तूंचे कर्म, कार्य, पदार्थ, त्याचे गुण, कशापासून तयार झाले आहे या गोष्टींचा उहापोह केला आहे.  इथे न्यूटनच्या नियमांसारख्या कणादाने दिलेली गतीची काही सूत्रे पाहू –

१. संयोगाभावे गुरुत्वात् पतनम् ॥५।१।७॥
संयोगाच्या अनुपस्थितीत, गुरुत्व [वस्तूंना] खाली पाडण्यास कारणीभूत ठरते.

२अ. नोदनविशेषाभावान्नोर्ध्वं न तिर्य्यग्गमनम् ॥५।१।८॥
बाह्य बल नसल्यास कोणत्याही प्रकारची गती (वर उसळणे किंवा आजूबाजूला हालचाल करणे) होऊ शकत नाही.

२ब. नोदनादाद्यमिषोः कर्म तत्कर्मकारिताच्च संस्कारादुत्तरं तथोत्तरमुत्तरञच् ॥५।१।१७॥
[धनुष्यावर] आधी दिलेला ताणाचे परिवर्तन बाणाच्या गतीमध्ये होते; त्या गतीमधून चालना (momentum) मिळते; त्यामुळे बाण पुढे जातो; आणि या पद्धतीने तसाच पुढे पुढे जात राहतो.

३. कार्य्यविरोधि कर्म ॥१।१।१४॥
क्रियेला (action) विरोधी कर्म (reaction) घडते.  

वैशेषिक मतानुसार –कोणतीही वस्तू दृश्य असो किंवा अणु सारखी अदृश्य, ती ६ पदार्थांनी युक्त असते असे कणाद सांगतो. ते पदार्थ आहेत – द्रव्य, गुण, कर्म (गती, हालचाल), सामान्य (general), विशेष (वेगळेपण) आणि समवाय (inherited). या सहा पैकी एक (द्रव्य) हे त्या वस्तूशी संबंधित आहे. तर इतर ५ पाहणाऱ्याशी सुद्धा संबंधित आहेत. म्हणून या पद्धतीत निरीक्षक हा अविभाज्य भाग होतो. जर विश्वामध्ये संवेदशील प्राणी नसते तर उर्वरित श्रेणींची आवश्यकता नसली असती.

पुढे कणाद ९ प्रकारचे गुण सांगतो – आकाश, दिक्, काळ; चार प्रकारचे अणु – पृथ्वी, जल, तेजस, वायू; आत्मा आणि मन. त्यामध्ये कणाद चार प्रकारचे अणु सांगतो – पृथ्वी (P), आप(Ap), तेज (T) आणि वायू (V). चारच प्रकारचे का? तर उदाहरण म्हणून सोने घेऊ. सोन्याच्या घन स्वरूपात त्याचा विचार करा, सोन्याचा आकार व वजन (mass) P अणूंच्या कडून येते. गरम केल्यावर सोने वितळते. म्हणूनच सोन्यात आधीपासून द्रव रूप धारण करण्यासाठी Ap प्रकारचा अणु असणार. आणखी गरम केले असते ते पेटते, तेंव्हा त्यामध्ये T प्रकारचे अणु प्रकट  होतात. तसेच अजून गरम केले असता V प्रकारचे अणु वायुरूपाने निघून जातात.

अणूंचे शाश्वतपण केवळ सामान्य परिस्थितीत दिसते. सृष्टिच्या उत्पत्ती आणि नाशाच्या दरम्यान ही प्रक्रिया – V –> T –> Ap –> P अशी उलट अथवा सुलट होते. आकाशापासून सुरु होऊन परत आकाशात विलीन होऊ शकते. लक्षात घेण्यासारखी गोष्ट अशी की P, Ap यांना अधिक mass असते. तर V, T मध्ये अधिक energy असते. आणि हे एकमेकात रुपांतरीत होऊ शकतात. इथे भौतिकशास्त्रातून रसायनशास्त्राच्या उदयाची पूर्वस्थिती दिसते.

कणादची वैशेषिक सूत्रे भारतीय भौतिकशास्त्रच्या केंद्रस्थानी राहिल्या आहेत आणि त्यांनी अप्रत्यक्षरित्या आधुनिक विज्ञानाच्या उदयावर परिणाम केला. इतिहासाच्या आणि भौतिकशास्त्रच्या पुस्तकांतून एक तळटीप म्हणून ‘कणादांनी अणूची कल्पना मांडली’ असे एका ओळीत आटपले असते. आज शाळांमधून, कॉलेज मधून कणादच्या वैशेषिक सूत्रांतून प्रतिपादित केलेले भौतिकशास्त्र शिकवणे आवश्यक आहे.