विज्ञान

गुरुत्वीय लहरी

गुरुत्वीय लहरींच्या अस्तित्वावर शिक्कामोर्तब करणाऱ्या रेनर वेस, बॅरी बॅरिश आणि किप थॉर्न यांच्या संशोधनास यंदाचं नोबेल पारितोषिक मिळालं आहे. या संशोधनात भारताच्या टाटा मूलभूत संशोधन संस्था आणि ‘आयुका’ या संस्थांचासुद्धा सहभाग होता. प्रा. संजीव धुरंधर आणि त्यांचे सहकारी यांनी केलेल्या मूलभूत स्वरूपाच्या कामाचाही त्यामध्ये महत्त्वाचा वाटा होता. हे सारंच भारतीयांसाठी प्रेरक ठरणार आहे. भारत विज्ञान तंत्रज्ञानाच्या क्षेत्रात आता मागे नाही, हे यामुळं पुन्हा एकदा अधोरेखित झालं. पुन्हा एकदा असं म्हणण्याचं कारण भारताच्या इस्रो या संस्थेनं अवकाशविज्ञानात उत्तुंग भरारी घेऊन भारताचं अवकाशविज्ञानातलं स्थान फार उंचावर नेऊन ठेवलं आहे. अर्थात तो स्वतंत्र लेखाचा विषय आहे.

आत्ता आपण विचार करणार आहोत, गुरुत्वीय लहरींबाबत! या लहरी शोधल्यानंतर ज्या प्रतिक्रिया उमटल्या त्या फार बोलक्या आहेत. म्हणजे असं की ‘गुरुत्वीय लहरी आम्ही शोधल्या आहेत, त्या लहरींमार्फत अगदी पहिल्यांदाच आपलं विश्व आपल्याशी ‘बोललं’ आहे, ते आपल्याला ऐकू आलं आहे, आणि ही मोठी रोमांचक घटना आहे,’ असं प्रा. डेव्हिड रिट्झ यांनी वॉशिंग्टन डीसीमधल्या पत्रकार परिषदेत जाहीर केलं. त्यामुळं शास्त्रीय जगतात एकच हलचल माजली. प्रा. रिट्झ हे ‘लायगो’ प्रकल्पाचे (लेसर इंटरपेâरोमीटर ग्रव्हीटेशनल-वेव्ह ऑबझरर्वेटरी) कार्यकारी संचालक. गरुत्वीय लहरींच्या शोधामुळं त्यांचा आनंद गगनात मावेनासा झाला होता. पण त्यांचाच कशाला, खगोलशास्त्राशी संबंधित सगळ्यांच्याच अंगावर या बातमीनं रोमांच उभे केले, कारण आपल्यापर्यंत पोचणाऱ्या विश्वातल्या घडामोडींची स्पंदनं आता आपण टिपू शकत आहोत, ही गोष्टच खगोलशास्त्रातली अनेक दारं उघडी करणारी आहे, याची सुखद जाणीव त्यांना झाली!


आणि त्याला कारणही तसंच आहे. या शोधामुळं गुरुत्वीय लहरींबाबत अल्बर्ट आइन्स्टाईन यांनी १०० वर्षांपूर्वी केलेल्या भाकिताला आणि त्यांच्या व्यापक सापेक्षता सिद्धांताला पुष्टी मिळालीच, पण कृष्णविवरांच्या अस्तित्वावरही शिक्कामोर्तब झालं. या शोधामुळं आपल्या विश्वाकडं पाहण्याच्या दृष्टिकोनातच आमूलाग्र फरक पडणार आहे. त्यामुळंच कृष्णविवरांबाबत मूलगामी स्वरूपाचं संशोधन करणारे स्टिफन हॉकिंग म्हणतात, की ‘गुरुत्वीय लहरींचा शोध म्हणजे खगोलशास्त्रात होऊ शकणाऱ्या एका मोठ्या क्रांतीची सुरुवात आहे. हिग्ज-बोसन कणांच्या शोधानंतर खगोलशास्त्रात लागलेला हा दुसरा, अत्यंत महत्त्वाचा, विश्वाकडं पाहण्याच्या विचाराला कलाटणी देणारा असाच हा शोध आहे. द्वैती कृष्णविवरं (बायनरी ब्लॅकहोल्स) आणि त्यांचं मीलन याबाबतचा प्रत्यक्ष पुरावाच या शोधामुळं आपल्या हाती गवसला आहे. यामुळं अल्बर्ट आइन्स्टाईन यांच्या विशेष सापेक्षता सिद्धांताची चाचणी आपल्याला आता करता येईलच, पण विश्वाच्या इतिहासाकडंही आपल्याला नजर टाकता येईल. त्यातील कृष्णविवरांचा वेध घेता येऊ शकेल.’ मॅक्स प्लांक इन्सिट्यूट फॉर ग्रव्हिटेशनल फिजिक्सचे प्रा. कार्सन डँझमन यांच्या म्हणण्यानुसार, डीएनएच्या रचनेचा शोध जितका आणि जसा क्रांतिकारी ठरला, तितका आणि तसाच हा शोधही क्रांतिकारी ठरणार आहे.’ प्रा. डँझमन आणि हॉविंâग या शोधाला क्रांतिकारी म्हणतात, कारण आता आपल्याला न्यूट्रॉन ताऱ्यांचाही वेध घेणं आणि विश्वाच्या खोलवरच्या अंतरंगात डोकावून पाहणं शक्य होईल. आणि त्याहीपेक्षा ज्याच्यातून विश्वनिर्मिती झाली, त्या महास्फोटाचा (बिगबँग) क्षणही आपल्याला टिपता येऊ शकेल. महास्फोटानंतरच्या पहिल्या काही क्षणांमध्ये नेमवंâ काय घडलं त्याचाही वेध आपल्याला घेता येणं शक्य होईल. थोडक्यात, आपल्या आजवरच्या विश्वाच्या आकलनाच्या कक्षाच या शोधामुळं विस्तारणार आहेत.

अशा या क्रांतिकारी शोधाची घोषणा गेल्या आठवड्यात झाली, पण गुरुत्वीय लहरी आपल्यापर्यंत पोचल्या, त्या दि. १४ सप्टेंबर २०१५ या दिवशी. त्या दिवशी अमेरिकेतील लुईसियाना येथील लायगोवर या लहरी पोचल्या त्या तेथील पहाटेच्या वेळेस! त्यानंतर सात मिलिसेकंदांनी त्या वॉशिंग्टनमधील लिगोपर्यंतही पोचल्या. मात्र ती गोष्ट लगेच जाहीर करण्यात आली नाही. नंतरच्या काळात या गुरुत्वीय लहरीच आहेत की नाहीत याची काटेकोरपणं शहानिशा करण्यात आली आणि त्यानंतरच त्या आपल्याला सापडल्याची घोषणा करण्यात आली.
या गुरुत्वीय लहरी आपल्यापर्यंत पोचल्याला कारण झालं, ते दोन कृष्णविवरांच्या मीलनाचं. त्यातील एका कृष्णविवराचं वस्तुमान होतं आपल्या सूर्यासारख्या २९ सूर्यांएवढं आणि दुसऱ्याचं होतं आपल्या सूर्याच्या ३६ सूर्यांएवढं! त्या दोन कृष्णविवरांचं मीलन झालं १३० कोटी वर्षांपूर्वी. त्या मीलनानंतर त्यातून निघालेल्या गुरुत्वलहरी विश्वात सर्वत्र पसरल्या. त्या लहरी सगळ्यातून आरपार जाऊ शकतात. तर तशा त्या लहरी प्रवास करत आपल्यापर्यंत येऊन पोचल्या. आणि त्यांनी आपल्याला विश्वातल्या एका मोठ्या घटनेची वार्ता सांगितली. खरंतर अशा किंवा या प्रकारच्या अनेक घटना आपल्या विश्वात सतत होत असतात. मात्र त्या टिपण्याची यंत्रणा आपल्याकडं नव्हती. आता लिगोमुळं ही यंत्रणा आपल्या हाती आली आहे.
या यंत्रणेमुळं आपल्याला आइन्स्टाईन यांचं गुरुत्वीय लहरींबाबतचं भाकित खरं ठरल्याचा आनंद झाला. आइन्स्टाईन यांचं काम न्यूटनच्या कामापुढं पाऊल टाकणारं आहे, हे आपण लक्षात घेतलं पाहिजे. न्यूटन यांनी सांगितलेले सर्वांत महत्त्वाचे नियम म्हणजे गतीचे नियम आणि गरुत्वाकर्षण कसे काम करते हे होत. एखाद्या वस्तूला बल (धक्का) दिला की त्याचा परिणाम ज्या वस्तूला धक्का दिला त्यच्यावर कसा होईल आणि ज्या वस्तूला धक्का दिला आहे, त्या वस्तूचा वेग किती वाढेल, हे ज्याने तिला धक्का दिला, त्याच्या शक्तीवर अवलंबून असेल, असे न्यूटनचा नियम सांगतो. न्यूटनच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या नियमानुसार विश्वातील प्रत्येक गोष्ट दुसऱ्या वस्तूला आपल्याकडं खेचत असते. हे खेचणं म्हणजेच गुरुत्वाकर्षण. ते किती आहे, ते त्या वस्तूच्या वस्तुमानावर अवलंबून असतं. वस्तुमान जितकं जास्तं तितकं त्या वस्तूचं इतर वस्तूंवर पडणारं बल मोठं! मात्र या नियमांतून सर्वच प्रश्नांची उत्तरं मिळत नव्हती. ती आइन्स्टाईन यांनी दिली, ती व्यापक सापेक्षतेचा सिद्धांत मांडून. तसंच गुरुत्वाकर्षण नष्ट करता येत नाही, ते कायमच असतं. जिथे एखादी वस्तू आहे, त्याच्या आसमंतात तिचं गरुत्वाकर्षण असतंच वगैरे सांगून आइन्स्टाईन यांनी गुरुत्वाकर्षणाचा परिणाम अवकाश-काल यांच्या भूमितीवर होतो, असा निष्कर्ष काढला.

जेव्हा कृष्णविवरांचं मीलन होतं, ताऱ्याचा स्फोट होतो, तेव्हा गुरुत्वलहरी बाहेर पडतातच, पण अवकाश-कालावर परिणाम होतो. त्याला वक्रता येते. त्याचे सोपे उदाहरण असे- एक ताणून धरलेली चादर आहे. त्या ताणून धरलेल्या चादरीवर आपण एक टेनिसचा बॉल टाकला. तो जिथे पडतो तिथे एक खळगा तयार होतो. म्हणजे त्या चेंडूभोवतीच्या अवकाश-कालाला वक्रता येते. त्या चेंडूजवळच्या त्यापेक्षा वस्तुमानानं लहान असलेल्या गोष्टी आकर्षित होतात. समजा एखादा वाटाणा असेल, तर तो चेंडूकडं वेगानं आकर्षित होईल. त्याच्या आकर्षित होण्यामागे गुरुत्वाकर्षणाबरोबरच अवकाश-कालाला आलेली वक्रताही जबाबदार असते. अर्थात हे विश्वातील घडामोडींचं अतिसुलभीकरण आहे. प्रत्यक्षात ताऱ्याचा स्फोट किंवा कृष्णविवरांचं मीलन ही एक लक्षणीय घटना असते. ती किती मोठी गोष्ट असते ते १३० कोटी वर्षांपूर्वी झालेल्या दोन कृष्णविवरांच्या मीलनातून निघालेल्या गुरुत्वलहरी आपल्यापर्यंत आता येऊन पोचल्या, त्यावरून लक्षात येईल. मात्र त्या लहरी टिपण्याइतकी प्रगती आपण करू शकलो आणि त्यामुळं विश्वाकडं पाहण्याचा आपल्या दृष्टिकोनालाच एक नवीन वळण लागणार आहे. आपल्या विश्वाकडं पाहण्याची एक नवीन खिडकीच या शोधानं उघडली आहे. त्या खिडकीतून आपल्याला अनेक आश्चर्यकारक आणि आपल्या ज्ञानाच्या कक्षा विस्तारणाऱ्या गोष्टी दिसू शकणार आहेत. यासंदर्भात ओंटारियोमधील पेरीमीटर इन्स्टिट्यूट फॉर थेरॉटिकल फिजिक्स या संस्थेतील भौतिकशास्त्रज्ञ लुईस लेहनर यांचं भाष्य लक्षणीय आहे. ते म्हणतात, ‘गॅलीलिओनं पहिल्यांदा आकाशाकडं दुर्बीण रोखली, तो क्षण जितका आणि जसा महत्त्वाचा होता, तितका आणि तसाच गुरुत्वीय लहरींचा शोध लागण्याचा क्षण महत्त्वाचा आहे. गॅलीलिओनं सुरुवातीला दुर्बिणीतून पृथ्वीलगतचे ग्रह, चंद्र पाहिले. पण नंतरच्या काळात रेडिओ, अल्ट्राव्हायोलेट, क्ष-किरण दुर्बिणी आल्या आणि विश्वाची अनेक दालनं खुली होत गेली. आपल्या ज्ञानाच्या कक्षा विस्तारत गेल्या. परंतु त्याची सुरुवात गॅलीलिओनं ज्या क्षणी आपली दुर्बीण आकाशाकडं रोखली, त्या क्षणापासून झाली. त्या क्षणातच ज्ञानाची अनेक कवाडं खुली होण्याची शक्ती होती. गुरुत्वीय लहरींच्या शोधाच्या क्षणातसुद्धा ज्ञानाची नवीन दालनं उघडण्याची आणि विश्वाबद्दलचं आपलं आकलन वाढवण्याची मोठी शक्ती आहे.’ ही शक्ती ज्ञानभांडाराची किल्ली आहे. ती आपल्याला कोणतं विश्वरूपदर्शन घडवणार आहे, ते येणारा काळच आपल्याला सांगणार आहे.

श्रीराम शिधये

ज्येष्ठ विज्ञान पत्रकार, आघाडीच्या दैनिकांतून सातत्याने लेखन

Write A Comment