ए नया साल अभी शुरू हुआ है, और हम पहले ही एक महीने के हो चुके हैं। वर्ष की समाप्ति और शुरुआत हमेशा विचार करने के अवसर होते हैं। यहां आईआईटी कानपुर में, जहां हममें से कुछ लोग पढ़ाते हैं, जनवरी का पहला सप्ताह हमेशा व्यस्त रहता है। नया सेमेस्टर अभी शुरू हुआ है, छात्र सर्दियों की छुट्टियों के बाद वापस आ गए हैं, और लोग धुंध भरी सुबह में अपनी कक्षाओं की ओर भाग रहे हैं।
रास्ते में जब लोग मिलते हैं तो हम एक-दूसरे को ‘हैप्पी न्यू ईयर’ जरूर कहते हैं। हालाँकि, यदि आप उस श्रेणी के लोगों से संबंधित हैं, जिन्होंने महसूस किया है कि पिछला वर्ष वास्तव में उतना उल्लेखनीय नहीं था, तो आइए मैं आपको अन्यथा समझाने की कोशिश करता हूँ। रहस्य, हमेशा की तरह, पीछे की भौतिकी में छिपा है।
गुरुत्वाकर्षण की खोज
जैसा कि आम लोककथाओं में कहा गया है, इस्साक न्यूटन ने लगभग 400 साल पहले एक सेब के पेड़ के नीचे बैठकर गुरुत्वाकर्षण की खोज की थी। यह कि चीजें एक-दूसरे को सिर्फ इसलिए आकर्षित करती हैं क्योंकि उनमें कुछ वजन होता है, यह काफी असाधारण है। और हम इसे हर दिन देखते हैं – जब हम गिरते हैं, तो हम फर्श की ओर गिरते हैं, किसी और की ओर नहीं (जब तक कि निश्चित रूप से आप प्यार में नहीं पड़ रहे हों)। ऐसा इसलिए है क्योंकि, पृथ्वी पर, हमारे चारों ओर सबसे भारी चीज़ पृथ्वी ही है।
वास्तव में हम सभी, जानवर, मनुष्य, महासागर और यहां तक कि हमारी हवा भी अनिवार्य रूप से टॉफी जैसी तरल से भरी चट्टान के इस विशाल टुकड़े से चिपकी हुई है जिसे हम पृथ्वी कहते हैं। सारा जीवन, हमारे नेता, उनके युद्ध, मूलतः इस सहवास का परिणाम हैं – गुरुत्वाकर्षण का परिणाम।
लेकिन फिर, जब दो चीजें गुरुत्वाकर्षण के कारण आकर्षित होती हैं, तो उनका एक-दूसरे से चिपकना जरूरी नहीं है। कोई चीज़ किसी दूसरे की ओर आकर्षित होकर उसके चारों ओर घूमने का निर्णय ले सकती है। भौतिकी की भाषा में, हम कहते हैं कि यह तब होता है जब गुरुत्वाकर्षण खिंचाव अभिकेन्द्रीय बल के रूप में कार्य करता है। अभिकेन्द्रीय बल वह बल है जो केन्द्र की ओर कार्य करता है।
रोलर कॉस्टर
किसी चीज़ को अपनी ओर खींचने से वह घूम सकती है, यह कोई असामान्य बात नहीं है। उदाहरण के लिए, कल्पना करें कि आप साइकिल चला रहे बच्चे की सीट पर एक मजबूत रस्सी बांध रहे हैं और साइकिल को अपनी ओर खींचने का प्रयास करें। जैसे ही आप खींचेंगे, चक्र सीधे आप पर आने के बजाय, यह चक्र आपके चारों ओर घेरा बना देगा। यदि आप ऐसा करना जारी रखते हैं, तो चक्र पूर्ण मोड़ ले सकता है। यहां आपका खिंचाव अभिकेन्द्रीय बल की तरह कार्य करता है। और पृथ्वी गुरुत्वाकर्षण खिंचाव के माध्यम से चंद्रमा के साथ यही करती है। चंद्रमा पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण बल से आकर्षित होता है, लेकिन यह चंद्रमा को हमारे चारों ओर चक्कर लगाता है। यही व्यवहार पृथ्वी और सूर्य द्वारा दोहराया जाता है।
पृथ्वी को सूर्य के चारों ओर एक पूर्ण चक्कर लगाने में पूरा एक वर्ष लगता है। क्या आप अनुमान लगा सकते हैं कि उस एक वर्ष में पृथ्वी कितनी दूरी तय करती है? यह लगभग 1,000,000,000 किलोमीटर है। यदि कोई दिल्ली से चेन्नई तक यात्रा करता है – तो यह लगभग 2,500 किलोमीटर है। और अगर कोई कार से यात्रा करने की योजना बना रहा है और उसे 100 किमी प्रति घंटे की तेज गति से चला रहा है (हर समय, बिना ब्रेक के और बिना टोल बूथ पर रुके), तो इसमें लगभग एक दिन लगेगा। अब उसी दूरी को 4,00,000 बार यात्रा करने की कल्पना करें। आप कितना समय लेंगे? लगभग 1,000 वर्ष.
वैसे तो पृथ्वी इसे मात्र 365 दिन यानि एक वर्ष में पूरा कर लेती है। पृथ्वी 1,07,000 किलोमीटर प्रति घंटे की असाधारण गति से चलती है। कोई भी रोलर कोस्टर इतनी तेज़ गति से आपकी सवारी नहीं कर सकता।
लेकिन कौन या कौन चीज़ पृथ्वी को इस गति को जारी रखने के लिए ईंधन दे रही है? आख़िरकार, एक कार को 100 किमी/घंटा की गति पर बनाए रखने के लिए भी, उसे तेल की आपूर्ति करते रहने की आवश्यकता होती है (यह एक कारण है कि कई देश तेल के प्रति आसक्त हैं)।
घर्षण और ईथर
हमारी कार को कुछ गति बनाए रखने के लिए भी तेल की आपूर्ति करने की आवश्यकता इसलिए होती है क्योंकि सड़क पर घर्षण होता है। यदि हम कार को थोड़ी सी गति पर ऐसे ही छोड़ दें, तो अंततः वह रुक जाएगी। यह घर्षण परिवेश के कारण होता है जो अन्य बलों के कारण चलने की कोशिश करने वाली किसी भी चीज़ को थोड़ा पीछे धकेल देता है। उदाहरण के लिए, एक कार सड़क से, एक पक्षी हवा से, एक मछली पानी में इसे महसूस कर सकती है।
लेकिन फिर पृथ्वी का क्या? क्या ग्रह या सूर्य भी किसी तरल पदार्थ में घूम रहे हैं?
यह एक ऐसा सवाल था जिसने वैज्ञानिकों को लंबे समय तक परेशान किया। जबकि अब हम जानते हैं कि पृथ्वी निर्वात में है – जिसका मूलतः कोई मतलब नहीं है – किसी समय लोगों ने सोचा था कि पृथ्वी और सभी खगोलीय वस्तुएँ “ईथर” नामक एक अदृश्य सामग्री में हैं। दो अमेरिकी वैज्ञानिकों मिशेलसन और मॉर्ले ने 140 साल पहले (1887 में) ईथर का पता लगाने के लिए एक प्रयोग किया था। परिणाम को सबसे प्रसिद्ध “विफल” प्रयोगों में से एक माना जाता है: ऐसे प्रयोग जो उस चीज़ को अस्वीकार करते हैं जिसे साबित करने के लिए इसे डिज़ाइन किया गया था। उन्होंने दिखाया कि ईथर का अस्तित्व नहीं है।
इस प्रकार पृथ्वी इस असाधारण गति से बिना किसी प्रतिरोध या धीमी गति के चलती रहती है। और ऐसा करते हुए, यह सूर्य के चारों ओर चक्कर लगाता रहता है।
अंतरिक्ष अध्ययन का आगमन
ग्रहों, आकाशगंगाओं और उनके निर्माण के तरीके के अध्ययन को खगोल भौतिकी कहा जाता है। इस क्षेत्र में काम करने वाले सबसे प्रसिद्ध भारतीय भौतिकविदों में से एक प्रो. जयंत नार्लीकर थे जिनका पिछले वर्ष निधन हो गया। एक शोधकर्ता होने के अलावा उन्होंने कई विज्ञान कहानियाँ भी लिखीं। वह पुणे में इंटर-यूनिवर्सिटी सेंटर फॉर एस्ट्रोनॉमी एंड एस्ट्रोफिजिक्स (आईयूसीएए) के संस्थापक निदेशक भी बने, जो भारत में खगोल भौतिकी अनुसंधान के लिए समर्पित संस्थान है और उन्हें 2004 में भारत सरकार द्वारा पद्म विभूषण से सम्मानित किया गया था।
ब्रह्माण्ड विज्ञानी होने के अलावा, जिन्होंने ब्रह्माण्ड की उत्पत्ति कैसे हुई, इस बारे में सिद्धांत दिए, उन्होंने खगोलीय घटनाओं से उत्पन्न हमारे कई अंधविश्वासों का खंडन करने के लिए प्रयोग भी किए। यदि आपके पास एक मुफ्त सप्ताहांत है, और आप खगोल भौतिकी और हमारे रोजमर्रा के अवैज्ञानिक अंधविश्वासों के बारे में अधिक जानना चाहते हैं, तो टीवी श्रृंखला “ब्रह्मांड” देखने पर विचार करें, जो प्रोफेसर नार्लिकर द्वारा लिखी गई थी, जो 1994-95 के बीच दूरदर्शन पर चली थी। एपिसोड अब दूरदर्शन नेशनल के यूट्यूब चैनल पर उपलब्ध हैं।
किसी को अब भी आश्चर्य हो सकता है कि वैज्ञानिकों ने वास्तव में ईथर के अस्तित्व को कैसे अस्वीकार कर दिया? आपको यह भी आश्चर्य हो सकता है कि क्या हम उन सभी चीजों की व्याख्या करने में सक्षम हैं जो हम रात के आकाश में देखते हैं – तारे, वे कैसे बनते हैं, कैसे मरते हैं। खैर, यह पता चला है कि कई चीजें हैं जो हम अभी भी नहीं समझते हैं और यदि आप अधिक जानने में रुचि रखते हैं, तो आपको भौतिकी सीखने की आवश्यकता होगी, उदाहरण के लिए हमारे जैसे संस्थान में, जहां इसमें स्नातक कार्यक्रम हैं।
अगली बार, एक शांत सुबह में, यदि आप एक पानी के तालाब को देख रहे हैं, जैसे पक्षी आपके बगल में चहचहा रहे हैं, और सोच रहे हैं कि आपके चारों ओर सब कुछ कितना शांत है, तो एक सेकंड के लिए कल्पना करें कि आप वास्तव में असाधारण गति से अंतरिक्ष में यात्रा कर रहे रोलरकोस्टर पर कैसे हैं।
और जब यह वर्ष समाप्त होगा; भले ही आपका नियमित सांसारिक जीवन सामान्य रहा हो, आप सभी ने मिलकर जो असाधारण अंतरिक्ष यात्रा पूरी की है, उसके लिए खुद को और पृथ्वी पर अपने साथी जीवों को बधाई देना न भूलें।
अधिप अग्रवाल आईआईटी कानपुर में भौतिकी के सहायक प्रोफेसर हैं।
