-जगदीश काबरे
विज्ञान दिनविशेष
२८ फेब्रुवारी हा दिवस दरवर्षी ‘राष्ट्रीय विज्ञान दिन’ म्हणून साजरा केला जातो. काय आहे या दिवसाचे औचित्य? याच दिवसाला विज्ञान दिन म्हणून का घोषित केले गेले? कारण २८ फेब्रुवारी १९२८ रोजी नोबेल पारितोषिक विजेते- भारतरत्न सर सी. व्ही. रामन यांनी ‘रामन इफेक्ट’ हा वैशिष्ट्यपूर्ण शोधनिबंध जगासमोर सादर केला होता. त्या दिवसाचे औचित्य साधून हा दिवस ‘राष्ट्रीय विज्ञान दिन’ म्हणून साजरा केला जातो. जगाला एक ‘नवा प्रकाश’ देणारा हा रामन इफेक्ट काय होता आणि या संशोधनासाठी डॉ. रामन यांनी काय मेहनत घेतली, किती खर्च आला होता हे पाहू...
रामन यांचा जन्म ७ नोव्हेंबर १८८८ रोजी झाला होता. अत्यंत तल्लख बुद्धीच्या रामन यांनी वयाच्या ११व्या वर्षीच शालेय शिक्षण संपवले! १५व्या वर्षी ते इंग्रजी आणि विज्ञानामध्ये पदवीधर झाले, तर १७व्या वर्षीच फिजिक्समध्ये पदव्युत्तर शिक्षणही उच्च श्रेणीमध्ये पूर्ण केले. कोलकाता येथे रामन डेप्युटी अकाऊंटंट जनरल पदावर रूजू झाले, पण या रूक्ष नोकरीमध्ये त्यांचे मन रमेना, म्हणून कोलकाता येथे भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक म्हणून - कमी पगारात - नोकरीत रूजू झाले. झाले ते बरे झाले, कारण ते अकाऊंटंट म्हणूनच नोकरी करत राहिले असते तर भारतासह जग एका महान शास्त्रज्ञाला मुकलं असतं!!
१९२१मध्ये कोलकाता विद्यापीठातर्फे त्यांना ब्रिटनला उच्च शिक्षणासाठी पाठवण्यात आले. यावेळी त्यांनी लंडनच्या रॉयल सोसायटीमध्ये ‘भारतीय तंतुवाद्ये’ हा शोधनिबंध सादर केला. पुढे १९३५मध्ये ‘भारतीय चर्मवाद्ये’ विशेष करून तबल्याच्या नादनिर्मिती, तबल्याची पुडी, शाई, तरंगलांबी इत्यादींवर संशोधन केलं. युरोपातून समुद्रमार्गे भारतात परत येत असताना आकाशातील निळ्या रंगाने त्यांचे कुतूहल जागृत झाले. आकाश निळ्या रंगाचे का दिसते? अशा प्रश्नामधून त्यांचे संशोधन सुरू झाले. त्यामधूनच त्यांनी भारतात परत आल्यावर- पाणी, बर्फ यांमधून प्रकाशाचे विकिरण (स्कॅटरिंग) यावर संशोधन सुरू केले. यातूनच त्यांना आकाशाच्या निळ्या रंगाची उत्तरे मिळाली! पृथ्वीभोवतीच्या वातावरणाचा थर विविध वायूंपासून बनलेले आहेत. पृथ्वीवर येणारा सूर्यप्रकाश या वातावरणाच्या थरातून पृथ्वीवर पोहचतो. प्रकाश पृथ्वीवर येताना अनेक वायू आणि धुलीकणांतून विखुरतो. प्रकाश पांढऱ्या रंगाचा दिसत असला तरी त्यात सात रंग एकत्र असतात. तांबडा, नारंगी, पिवळा, हिरवा, निळा, पारवा, जांभळा अशा रंगातून सूर्यप्रकाश तयार होतो. जेव्हा सूर्यप्रकाश पसरतो तेव्हा हे रंग किरणांसोबत वेगवेगळ्या तरंगलांबीत पसरतात. या रंगात लाल रंगाच्या तरंगलांबी (वेव लेंथ) जास्त असते, तर निळ्या आणि जांभळ्या रंगाची तरंगलांबी कमी असते. खरे पाहता आकाशाला स्वत:चा रंगच नाही वायूंचे अणू व कण यांचा आकार प्रकाशाच्या तरंगलांबीपेक्षा लहान असतो. या अणू व कणांमुळे प्रकाश सगळीकडे पसरत असतो. त्यास रॅलेचे विकिरण असे म्हणतात. विकिरणाच्या या प्रकाशात कण सूक्ष्म असल्याने कमी तरंगलांबीचा निळा प्रकाश अधिक विखुरतो व आपल्याला आकाश निळे दिसते. तसे आकाशाला स्वत:चा रंग नसतो. जांभळा रंगही आकाशात विखुरलेला आहे; परंतु आपले डोळे निळ्या रंगाला अधिक लवकर शोषून घेतात. त्यामुळे आकाळ निळे दिसत असते.
रामन इफेक्ट आहे तरी काय?
आपल्या घरात अनेक भांडी असतात. प्रत्येक भांड्याला त्याचा स्वतःचा नाद असतो. स्वत:चा आवाज असतो. आवाज येतो, कारण त्या वस्तू कंप पावत असतात. घराबाहेर एखादा मोठा फटाका वाजला की घरातली अनेक भांडी कंप पावतात. त्यांचा आवाज येतो. अशाच प्रकारे एखाद्या पदार्थांमध्ये जे रेणू असतात त्यांनाही आपापला विशिष्ट कंप असतो. ते रेणू अतिशय छोटे असल्यामुळे त्यांचा कंपही अतिशय छोटा असतो. इतका छोटा की त्यांची कंपने प्रकाशामुळे सुद्धा होऊ शकतात. आपल्याला माहिती आहे की, प्रकाशसुद्धा अनेक कंपनांनी मिळून बनला आहे. जांभळ्या प्रकाशाची कंपनं वेगळी आणि लाल प्रकाशाची कंपनं वेगळी. प्रत्येक पदार्थात असलेल्या अणू-रेणूंच्या रचनेत कुठल्या ना कुठल्या कंपनांशी जुळवून घेण्याची क्षमता असते. मग ती कंपने तात्पुरत्या स्वरूपात वस्तूत अडकतात आणि क्षणभराने बाहेर पडतात. ही कंपने मोजता आली की वस्तूची रचना आपल्याला कळते आणि त्यामुळे पदार्थाची चिरफाड न करतासुद्धा आत मध्ये काय काय आहे हे आपल्याला समजून येते. रामन यांनी ही कल्पना प्रथम जगासमोर मांडली. एखाद्या पदार्थावर प्रकाशाचा झोत सोडला तर तो झोत गेल्यानंतर पदार्थाने क्षणभरासाठी पकडून ठेवलेली कंपने पुन्हा बाहेर टाकली जातात. त्यांचा फोटो काढला तर तो पदार्थ कोणत्या कंपनांना प्रतिसाद देतो यावरून त्या पदार्थाला आपण ओळखू शकू.
पारदर्शक माध्यमामधून जेव्हा प्रकाश जातो तेव्हा त्याचे विकिरण होते. माध्यमातून बाहेर पडणाऱ्या प्रकाशाचे वर्णपटलेखाद्वारे विश्लेषण केले असता त्यामध्ये मूळ आपाती प्रकाशाच्या तरंगलांबीशिवाय (दर सेकंदास होणाऱ्या कंपनांच्या संख्येस कंप्रता म्हणतात) अत्यंत कमी तीव्रतेच्या अशा अनेक भिन्न प्रकाश रंगाच्या तरंगलांबी आढळतात. या संशोधनाला ‘रामन परिणाम’ असे म्हणतात. हा शोध सर चंद्रशेखर व्यंकट रामन व सर कार्यमाणिक्कम श्रीनिवास कृष्णन या भारतीय शास्त्रज्ञांनी कार्बन टेट्राक्लोराइड, क्लोरोफॉर्म, बेंझीन इ. द्रवांवर प्रयोग करून १९२८ साली लावला. रेणूच्या संरचनेबद्दल फक्त नव्हे, तर अणुकेंद्राच्या संरचनेबद्दल सुद्धा रामन यांच्या शोधामुळे माहिती उपलब्ध झाली, ही उल्लेखनीय गोष्ट आहे. अशा प्रकारे विविध क्षेत्रांत महत्त्वाची माहिती या नव्या शोधामुळे उपलब्ध होण्याच्या या घटनेमुळे प्रभावित होऊन रामन यांना नोबेल पारितोषिक समितीने पारितोषिक द्यावयाचे ठरवले आणि या शोधाबद्दल रामन यांना १९३० मध्ये भौतिकीचे नोबेल पारितोषिक देण्यात आले. हा पुरस्कार मिळवणारे ते केवळ पहिले भारतीय नव्हते, तर आशियातील पहिले व्यक्ती होते.
लेसर किरणांच्या क्रांतिकारी शोधानंतर रामन इफेक्ट- हे शास्त्रज्ञांच्या हातातील एक महत्त्वपूर्ण साधन ठरले. ‘रामन इफेक्ट’ संशोधनासाठी रामन यांनी केवळ २०० रु. (फक्त रु. दोनशे)ची साधनसामुग्री वापरली होती हे विशेष! तर आज रामन परिणामाचा प्रगत अभ्यास करण्यासाठी लक्षावधी डॉलर्सची साधने वापरली जातात! हा शोध लावल्यानंतर त्यांच्या सन्मानार्थ १९८६ पासून देशभरात या दिवशी राष्ट्रीय विज्ञान दिन साजरा केला जातो.
झाडावर कीड लागली तर आपल्याला ती लागल्यावर दिसते. त्या विशिष्ट किडीमध्ये काही विशिष्ट रसायने असतात. त्यामुळे कीड मोठी होण्यापूर्वी रामन वर्णपट काढून आपण कीटशोधून काढू शकतो. म्हणजे कीड वाढण्याआधीच पिकांचा बचाव करण्यासाठी आपण उपाययोजना करू शकतो. एकदा इतक्या बारकाव्याने तपासणी करण्याची क्षमता आपल्याला मिळाल्यामुळे अल्प प्रमाणात असलेली भेसळसुद्धा सहज ओळखता येते. एखाद्या खाद्यपदार्थात मीठ नेमके किती प्रमाणात पडले आहे हे फोटोच्या विश्लेषणावरून कळते. एवढेच काय पण दारूत किती पाणी आहे? पेट्रोलमध्ये किती अल्कोहोल आहे? हेही झटक्यात कळू शकते. अनेक रासायनिक क्रिया पूर्ण झाल्या आहेत की नाही किंवा त्या रासायनिक क्रियेत कोणकोणते टप्पे आहेत? हेसुद्धा रामन वर्णपटाच्या अभ्यासामुळे आपल्याला समजू शकते. अशाप्रकारे रामन इफेक्टचा बहुविध उपयोग आपण आज व्यवहारात करत आहोत.
अशा या विलक्षण बुद्धिमान शास्त्रज्ञाचा १९५४ साली भारत सरकारने सर्वोच्च भारतरत्न पुरस्कार देऊन सन्मान केला. भारतातील १७ विद्यापीठांनी, तर जगातील ८ विद्यापीठांनी रामन यांना सन्माननीय डॉक्टरेट- फेलोशिप सन्मानपूर्वक बहाल केली. १९४३मध्ये रामन यांनी बंगळुरू येथे ‘रामन संशोधन संस्थे’ची स्थापना केली आणि सुमारे ३५० शोधनिबंध सादर केले. २१ नोव्हेंबर १९७० रोजी निधन होईपर्यंत ते संशोधनात मग्न होते.
