પ્રકાશ એટલે શું, એનું ચોક્કસ સ્વરૂપ અને ગતિ વિશે જાણો : ભાગ - ૧
સાયન્સ પ્લીઝ - જગદીશચંદ્ર ભટ્ટ આજકાલ જગતભરમાં પ્રકાશ અને એની ગતિ વિશે જબરી ચર્ચા થઈ રહી છે. હજી થોડા સમય અગાઉ સ્વિટ્ઝરલૅન્ડ અને ફ્રાન્સની સરહદ નજીક ભૂગર્ભમાં ૬૦૦ ફૂટ ઊંડી અને ૨૭ કિલોમીટર લાંબી તૈયાર થયેલી લાર્જ હેડ્રોન કોલાઇડર (એલએચસી) લૅબોરેટરીમાં લગભગ ગૉડ પાર્ટિકલ જેવો હિગ્ઝ બોઝોન નામનો પાર્ટિકલ (કણ) શોધાયો હતો. એ અગાઉ ન્યુટ્રીનોઝ નામના પાર્ટિકલ્સ વિશે મોટો વિવાદ થયો હતો. એલએચસીમાં કાર્ય કરતા સાયન્ટિસ્ટ્સના એક જૂથે એવો દાવો કયોર્ હતો કે ન્યુટ્રીનોઝની ગતિ પ્રકાશની ગતિ કરતાં વધુ છે એટલે હવે પ્રકાશની સ્પીડ કરતાં અન્ય કોઈ સ્પીડ વધુ ન હોઈ શકે એવી મહાન વિજ્ઞાની આલ્બર્ટ આઇન્સ્ટાઇનની થિયરી કદાચ ખોટી પુરવાર થઈ શકે. જોકે બહુ જ થોડા દિવસમાં આ સમગ્ર વિવાદ ખતમ થઈ ગયો અને સર્વાનુમતે એવું જાહેર થયું કે ના, ન્યુટ્રીનોઝની ગતિ પ્રકાશની ગતિ કરતાં વધુ નથી અને આઇન્સ્ટાઇનની થિયરી સંપૂર્ણ સાચી જ છે.
વળી હમણાં જ બ્રિટનની કૅમ્બ્રિજ યુનિવર્સિટીના ભારતીય મૂળનાં ખગોળશાસ્ત્રી ડૉ. મંદા બૅનરજીએ આપણા સૂર્યના માસ (દળ) કરતાં ૧૦ અબજ ગણું વધુ માસ ધરાવતા અતિવિરાટ બ્લૅકહોલની શોધ કરી છે. આ બ્લૅકહોલની વિશિષ્ટતા એ છે કે એના પરથી ફેંકાયેલાં પ્રકાશનાં કિરણોને આપણી પૃથ્વી સુધી પહોંચતાં રોકડાં ૧૧ અબજ વર્ષ જેટલો સમય થાય. વળી બ્લૅકહોલનું સૌથી ખતરનાક પાસું એ હોય છે કે એના પ્રચંડ ગુરુત્વાકર્ષણ બળમાંથી પ્રકાશનું કિરણ પણ છટકી ન શકે.
અમેરિકાની અંતરીક્ષ સંશોધન સંસ્થા નૅશનલ ઍરોનૉટિક્સ ઍન્ડ સ્પેસ ઍડ્મિનિસ્ટ્રેશન (નાસા-ફ્ખ્લ્ખ્)ના સાયન્ટિસ્ટ્સના એક જૂથે નવા જ પ્રકારની ગૅલેક્સિઝ (મંદાકિની) અને સુપરમૅસિવ બ્લૅકહોલ્સ પણ ખોળી કાઢ્યાં છે. આશ્ચર્યની બાબત એ છે કે નાસાના વિજ્ઞાનીઓએ એમ કહ્યું છે કે આમ તો આ નવી ગૅલેક્સિઝ કરોડો-અબજો વર્ષથી આપણા બ્રહ્માંડમાં છે, પરંતુ એ ધૂળનાં અતિ ઘટ્ટ વાદળો પાછળ ઢંકાયેલી હોવાથી એનો પ્રકાશ બહાર આવી નહોતો શકતો.
ઉપરનાં ત્રણેય રિસર્ચમાં પ્રકાશનો અને એની સ્પીડનો મુદ્દો બહુ અગત્યનો છે. જોકે સામાન્ય માનવીને જરૂર એવો સવાલ થાય કે પ્રકાશ ખરેખર શું છે? પ્રકાશ કઈ રીતે ઉત્પન્ન થાય? એ શાનો બનેલો હોય છે? એની ગતિ એટલે શું અને એ કઈ રીતે ગતિ કરે? વળી પ્રકાશની સ્પીડ કરતાં અન્ય કોઈની સ્પીડ શા માટે વધુ ન હોય?
આ બધા સવાલોના જવાબ થોડા ટેક્નિકલ છે. પ્રકાશ બીજું કંઈ નહીં પણ ઊર્જા છે. ઉપરાંત એની એક ચોક્કસ પ્રકારની તરંગલંબાઈ પણ હોય છે. હવે આપણે પ્રકાશ કઈ રીતે ઉત્પન્ન થાય છે એ આપણા સૂર્યના ઉદાહરણ દ્વારા જાણીએ. આપણો સૂર્ય મૂળ તો હાઇડ્રોજન અને હિલિયમ જેવા વાયુઓનો વિરાટ અને ધગધગતો ગોળો છે. હાઇડ્રોજન અને હિલિયમ વચ્ચે કલ્પનાતિત કહી શકાય એ રીતે ન્યુક્લિયર પ્રોસેસ (આણ્વિક પ્રક્રિયા) થાય છે. આ પ્રોસેસ દરમ્યાન ૬૦૦૦ કરતાં વધુ ડિગ્રી કેલ્વિન (સૂર્યના તાપમાન માટે કેલ્વિન શબ્દ વપરાય છે) જેટલું અસહ્ય ટેમ્પરેચર પેદા થાય અને પરિણામે એનર્જી (ઊર્જાશક્તિ) અને પ્રકાશ બન્ને ઉત્પન્ન થાય. આ જ પ્રકારની પ્રક્રિયા આપણા સૂર્ય જેવા તમામ પ્રકારના સ્ટાર્સ (તારા)માં પણ સતત થયા કરતી હોય એટલે એ બધા સ્ટાર્સ પ્રકાશથી ઝળહળતા હોય. અફાટ, અનંત અને અગોચર અંતરીક્ષમાં ઝળહળતા તારા સ્વયંપ્રકાશિત કહેવાય છે, કારણ કે એમાંથી વહેતો પ્રકાશ એનો પોતાનો છે; જ્યારે આપણી પૃથ્વી સહિત ચંદ્ર (ઉપગ્રહ) અને મંગળ, બુધ, શુક્ર જેવા પ્લૅનેટ્સ (ગ્રહો) પરપ્રકાશિત છે કારણ કે સૂર્યનો પ્રકાશ આ બધા આકાશી પિંડો પર પડતો હોવાથી એ ઝળહળે છે.
હવે આપણે લાઇટના સ્વરૂપ વિશે જાણીએ. વિશ્વને ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમની શોધ આપનારા બ્રિટનના વિજ્ઞાની સર આઇઝૅક ન્યુટન માનતા હતા કે પ્રકાશ અસંખ્ય કણોનો બનેલો છે અને એ સતત સીધી લાઇનમાં એટલે કે સીધી દિશામાં ગતિ કરે છે. વળી આપણને માનવીઓને લાલ, પીળો, ભૂરો અને લીલો કલર કેમ દેખાય છે એવો સવાલ પણ ન્યુટનને સતત થતો હતો. જોકે ન્યુટને એવું નિરીક્ષણ કર્યું કે જુદા-જુદા રંગનાં કિરણો જે પાર્ટિકલ્સનાં બનેલાં છે એની સાઇઝ પણ જુદી-જુદી હોય છે. એ કિરણો માનવીની આંખના રેટિના (નેત્રપટલ) પર પડે એટલે માનવીને જુદાં-જુદાં પ્રકારનાં સંવેદનો થાય અને પરિણામે આપણને વિવિધ કલર્સ દેખાય છે.
જોકે ત્યાર બાદ ૧૮૮૭માં અમેરિકન વિજ્ઞાનીઓ આલ્બર્ટ માઇકલસન અને ઈ. મોર્લીએ લાઇટની ગતિ વિશે બહુ મહત્વનું સંશોધન કરીને પુરવાર કર્યું કે પ્રકાશનું ઉદ્ભવસ્થાન ભલે ગમે ત્યાં હોય પણ એ ફક્ત સ્થિર ગતિએ જ પ્રવાસ કરે છે.
જોકે ન્યુટનનું પેલું નિરીક્ષણ સાચું નહોતું. સમય જતાં ફ્રાન્સના યુવાન ભૌતિકશાસ્ત્રી ડી. બ્રોગલીએ સચોટ પ્રયોગો સાથે પુરવાર કર્યું કે પ્રકાશ તો બે સ્વરૂપે વહે છે : એક કણસ્વરૂપે અને બીજું શક્તિસ્વરૂપે. લાઇટ વહે છે ત્યારે એમાં કણો અને શક્તિ એમ બન્ને ગુણો હોય છે. પ્રકાશ કોઈક જગ્યાએ પાર્ટિકલ્સ તો કોઈક જગ્યાએ એનર્જી (શક્તિ) સ્વરૂપે વહે છે.
છેવટે વીસમી સદીમાં વિજ્ઞાની આલ્બર્ટ આઇન્સ્ટાઇને અદ્ભુત થિયરી રજૂ કરીને કહ્યું કે ઊર્જા અને પદાર્થ બન્ને એક જ છે એટલે કે ઊર્જાને પદાર્થમાં અને પદાર્થને ઊર્જામાં ફેરવી શકાય. આ થિયરી મુજબ સૂર્ય મૂળ તો એક વિરાટ પદાર્થ જ છે અને એમાંથી સતત ઊર્જા ફેંકાય છે એટલે સૂર્યમાંથી વહેતો પ્રકાશ પણ છેવટે તો ઊર્જા જ કહેવાય.
(વધુ આવતા રવિવારે)