પ્રકાશ એટલે શું, એનું ચોક્કસ સ્વરૂપ અને ગતિ વિશે જાણો : ભાગ - ૨
સાયન્સ પ્લીઝ - જગદીશચંદ્ર ભટ્ટગયા અઠવાડિયે આપણે પ્રકાશના સ્વરૂપ વિશે થોડીક ટેક્નિકલ માહિતી જાણી. આજે હવે પ્રકાશ વિશે વધુ માહિતી જાણીએ.
વીસમી સદીમાં મહાન સાયન્ટિસ્ટ આલ્બર્ટ આઇન્સ્ટાઇને થિયરી રજૂ કરીને કહ્યું કે ઊર્જા અને પદાર્થ બન્ને એક જ છે એટલે કે ઊર્જાને પદાર્થમાં અને પદાર્થને ઊર્જામાં ફેરવી શકાય. આઇન્સ્ટાઇનની આ થિયરી મુજબ આપણો સૂર્ય પણ મૂળભૂત રીતે તો એક વિરાટ આકાશી પદાર્થ જ છે અને એમાંથી સતત ઊર્જા બહાર ફેંકાય છે. સૂર્યમાંથી બહાર નીકળતો પ્રકાશ જ કહેવાય. જોકે આઇન્સ્ટાઇનની થિયરી મુજબ તો સૂરજનો પ્રકાશ પણ પદાર્થ જ ગણાય.
પ્રકાશ વિશે એક માહિતી જાણીએ. લાઇટ તો સમગ્ર બ્રહ્માંડમાં ઠેર-ઠેર છે અને એ સતત ગતિ પણ કરે છે. હવે પ્રકાશને પણ અવાજની માફક ગતિ કરવા માટે કોઈક માધ્યમની જરૂર પડે. જોકે અવાજની મર્યાદા એ છે કે વાતાવરણ હોય તો જ એ ગતિ કરી શકે, પરંતુ લાઇટ તો શૂન્યાવકાશમાં પણ ગતિ કરી શકે. આપણે ઘણી વખત એવું વાંચીએ કે સાંભળીએ છીએ કે પ્રકાશની ગતિ પ્રતિ સેકન્ડે એક લાખ ૮૬ હજાર માઇલ અથવા ત્રણ લાખ કિલોમીટર જેટલી છે. પ્રકાશની ગતિમાં આટલો બધો તફાવત કેમ હોય છે એ સમજવા જેવું છે. પ્રકાશની મૅક્સિમમ ગતિ વૅક્યુમ (શૂન્યાવકાશ)માં હોય છે; પરંતુ જો લાઇટ વાતાવરણ, પાણી અથવા કાચ એમ કોઈ પણ માધ્યમમાંથી પસાર થાય તો એની સ્પીડ ઘટી જાય.
ખગોળશાસ્ત્રના સંશોધન મુજબ ચંદ્ર, મંગળ, બુધ, ગુરુ વગેરે પ્લૅનેટ સહિત આ અનંત અને અફાટ અંતરીક્ષમાં તો આપણી પૃથ્વી જેવું વાતાવરણ ક્યાંય નથી. આમ છતાં કરોડો-અબજો સ્ટાર્સ એટલે કે સૂયોર્, ક્વેઝાર્સ અને ગૅલેક્સિઝમાંથી લાઇટ તો સતત ફેંકાય છે. અરે, આપણા સૂરજમાંથી ફેંકાયેલો પ્રકાશ ૧૫ કરોડ કિલોમીટરનું અંતર કાપીને આઠ મિનિટમાં છેક પૃથ્વી સુધી પહોંચે છે. પૃથ્વી અને સૂર્ય વચ્ચે ૧૫ કરોડ કિલોમીટરનું અંતર છે અને આ વિશાળ માર્ગમાં શુક્ર અને બુધ એમ બે પ્લૅનેટ્સ હોવા છતાં સૂર્યનો પ્રકાશ એ વૅક્યુમને વીંધીને પણ આપણી સુધી પહોંચે છે. એટલું જ નહીં; સૂર્યનો પ્રકાશ તો પૃથ્વીથી પણ આગળના મંગળ, ગુરુ, શનિ, યુરેનસ અને નેપ્ચ્યુન સુધી અબજો કિલોમીટરના અંતરે પણ પહોંચે છે. કહેવાનો અર્થ એ છે કે લાઇટની વૅલોસિટી (ગતિ) વૅક્યુમમાં એક સેકન્ડમાં ત્રણ લાખ કિલોમીટર જેટલી પ્રચંડ હોય છે, પરંતુ કોઈ મિડિયમમાંથી પસાર થાય તો એની ગતિ ઓછી થઈ જાય.
પ્રકાશની વક્ર ગતિ સામાન્ય માનવીને એમ કહીએ કે લાઇટ પણ વાંકી થઈ શકે અથવા તો લાઇટ પણ વક્ર ગતિએ પ્રવાસ કરતી હોય તો એને બહુ આશ્ચર્ય થશે અથવા એ આવી વાત માનશે નહીં. એનું કારણ એ છે કે સામાન્ય માનવીને એવી જ જાણકારી હોય છે કે પ્રકાશ સીધી લીટીમાં ગતિ કરે છે. જોકે આલ્બર્ટ આઇન્સ્ટાઇનની થિયરી મુજબ પ્રકાશ પણ વક્ર ગતિએ પ્રવાસ કરે એટલે કે એ વાંકો પણ વળી જાય. કોઈ પણ સ્ટાર (તારો)માંથી આવતો પ્રકાશ આપણા સૂર્ય નજીકથી પસાર થાય તો પેલા સ્ટારનો પ્રકાશ જરૂર થોડોક વાંકો કે વક્ર થઈ જાય. એનું કારણ છે સૂર્યનું અતિ-અતિ પ્રચંડ ગુરુત્વાકર્ષણ. ઉદાહરણરૂપે અંતરીક્ષમાંના કોઈ ક્વેઝાર નામના આકાશી પિંડમાંથી આવતો પ્રકાશ આપણી પૃથ્વી સુધી પહોંચે અને એના માર્ગમાં કદાચ પણ કોઈ ગૅલેક્સી (મંદાકિની) હોય તો પેલા ક્વેઝારનો પ્રકાશ વાંકો રહે, વક્ર ગતિએ આગળ વધે.
પ્રકાશનો રંગસામાન્ય રીતે આપણે એવું માનીએ છીએ કે લાઇટનો કલર સફેદ હોય. વાત જરૂર થોડીક સાચી છે. આમ છતાં સંપૂર્ણ સાચી નથી, કારણ કે આપણા અફાટ બ્રહ્માંડમાં ઘૂમતા વિવિધ પ્રકારના આકાશી પિંડોમાંથી ફેંકાતો પ્રકાશ જુદા-જુદા કલરનો પણ હોય છે એ હકીકતથી આપણે વાકેફ નથી. જોકે આવી અદ્ભુત શોધ વીસમી સદીના મુઠ્ઠીઊંચેરા સાયન્ટિસ્ટ આલ્બર્ટ આઇન્સ્ટાઇને કરીને જગતને મહાઆશ્ચર્ય આપ્યું છે. આઇન્સ્ટાઇને ફિઝિક્સ (ભૌતિકશાસ્ત્ર)ની એવી અદ્ભુત થિયરી વહેતી મૂકી કે એક તારાનો પ્રકાશ પણ બીજા તારાના પ્રકાશથી આકર્ષાય છે. એટલું જ નહીં, આવી અદ્ભુત કુદરતી પ્રક્રિયા વખતે તારાનો પ્રકાશ એની ઊર્જા પણ ગુમાવી દે છે. ઊર્જા ગુમાવે એટલે એ તારાનો પ્રકાશ વાઇટને બદલે રેડ બની જાય. એનું કારણ છે એકબીજા સ્ટારનું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ. પ્રત્યેક તારાનું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ પણ જુદું-જુદું હોવાથી જે સ્ટારનું ગુરુત્વાકર્ષણ વધુ હોય એ ઓછું ગુરુત્વાકર્ષણ ધરાવતા સ્ટારની ઊર્જાને ઓછી કરી નાખે. પરિણામે પેલા નાના કે ઓછું ગુરુત્વાકર્ષણ ધરાવતા તારાના પ્રકાશનો કલર પણ બદલાઈ જાય અને એ રાતો બની જાય. ઉપરાંત પ્રકાશને કોઈક કારણસર વધુ ઊર્જા હોય તો એ ભૂરા રંગનો પણ થઈ જશે. આ બધી પ્રક્રિયાને ખગોળશાસ્ત્રની ભાષામાં ગ્રેવિટેશનલ રેડશિફ્ટ કહેવાય છે. એને ગુરુત્વાકર્ષણથી પ્રકાશ રાતો થઈ જાય એમ કહી શકીએ.
વિશ્વના પ્રતિભાશાળી વિજ્ઞાનીઓએ તો અદ્ભુત પ્રયોગો કરીને એવું પણ પુરવાર કર્યું છે કે પ્રકાશના કિરણને માઇનસ ૨૦૦, ૨૨૦, ૨૫૦થી લઈને માઇનસ ૨૭૦ ડિગ્રી સેલ્સિયસ જેટલા ટેમ્પરેચરમાંથી પસાર કરવામાં આવે તો એની ગતિ મંદ પડી જાય. આવી પરિસ્થિતિમાં પ્રકાશના કિરણને ગતિ કરતું પણ જોઈ શકાય. ઉદાહરણરૂપે ક્રિકેટની મૅચમાં કોઈ બૅટ્સમૅન રનઆઉટ થઈ ગયો હોવાની શંકા જાય ત્યારે વિરોધી ટીમ અમ્પાયરને અપીલ કરે છે. જોકે થર્ડ અમ્પાયર ચોક્કસ નર્ણિય લેવા માટે ઍક્શન રીપ્લેનો ઉપયોગ કરે છે. ઍક્શન રીપ્લેનાં દૃશ્યોની ગતિ બહુ ધીમી હોવાથી થર્ડ અમ્પાયર બૅટ્સમૅન ખરેખર રનઆઉટ છે કે કેમ એ સમગ્ર પ્રક્રિયા બહુ સ્પષ્ટ રીતે જોઈ શકે છે અને એને આધારે તે નર્ણિય આપે છે. કંઈક આવી જ પ્રક્રિયા પ્રકાશના કિરણની ગતિમાં પણ જોઈ શકાય.
પવન, પાણી અને પ્રકાશ વગેરે કુદરતી તત્વો છે. પવન અને પાણી બન્ને પ્રદૂષિત થઈ શકે છે, પરંતુ પ્રકાશ ક્યારેય પ્રદૂષિત ન થઈ શકે. દાખલા તરીકે કોઈ દુર્ગંધવાળા સ્થળ પરથી કે વાતાવરણમાંથી પવન કે પાણી પસાર થાય તો બન્નેમાંથી દુર્ગંધ આવશે એટલે કે પવન અને પાણી બન્ને પ્રદૂષિત થઈ જશે. હવે પ્રકાશ દુર્ગંધવાળા વાતાવરણમાંથી પસાર થાય તો પણ એમાં ક્યારેય ન દુર્ગંધ આવે કે ન પ્રદૂષિત થાય. કહેવાનો અર્થ એ છે કે પ્રકાશ સદાય સ્વચ્છ રહે.