विज्ञान जगतात अनेक सिद्धांत मांडले जातात, त्या मूलभूत सिद्धांतावरही पुढे अनेक वैज्ञानिक पातळ्यांवर संशोधन करत त्यात सुधारणा घडवत राहतात. या सर्व बौद्धिक मेहनतीतून आकार घेत असते ते व्यावहारिक विज्ञान. भले मूळ सिद्धांत किंवा गणित किचकट, गुंतागुंतीचे असो, मात्र त्यांचा विविध पातळ्यांवर वेगवेगळा उपयोग होत असतो. हे सर्व फायदे अखेर मानवाच्या भल्यासाठीच असतात. आपल्याच भवताली असणा-या गोष्टींचे फायदे समजावून देण्याची ही विज्ञानाची रीतच अनोखी आहे.
अल्बर्ट आइस्टाइन वैज्ञानिक जगातले एक फार मोठे प्रस्थ आहे. १९०५ साली त्यांनी विश्वासंबंधी काही मूलभूत सिद्धांत मांडले होते. ज्या वेळी त्यांची सैद्धांतिक तथ्ये पहिल्यांदा प्रकाशित झाली त्या वेळी लोकांची काय प्रतिक्रिया होती हे सांगता येणार नाही, पण अनेकांनी असं लिहून ठेवलं आहे की आइस्टाइन यांचा सिद्धांत स्वत: आइस्टाइन वगळता त्या काळच्या फक्त दोनच व्यक्तींना समजला होता. आइस्टाइन त्या इतर दोघांना आयुष्यभर शोधत होते!
हा विनोदाचा भाग सोडला तरी एक गोष्ट मात्र खरी आहे. त्यांचा सापेक्षतावाद समजायला फार अवघड व जटिल आहे. सापेक्षतावाद केंद्रीभूत ठेवून हॉलिवुडमध्ये अनेक सिनेमे निघाले. ‘बॅक टू द फ्यूचर’ सिनेमांच्या मालिकेत अनेक चमत्कारी दृष्यांची रेलचेल पाहावयास मिळते. एका चित्रपटात मुलगा टाइम-मशिनमध्ये बसून काही वर्षे मागे जातो व आपल्या आई-वडिलांना तो एकमेकांच्या प्रेमात पाडण्यासाठी अनेक युक्त्या अवलंबतो. सूर्यप्रकाशापेक्षाही जास्त वेगाने प्रवास केल्यास आपले वय वाढत नाही हा सापेक्षवादाचा एक मूलमंत्र आहे. हा निष्कर्ष अनेक तात्त्विक शक्यतांना जन्म घालतो, ज्याचे आकलन सामान्य बुद्धीच्या पलीकडचे असते.
विज्ञान दोन पातळ्यांवर कार्यरत असते. एक मूलभूत व दुसरे व्यावहारिक. जमिनीखाली अस्तित्वात असणा-या साधनसंपत्तीपर्यंत पोहोचण्यासाठी व त्याचा उपसा करण्यासाठी जे काही करावे लागते ते सारे व्यावहारिक पातळीवरचे असते. एखाद्या असाध्य रोगावर इलाज शोधण्यासाठी जे विज्ञान वापरले जाते, ते व्यावहारिक स्वरूपाचे असते. असे विज्ञान मानवाचा ‘फायदा’ करून देणारे असते. मूलभूत विज्ञान मात्र काहीतरी वेगळेच असते. यात तात्कालिक फायद्याचा काहीच विचार केला जात नाही. निसर्गात अनेक गोष्टी, अनेक घटना घडत असतात. त्या का घडतात? कशा घडतात? केव्हा घडतात याचा मागोवा व शोध घेतला जातो. या प्रश्नांची उत्तरे सापडली तरी त्याचा पैशाच्या स्वरूपात आपल्याला परतावा मिळत नाही. ‘पर्वत आहे म्हणून तो चढायचा असतो’ या वृत्तीनेच सारे मूलभूत संशोधनात गुंतलेले शास्त्रज्ञ आपले कर्तव्य पार पाडत असतात, पण कधी-कधी त्याचे अनपेक्षित फायदे अगदी अचानक आपल्यासमोर उभे राहतात.
पृथ्वीच्या वातावरणात अनेक पातळ्या वलयांकित आहेत ज्यांचे वेगवेगळे वैशिष्टय़ असते. वातावरणातील सर्वाधिक महत्त्वपूर्ण पातळी आयनांबरची आहे. आयनांबरची उंची सूर्याच्या प्रभावामुळे कमी-जास्त होत असते. ज्या वेळी ही नैसर्गिक किमया सर्वाच्या लक्षात आली तेव्हा या गोष्टीचे गांभीर्य फार कमी लोकांच्या लक्षात आले होते, पण रेडिओ व दूरचित्रवाणीसारख्या दळणवळणाच्या साधनांची रेलचेल वाढू लागली तेव्हा आयनांबरमध्ये घडणा-या बदलांचे गांभीर्य सर्वाच्या लक्षात येऊ लागले. रेडिओ प्रक्षेपणात होणारी खरखर डोळ्यांना व कानांना जेव्हा कर्कश वाटू लागली, तेव्हा ती कमी करण्यासाठी उपाययोजना करताना आयनांबरची कमी-जास्त होणारी उंची कारणीभूत ठरते आहे हे जाणकारांच्या लक्षात येऊ लागले. ते टाळण्यासाठी आता सारे उपग्रह आयनांबरच्या वरच्या पातळीत ठेवले जातात. त्यामुळे कोणत्याही व्यत्ययाविना आपण रेडिओ ऐकू व टीव्ही पाहू शकतो.
सापेक्षता सिद्धांत मांडल्यानंतर तो मूलभूत स्वरूपाचा आहे याची खात्री सर्वानाच पटलेली होती, पण काही वर्षानंतर त्याचे ऐहिक फायदे सर्वाच्या समोर येऊ लागले. या सिद्धांतात दोन मूळ गोष्टी आहेत, एक आहे वेग व दुसरी आहे वस्तुमान. आणखी एक तिसरा मूळ घटक आहे, गुरुत्वाकर्षण. न्यूटन यांनी गुरुत्वाकर्षण शोधून काढले तेव्हा या जाणिवेचे व्यावहारिक जगतात कोणकोणते उपयोग आहेत याचे भान न्यूटन यांनाही नव्हते. पण पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणाला भेदण्यासाठी कोणत्या तीव्रतेची ऊर्जा व किती वेग असायला हवा याचे आकलन आपल्याला झालेच नसते. उपग्रहांना पादाक्रांत करण्यासाठी अंतरीक्षात पाठवण्यात येणारे यान कधीच पृथ्वीच्या कक्षेतून बाहेर पडले नसते. आइस्टाइन यांनी न्यूटन यांचा गुरुत्वाकर्षण हा घटक आपल्या सिद्धांतात वापरला.
ज्या वेळी एखादे वस्तुमान ‘वेगात’ धावते तेव्हा ते वस्तुमान ‘वाढते’ पण ‘वेळ’ आकुंचन पावतो. पण गुरुत्वाकर्षणाच्या बाबतीत मात्र उलटे घडते-वस्तुमान घटते, पण वेळ वाढतो. जीपीएस (वैश्विक ठिकाण प्रणाली) मध्ये या दोन तथ्यांचा वापर केला जातो. जीपीएसमुळे आपल्याला हवे असलेले ठिकाण कळते. आपल्या मोबाइलमध्ये सुद्धा ही सुविधा उपलब्ध असते; त्यामुळे आपण कुठेच हरवू शकत नाही, पण आइस्टाइनचा सापेक्षवाद नसता तर जीपीएस आपल्याला हव्या असणा-या ठिकाणाची चुकीची माहिती देऊ शकला असता. जीपीएससाठी वापरण्यात येणारे बहुतेक उपग्रह पृथ्वीच्या भूपृष्ठापासून सुमारे वीस हजार कि.मी. उंचीवर व ताशी चौदा हजार कि.मी. इतक्या वेगाने परिभ्रमण करत असतात. या उपग्रहात जे घडय़ाळ असते ते ‘उंची’ व ‘वेगाने’ प्रभावित होत असते.
हे जीपीएस उपग्रह ताशी चौदा हजार कि.मी. वेगाने मार्गस्थ असल्याकारणाने ते त्या उपग्रहातील घडय़ाळाला सात मायक्रोसेकंद इतक्या गतीने ‘हळू’ बनवतात, पण याच घडय़ाळावर गुरुत्वाकर्षणाचाही प्रभाव पडत असतो. वीस हजार कि.मी उंचीवर असल्याकारणाने या घडय़ाळाचा वेग पंचेचाळीस मायक्रोसेकंद इतका वाढतो. उंची व गुरुत्वाकर्षणाचा संयुक्त परिणाम लक्षात घेतला व एकाचा प्रभाव दुस-यातून वजा केला (पंचेचाळीस उणे सात) तर अडतीस मायक्रोसेकंद इतका एकूण फरक आपल्याला पाहायला मिळतो. म्हणजेच पृथ्वीच्या भूपृष्ठावर अस्तित्वात असणा-या घडय़ाळाच्या तुलनेने उपग्रहातील घडय़ाळ रोज अडतीस मायक्रोसेकंद ‘पुढे’ जाते. जर हा फरक लक्षात घेतला नाही तर जीपीएस दहा कि.मी. इतक्या चुकीच्या फरकाने आपले अंतर व ठिकाण दाखवेल. बेलापुरातील व्यक्तीचे ठिकाण वाशी किंवा पनवेल इथे असल्याचे जीपीएस दर्शवेल. मूलभूत विज्ञानाचा असाही व्यावहारिक उपयोग होऊ शकतो.
