डेनियल बेर्नुलीचे जलगतिकी दाबाचे नियम (भाग - 3)

(डेनियल बेर्नुलीचे जलगतिकी दाबाचे नियम, भाग 1 व 2 साठी)
कालमापन यंत्र

Sand Clock

आजारपणातून बरा झाल्यानंतर त्याला स्वत:च्या बुद्धीमत्तेला आव्हान देणार्‍या स्पर्धेत भाग घेण्याची नामी संधी मिळाली. फ्रेंच अकॅडेमी ऑफ सायन्सेसने त्या वर्षी जहाजात वापरात असलेल्या वाळूच्या कालमापन यंत्राच्या सुधारित डिझाइनसाठी वैज्ञानिकांकडून प्रबंध मागविले. समुद्रातील जहाजांच्या हेलकावण्यामुळे कालमापन यंत्रातील वाळू व पाण्यावर परिणाम होत असल्यामुळे अचूक वेळ कळण्यास कष्ट पडत होते. अचूक वेळ कळत नसल्यास जहाजातील नाविकांना जहाजाच्या नेमक्या स्थानाचे अक्षांश - रेखांश कळणे कठिण जात होते. म्हणून वाळूचे कालमापन यंत्राने अचूक वेळ दाखविणे गरजेचे होते. ज्या देशाकडे असे यंत्र असेल तो देश वरचढ ठरणार होता.

तरुण बेर्नुलीने कालमापनयंत्राच्या सुधारणेसंबंधीचा प्रस्ताव पाठवून दिला परंतु या स्पर्धेत आपण जिंकू याची त्याला अजिबात खात्री नव्हती. कारण बासेलचा कटु अनुभव त्याच्या पदरी होता. याच बरोबर स्पर्धेत भाग घेणार्‍यामध्ये वैज्ञानिक जगातील अतिरथी महारथी असण्याची शक्यता होती. जेव्हा स्पर्धेचे परिणाम कळले, तेव्हा आपण प्रथम क्रमांकाचे विजेते आहोत यावर त्याचा क्षणभर विश्वास बसेना! बेर्नुलीच्या प्रस्तावात कालमापनयंत्राला पार्‍याच्या भांड्यात ठेवल्यास जहाज हलले तरी कालमापन यंत्र हिंदकळणार नाही व त्यामुळे ते अचूक वेळ दाखवू शकेल. याच आश्चर्याच्या धक्क्याबरोबर त्याचा मित्र गोल्डबाख(1690-1764)यानी अजून एक धक्का दिला. डेनियलच्या आजारपणाच्या काळात डेनियल अनेकाशी पत्रोत्तर करत असे. त्यातील काही पत्रे पुस्तक स्वरूपात छापण्याचे त्यानी ठरविले. स्वत: डेनियलला पत्रं संपादित न केल्यामुळे त्या छापू नये असे वाटत होते. तरीही Some Mathematical Exercises हे पुस्तक प्रसिद्ध झाले. जन्मदात्याविषयी कृतज्ञता व्यक्त करण्यासाठी डेनियलने पुस्तकाचा लेखक म्हणून डेनियल बेर्नुली, योहानचा पुत्र म्हणून उल्लेख केला. बासेल विद्यापीठातील प्राध्यापकपद न मिळाल्यामुळे निराश झालेला डेनियल आता दोन पारितोषकांचा मानकरी ठरला होता.

लिओन्हार्ड ऑयलर (1707-1783)
डेनियल बासेलला परतला. त्याच्या पुस्तकावर अनुकूल अभिप्रायांचा पाऊस पडत होता. हे पुस्तक वाचून रशियाची राणी, कॅथरिन (I) हिने इंपीरियल अकॅडेमी ऑफ सायन्सेस या पीटर्सबर्ग येथील संस्थेत गणिताच्या प्राध्यापकपदासाठी डेनियलला आमंत्रण दिले. पीटर्सबर्ग हे शहर व त्या शहरातील ही अकॅडेमी नव्यानेच स्थापन झालेली असल्यामुळे युरोपमध्ये त्याचा नावलौकिक व्हावा यासाठी कॅथरिन प्रयत्न करत होती. खरे पाहता डेनियलला परदेशात राहून कंटाळा आला होता. म्हणून आमंत्रण न स्वीकारण्याच्या मनस्थितीत तो होता. परंतु निकोलस (II) ने त्याच्याबरोबर रशियाला येण्याची तयारी दाखविली. दोघानाही प्राध्यापक पद देत असल्यास रुजू होऊ अशी विचारणा केल्यानंतर त्या संस्थेने होकार कळविला. त्याकाळी रशिया पोचण्यासाठी दोन महिने लागत होते. रशियन्स फार चांगुलपणाने वागत असले तरी तेथील हवामान त्यांना मानवले नाही. पुढील काही महिन्यातच श्वासोच्छ्वासाच्या त्रासामुळे निकोलस (II) चा मृत्यु झाला. कदाचित क्षयरोगाने त्याचा बळी घेतला असावा. त्याच क्षणी तो बासेलला परतण्याचा विचार करत होता. परंतु 'मला येथे पाठवण्यात व या सर्व घटनाक्रमामागे परमेश्वराची काही तरी इच्छा असावी' अशी मनाची समजूत घालत तो एकाकी राहू लागला. याच काळात वडिलांच्या कडून वाहवा मिळवत असलेल्या लिओन्हार्ड ऑयलरची त्याला आठवण आली. या गणितज्ञाला निकोलस (II)च्या जागी नेमणूक करावी असा त्यानी राणीपाशी आग्रह धरला.

लिओन्हार्ड ऑयलरचे घराणेसुद्धा बेर्नुलीच्या घराण्याप्रमाणे बासेलच्या परिसरात नावाजलेले होते. लिओन्हार्डचे वडील चर्चमध्ये पाद्री होते. जेकब बेर्नुलीचे भाषण ऐकण्यासाठी ते नेहमीच विद्यापीठात जात असत. लिओन्हार्ड ऑयलरला अगदी लहानपणापासूनच वडिलांकडून विज्ञानातील महत्वाच्या गोष्टी कळल्या होत्या. लिओन्हार्ड ऑयलर हा मुळातच child prodigy होता. वयाच्या तेराव्या वर्षी विद्यापीठाची मॅट्रिक परीक्षा उत्तीर्ण झाल्यानंतर जेकब बेर्नुलीकडून खाजगीत शिकण्याचे त्याच्या मनात होते. परंतु जेकबच्या इतर कामामुळे याला खाजगी शिकवणे शक्य नव्हते. तरीसुद्धा शनिवारची वेळ ऑयलरसाठी त्यानी राखून ठेवली. जेकबने दिलेल्या प्रत्येक समस्यांची उत्तरं तो पटापट देत असे. त्यामुळे लिओन्हार्ड ऑयलर हा जेकबचा आवडता विद्यार्थी झाला. लिओन्हार्ड ऑयलरची विज्ञान व गणितातील विलक्षण प्रगती बघून जेकबला त्याच्याबद्दल आत्मीयता वाटत होती. तोंडभरून त्याची स्तुती करत. 17 -18 वर्षाच्या या तरुणाचा अकॅडेमीच्या प्राध्यापकपदी नेमणूक करणे यावरूनच त्याच्या बुद्धीमत्तेची कल्पना येऊ शकेल.

Blood Circulation

शरीर रचनाशास्त्रासंबंधी विचार
लिओन्हार्ड ऑयलरला नवीन पदावर रुजू होण्यासाठी काही काळ लागणार होता. 26 वर्षाच्या डेनियलने आपल्या डोक्यात कायम घर करून बसलेल्या शरीर रचनाशास्त्रासंबंधी विचार करू लागला. मानवी शरीरातील रक्तवाहिन्या, मज्जातंतू कशाप्रकारे काम करतात याची स्पष्ट कल्पना नव्हती. मृत शरीराच्या अभ्यासावरून या गोष्टी कळणे शक्य नव्हते. तरीसुद्धा काही उत्साही वैज्ञानिक तुरुंगातील कैद्यांना फाशी दिल्यानंतर काही क्षण तरी ते जिवंत असतात या समजुतीनुसार त्यांच्या शरीराचे विच्छेदन करून अभ्यास करत होते. विलियम हार्वेलासुद्धा हृदय नेमके कसे काम करते हे गूढच वाटत होते. कठोर परिश्रम व अभ्यासानंतर वैज्ञानिकांना शरीरभर कमी जास्त आकाराच्या शिरा (veins) व रोहिणी (arteries) आहेत हे लक्षात आले. हार्वेला जेव्हा हृदय आकुंचन पावते तेव्हा रोहिणी काही क्षण फुगतात व हृदय सामान्य स्थितीत आल्यानंतर रोहिणीमधून रक्त बाहेर पडते. या प्रकारे रोहिणीच्या आकुंचन व प्रसरणामुळे नाडीचे ठोके पडतात हेही लक्षात आले. डेनियल व इतर वैज्ञानिकांना शरीरभर वाहणार्‍या रक्तप्रवाहाचा वेग व त्याचा दाब यांचा अभ्यास करायचा होता. ही समस्या अत्यंत क्लिष्ट असल्यामुळे ग्रीक अभियंता फ्रंडिन्सननंतर गेले 2000 वर्षे कुणीही अभ्यासला नव्हता. जलनलिकेमधून (aqueduct) पाणी पुरवठा करण्याचे तंत्र ग्रीक, रोमन व इतर अनेक संस्कृतींना माहित होते, द्रवस्थितिकीचा (Hydrostaitcs) परिचय अर्किमिडिसच्या काळापासून होता. परंतु प्रवाहाच्या गुणधर्माविषयी (hydrodynamics) अज्ञान होते. घनवस्तूवरील दाब मोजल्याप्रमाणे द्रवपदार्थाच्या एकूण वजन भागिले क्षेत्रफळ या हिशोबाने दाबाचा अंदाज केला जात होता. जर पाणी वाहत नसल्यास आणि एखाद्या तलावात साठून ठेवत असल्यास कदाचित ही गणितीय पद्धत योग्य असेलही. परंतु तलावातून पाणी वाहत असल्यास सगळे हिशोब चुकत होते. द्रवपदार्थाचे गुणधर्म शोधणे अत्यंत जिकिरीचे होते.

Blood Letting

त्याकाळी ही समस्या केवळ सैद्धांतिक स्वरूपातली नव्हती. त्याचे व्यावहारिक उत्तर हवे होते. त्याकाळी कुठल्याही प्रकारच्या रोगाने माणूस आजारी असू दे, आजारी व्यक्तीच्या रक्तधमऩ्या कापून अशुद्ध रक्त बाहेर काढल्यास रोगी बरा होईल अशी समजूत होती. क्रि.श.पू. पाचव्या शतकातील हिपोक्रेटसपासूनची (460 क्रि. पू. - 370 क्रि. पू.) ही समजूत अठराव्या शतकापर्यंत तशीच्या तशी होती. हा उपचार करत असताना किती प्रमाणात रक्त काढावे याचे कुठलेही निकष नव्हते. कदाचित रक्तदाब अचूकपणे मोजता येत असल्यास डॉक्टर्सना किती रक्त काढावे याचा अंदाज आला असता.

बेर्नुलीच्या पीटर्सबर्ग येथील वास्तव्याच्या काळात त्याच्या आवडत्या न्यूटनचा (1727) मृत्यु झाला. त्याला फार हळहळ वाटली. लिओन्हार्ड ऑयलर काही दिवसांनी प्राध्यापकपदावर रुजू झाला. या दोघानी मिळून घन व द्रव पदार्थांच्या गुणधर्माविषयी संशोधन करू लागले. ऑयलर हा सैद्धांतिक शास्त्रज्ञ होता. हातात पेन घेऊन काही सूत्र व समीकरणातून संशोधन करण्यात त्याला रुची होती. या उलट डेनियल मात्र लॅबमधील प्रत्यक्ष प्रयोगावर भर देत होता.