मायकेल फॅरडे

मायकेल फॅरडे हा प्रायोगिक वैज्ञानिक होता. अत्यंत गरीब व धर्मनिष्ठ कुटुंबातून आलेला हा वैज्ञानिक वयाच्या अकराव्या वर्षीच पुस्तकबांधणीच्या दुकानात काम करून अर्थार्जन करू लागला. कामाच्या फावल्यावेळी बांधणीसाठी आलेल्या पुस्तकांचे वाचन करू लागला. वाचनाची गोडी लागली. ज्ञानात भर पडू लागली. त्याच सुमारास त्या काळातील प्रसिध्द वैज्ञानिक हँफ्री डेव्ही (1778-1829)चे भाषण ऐकण्याची संधी त्याला मिळाली. भाषण ऐकून भारावलेला फॅरडे भाषणाचा वृत्तांत लिहून डेव्हीकडे पाठवला. लिहिण्याची शैली व भाषणावरील प्रतिक्रिया वाचून आश्चर्यचकित झालेल्या डेव्हीने स्वत:च्या प्रयोगशाळेत सहायक म्हणून त्याची नेमणूक केली. या संधीचे सोने करून जग बदलून टाकणार्‍या विद्युत-चुंबकीय सिध्दांताच्या संशोधनावर आयुष्यभर त्यानी प्रयत्न केले.

विद्युतशक्ती
फॅरडेला विद्युतशक्तीबद्दल अत्यंत उत्सुकता होती. फॅरडेनी जेव्हा संशोधनास सुरुवात केली त्याकाळी चुंबकाप्रमाणे वीजसुध्दा एक मायावी शक्ती आहे, असे वाटत असे. वीज हे दैवी चमत्कार असून त्यातून अनेक गोष्टी साध्य होतात यावर अनेकांचा विश्वास होता. विजेच्या वापरातून सर्व प्रकारचे रोग बरे होतात असाही समज होता. मृताला जिवंत करण्याइतके सामर्थ्य विजेत आहे असे अनेकांना वाटत होते. विजेचा सौम्य धक्का देत राहिल्यास माणूस निरोगी राहतो यावर दृढविश्वास होता. नाट्यदृश्यामध्ये ठिणगी उत्पन्न करून प्रेक्षकांना आश्चर्यचकित करण्यासाठी विजेचा चमत्कार केला जात असे.

19 वर्षाचा फॅरडे एके दिवशी प्रोफेसर टाटुमचे भाषण ऐकण्यासाठी गेला होता. भाषणाचा विषय होता प्राण्यातील वीजवहन. लुइजी गॅल्व्हॅनी (1737 - 1798) या प्राणीशास्त्रज्ञाला एका प्रयोगाच्या वेळी बेडकाने पाय झटकल्यानंतर वीज निर्मिती होते हे लक्षात आले. यावरून प्राण्यांच्या अस्तित्वाचे मूळ विद्युतशक्तीत आहे, अशी त्यानी मांडणी केली.

भाषणातील हा मुद्दा फॅरडेच्या मनात ठसला होता. यामागील चमत्काराचा शोध लावण्यासाठी प्रयोगाची जुळवाजुळव करू लागला. या वेळेपर्यंत या विषयीच्या ज्ञानात चांगलीच भर पडली होती. हान्स ऑर्स्टेड (1771-1851) या डेन्मार्क येथील वैज्ञानिकाने 1820 साली विजेमुळे चुंबकाची सुई हलते याचे प्रात्यक्षिक करून दाखविले होते. यावरून विजेत चुंबकाचे गुणधर्म असण्याची शक्यता त्यानी वर्तवली. फ्रान्स येथे आंद्रे ऍम्पीअर (1775 - 1836) व त्याच्या सहकार्यानी corkscrew स्वरूपातील वीजवाहकामुळे लोखंडाचे कण आकर्षित होतात हे सिद्ध करून दाखविले. त्याच्या या शोधाचे नावच मुळी विद्युतचुंबकत्व असे होते. याचप्रमाणे गेले दोन शतकभर अनेक वैज्ञानिकांनी वीज व चुंबक यामधील समान गुणधर्मांची नोंद करून ठेवली होती. चार्ल्स कूलंब (1736 - 1806) यानी या दोन्ही शक्तींच्या स्वरूपात काही फरक नाही याचा शोध लावला. ओट्टो व्हॉन गेरिक (1602 - 1686) या जर्मन शास्त्रज्ञाने विद्युत व चुंबक या दोन्हीत आकर्षण व अपकर्षण हे समान गुणधर्म आहेत हे प्रयोगानिशी सिद्ध करून दाखविले होते.

फॅरडेची प्रयोगशाळा

वीज व चुंबक
फॅरडेला या वैज्ञानिकांच्या संशोधनाच्या अभ्यासावरून वीज व चुंबक यांची अदलाबदल करणे शक्य आहे, हे लक्षात आले. विजेत चुंबकाचे गुणधर्म असल्यास चुंबकातही विजेचे गुणधर्म असतील का याचा त्याला शोध घ्यायचा होता. हान्स ऑर्स्टेड यानी केलेले प्रयोग तो विसरू शकत नव्हता. इतर अनेक संशोधकानीसुद्धा ऑर्स्टेडच्या प्रयोगाबद्दल वाचले होते. परंतु त्यांच्या दृष्टीने यात काही विशेष नव्हते. फॅरडे मात्र त्याच प्रयोगाचा विचार करू लागला. विजेमुळे चुंबकाची सुई नेहमीच प्रतिघटिवत (counter-clockwise) ढकलते; घटिवत (clockwise) नाही. यातच काही रहस्य असावे असा त्याचा तर्क होता. यात काही विशेष नाही असे त्याला वाटत असले तरी हे नेमके काय आहे, या कुतूहलापायी याचा शोध लावण्यासाठी तो प्रयत्न करू लागला. याविषयी मनातल्या मनात प्रयोगाची मांडणी केली. समुद्रात ज्याप्रमाणे वादळी वारे उठतात त्याचप्रमाणे विद्युत चुंबकाचे तरंग उठत असतील, अशी त्याला दाट शंका आली. म्हणूनच चुंबकाचा काटा विजेच्या सांनिध्यात गरागरा फिरत असावा, असा त्याचा अंदाज होता. या जर - तरच्या गोष्टी होत्या. त्याच्यामागे काही ठोस नैसर्गिक नियम वा सिद्धांत असावेत असे त्याला वाटत नव्हते.

प्रत्यक्ष प्रयोगाची जुळणी करण्यास व ते नेमके कसे करावे याचा आराखडा उभे करण्यास त्याचा भरपूर वेळ गेला. यासाठी त्याने पार्‍याने भरलेल्या भांडीत चुंबकाची जाड पट्टी तरंगत ठेवण्याचे ठरविले. मध्यभागी ठेवलेल्या विजेच्या तारेतून खालून वरपर्यंत जाणारा विद्युतप्रवाह त्यात सोडला. बघता बघता चुंबकपट्टी तारेभोवती गरागरा counter-clockwise फिरू लागली. फॅरडे आश्चर्यचकित झाला. या प्रयोगातून त्यानी दोन गोष्टी साध्य केल्या: चुबकीय वादळाच्या त्याच्या गृहितकाला पुष्टी मिळाली आणि जगातील प्रप्रथम विद्युत मोटरचा शोध त्यानी लावला. या प्रयोगाविषयीचा New Electromagnetic Motions हा प्रबंध लिहून त्यानी क्वार्टर्ली जर्नल ऑफ सायन्सेस या विज्ञानविषयक नियतकालिकेला पाठविले. या प्रबंधाचे अनेक भाषेत भाषांतर करण्यात आले. जगभरातील अनेक संशोधकानी त्याची सत्यासत्यता तपासली. फॅरडेवर अभिनंदनाचा वर्षाव झाला. प्रयोगशाळेतील एका य:कश्चित सहायकाला मानसन्मान मिळू लागले. त्याची गणना वैज्ञानिकात होऊ लागली.

जेम्स क्लार्क मॅक्सवेल

सैद्धांतिक समीकरणाची मांडणी
या प्रात्यक्षिकेनंतर यामागील सैद्धांतिक समीकरणाची मांडणी करण्यासाठी तब्बल 40 वर्षे वाट पहावी लागली. जेम्स क्लार्क मॅक्सवेल (1831 – 1879) या स्कॉटिश वैज्ञानिकाने Treatise on Electricity and Magnetism या त्याच्या शोधप्रबंधात फॅरडेच्या या सोप्या परंतु जागतिक व्यवहारांना कलाटणी देऊ शकणार्‍या प्रयोगामागील गणितीय समीकरणाचा उल्लेख केला होता. फॅरडेच्या प्रायोगिक निष्कर्षांचे विश्लेषण करून त्यांना गणितीय सिध्दांत स्वरूपात जेम्स क्लार्क मॅक्सवेल या शास्त्रज्ञाने चपखलपणे बसविली. ( मॅक्सवेल समीकरण) त्याची मांडणी अशी होती:

∇ x E = - ∂B/∂t

यात B - चुंबक, E - विद्युत , ∂/∂t - चुंबकस्रोतातील बदल घडून येण्याची त्वरा आणि ∇ - संख्यात्मक राशी सूचित करत होत्या. अशाप्रकारे सुलभ, सोप्या व मोजक्या संज्ञा वापरलेल्या समीकरणाचे सौंदर्यच वेगळे असते.

फॅरडेच्या हयातीतच मॅक्सवेलने आपला शोधनिबंध केंब्रिज विद्यापीठात सादर केला. फॅरडेच्या प्रयोगांना तज्ञांची मान्यता मिळू लागली. विद्युतचुंबकीय विकिरणातून निघणार्या किरणामध्येच गामा किरण, क्ष किरण, रेडिओ लहरी, अतिनील ते अवरक्त किरण इत्यादी सर्वांचा समावेश आहे, यावर मॅक्सवेलचा भर होता.

वीज व चुंबक स्वतंत्रपणे आपापल्या बळाचे अस्तित्व दाखवत असले तरी त्या एकमेकापासून कधीच तुटून जाणार नाहीत. घट्टपणे विणलेल्या कापडासारखे त्या एकमेकांना कायमपणे जोडलेल्या असतात. त्यामुळेच विद्युतचुंबकत्व हे पद सर्वमान्य झाले.

अनेक वैज्ञानिक संशोधनास उत्तेजन
फॅरडेच्या सिध्दांताने अनेक वैज्ञानिक संशोधनास उत्तेजन दिले. किरचॉफचा तारमंडल नियम, जूल्सचा विद्युत-उष्णता नियम, विलियम क्रूक्सचे कॅथोड किरण, मॅक्सवेलचे प्रकाश किरणांचा वेग मोजण्यावरील संशोधन, ट्रान्सिस्टरांचा शोध इत्यादींना हाच सिध्दांत आधारभूत ठरला. वीज उत्पादन व वीज वितरण यासंबंधीचे अनेक प्रयोग करण्यात आले व त्यांच्या साधनसामग्रीत भर पडत गेली. ग्राहम बेलचे टेलिफोन व मार्कोनीची तारयंत्रणा फॅरडेच्या प्रयोगांचेच फलित आहेत.

फॅरडेच्या नंतरच्या शास्त्रज्ञाने निसर्गातील सर्व प्रकारचे बळ एकाच स्रोतातून निघत असाव्यात यावर संशोधन करू लागले. विद्युतचुंबकीय बल, गुरुत्व बल व अणुगर्भातील अशक्त बल व सशक्त बल या सर्वांना एकत्र गुंफणार्‍या समीकरण वा सिद्धांताचा शोध अजूनही चालू आहे. या Grand Unified Theory चा तिढा अजूनही सुटलेला नाही.

फॅरडेच्या या समीकरणाने मानव वंशाची जीवन पद्धतीच पूर्णपणे बदलून टाकली. त्याच्या या संशोधनामुळे जगाचा ढाचा बदलला. एका अतीसामान्य श्रमिकाचा मुलगा स्वप्रयत्नातून व अपार कष्ट घेऊन शोधलेल्या या समीकरणाने औद्यागिक क्रांतीची मुहुर्तमेढ रोवली. व आधुनिक युगाची पहाट झाली. एकमेकाचे संदेश प्रकाशाच्या वेगाने पोचू लागल्या. तारयंत्राचा संशोधक मोर्स याने फॅरडे, ऑर्स्टेड, ऍम्पीअर व इतर वैज्ञानिकांनी शोधलेल्या विद्युतचुंबकत्वाच्या गुणधर्मांचाच वापर करून प्रकाशाच्या वेगाने संदेश पाठविण्याच्या तंत्रज्ञानाला मूर्तस्वरूप दिले. मोर्सचे हे अगाध तंत्रज्ञान पाहण्यापूर्वीच ऑर्स्टेड, ऍम्पीअर यांचा मृत्यु झाला होता. परंतु फॅरडे वृद्धावस्थेत होता. लॉर्ड ही उच्च पदवी प्रदान करून एलिझाबेथ राणी फॅरडेचा सन्मान करणार होती. परंतु फॅरडेनेच त्यास नकार दिला. भिडेखातर तो इतर सन्मानांचा स्वीकार करत असला तरी आपण एक सामान्य व्यक्ती आहोत हे तो कधीच विसरला नाही. नंतरच्या काळात एडिसन, मार्कोनी, फेरांटी इत्यादी उद्योजकांनी विजेचा वापर करून बल्ब, कुकर्स, क्लीनर्स, हीटर्स, वातानुकूल यंत्रणा, इ.इ. सोई-सुविधांचा शोध लावला व त्यांना बाजारपेठेत आणून प्रचंड प्रमाणात संपत्ती मिळवली. फॅरडे मात्र स्वत:चे ज्ञान विकाऊ नाही; ती मानवी कल्याणासाठी आहे, या विश्वासावर जगत असल्यामुळे शेवटपर्यंत कफल्लकच राहिला.

घरगुती सोई-सुविधा

फॅरडेच्या विद्युत उत्पादनाच्या अभूतपूर्व संशोधनामुळेच आजच्या आधुनिक युगाचे सर्व व्यवहार चालतात, हे विसरणे शक्य नाही. हजारो घरगुती सोई-सुविधा, प्रकाशमान करणारे दिवे, संगणक व संगणकांचे जाळे, जीव वाचवू शकणारी वैद्यकीय यंत्रणा, उत्पादनांचे आधुनिक तंत्रज्ञान, रासायनिक प्रक्रिया, अवजड उद्योग, माहिती तंत्रज्ञान, विजेवर चालणार्‍या गाडया, मॅगलेव्ह ट्रेन्स, इत्यादी सर्वांसाठी वीज ही प्राथमिक गरज आहे. ऊर्जेचा हा स्रोत काही काळ नसला तरी आधुनिक जनजीवन ठप्प होऊ शकते. ऊर्जेची न संपणारी भूक वातावरणातील प्रदूषणाला आमंत्रण देत असले तरी फॅरडेनी केलेले संशोधन जग कधीच विसरू शकणार नाही

विद्युतप्रवाहामुळे चुंबकशक्ती निर्माण करता येते हे त्यानी सिध्द केले. त्याचप्रमाणे चुंबकशक्ती वीज निर्माण करते हेही त्यानी जगाला दाखवून दिले. त्यानी शोधून काढलेल्या सिध्दांत व तंत्रज्ञानावरून विद्युत जनित्रांची रचना केली व जगाला थक्क करणार्‍या ऊर्जासोताचा शोध लागला. आजसुध्दा त्यानी आखून ठेवलेल्या जनित्र रचनेप्रमाणेच वीजनिर्मिती होत आहे. चुंबक फिरवून वीज उत्पादन करणार्‍या प्रचंड आकाराच्या डायनामोमुळे जगभर वीज खेळू लागली. चुंबक फिरवण्यासाठी उंचीवरून वाहणारे धबधबे वा धरणाचे पाणी, वा बॉयलर्स, किंवा अणुविभाजनातून मिळणार्‍या प्रचंड तापमानाचा वापर करून तयार झालेली वाफ .. अशा प्रकारचा कुठलाही ऊर्जा स्रोत असो, फॅरडेनी शोधलेल्या जनित्राच्या ढाचेत अजूनही बदल झालेला नाही. व यासाठी फॅरडेचे हे समीकरण अजून हजारो वर्षे लक्षात राहील.