20210322

सत्येंद्रनाथ बोसः पुंज भौतिकीचे जनक

 







सत्येंद्रनाथ बोसः पुंज भौतिकीचे जनक [१]
















जन्मः
जानेवारी १८९४मृत्यूः फेब्रुवारी १९७४ 

https://vigyanprasar.gov.in/bose-satyendra-nath/

सामान्य अनुभवांना दूरस्थ असलेल्या नैसर्गिक आविष्कारांच्या तपासातून लाभलेला मुख्य मानवी निष्कर्ष म्हणजे, वस्तुनिष्ठ ज्ञान आणि सुयोग्य प्रयोगांद्वारे निसर्गाला प्रश्न विचारून निस्संदिग्ध उत्तरे मिळवण्याचे आपले सामर्थ्य, यांतील अविभाज्यतेस मिळालेली मान्यता होयनिल्स बोहर

सत्येंद्रनाथ बोस आणि मेघनाद साहा यांनी भारतात आधुनिक सैद्धांतिक भौतिकीची स्थापना केली. बोस यांनी सांख्यिक यामिकी (स्टॅटिस्टिकल मेकॅनिक्स), पुंज सांख्यिकी (क्वांटम स्टॅटिस्टिक्स), एकाच क्षेत्रसिद्धांताद्वारे सर्व बलांची व्याख्या करणे, क्ष-किरण विवर्तन आणि विद्युत्चुंबकीय लहरींचे मूलकांबरातील परस्परसंबंध या विषयांत लक्षणीय प्रगती घडवली. १९२४ मध्ये बोस यांनी कृष्णवस्तू प्रारण नियम शोधून काढला. मात्र त्याकरता, मॅक्स कार्ल एर्नेस्ट लुडविग प्लँक (१८५४-१९४७) यांनी केला तसा अभिजात विद्युतगतीशास्त्राचा (क्लासिकल एलेक्ट्रोडायनामिक्स) वापर त्यांनी केला नाही. अल्बर्ट आईन्स्टाईन यांनी केलेल्या, बोस यांच्या कार्याच्या व्यापकीकरणातून (जनरलायझेशन), सांख्यिकी पुंजयामिकी प्रणाली (सिस्टिम ऑफ स्टॅटिस्टिकल क्वांटम मेकॅनिक्स) अवतरली. आता ती ’बोस-आईन्स्टाईन सांख्यिकी’ म्हणून ओळखली जाते. ही प्रणाली ’पूर्णांक फिरत (इंटिग्रल स्पिन), असलेल्या कणांचे वर्णन करते. हे अनेक कण एकच पुंजावस्था (क्वांटम स्टेट) व्यापत असतात. सत्येंद्रनाथ बोस यांच्या नावावरून, अशा कणांना ’बोसॉन’ म्हणूनच ओळखले जाते. यामुळे सत्येंद्रनाथ बोस यांचे नाव आधुनिक भौतिकीचा एक भाग झाले. भौतिकी पाठ्यपुस्तकांत आईन्स्टाईन यांच्यासोबत इतर कुणाचेही नाव एवढ्या स्पष्टतेने जोडले गेलेले नाही. बोस यांचे कार्य खरोखरीच लोकोत्तर आहे. आधुनिक भौतिकीच्या इमारतीचा ते मध्यवर्ती आधारस्तंभ ठरलेले आहे.

बोस हे बहुरूपदर्शकाचे (कॅलिडोस्कोपचे) अष्टपैलूत्व आणि सदाबहार उत्साह यांचा अपवादात्मक संयोग होते. वयाची विशी पार करण्यापूर्वीच त्यांनी गणितीय भौतिकीत एक महत्त्वाचे योगदान दिलेले होते. रसायनशास्त्र, खनिजशास्त्र, जीवशास्त्र, मृदाविज्ञान, तत्त्वज्ञान, पुरातत्त्वशास्त्र, अभिजात कला, साहित्य आणि भौतिकशास्त्रासारख्या विविध क्षेत्रांत त्यांनी काम केलेले आहे.

भारतात बोस यांचे नाव लोकांना फारसे ज्ञात नाही. भारतीय विज्ञानाची ही अवस्था दुःखदच आहे. जी. वेंकटरामन म्हणतात, ’भौतिकशास्त्रात सत्येंद्रनाथांचे नाव चिरकाल टिकून राहील. दुर्दैवाने भारतातील बव्हंशी लोकांनी त्यांचे नाव कधीही ऐकलेलेच नाही. आपल्या बहुतेक शास्त्रज्ञांनाही त्यांच्या नावाव्यतिरिक्त त्यांचेबाबत फारसे काही माहीत नाही असे आढळले, तरी मला त्याचे आश्चर्य वाटणार नाही. मी पैज लावायला तयार आहे. तुरळक सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रज्ञ वगळल्यास, आपल्या भौतिकी जगतातील बहुसंख्य शास्त्रज्ञांनाही बोस यांचेबद्दल फारशी माहिती नाही. त्यांचे नाव जरी त्यांनी ऐकलेले असले तरी, त्यांच्या कामाचे महत्त्व त्यांना माहीत असेलच असे नाही.’

सत्येंद्रनाथांचा जन्म १ जानेवारी १८९४ साली कोलकात्यात झाला. नादिया जिल्ह्यातील बारा जगुलिया गावी त्यांचे घर होते. एकोणिसाव्या शतकाच्या उत्तरार्धात कोलकाता अजून महानगर म्हणून उदयास आलेले नव्हते. बंगालमधील सांस्कृतिक आणि बौद्धिक घडामोडींचे केंद्र नादियाच होते. नादियातील बोलीभाषेसच पुढे प्रमाण बंगाली भाषा म्हणून मान्यता मिळाली. सुरेंद्रनाथ बोस आणि आमोदिनी बोस यांचे ते सर्वात ज्येष्ठ पुत्र होते. त्यांना सहा बहिणी होत्या. सुरेंद्रनाथ रेल्वेत काम करत असत. सत्येंद्रनाथांचे आजोबाही सरकारी सेवेतच होते. घरानजीकच्या ’नॉर्मल स्कूल’ मध्ये त्यांचे प्राथमिक शिक्षण झाले. याच शाळेत रविंद्रनाथ टागोरही काही काळ शिकत असत. ते पुढे स्वतःच्या घरात राहायला गेल्याने, मग शाळाही बदलावी लागली. यावेळी ते ’न्यू इंडियन स्कूल’ मध्ये भरती झाले आणि पुढे मग ’हिंदू स्कूल’ मध्ये जाऊ लागले.

’हिंदू स्कूल’ मधील गणित शिक्षक उपेंद्र बक्षी एक विख्यात व्यक्ती होते. एकदा त्यांनी एका चाचणी परीक्षेत बोस यांना १०० पैकी ११० गुण दिले. हे काहीसे चमत्कारिकच वर्तन होते. त्याकरता मुख्याध्यापकांनी स्पष्टीकरण मागितले. शिक्षकांना त्यांच्या वर्तनाबाबत जराही खंत वाटत नव्हती. ते उत्तरले, ’सत्येन याने पर्यायी प्रश्नांतील आवश्यक तेवढेच प्रश्न न सोडवता, सर्वच्या सर्व प्रश्नांची अचूक उत्तरे, दिलेल्या वेळात पूर्ण केली.’ १९०८ साली ते प्रवेश परीक्षा देणार होते. मात्र परीक्षेच्या दोन दिवस आधी त्यांना कांजिण्या झाल्या. ते परीक्षेला बसूच शकले नाहीत. बोस यांनी हा काळ प्रगत गणित आणि संस्कृत वर्गाचे अभ्यास करण्यात उपयोगात आणला. १९०९ साली ते ’हिंदू स्कूल’ मधूनच प्रवेश परीक्षा उत्तीर्ण झाले.

त्यानंतर ते इंटरमिडिएट सायन्स कोर्स करता कलकत्त्यातील प्रेसिडेन्सी कॉलेजात रुजू झाले. इथे त्यांना प्रफुल्लचंद्र रे (१८६१-१९४२) आणि जगदीशचंद्र बोस (१८५८-१९५७) हेही शिकवत असत. इंटरमिडिएट परीक्षा ते १९११ साली उत्तीर्ण झाले. इथे हे नमूद करावे लागेल की या परीक्षेकरता शरीरविज्ञान हाही एक विषय त्यांना अभ्यासाकरता होता. त्यात त्यांना शंभर पैकी शंभर गुण मिळाले होते. १९१३ साली ते प्रथम क्रमांकाने बी.एस.सी ऑनर्स उत्तीर्ण झाले. अलीकडच्या परिभाषेप्रमाणे ते उपायोजित गणित किंवा गणितीय भौतिकीत एम.एस.सी. परीक्षा उत्तीर्ण झाले. याही परीक्षेत ते पहिलेच आले. एवढेच नव्हे तर ९२% गुण प्राप्त करून त्यांनी कलकत्ता विद्यापीठाच्या इतिहासात नवा उच्चांकही प्रस्थापित केला होता. दोन्हीही परीक्षांत मेघनाद साहा दुसरे आलेले होते. नवीनच सुरू झालेल्या ’युनिव्हर्सिटी कॉलेज ऑफ सायन्समध्ये’ दोघेही व्याख्याते म्हणून रुजू झाले.

सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रातील बोस यांचे पहिले महत्त्वाचे काम म्हणजे, साहा यांच्यासोबत लिहिलेला ’रेणूंच्या सांत आकारमानाचा प्रावस्था समीकरणावरील प्रभाव (ऑन द इन्फ्लुएन्स ऑफ द फायनाईट वॉल्यूम ऑफ मॉलिक्युल्स ऑन द इक्वेशन ऑफ स्टेट)’ हा एक शोधनिबंध होता. १९१८ साली ’फिलॉसॉफिकल मॅगझिनमध्ये’ तो प्रकाशित झाला. १९२० साली पुन्हा साहा यांचेसोबत मिळून त्यांनी ’फिलॉसॉफिकल मॅगझिनमध्ये’ ’प्रावस्था समीकरणां’वर एक संयुक्त शोधनिबंध प्रकाशित केला. त्यानंतर १९२० सालीच, बोस यांचा ’वर्णपट प्रारण सिद्धांतावरून राईडबर्ग नियमाचे निष्कर्षण (ऑन द डिडक्शन ऑफ राईडबर्ग्ज लॉ फ्रॉम क्वांटम थेअरी ऑफ स्पेक्ट्रल एमिशन्स)’ हा शोधनिबंध ’फिलॉसॉफिकल मॅगझिनमध्ये’ प्रकाशित झाला.

१९२१ मध्ये डाक्का विद्यापीठाची स्थापना होताच बोस तिथल्या भौतिकशास्त्र विभागात प्रपाठक म्हणून रुजू झाले. डाक्का विद्यापीठातील स्नातकोत्तर विद्यार्थ्यांना प्लँकच्या प्रारण नियमाची तत्कालीन पद्धतीने उकल करून दाखवत असतांना, त्यांना ती असमाधानकारक वाटली. साहा यांच्यासोबत त्यावर चर्चा केल्यानंतर बोस यांनी त्याकरता, आईन्स्टाईन यांच्या प्रकाशकण संकल्पनेवर आधारित, समाधानकारक उकल तयार केली. पूर्वीप्रमाणेच त्यांनी आपला शोधनिबंध ’फिलॉसॉफिकल मॅगझिनमध्ये’ प्रकाशित करण्यासाठी पाठवला. मात्र त्यांनी तो नाकारल्यामुळे ते निराश झाले. मग त्यांनी आपला शोधनिबंध ’zeitschrift für physi” या नियतकालिकात प्रकाशित करण्यासाठी पाठवला. हा एक धाडसी निर्णय होता. त्याकरता त्यांनी आईन्स्टाईन यांना लिहिलेले एक पत्र विज्ञानाच्या इतिहासात आता महत्त्वाचा दस्त झाले आहे. ४ जून १९२४ च्या पत्रात बोस लिहितातः

“आपले मत आणि कार्यवाही यांकरता सोबतचा लेख तुम्हाला पाठवण्याचे साहस मी करत आहे. त्याबाबत आपला अभिप्राय जाणून घेण्य़ास मी उत्सुक आहे. आपल्या लक्षात येईल की, केवळ काळ आणि अवकाश यांतील प्राथमिक क्षेत्रे गृहित धरून, अभिजात विद्युत गतिकीनिरपेक्षपणे, प्लँक यांच्या नियमातील सहगुणक शोधून काढण्याचा, मी प्रयत्न केलेला आहे. संपूर्ण शोधनिबंधाचा अनुवाद करू शकेन एवढे जर्मन भाषेचे ज्ञान मला नाही. आपल्याला जर हा शोधनिबंध zeitschrift für physi” या नियतकालिकात प्रकाशनास योग्य वाटला, तर तशी व्यवस्था करावी. मी त्याकरता कृतज्ञ असेन. आपल्याकरता मी संपूर्णपणे अपरिचित असलो तरी, ही विनंती करतांना मला संकोच वाटत नाही. कारण आम्ही सारेच आपले विद्यार्थी आहोत. आपल्या लिखाणांतून आपल्या शिकवणुकीचा आम्ही लाभ घेत असतो. मागे सापेक्षतेबाबतच्या आपल्या लेखांचा इंग्रजी अनुवाद करण्याची अनुमती कोलकात्याहून कुणीतरी मागितलेली आपणास आठवते काय? आपण तशी अनुमती दिलेली होतीत. आता तर पुस्तकही प्रकाशित झालेले आहे. व्यापक सापेक्षतेवरील त्या आपल्या शोधनिबंधांचा अनुवाद मीच केलेला होता.”

आईन्स्टाईन यांनी बोस यांच्या पत्राची दखल घेतली एवढेच नव्हे तर त्यांना आश्वस्तही केले की, ते स्वतः या संशोधनास महत्त्वाचे मानत असल्याने ते त्यास प्रकाशित करवून घेतील. आईन्स्टाईन यांनी स्वतः बोस यांच्या शोधनिबंधाचा जर्मन अनुवाद केला आणि मग तो लेख  zeitschrift für physi” या नियतकालिकाच्या ऑगस्ट-१९२४ च्या अंकात प्रकाशित झाला. त्याचे शीर्षक होते “Plancksgesetz Lichtquantenhypothese” (प्लँकचा नियम आणि प्रकाशाचे पुंज गृहितक). अनुवादकाचा अभिप्राय म्हणून असे लिहिले होते की, “बोस यांनी काढलेले प्लँक नियमाचे सूत्र म्हणजे प्रगतीच्या दिशेने टाकलेले एक पुढचे पाऊल आहे. इथे वापरलेली पद्धत आदर्श वायूचा पुंजसिद्धांतही देते. मीही हे अन्यत्र दाखवणारच आहे.” अशा रीतीने पुंज सांख्यिकीचा जन्म झाला. इथे हेही नमूद केले पाहिजे की, सांख्यिकी संकल्पनांचा भौतिकीतील प्रवेश, जेम्स क्लर्क मॅक्सवेल (१८३१-१८७९) आणि लुडविग एडवर्ड बोल्टझमन (१८४४-१९०६) यांच्या वायूगतिकीसिद्धांतावरील कामामुळे, सुमारे एक शतकापूर्वीच झाला होता. आईन्स्टाईन यांनी बोस यांच्या पद्धतीचा उपयोग, आदर्श पुंज वायू सिद्धांत देण्यासाठी केला आणि बोस-आईन्स्टाईन संघननाच्या आविष्काराचे भाकीतही केले (प्रेडिक्टेड बोस-आईन्स्टाईन कन्डेन्सेशन फिनॉमिनॉन).

जेव्हा बोस पुन्हा एकदा प्लँक यांच्या नियमाची उकल करत होते, तेव्हा मात्र त्यांना याची जाणीवही नव्हती की, ते एक क्रांतीकारक शोध लावत आहेत. प्लँक यांचा नियम माहीत झाल्याला वीसहून अधिक वर्षे होऊन गेलेली होती आणि त्याकरताच्या अनेक उकली अस्तित्वात आलेल्या होत्या. स्वतः आईन्स्टाईन यांनी केलेली एक उकलही त्यात होतीच. जे. मेहरा यांना बोस म्हणाले होते की, “मला कल्पना नव्हती की, मी केलेले काम एक नाविन्यपूर्ण काम आहे. मला वाटे की, वस्तूंकडे पाहण्याचा बहुधा तोच एक दृष्टीकोन आहे. मी खरोखरीच काही मोलाचे करत आहे, हे समजण्याएवढा मी सांख्यिकी तज्ञ नव्हतो. मात्र बोल्टझमन यांनी त्यांची सांख्यिकी वापरून जे काही केले असते, त्याहून ते खरोखरीच निराळे होते. प्रकाशाच्या पुंजांना केवळ कण मानण्याऐवजी, मी त्यांना अवस्था समजून त्यांविषयी बोलत असे. कसेही असले तरी, मी आईन्स्टाईन यांना भेटलो होतो, तेव्हा त्यांनी विचारलेला प्रश्न हाच होता की, प्लँक यांचे सूत्राप्रत पोहोचण्याकरता, मी या पद्धतीपर्यंत कसा पोहोचलो? प्लँक आणि आईन्स्टाईन यांच्या प्रयासांतील विरोधाभास मी हेरला आणि माझ्या पद्धतीने सांख्यिकीचा वापर केला. मात्र ते बोल्टझमन यांच्या सांख्यिकीहून निराळे आहे असे मी मानत नव्हतो.” इथे त्याची नोंद करावी लागेल की, अगदी आईन्स्टाईनही, बोस यांच्या संकल्पनेचे संपूर्ण सामर्थ्य जाणू शकले नव्हते आणि उपायोजन संभावनांचे भाकीतही करू शकलेले नव्हते. नंतर फर्मींनी केलेल्या विकासाने, मूलभूत कणांचे दोन गटांत वर्गीकरण करण्याचा आधार पुरवला. बोस यांचे नाव दिले गेलेले ’बोसॉन’ आणि फर्मी यांचे नाव दिले गेलेले ’फर्मिऑन्स’.

१९२४ साली बोस यांनी डाक्का विद्यापीठातून दोन वर्षांची रजा घेतली. ज्यादरम्यान ते त्यांच्या क्षेत्रातील प्रचलित विकासाची अवस्था जाणून घेण्याकरता युरोपात जाणार होते. आईन्स्टाईन यांनी लिहिलेले प्रशंसात्मक पोस्टकार्ड, डाक्का विद्यापीठाच्या कुलगुरूंना दाखवल्यावरच त्यांना तशी अनुमती मिळालेली होती. त्यामुळेच बोस यांनी आईन्स्टाईन यांना लिहिलेल्या एका पत्रात लिहिले की, “आपले पहिले पोस्टकार्ड निर्णायक क्षणी येऊन पोहोचले आणि इतर कशाहीपेक्षा, त्यामुळेच माझा हा युरोपातील निवास शक्य झाला आहे.”

बोस ऑक्टोंबर १९२४ मध्ये युरोपात पोहोचले. बर्लिनला जाऊन आईन्स्टाईन यांना भेटण्यापूर्वी, काही आठवडे पॅरीसमध्ये व्यतीत करावे असा त्यांचा हेतू होता. जर्मन भाषेपेक्षाही फ्रेंच भाषा त्यांना अधिक सोयीची भासे. मात्र पुढे पॅरीसमध्ये ते जवळपास एक वर्ष राहिले. मेहरांना याचे स्पष्टीकरण देतांना ते लिहितात, “विदेशात मला थेट बर्लीनलाच जायचे होते. मात्र मी थेट जाण्याचे साहस केले नाही. कारण मला माझ्या जर्मन भाषेच्या ज्ञानाबद्दल खात्री नव्हती. बहुधा काही आठवडे पॅरीसमध्ये व्यतीत केल्यावर मी बर्लीनला आईन्स्टाईन यांना भेटायला जाऊ शकेन असा विचार करून मी बाहेर पडलो. मात्र त्यानंतर दोन गोष्टी घडून आल्या. तिथे पोहोचल्यावर माझ्या स्वागतास तिथे उपस्थित असलेल्या माझ्या मित्रांनी मला ते राहत होते त्या प्रवासीनिवासात (बोर्डिंग हाऊसमध्ये) नेले. मी तिथेच राहावे असा त्यांनी आग्रहही केला. मलाही मित्रांसोबत राहणे सोयीचे वाटले.”

पॅरीसला पोहोचल्यावर त्यांनी आईन्स्टाईन यांना पत्र लिहून त्यांचेसोबत काम करण्याची अनुमती मागितली. दुसर्‍या शोधनिबंधावरील त्यांचा अभिप्रायही विचारला. ते लिहितातः

“माझा शोधनिबंध स्वतः अनुवाद करून प्रकाशित केलात, त्याखातर मी अंतःकरणपूर्वक कृतज्ञ आहे. जूनच्या मध्यावर मी आणखीही एक शोधनिबंध पाठवला आहे. त्याचे शीर्षक, “पदार्थांच्या उपस्थितीत प्रारणीय क्षेत्रातील औष्णिक संतुलन (थर्मल इक्विलिब्रियम इन द रेडिएशन फिल्ड इन द प्रेझेन्स ऑफ मॅटर) आहे. आपला अभिप्राय जाणून घेण्यास मी उत्सुक आहे, कारण मला तो महत्वाचाच वाटतो. zeitschrift für physi” या नियतकालिकात हाही प्रकाशित होईल काय ते मला माहीत नाही. माझ्या विद्यापीठाने मला दोन वर्षांची रजा देऊ केलेली आहे. एका आठवड्यापूर्वीच मी पॅरीसमध्ये आलेलो आहे. आपल्यासोबत जर्मनीत मला कार्य करता येणे शक्य होईल काय तेही मला माहीत नाही. मात्र आपण मला तशी अनुमती दिलीत तर मला आनंद होईल. माझे दीर्घकाळ जोपासलेले स्वप्न त्यामुळे सत्यात उतरू शकेल.”

आईन्स्टाईन यांनी बोस यांचा दुसरा शोधनिबंध मिळाल्याची पोच दिली नव्हती, मात्र या वेळी त्यांनी उत्तर दिले. ३ नोव्हेंबर १९२४ रोजी बोस यांना लिहिलेल्या पत्रात ते लिहितात, “आपल्या २६ ऑक्टोंबरच्या पत्राकरता मनःपूर्वक धन्यवाद. आपल्याशी परिचय होण्याची संधी मला लवकरच मिळेल याचा मला आनंद आहे. आपले शोधनिबंध काहीसे पूर्वी, आधीच प्रकाशित झाले आहेत. दुर्दैवाने त्याच्या प्रती तुम्हाला पाठवल्या जाण्याऐवजी मलाच पाठवल्या गेलेल्या आहेत. प्रारण आणि पदार्थ यांतील परस्परसंबंधाच्या संभाव्यतेबाबतच्या तुम्ही दिलेल्या मूलभूत तत्त्वाशी मी सहमत नाही. अभिप्रायात मी त्याकरताची कारणेही नोंदवली आहेत. तुमच्या शोधनिबंधांसोबतच तीही प्रकाशित झालेली आहेत. तुम्ही इथे याल तेव्हा आपण त्यावर तपशीलाने चर्चा करू.” दुसर्‍या शोधनिबंधावरील आईन्स्टाईन यांच्या या अभिप्रायामुळे बोस स्वाभाविकतः निराश झाले. मात्र त्यांनी, आईन्स्टाईन यांनी उपस्थित केलेल्या हरकतींवर गांभीर्याने विचार सुरू केला. आईन्स्टाईन यांना त्यांनी कळवले की, त्यांच्या टीकेस ते एका शोधनिबंधाद्वारे उत्तर देण्याचा प्रयत्न करत आहेत. वस्तुतः बोस यांनी त्याचे हस्तलिखित पॉल लँगेव्हिअन (१८७२-१९४६) यांना पॅरीसमध्येच दाखवलेले होते. ते प्रकाशित होण्याच्या दर्जाचे आहे असे त्यांना वाटत होते. मात्र तो शोधनिबंध कधीही प्रकाशित झाला नाही.

पॅरीसमध्ये बोस यांचे एक मित्र प्रबोध बागची यांनी त्यांची ओळख सिल्व्हियन लेव्ही यांचेशी करून दिली. ते तेथील विख्यात भारतविद्यातज्ञ (इंडॉलॉजिस्ट) होते. त्यांनीच मग पॉल लँगेव्हिअन यांच्याकरता बोस यांचा परिचय करून देणारे पत्र दिले. सैद्धांतिक आणि प्रायोगिक भौतिकशास्त्रातील अद्ययावत विकासाची तोंडओळख करून घेण्याचा बोस यांचा उद्देश होता. त्यानुसार बोस यांनी असा विचार केला की, त्यांनी प्रारणसक्रिय तंत्रे मेरी क्युरी (१८६७-१९३४) यांचेकडून शिकून घ्यावी. क्ष-किरण वर्णपटदर्शनशास्त्रा (एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी) बाबतही मॉरीस द ब्रॉगिली (१८९२-१९६७) यांचेकडून शिकून घेण्याची त्यांना इच्छा होती. लँगेव्हिअन यांनी असे सुचवले की बोस यांनी क्युरी यांच्या प्रयोगशाळेत काम करता येण्याची शक्यता पडताळून पाहावी. त्यांनी क्युरींकरता बोस यांना ओळखपत्र दिले. त्यानुसार बोस क्युरींना भेटले. क्युरीनी हे ओळखले की बोस बुद्धिमान आहेत. तरीही सुरूवातीस स्वतःच्या प्रयोगशाळेत त्यांना प्रवेश देण्याबाबत त्यांचा निर्णय होत नव्हता. त्यांना बोस यांच्या फ्रेंच भाषेच्या ज्ञानाबाबत साशंकता होती. त्यापूर्वी त्यांना एका भारतीय विद्यार्थ्याबाबत आलेल्या असमाधानकारक अनुभवाचाच हा परिणाम होता. त्या विद्यार्थ्यास फ्रेंच भाषेचे काहीच ज्ञान नव्हते. यास्तव त्यांनी बोस यांना, फ्रेंच भाषा जाणणे किती महत्त्वाचे आहे, यावर एक मोठेच भाषण ऐकवले. त्यामुळे मग काही महिने फ्रेंच शिकून बोस परत क्युरींच्या प्रयोगशाळेत गेले. तिथे त्यांनी दाबविद्युत प्रभावाबाबत काही अवघड मापने केली. मात्र बोस यांची प्रारणसक्रियतातंत्रे शिकण्याची इच्छा फलद्रुप झाली नाही. लँगेव्हिअन यांनी दिलेले ओळखपत्र घेऊन बोस ब्रॉगिलींना भेटले. त्यांनी बोस यांना त्यांच्या मुख्य साहाय्यक असलेल्या अलेक्झांडर दौव्हिलिअर यांचेसोबत काम करण्याची अनुमती दिली. ब्रॉगिलींच्या प्रयोगशाळेत बोस स्फटिकालेखनाची विविध तंत्रे शिकले, एवढेच नव्हे तर स्फटिक वर्तनांच्या सैद्धांतिक पैलूंत त्यांना रुचीही निर्माण झाली.

तिथे सुमारे एक वर्ष राहिल्यानंतर, ऑक्टोंबर १९२५ मध्ये, बोस बर्लीनला गेले. आईन्स्टाईन यांना भेटण्यास ते उत्सुक होते. ते मात्र त्यांच्या वार्षिक भेटीकरता लेडनला गेलेले होते. बोस यांनी आईन्स्टाईन यांचेसोबत काम केले नाही. मात्र त्यांची भेट त्यांच्याकरता लाभदायक ठरली. आईन्स्टाईन यांनी त्यांना दिलेल्या ओळखपत्राच्या आधारे ते विद्यापीठाच्या वाचनालयातून पुस्तके नेऊ शकत, भौतिकशास्त्रातील व्याख्यानांना उपस्थित राहू शकत असत. आईन्स्टाईन यांच्या मदतीने काही सर्वोच्च जर्मन शास्त्रज्ञांना ते भेटू शकले. फ्रित्झ हेबर (१८६८-१९३४), ऑट्टो हान (१८७९-१९६८), लिझ माईटनर (१८७८-१९६८), वॉल्थर बोथे (१८९१-१९५७), मायकेल पोलान्यी, मॅक्स व्हॉन लौए (१८७९-१९६०), वॉल्टर गॉर्डन (१८९३-१९४०), पॉल युजीन विग्नर (१९०२-१९९५) आणि इतरांचा त्यांत समावेश होता. पोलान्यी यांच्या प्रयोगशाळेत त्यांनी क्ष-किरण स्फटिकालेखनावर काम केले आणि गॉर्डन यांचेसोबत सैद्धांतिक कामात व्यग्र झाले. हान आणि माईटनर यांच्या किरणोत्सार प्रयोगशाळेसही त्यांनी वारंवार भेटी दिल्या. बोस गॉटिंगटन यांनाही भेटले. तिथेच त्यांची भेट मॅक्स बॉर्न (१८८२-१९७०) आणि एरिच हकल (१८९६-१९८०) यांचेशीही झाली.

१९२६ च्या उत्तरार्धात बोस डाक्क्याला परतले. तिथे १९२७ साली, बोस यांची प्राध्यापक आणि भौतिकशास्त्र विभागप्रमुख म्हणून नियुक्ती झाली. ते प्रायोगिक भौतिकीत काम करू लागले. स्फटिक संरचनांचा अभ्यास त्यांनी सुरू केला. बहुधा देशात अशा प्रकारचा अभ्यास प्रथमच सुरू झालेला होता. स्वतःच्या प्रायोगिक उपस्कराचे अभिकल्पन, त्यांनी स्वतःच हाती घेतले. त्यांनी क्ष-किरण विवर्तन प्रकाशचित्रक अभिकल्पित करून तयारही केला. परिभ्रमण चित्रण आणि पूड (पावडर) चित्रणास तो उपयुक्त ठरला. दंडगोलाकार प्रकाशचित्रकात नोंदित, लौए प्रकाशचित्रांच्या, परावर्तन प्रतलांचे निर्देशांक शोधून काढण्याकरता त्यांनी एक सोपी पद्धत तयार केली. त्यांना रसायनशास्त्रातही स्वारस्य होते. १९३८ मध्ये प्रारणलहरींच्या मूलकांबरातील परावर्तनांचा त्यांनी अभ्यास केला.

१९४५ साली बोस कोलकात्यात परत आले. आता ते कलकत्ता विद्यापीठातील भौतिकशास्त्राचे खैरा प्राध्यापक झालेले होते. १९५३-५४ दरम्यान बोस यांनी, एकीकृत क्षेत्रसिद्धांतावर (युनिफाईड फिल्ड थेअरीवर) पाच महत्वाचे शोधनिबंध प्रकाशित केले. हे शोधनिबंध खूप महत्त्वाचे होते. त्यांनी हे शोधनिबंध आईन्स्टाईन यांनाही पाठवले. भौतिकशास्त्रात किती नेमकेपणाने बोस यांची समाधानपद्धती उपयोगात आणता येईल, याबाबत आईन्स्टाईन साशंक होते, त्यांच्या एका शोधनिबंधात त्यांनी यावर चर्चाही केलेली आहे. बोस यांनीही त्यास तपशीलाने उत्तर दिले. सापेक्षता सिद्धांताच्या सुवर्णमहोत्सवी, ५०-व्या, वर्धादिनानिमित्त होऊ घातलेल्या समारोहप्रसंगी आईन्स्टाईन यांना प्रत्यक्ष भेटून बोस, यावर चर्चाही करणार होते. मात्र तसे घडले नाही. १९५५ मध्येच आईनस्टाईन निवर्तले.

१९४६ मध्ये पॉल डिरॅक यांनी [३] अण्वंतर्गत कणांची वर्गवारी करतांना, अनुक्रमे सत्येंद्रनाथ बोस आणि एन्रिको फर्मीं यांच्या सन्मानार्थ अण्वंतर्गत कणांच्या दोन वर्गांना प्रथमच, अनुक्रमे ’बोसॉन’ आणि ’फर्मिऑन’ म्हटले. बोस यांची सांख्यिकी अनुसरणारे कण ’बोसॉन ठरले, तर फर्मी-डिरॅक सांख्यिकी अनुसरणारे कण ’फर्मिऑन ठरले. ’बोसॉनां’ची फिरत (स्पिन) पूर्णांक संख्या असते, तर ’फर्मिऑनां’ची फिरत विषम संख्या भागिले दोन इतकी असते.

युनिव्हर्सिटी कॉलेज ऑफ सायन्सच्या, शुद्ध भौतिकी प्रयोगशाळेत, बोस यांनी सेंद्रिय रसायनशास्त्र प्रयोगशाळा स्थापन केलेली होती. बोस यांच्या मार्गदर्शनाखाली संशोधक  विद्यार्थांच्या एका गटाने भारतीय मातीतील खनिजांचा विस्तृत अभ्यास सुरू केला. क्ष-किरणे, रासायनिक विश्लेषणे आणि धनमूलक विनिमय तंत्रे (कॅट आयॉन एक्सचेंज टेक्निक्स) यांचा उपयोग ते करत होते. भारतीय गंधक खनिजांत त्यांनी जर्मेनियमचा प्रणालीबद्ध शोध सुरू केला. बोस यांच्यासोबत, अनेक क्षराभांच्या (अल्कलाईडांच्या) संरचना आणि त्रिमिती रसायनशात्र (स्टिरिओ केमिस्ट्री) यांवर काम केलेल्या एक विख्यात भारतीय रसायनशास्त्रज्ञ डॉ. असिमा चॅटर्जी म्हणतात, “असेंद्रिय संश्लिष्ट क्षार आणि मातीतील खनिजांवरील काम हे प्रा. बोस यांचे आणखी एक प्रमुख योगदान होते. मोठ्या संख्येतील मातीचे नमुने, देशाच्या निरनिराळ्या भागांतील खडक आणि धूळ अभ्यासिली गेली. क्ष-किरण विवर्तन पद्धती आणि फरकात्मक उष्णता विश्लेषणे यांचा उपयोग याकरता करण्यात आला. त्यात, धुळीतील सामान्य खनिजांची अणुसंरचना जाणून घेणे हा उद्देश होता. या तपासात एक जुळणीपरिवर्तनशील सपाट पाटी प्रकाशचित्रक (ऍडजस्टिबल फ्लॅट प्लेट कॅमेरा) अभिकल्पिला आणि वापरला गेला. वर्तमान तपासात वापरलेल्या फरकात्मक उष्णता विश्लेषक बर्केलहेमर अभिकल्पनाबरहुकूम तो निर्माण करण्यात आला होता. हा प्रकल्प हाती घेतला तेव्हा या विषयावर, भारतात त्याकाळी खूप कमी काम झालेले होते. विविध बदलत्या परिस्थितींत माती घडत असल्याने, आजवर न शोधल्या गेलेल्या भागांतील खनिजांचा अभ्यास करणे, नवीन माहिती मिळवण्याकरता आणि वैधता पडताळणीकरताही महत्त्वाचे असते. हा उद्देश लक्षात घेता, प्रयोगशाळेत निरनिराळ्या स्त्रोतांतून मिळवलेल्या आणि वेगळ्या ठेवलेल्या अनेक भारतीय मृदांच्या अभ्यासाकरता फरकात्मक उष्णता विश्लेषक आणि एक सूक्ष्मकेंद्र क्ष-किरण नलिका अभिकल्पित केली गेली.”

बोस यांच्यासाठी केवळ भौतिकशास्त्रच महत्त्वाचे नव्हते. त्यांच्या स्वारस्याची क्षेत्रे अपरिमित होती. या संदर्भात बी.एम. उद्‌गावकर बोस यांचेबाबत म्हणतात की, “अल्पसंतुष्ट राहिल्याने ते मागे राहिले. ते भौतिकशास्त्र आणि गणितात प्रशिक्षित होते. त्यांची तल्लख, कुशाग्र आणि अष्टपैलू बुद्धी त्यांना; रसायनशास्त्र, जीवशास्त्र, मृदाविज्ञान, खनिजशास्त्र, तत्त्वज्ञान, पुरातत्त्व, अभिजात कला, साहित्य आणि संगीत इत्यादी विविध क्षेत्रे आपल्या कर्तृत्वाने व्यापून टाकणे शक्य करीत असे. १९५४ साली वयाच्या साठाव्या वर्षी कौशल्यपूर्ण कार्याचा परिचय देत, त्यांनी एकीकृत क्षेत्रसिद्धांतावरील काही महत्त्वाचे शोधनिबंध प्रकाशित केले. त्यावरून त्यांचे गणिती कौशल्य अजूनही तेवढेच सक्षम असल्याचे सिद्ध होत होते.” त्यांच्या विज्ञानातील अतुल्य कार्याच्या गौरवार्थ १९५४ साली पद्मविभूषण पुरस्कार देऊन त्यांचा सन्मान करण्यात आला.

१९५६ मध्ये बोस, रविंद्रनाथांनी शांतिनिकेतन येथे स्थापन केलेल्या ’विश्व भारती विद्यापीठा’चे कुलगुरू झाले. त्यांनी आता तेथे विज्ञान शिकवण्यास सुरूवात केली नव्याने निर्मिलेल्या विद्यापीठात त्यांना आता वैज्ञानिक संशोधनही सुरू करायचे होते. इथे हे नमूद केले पाहिजे की, टागोरांनी त्यांचे पुस्तक ’विश्व परिचय’ हे बोसांना समर्पित केलेले आहे. १९५८ मध्ये रॉयल सोसायटी ऑफ लंडनचे ते फेलो निवडले गेले. १९५९ मध्ये त्यांची ’राष्ट्रीय प्राध्यापक’ म्हणून नियुक्ती झाली. ते आमरण या पदावर राहिले.

सभा, परिषदांत किंवा सार्वजनिक व्यासपीठांवर बोस बहुधा डोळे मिटून घेत असत. लोकांना वाटत असे की, त्यांना झोपच लागली आहे. मात्र सर्व वेळ ते अत्यंत सावध असत. एस. डी. चटर्जी सांगतात, “एकदा साहा इन्स्टिट्यूट ऑफ न्युक्लिअर फिजिक्समध्ये प्रा. निल्स बोहर एक व्याख्यान देत होते. बोस यांनी डोळे मिटून घेतलेले होते आणि असे वाटत होते की त्यांना झोप लागली असावी. मात्र फळ्यावर काही लिहित असतांना बोहर अडखळले आणि म्हणाले की, ’बहुधा प्रा. बोस इथे मला मदत करू शकतील.’ तेव्हा ताबडतोब त्यांनी डोळे उघडले, गणिती मुद्दा स्पष्ट केला आणि मग पुन्हा ध्यानस्थ झाले. आणखी एका प्रसंगी, त्याच ठिकाणी, प्रा. फ्रेडरिक जोलिओट क्युरी यांच्या व्याख्यानाकरता ते अध्यक्ष होते. व्याख्यात्याची इंग्लिशमध्ये ओळख करून दिल्यानंतर, नेहमीप्रमाणे त्यांनी डोळे मिटून घेतले. मग प्रा. जोलिओट यांनी फ्रेंचमधून इंग्रजीत अनुवाद करणार्‍या व्यक्तीची मदत मागितली. कुणीच समोर आले नाही. तेव्हा प्रा. बोस यांनी डोळे उघडले. ते उभे राहिले आणि प्रा. जोलिओट यांच्या भाषणाचा त्यांनी दर वाक्यागणिक अनुवाद केला.”

बोस यांचे संगीत आणि अभिजात कलांवर प्रेम होते. एस. डी. चॅटर्जी लिहितात, “बोस यांच्या व्यक्तिमत्त्वातून त्यांची बुद्धिमत्ता प्रकट होत असे. लोक त्यांना त्यांच्या हयातीतच महान व्यक्ती मानत असत. अनेकदा अनौपचारिक संगीतसभांत, अभिजात संगीताचे  रसिक असलेले बोस, डोळे मिटून घेत असत, झोपले आहेत असेच वाटे. शेवटास ते डोळे उघडत आणि सादरकर्त्यास अत्यंत प्रसंगोचित असा प्रश्न विचारत असत. त्यांना वादनास्वाद कमालीचा आवडत असे. ते स्वतः उत्तमरीत्या एस्राज वाजवतही असत [२]. घराच्या एकाकी कोपर्‍यात एस्राज वाजवत असतांना लोकांनी त्यांना पहिलेले आहे. कित्येकदा अशा एखाद्या प्रसंगी त्यांच्या डोळ्यातून अश्रूही ओघळत असत. ते एस्राज वाजवत असत हे बहुश्रुतच आहे. मात्र ते बासरीही वाजवत असत, हे मात्र बहुतेकांना माहीत नसते. अभिजात कलांत त्यांना स्वारस्य होते. जैमिनी रॉय यांच्यासारख्या तज्ञांसोबत ते भित्तीचित्रांच्या लावण्याची चर्चाही करत असत. संगीतरजनीस, सांस्कृतिक कार्यक्रमास वा कलाप्रदर्शनास बोलावले असता, उपस्थित राहण्यास ते क्वचितच नकार देत. संगीत त्यांना आधीपासूनच प्रिय होते. लोकसंगीतापासून तर अभिजात संगीतापर्यंत आणि भारतीय संगीतापासून तर पाश्चात्य संगीतापर्यंत त्यांच्या आवडीचा पल्ला विस्तारलेला होता. प्रा. धुर्जटीप्रसाद मुखर्जी त्यांचे भारतीय संगीतावरील पुस्तक लिहित होते तेव्हा, त्यांचे मित्र असलेल्या बोस यांनी, त्यांना अनेक उपयुक्त सूचना केल्या होत्या. धुर्जटीप्रसाद असे म्हणत असत की, बोस जर शास्त्रज्ञ झाले नसते तर संगीतज्ञ झाले असते.”

बोस हे थोर विज्ञान प्रसारक होते. त्यांना प्रखरतेने असे वाटे की, सामान्य माणसाला त्यांच्याच भाषेत विज्ञान समजावून सांगणे, ही त्यांची जबाबदारीच आहे. विज्ञान लोकप्रिय व्हावे म्हणून ते बंगालीत लेखन करत. ’बंगीय विज्ञान परिषदे’च्या स्थापनेत त्यांचा मोलाचा सहभाग होता. स्वदेशी भाषेतून विज्ञानाचा प्रचार व प्रसार करणे आणि विज्ञान लोकप्रिय करणे हीच परिषदेची उद्दिष्टे होती. २५ जानेवारी १९४८ रोजी तिची स्थापना झाली. स्थापनेबाबतच्या परिपत्रकात म्हटले होते की, “आपल्याला प्रत्येक टप्प्यावर विज्ञान हवे आहे. मात्र आपली शिक्षणप्रणाली आपल्याला त्याकरता तयार करत नाही. त्यामुळे आपल्या दैनंदिन आयुष्यांत आपण विज्ञानाचा वापर करू शकत नाही. परकीय भाषेतून शिक्षण मिळत असल्याने तो एक प्रमुख अडथळा होता. आता तसे राहिलेले नाही. नव्या आशा आणि आकांक्षा निर्माण होत आहेत. स्वभाषेतून विज्ञान लोकप्रिय करणे, ही आपल्या वैज्ञानिकांची जबाबदारी आहे. त्यामुळे लोकांत निरोगी वैज्ञानिक विचारसरणी निर्माण होऊ शकेल. या प्रयासातील पहिली पायरी म्हणून ’बंगीय विज्ञान परिषदे’ची स्थापना केली जात आहे. प्रा. सत्येंद्रनाथ बोस यांच्या प्रेरक नेतृत्वामुळेच हे शक्य होत आहे.” बंगालीत विज्ञान लोकप्रिय करण्यासाठी परिषदेने मासिक सुरू केले. ’ज्ञान ओ विज्ञान’ असे त्याचे नाव होते. याचाच एक भाग म्हणून बोस, स्नातकोत्तर विद्यार्थ्यांनाही बंगालीतून सापेक्षता शिकवू लागले होते.

४ फेब्रुवारी १९७४ रोजी, वयाच्या ८० व्या वर्षी, बोस निवर्तले. एस. डी. चटर्जी लिहितात, “प्रा. सत्येन बोस यांच्या निधनाने एका युगाचा अस्त झाला आहे. भारतात विज्ञान निर्माण करण्यार्‍या महान नेत्यांच्या युगाचा अस्त झाला आहे.” आज कोलकात्यात बोस यांच्या नावाने एक संस्था आहे. सत्येंद्रनाथ राष्ट्रीय मूलभूत विज्ञानकेंद्र (नॅशनल सेंटर फॉर बेसिक सायन्सेस).

पूर्णांक फिरत (इंटिग्रल स्पिन) असलेल्या अण्वंतर्गत कणांना आपले नाव देणार्‍या, मातृभाषेतून विज्ञान लोकप्रिय करण्यासाठी ’बंगीय विज्ञान परिषदे’ची स्थापना करणार्‍या, असंख्य उदयोन्मुख शास्त्रज्ञांना प्रेरित करणार्‍या, भारतमातेच्या या बुद्धिमान पुत्राने सैद्धांतिक भौतिकीच्या इतिहासात आपले नाव नोंदवलेले आहे. अजरामर केलेले आहे. आपल्याला त्यांच्या स्मृती सदैव प्रेरणा आणि उत्साह देत राहोत हीच प्रार्थना!

’बोसॉन’ हे नाव कणास दे त्या, एस्राज जो उत्तम वाजवी त्या ।
सैद्धांतिकाला मनि स्थान द्यावे, सत्येंद्रनाथा तुज आठवावे ॥ १ ॥ 

लोकांत विज्ञान रुजो म्हणूनी, बंगीय विज्ञान परीषदेला ।
स्थापून सत्कार्य पुरे करे त्या, सत्येंद्रनाथा तुज आठवावे ॥ २ ॥ 

नरेंद्र गोळे २०२१०११२

संदर्भ

१.     सत्येंद्रनाथ बोसः पुंज भौतिकीचे जनक https://vigyanprasar.gov.in/bose-satyendra-nath/

२.     सत्येंद्रनाथ बोसः राष्ट्रीय चरित्र, शांतीमय आणि एनाक्षी चटर्जी, १९९९, किंमतः रु.९०/-, पृ.१२१ https://www.nbtindia.gov.in/books_detail__9__national-biography__2207__satyendra-nath-bose.nbt

३.     सत्येंद्रनाथ बोस https://www.famousscientists.org/s-n-bose/

पूर्वप्रसिद्धीः विद्याप्रसारक मंडळाच्या ’दिशा’ मासिकाचा फेब्रुवारी-२०२१ चा अंक.

No comments: