light-in-space

പ്രകാശത്തിലേക്ക് പ്രകാശം പരത്തിയവര്‍

ഡോ. ആനന്ദ് എസ്. മഞ്ചേരി

സെക്കന്റില്‍ 299,792,458 മീറ്റര്‍ – പ്രകാശത്തിന്റെ വേഗത ആയി ഇന്ന് കണക്കാക്കുന്ന ശാസ്ത്രലോകത്തെ ഏറ്റവും പ്രസിദ്ധമായ ഏകകം (constant) ആണിത്. ലയ്‌സര്‍ ബീമുകള്‍ ഉപയോഗിച്ചാണ് ഇത്ര കൃത്യമായ കണക്കുകള്‍ ഇന്ന് സാധ്യമാവുന്നത്.

പ്രകാശവേഗത അനന്തമാണെന്നായിരുന്നു പതിനേഴാം നൂറ്റാണ്ട് വരെ പൊതുവേ അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടിരുന്നത്. കാരണം, ഗ്രീക്ക് ചിന്തകന്‍ അരിസ്‌ടോട്ടില്‍ അഭിപ്രായപ്പെട്ടിരുന്നത് അങ്ങനെ ആയിരുന്നു. അരിസ്‌ടോട്ടില്‍ പറഞ്ഞാല്‍ പിന്നെ അതിനപ്പുറം ആലോചിക്കേണ്ട കാര്യം അക്കാലങ്ങളില്‍ പൊതുവേ യൂറോപ്പില്‍ പതിവില്ലായിരുന്നല്ലോ!

1629ല്‍ ഡച് ശാസ്ത്രഞ്ജന്‍ ആയിരുന്ന ഐസക് ബീക്മാന്‍ (Issac Beekman) ആണ് പ്രകാശവേഗത കണക്കാക്കുന്നതിന് ആദ്യമായി പരീക്ഷണം ആവിഷ്‌കരിച്ചത്. വെടിമരുന്ന് കത്തിച്ചു കൊണ്ട് ഒരു പൊട്ടിത്തെറി ഉണ്ടാക്കി ആ പൊട്ടിതെറിയുടെ ദൃശ്യം കണ്ണാടികള്‍ ഉപയോഗിച്ച് ക്രമീകരിച്ചു പല ദൂരങ്ങളില്‍ ഉള്ള നിരീക്ഷകരിലേക്ക് എത്തിച്ച് ദൃശ്യം കാണുന്നതിനുള്ള സമയവ്യത്യാസം അളക്കുന്ന പരീക്ഷണം ആയിരുന്നു അദ്ദേഹം ആവിഷ്‌കരിച്ചത്. 1638ല്‍ ഗലീലിയോയും റാന്തലുകള്‍ ഉപയോഗിച്ച് ഇത്തരം ഒരു പരീക്ഷണത്തിന് ശ്രമിച്ചിരുന്നു. ഇത്തരം ലളിതമായ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ കൊണ്ട് കണ്ടെത്താന്‍ സാധിക്കുന്നതിനെക്കാളും എത്രയോ മടങ്ങാണ് പ്രകാശവേഗത എന്നത് കൊണ്ട് സ്വാഭാവികമായും ഈ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ പരാജയപ്പെട്ടു എന്നത് പ്രത്യേകം പറയേണ്ടതില്ലലോ. എന്നിരുന്നാലും സാങ്കേതികവിദ്യകള്‍ പരിമിതമായിരുന്ന സാഹചര്യങ്ങളില്‍ ഇത്തരം യുക്തിസഹമായ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ക്ക് ശ്രമിച്ച ശാസ്ത്രഞ്ജര്‍ ബഹുമാനം അര്‍ഹിക്കുന്നു.

speed-of-light

ഡാനിഷ് വാനനിരീക്ഷകന്‍ ആയിരുന്ന റോമര്‍ ആണ് 1670കളില്‍ കുറേകൂടെ മെച്ചപ്പെട്ട പരീക്ഷണം നടത്തിയത്. വ്യാഴത്തിന്റെ ഉപഗ്രഹങ്ങളെ നിരീക്ഷിക്കുകയായിരുന്നു അക്കാലത്ത് റോമര്‍. വ്യാഴത്തിന്റെ ഒരു ഉപഗ്രഹമായ ഇയോ (Io)ക്ക് സംഭവിക്കുന്ന ഗ്രഹണം ആണ് റോമറെ ആകര്‍ഷിച്ചത്. വ്യാഴവും ഭൂമിയും തമ്മില്‍ ഉള്ള ദൂരം മാറുന്നതനുസരിച്ച് ഇയോയുടെ ഗ്രഹണം ദൃശ്യമാവുന്നത് വ്യതസ്ത സമയങ്ങളില്‍ ആണ് ഭൂമിയില്‍ നിന്ന് കാണാന്‍ സാധിക്കുക എന്ന് റോമര്‍ നിരീക്ഷിച്ചു. പ്രകാശവേഗത അനന്തമാണെങ്കില്‍ ദൂരം കൂടുന്നതനുസരിച്ച് സമയം മാറേണ്ട കാര്യം ഇല്ലല്ലോ. പ്രകാശത്തിന് അനന്തമായ വേഗത ആണെങ്കില്‍ എത്ര അകലം ആണെങ്കിലും എല്ലാ അകലത്തിലും ഒരു ദൃശ്യം തല്‍ക്ഷണം ദൃശ്യമാവേണ്ടതുണ്ട്. വ്യാഴവും ഭൂമിയും ഏറ്റവും അടുത്ത് വരുന്നതും ഏറ്റവും അകലത്തില്‍ വരുന്നതുമായ അവസരങ്ങളില്‍ ഏകദേശം ഇരുപത് മിനിറ്റോളം വ്യതാസം പ്രവചനവും നിരീക്ഷണവും ആയി ഉണ്ടെന്ന്! റോമറുടെ കൃത്യവും കണിശവുമായ നിരീക്ഷണങ്ങള്‍ രേഖപ്പെടുത്തി. അന്ന് ലഭ്യമായിരുന്ന ആകാശഗോളങ്ങളുടെ വിവരങ്ങള്‍ (ഭൂമിയുടെയും വ്യാഴത്തിന്റെയും വ്യാസം, ഭൂമിയുടെ ഓര്‍ബിറ്റിന്റെ ദൂരം തുടങ്ങിയവ) വെച്ചുകൊണ്ട് റോമര്‍ പ്രകാശവേഗം കണക്കാകി. ഉദ്ദേശം 2,20,000 കിലോമീറ്റര്‍ പ്രതി സെക്കന്റ് ആണ് റോമറുടെ കണക്കുകള്‍ വെച്ച് ലഭിച്ച ഉത്തരം. ഓര്‍ക്കുക, ആകാശഗോളങ്ങളുടെ ചലനത്തെ സംബന്ധിച്ചുള്ള ന്യൂട്ടന്റെ Principia പുറത്തിറങ്ങുന്നതിനും ഒരു ദശാബ്ദം മുന്നേയാണ് റോമറുടെ ഈ കണ്ടെത്തല്‍. ആധുനിക ലെയിസറുകളുടെ കാലഘട്ടത്തില്‍ ഇന്ന് നമുക്ക് കണ്ടെത്താനായ സംഖ്യയുമായി ‘വെറും’ 25% മാത്രമാണ് വ്യത്യാസം. റോമര്‍ തന്റെ കണക്കുകളില്‍ ഉപയോഗിച്ച ഗോളസംബന്ധിയായ വിവരങ്ങളുടെ സ്ഥാനത്ത് ഇന്ന് ലഭ്യമായ കൃത്യമായ വിലകള്‍ substitute ചെയ്താല്‍ പ്രകാശവേഗത ഏതാണ്ട് കൃത്യമായി തന്നെ കണ്ടെത്താം.മുന്‍വിധികളെയും നിലവിലുള്ള പൊതുധാരണകളെയും ആശ്രയിക്കാതെ ഏതാണ്ട് പരിപൂര്‍ണമായും നിരീക്ഷണങ്ങളെ അടിസ്ഥാനപ്പെടുത്തി പ്രതിഭാസത്തെ നിരീക്ഷിച്ചു കൊണ്ട് പ്രമാണത്തെ കണ്ടെത്തുന്ന ശാസ്ത്രത്തിന്റെ രീതി ഉപയോഗിച് ശരിയായ നിഗമനത്തില്‍ എത്താവുന്ന രീതി ഇവിടെ കാണാം.

light-s

50 വര്‍ഷങ്ങള്‍ക്ക് ശേഷം 1728ല്‍ ബ്രിട്ടീഷ് ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ ജെയിംസ് ബ്രാഡ്‌ലീ (James Bradley) പ്രകാശപ്രവേഗഗണനയിലെ അടുത്ത പ്രധാനകാല്‍വെപ്പ് വെച്ചു. വിദൂരമായ ഒരു നക്ഷത്രത്തെ ആണ് ബ്രാഡ്‌ലീ നിരീക്ഷിച്ചത്. ഭൂമിയുടെ അച്ചുതണ്ടിന് ചുറ്റുമുള്ള കറക്കത്തിന് ലംബമായി ഘടിപ്പിച്ച ഒരു ടെലസ്‌കോപ് ആയിരുന്നു അദ്ദേഹത്തിന്റെ ഉപകരണം. ഭൂമിയുടെ ചലനത്തിനനുസരിച്ച് നക്ഷത്രത്തെ നിരീക്ഷിക്കാന്‍ ടെലോസ്‌കോപ് അല്പം ചരിക്കേണ്ടി വരുന്നു എന്ന് അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തി. ഈ ചരിവ് അളന്നുകൊണ്ട് ബുദ്ധിപൂര്‍വമായ ചില കണക്കുകൂട്ടലുകളിലൂടെ ബ്രാഡ്‌ലീ പ്രകാശപ്രവേഗം കണ്ടെത്തി. സെക്കന്റില്‍ 3,01,000 കിലോമീറ്റര്‍ എന്നതായിരുന്നു അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തിയ പ്രവേഗം. ഇന്നത്തെ കണ്ടെത്തല്‍ ആയി അര ശതമാനം പോലും വ്യതാസം ഇതിനില്ല എന്ന് കാണാം.

ആകാശഗോളങ്ങളെ വിട്ട് ഭൂമിയില്‍ വിജയകരമായ പ്രകാശപ്രവേഗപരീക്ഷണം നടത്തിയത് ഫ്രഞ്ച് ശാസ്ത്രഞ്ജന്‍ ആയ ഫീസോ (Armand Fizeau) ആണ്, 1849ല്‍. ഒരു പ്രകാശശ്രോതസ്സില്‍ നിന്ന് 8 കിലോമീറ്റര്‍ അകലെ സ്ഥാപിച്ച ഒരു കണ്ണാടിയിലൂടെ പ്രകാശത്തെ പ്രതിഫലിപ്പിച്ച് ആ പ്രതിഫലനത്തെ കറങ്ങുന്ന പല്‍ച്ചക്രങ്ങള്‍ കൊണ്ട് ക്രമീകരിക്കാവുന്ന ഒരു ഉപകരണമാണ് ഫീസോ ഉപയോഗിച്ചത്. 3,15,000 കിലോമീറ്റര്‍ പ്രതിസെക്കന്റ് എന്നതാണ് ഫീസോക്ക് ലഭിച്ച ഉത്തരം. ഉപകരണത്തിന്റെ പരിമിതിയായിരുന്നു ഫീസോയുടെ പോരായ്മ. ഇതേ പരീക്ഷണം കൂടുതല്‍ കാര്യക്ഷമമായ ഉപകരണങ്ങള്‍ കൊണ്ട് നടത്തി കൂടുതല്‍ കൃത്യമായ വില കണ്ടെത്തിയത് മറ്റൊരു ഫ്രഞ്ച് ശാസ്ത്രഞ്ജന്‍ ജോണ്‍ ഫൂക്കോ (Jean Leon Foucault) ആണ്. 2,98,000 കിലോമീറ്റര്‍ പ്രതിസെക്കന്റ്. പ്രകാശവേഗത വെള്ളത്തില്‍ വായുവിനേക്കാള്‍ കുറവാണെന്നും ഫൂക്കോ തെളിയിച്ചു. വെള്ളം നിറച്ച ഒരു ട്യൂബ് പ്രകാശത്തിന്റെ സഞ്ചാരപാതയില്‍ ഘടിപ്പിക്കുകയാണ് അതിനായി അദ്ദേഹം ചെയ്തത്. പ്രകാശം കണമാണെന്ന corpuscular theory ഇതോടെ തെറ്റാണെന്ന് തെളിയിക്കപ്പെട്ടു. ( കോര്‍പസ്‌കുലാര്‍ സിദ്ധാന്തം പ്രകാരം വായുവിലുള്ളതിനെ അപേക്ഷിച്ച് വെള്ളത്തില്‍ പ്രകാശവേഗത കൂടുകയാണ് വേണ്ടത്.)

ഇതേ സിദ്ധാന്തം ഉപയോഗിച്ച് അനവധി ശാസ്ത്രഞ്ജര്‍ പിന്നീട് പരീക്ഷണങ്ങള്‍ ആവര്‍ത്തിച്ചു. 2,99,774 കി.മീ. പ്രതിസെക്കന്റ് എന്ന വില ശരാശരിയായി ലഭിച്ചു. ആല്ബര്ട്ട് മികെല്‌സണ്‍ ആണ് ഇവരില്‍ പ്രധാനി.

പിന്നീടാണ് വിദ്യുത്കാന്തികതയെകുറിച്ചുള്ള തന്റെ സമവാക്യങ്ങളുടെ നിര്ധാരണത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ ജെയിംസ് മാക്‌സ് വെല്‍ വിദ്യുത്കാന്തിക തരംഗങ്ങളുടെ വേഗത 2,99,979 കി.മീ പ്രതിസെക്കന്റ് ആണെന്ന് തെളിയിച്ചത്. അതോടെ പ്രകാശം ഒരു വിദ്യുത്കാന്തിക തരംഗം ആണെന്ന് തെളിഞ്ഞു. പിന്നീട് നടന്നത് ഫിസിക്‌സിലെ വിപ്ലവങ്ങള്‍ ആണ്. പ്രസിദ്ധമായ മൈകല്‌സന്‍മോര്‌ളി (Michelson- Morley)പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ വിദ്യുത്കാന്തികതരംഗങ്ങള്‍ക്ക് സഞ്ചാരത്തിനു ഒരു മീഡിയം (ഇതെര്‍) ആവശ്യമില്ലെന്ന് തെളിഞ്ഞു. ഇതേ തുടര്‍ന്ന് ഐന്‍സ്റ്റീന്‍ തന്റെ പ്രസിദ്ധമായ ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തത്തിലൂടെ മാനവരാശിയുടെ ലോകവീക്ഷണത്തെ തന്നെ ഒന്നാകെ മാറ്റിമറിച്ചു. ശാസ്ത്രലോകത്തിലെ ഏറ്റവും സംഭവബഹുലമായതും സമ്പന്നവുമായ ചരിത്രമാണ് പ്രകാശപ്രവേഗതിനുള്ളത്.

Facebook Comments

About admin

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*