जगाचं चित्र बदलणारा रमण वर्णपट!

वरून पिवळा दिसणारा आंबा आणि बाहेरून हिरवं दिसणारं कलिंगड आत गोड असेल ना? भाज्या आणि फळांवरील फवारणीत कीटकनाशकं नेमकी किती आत गेलीत? खाद्यपदार्थात मीठ नेमकं किती आहे, पेट्रोलमध्ये किती अल्कोहोल आहे, हे आपल्याला कसं कळेल? - रमण वर्णपटाच्या साहाय्यानं हे सारं कळू शकतं..

ठळक मुद्देराष्ट्रीय विज्ञान दिन नुकताच साजरा करण्यात आला. पण त्यानिमित्त आपणही अनेक गोष्टींबाबत शंका घेऊ, प्रश्न विचारू, प्रयोग करू, नवनवे शोध लावू..

- विनय र. र.
जगात प्रत्येक वस्तू आपलं वैशिष्ट्य बाळगून असते. आपल्याला ढोबळमानाने दोन वस्तूंमधला फरक जाणवतो. झाडाची पानं हिरवी आणि आकाश निळं आहे हे आपल्याला कळतं. आंबा पिवळा आणि कलिंगड लाल आहे हेही दिसतं. पण आपल्याला हे कळत नाही की पिवळा धमक दिसणार आंबा आत गोड आहे की आंबट? बाहेरून हिरवं दिसणारं कलिंगड आतमध्ये लाल आणि गोड असेल ना?
विक्रे ता म्हणतो - कापून बघितल्याशिवाय कसं कळणार? विक्रे ता थापटून थोपटून बघतो आणि अंदाजपंचे सांगतो की, कलिंगड गोड आहे. आपल्या अनुभवातून कलिंगडवाल्याने कलिंगडाच्या गोडीबद्दलचा अंदाज बांधलेला असतो. मात्र तो हमखास बरोबरच असतो असं नाही. अशी कुठली परीक्षा आहे का की कलिंगड कापल्याशिवाय ते गोड आहे की नाही ते आपल्याला कळेल?
आज-काल बऱ्याच भाज्या आणि बरीच फळे यांच्यावर रासायनिक कीटकनाशकांची फवारणी केलेली असते. ही कीटकनाशके क्वचितच कधीतरी डोळ्यांना दिसतात. विशेषत: द्राक्षांवरची, सफरचंदांवरची वगैरे डोळ्यांना दिसतात. पण इतर शेतमालावर केलेल्या फवारण्या नुसत्या डोळ्यांनी दिसत नाहीत.
भाजी, फळांमधून कीटकनाशके पोटात गेल्यावरच माणसाला त्यांचा फटका बसतो. कारण अल्पपातळीवर फळांच्या पृष्ठभागावर राहिलेलं हे विष आपल्याला दिसू शकत नाही. मात्र त्याचा रमण वर्णपट काढला तर भाज्यांमध्ये कोणते कीटकनाशक किती प्रमाणात आहे हे कळू शकते. कारण रमण वर्णपटातून प्रत्येक रसायनाची ओळख आपल्याला दिसते.
१९३० साली एका भारतीयाला किंबहुना एका आशियाई व्यक्तीला जगात सर्वप्रथम नोबेल पुरस्कार मिळाला. त्या व्यक्तीचे नाव चंद्रशेखर वेंकटरमण किंवा सी. व्ही. रमण. त्यांनीच शोधून काढलेल्या रमण परिणाम याबद्दल सी.व्ही. रमण यांना नोबेल पुरस्कार मिळाला.
रमण इफेक्ट आहे तरी काय?
आपल्या घरात अनेक भांडी असतात. प्रत्येक भांड्याला त्याचा स्वत:चा नाद असतो. स्वत:चा आवाज असतो. आवाज येतो, कारण त्या वस्तू कंप पावत असतात. घराबाहेर एखादा मोठा फटाका वाजला की घरातली अनेक भांडी कंप पावतात. त्यांचा आवाज येतो. अशाच प्रकारे एखाद्या पदार्थांमध्ये जे रेणू असतात त्यांनाही आपापला विशिष्ट कंप असतो. ते रेणू अतिशय छोटे असल्यामुळे त्यांचा कंपही अतिशय छोटा असतो. इतका छोटा की त्यांची कंपने प्रकाशामुळेसुद्धा होऊ शकतात. आपल्याला माहिती आहे की प्रकाशसुद्धा अनेक कंपनांचा मिळून बनला आहे. जांभळ्या प्रकाशाची कंपनं वेगळी आणि लाल प्रकाशाची कंपनं वेगळी. प्रत्येक पदार्थात असलेल्या अणुरेणूंच्या रचनेत कुठल्या ना कुठल्या कंपनांशी जुळवून घेण्याची क्षमता असते. मग ती कंपने तात्पुरत्या स्वरूपात वस्तूत अडकतात आणि क्षणभराने बाहेर पडतात. ही कंपने मोजता आली की वस्तूची रचना आपल्याला कळते आणि त्यामुळे पदार्थाची चिरफाड न करतासुद्धा आतमध्ये काय काय आहे हे आपल्याला समजून येते.
रमण यांनी ही कल्पना प्रथम जगासमोर मांडली. एखाद्या पदार्थावर प्रकाशाचा झोत सोडला तर तो झोत गेल्यानंतर पदार्थाने क्षणभरासाठी पकडून ठेवलेली कंपने पुन्हा बाहेर टाकली जातात. त्यांचा फोटो काढला तर तो पदार्थ कोणत्या कंपनांना प्रतिसाद देतो यावरून त्या पदार्थाला आपण ओळखू शकू.
यात अडचण अशी होती की, प्रकाशाच्या झोताची तीव्र कंपने आणि पदार्थाच्या आतली हल्लकी कंपने यांच्या उजेडात खूपच फरक होता. किती फरक तर काही लाख पट. त्या कंपनांचा पुरावा द्यायचा म्हणजे फोटो काढला पाहिजे. फोटो काढताना आधी प्रकाशाचा झोत निघून गेला पाहिजे तर वस्तूतून बाहेर येणारा प्रकाश दिसणार. तो तर अगदीच क्षणभर येतो. आणि इवलूसा असतो. सी.व्ही. रमण यांनी त्यांच्या प्रकाशाचं अस्तित्व गणिताने सिद्ध केलं. पण प्रत्यक्ष पुरावा दिल्याशिवाय कोण मानणार? सी.व्ही. रमण यांच्या काळात म्हणजे १९२८ साली म्हणजे नव्वद वर्षांपूर्वी काही भारी कॅमेरे नव्हते आजच्यासारखे. तरीही बरीच खटपट करून सी.व्ही. रमण यांनी या इवलुश्या प्रकाशाचे म्हणजे विकिरण झालेल्या प्रकाशाचे फोटो काढले. रमण यांचा शोध फार महत्त्वाचा होता; पण भारतामध्ये त्या शोधाच्या खोलात जाण्याइतके तंत्रज्ञान विकसित झाले नव्हते. मात्र आता इलेक्ट्रॉनिक वस्तूंच्या उपलब्धतेमुळे विकिरणांचे फोटो काढणे शक्य झाले आहे. दुसरी गोष्ट म्हणजे प्रकाशाचा स्रोेतही आता प्रखर आणि अतिशय बारीक करता येतो. त्यालाच आपण लेझर प्रकाश म्हणतो.
कोणत्याही वस्तूवर क्षणभरासाठी लेझर प्रकाश पाडायचा आणि तो प्रकाश संपताच वस्तूमधील निर्माण झालेला विकिरणांच्या प्रकाशाची नोंद घ्यायची. याला रमण वर्णपट असे म्हणतात. आता संगणकाच्या साहाय्याने हा वर्णपट आपण आणखी मोठाही करून बघू शकतो त्यामुळे त्यातले बारकावे आपल्याला समजून येऊ शकतात. रमण वर्णपटाचा अभ्यास जगामध्ये अनेक जणांनी केला. अनेक वस्तूंवर केला. त्यामुळे वस्तूंमध्ये असणाऱ्या नेमक्या रसायनाचा पत्ता लागू शकतो. ते रसायन अगदी अल्पमात्रेमध्ये असले तरी ओळखता येऊ शकते. आणि त्यासाठी आता तो पदार्थ कापायची, चिरायची किंवा रसायनांनी त्याचं विश्लेषण करण्याची गरज उरली नाही. लेझर किरण, इलेक्ट्रॉनिक संवेदक आणि वेगाने गणिती तपासणी करणारे संगणक यांच्यामुळे रमण वर्णपटाचे विश्लेषण अधिक सोपे चटकन अणि अचूक झाले आहे.
डॉक्टर छातीवर स्टेथोस्कोप ठेवून रु ग्णाला तपासतात त्याप्रमाणे रमण वर्णपट काढणारे संशोधक एखाद्या वस्तूवर स्टेट्सच्या ऐवजी लेझर किरण ठेवून त्या वस्तूतील त्या जागेवरील रसायनाची तपासणी करू शकतात. मग अल्पप्रमाणात जरी कीटकनाशक फळावर असले तरी ते नेमके कुठे आहे आणि किती आहे हेही ओळखता येते.
झाडावर कीड लागली तर आपल्याला ती लागल्यावर दिसते. त्या विशिष्ट किडीमध्ये काही विशिष्ट रसायने असतात. त्यामुळे कीड मोठी होण्यापूर्वी रमण वर्णपट काढून आपण कीड शोधून काढू शकतो. म्हणजे कीड वाढण्याआधीच पिकांचा बचाव करण्यासाठी आपण उपाययोजना करू शकतो.
एकदा इतक्या बारकाव्याने तपासणी करण्याची क्षमता आपल्याला मिळाली की अल्पप्रमाणात असलेली भेसळसुद्धा सहज ओळखता येईल. किंवा एखाद्या खाद्यपदार्थात मीठ नेमके किती प्रमाणात पडले आहे हे फोटोच्या विश्लेषणावरून कळेल. दारूत किती पाणी आहे? पेट्रोलमध्ये किती अल्कोहोल आहे? हेही झटक्यात कळू शकते.
अनेक रासायनिक क्रि या पूर्ण झाल्या आहेत की नाही? किंवा त्या रासायनिक क्रि येत कोणकोणते टप्पे आहेत? हेसुद्धा रमण वर्णपटाच्या अभ्यासामुळे आपल्याला समजू शकेल. लेझर किरण, इलेक्ट्रॉनिक डिटेक्टर आणि झटपट आकडेमोड करणारे संगणक यामध्ये आता भारतही वरच्या स्थानावर सरकला आहे त्यामुळे इतके दिवस जगामध्ये रमण वर्णपटाचा वापर करून ज्या गोष्टी चटकन साध्य करता येत होत्या त्या आता भारतातसुद्धा करता येतील.
रमण वर्णपट हा अशाप्रकारे जगाचे चित्र बदलणारा एक मोठा शोध आहे त्या शोधाला सन्मान देण्यासाठी दर वर्षी २८ फेब्रुवारीला भारतात राष्ट्रीय विज्ञान दिवस साजरा केला जातो. राष्ट्रीय विज्ञान दिन नुकताच साजरा करण्यात आला. पण त्यानिमित्त आपणही अनेक गोष्टींबाबत शंका घेऊ, प्रश्न विचारू, प्रयोग करू, नवनवे शोध लावू, तपासून पाहू, पुढे येऊ, प्रगती करू. तसे केले तर आपल्याला आणखी नवे काही सापडेल.
भारतात एकच सी.व्ही. रमण नकोत. अनेक हवेत.
...
(लेखक मराठी विज्ञान परिषदेच्या पुणे विभागाचे अध्यक्ष आहेत.)

vinay.ramaraghunath@gmail.com