બ્રહ્માંડને સમજવાનો હેતુ એ જ મારો ધર્મ

''બ્રહ્માંડનો હેતુ સમજવાનો પ્રયાસ ધર્મ છે, જ્યારે બ્રહ્માંડ કેવી રીતે કામ કરે છે એ સમજવાનો પ્રયાસ વિજ્ઞાન છે. જો બ્રહ્માંડનો કોઈ હેતુ કે અર્થ હોય તો એવું કંઈ ચોક્કસ છે, જે તેને ચલાવી રહ્યું છે.'' આ વાત જુદી જુદી રીતે અનેકવાર આપણે સાંભળી અને વાંચી છે. જોકે, આ ગૂઢ અવતરણ કોઈ સંત, મહાત્મા કે તત્ત્વજ્ઞાનું નહીં પણ વીસમી સદીમાં સૌથી વધુ પ્રયોગો કરનારા ભૌતિક વિજ્ઞાનીનું બિરુદ મેળવનારા ચાર્લ્સ ટાઉન્સનું છે. દરેક બાબતમાં ભારે જિજ્ઞાસાવૃત્તિ રાખનારા ચાર્લ્સ ટાઉન્સે અણુ-પરમાણુમાં ઊંડો રસ લઈને લેસર લાઈટ તેમજ બ્રહ્માંડને લગતી વિવિધ થિયરીનો અભ્યાસ કરીને અવકાશ વિજ્ઞાનમાં ઘણી મહત્ત્વની અને પાયાની ગણાતી બ્લેક હૉલની શોધમાં પણ મહત્ત્વની ભૂમિકા ભજવી હતી. વર્ષ ૧૯૬૪માં તેમને લેસર લાઈટની શોધ કરવા બદલ બે રશિયન ભૌતિક વિજ્ઞાનીઓ સાથે સંયુક્ત ધોરણે નોબલ પુરસ્કાર મળ્યો હતો. લેસર લાઈટની ક્રાંતિકારી શોધ ચાર્લ્સ ટાઉન્સે સમગ્ર ભૌતિક વિજ્ઞાન જગત તેમજ સમાજને આપેલી અણમોલ ભેટ છે. આ મહાન વિજ્ઞાનીનું ૨૭મી જાન્યુઆરી, ૨૦૧૫ના રોજ ૯૯ વર્ષની વયે અમેરિકામાં અવસાન થયું છે.

ચાર્લ્સ ટાઉન્સના વતન ગ્રીન વિલે, સાઉથ કેરોલિનામાં વર્ષ 2006માં

ચાર્લ્સના શિલ્પનું અનાવરણ થયું એ પ્રસંગે પત્ની ફ્રાંસ સાથે... 

વર્ષ ૧૯૮૬માં નિવૃત્ત થતા પહેલાં ચાર્લ્સ ટાઉન્સે વીસ વર્ષ અમેરિકાના બર્કલેમાં આવેલી યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયામાં અધ્યાપક અને સંશોધક તરીકે ફરજ બજાવી હતી. ટાઉન્સના જીવનનું સૌથી રસપ્રદ પાસું એ છે કે, તેમને જ્યારે પણ તક મળી ત્યારે તેમણે વિજ્ઞાનની એક જ શાખામાં નહીં પણ અણુથી લઈને અવકાશ વિજ્ઞાનમાં ભારે રસ લઈને ક્રાંતિકારી સંશોધનો કર્યા હતા. અમેરિકામાં ત્રીસીના દાયકામાં મહામંદીની શરૂઆત થઈ ત્યારે ટાઉન્સને અધ્યાપક તરીકે નોકરી મળતી ન હતી અને તેથી તેઓ ન્યૂયોર્કની જગવિખ્યાત બેલ ટેલિફોન લેબોરેટરીઝમાં જોડાયા. વર્ષ ૧૯૩૯માં બીજા વિશ્વ યુદ્ધની શરૂઆત વખતે તેમણે અહીં રડાર અને નેવિગેશન સિસ્ટમના વિકાસ માટે કામ કર્યું. બીજા વિશ્વ યુદ્ધના અંત પછી અમેરિકન આર્મીને 'કોલ્ડ વૉર સાયન્ટિસ્ટ્સ'નું જૂથ (જે ગુપ્ત રીતે જેસન નામે ઓળખાતું હતું) બનાવવામાં પણ ટાઉન્સે જ મદદ કરી હતી. આ જૂથનું કામ સોવિયેત સબમરિન અને સેટેલાઈટની જાસૂસી કરવા શક્ય  હોય એ તમામ સંશોધનો કરવાનું હતું. આ નોકરી છોડીને તેઓ કોલમ્બિયા યુનિવર્સિટીમાં અધ્યાપક તરીકે જોડાયા અને લેસર લાઈટની પૂર્વજ મેસર પર ઐતિહાસિક કામ કર્યું, જ્યારે વર્ષ ૧૯૬૦-૭૦માં એપોલો પ્રોગ્રામમાં પણ તેમણે જ નાસાને મદદ કરી હતી. વર્ષો સુધી ઈન્ફ્રારેડ અને રેડિયો એમિસનનો અભ્યાસ કર્યા પછી વર્ષ ૧૯૮૫માં તેઓ આકાશગંગાની મધ્યમાં બ્લેક હૉલ શોધનારી ટીમને માર્ગદર્શન આપતા હતા.

એક વિચાર, જેણે બદલી નાંખી દુનિયા

ચાર્લ્સ ટાઉન્સનું સૌથી મોટું પ્રદાન માઈક્રોવેવ એમ્પ્લિફિકેશન બાય સ્ટિમ્યુલેટેડ એમિસન ઓફ રેડિયેશન એટલે કે મેસરની શોધ છે. હાર્ડ ક્રિસ્ટલ્સ અને શક્તિશાળી ચુંબકીય ક્ષેત્રની મદદથી માઈક્રોવેવ (એક મીટરથી એક મિલીમીટરની તરંગલંબાઈ ધરાવતા કિરણો)ની શક્તિ વધારવાની ટેક્નોલોજી એટલે મેસર. આ સિદ્ધાંતના આધારે જ સુપર એક્યુરેટ પરમાણુ ઘડિયાળ શક્ય બની છે, જે આજની હાઈ ટેક કોમ્યુનિકેશન અને ટ્રાન્સ્પોર્ટેશન ટેક્નોલોજી માટે અત્યંત ઉપયોગી છે. મેસર અને પછી લેસરની શોધ કેવી રીતે થઈ હતી એ વાર્તા ખૂબ જ જાણીતી અને રસપ્રદ છે. કોલમ્બિયા યુનિવર્સિટીમાં જોડાયાના ત્રણ વર્ષ પછી ૨૬મી એપ્રિલ, ૧૯૫૧ના રોજ ચાર્લ્સ ટાઉન્સ વોશિંગ્ટનમાં એક કોન્ફરન્સમાં ભાગ લેવા ગયા હતા. ટાઉન્સ વહેલી સવારે નાસ્તો કરવા રેસ્ટોરન્ટ જાય છે, પરંતુ રેસ્ટોરન્ટ બંધ હોવાથી પ્રફૂલ્લિત વાતાવરણમાં ચાલતા ચાલતા ફ્રેન્કલિન સ્ક્વેર પહોંચીને બાંકડે બેઠા. એ દિવસે તેમણે કૂણા ફૂલોના મોર ઊગેલા જોયા અને સૂરજ પણ હળવેકથી ચમકી રહ્યો હતો. ચાર્લ્સ ટાઉન્સનું બાળપણ અમેરિકાના સાઉથ કેરોલિનાના નાનકડા ફાર્મહાઉસમાં પણ વીત્યું હતું અને તેથી પ્રકૃતિ પ્રત્યે તેમને વિશેષ પ્રેમ હતો.

ચાર્લ્સ ટાઉન્સ

ફ્રેન્કલિન સ્ક્વેરના બાંકડે તેઓ ઊંડા વિચારોમાં ખોવાઈ ગયા કે, ઓછી તરંગલંબાઈ (શોર્ટ વેવલેન્થ) ધરાવતા કિરણોનો ઊંચી ફ્રિક્વન્સી ધરાવતો પ્રકાશનો શેરડો કેવી રીતે રચી શકાય? છેક વર્ષ ૧૯૧૭માં મહાન વિજ્ઞાની આલબર્ટ આઈન્સ્ટાઈને ચોક્કસ ગણતરીઓના આધારે કહ્યું હતું કે, શોર્ટ વેવલેન્થ ધરાવતી હાઈ ફ્રિક્વન્સી લાઈટ શક્ય છે, પરંતુ એ કેવી રીતે શક્ય છે એ વિજ્ઞાન હજુ નથી જાણતું. સરળ રીતે કહીએ તો ઉત્તેજિત ઇલેક્ટ્રોન સામાન્ય ઊર્જા સ્તરે પહોંચે ત્યારે પ્રકાશનું સર્જન થાય છે, પરંતુ ઈલેક્ટ્રોન રેડિયેશન કોઈ પણ દિશામાં અવ્યવસ્થિત રીતે થતું હોવાથી પ્રકાશના કણો વિવિધ દિશામાં વિખરાઈ જાય છે. આ દિશામાં વિચારવાનું શરૂ કરીને ચાર્લ્સ ટાઉન્સે વર્ષ ૧૯૫૪માં સીધી લીટીમાં પ્રકાશ ફેંકતુ એવું ડિવાઈસ શોધ્યું, જેની મદદથી કરોડો ઈલેક્ટ્રોનને ઉત્તેજિત કરીને પેદા કરેલા પ્રકાશને એક જ લીટીમાં કંટ્રોલ કરી શકાય અને તેમાં ફોટોનના કણો ખૂબ ઝડપથી સતત બમણાં થાય અને પ્રકાશ પણ મળે.

આ પ્રકારનું કામ કરતું ડિવાઈસ એટલે આજે ખૂબ જ સામાન્ય થઈ ગયેલી લેસર લાઈટ. આ ડિવાઈસની મદદથી પ્રકાશના કણોને વિખરાઈ જતા અટકાવીને સીધી લીટીમાં પ્રકાશિત કરવાનું શક્ય હતું. આજે સમગ્ર ઈન્ટરનેટ જગત ફાઈબર ઓપ્ટિક કેબલની મદદથી માહિતીની આપ-લે માટે લેસર લાઈટનો જ ઉપયોગ કરે છે. ડીવીડી અને બ્લૂ રે ડિસ્કથી લઈને આંખના નંબર ઉતારવાના ઓપરેશન, ગાઈડેડ મિસાઈલ, બાર કોડ રીડર તેમજ એન્જિનિયરિંગ જગતમાં મટિરિયલને કાપવા માટે પણ લેસરનો ઉપયોગ થાય છે. ફક્ત આ એક શોધ એન્જિનિયરિંગ, એન્ટરટેઇનમેન્ટ, મેડિસિન અને ટેલિકોમ્યુનિકેશન જેવા અનેક ક્ષેત્રોમાં ક્રાંતિકારી સાબિત થવાની હતી. આ સંશોધન બદલ વર્ષ ૧૯૬૪માં ચાર્લ્સ ટાઉન્સને રશિયન વિજ્ઞાનીઓ નિકોલાઇ બાસોવ અને એલેક્ઝાન્ડર પ્રોખોરોવ સાથે સંયુક્ત રીતે નોબલ પુરસ્કાર મળ્યો હતો. અમેરિકાથી હજારો કિલોમીટર દૂર બે રશિયન વિજ્ઞાનીઓએ પણ ટાઉન્સની જેમ આ જ સિદ્ધાંતો પર કામ કર્યું હતું.

લેસર વિવાદ પછીયે શ્રેયના પૂરા હકદાર

કોલમ્બિયા યુનિવર્સિટીમાં સંશોધન કરતી વખતે ચાર્લ્સ ટાઉન્સે કેટલાક વિદ્યાર્થીઓ સાથે મળીને વર્ષ ૧૯૫૪માં માઈક્રોવેવ રેડિયેશનના સ્ત્રાવને ઉત્તેજિત કરવા એમોનિયાના કણોનો ઉપયોગ કરતું ડિવાઈસ બનાવી દીધું હતું. આ ડિવાઈસને તેમણે 'મેસર' એટલે કે માઈક્રોવેવ એમ્પ્લિફિકેશન બાય સ્ટિમ્યુલેટેડ એમિસન ઓફ રેડિયેશન નામ આપ્યું હતું. જોકે, મેસર શોધાયાના ત્રણ વર્ષ પછી ટાઉન્સ અને બેલ ટેલિફોન લેબોરેટરીના વિજ્ઞાની આર્થર એલ. શેલો (ચાર્લ્સ ટાઉન્સના સાળા)એ આવી જ પ્રક્રિયા માઈક્રોવેવના બદલે લાઈટવેવ પર કરવાનું વિચાર્યું, પરંતુ આ ટેક્નોલોજીને તેમણે લેસર નામ નહોતુ આપ્યું. આ સિદ્ધાંતના આધારે ભવિષ્યના નોબલ વિજેતા ટાઉન્સ અને શેલોએ મેસર ડિવાઈસમાં સુધારાવધારા કરીને વર્ષ ૧૯૬૦માં બેલ ટેલિફોન લેબોરેટરીઝમાં પેટન્ટ પણ નોંધાવી હતી. એ પહેલાં રિસર્ચ કો-ઓપરેશન ફોર સાયન્સ એડવાન્સમેન્ટ નામના પ્રાઈવેટ ફાઉન્ડેશને પણ ટાઉન્સ માટે મેસરની પેટન્ટ નોંધી હતી. ટૂંકમાં આ બંને વિજ્ઞાનીઓ અત્યારે સામાન્ય થઈ ગયેલી લેસર ટેક્નોલોજી પર કામ કર્યું, પરંતુ તેને લેસર નામ ના આપ્યું.

આ દરમિયાન કોલમ્બિયા યુનિવર્સિટીના ગોર્ડન ગુલ્ડ નામના વિદ્યાર્થીને પણ ચાર્લ્સ ટાઉન્સ સાથે ચર્ચા કરતી વખતે લેસર ડિવાઈસ બનાવવાનો વિચાર આવ્યો અને તેના સિદ્ધાંતોની નોંધ પણ કરી. વર્ષ ૧૯૫૭માં ગોર્ડન ગુલ્ડે લાઈટ એમ્પ્લિફિકેશન બાય સ્ટિમ્યુલેટેડ એમિસન ઓફ રેડિયેશન એટલે કે લેસર નામ પ્રચલિત કર્યું. હવે આવી મહત્ત્વની શોધ વિશે વિવાદ થવો સ્વાભાવિક હતો. ટાઉન્સે દાવો કર્યો કે, ગોર્ડન ગુલ્ડે આ સિદ્ધાંતો નોંધ્યા એના મહિનાઓ પહેલાં હું આ વિચાર પર કામ કરી ચૂક્યો છું. ચાર્લ્સ ટાઉન્સની પેટન્ટ બે જગ્યાએ નોંધાઈ હોવાથી પલ્લું પહેલેથી તેમની તરફેણમાં હતું. આમ છતાં, વર્ષ ૧૯૫૯માં ગોર્ડન ગુલ્ડ પેટન્ટ ઓફિસમાં ચાર્લ્સ ટાઉન્સ વિરુદ્ધ દાવો કરે છે અને દસ વર્ષની કાયદાકીય લડાઈ પછી વર્ષ ૧૯૭૭માં ગોર્ડન ગુલ્ડને પણ લેસરના અમુક સિદ્ધાંતો પર કામ કરીને ડિવાઈસ બનાવવા બદલ પેટન્ટ મળે છે. ખેર, લેસર ટેક્નોલોજીનો અત્યાર સુધીનો વિકાસ અનેક વિજ્ઞાનીઓને આભારી છે અને એ માટે ડઝનેક વિજ્ઞાનીઓ નોબલ પુરસ્કાર મેળવી ચૂક્યા છે. જોકે, લેસરનો વિકાસ મેસરની શોધના કારણે શક્ય બન્યો હતો અને એનો સંપૂર્ણ શ્રેય ફક્ત ચાર્લ્સ ટાઉન્સને જાય છે. નવાઈની વાત તો એ છે કે, નેવું વર્ષની ઉંમરે ચાર્લ્સ ટાઉન્સે બ્રહ્માંડમાં વિચરતા તારાઓના આકાર અને કદનો અભ્યાસ કરવા માટે લેસર ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ કર્યો હતો. જોકે, આ વિચાર પણ હજુ પા-પા પગલી માંડી રહ્યો છે.

ચાર્લ્સ ટાઉન્સને વિજ્ઞાનની જુદી જુદી શાખામાં મહત્ત્વની ભૂમિકા ભજવતા જોઈને વિજ્ઞાન જગતના ધુરંધરો આજે પણ મ્હોંમાં આંગળા નાંખી દે છે. જોકે, આ મુદ્દે તેઓ સહજતાથી કહેતા કે, મારું બેકગ્રાઉન્ડ ભૌતિક વિજ્ઞાનનું છે પણ એ પછી બેલ લેબોરેટરીઝમાં મને ઈલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગની તાલીમ મળી. એટલે હું મેસર અને લેસરથી લઈને અવકાશ વિજ્ઞાન સુધીની શાખામાં કામ કરી શક્યો છું...

ધર્મ અને વિજ્ઞાનનો અનોખો સંગમ

ચાર્લ્સ ટાઉન્સનો જન્મ ૨૮મી જુલાઈ, ૧૯૧૫ના રોજ અમેરિકાના સાઉથ કેરોલિના રાજ્યની ગ્રીન વિલે કાઉન્ટીમાં ટાઉન્સ દંપત્તિના ઘરે થયો હતો. ટાઉન્સ પરિવારને ત્રણ છોકરા અને ત્રણ છોકરી એમ કુલ છ સંતાન હતા. પિતા એલન હાર્ડ ટાઉન્સ એટર્ની હોવાથી તેમજ માતા હેનરી કિથ ટાઉન્સ વાચનના શોખીન હોવાથી તેમના બે માળના નાનકડા ઘરમાં એન્સાઇક્લોપીડિયાથી લઈને શેક્સપિયર અને માર્ક ટ્વેઇનના પુસ્તકોની ભરમાર હતી. વર્ષ ૧૯૩૫માં ડયુક યુનિવર્સિટીમાંથી ભૌતિકશાસ્ત્રની ડિગ્રી લઈને ટાઉન્સે કેલિફોર્નિયા ઈન્સ્ટિટયુટ ઓફ ટેક્નોલોજીમાંથી પીએચ.ડી. કર્યું હતું. આ દરમિયાન વર્ષ ૧૯૪૧માં ટાઉન્સે ફ્રાન્સિસ હિલ્ડરેથ બ્રાઉન સાથે લગ્ન કર્યા. વર્ષ ૧૯૫૦માં કોલમ્બિયા યુનિવર્સિટીમાં જોડાયા પછી ટાઉન્સે કારકિર્દીનો મોટા ભાગનો સમય માસાચ્યુસેટ્સ ઈન્સ્ટિટયુટ ઓફ ટેક્નોલોજી અને યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયામાં વિતાવ્યો, પરંતુ તેઓ યુનાઈટેડ ચર્ચ ઓફ ક્રિસ્ટના પણ સભ્ય હતા. ટાઉન્સ કહેતા કે, વિજ્ઞાન અને ધર્મમાં ઘણું સામ્ય છે. વર્ષ ૨૦૦૫માં માનવ જગતની આધ્યાત્મિક સમજ વધારવા બદલ ચાર્લ્સ ટાઉન્સને દોઢ મિલિયન ડોલરની ઈનામી રકમ સાથેનો પ્રતિષ્ઠિત ટેમ્પલ્ટન પુરસ્કાર મળ્યો હતો. જોકે, ઈનામની મોટા ભાગની રકમ તેમણે શૈક્ષણિક અને ધાર્મિક સંસ્થાઓને દાનમાં આપી દીધી હતી. આધ્યાત્મિકતામાં ઊંડી શ્રદ્ધા ધરાવતા હોવાથી એકવાર તેમણે કહ્યું હતું કે, ભૌતિકશાસ્ત્રના સિદ્ધાંતોને પગલે પૃથ્વી પર અકસ્માતે જીવન ઉદ્ભવ્યું છે એ માનવુ ખૂબ અઘરું છે.