विज्ञान / तंत्रज्ञान

वाद्यांना विविध मानवी संस्कृतींत महत्त्वाचं स्थान आहे. वाद्यांचा उपयोग हा वेगवेगळ्या कारणांसाठी केला जातो – करमणूक म्हणून, संदेश पाठवण्यासाठी, वातावरण निर्मितीसाठी, वगैरे. वाद्यांचा असा उपयोग आजच नव्हे, तर प्राचीन काळीही केला जात असे. त्यामुळे प्राचीन काळी कोणत्या संस्कृतींत कोणती वाद्यं वापरात होती, हा अभ्यासकांच्या दृष्टीनं एक उत्सुकतेचा विषय आहे.

आपल्याला सुपरिचित असलेलं एक पाश्चात्य वाद्य म्हणजे व्हायोलिन. या वाद्याला सतराव्या शतकाच्या अखेरीस आजचं आधुनिक रूप प्राप्त झालं. हे रूप प्राप्त करून दिलं ते अँटोनिओ स्ट्रॅडिवरी या सुप्रसिद्ध इटालिअन वाद्यनिर्मात्यानं. स्ट्रॅडिवरी यानं पारंपरिक व्हायोलिनच्या आकारात काही बदल करून या वाद्याला अधिक सुस्वर बनवलं. आजची व्हायोलिन ही या बदललेल्या रूपानुसार तयार केली जातात. ही आजची व्हायोलिन जरी स्ट्रॅडिवरीच्याच आखणीवर आधारलेली असली तरी, खुद्द स्ट्रॅडिवरीनं त्या काळी निर्माण केलेली व्हायोलिन आजच्या व्हायोलिनच्या तुलनेत खूपच उच्च दर्जाची ठरली होती. स्ट्रॅडिवरीच्या व्हायोलिननं निर्माण केलेले स्वर आजच्या काळातल्या व्हायोलिनना अनेक बाबतींत मागे टाकतात. त्या जुन्या व्हायोलिनमधून निर्माण होणाऱ्या स्वरांचा स्पष्टपणा, त्यांची खोली, मंजुळपणा, सर्वच काही वैशिष्ट्यपूर्ण ठरलं आहे. स्ट्रॅडिवरी यानं तयार केलेली त्या काळातली जवळपास पाचशेहून अधिक व्हायोलिन आजही उपलब्ध आहेत. स्ट्रॅडिवरीची ही व्हायोलिन आज वैज्ञानिक संशोधनाचा विषय ठरली आहेत.

एका वैज्ञानिक तर्कानुसार स्ट्रॅडिवरीची व्हायोलिन इतक्या उत्तम दर्जाची निपजण्यास त्या काळचं हवामान कारणीभूत ठरलं असावं. ही सर्व व्हायोलिन तयार केली गेली, तो काळ ‘छोटं हिमयुग’ म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या काळात मोडतो. हे छोटं हिमयुग सुमारे १३०० ते १८५० या काळात पृथ्वीवर अवतरलं होतं. या काळात हवा खूपच थंड झाली होती. व्हायोलिन तयार करण्यासाठी वापरल्या गेलेल्या अल्पाइन स्प्रूस या झाडांच्या वाढीचा वेग, त्या थंड हवामानाच्या काळात बराच कमी झाला होता. त्यामुळे त्या काळात निर्माण झालेलं अल्पाइन स्प्रूसचं लाकूड अधिक घन स्वरूपाचं होतं. लाकडाच्या या घन स्वरूपामुळे या व्हायोलिनमधून अधिक उच्च दर्जाचे स्वर निर्माण होत असल्याची शक्यता व्यक्त केली गेली होती. परंतु आता हा तर्क मागे पडला आहे. कारण स्ट्रॅडिवरीनं तयार केलेल्या विविध व्हायॉलिनच्या लाकडाची तपासणी केली तर, सगळ्याच व्हायोलिनचं लाकूड काही फार घन स्वरूपाचं नाही. काहींच्या लाकडाची घनता अधिक आहे, तर काहींच्या लाकडाची घनता कमी आहे.

दुसऱ्या एका वैज्ञानिक तर्कानुसार, या सुस्वर ध्वनीचं मूळ हे एकतर व्हायोलिनचं लाकूड टिकाऊ होण्यासाठी वापरलेल्या तांबं, लोह, क्रोमिअम यासारख्या धातूंच्या क्षारांत असावं किंवा व्हायोलिनला पॉलिश करण्यासाठी वापरलेल्या व्हार्निशमध्ये असावं. या व्हार्निशमध्ये स्ट्रॅडिवरीनं काही विशिष्ट रसायनं मिसळली असावी. त्या दृष्टीनं स्ट्रॅडिवरीच्या व्हायोलिनचं रासायनिक विश्लेषण केलं जाऊन, त्यावर संशोधनही गेलं आहे. परंतु या तर्काला दुजोरा मिळलेला नाही. अलीकडेच मात्र इटलीतील पाव्हिआ विद्यापीठातील मार्को मालागोडी आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी आपल्या संशोधनाद्वारे, स्ट्रॅडिवरीच्या व्हायोलिनवर वेगळाचं प्रकाश टाकला आहे. कदाचित स्ट्रॅडिवरीच्या व्हायोलिननं हा दर्जा गाठल्याचं कारण हे त्यावरचं व्हार्निश नव्हे तर, व्हार्निशखाली दडलेला एक रासायनिक थर, हे असण्याची शक्यता यातून दिसून येत आहे. मार्को मालागोडी आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांचं हे संशोधन अमेरिकन केमिकल सोसायटीच्या ‘अ‍ॅनॅलिटिकल केमिस्ट्री’ या शोधपत्रिकेत प्रसिद्ध झालं आहे.

मार्को मालागोडी आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी आपल्या संशोधनासाठी, स्ट्रॅडिवरीनं इटलीतील क्रेमोना येथे तयार केलेली दोन व्हायोलिन वापरली. यातलं ‘टस्कॅनो’ या नावानं ओळखलं जाणारं व्हायोलिन १६९० साली तयार केलं गेलं होतं, तर दुसरं ‘सॅन लॉरेंझो’ हे व्हायोलिन १७१८ साली तयार केलं गेलं होतं. ही दोन्ही व्हायोलिन स्ट्रॅडिवरीच्या सर्वोत्तम निर्मितीच्या काळातली आहेत. यातलं टस्कॅनो व्हायोलिन हे, त्याकाळी इटलीतल्या टस्काना प्रातांचा प्रमुख असणाऱ्या फेर्डिनांडो डी’मेडिची याच्यासाठी तयार केलं गेलं होतं. हे व्हायोलिन सध्या इटलीतील नॅशनल अ‍ॅकॅडमी ऑफ सांता सेसिला या संस्थेच्या रोम येथील वाद्यसंग्रहालयात ठेवलं आहे. सॅन लॉरेंझो हे दुसरं व्हायोलिन, त्याकाळचा स्पेनचा राजा पाचवा फिलिप, याच्या दरबारातील राजवादकासाठी तयार केलं गेलं होतं. सध्या हे व्हायोलिन जपानमधील टोक्यो येथील मुनेत्सुगू संग्रहाचा भाग आहे. या संशोधनासाठी दोन्ही व्हायोलिनमधील खालच्या भागातील पृष्ठभागावरचे, मिलिमीटरपेक्षाही खूप लहान आकाराचे तुकडे काढून घेतले गेले. हे अतिशय छोटे तुकडे त्यानंतर राळेमध्ये बसवले गेले व पुढील निरीक्षणांसाठी वापरले गेले.

सर्वांत प्रथम मार्को मालागोडी आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी या दोन्ही नमुन्यांचं सूक्ष्मदर्शकाखाली निरीक्षण केलं. सूक्ष्मदर्शकाखाली या नमुन्यांची रचना जरी स्पष्ट दिसत नसली तरी, लाकूड आणि त्यावरील व्हार्निश यांच्यामधील फट या निरीक्षणांत दिसून येत होती. या नमुन्यांचं जेव्हा पुनः सूक्ष्मदर्शकाद्वारेच, परंतु अतिनील प्रकाशात निरीक्षण केलं गेलं, तेव्हा या नमुन्यांतील लाकू़ड व व्हार्निशचे वेगवेगळे थर स्पष्टपणे दिसून आले. आपल्या संशोधनाच्या पुढच्या टप्प्यांत या संशोधकांनी अवरक्त वर्णपटशास्त्रातील एका अत्याधुनिक तंत्राचा वापर केला. या तंत्रात ज्या नमुन्याचं विश्लेषण करायचं आहे, त्यावर एका विशिष्ट पद्धतीनं निर्माण केलेल्या अवरक्त किरणांचा मारा केला जातो व त्या नमुन्याचा वर्णपट घेतला जातो. अवरक्त किरणांच्या या वर्णपटावरून त्या नमुन्यातील सेंद्रिय पदार्थांचा शोध घेता येतो. हे तंत्र वापरल्यावर, दोन्ही व्हायोलिनच्या नमुन्यांत लाकूड आणि व्हार्निश यांमध्ये, सेंद्रिय पदार्थांचा एक अतिशय पातळ थर असल्याचं या संशोधकांना आढळलं. परंतु हा थर कसला आहे, ते मात्र कळू शकत नव्हतं. हा थर कसला आहे ते ओळखण्यासाठी, या संशोधकांनी अवरक्त किरणांवर आधारलेल्या दुसऱ्या एका आधुनिक तंत्राचा वापर केला.

या तंत्रात ज्या नमुन्याचं विश्लेषण करायचं आहे, त्या नमुन्यावर अवरक्त किरणांचा मारा केला जातो. हे अवरक्त किरण त्या नमुन्यावर आदळतात व विखुरतात. या विखुरलेल्या किरणांची दुसऱ्या काही अवरक्त किरणांशी प्रकाशीय क्रिया घडवली जाते. या क्रियेद्वारे निर्माण झालेल्या, (त्या नमुन्याच्या) मिलिमीटरच्या लाखाव्या भागाइतक्या छोट्या रुंदीच्या सूक्ष्मप्रतिमा घेतल्या जातात. या सर्व सूक्ष्मप्रतिमांचं वर्णपटशास्त्रीय विश्लेषण केलं जातं. या विश्लेषणाद्वारे अतिशय पातळ थरातील सेंद्रिय रेणूंचीही कल्पना येऊ शकते, तसंच या थराची त्रिमितीय रचनाही समजू शकते. या विश्लेषणातून दोन्ही व्हायोलिनच्या बाबतीत, लाकूड आणि व्हार्निश यांमध्ये असलेला थर हा प्रथिनयुक्त पदार्थांचा असल्याचं लक्षात आलं. मात्र हा थर कोणत्या प्रथिनांपासून तयार झाला आहे, हे मात्र स्पष्ट झालेलं नाही. लाकूड आणि व्हार्निश या दोन्ही थरांच्या मध्ये असणारा हा अत्यंत पातळ थर मुद्दाम दिला गेला असावा. हा थर देण्याचं प्रयोजन माहीत नसलं तरी, हा थर वैज्ञानिकदृष्ट्या लक्षवेधी आहे हे मात्र खरं.

व्हायोलिनवर दिलेल्या लेपांनुसार त्या व्हायोलिनमध्ये निर्माण होणाऱ्या स्वरांचा दर्जा वेगवेगळा असू शकतो. कारण काही पदार्थ हे ध्वनिलहरींचं अधिक चांगलं संस्पंदन घडवून आणतात. आतापर्यंतचं संशोधन हे मुख्यतः, स्ट्रॅडिवरीच्या व्हायोलिनचा उत्तम आवाज हा व्हायोलिनवरच्या व्हार्निशमध्ये मिसळलेल्या पदार्थांमुळे निर्माण होत असल्याची शक्यता गृहीत धरून केलं गेलं होतं. पूर्वी केलेल्या संशोधनातून, व्हायोलिनवरच्या व्हार्निशच्या थरात प्रथिनं असल्याची शक्यताही दिसून आली होती. मात्र मार्को मालागोडी आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी आता केलेल्या संशोधनात सापडलेली प्रथिनं ही, व्हार्निशच्या थरात नव्हे तर, त्या खालच्या स्वतंत्र थरात असल्याचं दिसून आलं. मात्र या पातळ थरामुळेच स्ट्रॅडिवरीची व्हायोलिन सुस्वर झाली आहेत का, ते अजून तरी सांगता येत नाही. तरीही या प्रथिनयुक्त पातळ थराच्या शोधाद्वारे मार्को मालागोडी आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी स्ट्रॅडिवरीच्या व्हायोलिनवरील संशोधनाचा पुढचा टप्पा गाठला आहे. कदाचित काही काळातच हे संशोधन आणखी पुढे जाईल, या थराचा व्हायोलिनच्या आवाजावर होणारा परिणाम स्पष्ट होईल आणि स्ट्रॅडिवरीच्या सुस्वर व्हायोलिनमागचं गुपितही उघड होईल!

छायाचित्र सौजन्य : (Oberndorfer/Anne Faulkner/Wikimedia)

चंद्रावरील एकूण पदार्थांपैकी किमान साठ टक्के पदार्थ हे या ग्रहापासून आल्याचं विविध प्रारूपांतून दिसून येतं. चंद्राच्या जन्माला कारणीभूत ठरणाऱ्या या ग्रहाला खगोलशास्त्रज्ञांनी ‘थिआ’ हे ग्रीक पुराणातलं नाव दिलं आहे. चंद्राच्या जन्माची ही कहाणी जरी बऱ्याच अंशी स्वीकारली गेली असली तरी, या थिआचे अवशेष काही पृथ्वीवर सापडलेले नाहीत. त्यामुळे चंद्राच्या जन्मामागील सिद्धांतातील अनिश्चितता कायम राहिली आहे.

पृथ्वी झुकते आहे… खरं तर, पृथ्वी साडेतेवीस अंशांनी अगोदरच  झुकली असल्याचं सर्वज्ञात आहे. पण ती आणखी झुकते आहे… पृथ्वी ज्या अक्षाभोवती फिरते आहे, तो अक्ष आणखी कलतो आहे. परिणामी, पृथ्वीचे ध्रुव बिंदूही सरकत आहेत. अक्षाच्या दिशेतला हा बदल पृथ्वीवर होत असलेल्या बदलांमुळे होत आहे. नैसर्गिक कारणांमुळे असे बदल घडून येत असले, तरी या कारणांना अनेकवेळा अप्रत्यक्षपणे मानवी हातभारही लागलेला असतो.

भारतातील विविध ठिकाणच्या नैसर्गिक परिस्थितीत जमीन-अस्मानाचा फरक आहे. भारतात एका बाजूला थरच्या वाळवंटासारखे रुक्ष प्रदेश आहेत, तर दुसऱ्या बाजूला मेघालयासारखी आत्यंतिक पावसाची राज्यं आहेत.

आपण जसे अधिकाधिक उंचीवर जाऊ, तशी हवा थंड होत जाते. त्यामुळे अतिशय उंचीवरील पठारासारख्या ठिकाणांचं किंवा उंच पर्वतांवरचं तापमान कमी झालेलं असतं. परंतु जशी उंची वाढत जाते, तसा त्या ठिकाणी होणारा सूर्यप्रकाशाचा मारा अधिकाधिक तीव्र होत जातो. तीव्र सूर्यप्रकाश झेलणारी ही ठिकाणं त्यामुळे, एका अर्थी ‘तप्त’ ठिकाणं ठरतात.

टोंगा बेटांचा प्रदेश हा भूशास्त्रीयदृष्ट्या अत्यंत सक्रिय प्रदेश आहे. इथे पृथ्वीच्या कवचातील दोन भूपट्ट एकत्र आले आहेत व त्यातील एक भूपट्ट दुसऱ्या भूपट्टाच्या खाली सरकत आहे. अनेक ज्वालामुखींनी व्यापलेला, वारंवार भूकंप घडून येणारा, असा हा प्रदेश भूशास्त्रज्ञांकडून पूर्वीपासूनच अभ्यासला जात आहे.

पांढरट पदार्थ कसले आहेत हे कळल्यानंतर, या हिऱ्यातले काळे पदार्थ काय असावेत, याची उत्सुकता आता निर्माण झाली होती. काळे पदार्थही अर्थातच क्ष-किरणांद्वारे अभ्यासले जात होते. आश्चर्य म्हणजे, काळ्या पदार्थांच्या या विश्लेषणात, हे पदार्थ आतापर्यंत निसर्गात न सापडलेलं एक खनिज असल्याचं आढळलं. परॉवस्काइट या गटात मोडणारं हे खनिज, कॅल्शियम आणि सिलिकॉन या मूलद्रव्यांपासून बनलेलं आहे.

चीनच्या भिंतीला चीनच्या इतिहासात अनन्यसाधारण महत्त्व आहे. उत्तरेकडून होणाऱ्या भटक्या टोळ्यांचं आक्रमण रोखण्यासाठी बांधलेल्या या पूर्व-पश्चिम भिंतीची एकूण लांबी एकवीस हजार किलोमीटर इतकी प्रचंड आहे. अनेक राजवटींच्या काळात केलं गेलेलं या भिंतीचं बांधकाम, इ.स.पूर्व तिसऱ्या शतकात सुरू होऊन ते इ.स.नंतरच्या सतराव्या शतकापर्यंत चालू होतं.

इजिप्तविषयक एका पुरातन लिखाणात असा उल्लेख आहे की, मितान्नी या (आजच्या सिरिआत असणाऱ्या) राज्याच्या राजाकडून, सोन्याची मूठ असलेला एक लोखंडी खंजीर टुटानखामूनच्या आजोबांना भेट दिला गेला होता. कदाचित हाच तो खंजीर असल्याची शक्यता ताकाफुमी मात्सुई आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी आपल्या या संशोधनात व्यक्त केली आहे. ताकाफुमी मात्सुई आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांचं टुटानखामूनच्या खंजिरावरचं हे सर्व संशोधन, ’मिटिऑरिटिक्स अँड प्लॅनेटरी सायन्स’ या शोधपत्रिकेत नुकतंच प्रसिद्ध झालं आहे.