विज्ञान / तंत्रज्ञान

पृथ्वीवरच्या जीवसृष्टीचं स्वरूप साफ बदलण्यास कारणीभूत ठरलेला हा आघात खगोलशास्त्र, भूशास्त्र, हवामानशास्त्र, जीवशास्त्र, अशा विविध शास्त्रांच्या दृष्टीनं महत्त्वाचा ठरला आहे. या विविध क्षेत्रांतील संशोधनातून या आघाताचं व त्याच्या परिणामांचं स्पष्ट चित्र हळूहळू उभं राहात आहे.

पावसाळी ढगांतील पाण्याचे थेंब हे विद्युतभारित असतात. किंबहुना, धूळ किंवा हवेतील तत्सम पदार्थांवरील विद्युतभार पावसाळी ढगांच्या निर्मितीत महत्त्वाची भूमिका बजावतो. तसंच ढगातील पाण्याच्या थेंबांच्या आकारावरही या विद्युतभाराचा परिणाम होत असल्यानं, या विद्युतभारावर पावसाची तीव्रता अवलंबून असते. हवामानाचा अभ्यास करणारे संशोधक या विद्युतभाराचा आणि पावसाचा संबंध स्पष्ट करण्याचा प्रयत्न पूर्वीपासून करीत आहेत. अलीकडेच केल्या गेलेल्या एका संशोधनासाठी, इंग्लंडमधील बर्कशायर येथील रीडिंग विद्यापीठातील संशोधकांनी वेगळाच मार्ग अवलंबला. या संशोधकांनी आधार घेतला, तो शीतयुद्धाच्या काळातील अणुचाचण्यांचा.

शीतयुद्धाच्या काळात मोठ्या प्रमाणात अण्वस्त्रांच्या चाचण्या केल्या गेल्या. अशा चाचण्यांच्या मुख्य जागा म्हणजे अमेरिकेतलं नेवाडा किंवा त्याकाळच्या रशियातलं कझाकस्तान. जेव्हा अणुस्फोट घडवला जातो, तेव्हा त्यातून मोठ्या प्रमाणावर किरणोत्सर्ग निर्माण होऊन विद्युतभारित कणांची निर्मिती होते. हे विद्युतभारित कण वातावरणात पसरून दूरपर्यंत पोचतात. धूळीप्रमाणेच हे कणसुद्धा, पावसाच्या थेंबांच्या आकारावर परिणाम घडवून असण्याची शक्यता वर्तवली गेली आहे. रीडिंग विद्यापीठातील संशोधकांनी या परिणामाचा अभ्यास करण्यासाठी १९६२-६४ हा काळ निवडला. स्कॉटलंडच्या उत्तरेकडील, शेटलँड या दूरच्या बेटावरील लेरविक येथील हवामानाच्या नोंदींचा त्यांनी अभ्यास केला. प्रदूषणात निर्माण होणारी धूळ व इतर पदार्थ हे ढगाच्या निर्मितीला हातभार लावतात. शेटलँड हे बेट मानवी दळणवळमापासून दूर असल्यामुळे, इथल्या पावसाच्या निर्मितीचा मानवी प्रदूषणाशी संबंध नव्हता. याच काळात लंडन जवळच्या क्यू येथील वेधशाळेतल्या, वातावरणातील विद्युतभाराच्या नोंदीही त्यांनी तपासल्या. लंडनजवळची ही जागा काय किंवा शेटलँड बेट काय, ही दोन्ही ठिकाणं अणुस्फोटाच्या जागांपासून खूप दूर असल्यानं अणुस्फोटामुळे निर्माण झालेला विद्युतभार हा या दोन्ही ठिकाणी सारखाच असणं, अपेक्षित होतं.

या संशोधकांनी अणुस्फोटामुळे निर्माण झालेला वातावरणातील विद्युतभार आणि शेटलँड बेटावरील पावसाच्या प्रमाणाची सांगड घातली. या सांगडीद्वारे त्यांना त्यांतील अन्योन्यसंबध स्पष्टपणे दिसून आला. अणुस्फोटामुळे जेव्हा वातावरणातील विद्युतभाराचं परिणाम वाढलं होतं, तेव्हा शेटलँड बेटावरील ढगांचं आच्छादन अधिक दाट झालं होतं. इतकंच नव्ह तर, त्यावेळी तिथल्या पावसाचं प्रमाणसुद्धा सरासरीपेक्षा चोवीस टक्क्यांनी वाढलं होतं. म्हणजे वातावरणातील वाढलेला विद्युतभार पावसाचं प्रमाण निश्चितपणे वाढवत होता. इतकंच नव्हे तर, अणुस्फोटामुळे दूरवरच्या ठिकाणच्या हवामानातसुद्धा बदल होऊ शकतो हे या संशोधनावरून दिसून आलं.

रीडींग विद्यापीठातील संशोधकांचं हे संशोधन भविष्यात अत्यंत उपयुक्त ठरू शकतं. कारण, विद्युतभार निर्माण करणाऱ्या एखाद्या साधनाद्वारे जर ढगांतील विद्युतभार वाढवला, तर त्याची कृत्रिम पाऊस पाडण्यासही मदत होऊ शकेल.

-- डॉ. राजीव चिटणीस.

छायाचित्र सौजन्य: Federal Government of the United States

पक्ष्यांच्या जातींनुसार त्यांच्या अंड्यांच्या आकारात विविधता असते. काही अंडी गोलाकार असतात, तर काही अंडी लांबट असतात… काही अंडी दोन्ही बाजूंना सारख्याच प्रमाणात निमुळती असतात, तर काही अंडी एका बाजूला जास्त निमुळती असतात. अंड्यांचा आकार पक्ष्याच्या जातीनुसार वेगवेगळा असला तरी, तो काही गोष्टींच्या दृष्टीनं योग्य असायला हवा. उदाहरणार्थ, अंड हे उबवण्याच्या दृष्टीनं सोयीस्कर आकाराचं म्हणजे त्या पक्ष्याच्या दृष्टीनं फार मोठं असता कामा नये, तसंच त्या अंड्याच्या आत वाढणाऱ्या पिल्लाला सहजपणे सामावून घेता येईल, इतकं मात्र ते मोठं असायला हवं. त्याचा आकार हा, आतून निर्माण होणारा आणि बाहेरून पडणारा, असे दोन्ही ताण सहन करू शकणारा हवा. अशा विविध गरजा अंड्याच्या आकारावर अनेक बंधनं आणतात. या सर्व बंधनांमुळे, अंड्यांचे आकार हे फक्त काही मोजक्या प्रकारांत मोडतात.

अंड्यांचे आकार हे भूमितीतील आकृत्यांना जवळचे असल्यानं, गणितज्ञांना हे आकार गणितातील एखाद्या सर्वसमावेशक सूत्राच्या स्वरूपात मांडता येण्याची शक्यता पूर्वीपासून वाटत होती. अशा प्रकारचे प्रयत्नही केले गेले होते. परंतु आतापर्यंत, असं समाधानकारक सूत्र काही सापडत नव्हतं. आता मात्र अंड्यांच्या सर्व आकारांना सामावणारं गणिती सूत्र तयार केलं गेलं आहे. हे सूत्र म्हणजे इंग्लंडमधील केंट विद्यापीठातील डॅरेन ग्रिफिन आणि त्यांच्या इतर सहकाऱ्यांच्या संशोधनाचा परिपाक आहे. डॅरेन ग्रिफिन आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांचं हे संशोधन अलीकडेच ‘अ‍ॅनल्स ऑफ दी न्यूयॉर्क अ‍ॅकॅडेमी ऑफ सायन्सेस’ या शोधपत्रिकेत प्रसिद्ध झालं आहे.

गोलाकार आणि लंबगोलाकार अंडी ही भूमितीच्या आकृतीत बसवता येतात. त्यामुळे हे आकार गणिती सूत्रात बसवणं शक्य आहे. सुमारे सत्तर वर्षांपूर्वीच, अंड्यांच्या या आकारांचं गणित फ्रिट्झ ह्यूगेलशाफर या जर्मन गणितज्ञानं मांडून या आकारांना एकाच गणिती सूत्रात बसवलं होतं. मात्र नासपती या फळासारख्या, एका बाजूला निमुळत्या होणाऱ्या अंड्याना हे सूत्र लागू होत नव्हतं. कारण अशी आकृती गणिती सूत्रात सहजपणे बसवता येत नाही. डॅरेन ग्रिफिन आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी हा प्रश्न सोडवायचा ठरवून फ्रिट्झ ह्यूगेलशाफरच्याच सूत्रापासून आपल्या या संशोधनाला सुरुवात केली. ह्यूगेलशाफरचं सूत्र कोंबडीच्या अंड्याना लागू पडत असल्याचं माहीत असलं तरी, सर्वांत प्रथम या संशोधकांनी हे सूत्र कोबंडीच्या अंड्यांसाठी किती प्रमाणात लागू पडतं, त्यात काही त्रुटी आहे का, ते अत्यंत काटेकोरपणे तपासलं. त्यानंतरच त्यांनी आपला मोहरा इतर पक्ष्यांच्या अंड्यांकडे वळवला.

या संशोधकांनी अभ्यासलेल्या पक्ष्यांच्या अड्यांत, युरल घुबड, एमू (इम्यू), साँग थ्रश, ऑस्प्रे, थीक बील्ड मर, या पक्ष्यांच्या अंड्यांचा समावेश होता. यातील युरल घुबड या रशियातील युरल पर्वतराजीत आढळणाऱ्या घुबडाच्या अंड्यांचा आकार जवळपास गोलाकार आहे, तर एमू या शहामृगासारख्या पक्ष्याची अंडी ही लंबगोलाकार आहेत. तसंच साँग थ्रश या अंगावर ठिपके असणाऱ्या पक्ष्याची आणि ऑस्प्रे या ससाण्याची अंडीसुद्धा लंबगोलाकाराला जवळची आहेत. थीक बील्ड मर या उत्तर ध्रुवाजवळील सागरी पक्ष्याच्या अंड्यांचा आकार मात्र नासपतीसारखा आहे. या सर्व अंड्यांपैकी थिक बिल्ड मर या पक्ष्याची अंडी वगळता, इतर अंड्यांचे आकार ह्यूगेलशाफरच्या सूत्रात बसवता येत होते. परंतु, थिक बिल्ड मर या पक्ष्याच्या अंड्यांच्या प्रत्यक्ष आकारात आणि ह्यूगेलशाफरच्या सूत्रानुसार मिळालेल्या आकारात लक्षणीय स्वरूपाची त्रुटी आढळत होती.

नासपतीसारखा आकार असणाऱ्या या अंड्यांच्या आकारातील ही त्रुटी काढून टाकण्यासाठी, त्यानंतर ह्यूगेलशाफरच्या सूत्रांत या संशोधकांनी एका अतिरिक्त संज्ञेचा समावेश केला. टप्प्याटप्प्यानं या संज्ञेत बरेच गणिती बदल करून, तसंच त्याला संख्याशास्त्राची जोड देऊन या संशोधकांनी अखेर, नासपतीसारखा आकार असलेल्या अंड्यांनाही लागू होईल, अशा सर्वसमावेशक सूत्राची निर्मिती केली. डॅरेन ग्रिफिन आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी हे आपलं गणिती सूत्र त्यानंतर, ग्रेट स्नाइप या दलदलीच्या प्रदेशात राहणाऱ्या पक्ष्याच्या अंड्यांसाठी, तसंच अंटार्क्टिकातील किंग पेंग्विनच्या अंड्यांसाठीही वापरून पाहिलं. नासपतीसारखा आकार असणाऱ्या या अंड्यांनाही हे सूत्र व्यवस्थितपणे लागू होत होतं!

डॅरेन ग्रिफिन आणि त्यांच्या सूत्रानुसार कोणत्याही अंड्याचा आकार हा चार घटकांवर अवलंबून असतो. या चार घटकांपैकी दोन घटक हे अंड्याचा आकार ‘केवढा’ आहे हे दर्शवतात तर, उर्वरित दोन घटक हे त्याचा आकार ‘कसा’ आहे ते दर्शवतात. अंड्याचा आकार केवढा आहे, हे दर्शवणारे दोन घटक म्हणजे अंड्याची एकूण लांबी व एकूण रुंदी. अंड्याचा आकार कसा आहे, हे दर्शवणाऱ्या दोन घटकांपैकी एक घटक आहे तो, अंड्याच्या सममितीशी संबंधित आहे. जमिनीवर ठेवलेल्या अंड्याचा उभा अक्ष हा किती कललेला आहे, हे या घटकाद्वारे दर्शवलं जातं. अंड्याचा आकार कसा आहे, हे दर्शवणारा दुसरा घटक म्हणजे अंड्याच्या टोकदार बाजूपासून एक-चतुर्थांश लांबीवरची त्याची जाडी. कोणत्याही पक्ष्याच्या अंड्याचा आकार योग्यरीत्या दर्शवण्यास, हे चार घटक पुरेसे आहेत. हे सूत्र सर्वच अंड्यांना लागू होत असल्यानं, पक्षी आणि त्यांच्या अंड्यांचा एकमेकांशी थेट संबंध आता जोडता येणं शक्य होणार आहे. महत्त्वाचं म्हणजे नामशेष झालेल्या पक्ष्यांच्या अंड्यांचे जे अवशेष सापडतात, त्यांनाही ही सूत्रं लागू करता येतील व त्या पक्ष्यांबद्दलही अंदाज बांधणं शक्य होईल.

पक्षी ज्या परिसंस्थेत वावरतात, जिथे आपली अंडी घालतात, तिथल्या परिस्थितीचाही, अंड्याचा आकार ठरवण्यात सहभाग असतो. उदाहरणार्थ, डोंगर-कपारीवरील अडचणीच्या जागेत अंडी घातली जात असल्यास, ती घरंगळून जाता कामा नयेत. त्यासाठी त्यांचा आकार विशिष्ट स्वरूपाचाच असायला हवा. तसंच कमीतकमी जागेत ती न फुटता मावायला हवी. अंड्यांच्या आकारावर होणाऱ्या परिस्थितीच्या परिणामामुळे, अंड्यांचा आकार हा पक्ष्यांच्या उत्क्रांतीचाच एक भाग ठरतो. यामुळे डॅरेन ग्रिफिन आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांचं हे संशोधन उत्क्रांतीच्या अभ्यासकांच्या दृष्टीनंही उपयुक्त ठरणार आहे.

अंड्याच्या आकाराचं हे गणित फक्त जीवशास्त्र किंवा उत्क्रांतिशास्त्रापुरतं मर्यादित नाही. अंड्यांसाठी केल्या जाणाऱ्या पक्षिपालनाच्या व्यवसायाठीही ते उपयुक्त आहे. कारण अंड्यांच्या आकारावरूनच पक्षिपालनगृहातील सोयीसुविधांचा विचार करावा लागतो. पक्षिपालनाशिवाय, अंड्यांचा आकार बांंधकामक्षेत्रातही महत्त्वाचा ठरतो. आज बांधल्या जाणाऱ्या आधुनिक स्वरूपाच्या इमारतींना, त्या आकर्षक दिसण्यासाठी काही वेळा अंड्यासारखा आकार दिला जातो. उदाहरणार्थ, लंडनचा सिटी हॉल किंवा किंवा लंडनचीच घेर्किन ही व्यावसायिक इमारत. भविष्यात अशा इमारती बांधताना, त्यांना अपेक्षित मजबूती लाभण्याच्या दृष्टीनंही या सूत्राचा उपयोग करता येण्याची शक्यता तज्ज्ञांनी व्यक्त केली आहे. त्यामुळे डॅरेन ग्रिफिन आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी शोधलेल्या या गणिती सूत्राचा मूळ संबंध जरी जीवशास्त्राशी असला तरी, त्याची व्याप्ती मोठी असल्याचं स्पष्ट झालं आहे.

-- डॉ. राजीव चिटणीस.

छायाचित्र सौजन्य: Klaus Rassinger and Gerhard Cammerer/Wikimedia

वानरवर्गीय प्राण्यांनी आपली शेपटी गमावणं, हा उत्क्रांतीतला महत्त्वाचा टप्पा आहे. माणसाला असणारं माकड हाड हे त्या शेपटीचेच अवशेष आहेत. बो शिआ आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांचं संशोधन हे वानरवर्गीय प्राणी आणि आजचा माणूस यांच्यातला संबंध स्पष्ट करतं.

मॅरॅथॉन शर्यत ही अ‍ॅथलेटिक्समधली एक अत्यंत प्रतिष्ठेची शर्यत आहे. सुमारे बेचाळीस किलोमीटर अंतराच्या या शर्यतीत धावपटूच्या शारीरिक क्षमतेचा पूर्ण कस लागतो. साहजिकच या स्पर्धेकडे फक्त क्रीडातज्ज्ञांचंच नव्हे, तर संशोधकांचंही लक्ष असतं. गेल्या शतकाच्या सुरुवातीला सुमारे तीन तासांत पूर्ण केली जाणारी ही शर्यत, आजचे खेळाडू ती जवळपास दोन तासांत पूर्ण करू लागले आहेत.

पृथ्वीवरच्या वृक्षांचं स्वरूप उक्रांतीद्वारे सतत बदलत आलं आहे. आज आपल्या अवतीभोवती अनेक जाती-प्रजातींचे मोठमोठे वृक्ष आढळतात. मात्र एकेकाळी पृथ्वीवर फक्त शेवाळासारख्या किंवा नेच्यांसारख्या दिसणाऱ्या, छोट्या अपुष्प वनस्पती अस्तित्वात होत्या. या वनस्पतींना वृक्षासारखं स्वरूप सुमारे अडतीस कोटी वर्षांपूर्वी प्राप्त झालं. या वृक्षांचं स्वरूप आजच्या वृक्षांपेक्षा खूपच वेगळं होतं.

अतिउंचीवरील परिस्थिती ही सजीवांसाठी राहण्याच्या दृष्टीनं अत्यंत बिकट असते. अतिथंड तापमान, अत्यंत शुष्क हवा, प्राणवायूची कमतरता, खाद्याचा अभाव, अशा सर्व कारणांमुळे, अधिकाधिक उंचावर जावं तसं तिथे आढळणाऱ्या पशु-पक्ष्यांची संख्या रोडावत जाते.

पृथ्वीवरचं जीवन सूर्यप्रकाशावर आधारलेलं आहे. सूर्यप्रकाशाच्या मदतीनं वनस्पती अन्नाची निर्मिती करतात व या अन्नावर इतर सजीवांची गुजराण होते. अर्थात, जिथे थोडाही सूर्यप्रकाश पोचू शकत नाही, अशा पूर्ण काळोखी जागेत राहणारे सजीवही पृथ्वीवर अस्तित्वात आहेत. अशा ठिकाणी सजीवांची विविधता मर्यादित असणं, अपेक्षित असतं. मात्र हा तर्क चुकीचा ठरेल, असा एक शोध अलीकडेच लागला आहे.

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.

स्वीडनमधील कॅरोलिन्स्का इन्स्टिट्यूटमधील आर्तिन अर्शामिआन आणि त्यांच्या इतर सहकाऱ्यांनी या प्रश्नांचं उत्तर शोधण्याचा यशस्वी प्रयत्न आपल्या संशोधनाद्वारे केला आहे. गंधांवरचं हे संशोधन ‘करंट बायोलॉजी’ या शोधपत्रिकेत अलीकडेच प्रसिद्ध झालं आहे. संख्याशास्त्राचा आधार घेणाऱ्या या संशोधनातून निघालेले निष्कर्ष लक्षवेधी ठरले आहेत.