શું ન્યૂટનના માથા પર ખરેખર સફરજન પડ્યું હતું? ગુરુત્વાકર્ષણની તેમણે કઈ રીતે શોધ કરી?

ગુરુત્વાકર્ષણની શોધ કોણે કરી હતી? આ પ્રશ્નનો જવાબ આપણને સ્કૂલનાં દિવસોમાં વિજ્ઞાનનાં પાઠ્યપુસ્તકોમાં મળ્યો હતો – ‘આઇઝેક ન્યૂટન’. તેમણે ગુરુત્વાકર્ષણની શોધ કઈ રીતે કરી હતી તે પાછળની કહાણી આપણને એવી જાણવા મળે છે કે તેમના માથા પર એક સફરજન પડ્યું હતું, પછી તેમને વિચાર આવ્યો કે આ સફરજન ઉપરથી નીચે કેવી રીતે પડ્યું? અને પછી તેમણે ગુરુત્વાકર્ષણનો સિદ્ધાંત આપ્યો. પરંતુ આ કહાણીનો અમુક ભાગ સત્ય છે જ્યારે અમુક ભાગ અસત્ય છે.

એ વાત સાચી છે કે ન્યૂટને ગુરુત્વાકર્ષણની શોધ કરી હતી. પરંતુ તેમણે ગુરુત્વાકર્ષણની શોધ એટલા માટે જ કરી હતી, કારણ કે તેમના માથા પર સફરજન પડ્યું હતું એવું સ્પષ્ટપણે કહી શકાય નહીં. જોકે એ પણ હકીકત છે કે ગુરુત્વાકર્ષણની શોધમાં સફરજનનો મુખ્ય ફાળો છે.

કહાણીમાં અસત્ય વાત એટલી જ છે કે સફરજન તેમના માથા પર પડ્યું નહોતું. ન્યૂટન તો ત્યાંથી થોડા દૂરનાં અંતરે આવેલી એક બેન્ચ પર બેઠા હતા. તેમણે આ દૃશ્ય જોયું હતું. તેના કારણે તેમના મનમાં લાંબાગાળાથી ચાલતો પ્રશ્ન ફરીથી સપાટી પર આવ્યો હતો. ત્યારબાદ ન્યૂટને ગુરુત્વાકર્ષણના સિદ્ધાંતની સમજૂતી આપી હતી.

જ્યારે ન્યૂટન કૅમ્બ્રિજ છોડીને તેમના ગામ ગયા

સદીઓ પહેલાં કેથોલિક યુગ દરમિયાન, એવું માનવામાં આવતું હતું કે સૂર્ય અને ચંદ્ર સહિત તમામ ગ્રહો પૃથ્વીની આસપાસ ફરે છે. તે વિધાનને ખોટું પાડીને ગેલિલિયોએ સાબિત કર્યું કે પૃથ્વી સહિત તમામ ગ્રહો સૂર્યની આસપાસ ફરે છે.

ત્યારબાદ કૉપરનિકસે એવું કહ્યું કે ગ્રહો સૂર્યની ફરતે વર્તુળાકાર માર્ગે ગતિ કરે છે. પરંતુ કૅપ્લરે પછી સાબિત કર્યું કે આ બધા ગ્રહોની ભ્રમણકક્ષા લંબગોળ છે. તેમના પછી આવેલા ન્યૂટને શોધ્યું હતું કે શા માટે ગ્રહો લંબગોળ ભ્રમણકક્ષામાં પરિભ્રમણ કરે છે અને કઈ શક્તિઓ તેને લંબગોળ કક્ષામાં જકડી રાખે છે.

1665 અને 1666નાં વર્ષો દરમિયાન ન્યૂટને ગુરુત્વાકર્ષણ સિવાય પણ બીજી અનેક શોધ કરી હતી. તે સમયગાળા દરમિયાન લંડનમાં અતિશય ભયાનક પ્લેગ ફાટી નીકળ્યો હતો.

ત્યારે લંડનમાં અંદાજે પાંચ લાખથી વધુ લોકો રહેતા હતા અને તેઓ બીમાર પડી રહ્યા હતા. આ બીમારીમાં લોકોને માથાનો દુખાવો, બેભાન થવું, ભયંકર તાવ આવ્યા બાદ તેમનું મૃત્યુ પણ થતું હતું.

1660 પછીના દાયકામાં આવેલા આ પ્લેગને ઇતિહાસમાં ‘બ્લેક ડેથ’ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. સૌપ્રથમવાર 1347માં તે યુરોપમાં મધ્યપૂર્વથી આવેલા એક જહાજ મારફત આવી ચડેલાં ઊંદરો મારફત ફેલાયો હતો.

એ સમયે ગરીબ હોય કે અમીર, વેપારી હોય કે ભિખારી, સૌ કોઈ પ્લેગથી મૃત્યુ પામી રહ્યા હતા.

વેપાર હોય કે ખેતી, બધું જ થંભી ગયું હતું. શહેરના અનેક વિસ્તારો સાવ બંધ થઈ ગયા હતા. કેટલાક રેકર્ડમાં એવું પણ જાણવા મળે છે કે શહેરની અડધોઅડધ વસ્તી તેનાથી પ્રભાવિત થઈ હતી.

સપ્ટેમ્બર 1665માં આ મહામારી તેની ચરમસીમાએ પહોંચી ગઈ હતી. ‘બ્લેક ડેથ’ના રેકર્ડ પ્રમાણે એક અઠવાડિયામાં 8 હજારથી વધુ લોકો મૃત્યુ પામી રહ્યા હતા.

તે પછીના મહિનામાં કૅમ્બ્રિજના વ્યવસ્થાતંત્રએ સુરક્ષા કારણોથી યુનિવર્સિટી બંધ કરવાનો નિર્ણય લીધો હતો. પરિણામે, પ્લેગના પ્રકોપથી બચવા ન્યૂટન તેના વતન વૂલસ્થૉર્પમાં પરત ફર્યા.

ન્યૂટનની શોધની શરૂઆત કેવી રીતે થઈ?

વર્ષ 1665ની આ વાત છે. જ્યારે પ્લેગ લંડનમાં તેની ચરમસીમાએ હતો. ત્યારે ન્યૂટન વિજ્ઞાન માટે તેમની શોધોમાં ડૂબી ગયા હતા. કૅમ્બ્રિજમાંથી નીકળીને તેમણે લિંકનશાયરમાં તેમના ગામ વૂલસ્થૉર્પમાં તેમનું કામ ચાલુ રાખ્યું.

લેખક ગેલ ક્રિશ્ચિયનસને તેમના પુસ્તક ‘આઇઝેક ન્યૂટન ઍન્ડ ધ સાયન્ટિફિક રિવૉલ્યુશન’માં લખ્યું છે કે ન્યૂટને પાછળથી આ સમયગાળા વિશે ફ્રૅન્ચ વિદ્વાન પિયર ડેમેઝુને લખ્યું હતું.

ફ્રૅન્ચ વિદ્વાન પિયરને લખેલા પત્રમાં ન્યૂટને લખ્યું, “તે દિવસોમાં હું મારા સંશોધનકાર્યની ઊંચાઈએ હતો. એ સમયે મારી વિચારસરણીમાં ગણિત અને ફિલસૂફીનો સૌથી વધુ પ્રભાવ હતો."

1666ના અંતમાં તેમનો 24મો જન્મદિવસ નજીક આવી રહ્યો હતો. તેઓ પહેલેથી જ વિશ્વના સૌથી મહાન ગણિતશાસ્ત્રીઓમાંના એક તરીકે જાણીતા થઈ ગયા હતા. તેમણે ગણિતની એ શાખાની શોધ કરી હતી જે એ સમયે ફ્લક્સિયન તરીકે ઓળખાતી હતી અને તે હવે કેલ્ક્યુલસ (કલનશાસ્ત્ર) તરીકે ઓળખાય છે. તેની મદદથી તેઓ ગણિતની સૂક્ષ્મ ગણતરીઓ પણ ખૂબ જ ચોક્સાઈથી કરી શકતા હતા.

શું સફરજને ન્યૂટનને ગુરુત્વાકર્ષણ સમજવામાં મદદ કરી હતી?

ક્રિશ્ચિયનસનનું પુસ્તક કહે છે કે ન્યૂટન જ્યારે પ્લેગના સમયગાળા દરમિયાન તેમના ગામમાં હતા ત્યારે જ તેમણે ગુરુત્વાકર્ષણની સંપૂર્ણ સમજ મેળવવાની શરૂઆત કરી દીધી હતી.

આ પુસ્તકમાં એવો ઉલ્લેખ પણ છે કે સફરજન પડ્યું હતું. પરંતુ 1980માં આઇઝેક ન્યૂટનનું જીવનચરિત્ર લખનાર રિચાર્ડ વેસ્ટફૉલ લખે છે કે આ પ્રકારના વિચારો ન્યૂટન જેવા જિનિયસ માણસને રાતોરાત આવી ગયા હોય તેવું નથી.

તેઓ એ ઉલ્લેખ પણ કરે છે કે તેમના મગજમાં આ પ્રકારના વિચારો પહેલેથી આવતા હતા અને તેઓ કાયમ તેમનો ઉકેલ મેળવવાનો પ્રયત્ન કરતા હતા.

સફરજનની આ કહાણી તો તેમણે તેમના મૃત્યુ પહેલાં જ તેમના મિત્ર અને પુરાતત્ત્વવિદ વિલિયમ સ્ટુકેલીને કહી હતી.

તેઓ ઉલ્લેખ કરે છે કે, “ન્યૂટનના મૃત્યુના એક વર્ષ પહેલાં જ્યારે હું તેમને લંડન નજીક કેન્સિંગ્ટનમાં ન્યૂટનના ઘરે મળ્યો ત્યારે તેઓ રાત્રિભોજન પછી બગીચામાં ચા પીતા બેઠા હતા.”

વિલિયમ સ્ટુકલી લખે છે, “તેમણે તે દિવસને યાદ કરતા કહ્યું હતું કે જ્યારે એક સફરજન પડ્યું ત્યારે તેઓ ઊંડા વિચારોમાં હતા.”

ચેન્નાઈનાં મૅથેમૅટિકલ સાયન્સિસ ઇન્સ્ટિટ્યૂટના નિવૃત્ત પ્રોફેસર ગોવિંદરાજન કહે છે, “એવા કોઈ મજબૂત પુરાવા નથી કે ન્યૂટને સફરજનને પડતું જોયા પછી જ ગુરુત્વાકર્ષણના સિદ્ધાંતની શોધ શરૂ કરી હતી.”

તેઓ કહે છે, “ન્યૂટન સફરજનના ઝાડ નીચે બેસીને જ મોટેભાગે પોતાનું કામ કરતા હતા. એ સાચું છે કે કૅમ્બ્રિજમાં સફરજનનું ઝાડ ખૂબ પ્રખ્યાત હતું. પરંતુ ‘પડતું સફરજન’ એ વાતનો મજબૂત પુરાવો નથી કે ન્યૂટને ગુરુત્વાકર્ષણની શોધ કરી હતી. તેનો ક્યાંય ઉલ્લેખ નથી.”

શું ન્યૂટને ચંદ્રની સફરજન સાથે સરખામણી કરી હતી?

'આઇઝેક ન્યૂટન ઍન્ડ ધ સાયન્ટિફિક રિવોલ્યુશન' પુસ્તક કહે છે કે ચંદ્રની એક વિશાળ સફરજન તરીકે કલ્પના કરીને પૃથ્વીની આસપાસ શા માટે ચંદ્ર ફરે છે તે પ્રશ્નનો જવાબ ન્યૂટને શોધી કાઢ્યો હતો.

ન્યૂટનના ગતિના નિયમો અનુસાર, જ્યાં સુધી બાહ્ય બળ ન લાગે ત્યાં સુધી કોઈપણ પદાર્થ તેની એકસરખી ગતિને સીધી રેખામાં બદલી શકશે નહીં. જ્યારે કોઈ દડાને ઉલાળવામાં આવે ત્યારે તે ઉપર અને ઉપર જ જતો રહેવો જોઈએ કે જ્યાં સુધી કોઈ અન્ય બળ લાગુ ન થાય.

પરંતુ તેના બદલે કંઈક બીજું બની રહ્યું છે. દડો ચોક્કસ ઊંચાઈ સુધી જાય છે અને પછી નીચે પડે છે. જો આમ થાય છે તો તે સમયે તેના પર કોઈ અન્ય બળ લાગે છે. તે ગુરુત્વાકર્ષણ છે. ગુરુત્વાકર્ષણ ઊંચા ઉલાળવામાં આવતા દડા પર લાગે છે અને તેને જમીન તરફ નીચે ખેંચે છે.

તેને સમજીને ન્યૂટને એ જાણવાનો પ્રયાસ કર્યો કે ચંદ્ર, બુધ, શુક્ર, શનિ અને મંગળ જેવા તમામ ગ્રહોમાં આવું બન્યું જ હશે. ન્યૂટને અહીં બીજી શોધ કરી. એટલે કે, દરેક પદાર્થ તેના કદ પ્રમાણે ચોક્કસ માત્રામાં ગુરુત્વાકર્ષણ ધરાવે છે.

પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણના કારણે ચંદ્ર એક તરફ ખેંચાય છે. ઉપરાંત, ચંદ્રનું ગુરુત્વાકર્ષણ ખેંચાણ પણ આ પ્રક્રિયામાં ભૂમિકા ભજવે છે. અહીં, ગેલ ક્રિશ્ચિયનસન નોંધે છે કે ન્યૂટને એક વિશાળ સફરજન તરીકે ચંદ્રને નજર સામે રાખીને ગુરુત્વાકર્ષણ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેનો સિદ્ધાંત વિકસાવવાનું શરૂ કર્યું.

કલનશાસ્ત્રએ ન્યૂટનને ગુરુત્વાકર્ષણને સાબિત કરવામાં મદદ કરી

સામાન્ય રીતે એવું કહેવાય છે કે ન્યૂટનને આશ્ચર્ય થયું કે જ્યારે સફરજન પડે છે ત્યારે તે ઉપરની તરફ નથી જતું પણ નીચેની તરફ કેમ પડે છે. તેમણે એ જ રીતે ચંદ્ર વિશે પણ વિચાર્યું.

ન્યૂટનને સવાલ થયો, “જ્યારે સફરજન પડે છે, ત્યારે તે નીચેની તરફ પડે છે. પણ ચંદ્ર નીચે પડવાને બદલે ત્યાંનો ત્યાં જ કેમ રહે છે?

ગોવિંદરાજન કહે છે, “કલનશાસ્ત્રએ તેમને આ પ્રશ્નનો જવાબ શોધવા અને સાબિત કરવામાં મદદ કરી. ન્યૂટનને સમજાયું કે બે પદાર્થો વચ્ચે બળ લાગે છે, પછી ભલે સફરજન અને પૃથ્વી હોય કે પૃથ્વી અને ચંદ્ર હોય. એ જ રીતે, તેમણે ચંદ્ર જેવા ઉપગ્રહો સહિત અન્ય ગ્રહો પૃથ્વી અથવા સૂર્યની પરિક્રમા શા માટે કરે છે અને તે લંબગોળ ભ્રમણકક્ષામાં જ કેમ પરિભ્રમણ કરે છે તેનો જવાબ પણ શોધ્યો."

કૅપ્લરે પહેલેથી જ શોધી કાઢ્યું હતું કે ગ્રહો ગોળાકાર નહીં, પરંતુ લંબગોળ ભ્રમણકક્ષામાં ફરે છે. પણ ન્યૂટનને પ્રશ્ન થતો હતો કે તે શા માટે ફરે છે. એટલે કે, તેમણે તે બળ શોધવાનો પ્રયાસ કર્યો જે ગ્રહોને તેમની લંબગોળ ભ્રમણકક્ષામાં બાંધી રાખે છે.

ન્યૂટનના પ્રતિસ્પર્ધી રૉબર્ટ હૂકનો દાવો

1684માં ન્યૂટન અને તેમના હરીફ એવા ગણિતશાસ્ત્રી અને ભૌતિકશાસ્ત્રી રોબર્ટ હૂકે બંનેએ સાથે મળીને તેના સંશોધનને ઇંગ્લૅન્ડની રોયલ સોસાયટીમાં અંગ્રેજી ખગોળશાસ્ત્રી અને ગણિતશાસ્ત્રી એડમન્ડ હેલી સમક્ષ રજૂ કર્યું.

હેલીએ તેને સાબિત કરવા માટે વૈજ્ઞાનિક પુરાવાની માંગ કરી હતી. તે સમયે ન્યૂટનની કલનશાસ્ત્રમાં પકડ હોવાથી તેમણે ગાણિતિક રીતે ગુરુત્વાકર્ષણનું અસ્તિત્વ સાબિત કર્યું. જોકે, રોબર્ટ હૂકે તેમનો સિદ્ધાંત સાબિત કર્યો ન હતો.

ગોવિંદરાજન સમજાવે છે કે, “ચંદ્રની હિલચાલ, લંબગોળ માર્ગમાં પૃથ્વીની ફરતે તેની ભ્રમણકક્ષા, પૃથ્વી પરના મહાસાગરોનું ચંદ્ર દ્વારા આકર્ષાવું અને તેના દ્વારા થતા ફેરફારોને ન્યૂટને રજૂ કરેલા ગાણિતિક પુરાવામાં ટાંકવામાં આવ્યા છે. જોકે, હૂકે આવા પુરાવા રજૂ કર્યા નહોતા.”

ત્યારબાદ 1687માં, ન્યૂટને હેલીની મદદથી તેમનું પ્રખ્યાત પુસ્તક 'પ્રિન્સિપિયા' પ્રકાશિત કર્યું.

તેમ છતાં, રોબર્ટ હૂકે ન્યૂટનના દાવાને વિવાદિત બનાવ્યો હતો અને કહ્યું હતું કે તેમણે જ આ સિદ્ધાંતનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો અને લખાણમાં તેમણે કોઈ સ્વીકૃતિ આપી નથી. તેમણે ન્યૂટન પર તેમના સિદ્ધાંતને ઊઠાવી લેવાનો આરોપ પણ લગાવ્યો હતો.

આ સંદર્ભમાં ન્યૂટનના જીવનચરિત્ર ‘નૅવર ઍટ રેસ્ટ’માં તેના લેખક રિચાર્ડ એસ. વેસ્ટફૉલે ન્યૂટન, હેલી અને હૂક વચ્ચેના પત્રવ્યવહારનું વર્ણન કર્યું છે.

રિચર્ડ વેસ્ટફૉલે તેમના પુસ્તકમાં નોંધ્યું છે કે આ આરોપને કારણે રોબર્ટ હૂક પર ન્યૂટન ગુસ્સે થઈ ગયા અને તે ગુસ્સો લાંબા સમય સુધી ચાલ્યો હતો.

પ્રૉ. ગોવિંદરાજન કહે છે કે, “એડમન્ડ હેલી આ મામલે ન્યૂટનની તરફેણમાં હતા. ઉપરાંત, એવું કહેવાય છે કે ન્યૂટન જ્યારે પાછળથી રોયલ સોસાયટીના પ્રમુખ બન્યા ત્યારે પણ ન્યૂટને રોબર્ટ હૂકના પોટ્રેઇટને ત્યાં સ્થાપિત કરવાનું ટાળ્યું હતું. આ મામલે અનેક દાવાઓ-પ્રતિદાવાઓ આજે પણ થાય છે.”

તમે બીબીસી ગુજરાતીને સોશિયલ મીડિયા પર અહીં ફૉલો કરી શકો છો

Facebook પર સમાચાર વાંચવા અહીં ક્લિક કરો.

Instagram પર બીબીસી ગુજરાતીને અહીં ફૉલો કરો.

YouTube પર બીબીસી ગુજરાતીના વીડિયો જોવા માટે અહીં ક્લિક કરો.

Twitter પર બીબીસી ગુજરાતીને ફૉલો કરવા અહીં ક્લિક કરો.