પરમાણુઓ અમર છે તે કેટલું સાચું છે અને જો હોય તો, જીવંત બધી વસ્તુઓ નાશ શા માટે પામે છે?

કશુંયે શૂન્યમાંથી નથી આવતું, કશુંયે શૂન્ય નથી બની શકતું.

આ વિચાર પ્રાચીન કાળમાં આકાર લેવા માંડ્યો હતો. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રાચીન નિકટ પૂર્વ (નિયર ઈસ્ટ) તથા પ્રારંભિક ગ્રીસના અવકાશ વિજ્ઞાનમાં, બ્રહ્માંડની રચના શાશ્વત પદાર્થથી થઈ હોવાની ધારણા અગાઉથી જ પ્રવર્તતી હતી.

ઘણા સૈકા વીત્યા બાદ અને સેંકડો વિચારો બાદ આ વાક્યાંશ પ્રગટ થયોઃ "પ્રકૃતિમાં કશાનું સર્જન નથી થતું, કશું ગુમ નથી થતું, બધું બસ રૂપાંતરિત થતું રહે છે."

પદાર્થના સંરક્ષણના નિયમ તરીકે ઓળખાતા - વિજ્ઞાનના મૂળભૂત સિદ્ધાંતને ઈ.સ. 1785માં રજૂ કરનારા આધુનિક રસાયણ વિજ્ઞાનના જનક એન્ટોની લેવોઇસિયરના શબ્દોનું પુનઃવર્ણન કરીએ તો...

તે શાશ્વત પદાર્થનાં મૂળભૂત એકમ પરમાણુ છે... તો પછી શું તેનો અર્થ એ છે કે, પરમાણુ અમર છે? અને જો એમ હોય, તો તેમનાથી બનેલા તમામ સજીવો શા માટે મરી જાય છે?

નાની અમથી ચીજ વિશેના આ ઘણા મોટા પ્રશ્નો છે. આથી, ગૂંચવાડો ન થાય, એ માટે આપણે શરૂઆત કરીશું નેધરલૅન્ડ્ઝની નૅશનલ લેબોરેટરી ફૉર પાર્ટિકલ ફિઝિક્સના ભૌતિકશાસ્ત્રી માર્કો વેન લીઉવેનથી.

તેઓ જણાવે છે, "અમારી માહિતી મુજબ, ત્યાં સુધી જે મોટાભાગના પદાર્થ વિશે આપણે જાણકારી ધરાવીએ છીએ, તે બિગ બૅન્ગમાંથી આવ્યા છે, જે સમયે ઊર્જાનું ઘનત્વ એટલું પ્રબળ હતું કે કોઈ પદાર્થ મોજૂદ નહોતો."

"બધું ઊર્જા હતું, પણ સમય વીતવા સાથે ચીજો વિસ્તરી અને ઠંડી પડી, તે સાથે પદાર્થનું નિર્માણ થયું," એમ તેમણે જણાવ્યું હતું.

પાણીથી લઈને વાદળ અને તારા સુધીના તમામ પદાર્થો પરમાણુથી બનેલા છે.

હવે, દરેક પરમાણુ બે મુખ્ય ભાગ ધરાવે છે.

"કેન્દ્રક પ્રોટોન્સ અને ન્યૂટ્રોન તથા ઇલેક્ટ્રોન્સનું એક વાદળ ધરાવે છે."

પરંતુ, પ્રોટોન્સ, ન્યૂટ્રોન્સ અને ઇલેક્ટ્રોન્સની સંખ્યા બદલાઈ શકે છે, આથી તે સમાન રહેતા નથી.

પ્રોટોન્સ ન્યૂટ્રોન્સમાં પરિવર્તિત થઈ શકે છે અને એ જ રીતે ન્યૂટ્રોન્સ પ્રોટોન્સમાં પરિવર્તિત થઈ શકે છે, જે સુસંગત છે, કારણ કે તેમનું નાજુક સંતુલન વિવિધ પરમાણુઓને તેમના આગવા ગુણ બક્ષે છે.

જો પ્રોટોન્સ કે ન્યૂટ્રોન્સની સંખ્યા બદલાય, તો પરમાણુનો પ્રકાર બદલાય છે અને તેનો અર્થ એ કે, તે અલગ તત્ત્વ બને છે.

"પોટેશિયમ તેનું ઉદાહરણ છે, જે કેળાંમાં મળી આવે છે. જો તે તૂટે, તો તે કેલ્શિયમ બની જાય છે, જે એક તદ્દન ભિન્ન તત્ત્વ હોય છે."

વધુમાં, પરમાણુ એક સાથે પ્રોટોન અને ન્યૂટ્રોન મુક્ત કરીને વિઘટિત થઈ શકે છે, જેનાથી એક નવો, નાનો પરમાણુ બને છે.

શું તેનો અર્થ એ છે કે, મૂળ પરમાણુ અદૃશ્ય થઈ જાય છે? શું તેનો અર્થ એ છે કે, પરમાણુઓ શાશ્વત નથી?

તેઓ સમજાવે છે, "આ એક રસપ્રદ પ્રશ્ન છે. તેનો એક જવાબ એ હોઈ શકે છે કે, એક ભૌતિકશાસ્ત્રી માટે પરમાણુ અપરિવર્તિત રહે છે, બસ તેમાં થોડો ફેરફાર થાય છે. પણ એક રસાયણશાસ્ત્રીના મતે, જો પોટેશિયમને કેલ્શિયમ કે અન્ય કોઈ પદાર્થમાં બદલવામાં આવે, તો તે તદ્દન અલગ પદાર્થ બની જાય છે."

ભૌતિકશાસ્ત્રી વાન લીઉવીનના જણાવ્યા મુજબ, પરમાણુ એ દૃષ્ટિએ શાશ્વત છે કે, જો તે અમુક કણો ખોઈ દે, તો પણ તે મૂળ પરમાણુ સ્વરૂપે જ રહે છે.

કાચના કપનું હેન્ડલ તૂટી જાય, તો પણ તે છે તો કપ જ, પછી ભલે હેન્ડલ ન હોવાથી તેને ગ્લાસ કહેવું વધુ ઉચિત ગણાય.

પણ કેવળ એક જ પ્રોટોન અને એક ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતો સૌથી નાનો પરમાણુ હાઇડ્રોજન જો ઇલેક્ટ્રોન કે પ્રોટોન, બંનેમાંથી કોઈ એકને ગુમાવી દે તો?

તો શું તે પરમાણુ નહીં ગણાય? શું તેના અસ્તિત્વનો અંત આવી જશે?

અલગ-અલગ, છતાં એકસમાન

આપણા બ્રહ્માંડની રચના કરનારા કણોની વર્તણૂકને સમજવાની કોશિશ પ્રત્યે સમર્પિત સીઈઆરએનના સૈદ્ધાંતિક ભૌતિકશાસ્ત્રી મેથ્યૂ મેકકુલો જણાવે છે, "હાઇડ્રોજન પરમાણુ અત્યંત સરળ છે."

હવે, પ્રશ્ન એ છે કે, આટલા સરળ પરમાણુઓ વિઘટિત થાય છે કે કેમ?

"અમે જાણીએ છીએ, ત્યાં સુધી, તે વિઘટિત થતા નથી," એમ તેમણે જણાવ્યું હતું.

આવું થતું કદી જોવા મળ્યું નથી, પણ તેનો અર્થ એ નથી કે એવું ન થઈ શકે.

શક્ય છે કે હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ એટલી ધીમી ગતિથી તેના કણો ગુમાવે કે આપણા માટે પારખવું મુશ્કેલ હોય. જ્યાં સુધીમાં પ્રથમ પરમાણુ કણ ખોશે, ત્યાં સુધીમાં કદાચ માનવ જાતિ વિલુપ્ત થઈ ચૂકી હશે.

"પણ પ્રોટોન જે ગતિએ ક્ષય પામે છે, તે ગતિની સીમાની ગણના આપણે કરી શકીએ છીએ અને તે માટે 10³⁴ વર્ષો કરતાં વધુ સમય લાગે, એવું જણાઈ રહ્યું છે."

તેનો અર્થ એ કે, 10 પછી 34 શૂન્ય આવશે. માનવ દૃષ્ટિકોણથી જોવામાં આવે, તો તે સમય માનવ પ્રજાતિના અસ્તિત્વ કરતાં ઘણો વધારે લાંબો છે, પૃથ્વી અને આપણા સૌર મંડળના આયુષ્ય કરતાંયે ઘણો વધારે લાંબો છે.

વાસ્તવમાં તે બ્રહ્માંડના જીવનકાળ કરતાં ઘણો જ લાંબો સમય છે, તે બિગ બૅન્ગથી લઈને વીતેલો સમય છે, જેને એક ટ્રિલિયન ગણો કરવામાં આવ્યો છે અને પછી ફરી એક ટ્રિલિયનથી બીજી વાર ગુણવામાં આવ્યો છે.

આમ, હાઇડ્રોજનના પરમાણુઓ શાશ્વતપણા માટેના શ્રેષ્ઠ ઉમેદવાર હોય, એવું જણાઈ રહ્યું છે.

"મુખ્યત્વે તે એક અનુમાનિત પ્રશ્ન છે," તેમ મૅકકુલો નોંધે છે.

"વ્યાવહારિક રીતે કહું તો, હા, કે પરમાણુ શાશ્વત છે. પણ ચોક્કસ રીતે કહું તો, મને નથી લાગતું કે તે શાશ્વત છે."

આમ, ટેકનિકલ દૃષ્ટિએ જોતાં, પરમાણુ શાશ્વત ન પણ હોઈ શકે. નાનામાં નાનો પરમાણુ, હાઈડ્રોજન પણ પ્રકાશના એક ઝબકારામાં વિઘટિત થઈ શકે છે.

જોકે, તે માટે એટલો લાંબો સમય લાગશે કે, પૃથ્વી પર જીવનની દૃષ્ટિએ જોતાં, આપણે તેને નજરઅંદાજ કરી શકીએ છીએ.

અત્યાર સુધીમાં, જો તમે એ સ્વીકારવા માટે તૈયાર હોવ કે એક પ્રકારનો પરમાણુ, જે બીજા પ્રકારમાં પરિવર્તિત થાય છે (જેમકે, જ્યારે પોટેશિયમ કેલ્શિયમમાં વિઘટિત થાય છે) અને તે જ રહે છે, તો પરમાણુ શાશ્વત જણાય છે.

પણ વિશાળ હેડ્રોન કોલાઇડર ધરાવતા સીઈઆરએનમાં કણોને તીવ્ર ગતિએ એકમેક સાથે ટકરાવવામાં આવે છે. તો શું તેનાથી પરમાણુ નષ્ટ થઈ શકે છે?

એટમ કિલર્સ

સીઈઆરએન એ વિશ્વની સૌથી વિશાળ કણ ભૌતિક પ્રયોગશાળા છે અને ત્યાં ભૌતિકશાસ્ત્રી વાન લીઉવેન ALICE - અ લાર્જ આયન કોલાઇડર ઍક્સપરિમેન્ટ - પર કામ કરી રહ્યા છે.

તેઓ કહે છે, "અમારું એક કાર્ય એ છે કે, અત્યંત ઊંચી ઊર્જા સાથે સુસાના આયન્સને અથડાવવા. એ પછી તે સંપૂર્ણપણે શુદ્ધ ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે અને એ પછી તે ઘણા ટુકડાઓમાં તૂટી જાય છે."

"તે અથડામણમાં અત્યંત ઊંચું તાપમાન પેદા કરવામાં આવે છે, સૂર્યના કોર તાપમાન કરતાં 100,000 ગણું વધારે તાપમાન. અને તે તાપમાન પર કોર ઓગળી જાય છે અને મુખ્યત્વે ક્વાર્ક અને ગ્લૂઓનથી બનેલો તરલ પદાર્થ પ્રાપ્ત થાય છે."

ક્વાર્ક્સ અને ગ્લૂઓન્સ પરમાણુના કેન્દ્રમાં મોજૂદ પ્રોટોન તથા ન્યૂટ્રોનના નાના-નાના કણો હોય છે. જ્યારે બે પરમાણુ અંદર-અંદર ટકરાય છે, ત્યારે વિશેષજ્ઞો તેને ક્વાર્ક-ગ્લૂઓન પ્લાઝમા કહે છે.

વાન લીઉવેન નોંધે છે કે, પરમાણુ "સંપૂર્ણપણે નષ્ટ" થઈ જાય છે, જે તેનો અમરત્વનો ગુણ ગુમાવી દે છે.

હવે, આવા સમયે પ્રશ્ન એ થાય કે, બે પરમાણુઓની આ પ્રકારને તીવ્ર ગતિ ધરાવતો ટકરાવ પ્રયોગશાળાની બહાર પણ થાય છે કે કેમ... અને તેનો જવાબ હકારમાં મળે છે.

"બ્રહ્માંડમાં ઊંચી ઊર્જા ધરાવતા કણ આવલા હોય છે, જેને આપણે બ્રહ્માંડીય કણ કહીએ છીએ અને જો તે પરમાણુ સાથે ટકરાય, તો તેને નષ્ટ પણ કરી શકે છે," એમ તેઓ સમજાવે છે.

"વાયુમંડળમાં કેટલીક વખત એવું થાય છે કે, જો અમુક ઊર્જા અત્યંત પ્રબળ હોય, તો તે કોર સાથે એટલી પ્રબળતાથી ટકરાય છે કે, તેનું કાં તો બાષ્પીભવન થઈ જાય છે અથવા પછી તે ઓગળી જાય છે."

પરમાણુ ઘણી વખત બ્રહ્માંડીય કિરણો સાથે ન ટકરાતા હોવા છતાં આવું થતું હોય છે અને ત્યાં જ તેમના શાશ્વતપણાનો અંત આવી જાય છે.

"અમે એટમ કિલર્સ છીએ," એમ વેન લીઉવેન કબૂલે છે.

આમ, પરમાણુ શાશ્વત નથી.

પણ જ્યારે સમગ્ર માનવજાતિ વિલુપ્ત થઈ જશે, ત્યારે પણ પૃથ્વી ગ્રહ પર રહેનારા ઘણાખરા જીવો અહીં મોજૂદ રહેશે.

આથી, તેઓ ટેકનિકલ દૃષ્ટિએ અમર ન હોવા છતાં, નશ્વર પ્રાણીઓ માટેના અમારા દૃષ્ટિકોણ અનુસાર, તેઓ અમર થઈ શકે છે.

પણ જો એમ હોય, તો પછી, જે જન્મે છે, તે શા માટે મૃત્યુને વશ થાય છે?

યુએસ સ્થિત યુનિવર્સિટી ઑફ વિસ્કૉન્સિન-મેડિસનના ખગોળ જીવવિજ્ઞાની બેતુલ કાસર જણાવે છે, "મને લાગે છે કે, અમરત્વ અને નશ્વરતા વિરુદ્ધ જીવન વચ્ચે અંતર રહેલું છે."

વિચારશીલ પરમાણુ

કાસર પૃથ્વીની પાર જીવનની સંભવિતતાનો અભ્યાસ કરે છે, આથી તેઓ સ્વયં જીવન વિશે ઘણી વિચારણા કરે છે.

"આપણે રસાયણોના બનેલા છીએ અને તેમાં કોઈ શંકા નથી. પણ આપણી પૃથ્વી પર એવી અનોખી ઘટના ચોક્કસ બની હતી, જે અન્યત્ર ક્યાંય જોવા મળી નથી. અને એ ઘટના છેઃ આ એક માત્ર એવું સ્થળ છે કે, જ્યાં પરમાણુ જીવંત વર્તણૂક દર્શાવતી સ્થિતિમાં રૂપાંતરિત થાય છે."

કેટલાક પરમાણુ પરસ્પર મળીને એક અદ્ભૂત પણ નિર્જીવ તારો શી રીતે બનાવે છે જ્યારે અન્ય પરમાણુ પરસ્પર મળીને જીવનનું સર્જન કરે છે? પરમાણુઓના જૂથ વિશે એવું તે શું ખાસ છે, જે કશુંક જીવંત કરે છે?

"બરફના કણો વિશે વિચારી જુઓઃ રસાયણો એકઠાં થાય છે, સ્થિર સ્વરૂપ ધારણ કરે છે અને પછી અમુક સમય સુધી અસ્તિત્વ ધરાવે છે."

જો તે સમયગાળા દરમિયાન બરફના તે કણો "અન્ય એવા બરફના કણોને જન્મ આપી શકતા હોય, જે વધુ હિમ કણો ઉત્પન્ન કરે અને પછી તે એક સમુદાયનું સર્જન કરે. પછી તે એક સંપૂર્ણ બાયોમનું નિર્માણ કરશે અને તે બાયોમ પછી સંપૂર્ણ ઇકોસિસ્ટમ ઊભી કરશે, જે ગ્રહને બદલી નાખશે, તો પરમાણુઓની તે જ ચોક્કસ સંરચનાને જીવંત ગણવામાં આવશે."

પણ આવું થવાને બદલે બરફના કણો પીગળી જાય છે. તેનાથી ઊલ્ટું, બેક્ટેરિયા, છોડ અને પ્રાણીઓ તેમની નવી આવૃત્તિ તૈયાર કરી શકે છે.

"સ્થિર પરમાણુઓના સમૂહ અને જીવન વચ્ચે આ જ અંતર છે. રસાયણ વિજ્ઞાન તો એ જ છે, પણ આ વખતે જીવન એક એવું રસાયણ છે, જેમાં સ્મૃતિ રહેલી હોય છે," એમ તેઓ વર્ણવે છે.

"આથી, કદાચ આપણે જીવનને તેની સંરચનાથી અલગ કરવાની જરૂર છે. અને તેને બદલે તેને એક વર્તણૂક તરીકે જોવાનો પ્રયાસ કરવો જોઈએ. આથી જ પ્રજનન, પ્રતિસ્પર્ધા, સહકાર અને વિવિધ પરિમાણો સમય વીતવા સાથે સામે આવતાં હોય છે."

આથી, જીવન કેવળ વિભિન્ન પરમાણુઓનું સંયોજન માત્ર નથી. તે પરમાણુ એકમેક સાથે કેવી રીતે ક્રિયા કરે છે, તેના વિશે છે. સાંભળવામાં આ અસ્પષ્ટ લાગી શકે છે, પણ જીવનનું વર્ણન કરવું એટલું સરળ નથી.

"આપણે સરળીકૃત વિચારોનો વિરોધ કરવાની સખ્ત જરૂર છે. હા, આપણે જોઈ શકીએ છીએ કે, જીવનમાં પ્રજોત્પતિની આવશ્યકતા હોય છે, પણ ઘણાં રસાયણો પણ વધુ રસાયણો બનાવી શકતાં હોય છે."

"એક રીતે જોતાં, જીવનની ક્ષમતામાં એક પ્રકારની બુદ્ધિમતત્તા અને રસાયણ અંતર્નિહિત હોય છે. આપણે એ સમજવાની જરૂર છે કે, આ પ્રકારનો વ્યવહાર માત્ર અમુક રસાયણોના સમૂહથી કેવી રીતે ઉત્પન્ન થાય છે? અમે તેના પર જ કામ કરી રહ્યા છીએ."

આ દરમિયાન, અન્ય કેટલીક બાબતો વિશે અમે જાણકારી ધરાવીએ છીએ.

"જ્ઞાત બ્રહ્માંડમાં તારાઓની અંદાજિત સંખ્યા છે, તેના કરતાં લાખો ગણા પરમાણુ માણસના શરીરમાં રહેલા છે."

અને આપણા શરીરને બનાવનારા અસંખ્ય પરમાણુ વ્યક્તિના મૃત્યુ બાદ વ્યર્થ નથી જતા. તે અન્ય જીવનનો હિસ્સો બની જાય છે, અન્ય મનુષ્યોથી લઈને સૂક્ષ્મ જીવો સુધી.

તેમણે જણાવ્યું કે, "ગહન રીતે જોતાં, આપણે અમર છીએ, કારણ કે, આપણા ગયા પછી પણ આપણા પરમાણુ અહીં મોજૂદ રહેશે અને બીજી કોઈ ચીજ માટે પોષણનો સ્રોત બની રહેશે."

"માનવ પ્રજાતિ લુપ્ત થઈ જાય, તે પછી પણ આ ગ્રહ પર જુદા-જુદા પ્રકારના જીવો મોજૂદ રહેશે, જે વૃદ્ધિ સાધતા રહેશે. તે અર્થમાં, આપણે શાશ્વત છીએ."

"તે ઉપરાંત, આપણે જીવનનું એક એવું સ્વરૂપ છીએ, જેની પાસે અન્ય કોઈ જીવિત પ્રાણી પાસે ન હોય, એવી ક્ષમતા રહેલી છે. તે છે, પ્રશ્ન પૂછવાની અને અચંબિત થવાની તેમજ અચંબિત કરવાની ક્ષમતા."

વધુમાં તેઓ ઉમેરે છે, "જો તમે તેના વિશે વિચારશો, તો સમજાશે કે, આપણે બ્રહ્માંડમાં પરમાણુઓની એકમાત્ર એવી સંરચના છીએ, જે પોતાના અસ્તિત્વ વિશે વિચાર કરે છે."

"મુખ્યત્વે આપણે આપણી પોતાની જ નશ્વરતા પર સવાલ ઉઠાવતા પરમાણુઓનો સમૂહ છીએ."

બીબીસી માટે કલેક્ટિવ ન્યૂઝરૂમનું પ્રકાશન