ભૌતિકશાસ્ત્રનો પરિચય

હું કલ્પના કરી શકું કે પહેલાના સમયનો માનવી પોતાની જાતને પ્રશ્ન પૂછતો હતો કે હું અહીં શા માટે છું? વાસ્તવિકતાનો પ્રકાશ શું છે? બ્રહ્માંડ આ પ્રમાણે જ શા માટે રચાયેલું છે? ભૌતિક વિજ્ઞાન એટલે કે ફિઝિક્સમાં આપણે આવા સવાલના જવાબ આપવાનો પ્રયત્ન કરીએ છીએ જેને તમે ગણિત પછી ખૂબજ મહત્વના વિજ્ઞાન તરીકે જોઈ શકો તમારી પાસે ગણિત એટલે કે મેથ્સ છે અને તે ગણિતના પાયા પર ભૌતિક વિજ્ઞાન છે તે ગણિતના પાયા પર ભૌતિક વિજ્ઞાન એટલે ફિઝિક્સ છે અને ભૌતિક વિજ્ઞાન બ્રહ્માંડના ઘણાં બધા ખ્યાલોને સમજાવવા માટે આ ગણિતનો ઉપયોગ કરે છે અને ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ એવું સ્વીકારે છે કે તેઓએ આપણી આસપાસના કુદરતને આપણી આસપાસની વાસ્તવિકતાને સમજવાની શરૃઆત કરી છે હવે ઘણી વખત આપણે વિચારીએ છીએ કે ભૌતિક વિજ્ઞાન અમુક બાબતો જેવી કે બ્રહ્માંડનો અભ્યાસ,રોકેટને અવકાશમાં મોકલવું તરંગો અને બિલ્ડિંગનું બાંધકામ તેને જ મર્યાદિત છે પરંતુ ભૌતિક વિજ્ઞાન એ બધા જ વિજ્ઞાનનો પાયો છે જો આપણે રસાયણ વિજ્ઞાન વિશે વિચારીએ તો તે પરમાણુઓ વચ્ચે થતી પ્રક્રિયા છે પરંતુ પરમાણુઓ વચ્ચે થતી આ પ્રક્રિયા ભૌતિક વિજ્ઞાન પર આધાર રાખે છે માટે રસાયણ વિજ્ઞાન એટલે કે કેમેસ્ટ્રી એ ભૌતિક વિજ્ઞાનના પાયા પર આધાર રાખે છે જો આપણે આપણા શરીર વિશે વિચારીએ તો આપણું શરીર, આપણું મગજ અને આપણી ચેતાઓ એ બધું જ રસાયણ વિજ્ઞાન અને ભૌતિક વિજ્ઞાન પર આધારિત છે તેના કારણે પરમાણુઓ વચ્ચે આંતરક્રિયાઓ થાય છે અને આપણા શરીરનાં યાંત્રિક ગુણધર્મો તેના કારણે જ છે હવે જો આપણે જીવ વિજ્ઞાનની વાત કરીએ, જીવવિજ્ઞાન એટલે કે બાયોલોજી તો તે રસાયણ વિજ્ઞાનના પાયા પર રચાયેલું છે રસાયણ વિજ્ઞાન એ ભૌતિક વિજ્ઞાનના પાયા પર બનેલુ અને ભૌતિક વિજ્ઞાન જે મોટે ભાગે ગણિત પર આધારિત છે ગણિત જે મોટેભાગે તમે અત્યારે શીખી રહ્યા છો અથવા તમે ભવિષ્યમાં શીખવાનું ચાલુ રાખશો એક પ્રશ્ન છે તમે તમારી જાતને કદાચ પૂછ્યો હશે કે હું ગણિત શા માટે ભણી રહી છું? ગણિત સુંદર તો છે જ પરંતુ તે મોટાભાગના બ્રહ્માંડની રચના પણ સમજાવે છે અને જેમ આપણે વધારેને વધારે ભૌતિક વિજ્ઞાનમાં ઊંડાણમાં જઈશું તેમ આપણે તેને વધુને વધુ અભ્યાસ કરીશું જેટલા પણ જટિલ ખ્યાલો તમે તમારી આસપાસ જુઓ છો તે પછી બ્રહ્માંડ હોય કે સમુદ્રના તરંગો હોય કે પછી આપણું જૈવિક તંત્ર હોય ગણિતનો ઉપયોગ કરીને આ બધી જ બાબતોને સમજાવવામાં આવે છે ઉદાહરણ તરીકે બળ બરાબર દળ ગુણ્યાં પ્રવેગ આમ આપણે બળ અને પ્રવેગને સદિશ તરીકે લઈશું આપણે સ્થાનાંતર વિશે જોઈશું હું તેને અહીં સદિશ રાશિ તરીકે લઈશ આપણે ભવિષ્યમાં સદિશ અને અદિશ વિશે વધારે અભ્યાસ કરીશું.સ્થાનાંતર બરાબર વેગ ગુણ્યાં સમય.પ્રવેગ બરાબર વેગમાં થતો ફેરફાર ભાગ્યા સમયમાં થતો ફેરફાર. આપણે આવી બધી બાબતો શીખીશું. આપણે આ બધું જ ભવિષ્યના વિડિયોમાં જોઈશું પરંતુ આ સરળ ખ્યાલ અથવા સરળ સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને આપણે જટિલ ખ્યાલને સમજાવી શકીએ અને એક બાબત મને ભૌતિક વિજ્ઞાન વિશે ખૂબ જ ગમે છે જ્યારે તમે ભૌતિકવિજ્ઞાન શીખવાનું શરૂ કરો છો ત્યારે શરૂઆતમાં તમે ઘણાં જટિલ પ્રશ્નો અથવા ઘણાં જટિલ સમીકરણને જુઓ છો પરંતુ આ બધું જ છે તમે શીખો છો તે બધું મૂળભૂત ખ્યાલ પરથી આવે છે તેમાંના કેટલાક મૂળભૂત ખ્યાલ તમે જોયા આપણે ઉર્જા વિશે ભણીશું.આપણે ન્યૂટનના નિયમો વિશે ભણીશું.જુદા જુદા પ્રકારના બળો કયા કયા છે? અને તેઓ શા માટે અસ્તિત્વ ધરાવે છે તે પણ આપણે સમજીશું અને આ બધું જ બ્રહ્માંડની જટિલતાને સમજાવવાનો પ્રયત્ન કરે છે. આ બધા મૂળભૂત ખ્યાલોને આધારે શું થઇ રહ્યું છે તેનું અનુમાન લગાવે છે અને ભૌતિક વિજ્ઞાન આના વિશે જ છે. હવે ભૌતિક શાસ્ત્રનો અભ્યાસ ઘણાંં લાંબા સમયથી કરવામાં આવ્યો છે મને ખાતરી છે કે સૌપ્રથમ ભૌતિક વૈજ્ઞાનિક કોણ હતા તે આપણે જાણતા નથી પરંતુ અમુક વૈજ્ઞાનિકો એવા છે જેનો ભૌતિક વિજ્ઞાનમાં ખૂબ જ મહત્વનો ફાળો છે તેઓ આ છે સૌ પ્રથમ અને સૌથી મહત્વના વ્યક્તિ આઇઝેક ન્યૂટન છે જ્યારે સૌ પ્રથમ તમે ભૌતિકવિજ્ઞાન ભણવાની શરૂઆત કરો છો ત્યારે ન્યૂટને જે રીતે વિશ્વને જોયું હતું તે જ રીતે વિશ્વને સમજવાનો પ્રયત્ન કરો છો તેમણે કહ્યું હતું કે પદાર્થ જમીન પર પડે છે તેનું કારણ તે હંમેશા જ નીચે પડે છે એવું નથી બ્રહ્માંડ એવી રીતે જ રચાયેલું છે એવું નથી તે નીચે પડે છે તેનું કારણ એ છે કે તેના પર કોઈક પ્રકારનો બળ લાગી રહ્યો છે એ જ બળ જે મને અત્યારે મને મારી ખુરશી સાથે બાંધી રાખે છે. એવું જ બળ જેને કારણે પૃથ્વી સૂર્યની આસપાસ પરિભ્રમણ કરે છે અને ચંદ્ર પૃથ્વીની આસપાસ પરિભ્રમણ કરે છે તેમણે ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ બનાવ્યો તેનો અભ્યાસ આપણે ભૌતિક શાસ્ત્રની શરૂઆતમાં કરીશું અને તેની સાથે સાથે ક્લાસિક મિકેનિક્સ જે ન્યૂટને બનાવ્યું હતું જે ભૌતિક વિજ્ઞાનના મોટાભાગના ખ્યાલોને સમજાવે છે આપણે તે પણ જોઈશું. હવે જો આપણે વીસમી સદીની શરૂઆતની વાત કરીએ તો આપણે ભૌતિક શાસ્ત્રને સૂક્ષ્મ માપક્રમ વડે જોતા થઇ ગયા હતા અને મેક્સ પ્લાન્ક જેમણે આપણને ખૂબ જ અગત્યનું કવોન્ટમ ફિઝિક્સ આપ્યું અને પછી આપણી પાસે અલબર્ટ આઈસ્ટાઈન છે.જો આપણે ખૂબ જ વધારે ઝડપ વિશે વિચારીએ જેમ કે પ્રકાશની ઝડપ તો તેની શોધ અલબર્ટ આઈસ્ટાઈન કરી હતી.કોઈપણ પદાર્થ એવો નથી જે પ્રકાશની ઝડપ કરતા વધારે ઝડપથી ગતિ કરી શકે અને આ ન કલ્પી શકાય એવી બાબત છે. તેના પરથી આપણે સમજી શકીએ કે બ્રહ્માંડ ખૂબ જ રહસ્ય ધરાવે છે.જેની કલ્પના કદાચ આપણે ન કરી હોય પરંતુ મેક્સ પ્લાન્ક અને આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈને આપેલા આધુનિક વિજ્ઞાનને સમજવા ઘણાં મૂળભૂત ખ્યાલોને સમજવા ખૂબ જરૂરી છે જે આઇઝેક ન્યૂટન અથવા તેમની પહેલાં થઈ ગયેલા વૈજ્ઞાનિકો વડે આપવામાં આવ્યા છે તો આપણે અહીં શા માટે છીએ? આપણી આસપાસની વાસ્તવિકતાનો સ્વભાવ આવો જ કેમ છે? બ્રહ્માંડમાં રહેલી બાબતો એ જ પ્રમાણે કેમ થાય છે? આ બધા જ સવાલોના જવાબ આપવા ભૌતિકવિજ્ઞાન પ્રયત્ન કરે છે હવે હું તમને આ ત્રણ વૈજ્ઞાનિકો એ કહેલા કેટલાક વાક્યો બતાવીશ.જે કંઈક આ પ્રમાણે નીચે છે પ્રથમ બે વાક્યો આઇઝેક ન્યૂટન તરફથી છે સત્ય હંમેશા સરળતામાંથી શોધાય છે. વૈવિધ્યતા અને બાબતોની જટિલતામાંથી નહિ અને હું ખરેખર આ વાક્ય પર ભાર મૂકવા માંગુ છું. કારણ કે જ્યારે તમે અભ્યાસ કરતા હોવ ત્યારે મોટે ભાગે શબ્દોને અને સૂત્રોને યાદ રાખો છો અને જો તમે તે પ્રમાણે કરતા હોવ તો તમે ફક્ત સપાટી પર છો. પરંતુ જો તમે તેના વિશે વિચારવાનું શરૂ કરો એ બાબતો ક્યાંથી આવે છે તે વિચારવાનું શરૂ કરો તો તમને તે ખ્યાલ વધુને વધુ સરળ અને સાહજિક લાગશે અને તમે સત્યની નજીક એટલા વધારે આવશો હવે આ તેમનું બીજું વાક્ય જે મને ખુબ જ ગમે છે હું નથી જાણતો કે હું દુનિયાને કદાચ કેવો દેખાવ પણ હું મારી જાતને ફક્ત દરિયા કિનારે રમતા એક છોકરા જેવો અને સામાન્ય કરતા વધુ લીસા પથ્થર અથવા સુંદર શંખ શોધતો હોય એવો લાગું છું જ્યાં મારી સામે ન શોધાયેલા સત્ય થી ભરેલો વિશાળ મહાસાગર હોય આપણે એવું માનીએ છીએ કે આપણે ઘણું બધું જાણીએ છીએ પરંતુ બ્રહ્માંડ ખરેખર કેટલો મોટો છે તેનાંનાના અપૂર્ણાંક જેટલું પણ આપણે હજુ શીખ્યા નથી અને આઇઝેક ન્યૂટન જેવા મહાન ભૌતિક વિજ્ઞાની આ બાબતને ઓળખી લીધી. હું ફક્ત દરિયાકિનારે રમું છું અને વધારે લિસા પથ્થરને શોધું છું પરંતુ મારી સામે એક વિશાળ મહાસાગર એવો છે જેને મેં સમજવાની હજુ શરૂઆત પણ નથી કરી તમે કદાચ એલિયન વિશે વિચારી શકો.જે આપણાથી ટેક્નોલોજીની રીતે અને વૈજ્ઞાનિક રીતે હજારો વર્ષ આગળ છે તેઓ કદાચ આપણને કીડી તરીકે જોતા હશે વિશ્વ કઈ રીતે કામ કરે છે તે સમજવાની આપણે ફક્ત શરૂઆત જ કરી છે ત્યારબાદ અહીં મેક્સ પ્લાન્ક નું વાક્ય છે જ્યારે તમે બાબતોને કઈ રીતે જુઓ છો તે બદલો ત્યારે તમે જે બાબતને જુઓ છો તે બદલાય છે જ્યારે તમે ભૌતિક શાસ્ત્રનો અભ્યાસ કરવાનું શરૂ કરો છો ત્યારે મોટા ભાગની બાબતો જેને આપણે વાસ્તવિકતા તરીકે લઈએ છીએ આપણે અત્યારની સમજ એ બળ પર આધાર રાખે છે પરંતુ આ કયા પ્રકારના બળ છે જ્યારે આપણે આણ્વીક સ્થળ પર જઈએ તો આપણે ત્યાં ખાલી અવકાશ જોવા મળશે અંતે આપણી આસપાસની દુનિયા વિશેનુ ચિત્ર આપણું મગજ ઉપસાવે છે જેથી આપણે તેની સાથે કામ કરી શકીએ પરંતુ આપણે હજુ તેને સમજવાની શરૃઆત કરી છે હવે અંતિમ વાક્ય અલબર્ટ આઈન્સ્ટાઈનનું છે સૌથી સુંદર અનુભવ જે આપણી પાસે હોઈ શકે તે રહસ્યમય છે તે એક મૂળભૂત લાગણી છે જે સાચી કળા અને સાચા વિજ્ઞાન પર ઊભેલી છે કે હું ઇચ્છું છું કે જ્યારે તમે ભૌતિક વિજ્ઞાનનો અભ્યાસ કરો ત્યારે આ વાક્યને તમારા હૃદયમાં રાખો એવો સમય આવશે જ્યારે આપણે બાબતોને સમજવાનો પ્રયત્ન કરીશું સદિશ શું છે? અદિશ શું છે? આપણે થોડા ગણિતનો ઉપયોગ કરીશું કેટલાક સૂત્રોને સાબિત કરીશું પરંતુ ત્યાર પછી આપણે કેટલાક મૂળભૂત ખ્યાલોને સમજવાનો પ્રયત્ન કરીશું બ્રહ્માંડ ખરેખર કઈ રીતે કાર્ય કરે છે? અને જ્યારે આપણે આ બધી બાબતોને સમજવાનો પ્રયત્ન કરીશું ત્યારે તમે અનુભવશો કે આપણે જે વિચારતા હતા તેના કરતાં પણ બ્રહ્માંડ વધારે રહસ્યમય છે અને આપણે જે રીતે ભૌતિકવિજ્ઞાન ભણી રહ્યા છીએ આપણે એ રીતે ન ભણવું જોઈએ.