सर्गेई वावीलोव
Sergey Vavilov
सोविएत भौतिकशास्त्रज्ञ
जन्म: 24 मार्च, 1891
मृत्यू: 25 जानेवारी, 1951

प्रकाशकण पाहणारा पहिला माणूस

सर्गेई वावीलोव यांचे आजोबा भूदास होते. परंतु त्यांचे वडील इवान व्यापारात स्थिरावले. घरच्या व्यापार उद्योगात मुलांनी रस घ्यावा म्हणून इवान यांनी सर्गेई व त्यांचे मोठे बंधू निकोलाय यांना वाणिज्य विद्यालयात घातले. परंतु, सर्गेई यांना व्यापारात अजिबात रस नव्हता. बागेतल्या टकरीत प्रयोग करणे हा त्यांचा छंद. अभ्यासाकडे दुर्लक्ष केल्याबद्दल वडिलांकडून छडीचा मार मिळे. त्याची तीव्रता कमी करण्यासाठी सर्गेई विजारीत पुठ्ठा सरकवून ठेवीत. सर्गेई यांचा ओढा पदार्थविज्ञानाकडे तर निकोलाय यांचा जीवशास्त्राकडे. अखेर त्यांची आवड लक्षात घेऊन इवान यांनी त्यांना मॉस्को विद्यापीठात घातले. सर्गेई यांचे पदवीचे शिक्षण 1914 मध्ये पूर्ण झाले. परंतु पहिल्या महायुध्दामुळे पुढील चार वर्षे त्यांना सैन्यात घालवावी लागली. सर्गेई यांनी 1918 मध्ये मॉस्कोतील पदार्थविज्ञान संशोधन संस्थेत कामाला सुरुवात केली. आपल्या पुढील आयुष्यात ते संशोधन कार्यात पूर्णत: व्यग्र होते. देशाच्या विकासाच्या दृष्टीने संशोधन पुढे नेण्यावर त्यांचा भर होता. प्रकाशशास्त्र हे त्यांच्या संशोधनाचे क्षेत्र होते. वावीलोव यांच्या मार्गदर्शनाखाली सुमारे 20 वर्षे चाललेल्या संशोधनाचा सोविएत युनियनच्या औद्योगिक विकासाला बहुमोल उपयोग झाला. विद्यार्थ्यांनी सैध्दांतिक, प्रायोगिक-प्रात्याक्षिक अशा दोन्ही पैलूंकडे लक्ष द्यावे, संशोधन निबंध सादर करावे आणि विषयात चौफेर पारंगतता मिळवावी यासाठी ते स्वत: लक्ष घालीत. त्यांच्या मार्गदर्शनाखाली तयार झालेल्या त्यांच्या अनेक विद्यार्थ्यांनी त्यांचे संशोधनकार्य पुढे चालू ठेवले.
प्रकाशाचे स्वरूप काय असते आणि प्रकाश वस्तूवर पडतो तेव्हा घडणाऱ्या परस्परक्रिया कशा घडतात, हा वावीलोव यांच्या आयुष्यभराच्या संशोधनाचा प्रमुख विषय होता. वावीलोव यांनी संशोधनकार्य सुरू केले त्या काळात पदार्थविज्ञानात क्रांतिकारक नव्या घटना घडत होत्या. प्लँक आणि बोर यांनी तेव्हा मान्यता असलेल्या ‘प्रकाश’विषयीच्या कल्पनांना धक्का देऊन असे मांडले की, प्रकाश हा लहरींच्या रूपात नसून काही एका निश्चित ऊर्जेच्या पुंजक्यांनी (Packets) बनलेला असतो किंवा ऊर्जा कणांनी बनलेला असतो. या ‘कणां’ना फोटॉन्स असे म्हटले आहे. प्रकाशाचा प्रवास हा लहरींच्या रूपात नसून तो या कणांचा प्रवास असतो आणि एखाद्या वस्तूवर प्रकाश पडतो याचा अर्थ हे फोटॉन्स तिच्यावर येऊन आदळतात. प्लँक, बोर, आईनस्टाईन इत्यादी शास्त्रज्ञांनी या प्रकाशाच्या पुंजवादी सिध्दांताच्या (Quantum Theory of Light) आधारे पूर्वी न सुटलेली विज्ञानातील अनेक कोडी उलगडून दाखवली. सापेक्षतावादाच्या सिध्दांताबरोबर या नव्या पुंजयांत्रिकीच्या (Quantum Mechanics) सिध्दांताने पदार्थविज्ञानात क्रांती घडवू लागली. पूर्वीचे न्यूटनप्रणित पदार्थविज्ञान (Classical Physics) मागे पडून पुंजवादी पदार्थविज्ञान युग अवतरले.
या नव्या सिध्दांताला अनुसरून वावीलोव यांनी प्रकाशाच्या स्वरूपाबाबत प्रयोग सुरू केले. अर्थात एका फोटॉनमध्ये इतकी अल्प ऊर्जा असते व इतक्या वेगाने ते एकामागून एक येत असतात की, मानवी डोळ्यांना हे एकक प्रकाशाचे कण स्वतंत्रपणे दिसणे शक्यच नाही. त्यांचा मिळून बनलेला प्रकाशकिरण वा झोतच आपल्याला दिसतो. पण वावीलोव यांनी अंधाऱ्या खोलीत अत्यंत क्षीण प्रकाशस्त्रोत वापरून प्रयोग केले आणि तिथे प्रकाश सलग झोताच्या रूपात न दिसता एकामागून एक येणाऱ्या प्रकाशपुंजाच्या रूपात डोळ्यांना दिसू शकला. त्या अर्थाने फोटॉन्स वा प्रत्यक्ष प्रकाशकण ‘पाहणारा पहिला माणूस’ असे वावीलोव यांच्याबद्दल म्हणता येईल.
वावीलोव यांनी प्रकाश आणि वस्तू यांच्या परस्परक्रियांवर लक्ष केंद्रित केले होते. विशिष्ट परिस्थितीत वस्तूवर प्रकाश पडतो तेव्हा ती प्रकाशमान होते, म्हणजे चमकू लागते वा तेजाळते. (Luminescence). हे तेजाळणे केवळ वरवरची व अणुषांगिक घटना नसून वस्तू व प्रकाश यांच्यातील ऊर्जेच्या देवाणघेवाणीच्या प्रक्रियेतील एक मूलभूत महत्वाची घडामोड आहे, असे वावीलोव यांनी लक्षात आणून दिले. एखाद्या विशेष गुंतागुंतीचा परमाणू असणाऱ्या द्रवातून प्रकाश जातो तेव्हा प्रकाशाचे कण व द्रवपदार्थाचे रेणू यांच्यात ऊर्जेची देवाणघेवाण घडते. द्रवाच्या रेणूंच्या बाहेरच्या कक्षांमधील इलेक्ट्रॉन्स प्रकाशकणांकडून ऊर्जा स्वीकारून ‘उत्तेजित’ होतात. त्यातून निर्माण होणाऱ्या दीप्तीचे प्रमाण व वस्तूवर आदळणाऱ्या प्रकाशाची तरंगलांबी यांच्यात निश्चित असा संबंध असतो. याविषयी संशोधन करून वावीलोव यांनी नियम बनविण्यात यश मिळवले. वस्तुद्रव्याची आण्विक रचना व गुणधर्म (Structure and Properties of matter) यांचा शोध घेण्यात या कार्याचा मोठा उपयोग झाला. अनेक पदार्थविज्ञानीय, रासायनिक व जीवशास्त्रीय प्रक्रिया समजून घेण्यासाठी वावलोव यांनी मांडलेल्या संकल्पना पायाभूत ठरल्या.