FUNবিজ্ঞান-ভারত ও বিশ্বের বৈজ্ঞানিক -ভারত ও বিশ্বের বৈজ্ঞানিক-লুইডিক বোলজম্যান-অরূপ ব্যানার্জি-বসন্ত ২০২২

ভারত ও বিশ্বের বৈজ্ঞানিক-সব লেখা একত্রে 

bigganbolzman01

উনবিংশ শতাব্দীর শেষের দিক। অস্ট্রিয় হাঙ্গেরি যুদ্ধ শেষ। শতকের পর শতক ধরে শাসন করে আসা রাজারা যুদ্ধে পরাস্ত। সাধারণ জনগণের বিজয় শুরু, চেতনা জাগ্রত হচ্ছে। চার্চের শিখিয়ে দেওয়া বুলি আওড়াতে নারাজ লোকের সংখ্যা বৃদ্ধি পাচ্ছে। পৃথিবীতে ঘটে যাওয়া সব ঘটনার পিছনে শুধু ভগবানের হাত আছে, এই যুক্তি অনেক মানুষকেই আর আস্বস্ত করতে পারছে না। বিজ্ঞানের বিকাশ ঘটছে, কিন্তু খুব ধীরে। তাই একদিকে যেমন ভগবানবাদিরা জোর গলায় তাদের আধিপত্য বজায় রাখছে, অন্যদিকে গড়ে উঠছে যুক্তিবাদী বিশ্লেষণী মন।

এমন ঐতিহাসিক প্রেক্ষাপটে ১৮৪৪ সালে অস্ট্রিয়ার ভিয়েনা শহরে জন্ম হয় লুডউইক এডওয়ার্ড বোলজম্যানের। তাঁর বাবার সামান্য রোজগার থাকলেও মায়ের উত্তরাধিকারসূত্রে প্রাপ্ত বিপুল সম্পত্তির কারণে সংসারে সচ্ছলতা ছিল। তাই স্কুল ও বাড়িতে শিক্ষালাভে লুডউইকের কোনও সমস্যা ছিল না। স্কুল থেকেই অঙ্ক ও পদার্থবিদ্যায় তার আগ্রহ জন্মায়। অনেক রাত জেগে তিনি নিজেই অধ্যায়নে মগ্ন থাকতেন। মোমবাতির আলোয় রাতের পর রাত জেগে পড়াশুনো করে চোখের ক্ষতি করেন ভবিষ্যতের অসামান্য মস্তিষ্কের অধিকারী এই পদার্থবিদ এবং এই নিয়ে তাঁকে শেষ জীবনে আফসোস করতেও শোনা গিয়েছে।

পড়াশুনোর পাশাপাশি পিয়ানো বাজানোতেও তার খুব আগ্রহ ছিল। সারাজীবন ধরে পিয়ানো বাজানো ও অন্যান্য যন্ত্রসঙ্গীতে তার বিশেষ জ্ঞান ছিল।

 পনের বছর বয়সে লুডউইক তার বাবাকে হারিয়ে মানসিকভাবে ভেঙে পড়লেও পড়াশুনোয় কোনও ক্ষতি করতে দেননি। ভিয়েনা বিশ্ববিদ্যালয়ে ইন্সটিটিউট অফ ফিজিক্সে পদার্থবিদ্যা ও অঙ্ক নিয়ে পড়াশুনো করতে থাকেন লুডউইক। এই সময়ে বিশিষ্ট পদার্থবিদ জোসেফ স্টিফেন সেই ইন্সটিটিউটের অধ্যক্ষ ছিলেন। বয়সে তরুণ এই অধ্যাপকের ছাত্রদের মধ্যে জনপ্রিয়তায় লুডউইক নিজেও তার দিকে আকৃষ্ট হন। স্টিফেন সেই সময়ে তাপ বিকিরণ ও তাপমাত্রার উপর অনেক গুরুত্বপূর্ণ কাজ করছিলেন। লুডউইক স্টিফেনের ঘনিষ্ঠ হয়ে সেই কাজে খুব মন দিতে থাকেন। প্রফেসর স্টিফেন লুডউইককে জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েলের একটা গবেষণাপত্র পড়তে দেন, যার বিষয় ছিল উত্তপ্ত বস্তু থেকে তাপ বিকিরণ। কিন্তু ইংরেজি না জানায় সেই গবেষণাপত্রের বিন্দুবিসর্গও তিনি বুঝে উঠতে পারেননি। হটাত তার মনে পড়ে, খুব ছোটবেলায় তার বাবা তাঁকে একটা জার্মান থেকে ইংরেজি ডিক্সেনারি উপহার দিয়েছিলেন। সেই অভিধানের সাহায্যে খুব তাড়াতাড়ি ইংরেজি শিখে প্রথমেই তিনি ম্যাক্সওয়েলের গবেষণার সারমর্ম বুঝে ফেলেন। কর্মজীবনে লুডউইক যত অত্যাশ্চর্য কাজ করে গিয়েছেন, তার মধ্যে তাপগতিবিদ্যার ম্যাক্সওয়েলের কাজকে আরও অনেক এগিয়ে নিয়ে যাবার জন্য তিনি চিরস্মরণীয় হয়ে রয়েছেন। তাই ইংরেজি শেখার এই বাঁক তার জীবনকে এক নতুন মোড় দেয়।

তিন বছর পর বোলজম্যান সাফল্যের সাথে ডক্টরেট অফ ফিলসফি ডিগ্রি পেয়ে যান। তখন ভিয়েনাতে এই ডিগ্রি পাবার জন্য কোনও গবেষণার দলিল জমা করতে হত না। শুধুমাত্র কাজের বিচারে প্রফেসররা ছাত্রদের ডিগ্রি দিয়ে দিতেন।

পড়াশুনো শেষ করেই ইন্সটিটিউট অফ ফিজিক্সে বোলজম্যান এসিস্ট্যান্ট প্রফেসর পদে যোগ দেন। কিন্তু পরের বছর তার কাছে গ্রাজ বিশ্ববিদ্যালয়ে অঙ্কের প্রফেসরের পদে যোগ দেবার জন্য আমন্ত্রণ আসে। গ্রাজ শহর ছিল মুর নদীর ধারে সবুজ গাছগাছালি ঘেরা এক অপূর্ব সুন্দর শহর। বোলজম্যান প্রকৃতিকে ভালবাসতেন। নিরিবিলি জায়গায় এক মনে কাজ করতে চাইতেন লুডউইক। তিনি সাথে সাথে সেই পদে যোগ দেন। তখন তার বয়স মাত্র পচিশ। আসলে ইন্সটিটিউট অফ ফিজিক্সে কাজ করবার সময় তিনি সংখ্যাতত্ত্ব ব্যবহার করে দারুণ সব কাজ করেছিলেন, যা একেবারেই ছিল অভিনব। তাই গ্রাজ বিশ্ববিদ্যালয়ের নির্বাচকেরা বোলজম্যানকে অঙ্কের অধ্যাপক হিসাবে নিযুক্ত করতে দ্বিধা করেননি।

গ্রাজ বিশ্ববিদ্যালয়ে সেই সময়ে আধুনিক গবেষণা পাখা মেলতে শুরু করেছে, ইউরোপের বৈজ্ঞানিক দুনিয়ায় তার নামডাক বেশ ছড়িয়েছে। বোলজম্যান একদিকে যেমন নতুন নতুন যন্ত্রপাতি বিজ্ঞানাগারে সাজিয়ে তুলছেন, পরিমার্জন করছেন, আবার আর এক দিকে তিনি তাপগতিবিদ্যার (thermodynamics) তাত্ত্বিক কাজকর্মও করে চলেছেন। তার একটি গবেষণাপত্র প্রকাশ হয়, যার মূল ছিল – গ্যাসের অণুদের তাপীয় ভারসাম্য (thermal equilibrium of gas molecules)। এই পত্রে যে সমীকরণ বোলজম্যান প্রস্তাবনা করেন, পরবর্তীকালে সেটিই তাঁকে চিরস্মরণীয় করে তোলে, যাকে পদার্থবিজ্ঞানীরা বলেন – বোলজম্যান সমীকরণ।

সংখ্যাতত্ত্বের সম্ভাব্যতার (statistical probability) উপর ভিত্তি করে বোলজম্যান অঙ্ক কষে প্রমাণ করেন প্রকৃতির সব ঘটনাই অপরিবর্তনীয় (irreversible)। সময়ের এগিয়ে যাওয়ার সাথে সাথে যে সব ঘটে যাওয়া ঘটনা অপরিবর্তনীয় এবং এই কারণে বেড়ে যায় এনট্রপি, যা তাপগতিবিদ্যার একটি অন্যতম প্যারামিটার, সেকথা বোলজম্যানের আগে অন্যান্য বিজ্ঞানী, যেমন ক্লসিয়াস বলে গিয়েছিলেন। কিন্তু তাদের সব কাজ ছিল ম্যাক্রোস্কোপিক স্কেলে, অর্থাৎ বড় মাপের বস্তুর উপর, যেসব ঘটনা চোখে দেখা যায়। বোলজম্যান একেবারে গোড়ায় চলে গেলেন সমস্যার। তিনি মাইক্রোস্কোপিক স্কেলে, অর্থাৎ যেসব ঘটনা চোখে দেখা যায় না, অথচ এইসব বস্তুর আভ্যন্তরীণ ঘটনাবলীর উপর নির্ভর করে তার বাইরের রূপ, সেই নিয়ে কাজ করা শুরু করলেন।

তাপগতিবিদ্যায় বস্তুর আচার-আচরণ মাপতে হলে প্রয়োজনীয় প্যারামিটার হচ্ছে এনট্রপি। এর হিসাব করতে গিয়ে লুডউইক দেখালেন— সব পদার্থের তাপীয় প্রভাব  নির্ভর করে তার মধ্যে মজুত অণু বা পরমাণুদের গতি। বাইরে থেকে তাপ দিলে অণু ও পরমাণুদের গতি বেড়ে যায়, তারা ক্রমাগত ধাক্কা খায় পাত্রের সাথে, আর নিজেদের সাথে। এই ব্যাপারে ম্যাক্সওয়েল আগেই কিছু কাজ করে গিয়েছিলেন। বোলজম্যান সেই কাজকে কয়েক ধাপ এগিয়ে দিলেন।

(এনট্রপি – যে কোনও বস্তুর ভিতরে যে শক্তি থাকে, তাকে বিজ্ঞানের ভাষায় বলা হয় – ইন্টারনাল এনার্জি (U) বা অন্তর্নিহিত শক্তি। এই শক্তির উৎস হচ্ছে বস্তুর ভিতরের পরমাণুর নিরন্তর কম্পন। মোট শক্তির পরিমাণকে জানায় Uকিন্তু সেই শক্তির গুণবত্তা কেমন জানতে হলে আর একটি পরিমাপক লাগে, যাকে বলা হয় এনট্রপি (S)যত বেশি শক্তি, তত এনট্রপির মান কম। আবার যদি শক্তি কম হয়, তাহলে জানতে হবে এনট্রপির মান বেশি।

এক শক্তি থেকে আর এক শক্তিতে রূপান্তরিত হতে গেলে কিছুটা শক্তি খরচ হয়ে যায়, যা আর কোনও দিনই ফেরত পাওয়া সম্ভব নয়। এই খরচ হয়ে যাওয়া শক্তিকে বিজ্ঞানের ভাষায় বলা হয়- unavailable energyএই হারিয়ে যাওয়া শক্তির পরিমাপক হল এনট্রপি। তবে শক্তির রূপান্তরে এনট্রপির পরিবর্তন মাপা বেশ ঝামেলার।

এনট্রপি বেড়ে যাওয়ার অর্থ হল শৃঙ্খলা থেকে বিশৃঙ্খলা। যে কোনও ঘটনা অপরিবর্তনীয়, কারণ প্রতিটি ঘটে যাওয়া ঘটনায় এনট্রপি বেড়ে যায়। অপরিবর্তনীয় ঘটনার উদাহরণ স্বরূপ বলা যায়, যদি টেবিলে রাখা একটি জল ভর্তি গ্লাস মাটিতে পড়ে ভেঙে যায়, তবে কখনই কোনও উপায়ে সেই গ্লাসকে আবার জোড়া দিয়ে, জলে ভর্তি করে টেবিলে রাখা যাবে নাএই ঘটনাটিতেও এনট্রপি বেড়ে গেল। কোনোভাবেই আর আগের অবস্থায় ফিরে যাওয়া সম্ভব নয়)

প্রতিটি অণু বা পরমাণুকে যেহেতু চোখে দেখে তাদের গতিপ্রকৃতি জানা যায় না, তাই তিনি গ্যাসের অণু বা পরমাণুদের একসাথে নিয়ে সংখ্যা তত্ত্ব ব্যবহার করে তার সমীকরণ লিখে ফেলেন। এই সমীকরণটি হল,

S = klogW

S= এনট্রপি

k= বোলজম্যান ধ্রুবক

W= অণু বা পরমাণুদের যতগুলি তাপগতিবিদ্যার অবস্থান হয় (total number of all thermodynamic states of the molecules/ atoms)

বোলজম্যানের সমীকরণ প্রচলিত ভগবানবাদকে চ্যালেঞ্জ জানাল, তবে সরাসরি নয়। সব ঘটনার পিছনে যদি ভগবানের হাত থাকে, তবে তা পূর্বনির্ধারিত। কিন্তু ঘটনা ঘটে যাওয়ার সম্ভাব্যতা (probability) যখন সব ঘটনার পিছনে দাঁড়িয়ে, তখন সুনিশ্চিত হওয়ার ব্যাপারটাই গেল হাওয়ায় উড়ে। মানুষের জীবন নিয়েও প্রশ্ন উঠলো অনিশ্চয়তার। ঘটনা নিয়েই জীবন, ফলে খুব সহজে বোলজম্যানের ব্যাখ্যা মানুষ মেনে নিতে পারল না, এমনকি বৈজ্ঞানিক মহলেও তিনি বেশ চাপের মধ্যে পড়ে গেলেন। কিন্তু এই সমীকরণ তাঁকে বেশ খানিকটা খ্যাতির শিখরে পৌঁছে দিল। তাঁর গবেষণা পত্র ইংরেজিতে তর্জমা হতে লাগল। 

প্রফেসর বোলজম্যান খুব ভালো পড়াতেন, তার বক্তৃতা খুব সরস ছিল। তাই খ্যাতিলাভ করার পর যখন বক্তৃতা দেবার জন্য বিভিন্ন বিশ্ববিদ্যালয়ে তাঁর ডাক পড়ত, তখন সভাগারে তিল ধারণের জায়গা থাকত না। তাঁর একটি উক্তি ছাত্র মহলে খুব জনপ্রিয় হয় – ‘সত্যি কথা বলো, যা ভাবছ তা পরিষ্কার ভাষায় লেখো, আর নিজের ধারণাকে আজীবন রক্ষা করো সর্বশক্তি দিয়ে’।

bigganbolzman2

কিন্তু বোলজম্যান নিজে তাঁর বৈজ্ঞানিক ধারণাকে আঁকড়ে ধরে থেকে মানসিক ভারসাম্য হারিয়ে ফেলেতেন মাঝে মধ্যেই। এবং সেই কারণে তিনি একবার আত্মহত্যা করার চেষ্টা করে ব্যর্থ হন। এরপর তিনি গ্রাজ বিশ্ববিদ্যালয় ছেড়ে চলে যেতে যান, বিরোধ এড়ানোর জন্য। বার্লিন বিশ্ববিদ্যালয় তাঁকে প্রফেসর পদ দিতে চাইলে তিনি নিজে সেই পদে যোগ দিতে সম্মত হন। কিন্তু গ্রাজ শহরকে তিনি এতটাই ভালবাসতেন যে, শেষ মুহূর্তে বার্লিন বিশ্ববিদ্যালয়ে যোগ দিতে অসম্মতি জানান। তাঁর এই দ্বিধার কারণে তাঁকে অনেক বিরূপ মন্তব্যের শিকার হতে হয়। তাঁর শরীর স্বাস্থ্য ও মন ভেঙে পড়তে থাকে।

এরপর কিছুদিন পর আবার তিনি গ্রাজ ছেড়ে চলে যেতে চান। মিউনিখ বিশ্ববিদ্যালয় তাঁকে পদার্থবিদ্যার অধ্যাপক নিযুক্ত করে। তিনি প্রবল উৎসাহে আবার ছাত্র পড়ানো শুরু করেন। এই সময়ে তিনি ব্যবহারিক পদার্থবিদ্যার উপর পড়িয়ে প্রচুর জনপ্রিয়তা পান ছাত্র মহলে। কিন্তু দুবছর পর আবার তাঁর ইচ্ছে হয় ভিয়েনাতে ফিরে যাওয়ার। এর অন্যতম কারণ হল মিউনিক বিশ্ববিদ্যালয় অবসরের পর অধ্যাপকদের পেনশন দিত না। বোলজম্যান তাঁর নিজের ও পরিবারের ভবিষ্যৎ নিয়ে এতটাই চিন্তিত হয়ে পড়েন যে, তিনি মিউনিকের কাজে ইস্তফা দিয়ে দেন। আবার ভিয়েনায় চাকরির জন্য দরখাস্ত জমা করেন বোলজম্যান। অস্ট্রিয়া সরকার প্রথমে তাঁকে মানসিক ভারসাম্যহীন এক অধ্যাপক বলে তাঁর আবেদন খারিজ করে দেয়। পরে মুচলেকা লিখিয়ে তাঁকে অধ্যাপকের পদে বহাল করা হয়।

এরপর বিভিন্ন দেশে তাঁকে বক্তৃতা দেবার জন্য আমন্ত্রণ জানানো হয়। তিনি প্রায় তিরিশটি বক্তৃতা দেন শুধু আমেরিকাতেই। কিন্তু কোনও দেশই তাঁর ভালো লাগেনি, সেকথা বারবার চিঠিপত্রে সতীর্থদের জানিয়েছেন। গ্রাজ-এ ফিরে এসে তাঁর স্বাস্থ্য আরও ভেঙে পড়ে। ১৯০৬ সালে মানসিক ভাবে এতটাই ভেঙে পড়েন বোলজম্যান যে, তিনি নিজের ঘরে আত্মহত্যা করেন।

প্রফেসর লুইডিক বোলজম্যান যে শুধু একজন ক্ষুরধার বিজ্ঞানী ও অঙ্কবিদ ছিলেন তাই নয়, জার্মান সাহিত্যের তিনি নিয়মিত পাঠক ছিলেন। আর এক দিকে শাস্ত্রীয় যন্ত্রসঙ্গীতে ছিল তাঁর বিশেষ জ্ঞান। গানবাজনায় তিনি তাঁর চার সন্তানকেই উৎসাহিত করতেন। নিজে অনেক কবিতা লিখেছেন জার্মান ভাষায়। প্রকৃতিপ্রেমী ছিলেন বলে তাঁর উদ্ভিদবিদ্যায় জ্ঞান কোনও অংশে কম ছিল না। সন্তানদের সাথে সকাল বেলায় হাঁটতে যেতেন নিয়মিত আর তাদের বিভিন্ন গাছের সাথে পরিচয় করিয়ে দিতেন।

বোলজম্যানের কাজ তাঁর পরবর্তী প্রথিতযশা বহু বিজ্ঞানীকে প্রভাবিত করে, যার মধ্যে ছিলেন আলবার্ট আইনস্টাইন, গিবস্‌, ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক, প্রমুখ।

তথ্যসূত্র ও ছবিসুত্র – Ludwig Boltztnann, The Man Who Trusted Atoms, Carlo Cercignani, Oxford University Press, 1998.

 জয়ঢাকের  বৈজ্ঞানিকের দপ্তর 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s