विज्ञानाची गोष्ट सांगणे म्हणजे विज्ञानाने हे विश्व कसे अधिकाधिक उलगडत नेले आणि त्यात आपले स्थान नेमके काय, एवढेच केवळ हे सांगणे नव्हे. विश्वाबद्दल वर्षानुवर्षे पाळलेल्या आपल्या ठाम श्रद्धा कशा हळूहळू फोल ठरत गेल्या आणि आज आपण कुठे आहोत, ह्याचीही ही कथा आहे. ह्या विश्वाबद्दल आपल्याला आज ठोसपणे जे काही भाष्य करता येते आहे, त्यामागे अनेकांचा त्याग आहे. उदा. कुठल्याही आकाशगंगेत ग्रह त्याच्या सूर्याभोवती लंबवर्तुळाकार कक्षेत परिभ्रमण करतो; त्याचा परिभ्रमणाचा वेग सतत बदलत असला, तरी विशिष्ट कालावधीत (t) त्याने कापलेले क्षेत्रफळ सारखेच असते आणि ग्रहाचा सूर्याभोवतीचा परिभ्रमणकाळ आणि त्याचे सूर्यापासूनचे सरासरी अंतर ह्यांचा विशिष्ट संबंध असतो हे आपल्याला ठाऊक आहे. हे आहेत ‘केप्लरचे नियम’. ह्या नियमांमुळेच आपल्याला विश्वाच्या दृश्यभागाचा नकाशा काढणे, लांबच्या ग्रहांवर याने पाठवणे शक्य झाले. वरवर पाहता साधेसोपे वाटणारे हे तीन नियम शोधून काढण्यासाठी केप्लरने आपले जवळजवळ सगळे आयुष्य गरिबी आणि हिंसाचाराच्या छायेत काढले. सॉक्रेटिस, गॅलिलिओप्रमाणेच आपण केप्लरचेही ‘विज्ञानासाठी हौतात्म्य पत्करणारा शास्त्रज्ञ’ म्हणून स्मरण करायला हवे.

सूर्यकेंद्री-प्रारूप (द हेलिओसेण्ट्रिक मॉडेल)

इ.स. 1500 च्या दरम्यान युरोपात राजेशाही आणि चर्च ह्यांची सत्ता होती. ख्रिश्चन धर्म हा कॅथॉलिक चर्च, प्रोटेस्टंट, लुथेरन वगैरे प्रतिस्पर्धी गटांमध्ये दुभंगला होता. ह्यातील चर्चची सत्ता सर्वात जुनी होती. त्यांचा युद्धखोरीचा इतिहासच होता. त्यातली बरीचशी युद्धे देवाच्या नावाने लढली गेली होती. चर्चने प्रत्येक गोष्टीत आपला वरचष्मा राखून ठेवलेला होता. मग ते लग्न, आहारपद्धती, नीती-अनीतिच्या व्याख्या ठरवणे असो किंवा खगोलशास्त्रावरील मत असो, अंतिम शब्द चर्चचाच असे. बाकी इतर मुद्द्यांवर ह्या गटांमध्ये कितीही मतभेद असले, तरी एका मुद्द्यावर मात्र सगळ्यांचे एकमत होते – पृथ्वी ही केंद्रस्थानी असून सूर्य, त्यावेळी ज्ञात असलेले पाच ग्रह आणि आपल्याला दिसत असलेली नक्षत्रे ही ह्या अचल पृथ्वीभोवती परिभ्रमण करतात. समर्थनासाठी अगदी साधेसाधे युक्तिवाद केले जात, जसे की, आपला आजूबाजूचा परिसर नेहमी तोच असतो, म्हणजे पृथ्वी अचल आहे. सूर्य रोज उगवतो, वरवर चढतो आणि मावळतो. आपला नित्यक्रम आचरत राहतो. किंवा, देवाने आपली प्रतिमा म्हणून माणूस घडवला आणि देव परिपूर्ण असल्याने माणूस विश्वाच्या केंद्रस्थानीच असायला हवा कारण शेवटी हे सगळे त्याच्यासाठीच तर आहे. ह्या विधानांच्या समर्थनासाठी दिलेला अंतिम संदर्भ असे बायबल.  

मात्र अभ्यासक, खगोलशास्त्रज्ञ, ज्योतिषी, धर्मोपदेशक ह्यांना जाणीव होऊ लागली होती, की सूर्य, चंद्र, ग्रह, नक्षत्रे ह्यांच्या गतीबद्दल गेल्या 100 वर्षांत जमा झालेले पुरावे हे बायबल किंवा चर्चने मांडलेल्या जगाच्या संकल्पनेशी जुळत नव्हते. 1543 साली मृत्युशय्येवर असलेल्या निकोलस कोपर्निकसने शेवटी आपले पुस्तक प्रकाशित करण्याची हिंमत केली. त्यात त्याने दावा केला होता, की सूर्य हा केंद्रस्थानी असून पृथ्वी त्याच्याभोवती फिरते. त्यानंतर जवळजवळ 50 वर्षांनी योहान्स केप्लरने आपले काम प्रसिद्ध केले. त्यात त्याने हे सूर्यकेंद्री-प्रारूप विस्ताराने मांडले. तेव्हाही चोहोबाजूंनी त्याला छळाला तोंड द्यावे लागले. ह्या मांडणीसाठी केप्लरला आयुष्यभर पुन्हापुन्हा आपले घरदार, कुटुंब सोडून परागंदा व्हावे लागले किंवा निर्वासिताचे जिणे जगावे लागले.  

(टीप: चर्चने गॅलिलिओवर खटला चालवला होता आणि एका अटीवर त्याला स्थानबद्ध राहण्यास फर्मावले. त्याने जनसमुदायासमोर आपले आधीचे म्हणणे (पृथ्वी सूर्याभोवती फिरते) मागे घेऊन ‘सूर्य पृथ्वीभोवती फिरतो’ असे विधान करावे असे त्याला सांगण्यात आले. असे मानले जाते, की त्या दिवशी न्यायालयातून बाहेर आल्यावर त्याने खाली गुढघे टेकले, आपले हात जमिनीवर ठेवले आणि म्हणाला, ‘‘इप्परसी मॉव्ह,’’ म्हणजे, ‘आणि तरीही तीच फिरते.’)

केप्लरचा जन्म 1571 मध्ये जर्मनीत झाला. त्याची आई कतरिना ही नैसर्गिक शक्तींचा वापर करून लोकांवर उपचार करे, तसेच वनौषधींचे उत्पादन करे. केप्लर पाच वर्षांचा असताना त्याचे वडील त्यांना सोडून गेले. ते भाडेतत्त्वावर सैनिक म्हणून काम करत. ‘80 वर्षांचे युद्ध’ म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या युद्धात लढताना बहुधा ते मरण पावले. मग केप्लर त्याची आई, दोन भाऊ आणि बहिणीसह आजोबांकडे राहू लागला. तो सहा वर्षांचा असताना त्याच्या आईने त्याला 1577 चा धूमकेतू दाखवला. ह्या घटनेने त्याच्या मनात विश्वाबद्दल कुतूहल निर्माण झाले, जे पुढे आयुष्यभर टिकले. पण लहानपणी उठलेल्या देवींमुळे तो सदा आजारी असे. देवींमुळे त्याच्या दृष्टीवर परिणाम झाला आणि हातांमध्ये वैगुण्य निर्माण झाले. खगोलशास्त्रातली निरीक्षणे नोंदवायला तर ह्या दोन्ही गोष्टींची खूपच गरज भासते. हां, मात्र त्याला तीक्ष्ण गणितीबुद्धी लाभलेली होती. तिची त्याला आपल्या कारकिर्दीत फार मदत झाली. 

केप्लर शिष्यवृत्ती घेऊन विद्यापीठात गेला, लुथेरन परंपरेतील मंत्री होण्यासाठी. परंतु त्याचे शिक्षक, मायकेल मायस्लीन ह्यांनी त्याचा कोपर्निकसच्या कामाशी परिचय करून दिला. केप्लर एक चाणाक्ष गणिती होता; त्याला ह्या कामाचे महत्त्व लक्षात आले. त्याने चंद्रावर एक प्रबंधही लिहिला. त्यात त्याने कोपर्निकसचा दावा – पृथ्वी सूर्याभोवती परिभ्रमण करताकरता स्वतःभोवती परिवलन करते – उचलून धरला. अशा कल्पना मांडल्यामुळे मंत्री म्हणून काम करायला तो अपात्र ठरला. मग त्याला ग्राझमधील प्रोटेस्टंट शाळेत शिक्षकाचे काम देण्यात आले. तिथे त्याने खगोलशास्त्र, गणिताबरोबर वक्तृत्व, इतिहास असे विषयही शिकवले. सर्वच विषय शिकवण्यात तो तरबेज होता. गणितज्ञ आणि खगोलशास्त्रज्ञ म्हणून त्या भागात ओळख निर्माण झाल्याने तेथील श्रीमंत आणि सत्ताधीश त्याला ज्योतिष सांगायला बोलवू लागले. त्याने भविष्यात घडणार्‍या घटनांची भाकिते वर्तवणारी कॅलेंडरेही लिहिली. ह्यातून त्याची प्राप्ती वाढायला मदत झाली.     

ग्राझमध्ये केप्लर 1594 ते 1600 अशी सहा वर्षे होता. तिथे त्याने शिक्षक, खगोलशास्त्रज्ञ, गणितज्ञ आणि ज्योतिषी म्हणून काम केले. ह्या दरम्यान त्याचा विवाह झाला आणि त्याचे ‘मिस्टिरियम कॉस्मोग्राफिकम’ हे पुस्तकही ह्याच काळात प्रकाशित झाले. ह्या कामाने त्याला शास्त्रज्ञ म्हणून ओळख मिळवून दिली. ह्या पुस्तकात त्याने सूर्य आणि त्यावेळी ज्ञात असलेल्या पाच ग्रहांच्या अंतराबाबतच्या निरीक्षणांना पुष्टी देणारी क्लिष्ट भूमिती मांडली. आणि केंद्रस्थानी सूर्य असलेल्या आकाशगंगेचा जाहीररित्या पुरस्कार केला. परमेश्वराने विश्वाबद्दलची गूढ माहिती त्यालाच सांगितलेली आहे, ह्यावर त्याची श्रद्धा होती. ह्या पुस्तकात त्याने ग्रहांच्या सूर्याभोवती फिरण्याच्या कक्षा वर्तुळाकार असण्याच्या आपल्या भूमिकेचा पुनरुच्चार केला. कारण हे विश्व परमेश्वराने निर्माण केलेले आहे, आणि परमेश्वराची प्रत्येक कृती अचूकच असणार, ह्याचाच अर्थ विश्वदेखील अचूकच असणार असा त्याचा ठाम विश्वास होता. आणि ह्याच न्यायाने सर्व आकाशस्थ ग्रहगोलांचा मार्गही पूर्णपणे निर्दोषच असणार. असा मार्ग कुठला, तर वर्तुळाकार. 

नव-खगोलशास्त्र / मंगळाची कक्षा

केप्लरला ग्राझ सोडावे लागण्यात त्याच्या ह्या पहिल्या पुस्तकाचाही वाटा आहे. 1600 साली त्याने आपल्या बायको-मुलांसह प्रागला मुक्काम हलवला. ह्या पुस्तकामुळे त्याची टायको ब्राहे ह्या श्रीमंत, पत राखून असलेल्या, मात्र जराशा विक्षिप्त खगोलशास्त्रज्ञाशी गाठ पडली. ह्या ब्राहेची ‘आयलंड प्रयोगशाळा’ होती. त्याची नोकरांची फौज, कामगार, अभ्यासक, खगोलशास्त्रज्ञ, गणितज्ञ ह्या प्रयोगशाळेची देखभाल करत. ब्राहेने रात्रीच्या आकाशाचा अभ्यास करण्यात, त्याबद्दलची निरीक्षणे नोंदवण्यात ह्या प्रयोगशाळेत काही दशके घालवली होती. केप्लरची तीक्ष्ण गणिती बुद्धिमत्ता जाणवून ब्राहेने त्याला आपला साहाय्यक म्हणून बोलवून घेतले. टायको आपल्याजवळची माहिती केप्लरला द्यायला टाळाटाळ करे. त्यामुळे बरेचदा त्यांचे संबंध ताणले जात. परंतु आधीच ग्राझमधून हकालपट्टी झालेली असल्याने टायकोशी जुळवून घेण्याशिवाय केप्लरकडे काही पर्याय नव्हता. टायकोची रुडॉल्फ राजाच्या पदरी खगोलशास्त्रज्ञ म्हणून नेमणूक होती. आपल्या ह्या पदाचा वापर करून त्याने ‘रुडॉल्फिन टेबल्स’ तयार करण्याच्या प्रकल्पात केप्लरला सामावून घेतले. ह्या टेबल्समुळे ब्राहे आणि त्याच्या आधीच्या खगोलशास्त्रज्ञांनी केलेल्या निरीक्षणांच्या आधारे तोवर ज्ञात असलेल्या पाच ग्रहांचे आणि हजारो तार्‍यांचे अचूक स्थान कळू शकणार होते. टॉलेमी ह्या खगोलशास्त्रज्ञाने इ.स. 100 च्या आसपास, म्हणजे केप्लर किंवा टायकोपेक्षा 1000 वर वर्षे आधी, पृथ्वीला केंद्रस्थानी कल्पिले होते. टायकोचा कल त्याच विचाराकडे झुकलेला होता. मात्र, 1601 साली ऑक्टोबर महिन्यात उलथापालथ झाली. अतिमद्यप्राशनाने टायकोचा मृत्यू झाला आणि केप्लर राज-गणिती झाला. रुडॉल्फिन टेबल्स प्रकाशित करण्याची संपूर्ण जबाबदारी त्याच्यावर आली. केप्लरने 11 वर्षे (1600-1611) प्रागमध्ये काम केले. त्याचे बहुतांश उल्लेखनीय काम ह्याच कालखंडातले आहे. 

मृत्यूपूर्वी टायकोने केप्लरला एक काम सोपवले होते – मंगळाचा सूर्याभोवती फिरण्याचा मार्ग शोधणे. केप्लरला अजूनही कक्षा वर्तुळाकारच वाटत होत्या. त्यामुळे टायकोकडून मिळालेली सगळी निरीक्षणे अचूकपणे मांडणारे गणिती सूत्र शोधण्यात त्याने अनेक वर्षे घालवली. ह्याला त्याने नाव दिले – ‘मंगळावरील युद्ध’ (युरोपियन मिथकांमध्ये मंगळ-ग्रह युद्धदेवता मानला जातो). शेवटी एके दिवशी केप्लर झोपेतून उठला तो ‘प्रकाशित’ होऊनच. कक्षा लंबवर्तुळाकार घेऊन त्याने गणना केली, आणि काय, सगळे जमलेच. हा झाला त्याचा पहिला नियम. 1609 साली केप्लरने ‘अ‍ॅस्ट्रॉनॉमिया नोवा’ (नव-खगोलशास्त्र) ग्रंथ प्रकाशित केला. ह्यात त्याने त्याचा पहिला आणि दुसरा नियम प्रसिद्ध केला. इथवर त्याने प्रकाशशास्त्र (ऑप्टिक्स), आकारमानाचे मोजमाप, ज्योतिषशास्त्राचा तात्त्विक अभ्यास, बर्फाच्या पातळ तुकड्याचा (स्नोफ्लेक) भौमितिक आकार अशा आणखीही काही विषयांवर संशोधन केले होते. तोवर त्याला पाच अपत्ये झाली, त्यातली दोन बाळपणीच गेली.  

1611 साली धार्मिक आणि राजकीय ताणताणाव वाढले आणि रुडॉल्फ दुसरा ह्याला मसायस ह्या आपल्या भावासाठी पायउतार व्हावे लागले. ह्यामुळे केप्लरचे भवितव्य अधांतरी झाले. त्याचवर्षी त्याच्या बायकोला तापाचे निमित्त होऊन फेफरे आले. ती नुकतीच कुठे मुलीच्या मृत्यूच्या दुःखातून सावरत होती, तोच पुन्हा आजारी पडली आणि त्यातच गेली. ह्या वैयक्तिक आणि व्यावसायिक हानीला तोंड देत केप्लरला लिंझला स्थलांतर करावे लागले. 1613 साली केप्लरने सुझाना ह्या चोवीस वर्षीय युवतीशी विवाह केला. तिची निवड 11 उपवधूंमधून अगदी काटेकोरपणे करण्यात आली होती. बहुतेक चरित्रकारांच्या मते आधीच्यापेक्षा हे लग्न जास्त आनंददायक ठरले. त्यांना पाच अपत्ये झाली, पैकी तीन वाचली. 

केप्लरचे स्वप्न

1611 नंतरचे केप्लरचे आयुष्य आर्थिक, व्यावसायिक, धार्मिक आणि राजकीय संघर्षाने भरलेले होते. 1615 साली त्याच्या आईवर जादूटोणा करण्याच्या आरोपाखाली खटला भरला गेला. ही दुहेरी शोकांतिका होती. केप्लरच्या आईला चेटकीण ठरवण्यात आले ते त्याच्या ‘सोम्नियम’ (स्वप्न) ह्या कथेवरून. या कथेचे कथानक थोडक्यात असे होते – तो चंद्रावर जातो, तिथे त्याचा सामना चंद्रावरील जीवांशी होतो. चंद्र स्थिर असून पृथ्वी त्याच्याभोवती फिरते यावर तेथील जीवांचा विश्वास असतो… खरे तर लोकांचे डोळे उघडावे म्हणून योजलेले हे रूपक होते. हे पुस्तक केप्लरच्या जिवंतपणी कधी प्रकाशित झाले नाही; पण त्याबद्दलची कुजबूज त्याच्या गावापर्यंत येऊन पोचली. गोष्टीत त्याला त्याची आई जादूने चंद्रावर पोचायला मदत करते असे दाखवले होते. तिला चेटकीण ठरवण्यासाठी हा पुरावा ग्राह्य धरण्यात आला.  

1500 ते 1600 सालच्या दरम्यान युरोपात हजारो स्त्रियांना जादूटोणा करत असल्याच्या आरोपावरून पकडण्यात आले. कबुलीजबाब घेण्यासाठी त्यांचा छळ करण्यात आला. आणि ह्या दुष्कृत्यांसाठी नंतर त्यांना वधस्तंभाला बांधून जाळून टाकण्यात आले. आपली जुनी भांडणे, हिशोब चुकते करण्यासाठी गावकर्‍यांकडून बरेचदा अशा क्लृप्त्यांचा वापर होई. गावकर्‍यांना केप्लरची आई कतरिना आवडत नसे. आणि लुथेरन पंथालाही केप्लरला धडा शिकवायचा होताच. त्याने मांडलेले सूर्यकेंद्री-प्रारूप आणि देव आणि विश्वाबद्दलचे त्याचे पाखंडी विचार ह्यावरून त्यांचा त्याच्यावर राग होता. केप्लरने जवळपास 7 वर्षे आईला सोडवण्यासाठी न्यायालयीन लढा दिला. तेव्हा सत्तरीला आलेल्या त्याच्या आईलाही एक वर्ष कैदेत काढावे लागले. ह्या लढ्यात त्याला विद्यापीठातल्या त्याच्या एका मित्राने मदत केली. केप्लरच्या चंद्रावरील प्रबंधामुळे तो खूपच प्रभावित झाला होता. केप्लरने आईला जाळून मारण्यापासून वाचवले खरे, आणि त्याच्या ह्या न्यायालयीन लढ्याने इतरांनाही सुटका करून घेण्यासाठी मदत झाली; पण कैदेतून सुटका झाल्यावर एका वर्षातच त्याच्या आईचा मृत्यू झाला. 

ह्या दरम्यान केप्लरने दोन मोठ्या कामगिर्‍या केल्या. त्यापैकी एक, ‘हार्मोनाइस मुंदी’ किंवा ‘जगातील सुसंवाद’ ह्याचे 5 खंड प्रकाशित झाले. ह्यात त्याने तारे आणि ग्रहांची गती समजावून सांगण्यासाठी संगीतातील सिद्धांत आणि गणिताचा वापर केला होता. ह्या पुस्तकाच्या शेवटच्या खंडात येतो त्याचा तिसरा नियम. हा नियम ग्रहाला सूर्याभोवती परिभ्रमण करायला लागणारा वेळ आणि त्याचे सूर्यापासूनचे सरासरी अंतर ह्यांचा सहसंबंध विशद करतो. अनेक वर्षे लिखाण आणि छपाईसाठी संघर्ष करून शेवटी 1627 साली त्याने ‘रुडॉल्फिन टेबल्स’ प्रकाशित केले. आपल्या झालेल्या कामाचे पैसे घेण्यासाठी जात असताना प्रवासात तो आजारी पडला आणि 8 ऑक्टोबर 1630 साली त्याचा मृत्यू झाला.      

त्याचे पुस्तक तसेच त्याच्या दाव्यांतील सत्यता लोकांना एक दिवस नक्की पटेल, हे केप्लरचे स्वप्न प्रत्यक्षात आले. न्यूटनने पुढील काळात मांडलेल्या गुरुत्वाकर्षणाच्या सिद्धांताचा पाया केप्लरच्या कामाने घातला. आणि अगदी आजही, आपण अवकाशात याने पाठवताना किंवा ग्रह-तार्‍यांची स्थिती अभ्यासताना केप्लरच्या नियमांचाच वापर करतो. 

प्रांजल कोरान्ने   |   pranjpk@gmail.com

लेखक भाषाअभ्यासक असून ‘क्वेस्ट’च्या माध्यमातून वंचित मुलांच्या शिक्षणासाठी काम करतात. लेखन आणि वाचन हे त्यांचे आवडीचे विषय आहेत.

अनुवाद: अनघा जलतारे