জ্ঞান বিজ্ঞান । কার্তিক ১৪৩১

 

 বিজ্ঞান দিবস ও ভারতের   নোবেলজয়ী বিজ্ঞানী

ড. সৌমিত্র চৌধুরী কলকাতা, পশ্চিম বঙ্গ < সূ চি প ত্র

ভারতের বিজ্ঞান দিবস ২৮শে ফেব্রুয়ারী। কেন  এই দিনটিকে বেছে নেওয়া হল?  মূল্যবান এক আবিষ্কার ঘটেছিল এই দিনে। আবিস্কারক বিজ্ঞানী চন্দ্রশেখর ভেঙ্কট রামন (সি ভি রামন)। প্রথমেই বলতে হয় সেই আবিষ্কারের কথা। আবিষ্কারটি আলোক বিজ্ঞান সম্পর্কিত। রাতের অন্ধকারে চোখে ধরা পড়ে না কিছু। সূর্য উঠলে দেখতে পাই। সূর্যালোকে সব কিছু দৃশ্যমান। কেমন সে আলো? সে আলোর মধ্যে আছে সাত রঙ। অর্থাৎ সূর্যের দৃশ্যমান আলো সাতটি রঙ দিয়ে তৈরি। খুবই পরিচিত সেই রঙ গুলি। বেগুনী (violet), নীল (indigo), আকাশি (blue), সবুজ (green), হলদে (yellow), কমলা (orange) ও লাল (red)। ‘বেনীআসহকলা’ আর ইংরাজিতে রঙের প্রথম অক্ষর দিয়ে বললে ‘ভিবজর’ (vibgyor)। প্রতিটি রঙিন আলোর আছে বিশেষ পরিচয়। তাদের থাকবে নির্দিষ্ট  কম্পাঙ্ক (বা তরঙ্গদৈর্ঘ্য)। লাল আলোর কম্পাঙ্ক, বেগুনী রঙের কম্পাঙ্ক আলাদা। লাল আলোর কম্পাঙ্ক সব চেয়ে কম আর তরঙ্গদৈর্ঘ্য সব চেয়ে বেশী। কম্পাঙ্ক বেশী হলে তরঙ্গদৈর্ঘ কম হয় (কম্পাঙ্ক তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ব্যাস্তানুপাতিক)। বেগুনী আলোক রশ্মির কম্পাঙ্ক সব চেয়ে বেশী। সাত রঙের রেখা দিয়ে তৈরী ‘বেনীআসহকলা’। রঙের এই প্যাটার্ন বা নক্সা হল সূর্যের সাদা আলোর ‘বর্ণালী’ (line spectrum)। স্পেক্ট্রোমিটার যন্ত্রের (Spectrometer) সাহায্যে নিয়ে এইরকম বর্ণালী আমরা খালি চোখে দেখতে পাই। কেমন এই যন্ত্র? এর মূল অংশ প্রিজম দিয়ে তৈরি। যন্ত্রটির মধ্যে থাকা প্রিজম আপতিত আলোক রশ্মি গুলোকে বিভিন্ন অংশে ভাগ করে দেয়। কম্পাঙ্ক বা তরঙ্গদৈর্ঘ্যের বিচারে সাত আলো আলাদা আলাদা হয়ে যায়। আলোক রশ্মির আঁচড় ফুটে ওঠে বর্ণালীতে। তখন বর্ণালীতে অনেক ধরনের আলোর রেখা চোখে দেখতে পাই। এবার অন্য কথা। সূর্যের সাদা আলো আদতে বহু-রঙা আলো (chromatic light)। সাত খানা বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের (বা কম্পাঙ্কের) আলোর সমন্বয়। বেগুনী বর্ণ (বা লাল রঙ), নিদিষ্ট কম্পাঙ্ক (বা তরঙ্গদৈর্ঘ্য) বিশিষ্ট। মানে একরঙা আলো (monochromatic light)। আলোক রশ্মি (একরঙা বা বহু-রঙা) শরীরে পড়লে আলোর চলন বাধা প্রাপ্ত হবে। উল্টো দিকে সৃষ্টি হবে ছায়া। সেই আলোর রশ্মি যখন পদার্থের অতি সুক্ষ কণার উপর আপতিত হয় তখন অন্য রকম ব্যাপার ঘটে যায়। সুক্ষ কণার আকার আপতিত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কাছাকাছি হলে আলোক রশ্মি মূল পথ থেকে বিচ্যুত হয়ে যায়। তারপর বিক্ষিপ্ত হয়ে ছড়িয়ে পড়ে বিভিন্ন দিকে। বিক্ষিপ্ত হয়ে পড়ার এই ঘটনার নাম ‘আলোর বিক্ষেপণ’ (scattering)। আলোর বিক্ষেপণ কখন কী ভাবে ঘটবে, জানিয়ে ছিলেন ইংল্যান্ডের বিজ্ঞানী লর্ড র‍্যালে (Lord Raleigh) কাজটির কৃতিত্বের জন্য নোবেল পুরষ্কারও পান (১৯০২)। র‍্যালের ‘বিক্ষেপণতত্ত্ব (Rayleigh’s scattering theorem) অনুযায়ী, পদার্থের অণু গুলো (তরল, অর্ধতরল বা গ্যাসীয়) কোনো আলোক রশ্মির বিক্ষেপণ ঘটালে বিক্ষিপ্ত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য বা কম্পাঙ্কের কোন পরিবর্তন হয় না। অর্থাৎ বিক্ষিপ্ত আলোর বর্ণালী মূল আলোর রেখা-বর্ণালীর মতই। তবে এই মতবাদ কিন্তু বদলে গেল। বদলে দিলেন ভারতের এক বিজ্ঞানী। আলোর বিক্ষেপণের প্রচলিত ধারণা পাল্টে দিলেন (১৯২৮ সালের ২৮ শে ফেব্রুয়ারী) স্যার সি ভি রামন। হাতে কলমে প্রমাণ করে দেখালেন, কোনো একরঙা আলোক রশ্মি (monochromatic light) যখন প্রায়-স্বচ্ছ প্রকৃতির তরল অর্ধতরল বা গ্যাসীয় মাধ্যমের (জল, কেরোসিন, বেঞ্জিন, গ্লিসারিন, প্রাকৃতিক গ্যাস, বায়ুমন্ডল) ভেতর পাঠানো হয়, তখন এসব পদার্থের অণুগুলো এক রঙা আলোর বিক্ষেপন ঘটিয়ে দেয়। এর ফলে কী হয়? মূল আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য বা কম্পাঙ্ক বদলে যায়। অর্থাৎ বিক্ষিপ্ত আলো আর একরঙা না-থেকে তিনটে বিভিন্ন বর্ণের আলোক রশ্মিতে পরিনত হয়। এই ধরনের বিক্ষেপণ অর্থাৎ আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য (বা কম্পাঙ্ক) পরিবর্তিত হওয়ার ঘটনাটির পরিচয় ‘রামন এফেক্ট’ নামে। বিক্ষিপ্ত আলোর এই তিন-রঙা বর্ণালীর নাম রামন স্পেকট্রাম (Raman spectrum)। দৈনন্দিন জীবনের বহু ক্ষেত্রে এই আবিষ্কারের প্রভাব দেখতে পাওয়া যায়। বিজ্ঞানী সি ভি রামন তাঁর পর্যবেক্ষণ লব্ধ জ্ঞান বিজ্ঞান গবেষণা পত্রে প্রকাশ করলেন। বললেন, বিক্ষিপ্ত আলোর বর্ণালীর তিনটে রেখার মাঝেরটি মূল আলোর কিন্তু তার পাশের দুটি রেখা সম্পূর্ণ ভিন্ন রঙের। একদম নতুন এবং খুব আশ্চর্য ধরনের পর্যবেক্ষণ। বিজ্ঞানী রামন ভিন্ন রঙের রেখা দুটোর নাম দিলেন ষ্টোকস লাইন (stokes line, নিম্ন কম্পাঙ্ক বিশিষ্ট) এবং অ্যান্টি ষ্টোকস লাইন (anti-stokes line, উচ্চ কম্পাঙ্ক বিশিষ্ট)। অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ আরেকটি তত্ত্ব প্রকাশ করলেন তিনি। বললেন, বিক্ষিপ্ত আলোক-বর্ণালীর ষ্টোকস লাইন এবং অ্যান্টি ষ্টোকস লাইন দুটোর অবস্থান নির্ভর করে বিক্ষেপণকারী পদার্থের রাসায়ণিক গুণাবলীর উপর। কী ধরনের রাসায়নিক গুনের উপর নির্ভর করে? অণু-পরমাণুর গঠন, পারমানবিক সংখ্যা, যোজ্যতা, বৈদ্যতিক ও চুম্বকীয় গুণ। আর রেখা (line) দুটোর তীব্রতা বা ঔজ্জ্বল্য নির্ভর করে বিক্ষেপণকারী পদার্থের ভৌত গুণাবলীর উপর। যেমন ঘনত্ব, আপেক্ষিক গুরুত্ব, সান্দ্রতা (Viscosity), পৃষ্ঠটান (Surface tension), স্থিতিস্থাপকতা (Elasticity)। অসংখ্য পদার্থের উপর রামন-ক্রিয়া পরীক্ষা করেছেন স্বয়ং স্যার সি ভি রামন এবং তাঁর অনেক ছাত্র। দেশ এবং বিদেশের বহু রসায়নাগারে পরিক্ষিত হয়েছে রামন এফেক্ট। গত পঞ্চাশ বছরে ‘রামন স্পেকট্রাম’-এর অভূতপূর্ব উন্নতি ঘটেছে। বিজ্ঞানের সমস্ত ক্ষেত্রেই এর প্রয়োগ। আমাদের জীবন যাত্রার প্রায় সব বিষয়েই কাজে লাগছে রামণ স্পেকট্রাম। রামণ স্পেকট্রাম কোনো তরল, অর্ধতরল বা গ্যাসীয় পদার্থের গুণাবলী বিশ্লেষণ করতে পারে। এর সাহায্য নিয়ে বহু তথ্য জানতে পারি। ওষুধের বিশুদ্ধতা, কার্যকারীতা। জেনে নিতে পারি খাদ্য দ্রব্যের স্বাদ, গুন। দামী বস্তুর (সোনা, রূপো, হীরে ইত্যাদি) বিশুদ্ধতা নির্ণয় করে দিতে পারে রামণ স্পেকট্রাম। জীববিজ্ঞান, ওষুধবিজ্ঞানে অনেক রকম প্রয়োগ এর। শরীরের কোষের (cells) গঠন ও তাদের বৈশিষ্ট বিশ্লেষণ করে দিতে পারে। হাড়ের গঠন নির্ধারন করে দেয়। শরীরের বিভিন্ন কোষে ঔষুধ, বিষ বা মাদকের প্রভাব জানান দিতে পারে রামণ স্পেকট্রাম। বর্তমান দুনিয়ায় প্রায় সব দেশেই সরকারী ওষুধ এবং খাদ্য দফতর (Drug and Food Control) রামণ স্পেকট্রোসকপির সাহায্য নিয়ে ওষুধ বা খাদ্যদ্রব্যের গুনাগুন নির্ধারন করে। এবং তার পরেই বাজারে বিক্রি হয় সেই সব। ‘রামন এফেক্ট’ অর্থাৎ আলোর এই বিশেষ ধরনের বিচ্ছুরণ ঘটে কেন? স্যার রামন উত্তর লিপিবদ্ধ করলেন। সে সময়ে আলো কী, কেমন তার চলন (সরল রৈখিক না ঢেউ-এর আকার) ইত্যাদি বিষয় নিয়ে চলছে বহু বিতর্ক। বিতর্কের অবসান ঘটাল সদ্য আবিষ্কৃত কোয়ান্টাম তত্ত্ব। জার্মান বিজ্ঞানী ম্যাক্স প্লাঙ্ক (কার্ল আর্নস্ট লুডভিগ মার্কস প্ল্যাঙ্ক, ১৮৫৮ - ১৯৪৭) এই তত্ত্বের প্রবক্তা (নোবেল পুরষ্কার পান, ১৯১৮)। এই তত্ত্ব মতে আলো এক ধরনের শক্তি। ফোটন কণা দিয়ে তৈরি। কোনও বস্তু থেকে আলোক রশ্মি নিরবিচ্ছিন্ন ভাবে বের হয় না। শক্তির প্যাকেট বা গুচ্ছ আকারে বের হয়। এই শক্তির গুচ্ছ বা কণার নাম ‘কোয়ান্টা’। আলোর এই প্যাকেট বা গুচ্ছ আকারে বের হবার তত্ত্বের নাম ‘আলোর কোয়ান্টাম তত্ত্ব’। বহু পরীক্ষার মধ্য দিয়ে এই মতের সত্যতা প্রমানিত। বিজ্ঞানী আইনস্টাইনও এই তত্ত্বের উন্নতি ঘটান। কোয়ান্টাম তত্ত্ব মতে, আলোর বিকিরিত শক্তির সঙ্গে বিকিরনের কম্পাঙ্ক একটা নির্দিষ্ট সম্পর্ক বজায় রাখে। সম্পর্কটি একটি ধ্রুব রাশি (E= hv, v কম্পাঙ্ক, h ধ্রুব রাশি, তার মান 6.624*10^27)। আবিষ্ককর্তার নাম অনুযায়ী এর নাম প্লাঙ্কের ধ্রুবক। কোয়ান্টাম তত্ত্বে’র সাহায্য নিয়ে স্যার সি ভি রামন তার আবিস্কারের খুঁটিনাটি ব্যাখ্যা করে দিতে পারলেন। ‘রামন এফেক্ট’ এর কারণ এবং প্রয়োগলব্ধ যাবতীয় ফলাফল নিঁখুত ভাবে প্রকাশ করলেন। রামনের আবিষ্কার যুগান্তকারী বলে সমাদৃত হল বিশ্ব-বিজ্ঞান মঞ্চে। আবিষ্কারের জন্য পদার্থবিদ্যায় নোবেল পুরষ্কারে সম্মানিত হলেন (১৯৩০ সাল)। তাঁর আবিস্কারের উপর ভিত্তি করে বহু উন্নততর যন্ত্র আবিস্কার হয়েছে। যেমন, রেসন্যান্স রমন স্পেকট্রোসকোপি, স্টিমুলেটেড রমন স্পেকট্রোসকোপি, সারফেস রমন স্পেকট্রোসকোপি। রসায়ন, জীববিজ্ঞান ওষুধ বিজ্ঞানের বহু কাজে ব্যবহার হয় এই ধরনের রমন স্পেকট্রোসকোপি। বিজ্ঞান জগতে স্যার সি ভি রামণের অবদান খুবই মূল্যবান। তাঁর যুগান্তকারী আবিষ্কারের কথা মনে রেখে ‘রামন এফেক্ট’ আবিষ্কারের এই দিনটি (২৮ শে ফেবরুয়ারী) আমাদের দেশে ‘জাতীয় বিজ্ঞান দিবস’ (National Science Day) হিসাবে পালিত হয়। অত্যন্ত কর্মময় জীবন কাটিয়েছেন স্যার সি ভি রামন। মেধাবী ছাত্র ছিলেন। জন্ম মাদ্রাজ শহরে (৭ নভেম্বর ১৮৮৮)। পিতা অধ্যাপক চন্দ্রশেখর আয়ার এবং মাতা পার্বতী দেবী। ষোল বছর বয়সে মাদ্রাজের প্রেসিডেন্সী কলেজ থেকে প্রথম শ্রেণীতে বি এ পাস করেন (১৯০৪)। তারপর পদার্থবিজ্ঞানে প্রথম শ্রেণীতে প্রথম হয়ে এম.এ।  এরপর চাকরি করতে তাঁর কলকাতায় আগমন। অধ্যাপনা বা গবেষণার চাকরি নয়। এ্যাকাউন্ট্যান্ট জেনারেলের অফিসে সরকারী চাকরি। খুব অল্প বয়সেই রামনের মধ্যে বিজ্ঞানের বহু বিষয়ে কৌতূহল লক্ষ করা যায়। বয়স যখন ছিল মাত্র ১৮, তাঁর প্রথম গবেষণামূলক প্রবন্ধ লন্ডনের পত্রিকায় প্রকাশিত হয়। এই গবেষণার করণে বিশ্বের বিজ্ঞানী মহলে অল্প বয়সেই পরিচিত হয়েছিলেন। চাকরির সঙ্গে সঙ্গে বিজ্ঞান অধ্যয়ন করতেন তিনি। চেষ্টা করতেন গবেষণা করতেও। কলকাতা বিশ্ববিদ্যালয়ের তখন উপাচার্য ছিলেন স্যার আশুতোষ মুখোপাধায়। তিনি বিশ্ববিদ্যালয়ে অধ্যাপনা করবার সুযোগ করে দিলেন সি ভি রামনকে। পরবর্তী সময়ে কলকাতায় বিজ্ঞান কলেজ প্রতিষ্ঠিত হয় (১৯১৪)। রামন সেখানকার অধ্যক্ষপদে যোগ দেন। কলকাতা বিশ্ববিদ্যালয় তাকে ডক্টর অব সায়েন্স ডিগ্রীতে ভূষিত করে (১৯২১)। পরবর্তী কালে (১৯২৪) তিনি লন্ডনের রয়াল সোসাইটির সদস্য নির্বাচিত হন। ভারতীয় বিজ্ঞান কংগ্রেসের সভাপতির দায়িত্ব গ্রহণ করেন (১৯২৮)। ভারতের তৎকালীন বৃটিশ সরকার তাকে ‘স্যার’ উপাধিতে ভূষিত করে (১৯২৯)। তিনি ব্যাঙ্গালোরের বিজ্ঞান ইনস্টিটিউটের ডাইরেক্টর ছিলেন দীর্ঘ ষোল বছর (১৯৩৩ থেকে ১৯৪৮ সাল)। আলোক বিজ্ঞান ছাড়াও, শব্দবিজ্ঞান এবং চুম্বকশাস্ত্রে গুরুত্বপূর্ণ কয়েকটি আবিষ্কার করেছিলেন। বিভন্ন রাসায়নিক বস্তুর মধ্যে আলোর গমন নিয়ে বহু ধরনের গবেষণা করেছিলেন। একটি উল্লেখযোগ্য গবেষণা পত্রের কথা উল্লেখ করছি। ‘On the molecular scattering and extinction of light in liquids and the determination of Avogadro Constant, Philosophical magazine, 213-224, 1923)। বিশ্ববিখ্যাত নেচার (Nature) পত্রিকায় অনেকগুলো গবেষণাপত্র প্রকাশিত হয়েছে। ১৯৭০ সালের ২১শে নভেম্বর প্রতিভাবান বিজ্ঞানী স্যার সি ভি রামনের মৃত্যু হয়। রমন এফেক্ট আবিষ্কারের দিনটির স্মরণে ২৮শে ফেব্রুয়ারি ভারতের জাতীয় বিজ্ঞান দিবস ঘোষণা করা হয়। ১৯৮৮ সাল থেকে প্রতি বছর এ দিনটিতে সারা ভারতের সবগুলো বিজ্ঞান গবেষণাগার সবার জন্য খুলে দেওয়া হয়। জাতীয় পর্যায়ে বিজ্ঞানের প্রচার ও প্রসারে এ দিনটির ভূমিকা বিশেষ তাৎপর্যপূর্ণ।   < সূ চি প ত্র