ইতিহাস

বিজ্ঞানের এক বিস্ময়কর প্রতিভা ম্যাক্সওয়েল

শুরু করা যাক একটি মজাদার প্রশ্ন দিয়ে। এমন ৩ জন বিখ্যাত বিজ্ঞানীর নাম বলুন যারা পদার্থবিজ্ঞানের জগতটাকেই রাতারাতি পাল্টে দিয়েছিলেন। বিজ্ঞানে যাদের নুন্যতম ধারণা আছে, তারা ২ জনের নাম সেক্ষেত্রে নির্দ্বিধায় বলবেন। একজন হলেন মহাকর্ষের সারথি স্যার আইজ্যাক নিউটন, অপরজন আপেক্ষিকতা তত্ত্বের অবতারণাকারী আলবার্ট আইনস্টাইন।

কিন্তু তৃতীয় ব্যাক্তিটি কে হবেন? এটা বলতে গিয়ে অনেকেই হয়তো বিভ্রান্তি বা সংশয়ে পড়ে গেছেন। এমনকি খোদ পদার্থবিদরাই এই প্রশ্নের উত্তরে একমত হতে পারেননি। তবে অধিকাংশ বিজ্ঞানীদের মতে এই দুইজনের নামের পাশে যার নাম সবচেয়ে বেশি শোভা পায়, তিনি হচ্ছেন আলোর তড়িৎচুম্বকীয় তত্ত্বের প্রণেতা জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল।

১৮৩১ সালের ১৩ই জুন স্কটল্যান্ডের এডিনবার্গের এক ধনাঢ্য স্কটিশ পরিবারে ম্যাক্সওয়েলের জন্ম। পরিবারের সদস্যরা প্রথমে তার নাম রেখেছিলেন ক্লার্ক। পরবর্তীতে তার বাবা তার নামের শেষে ম্যাক্সওয়েল যোগ করে দেন।

ছোটবেলা থেকেই তিনি ছিলেন কৌতুহলী মনের অধিকারী। ৩ বছর বয়স থেকেই চারপাশের বিভিন্ন ঘটনার কারণ সম্পর্কে মায়ের কাছে জানতে চাইতেন। শৈশবেই তার তীক্ষ্ণ মেধার পরিচয়ও পাওয়া গিয়েছিল। মাত্র ৮ বছর বয়সেই তিনি কবি জন মিল্টন রচিত দীর্ঘ অনুচ্ছেদগুলো অনায়াসে পড়তে পারতেন।

চিত্র: জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল

১৮৩৯ সালে ক্যান্সারে আক্রান্ত হয়ে ম্যাক্সওয়েলের মা মারা যান। বাবা এবং চাচী তার দেখাশোনা ও পড়ালেখার দেখভাল করেন। তবে তার প্রাতিষ্ঠানিক শিক্ষাশুরুর অভিজ্ঞতা খুব সুখকর ছিল না।

ম্যাক্সওয়েলের প্রখর স্মৃতিশক্তি এবং অজানাকে জানার প্রবল ইচ্ছা ছিল প্রবল। কিন্তু তার পড়াশোনায় মন ভরছিল না শিক্ষকের। তিনি ধারণা করেছিলেন, ম্যাক্সওয়েল সাধারণ বাচ্চাদের মতো কোনো জিনিস দ্রুত শিখতে পারে না। এই নেতিবাচক মনোভাবের কারণে পড়ানোর সময় তিনি মাঝে মাঝে ম্যাক্সওয়েলের সাথে রুক্ষ ব্যবহার করতেন। এ ঘটনা জানার পর সেই শিক্ষককে ছেড়ে দেয়া হয় এবং ১৮৪১ সালে তিনি বিখ্যাত এডিনবার্গ একাডেমির স্কুল শাখায় ভর্তি হন। সেখান থেকেই তার বিখ্যাত কর্মকাণ্ডের সূত্রপাত ঘটে।

চিত্র: এডিনবার্গ একাডেমি

স্কুলে ভর্তি হলেও স্কুলের গৎবাঁধা নিয়ম আর সীমাবদ্ধ পড়াশোনায় তার তেমন আগ্রহ ছিল না। এমনকি পরীক্ষার ফলাফল নিয়েও তিনি বেশ উদাসীন ছিলেন। তবে তার মধ্যে লুকিয়ে থাকা অনুসন্ধিৎসু মনটি ছিল সদা জাগ্রত।

শুনতে অবাক লাগলেও ম্যাক্সওয়েল যখন তার প্রথম গবেষণাপত্র প্রকাশ করেন, তখন তার বয়স ছিল মাত্র ১৪ বছর! তার প্রথম বৈজ্ঞানিক অনুসন্ধানের বিষয়বস্তু ছিল জ্যামিতিকেন্দ্রিক। গবেষণাপত্রে সরু দড়ির কুণ্ডলীর সাহায্যে গাণিতিক বক্ররেখাগুলোকে যান্ত্রিক পদ্ধতিতে উপস্থাপনের পদ্ধতি বর্ণনা করেন।

এছাড়াও তিনি দুইয়ের অধিক কেন্দ্র সম্পন্ন সাধারণ উপবৃত্ত, কার্তেসীয় উপবৃত্ত সহ বিভিন্ন বক্ররেখার গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য নিয়েও গবেষণাপত্রে আলোচনা করেন। তার এই গবেষণালব্ধ ফলাফল এডিনবার্গ রয়েল সোসাইটিতে পর্যন্ত উপস্থাপন করা হয়েছিল। কিন্তু সে সময় তার বয়স ছিল খুব কম। শিক্ষকেরা এই তরুণ বয়সে এত বড় কাজের ভার তার উপর দিতে চাননি। তাই তার অনুসন্ধানের পুরো বিষয়টি মঞ্চে উপস্থাপন করেছিলেন এডিনবার্গ বিশ্ববিদ্যালয়ের প্রাকৃতিক দর্শন বিভাগের অধ্যাপক জেমস ফোর্বস। তৎকালীন সময়ে

চিত্র: এডিনবার্গ বিশ্ববিদ্যালয়

পদার্থবিজ্ঞানকে ‘প্রাকৃতিক দর্শন’ বা ‘ন্যাচারাল ফিলোসোফি’ নামে ডাকা হতো। মজার বিষয় হলো, ম্যাক্সওয়েল তখনও কলেজের গণ্ডিই পার করতে পারেননি।

১৬ বছর বয়সে ১৮৪৭ সালে ম্যাক্সওয়েল এডিনবার্গ বিশ্ববিদ্যালয়ে ভর্তি হন। যুক্তরাজ্যের বিখ্যাত কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ে পড়ারও সুযোগ পেয়েছিলেন। তবে প্রথম টার্ম পরীক্ষার পর তিনি এডিনবার্গের স্নাতক শেষ করবেন বলে মনস্থির করেন। এডিনবার্গে থাকাকালীন সময়েও তার লেখা ২টি বৈজ্ঞানিক গবেষণাপত্র প্রকাশিত হয়।

১৮৫০ সালের অক্টোবরে তিনি কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ে প্রবেশ করেন এবং সেখানেই তার সৃষ্টিশীল কাজের পরিচয় ফুটে ওঠে। ২৫ বছর বয়সে তাকে অ্যাবার্ডিন বিশ্ববিদ্যালয়ের প্রাকৃতিক দর্শন বিভাগের বিভাগীয় প্রধান হিসেবে নিযুক্ত করা হয়। মাত্র ২৫ বছর বয়সে একই সাথে অধ্যাপক এবং বিভাগীয় প্রধান হবার নজির খুবই বিরল।

কয়েক বছরের মাঝেই গবেষক হিসেবে তার নাম বিজ্ঞানমহলে সুপরিচিত হয়ে ওঠে। তিনিই সর্বপ্রথম শনির বলয়ের রহস্য উদ্ঘাটন করতে সক্ষম হয়েছিলেন। ২০০ বছর ধরে বিজ্ঞানীরা এই সমস্যার কোনো সমাধান খুঁজে পাচ্ছিলেন না। তিনি বিভিন্ন গাণিতিক পরিসংখ্যান এবং শনি গ্রহের তথ্য উপাত্ত সংগ্রহ এবং সেগুলো যাচাই বাছাই করে বলেন, শনির বলয় আসলে ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র বস্তু দিয়ে তৈরি। এই বস্তুগুলো একসাথে শনির চারপাশে ঘুরপাক খাওয়ার কারণেই এই বলয় তৈরি করে থাকে।

তার আগে কোনো গবেষকই বিষয়টিকে এভাবে চিন্তা করেননি। তাদের ধারণা ছিল, শনির বলয় হয়তো অবিচ্ছিন্ন কোনো দৃঢ় বস্তু দিয়ে তৈরি। এরকম হলে সেগুলো ঘূর্ণনের সময় একে অপরের সাথে ধাক্কা লেগে চূর্ণবিচূর্ণ হয়ে যেত। এমনকি শনিগ্রহের সাথেও বলয়ের সংঘর্ষ হবার সম্ভাবনা থাকত। আবার বলয়টি তরল পদার্থের হলে প্রচণ্ড গতিতে ঘোরার কারণে সেগুলো একে অপর থেকে ছিটকে যাবার কথা। কিন্তু সেরকমও তো হচ্ছে না।

এই সমস্যার সমাধানের জন্য ম্যাক্সওয়েল তখন গণিতের আশ্রয় নিলেন। বিভিন্ন পরীক্ষা নিরীক্ষা শেষে তিনি বলেন, শনির বলয়টি যদি অসংখ্য ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র পদার্থের সমন্বয়ে তৈরি হয়, তবেই সেটি মোটামুটি স্থিতিশীল ও অক্ষুন্ন থাকবে। প্রতিটি ক্ষুদ্র পদার্থ একেকটি উপগ্রহের ন্যায় শনি গ্রহের চারপাশে প্রদক্ষিণ করছে। একটি রিংয়ের সকল ক্ষুদ্র পদার্থ একটি নির্দিষ্ট দিকে নির্দিষ্ট বেগে ঘোরে। এমনটা না হলে বলয়ের পদার্থগুলো একে অপরের সাথে সংঘর্ষের ফলে পুরো ব্যবস্থাটিই ধ্বংস হয়ে যেত।

চিত্র: শনির বলয় নিয়ে লেখা ম্যাক্সওয়েলের গবেষণাপত্রের প্রথম পৃষ্ঠা।

ম্যাক্সওয়েল শুধু শনির বলয় সৃষ্টির কারণই ব্যাখ্যা করেননি, তিনি এর ভবিষ্যতও অনুমান করেছিলেন। এ বিষয়ে তিনি বলেছিলেন, শনির বলয়টি ধীরে ধীরে বিস্তৃতি লাভ করবে এবং একপর্যায়ে সেটি অদৃশ্য হয়ে যাবে। শনিগ্রহের মহাকর্ষ বলের কারণেই মূলত এই ঘটনাটি ঘটবে।

প্রায় শতাধিক বছর পরে এর সত্যতা খুঁজে পাওয়া যায়। ভয়েজার মহাকাশযান শনিগ্রহকে ফ্লাইবাই করার সময় পাঠানো বিভিন্ন ছবি বিশ্লেষণ করে দেখা যায়, ম্যাক্সওয়েলের বিবৃতিটি সম্পূর্ণরূপে সঠিক ছিল।

১৮৬০ সালে ম্যাক্সওয়েল যে কলেজের শিক্ষক ছিলেন সেটি আরেকটি কলেজের সাথে মিলিতভাবে কাজ শুরু করে। তখন তাঁকে বিভাগীয় প্রধানের পদ থেকে অব্যাহতি দেওয়া হয়।

এই ঘটনার পর তিনি লন্ডনের কিংস কলেজের প্রফেসর হিসেবে যোগ দেন। এখানে অবস্থানকালেই তিনি তার জীবনের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ও বিখ্যাত আবিষ্কারটি করেছিলেন। তার সেই আবিষ্কারকে বাঘা বাঘা বিজ্ঞানীরা (আইনস্টাইন, ফাইনম্যান, ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক প্রমুখ) বিংশ শতাব্দীর সেরা আবিষ্কার বলে মনে করেন।

তিনি ৪টি গাণিতিক সমীকরণ প্রতিপাদন করেন। এই সমীকরণগুলোর সাহায্যে তিনি প্রমাণ করেন, আলো, বিদ্যুৎ এবং চৌম্বকত্ব- এরা একই বল থেকে সৃষ্টি। সেই বলের নাম তাড়িতচুম্বক বল। সমীকরণগুলো বর্তমানে ম্যাক্সওয়েলের সমীকরণ নামে পরিচিত। তার এই আবিষ্কার এখন পর্যন্ত পদার্থ বিজ্ঞানের সার্বিক ঐক্যবদ্ধ তত্ত্ব বা Grand Unified Theory of Physics তৈরিতে সবচেয়ে বড় সহায়ক।

চিত্র: ম্যাক্সওয়েলের সমীকরণ

বর্তমানে আমরা জানি, ইলেকট্রন এক জায়গা থেকে আরেক জায়গায় স্থানান্তরিত হবার মুহূর্তে আমরা বিদ্যুৎ শক্তি পাই। ইলেকট্রনগুলো যখন একই দিকে ঘুরতে থাকে তখন চৌম্বকত্ব পাওয়া যায়। আবার ইলেকট্রন শক্তি বিকিরণ করে উচ্চ শক্তিস্তর থেকে নিম্ন শক্তিস্তরে গমনের সময় ফোটন নির্গত হয়। সেখান থেকেই আলোক শক্তি পাওয়া যায়।

এই তিনটি ঘটনাই বিদ্যুৎচৌম্বকীয় বলের বাস্তব উদাহরণ। প্রকৃতপক্ষে ইলেকট্রন আমাদের চেনা জানা জগতকে কীভাবে প্রভাবিত করছে, সেটা এই ঘটনাগুলোর সাহায্যেই বোঝা যায়। তবে আশ্চর্যের বিষয় হলো, ম্যাক্সওয়েলের সমীকরণগুলো প্রকাশিত হয়েছিল ইলেকট্রন আবিষ্কারের প্রায় ৩০ বছর আগে।

চিত্র: ম্যাক্সওয়েলের জন্মস্থান। এই বাড়িতেই তিনি জন্মেছিলেন।

তিনি মূলত ২টি ঘটনা পর্যবেক্ষণ করে এই সমীকরণগুলো প্রতিপাদন করেছিলেন। প্রথমটি হচ্ছে বিদ্যুৎ কীভাবে চৌম্বকত্বকে প্রভাবিত করে। দ্বিতীয়টি ঠিক তার উলটো অর্থাৎ চৌম্বকত্ব কীভাবে বিদ্যুৎকে প্রভাবিত করে। পরীক্ষা নিরীক্ষা করে দেখেন, বিদ্যুৎ এবং চৌম্বকত্বের মাঝে প্রভাব বিস্তারকারী জিনিসটি হলো বিদ্যুৎচুম্বকীয় তরঙ্গ। এই তরঙ্গটি তার উৎস থেকে চারপাশে ছড়িয়ে পড়ে।

তিনি এই তরঙ্গের বেগ নির্ণয় করে দেখেন তা আলোর বেগের সমান। যেহেতু আলোর চেয়ে বেশি বেগে মহাবিশ্বে কোনো কিছু যেতে পারে না, তাই বিদ্যুৎচৌম্বকীয় তরঙ্গ এবং আলো অবশ্যই একই জিনিসের দুটি ভিন্ন রূপ হবে।

শূন্যস্থানের মধ্য দিয়ে শক্তির তরঙ্গরূপে ভ্রমণের ধারণাটি সে সময়ের সনাতনী নিউটনীয় পদার্থবিজ্ঞানকে অনেক বড় ধাক্কা দেয়। কারণ নিউটন মনে করতেন, দুরে অবস্থিত কোনো বস্তুর উপর মহাকর্ষ বল ছাড়া আর কিছু প্রভাব বিস্তার করতে পারে না।

কিন্তু নতুন আবিষ্কার বলছে ভিন্ন কথা। নতুন এই ধারণাটির উপর ভিত্তি করে পদার্থবিজ্ঞানের আরেকটি নতুন শাখার জন্ম হয়। তার নাম কোয়ান্টাম মেকানিক্স।

ম্যাক্সওয়েলের এই বিদ্যুৎচুম্বকত্বের ধারণা আমাদের দৈনন্দিন জীবনকেও প্রভাবিত করেছে। তার সমীকরণের উপর ভিত্তি করেই বিভিন্ন বৈদ্যুতিক যন্ত্র (রেডিও, টেলিভিশন, রাডার, মাইক্রোওয়েভ ওভেন ইত্যাদি) তৈরি করা হয়।

তড়িৎচৌম্বকীয় তরঙ্গ ছাড়াও ম্যাক্সওয়েলের আরো বেশ কিছু গুরুত্বপূর্ণ আবিষ্কার রয়েছে। গ্যাসের গতিতত্ত্বের প্রতিষ্ঠাতা ছিলেন তিনি। তার এই তত্ত্ব পরিসংখ্যানিক পদার্থবিজ্ঞানের নতুন ক্ষেত্র তৈরি করে। এর সাহায্যে ক্ষুদ্র মৌলিক কণার বিভিন্ন কর্মকাণ্ড পরিসংখ্যানের মাধ্যমে উপস্থাপনের এক অভিনব উপায় বের করা সম্ভব হয়েছিল। যা ছিল কোয়ান্টাম মেকানিক্সের পূর্বশর্ত।

তিনিই বিশ্বে প্রথম রঙ্গিন ফোটোগ্রাফ তৈরি করেছিলেন। মানুষের চোখ যে লাল, নীল, সবুজ- এই তিনটি আলোর অনুভূতি উপলব্ধি করতে পারে। এটাও তিনিই প্রথম বুঝতে পেরেছিলেন। একারণে তিনি লাল, নীল ও সবুজ বর্ণের পৃথক ফিল্টার ব্যবহার করে তার ফটোগ্রাফার দিয়ে একটি পশমি কাপড়ের পটির ছবি তোলেন। পরবর্তীতে এই তিনটি ছবিকে স্তরীভুত করে ফিতার একটি পরিপূর্ণ রঙ্গিন ছবি ফুটিয়ে তুলতে সক্ষম হন। আধুনিক ফটোগ্রাফিতে তার এই পর্যবেক্ষণের গুরুত্ব অপরিসীম।

চিত্র: ম্যাক্সওয়েলের প্রচেষ্টায় তৈরিকৃত পৃথিবীর প্রথম রঙিন ফটো।

ম্যাক্সওয়েল ১৮৭৯ সালে মাত্র ৪৮ বছর বয়সে তার মায়ের মতোই পেটের ক্যান্সারে আক্রান্ত হয়ে মারা যান। কিন্তু এই অল্প সময়েই তিনি পদার্থবিজ্ঞানের জগতে অনেক বড় প্রভাব রেখে গিয়েছেন। আরো ২০-৩০ বছর বেঁচে থাকলে হয়তো পদার্থবিজ্ঞানকে আরো অনেক উচ্চতায় নিয়ে যেতে পারতেন।

বিজ্ঞানী ও গবেষকরা তার অবদানকে পরম শ্রদ্ধার সাথে স্মরণ করে। তার তড়িৎচুম্বকীয় ধারণার উপর ভিত্তি করে Electric Fields and Waves নামে তড়িৎকৌশল একটি শাখা তৈরি করা হয়েছে। তার এই ধারণাটি এতটাই মৌলিক ও চমৎকার ছিল যে প্রযুক্তিবিদদের সবচেয়ে বড় সংগঠন IEEE-র লোগোতে সেটি স্থান পেয়েছে।

চিত্র: ম্যাক্সওয়েলের প্রচেষ্টায় তৈরিকৃত পৃথিবীর প্রথম রঙিন ফটো।

লোগোটিতে সোজা তীরচিহ্ন দিয়ে বিদ্যুৎ এবং বাঁকানো তীর চিহ্ন দিয়ে তড়িৎ চৌম্বকীয় ক্ষেত্রকে বোঝানো হয়েছে। এর পেছনের মূল কারিগর নিঃসন্দেহে ম্যাক্সওয়েল। তিনিই ফ্যারাডে এবং অ্যাম্পিয়ারের সূত্র দুইটিকে একীভূত করতে পেরেছিলেন।

তার নামানুসারে সিজিএস পদ্ধতিতে চৌম্বক ফ্লাক্সের এককের নাম রাখা হয়েছে ম্যাক্সওয়েল। তার অসামান্য অবদানের প্রতি কৃতজ্ঞতা জানাতে পৃথিবীর সর্ববৃহৎ সাবমিলিমিটার টেলিস্কোপটির নাম রাখা হয়েছে জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল টেলিস্কোপ।

এছাড়াও শনির বলয়ের C রিংয়ের মধ্যবর্তী সবচেয়ে প্রশস্ত (২৭০ কিলোমিটার চওড়া) ফাঁকা স্থানের নাম রাখা হয়েছে ম্যাক্সওয়েল গ্যাপ।

তথ্যসূত্র

  1. https:// britannica.com/biography/James-Clerk-Maxwell
  2. https://iaus.archive.org/8/items/onstabilityofmot00maxw/onstabilityofmot00maxw.pdf
  3. https://youtube.com/watch?v=b2cVLHozb9k
  4. https://owlcation.com/humanities/The-Contributions-of-James-Clerk-Maxwell-to-Science
Click to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Most Popular

To Top