સાયન્સ અફેર્સ:E=mc² જોડે આપણે શું લેવાદેવા?

ભૌતિકશાસ્ત્રની વાત નીકળે ત્યારે E=mc²નો ઉલ્લેખ ચોક્કસ થાય, પણ ત્યાર બાદ એ સમીકરણ વિશે બીજી કોઈ ચર્ચા ન થાય. E=mc² લોકોને બોલવામાં આકર્ષક લાગે છે, પણ સમજવામાં સરળ નહીં. 1905માં સાપેક્ષવાદની સ્પેશિયલ થિયરી આપ્યા બાદ આઈન્સ્ટાઈનને થોડા મહિના પછી આ સમીકરણ સૂઝ્યું. તેણે ફક્ત ત્રણ પાનાંની પ્રત તૈયાર કરી હતી, જેના અંતે લખેલું આ સમીકરણ આજે 105 વર્ષ પછી પણ ધૂમ મચાવે છે. અહીં E એટલે એનર્જી- ઊર્જા, m એટલે પદાર્થનું દ્રવ્ય- દળ, અને c એટલે પ્રકાશની ઝડપ. E=mc² દ્વારા ઊર્જા અને દ્રવ્ય વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવવામાં આવ્યો છે. ઓહિયો યુનિવર્સિટીના ખગોળશાસ્ત્રી પાઉલ સટર સમીકરણને રસપ્રદ રીતે સમજાવે છે. પાઉલ કહે છે કે, મીટર અને સેકંડ જેવાં અંતર અને સમય માપવાના એકમો આપણે આપણી સરળતા માટે બનાવેલા છે. એ તમામ એકમોને રદબાતલ ગણીને આપણે નવો એકમ બનાવીએ, કે જેમાં c=1 થાય. મતલબ પ્રકાશની ઝડપ 1 યુનિટ છે એમ ધારી લીધું. એટલે તરત E=m થઈ જાય. ઓહ! એટલે કે ઊર્જા જ દ્રવ્ય છે અને દ્રવ્ય જ ઊર્જા છે. સમગ્ર બ્રહ્માંડનું સઘળું દ્રવ્ય ઊર્જામાંથી બનેલું છે. આપણાં પ્રચલિત એકમો (units) સાથે જોઈએ તો પ્રકાશની ઝડપ c આશરે 30 કરોડ મી/સે છે અને આપણે તો એનોય વર્ગ (c)² લેવાનો છે. એટલે આ સમીકરણ દ્વારા કોઈ પણ દ્રવ્યમાં રહેલી ઊર્જા માપો તો અધધધ મોટો જવાબ મળે. દ્રવ્યમાં અખૂટ ઊર્જા રહેલી છે. પરમાણુ ઊર્જા તેનું શ્રેષ્ઠ ઉદાહરણ છે. બીજા વિશ્વયુદ્ધ વખતે જાપાનના હિરોશીમા પર ફેંકવામાં આવેલા અણુબોમ્બમાં ફક્ત 700 મિલિગ્રામ દ્રવ્યનું ઊર્જામાં રૂપાંતર કરવામાં આવ્યું હતું, જેનાથી આખું શહેર સાફ થઈ ગયું. તમારા હાથમાં જે અખબાર છે એના કણમાં રહેલી ઊર્જા 15 દિવસ સુધી આખા ગુજરાત રાજ્યમાં વપરાતી વીજળીની ઊર્જા કરતાં ઘણી વધારે છે. છતાં આપણે પરમાણુ ઊર્જાનો બહોળો ઉપયોગ કેમ નથી કરતાં તેનાં કારણો પછી ક્યારેક જોઈશું, પણ દ્રવ્યના પરમાણુને તોડીને (nuclear fissionથી) આટલી પ્રચંડ ઊર્જા મેળવી શકાય છે. E=mc²ને સમજવામાં મુખ્ય ત્રણ તકલીફ છે. એક તો પરમાણુ ઊર્જાની સમજનાં કારણે લોકો આ સમીકરણને પરમાણુ પૂરતું સીમિત કરી દે છે. પરમાણુ તોડ્યા વગર પણ દ્રવ્યનું ઊર્જામાં રૂપાંતર કરી શકાય છે. પેટ્રોલથી સ્કૂટર ચલાવવામાં કે ફોનની બેટરી વપરાય ત્યારે દ્રવ્યનું જ ઊર્જામાં રૂપાંતર થાય છે. ફરક ફક્ત એટલો કે એના કરતાં પરમાણુ ઊર્જામાં વ્યયનું પ્રમાણ લાખો ગણું ઓછું હોય છે. E=mc² રોજિંદાં દરેક ઉદાહરણમાં લાગુ પડે છે. બીજી તકલીફ છે કે લોકો પદાર્થની ગતિને ધ્યાનમાં નથી લેતાં. સમીકરણમાં m એ ફક્ત દ્રવ્યનું સ્થિર વજન નથી. ઝડપ પણ ધ્યાનમાં લેવી પડે. 1 કિ.ગ્રા.નો પથ્થર 5 કિમી/કલાકની ઝડપથી આવીને તમને અથડાય અને એ જ પથ્થર 50 કિમી/કલાકની ઝડપે આવીને અથડાય, તો દળ સરખું હોવા છતાં તમને અસર કરતી ઊર્જામાં મોટો ફરક હશે. ત્રીજી તકલીફ છે કે, લોકો રોજિંદાં ઉદાહરણમાં દ્રવ્યનું જ ઊર્જામાં રૂપાંતર જોઈ શકે છે. ઊર્જામાંથી દ્રવ્ય કેવી રીતે બને છે તેની નોંધ નથી લેવાતી. (ક્રમશ:) ⬛ nimitasheth21@gmail.com