लहरींचा गुंता : सुर - बेसुर, रंग - बेरंग (Interference of Waves like Photons and Sounds)

Primary tabs

अनिकेत कवठेकर's picture
अनिकेत कवठेकर in तंत्रजगत
8 Apr 2020 - 11:24 am

(आधी सर्वांनी मिळून आवाज केला. नंतर सर्वांनी मिळून दिवे लावले. यात karona जाईल कि नाही हे माहित नसलं तरी साऱ्यांचं एकत्र येऊन (आपापल्या घरीच राहून).. एका वेळी एक होणं याने निदान सर्वांच्या मनाला तरी resonance concept or constructive interference नुसार उभारी येईल. एकाच वेळी प्रार्थना म्हणायची पद्दत आहेच सर्व धर्मामध्ये . आपापल्या घरी राहून एकत्र येणं आणि त्यातून एकपणाची जाणीव होणं, शक्तीचा गुणाकार होणं आणि मनाला उभारी येणं हे सुद्धा कमी थोडीच आहे? असो. तर विक्रम वेताळांनी नेहमीप्रमाणे फिजिक्स मधल्या resonance ची चर्चा केली.. resonance of sound, resonance of light यांची चर्चा केली . काय ती इथे पहा..)

विक्रमाच्या राज्यात नुकताच एक संगीत, नाट्य, चित्रकला, मूर्तिकला, काष्ठकला कर्मींचा मेळा एक आठवडाभर आयोजित केला होता. देशोदेशींच्या चित्रकारांनी, मूर्तिकलाकारांनी, गायकांनी, वादकांनी, समूहवादकांनी, रांगोळीकारांनी हजेरी लावली होती. नुसतीच हजेरी नाही तर चित्रकलाकारांनी रंग भरले, गायकांनी मधुर वाणीने मने जिंकली, संगीतकारांनी समधुर संगीताने कान तृप्त केले, बल्लवांनी सुग्रास अन्नाने पोटालाच नव्हे तर मनालाही आनंद दिला. नाटक कारांनी तर मन मोहवून टाकले लोकांचे. त्या रंगमय, नादमय, संगीतमय, नृत्यमय वातावरणाची मोहिनी विक्रमाच्या मनावर अजूनही होती. सर्व कला म्हणजे संगतीवर आधारलेल्या- रंगांची संगती, नादांची संगती, स्वरांची संगती सारं कसं संगतवार मांडावं तसं ठेवलेलं.. संगीत निर्माण होताना जर तबला, पेटी एकसाथीने प्रत्येक क्षणाला, स्वराला एकसाथ असतील तरंच ते संगीत.. तबला आणि पेटी एकसाथीने एका सेकंदाने काय एक मिलिसेकंदाने जरी पुढे मागे झाले की सुराचा बेसूर झालाच समजायचा.. रंगीबेरंगी रांगोळ्यांच्या सुंदर देखाव्यात एखादा जरी वेगळाच रंग पडला तर त्या राहिलेल्या सुंदर चित्रा ऐवजी चुकार रंगाकडे लक्ष जाऊन पाहणाऱ्याचा अपेक्षाभंग व्हायचा हे ठरलेलं.. पेटीच्या सुराने कसं तबल्याच्या सुराला दर क्षणाला, दर स्वराला साथ दिलीच पाहिजे.. जरा इकडचे तिकडे झाले की जाणकार श्रोत्याला तो खटकणार हे`निश्चितच.. फुलांचा ढीग आणि हार यातला फरक म्हणजे त्यांना एकत्र गोवायचा, एकत्र असण्याचा, एक नाममात्र, साधा पांढरा दोरा ढिगापासून हार तयार करतो ते त्याच्या एकत्र आणण्याच्या कौशल्यामुळे.. हे एकत्र, सुरात, रंगात असणं किती महत्वाचं आहे याचा विचार करीतच विक्रम मैफिलीतल्या सुंदरशा गाण्याच्या ओळी गुणगुणत त्या अंधाऱ्या अमावास्येच्या रात्री अंधारी क्षितिजे पार करत वेताळाच्या भेटण्याच्या ठिकाणाकडे निघाला होता.. भयाण अरण्यात नव्हे तर सुंदरशा बागेतच तो विहार करतोय`असंच पाहणाऱ्या घुबडांना आणि वटवाघळांनाही वाटत होतं.. रानात राजाच्या आजच्या बदललेल्या रंगढंगांचीच चर्चा होती..

"अरे विक्रमा मैफिल संपली, सारे कलाकार, चित्रकार, संगीतकार, नाटककार आपापल्या देशी परतही गेले. पण तू अजूनही तिथेच मनाने घुटमळतोयस, या काळ्या अंधाऱ्या रात्री एखाद्या सुंदरशा बागेत किंवा संगीतसभेस आल्या सारखा वाटतोयस. आज कलांमध्ये मन रममाण झालंय तर मग इथे कशाला आलायस? आणि आलाच आहेस तर हेही सांग की तुमच्या फिजिक्स`मध्ये आहे कारे या संगतीला, एकाच वेळी, एकाच ठिकाणी, एकाच स्थितीत असण्याला काही किंमत? का केवळ रुक्ष, माणूसघाणा विषय आहे हा एखाद्या उजाड माळरानासारखा? योग्य उत्तर दे राजा नाहीतर उद्या तुझ्या निधनानिमित्त तुझी नगरी शोक सभेत असेल याची खात्री बाळग .. "

"वेताळा हे आवाज, रंग, संगीत, प्रकाश ही सारी खरंतर कंपनेच oscillations आहेत.. मोठमोठाले स्थायू, द्रव, वायू यांचे आकार जेव्हा इतर स्थायू, द्रव, वायू यांच्या आकारांना धडकतात, पडतात, उंच फेकतात, ढकलून गडगळत सोडतात तेव्हा या फोर्स मधला काही भाग त्यांना इकडे तिकडे ढकलण्यात, पाडण्यात खर्च होतो. न्यूटनचा action-reaction चा नियम पाळण्यात खर्च होतो. शिवाय या धडकेमुळे त्या धडकणाऱ्या वस्तूंमध्येही गडबड माजते.. आणि त्यातून आवाज निर्माण होतो    "

"गडबड माजते कसली गडबड? आणि आवाज, प्रकाश, रंग यांचा या पदार्थांमधल्या धडकांशी काय संबंध?"

"मी म्हणालो तसं दोन वस्तू धडकल्या समजा घंटेचा दोलक घंटेवर आदळला तर त्या दोलकामधील आणि घंटेमधील अणुरेणू भूकंपाचा धक्का बसल्यासारखे मुळापासून हादरतात.. पण सॉलिड्स मधील अणुरेणूंमधले बंध खूपच ताकदवान असतात.. पितळीसारख्या मिश्रधातू मधले तर फारच पक्के असतात. आदळून भूकंप झाला तरी घंटेचे तुकडेतुकडे होत नाहीत. पण या घट्ट बंधनांमुळे तिच्यावर लावलेले बळ थोडे विस्थापन करते. घंटा हलते. थोडी गगरमही होते आणि एक मोठा आवाजही करते."

"हो तू सांगितलं होतंस कि आवाज म्हणजे एक तरंग आहे. त्याची चाल खड्डे आणि चढ, खड्डे आणि चढ अशी असते. आवाजाने एक खड्डा आणि एक चढ पार केला तर त्याचे एक पाऊल पडते. त्याला आवाजाचे पाऊल किती लांब पडते याला आवाजाची wavelength म्हणतात. आवाजाची अशी किती पावले एका सेकंदात पडतात म्हणजे आवाज किती झपझप चालतो ते दाखवणारी संख्या म्हणजे फिरत, वारंवारता frequency होय. आवाजाच्या पावलात येणारा चढ किती उंच किंवा खड्डा किती खोल हे सांगणारी संख्या म्हणजे आवाजाचा आयाम amplitude.. म्हणजे हा आवाज पुरुष किती पाय उचलून आपटतो आणि त्यामुळे त्याचा पाय किती खोल जातो हे दाखवणारी संख्या.. देवमाशाच्या आवाजाचे पाऊल त्याच्या`आकाराच्या इतकेच अतिमोठे आणि मुंगीच्या आवाजाचे पाऊल त्या प्रमाणात बारकेसे.. जेवढे आवाजाचे पाऊल मोठे त्याप्रमाणात दर सेकंदाला ती कमी पडणार.. wavelength inversely proportional to frequency.. ध्वनीसारख्या मोठ्या पावलांच्या तरंगांकडून प्रकाशाकडे जावे तशी पावलांची लांबी कमी कमी होत जाते  wavelength goes on reducing आणि त्यामुळे पावलांची झपझप अधिक वेगाने होते म्हणजे frequency वाढत जाते.. हे सर्व मला सांगितलंयस तू आधीच विक्रमा पण यात तर तो आवाज, फोटॉन कसे मस्त जातात आणि धूमकेतूसारखे लुप्त होतात. मग त्यांना संगत, एकत्र येणे, जाणे असे काहीच नसते ना? सगळे आपले एकला चालो रे म्हणत जात असतात ना?"

"अरे वेताळा तसं नाही. उलट हे आवाज, लाईट, उष्णता, रंग हे कधीच एकट्या दुकट्याने प्रवास करत नाहीत, तर सतत कळपाने प्रवास करत राहतात. कळप म्हणले की सर्व समान ध्येयाने, एकदिलाने जातात असे वाटते पण तसंही नसतं या घोळक्यांचे. अक्षरश:कधी एकमेकाला मदत करून मोठा आवाज, मोठा प्रकाश तयार करतील आणि कधी एकमेकांच्या तंगड्यात तंगड्या घालून एकमेकाला चितपट करतील. ही दोन टोकाची उदाहरणे झाली. पण या दोन टोकांच्या मध्येही वेगवेगळे परिणाम ते एकमेकांवर घडवत राहतात. यांची संख्या किती असते हे तर कळायचा सवालच नसतो विशेषतः ध्वनीच्या तरंगांची.. अदृश्यच असते मानवी डोळ्यांना.. आपण जी sine wave ची आकृती काढतो ती आपल्या समजण्याच्या सोयीसाठी.. आवाजाच्या लाटा साधारण sine wave सारख्या दिसतात म्हणून आपल्याला लक्षात यायला सोपं जातं.. "

"अच्छा, जर असे तरंग नसतात तर मग या ध्वनिलहरी, फोटॉन जातात कसे?"

"वेताळा, ध्वनी sound या solid, liquid, gas अशा माध्यमात medium मध्येच तयार होतात. आपल्या उदाहरणातील घंटा जेव्हा वाजली तेव्हा घंटेच्या आत जे बिथरलेले, दचकलेले आणि एका ठिकाणी गच्च बांधलेले जे अणुरेणू होते ते स्वतः हलत नाहीत, मोकळे होऊ शकत नाहीत. म्हणूनच आपल्या जवळच्या हवेच्या कणांना हादरवतात. पण हवेला कोणी बांधलेले नाही. त्यामुळे घंटे जवळची हवा घंटेच्या आवाज धक्क्या मुळे जोरात ढकलली जाते. हवेचे रेणू molecules एका लहान जागेत गच्च दाबले जातात compression पण हवा कुठे गप्प बसायला.. दाबले गेलेले रेणू शेजारच्या रेणूंना धक्का देतात आणि यात दाबले गेलेले रेणू पुन्हा फैलावतात. पण त्यामुळे त्यांच्या जवळ दुसरे हवेचे रेणू कोंदटून येतात.. मग ते कोंदटलेले रेणू जवळच्या हवेच्या रेणूंना धक्का देतात आणि स्वतः फैलावतात.. असं करत करत आवाजाची लाट हवेला दाबत आणि पुन्हा मोकळे सोडत पुढे जाते. Series of compressions and rarifications ..घंटेबाहेर आलेल्या एका धक्क्याला किंवा लहरीला आजुबाजुच्या माध्यमात medium मध्ये पसरल्यामुळे, त्यात अनेक रेणूंनी शेजारच्या रेणूंना धक्के दिल्यामुळे मग अजून लहान लहान छोट्या छोट्या बाळ लहरी किंवा बालधक्के wavelets.. एक दोन नाही अनेक होत जातात आणि हे बालधक्के बाकीच्या बालधक्क्यांशी पुन्हा भांडत बसतात.. "

"आता काय झालं यांना भांडायला? पण बाळच रे ती दंगा करणारच.. "

"हो हि बाळे दंगा करतातच. समजा एका बाळाचा पाय वर उचलला आहे, wave crest आणि दुसऱ्या ने खाली सोडलाय wave trough.. यांच्या पायात पाय घातल्यामुळे एकाचं compression दुसऱ्याच्या rarification हे एकमेकांना विरोधात जातात आणि परिणाम म्हणजे आवाजच लुप्त होतो. ते एकमेकाला नष्ट करतात waves cancel  out.. पण जर समजा दोन्ही बाळे समान तालात जातायत.. एकाच वेळी पाय उचलतात आणि खाली सोडतायत तर दोघांची compressions एकत्र येतात आणि त्यामुळे आवाज मोठा होतो.. जसं आवाजाचं तसंच प्रकाशाचं.. प्रकाश हि पण एक लहरच.. दोन प्रकाश लहरी एकत्र जातायत.. त्यातल्या एका बाळाने पाय वर उचलला wave crest आणि दुसर्याने खाली सोडला तर पुन्हा आल्याचं तंगड्यात तंगड्या.. त्यामुळे पुन्हा चितपट दोघेही.. परिणाम असा होतो की तिथला प्रकाश एकदमच क्षीण किंवा नाहीसा होतो. पण जर दोघेही मित्रभावाने वागले.. दोघांची पावले एकत्रच वर उचलली तर तेथील प्रकाशरूपातली ऊर्जा खूप वाढते आणि मोठा प्रकाश दिसतो.. "

"अरेच्चा, कमाल आहे लहरी सुद्धा माणसांसारख्या बेभरवशाच्या असतात हे  माहित नव्हतं मला. एकमेकांच्या पायात पाय घालणे, कधी कधी मदत करून शक्ती द्विगुणित करणे, एकीचे बळ दाखवणे हे सर्व उपद्व्याप लहरींहि करतात हे नवीनच कळतंय.. पण`काय रे काय म्हणायचं या प्रकाराला? "

"वेताळा, याला तरंगाची किंवा लहरींची सरमिसळ म्हणतात. Interference of waves. जिथे एकदिलाने, एका तालात जाऊन चांगला परिणाम म्हणजे मोठ्ठा आवाज किंवा सर्वात तेजस्वी प्रकाश दाखवतात त्याला युतीचा परिणाम constructive interference म्हणतात.. याला resonance असेही म्हणतात पण जेव्हा दोघे एकमेकांना संपवतात, शक्तिहीन करतात, सामान्यांच्या भाषेत वाट लावतात तेव्हा त्याला विरोधाचा परिणाम destructive interference म्हणतात. एकदिलाने, एकमुखाने, एका तालात करणे म्हणजे resonance.. यामुळे सगळ्या लहरींच्या एकूण बेरजेपेक्षाही मोठा परिणाम घडतो. सर्वाधिक, सर्वात चांगला, अत्युच्च परिणाम घडतो. याउलट विरोधात काम केले तर अतिविनाशक परिणाम होतो..अनेक आवाज असूनही काहीच कळत नाही नुसताच गोंगाट होतो. प्रकाशलहरी असूनही उजेड पडत नाही.. एकूण परिणाम घातकच होतो.."

"हे बरंय, तुम्हीच त्याला आवाजाला, प्रकाशाला लहर म्हणलं. लहर आहे म्हणजे लहरी स्वभावही आला तुम्हा माणसांसारखा. मग चांगली लहर असली तर एकदिलाने काम करणार, दोघेही फायद्यात जाणार.. मूड फिरला, खुन्नस झाली तर एकमेकाला संपवणार.. तुम्ही हे फिजिक्स म्हणजे माणसासारखंच बनवलंय रे.. पण काय रे विक्रमा तो सूर्य इतका प्रकाश देऊनही कधीच काळा का होत नाही.. नाही म्हणजे मी ग्रहण वगैरेबद्दल बोलत नाहीये रे.. पण हा सूर्य नक्की काय असं जाळतो आणि इतका सगळी कडे`प्रकाश सोडतो हे सांग रे कधी तरी.. अर्थात तुला अभ्यास करावा लागेल.. पुन्हा पुढच्या अमावास्येला यावं लागेल.. ये जरा अभ्यास करून ये.. मी हि येतोच.. हाहाहा ..  "

(क्रमश:)

मुखपृष्ठ
संगीतकला आणि फिजिक्स Music and Physics 
१२वी पर्यंतचं Physics
गोष्टींची पूर्ण यादी (Complete Story List)

प्रतिक्रिया

बाकी आली लहर केला कहर कशाची भीती जवान माणसाला हे कुलदीप पवार चे गाणे उगाच आठवले.

अनिकेत कवठेकर's picture

23 May 2020 - 9:29 am | अनिकेत कवठेकर

यालेखाला काहीच प्रतिक्रिया आल्या नव्ह्त्या..वाटलं की फसला हा लेख बहुधा..पण आज प्रतिक्रिया पाहून बरं वाटलं.

कानडाऊ योगेशु's picture

23 May 2020 - 2:13 pm | कानडाऊ योगेशु

यालेखाला काहीच प्रतिक्रिया आल्या नव्ह्त्या..वाटलं की फसला हा लेख बहुधा..पण आज प्रतिक्रिया पाहून बरं वाटलं.

तांत्रिक असल्यामुळे माझ्यासारखे बरेच जण प्रतिक्रिया देऊन हात दाखवुन अवलक्षण करायच्या भानगडीत पडत नसावेत. कारण इतर लेखांसारखा वाचुन समजला टाईपचे लेख नाहीत तुमच्या ह्या लेखमालिकेतले. वाचनसंख्या जवळपास ५०० आहेत त्यामुळे प्रतिक्रेयेंवर लक्ष ठेवु नका. तुमची शैली वाचनीय आहे आणि आम्ही वाचतो आहोत.

अनिकेत कवठेकर's picture

24 May 2020 - 8:21 am | अनिकेत कवठेकर

@ हात दाखवुन अवलक्षण करायच्या भानगडीत पडत नसावेत. कारण इतर लेखांसारखा वाचुन समजला टाईपचे लेख नाहीत तुमच्या ह्या लेखमालिकेतले...

असं तुम्ही म्ह्ट्ला आहात..तसं करू नका..तुमच्या प्रश्नातून एक तर लिहिणार-याच्या विचाराला नवीन दिशा मिळते..किंवा आधीच लेख लिहिलेला असेल तर उत्तरादाखल लिंक देता येते..बिनधास्त विचारा..मी फिजिक्स एक्सपर्ट च्या भुमिकेत नाही..कारण मी फिजिक्स शास्त्रज्ञ नाही..तसं काही होइन अशी सुतराम शक्यता पण नाही..Physics communications..फिजिक्स बद्दल अघळ पघळ बोलणे..कथा सांगणे एव्ढेच मी करत असतो..चिंता नसावी

अहो आयर्नमॅन,
माझी गोष्ट वाचून खरंतर असंच काहीसं वाटणं/सुचणं अपेक्षित आहे. लहरी किंवा वेव्हस या असाच धुडगुस किंवा धुमाकुळ्च घालत असतात.तो कसा घालतात हे समजून घेणं म्हणजेच वेव नेचर चा अभ्यास करणं होय. त्यामुळे असं काहीसं वाटणं म्हणजे तुम्ही विषयाच्या जवळ जात आहात असं समजा.

मराठी_माणूस's picture

22 May 2020 - 11:10 am | मराठी_माणूस

आवाजाची लाट हवेला दाबत आणि पुन्हा मोकळे सोडत पुढे जाते.

पुढे जात जात, आपल्या कानात प्रवेश करुन कानाच्या पडद्याला हलवते आणि आपण आवाज ऐकु शकतो. हे समजले. हा हवेचा disturbance थोडासा visualize पण करता येतो.
पण प्रकाश लहरी निर्वात पोकळीतुन कसा प्रवास करतात ? आणि त्या लहरी कशा असतील हे visualize करणे अवघड जाते.

अनिकेत कवठेकर's picture

23 May 2020 - 9:35 am | अनिकेत कवठेकर

ध्वनि हे तसेही mechanical vibrations आहेत..माध्यमाच्या रेणूंची ढकला ढकली असते त्यात..प्रकाश किंवा फोटॉन चं वेगळंच आहे..ते लिहिण्याचा प्रयत्न केलाय..ईथे जा..

अनिकेत कवठेकर's picture

23 May 2020 - 9:37 am | अनिकेत कवठेकर

ध्वनि हे तसेही mechanical vibrations आहेत..माध्यमाच्या रेणूंची ढकला ढकली असते त्यात..प्रकाश किंवा फोटॉन चं वेगळंच आहे..ते लिहिण्याचा प्रयत्न केलाय..ईथे जा..रंग आणि प्रकाश - एक फोटॉन्सचा सतत पडणारा महापाऊस

मराठी_माणूस's picture

23 May 2020 - 12:15 pm | मराठी_माणूस

धन्यवाद. त्या लिंक वरचा लेख वाचला. रंगांचे प्रकार, फरक याचे स्पष्टीकरण छान समजावले आहे. (लांब ढांगा, आखुड ढांगा). तिथे पुढील लेख केंव्हा येणार आहे.

मात्र प्रकाश लहरी कशा असु शकतील , कशा प्रवास करत असतील, त्यांचा वेग कशानेही बदलत नाही हे समजुन घेणे अजुन जमत नाहीय्ये.

@प्रकाश लहरी कशा असु शकतील , कशा प्रवास करत असतील, त्यांचा वेग कशानेही बदलत नाही हे समजुन घेणे अजुन जमत नाहीय्ये.

आईनस्टाईन नावाच्या प्रकाश वेड्या माणसाने याचं उत्तर दिलं..theory of relativity आणि space-time singularity या संकल्पना महत्वाच्या ठरतात..ईथे त्यांविष्यी माहिती आहे..

स्थल -काल यांच्यातलं 'सेटिंग' (Einstein and Space -Time Singularity )

मग हे पाहा

वजनदार ग्रह -तारे आणि स्थळ -काळाची अदृष्य इलास्टीक झोळी (Einstein's theory of relativity and bending of space-time due to planets and stars)

आणि मग..

पदार्थ जडरूप (मॅटर) असो वा ऊर्जारूप (एनर्जी), प्रकाश कायमच सोबतीला असतो.. (e = m. c^2)