Tuesday 1 November 2016

ઑટો ફજી, માઇક્રો મશીન અને...


Pub. Date: 16.09.2016

આ વખતે નોબેલ પ્રાઇઝ વિજેતામાં એક પણ મહિલાનો સમાવેશ થતો નથી

આલ્ટો યુનિવર્સિટી હેલસીન્કી, ફિનલેન્ડનાં પ્રો. લંચ લેવા માટે બહાર નીકળીને કાર પાર્કિંગ એરીયામાં આવ્યા. અચાનક તેનાં સેલફોનની રીંગટોન વાગવા માંડી. તેમણે કોલ રીસીવ કર્યો ત્યારે તેમનો પ્રથમ ઉદ્ગાર હતો. જીસસ ! ધેટ્સ ઈન્ક્રીડીબલ, ધેટ્સ એમેજીંગ ! ઉદ્ગાર સાંભળીને ખ્યાલ આવી ગયો હશે કે કંઇક આશ્ચર્યજનક ઘટના બની હશે. લગભગ બધાજનાં ઉદ્ગાર આશ્ચર્ય અને હર્ષ મિશ્રિત હતાં. કારણ કે તેમને વિશ્વ પ્રસિદ્ધ અને મબલખ નાણા આપતું 'નોબેલ પ્રાઇઝ' તેમને મળ્યું હતું. વિશ્વ હેલસિન્કીનાં પ્રોફેસર એટલે પ્રો. માયકલ કોસ્ટર લીઝ. તેમને અન્ય બે વૈજ્ઞાાનિકો સાથે રસાયણશાસ્ત્રનું નોબેલ પ્રાઇઝ મેળવ્યું છે. આ વખતે બ્રિટનની વૈજ્ઞાાનિક ત્રિપુટીને ભૌતિકશાસ્ત્રનું નોબેલ પ્રાઇઝ મળ્યું છે. જે હાલમાં અમેરિકામાં સંશોધન કરનાર અને અમેરિકન નાગરિકત્વ મેળવનાર વૈજ્ઞાાનિક ત્રિપુટી છે.

૨૦૧૬નું મેડિસિન એટલે કે તબીબી વિજ્ઞાનનું 'નોબેલ પ્રાઇઝ' જાપાની વૈજ્ઞાાનિક યોશીનોરી ઓસુમીને મળ્યો છે. ૧૯૦૧માં નોબેલ પ્રાઇઝ આપવાની શરૃઆત કરવામાં આવી ત્યારે, મળતી ધનરાશિ, એક સારા પ્રોફેસરને ૨૦ વર્ષની નોકરી કરતાં જે નાણા મળે તેટલાં નાણાં વૈજ્ઞાનિકને 'નોબેલ' પ્રાઇઝ સ્વરૃપે  મળતાં હતાં.

નોબેલ પ્રાઇઝ : આધી હકીકત....
નોબેલ પ્રાઇઝ મળે એટલે વ્યક્તિ રાતોરાત સેલીબ્રીટી બની જાય છે. તેમાં અભિપ્રાયનું વજન પડે છે. આજે પ્રાઇઝ સાથે ૮૦ લાખ સ્વિડીશ ક્રોનોર મળે છે. (એક ક્રોનોર = ૭.૭૧ રૂપિયા) એટલે કે ૬.૧૭ કરોડ રૂપિયા મળે છે. આજે પૈસા કરતાં પ્રસિદ્ધ વધારે મળે છે. તમે આઇનસ્ટાઇન, મેરી ક્યુરી અને હેમિગ્વેની હરોળમાં આવી જાવ છો. નોબેલ પ્રાઇઝનાં જજ વિજેતા સિવાય કોઇનાં નામ જાહેર કરતાં નથી. તેઓ ન્યુક્લીઅર કોડ માફક જીવનભર રહસ્ય જાળવી રાખે છે. આમ કરવાનાં બે કારણ છે. એક : જેને નોબેલ પ્રાઇઝ મળ્યું નથી તેને 'હાર'નો અનુભવ કરવો પડતો નથી. માનસિક યાતનામાંથી તે બચી જાય છે. બે : નોબેલ પ્રાઇઝ કોઇ સ્પર્ધા નથી કે જીતેલા અને હારેલાની યાદી મૂકવી જોઇએ. પહેલાં વિજ્ઞાન જગત એટલું નાનું હતું કે જજ સીધા જ વૈજ્ઞાાનિકનાં સંપર્કમાં આવી તેને પ્રભાવિત કરવાનો કે તેણે તેમનાં પર ઉપકાર કર્યો છે એવો દેખાવ કરી શકતો હતો.

આ વખતે વૈજ્ઞાાનિકો માનતા હતાં કે લીગોનાં વૈજ્ઞાાનિકોએ કરેલ ગ્રેવીટેશન વેવ્ઝ / ગુરૃત્વ તરંગોની શોધને નોબેલ પ્રાઇઝ મળવું જોઇએ. જો કે નોબેલ પ્રાઇઝ માટેનાં નામાંકન રજૂઆત જાન્યુઆરી મહિનાના અંત સુધીમાં થઇ જાય છે.જ્યારે ગ્રેવિટી વેવ્ઝની જાહેરાત ફેબુ્આરી મહિનામાં કરવામાં આવી હતી. હજુ મોડું થયું નથી. ભવિષ્યમાં આ શોધને નોબેલ મળી શકે છે. આ વખતે આપવામાં આવેલા વિજ્ઞાનનાં ત્રણેય પ્રાઇઝનાં સંશોધનો બે-ત્રણ દાયકા જેટલાં જુનાં છે. મહત્વની વાત એ છે કે ત્રણ પ્રાઇઝ જેને આપવામાં આવ્યા છે તે વિજ્ઞાન ને ટેક્નોલૉજીમાં ફેરવવામાં બે-ત્રણ દાયકા વીતી જાય તેમ છે એટલે કે આજે આપવામાં આવેલ ઈનામી આવિષ્કારનાં 'ફળ' લાંબા ભવિષ્યકાળમાં ખાવા મળે તેમ છે. એક અર્થમાં ત્રણેય આવિષ્કારે ભૂતકાળનાં સાયન્સ ફિકશનને 'ફેક્ટ'માં બદલી નાખવાનું કામ કર્યું છે.

નોબેલ ફાઉન્ડેશન પણ નવા સંશોધનો કે આવિષ્કારનાં ભવિષ્યનાં ઉપયોગો કે ઉપયોગીતા સાબિત ન થાય ત્યાં સુધી થોભો અને રાહ જુઓની નીતિ અપનાવે છે. જેમાં કેટલીક વાર વૈજ્ઞાાનિક સ્વર્ગે સીધાવી જાય છે. અને... સ્વર્ગસ્થ વ્યક્તિને 'નોબેલ પ્રાઇઝ' આપવામાં આવતું નથી. જેને કહેવાય ''આપ મુએ, ડુબ ગઇ દુનિયા.''

એન્ડ ધ વિનર ઈઝ....
તબીબી શાસ્ત્ર : ૨૦૧૬નું તબીબી વિજ્ઞાન એટલે કે મેડિસીનનું નોબેલ પ્રાઇઝ જાપાની વૈજ્ઞાાનિક યોશીનોરી ઓશુમીને ફાળે ગયું છે. નોબેલ પ્રાઇઝ મેળવનારાં તે ૨૫માં જાપાની વૈજ્ઞાાનિક છે. જ્યારે તબીબી શાસ્ત્રનું 'નોબેલ પ્રાઇઝ' મેળવનાર તેઓ ચોથા જાપાની વૈજ્ઞાાનિક છે. કોષની આંતરિક સ્તરે ચાલતી ઑટોફજી - આત્મભક્ષણ જેવી જૈવિક પ્રક્રિયાનું રહસ્ય ખોલવા માટે તેમને નોબેલ પ્રાઇઝ આપવામાં આવ્યું છે. જેનો અભ્યાસ કેન્સર અને પાર્કીન્સન જેવા રોગની સારવારમાં ઉપયોગી બનશે.

ભૌતિકશાસ્ત્ર : ભૌતિકશાસ્ત્રનું નોબેલ પ્રાઇઝ ડેવિડ થોલેસ, ડંકન હાલ્ડેન અને માયકલ કોસ્ટરલીઝને આપવામાં આવ્યું છે. તેમને આ પ્રાઇઝ પદાર્થની વિશિષ્ટ અવસ્થાને ખાસ પ્રકારનાં ગણિતશાસ્ત્રની મદદથી ઉકેલવા માટે આપવામાં આવ્યું છે. જેને ટોપોલોજીકલ ફેસ ટ્રાન્ઝીકશન અને ટોપોલોજીકલ ફેઝ ઓફ મેટર કહે છે. જેમાં ટોપોલોજી એ ગણિતની એક વિશિષ્ટ શાખા છે. આ સંશોધનમાં સુપર ફ્લુઇડ, સુપર કન્ડક્ટીવીટી અને ઝીરો વિસ્કોસીટી/સ્નિગ્ધતાનાં લક્ષણોનું રહસ્ય ઉકેલવાનો પ્રયત્ન થયો છે.

રસાયણશાસ્ત્ર : જીન પિઅરી સાવેજ, સર જે. ફ્રેસર સ્ટોડર્ટ અને બર્નાડ ફેરીંગાને રસાયણશાસ્ત્રનું નોબેલ પ્રાઇઝ આપવામાં આવ્યું છે. જે નેનો ટેકનોલોજીનાં વિકસતા ક્ષેત્ર માટે આપવામાં આવ્યું છે. તેઓએ અતિ સૂક્ષ્મ મોલેક્યુલર મશીન વિકસાવ્યા છે. જેનું કદ માથાનાં વાળની જાડાઇ કરતાં પણ હજાર ગણું સૂક્ષ્મ છે. જેને વૈજ્ઞાાનિકો માઇક્રો મશીન્સ પણ કહે છે. અતિ સૂક્ષ્મ લિફ્ટ, મીની મોટર્સ અને કૃત્રિમ સ્નાયુઓનો માઇક્રો/મોલેક્યુલર મશીનમાં સમાવેશ કરવામાં આવ્યો છે.

ઓટોફજી : કોષનાં રિ-સાયકલીંગ યુનિટની કામગીરી
યોશીનોરી ઓશુમી, ૭૧ વર્ષનાં જાપાની વૈજ્ઞાાનિક છે. તેઓ તોક્યો ઇન્સ્ટિટયૂટ ઓફ ટેકનોલોજીનાં પ્રોફેસર છે. ૨૦૧૬નું મેડિસીન ક્ષેત્રનું નોબેલ પ્રાઇઝ તેમને આપવામાં આવ્યું છે. તેમનું સંશોધન કોષમાં નકામા જૈવિક ભાગો અને બાહ્ય પદાર્થો, કચરાનો નિકાલ કઈ રીતે કરે છે. તેને લગતું છે. ૧૯૯૦નાં દાયકામાં તેમણે કોષમાં ચાલતી જૈવિક પ્રક્રિયા 'ઓટોફજી' વિશે સંશોધન કર્યું હતું. કોષમાં આવેલ વિશિષ્ટ અંગીકા વિકૃત થઈ ગયેલા, નુકસાન પામેલા કોષ અંગો અને કોષ પર આક્રમણ કરનાર બાહ્ય પદાર્થોને કઈ રીતે નિકાલ થાય છે. તે પ્રક્રિયા ઓટોફજી તરીકે ઓળખાય છે. ૧૯૫૦નાં દાયકામાં વૈજ્ઞાાનિકો જાણતા હતા કે કોષમાં નકામા પદાર્થનો નિકાલ ઓટોફજી/ સ્વભક્ષણ/ આત્મભક્ષણ દ્વારાં થાય છે. પરંતુ આ પ્રક્રિયા કઈ રીતે ચાલે છે. તેની સાથે કયાં જનીનો સંકળાયેલા છે ? તે વાત વૈજ્ઞાાનિકો જાણતાં ન હતાં. આ સવાલોનાં ઉત્તરો મેળવવાનું કાર્ય જાપાની વૈજ્ઞાાનિક યોશીનોરી ઓશુમી કર્યું હતું. કોષમાં રિસાયકલીંગ પ્રોસેસ વિશે તેમણે ઉંડાણથી સંશોધન કર્યું હતું.

કોષમાં લાઇસોઝોમ નામનાં સૂક્ષ્મ ખાતા જેવી રચનાં હોય છે. કોષમાં નક્કામાં પદાર્થો અને વિદેશી પદાર્થોની આસપાસ પ્રોટીનનું ખાસ કવચ ગોઠવાઈ જાય છે. જેને ટ્રાન્સપૉર્ટ કરીને લાઇસોઝોમમાં ધકેલી દેવામાં આવે છે. અહીં પદાર્થો ચવાઈ-ખવાઈ જઇને વિઘટન પામે છે. જાપાની વૈજ્ઞાાનિકોએ આથો લાવવા માટે વપરાતી ''યીસ્ટ'' નામની ઉપયોગી ફૂગ પર સંશોધન કર્યા હતાં. ઓટોફજી/આત્મભક્ષણ નામની પ્રક્રિયા ખૂબ જ મહત્ત્વપૂર્ણ છે. કોષો જ્યારે ભૂખે મરે છે. એટલે કે ઉપવાસ જેવી અવસ્થામાં કોષને ખોરાક મળતો નથી ત્યારે, કોષ સ્વયંમ તેમાં રહેલા પ્રોટીન અને બિનજરૃરી પદાર્થોનું ભક્ષણ કરે છે. જેને પુન:ઉપયોગ કરી, કોષ માટે ઉપયોગી ઉર્જા મેળવે છે. ઓટોફજી નામે ઓળખાતી પ્રક્રિયામાં વાયરસ અને બેક્ટેરીયાનું પણ કોષ ભક્ષણ કરી જાય છે. કોષમાં રહેલા નુકસાન પામેલા પોતાના માળખાને પણ કોષ સ્વંયમ ખાઇ જાય છે. જેથી આ પ્રક્રિયા ઓટોફજી/સ્વયંમ ભક્ષણ કરે છે. આ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કેન્સરની વૃદ્ધિ સમજવા માટે, રોગ પ્રતિરક્ષા પ્રણાલીને લગતાં રોગો, ચેતાકોષનાં વિઘટન કરતાં રોગોનો અભ્યાસ માટે થઇ શકે છે. આવા રોગોની સારવાર શોધવામાં 'ઓટોફજી' ઉપયોગી બને તેમ છે.

ટોપોલોજીકલ ફેઝ ટ્રાન્ઝીશન :- મટીરીયલનાં ''સુપર'' ગુણધર્મ
બ્રહ્માંડમાં રહેલો પદાર્થ, સામાન્ય રીતે આપણે દૈનિક જીવનમાં જોઇએ છીએ તેવી ઘન, પ્રવાહી અને વાયુ અવસ્થામાં હોય છે. પરંતુ જ્યારે તાપમાન અતિશય ઘટાડી નાખવામાં આવે અથવા અતિશય વધારવામાં આવે ત્યારે પદાર્થ/મેટર વિચિત્ર રીતે વર્તે છે. પદાર્થનું તાપમાન ખૂબ જ નીચે લઈ જવામાં આવે ત્યારે તે સુપર કન્ડક્ટર એટલે કે અતિ-વાહક તરીકે વર્તે છે. પદાર્થની વર્તણૂકને સમજવા માટે બ્રિટનમાં જન્મેલાં ત્રણ વૈજ્ઞાાનિકો અનુક્રમે ડેવિડ થોલેસ, એફ. ડંકન એમ. હાલ્ડેન અને જે. માયકલ કોસ્ટરલીઝનો સમાવેશ થાય છે.

અત્યાર સુધી વૈજ્ઞાાનિકો માનતા હતાં કે પદાર્થ કે પ્રવાહીનાં અતિ સૂક્ષ્મ સ્તર/લેયર પર ખૂબ જ નીચા તાપમાનની અસર થતી નથી. આવું સૂક્ષ્મ લેયર સુપર કન્ડક્ટર તરીકે કામ કરતું નથી. વૈજ્ઞાાનિક ત્રિપુટીએ આ વાત ખોટી પાડીને શોધી કાઢ્યું છે કે અતિસૂક્ષ્મ લેયરમાં વિજવાહક પદાર્થ સુપર કન્ડક્ટર માફક વર્તે છે. જ્યારે સપાટી પર પદાર્થનાં અણુઓની જાડાઇ જેટલાં પાતળા સ્તરની રચના કરવામાં આવે ત્યારે તેની જાડાઇ/ખરેખર તો પાતળાપણુ એટલું સૂક્ષ્મ હોય છે કે ત્રીજું પરિમાણ, લંબાઈ અને પહોળાઈનાં પરીમાણ કરતાં અબજો ગણુ ઓછું હોય છે. આ કારણે આવા લેયરને ટુ ડાયમેન્શનલ લેયર તરીકે વૈજ્ઞાાનિકો સ્વીકારે છે.

વૈજ્ઞાાનિક ત્રિપુટીએ 'ટોપોલોજી' નામની ગણિત શાખાનો ઉપયોગ કરીને વિજવાહક, વિજઅવાહક અને વિજઅર્ધવાહક ૨B લેયરમાં પદાર્થની બિહેવીયર/વર્તણૂક સમજાવી છે. પદાર્થને ખેંચવામાં આવે, મરોડવામાં આવે કે વિકૃત કરવામાં આવે ત્યારે પદાર્થ નુકસાન પામતો નથી. પરંતુ તેની સપાટીમાં થતાં ફેરફારનાં કારણે રેણુઓ-અણુઓની લાક્ષણિકતા બદલાય છે. જેને 'ટોપોલોજીકલ ફેઝ ચેન્જ' કહે છે.
૧૯૭૦નાં ગાળામાં કોસ્ટરલીઝ અને થોલેસ પાતળા સ્તરમાં સુપર કન્ક્ટીવિટી અને સુપર ફલુઇડીટીનો આવિષ્કાર કર્યો હતો. ૧૯૮૦માં ડંકન હાલ્ડેને પુરવાર કર્યું હતું કે ટોપોલોજીકલ કન્સેપ્ટનો ઉપયોગ અતિસૂક્ષ્મ ચુંબક અને અન્ય મટીરીયલને સમજવા માટે થઇ શકે છે. કોસ્ટરલીઝ કહે છે જ્યારે આ શોધ થઇ તેની મહત્વતા હું સમજી શકું તેટલો પરિપકવ હું નહતો. વીસ વર્ષનો હું લીટલ સ્ટુપીડ અને ઇડિયટ હતો. આ થ્રી ઇડીયટની શોધમાં હાલમાં કોઈ ઉપયોગ દેખાતા નથી પરંતુ ભવિષ્યમાં જ્યારે ક્વોન્ટમ્ કોમ્પ્યૂટર બનશે ત્યારે આ શોધ તેમનાં માટે ખૂબ જ મહત્ત્વની સાબિત થશે.

માઈક્રો/મોલેક્યુલર મશીન્સ : નેનોટેકની કમાલ
યુરોપની વૈજ્ઞાાનિક ત્રિપુટી જીન પીઅરી સાવેજ, સર ફ્રેઝર સ્ટોડર્ટ અને બર્નાડ ફેરીંગાને ૨૦૧૬નું નોબેલ પ્રાઇઝ સંયુક્ત રીતે આપવામાં આવ્યું છે. જે તેમને મોલેક્યુર મશીનની ડિઝાઇન અને સંશ્લેષણ માટે મળ્યું છે.મીડિયાએ વૈજ્ઞાાનિક ત્રિપુટીની શોધને, દુનિયાનાં સૌથી સૂક્ષ્મ મશીન તરીકે ઓળખાવી છે. નેનો સ્કેલ પર વિકસાવવામાં આવેલ મોલેક્યુર મશીનને બાહ્ય ઊર્જા આપવામાં આવે છે ત્યારે કોઇક વિશિષ્ટ કાર્ય તે કરે છે. મોલેક્યુલર મશીન વિધૃત મોટર, લિફ્ટ કે કુત્રિમ સ્નાયુ જેવું કાર્ય કરી શકે છે.

૧૯૮૩માં સોવજે, કો વેલન્ટ બોન્ડ અને ઇલેકટ્રોન પેરનો ઉપયોગ કરી એક મોલેક્યુલર રચના કરી હતી. જેને ગરમી મળતાં જ તે ગતિમાં આવી આઘી-પાછી થતી હતી. આ રચનાને તેમણે 'રોટાક્ષેન' નામ આપ્યું હતું. ૧૯૯૯માં નેધરલેન્ડનાં બેન ફેરીંગાએ મોલેક્યુલ વાપરીને વિદ્યુત મોટર જેવી રચના કરી હતી. આ પ્રકારના મોલેક્યુલર બંધારણને અલ્ટ્રા વાયોલેટ લાઇટમાં રાખતાં જ તે વિદ્યુત મોટરની માફક ધરી ઉપર એક જ દીશામાં ગોળ ફરવા લાગતી હતી. ૨૦૧૧માં ફેરીંગાએ આગળ વધીને ચાર પૈંડાવાળી નેનો-કાર જેવી મોલેક્યુલર ડિઝાઇન તૈયાર કરીને નામનાં મેળવી હતી. ગયા ઑક્ટોબરમાં વૈજ્ઞાાનિકોએ સુવર્ણની સપાટી પર નેનો-કારની રેસ પણ યોજી હતી.

બર્નાડ ફેરીંગાએ નોબેલ પ્રાઇઝ જીત્યા બાદ કહ્યું હતું કે, ''હું રાઇટ બ્રધર્સ જેવી લાગણી અનુભવું છું. જેમણે ૧૦૦ વર્ષ પહેલાં પ્રથમવાર હવામાં મશીન ઉડાડયું હતું. ત્યારે લોકો કહેતાં હતાં કે આપણે ફલાઇંગ મશીનની શું જરૃર છે ? એક સદી બાદ આપણે તોતીંગ બોઇંગ ૭૪૭ અને એર બસ ઉડાડીએ છીએ.'' અમે જે સ્માર્ટ મશીન બનાવ્યા છે તે આવનારાં ભવિષ્ય માટે છે. નેનોસ્કેલ એનર્જી સ્ટોરેજ માટે પણ તેનો ઉપયોગ થઇ શકશે. તબીબી ક્ષેત્રે તેનો ઉપયોગ થઇ શકશે. શરીરમાં ડેમેજ થયેલાં કોષોનો નિકાલ કરવા માટે તેને વાપરી શકાશે. રક્તવાહીનીઓને બ્લૉક કરનારાં ચરબીનાં કણો આવા મશીન સાફ કરી શકશે. દવાનાં કણોને ચોક્કસ કોષો સુધી લઈ જવાનું કામ મોલેક્યુલર મશીન કરી શકશે. મોલેક્યુલર/માઇક્રો મશીનને તમે ભવિષ્યનાં માઇક્રો રોબોટ ગણી શકો છો.

No comments: