સૂર્ય-કેન્દ્રીય પ્રણાલી

સૂર્ય–કેન્દ્રીય પ્રણાલી : પૃથ્વી અને અન્ય ગ્રહો સૂર્યની ફરતે ભ્રમણ કરતા હોય એવા પ્રકારના તંત્રને વાસ્તવિકતા તરીકે સ્વીકારાતી પ્રણાલી.

આ પ્રકારની પ્રણાલી અનુસારનું ગ્રહોની દેખીતી ગતિ સમજાવતું ગણિત સૌપ્રથમ કૉપરનિકસ નામના ખગોળવિજ્ઞાનીએ ઈસુની સોળમી સદીના પૂર્વાર્ધમાં વિકસાવ્યું; આ કારણે આ પ્રકારના તંત્રને ‘કૉપરનિકન તંત્ર’ (Copernican system) પણ કહેવાય છે. આ પહેલાંના સમયે તો સામાન્ય રીતે સ્વીકૃત ખ્યાલ અનુસાર વિશ્વના કેન્દ્રમાં પૃથ્વી સ્થિર હોવાનું મનાતું અને તારાઓ, સૂર્ય, ચંદ્ર અને ગ્રહો તેમના આગવા ગોલકો પર પૃથ્વી ફરતા ઘૂમી રહ્યા છે એમ મનાતું ! વિજ્ઞાનના ઇતિહાસમાં કૉપરનિકસનું આ પ્રદાન કૉપરનિકસ દ્વારા સર્જાયેલ ‘વિચારધારાની ક્રાંતિ’ અર્થાત્ ‘કૉપરનિકન ક્રાંતિ’ (Copernican revolution) તરીકે પ્રસિદ્ધિ પામ્યું છે. તેની થોડી પૂર્વભૂમિકા નીચે પ્રમાણે છે :

દૂરના ભૂતકાળની વાત કરીએ તો, છેક ઈસુ પૂર્વેની ત્રીજી સદીમાં થઈ ગયેલ ગ્રીક તત્ત્વચિંતક અરિસ્ટાર્કસે પણ સૂચન કર્યું હતું કે વાસ્તવમાં પૃથ્વી અને ગ્રહો સૂર્ય ફરતે ઘૂમી રહ્યા હોઈ શકે તેમજ પૃથ્વી પોતાની ધરી આસપાસ પણ ભ્રમણ કરતી હોવી જોઈએ, જેથી આકાશી પદાર્થોના દૈનિક ઉદય અને અસ્ત થતા જણાય છે; પરંતુ આવડી મોટી પૃથ્વી ભ્રમણ કરતી હોય અને આ ભ્રમણની સીધી અસર જરા પણ અનુભવાય નહિ એ વાત બુદ્ધિગમ્ય નહિ હોવાથી એરિસ્ટોટલ (Aristotle) (384-322 BC) અને ત્યારબાદના ગ્રીક તત્ત્વચિંતકોએ પૃથ્વીની ધરી ફરતા ભ્રમણના અને સૂર્ય ફરતી કક્ષાગતિના ખ્યાલને હાસ્યાસ્પદ ગણ્યો અને વિશ્વના કેન્દ્રમાં સ્થિર રહેલ પૃથ્વીના ખ્યાલને વાસ્તવિક માન્યો. (અત્રે નોંધવાનું કે ઈસુની પાંચમી સદીમાં થઈ ગયેલ પ્રખ્યાત ભારતીય ખગોળવિજ્ઞાની આર્યભટ્ટે પણ તેમના ગ્રંથ આર્યભટ્ટીય(499)માં જણાવ્યું છે કે ‘પૃથ્વીના ભ્રમણને કારણે જ ખગોળીય પદાર્થોના ઉદય અને અસ્ત થતા જણાય છે.’ જોકે આર્યભટ્ટે પૃથ્વીની સૂર્ય ફરતી કક્ષાગતિ સંબંધે કોઈ ઉલ્લેખ કર્યો જણાતો નથી. આર્યભટ્ટના આ મંતવ્યને પણ તે સમયના બ્રહ્મગુપ્ત તથા વરાહમિહિર જેવા ખગોળવિજ્ઞાનીઓએ ‘હાસ્યાસ્પદ’ ગણ્યું હતું !)

પરસ્પર સ્થાન જાળવી રાખતા તારાસમૂહો વચ્ચે તેમના સંદર્ભે રોજબરોજ સ્થાન બદલતા સૂર્ય, ચંદ્ર અને ગ્રહોની ગતિનાં લાંબા સમયનાં અવલોકનોને આધારે તેમનાં ભવિષ્યનાં સ્થાનોનું પૂર્વાનુમાન કરવાનું ગણિત તો બૅબિલોનિયા(હાલના ઇરાક)ના અભ્યાસુઓએ આજથી આશરે 2500 વર્ષ પહેલાં પણ સારું એવું વિકસાવ્યું હતું. ઇજિપ્તમાં આવેલ ઍલેક્ઝાન્ડ્રિયાના ટૉલેમી (ઈ. સ. 100-165) નામના ગ્રીક ગણિતજ્ઞે આ ગણિતને, પૃથ્વી-કેન્દ્રીય પ્રણાલી અનુસારના ગ્રહો અને સૂર્યની ગતિના તંત્ર-સ્વરૂપને સુવ્યવસ્થિત કર્યું અને તેને ‘Megale Syntaxis’ (The great composition) નામના ગ્રીક ગ્રંથમાં પ્રકાશિત કર્યું. ‘Megal Syntaxis’ તો યુરોપમાં ત્યારબાદ અંધાધૂંધી ફેલાતાં અપ્રાપ્ય જેવો બની ગયો; પરંતુ તે પહેલાં તેનું અરબીમાં ભાષાંતર થઈ ચૂક્યું હતું અને એનું લૅટિન ભાષાંતર ‘Almagest’ (‘અલ મૅજેસ્ટ’) નામે થયું. આ ગ્રંથમાં વર્ણવેલ તંત્ર અનુસાર ગ્રહોની ‘મધ્યમ’ ગતિ પૃથ્વી ફરતી તેમની કક્ષાના આગવાં વર્તુળો(deferent circles)ના પ્રકારની મનાતી હતી; અને ગ્રહોની વાસ્તવિક ગતિ આ વિવિધ (deferent) વર્તુળો પર કેન્દ્ર ધરાવતાં નાનાં વર્તુળો[જેમને ઉપચક્ર (epicycles) કહેવાય છે.]ના પ્રકારની મનાતી. (જુઓ આકૃતિ.) તારાસમૂહો (એટલે કે રાશિચક્ર) સંદર્ભે સમયાંતરે ગ્રહોની ગતિમાં જણાતી ‘વક્રી ગતિ’ જેવી અનિયમિતતાઓ આ ઉપચક્ર (epicycle) દ્વારા સમજાવી શકાઈ. (સામાન્ય રીતે ગ્રહો રાશિચક્ર સંદર્ભે રોજબરોજ પશ્ચિમથી પૂર્વ તરફ સરકતા જણાય છે. આ તેમની ‘માર્ગી ગતિ’ છે. સમયાંતરે જો તે પૂર્વથી પશ્ચિમ તરફ જતા જણાય ત્યારે તે ‘વક્રી’ થયેલ કહેવાય છે.)

સ્થિર પૃથ્વીની કલ્પના બાઇબલમાં વર્ણવેલ ઉત્ક્રાંતિ(genesis)ની સાથે વિરોધાભાસમાં નહોતી એટલે આ પ્રકારની ‘પૃથ્વી-કેન્દ્રીય પ્રણાલી’ને ચર્ચનું (ખાસ તો રોમન ચર્ચ જે તે સમયે ઘણું પ્રભાવશાળી હતું.) સમર્થન મળ્યું અને આનાથી વિરુદ્ધ મત દર્શાવવો તે એક ગંભીર, ધર્મવિરુદ્ધનો ગુનો મનાયો. જોકે આ સમયે પણ છૂટાંછવાયાં સૂચન તો થતાં હતાં કે વાસ્તવમાં પૃથ્વી સૂર્ય ફરતી ઘૂમતી હોઈ શકે. (દા.ત., Livre du Ciel et du MondNicole Orsme); પરંતુ આવાં મંતવ્યોને ગંભીરતાથી નહોતાં લેવાતાં; કારણ કે તે સૂચન માત્ર હતાં અને તેને અનુરૂપ ગણિત નહોતું વિકસાવાયું.

ટૉલેમી દ્વારા સૂચિત ગ્રહગતિની સમજૂતી

પોલૅન્ડના ટૌરુન (Torun) શહેરમાં 1473માં જન્મેલ કૉપરનિકસ (Copernicus) વ્યવસાયે તો ફ્રૉનબર્ગ (Frauenberg) શહેરના દેવળના અધિકારી (canon) તરીકેનો જવાબદારીભર્યો હોદ્દો સંભાળતા હતા; પરંતુ સાથે સાથે તેમને ખગોળવિજ્ઞાનમાં પણ ઊંડો રસ હતો અને તેમણે તેમના અભ્યાસમાં તારવ્યું કે વાસ્તવમાં જો પૃથ્વી અને ગ્રહોને સૂર્ય ફરતી કક્ષામાં ઘૂમતા માનવામાં આવે તો ગ્રહોની તારાસમૂહો સંદર્ભેની ગતિમાં અવારનવાર જણાતી અનિયમિતતા (જેવી કે વક્રી ગતિ) તેમજ બુધ અને શુક્ર શા કારણે સૂર્યથી નિશ્ચિત કોણીય અંતરથી વધુ અંતરે નથી જણાતા તે બાબતો સરળતાથી સમજી શકાય. આ પ્રકારના ગણિતની નોંધ તેમણે તેમની પરિચિત વ્યક્તિઓને ‘અપ્રકાશિત નોંધો’ (commentaries) તરીકે 1530ના અરસામાં મોકલી. આ નોંધોએ તે સમયના પોપ ક્લેમેન્ટ(Clement)નું ધ્યાન ખેંચ્યું અને શક્યત: તેમણે ચર્ચ દ્વારા સ્વીકૃત માન્યતાથી વિરુદ્ધ મત દર્શાવવાનાં ગંભીર પરિણામો પરત્વે કૉપરનિકસને ચેતવ્યા હોય. જે હોય તે, પણ કૉપરનિકસે તેમની ‘નોંધો’ને લાંબા સમય સુધી પુસ્તક સ્વરૂપે પ્રસિદ્ધ કરી નહિ. છેક 1541માં રહેટિકસ (Rheticus) નામના ગણિતના પ્રાધ્યાપકે જ્યારે કૉપરનિકસને આના પ્રકાશનનો ઘણો આગ્રહ કર્યો ત્યારે તેની હસ્તપ્રત તૈયાર કરવાનો આરંભ થયો અને આ કામ રહેટિકસે સંભાળ્યું. પરિણામે 1543માં જ્યારે કૉપરનિકસ મૃત્યુશૈયા પર હતા ત્યારે જ આ પુસ્તક પ્રકાશિત થયું. દરમિયાન રહેટિકસ અન્ય વિશ્વવિદ્યાલયમાં ગયા હોવાથી આ પુસ્તકની પ્રસ્તાવના ઑસ્લિયેન્ડર (Osliander) નામની અન્ય વ્યક્તિએ લખી હોય તેમ મનાય છે અને આ પ્રસ્તાવનામાં જણાવાયેલ છે કે ‘‘આ પુસ્તક(‘On Revolutions of Celestial Bodies – De Revolutionibus Orbium Coelestium’)માં વર્ણવાયેલ તંત્ર ફક્ત ગ્રહગણિતની સુગમતા ખાતર જ છે અને તેને વાસ્તવિકતા માનવી નહિ !’’ ચર્ચ દ્વારા શક્ય મુકદ્દમા(inquisition)થી બચવા માટે જ આ પ્રકારની પ્રસ્તાવના લખાઈ હોય તેમ જણાય છે. શરૂઆતનાં વર્ષોમાં તો ચર્ચનું ધ્યાન આ પુસ્તક તરફ ખેંચાયું નહિ, પરંતુ 1616માં ચર્ચે આ પુસ્તકને ‘પ્રતિબંધિત પુસ્તકો’ની યાદીમાં મૂક્યું, જે છેક 1835 સુધી રહ્યું !

કૉપરનિકસનું આ પુસ્તક અને તેમાં વર્ણવેલ પ્રકારનું તંત્ર જેમાં પૃથ્વીને સૂર્ય ફરતી ગ્રહમાળામાં એક સદસ્ય તરીકેનું સ્થાન અપાયું, તે યુરોપમાં સત્તરમી સદીમાં ફેલાયેલ ‘વૈચારિક ક્રાંતિ’નું પ્રતીક બની ગયું. આ ‘ક્રાંતિ’ ‘Copernican Revolution’ તરીકે પ્રખ્યાત થઈ છે. મુક્ત વિચારધારાને સમર્થન આપતી આ ક્રાંતિને કારણે જ યુરોપે ટૂંક સમયમાં અસાધારણ પ્રગતિ સાધી.

કૉપરનિકસે ગ્રહો અને પૃથ્વીની સૂર્ય ફરતી કક્ષા વર્તુળાકારની જ માની હતી અને તેને પણ ગ્રહોની ગતિની સૂક્ષ્મતાઓને સમજવા માટે ઉપચક્ર પ્રકારની ગતિ જરૂરી જણાઈ હતી. ગ્રહોની કક્ષાનું વાસ્તવિક લંબગોળાકાર (elliptical) સ્વરૂપ તો કેપ્લરે સત્તરમી સદીની શરૂઆતમાં તારવ્યું. [આ તારવણી મહદ્અંશે ટાયકો બ્રાહી (Tycho Brahe) દ્વારા લેવાયેલ મંગળ ગ્રહના સ્થાન પરત્વેનાં સૂક્ષ્મ અવલોકનોને આધારે કરવામાં આવી.] ત્યારબાદ ન્યૂટને પુરવાર કર્યું કે કક્ષાનું આ લંબગોળાકાર સ્વરૂપ તેના ‘સર્વવ્યાપી ગુરુત્વાકર્ષણ’ના સિદ્ધાંતને આધારે તારવી શકાય છે (Principia – 1687).

જ્યોતીન્દ્ર ન. દેસાઈ