विज्ञानाचे तत्त्वज्ञान : प्रस्तुत नोंदीत पूर्वार्ध आणि उत्तरार्ध असे दोन भाग आहेत. पूर्वार्धात सृष्टीच्या घटनेविषयी मांडल्या गेलेल्या वैज्ञानिक उपपत्तींचा आढावा घेऊन अद्ययावत वैश्विक दृष्टिकोण सुसंगतपणे मांडलेला आहे. विज्ञानाचे तत्त्वज्ञान या शब्दप्रयोगाचा अर्थ वैज्ञानिक प्रक्रियेविषयीचे चिंतन असाही होतो. या दृष्टीने प्रस्तुत नोदींच्या उत्तरार्धात वैज्ञानिक प्रक्रियेविषयीच्या तत्त्वचिंतनाचा कालानुक्रमाने आढावा घेतलेला आहे.
पूर्वार्ध
एखाद्या कालखंडात जर एखादी वैज्ञानिक उपपत्ती प्रतिष्ठित असली, तर तिच्या आधारे समग्र विश्वाच्या आणि मानवी प्रकृतीच्या स्वरुपाचा उलगडा करू पाहणारे तत्त्वज्ञान निर्माण झालेले आढळते. उदा., ⇨ सर आयझॅक न्यूटनने (१६४२—१७२७) आपल्या प्रिन्सिपिया या ग्रंथात मांडलेली भौतिकीय उपपत्ती अठराव्या शतकात अत्यंत प्रतिष्ठित होती. वैज्ञानिक ज्ञानाचा तार्किक आकार (किंवा रूप) आणि आशय आता कायमचा स्पष्ट झाला आहे, अशी अनेक विचारवंतांची धारणा तेव्हा झाली होती. ज्ञानोदयकाळात (एन्लायटन्मेंट) विश्व आणि मानव यांच्याविषयीचे, न्यूटनच्या उपपत्तीवर आधारलेले, सर्वंकष, जडवादी तत्त्वज्ञान आधारण्यात आले. ह्याचा एक ठळक पुरस्कर्ता म्हणजे पॉल आंरी दीत्रीक ऑलबाक (१७२३—८९) हा होय. पृथ्वीवरील वनस्पती आणि प्राणी ह्यांच्या जातींची उत्क्रांती [⟶ क्रमविकास ] घडून आली आहे, ही गोष्ट साधारणपणे एकोणिसाव्या शतकाच्या प्रारंभापासून स्पष्ट होत होती. ⇨ चार्ल्स डार्विनने (१८०९—८२) ह्या जातींच्या उत्क्रांतीविषयीची आपली वैज्ञानिक उपपत्ती १८५९ मध्ये प्रसिद्ध केली. समग्र दृश्य विश्वात—भौतिक वस्तूपासून तो मानवी समाजापर्यंत जे विविध पदार्थ विश्वात आहेत त्यांच्यात—उत्क्रांती होत असते. प्रत्येक प्रकारच्या पदार्थाचे स्वरूप प्रथम एकजिनसी (होमोजीनिअस) असते पण हळूहळू त्याच्यात भिन्न प्रकारचे, भिन्न कार्ये करणारे घटक निर्माण होतात, ते निर्माण होत असतानाच त्यांचे सुव्यवस्थित संघटनही होत असते आणि अशा रीतीने विश्वातील सर्व पदार्थप्रकारांची असंघटित एकजिनसी स्वरूपापासून सुसंघटित, विविधांगी स्वरूपाच्या दिशेने उत्क्रांती होत असते, असे विश्वाविषयीचे सर्वंकष तत्त्वज्ञान ⇨ हर्बर्ट स्पेन्सरने (१८२०—१९०३) स्वतंत्रपणे रचले.
विज्ञान (सायन्स) आणि तत्त्वज्ञान (फिलॉसॉफी) ह्यांत अठराव्या शतकापर्यंत स्पष्टपणे भेद करण्यात येत नसे. हा भेद ⇨ इमॅन्युएल कांटने (१७२४—१८०४) प्रथम केला. आपल्या अनुभवाला प्रतीत होणाऱ्या वस्तूंच्या स्वरूपाचे ज्ञान मिळविणे हे विज्ञानाचे कार्य आहे, हे तत्त्वज्ञानाचे कार्य नव्हे आणि ज्ञानाची मीमांसा करणे, तसेच नैतिक व सौंदर्यात्मक मूल्यांची मीमांसा करणे हे तत्त्वज्ञानाचे कार्यक्षेत्र आहे, अशी कांटची भूमिका थोडक्यात मांडता येईल. वैज्ञानिक विचारपद्धतीला अनुसरून निरीक्षण, गृहीतक (हायपॉथिसिस) आणि गणिताचे सिद्धांत ह्यांचा उपयोग करून वस्तूंविषयीचे जे वैज्ञानिक ज्ञान मिळते, तेच प्रमाण ज्ञान होय. ह्याच्या पलीकडे जाऊन जर तत्त्वज्ञानाने, तत्त्वमीमांसेने (मेटॅफिजिक्स) विश्वा—विषयीचे अंतिमतः सत्य असलेले ज्ञान मिळविण्याचा प्रयत्न केला, तर केवळ आभासात्मक ज्ञान प्राप्त होईल, असा कांटचा निष्कर्ष होता पण कांटच्या ह्या भूमिकेविरूद्ध लगेच प्रतिक्रिया झाली आणि विशेषतः ⇨ फ्रीड्रिख व्हिल्हेल्म योझेफ फोन शेलिंग (१७७५—१८५४) व ⇨ जॉर्ज व्हिल्हेल्म फ्रीड्रिख हेगेल (१७७०—१८३१) यांनी समग्र विश्वाचे अंतिम स्वरूप काय आहे व माणसांना प्राप्त होणाऱ्या अनुभवांचे विश्वात स्थान काय आहे, ह्यांविषयीची आपली दर्शने रचली. तारे, ग्रहगोल ह्यांच्यापर्यंत विस्तारलेला जडवस्तूंचा पसारा, रासायनिक घडणीचे पदार्थ आणि त्यांच्यात होणाऱ्या रासायनिक प्रक्रिया, वनस्पती, प्राणी ह्या साऱ्यांचा संभार असलेल्या निसर्गाकडे शेलिंग व हेगेल यांनी दार्शनिक, तत्त्वमीमांसक दृष्टीने पाहिले. निसर्गातील वस्तू, मग त्या कितीही अवाढव्य असोत किंवा लहान असोत, त्या अखेरीस अणुरेणूंच्या बनलेल्या असतात ह्या सूक्ष्म कणांच्या गतीचे, ते एकमेकांवर करीत असलेल्या आघात—प्रत्याघातांचे सार्वत्रिक गणिती नियम असतात निसर्गात घडणाऱ्या घटना कोणत्या नियमांना अनुसरून घडतात हे स्पष्ट करणे म्हणजे त्या घटनांचा (वैज्ञानिक) उलगडा करणे होय, असा निसर्गाकडे पाहण्याचा वैज्ञानिक दृष्टिकोन असतो. शेलिंग व हेगेल निसर्गाकडे वेगळ्या, तत्त्वमीमांसक दृष्टीने पाहतात. विश्व म्हणजे एका चेतन आध्यात्मिक तत्त्वाचा आविष्कार आहे जड निसर्ग हा ह्या तत्त्वाचा प्राथमिक, कनिष्ठ, अपर्याप्त असा आविष्कार आहे तर मूल्यांची जाण असलेला आणि मूल्यांना आपल्या वैयक्तिक व सामूहिक आचरणात मूर्त करून संस्कृती निर्माण करणारा माणूस हा ह्या तत्त्वाचा अधिक श्रेष्ठ, पर्याप्त असा आविष्कार आहे असा हा माणूस निसर्गाचा प्रेक्षक तसेच निसर्गाच्या परिसरात संस्कृती निर्माणकर्ता असला, तरी तो निसर्गाचा घटक, निसर्गाने घडविलेला, निसर्गाचे एक रूप असलेला प्राणीही आहे. निसर्गातही भौतिक वस्तू, रासायनिक वस्तू, सजीव वस्तू, वनस्पती, प्राणी ही वैश्विक आत्मतत्त्वाच्या आविष्काराची अधिकाधिक पर्याप्त अशी रूपे आहेत. निसर्गाविषयीच्या अशा तत्त्वज्ञानात्मक विचाराला ‘निसर्ग-तत्त्वज्ञान’ (नेचर-फिलॉसॉफी) असे म्हणतात. अलीकडच्या काळात ⇨ आंरी बेर्गसॉं (१८५९—१९४१) आणि ⇨ अॉल्फ्रेड नॉर्थ व्हाइटहेड (१८६१—१९४७) ह्यांनी ह्या स्वरूपाचे निसर्ग-तत्त्वज्ञान रचले आहे. वैज्ञानिक तत्त्वज्ञानात अशा निसर्ग-तत्त्वज्ञानाचा समावेश करता येईल.
जीवशास्त्राचे तत्त्वज्ञान :सजीवतेचे निकष : जीवशास्त्राशी संबंधित असलेल्या तत्त्वज्ञानात अनेक भिन्न प्रश्नांची चर्चा होते. एक प्रश्न असा: अंतराळाचा अतिदूरवर शोध घेण्याचे १९५० नंतर जे प्रयत्न झाले, त्यांतून एका जुन्या प्रश्नाला नव्याने धार आली आहे. प्रश्न असा की सजीवतेचे, जिवंत वस्तू असण्याचे निकष कोणते? सजीव पदार्थ आणि निर्जीव पदार्थ यांतील नेमके भेद कोणते? जीवशास्त्रज्ञांचे एकंदरीत मत असे दिसते, की निर्जीव वस्तू आणि सजीव वस्तू यांत नेमकी भेदरेषा काढता येत नाही. निश्चितपणे सजीव असलेल्या वस्तू आणि निश्चितपणे निर्जीव असलेल्या वस्तू यांच्या दरम्यान एक चिंचोळी फट आहे. तिच्यात विषाणू (व्हायरस), जनुक (जीन) इ. पदार्थ आहेत व हे कधी जिवंत असल्यासारखे वागतात, तर कधी निर्जीव असल्यासारखे वागतात. [⟶ जीव ].
जीवनाचे स्वरूप : जीवनाचे स्वरूप काय ह्याविषयी तीन पारंपरिक मते आढळून येतात :(१) ⇨ प्राणतत्त्ववाद (व्हाय्‌टॅलिझम), (२) यांत्रिकतावाद (मेकॅनिझम), (३) जीवपिंडवाद (ऑर्‌गॅनिसिझम). प्राणतत्त्ववादाचा आशय असा, की सर्व प्रकारच्या भौतिक जडवस्तूंहून भिन्न असे प्राणतत्त्व आहे. विशिष्ट प्रकारच्या भौतिक रचनांमध्ये (देहामध्ये) ते प्रविष्ट होते आणि तो सजीव देह किंवा प्राणी बनतो आणि त्या देहाच्या व्यापारांचे दिग्दर्शन करतो. आज सामान्यपणे जीवशास्त्रज्ञ प्राणतत्त्ववाद स्वीकारीत नाहीत. यांत्रिकतावादाचे म्हणणे असे आहे, की सजीव वस्तू, वनस्पती किंवा प्राणी हे अखेरीस अतिशय सूक्ष्म अशा घटकांचे बनलेले यंत्र असते आणि त्याची रचना अशी झालेली असते, की त्याच्यातील अंतर्गत ऊर्जास्रोतामुळे काही विशिष्ट, पूर्वनिर्धारित कृती हे यंत्र करीत असते. त्याच्या मूलभूत घटकांची घडणच अशी असते, की विशिष्ट भिन्नभिन्न परिस्थितीत विशिष्ट कार्यक्रम त्याच्याकडून पार पाडले जातात. जीवपिंडवाद्यांचे म्हणणे असे, की सजीव वस्तू ही एक पूर्ण (होल) असते, एक समग्र व्यवस्था असते असे तिच्याकडे पाहिले पाहिजे. तिचे जे वर्तन असते ते एक समग्र वस्तू, एक पूर्ण म्हणून तिच्याकडून घडते. भौतिकी आणि रसायनशास्त्र यांच्या नियमांना अनुसरून तिच्या भिन्न घटकांमध्ये ज्या प्रक्रिया घडून येतात त्यांची बेरीज म्हणजे त्या सजीव वस्तूचे वर्तन होय, असे नसते. एक समग्र जीव म्हणून तिचे आचरण होत असते आणि तिच्या घटकांत होणाऱ्या रासायनिक इ. स्वरूपाच्या प्रक्रिया जरी ह्या आचरणाला आधारभूत असल्या, तरी अशा भौतिक-रासायनिक प्रक्रियांचा समूह म्हणजे हे आचरण, असे असत नाही. थोडक्यात असे, की सजीव वस्तू ही तिच्या भौतिक-रासायनिक स्वरूपाच्या घटकांची बेरीज नसते. अशा बेरजेहून ती अधिक काहीतरी असते. हे अधिक काय आहे, असे विचारले तर तिच्या अंगी पूर्णता, एकीकृत समग्रता ही वैशिष्ट्ये असतात हे त्याचे उत्तर आहे. भौतिक-रासायनिक घटकांची बेरीज म्हणजे सजीव वस्तू ही रूपांतरणवादी किंवा क्षपणवादी (रिडक्शनिस्ट) भूमिका आहे. जीवपिंडवादी ही भूमिका नाकारतात. ते साकल्यवादी (होलिस्टिक) भूमिका स्वीकारतात. [⟶ जीवरसायनशास्त्र ].
जीवपिंड म्हणजे एक संक्रांतिविज्ञानीय (सायबरनेटिक)—आत्मनियंत्रक—अशी व्यवस्था असते, हा दृष्टिकोण जीवशास्त्रात बराच प्रभावी आहे. संक्रांतिविज्ञानीय व्यवस्थेचे स्वरूप थोडक्यात असे असते: अशी व्यवस्था एका विशिष्ट अवस्थेत स्थिरपणे राहील अशी अपेक्षा असते. जर तिच्या घटकात झालेल्या काही बदलांमुळे ह्या अवस्थेपासून ही व्यवस्था ढळली, तर ह्या बदलांची माहिती इतर योग्य त्या घटकांकडे पोहोचवली जाते आणि हे घटक कार्यान्वित होऊन अशी कृती करतात, की ती व्यवस्था इष्ट त्या मूळ अवस्थेला फिरून येते. म्हणजे संक्रांतिविज्ञानीय व्यवस्थेत नियंत्रक अशी एक यंत्रणा असते. व्यवस्थेत झालेल्या बदलांची दखल घेणे, त्यांच्याविषयीचे संदेश योग्य त्या घटकांकडे पोहोचवणे आणि ह्या बदलांचे निराकरण करून व्यवस्था मूळ अवस्थेकडे आणणारी कृती करायला उद्युक्त करणे ही बोधक (मॉनिटरिंग) आणि नियामक (रेग्युलेटिंग) कामे ही यंत्रणा करते. जीवपिंड ही अशी संक्रांतिविज्ञानीय व्यवस्था असते, हा दृष्टिकोण साकल्यवादी आणि क्षपणवादी हे दोन्ही स्वीकारतात. एखादा प्राणी घेतला, तर ती अतिशय गुंतागुंतीची आणि सुसंघटित अशी व्यवस्था असते. त्याचे घटक असलेल्या रेणूंपासून सुरुवात केली आणि क्रमाने पेशी, समान रचना व कार्य असणारे पेशीसमूह म्हणजे ऊतके, इंद्रिये किंवा अवयव, इंद्रियांचे संघटन असलेल्या संस्था (तंत्रे)—पचनसंस्था, मज्जासंस्था इ. –आणि अखेरीस तो सबंध प्राणी अशा संघटित व्यवस्था घेतल्या, तर व्यवस्थांच्या ह्या श्रेणीतील प्रत्येक व्यवस्था तिच्या अगोदरच्या व्यवस्थेहून अधिक गुंतागुंतीची व व्यापक असते आणि तिच्यात बोधक व नियामक घटक असतात. प्रत्येक उपव्यवस्था आणि तो प्राणी ही समग्र व्यवस्था ह्या संक्रांतिविज्ञानीय असतात. प्रत्येक उपव्यवस्थेत तिच्या विशिष्ट पातळीवरचे बोधक व नियामक घटक असतात. म्हणून त्या प्राण्याची वाढ योग्य रीतीने होऊ शकते आणि त्याचे सर्व अंतर्गत शारीरिक व्यापार आणि त्याच्या परिसराच्या संदर्भात त्याच्या होणाऱ्या क्रिया व्यवस्थितपणे पार पडू शकतात. [⟶ जीव जीवविज्ञान ].
सहेतुकता : ह्या संदर्भातसहेतुकता किंवा उद्दिष्टानुसारिता (पर्पझिव्ह्‌नेस) ही संकल्पना अनेकदा वापरण्यात येते. अनेक जीवशास्त्रज्ञ शरीरातील अमुक अवयवाचे किंवा इंद्रियाचे उद्दिष्ट अमुक आहे अशा भाषेत बोलतात. आता हेतू किंवा उद्दिष्ट ही संकल्पना मानवी कृतींना यथार्थपणे लावता येते ह्याविषयी शंका नाही. तसेच शरीरात ज्या उपव्यवस्था असतात—स्वतःचे द्विगुणन (डुप्लिकेशन) करणाऱ्या रेणूंपासून (डीएनए म्हणजे डीऑक्सिरिबोन्यूक्लिइक अम्ल) तो मज्जासंस्थेसारख्या संस्थांपर्यंतच्या उपव्यवस्था—त्या आपापली कार्ये करीत असतात आणि ही कार्ये घडत असल्यामुळे जीवपिंड टिकून राहतो यातही शंका नाही. पण ही कार्ये सहेतुक असतात असे मानायला आधार काय आहे, हे सांगणे कठीण आहे. हेतू किंवा उद्दिष्ट ह्या संदिग्ध संकल्पना आहेत आणि सुजाण मानवी व्यवहारापलीकडे त्यांचा वापर करणे धोक्याचे आहे.
जीवांच्या घटक—व्यवस्थांचे कार्य सहेतुक असते की नाही, हा प्रश्न जसा उपस्थित करण्यात येतो, त्याप्रमाणे सबंध जीवनालाच काही उद्दिष्ट, साध्य आहे का, असाही प्रश्न विचारण्यात येतो. पृथ्वीवरील सबंध जीवनव्यवस्थेचे असे काही उद्दिष्ट आहे का? ते साधण्यासाठी उचित कार्यक्रम तिच्याकडून पार पडेल अशी ह्या जीवनव्यवस्थेची आंतरिक घडण आहे का? पृथ्वीवर जीवजातींची जी उत्क्रांती झाली आहे, तिच्या संदर्भात हा प्रश्न विशेषतः विचारण्यात येतो. एखाद्या जीवजातीची जी उत्क्रांती होते, ती एका विशिष्ट उद्दिष्टाच्या दिशेने होत असते, ह्या मताची प्राणतत्त्ववादी तसेच ⇨ झां बातीस्त प्येर आंत्वान द मॉने लामार्कची उत्क्रांतीविषयक उपपत्ती स्वीकारणारे जीवशास्त्रज्ञ पाठराखण करतात. एखाद्या जीवजातीच्या सदस्यांना परिसराशी मुकाबला करण्यातून जी वैशिष्ट्ये प्राप्त होतात, जी वैशिष्ट्ये ते ‘अर्जित’ करतात, ती भावी पिढीकडे संक्रांत होतात व अशा अर्जित वैशिष्ट्यांची भर पडत जाऊन त्या जातीची उत्क्रांती होते अशी लामार्कची उपपत्ती आहे. पण अर्जित वैशिष्ट्ये वारसांना प्राप्त होतात, हा सिद्धांत आता कोणी मानीत नाही. [⟶ उपार्जित गुणधर्म]. सर्वसाधारण मत असे आहे, की जीवजातीच्या काही सदस्यांच्या जनुकामध्ये होणारी ⇨ उत्परिवर्तने —बदल—यादृच्छिक असल्यामुळे—ज्ञात नियमांना अनुसरून घडून येत नसल्यामुळे— आणि परिसरातही अचानक बदल घडून येणे शक्‍य़ असल्यामुळे त्यांतील कोणते ⇨ नैसर्गिक निवडीच्या तत्त्वानुसार टिकून राहतील हे सांगता येत नसल्यामुळे जीवजातींची उत्क्रांती अमुक नियमांना अनुसरून, अमुक दिशेने घडून येईल अशा स्वरूपाचा निष्कर्ष काढता येतच नाही. उत्क्रांती घडून आल्यानंतर ती कशीकशी घडून आली हे जीवशास्त्र सांगू शकते तिचा पुढचा मार्ग काय असेल हे ते सांगू शकत नाही. [⟶ क्रमविकास].
‘जाती’ म्हणजे काय? : एक जाती (स्पीशिज्‌) म्हणजे काय हा प्रश्नही उपस्थित करण्यात आला आहे. समजा, प्राण्यांपुरता विचार केला तर प्राण्यांची एक जात म्हणजे समान गुणवैशिष्ट्ये ज्यांच्या अंगी आहेत, अशा प्राण्यांचे प्रजनन करणारी प्राण्यांची एक श्रेणी होय असे म्हणता येईल. पण ह्यातील अडचण अशी, की आज अशा एका जातीतील एक विशिष्ट प्राणी घेतला, तर त्याचे जे जननद्रव्य (जर्म—प्लॅझम) असते, त्याच्यात आणि मूळच्या आदिम पेशीमध्ये सातत्य असते आणि ह्या पेशीचा आजच्या सर्व जिवंत प्राण्यांशी संबंध असतो. ही आदिम पेशी आजच्या सर्व प्राण्यांची पूर्वज आहे आणि आजचे सर्व प्राणी तिची प्रजा आहे. तेव्हा सर्व प्राण्यांची मिळून एकच जाती आहे असे होते. उलट, आपण जर असे म्हटले, की असे मागे मागे जायचे नाही, आजच्या काळात जे एकंदर प्राणी आहेत त्यांच्यात समान वैशिष्ट्ये अंगी असलेल्या प्राण्यांचे प्रजनन करणऱ्या प्राण्यांचा समूह म्हणजे एक जाती होय, तर आज जी जाती आहे तिची अगोदरची पिढी ही वेगळी जाती ठरेल कारण तिचा काळ वेगळा आहे. विशिष्ट जाती ही जर कालसापेक्ष असेल, तर काल हा अनंत असल्यामुळे अनंत जाती आहेत असे होईल. प्राण्यांची एक विशिष्ट जाती इतर सर्व प्राण्यांपासून वेगळी करून मर्यादित करण्यात अनेक संकल्पनात्मक अडचणी आहेत. पण प्रत्यक्ष व्यवहारात आपण स्थूलमानाने प्राण्यांच्या (व वनस्पतींच्या) जाती ओळखू शकतो.[⟶ जाति जातिवृत्त].
उत्क्रांतीच्या प्रक्रियेचे स्वरूप : उत्क्रांतीच्या स्वरूपाविषयी आणखी एक मतभेदाचा मुद्दा आहे. एक मत असे आहे : प्राणिजाती (आणि वनस्पति—जाती) ह्यांचे सदस्य असलेल्या विशिष्ट प्राण्यांत (आणि वनस्पतींत) सातत्याने सूक्ष्म बदल होत असतात. हे बदल जनुकातील उत्परिवर्तनामुळे घडून येतात आणि त्यांच्यातील निवडक बदल टिकून राहतात याचे कारण त्यांच्यामुळे परिसराशी जुळवून घेणे प्राण्याला अधिक सुलभ होते. दुसरे मत असे, की पृथ्वीवर प्राचीन काळापासून जीवांची अनेक भिन्न रूपे दिसून येतात आणि त्यांच्यापासून वेगळी, नवीन रूपे उद्‌भवलेली दिसतात. नवीन प्रकारच्या रूपांची निर्मिती करण्याची क्षमता जीवांमध्ये आढळून येते. एका जीवप्रकारात (टाइप) एकामागून एक सूक्ष्म बदल उत्परिवर्तनाने घडत येत जाऊन वेगळा जीवप्रकार अस्तित्वात येतो असे होत नाही, तर उत्परिवर्तनाने एका जीवप्रकारापासून दुसरा जीवप्रकार उत्क्रांत होतो. मूळ जीवप्रकार सामान्य असतो आणि त्याच्यापासून उत्क्रांत झालेला जीवप्रकार ह्या सामान्य प्रकाराचे एक विशिष्ट रूप असते. बहुसंख्य जीवशास्त्रज्ञांचा ओढा पहिल्या मताकडे आहे. [→ क्रमविकास ].
जीवशास्त्र आणि नीतिशास्त्र : माणसात जन्मजात आक्रमकता आहे, असे ⇨ कॉनरॅड झाकारियास लोरेन्ट्‌स (१९०३—८९) सारख्या काही जीवशास्त्रज्ञांनी प्रतिपादन केले आहे. माणूस हा कपीपासून उत्क्रांत झाला आहे आणि ह्या स्थित्यंतरातून जन्माला येताना तो हिंस्र, परभक्षी म्हणूनच जन्माला आला आहे, असे असणे हा त्याचा स्वभावधर्मच आहे, असेही मत कित्येकांनी मांडले आहे. माणसाच्या ह्या जन्मजात विकृतीमुळे त्याच्याकडून स्वाभाविकपणे आक्रमक वर्तन घडते, ह्याचा दोष माणसाला येत नाही असा निष्कर्षही काढण्यात आला आहे. कधीकधी एखाद्या समाजाला लढाऊ उन्माद चढतो आणि आपल्या खाजगी, वैयक्तिक जीवनाला बाजूला सारून शत्रूचा निःपात करण्यासाठी आपल्या सर्वस्वाचे बलिदान करायला माणसे तयार होतात. माणसाच्या प्रकृतीचा घटक असलेली आक्रमकता समूळपणे निपटून काढता येणार नाही, तर ती आटोक्यात कशी ठेवावी व तिला विधायक वळण कसे द्यावे, ही माणसापुढील नैतिक समस्या आहे, असा निष्कर्ष वरील सिद्धांतापासून काढण्यात येतो. पण गोरिला, चिंपॅंझी, ओरॅंगउटान इ. ⇨ नरवानर गणातील प्राणी घेतले, तर त्यांतील बहुसंख्य सदस्य भांडखोर, युयुत्सु नसतात असे आढळून आले आहे. अनेक जीवशास्त्रज्ञांचे असे म्हणणे आहे, की पाश्चात्त्य समाजाने गेल्या काही शतकांत जी आक्रमकता दाखविली आहे, तिचे समर्थन करण्यासाठी आणि तिच्या संदर्भातील आपली नैतिक जबाबदारी टाळण्यासाठी आक्रमकता हा माणसाचा अटळ, आनुवंशिक स्वभावधर्म आहे असा सिद्धांत मांडण्यात आला आहे. हा वाद मिटविण्यासाठी आवश्यक असलेला निर्णायक पुरावा उपलब्ध नाही. पण एकंदरीत मत असे दिसते, की माणसाला लाभणारी आनुवंशिक प्रकृती काहीही असो तिच्यात मूल्यांची, नीतीची कदर करायला शिकण्याची क्षमता अंतर्भूत आहे आणि माणसात ज्या अपप्रवृत्ती दिसतात त्या केवळ त्याच्या सामाजिक परिसरातून त्याच्यावर होणाऱ्या संस्कारांमुळे अस्तित्वात येतात असे मानता येत नाही. काही प्रमाणात त्यांचा उगम मानवी व्यक्तींना लाभणाऱ्या आनुवंशिक प्रकृतीतही असतो.
पर्यावरणाविषयी जीवशास्त्रीय माहिती : अरण्ये, वनस्पती व प्राणी यांच्या विविध जाती, नैसर्गिक अरण्यातील वनस्पतींपासून उपलब्ध असलेला जनुकांचा साठा इ. [ ⟶ जीवसंहति ] तसेच माणूस उपयुक्त वस्तूंचे वाढत्या प्रमाणात उत्पादन करण्यासाठी ज्या कृती करतो त्यांचा पर्यावरणावर होणारा प्रतिकूल, हानिकारक परिणाम यांच्याविषयीची माहिती यांचा मोठा संग्रह विसाव्या शतकात उपलब्ध झाल्यामुळे पर्यावरणाच्या संदर्भात आणि भावी पिढ्यांच्या जीवनमानाच्या संदर्भात काही मूलभूत नैतिक प्रश्न नव्याने उपस्थित झाले आहेत. पर्यावरणाची गुणवत्ता टिकवून धरण्याला माणूस जबाबदार आहे ही जाणीव अलीकडे तीव्र झाली आहे. [⟶ परिस्थितिविज्ञान].
निसर्गात झालेल्या उत्क्रांतीपासून नैतिक तत्त्वे, माणसांनी कसे जगावे ह्याविषयी मार्गदर्शन करणारी तत्त्वे निष्पन्न होऊ शकतात का, ह्या प्रश्नाविषयी बराच विचार झाला आहे. एकोणिसाव्या शतकात हर्बर्ट स्पेन्सर आणि त्याच्या अनुयायांनी उत्क्रांतीच्या उपपत्तीवर आधारलेले एक सामाजिक—नैतिक तत्त्वज्ञान प्रसृत केले. त्याचा ‘सोशल डार्विनिझम’—सामाजिक डार्विनवाद— असा निर्देश करण्यात येतो. मानवी समाजाची अपरिहार्यपणे प्रगती होणार आहे व ती व्यक्ति—व्यक्तींमधील, तसेच भिन्न समाजांमधील जीवनकलहाद्वारा, ह्या कलहात जे सुयोग्य असतील तेच टिकून राहतील ह्या तत्त्वाला अनुसरून होणार आहे, हा सामाजिक डार्विनवादाचा आशय आहे. हा सिद्धांत आता कुणी स्वीकारीत नाही पण उत्क्रांतीचे तत्त्व आणि माणसाला प्रतीत होणारी नैतिक-आध्यात्मिक तत्त्वे यांच्यामध्ये तार्किक संबंध आहे, उत्क्रांतीच्या नियामक तत्त्वांच्या आधारे नैतिक-आध्यात्मिक तत्त्वे प्रस्थापित करता येतात, अशी भूमिका अनेक जीवशास्त्रज्ञांनी स्वीकारली आहे. उदा.,⇨ सर जुलियन सॉरेल हक्सलीने (१८८७—१९७५) असे मत मांडले आहे, की जीवांच्या उत्क्रांतीला एक दिशा आहे, प्राणिशरीराचे अधिकाधिक उच्च पातळीवर संघटन होण्याच्या दिशेने उत्क्रांती प्रगत झाली आहे, अधिक उच्च प्रकारच्या संघटनामुळे अस्तित्वाच्या, कृतीच्या, अनुभवाच्या शक्यता निर्माण होतात आणि अखेरीस जेव्हा माणूस अवतीर्ण झाला, तेव्हा असे प्रत्ययाला आले, की कित्येक प्रकारचे अनुभव आणि कृती ह्यांना स्वतःचे आंतरिक मूल्य असते त्यांच्यापासून स्थायी समाधान मिळते म्हणून हे अनुभव आणि कृती स्वतःच मूल्यवान असतात. हक्सली असेही म्हणतो, की ज्ञान, प्रेम, सौंदर्य, निरपेक्ष नीती ह्या गोष्टी नैतिक दृष्ट्या मूल्यवान आहेत, प्रत्येक व्यक्तीच्या स्वायत्त व्यक्तिमत्त्वाची कदर करणे आणि तिचा शक्‍य़ तितका विकास घडवून आणण्याचा प्रयत्न करणे, ह्यासाठी अनुकूल असलेली सामाजिक परिस्थिती घडवून आणणे ह्या गोष्टी नैतिक दृष्ट्या योग्य आहेत हे निसर्गात झालेल्या उत्क्रांतीमुळे निसर्गाचे जे स्वरूप उघड झाले आहे त्यापासून कळते पण ही भूमिका सर्व जीवशास्त्रज्ञांना मान्य आहे असे नाही. उत्क्रांतीमुळे निसर्गाविषयीची जी तत्त्वे समजून येतात, ती नैतिकही नसतात किंवा अनैतिकही नसतात, असे अनेक जीवशास्त्रज्ञ मानतात. नीतीची कदर करणारा एक प्राणी—माणूस—उत्क्रांतीतून उद्‌भवला आहे हे सत्य आहे. पण असा हा माणूस प्राण्यांपासून उद्‌भवला आहे, तो एक प्राणी आहे हेही सत्य आहे. वेगवेगळ्या धर्मांत माणसाच्या उत्पत्तीविषयीच्या ज्या कथा आहेत त्या केवळ मिथ्यकथा आहेत. खालच्या दर्जाच्या प्राण्यांपासून मानव उत्क्रांत झाला आहे ही वस्तुस्थिती आहे. उच्च स्वरूपाच्या धर्मात स्वीकारलेल्या काही मूल्यांना उत्क्रांतीच्या प्रक्रियेत आधार मिळतो असे म्हणता येईल. उदा., सर्व माणसे एकमेकांचे बांधव आहेत, ह्या नैतिक तत्त्वाला जीवशास्त्रीय आधार मिळतो कारण सर्व मानवजातीचे जैविक मूळ एकच आहे. पण ह्यापलीकडे जाऊन धार्मिक तत्त्वांना उत्क्रांतीत आधार शोधणे गैर आहे. उदा., तेयार दे शार्दां (१८८१—१९५५) ह्या रोमन कॅथलिक जीवशास्त्रज्ञाने एक प्रकारचा ख्रिस्ती गूढवाद उत्क्रांतीच्या आधारे प्रस्थापित करण्याचा प्रयत्न केला. पण ह्यातून उत्क्रांतीची तत्त्वे विकृत होतात आणि अशा विकृत वैज्ञानिक तत्त्वांवर आधारलेला गूढवादही दूषित होतो असे अनेक जीवशास्त्रज्ञांचे म्हणणे आहे. [→ जीवविज्ञान नीतिशास्त्र ].
भौतिकीचे तत्त्वज्ञान : विश्वाचे सर्वसाधारण स्वरूप काय आहे ? विश्व अनन्त आहे की सान्त आहे ? जडद्रव्याचे स्वरुप कसे आहे? अवकाश आणि काल ह्यांचे स्वरुप काय आहे? जडद्रव्याचे काही अंतिम घटक असतात का ? असल्यास ते कोणते ? विश्वाचा कोणी कर्ता आहे का ? विश्वात काही प्रयोजन व्यक्त झाले आहे का ? ह्या स्वरूपाचे प्रश्न तत्त्वज्ञानात अनेकदा उपस्थित केले जातात.
भौतिकी हे मूलभूत विज्ञान आहे. रसायनशास्त्र, जीवविज्ञान इ. विज्ञाने अखेरीस भौतिकीवर आधारलेली आहेत. वर ज्या प्रश्नांचा निर्देश केला आहे त्यांच्यावर भौतिकीत सध्या मान्य झालेल्या किंवा ज्यांच्याविषयी पुढील संशोधन चालू आहे अशा उपपत्तींच्या आधारे काय प्रकाश पडू शकतो ह्याचे दिग्दर्शन या भागात केले आहे. (ह्या विभागात भौतिकीतील ज्या अनेक उपपत्तींचा—सिद्धांतांचा—निर्देश केला आहे त्यांची माहिती मराठी विश्वकोशात त्या त्या नोंदींखाली विस्ताराने दिली आहे ).
अवकाश आणि काल : गतीविषयीच्या वैज्ञानिक संकल्पनांचा उगम ⇨ गॅलिली गॅलिलीओ (१५६४—१६४२) आणि आयझॅक न्यूटन यांच्या विचारांत आहे. त्यापूर्वी पाश्चात्त्य वैचारिक परंपरेत ⇨ अरिस्टॉटलच्या (इ. स. पू. ३८४—३२२) विचारांचे प्रभुत्व होते. अरिस्टॉटल असे मानीत असे, की भौतिक वस्तू जेथे असेल तेथे स्थिरपणे राहणे हा तिचा धर्म आहे. जर एखाद्या बाह्य प्रेरणेने (जोराने) तिच्यावर कार्य केले, तिला ढकलले किंवा खेचले तर ती गतिमान होते. भौतिक वस्तू वरून खाली पडतात कारण त्या पृथ्वी ह्या महाभूताच्या प्रामुख्याने बनलेल्या असतात आणि जमीनसुद्धा पृथ्वी ह्या महाभूताची बनलेली आहे. ज्या द्रव्याचे—महाभूताचे—आपण बनलेलो असतो, त्या महाभूताकडे जाण्याची स्वाभाविक प्रवृत्ती वस्तूच्या ठिकाणी असते. म्हणून ( पृथ्वीची बनलेली ) भौतिक वस्तू जर काही अडथळा नसेल तर पृथ्वी ह्या महाभूताचा मोठा संचय जेथे आहे त्याच्याकडे—म्हणजे जमिनीकडे—जाते. दुप्पट वजनाची वस्तू दुप्पट वेगाने खाली पडेल कारण तिला पृथ्वीचे दुप्पट आकर्षण असेल.
ह्या कल्पनांचा प्रतिवाद गॅलिलीओने केला. त्याने प्रयोग करून असे दाखवून दिले, की वस्तूचा खाली पडण्याचा वेग त्याच दराने वाढत जातो, मग तिचे वजन कितीही असो. दोन भिन्न वजनांच्या दोन वस्तूंचा खाली पडण्याचा वेग एकच असतो. ह्यापासून असे दिसून येते, की प्रेरणेचा (वजनाचा) परिणाम गती निर्माण करण्यात होत नाही तर गतीचा जो वेग असतो त्यात बदल घडवून आणण्यात होतो.
गॅलिलीओच्या ह्या शोधाला न्यूटनने सुव्यवस्थित रूप दिले. एक वस्तू सरळ दिशेने, एका विशिष्ट वेगाने जात असेल, तर तिच्यावर जर बाह्य शक्तीने कार्य केले नाही, तर ती वस्तू त्याच दिशेने, त्याच वेगाने जात राहील. [⟶ निरूढि ]. हा न्यूटनचा पहिला नियम. जर तिच्यावर कोणत्यातरी प्रेरणेने कार्य केले, तर तिच्या वेगात बदल होईल. किती बदल होईल ? तर त्या प्रेरणेच्या प्रमाणात बदल होईल. ज्या दराने हा वेग बदलतो, त्याला प्रवेग म्हणतात. म्हणजे प्रवेग हा प्रेरणेच्या प्रमाणात असतो. तसेच त्या वस्तूचे द्रव्यमान जर जास्त असेल, तर त्या प्रमाणात प्रवेग कमी होईल. एका वस्तूचे द्रव्यमान जर दुसऱ्या वस्तूच्या द्रव्यमानाच्या दुप्पट असेल, तर त्याच प्रेरणेने पहिल्या वस्तूत निर्माण केलेला प्रवेग दुसऱ्या वस्तूत निर्माण केलेल्या प्रवेगाच्या निम्मा असेल. हा न्यूटनचा दुसरा नियम होय. [⟶ न्यूटन, सर आयझॅक ].
ह्याशिवाय न्यूटनने गुरूत्वाकर्षणाची संकल्पना मांडली. ह्या संकल्पनेप्रमाणे कोणत्याही दोन वस्तू एकमेकींना आकर्षून घेत असतात. हे गुरुत्वाकर्षण होय. त्यांचा नियम असा, की ह्या दोन वस्तूंचे द्रव्यमान जितके अधिक असेल, त्या प्रमाणात त्यांच्या दरम्यानची गुरूत्वाकर्षणाची प्रेरणा अधिक असेल. समजा, अ आणि ब अशा दोन वस्तू आहेत. त्यांच्या दरम्यान काही गुरुत्वाकर्षण असेल. आता समजा अ-चे द्रव्यमान पूर्वीच्या दुप्पट झाले, तर आता त्यांच्या दरम्यानची गुरुत्वाकर्षणाची प्रेरणा दुप्पट होईल. शिवाय गुरूत्वाकर्षणाचा नियम असेही सांगतो, की दोन वस्तूंमधील अंतर जितके जास्त असेल त्याच्या वर्गाच्या प्रमाणात गुरूत्वाकर्षणाची प्रेरणा कमी असेल. समजा, अ या ताऱ्यापासून ब हा तारा क्ष मैल अंतरावर आहे आणि ब इतकेच द्रव्यमान असणारा क हा तारा अ पासून २क्ष मैल इतक्या अंतरावर आहे. मग अ व ब यांच्यात जितके गुरुत्वाकर्षण असेल त्याच्या एकचतुर्थांश गुरुत्वाकर्षण अ व क या ताऱ्यात असेल. ह्या नियमांना अनुसरून पृथ्वीच्या, चंद्राच्या व ग्रहांच्या सूर्याभोवतालच्या भ्रमणकक्षा निश्चित करता येतात व त्यांचा निरीक्षणाने पडताळा घेता येतो. [⟶ गुरुत्वाकर्षण ].
न्यूटनच्या नियमांचा एक तार्किक परिणाम असा होतो, की एखादी वस्तू स्थिरपणे विशिष्ट स्थानी आहे असे म्हणता येत नाही. समजा, आगगाडी रूळांवरून एका दिशेने, एका गतीने धावते आहे आणि एक व्यक्ती रूळांपलीकडे स्वस्थ उभी आहे. ही व्यक्ती एका स्थिर ठिकाणी आहे आणि तिच्या अपेक्षेने आगगाडी एका दिशेने व एका गतीने धावते आहे असे ह्या परिस्थितीचे वर्णन आपण करू. पण ती आगगाडी स्थिर आहे आणि तिच्या अपेक्षेत ती व्यक्ती उलट दिशेने आणि त्याच गतीने गतिमान आहे असेही तिचे वर्णन करता येईल. न्यूटनच्या नियमांच्या दृष्टीने ह्या दोन वर्णनांत काही फरक पडणार नाही. अर्थात दुसरे वर्णन खूपच अधिक गुंतागुंतीचे असेल. उदा., रूळांजवळची आणि पलीकडे असलेली झाडे ही त्या व्यक्तीप्रमाणे उलट दिशेने जात आहेत असे म्हणावे लागेल. पहिले वर्णन कितीतरी अधिक सोयीचे आहे. पण तत्त्वतः एक प्रमाण आहे व दुसरे अप्रमाण आहे असे म्हणता येणार नाही. दोन भिन्न काळी घडलेल्या घटना एकाच विशिष्ट स्थानी घडल्या आहेत असेही निरपेक्षपणे म्हणता येत नाही. समजा, चालत्या आगगाडीत बसलेल्या एका माणसाने चेंडू दोन बाकांच्या मधोमध टाकला. तो झेलल्यावर एका मिनिटाने परत त्याच ठिकाणी तो चेंडू टाकला. आगगाडीच्या त्या डब्यात बसलेल्या माणसांच्या दृष्टीने त्या माणसाने एकाच ठिकाणी दोन वेळा चेंडू टाकला असे असेल. पण बाहेरच्या माणसांच्या दृष्टीने चेंडूचा पहिला टप्पा जेथे पडला ते स्थान, त्याचा दुसरा टप्पा ज्या स्थानी पडला त्याहून भिन्न असेल. कारण त्या एका मिनिटात गाडीने काही अंतर कापले असेल. स्वतः न्यूटन असे मानत असे, की केवल (अब्सोल्यूट) असा अवकाश आहे. याचा अर्थ असा, की अवकाशातील प्रत्येक बिंदू, बाह्य गोष्टीशी संबंध न आणता आणणे केवल अंतर्गत संबंधांच्या दृष्टिकोनातून पाहता, स्व—स्वरूप व स्थावर असतो. आता आपण जी उदाहरणे पाहिली त्यावरून असे दिसते, की ज्या दोन निरीक्षकांच्या दृष्टीने आपण एकाच घटनेकडे पाहात आहो, त्यातला कोणता निरीक्षक केवल अवकाशाच्या संदर्भात स्थिर मानावा व कोणता गतिमान मानायचा हे ठरविणे आपल्या इच्छेवर अथवा सोयीवर अवलंबून आहे. [⟶ अवकाश ]. कालाची गोष्ट वेगळी आहे. अवकाशाहून काल हे स्वतंत्र असलेले अस्तित्व आहे. [⟶ काल ]. भूतकाळापासून वर्तमानातून भविष्याकडे एकाच वेगाने वाहत जाणारे ते अस्तित्व आहे. अवकाशाप्रमाणे काल सापेक्ष नाही. वरील चेंडूचा पहिला टप्पा ज्या स्थानी पडला त्याच स्थानी दुसरा टप्पा पडला की नाही हे निरीक्षकांच्या स्थितिगतीवरून ठरते पण पहिल्या टप्प्यानंतर दुसरा टप्पा एका मिनिटानंतर, विशिष्ट कालावधीनंतर पडला ह्याविषयी सर्व निरीक्षकांचे एकमत असते. [⟶ अवकाश-काल ].
इ. स. १८६५ मध्ये ⇨ जेम्स क्लार्क मॅक्सवेलने (१८३१—७९) विद्युत् प्रेरणा आणि चुंबकीय प्रेरणा ह्यांच्याविषयीच्या शोधात असे दाखवून दिले, की विद्युत चुंबकीय अशा संयुक्त क्षेत्रापासून एका स्थिर वेगाने जाणारे अनेक प्रकारचे तरंग दूरवर पसरत जातात. ज्या तरंगांची तरंगलांबी—त्यांच्या दोन उंचवट्यांतील अंतर—एक मीटर किंवा अधिक असेल ते रेडिओ तरंग असतात दृश्य प्रकाश देणाऱ्या तरंगांची लांबी ४० ते ८० दशलक्षांश सेंमी. एवढी असते आणि त्याहून कमी लांबीचे तरंग जंबुपार (अल्ट्रा—व्हायोलेट) किंवा क्ष–किरण किंवा गॅमा किरण असतात. [⟶ विद्युत् चुंबकीय तरंग ].
हे सर्व तरंग एकाच स्थिर वेगाने पसरत असतात, (प्रकाशाचा वेग दर सेकंदाला सु. ३ लाख किमी. असतो, असे वैज्ञानिकांनी मापले होते.) पण ह्या तरंगांना जर गती असेल तर कशाच्या तरी अपेक्षेने ते गतिमान असणार हे आपण वर पाहिले आहे. ह्यासाठी वैज्ञानिकांनी ‘ईथर’ [⟶ ईथर—२] ह्या अवकाशात ओतप्रोत भरलेल्या एका द्रव्याची कल्पना केली आणि ह्या तरंगांचा वेग ईथरच्या अपेक्षेने असतो अशी भूमिका त्यांनी मांडली. आता समजा, प्रकाश एका उगमाकडून येत आहे. तो आपल्या वेगाने येईल. समजा, एक निरीक्षक कोणत्या तरी वेगाने त्या प्रकाशाच्या दिशेने जात आहे. मग निरीक्षकाच्या दृष्टीने प्रकाशाचा वेग अधिक झाला पाहिजे. ईथरच्या अपेक्षेने प्रकाशाचा वेग स्थिर राहील. पण भिन्नभिन्नपणे गतिमान असलेल्या निरीक्षकांच्या अपेक्षेने प्रकाशाची गती भिन्न असेल, पण १८८७ मध्ये करण्यात आलेल्या ‘मायकेलसन— मॉर्ली प्रयोगा’ ने असे दाखवून दिले, की प्रकाशाच्या उगमाच्या दिशेने गतिमान असलेल्या निरीक्षकाच्या अपेक्षेने पाहिले किंवा वेगळ्या दिशेने गतिमान असलेल्या निरीक्षकांच्या अपेक्षेने पाहिले, तरी प्रकाशाच्या वेगात फरक पडत नाही. ह्या कोड्याचा उलगडा करण्याचे ⇨हेंड्रिक आंटोन लोरेन्ट्‌स (१८५३—१९२८) इ. वैज्ञानिकांनी बरेच प्रयत्न केले. पण ⇨ अल्बर्ट आइन्स्टाइनने (१८७९—१९५५) मांडलेल्या उपपत्तीने ह्या कूट प्रश्नाचे अखेरीस निरसन झाले. ही उपपत्ती सापेक्षता सिद्धांत किंवा सापेक्षतावाद म्हणून प्रसिद्ध आहे [⟶ प्रकाशवेग सापेक्षता सिद्धांत].
ह्या उपपत्तीप्रमाणे न्यूटनने स्वीकारलेली केवल काल ही संकल्पना आपण सोडून देतो. न्यूटनच्या सिद्धांताप्रमाणे निरीक्षक कितीही वेगाने भ्रमण करीत असेल, तरी निसर्गाचे नियम त्यांच्या दृष्टीने तेच राहतात. सापेक्षतावाद ह्या उपपत्तीत मॅक्सवेलच्या उपपत्तीचाही समावेश करतात. तेव्हा निरीक्षकांच्या गतीचा वेग काही असो प्रकाशाचा वेग तोच राहतो. ह्यापासून निघणारा एक महत्त्वाचा निष्क़र्ष म्हणजे E = mc2 हे प्रसिद्ध समीकरण होय. ‘E’ म्हणजे उर्जा, ‘m’ म्हणजे द्रव्यमान आणि ‘c’ म्हणजे प्रकाशाचा वेग होय. ह्या समीकरणाप्रमाणे ऊर्जा आणि द्रव्यमान ही सममूल्य ठरतात. समजा, एखाद्या वस्तूची गती वाढली, तर गतीमध्ये सामावलेली तिची ऊर्जा वाढेल. म्हणजे तिचे द्रव्यमान वाढेल. तिचे द्रव्यमान वाढले, तर तिचा वेग वाढवायला अधिक ऊर्जा लागेल. एखाद्या वस्तूचा वेग प्रकाशाच्या वेगाच्या जवळपास असेल, तर तिचे द्रव्यमान प्रचंड प्रमाणात वाढलेले असेल आणि तिचा वेग आणखी वाढवायचा असेल, तर त्यासाठी प्रचंड ऊर्जा लागेल. एखाद्या वस्तूचा वेग प्रकाशाच्या वेगाएवढा आहे अशी कल्पना केली, तर तिचे द्रव्यमान अनंत झालेले असेल आणि तो वेग गाठायला तिला अनंत ऊर्जा लगेल. ही स्थिती अशक्य आहे. तेव्हा कोणत्याही वस्तूचा वेग प्रकाशाच्या वेगाच्या तुलनेने कमी असतो. प्रकाशतरंगांच्या ठिकाणी स्वतःचे द्रव्यमान नसते, म्हणून ते तरंग प्रकाशाच्या वेगाने पसरू शकतात.
सापेक्षतावादाचा आणखी एक तार्किक परिणाम असा, की काल हा सापेक्ष ठरतो. न्यूटनच्या सिद्धांताप्रमाणे प्रकाशाचा एक स्पंद जर एका स्थानापासून सोडला व तो दुसऱ्या स्थानी पोहोचला, तर ह्यासाठी जो काल लागेल तो सर्व निरीक्षकांच्या दृष्टीने एकच असेल. म्हणजे तो काल निरीक्षक—निरपेक्ष असेल. उलट, ह्या स्पंदाने जे अंतर तोडले ते निरीक्षक—सापेक्ष असेल. आता प्रकाश—स्पंदाने जे अंतर तोडले त्याला कालाने भागले, की संबंधित निरीक्षकाच्या दृष्टीने प्रकाशाचा वेग काय आहे, ते निश्चित होईल. भिन्न निरीक्षकांच्या दृष्टीने अंतर भिन्न असल्याने व काल एकच (म्हणजे निरीक्षक—निरपेक्ष) मानल्याने प्रकाशाचा वेग निरनिराळा ठरेल. तथापि सापेक्षता उपपत्तीच्या दृष्टीने कालाचा वेग सर्व निरीक्षकांच्या अपेक्षेने एकच असतो. याचा अर्थ असा, की काल हा निरीक्षक—निरपेक्ष मानणे ही गोष्ट प्रकाशाचा वेग निरीक्षक—निरपेक्ष असतो, ह्या सिद्धांताशी विसंगत ठरेल. म्हणून कालही निरीक्षक—सापेक्ष आहे, असे ठरते.
सापेक्षता उपपत्तीपासून निष्पन्न होणारा दुसरा निष्कर्ष असा, की जेथे घन द्रव्यमान असेल त्याच्या जवळपास कालाची गती मंदावल्यासारखी वाटेल. उदा., पृथ्वीच्या पृष्ठभागाजवळील घड्याळ हे पर्वतशिखरावरील घड्याळाच्या मानाने मागे पडेल. समजा, जुळे भाऊ आहेत. एक पृथ्वीवर राहिला आहे. दुसरा अवकाशयान घेऊन खूप वेगाने—प्रकाशाच्या वेगाच्या जवळ येईल एवढ्या वेगाने–भ्रमण करून परतला, तर त्याच्या तुलनेने पृथ्वीवरचा भाऊ बराच वयस्क झालेला असेल. केवल काल ही संकल्पना सापेक्षता उपपत्ती अमान्य करते.
समजा, ‘घ’ ही एक घटना आहे आणि समजा, एक निरीक्षक तिच्या दिशेने एक प्रकाशस्पंद पाठवितो. काही प्रकाशतरंग ‘घ’ वर आदळून निरीक्षकाकडे परत येतात. ज्या क्षणी प्रकाशस्पंद सोडला त्यापासून ज्या क्षणी परावर्तित प्रकाशतरंग निरीक्षकाकडे पोहोचले, यांदरम्यानचा जो कालखंड आहे त्याच्या मध्यभागी असलेला क्षण म्हणजे ‘घ’ ही घटना ज्या क्षणी घडली तो क्षण असे मानण्यात येते आणि ह्या कालखंडाच्या अर्ध्या कालखंडाला प्रकाशाच्या वेगाने गुणिले, की ‘घ’ निरीक्षकापासून किती अंतरावर आहे हे अंतर निश्चित होते. वेगवेगळ्या प्रकारे गतिमान असलेले निरीक्षक ‘घ’ ही घटना भिन्नभिन्न क्षणी व भिन्नभिन्न स्थानी झाली असा निर्णय करतील. ह्यांतील एक निर्णय बरोबर व इतर चूक असे म्हणता येत नाही. पण कोणत्याही निरीक्षकाला स्वतःच्या अपेक्षेने (तुलनेने) दुसरा निरीक्षक कोणत्या गतीने भ्रमण करीत आहे हे माहीत असेल, तर त्याने स्वतः ‘घ’ चे जे स्थान व क्षण मुक्रर केला असेल त्यावरून तो दुसरा निरीक्षक ‘घ’चे कोणते स्थान व क्षण मुक्रर करील, ह्याचे निश्चित अनुमान करू शकतो.
आपण सामान्यपणे असे मानतो, की ज्या अवकाशात आपण वावरतो त्याला त्रिमिती (तीन मिती) असतात (आपल्या नेहमीच्या परिभाषेत ‘लांबी’,’रूंदी’ व ‘उंची’ या शब्दांनी त्या मिती ओळखल्या जातात). सपाट जमिनीवरील एका विशिष्ट बिंदूचा निर्देश करायला दोन सहनिर्देशक द्यावे लागतात अवकाशातील एक बिंदू मुक्रर करावयाचा, तर तीन सहनिर्देशक द्यावे लागतात. शिवाय आपण असेही मानतो, की काल ही अवकाशापासून पूर्णपणे भिन्न, स्वतंत्र अशी गोष्ट आहे. घटना विशिष्ट स्थानी व विशिष्ट काली होत असल्यामुळे तिचा निर्देश करायला तीन अवकाशात्मक व एक कालात्मक असे चार सहनिर्देशक आवश्यक असतात कारण कालात्मक सहनिर्देशक हा अवकाशात्मक सहनिर्देशकांपासून पूर्णपणे भिन्न असतो, अशी आपली धारणा असते. दोन अवकाशात्मक मिती आपण एकवटू शकतो. उदा., पृथ्वीवरील एखादे गाव वाईपासून किती पूर्वेला आणि किती उत्तरेला आहे, हे सांगून आपण त्या गावाचे स्थान निश्चित करू शकतो पण ह्याऐवजी ते गाव वाईच्या ईशान्येला किती दूर आहे हे सांगून त्याचे स्थान आपण मुक्रर करू शकतो. तथापि अवकाशात्मक मिती आणि कालात्मक मिती आपण अशा रीतीने एकवटू शकत नाही, असे आपण एवी मानतो. मात्र सापेक्षता उपपत्तीत अवकाश—काल असा चार मितींचा अवकाश आहे असे मानण्यात येते आणि कालाची मिती व अवकाशाची मिती (अंतर) ह्यांची इष्ट तेथे सांगड घालण्यात येते.
गुरूत्वाकर्षणाचे परिणाम जर बाजूला सारले, तर जी सापेक्षता—उपपत्ती लाभते, ती म्हणजे मर्यादित सापेक्षता उपपत्ती होय. सर्व निरीक्षकांना प्रकाशाचा वेग एकच आहे असे का आढळून येते आणि वस्तू प्रकाशाच्या वेगाच्या जवळ येईल अशा वेगाने गतिमान झाल्या तर काय घडून येईल, ह्याचा उलगडा ही उपपत्ती करते पण न्यूटनची उपपत्ती आणि ही उपपत्ती यांत विसंगती आहे. न्यूटनच्या उपपत्तीप्रमाणे दोन भौतिक वस्तू एकमेकींना ज्या प्रेरणेने आकर्षित करतात, ती त्या दोन वस्तूंमधील अंतरावर अवलंबून असते. दोन वस्तूंमधील एक वस्तू जर मूळ स्थानापासून हालविली, तर तत्क्षणी ह्या प्रेरणेत बदल घडून येईल. म्हणजे गुरूत्वाकर्षणाच्या परिणामांच्या गतीचा वेग अनंत राहील. प्रकाशाच्या वेगाइतका किंवा त्याहून कमी असा हा वेग असणार नाही.
ही विसंगती दूर करण्यासाठी आइन्स्टाइन ह्यांनी व्यापक सापेक्षता उपपत्ती १९१५ मध्ये पुढे मांडली. ह्या उपपत्तीप्रमाणे गुरुत्वाकर्षण अशी प्रेरणा नाही. सूर्य आणि पृथ्वी परस्परांना एका प्रेरणेने आकर्षून घेतात असे नाही. आपण एर्‍हवी असे मानतो, की अवकाश आणि काल ही, वस्तू जेथे असतात किंवा घटना जेथे घडतात अशी क्षेत्रे आहेत. वस्तू त्यांच्यात असण्याचा किंवा घटना त्यांच्यात घडण्याचा काही परिणाम त्यांच्यावर होत नाही. पण आइन्स्टाइन यांनी अशी उपपत्ती मांडली, की अवकाश—काल केवळ सपाट असे क्षेत्र नाही. अवकाश—कालात जेथे द्रव्यमान असेल किंवा ऊर्जा असेल तेथे त्याच्यात वक्रता निर्माण होते, त्याला सुरकुत्या पडतात. उदा., जेथे सूर्य आहे तेथे त्याच्या द्रव्यामानामुळे अवकाश—काल वक्र होतो. पृथ्वी अशा वक्र अवकाश—कालातून ‘सरळ’ मार्गाने जात असते. सरळ मार्गाने म्हणजे एका बिंदूपासून जवळच्या दुसऱ्या बिंदूपर्यंत जो सर्वांत कमी अंतराचा मार्ग असेल त्या मार्गाने. पण अवकाश—कालात सरळ असलेला हा मार्ग तीन मितींच्या आपल्या अवकाशात वक्र दिसतो. ह्याचे उदाहरण असे देता येईल : पृथ्वीचा केवळ पृष्ठभाग आपण घेतला, तर तो दोन मितींचा अवकाश आहे. पृथ्वीवरील एका ठिकाणापासून दुसऱ्या ठिकाणाशी आपण सर्वांत जवळच्या मार्गाने गेलो, म्हणजे सरळ मार्गाने आपण गेलो, तर हा मार्ग म्हणजे एका वर्तुळाचा भाग असेल, म्हणजे ‘वक्र’ असेल. अशा मार्गाला अल्पांतरी वा अल्पिष्ट म्हणतात. अवकाश—कालात जेथे द्रव्यमान किंवा ऊर्जा असते आणि अवकाश—काल वक्र झालेला असतो, तेथे वस्तू किंवा प्रकाशकिरण अशा अल्पांतरी मार्गाने जातात. आपल्या त्रिमितीच्या अवकाशात हे मार्ग आपल्याला वक्र दिसतात.
अवकाश आणि काल यांच्यात वस्तू आणि ऊर्जा फक्त असतात, अवकाश आणि काल यांच्यावर त्यांचे काही परिणाम होत नाहीत अशी आपली नेहमी ची समजूत असते पण व्यापक सापेक्षता उपपत्तीप्रमाणे ज्या प्रकारे वस्तू गतिमान असतात आणि प्रेरणा कार्य करीत असतात त्याला अनुसरून अवकाश—कालाची घडण बदलते. ह्याचा अर्थ असा होतो, की जड वस्तूंचे आणि प्रेरणांचे जे विश्व आहे, त्याच्या मर्यादेबाहेरही अवकाश आणि काल असू शकतात ही कल्पना सोडून द्यावी लागते.[⟶ अवकाश—काल सापेक्षता सिद्धांत].
विस्तारणारे किंवा प्रसरणशील विश्व : आपला सूर्य एका ⇨ दीर्घिकेचा (गॅलॅक्सी) घटक आहे. दीर्घिका म्हणजे अनेक ताऱ्यांची आणि जडद्रव्याची व्यवस्था होय. निरभ्र रात्री आकाशात जी ⇨ आकाशगंगा दिसते ती आपली दीर्घिका होय. दशसहस्र कोटीच्या आसपास ज्यांची संख्या भरेल इतक्या दीर्घिका विश्वात आहेत आणि प्रत्येक दीर्घिकेत दशसहस्र कोटीएवढे तारे साधारणपणे आहेत. ⇨ एडविन पॉवेल हबलने (१८८९—१९५३) या इतर दीर्घिकांचा शोध लावला. त्याने असेही दाखवून दिले, की यांतील बहूतेक दीर्घिका आपल्यापासून दूर आहेत. शिवाय एखादी दीर्घिका आपल्यापासून जितकी अधिक दूर असेल, त्या प्रमाणात अधिक वेगाने ती दूर सरकत असते म्हणजे आपले विश्व विस्तारत (प्रसरण पावत) आहे. विश्व स्थितिशील (स्टॉटिक) आहे असा दृढ समज यापूर्वी होता. वास्तविक विश्व जर स्थितिशील असेल, तर गुरूत्वाकर्षणाच्या प्रेरणेमुळे त्याच्या हळूहळू संकोच होत जाणार असा निष्कर्ष न्यूटनच्या सिद्धांतापासून काढता आला असता आणि तो टाळायला गुरूत्वाकर्षणापेक्षा अधिक सबळ प्रेरणा विश्वात आहे व तिच्यामुळे वस्तू एकमेकींपासून दूर सरकतात, म्हणजे विश्व प्रसरणशील आहे, असा तर्क करता आला असता. आइन्स्टाइननेही विश्व स्थितिशील आहे असे मानले. अवकाश—काल ह्याची घडणच अशी आहे, की तिच्यात एक गुरुत्वाकर्षण—विरोधी प्रेरणा अनुस्यूत असते, त्यामुळे अवकाश—कालाची विस्तार होण्याकडे प्रवृत्ती असते व ती गुरूत्वाकर्षणाच्या प्रेरणेशी समतोल राखते, असा सिद्धांत त्याने स्वीकारला. विश्वाची स्थितिशीलता त्याने जपली.
उलट, अलेक्झांडर फ्रीडमन आणि इतर शास्त्रज्ञ ह्यांनी प्रसरणशील विश्वाच्या तीन नमुनाकृतींची (मॉडेलांची) रचना केली. पहिल्या नमुनाकृतीप्रमाणॆ विश्व इतक्या सावकाश वेगाने विस्तार पावते, की दीर्घिकांतील परस्पर—आकर्षणामुळे विस्ताराचा वेग कमीकमी होत जातो विस्तार थांबतो आणि मग गुरूत्वाकर्षणामुळे विश्वाचा संकोच होत जातो दुस नमुनाकृतिप्रमाणे विश्व इतक्या वेगाने विस्तार पावत असते, की गुरूत्वाकर्षणामुळे विस्तार कधी थांबत नाही पण काहीसा मंदावतो एवढेच. तिसऱ्या नमुनाकृतीप्रमाणे विश्व नेमक्या एवढ्या वेगाने विस्तारते, की ते परत कधीही संकोचून एकसंध होणार नाही. ते नेहमी विस्तारत राहते. पण विस्ताराचा वेग कमीकमी होत जातो. मात्र तो कधी शून्य होत नाही. आता ह्यांतील कोणत्या नमुनाकृतीला अनुसरून विश्व विस्तारत आहे असे जर कोणी विचारले, तर आज ह्या प्रश्नाचे उत्तर देता येत नाही, असे म्हणावे लागते. सध्या विश्व विस्तारत आहे व ते कायमचे विस्तारत राहील अशी शक्यता आहे आणि जर ते संकोचून एकत्रित, एकगठ्ठा होणार असेल, तर त्याला निदान एक हजार कोटी वर्षांचा कालावधी लागेल, ही आजची अधिक मान्यताप्राप्त समज आहे.
फ्रीडमन याच्या नमुनाकृतींप्रमाणे एक ते दोन हजार कोटी वर्षांपूर्वी दीर्घिकांमधील अंतर शून्य असणार, ह्या अवस्थेला महा—आघात किंवा महास्फोट (बिग बँग) म्हणतात. फ्रीडमन याच्या नमुनाकृती व्यापक सापेक्षता उपपत्तीवर आधारलेल्या आहेत. ह्या उपपत्तीप्रमाणे विश्वाच्या ह्या अवस्थेत त्याची घनता आणि अवकाश—कालाची वक्रता अनंत असणार. अनंत संख्यांचे गणित करता येत नाही व म्हणून ह्या अवस्थेला व्यापक सापेक्षता उपपत्ती लावता येत नाही. विश्वाच्या अशा अवस्थेला, जिच्या संबंधात उपपत्ती कोलमडून पडते तिला, एकमेवाद्वितीयता म्हणतात. अशा अवस्थेपूर्वी काही घटना घडल्या असतील, तर त्यांच्यापासून काही भावी निष्कर्ष काढता येणार नाहीत कारण महास्फोटाच्या अवस्थेत सापेक्षता उपपत्ती लागू पडत नाही. तेव्हा विश्वाविषयीच्या वैज्ञानिक संकल्पनेत महास्फोटापूर्वी काही घटनाच नव्हत्या, असे मानणे सयुक्तिक ठरते. ह्याचा अर्थ असा होतो, की महास्फोटापासून कालाला प्रारंभ होतो, असे मानावे लागते.
कालाला प्रारंभ होतो असे मानणे अनेकांना गैर वाटते. त्यामुळे दुसरी एक उपपत्ती पुढे आली. हिला ‘स्थिर अवस्था उपपत्ती’ (स्टेडी स्टेट थिअरी) म्हणतात. ती मांडण्यात हेर्मान बॉंडी, टॉमस गोल्ड आणि ⇨फ्रेड हॉईल हे प्रमुख होते. ह्या दीर्घिका एकमेकींपासून दूर सरकल्यावर जे मध्यंतर असते, त्यात नवीन जडद्रव्य सातत्याने निर्माण होत राहते व त्याच्या नवीन दीर्घिका बनतात. ह्या उपपत्तीपासून निष्कर्ष निघतो तो असा, की विश्वाचे स्वरूप सर्व काळी आणि सर्व ठिकाणी साधारणपणे सारखेच असणार (सर्व दीर्घिका एकमेकींपासून फार दूर गेल्या आहेत किंवा त्यांचा एकत्रित गठ्ठा झाला आहे अशा अवस्था असणार नाहीत.) पण ह्या उपपत्तीपासून निघणाऱ्या निष्कर्षांशी विसंगत ठरतील अशी निरीक्षणे उपलब्ध झाल्यामुळे ही उपपत्ती सोडून द्यावी लागली.
महास्फोटाची उपपत्ती व्यापक सापेक्षता उपपत्तीशी सुसंगत आहे पण ह्या उपपत्तीपासून ती निष्पन्न होते का? १९६५ साली रॉजर पेनरोजने असे दाखवून दिले, की एखादा तारा जर त्याच्या अंतर्गत गुरूत्वाकर्षणामुळे मिटत, एकठ्ठा होत गेला, तर ह्या उपपत्तीनुसार तो शून्य घनफळाच्या प्रदेशात बंदिस्त होतो. म्हणजे त्या ताऱ्यात असलेले सारे जडद्रव्य शून्य घनफळात केंद्रित होते म्हणजे त्याची घनता अनंत होते आणि त्या अवकाश—कालाची वक्रताही अनंत होते. म्हणजे एकमेवतेची अवस्था प्राप्त होते. ह्या एकमेवतेला कृष्णविवर (ब्लॅक होल) म्हणतात. [⟶ गुरुत्वीय अवपात ]. ह्या नंतर पेनेरोज आणि ⇨ स्टीफन विल्यम हॉकिंग ह्यांनी असे दाखवून दिले, की व्यापक सापेक्षतावादाची उपपत्ती सत्य असेल आणि विश्वात आपण मानतो तेवढे जडद्रव्य असेल, तर महास्फोट ही एकमेवता घडलेली असलीच पाहिजे. [⟶ विश्वस्थितिशास्त्र विश्वोत्पत्तिशास्त्र ].
अनिश्चिततेचे तत्त्व : ह्या शतकाच्या प्रारंभी लॉर्ड रॅली [⟶ रॅली, जॉन विल्यम स्ट्रट ] व सर जेम्स जीन्स यांनी असे दाखवून दिले, की मॅक्सवेलच्या उपपत्तीनुसार एखाद्या उष्ण पदार्थापासून दर सेकंदाला सर्व वारंवारतेचे किंवा कंप्रतेचे (दर सेकंदास होणाऱ्या कंपन संख्येचे ) कितीही, अमर्यादित तरंग उत्सर्जित होत असले पाहिजेत म्हणजे त्या पदार्थापासून अनंत ऊर्जा बाहेर पडली पाहिजे. हे अर्थात अशक्य आहे. ह्यावर तोडगा म्हणून माक्स प्लांकने [⟶ प्लांक, माक्स कार्ल एर्न्स्ट लूटव्हिख ] अशी उपपत्ती मांडली, की ऊर्जा कोणत्याही प्रमाणात उत्सर्जित होत नाही. ती तरंगांच्या पुडक्यांच्या पुंजांच्या (क्वॉन्टा, एकवचन—क्वॉन्टम) स्वरूपात बाहेर पडते. शिवाय एखाद्या पुंजात जी ऊर्जा असते ती तरंगाच्या कंप्रतेच्या प्रमाणात अधिक असते. तेव्हा जर तरंगांची कंप्रता खूपच असेल, तर एक पुंज बाहेर यायला खूपच ऊर्जा आवश्यक ठरेल. तेवढी ऊर्जा जर पदार्थात नसेल, तर पुंज उत्सर्जित होणारच नाही. तेव्हा ऊर्जेचे उत्सर्जन सान्त प्रमाणात होईल.
पण पुंज उपपत्तीपासून एक कूटप्रश्न निष्पन्न झाला. तो असा : एखाद्या कणाचे स्थान कोणते आहे आणि त्याचा वेग काय आहे यावरून तो नजीकच्या भविष्यात कुठे असेल इ. भविष्य आपण वर्तवितो. आता ⇨ व्हेर्नर कार्ल हायझेनबेर्कने (१९०१—७६) असे दाखवून दिले (१९२६), की जर आपण एखाद्या कणाचे नेमके स्थान निश्चित करायचा प्रयत्न केला, तर ह्यामुळेच त्याचा वेग आपण बिनचूकपणे निश्चित करू शकत नाही कारण त्याचे स्थान निश्चित करायला आपल्याला त्याच्यावर प्रकाशतरंग सोडावा लागतो. ह्या प्रकाशतरंगाची तरंगलांबी जितकी कमी तितक्या अधिक बिनचूकपणे आपण त्याचे स्थान मुक्रर करू शकतो. पण तरंगलांबी जितकी कमी तितकी त्या पुंजाची ऊर्जा अधिक असते आणि ह्या ऊर्जेमुळे त्या कणाचा वेग बदलेल. म्हणजे तो वेग किती होता हे ह्या प्रमाणात अनिश्चित होईल.
⇨प्येअर सीमॉं मार्की द लाप्लासने (१७४९—१८२७) असे एक मत व्यक्त केले होते, की विश्वातील सर्व कणांची स्थाने आणि त्यांच्या गती ह्यांचे ज्ञान जर एखाद्याला असेल व पदार्थांच्या गतीविषयीचे सर्व निसर्गनियम त्याला अवगत असतील, तर विश्वाची भविष्यात कोणत्या काळी नेमकी काय अवस्था असेल, हे निश्चित ज्ञान त्याला होईल. विश्व पूर्णपणे पूर्वनियत आहे. ह्या नियततावादाला हायझेनबेर्कच्या अनिश्चितता सिद्धांतामुळे धक्का बसला. विश्वाच्या बांधणीतच अनिश्चिततेचे तत्त्व गोवले आहे असे दिसते.
⇨एर्व्हीन श्रोडिंजर आणि ⇨ पॉल एड्रिएन मॉरिस डिरॅक यांनी विसाव्या शतकाच्या तिसऱ्या दशकात ⇨ पुंजयामिकीची रचना हायझेनबेर्कच्या अनिश्चितता तत्त्वाला अनुसरून केली. तिचा थोडक्यात आशय असा : ह्या यामिकीत कणाचे निश्चित स्थान आहे आणि त्याचा निश्चित वेग आहे,पण ह्या गोष्टी आपल्याला माहीत नाहीत असे मानीत नाहीत तर कण पुंजावस्थेत असतात व ही अवस्था स्थान व वेग यांचे मीलन असते असे मानतात. विशिष्ट निरीक्षणाला नेमके काय आढळून येईल हे पुंजयामिकी निश्चितपणे सांगत नाही, तर निरीक्षणाला काही वेगवेगळ्या अवस्था आढळून येणे शक्य आहे आणि यांतील कोणती अवस्था आढळून येणे किती संभवनीय आहे हे ती सांगते. म्हणजे समान परिस्थितीची अनेक निरीक्षणे केली, तर त्यात ‘अ’ ही अवस्था कितीदा आढळून येईल, ‘ब’ ही अवस्था कितीदा आढळून येईल….. हे ती सांगते. म्हणजे विश्वातच काही प्रमाणात अनिश्चितता, यादृच्छिकता आहे, असे तिच्यात अभिप्रेत आहे. आइनस्टाइनला ही यादृच्छिकता मान्य नव्हती. तिचे निरसन जिच्यामुळे होईल अशा उपपत्तीच्या शोधात तो होता. ‘ ईश्वर द्यूत खेळत नाही ’ हे त्याचे ह्या संदर्भातील प्रसिद्ध वचन आहे. [⟶ अनिश्चिततेचे तत्त्व पुंजयामिकी भौतिकी ].
निसर्गातील सर्व वस्तू, आपण माणसे धरून, अखेरीस अणूंच्या बनलेल्या आहेत. विसाव्या शतकाच्या प्रारंभी अणूविषयीची कल्पना अशी होती : त्याची रचना सूर्यमालिकेसारखी असते. म्हणजे अणूच्या केंद्रस्थानी एक कण असतो, त्यावर धन विद्युत् भार असतो आणि त्याच्या भोवती इलेक्ट्रॉन भ्रमण करीत असतात. ते ऋण विद्युत् भारित कण असतात. धन आणि ऋण विद्युत् यांच्यांत जे आकर्षण असते, त्यामुळे इलेक्ट्रॉन केंद्र—स्थानी असलेल्या कणाभोवती फिरत असतात. यातील अडचण अशी, की पुंजयामिकीपूर्वी यामिकी व विद्युत यांचे जे नियम होते, त्यांनुसार इलेक्ट्रॉनाची ऊर्जा कमीकमी होत जाणार व अखेर तो केंद्रावर जाऊन कोसळणार असे निष्पन्न होत होते. म्हणजे अखेरीस अणू (व सर्वच जडद्रव्य ) अतिशय मोठ्या घनतेच्या स्थितीत येणार, पण तसे घडताना दिसत नाही. ह्यावर ⇨ नील्स हेन्रिकडेव्हिड बोर यांनी १९१३ मध्ये जो तोडगा काढला तो असा, की इलेक्ट्रॉन केंद्राभोवती कोणत्याही कक्षेत भ्रमण करू शकत नाही, त्याची भ्रमणाची कक्षा केंद्रापासून काही ठराविक अंतरावर असते. पण असे का असावे याचा उलगडा करता येत नव्हता. मात्र पुंजयामिकीप्रमाणे ह्याचा उलगडा करता येतो, पण असे करताना कण आणि तरंग ह्यांच्यात जो पक्का भेद पूर्वी करण्यात येत असे त्याचे काही प्रमाणात निरसन होते. जे कण आहेत असे आपण मानतो ते काही वेळा तरंगांची पुडकी आहेत असे मानावे लागते, तर आपण ज्यांना तरंग मानू त्यांना काही वेळा कण मानणे इष्ट ठरते. विश्वाच्या अंतिम घटकांची कण—तरंग अशी द्विधा प्रकृती आहे, असे पुंजयामिकीपासून निष्पन्न होते. [⟶ अणू व आणवीय संरचना].
आइनस्टाइन यांची व्यापक सापेक्षता उपपत्ती ही ‘अभिजात’ उपपत्ती आहे असे म्हणतात. ह्याचा अर्थ असा, की पुंजयामिकीतील अनिश्चिततेच्या तत्त्वाची दखल तो घेत नाही. ही दखल घ्यायचे कारण नाही. कारण बहुतेक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रे दुबळी असतात. सूक्ष्म कणांच्या अवस्थांवर गुरूत्वाकर्षणाचा परिणाम होत नाही . पण कृष्णविवर व महास्फोट ह्या एकमेवाद्वितीयतांच्या अवस्थांत गुरूत्वाकर्षणाची प्रेरणा एवढ्या लहान क्षेत्रात दाटलेली असेल, की पुंजयामिकी उपपत्तीनुसार तिच्या कार्यावर जे परिणाम होतात, त्यांची दखल घ्यावीच लागेल. म्हणजे व्यापक सापेक्षता उपपत्ती आणि पुंजयामिकी उपपत्ती यांचा मेळ घालावा लागेल पण असा मेळ घालण्यात शास्त्रज्ञांना अजून यश लाभलेले नाही.[⟶ पुंजयामिकी].
मूलकण आणि निसर्गातील प्रेरणा : भौतिक वस्तू अणूंच्या बनलेल्या असतात, असे प्राचीन भारतीय वैशेषिक तत्त्ववेत्ते आणि ल्युसिपस आणि डीमॉक्रीटस हे प्राचीन ग्रीक तत्त्ववेत्ते मानीत होते. आधुनिक विज्ञानात ⇨ जॉन डाल्टन ह्याने रसायनशास्त्रात अणुवाद प्रविष्ट केला. विसाव्या शतकाच्या चौथ्या दशकात अणूच्या केंद्रात प्रोटॉन (धन विद्युत् भार असलेले कण), न्यूट्रॉन (ज्याचे द्रव्यमान प्रोटॉन एवढेच असते, पण ज्यावर विद्युत् भार नसतो असे कण) आणि इलेक्ट्रॉन असे कण असतात व ह्या केंद्राभोवती इलेक्ट्रॉन भ्रमण करीत असतात असे मानण्यात येत असे. जडद्रव्याचे हे अंतिम कण म्हणजे मूलकण आहेत, अशी समजूत होती. पण १९७० च्या सुमारास असे दिसून आले, की हे मूलकण अधिक प्राथमिक कणांचे बनलेले आहेत. ह्या प्राथमिक कणांना क्वार्क ( किंवा क्वॉर्क ) म्हणतात. क्वार्कचे सहा प्रकार आहेत आणि प्रत्येक प्रकाराचे तीन उपप्रकार आहेत. प्रोटॉन व न्यूट्रॉन हे तीन व्कार्कांचे बनलेले असतात पण ह्या क्वार्कांहूनही अधिक प्राथमिक कण आहेत का हा अनुत्तरित प्रश्न आहे पण क्वार्क हे अंतिम कण आहेत असे मानायला काही सैद्धान्तिक आधार आहे.
कण—तरंग अशा द्विधा प्रकृतीचा उल्लेख वर केला आहे. तिला अनुसरून विश्वाच्या सर्व घटकांचा निर्देश प्रकाशकण असा करता येईल (यात गुरूत्वाकर्षणाचाही अंतर्भाव होतो). ह्या कणांच्या अंगी परिवलन (स्पिन) हा धर्म असतो. [⟶ अणूकेंद्रीय भौतिकी]. ज्या कणांचे परिवलन १/२ असते त्यांचे जडद्रव्य बनलेले असते. (इतर प्रकारचे — 0, १ व २ एवढे परिवलन असलेले— कण ऊर्जावान असतात.) ह्या कणांच्या ठिकाणी अपवर्जन (एक्सक्ल्यूजन) हा धर्म असतो. ह्याचा आशय असा, की असे दोन कण परस्परांच्या शेजारी नांदू शकत नाहीत. अशा दोन कणांची स्थाने जर फार जवळजवळ असली, तर त्यांच्या वेगांत भेद असतो व म्हणून ते परस्परांपासून दूर सरकतात. असा अपवर्जनाचा नियम नसता, तर परस्परांतील आकर्षणामुळे ते एकठ्ठा झाले असते व सर्व जडद्रव्याला अतिशय दाट अशा द्रवपदार्थाचे रूप प्राप्त झाले असते. इलेक्ट्रॉनाचे परिवलन १/२ एवढे आहे आणि ते तेवढे का असावे ह्याचा उलगडा पॉल डिरॅकने १९२८ साली केला. तसेच त्याने असेही दाखवून दिले, की इलेक्ट्रॉनाचा ‘प्रतिद्वंद्वी’ कण ‘प्रतिइलेक्ट्रॉन’ किंवा ‘पॉझिट्रॉन’ असला पाहिजे. आता असे मानण्यात येते, की प्रत्येक प्रकारच्या कणाला त्याचा प्रतिकण असतो. कण आणि त्याचा प्रतिकण यांची गाठ पडली, तर दोघे एकमेकांचा नाश करतात. ऊर्जावान कणांचे प्रतिकण त्याच प्रकारचे असतात. [⟶ द्रव्य आणि प्रतिद्रव्य मूलकण ].
ऊर्जावान कणांना अपवर्जनाचा नियम लागू नसतो. तेव्हा एकत्रित येऊन ते बलिष्ठ शक्ती निर्माण करू शकतात. हे ऊर्जावान कण चार प्रकारच्या प्रेरणांचे वाहक असतात. एक, गुरूत्वाकर्षणाची प्रेरणा. ही सार्वत्रिक आहे. सर्व कणांवर व ऊर्जांवर ती कार्य करते. ह्या चार प्रेरणांतील ती सर्वांत दुबळी प्रेरणा आहे पण ती खूप अंतरापर्यंत कार्य करते आणि ती नेहमी आकर्षून घेणारी असते. ह्यामुळे एका वस्तूतील प्रत्येक कण दुसऱ्या वस्तूतील प्रत्येक कणाला आकर्षून घेत असल्यामुळे ह्या सर्व आकर्षक प्रेरणांची बेरीज होऊन मोठी प्रेरणा निर्माण होते.
पुंजयामिकीप्रमाणे, एका पदार्थातील प्रेरणा दुसऱ्या पदार्थावर ज्या प्रकारे कार्य करते त्याचे वर्णन असे करता येईल : इलेक्ट्रॉन, क्वार्क यांसारखा जड पदार्थाचा घटक असलेल्या कणातून ऊर्जावान कण उत्सर्जित होतो. ह्या उत्सर्जनामुळे तो जड कण काहीसा मागे सरतो, त्याला उलट धक्का बसतो आणि त्याच्या वेगावर त्याचा परिणाम होतो. उत्सर्जित ऊर्जावान कण दुसऱ्या जड कणावर आदळतो व त्याच्याकडून शोषिला जातो, ह्या आघातामुळे दुसऱ्या जड कणाचा वेग बदलतो. गुरूत्वाकर्षणामध्ये जे ऊर्जावान कण अंतर्भूत असतात, त्यांना ग्रॅव्हिटॉन म्हणतात. सूर्य आणि पृथ्वी यांच्यात ग्रॅव्हिटॉनांची अदलाबदल होत असते. ग्रॅव्हिटॉनांना स्वतःचे द्रव्यमान नसल्यामुळे त्यांची प्रेरणा दूरवर पसरू शकते.[कणाचे द्रव्यमान खूप असेल, तर त्याची प्रेरणा पसरत जाताना लवकर संपुष्टात येते ].
दुसरी प्रेरणा म्हणजे विद्युत चुंबकीय प्रेरणा होय. ज्यांच्यावर विद्युत् भार आहे अशा इलेक्ट्रॉन, क्वार्क इ. कणांवर ती कार्य करते. ही आकर्षून घेणारी व प्रतिसारक (दूर सारणारी) अशी दुहेरी असते. दोन धन विद्युत् भार किंवा दोन ऋण विद्युत् भार यांच्यामध्ये असलेली प्रेरणा प्रतिसारक असते आणि धन आणि ऋण विद्युत भार यांच्यामध्ये असलेली प्रेरणा आकर्षक असते. विद्युत चुंबकीय आकर्षणामुळे अणूच्या केंद्रातील ऋण विद्युत् भाराचे इलेक्ट्रॉन व धन विद्युत् भाराचे प्रोटॉन, हे ऋण विद्युत् भाराच्या इलेक्ट्रॉनांना केंद्राभोवतालच्या कक्षेत भ्रमण करीत ठेवतात. ज्याचे परिवलन १ आहे अशा फोटॉन ह्या कणांच्या मोठ्या संख्येने झालेल्या देवाण—घेवाणीमुळे हे भ्रमण घडून येते. फोटॉनांना द्रव्यमान नसते.
तिसऱ्या प्रकारच्या प्रेरणेला दुर्बल अणुकेंद्रीय प्रेरणा म्हणतात. ही प्रेरणा फक्त १/२ परिवलनाच्या जड कणांवर कार्य करते फोटॉन, ग्रॅव्हिटॉन इ. ज्यांचे परिवलन ०, १, २ असते त्यांच्यावर ती कार्य करीत नाही. ह्या प्रेरणेचे वाहक म्हणजे ज्यांचे परिवलन १ आहे असे तीन प्रकारचे कण असतात. हया तिघांना मिळून ‘बृहत् सदिश बोसॉन’ (मॅसिव्ह व्हेक्टर बोसॉन) म्हणतात. ऊर्जा जेव्हा कमी पातळीची असते, तेव्हा हे कण अनेक भिन्न स्वरूपांचे आहेत असे दिसते पण जेव्हा ऊर्जेची पातळी उच्च असते तेव्हा हे भिन्न प्रकारचे कण म्हणजे एकाच प्रकारचे कण आहेत, पण त्यांच्या अवस्था भिन्न आहेत, असे दिसून येते.
प्रेरणेचा चौथा प्रकार म्हणजे बलिष्ठ अणुकेंद्रीय प्रेरणा होय. प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन यांमध्ये जे क्वार्क असतात, त्यांना एकत्र धरून ठेवणारी आणि अणूच्या केंद्रात जे प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन असताता त्यांना जखडून ठेवणारी ही प्रेरणा असते. गुरुत्वाकर्षण सोडले तर इतर तीन प्रकारच्या प्रेरणा ही एकाच प्रेरणेची तीन रूपे आहेत असे दाखवून देण्याचे प्रयत्न चालू आहेत पण त्यासाठी आवश्यक असलेली प्रायोगिक निरीक्षणे आज उपलब्ध नाहीत. [⟶ क्षेत्र सिद्धांत].
आपल्या दीर्घिकेत जे जडद्रव्य आहे ते क्वार्कांच्या बनलेल्या प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन यांचे मुख्यतः बनलेले आहे. प्रतिक्वार्कांचे बनलेले प्रतिप्रोट्रॉन किंवा प्रतिन्यूट्रॉन अपवादात्मक प्रमाणात आढळतात. क्वार्क आणि प्रतिक्वार्क जर बऱ्याचशा समप्रमाणात असते, तर बयाचशा जडद्रव्याचा नाश झाला असता आणि फक्त प्रारण (तरंगरूपी ऊर्जा—रेडिएशन) ह्या स्वरूपाची ऊर्जा राहिली असती. इतर दीर्घिकांच्या बाबतीतही त्यांचे जडद्रव्य प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन यांचे किंवा प्रतिप्रोटॉन व प्रतिन्यूट्रॉन यांचे प्रामुख्याने बनलेले असणार, असे म्हणता येते. जर हे कण व त्यांचे प्रतिकण साधारणपणे समान प्रमाणात असते, तर त्यांनी परस्परांचा नाश केला असता व फक्त प्रारणात्मक ऊर्जा उरली असती.
आपल्या आकाशगंगा या दीर्घिकेत प्रतिक्वार्कांपेक्षा क्वार्क खूप अधिक का आहेत? १९५६ पर्यंत असे मानण्यात येत असे, की भौतिकीचे नियम तीन सममितींना (सिमेट्री) अनुसरतात. एक सममिती अशी, की कण आणि प्रतिकण यांचे नियम तेच असतात. दोन, एखादा प्रसंग आणि त्याची दर्पण प्रतिमा असलेला प्रसंग यांना तेच नियम लागू पडतात (उजव्या दिशेने परिवलित होणाऱ्या कणाची दर्पण प्रतिमा म्हणजे डाव्या दिशेने परिवलित होणारा तो कण). तीन, जर तुम्ही सर्व कण आणि प्रतिकण यांची गती उलटी केली, तर त्यांची पूर्वी जी व्यवस्था होती ती पुन्हा अस्तित्वात येईल. म्हणजे काल हा पुढच्या दिशेने किंवा मागच्या दिशेने जातो असे कल्पिले, तरी नियम तेच राहतात. आता एक गणिती सिद्धांत असा आहे, की जर पुंजयामिकी आणि सापेक्षता सिद्धांत सत्य असतील, तर भौतिकीच्या नियमांकडून वरील सर्व सममितींचे समाधान झाले पाहिजे. पण आता असे दिसून आले आहे, की जर कणांच्या जागी प्रतिकणांची स्थापना केली आणि प्रसंगांच्या दर्पण प्रतिमा घेतल्या, पण कालाची दिशा तशीच ठेवली, तर विश्वाचे वर्तन तसेच राहत नाही. म्हणजे कालाची दिशा उलटी केली, तर भौतिकीचे नियम बदलतात. आता असे जर असेल, म्हणजे विश्वात अशा प्रेरणा असतील, की त्या भिन्न काळी भिन्न नियम पाळतात, तर प्रारंभीच्या काळी, विश्व विस्तारत असताना, त्या जेवढ्या इलेक्ट्रॉनांच्या प्रतिक्वार्क बनवीत होत्या त्यापेक्षा अधिक प्रतिइलेक्ट्रॉनांचे क्वार्क बनवीत होत्या, असे असणे शक्य आहे. कालांतराने विश्व विस्तारत गेले आणि थंड होत गेले तेव्हा प्रतिक्वार्कांनी क्वार्कांचा नाश केला, तरी एकंदरीत क्वार्क अधिक असल्यामुळे काही शिल्लक राहणार व आपले जडद्रव्य हे त्यांचे बनलेले आहे, अशी शक्यता आहे. [⟶ मूलकण क्षेत्र सिद्धांत].
विश्वाची उत्पत्ती आणि भवितव्य : व्यापक सापेक्षता उपपत्तीप्रमाणे विश्वाचा आरंभ महास्फोट ह्या एकमेवाद्वितीयतेपासून होतो. ह्या वेळी विश्वाचे आकारमान शून्य असते व तापमान अनंत असते पण विश्वाचा विस्तार होत जातो तसे हे तापमान झपाट्याने कमी होते. ह्या काळात मुख्यतः फोटॉन, इलेक्ट्रॉन व न्यूट्रिनो हे कण, त्यांचे प्रतिकण आणि काही प्रोटॉन व न्यूट्रॉन अस्तित्वात असतात. बहुतेक इलेक्ट्रॉन व प्रतिइलेक्ट्रॉन परस्परांचा विनाश करतात व काही थोडेच इलेक्ट्रॉन उरतात. महास्फोटानंतर शंभर सेकंदांत तापमान इतके कमी झालेले असेल, की प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन यांची ऊर्जा बलिष्ठ अणुकेंद्रीय प्रेरणेवर मात करू शकत नाही. ह्या प्रेरणेचा परिणाम म्हणून ते एकत्र गोवले जातात व ह्या प्रक्रियेतून ड्यूटेरियम (अणुभार दोन असलेला हायड्रोजनाचा अधिक `जड’ प्रकार ⟶ ड्यूटेरियम,ट्रिटियम व जड पाणी), हीलियम,लिथियम, बेरिलियम इ. मूलद्रव्यांची अणुकेंद्रे निर्माण होतात. ह्या साऱ्या घटना महास्फोटानंतर काही तासांतच घडून येतात. पुढील दशलक्ष वर्षांत विश्व विस्तारत राहते पण आणखी काही घडत नाही. मग ते पुरेसे थंडावल्यानंतर इलेक्ट्रॉन आणि अणुकेंद्रे यांची ऊर्जा कमी झाल्यामुळे विद्युत् चुंबकीय प्रेरणेने ते परस्परांकडे आकर्षित होतात व ह्यातून अणू निष्पन्न होतात. [⟶ मूलद्रव्य ]. सबंध विश्व घेतले तर ते विस्तार पावत आणिथंड होत जाते. पण जे प्रदेश सर्वसामान्य प्रदेशांपेक्षा काहीसे अधिक दाट असतात त्यांच्यात गुरुत्वाकर्षणाची अधिक ओढ असल्यामुळे विस्तार मंदावतो व थांबतो आणि त्यांतील जडद्रव्य एकठ्ठा होऊ लागते. त्यांच्या बाहेरच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे ते स्वत:भोवती फिरू लागते आणि ते जितके अधिक एकठ्ठा होत जाते तितके त्याचे स्वत: भोवतालचे भ्रमण अधिक जलद होते. अखेरीस हा भ्रमणाचा वेग इतका वाढतो, की तो गुरुत्वाकर्षणाला तोलून धरतो आणि चाकासारख्या दीर्घिका निर्माण होतात. ज्या इतर प्रदेशांत अशा प्रकारचे स्वत:भोवतालचे भ्रमण सुरु होत नाही, तेथे लंबवर्तुळात्मक दीर्घिका निर्माण होते. अशा दीर्घिकेत जडद्रव्य पूर्णपणे एकत्रित होत नाही. कारण तिचे काही भाग तिच्या केंद्राभोवती स्थिरपणे भ्रमण करीत राहतात पण सबंध दीर्घिका स्वत:भोवती फिरत नाही. [⟶ दीर्घिका].
दीर्घिकांतील हायड्रोजन आणि हीलियम वायू हळूहळू विलग होऊन तुलनेने लहान आकारमानाचे असलेले मेघ अस्तित्वात आले. गुरुत्वाकर्षणामुळे ते संकोच पावत असताना त्यांतील अणू एकमेकांवर आदळल्याने वायूचे तापमान वाढते. अखेरीस ते इतके वाढते, की आण्विक संघटनांच्या विक्रिया सुरु होतात. ह्यामुळे हायड्रोजनाचे हीलियममध्ये परिवर्तन होते आणि त्यातून ज्या उष्णतेचे उत्सर्जन होते त्यामुळे दाब वाढतो आणि ह्यामुळे मेघाचा आणखी संकोच होण्याचे थांबते. असा तुलनेने स्थायी असलेला मेघ म्हणजे एक प्रकारचा तारा होय. आपल्या सूर्याप्रमाणे तो बराच काळ हायड्रोजनाचे हीलियमामध्ये परिवर्तन करीत राहील आणि त्यातून निर्माण होणारी ऊर्जा प्रकाशाच्या व उष्णतेच्या स्वरूपात बाहेर फेकेल. अधिक घनदाट ताऱ्यांना गुरुत्वाकर्षणाचा प्रतिरोध करण्यासाठी अधिक वेगाने `जळत’ रहावे लागेल. त्यांचे इंधन (हायड्रोजन) संपले, की त्यांचा संकोच होतो आणि त्यातून निर्माण होणाऱ्या उष्णतेमुळे त्यांतील हीलियमचे कार्बन, ऑक्सिजन इ. अधिक जड मूलद्रव्यांत रूपांतर होते. पण ह्यातून पुरेशी ऊर्जा निर्माण होणार नाही आणि त्या ताऱ्यांचा मध्यवर्ती भाग अत्यंत घनदाट होईल. त्याच्या कडेजवळचा भाग एक प्रचंड स्फोट होऊन बाहेर फेकला जाईल–ह्या स्फोटाला अतिदीप्त नवतारा (सुपरनोव्हा) म्हणतात–आणि हा भाग दीर्घिकेतील इतर भागांपेक्षा कितीतरी अधिक प्रकाशमान असेल. ह्या भागात बनलेली कार्बन इ. अधिक जड मूलद्रव्ये दीर्घिकेतील वायूत फेकली जातील आणि ह्या वायूपासून पुढे जे तारे बनतील–पुढच्या पिढीतील तारे–त्यांच्या कच्च्या सामग्रीत ती घटक म्हणून असतील. आपला सूर्य असाच दुसऱ्या किंवा तिसऱ्या पिढीतील तारा आहे. त्याच्यात अशी दोन टक्के अधिक जड मूलद्रव्ये आहेत. पन्नास हजार लक्ष वर्षांपूर्वीच्या एका स्वत:भोवती भ्रमण करणाऱ्या वायु—मेघापासून तो बनला आहे. ह्या वायु—मेघात पूर्वी घडलेल्या अतिदीप्त नवताऱ्याचे अवशेष सामावलेले होते. ह्या वायु—मेघातील बहुतेक वायू सूर्यात अंतर्भूत आहे, काही उडून गेला आणि त्याच्यात असलेली काही अधिक जड मूलद्रव्ये एकत्रित होऊन त्यांचे ग्रह बनले. हे सूर्याभोवती परिभ्रमण करतात. आपली पृथ्वी त्यांतील एक ग्रह आहे. [⟶ तारा नवतारा व अतिदीप्त नवतारा सूर्य].
पृथ्वी प्रथम अत्यंत उष्ण होती व तिच्याभोवती वातावरण नव्हते. ती थंड होत गेली आणि तिच्यावरच्या खडकांतून वायू बाहेर पडून वातावरण तयार झाले. प्रारंभी या वातावरणात ऑक्सिजन नव्हता. त्यात जे वायू होते ते माणसासारख्या जीवांच्या दृष्टीने विषारी होते पण अत्यंत प्राथमिक स्वरूपाचे काही जीव अशा वातावरणात जगू शकतात. असे जीव कित्येक प्रकारचे अणू योगायोगाने एकत्र येऊन त्यांचे विशिष्ट प्रकारचे रेणू तयार होऊन प्रथम महासागरात अस्तित्वात आले, त्यांची उत्क्रांती होत गेली, उच्चतर जीवांच्या दृष्टीने विषारी असलेल्या द्रव्यांचे भक्षण, सेवन करून आणि ह्या प्रक्रियेत उच्चतर जीवांना अनुकूल असलेली द्रव्ये – उदा., ऑक्सिजन—बाहेर सोडून ह्या जीवांना पोषक असे वातावरण त्यांनी तयार केले व मग मासे, सरीसृप (सरपटणारे प्राणी), सस्तन प्राणी आणि अखेरीस मानव हे प्राणी हळूहळू उत्क्रांत झाले. [⟶ जीवोत्पत्ति पृथ्वी ].
विश्वाचे हे जे चित्र आहे त्याच्याविषयी काही प्रश्न उपस्थित होतात : (१) विश्व इतके उष्ण का आहे ? (२) विश्वाकडे जर फार व्यापक प्रमाणावर पाहिले, तर ते सर्वत्र समान दिसते. विशेषतः जर आपण वेगवेगळ्या दिशांकडे पाहिले, तर लघुतरंगांच्या बनलेल्या प्रारणाच्या पार्श्वभूमीचे तापमान सारखेच असते. असे का? महास्फोटानंतर प्रकाशाला दूरच्या एका प्रदेशापासून दुसऱ्या दूरच्या प्रदेशाकडे जायला अवसरच नव्हता. प्रारंभी हे प्रदेश एकमेकांच्या जवळ होते तेव्हाही असा अवसर नव्हता आणि एखाद्या ठिकाणातून दुसऱ्या ठिकाणापर्यंत जर प्रकाश जाऊ शकत नसेल, तर दुसरे काहीच जाऊ शकणार नाही. तेव्हा कोणत्या तरी देवाणघेवाणीतून ह्या भिन्न प्रदेशांचे तापमान समान झाले आहे असे म्हणता येत नाही. प्रारंभापासूनच काही कारणाने ह्या प्रदेशांचे तापमान सारखे असले पाहिजे असे मानावे लागते. (३) विश्व नेमक्या अशा ‘क्रांतिक’ (क्रिटिकल) वेगाने का विस्तारत आहे, की त्याच्या विस्ताराचा वेग अत्यल्प अंशाने कमी असता—एक कोटीलक्ष—लक्षांशाने कमी असता—तर ते काही काळ विस्तारून संकोच पावले असते. पण ते नेमके अशा वेगाने विस्तारत आहे, की ते एक—लक्ष—लक्ष वर्षांनंतरही जवळजवळ त्याच क्रांतिक वेगाने विस्तारत आहे. (४) विश्वाकडे व्यापक प्रमाणावर पाहिले तर ते समरूप आणि एकजिनसी (होमोजीनिअस) दिसते. तरी पण त्याच्यात स्थानिक विषमता दिसतात. उदा., दीर्घिका आणि तारे. मूळच्या अवस्थेत एका प्रदेशाच्या तुलनेने दुसऱ्या प्रदेशाच्या घनतेत जे सूक्ष्म भेद होते, त्यांपासून ह्या गोष्टी विकसित झाल्या आहेत. पण घनतेतील हे भेद कसे निर्माण झाले?
व्यापक सापेक्षता उपपत्तीप्रमाणे पाहता महास्फोट ह्या एकमेवाद्वितीयतेपासून विश्वाची सुरुवात झाली. ही अनंत घनतेची अवस्था असल्यामुळे हे सर्व भौतिक नियम, उपपत्ती कोलमडून पडतात, हे आपण पाहिले आहे. महास्फोट हा विश्वनिर्मितीचा क्षण आहे. ही निर्मिती ईश्वराने केली आहे असे मानता येईल पण विश्वनिर्मितीनंतरची प्रारंभिक अवस्था काय होती ह्याचे महास्फोटापासून अनुमान करता येत नाही कारण महास्फोटाला कोणत्याच उपपत्ती लागू पडत नाहीत. मग ही प्रारंभिक अवस्थाही ईश्वरानेच निवडली असणार आणि ज्या भौतिक नियमांना अनुसरून तिच्यापासून विश्व विकसित झाले, ते नियमही ईश्वराने घालून दिले असणार, असे मानता येईल. असे मानणे आपल्याला भाग नाही पण असे मानायला मोकळीक आहे. पण असे मानण्यात काही अडचण आहे. ज्या प्रारंभिक अवस्थेपासून विश्व विकसित झाले आहे, ती ईश्वराने का निवडली हे सांगणे आपल्या तर्काच्या पलीकडचे आहे. पण ज्या नियमांना अनुसरून तिच्यापासून विश्व विकसित झाले आहे त्यांचे आकलन आपल्या तर्कबुद्धीला होते. एक महत्त्वाची गोष्ट मानवाला गूढ ठेवावी आणि दुसरी महत्त्वाची गोष्ट (सृष्टिनियम) बुद्धीला ग्रहण करता येईल अशी असावी, असे ईश्वराने का केले असावे? त्यापेक्षा असे मानणे अधिक सयुक्तिक ठरते, की ज्यांच्यांत ज्ञात सृष्टिनियमांना अनुसरणाऱ्या अशा भिन्नभिन्न प्रारंभिक अवस्था आहेत अशा विश्वाच्या अनेक भिन्न नमुनाकृती आहेत. आपले प्रत्यक्ष विश्व हे अशा अनेक नमुनाकृतींपैकी एक आहे. मग त्याची प्रारंभिक अवस्था काय होती, हे कसे ठरविणार ?
ह्याविषयीचा एक विचार असा : विश्व अनंत आहे असे मानूया किंवा अनंत भिन्न विश्वे आहेत असे मानूया. अनंत विश्व आहे असे मानले, तर त्याच्यात अनंत भिन्न प्रदेश असणार. ह्या अनंत प्रदेशांच्या किंवा अनंत विश्वांच्या संदर्भात ज्या भिन्नभिन्न प्रारंभिक अवस्था शक्य होत्या असे मानता येईल, त्यांतील बहुसंख्य अवस्था अतीव गोंधळाच्या आणि अव्यवस्थित असणार. त्यांच्यापासून आपल्याला दृश्यमान होणारे जे समरूप, सुव्यवस्थित जग आहे ते विकसित होऊ शकणार नाही. पण काही थोडी विश्वे किंवा अनंत विश्वातील काही थोडे प्रदेश असे असतील, की त्यांचा प्रारंभ समरूप, सुरळीत अशा अवस्थेपासून झाला आणि तिच्यापासून हळूहळू दीर्घिका, तसेच कार्बन, ऑक्सिजन इ. मूलद्रव्ये ज्यांच्यात आहेत असे दुसऱ्या, तिसऱ्या पिढीतील तारे व ग्रह निर्माण झाले आणि त्यांतील काहींवर वनस्पतिजीवन व प्राणिजीवन आणि माणसासारखा सुबुद्ध प्राणी यांची उत्क्रांती झाली. तेव्हा ‘आपण व्यापक प्रमाणावर विश्वाकडे पाहिले, तर ते असे समरूप, सुव्यवस्थित का दिसते ?’ ह्या प्रश्नाचे उत्तर असे, की विश्व किंवा विश्वातील आपला प्रदेश जर असा नसता तर हा प्रश्न विचारायला आपणच नसतो. असे म्हणता येईल की जणू काय येथे सुबुद्ध प्राणिजीवन निर्माण व्हावे, अशा रीतीने विश्वाची (आपल्या प्रदेशाची) प्रारंभिक अवस्था आणि भौतिक नियम निवडण्यात आले होते. उदा., इलेक्ट्रॉनावर असलेल्या विद्युत् भाराचे मूल्य किंवा प्रोटॉन व इलेक्ट्रॉन यांच्या द्रव्यमानांचे प्रमाण हे असे आहे, की त्यांत थोडासा जरी फरक असता, तर आज आपल्या विश्वाची जी अवस्था आहे तशी ती नसती आणि सुबुद्ध प्राणिजीवन त्यात विकसित झाले नसते. विश्वाचा विस्तार पावण्याचा वेग नेमका असा आहे, की ते विस्तारत राहते, संकोच पावून एकठ्ठा होत नाही. तेव्हा विश्वाची (किंवा आपल्या प्रदेशाची) प्रारंभिक अवस्था आणि भौतिक नियम अशा प्रकारे निवडलेले दिसतात, की प्राणिजीवनाची व मनुष्यासारख्या सुबुद्ध प्राण्याची उत्क्रांती त्यात शक्य व्हावी. एक हजार कोटी वर्षांपूर्वी महास्फोट झाला असे गणित आहे आणि पृथ्वीची अनेक मूलद्रव्यांच्या सामग्रीने घडण होऊन, ती निवून तिच्यावर प्राणिजीवनाची उत्क्रांती व्हायला आवश्यक असलेला काळ एवढाच आहे. ह्यामागे अनेकांना ईश्वराची निवड दिसते. हा मानचकेंद्री दृष्टिकोण सर्वमान्य होईल अशी चिन्हे नाहीत. आधुनिक विज्ञानाचा रोख विश्वाविषयीच्या मानवकेंद्री दृष्टिकोणाचा त्याग करून मोकळेपणे विश्व पाहण्याकडे आहे. उदा., असे पहा, की आपल्यासारखे प्राणी अस्तित्वात यायचे तर सूर्यमालिका आवश्यक होती आणि त्यासाठी आपली दीर्घिकाही आवश्यक होती असे म्हणता येईल. पण इतर सर्व दीर्घिकांचा, तसेच व्यापक प्रमाणावर विश्वाकडे पाहिले तर त्याचे स्वरूप सर्व दिशांना जे समरूप आणि समान दिसते, त्याचा आपल्या अस्तित्वाशी काही संबंध दिसत नाही.
अनेक भिन्न स्वरूपांच्या प्रारंभिक अवस्थांपासून आज विश्वाचे (किंवा विश्वातील आपल्या प्रदेशाचे) जे स्वरूप दिसते तशा स्वरूपाचे विश्व (किंवा प्रदेश) विकसित होईल, असे दाखवून देणारी एक उपपत्ती मांडण्यात आली आहे. तिला अतिप्रसरणशील (इन्फ्लेशनरी) नमुनाकृती म्हणतात. अलन गुथने प्रथम ही मांडणी केली आणि ह्याच धर्तीची एक सुधारित नमुनाकृती आंद्रेई लिंडे याने १९८३ साली मांडली. ह्या नमुनाकृतीप्रमाणे अनेक भिन्नभिन्न स्वरूपांच्या प्रारंभिक अवस्थांपासून आजच्या अवस्थेतील विश्व विकसित होऊ शकते. तेव्हा आज जे विश्व आहे तसे, म्हणजे ज्याच्यात सुबुद्ध प्राणिजीवन उत्क्रांत झाले असे विश्व विकसित व्हायला प्रारंभिक अवस्थेची निवड फार काळजीपूर्वक करावी लागली असणार असे नाही. पण कोणत्याही प्रारंभिक अवस्थेपासून आजच्या अवस्थेतील विश्व, आज स्वीकारलेल्या भौतिक नियमांनुसार विकसित होईल, असे ही उपपत्ती दखवून देऊ शकत नाही.
व्यापक सापेक्षता उपपत्तीनुसार कालाच्या प्रारंभी एकमेवाद्वितीयतेची अवस्था असली पाहिजे. तिच्यात अवकाश—कालाची वक्रता अनंत असली पाहिजे आणि घनताही अनंत असली पाहिजे. ह्या अवस्थेला कोणतेच भौतिक नियम लागू पडत नाहीत हे आपण पाहिले आहे. पण एकमेवाद्वितीयतेच्या सिद्धांतापासून जो धडा घ्यायचा तो हा, की त्यावेळी गुरुत्वाकर्षण इतके प्रबळ असते, की त्याचा परिणाम पुंजघटनांवर (क्वान्टम इफेक्ट्‌स) होतो. ह्या स्थितीत व्यापक सापेक्षता उपपत्ती विश्वाचे वर्णन चांगल्या प्रकारे करू शकत नाही. त्यासाठी पुंज उपपत्ती आणि सापेक्षता उपपत्ती यांचे संश्लेषण, मीलन करून बनवलेली पुंज—गुरुत्वाकर्षण उपपत्ती आवश्यक ठरते.
अशी उपपत्ती अजून सुस्पष्ट स्वरूपात रचण्यात आलेली नाही पण तिची रूपरेखा काही प्रमाणात स्पष्ट झाली आहे. तिचे एक वैशिष्ट्य असे, की तिच्यात ज्या अवकाश—कालाची संकल्पना केलेली असते, त्याच्यातील कालाची मिती काल्पनिक असते ती असत् (इमॅजिनरी) संख्यांनी दाखविण्यात येते. सापेक्षता उपपत्तीप्रमाणे विश्वाचा प्रारंभ महास्फोटापासून होतो आणि ही एकमेवाद्वितीयतेची अवस्था असते. विश्वाचा अंतही एकमेवाद्वितीयतेच्या अवस्थेत होतो. तिला कोणतेच भौतिक नियम लागू पडत नसल्यामुळे प्रारंभिक अवस्थेचे स्वरूप काय आणि कोणत्या नियमांनुसार तिचा विकास होतो हे प्रश्न अनिर्णित राहतात आणि ह्यांची निवड विश्वनिर्माता ईश्वर करतो असे म्हणायला जागा उरते. पण पुंजगुरुत्वाकर्षण उपपत्तीप्रमाणे अवकाश—कालाला,तो सान्त (परिमित) असला तरी, सीमा नसतात. प्रारंभ किंवा अंत नसतो. तेव्हा ज्यांना भौतिकीचे नियम लागू पडत नाहीत, अशा एकमेवाद्वितीयतेच्या अवस्था असत नाहीत. जो सान्त आहे पण ज्याला सीमा नाहीत व म्हणून जो असीम आहे, अशा अवकाश—कालाची कल्पना करायला साहाय्य व्हावे, म्हणून पृथ्वीच्या पृष्ठभागाचे स्मरण करावे. उत्तर ध्रुवापासून निघून सबंध पृथ्वीवर भ्रमण करून आपण फिरून उत्तर ध्रुवाला परतू. पण म्हणून उत्तर ध्रुव सीमाबिंदू आहे असे होत नाही. इतर कोणताही बिंदू उत्तर ध्रुवासारखाच आहे.
अवकाश—कालातील विश्व सान्त पण असीम आहे असे मानण्यात विश्व स्वयंपूर्ण आहे असे अभिप्रेत आहे. म्हणजे त्याचा कुणी कर्ता आहे असे मानायचे कारण राहत नाही. पण ज्या अवकाश—कालातील विश्व असे असीम पण सान्त आहे त्याच्यातील काल हा काल्पनिक काल असतो हे आपण पाहिलेच आहे. खरयाखुरया कालाच्या दृष्टिने पाहता विश्वाला प्रारंभ व अंत आहे व एकमेवाद्वितीयतेच्या सीमान्त अवस्था आहेत. तेव्हा असे म्हणता येईल, की विश्वाची एक मिती असलेला ‘काल्पनिक’ काल हाच खराखुरा वैश्विक काल आहे आणि माणसे जेव्हा विश्वाचे दर्शन घेतात, तेव्हा ह्या खऱ्याखुऱ्या कालाचे, ज्याला काल्पनिक म्हणण्यात आले आहे त्या कालाचे रूपांतर, ज्याला आदी आहे आणि अंत आहे, अशा कालात करतात. पण हे अजून अनिर्णित असलेले प्रश्न आहेत. [⟶ विश्वस्थितिशास्त्र विश्वोत्पत्तिशास्त्र ].
कालाचा बाण : पुंज—गुरुत्वाकर्षण उपपत्तीप्रमाणे अवकाश—काल हा सान्त पण असीम आहे. ह्या अवकाश—कालातील विश्वाला सीमा—अवस्था असत नाहीत. विश्वाची प्रारंभिक अवस्था आणि अंतिम अवस्था असे काही नसते हे आपण पाहिले. ह्या अवकाश—कालातील काल ही जी मिती आहे, ती अवकाशात्मक मितीहून वेगळ्या स्वरूपाची नसते. अवकाशात जसे आपण ‘अ’ ह्या स्थानापासून ‘ब’ ह्या स्थानाशी जाऊ शकतो तसेच उलट ‘ब’ ह्या स्थानापासून ‘अ’ ह्या स्थानाकडे येऊ शकतो. ‘ब’ हे स्थान ‘अ’ ह्या स्थानानंतरचे आहे. ह्या म्हणण्याला अर्थ असत नाही कारण उलट दिशेने आल्यास ‘अ’ हे स्थान ‘ब’ नंतरचे असते. पुंज—गुरुत्वाकर्षण उपपत्तीने स्वीकारलेला जो काल्पनिक काल आहे, त्याच्यातही असेच मागेपुढे कसेही जाता येते.
पण आपल्या अनुभवाला येणारा जो ‘खराखुरा’ काल आहे, त्याच्या प्रवाहाला दिशा आहे असे आपण मानतो. भूतकाल मागे पडलेला असतो आपण वर्तमानकालात असतो आणि भविष्यकालाला सन्मुख असतो भविष्यकाल यायचा असतो. ‘ब’ ही घटना जर ‘अ’ नंतरची घटना असेल तर ‘अ’ ही घटना कोणत्याच अर्थाने ‘ब’ नंतरची घटना असू शकत नाही. भूत आणि भविष्य, अगोदर आणि नंतर ह्यांत हा जो भेद आहे, तो कसा निश्चित होतो? भूत आणि भविष्य असा जो भेद कालाच्या संदर्भात आपण करतो त्याला ‘कालाचा बाण’ असेही म्हणतात.
ज्यांच्या आधारे भूत आणि भविष्य यांच्यामधील विषमाकार (असिमेट्रिकल) भेद करता येईल असे कालाचे तीन बाण आहेत. एक मानसिक बाण. आपल्याला भूतकाल आठवतो, त्याचे स्मरण असते. भविष्यकालाविषयी आपण अठकळी बांधू शकतो, पण त्याचे स्मरण असत नाही. ह्यावर भूत आणि भविष्य ह्यांतील भेद आधारता येतो. आपण अशी विक्षिप्त कल्पना केली, की पुढल्या वर्षी काय होणार आहे ते आपल्याला आठवते आणि गेल्या वर्षी काय झाले तेही आठवते. मग ‘जे होणार आहे’ आणि ‘जे झाले आहे’ त्यात भेद राहणार नाही. स्मृतीच्या साहाय्याने आपण भूतकालात जसा फेरफटका करू शकतो, तसा भविष्यातही करू शकू. तेव्हा कालाचा एक बाण—कालाचा मानसिक बाण—स्मृतीवर आधारलेला आहे.
कालाचा दुसरा बाण ⇨ ऊष्मागतिकीच्या दुसऱ्या नियमावर आधारलेला आहे. हा नियम असे सांगतो, की कोणत्याही बंदिस्त व्यवस्थेत, अव्यवस्था [⟶ एंट्रॉपी ] वाढत जाते. ह्याचे स्पष्टीकरण असे, की कोणत्याही विशिष्ट व्यवस्थेचे सुव्यवस्थित असे स्वरूप एकच असते किंवा अशा स्वरूपाच्या व्यवस्था तुलनेने कमी असतात. अव्यवस्थित स्वरूपे तुलनेने खूपच जास्त असतात. सुव्यवस्थित स्वरूपातील व्यवस्था आहे अशी कल्पना करा. तिच्यात जेव्हा स्थित्यंतर होईल, तेव्हा तिची स्थिती तुलनेने अव्यवस्थित असेल. ‘जिग्‌सॉ पझल’ मध्ये (जुळणी कोड्यामध्ये) अनेक भिन्न रंगांचे आणि आकारांचे तुकडे असतात. त्यांची योग्य रीतीने जुळणी केली, की त्यांच्या पृष्ठभागावर एक चित्र असल्याचे दिसून येते. समजा, अशी योग्य रीतीने, व्यवस्थितपणे जुळणी केली आहे पृष्ठभागावर ‘सुव्यवस्थित’ चित्र दिसत आहे . आता आपण हे जुळलेले तुकडे गदागदा हालवले. मग ही रचना अव्यवस्थित रूप धारण करील. ह्या अवस्थेत त्या रचनेचे काही भाग असे असतील, की ते चित्राचे भाग म्हणून ओळखता येतील. पण तिचे इतर घटक कसेही, ‘अव्यवस्थित’ स्थितीत असतील. ही रचना परत हालविली, की तिला प्राप्त होणारे रूप अधिक अव्यवस्थित असेल. भौतिक रचनांचे असे असते. त्यांची प्रवृत्ती अधिकाधिक अव्यवस्थित रूप धारण करण्याकडे असते. ह्यापासून भूत आणि भविष्य ह्यांत भेद करण्याचा निकष मिळतो. तुलनेने अधिक अव्यवस्थित स्थिती भविष्यकालीन असते कमी अव्यवस्थित स्थिती भूतकालीन असते. कालाचा रोख भूताकडून भविष्याकडे असतो.
आपल्याला आठवतो तो भूतकाल आणि ज्याच्याविषयी आपल्याला फारतर अटकळ बांधता येते, तो भविष्यकाल असा कालाचा मानसिक बाण आहे हे आपण पाहिलेच आहे. वर उल्लेखिलेला ऊष्मागतिकीय बाणाचा रोख आणि ह्या मानसिक बाणाचा रोख एकाच दिशेने असतात असा युक्तिवाद करता येतो. एखाद्या गोष्टीचे स्मरण असणे, ही तुलनेने व्यवस्थित अशी स्थिती आहे. अमुक स्थळी, अमुक काळी एखादी गोष्ट घडली असेल किंवा नसेल ही धारणा ‘अव्यवस्थित’ आहे. ती गोष्ट त्या काळी, स्थळी घडली, ही धारणा किंवा घडली नाही, ही धारणा व्यवस्थित आहे. समजा, ती गोष्ट घडली आहे अशी धारणा आहे. मग ती गोष्ट घडताना पाहणे आवश्यक आहे किंवा तिच्याविषयी ऐकणे आवश्यक आहे. तसेच ह्या अनुभवाचा आशय मेंदूतील एका स्मृतिकेंद्रात स्थापन करणे आवश्यक आहे. कारण मग तो ‘पुनरूज्जीवित’ करता येतो त्याचे स्मरण होऊ शकते. आता हे सर्व करण्यासाठी, बरीच भौतिक ऊर्जा वापरावी लागते आणि हे कार्य साधताना ह्या ऊर्जेचे उष्णतेत रूपांतर होऊन ती विखुरली जाते. ही तुलनेने अव्यवस्थेची स्थिती होय. तेव्हा एखाद्या गोष्टीचे स्मरण असणे, ही जी तुलनेने व्यवस्थित अशी परिस्थिती आहे ती घडून आणण्याचे पर्यवसान तुलनेने अव्यस्थित अशी परिस्थिती निर्माण होण्यात होते. तेव्हा स्मृतीवर आधारलेला कालाच्या मानसिक बाणाचा रोखही ऊष्मागतिकीय बाणाप्रमाणे व्यवस्थित भूतकालापासून अव्यवस्थित भविष्याकालाकडे असतो.
कालाचा आणखी एक बाण आहे. तो म्हणजे विश्वरचनाशास्त्रीय (कॉस्मॉलॉजिकल) बाण. अवकाश—काल सान्त पण असीम, सीमारहित आहे हे गृहीतक आपण स्वीकारले, तर विश्वाचा प्रारंभ व्यवस्थित आणि सुरळीत अशा अवकाश—कालाच्या बिंदूपासून होतो, सुरळीत आणि व्यवस्थित अशा अवस्थेपासून विश्वाचा विस्तार होऊ लागतो असे मानावे लागते. ही अवस्था पूर्णपणे व्यवस्थित व सुरळीत असणार नाही, कारण अनिश्चिततेच्या तत्त्वाच्या मर्यादेत घनता आणि कणांच्या गतीचा वेग ह्यांत सूक्ष्म भेद राहतील. विश्व अतिरेकी वेगाने विस्तारत राहील, प्रारंभीचे घनतेतील सूक्ष्म कण वाढत जातील आणि दीर्घिका, तारे व ग्रह इ. निर्माण होतील. अशा रीतीने, समरूप आणि सुव्यवस्थित असलेल्या विश्वात अनेक गुठळ्या निर्माण होतील. म्हणजे विश्वातील अव्यवस्था वाढेल. विश्वरचनाशास्त्रीय कालाच्या बाणाचा रोख विस्ताराच्या दिशेने असेल. ही दिशा आणि विश्व अधिकाधिक अव्यवस्थित होत जाण्याची दिशा ह्या एकच असतील. ह्या दोन्ही बाणांचा आणि मानवी स्मृतीच्या बाणाचा रोख एकाच दिशेने, भूतकालापासून भविष्यकालाकडे जाणारा असेल.[⟶ विश्वस्थितिशास्त्र विश्वोत्पत्तिशास्त्र ].
पण आपल्या गृहीतकापासून निष्पन्न होणारा एक निष्कर्ष असा, की काही काळ—बराच काळ—विश्व वेगाने विस्तारत जात राहील पण मग ते संकोच पावत जाईल. ह्या संकोच पावण्याच्या पर्वात अव्यवस्थेपासून अधिकाधिक व्यवस्थितपणाकडे जात राहील असा निष्कर्ष काढता येत नाही. उलट, ह्या पर्वात अव्यवस्था वाढता राहील. अखेरीस विश्व अत्यंत अव्यवस्थित स्वरूप धारण करील. ह्याचा अर्थ असा होतो, की ऊष्मागतिकीय बाण निष्प्रभ होईल. आता, सबळ ऊष्मागतिकीय बाण—सुव्यवस्थित ऊर्जेकडून अव्यवस्थित ऊर्जेकडे जाणे—जीवधारणेला आवश्यक आहे. उदा., आपण अन्न खातो त्यात सुव्यवस्थित स्वरूपातील ऊर्जा असते. अन्नाचे पचन करून आपण कमावलेल्या ऊर्जेचा व्यय शारीरिक क्रियांच्या द्वारे जेव्हा आपण करतो, तेव्हा तिचे उष्णतेत परिवर्तन होते व उष्णता ही अव्यवस्थित ऊर्जा आहे. तेव्हा (तुलनेने) सुव्यवस्थित असलेल्या स्थितीपासून (तुलनेने) अव्यवस्थित असलेल्या स्थितीकडे जाण्याची शक्यता नसेल, अशा परिस्थितीत सुबुद्ध जीवन असणार नाही. म्हणजे विश्व विस्तारत आहे अशा पर्वातच आपण अस्तित्वात असू शकतो व म्हणून ऊष्मागतिकीय बाण, विश्वरचनाशास्त्रीय बाण आणि मानसिक बाण ह्यांचा रोख एकाच दिशेने आहे असे आपल्याला आढळून येते.
भौतिकीचे एकीकरण : विश्वातील सर्व भौतिक वस्तू आणि सर्व प्रकारच्या ऊर्जा ह्यांचा उलगडा करणारी अशी सर्वंकष, एकीकृत अशी भौतिक उपपत्ती असू शकते का? अशी उपपत्ती सिद्ध करणे हे भौतिकीविज्ञांचे साध्य आहे असे म्हणता येईल. ह्या संदर्भात तीन पर्याय शक्य आहेत. एक असा, की अशी उपपत्ती आहे आणि ती कधी ना कधी तरी साध्य होईल. दुसरा पर्याय असा, की अशी अंतिम उपपत्ती नाही आणि विश्वात घडणाऱ्या घटनांचे अधिकाधिक बिनचूकपणे आणि सूक्ष्मपणे वर्णन करणाऱ्या अशा उपपत्ती आपण शोधून काढू शकतो आणि ह्या शोधाला अंत नाही. तिसरा पर्याय असा, की अंतिमतः घटना ह्या यदृच्छेने घडतात आणि विश्वाविषयीची सुसंगत आणि सर्वंकष अशी उपपत्ती असूच शकत नाही.
तिसरा पर्याय वर्ज्य करता येईल. कित्येकांना तो स्वीकारार्ह वाटतो ह्याचे कारण असे, की तो सत्य असला तर विश्वाच्या प्रक्रियेत हस्तक्षेप करण्याचे ईश्वराचे स्वातंत्र्य पूर्णपणे अबाधित राहते. ईश्वर कधीही काहीही करू शकतो पण ईश्वर निरंकुशपणे कधीही काहीही करू शकतो ही ईश्वराच्या सार्वभौमत्वाविषयीची कल्पना अनेकांना मान्य होणार नाही.
भौतिकीच्या संदर्भात विश्वाविषयीचा आपला अनुभव असा आहे, की पुंज उपपत्तीप्रमाणे विश्वात मर्यादित प्रमाणात अनिश्चितता आहे. ह्या मर्यादेत ज्यांना अनुसरून घटना घडतात, ते नियम आपण शोधून काढू शकतो. पण ह्या नियमांच्या आधारे आपण घटनांचे अधिक सूक्ष्मपणे मोजमाप करू लागतो, तेव्हा अशा घटना, कण इ. आढळून येतात, की त्यांचा उलगडा आपण तोपर्यंत स्वीकारलेल्या उपपत्तींच्या आधारे करता येत नाही, तेव्हा अधिक सूक्ष्म आणि व्यापक उपपत्ती शोधून काढून निरीक्षणाच्या साहाय्याने त्यांचे परीक्षण करावे लागते. तेव्हा अधिकाधिक सूक्ष्म आणि नेमक्या, काटेकोर उपपत्तींची एक श्रेणी भौतिकीमध्ये आढळते आणि ह्या श्रेणीला अंतिम मर्यादा नसेल अशी शक्यता आहे. पण अशीही दुसरी शक्यता आहे, की उपपत्तींच्या ह्या श्रेणीला अंत आहे भौतिकीविषयीची परिपूर्ण, सर्वंकष अशी उपपत्ती आहे आणि आपण ती शोधून काढू शकू पण समजा, आपण ही उपपत्ती शोधून काढली तरी तिच्या आधाराने आपण भौतिक घटनांचे (आणि म्हणून रासायनिक आणि जैविक घटनांचे) प्राक्कथन करू शकू असे नाही कारण गुंतागुंतीच्या परिस्थितीत कोणत्या घटना घडतील ह्याचे आपण नेमकेपणे प्राक्कथन करू शकू असे नाही. हे करण्यासाठी ज्या समीकरणांचा उपयोग करावा लागेल ती इतकी गुंतागुंतीची असतील, की ती सोडविणे अशक्यप्राय असेल. पण आपण अतिशय व्यामिश्र असलेल्या परिस्थितीची तुलनेने साध्या असलेल्या आणि तिच्या जवळपास येणाऱ्या नमुनाकृती बनवू शकू आणि त्यांच्या आधारे अशा परिस्थितीत कोणत्या घटना घडून येणे संभवनीय आहे, हे वर्तवू शकू अशी आशा बाळगता येईल.
रेगे, मे. पुं.
उत्तरार्ध
वैज्ञानिक प्रक्रिया वैज्ञानिक उद्योगांची मालिका म्हणून आपल्यासमोर येते. वैज्ञानिक उद्योग अनुभवाच्या एककाला उपपत्तीचे रूप देण्याचा प्रयत्न करतो. अनुभवाचा एकक हा काही निरीक्षणांचा समुदाय असतो. ही निरीक्षणे म्हणजे वैज्ञानिक उद्योगांची एक कड होय. दुसरी कड म्हणजे वैश्विक नियम. वैज्ञानिक उद्योग दोन पायऱ्यांचा बनतो. पहिल्या पायरीत वैज्ञानिक विगमनाच्या साहाय्याने निरीक्षणांना एकत्र गुंफणारे वैश्विक नियम शोधतात, तर दुसऱ्या पायरीत निगमनाच्या वाटेने वैश्विक नियमांपासून निरीक्षणांकडे येतात. वैज्ञानिक उद्योगांची ही रूपरेषा अरिस्टॉटल याने प्रथम मांडली.
नैगमनिक पायरीची उपपत्तीच्या स्वरूपात मांडणी करण्याचे काम त्यानंतर होते. अशी उपपत्ती म्हणजे विधानाची एक उतरंड असते. शिडीच्या अगदी वरच्या पायरीवर निगमनाची मूलतत्त्वे, उदा., तादात्म्य (आयडेंटिटी) इ. असतात. त्याच्या खालच्या पायरीवर वैज्ञानिक उद्योगांमधून मिळालेले वैश्विक नियम ठेवतात. याच्यापासून निगमनाने निघालेली निष्कर्षरूप प्रमेये क्रमाने खालच्या पायऱ्यांवर येतात व अखेरच्या पायरीवर प्रमेयांचा पडताळा देणारी निरीक्षणे येतात.
येथून पुढे वैज्ञानिक प्रक्रियेविषयी आलेले तत्त्वचिंतन म्हणजे अँरिस्टॉटलच्या प्रारूपावरील भाष्ये, असे स्थूलमानाने म्हणता येईल.
ग्रीक काळातच या प्रारूपावर काही आक्षेप आले. एका परंपरेचे म्हणणे होते, की निरीक्षणांपासून विगमनाने वैश्विक नियम मिळतात, हे म्हणणे बरोबर नाही. अनुभवाला येणाऱ्या सृष्टीच्या मागे एक बुद्धिगम्य संरचना उभी असते. तिच्याविषयीच्या चिंतनातून आपणास वैश्विक नियम मिळतात व ते गणिती सूत्रांच्या रूपात मांडता येतात. दुसरे अणुवाद्यांचे प्रतिपादन असे होते, की सृष्टीच्या अनुभवाला येणाऱ्या रूपाचा उलगडा अणूंचे गुणधर्म व हालचाली यांच्या अभ्यासातून होतो. अनुभव हा सत्यावर टाकलेला पडदा आहे. तिसरे आक्षेपक म्हणजे उपस्थित मंडनवादी (सेव्हर्स ऑफ अँपिअरन्सेस). त्यांचे म्हणणे असे, की ग्रहगतींचा उलगडा करण्यासाठी खगोलशास्त्रज्ञ नमुनाकृती तयार करतात. वस्तुस्थिती या नमुनाकृतीसारखीच आहे की नाही, हा खगोलशास्त्राचा विषय नाही. मात्र या नमुनाकृतींपासून मिळणारी ग्रहस्थिती अनुभवाशी जुळत असेल, तर नमुनाकृती समर्पक आहे, हे मानावे लागते. तीच गोष्ट वैज्ञानिक उपपत्ती व वस्तुस्थिती यांच्या संबंधांची आहे. वैश्विक नियम खरे असतील किंवा नसतील, त्यांच्यामुळे अनुभवांची संगती लागते इतकेच पुरेसे आहे.
प्रबोधनयुग : अँरिस्टॉटलने विज्ञानाला इतर विषयांपासून निराळे काढण्याची साक्षात युक्ती सांगितली नव्हती. प्रत्येक विज्ञानशाखेला स्वतःच्या अशा संज्ञा व विधेये (प्रेडिकेट्‌स) ठरवून दिलेली असतात, असे त्याचे म्हणणे होते. गॅलिलीओ याने सांगितले, की जी उपपत्ती तथ्याचा उलगडा करण्यासाठी पदार्थांच्या प्राथमिक गुणधर्मांचा उपयोग करते, ती वैज्ञानिक उपपत्ती होय. आकारमान (साइझ), आकृती (शेप), संख्या, स्थान व गती हे पदार्थाचे प्राथमिक गुणधर्म होत. ⇨ निकोलेअस कोपर्निकस याच्या सूर्यकेंद्री नमुनाकृतीमुळे प्रत्यक्ष मंडनवादी व बुद्धिगम्य रचनावादी यांच्यातील वादाला नेमके स्वरूप आले. सूर्यकेंद्री नमुन्यामुळे ग्रहस्थिती ⇨ टॉलेमीच्या नमुन्यापेक्षा अधिक नेमकेपणाने कळते व नमुनाकृती म्हणून कोपर्निकसच्या उपपत्तीला मान्यता देण्यास हरकत नाही, असे चर्चचे मत होते. तथापि कोपर्निकस व गॅलिलीओ यांचे म्हणणे असे होते, की सूर्यकेंद्री ग्रहमाला हीच वस्तुस्थिती आहे.
वैश्विक नियम निश्चयात्मक आहेत की नाहीत, हा विज्ञानाच्या तत्त्वचिंतनातील कळीचा मुद्दा होता. वैश्विक नियमांना अधिक विश्वासार्हता देण्यासाठी विगमनाची क्रिया अधिक पद्धतशीर करण्याच्या युक्त्त्या मध्ययुगात अनेकांनी सुचविल्या होत्या. तसेच निरीक्षणे नेमकी यावीत यासाठी नियंत्रित परिस्थितीत सृष्टीतील घटना घडवून आणाव्यात, ही प्रयोगपद्धती मध्ययुगात पुरस्कारिली गेली होती आणि तिचा प्रभावी उपयोग गॅलिलीओ आणि पुढे न्यूटन यांनी केला. तथापि वैश्विक नियमांची निश्चयात्मकता आध्यात्मिक विचारांनी सिद्ध करण्याचा उपक्रम ⇨ रने देकार्त याने केला.
आपण बहुतेक विधानांविषयी शंका घेतो पण त्यामुळेच ‘शंका घेणारे मन आहे’ याविषयी शंका घेऊ शकत नाही. म्हणून शंका घेणारे मन हे निश्चितपणे मानावे लागते. या मनात ज्या संकल्पना असतात, त्यात परिपूर्णता ही संकल्पना येते. मनात ही संकल्पना परिपूर्ण पुरूषाकडूनच येत असली पाहिजे. म्हणजे मन व ईश्वर यांच्या अस्तित्वाची खात्री आपल्याला पटली. ईश्वर परिपूर्ण असल्याने त्याला सृष्टीचे परिपूर्ण ज्ञान आहे. हे ज्ञान मनुष्याला देताना ईश्वर फसवणूक करणार नाही. मनुष्याला मिळालेल्या ज्ञानात खोटेपणा येतो, तो मनाच्या विकारांमुळे येतो. पण ज्या स्पष्ट व स्वच्छ संकल्पना मनात येतात, त्या निश्चयपूर्वक सत्य असतात. जी कल्पना झटिती सुचते, ती स्वच्छ होय व ज्याच्या स्वतःप्रामाण्याविषयी शंका नसते ती स्पष्ट होय. वैश्विक नियम हे स्वच्छ व स्पष्ट असल्याने निश्चयात्मक सत्य सांगणारेच असतात. पदार्थाचे दीर्घण व त्याची गती हे प्राथमिक गुणधर्म असेच स्पष्ट व स्वच्छ आहेत, तर रसगंधादिक टिकून न राहणारे गुणधर्म दुय्यम होत. दीर्घण व गती हे गुणधर्म संख्येत मांडता येतात ही आणखी जमेची बाजू होय.
देकार्तने असा विचार मांडला, की गतीचे परिपूर्ण गणित मांडता आले, तर सृष्टीतील भूतभविष्यात घडलेल्या व घडणाऱ्या सर्व घटनांची माहिती मिळेल. न्यूटनच्या उपपत्तीमुळे या विचाराला मोठी पुष्टी पुढे मिळाली. या विचाराला सृष्टीची गतिशास्त्रीय उपपत्ती (मेकॅनिस्टिक थिअरी) असे म्हणतात. निरीक्षणांपासून वैश्विक नियमांकडे जाताना आपणास अनुभवास येणाऱ्या घटकांचे निष्कर्षण व संकल्पनीकरण (आयडीअलायझेशन) यांच्या साहाय्याने संज्ञांत रूपांतर करावे लागते. उपपत्तीतील मूलनियम (अँक्शम्स)—यात वैश्विक नियमदेखील येतात—या संज्ञांमधील शाश्वत संबंध सांगत असतात. या मूलनियमांकडून निरीक्षणांकडे येताना संज्ञांच्या अर्थबोधाचा प्रश्न येतो. संज्ञेची उपपत्तीतील भूमिका व तिचा अर्थबोध देणाऱ्या पदार्थाची सृष्टिक्रमातील भूमिका यांच्यात एकास एक अनुरूपता असते, असे न्यूटनचे मत होते. या अनुरूपतेमुळे वैश्विक नियम सत्य असतात, असे अँरिस्टॉटलचे प्रतिपादन होते मात्र वैश्विक नियम निश्चयात्मक सत्य असतात, असे न्यूटन मानत नसे. वैश्विक नियमांचे खंडन करणारे तथ्य उजेडात येईपर्यंतच वैश्विक नियम सत्य आहेत, असे धरून चालावे असे न्यूटनचे म्हणणे होते.
अठरावे व एकोणिसावे शतक : न्यूटनच्या गुरुत्वाकर्षण उपपत्तीच्या दबदब्यामुळे अठराव्या शतकात वैश्विक नियमांच्या सत्यतेवरचा विश्वास वाढला आणि सृष्टीची गतिशास्त्रीय उपपत्ती मान्यता पावली. परंतु ⇨डेव्हिड ह्यूम याने वैश्विक नियमांच्या निश्चयात्मक सत्यतेविषयी मूलभूत शंका उपस्थित केल्या. वैश्विक नियम हे बहुधा साहचर्य व कार्यकारणता सांगणारे नियम असतात. ‘अ या घटनेनंतर ब ही घटना घडते’ हे आपण अनेकदा पाहिले. त्यावरून फारतर ‘अ’ व ‘ब’ यांच्यामध्ये पौर्वापर्ययुक्त साहचर्य आजवर दिसले असे म्हणता येईल. तथापि ‘अ’ ही घटना ‘ब’ चे कारण आहे, असे म्हणताना आपला अभिप्राय असतो, की ‘अ’ च्या ठिकाणी असे काही सामर्थ्य आहे, की ज्यामुळे ‘ब’चे घडून येणे अपरिहार्य ठरते. पण असे हे कोणते सामर्थ्य आहे? ह्यूमचे म्हणणे होते, की निश्चयात्मक सत्य ही गोष्ट फक्त संकल्पनांच्या क्षेत्रातच संभवते, अनुभवाच्या क्षेत्रात नाही. आजवर आपणाला ‘धूर तेथे अग्नी’ असे साहचर्य आढळले, एवढ्यावरून पुढेही ते राहील असे म्हणता येत नाही.
या युक्तिवादाचा प्रतिवाद करताना इमॅन्युएल कांट याने सांगितले, की इंद्रियसंवेदनांचे मनात पडणारे प्रतिबिंब इतकेच अनुभवाचे स्वरूप असते, तर ह्यूमचे म्हणणे ठीक होते. पण माणसाच्या ठिकाणी विवेक म्हणून एक शक्ती आहे. तिच्यामुळे आलेल्या इंद्रियसंवेदनांची काल व अवकाश यांच्या संदर्भात मनुष्य मांडणी करतो. नंतर एकरूपता (आयडेन्टिटी), द्रव्यत्व (सब्स्टॅन्शिअँलिटी), कार्यकारणभाव (कॉझॅलिटी) आणि आपातता (कन्टिन्जन्सी) या संकल्पनांच्या साहाय्याने त्या संवेदनांचे परस्परसंबंध ठरवतो. यातून सदर संवेदनांविषयी काही निवाडे तयार होतात. या निवाड्यांची गुंफण काही नियामक तत्त्वांच्या साहाय्याने घातल्यावर मनुष्याला अनुभवाचे विशिष्ट मांडणीसहित ज्ञान होते.
सारांश, इंद्रियसंवेदनांची भूमिका अगदीच प्राथमिक पातळीवर असते. पुढची क्रिया मनुष्याच्या ठिकाणी ज्या अनुभवपूर्व संकल्पना व नियामक तत्त्वे असतात, त्यांच्यामार्फत होते. सारांश, वैश्विक नियमांचे ऋण केवळ अनुभवसापेक्ष नसते, तर त्यात अनुभवपूर्व घटकांचाही भाग असतो. पुढे जाऊन कांट म्हणतो, की वैश्विक नियमांची स्वीकार्यता ते एखाद्या व्यापक उपपत्तीचा भाग ठरतात, तेव्हा निश्चित होते. ⇨योहानेस केप्लरने सांगितलेले ग्रहगतीचे नियम न्यूटनच्या उपपत्तीत गुंफले गेल्याने स्वीकार्य बनले.
आतापर्यंत विज्ञानाच्या प्रक्रियेविषयी जे तत्त्वचिंतन आले, त्यात इतिहासात आढळलेल्या वैज्ञानिक उपपत्ती व लागलेले शोध यांचा उपयोग आपापल्या चिंतनाला आधार देणारी उदाहरणे म्हणून केला होता. विल्यम ह्यूएल (१७९४—१८६६) याने असा विचार मांडला, की निरीक्षणांपासून विगमनाने वैश्विक नियम मिळतात त्याप्रमाणे विज्ञानाचे पद्धतिशास्त्रदेखील विज्ञानाच्या इतिहासातून जी तथ्ये उपलब्ध झाली आहेत, त्यांच्यापासून मिळवले पाहिजे. येथे तथ्य हा शब्द व्यापक अर्थाने वापरला आहे. वैश्विक नियम व उपपत्ती यांच्या बांधणीसाठी उपयोगी पडणारा कोणताही ज्ञानखंड हा तथ्य होय. उदा., केप्लरचे नियम हे न्यूटनच्या उपपत्तीच्या संदर्भात तथ्यच होत. त्यापुढे ह्यूएलने असा विचार मांडला, की निखळ तथ्य असे काही नसतेच. अगदी साधी वाटणारी तथ्येसुद्धा कोणत्या तरी उपपत्तीच्या अवगुंठणासकटच येतात.
कांटने केलेला ह्यूमचा प्रतिवाद अनुभवपूर्व अशा संकल्पनांच्या गृहीतावर आधारलेला होता. त्यामुळे नवीन संकल्पनांची निर्मिती, विशेषतः गणितातील संकल्पनांची निर्मिती केवळ चिंतनातून होऊ शकेल, असा समज पसरत होता. तथापि ⇨ जॉन स्ट‍यूअर्ट मिल याने असे दाखविण्याचा कसून प्रयत्न केला, की संकल्पनांचा अनुभवाशी अतूट सांधा जडलेला आहे.
वस्तुस्थितीचा खुलासा करताना उपपत्ती अशा संकल्पनांचा उपयोग करतात, की ज्या अनुभवाला येतातच असे नाही. उदा., ग्रह सूर्याभोवती फिरतात याचे कारण गुरुत्वाकर्षण. पण सूर्य व ग्रह यांच्यामध्ये गुरूत्वाकर्षणाचे बंधन आहे, हे आपल्या अनुभवाला कसे येणार? यावर उपस्थित मंडनवाद्यांचे म्हणणे होते, की गुरुत्वाकर्षण आहे वा नाही, हा आगंतुक प्रश्न आहे. त्या उपपत्तीने आकडेमोड करून ग्रहाचे जे स्थान मिळते तेथे ग्रह दिसतो ना, तेवढे पुरे आहे. उपपत्तीकडे केवळ आकडेमोडीचे व वस्तुस्थितीचा खुलासा करण्याचे साधन म्हणून पहावे, ही साधनवादी भूमिका ⇨ एर्न्स्ट माख याने मांडली. या भूमिकेचा उत्तर भाग असा, की उपपत्तीत नाशाबित ठरवणारी एखादी वस्तुस्थिती पाहण्यात आली, तर ती उपपत्ती टाकली पाहिजे किंवा त्या तथ्याकडे दुर्लक्ष केले पाहिजे. यावर ⇨ झ्यूल आंरी प्वॅंकारे याने अशी कोटी लढविली, की एखाद्या तथ्याला दुर्लक्षून आपण जेव्हा उपपत्तीला चिकटून राहतो, तेव्हा वैज्ञानिकांनी असा संकेत केलेला असतो, की ही उपपत्ती अपरिवर्तनीय म्हणून स्वीकारायची. गणिती प्रक्रिया या अशाच अपरिवर्तनीय मानून विज्ञानात स्वीकारलेल्या असतात. अपरिवर्तनीयतेचा दुसरा उद्‌गम व्याख्या हा होय. संकेतवादाच्या दृष्टीने न्यूटनचे गतिविषयक नियम हे जडत्व, प्रेरणा इ. संज्ञांच्या व्याख्याच आहेत व त्यामुळे ते अपरिवर्तनीय आहेत.
विसावे शतक : या शतकाच्या सुरुवातीला ⇨ बर्ट्रंड रसेलने संपूर्ण गणिताची नैगमनिक रचना करण्याचा उपक्रम केला. त्या संशोधनाचा एक परिणाम म्हणून संबंधांचे तर्कशास्त्र (लॉजिक ऑफ रिलेशन्स) आणि तार्किक विश्लेषण पद्धती (लॉजिको अँनालिटिकल मेथड) अशा दोन गोष्टी उपलब्ध झाल्या. तार्किक विश्लेषण पद्धतीचा वापर करून वैज्ञानिक उपपत्ती बांधता येतात असा रसेलचा दावा होता. ही पद्धती अनधिकृत सामान्य ज्ञान (इन्फॉर्मल कॉमन नॉलेज) म्हणून काही उपलब्ध आहे, असे धरून चालते. ह्या ज्ञानात इंद्रियसंवेदना व त्यांना एकत्र बांधणाऱ्या प्राथमिक उपपत्ती यांचा समावेश होतो. या ज्ञानाचे विश्लेषण करून काही मूलतत्त्वे शाबीत करावी लागतात. ही मूलतत्त्वे बहुधा पुनरूक्तिरूप किंवा स्वतःसिद्ध असतात. त्यांच्यापासून परस्परविसंगत निष्कर्ष निघणार नाहीत अशी तरी निदान ती असली पाहिजेत. तार्किक विश्लेषण पद्धतीच्या तिसऱ्या टप्प्यात या मूलतत्त्वांपासून निगमनाने आपण पुन्हा अनधिकृत सामान्य ज्ञानाच्या पातळीवर येतो.
तार्किक विश्लेषण पद्धतीलाच नेटके रूप देण्याचा प्रयत्न तार्किक प्रत्यक्षार्थवादी यांनी केला. इंद्रियसंवेदनांचे कथन करणाऱ्या मूलविधानांचा (प्रोटोकोल स्टेटमेंट्‌स) समूह असे प्राथमिक ज्ञानाचे स्वरूप असते. ही विधाने व्यक्तिगत असतात, तरी ती विधाने यथार्थच मानून चालले पाहिजे. दुसऱ्या टप्प्यात मूलतत्वांचा शोध येतो. ही मूलतत्त्वे वैश्विक नियमांच्या स्वरूपाची असतील किंवा संकल्पनाही असतील. मात्र ही मूलतत्त्वे मूलविधानांपासून निगमनाने मिळत नाहीत, तर वैज्ञानिक मूलतत्त्वांना एकत्र गुंफू शकतील असे वेगवेगळे होरे वैज्ञानिक बांधतात आणि त्यांची पडताळणी मूलविधानांच्या आधारे करतात. या कसोटीवर उतरणारे जे होरे असतात, त्यांचा मूलतत्त्वे म्हणून स्वीकार होतो. ही मूलतत्त्वे शीर्षस्थानी ठेवून जी नैगमनिक उतरंड मिळते, ती अपेक्षित वैज्ञानिक उपपत्ती होय.
तार्किक पुनर्घटनावादी (लॉजिकल रीकन्स्ट्रक्शनिस्ट) विचारवंतांची इच्छा अशी होती, की वैज्ञानिक उपपत्ती केवळ आकारिक व आशयशून्य असाव्यात. म्हणजे त्यातील संज्ञांना कोणताच आनुभविक आशय नसावा. वैश्विक नियम हे या आशयशून्य संज्ञांतील संबंध सांगणारे असावेत. म्हणजे ते अनुभवाला येणाऱ्या सृष्टीतील बाधकांपासून सुरक्षित असतील. थोडक्यात, ही वैज्ञानिक उपपत्ती ‘उपपत्तिभाषे’त मांडलेली असावी. या उपपत्तीचा पडताळा घेण्यासाठी आशयशून्य संज्ञांना आनुभविक अर्थ देणारा एक कोश वापरावा. यामुळे बाधकाचा परिहार करण्याची जबाबदारी उपपत्तीवर न राहता या कोशावर येते.
तार्किक विश्लेषण पद्धती, तार्किक प्रत्यक्षार्थवादी, तार्किक पुनर्घटनावादी या तिन्हीपंथांचे ध्येय एकच होते. ते म्हणजे उपपत्ती ही बाधकापासून मुक्त राखावी आणि उपपत्तीतून मिळणारे ज्ञान निश्चयात्मक (जस्टिफाइड) असावे. यासाठी तार्किक विश्लेषण पद्धती व तार्किक प्रत्यक्षार्थवादी यांनी प्राथमिक ज्ञान व त्यापासून मिळवलेली मूलतत्त्वे ही निश्चयात्मक सत्य सांगाणारी आहेत असे गृहीत धरले होते तर तार्किक पुनर्घटनावाद्याने मूलतत्त्वे ही आशयहीन करून अनुभवापासून तोडूनच टाकली होती. इतिहासकाळात वैज्ञानिक उपपत्ती अध्यात्माशी गुंतलेल्या होत्या. त्यांची तार्किक प्रत्यक्षार्थवादी तत्त्वांवर पुनर्रचना करावी लागेल. वैज्ञानिक उपपत्तीत केवळ पुनरूक्तिरूप किंवा ज्यांचा पडताळा घेता येईल, अशी अर्थपूर्ण विधानेच असली पाहिजेत. असाच काहीसा विचार क्रियावादी (ऑपरेशनॅलिस्ट) विचारवंतांनी मांडला होता. त्यांचे म्हणणे की, विज्ञानात केवळ अशाच संकल्पना असाव्यात, की ज्यांना कोणत्या ना कोणत्या साधनाद्वारे क्रिया करून संख्यात्मक मूल्य देता येते. तापमान, लांबी, क्षेत्रफळ, विजेचा दाब या संकल्पना त्यांना तापमापक, मोजपट्टी, व्होल्ट मीटर यांची क्रिया करून संख्यात्मक मूल्य देता येते म्हणून वैज्ञानिक ठरतात.
वैश्विक नियमांची निश्चतात्मक सत्यता सिद्ध करता येत नाही. मात्र वैश्विक नियम खंडनीय असतात. अमुक एक परिस्थिती आली, तर तो वैश्विक नियम बाधित होऊ शकतो. विज्ञानाच्या तत्त्वज्ञानातील हा तिढा हेच त्याचे बलस्थान करून⇨कार्ल राइमुंट पॉपर याने असे प्रतिपादन केले, की वैज्ञानिक उद्योग निश्चयात्मक सत्य सांगणाऱ्या उपपत्ती देण्यासाठी केला जातो असे न मानता, त्या उपपत्तींचे खंडन करण्यासाठी केला जातो, असे आपण मानूया. किंबहुना जी उपपत्ती कोणता अनुभव आल्यास आपण खंडित होऊ ते नेमकेपणाने सांगते, त्याच उपपत्तीला वैज्ञानिक उपपत्ती मानावे. ही कल्पना मध्यवर्ती धरून पॉपरने विज्ञानाचे पद्धतिशास्त्र तयार केले. या पद्धतिशास्त्रात असे आदर्शलक्ष्यी (नॉर्मेटिव्ह) नियम तयार केले होते, की ज्यामुळे उपपत्तीची मांडणी तिची बाध्यता ठसठशीतपणाने दिसून येईल अशा रीतीने व्हावी. इथे खंडनवादी व तार्किक प्रत्यक्षार्थवादी यांच्यातील मतभेदाचा दुसरा मुद्दा पुढे येतो. तार्किक प्रत्यक्षार्थवादाच्या धारणेनुसार आदर्शलक्ष्यी पद्धतिशास्त्र हे निरर्थक ठरते. पण तार्किक प्रत्यक्षार्थवादाची अर्थपूर्णतेची व्याख्या संकुचित आहे, असे खंडनवाद्यांचे म्हणणे आहे.
खंडनवादी पद्धतिशास्त्राने आपल्याला विज्ञानाच्या प्रगतीचा आधार सांगता येतो. उपपत्ती ‘अ’ ही काही तथ्यांचा खुलासा करते, पण त्या उपपत्तीचे खंडन ‘प’ या परिस्थितीने होते, असे समजूया. अशा वेळी वैज्ञानिकांना ‘अ’ ही उपपत्ती सोडून द्यावी लागते. पण खंडनवाद्यांच्या मताने उपपत्तींचा तुटवडा कधीच नसतो. ‘ब’ ही उपपत्ती दबा धरून बसलेलीच असते. ती उपपत्ती ‘अ’ च्या प्रदेशातील सर्व तथ्यांचा खुलासा तर देतेच पण ‘अ’ ला बाधक अशी जी ‘प’ परिस्थिती असते, तिचाही खुलासा देते. अशा परिस्थितीत वैज्ञानिक ‘ब’ या उपपत्तीचा स्वीकार करतात. ‘ब’ चे क्षेत्र ‘अ’ च्या क्षेत्रापेक्षा व्यापक असल्याने ‘अ’ पासून ‘ब’ कडे गेल्याने विज्ञानाची प्रगती होते.
खंडनवाद असे मानतो, की उपपत्ती या स्वयंपूर्ण व बंदिस्त नसतात. दोन उपपत्तींच्या संबंधात वाद करून सरस—निरस ठरवता येते. हा विश्वास विवेकवादातून येतो. तार्किक प्रत्यक्षार्थवादी मूलविधाने व्यक्तिगत अनुभवांचे अहवाल देतात व ती यथार्थ असतात, असे मानतात. पण खंडनवाद्यांच्या मते कोणतेच विधान वादातीत असू शकत नाही. प्रत्येक विधानाच्या सत्यतेविषयी संशय घेणारी दुसरी मते असतात. ही धारणा व्यक्तिसापेक्षतेच्या पलीकडे जाणारी आहे. प्रत्येक उपपत्ती बाध्य आहे कारण उपपत्तींपासून स्वतंत्र असे जग अस्तित्वात आहे, ही वास्तववादी भूमिका आहे. हे तिन्ही विश्वास सत्य वा असत्य आहेत, असे ठरवता येत नाही. पॉपरच्या म्हणण्यानुसार या तिन्ही भूमिका फलदायी असल्याने स्वीकार्य आहेत. पॉपरच्या म्हणण्याप्रमाणे त्याचे पद्धतिशास्त्र ही काही वैज्ञानिक उपपत्ती नाही. त्यामुळे त्याचा पडताळा घेण्याचा प्रश्नच उद्‌भवत नाही. पण लॅकॅटॉस (१९२२—७४) व कुन्ह (१९२२— ) या पंडितांनी विज्ञानाच्या इतिहासाच्या निकषाला हे पद्धतिशास्त्र उतरते का, हे तपासले व खंडनवादी पद्धतिशास्त्र नाशाबित आहे, असे ठरवले.
कुन्हच्या म्हणण्याप्रमाणे विज्ञानाचा इतिहास ही एक प्रसंगमालिका (एपिसोड्‌स) आहे. प्रत्येक प्रसंगावर एका रूपसरणीचे (पॅरडाइम) आधिपत्य असते. ही रूपसरणी म्हणजे न्यूटनच्या गुरूत्वाकर्षणाच्या उपपत्तीसारखी एक मूलगामी व सर्वंकष उपपत्ती असते. विवक्षित प्रसंगाच्या काळात या उपपत्तीला पुष्टी देणारी किंवा उपपत्तीचा प्रदेश विस्तारणारी निरीक्षणे शोधण्याचे काम वैज्ञानिक करतात. हे करताना रूपसरणीला बाधक अशी निरीक्षणे पुढे येत नाहीत, असे नाही. पण वैज्ञानिक त्या निरीक्षणांकडे दुर्लक्ष करतात किंवा त्या निरीक्षणांचा निरास आपल्याला करता येत नाही, हा स्वतःचा—रूपसरणीचा नव्हे—दोष मानतात.
तथापि रूपसरणीला बाधक निरीक्षणांची यादी वाढत जाते व तिच्यातील त्रुटींचे ओझे वैज्ञानिकांना वाटू लागते. नवीन निष्कर्ष देण्याची रूपसरणीची क्षमता आटली आहे, अशी भावना होते. तेव्हा अधिकारारूढ रूपसरणीचा त्याग केल्याखेरीज इलाज नाही अशा निर्णयाप्रत ते येतात. विद्यमान रूपसरणीची जागा घेण्यासाठी दुसरी उपपत्ती नसल्याने अराजक माजते व अनेक नव्या उपपत्तींची स्पर्धा चालू होते. या चाचपडण्यातून नवीन उपपत्तीचे गठण होते. मात्र उच्चाटन झालेल्या रूपसरणीपेक्षा नवीन उपपत्ती सरस आहे किंवा नाही, हे ठरवण्याची कोणतीच मोजपट्टी उपस्थित नसल्याने एक प्रसंग संपवून दुसऱ्याकडे जाताना विज्ञानाची प्रगती झालीच आहे, अशी खात्री देता येत नाही.
समारोप : पॉल फेयराबेंड (१९२४—९४) हा अलीकडच्या काळातील एक पाखंडवादी तत्त्वज्ञ. त्याचे म्हणणे असे आहे, की विज्ञानाचे तत्त्वज्ञान या विषयाला विसाव्या शतकात जरी बरेच महत्त्व येऊन नामांकित विद्यापीठांत त्याचा पद्धतशीर अभ्यास सुरु झाला असला, तरी ह्या चिंतनाचे वैफल्य ध्यानी येऊ लागले आहे. विज्ञानाचे बहुतेक तत्त्वज्ञान हे विज्ञानाच्या पद्धतिशास्त्राभोवती फिरत राहिले आहे. हे पद्धतिशास्त्र एका बाजूला अध्यात्माकडे जाऊन प्रत्यक्ष वैज्ञानिक व्यवहाराशी फारकत घेते किंवा विज्ञानाच्या इतिहासाशी एकरूप होते. खरे तर वैज्ञानिक हे आपल्यासमोरील प्रश्नाच्या सोडवणुकीत गढलेले असल्याने मिळतील त्या साधनांचा वापर करून प्रश्न सोडविण्याशी त्यांना कर्तव्य असते. त्यामुळे सुसंगत पद्धतिशास्त्र तयार करणे अशक्य आहे. वैज्ञानिकांना या तत्त्वज्ञानाचा काही उपयोग नाही व विज्ञानाच्या इतिहासकारांनाही त्याचा उपयोग नाही कारण विज्ञानाची इतिहासकाळात जी प्रगती झाली, त्याचा सुसंगत आकृतिबंध हे तत्त्वज्ञान देऊ शकत नाही. तेव्हा फेयराबेंडचे म्हणणे असे, की वैज्ञानिक प्रसंगांचा तपशीलवार अभ्यास इतकाच उद्योग विज्ञानाच्या तत्त्वचिंतकांना उरतो.
तथापि इतके नक्कीच नाकारता येत नाही, की उपपत्ती, वैश्विक नियम (उदा., केप्लरचे नियम) व निरीक्षणे यांच्यात नैगमनिक संबंध आहेत आणि बहुतेक वैश्विक नियम हे बाधकापासून बचावलेले आहेत. तेव्हा विज्ञानाचा इतिहास व विज्ञानाच्या उद्योगाचे बदलते स्वरूप, या दोहोंपेक्षा निराळे असे विज्ञानाविषयीचे चिंतन असू शकते.
⇨फ्रान्सिस बेकन याने शासकांना जो सल्ला दिला होता, त्याचा अवलंब विसाव्या शतकात निरनिरळ्या देशांच्या सरकारांनी करून वैज्ञानिक संशोधनसंस्था निर्माण केल्या. संशोधनाचा उपयोग रोग हटवणे, उत्पादन वाढवणे या हितकारक गोष्टींबरोबरच लढाईची शस्त्रे व निसर्गावर अत्याचार अशा गोष्टींसाठीही होऊ लागला. त्यातून विज्ञानविषयाच्या चिंतनाची नवी क्षेत्रे पुढे आली. विज्ञानाचे नीतिशास्त्र, विज्ञानाचे व्यवस्थापन, विज्ञानाचे समाजशास्त्र ही त्यांपैकी काही शास्त्रे होत. विज्ञानविषयक चिंतन म्हणजेच विज्ञानाचे तत्वज्ञान असे मानले, तर या विषयाचे क्षेत्र गजबजून गेले आहे, असे म्हणता येईल.
भावे, श्री. मा.
पहा : अवकाश—काल क्रमविकास गुरुत्वाकर्षण जीवविज्ञान तत्त्वज्ञान दीर्घिका नीतिशास्त्र पुंजयामिकी भौतिकी मूलकण विश्वस्थितिशास्त्र विज्ञान वैज्ञानिक पद्धति संक्रांतिविज्ञान सापेक्षता सिद्धांत क्षेत्र सिद्धांत.
संदर्भ : 1. Ayala, F. J. Dobzhansky, T. G. Ed. Studies in the Philosophy of Biology : Reduction and Related Problems, London, 1974.
2. Campbell, N. R. What is science? New York, 1979.
3. Feigl, H. Brodbeck, M. Ed. Readings in Philosophy of Science, New York 1953.
4. Feyerabend, Paul Karl, Killing Time, Chicago, 1995.
5. Healey, R. Ed. Reduction, Time, and Reality : Studies in the philosophy of the Natural Sciences, 1981.
6. Losee, J. A Historical Introduction to the philosophy of science, Oxford, 1980.
7. Nagel, E. The Structure of Science, New York, 1961.
8. Newton-Smith, W. H. The Rationality of Science, London, 1981.
9. Zucker, A. Introduction to the philosophy of science, 1996.
“