पाठ्यपुस्तकभित्र कैद न्युटन

सन् १६८७ मा सर आइज्याक न्युटनद्वारा लिखित ‘प्रिन्सिपिया म्याथेमेटिका’ नामक पुस्तकले मानव सभ्यताको गति र दिशा दुवै बदलिदियो । उक्त पुस्तकमा उल्लेख गरिएका गतिका तीन सामान्य नियमले आजसम्म पनि हरेक गाडी, हरेक पुल, हरेक जहाज र हरेक रकेटको डिजाइनलाई डोहोर्‍याइरहेको छ । तर विडम्बना, नेपालका लाखौं विद्यार्थीका लागि यी नियमहरू सिकाइका विषय होइनन्, केवल परीक्षाका उत्तर हुन्- परीक्षा सकिएपछि ती पनि सकिन्छन् । यो नेपालको शिक्षा प्रणालीले गरेको सबैभन्दा ठूलो अन्याय हो किनकि न्युटनका यी नियम विज्ञानको कुनै साधारण अध्याय होइनन्, संसारलाई चलाइरहेको इन्जिन हुन् ।

न्युटनका तीन नियम भौतिकशास्त्रको कुनै अलग अध्याय नभै आधुनिक इन्जिनियरिङको साझा भाषा हो, जसलाई बुझिएन भने कुनै पनि प्राविधिक क्षेत्रमा गहिराइमा जान सकिँदैन ।

न्युटनले यी नियम कसरी खोजे ?
न्युटनले यी नियम कुनै प्रयोगशालामा बसेर होइन, आकाशमा गतिशील ग्रहहरूको गति बुझ्ने प्रयासबाट पत्ता लगाएका थिए । ग्यालिलियो र केप्लरले ग्रहहरूको गति पहिले नै अवलोकन गरिसकेका थिए, तर तिनको गति ‘किन’ त्यस्तो हुन्छ भन्ने प्रश्नको जवाफ कसैसँग थिएन । न्युटनले यही प्रश्नको उत्तर खोज्दै गर्दा गति र बलबीचको सम्बन्धलाई गणितीय रूपमा सूत्रबद्ध गरे । पहिलो नियमले वस्तुले आफ्नो अवस्था (स्थिर वा गतिशील)आफैं परिवर्तन गर्न नसक्ने कुरा बताउँछ, दोस्रो नियमले बल, द्रव्यमान (पिण्ड) र त्वरण (प्रवेग)बीचको सम्बन्ध स्थापित गर्छ, र तेस्रो नियमले हरेक क्रियाको बराबर र विपरीत प्रतिक्रिया हुने कुरा प्रमाणित गर्छ । यी तीन नियम अत्यन्त सरल देखिन्छन्, तर यिनैको आधारमा नै आजको आधुनिक सभ्यता उभिएको छ । न्युटनको तेस्रो नियमले नै रकेटलाई अन्तरिक्षमा पुर्‍याउँछ, अनि त्यही नियमले नै हामीलाई हिँड्न पनि सघाउँछ-फरक यत्ति हो, एउटा किताबमा छ, अर्को जीवनमा ।

एरोस्पेस इन्जिनियरिङमा न्युटनको साम्राज्य
एरोस्पेस क्षेत्रमा न्युटनका नियमहरू शाब्दिक अर्थमै जीवन–मरणका प्रश्न बन्छन् । रकेटमाथि उड्नुको मुख्य कारण तेस्रो नियम हो–इन्धनबाट उत्पन्न तातो ग्यास जमिन तिर फ्याँकिँदा त्यसको बराबर र विपरीत प्रतिक्रियाले रकेटलाई माथि धकेल्छ । यही सिद्धान्तलाई गणितीय रूपमा विस्तार गरेर ‘सिओल्कोभस्की रकेट समीकरण’ बनाइएको छ, जसले रकेटको इन्धन र प्राप्त गर्न सकिने वेगबीचको सम्बन्ध स्पष्ट गर्छ । विमानको उडानमा दोस्रो नियम प्रयोग गरी इन्जिनको प्रणोदन बल (थ्रस्ट)र विमानको तौलबीचको सन्तुलन मापन गरिन्छ, जसले उडानको सुरक्षा सुनिश्चित गर्छ । स्याटेलाइटलाई पृथ्वीको स्थिर रूपमा परिक्रमा गराइराख्न पहिलो नियम र गुरुत्वाकर्षणको सिद्धान्तको संयुक्त रूपमा प्रयोग गरिन्छ, जहाँ स्याटेलाइट सिधा अघि बढ्न खोज्छ, तर पृथ्वीको गुरुत्वले उसलाई निरन्तर पृथ्वीतर्फ तानिरहन्छ, जसका कारण स्याटेलाइट न त पृथ्वीमा खस्छ, न त अन्तरिक्षमा हराउँछ । नासा र इसरो जस्ता संस्थाले हरेक मिसन योजना बनाउँदा यिनै आधारभूत सिद्धान्तबाटै सुरु गर्छन्, त्यसपछि मात्र जटिल कम्प्युटर मोडेलिङको आवश्यकता पर्छ ।

सबै उद्योगको आधारभूत नियम
अन्तरिक्षदेखि कारखानासम्म, आधुनिक उद्योग न्युटनका नियममै उभिएका छन् । अटोमोबाइल उद्योगमा गाडीको ब्रेक प्रणाली दोस्रो नियममा आधारित छ, जहाँ ब्रेकले लगाउने बलले गाडीको द्रव्यमान र गतिलाई नियन्त्रण गर्छ । भूकम्परोधी भवन डिजाइनमा इन्जिनियरहरूले पहिलो र दोस्रो नियम प्रयोग गरी भवनको संरचनाले भूकम्पीय बललाई कसरी थेग्छ भनेर मापन गर्छन् । जलविद्युत् क्षेत्रमा पानीको गति र त्यसबाट टर्बाइनमा उत्पन्न हुने बल मापन गर्न पनि यिनै सिद्धान्त प्रयोग गरिन्छ । रोबोटिक्स र औद्योगिक स्वचालनमा रोबोटिक हातको गति नियन्त्रण गर्न न्युटनको गति समीकरण नै प्रयोग गरिन्छ । यसरी हेर्दा, न्युटनका तीन नियम भौतिकशास्त्रको कुनै अलग अध्याय नभै आधुनिक इन्जिनियरिङको साझा भाषा हो, जसलाई बुझिएन भने कुनै पनि प्राविधिक क्षेत्रमा गहिराइमा जान सकिँदैन ।

परीक्षा प्रणाली पनि बुझाइभन्दा घोकाइमा आधारित भएकाले विद्यार्थीले ‘किन’ भन्दा पनि ‘के’ मात्र सिक्छन् । यसरी संसारकै सबैभन्दा शक्तिशाली वैज्ञानिक सिद्धान्त आज कक्षाकोठामा एउटा निर्जीव सूत्रमा सीमित हुन पुगेको छ ।

नेपाली विद्यालयमा किन बिर्सिन्छ यो विज्ञान ?
नेपालका विद्यालयमा न्युटनका नियम पढाउने तरिका हेर्दा यसलाई विद्यार्थीले किन बिर्सन्छन् भन्ने प्रश्नको उत्तर सजिलै भेट्न सकिन्छ । कक्षाकोठामा भन्ने समीकरण कालोपाटीमा लेखिन्छ, विद्यार्थीले नोट सार्छन्, केही अंकगणितीय उदाहरण हल गरिन्छ, र परीक्षामा त्यही समीकरण सोधिन्छ । तर, यही समीकरणले नै कसरी रकेट उडाउँछ, गाडीको ब्रेक बनाउँछ र भूकम्पविरुद्ध भवन जोगाउँछ भनेर कहिल्यै सिकाइदैन । विद्यालयमा भौतिक प्रयोगशाला या त छैनन्, या भए पनि गति र बलसम्बन्धी प्रयोग गर्ने उपकरणको अभावमा थन्किएका छन । शिक्षकहरू आफैं यी सिद्धान्तको औद्योगिक वा एरोस्पेस प्रयोगबारे प्रशिक्षित छैनन्, त्यसैले उनीहरूले पनि विद्यार्थीलाई घोकाउनुबाहेक विकल्प देख्दैनन । परीक्षा प्रणाली पनि बुझाइभन्दा घोकाइमा आधारित भएकाले विद्यार्थीले ‘किन’भन्दा पनि ‘के’मात्र सिक्छन् । यसरी संसारकै सबैभन्दा शक्तिशाली वैज्ञानिक सिद्धान्त आज कक्षाकोठामा एउटा निर्जीव सूत्रमा सीमित हुन पुगेको छ ।

समाधान के ?
यो अवस्था परिवर्तनका लागि धेरै ठूलो लगानी आवश्यक पर्दैन, आवश्यक पर्ने भनेको दृष्टिकोण र शिक्षण पद्धतिमा आधारभूत परिवर्तनमात्र हो । पहिलो, हरेक भौतिकशास्त्र कक्षामा न्युटनका नियम पढाउँदा कम्तीमा एउटा वास्तविक इन्जिनियरिङ उदाहरण–चाहे त्यो रकेट होस्, गाडीको ब्रेक होस् वा पुलको संरचना होस्–अनिवार्य रूपमा देखाइनुपर्छ । दोस्रो, विद्यालयमा साधारण तर प्रभावकारी रूपमा प्रयोग गर्न सकिने जस्तै साना बेलुन–रकेट बनाएर तेस्रो नियम प्रत्यक्ष देखाउने, वा साइकलको पांग्रा घुमाएर गतिको जडत्व बुझाउने गतिविधि नियमित पाठ्यक्रमकै अभिन्न अंग बनाइनुपर्छ । तेस्रो, शिक्षक तालिममै भौतिकशास्त्रका सिद्धान्तलाई एरोस्पेस, अटोमोबाइल र निर्माण उद्योगसँग जोड्ने व्यावहारिक मोड्युल थपिनुपर्छ । चौथो, परीक्षा प्रणालीमा ‘किन हुन्छ’ र ‘कहाँ प्रयोग हुन्छ’ भन्ने खालका विश्लेषणात्मक प्रश्न समावेश गरी घोकाइलाई निरुत्साहित गरिनुपर्छ । साथै, नेपालभित्रै रहेका विमानस्थल, जलविद्युत् आयोजना वा निर्माणस्थललाई शैक्षिक भ्रमणको माध्यम बनाई विद्यार्थीले आफ्नै आँखाले यी सिद्धान्त कार्यान्वयनमा देख्ने अवसर मिलाउनुपर्छ ।
न्युटनका गतिका नियम संसारकै सबैभन्दा शक्तिशाली वैज्ञानिक उपलब्धिमध्ये हुन, किनकि यिनै नियमले पृथ्वीदेखि अन्तरिक्षसम्म, गाडीदेखि रकेटसम्म सबैको चाल र गतिको व्याख्या गर्छन् । यसलाई केवल परीक्षाका लागि घोकिने विषय बनाइराख्नु भनेको आफ्नै भविष्यका इन्जिनियर, वैज्ञानिक र अन्वेषकहरूको सम्भावनालाई ध्वस्त पार्न्नु हो । नेपालका विद्यालयले आजै यो दृष्टिकोण बदल्नसक्यो भनेमात्र भोलिका दिनमा हामीले आफ्नै रकेट, आफ्नै स्याटेलाइट र आफ्नै प्राविधिक समाधान निर्माण गर्नसक्ने पुस्ता तयार गर्न सक्नेछौं ।

(लेखक ई.गौतम एरोस्पेस इन्जिनियर, प्रविधि विशेषज्ञ र स्वतन्त्र विश्लेषक हुनुहुन्छ ।)