पाण्याची वाफ होते याची कल्पना अगदी आदिम माणसालासुद्धा आली असणारच, परंतु अशा नैसर्गिक गोष्टींमध्ये दडलेली ऊर्जा यंत्र चालवण्यासाठी वापरावी असं साधारण पंधराव्या शतकापासून अनेक संशोधकांच्या मनात यायला लागलं. त्याआधीसुद्धा तरफ, स्प्रिंग, दातेरी चक्र वगैरेंचा शोध लागून त्यावर काही यंत्रं चालत होतीच. आर्किर्मिडीजच्या पाणी उपसण्याच्या पंपात हवेचा दाब आणि झडप यांचा चातुर्याने वापर केला होता. मात्र वाफेवर इंजिन चालवावं असं सतराव्या शतकात थॉमस न्यूकॉमन यांना वाटलं. त्यांचं यंत्र म्हणजेसुद्धा वाफेवर चालणारा पाणी उपसण्याचाच पंप होता. ब्रिटनमधल्या कोळशाच्या खाणींमध्ये पावसाळय़ात जे पाणी तुंबायचं ते वाफेचा पंप वापरून बाहेर टाकण्याची युक्ती न्यूकॉमन यांनी वापरली. 1712 मध्ये त्यांचा वाफेचा पंप खाणकामात उपयोगी ठरू लागला. पुढे त्यांनी वाफेवर यंत्र चालवण्याचेही यशस्वी प्रयोग केले.
मात्र वाफेशी जी कथा निगडित आहे ती जेम्स वॉटची. आमच्या शालेय पुस्तकात तर ती कथा अगदी सचित्र होती. लहानगा जेम्स, चुलीवर ठेवलेल्या किटलीत कोंडलेली वाफ आणि त्यामुळे थडथडणारं किटलीचं झाकण आश्चर्याने पाहतोय असं ते चित्र होतं. मात्र प्रत्यक्षात ती एक दंतकथा असल्याचं आता मानलं जातं. आमच्या बालमनाला मात्र छोटय़ा जेम्सने किटलीतली वाफ पाहून वाफेच्या इंजिनाचा शोध लावला असं वाटायचं. आमचे मास्तर म्हणायचेसुद्धा ‘‘बघा तो जेम्स वॉट कुठे, नाहीतर तुम्ही!’’ अर्थात ही गंमतगोष्ट. काही गोष्टी, काही संशोधनं मनात रुजवायला उपयोगी पडतात, त्यातलीच एक, पण खरी नव्हे. कालांतराने आमच्या घरासमोरूनच धावणाऱ्या रेल्वे ट्रेनचं (साठ वर्षांपूर्वीचं) वाफेचं इंजिन धडाडत जाताना दिसलं की, जेम्स वॉटची आठवण यायची.
जेम्सच्या संशोधनाविषयी उगीचच कोणीतरी तोंडची वाफ दवडून कथा रचली असली तरी त्याने मात्र खरी वाफ ‘न दवडता’ तिचं ऊर्जेत कसं रूपांतर करता येईल याचा ध्यास घेतला. इंग्लंडमधल्या ग्लॅस्गो विद्यापीठात तंत्रज्ञ म्हणून काम करत असतानाच त्याच्या लक्षात आलं की, त्या काळी वापरली जाणारी यंत्रे चक्रांच्या घर्षणाने गरम होऊन ती थंड करावी लागत. सिलिंडरचं गरम करणं आणि थंड करणं यात बराच वेळ जायचा. त्यावर उपाय म्हणून जेम्सने एक वेगळय़ा पद्धतीचा कन्डेन्सर बनवून वाफेच्या इंजिनाची क्षमता वाढवली आणि कामाचा वेळही वाचवला. हॉर्सपॉवर किंवा ‘अश्वशक्ती’ या परिमाणाप्रमाणे वॉटने शोधून काढलेले ऊर्जेचे परिमाण त्याच्या वॉट (किंवा वॅट) नावाने प्रसिद्ध झाले. एखादं यंत्र चालवायला अमुक वॉट ऊर्जा लागतं असं म्हटलं जाऊ लागलं.
जेम्स वॉटचे आजोबा थॉमस हे गणिताचे अध्यापक होते. त्यामुळे वडील जरी व्यापारी असले तरी जेम्सला गणिताची आणि अभ्यासाची आवड बालपणापासूनच होती. घरची श्रीमंती असल्याने त्याचे बरेचसे शिक्षण घरीच, होम स्कूलिंग पद्धतीने झाले. जेम्सची नाजूक प्रकृती हेसुद्धा यामागचं एक कारण होतं. त्याला आयुष्यभर छोटय़ा किचकट आजारांशी सामना करतच जगावं लागलं, पण आजारपणांमुळे जेम्सचा उत्साह ओसरला नाही. नित्यनव्या संशोधनाचे विचार त्याच्या मनात स्फुरतच राहिले. अर्थात, सर्व आजारांसह जेम्स वॉटला 83 वर्षांचं दीर्घ आयुष्य लाभलं.
विविध संशोधनांमुळे वॉटचा बोलबाला तत्कालीन वैज्ञानिक जगात होऊ लागला, तर सर्वसामान्यांना त्या संशोधनाचे थेट फायदे मिळू लागले. स्टीम इंजिन (वाफेचे यंत्र) हा त्याचा शोध जगप्रसिद्ध आहेच, परंतु सेपरेट कन्डेन्सर, बटरफ्लाय व्हॉल्व्ह, हॉर्सपॉवर संकल्पना, केंद्रानुवर्ती (सेन्ट्रिफ्युगल) ऊर्जा, अक्षरांच्या प्रतिमा काढण्याचं यंत्र, स्टीमर, स्टीम हॅमर, सन अॅण्ड प्लॅनेट गिअर असे कितीतरी शोध या एका माणसाने लावले. ही गोष्ट इतर अनेक संशोधकांच्या बाबतीतही घडलेली आहे. कारण एखाद्या गोष्टीचे प्रामुख्याने संशोधन करत असताना त्या मार्गावर अनेक ‘शोध’ सापडतात. तेच वॉटच्या बाबतीत झालं. हे शोध ‘सापडले’ म्हणजे ते त्याने प्रयत्न आणि विचारपूर्वक लावलेले होते.
संशोधन कार्याप्रमाणेच घरातूनच व्यापाराचा वारसा असल्याने जेम्स वॉटने जॉन क्रेग या भागीदारासह अनेक वस्तूंचा व्यापार सुरू केला. केवळ वैज्ञानिक उपयोगाच्या नव्हे, तर मनोरंजनासाठीच्या वाद्यांसारख्या वस्तूही त्याची कंपनी बनवायची. लहान मुलांसाठी खेळणी बनवायची. जेम्स वॉटने वाफेच्या इंजिनाचा शोध लावला नसला तरी प्रचलित न्यूकॉमन इंजिनाची क्षमता त्याच्या ‘सेपरेट कन्डेन्सर’ने वाढवणं ही यंत्रयुगातली एका टप्प्यावरली क्रांतीच होती.
जेम्स वॉटची किटली आणि वाफेची कथा खरी नसेलही, पण न्यूटन आणि सफरचंदाच्या गोष्टीप्रमाणे ती अमर झाली. त्यामुळे विद्यार्थ्यांना वाफेची शक्ती (थर्मोडायनॅमिक्स) समजावण्यासाठी या कथेचा खूप उपयोग झाला. वैज्ञानिक प्रयोगांचं कुतूहल वाढवण्यासाठी कधी कधी अशा निरुपद्रवी कथा उपयुक्त ठरतात. जेम्स वॉटने वाफेच्या इंजिनाची वाढवलेली ‘शक्ती’ कालांतराने रेल्वेची ट्रेन घेऊन कशी धावू लागली ते पुढच्या लेखामध्ये.
