कागद अभियांत्रिकी

01संशोधकांच्या जगात ‘कागद अभियांत्रिकी’ वा ‘पेपर इंजिनियरिंग’ हा शब्दप्रयोग प्रत्यक्ष कार्यक्षेत्रात उतरून समस्यावर उत्तरं न शोधता कागदी घोडे नाचविणाऱ्या कचेरीतील बाबूसारखे फक्त कागदावर रेघोट्या मारून काहीतरी केल्यासारखे दाखवणे यासाठी केला जातो. परंतु कागदाच्या घड्या घालून त्यातून वेगवेगळे आकारमान व वस्तूच्या प्रतिकृती करणाऱ्या कारागिरीच्या ओरिगामी या छंदालासुद्धा पेपर इंजिनिअरिंग असे म्हणता येईल. त्या कागदी घड्यांच्यामागे विज्ञान व गणित असून त्याचे गांभीर्याने अभ्यास करणारे संशोधक जगभर विखुरलेले आहेत हे वाचून आश्चर्य वाटेल.

मनाला येईल तसे कागदाच्या घड्या घातल्यानंतर एखादी वस्तूसदृश आकृती तयार होऊ शकते; त्याचे डिझाईन करता येऊ शकते; हे एका प्रकारे डिफरन्शियल जॉमेट्री (Differential Geometry) व इलॅस्टिक मॉड्युली (Elastic moduli )असून त्यातून काय आकाराला येईल याचा नीटसा अंदाज करता येत नाही. परंतु हे अभ्यासक्षेत्र दिवसे न दिवस वाढत आहे.

जगात जेव्हापासून वस्तूंची निर्मिती झाली तेव्हापासून घड्या घालण्याचा प्रकारही जन्माला आला असावा. कपडे व कागदांच्या घड्या शेकडो वर्षापासून घातल्या जात आहेत. विसाव्या शतकात या परंपरागत विद्येला व्यवस्थितपणा आणण्याचे प्रयत्न केले गेले. व त्यातून ओरिगामी या छंदाचा विकास झाला. ओरिगामी हा शब्दच मुळी जपानी भाषेतील ओरी म्हणजे घड्या घालणे व कामी म्हणजे कागद यावरून आला आहे. पूर्वीच्या काळी जपानमध्ये ओरिगामीला टॉटोगामी म्हणून ओळखले जात होते.

333किंडरगार्टन या 4-5 वर्षे वयाच्या पाल्यांना हसत खेळत शिकवण्याची संकल्पना मांडणाऱ्या फ्रेड्रिक फ्रोबेल (1782-1852) कागदाच्या घड्यापासून भूमितीतील आकार समजावून सांगण्याचे प्रयोग करत होता. या फ्रोबियन पद्धतीचा वापर करणाऱ्यांची संख्या हळू हळू वाढू लागली. जगप्रसिद्ध वास्तुविशारद फ्रँक लॉयडची आई गंमत म्हणून कागदांच्या घड्या घालून भूमितीचे आकृती करण्यात निष्णात होती म्हणे. अनेक शिक्षणतज्ञ याविषयी उत्सुकता दाखवू लागले. 1893च्या सुमारास भारतातील टी सुंदर राव या ब्रिटिश सेवेतील अधिकाऱ्यांचे Geometric Exercises in Paper Folding हे पुस्तक प्रकाशित झाले. युक्लिडच्या कालखंडापासून कंपास व फूटपट्टी वापरून भूमिती शिकवण्याच्या पारंपरिक पद्धतीला टी. सुंदर राव पर्याय शोधत होते. कागदाच्या घड्या घालून 3 ते 15 समान भुजा असलेले आकृत्या काढता येतात हे त्यांनी दाखवून दिले.

भूमितीच्या आकृत्याबरोबर बीजगणितातील समीकरणं सोडविण्यासाठीसुद्धा पेपर फोल्ड्स वापरता येते हेही हळू हळू लक्षात येऊ लागले. कागदाच्या मध्यरेषेवरील एखाद्या बिंदूला कागदाच्या कडा स्पर्ष करत घड्या घालत गेल्यास y=x2 या पॅराबोलाची (parabola ) वक्ररेषा मिळू शकेल. नवीन शिकण्यात मजा असते व भूमितीसाठी युक्लिडच्या पद्धतीव्यतिरिक्त काही असू शकते हेच या पेपर फोल्डिंगने दाखवून दिले. 1936मध्ये मार्गारेटा बेलोक (1879-1976) या गणितज्ञ महिलेने कागदाच्या घड्या घालून y=x3 या cubic functionला उत्तर शोधून काढली. कागदाच्या घड्या घालून घनमूळ काढता येते हे तिने सप्रमाण सिद्ध करून दाखविले. एखाद्या घनाकृतीच्या दुप्पट घनाकृतीची बाजू किती लांबीची असू शकेल हे युक्लिडच्या पद्धतीप्रमाणे कंपास व फूटपट्टी वापरून काढता येणार नाही. परंतु कागदाच्या घड्या घालून लांबी काढता येते हे मार्गारेटा बेलोकने दाखवून दिले. कागदाच्या घड्या म्हणजे पेन्सिलचा वापर व करता मारलेल्या रेषा याच्यापेक्षा काहीतरी जास्त आहे हेच यावरून दिसून येते.

222 पेपर फोल्डिंगच्या संदर्भात याहीपुढे जात काही गणितज्ञांनी अनेक संकल्पना मांडल्या. कदाचित प्रत्यक्षपणे हातात कागद घेवून त्यांनी घड्या घातले नसतील. परंतु बौद्धिक प्रयोग म्हणून ते कागदाच्या घड्यांचा वापर मनातल्या मनात करत असावेत. रोजच्या पारंपरिक बीजगणितापेक्षा differential algebraवर त्यांचा भर होता. ते करत असताना कागदाच्या सपाट आकारापेक्षा वक्र आकाराची कल्पना ते करत असावेत. आइन्स्टाइनच्या सापेक्षता सिद्धांतात वापरल्या गेलेल्या काल-अवकाश याच्यासाठीसुद्धा या गणितीय पद्धतीचा वापर केला आहे.

काही वैज्ञानिक पेपर फोल्डिंगच्या संदर्भात शास्त्रीय संकल्पना मांडत असतानाच ओरिगामीच्या कलाविश्वातसुद्धा फार मोठे बदल घडत होते. 1958मध्ये लिलियन ओप्पेनहेमर हिने ओरिगामी USA या केंद्राची स्थापना केली. पूर्वेकडील व पश्चिमेकडील ओरिगामी कुशलतेला हे केंद्र उत्तेजन देऊ लागले. वैयक्तिकरित्या मदतीचा हात देण्यात पुढाकार घेऊ लागले. या कलाक्षेत्रात बुद्धीबळातील खेळाप्रमाणे मास्टर्स तयार करण्यात या केंद्राचा फार मोठा वाटा आहे. मरीन बायालॉजिस्ट मायकेल लाफोस्से व विद्युत अभियंता जॉन माँट्रोल या केंद्रातर्फे तयार झाले. ओप्पेनहेमरचा मार्टिन क्रुस्कल या गणितज्ञ मुलाने नंतरच्या काळात कृष्ण विवरातील काळ-अवकाशासंबंधीच्या अभ्यासासाठी पेपर फोल्डिंग्सची मदत घेवू लागला.

1989मध्ये काही उत्साही ओरिगामी अभ्यासकांनी ओरिगामीचा विज्ञान व अभियांत्रिकी क्षेत्रात कशा प्रकारे उपयोग होऊ शकतो याबद्दल चर्चा करण्यासाठी चर्चासत्राचे आयोजन करण्यात पुढाकार घेतला. लेसर भौतिकीत संशोधन करणाऱ्या रॉबर्ट लँगच्या मते इटलीतील फेरारा येथील चर्चासत्रामुळे जगभरातील ओरिगामीचे गंभीरपणाने अभ्यास करणारे एकत्र आले व या विषयातील संशोधनाला मोठ्या प्रमाणात उत्तेजन मिळू लागले. अलीकडील ऑक्सफोर्ड येथील ओरिगामी अधिवेशनात जमलेल्या प्रतिनिधींनी डॉ. लँगचा एखाद्या रॉकस्टार सेलिब्रिटीसारखे सन्मान केला. कारण प्रयोग शाळेतील वैज्ञानिकाचे कोट उतरवून पूर्ण वेळ ओरिगामीवर ते संशोधन करत आहेत. लँगच्या डोक्यात ओरिगामीचा शिक्षण व कला क्षेत्रातील वापरासंबंधी काही भन्नाट कल्पना आहेत. त्याविषयी ते ओरिगामीवरील लेखन/पुस्तकातून सातत्याने व्यक्त करत असतात. फेरारा व ऑक्सफर्डमधील त्यांची उपस्थिती हौशी ओरिगामीप्रेमींना प्रेरणादायी ठरत आहे.

111एक सपाट व कापाकापी न केलेल्या चौकोनी वा आयताकार कागदाच्या घड्यापासून केलेल्या वैशिष्ट्यपूर्ण आकारांचा गणिताशी संबंध जोडत अभ्यास करणाऱ्या डॉ. लँगची हतोटी वाखाणण्यासारखी आहे. कागदाच्या घड्या घालून काल्पनिक वाटणाऱ्या व/वा अस्तित्वात असलेल्या प्रतिकृती बनविणारी संगणक प्रणालीच त्यांनी विकसित केली आहे. बहुशिंगी हरीण असो की एकमेकाची शिकार करणारा नाकतोड्या असो किंवा पुराणकथेतील एखादा चित्र-विचित्र प्राणी-पक्षी-वृक्ष असो, कागदाच्या घड्या घालून त्रिमितीतील हुबेहूब प्रतिकृती पाहत असताना बघणारे भान विसरतात. एक साध्या कागदाला शंभरेक उलट-सुलट घड्या घालत असे काही तरी बाहेर पडू शकते हे कल्पनेच्या पलीकडे आहे. आणि तेही संगणक प्रणालीतील क्लिष्ट गणिताच्या आधारे! अवकाशाचा इतका सुंदर उपयोग आश्चर्यचकित करणारा आहे!

ओरिगामीच्या माध्यमातून विज्ञानातील समस्यांना उत्तरं शोधण्याचा प्रयत्न टोकियो विद्यापीठातील अवकाश विज्ञान क्षेत्रात संशोधन करत असलेले कोरिओ मिऊरा व मासामारी साकामाकी या प्राध्यापकांनी केला आहे. 1995 मध्ये उपग्रहाच्या उघडझाप करणाऱ्या सौर फलकासाठी ओरिगामीचा त्यांनी वापर केला. मोठ्या आकाराच्या नकाशांच्या व आरेखनांच्या सतत वापर करणाऱ्यांना पारंपरिकपणे केलेल्या काटकोनाच्या आकारातील घड्या किती किचकट आहेत याची नक्कीच कल्पना असेल. कारण वारंवार वापर केल्यामुळे या घड्या नकाशा/आरेखन फाडून तुकडे करून टाकतात. हीच पद्धत सौर फलकासाठी वापरल्यास उपग्रहाचे आयुष्य कमी झाले असते. परंतु या शास्त्रज्ञांनी काटकोन आकारात घड्या न घालता थोडासा कोन बदलून आयताकारात पॅनेल्सची रचना केली. एकमेकाविरुद्ध असलेले कोपरे दुमटून बाहेर ओढल्यास पॅनेल्सची उघडझाप नीट होऊ शकते व घड्या पॅनेल्स फाडत नाहीत, हे त्यांच्या लक्षात आले. ओरिगामी जगात एकाद्याच्या नावाने घडीचे नामकरण करणे हे त्या व्यक्तीचे मोठेपण दर्शविणारे ठरते. कोरियो मिऊराच्या ओरिगामीसाठीच्या योगदानाच्या सन्मानार्थ मिऊरा ओरी हे नाव एका विशिष्ट प्रकारच्या घड्यासाठी देण्यात आले आहे.444

केंब्रिज विद्यापीठात संरचनात्मक गतीशास्त्राचे प्राध्यापक सायमन गेस्ट यांच्या मते ओरिगामी आणि विज्ञान यांच्यात एक अतूट नाते आहे. पहिल्यांदा डॉ. लँग यांचे फोल्डिंग्सची करामत बघितल्यावर शंभरेक प्रकारे वेगवेगळ्या दिशेत हालचाल करण्यातील सुसंबद्धता त्यांना आकर्षित केली. व अशाप्रकारच्या गतीशीलतेला ओरिगामी उपयोगी पडू शकेल याची खात्री पटली. ओरिगामीच्या घड्यामधून नैसर्गिकरित्या अशा प्रकारे चलनवलन शक्य आहे, हे त्यांच्या लक्षात आले.
मिऊरा फोल्डपासून प्रेरणा घेत अनेक वैज्ञानिकांनी व अभियंत्यांनी ओरिगामीबद्दलच्या मुद्रित व इलेक्ट्ऱॉनिक साहित्यात भर घालत आहेत. 2012साली अमेरिकेतील नॅशनल फौंडेशनने केवळ आवड म्हणून विकसित होत असलेल्या या छंदाला कायदेशीर व संस्थात्मक स्वरूप देण्यासाठी Origami Design for Integration of Self Assembly Systems for Engineering Innovation (ODISSI) या नावाचा प्रकल्प हाती घेतला. ओरिगामीचा वापर करून संशोधन करत असलेल्या संशोधकांना ही संस्था निधी देवू लागली. यासाठी ओरिगामीचे छंद जपणाऱ्याबरोबर कार्य करण्याची अट घातली. कित्येक इंजिनियर्स याचा फायदा घेत संशोधन करू लागले. कदाचित त्याचीच फलश्रुती म्हणजे ऑक्सफर्ड येथील अधिवेशन!

परंतु अजूनही ओरिगामी म्हणजे कागदाच्या घड्या घालत पशु, पक्षी, विमान, जहाजं, फळं, फुलं, व इतर अनेक प्रकारचे प्रदर्शनीय वस्तू असे समीकरण झाले आहे. ओरिगामीच्या प्रदर्शनात अशाच प्रकारच्या वस्तूंची सजावट करून जनसामान्यांना आकर्षित केले जाते. विज्ञान-तंत्रज्ञानाशी संबंध प्रस्थापित करू पाहणाऱ्या या छंदाला अजूनही विज्ञानाच्या क्षेत्रात मान्यता मिळाली नाही. तरीसुद्धा भविष्य काळात कृत्रिम बुद्धिमत्ता, रोबो व नॅनो तंत्रज्ञानात ओरिगामीचा मोठ्या प्रमाणात वापर होईल असे ओरिगामी प्रेमींना वाटत आहे. सुटे-सुटे घटक घेऊन त्यांची जोडणी करत वस्तु निर्मितीची पारंपरिक पद्धत नॅनो तंत्रज्ञानात निरुपयोगी ठरेल. म्हणून नॅनो तंत्रज्ञानासाठी घड्यांच्या सहाय्याने वस्तुनिर्मिती करण्याकडे कल वाढेल.

stent ओरिगामी तंत्राचा वापर वैद्यकीय तंत्रज्ञान व अवकाश तंत्रज्ञानातसुद्धा होऊ शकेल असे भविष्य वर्तविले जात आहे. हृदयविकाराच्या उपचारातील रक्तवाहिन्यातील अडथळा दूर करणाऱ्या स्टेंटसाठी, डोळ्यातील रेटिनाच्या रोपणासाठी ओरिगामी तंत्राचा वापर शक्य आहे असा कयास वर्तविला जात आहे. शरीरातील अंतर्भागासाठी बरोबरच बाह्य उपचारासाठीसुद्धा ओरिगामीचा वापर कसा करता येईल याचा अंदाज घेतला जात आहे. लहान बाळांना डायपर्स योग्य रीतीने घट्ट व जास्त परिणामकारक ठरतील असे ओरिगामीचे फोल्ड्सचे डिझाइन्स डॉ. होवेल व त्यांचा गट विकसित करत आहेत.

प्रयोगशाळेतील साधनातही ओरिगामी फोल्ड्सचा वापर होत आहे. पेशींच्या व कार्बन अणूंच्या संशोधनासाठी ओरिगामी फोल्ड्स उपयोगात आणल्या जात आहेत. कार्बनच्या अणूचे आकार हवामानातील बदलानुसार बदलत असतात. या self assembling systemला उपयोगी पडणारे योग्य साधन ओरिगामी फोल्ड्समधून तयार करणे शक्य होईल.

ओरिगामीचा छंद म्हणून जपणारेसुद्धा मोठ्या प्रमाणात भर घालत आहेत. कागदाच्या गुंतागुंतीच्या घड्या घालत गंमतीशीर वस्तू तयार करत आहेत. विमान, कार्स, क्षेपणास्त्र, उपग्रह इत्यादींचे कागदी प्रतिकृती तयार होत आहेत. 3 मीटर उंचीचे फायबर ग्लास वापरून तयार केलेल्या कमानीचे घडी घालून वाहतूक करणे ओरिगामीमुळे शक्य होत आहे. रेल्वेच्या डब्यातील खुर्च्यांची ओरिगामी टाइप घड्या घालून जागेची व ऊर्जेची बचत केली जात आहे. कार्सचे डिझायनर्ससुद्धा ओरिगामी फोल्ड्सचा अभ्यास करत आहेत.

या सर्व गोष्टीसाठी गणितीय सिद्धांतांचा शोध अभ्यासक घेत आहेत. त्यामुळे गणिताच्या अभ्यासात भर पडत आहे. MITच्या संगणक तज्ञाने सरळ रेषेतील अष्टकोनाची बाजू असलेले चित्र वा शहराचे तिमिर चित्र (silhouette) असो, आकृतीला फक्त एक छेद दिल्यास त्या आकृत्या तयार होऊ शकतात अशी मांडणी केली आहे. शोभेसाठीचे क्रिसमस झाडसुद्धा कागदाच्या घड्यांना एका सरळ रेषेतील छेदातून करता येते असा दावा त्यांनी केला आहे. (पहा)

घड्या घालण्यासाठी कागदाऐवजी दुसऱ्या एखाद्या धातू/अधातूंचा पातळ पत्रा वापरल्यास नेमके काय होईल, हासुद्धा संशोधनाचा विषय होऊ शकेल. कागदासारखा लवचिकपणा त्यात नसेलही. परंतु करून बघायला काय हरकत आहे?

संदर्भ

धाग्याचा प्रकार निवडा: : 
माहितीमधल्या टर्म्स: 
field_vote: 
0
No votes yet

प्रतिक्रिया

लेख आवडला आहे.

  • ‌मार्मिक0
  • माहितीपूर्ण0
  • विनोदी0
  • रोचक0
  • खवचट0
  • अवांतर0
  • निरर्थक0
  • पकाऊ0

लेख खूप आवडला.

ओरिगामी तंत्राचा वापर वैद्यकीय तंत्रज्ञान व अवकाश तंत्रज्ञानातसुद्धा होऊ शकेल असे भविष्य वर्तविले जात आहे. हृदयविकाराच्या उपचारातील रक्तवाहिन्यातील अडथळा दूर करणाऱ्या स्टेंटसाठी, डोळ्यातील रेटिनाच्या रोपणासाठी ओरिगामी तंत्राचा वापर शक्य आहे असा कयास वर्तविला जात आहे. शरीरातील अंतर्भागासाठी बरोबरच बाह्य उपचारासाठीसुद्धा ओरिगामीचा वापर कसा करता येईल याचा अंदाज घेतला जात आहे. लहान बाळांना डायपर्स योग्य रीतीने घट्ट व जास्त परिणामकारक ठरतील असे ओरिगामीचे फोल्ड्सचे डिझाइन्स डॉ. होवेल व त्यांचा गट विकसित करत आहेत.

ये हुइ ना बात!

  • ‌मार्मिक0
  • माहितीपूर्ण0
  • विनोदी0
  • रोचक0
  • खवचट0
  • अवांतर0
  • निरर्थक0
  • पकाऊ0

How about 'embrace our inner sloth' by slowin down being more mindful reducing wasteful convenience being economical with our energy recycling creatively and reconnecting with nature.