नुकताच प्रकाशित झालेला ‘मेंदू विज्ञानाने लावलेला शून्याचा अर्थ’ हा अर्थपूर्ण निबंध वाचला.                                                                    शून्याचा अर्थ ‘अर्थशून्य’ नाही – जरी तो मानवी कल्पनेचा खेळ असला तरी. जेथे ‘काही नाही’ म्हणजे ‘शून्यतेतून’ मेंदू ‘काही’ निर्माण करतो = ‘क्रिएट्स समथिंग आऊट ऑफ नथिंग,’ असे संशोधकांनी म्हटले आहे.                                              

सार्त्र आणि शून्यता                                                                             

योगायोग असा – त्याच वेळी Jean Paul Sartre (1905 -1980) यांच्याशी गप्पा हे पुस्तक वाचत होतो, त्यात त्यांना ‘Being and Nothingness’ या त्यांच्या वैचारिक कृतीबद्दल प्रश्न विचारले आहेत.  या शून्यावरील मेंदूविज्ञानाच्या निबंधात सार्त्र यांचे विधान नमूद केले आहे ते असे, ‘Nothingness carries being in its heart’ ‘शून्यता तिच्या हृदयात अस्तित्व वाहून नेते.’ मी जरा चकित झालो. गप्पांचे पुस्तक पुन्हा उघडले. त्यात Being and Nothingness बाबत बोलताना सार्त्र यांनी एक महत्त्वाचे विधान केले आहे; त्याचा आशय असा, ‘माणूस निसर्गतः ज्या क्षमतांचा बनलेला आहे त्यांतून तो ‘काही’ निर्माण करतो, असा माझा विश्वास आहे.’ सार्त्र यांच्या या विश्वासाचा अनुभव मला शून्यावरील मेंदूविज्ञानीय संशोधन वाचताना आला.मी गणिततज्ज्ञ, तत्त्वज्ञ, मेंदूतज्ज्ञ, काहीही नाही. मी एक सामान्य वाचक; पण हा शोधनिबंध वाचल्यानंतर आपण याबद्दल वाचक मित्रांशी गप्पा माराव्यात असे वाटले म्हणून हा लेख.                                                   

शून्य आणि मेंदू                                                                                                                

२५०० वर्षांपूर्वीच्या मातीच्या टॅब्लेट्स मिळाल्या आहेत. मेसोपोटॅमिया येथील बॅबिलोनियन व्यापारी मोठी संख्या दाखवण्यासाठी दोन अंकांमध्ये ‘पाचर (slanted wedges)’ हे चित्र-चिन्ह वापरत असत असे त्या टॅब्लेट्स वरून  दिसते. शून्य या संकल्पनेचे ते प्रारंभिक-प्राथमिक रूप होते असे तज्ज्ञांचे मत आहे. सातव्या शतकात भारतात शून्य या संकल्पनेला नवीन व्यक्तित्व (identity) दिले  गेले. संख्यारेषेवरील १ च्या आधी ० हे चिन्ह ( सिंबॉल) स्थानापन्न झाले . शून्य या अंकाला स्थानानुसार व्हॅल्यू – मूल्य प्राप्त झाले. या ऐतिहासिक प्रगतीची सुरुवात भारतात झाली. या टिंबाची ठिणगी मानवी मेंदूत पडली आणि या शून्यातून विश्वाचे नियम, नंबर थिअरी, आणि आधुनिक गणित विज्ञान निर्माण झाले; त्यामुळे विज्ञान तंत्रज्ञानाची प्रगती झाली हे ओघाने आले. शून्य ही माणसाची एक कल्पक कामगिरी आहे. ‘शून्य  – नथिंग… शून्यतेचे’ प्रतिनिधित्व करते हाच मोठा विरोधाभास आहे, असे  ‘०’  हा सिंबॉल जेव्हा युरोपमध्ये पोचला तेव्हा त्या काळी वाटत होते. या शून्याने पाश्चात्त्य थिओलॉजी आणि तत्त्वज्ञानापुढे एक आव्हान निर्माण केले. चर्चचासुद्धा शून्य या संकल्पनेला विरोध होता. नथिंग म्हणजे ‘chaos’ ‘disorder’ ‘गोंधळ’ असा त्यांचा समज! त्यामुळे ही मंडळी ‘शून्य’ स्वीकारायला तयार नव्हती. कित्येकांना या शून्याची भीती वाटायची. त्यांनी शून्याला ‘डेव्हिल्स नंबर = सैतानाचा आकडा’ असे नाव दिले. पण युरोपमधील व्यापाऱ्यांनी ‘शून्य’ हे धंद्याकरता मौल्यवान आणि उपयुक्त आहे हे ओळखले. १५ व्या शतकापासून व्यापार, अर्थव्यवहार आणि गणित यांत शून्याचा वापर होऊ लागला. मानवी उत्क्रांतीच्या इतिहासात शून्याचा शोध उशिरा लागला, पण अंकांमध्ये ‘शून्य’ स्पेशल-विशेष आहे याची दखल घेऊन मेंदूविज्ञानाने शोध घेण्यास सुरुवात केली.                                                            

 भारतीय आणि गणित संस्कृतीच्या कोंदणातली लीलावती — डॉ. मेधा लिमये, वरदा प्रकाशन पुणे ऑक्टोबर २०२०, या अप्रतिम पुस्तकातून पुढील माहिती घेतली आहे. त्याची परवानगी दिल्याबद्दल मी त्यांचा आभारी आहे.                                    

 “भारतीयांचे कर्तृत्व मान्य झालेली अभिमानास्पद विज्ञानशाखा म्हणजे गणित. गणित हा शब्द भारतीय भाषांमध्ये आला तो संस्कृतमधून. गण् – मोजणे या धातूपासून बनलेला हा शब्द. मध्ययुगीन काळात अंकगणित, बीजगणित आणि भूमिती गणिताच्या तीन शाखा निर्माण झाल्या. या काळात इतर ज्ञानशाखांचे शिक्षण मुख्यतः मौखिक परंपरेने होत असे; पण गणितातील आकडेमोड, आकृती यांसाठी एखाद्या फलकाची गरज असते. धूळपाटी हे साधन त्यासाठी प्रचलित झाले आणि गणिताला धूलिकर्म असेही म्हटले गेले. त्यामुळे पाटी हा शब्द भारतातील प्रादेशिक भाषांमधून संस्कृत भाषेत आला आणि गणिताला पाटीगणित असे नाव मिळाले.गणिताच्या अभ्यासाने खगोलीय घटनांचा अन्वयार्थ लावणे आणि त्याचा उपयोग फलज्योतिषासाठी करणे महत्त्वाचे मानले जाऊ लागले होते. गणिताचा एक स्वतंत्र विद्याशाखा म्हणून विकास होण्यात हीच गोष्ट अडसर ठरली आणि पुढील प्रगती खुंटली याचा खेद वाटतो.” ही माहिती अर्थपूर्ण आहे म्हणून मुद्दाम नमूद केली आहे. आता मेंदूविज्ञानाकडे वळू.    

मेंदूतील मूलाधार                                                                

 शून्याला ‘zero’ मानवी मेंदूत मूलाधार = न्यूरल बेसिस काय याचा शोध घेण्यास नुकतीच सुरुवात झाली आहे. मेंदूवैज्ञानिक Andreas Nieder आणि त्यांच्या चमूने शून्यावर मूलभूत संशोधन केले आहे. त्याचा सुलभतेने अर्थ पाहू या. संशोधनाची सुरुवात त्यांनी एखादा अंक माणसाला दाखवला म्हणजे त्याच्या मेंदूत काय घडते याने केली. ३ हा आकडा पाहिला की मेंदूतील विशिष्ट न्यूरॉन्स फायर करू लागतात म्हणजे त्या चेतापेशीत भराभर विद्युत क्रिया घडताना दिसतात, जणू काही त्या न्यूरॉन्सना ३ हा आकडा आवडत असावा. ४ किंवा ५ हा आकडा दाखवला तर दुसऱ्या न्यूरॉन्सचा समूह उद्दीपित होतो. तीन सफरचंद दाखवली तरी तेच घडते. प्राण्यांमध्ये काय घडते याचाही या संशोधकांनी शोध घेतला. प्राण्यांना आकडे कळत नाहीत कारण डिजिट्स =अंक ही पूर्णतः मानवनिर्मित संकल्पना आणि रचना आहे. पण माकड आणि कावळे यांना ‘quantities’ – ‘प्रमाणाचा’ अंदाज बांधता येतो; म्हणजे त्यांना ३ सफरचंदं दाखवली तर त्यांच्या मेंदूतील विशिष्ट न्यूरॉन्समध्ये भराभर विद्युत क्रिया होताना दिसतात. आता ती ३ सफरचंदं काढून टाकली तर माकडाच्या मेंदूतील विशिष्ट न्यूरॉन्स उद्दीपित होताना दिसतात; म्हणजे त्या वस्तू तेथून काढून घेतल्या म्हणजे मेंदूत काहीच घडणार नाही असे नाही. त्या वस्तूंचा ‘absence’—‘अभाव’ हा शून्याला समांतर जाणारा असतो आणि त्याची दखल माकडाचा मेंदू विशिष्ट न्यूरॉन्स उद्दीपित करून घेतो, हे महत्त्वाचे आहे असे संशोधकांनी नमूद केले आहे.                                                            

 Absence वर संशोधन :

आतापर्यंत मेंदूच्या संशोधकांनी भोवतालात माणसाने काय बघितले, ‘डिटेक्ट’ केले, त्या वेळी मेंदूत कोणत्या प्रक्रिया घडल्या यावर लक्ष केंद्रित केले होते. पण याला दुसरी बाजू आहे, जेव्हा काही नाही हे तुम्ही डिटेक्ट करता तेव्हा मेंदूत काय घडते? एक उदाहरण घेऊ : टेबलावर तुम्ही किल्ल्यांचा जुडगा ठेवला आहे. काही वेळाने तुम्ही तेथे येता तेव्हा किल्ल्या तेथे नसतात. त्या वेळी तुम्ही ‘ॲबसेंस’ अनुभवता. त्या क्षणी मेंदूत काय घडते याचा शोध कोणी घेतला नव्हता. अनुपस्थिती, अभाव’ म्हणजे ‘ॲबसेंस’ अनुभवताना मेंदूतील न्यूरॉन्स उद्दीपित होत नसाव्यात असे संशोधकांनी गृहीत धरले होते. पण ‘ॲबसेंस’ अनुभवताना मेंदूत न्यूरॉन्स उद्दीपित होण्याचा एक निराळाच आकृतिबंध तयार होतो असे नुकत्याच झालेल्या शोधाभ्यासात आढळून आले आहे.  याच संशोधन विचारांचा धागा पकडून Benjy Barnett  या पदवीचे शिक्षण घेणाऱ्या विद्यार्थ्याने university college London येथे झीरो = शून्यावर संशोधन केले आहे. ‘ॲबसेंसचा’ व्यापक अर्थ शोधणे हासुद्धा त्याच्या संशोधनामागचा एक उद्देश आहे. बारनेटच्या संशोधनाचा सुलभ आढावा घेऊ :

Magnetoencephalography = मेंदूचा चुंबकीय आलेख                                   

काही वर्षांपूर्वी Barnett यांनी शून्यावर संशोधनास सुरुवात केली. त्यासाठी त्यांनी २४ उमेदवार घेतले. या संशोधनाकरता त्यांनी सोप्या भाषेत चुंबकीय स्कॅनर वापरला. प्रत्येक उमेदवाराच्या डोक्यावर इलेक्ट्रोड्स असलेले हेल्मेट लावले. न्यूरॉन्स ‘फायर’ करू लागल्या = जोरदार संदेश पाठवू लागल्या म्हणजे ‘विद्युतदाब’ = ‘वोल्टेज’ तयार होते. त्याचे रूपांतर चुंबकीय क्षेत्र = मॅग्नेटिक फिल्ड्स तयार होण्यात  होते. हे स्कॅनिंग यंत्र ती क्षेत्रे ‘डिटेक्ट’ करतात. याचे विश्लेषण करून संशोधक मेंदूतील कोणत्या भागामधील न्यूरॉन्सचा समूह उद्दीपित झाला आहे हे नक्की करतात. या उमेदवारांना शून्यासंबंधात काम करायला सांगितले आणि त्याच वेळी त्यांचे स्कॅनिंग केले. इतर डिजिट = अंकाप्रमाणे मेंदू शून्य हा अंक आणि क्वान्टिटी आहे असे मानतो आणि हाताळतो असे या स्कॅनिंगमध्ये दिसून आले. मेंदूतील ज्या भागात इतर अंकांचे बोधन होते त्याच भागात शून्याचे बोधन होते असे सुलभतेने म्हणता येईल. बारनेट म्हणतात, ‘शून्य हे संख्या रेषेचा भाग आहे,’ असे त्यांच्या संशोधनात आढळून आले.                                                           

 Andreas Nieder यांचे गृहीतक 

Nieder यांनी त्यांच्या संशोधनाबरोबर शून्याबाबत एक थिअरी मांडली आहे; त्याचा आशय — Absence = अनुपस्थिति  संकेतबद्ध करण्यासाठी मेंदू जी यंत्रणा वापरतो तीच यंत्रणा शून्याच्या बोधनाकरता वापरत असावा. उत्क्रांतवादी विचारानुसार मेंदूतील यंत्रणा उत्क्रांत व्हावी लागते. भाषा, वाणी, दृष्टी या सगळ्या यंत्रणा लाखो वर्षे उत्क्रांत होत आल्या आहेत. त्याच प्रमाणे Perceptual absence = अनुपस्थितीचे वस्तुबोधन मेंदूतील जी यंत्रणा संकेतबद्ध करते तीच यंत्रणा शून्य संकेतबद्ध करण्याकरता उत्क्रांत झाली असावी.                                                          उदाहरणाने ही थिअरी सुलभ करण्याचा प्रयत्न करू. आदिम मानवाच्या गुहेच्या बाहेर एक झुडूप आहे. तो ते रोज पाहत आहे. एक दिवस ते काही कारणामुळे नाहीसे झाले. ते झुडूप हा एक उद्दीपक = स्टिम्युलस होता. ते झुडूप नाही म्हणजे म्हणजे उद्दीपकाची अनुपस्थिति = Absence of stimulus याचे मेंदूला आकलन होण्याची गरज असते. ‘समथिंग’ हा जसा एक प्रकार असतो त्याच प्रमाणे ‘नथिंग’ हासुद्धा एक भोवतालातील प्रकार असतो हे ओळखण्याची प्रक्रिया मेंदूत उत्क्रांत होते. यातून शून्य संकेतबद्ध करण्याची प्रक्रिया मेंदूत उत्क्रांत झाली असावी अशी ही थिअरी आहे. साधारणपणे शून्याचा शोध आणि संख्यांच्या क्रियांमध्ये शून्याचा वापर करायला माणसाने १६०० वर्षांपूर्वी सुरुवात केली. माणूस लाखो वर्षे या पृथ्वीवर आहे पण शून्य त्याला फक्त १६००शे वर्षांपूर्वी सुचले हे उत्क्रांतीच्या दृष्टीने विलक्षण आहे म्हणून मेंदूविज्ञान त्याचा शोध घेत आहे.                                  

संशोधनाची संधी                                                              

२०१५ पासून Nieder आणि Florian Mormann हे जर्मनीतील बॉन  विद्यापीठात शून्यावरील संशोधनात विविध प्रकारचा डेटा गोळा करत आहेत. बॉन विद्यापीठाच्या मेंदूविज्ञानाच्या विभागात एपिलेप्सीचे (फिट येणे) रुग्ण  येतात. या फिट्सचे नियंत्रण करण्याकरता त्या रुग्णांच्या मेंदूत इलेक्ट्रोड्स टोचलेले असतात. न्यूरॉन्सच्या क्रिया रेकॉर्ड करण्यासाठी ही संशोधकांसाठी चांगली संधी होती. या रुग्णांनी  संशोधनास आनंदाने परवानगी दिली. हे रुग्ण शून्य वापरून आकडेमोड करताना एकएक न्यूरॉन कशी ‘फायर’ करते ते चित्रित   करता आले. मेंदूतील वेगवेगळ्या भागांत असे न्यूरॉन्स आढळले. शून्य हे इतर छोट्या आकड्यांबरोबर न्यूरॉन्स संकेतबद्ध करतात. Nieder म्हणतात, ‘मेंदू शून्य या अंकाला इतर अंकांप्रमाणे हाताळतो.’ अजून हे संशोधन प्राथमिक स्तरावर असून बराच डेटा गोळा करावयाचा आहे असे संशोधकांनी मुद्दाम नमूद केले आहे.                        

शून्य शब्दात                                                                 

शाळेत बालपणी गणिताच्या तासाला अंक, संख्या अक्षरात लिहून घेत असत असे मला आजही आठवते. धनादेशावर संख्या अक्षरांत आणि आकड्यांत – दोन्ही पद्धतीने लिहावी लागते.  संख्येत शून्य इकडे तिकडे होऊन घोटाळा होऊ शकतो म्हणूनही असेल; पण व्यवहार असा आहे. माणूस उत्क्रांतीत अक्षरे बहुधा आधी शिकला असावा. माणसाचा आकड्यांपेक्षा शब्दावर जास्ती विश्वास असेही असेल. शून्यावरील मेंदू-संशोधनात ‘Zero’ as a written word’ याबद्दलही संशोधक संशोधन करत आहे. ‘शून्य’ शब्दात लिहिल्यावर आणि तसे वाचताना मेंदूतील कोणत्या भागातील न्यूरॉन्स उद्दीपित होतात हा या संशोधनाचा महत्त्वाचा भाग आहे. ‘Nothing’ really is ‘something’ ही संकल्पना आकलन करण्याच्या मूलभूत क्षमतेतून शून्य उत्क्रांत झाले का? या प्रश्नावर मेंदूवैज्ञानिक संशोधन करत आहेत.