विज्ञानका नियमहरु

प्रकृतिका नियमहरु ब्रह्माण्डको संरचना (अस्थिपञ्जर) हुन् । तिनीहरुले ब्रह्माण्डलाई आकार प्रदान गर्दछन्, एकताबद्ध गर्दछन् र सूत्रबद्ध गर्दछन् । तर यसभन्दा पनि बढी महत्वपूर्ण कुरा, तिनीहरुले हामीलाई के बताउँछन् भने यो ब्रह्माण्डलाई मानवीय बुद्धिको प्रयोगद्वारा जान्न, बुझ्न र प्राप्त गर्नसकिन्छ ।

१. उत्तोलकको नियम (Law of Lever)

हामीले दैनिक जीवनमा कठिन कार्यहरुलाई सजिलो बनाउने अनेक उदाहरणहरु देख्दछौं । ठूला–टूला बोझहरुलाई क्रेनले सजिलै उठाउँदछ । मालबाहक गाडीहरु सयौं टन भारी बोकेर तीव्र गतिमा कुद्छन् । सीधा उकालो बाटोमा हिँड्नभन्दा घुमाउरो बाटोमा हिँड्न सजिलो हुन्छ । ठूला–ठूला ढुंगाहरुलाई पनि गल लगाएर सजिलै पल्टाउन सकिन्छ । यी सवै घटनाहरुको पछाडि एउटा नियमले काम गरेको छ । त्यो नियमलाई उत्तोलकको नियम (Law of Lever) भनिन्छ । उत्तोलकको नियम वास्तवमा सन्तुलनको नियम (Law of Equilibrium) हो । यसको आविष्कार प्राचीन ग्रीसका वैज्ञानिक तथा गणितज्ञ आर्किमेडिजले गरेका थिए । आर्किमेडिजले उत्तोलकको नियमलाई यसरी सूत्रबद्ध गरेका थिए– ‘समान दूरीमा रहेका समान भारहरु सन्तुलनमा हुन्छन्, तर असमान दूरीमा रहेका समान भारहरु सन्तुलनमा हुँदैनन् बरु लामो दूरीमा रहेको भारतिर झुक्दछन् ।’ उत्तोलकको नियम यान्त्रिक सिद्धान्तको आधार हो । यही नियमको आधारमा यान्त्रिक कार्यहरु हुन्छन् । स्थूल जगतका घटनाहरु उत्तोलकको नियमद्वारा संचालित हुन्छन् । त्यसैगरी ठूला–ठूला जटिल यन्त्रहरुको आधार पनि यही नियम हो । पाँच सरल यन्त्रहरुको आधार पनि सन्तुलनको नियम नै हो । ती सरल यन्त्रहरु हुन्– उत्तोलक, छड्के सतह, पेच, घिर्नी र चक्का । सरल यन्त्रहरुको संयोजनबाट विभिन्न जटिल यन्त्रहरुको निर्माण हुन्छ । एकपटक आर्किमेडिजले भनेका थिए रे– “मलाई एउटा उत्तोलक र एउटा टेक्ने ठाउँ दिनुस्, म पृथ्वीलाई पल्टाइदिन्छु ।” उनले उत्तोलकको प्रयोग गरेर पृथ्वीलाई पल्टाउन त सक्दैनथे, तर उनको अभिव्यक्तिले उत्तोलकको महत्वलाई दर्शाउँछ ।

२. उत्प्लवनको नियम (Law of Floatation)

एउटा आश्चर्यको कुरा के छ भने समुद्रमा ठूला–ठूला जहाजहरु तैरिन्छन्, तर सानो ढंगाको टुक्रा डुब्छ । यसो हुनुको पछाडि एउटा नियमले काम गरेको छ । त्यो नियम हो– उत्प्लवनको नियम (Law of Floatation) । यो नियमको आविष्कार प्राचीन ग्रीसका वैज्ञानिक तथा गणितज्ञ आर्किमेडिजले गरेका थिए । उत्प्लवनको नियम कसरी पत्ता लाग्यो भन्नेसम्बन्धमा एउटा रोचक कथा छ । प्राचीन ग्रीसमा सिराकस नामको एउटा देश थियो । त्योृ देशका राजाले एउटा कारिगढलाई सुनको ताज बनाउन लगाएका थिए रे । तर राजालाई त्यो सुनको ताजमा मिसावट गरिएको छ कि भन्ने शंका लाग्यो । त्यसकारण उनले त्यसको जाँच गर्ने विचार गरे । आर्किमेडिज त्यही देशका वैज्ञानिक थिए । उनको प्रसिद्धि चारैतिर फैलिएको थियो । त्यसकारण राजाले सुनको ताजको जाँच गर्ने काम आर्किमेडिजलाई दिए । तर आर्किमेडिजलाई त्यो ताजको जाँच गर्ने उपाय तत्काल सुझेको थिएन । एकदिन आर्किमेडिज नुहाउन टबमा पसे । टबमा पस्नासाथ उनले एउटा घटना घटेको देखे । टबबाट केही पानी पोखियो र उनको तौल पनि केही कम भएको अनुभव उनले गरे । त्यसपछि उनलाई एउटा तथ्य थाहा भयो । त्यो तथ्य थाहा भएपछि उनी नाङ्गै बाहिर सडकमा “युरेका, युरेका !”(भेट्टाएँ, भेट्टाएँ !) भनेर चिच्याउँदै कुदेका थिए रे । त्यसरी चिच्याउँदै सडकमा कुद्नुको कारण के थियो भने त्यो तथ्यको आधारमा राजाले जाँच गर्नको लागि दिएको सुनको ताजलाई जाँच गरेर त्यसको शुद्धता पत्ता लगाउन सकिन्थ्यो । त्यो तथ्यलाई आर्किमेडिजले उत्प्लवनको नियमको रुपमा सूत्रबद्ध गरे । त्यसपछि त्यो नियमको आधारमा राजाले जाँच गर्नको लागि दिएको सुनको ताजमा रहेको मिसावट पत्ता लगाएका थिए रे । उत्प्लवनको नियमलाई आर्किमेडिजले यसप्रकार सूत्रबद्ध गरेका छन्– ‘तरल पदार्थमा कुनै ठोस वस्तुलाई डुबाउँदा त्यसले आप्mनो घटेको तौल बराबरको तरल पदार्थलाई विस्थापन गर्दछ ।’

३. आवत्र्तताको नियम (Law of Periodicity)

आवत्र्तताको नियम तत्वहरुलाई वर्गीकरण गर्ने आधार हो । तत्वहरुलाई तिनीहरुको परमाणु भारअनुसार क्रमबद्ध गर्दा एउटा निश्चित अन्तरालमा अथवा अवधिमा तिनीहरुका गुणहरु दोहोरिन्छन् । परिणामस्वरुप तत्वहरुका निश्चित समूहहरु बन्दछन् । यसरी तत्वहरुका गुणहरु दोहोरिने प्रक्रियालाई आवत्र्तताको नियम (ीबध या एभचष्यमष्अतथ) भनिन्छ । यही नियमको आधारमा रुसी वैज्ञानिक दिमित्री मेन्देलिभले तत्वहरुकाृे वर्गीकरण गरेका थिए । दिमित्री मेन्देलिभले आवत्र्तताको नियमलाई यसप्रकार सूत्रबद्ध गरेका थिए– ‘तत्वहरुका भौतिक र रासायनिक गुणहरु तिनीहरुका परमाणु भारको आवत्र्त फलन हुन्छन् ।’ मेन्देलिभले तत्वहरुको क्रमको आधार परमाणु भारलाई मानेका थिए । तर त्यसबाट पछि दुई स्थानहरुमा विसंगति देखियो– एउटा कोबाल्ट र निकेलको सम्बन्धमा र अर्को टेलरियम र आयोडिनको सम्बन्धमा । कोबाल्ट र निकेललाई तिनीहरुको परमाणु भारअनुसार क्रमबद्ध गर्दा निकेलपछि कोबाल्ट आउँछ, किनभने कोबाल्टको परमाणु भार ५८.९३३ छ र निकेलको ५८.६९३ छ । तर त्यसो गर्दा कोबाल्ट समूह १० मा पर्नजान्छ र निकेल समूह ९ मा पर्नजान्छ, जबकि कोबाल्टको गुण समूह ९ का तत्वहरुका गुणहरुसँग मिल्छ र निकेलको गुण समूह १० का तत्वहरुका गुणहरुसँग मिल्छ । त्यसैगरी टेलरियम र आयोडिनलाई तिनीहरुको परमाणु भारअनुसार क्रमबद्ध गर्दा आयोडिनपछि टेलरियम आउँछ, किनभने आयोडिनको परमाणु भार १२६.९० छ र टेलरियमको १२७.६० छ । परिणामस्वरुप आयोडिन समूह १६ मा पर्नजान्छ र टेलरियम समूह १७ मा पर्नजान्छ । तर आयोडिनको गुण समूह १७ का तत्वहरुका गुणहरुसँग मिल्छ र टेलरियमको गुण समूह १६ का तत्वहरुका गुणहरुसँग मिल्छ । त्यसलाई सुधार गर्नको लागि बेलायतका प्रसिद्ध वैज्ञानिक हेनरी मोस्लेले तत्वहरुको क्रमको आधार परमाणु संख्यालाई बनाए । उनले तत्वहरुको क्रम परमाणु भारमा होइन, परमाणु संख्यामा आधारित हुन्छ भन्ने सिद्ध गरे । मोस्लेले आवत्र्तताको नियमलाई यसरी परिमार्जन गरे– ‘तत्वहरुका गुणहरु तिनीहरुका परमाणु संख्याको आवत्र्त फलन हुन्छन् ।’ यो आवत्र्तताको नयाँ नियमले मेन्देलिभद्वारा सूत्रबद्ध गरिएको पुरानो नियममा देखिएका विसंगतिहरुलाई निराकरण ग¥यो । जस्तो कि कोबाल्टको परमाणु संख्या २७ छ र निकेलको २८ छ, त्यसकारण तिनीहरुलाई परमाणु संख्याको आधारमा क्रमबद्ध गर्दा कोबाल्ट समूह ९ मा र निकेल समूह १० मा पर्नजान्छ । त्यसैगरी टेलरियमको परमाणु संख्या ५२ छ र आयोडिनको ५३ छ । अब तिनीहरुलाई तिनीहरुका परमाणु संख्याको आधारमा क्रमबद्ध गर्दा टेलरियम समूह १६ मा पर्नजान्छ र आयोडिन समूह १७ मा पर्नजान्छ । यसरी परमाणु भारको सट्टा परमाणु संख्या नै तत्वहरुको वर्गीकरणको सही आधार हो भन्ने तथ्य स्थापित भयो ।

४. ग्रहगतिका नियमहरु (Laws of Planetary Motion)

प्राचीन कालमा मानिसहरुलाई प्रकृतिको स्वरुपबारे थाहा थिएन । राति आकाशमा देखिने चम्किला वस्तुहरुमध्ये केही वस्तुहरुको नियमित गति हुन्थ्यो र केही वस्तुहरुको अनियमित गति हुन्थ्यो । नियमित गति हुने वस्तुहरुलाई नक्षत्र (star) नामकरण गरियो र अनियमित गति हुने वस्तुहरुलाई ग्रह (planet) नामकरण गरियो । ‘ग्रह’ (planet) को अर्थ ‘अनियमित गति भएको वस्तु’ भन्ने थियो । किनभने त्यस्ता वस्तुहरु कहिले छिटो चल्थे र कहिले ढिलो चल्थे । त्यसैगरी तिनीहरु कहिले पछाडितिर सर्थे र कहिले अगाडितिर बढ््रथे । फलस्वरुप लामो समयसम्म ग्रहहरुको गतिलाई जान्न सकिएको थिएन । तर आधुनिक विज्ञानको विकास भएपछि ग्रहहरु पनि नियमित गतिमा चल्दछन् भन्ने तथ्यको उद्घाटन भयो । यो तथ्यको उद्घाटन गर्ने व्यक्ति जर्मन खगोलशास्त्री तथा गणितज्ञ जोहानस् केप्लर (१५७१–१६३०) थिए । उनले सौर्य–प्रणालीमा रहेका ग्रहहरुको गतिलाई नियमबद्ध गरेका थिए, जुन ‘ग्रहगतिको नियम’ (Law of Planetary Motion) को रुपमा आजसम्म प्रसिद्ध छ । केप्लरले ग्रहगतिको नियमलाई यसप्रकार सूत्रबद्ध गरेका छन्– १. ग्रहहरु सूर्यको वरिपरि दीर्घवृत्तमा घुम्दछन् । २. ग्रह र सूर्यलाई जोड्ने रेखाले समान समयमा समान क्षत्रफल पार गर्दछ । ३. ग्रहको कक्षको वर्गसँग सूर्यबाट ग्रहको दूरीको घनको अनुपात सवै ग्रहहरुमा समान हुन्छ । केप्लरको यही नियमको आधारमा ग्रहहरुका अनियमित गतिहरुको सही व्याख्या गर्न सम्भव भएको हो ।

५. प्रकाश आवत्र्तनको नियम (Law of Refraction of Light)

प्रकृतिको रहस्योद्घाटनमा सूक्ष्मदर्शकयन्त्र (microscope) र दूरदर्शकयन्त्र (telescope) को विशिष्ट भूमिका रहेको छ । बेलायतका वैज्ञानिक रोबर्ट हूकले सर्वप्रथम जीवकोष (cell) को आविष्कार सूक्ष्मदर्शकयन्त्रको सहायताबाट गरेका थिए भने इटलीका वैज्ञानिक ग्यालिलियो ग्यालिलीले कोपर्निकसको सूर्य–केन्द्रिक सौर्य–प्रणाली सही भएको पुष्टि दूरदर्शकयन्त्रको सहायताबाट गरेका थिए । त्यसैगरी दूरदर्शकयन्त्रको सहायताबाट ग्यालिलियोले चन्द्रमा पनि पृथ्वीजस्तै वस्तु हो र त्यसको सतह पृथ्वीको सतहजस्तै छ भन्ने तथ्य सर्वप्रथम विश्वसामु ल्याएका थिए । सूक्ष्मदर्शकयन्त्रले सानो वस्तुलाई ठूलो बनाएर देखाउँछ । हाम्रो आँखाले देख्न नसक्ने अमीबा, ब्याक्टेरिया, भाइरसजस्ता सूक्ष्म जीवाणुहरुलाई सूक्ष्मदर्शकयन्त्रबाट देख्न सकिन्छ । दूरदर्शकयन्त्रले टाढाको वस्तुलाई ठूलो बनाएर देखाउँछ । आकाशमा धेरै टाढा रहेका ग्रहहरु र ताराहरु पनि यसबाट हेर्न सकिन्छ । यी महत्वपूर्ण उपकरणहरु प्रकाशको एउटा नियममा आधारित छन्, जसलाई ‘प्रकाश आवत्र्तनको नियम’ (Law of Refraction of Light) भनिन्छ । यो नियम सन् १६२१ मा नेदरल्याण्डका वैज्ञानिक तथा गणितज्ञ विलब्रोर्ड स्नेल (१५८०–१६२६) ले पत्ता लगाएका थिए । यसलाई ‘स्नेलको नियम’ पनि भनिन्छ । स्नेलले यो नियमलाई यसरी सूत्रबद्ध गरेका थिए– १. प्रकाश एउटा माध्यमबाट अर्को माध्यमा जाँदा बांगिन्छ । २. प्रकाश यदि विरल माध्यमबाट सघन माध्यममा गएको छ भने लम्बतिर बांगिन्छ र सघनबाट विरल माध्यममा गएको छ भने लम्बबाट टाढा बांगिन्छ । ३. आगत कोण र आवत्र्त कोणको अनुपात अचर हुन्छ । यसलाई गणितीय सूत्रमा राख्दा,

६. गुरुत्वाकर्षणको नियम (Law of Gravitation)

कुनै वस्तु तलतिर जान्छ र कुनै वस्तु माथितिर जान्छ । उदाहरणको लागि, हावा माथितिर जान्छ र पानी तलतिर जान्छ । यसको कारण के हो ? प्राचीन कालमा ग्रीसका महान दार्शनिक एरिस्टोटलले यसको कारण वस्तुमा अन्तर्निहित गुण हो भन्ने धारणा राखेका थिए । उनका अनुसार माथितिर जाने वस्तुमा हलुका गुण हुन्छ र तलतिर जाने वस्तुमा भारी गुण हुन्छ । उनले हलुका गुणलाई लेभिटी (levity) र भारी गुणलाई ग्रेभिटी (gravity) भन्ने नाम दिएका थिए । तर आधुनिक विज्ञानको आरम्भ भएपछि त्यसको वास्तविक कारण खोज्ने काम बेलायतका महान वैज्ञानिक सर आइज्याक न्यूटनले गरे । उनको खोजअनुसार हरेक वस्तुमा एउटा आकर्षण बल हुन्छ, जसलाई ‘गुरुत्व बल’ (gravitation force) भनिन्छ । न्यूटनले गुरुत्वाकर्षणको नियमलाई यसरी सूत्रबद्ध गरेका थिए– १. ब्रह्माण्डमा रहेको हरेक वस्तुले अर्को वस्तुलाई गुरुत्व बलद्वारा आकर्षण गर्दछ । २. त्यो गरुत्व बल ती वस्तुहरुका पिण्डहरुको गुणनफलसँग समानुपाती हुन्छ, र तिनीहरुको दूरीको वर्गसँग व्युत्क्रमानुपाती हुन्छ । न्यूटनको यही गुरुत्वाकर्षणको नियमद्वारा पानी तलतिर बग्ने घटनादेखि ब्रह्माण्डमा सूर्यको वरिपरि ग्रहहरु निश्चित कक्षहरुमा घुमिरहने घटनासम्म व्याख्या गर्नसम्भव भएको छ ।

७. स्वतन्त्र पतनको नियम (Law of Freefall)

आधुनिक प्रयोगात्मक विज्ञानको आरम्भ इटलीका महान वैज्ञानिक ग्यालिलियो ग्यालिलीले गरेका थिए । उनले त्यसको आरम्भ एउटा प्रसिद्ध प्रयोगबाट गरेका थिए । त्यो प्रसिद्ध प्रयोग इटलीको पिसामा रहेको झुकेको धरहरामा गरिएको थियो । प्राचीन कालका महान दार्शनिक एरिस्टोटलले ठूलो वस्तु छिटो खस्छ र सानो वस्तु ढिलो खस्छ भन्ने धारणा स्थापित गरेका थिए । लामो समयसम्म एरिस्टोटलको त्यो धारणामाथि कसैले पनि प्रश्न उठाएनन् । तर ग्यालिलियोले प्रयोगद्वारा त्यसको जाँच गर्ने विचार गरे । त्यसको लागि उनले दुईवटा फलामका गोलाहरु लिए, जसमा एउटा सानो थियो र एउटा ठूलो थियो । ती फलामका गोलाहरु लिएर उनी पिसाको झुकेको धरहरामाथि गए । त्यसपछि उनले तिनीहरुलाई एकसाथ खसालेर हेरे । गोलाहरु अगाडि–पछाडि हुनुको सट्टा एकैपटक जमिनमा पुगे । उनले धेरै पटक खसालेर हेरे । तर जति पटक खसाले पनि, तिनीहरु सँगसँगै खसेको देखियो । त्यो प्रयोगबाट ग्यालिलियोले के निष्कर्ष निकाले भने बाहिरी अवरोधबिना स्वतन्त्र रुपले खस्दा हरेक वस्तु एउटै गतिमा खस्दछ । कुनै वस्तु कुनै अवरोधबिना स्वतन्त्र रुपमा खस्दा एउटा निश्चित नियमअनुसार खस्दछ, जसलाई ‘स्वतन्त्र पतनको नियम’ भनिन्छ । यो नियमलाई ग्यालिलियोले यसप्रकार सूत्रबद्ध गरेका छन्– १. कुनै वस्तुको स्वतन्त्र पतन त्यसको पिण्डमा निर्भर हुँदैन । २. त्यसको गति बढ्दै जान्छ, जुन समयसँग समानुपाती हुन्छ । ३. त्यसले पार गरेको दूरी त्यसलाई लागेको समयको वर्गसँग समानुपाती हुन्छ । यसलाई गणितीय सूत्रमा राख्दा,

८. द्रव्य संरक्षणको नियम (Law of Conservation of Mass)

प्रकृतिमा हरेक वस्तु परिवर्तनशील छ । कुनै पनि वस्तु नित्य वा शाश्वत छैन । यहाँ हरेक वस्तु उत्पत्ति, विकास र विनासको प्रक्रियामा छ । पृथ्वीमा रहने वस्तुहरु मात्र होइन, स्वयं पृथ्वी पनि निरन्तर परिवर्तनको क्रममा छ । त्यसैगरी पृथ्वी मात्र होइन, पृथ्वी रहने सौर्यप्रणाली र सौर्यप्रणाली रहने ब्रह्माण्ड पनि परिवर्तनशील छन् । तर यी सवै परिवर्तनहरुमा एउटा चीज अपरिवर्तनशील छ । त्यो हो– द्रव्यमात्रा । प्रकृतिमा द्रव्यमात्रा जति छ, त्यो स्थायी छ । यसको अर्थ के हो भने पदार्थ अविनासी छ, यसलाई नष्ट गर्न पनि सकिँदैन र सृजना गर्न पनि सकिँदैन । यही सत्य एउटा सावभौमिक नियमको रुपमा व्यक्त हुन्छ, जसलाई ‘द्रव्य संरक्षणको नियम’ भनिन्छ । द्रव्य संरक्षणको नियम फ्रान्सका प्रसिद्ध वैज्ञानिक एन्टोइन लेवोइजिएले सन् १७८५ मा पत्ता लगाएका थिए । उनले यो नियमलाई यसरी सूत्रबद्ध गरेका थिए– ‘यसलाई एउटा निर्विवाद स्वयंसिद्ध तथ्यको रुपमा मान्न सकिन्छः सवै कृत्रिम र प्राकृतिक प्रक्रियाहरुमा केही पनि सृजना हुँदैन, प्रयोगको अगाडि र पछाडि पदार्थको समान मात्रा विद्यमान हुन्छ, तत्वहरुको गुण र मात्रा स्पष्टतः उही रहन्छ, र यी तत्वहरुको संयोजनमा परिवर्तन र रुपान्तरणभन्दा बढी अरु केही पनि हुँदैन ।’ द्रव्य संरक्षणको नियम रसायनशास्त्रको मूल आधार हो । यसकै आधारमा सम्पूर्ण रासायनिक प्रक्रियाहरुका सूत्रहरु र समीकरणहरु बन्दछन् । यो नियमअनुसार ब्रह्माण्डमा पदार्थको अभाव कहिले पनि हुँदैन । यदि एक प्रकारको पदार्थ सिद्धियो भने, त्यसको आपूर्ति अर्को प्रकारको पदार्थबाट गर्न सकिन्छ ।

९. शक्ति संरक्षणको नियम (Law of Conservation of Energy)

प्राचीन कालदेखि नै मानिसहरुलाई घर्षणबाट ताप उत्पन्न हुन्छ भन्ने कुरा थाहा थियो । यसलाई अमेरिकी वैज्ञानिक बेन्जामिन टम्पसनले सन् १७९८ मा गतिबाट ताप उत्पन्न हुन्छ भनेर व्याख्या गरे । टमस न्यूकमेनले सन् १७१२ मा आविष्कार गरेको वाष्प इन्जिनलाई जेम्स वाटले सन् १७७५ मा पूर्णता दिए । त्यसपछि तापबाट गतिशक्ति उत्पन्न हुन्छ भन्ने तथ्य स्थापित भयो । सन् १८२० मा डेनमार्कका वैज्ञानिक हान्स क्रिश्चियन ओर्येस्टेडले विद्युतबाट चुम्बक उत्पन्न हुन्छ भन्ने तथ्य पत्ता लगाए । सन् १८३१ मा बेलायतका वैज्ञानिक माइकेल फेराडेले चुम्बकबाट विद्युत उत्पन्न हुन्छ भन्ने तथ्य पत्ता लगाए । यी सवै तथ्यहरुको पछाडि एउटा नियमले काम गरेको छ । त्यो नियम हो– शक्ति संरक्षणको नियम । प्रकृतिमा विविध शक्तिहरु पाइन्छन्– गतिशक्ति, तापशक्ति, विद्युतीय शक्ति, चुम्बकीय शक्ति, प्रकाश, रासायनिक शक्ति, इत्यादि । तर यिनीहरु एउटै शक्तिका विभिन्न रुपहरु मात्र हुन् । यिनीहरु कुनै क्षतिबिना एक–अर्कोमा रुपान्तरण हुन्छन् । यसरी शक्तिका विभिन्न रुपहरु कुनै क्षतिबिना एक–अर्कोमा रुपान्तरण हुने प्रक्रियालाई शक्ति संरक्षणको नियम भनिन्छ । शक्ति संरक्षणको नियमको खोज दुई वैज्ञानिकहरुले लगभग एउटै समयमा तर स्वतन्त्र रुपमा गरेका थिए । उनीहरु थिए– रोबर्ट मायेर र जेम्स जूल । जर्मनीका वैज्ञानिक रोबर्ट मायेरले सन् १८४२ मा यो नियमको खोज गरेका थिए । बेलायतका वैज्ञानिक जेम्स जूलले सन् १८४३ मा एउटा विशेष प्रयोगद्वारा ताप र यान्त्रिक शक्तिको बीचमा मात्रात्मक सम्बन्ध स्थापित गरेर शक्ति संरक्षणको नियमलाई वैज्ञानिक रुप दिएका थिए । जेम्स जूलले यो नियमलाई यसरी सूत्रबद्ध गरेका छन्– ‘त्यसकारण सामान्य नियम के हो भने घर्षण वा अन्य माध्यमद्वारा प्रत्यक्ष रुपमा गतिशक्ति जति नष्ट हुन्छ, ठिक त्यति नै ताप उत्पन्न हुन्छ । यो कथनको उल्टो पनि सत्य हो, अर्थात् गतिशक्तिको उत्पादनबिना ताप घट्न वा अवशोषित हुन सक्दैन ।’ शक्ति संरक्षणको नियमको विस्तृत तथा व्यवस्थित व्याख्या गर्ने कार्य जर्मन वैज्ञानिक हर्मन हेल्महोल्ट्जले सन् १८४७ मा गरेका थिए । उनले यो नियमलाई शक्तिका सवै रुपहरुमा विस्तार गरिदिए । उनको निष्कर्ष यस्तो छ– ‘सम्पूर्ण ब्रह्माण्डमा सक्षम शक्तिहरुको कुल मात्रा तिनीहरुका सवै परिवर्तनहरुमा नित्य र अपरिवर्र्तित रहन्छ । प्रकृतिमा हुने सम्पूर्ण परिवर्तनको निष्कर्ष के हो भने शक्तिले आप्mनो मात्रा परिवर्तन नगरी आप्mना रुप र स्थान परिवर्तन गर्नसक्छ । यो ब्रह्माण्डमा सदाको लागि शक्तिको एउटा निश्चित भण्डार छ, जुन कुनै पनि घटनाको परिवर्तनबाट बदलिँदैन, जसलाई न बढाउन सकिन्छ न घटाउन सकिन्छ, र जुन आफुमा हुने कुनै पनि परिवर्तनमा स्थायी रहन्छ ।’

१०. द्रव्य–शक्ति संरक्षणको नियम (Law of Conservation of Mass-Energy)

द्रव्य संरक्षणको नियमअनुसार पदार्थका रुपहरु अन्तर्सम्बन्धित छन् र शक्ति संरक्षणको नियमअनुसार शक्तिका रुपहरु अन्तर्सम्बन्धित छन् । तर पदार्थ र शक्तिको बीचमा सम्बन्ध भएको कुरा थाहा थिएन । यिनीहरुलाई निरपेक्ष रुपमा एक–अर्कोबाट अलग वा स्वतन्त्र मानिन्थ्यो । द्रव्य संरक्षणको नियमअनुसार पदार्थलाई नष्ट पनि गर्न सकिँदैन र सृजना पनि गर्न सकिँदैन । तर उन्नाइसौं शताब्दीको अन्त्यतिर एउटा नयाँ तथ्य अगाडि आयो । केही रेडियोधर्मी तत्वहरुमा रेडियो किरणको उत्सर्जनसँगै तिनीहरुको वजन घटेको देखियो । यी तत्वहरुबाट रेडियो किरण कसरी उत्पन्न हुन्छ र यिनीहरुको वजन कसरी घट्छ भन्ने प्रश्नको उत्तर द्रव्य संरक्षणका नियम र शक्ति संरक्षणको नियमसँग थिएन । सन् १९०५ मा अल्बर्ट आइन्स्टाइनको सापेक्षताको विशेष सिद्धान्त आएपछि शक्ति र द्रव्यको बीचमा सम्बन्ध छ भन्ने आश्चर्यजनक तथ्य थाहा भयो । द्रव्य र शक्ति निरपेक्ष रुपमा एक–अर्कोबाट स्वतन्त्र छैनन्, यिनीहरु अन्तर्सम्बन्धित र समरुप छन् । यो तथ्यलाई आइन्स्टाइनले एउटा गणितीय सूत्रद्वारा दर्शाएका छन् । त्यो प्रसिद्ध सूत्र हो– E = mc2 । अब द्रव्य संरक्षणको नियम र शक्ति संरक्षणको नियम दुवै अपूर्ण देखिए । यिनीहरुको स्थानमा अर्को नियम आयो, जसले यिनीहरुलाई एकीकृत ग¥यो र जुन द्रव्य–शक्ति संरक्षणको नियमको रुपमा प्रसिद्ध छ । जस्तो कि अल्बर्ट आइन्स्टाइनले भनेका छन्– ‘सापेक्षताको सिद्धान्त आउनुभन्दा पहिले भौतिक विज्ञानले दुई आधारभूत नियमहरुलाई मान्दथ्यो । तिनीहरु थिए– द्रव्य संरक्षणको नियम र शक्ति संरक्षणको नियम । ती नियमहरु एक–अर्कोबाट पूर्णरुपले स्वतन्त्र देखिन्थे । अब सापेक्षताको सिद्धान्तद्वारा तिनीहरु एउटै सिद्धान्तमा एकीकृत भएका छन् ।’ द्रव्य–शक्ति संरक्षणको नियमलाई संक्षेपमा यसरी सूत्रबद्ध गरिएको छ– ‘ब्रह्माण्डमा द्रव्य र शक्तिको कुल मात्रा स्थिर हुन्छ । तिनीहरु एक–अर्कोमा रुपान्तरण हुन्छन् ।’ यो नियमले रेडियेधर्मी तत्वहरुदेखि सूर्य र ताराहरुमा प्रकाश र ताप उत्पन्न हुने प्रक्रियाको व्याख्या गर्दछ