चष्म्याचा इतिहास

चष्मा ही आजच्या युगातील अनेकांची एक अत्यंत गरजेची वस्तू ठरली आहे. फक्त प्रौढांच्याच नव्हे, तर अनेक तरुणांच्याही ! दृष्टिदोषावर मात करणाऱ्या या अतिशय उपयुक्त साधनालाही स्वतःचा इतिहास आहे. या इतिहासातल्या विविध टप्प्यांचा आढावा घेणारा हा लेख…

मराठी विज्ञान परिषदेच्या ‘पत्रिका’ या मासिकातील सुशील चव्हाण यांचा हा पूर्वप्रकाशित लेख

---

दृष्टिदोष सुधारण्याकरिता गेली कित्येक शतके मानवाकडून तऱ्हेतऱ्हेचे उपाय केले जात आहेत. कधी काच, कधी पाणी, तर कधी पाचूसारखे खडे असे विविध पारदर्शी पदार्थ वापरून दृष्टीतील दोषांवर मात करण्याचा प्रयत्न केला गेला आहे. त्यातूनच जन्म झाला भिंगाचा आणि उत्क्रांती झाली चष्म्याची !

चष्म्याच्या भिंगाचा जन्म नक्की कधी झाला, कुठे झाला, कसा झाला? विज्ञान-तंत्रज्ञानाच्या इतिहासातील हे एक कोडेच आहे. इसवी सनानंतरच्या पहिल्या शतकातील रोमचा सम्राट निरो याचा शिक्षक सेनेका लिहितो, ‘अक्षरे कितीही लहान असोत, काचेच्या भरीव गोळ्यातून किंवा पाण्याने भरलेल्या काचेच्या पोकळ गोळ्यातून त्यांच्याकडे पाहिले, की ती विशाल आकारात दिसतात आणि स्पष्टपणे वाचता येतात.’ चष्म्याच्या इतिहासातील हा पहिलावहिला लिखित स्वरूपातील अधिकृत दस्तऐवज म्हणायला हवा. मात्र, काचेच्या भरीव गोळ्यातून वस्तूकडे पाहिले असता वस्तू विशाल आकाराची दिसते, हे इसवी सनापूर्वी ७०० ७०० वर्षांपूर्वीच्या काळातही मध्य-पूर्वेतील ॲसिरियन लोकांना ठाऊक होते. प्राचीन इजिप्त आणि बॅबिलॉनमध्येही अशी भिंगे वापरली जात. याच काळात रोमन आणि ग्रीक लोक मात्र काचेच्या पोकळ गोळ्यात पाणी भरत आणि तो भिंग म्हणून वापरत.

वस्तूची प्रतिमा मोठी करून पाहण्याचे तंत्र इ.स. १००० ते १२०० या काळात विकसित झाले. इ.स. १०२१मधील अल् हाझेन याच्या प्रकाशशास्त्रावरील पुस्तकात वस्तूची प्रतिमा मोठ्या आकारात दिसावी म्हणून भिंगाचा वापर करण्याबद्दल उल्लेख सापडतो. मूळ अरेबिक भाषेत असलेले हे लिखाण बाराव्या शतकात लॅटिन भाषेत रूपांतरित करण्यात आले. यातून पुढे ‘रीडिंग स्टोन’ चा म्हणजे काचेच्या गोळ्याचा जन्म झाला. काहीशा आजच्या पेपरवेटसारख्या दिसणाऱ्या या काचेच्या अर्धगोलाला चष्म्याचा पूर्वजच म्हणायला हवे. अकराव्या ते तेराव्या शतकातील महंत हस्तलिखित वाचनासाठी हा काचेचा अर्धगोल मजकुरावर ठेवत. त्यातून अक्षरांचा आकार मोठा दिसत असे. इटलीतील व्हेनिस येथे कोंदणात बसवलेले रीडिंग स्टोन बनवले जात असत.

इ.स. १२२० ते १२३५ या काळात रॉबर्ट ग्रॉसेटेस्ट या इंग्लिश तत्त्वज्ञाने त्याच्या एका लेखात ‘सूक्ष्म अक्षरे वाचण्यासाठी प्रकाशभौतिकीचा वापर’ याबद्दल लिहिलेले आढळते. १२६२ साली इंग्लिश तत्त्वज्ञ रॉजर बेकन यानेही भिंगाच्या, वस्तूची प्रतिमा मोठी करण्याच्या खास गुणधर्मावर प्रकाश टाकला आहे. त्याने प्रयोगांती काढलेली निरीक्षणे पुढे संशोधकांनी वेळोवेळी आपल्या कामांत वापरलेली आहेत. अमेरिकेच्या एडवर्ड रोसेन याने १९२६ साली आपल्या डॉक्टरेटच्या संशोधनासाठी ‘कोपर्निकसचे कार्य’ हा विषय निवडला होता. टेलिस्कोपच्या शोधाच्या पूर्वीपासूनच भिंगांचा वापर दैनंदिन व्यवहारात केला जात होता, असे त्याने आपल्या प्रबंधात म्हटले आहे. इ.स. १३०० च्या सुमारास इटलीतील पिसा येथील सेंट कॅथरीन मठात जिऑर्दानो रिव्होल्टा हा महंत धर्मग्रंथांवर प्रवचने देत असे. त्याच्या अशाच एका प्रवचनात चष्म्याचा उल्लेख केला असल्याचे रोसेनला आढळले.

रोसेनच्या मते, हा चष्म्यासंबंधी सापडलेला सर्वांत जुना संदर्भ आहे. या प्रवचनात ‘गेल्या वीस वर्षांत उत्तम दृष्टीसाठी आवश्यक असलेल्या काचा बनवण्याची कला विकसित झाली’, अशी नोंद आहे. याचाच अर्थ, या काळात चष्मा हे साधन लोकांना ज्ञात होते असे दिसते. काही विद्वानांच्या मते, चष्म्याची निर्मिती कुणा अज्ञात व्यक्तीने केली असावी; परंतु त्याने ही निर्मिती इतरांपासून गुप्त ठेवली.

अलेस्सांड्रो स्पिना या महंताच्या मृत्यूच्या नोंदीतही चष्म्याचा संदर्भ सापडतो. चौदाव्या शतकात सर्वसामान्यांना चष्म्याचा परिचय करून देण्यात स्पिनाचा मोठा वाटा होता. सतराव्या शतकातील इटालियन वैज्ञानिक कार्लो रोबार्तो दाती याने या नोंदीच्या आधारे चष्म्याच्या निर्मितीवर एक लेख लिहिला. त्यानुसार, अलेस्सांड्रो स्पिनाला चष्म्याच्या निर्मितीबद्दल माहिती होती. परंतु, चष्म्याची निर्मिती प्रक्रिया गुप्त ठेवली जात असल्याचे स्पिनाला कळले, तेव्हा त्याने स्वतः प्रयत्न करून चष्मा बनवला आणि त्याच्या निर्मिति – तंत्राचा प्रसारही केला. दुर्दैवाने, स्पिना किंवा जिऑर्दानो यांच्यापैकी कुणीही चष्म्याचा मूळ उद्गाता कोण हे सांगितले नाही. कदाचित, त्यांना ते माहीतही नसावे. थोडक्यात काय, चष्म्याचा शोध कुणी लावला याची अधिकृत माहिती उपलब्ध नाही. तरीही, चष्म्याची प्रथम निर्मिती ही इटलीतील तस्कनी येथे इ.स. १२८० ते १२८५ या काळातच झाली, असे रोसेन खात्रीपूर्वक म्हणतो.

चौदाव्या शतकाच्या मध्यकाळात चष्म्याचे उत्पादन, विक्री आणि विकास यांचे महत्त्वाचे केंद्र इटलीतील फ्लॉरेन्स येथे होते. दृष्टिदोष असणाऱ्या व्यक्तींसाठी वेगवेगळ्या क्षमतेची भिंगे बनवण्याचे प्रयत्न या काळात येथे सुरू झाले. वयाच्या तिशीनंतर उत्तरोत्तर दृष्टीची कार्यक्षमता कमी होत जाते हे त्या वेळी लक्षात आले होते. मग दर पाच वर्षांनी दृष्टीच्या कार्यक्षमतेत सुधारणा होईल अशी भिंगे तयार करण्यात आली. त्यातूनच पंचवार्षिक चष्म्यांचा काळ सुरू झाला. चष्मा वापरणाऱ्या व्यक्तीचे वय पाच वर्षांनी वाढले की ती व्यक्ती सुधारित क्षमतेचा चष्मा वापरत असे.

चष्म्याचा असा जन्म झाला, तरी भिंगांना डोळ्यावर स्थिर कसे ठेवायचे ही समस्या मात्र तब्बल ३५० वर्षे सुटली नव्हती. जसजसे प्रकाशशास्त्र विकसित होत गेले, तसतशी चष्म्याच्या विकासालाही गती मिळत गेली. एक हजार साली लेखक आणि विद्वज्जन एका हाताने रीडिंग स्टोन मजकुरावर ठेवून सूक्ष्म अक्षरे किंवा चित्रे यांची ओळख करून घेत. परंतु, यात संपूर्ण पानावर रीडिंग स्टोन एका हाताने फिरवत राहावा लागे, शिवाय यामुळे कागदपत्रे, नकाशे वगैरे संदर्भ चाळण्यासाठी फक्त एकच हात मोकळा राहत असे. याच हाताने लिहिण्याचीही कसरत करावी लागत असे.

त्यानंतर अगदी सुरुवातीच्या चष्म्यांमध्ये, एका फ्रेममध्ये भिंग बसवलेले असे व ते हातात धरण्यासाठी त्याला मूठ असे (आज बाजारात मिळणारी भिंगे काहीशी अशाच प्रकारची असतात). व्हेनिसमधील चष्मेनिर्मात्यांनी अशा प्रकारचे चष्मे बनवले होते. कालांतराने या चष्म्यात दोन भिंगे बसवायला सुरुवात झाली. दोन भिंगे वक्राकार दांडीने एकमेकांना जोडलेली असत. हा चष्मा एकाच हातात धरून, भिंगे डोळ्यांसमोर आणून अक्षरे वाचावी लागत. त्यामुळे भिंग मजकुरावर ठेवून फिरवत राहण्याच्या त्रासातून सुटका झाली.
या चष्म्याचा प्रसार संपूर्ण युरोपभर झाला. पण हा चष्मा धरण्यासाठीही एक हात सतत व्यग्र राहत असे.

हाताचा वापर न करता दोन भिंगे डोळ्यांवर धरून ठेवण्यासाठी चष्म्यात काही सुधारणा करणे आवश्यक होते. यासाठी दोन भिंगांमध्ये दांड्या जोडण्यात आल्या. या दोन दांड्या खिळ्याने एकमेकांना जोडलेल्या असत. यामुळे त्यांची रचना इंग्रजी व्ही अक्षराच्या उलट दिसत असे व ही रचना नाकावर स्थिर राहत असे. याची भिंगे खिळ्याभोवती फिरवता येत असत. यामुळे नाकाच्या वर असलेला चष्म्याचा भाग सोयीनुसार सरकवता येत असे. परंतु, हा चष्मा वापरून काम करताना व्यक्तीला थोडेसे मागे झुकावे लागत असे. अन्यथा, चष्मा नाकावरून खाली घसरून पडण्याची शक्यता असे.

ही अडचण सोडवण्याच्या दृष्टीने चष्म्याची भिंगे व्यक्तीच्या डोळ्यांवर घट्ट धरून ठेवण्याची गरज होती. या काळात चष्म्याची फ्रेम धातू, हाडे किंवा चामड्यापासून बनवण्यात येत असे. या वजनी फ्रेमला तोलून धरण्यासाठी प्रत्येक भिंगाच्या वर चामड्याचा पट्टा जोडण्यात आला. हे पट्टे डोक्यावरील टोपीच्या खाली खोवता येत असत. काही काळाने भिंगांना धरून ठेवण्यासाठी त्यांना दोऱ्या बांधल्या जाऊ लागल्या. या दोया डोक्याभोवती गुंडाळण्यात येत. सतराव्या शतकात स्पॅनिश तंत्रज्ञांनी चष्म्याच्या फ्रेमला कानाभोवती गुंडाळता येणाऱ्या रेशमी दोऱ्या जोडल्या. चिनी लोक या दोऱ्या कानाला गुंडाळण्याऐवजी कानावरील दोराच्या टोकाला सिरॅमिक किंवा धातूचे वजन अडकवून ते वजन लोंबकळत ठेवत असत. त्यामुळे भिंगे न घसरता डोळ्यांसमोरच राहत असत.

अठराव्या शतकात ‘पास ने’ (इंग्रजी अर्थ: पिंच नोज) म्हणून ओळखले जाणारे चष्मे लोकप्रिय झाले. या चष्म्यामध्ये दोन भिंगांना नाकाच्या बाजूंवर लहानसे धातूचे तुकडे बसवण्यात येत. हे धातूचे तुकडे नाकाच्या फुगीर भागाला चिमटीत पकडत. त्यामुळे चष्मा डोळ्यांवर स्थिर राहत असे. परंतु, यामुळे नाकपुड्यांवर दाब वाढत असे आणि व्यक्तीला मोकळा श्वास घेताना त्रास जाणवत असे. शिवाय, प्रत्येकाच्या नाकाचा आकार वेगवेगळा असल्यामुळे हे चष्मे वापरणे सोयीस्कर नव्हते. हे टाळण्याच्या दृष्टीने चष्म्याला इतर कशाचा आधार देता येईल याचा विचार होऊ लागला.

यातूनच, कानाचा आधार घेऊन म्हणजेच या भिंगांना जोडलेल्या दांड्या कानापर्यंत वाढवून त्या कानावर ठेवता कशा येतील याचे प्रयत्न सुरू झाले. यामुळे आता चष्म्याला नाकाच्या खालच्या फुगीर भागाचा आधार घेऊन स्थिर राहण्याची गरज राहिली नाही. व्यक्तीला मोकळा श्वास घेता येऊ लागला. चष्म्याच्या इतिहासात ही एक मोठी सुधारणा होती. १७२७ साली ब्रिटिश खगोलशास्त्रज्ञ एडवर्ड स्कारलेट याने कानावर स्थिर राहू शकतील अशा चष्म्यांच्या दांड्या विकसित केल्या. आजच्या चष्म्यांशी साधर्म्य साधतील असे हे चष्मे होते. पण फ्रेम व भिंगांच्या वजनामुळे या चष्म्याचा गुरुत्वमध्य डोळ्यांच्या बाहेर असल्याने, असा चष्मा नाकावरून घसरण्याची आणि खाली पडण्याची शक्यता असे.

आजच्या चष्म्यांत याच रचनेचा वापर केलेला असतो. फरक हाच, की फ्रेमच्या दांड्यांच्या भिंगांकडच्या टोकाला स्प्रिंग बसवलेली असते. या स्प्रिंगमुळे चष्म्यांच्या दांड्या या आतल्या बाजूला दाबल्या जाऊन त्या कानामागील डोक्याच्या भागाला चिकटून बसतात व चष्मा घसरून पडत नाही. आजच्या चष्म्याची फ्रेमसुद्धा कमी वजनाच्या प्लॅस्टिक वा मिश्रधातूंपासून बनवलेली असल्याने आजच्या चष्म्यांच्या फ्रेम्स या वजनालाही हलक्या असतात.

सुरुवातीच्या काळातले चष्मे हे फक्त ‘दीर्घदृष्टी’ असलेल्यांसाठी बनवले गेले होते. या दृष्टिदोषात दूरचे स्पष्ट दिसते, परंतु जवळचे अस्पष्ट दिसते. प्रौढवयात निर्माण होणारा हा दोष निवारण्यासाठी बहिर्गोल भिंगांचा वापर केला जातो. विद्वज्जनांसाठी हातात असलेल्या ग्रंथातील मजकूर वाचणे जास्त महत्त्वाचे असे. त्यामुळे जवळचे स्पष्ट, परंतु दूरचे अस्पष्ट दिसणाऱ्यांसाठी (‘स्वदृष्टी’) आवश्यक असणाऱ्या चष्म्यांच्या निर्मितीची सुरुवातीच्या काळात गरज वाटली नाही. याच कारणामुळे दीर्घदृष्टी असणाऱ्यांसाठी चष्म्याचा वापर जरी तेराव्या शतकात सुरू झाला असला, तरी हस्वदृष्टी सुधारणारे चष्मे अस्तित्वात येण्यास पंधरावे शतक उजाडावे लागले.

निकोलस कुसा या जर्मन तत्त्वज्ञाने पंधराव्या शतकाच्या मध्यावर, प्रथमच अंतर्गोल भिंगे वापरून स्वदृष्टीसाठी परिणामकारक ठरणाऱ्या चष्म्याची निर्मिती केली. पोप लिओ (दहावा) याच्या डोळ्यांत स्वदृष्टीचा दोष होता. शिकार करण्यासाठी जाताना तो अंतर्गोल भिंग असलेला चष्मा वापरत असे. त्यातून दूरवरची शिकार आपल्याला सहकाऱ्यांपेक्षा जास्त स्पष्ट दिसते, असा त्याचा दावा असे.

गटेनबर्गने १४५२ साली लावलेल्या छपाईयंत्राच्या शोधानंतर पुस्तके आणि वृत्तपत्रांची संख्या वाढली. परिणामी, चष्म्यांचा वापर मोठ्या प्रमाणात होऊ लागला. सतराव्या शतकाच्या उत्तरार्धात छापील वृत्तपत्रांच्या प्रकाशनाला सुरुवात झाल्यानंतर तर चष्म्याची मागणी अनेक पटींनी वाढली. किंबहुना, चष्मा हा बुद्धिमत्ता, पद आणि संपत्ती यांचा निदर्शकच बनला. सतराव्या शतकात जर्मनी हे चष्म्याची फ्रेम बनवण्याचे प्रमुख केंद्र बनले. इटली हे चष्म्यासाठी उत्तम दर्जाची भिंगे बनवणारे केंद्र होते. अमेरिकेतही याच काळात चष्म्याचा प्रसार होऊ लागला होता.

‘-हस्वदृष्टी’ आणि ‘दीर्घदृष्टी’ हे दोन्ही दोष असणाऱ्या लोकांना दोन वेगवेगळे चष्मे वापरावे लागत. अमेरिकन संशोधक बेंजामिन फ्रँकलिनही दोन्ही दृष्टिदोषांनी ग्रस्त होता. दिवसातून अनेकदा त्याला डोळ्यांवरचा एक चष्मा काढून दुसरा चष्मा लावावा लागत असे. इ. स. १७८४ मध्ये त्याने एकाच काचेत दोन्ही भिंगे असलेल्या ‘बायफोकल’ चष्म्याची निर्मिती केली. काचेच्या वरच्या भागात दूरचे पाहण्यासाठी अंतर्गोल भिंग तर खालच्या भागात पुस्तक वाचण्यासाठी बहिर्गोल भिंग अशी रचना यात होती. दोन्ही दृष्टिदोष असणाऱ्या व्यक्तींना हा चष्मा वापरणे सोयीस्कर होऊ लागले.

जॉन हॉकिन्स याने तर १८२४ साली अगदी जवळच्या, मध्यम अंतरावरच्या, तसेच दूरच्या वस्तू स्पष्ट दिसण्यासाठी ‘ट्रायफोकल’ भिंग तयार केले. (त्यानेच ‘बायफोकल’ हा शब्द तयार केला आणि ते भिंग तयार करण्याचे श्रेय बेंजामिन फ्रँकलिन याला दिले.) ब्रिटिश खगोलशास्त्रज्ञ जॉर्ज एअरीने १८२५ साली ॲस्टिग्मॅटिझम, या नेत्रभिंगाच्या अनियमित आकारामुळे निर्माण होणारा दृष्टिदोष निवारणारे भिंग विकसित केले.

विसाव्या शतकात चष्म्याच्या रचनेने यापुढची प्रगती पाहिली. भिंगाची निर्मिती ही काचेव्यतिरिक्त पॉलिकार्बोनेटसारख्या वजनाने हलक्या पदार्थांपासून होऊ लागली. चष्म्याच्या फ्रेम बनवण्यासाठीही हलके मिश्रधातू, प्लॅस्टिक, असे पदार्थ वापरले जाऊ लागले. यामुळे पूर्वीच्या तुलनेत चष्मे हे वजनाने खूप हलके झाले आहेत. निव्वळ नेहमीच्या, पाहण्यासाठी व वाचण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या चष्म्यांव्यतिरिक्त विशिष्ट उपयोगांसाठीचे चष्मेही बाजारात आले. याची दोन उदाहरणे म्हणजे, सूर्यप्रकाशाच्या तीव्रतेपासून आणि अतिनीलकिरणांपासून डोळ्यांना संरक्षण मिळवूण देणारे चष्मे.

विविध कारणांमुळे चष्मा वापरणे गैरसोयीचे वाटते अशा लोकांना, बुबुळावर बसवली जाणारी ‘कॉन्टॅक्ट लेन्स’ वापरणे सोयीचे ठरते. या कॉन्टॅक्ट लेन्सेस हव्या तेव्हा काढता – घालता येतात. आता तर मोतीबिंदूच्या शस्त्रक्रियेनंतर डोळ्यांतच कृत्रिम भिंग बसवले जाते. १९९० च्या दशकात ऑक्स्फर्ड विद्यापीठातील जोशुआ सिल्व्हर यांनी तर दृष्टिदोषाच्या तीव्रतेनुसार स्वत:च्या क्षमतेत सुधारणा करता येणारी द्रवयुक्त भिंगे तयार केली. या चष्म्यात प्लॅस्टिकच्या आवरणात ‘सिलिकोन’ हा सिलिकॉनयुक्त संयुगाचा द्रव भरलेला असतो. चष्म्यातील या द्रवाचे प्रमाण कमी- जास्त करून या चष्म्याच्या क्षमतेत हवा तसा बदल करता येतो.

दृष्टिदोष सुधारणाऱ्या या साधनाची गेल्या आठ-नऊ शतकांतील ही प्रगती नक्कीच विस्मयकारक आहे. कागदावर ठेवायच्या काचेच्या गोळ्यापासून ते प्रत्यक्ष डोळ्यांत बसवण्याच्या भिंगांपर्यंतची… इतकेच नव्हे, तर द्रवरूपी भिंगांच्या निर्मितीपर्यंतचाही हा प्रवास आहे. चष्म्याच्या या प्रगतीमुळेच दृष्टिदोष असणाऱ्यांना या चष्म्यांनी नवी दृष्टी दिली आहे.

-सुशील चव्हाण
shananda26@yahoo.com

मराठी विज्ञान परिषदेच्या ‘पत्रिका’ या मासिकातील हा पूर्वप्रकाशित लेख