என்ன ஒளிந்திருக்கிறது அங்கே? - 46 - போட்டான்களுக்கு காலம் உண்டா? - ஒளியின் மர்மம்

‘ஒளி’யின் ஆச்சர்யங்கள் பற்றிக் கொஞ்சம் தெரிந்துகொள்வோமா? ‘என்ன, ஒளியில் ஆச்சர்யமா...’ அப்படித்தானே நினைக்கிறீர்கள்? உலக மக்களுக்கு மிகச் சாதாரணமாகக் கிடைக்கும் ஒளியும் நீரும் பல விந்தைகளை உள்ளடக்கியவை. நீங்கள் அறிந்தேயிராத ஆச்சர்யங்கள் அவை. என்றாவது ஒருநாள், ஒளியைப் பற்றி நீங்கள் தனித்துவமாகச் சிந்தித்திருக்கிறீர்களா... அதன் தன்மைகளைப் புரிந்திருக்கிறீர்களா? ‘ஒளியால் வெளிச்சம் கிடைக்கிறது. சூரியனிலிருந்தும், விளக்குகளிலிருந்தும் அதைப் பெற்றுக்கொள்கிறோம்.’ முடிந்தது. இந்த அளவுக்கான அடிப்படையில்தான் பலர் ஒளி சார்ந்து அறிந்திருக்கிறார்கள். ஆனால், ஒளியின் பயன்பாடு அபரிமிதமானது. ஒளியைப் பயன்படுத்தி உணவைப் பெறும் கோடிக்கணக்கான உயிரினங்கள் பூமியில் வாழ்ந்துகொண்டிருப்பதை மறந்துவிடுகிறோம்.

அசையாமல் ஒரே இடத்தில் இருந்தபடியே, ஒளியை உள்வாங்கி, ஒளித்தொகுப்பு முறையால் (Photosynthesis) தமக்கான உணவை மரங்கள் தயாரித்துக்கொள்கின்றன. ஆனால் பரிணாமத்தில், மரங்களின் பின்னால் உருவான மனிதனுக்கு அந்த ஆற்றல் வாய்க்கவில்லை. ஒளி மூலம் அவனால் உணவைத் தொகுத்தெடுக்கத் தெரியவில்லை. உணவின்றி, பட்டினியால் தினம் தினம் ஆயிரக்கணக்கான மக்கள் பூமியில் இறந்துகொண்டிருக்கிறார்கள். மரங்கள்போல, சூரிய ஒளியால் உணவைத் தயாரிக்க மனிதனாலும் முடிந்திருக்குமெனில், எத்தனை உயிர்கள் காப்பாற்றப் பட்டிருக்கும் சொல்லுங்கள்? சரி, இவை யெல்லாம் நீங்கள் அறிந்தவைதான். இவற்றைப் பேசவும் நான் வரவில்லை. நவீன இயற்பியல், ஒளி சார்ந்து கூறும் சிறப்புகள் ஆச்சர்யத்தின் உச்சம். ஒளியும் தன்னுள்ளே பல மர்மங்களையும் ஒளித்துவைத்திருக்கிறது. அவற்றையே நாம் இப்போது தெரிந்துகொள்ளப்போகிறோம்.

பரந்து விரிந்திருக்கும் பேரண்டத்தினுள், அதிக வேகத்துடன் பயணிப்பது ஒளி. வெற்றிடத்தில், விநாடிக்கு 3,00,000 கி.மீ வேகத்தில் அது பயணம் செய்கிறது. கண்ணாடி, நீர் ஆகிய ஊடகங்களினூடாகச் செல்லும்போது அதன் வேகம் குறைவடைகிறது. வைரக் கற்களில் மிகக்குறைந்த வேகத்தில் செல்கிறது. அதில் விநாடிக்கு 1,21,000 கி.மீ என்னும் குறைந்த வேகம்தான். அதனாலேயே, பட்டை தீட்டப்பட்ட வைரத்தில் ஒளிபடும்போது, பல கோணங்களில் தெறித்து மெதுவாக வெளிவருகிறது. வைரம் மின்னுவதுபோலக் காட்சியும் தருகிறது. சூரியனிலிருந்தோ, டார்ச் லைட்டிலிருந்தோ செறிவான கற்றைகளாக வெளிவரும் ஒளியின் ஆகச்சிறிய துகள்தான், ‘போட்டான்’ (Photon) எனப்படுகிறது. செறிவாக இருக்கும் போட்டான் களே ஒளியாகிறது என்றும் சொல்லலாம். போட்டான் எடையற்ற, மிகச்சிறிய அடிப்படைத் துகள் (Elementary Particle). அவை, ‘சூரியன்’ எனப்படும் மாபெரும் அணு உலையின் மையக்கோளத்தில் உருவாக்கப்படுகின்றன. சூரியனின் மேற்பரப்பிலிருந்து புறப்படும் போட்டான்கள், 8 நிமிடங்கள், 20 நொடிகளில் பூமியை வந்தடைகின்றன. சூரியனுக்கும் பூமிக்கும் இடையிலான 14,96,00,000 கி.மீ தூரத்தைக் கடப்பதற்கே அவ்வளவு நேரமெடுக்கிறது. ஆனால், அதன் இன்னுமொரு செயல் உங்களுக்கு ஆச்சர்யத்தைத் தரும். சூரியனின் மையத்திலிருக்கும் கோளத் துக்கும் (Core), அதன் மேற்பரப்புக்கும் இடையேயுள்ள தூரம், கிட்டத்தட்ட 7 லட்சம் கிலோமீட்டர். சாதாரணமாக, மையத்தில் உருவாகும் போட்டான்கள், 2.5 விநாடிகளில் மேற்பரப்பை அடைய வேண்டும். ஆனால் ஆச்சர்யமாக, மேற்பரப்பை போட்டான்கள் வந்தடைவதற்கு, ஒரு லட்சத்துக்கும் அதிகமான ஆண்டுகள் எடுக்கின்றன. சற்றுச் சிந்தித்துப் பாருங்கள். 2.5 விநாடிகள் எங்கே, ஒரு லட்சம் ஆண்டுகள் எங்கே... பேரண்டத்தில் அதிவேகமாகப் பயணம் செய்யும் பொருளொன்று, இத்தனை ஆண்டுக் காலத்தை எடுப்பது ஆச்சர்யமல்லவா? சூரியனின் மையக்கோளம் அதிக வெப்பமுடையது. அங்கு பிளாஸ்மாக் கூழ் செறிந்து காணப்படுகிறது. அங்கே உருவாகும் போட்டான்கள், பிளாஸ்மாக் கூழின் ஒவ்வொரு துகளிலும் அடுத்தடுத்து மோதி, திசைகள் மாற்றப்பட்டு, டாஸ்மாக்கிலிருந்து வீடு செல்லும் குடியானவன்போலத் தடுமாறியபடி, மெல்ல மெல்ல மேற்பரப்புக்கு வந்து சேர்கின்றன. அப்படி வந்து சேரவே ஒரு லட்சம் ஆண்டுகள் எடுத்துக்கொள்கின்றன. மேற்பரப்பை அடைந்த அடுத்த நொடியில், வேகமெடுத்து பூமியை நோக்கிப் பாய்ந்து செல்கின்றன. எட்டாவது நிமிடத்தில் உங்கள் விழித்திரையில் சங்கமிக்கின்றன. உங்கள் விழித்திரையில் படும் ஒவ்வொரு போட்டானும், ஒரு லட்சம் ஆண்டுகளுக்கு முன்னர், சூரியனில் உருவானது என்பதை மறந்துவிடாதீர்கள். இரவு வானில் நீங்கள் பார்க்கும் நட்சத்திரங்களின் ஒளியும் போட்டான்களே. பல ஒளியாண்டுகள் தூரத்திலிருக்கும் நடசத்திரங்களிலிருந்தும் போட்டான்கள் உங்களை நோக்கி வந்துகொண்டிருக்கின்றன. அவற்றில் பில்லியன் ஒளியாண்டுகள் தொலைவிலுள்ள நட்சத்திரக் கூட்டங்களும் (Galaxies) அடங்கும். பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்னர், அங்கிருந்து புறப்பட்ட போட்டான்களில் சில, உங்களுக்கென மட்டுமே உருவானவை. நீங்கள் பார்க்கும்போது தெரியும் அந்த நட்சத்திரத்தின் ஒளி உங்களுக்கு மட்டுமே யானது. வேறு யாருக்கும் சொந்தமானதல்ல. என்ன ஆச்சர்யமாக இருக்கிறதா? சொல்கிறேன்.

சூரியனிலிருந்து அல்லது பிரகாசமான விளக்குகளிலிருது உமிழப்படும் ஒளி, நாலா திசையிலும் போட்டான்களாகப் பயணம் செய்கிறது. அந்தப் போட்டான்களில் வெகுசில, நம் கண்களை நோக்கி வருகின்றன. அந்த ஒளியை நாம் பார்க்கிறோமென்றால், அதிலிருந்து வந்த போட்டான்கள் நம் கண்களை அடைந்துவிட்டன என்று அர்த்தம். கண்களின் விழித்திரையில் அவை பட்டதும், அவற்றின் பயணம் முடிவடைகிறது. சூரியனில் உருவாகி நம் கண்களை அடைவதே அந்தச் சில போட்டான்களுக்கான கடமை. நம்மைத் தாண்டிச் செல்லும் போட்டான்கள், வெவ்வேறு வகைகளில் தங்கள் இலக்கை அடைந்துகொள் கின்றன. ஆனால், எந்தெந்த போட்டன்கள் நம் கண்ணை வந்தடை கின்றனவோ, அவை யாவும் நமக்காகவே சூரியனில் உருவாக்கப்பட்டவை. அதற்கென லட்சம் ஆண்டுகள் பயணித்து நம்மைச் சேர்கின்றன. ஒளி உருவாகும் அடிப்படைப் பொருளின் தன்மையைப் பொறுத்து, ஒளியின் செறிவும் காணப்படும். அதிலிருந்து புறப்படும் போட்டான்கள், தூரங்களைக் கடக்கும்போது, பரவலாகி ஐதாகின்றன. அதனால், ஒளியும் மங்கலாக மாறுகிறது. தெருவிளக்கொன்றின் ஒளியை, ஒரு கிலோமீட்டர் தூரத்துக்கு நம்மால் பார்க்க முடியாமல் போவதற்கு அதுவே காரணம். ஆனால் சூரியனோ, நட்சத்திரங்களோ அப்படியானவை இல்லை. அவற்றிலிருந்து பிரமாண்டமான ஒளி வெளிவருகிது. அதனால், நெடுந்தூரங்களுக்குச் செல்கின்றன. பில்லியன் ஒளியாண்டு தூரத்திலிருக்கும் நட்சத்திரக் கூட்டத்தின் ஒளி, அண்டவெளியெங்கும் பரவிப் பயணிப்பதால் சின்னஞ்சிறு புள்ளியாக நமக்குத் தெரிகின்றன. அந்தச் சொற்பமான போட்டான்கள் நம் கண்களை வந்தடைவதால், அவற்றை நாம் பார்க்கிறோம். பில்லியன் ஆண்டுகள் பயணம். அத்துடன் அவற்றின் பயணம் முடிந்துபோகிறது. நாம் பார்க்காத பட்சத்தில் அந்த போட்டான்கள் பூமியைத் தாண்டி வேறெங்கோ சென்றுவிடலாம். ஆனால், நாம் காணும் நட்சத்திர ஒளியின் போட்டான்கள், நமக்காகவே உருவாகித் தஞ்சமடைகின்றன. இந்த இடத்தில் ஐன்ஸ்டீன் கூறிய கோட்பாட்டைப் பொருத்திப் பார்க்கும்போது, நம்பவே முடியாத விந்தை நிகழ்வொன்றைப் புரிந்துகொள்ளலாம். உங்களால் கற்பனையே செய்துகொள்ள முடியாத நிகழ்வு அது.

“ஒரு பொருள் வேகமாகப் பயணம் செய்ய ஆரம்பித்து, அதன் வேகம் அதிகரிக்க அதிகரிக்க, அந்தப் பொருளுக்கான நேரம் (காலம்) குறைந்துகொண்டே செல்லும்” எனும் விந்தையான கருந்தை ஐன்ஸ்டீன் முன்வைத்தார். அதாவது, நீங்கள் ஒரு விண்கலத்தில் அமர்ந்து, விரைவாகப் பயணம் செய்ய ஆரம்பிக்கிறீர்கள். விண்கலத்தின் வேகத்தைப் படிப்படியாக உயர்த்திக்கொண்டே செல்கிறீர்கள். அப்போது, உங்கள் கையில் கட்டப்பட்டிருக்கும் கடிகாரம் மிக மெதுவாக ஓடத் தொடங்கும். உங்களுக்கான காலம் மெதுவாக நகரும். இந்தக் கோட்பாட்டை, இரட்டைச் சகோதரர்களை வைத்து ஐன்ஸ்டீன் புரியவைத்தார். உங்களுக்கு இரட்டைச் (Twin) சகோதரர் இருக்கிறாரென்று வைத்துக் கொள்ளுங்கள். இருவரின் வயது பதினைந்து. நீங்கள் அதிசயமான விண்கலம் ஒன்றைத் தயார் செய்கிறீர்கள். அது கிட்டத்தட்ட ஒளி வேகத்தில் பயணம் செய்யக்கூடியது. அந்த விண்கலத்தில் நீங்கள் ஒளி வேகத்தில் பயணம் செய்கிறீர்கள். உங்கள் கையில் கட்டப்பட்டிருக்கும் கடிகாரத்தின்படி, ஓர் ஆண்டுக்குப் பின்னர் பூமிக்குத் திரும்புகிறீர்கள். அப்போது உங்கள் வயது 16. ஆனால், பூமியிலிருந்த இரட்டைச் சகோதரனுக்கு, 65 வயதாகியிருக்கும். பூமியின் 50 ஆண்டுகள், உங்களுக்கு ஓர் ஆண்டாகக் குறைந்திருக்கும். ஐன்ஸ்டீனின் இந்தக் கருத்து, இயற்பியலில் பெரும் புரட்சியை ஏற்படுத்தியது. பின்னாள்களில் உண்மை என நிரூபிக்கப்பட்டது. வேகம் அதிகரிக்கும்போது, நேரம் சுருங்க ஆரம்பிக்கிறது. ஒளியின் வேகத்தை அடைகையில் நேரம் பூஜ்ஜியமாகிவிடும். அப்போது, ஒளியின் வேகத்தில் பயணிப்பவரின் காலம் உறைந்து (Freeze) போய்விடும். ஆனால், அப்போது உருவாகும் சில பக்கவிளைவுகளால், அது சாத்தியப்படாது என்பதையும் ஐன்ஸ்டீன் புரியவைத்தார்.

ஒளியின் வேகத்தில் பயணிக்கும் ஒருவரின் காலம் பூஜ்ஜியமாகும் அதேசமயத்தில், அவரது எடையும் அதிகரிக்கத் தொடங்கும். ஒளியின் வேகத்தில் எடை முடிவிலியாக மாறிவிடும். அவரின் உருவமும் சிறிதாகிவிடும். அதனால், எடைகொண்ட ஒருவரால், ஒளி வேகத்தில் பயணம் செய்ய முடியாதென்று ஐன்ஸ்டீன் கருதினார். ஆனாலும், இன்றைய மனிதன் அதைச் சாத்தியமாக்கவே விரும்புகிறான். மனிதனின் எடை அதிகரிக்காமலும், உருவம் சிறிதாகாமலும் இருப்பதற்கென, விண்கலமொன்றைத் தயாரிக்கும் முயற்சியில் ஈடுபட்டுக்கொண்டிருக்கிறான். ‘வார்ப் டிரைவ்’ (Warp Drive) எனும் நவீனத் தொழில்நுட்பத்தில் இயங்கக்கூடிய விண்கலத்தைத் தயாரிக்க விரும்புகிறான். அது எந்த அளவுக்குச் சாத்தியம் என்பது தெரியவில்லை. வழமைபோல, அப்படியானதொரு விண்கலத்தை நாசா தயாரித்துப் பரிசோதனை செய்து கொண்டிருக்கிறது எனும் வதந்தியும் இருக்கிறது. ஆனாலும், நான் சொல்லவந்தது வேறு. பில்லியன் ஒளியாண்டுகள் தூரத்திலிருக்கும் போட்டோன்கள், நம் கண்களை வந்தடையும் போது விந்தை நிகழ்வொன்று நடைபெறுகின் றதென்று சொன்னேனல்லவா? அதைப் புரியவை க்கவே இவற்றைச் சொல்ல வேண்டியிருந்தது.

எடையுள்ள ஒரு பொருளால் ஒளியின் வேகத்தில் நகர முடியாதென்று நாம் பார்த்தோம். ஆனால், போட்டான்களுக்கு எடை என்பதே இல்லை. உருவத்திலும் அவை நுண்ணிய அளவுகொண்டவை. போட்டான்கள், ஒளியின் வேகத்திலேயே பயணமும் செய்கின்றன. அப்படியெனில், பில்லியன் ஒளியாண்டு தூரத்திலுள்ள நட்சத்திரமொன்றில் உருவாகும் போட்டான்கள் நம்மை நோக்கி வர ஆரம்பிக்கும்போதே, அதன் காலம் உறைந்து பூஜ்ஜியமாகிவிடுகிறது. அந்த போட்டான்களைப் பொறுத்தவரை எப்போது பயணத்தை ஆரம்பித்தனவோ, அப்போதே நம் கண்களை அடைந்துவிடுகின்றன. அதற்கு எடுத்த காலம் பூஜ்ஜியமாகும். ஆனால், பூமியில் இருக்கும் நமக்கு, அவை பில்லியன் ஆண்டுகள் பயணம் செய்திருப்பதாகத் தோன்றும். நான் கூறியது உங்களுக்குப் புரிகிறதா? ஒருவேளை, நாளைய மனிதன் ஒளி வேகத்தில் செல்லக்கூடிய விண்கலமொன்றைத் தயார்செய்தால், அவன் எத்தனை மில்லியன் கிலோமீட்டர் தொலைவுக்கும், புறப்பட்ட அதே கணத்தில் அடைந்திருப்பான். படித்தது புரியவில்லையெனில், மீண்டுமொரு தடவை நிதானமாகப் படியுங்கள். நிச்சயம் புரியும்.

மேலே நான் கூறிய சம்பவம் உங்களுக்கு விந்தையாக இருக்கவில்லையா? இது போன்று பல ஆச்சர்யங்கள் இருக்கின்றன. தொடர்ந்து செல்வோம்...

(தேடுவோம்)