Published:Updated:

என்ன ஒளிந்திருக்கிறது அங்கே? - 49 - ஐன்ஸ்டீன் தவறு செய்தாரா?

என்ன ஒளிந்திருக்கிறது அங்கே
பிரீமியம் ஸ்டோரி
News
என்ன ஒளிந்திருக்கிறது அங்கே

தொலைநோக்கிக் கருவி மூலம் அதிக தொலைவிலிருக்கும் நட்சத்திரங்களையும், நெபுலாக்களையும் அவதானித்துக் கொண்டிருந்தார் ஹபிள்.

ஒவ்வோர் இரவும் வானத்தைப் பார்க்கும்போது, அங்கு குறிப்பிட்ட நட்சத்திரங்கள் எப்போதும் நீங்கள் காணக்கூடியதாக இருக்கும். சூரியனை வலம்வரும் பூமி, நீள்வட்டப் பாதையில் நகர்ந்துகொண்டே இருப்பதால், அந்த நட்சத்திரங்களின் அமைவு நாளுக்கு நாள் சற்று மாறித் தெரிவதை நீங்கள் அவதானித்திருப்பீர்கள். அறிவியல் வளராத, தொலைநோக்கிகள் கண்டுபிடிக்காத காலங்களில், நிலையான விண்வெளியில் நட்சத்திரங்கள் இருப்பதாகத்தான் நம்பினோம்.

1609-ம் ஆண்டளவில் ‘கலீலியோ’ (Galileo Galelei) உருவாக்கிய தொலைநோக்கிக் கருவியில் ஆரம்பித்து, படிப்படியாக அதன் வடிவம் முன்னேற்றமடைந்துவந்தது. வெற்றுக் கண்ணால் பார்க்கும் நட்சத்திரங்களைவிட, மிக அதிகமான நட்சத்திரங்கள் விண்வெளியில் இருப்பதை மனிதன் தெரிந்துகொண்டான். அதையே அண்டம் என்றும் முடிவுசெய்தான். அப்போதும், அண்டம் நிலையானதென்ற (Static Universe) முடிவே இருந்தது. 1925-ம் ஆண்டுவரை நிலையான அண்டம் எனும் கருதுகோள் தொடர்ந்தது. ஆனால், 1925-ம் ஆண்டு, ‘எட்வின் ஹபிள்’ (Edwin Hubble) எனும் வானியல் ஆராய்ச்சியாளரின் கண்டுபிடிப்பு, அந்தக் கருத்தைச் சுக்குநூறாக உடைத்தெறிந்தது. அப்போதிருந்த உயர்தர வானியல் தொலைநோக்கி மூலம், ஹபிள் விண்வெளியை அவதானித்தபோது, ஓர் அதிசயத்தைக் கண்டுகொண்டார். அன்று அவர் கண்டுகொண்டது, வானியற்பியலையே தலைகீழாகப் புரட்டிப்போட்டது. அதை விந்தையென்பதா, மர்மம் என்பதா, விதிகளுக்குட்படாத புதிரென்பதா, இவை எல்லாமேவா? சொல்ல முடியவில்லை. இன்றளவும் பேரண்டத்தின் விடையில்லாத முதல்தரப் புதிர் அது. அதில் என்ன ஒளிந்திருக்கிறது என்பதைப் பார்க்கலாம் வாருங்கள்...

என்ன ஒளிந்திருக்கிறது அங்கே? - 49 - ஐன்ஸ்டீன் தவறு செய்தாரா?

தொலைநோக்கிக் கருவி மூலம் அதிக தொலைவிலிருக்கும் நட்சத்திரங்களையும், நெபுலாக்களையும் அவதானித்துக் கொண்டிருந்தார் ஹபிள். அன்றைய காலகட்டத்தில் காலக்ஸிகளை, நெபுலாக்கள் (Nebula) என்றே ஹபிள் நினைத்திருந்தார். நெபுலாக்கள் என்பவை, தூசுக்களும் வாயுக்களும் ஈர்ப்புவிசையால் பிணைக்கப்பட்டு, முகில்களைப்போலச் செறிவுடன் அண்டவெளிகளில் காணப்படுபவை. பிரமாண்டமான பருமன்கொண்டவை. நட்சத்திரங்களின் பிறப்பு நெபுலாக்களிலேயே பெரும்பாலும் நடக்கின்றன. ஹபிள், தொலைநோக்கியால் பார்க்கும்போது தெரிந்த காலக்ஸிகளைப் பால்வெளி மண்டலத்திலிருக்கும் நெபுலாக்கள் என்றுதான் நினைத்தார். வெகு தொலைவில் தெரிந்த காலக்ஸிகள், சிவப்பு நிற ஒளியுடன் நகர்ந்துகொண்டிருந்தன. ஹபிளின் ஆச்சர்யத்துக்கு அளவேயில்லை. நிலையாக இருக்கும் அண்டத்தில், காலக்ஸிகள் எப்படி நகர முடியும்... அதோடு, சிவப்பு நிற ஒளியுடன் எப்படி நகர முடியும்? நகரும் பொருள்களின் சிவப்பு ஒளிக்கான காரணம், நம்மைவிட்டு அவை விலகிய திசையில் நகர்கின்றன என்பது. இயற்பியலில், ‘சிவப்பு விலகல்’ (Red Shift) என்பார்கள். தொலைதூரத்திலிருக்கும் ஒளிகொண்ட பொருளொன்று, நம்மை நோக்கி நகர்ந்து வந்தால் அதன் ஒளி நீலமாகவும், நம்மைவிட்டு விலகிச் சென்றால் சிவப்பாகவும் இருக்கும். அதைக்கொண்டு, ‘அண்டத்தின் எல்லையிலிருக்கும் நட்சத்திரங்களும் காலக்ஸிகளும் நம்மைவிட்டு விலகிய திசையில் பிரிந்து செல்கின்றன’ என்ற முடிவுக்கு ஹபிள் வந்தார். அப்படியென்றால், நாம் வசிக்கும் அண்டம் நிலையானது அல்ல. அது விரிவடைந்துகொண்டிருக்கிறது. தனது ஆராய்ச்சியை, சில ஆண்டுகள் தொடர்ச்சியாகச் செய்து, அண்டவெளி பற்றிய முடிவுகளுக்கு வந்தார். அப்போதுதான், பிரமிக்கும்படியான மேலுமொரு முடிவும் கிடைத்தது. எல்லையில் இருக்கும் காலக்ஸிகளில், அதிக தூரத்தில் இருப்பவற்றின் வேகம், வேகமுடுக்கத்துடன் (Acceleration) அதிகரித்துச் செல்வதைக் கண்டுகொண்டார். முதலில் அண்டம் நிலையானதல்ல, விரிவடைகிறது என்றும், பின்னர் அண்டம் வேகமுடுக்கத்துடன் விரைகிறது என்றும் கண்டுபிடித்தார். ஒரு பொருள் வேகமுடுக்கத்துடன் இயங்க வேண்டுமென்றால், அதற்கான மேலதிக ஆற்றலை இன்னுமொன்று கொடுக்க வேண்டும். எப்படி விரிகிறது அண்டம்... யார் அதை வேகமுடுக்கத்துடன் விரியவைப்பது? கேள்விகளுக்கு பதில் தேடும் இந்த இடத்தில், மிக முக்கியமான கணிதவியலாளர் உள்நுழைகிறார். அவர் வேறு யாருமல்ல, ஐன்ஸ்டீன் என்னும் மாபெரும் மேதை.

1915-ம் ஆண்டு, ஐன்ஸ்டீன் ‘பொதுச்சார்புக் கோட்பாடு (General Theory of Relativity) எனும் அற்புதமான கோட்பாட்டை வெளியிட்டார். வளைந்திருக்கும் ‘வெளிக்காலம்’ (Spacetime) ஊடாக நகரும் பொருளின் ஆற்றலையும் ஈர்ப்பையும் இணைத்து, ‘புலச் சமன்பாடு’ (Einstein Field Equations) என்பதை ஐன்ஸ்டீன் உருவாக்கியிருந்தார். அந்தக் கணிதச் சமன்பாடு அவருக்கு திருப்தியளிக்கவில்லை. அந்தச் சமன்பாட்டின்படி, அண்டம் நிலையானதாக இல்லாமல், விரிவடைவதாக இருந்தது. ஐன்ஸ்டீனைப் பொறுத்தவரை, அண்டம் எப்போதும் நிலையானது (Static) என்று நம்பினார். சரியாக கவனியுங்கள், இன்றுள்ள சிறுவனிடம் கேட்டாலும், அண்டம் விரிவடைவதாகவே சொல்வான். ஆனால், ஐன்ஸ்டீன் எனும் மாமேதையே அண்டம் நிலையானது என்றே நம்பியிருந்தார். தான் உருவாக்கிய சமன்பாடு, ‘அண்டம் நிலையற்றது’ என்றும், ‘மாறிக்கொண்டிருப்பது’ என்றும் குறிப்பதைப் புரிந்துகொண்டார். அது அவருக்கு மகிழ்ச்சியைக் கொடுக்கவில்லை. கணிதச் சமன்பாட்டில் ஏதோ குறையிருப்பதாக எண்ணினார். அதனால், சமன்பாட்டில் மாறிலியொன்றை (Constant) இணைக்க வேண்டும் என்று விரும்பினார். ‘அண்டவியல் மாறிலி’ (Cosmological constant) என்பதைச் சமன்பாட்டில் சேர்த்துக்கொண்டார். அதன் மூலம், வெளிப்புறமாக நகரும் அண்டத்தின் விசைக்குச் சமமாக, உள்நோக்கி இழுக்கும் விசையாக மாறிலி சேர்க்கப்பட்டது. இப்போது, அந்தக் கணிதச் சமன்பாடு, `அண்டம் நிலையானது’ என்று தெரிவித்தது. ஐன்ஸ்டீனும் மகிழ்ச்சியடைந்தார். தனது பொதுச்சார்புக் கோட்பாட்டைத் திருப்தியுடன் வெளியிட்டார். ஆனால் பின்னாள்களில், ஹபிளால் `அண்டம் நிலையானதல்ல’ என்று நிறுவப்பட்டது. அதனால், ஐன்ஸ்டீன் மாபெரும் தவறு (Big Blunder) செய்துவிட்டார் என்று பெரிதாக விமர்சிக்கப்பட்டது. ஐன்ஸ்டீனும் கொஞ்சம் ஆடித்தான் போனார். ஆனால், ஐன்ஸ்டீன் எப்போதும் ஐன்ஸ்டீன் அல்லவா?

இன்றுள்ள நவீன இயற்பியலாளர்கள் அவரின் தவற்றுக்காகவே அவரைக் கொண்டாடத் தொடங்கியிருக்கிறார்கள். ஐன்ஸ்டீனின் கணிதச் சமன்பாட்டில், `பேரண்டம் விரிந்துகொண்டே செல்கிறது’ என்ற முடிவுதான் முதலில் கிடைத்திருக்கிறது. அவரின் கணிதம் அவரை ஏமாற்றவில்லை. அண்டம் விரிவடைவதாக, ஹபிள் கண்டுபிடிப்பதற்குப் பல ஆண்டுகளுக்கு முன்னரே, அவரது கணிதச் சமன்பாடு, அண்டம் விரிகிறது எனும் உண்மையை அறிவித்திருக்கிறது. ஏனோ, அண்டம் நிலையானது எனும் நம்பிக்கையில், மாறிலியொன்றை அவர் இணைத்துவிட்டார். அதுவே, அவரின் பெரும் தவறாகவும் ஆனது. ஆனால், அவர் இணைத்த அந்த மாறிலிதான், நவீன இயற்பியலாளர்களின் சிக்கலையும் தீர்த்துவைத்திருக்கிறது. அண்டத்தை வேகமுடுக்கத்துடன், எந்தச் சக்தி விரிவடையச் செய்துகொண்டிருக்கிறது என்று மேலே கேட்டிருந்தேனல்லவா? அந்தக் கேள்விக்கான பதில்தான் அந்த மாறிலி. பேரண்டத்தை விரிவடைவதற்கு ‘கரும்சக்திதான்’ (Dark Matter) உதவுகிறது. அதன் ஆற்றல், ஐன்ஸ்டீன் இணைத்திருந்த மாறிலிக்கு இணையாக இருக்கிறது. அதன்படி, ஐன்ஸ்டீன் கொடுத்த அண்டவியல் மாறிலிக்கும் அர்த்தம் கிடைக்கிறது. ஐன்ஸ்டீனின் தவறே சரியான வழியையும் காட்டியிருக்கிறது. இன்றைய இயற்பியலாளர்கள் அவரைக் கொண்டாடுவதும் அதனால்தான். ஐன்ஸ்டீன் என்றும் ஐன்ஸ்டீன்தான் என்பது மீண்டும் நிரூபணமாகியிருக்கிறது.

என்ன ஒளிந்திருக்கிறது அங்கே? - 49 - ஐன்ஸ்டீன் தவறு செய்தாரா?

சுமார் 13.8 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்னர், சிறு புள்ளியொன்று குறித்த ஒரு கணத்தில் பெருவெடிப்பாக (Big Bang) விரிந்தது. திடீர் விரிவால் வெளிப்பட்ட ஆற்றலும் வெப்பமும் பேரண்டமாக அதை உருவாக்கின. பேரண்டம் மேலும் மேலும் விரிவடைந்துகொண்டிருந்தது. இந்த கணம்வரை விரிந்தபடியே இருக்கிறது. இயற்பியல் விதிப்படி நடக்க வேண்டிய விரிவு, நம்ப முடியாத விந்தையாக மாறியது. ஒரு கிரிக்கெட் பந்தை, நீங்கள் மேல் நோக்கி எறிந்தால், சாதாரணமாக அதற்கு என்ன நடக்கும்? எறிதலினால் நீங்கள் கொடுத்த விசை மூலம், பந்து வேகமெடுத்து மேல் நோக்கிச் செல்லும். பின்னர் பந்தின் வேகம் படிப்படியாகக் குறையும். ஒரு நிலையில் பூஜ்ஜியமாகும். பந்து, தன் உச்ச உயரத்தை அடைந்து கீழே விழ ஆரம்பிக்கும். இதுவே இயற்பியல் விதி. பேரண்டத்தின் விரிவுக்கும் இதுதான் நடந்திருக்க வேண்டும். பிக் பாங் கொடுத்த விசையால் விரிய ஆரம்பித்த பேரண்டம், ஒருகட்டத்துக்குப் பிறகு அதன் வேகத்தைக் குறைக்க வேண்டும். ஆனால், தனது வேகத்தைக் குறைப்பதற்கு பதிலாக, அதிகரித்தபடி செல்கிறது. ஒவ்வொரு 3.3 ஒளியாண்டு தூரத்துக்கும், 73 கிமீ/செகண்ட் வேகமுடுக்கத்தில் பேரண்டம் விரிவடைகிறது. அதாவது, பூமியிலிருந்து 3.3 ஒளியாண்டு தூரத்திலுள்ள ஒரு பொருள், விநாடிக்கு 73 கி.மீ வேகத்திலும், 6.6 ஒளியாண்டு தூரத்திலிருப்பது, விநாடிக்கு 146 கி.மீ வேகத்திலும், 9.9 ஒளியாண்டு தூரத்தில் இருப்பது, விநாடிக்கு 219 கி.மீ வேகத்திலும் மடங்குகளாக அதிகரித்துச் செல்கின்றன. பூமியிலிருந்து மிகச்சரியாக 46.5 பில்லியன் ஒளியாண்டுகள் தூரத்திலிருப்பது, ஒளியின் வேகத்தை அடைகிறது. அதற்கு அப்பாலிருப்பவை ஒளியின் வேகத்தைவிட அதிக வேகத்தில் நம்மைவிட்டு நகர்கின்றன. நாம் தொலைநோக்கிகள் மூலம் பார்க்கும்போது, ஒளியைவிட அதிக வேகத்தில் நகரும் காலக்ஸிகளைக் காணவே முடியாது. காரணம், அவற்றிலிருந்து வரும் ஒளி, நம்மை வந்தடையவே முடியாது. காரணம், நம் கண்களை நோக்கி வரும் ஒளியின் வேகத்தைவிட, அவை நகர்ந்து செல்லும் வேகம் அதிகமென்பதால், நம்மால் அவற்றைப் பார்க்கவே முடியாது. அதனாலேயே நம்மால் பார்க்கக்கூடிய அண்டம் 46.5 பில்லியன் ஒளியாண்டுகள் ஆரமுடைய வட்டமாக இருக்கிறது. அதையே ‘காணக்கூடிய அண்டம்’ (Observable Universe) என்கிறோம். ஆனால், காணக்கூடிய அண்டத்தையும் தாண்டி, முடிவிலியாகப் பேரண்டம் விரிந்திருக்கிறது. அதன் பருமன் எதுவென்று யாராலும் கணிக்க முடியாது. அதன் எல்லையில், பல மடங்குகள் ஒளியின் வேகத்தில் பேரண்டம் தன்னை விரித்துக்கொண்டு செல்கிறது. காணக்கூடிய அண்டத்திலிருக்கும் காலக்ஸிகளைவிட, எண்ணிக்கையில்லா கோடிக்கணக்கிலான காலக்ஸிகள் பேரண்டத்தில் இருக்கின்றன. அவற்றில் நம்மைப்போல உயிருள்ள ஜீவராசிகள் இருப்பதற்கு அதிக அளவில் சாத்தியமிருக்கிறது. அவர்களை நாம் என்றும் காண முடியாது.

பேரண்டத்தை விரிவடைய வைத்துக்கொண்டிருப்பது கரும்சக்தி. அதுபோல, காலக்ஸி ஒவ்வொன்றுக்குள்ளிருக்கும் நட்சத்திரங்களையும், ஏனையவற்றையும் ‘கரும்பொருள்’ (Dark matter) இழுத்துவைத்துக் கொண்டிருக்கிறது. கரும்சக்தியின் விசையையும் மீறி, ஒன்றையொன்று ஈர்ப்புவிசையால் பிணைத்திருக்கிறது. பால்வெளி மண்டலத்திலிருக்கும் நட்சத்திரங்கள் அனைத்தும், ஒன்றிலிருந்து ஒன்று விலகாமல் அதனதன் இடத்தில் அப்படியே இருப்பதற்கு கரும்பொருளின் ஈர்ப்பே காரணம். பால்வெளி மண்டலத்தை வெற்றுக் கண்ணால் பார்க்கும்போது, நிலையான அண்டம்போலக் காட்சி தருவதற்குக் காரணமும் அதுவே. கரும்சக்தியும் கரும்பொருளும் எப்படி இயங்குகின்றன, எதனால் உருவாக்கப்பட்டன என்பது இதுவரை யாரும் அறியாத மர்மம். பலர் பலவிதங்களில் அவற்றுக்கான விளக்கங்களைக் கொடுத்தாலும், நிஜமான விளக்கம் யாருக்கும் தெரியாது. ஈர்ப்பு என்பது விசையல்ல, அது அண்டவெளியில் ஒரு பொருளின் எடை ஏற்படுத்தும் வளைவுதான் என்று ஐன்ஸ்டீன் கூறியிருந்தாலும், கரும்பொருளின் தாக்கம் ஈர்ப்பில் இருப்பது விஞ்ஞானிகளைக் குழப்பியபடிதான் இருக்கிறது.

எப்போது மனிதன் கரும்சக்தியையும் கரும்பொருளையும் கண்டுபிடிக்கிறானோ, அப்போது பிரபஞ்ச ரகசியத்தை அவன் அறிந்தவனாகிவிடுவான்.

(தேடுவோம்)