அண்டமும் குவாண்டமும் - பகுதி 2

கடந்த பகுதியில் சிலர் கேட்டிருந்த கேள்விகளுக்கு விளக்கம் கொடுக்காமல், நான் அடுத்துச் செல்வதில் அர்த்தமேயில்லை. குவாண்டம் இயற்பியலைப் பிரமிப்புடனும், அந்நியமாகவும் பலர் பார்ப்பதற்குக் காரணம், அதன் விளங்காத்தன்மைதான். 'இவர்கள் ஏதோ சொல்கிறார்கள். அது எனக்குப் புரியவில்லை ஆனால் பிரமிப்பாக இருக்கிறது, அதனால் அது நிச்சயம் பெரியதொரு விசயமாகத்தான் இருக்கவேண்டும்’ என்று ஆச்சரியமாகப் பார்த்துவிட்டு விலகிக்கொள்கிறர்கள். இனி அந்தப் பிரமிப்பும், விளக்கமின்மையும் தமிழர்களுக்குக் குறைந்தபட்சமாவது இருக்கக்கூடாது என்ற நோக்கத்தில், என்னால் முடிந்தளவுக்கு, குவாண்டம் இயற்பியலைத் தமிழில் சொல்லிப் புரியவைக்க முயற்சி செய்கிறேன். அதனால், படிப்பவர்களுக்கு எந்தச் சந்தேகம் ஏற்பட்டாலும், அவற்றை முதலில் சரி செய்துவிட்டு மேலே தொடரவேண்டும்.

திரு.பொன்முடி வடிவேல் அவர்கள் ஒரு கேள்வி கேட்டிருந்தார்.

‘பெருவெடிப்பின்போது (Big Bang) அண்டமானது பிளாங்க் நேரம் (Planck Time) என்னும் குறுகிய கணத்தில் விரிவடைந்திருந்தால், அது பிளாங்க் அளவுதான் (Planck Length) விரிவடைந்திருந்திருக்க முடியும்? பெரிய அளவில் அண்டமாக விரிவடைந்திருக்க முடியாது’ என்பதுதான் அந்தக் கேள்வி. அவரின் கேள்விக்கு அடிப்படையாக இருப்பது, ஒளியின் வேகம். அதாவது, ஒளியைவிட அதிக வேகத்தில் எதுவும் நகர முடியாதென்று இயற்பியல் சொல்கிறது. அப்படியெனில், அண்டம் ஒளியின் வேகத்தில் விரிவடைந்திருந்தால், பிளாங்க் அளவுதான் அதன் விரிவு இருக்கும்.

அவரது கேள்வி மிகச்சரியானதுதான். அதற்கான விளக்கத்தை முதலில் நாம் பார்க்கலாம். விளக்கம் சற்றே பெரிதாகத்தான் இருக்கும். ஆனாலும், நமக்கு நிறைய நேரம் இருக்கிறதே! விளக்கமாகப் பார்ப்போம்.

‘பிக்பாங்’ பெருவெடிப்பிற்கு முன்னர், அண்டம் மிகச்சிறியதொரு புள்ளியாகத்தான் இருந்தது. அந்தப் புள்ளியை, ‘ஒருமைப் புள்ளி’ (Singularity) என்பார்கள். அந்த ‘ஒருமைப் புள்ளி’ வெடித்துச் சிதறியதால் பேரண்டம் உருவாகியது. ஆனால், நிஜத்தில் அங்கு நடந்தது ஒரு வெடிப்பேயல்ல. அதைப் பெருவிரிவு (Expansion) என்பார்கள். திடீரென ஏற்பட்ட ஒரு விரிவு. அவ்வளவுதான். ஒரு பிளாங்க் நேரத்தில் அண்டமாக மாறிவிட்ட ஆச்சரிய விரிவு. அந்த விரிவு, ஒளியின் வேகத்தில் நடைபெற்றிருக்கவில்லை. அதைவிட அதி… அதி… அதிவேகத்தில் நடந்திருந்தது. சொல்லப் போனால், அதை வேகம் என்றே சொல்ல முடியாது. சிங்குலாரிட்டி என்பது, வேகம், நேரம், தூரம் என்று எதுவுமேயில்லாத சூனியக் கணம். ‘அந்த விரிவு ஏற்படுவதற்கு முன்னர் என்ன நடந்தது?” என்னும் கேள்வி இன்றும் பலரால் கேட்கப்படுகிறது. இந்தக் கேள்வி உங்களுக்கும்கூட இருக்கலாம். மனிதனால் கற்பனை செய்து பார்த்துக்கொள்ள முடியாத ஒரு நிலை.

நான் இப்போது சொல்லப் போவதை, உங்கள் அனுபவத்தில் நடந்த எதனுடனும் ஒப்பிட்டுப் பார்க்கமல், வெற்றுக் காகிதம் போலிருந்து சிந்தித்துப் பாருங்கள்.

‘பிக்பாங்’ என்னும் பெருவிரிவு நடக்கும் கணத்துக்கு முன்னர் நேரம் என்பது கிடையாது. அது ஒரு மிகச்சிறிய புள்ளியாக இருந்ததால், அங்கு தூரமும் கிடையாது. நேரமும், தூரமும் இல்லாத இடத்தில் வேகமும் இல்லை. எப்போது வெருவிரிவு நடந்ததோ, அந்தக் கணத்திலிருந்துதான் நேரம், தூரமென்பவையே ஆரம்பமாகின. நேரம், தூரம் இல்லாமல் இருபதை உங்களால் கற்பனைசெய்து பார்க்க முடியாது. காரணம், நீங்கள் எதைக் கற்பனை செய்வதானாலும், அது உங்கள் வாழ்வில் நடந்த சம்பவம், அடைந்த அனுபவம், கண்ட காட்சிகள் மற்றும் பொருட்கள் சார்ந்தவையாகவே இருக்க முடியும். அதனால், நீங்கள் அறிந்தேயிருக்காத, நேரம், தூரம் அற்ற ஒரு நிலையைக் கற்பனை செய்யமுடியாது. இதை ஐன்ஸ்டைன் இப்படி விளக்கினார். “பூமியின் வடதுருவத்திற்கு, வடக்காக என்ன இருக்கிறது என்று கேட்டால், என்ன பதில் உங்களிடம் இருக்குமோ, அது போன்றதொரு பதில்தான் இங்கும் இருக்கும்” என்றார்.

பிக்பாங்குக்கு முன்னர் என்னவென்ற குழப்பத்திற்குப் பதிலாக வேறுசில கோட்பாடுகளும் சொல்லப்படுவதுண்டு.

‘நம் அண்டத்தில் பிக்பாங் என்ற ஒன்றே நிகழவில்லை’ என்பது அதில் ஒன்று.

‘அண்டம் உருவாகவில்லை, அது எப்போதும் இருந்துகொண்டேயிருக்கிறது’ என்பது இன்னொன்று.

‘நம் அண்டம் ஒன்றல்ல, பல. எண்ணிலடங்காத முடிவிலி எண்ணிக்கையில் அண்டங்கள் இருக்கின்றன. அதாவது, ‘ஓரண்டம்’ (Universe) என்பது இல்லை. ‘பல அண்டங்கள்’ (Multiverse) தான். பல அண்டங்களில், ஒவ்வொரு அண்டமும் நீர்க்குமிழிகள்போல அடுத்தடுத்து சேர்ந்திருக்கின்றன. அவை ’மென்சவ்வுகளினால்’ (Membrane) பிரிக்கப்பட்டிருக்கின்றன. அதை நீங்கள் இப்படிக் கற்பனைசெய்து பார்க்கலாம். சின்ன வயதில் சோப்பினால் செய்த குமிழிகளை உருவாக்கி விளையாடியிருப்பீர்கள் அல்லவா? அப்படி விளையாடும்போது, இரண்டு சோப் குமிழிகள் ஒன்றாகச் சேர்ந்து மெல்லிய சோப்பின் சவ்வினால் பிரிக்கப்பட்டிருக்குமல்லவா? அதுபோலக் கோடானகோடி அண்டங்கள் முடிவில்லாத் தொகையுடன் ஒட்டியிருக்கின்றன.

இதை இன்னுமொரு விதமாகப் பாருங்கள். பிக்பாங் விரிவு 13.8 பில்லியன் வருடங்களுக்கு முன்னர் நடந்ததாகக் கணிக்கப்பட்டிருக்கிறது. அப்படிப் பார்த்தால், பிக்பாங் புள்ளியிலிருந்து அண்டத்தின் ஒரு எல்லைவரை 13.8 பில்லியன் ஒளியாண்டுகள் அளவு இருக்க வேண்டும். அண்டம், பிக்பாங் மையப் புள்ளியிலிருந்து வட்டமாக விரிந்தது என்று எடுத்துக் கொண்டால், இருபக்க எல்லைகள் 27.6 பில்லியன் ஒளியாண்டுகள் அளவாக இருக்க வேண்டும். ஆனால், இப்போது நம் அண்டம் மையத்திலிருந்து ஒருபக்க எல்லைவரை 46 பில்லியன் ஒளியாண்டுகள் பெரிதாக இருக்கிறது. ஒரு எல்லையிலிருந்து மறு எல்லை வரை 92 பில்லியன் ஒளியாண்டுகள் விரிவடைந்திருக்கிறது. இந்தக் கணிப்புக்கூட, நம்மால் அதுவரைதான் பார்க்க முடிகிறது என்பதை வைத்துத்தான். அதன் விரிவு அதற்கும் மேலே. இவ்வளவு பெரியதாக அண்டம் விரிவடைந்திருக்க வேண்டுமென்றால், ஒளியின் வேகத்தைவிட மிகஅதிகமான வேகத்தில் அது விரிவடைந்திருக்க வேண்டும். அதனால்தான் விஞ்ஞானிகள், “அண்டத்தில் ஒரு படிநிலையிலும், குவாண்டத்தின் ஒரு படிநிலையிலும், இயற்பியலின் எந்த விதிகளும் பொருந்திவராது” என்பார்கள்.

பதில்களுக்கான விளக்கத்தை அடுத்த பதிவிலும் தொடர்ந்து பார்க்கலாம்.

-ராஜ்சிவா-

அண்டமும் குவாண்டமும்…..! - பகுதி 1

நான் எழுதப் போகும், ‘அண்டமும் குவாண்டமும்’ என்னும் பகுதியில், குவாண்டம் இயற்பியலுக்கான அடிப்படைகள் அனைத்தையும் தனித்தனியாகப் பார்க்கப் போகின்றோம். குவாண்டம் இயற்பியலில் அநேக தொழில்நுட்பச் சொற்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஆனால் அவற்றின் விளக்கங்களைத் தெரிந்து கொள்ள நம்மால் முடிவதில்லை. அவற்றைத் தமிழில் புரியவைக்கும் முயற்சியில் வெகு சிலரே ஈடுபட்டிருக்கின்றனர். வேறு பலரும் அதில் உண்டு என்றாலும், சாதாரண மக்களுக்குப் புரியும்படி அதை விளக்கிச் சொல்லத் தவறிவிடுகிறார்கள். அவர்களின் விளக்கம், ஏற்கனவே இவைபற்றி அறிந்தவர்களுக்கு மட்டுமே புரியும் மொழியில் அமைந்துள்ளது. ஆனால், இலங்கை, இந்தியா போன்ற நாடுகளில் வாழும் சாதாரணத் தமிழ் மக்களிடம் இந்த அறிவியல் சென்றடைய வேண்டும். அதற்கான ஒரு சிறு முயற்சிதான் இது.

இந்தத் தொடரில் பல ஆங்கிலச் சொற்கள் வரும். அவற்றிற்குத் தமிழ்ச் சொற்கள் உருவாக்கப்பட வேண்டுமென்பதில் எந்த மாற்றுக் கருத்தும் இல்லை. ஆனால், அவற்றிற்கான தமிழ்ச் சொற்களை உருவாக்கும் பொறுப்பை முனைவர்களிடம் விட்டுவிடுகிறேன். நான் இலகுவாகத் தமிழில் விளக்கம் கொடுத்துப் புரிய வைக்க மட்டுமே முயற்சி எடுக்கிறேன். அதனால் சில சமயங்களில் ஆங்கிலச் சொற்களை அப்படியே பயன்படுத்தவும் வேண்டிவரலாம். அதற்கு முன்னரே என் மன்னிப்பைக் கேட்டுக் கொள்கிறேன்.

சமீப காலமாக அறிவியலில் நோபல் பரிசுகள் பெறுபவர்களை உருவாக்கும் நிறுவனங்களின் வரிசையில் ‘மாக்ஸ் பிளாங்க் இன்ஸ்டிட்யூட்’ (Max Planck Institute) முதன்மை வகிக்கிறது. மாக்ஸ் பிளாங்கில் ஆராய்ச்சிகளில் ஈடுபடுபவர் என்றால், அவருக்கு உலகளாவிய ரீதியில் பெரும்மதிப்பு இருக்கிறது. ஆராய்ச்சியில், ஸ்டான்ஃபோர்ட், கொலம்பியா, கலிபோர்னியா, பிரின்ஸ்டன், சிக்காக்கோ, ஹாவார்ட் ஆகிய பல்கலைக் கழகங்களுக்கு நிகரானது இது. இந்த மாக்ஸ் பிளாங் நிறுவனத்துக்கு இந்தப் பெயர் வந்ததற்குக் காரணம், ஜேர்மனியைச் சேர்ந்த இயற்பியலாளரான ‘மாக்ஸ் பிளாங்க்’ என்பவராவார்.

மாக்ஸ் பிளாங்க் (1858-1947) குவாண்டம் இயற்பியலின் ஆரம்பகர்த்தாக்களில் ஒருவர். இவரின் கண்டுபிடிப்புகளின் முடிபுகளாக அறிவியல் பெற்றுக்கொண்ட ஒரன்றுதான் ‘பிளாங்க் நீளம்’ (Planck Length). இந்தப் பிளாங்க் நீளமென்றால் என்னவென்பதைத்தான் இன்று நாம் பார்க்கப் போகிறோம். காரணம், மிகச் சிறிய அளவிலான பிளாங்க் நீளம்தான் குவாண்டத்தின் அளவையும் நமக்கு எடுத்துச் சொல்லும்.

முடிவிலி (Infinity) என்றால் என்னவென்று உங்களுக்குத் தெரியும் என்று நினைக்கிறேன். முடிவில்லாதது, எல்லையில்லாதது, இதன் அளவு இதுதான் என்று எந்த வரையறைக்குள்ளும் அடங்காதது முடிவிலி என்று சொல்லப்படும்.. அதுபோல, உங்களால் கற்பனையே செய்ய முடியாத, பிரமாண்டமான (பெரிய) ஒன்று உண்டென்றால், அதுதான் பேரண்டம் (Universe). விண்மீன்களையும், விண்மீன் திரள்களையும் (Galaxies), கருந்துளைகளையும், கருஞ்சக்தி, கரும்பொருள் என அனைத்தையும் உள்ளடக்கியது பேரண்டம். 13.8 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்னர் உருவாகிய பேரண்டம், படிப்படியாகப் பெரிதாகிக் கொண்டேயிருக்கிறது. இன்றும் அதன் வளர்ச்சி நடைபெற்றுக் கொண்டிருக்கிறது. நவீன இயற்பியல், ‘ஒளியைவிட வேகமாக எதுவும் நகர முடியாது’ என்று அடித்துச் சொல்லிய நிலையில், இயற்பியல் விதிகளையெல்லாம் உடைத்துக்கொண்டு, ஒளியைவிட அதிவேகமாக நம் பேரண்டம் விரிவடைந்துகொண்டே செல்கிறது. இப்படி இயற்பியல் விதிகள், அண்டத்திலும், குவாண்டத்திலும் சிலசமயங்களில் செயலிழந்துவிடுகின்றன. இன்றுள்ள நவீனக் கருவிகளைக் கொண்டு மனிதனால் அவதானிக்கக் கூடிய பேரண்டம் 92 ஒளியாண்டுகள் பெரிதானது. ஆனால் பேரண்டம் அத்துடன் முடிந்துவிடவில்லை. நம்மால் அவதானிக்க முடியாத பெரிய அளவையும் கொண்டது. அதனால், பேரண்டத்தின் அளவை முடிவிலி என்று சொல்லிக் கொள்ளலாம்.

பேரண்டம் அளவில் பெரியதாக இருப்பதுபோல, அதற்கு எதிர்மாறாகச் சிறிய அளவில் இருப்பதுதான் குவாண்டம் எனப்படுகிறது. சில காலங்களின் முன்வரை அணுவே மிகச் சிறியதாக நம்பிவந்தோம். பின்னர் அணு பிளக்கப்பட்டு, அதனுள் நுன்னிய அளவிலான, பேரண்டம் போன்று ஒரு பேருலகம் இருப்பது அறியப்பட்டது. பேரண்டத்தில் எந்த அளவுக்கு நட்சத்திரங்கள், கோள்கள், மற்றும் பலவும் இயங்கிக் கொண்டிருக்கின்றனவோ, அதேயளவு அணுவுக்குள்ளும் இயங்கிக் கொண்டிருக்கின்றன. எல்லாமே மிகமிகமிகச் சிறிய அளவிலானவை. அதுவே குவாண்டம் உலகு ஆகும். அணுவுக்குள் இருந்து இயங்கிக் கொண்டிருப்பவற்றை உப அணுத்துகள்கள் (Subatomic particles) என்பார்கள். அணுவுக்குள் எண்ணிலடங்காத உப அணுத்துகள்கள் இருக்கின்றன. அவற்றில் மிகச்சிறியதாகக் கருதப்படுவது ‘அதிர்விழை’ (Strings) ஆகும். அதிர்விழையென்பது கோட்பாட்டு ரீதியாகத்தான் இருக்கிறது. அப்படியொன்று இல்லையென்று சொல்பவர்களும் உண்டு.

அணுவைப் பிரித்தால், அங்கே எலெக்ட்ரான், நியூட்ரான், புரோட்டான் என்னும் துகள்கள் காணப்படுகின்றன. இந்த நியூட்ரான், புரோட்டான் ஆகியவற்றைப் பிளந்தால் அங்கு குவார்க்குகள் (Quark) என்பவை காணப்படுகின்றன. குவார்க்குகள் பல வகைகளில் உண்டு. இவைபற்றியெல்லாம் பின்னர் விரிவாகப் பார்ப்போம். குவார்க்கைப் பிரித்தால் அதனுள் இந்த அதிர்விழைகள் அதிர்ந்தபடி இருப்பதாகச் சொல்கிறார்கள். சொல்கிறார்களேயொழிய, அதை இன்னும் காணவில்லை. காரணம், அதைக் காணக்கூடிய வகையில் நம் அறிவியல் இன்னும் வளரவில்லை. இந்த அதிர்விழையின் அளவு, ஒரு ‘பிளாங்க் நீளம்’ (Plank Length) ஆகும் (அதிர்விழையென்று சொல்வது ஒரு இலகுவான புரிதலுக்காகத்தான்). ஐன்ஸ்டைன் குறிப்பிட்ட, வெளி.காலத்தின் (Space time) சிறிய அளவையும் பிளாங்க் நீளம் என்பார்கள்.

ஒரு பிளாங்க் நீளம் எவ்வளவு தெரியுமா?

ஒரு பிளாங்க் நீளம் = 0.000000000000000000000000000000000016 மீட்டர்களாகும். அதாவது தசமப் புள்ளிக்கு அருகே 35 பூச்சியங்களின் அளவு மீட்டராகும். அவ்வளவு சிறிய அளவு இது. ஒரு புரோட்டானின் 10^20 மடங்கு சிறியது. இதுவரை மணிதனால் அவதானிக்கப்பட்ட மிகச்சிறிய அளவு, பிளாங்க் நீளம்தான். இதைவிடவும் சிறிய அளவு இருக்கலாம். அதை இன்னும் நம்மால் கணிக்க முடியவில்லை. பிளாங்க் நீளத்தைப் போல நேரத்தின் மிகச்சிறிய அளவை ‘பிளாங்க் நேரம்’ (Planck Time) என்கிறார்கள். ஒரு பிளாங்க் நேரம் என்பது, ஒரு போட்டான் துகள், ஒளியின் வேகத்தில் ஒரு பிளாங்க் நீளத்தைக் கடக்க எடுக்கும் நேரம் ஆகும். அதாவது ஒளியின் வேகம் ஒரு நொடிக்கு 3 இலட்சம் கிலோ மீட்டர்களாகும். இந்த வேகத்தில், பிளாங்க் நீளத்தை ஒரு போட்டான் துகள் கடக்க எடுக்கும் நொடிகள் பிளாங்க் நேரம் எனப்படுகிறது. இது 0.00000000000000000000000000000000000000000001 செக்கனாகும். தசமப்புள்லிக்கு அருகே 43 பூச்சியங்கள் வரும் அளவுள்ள செக்கன் ஆகும் (10^-43 sec). பிக்பாங் என்னும் பெருவெடிப்பு நடந்து அது பெருவெளியாய் விரிவதற்கு இந்தப் பிளாங்க் நேரமே எடுத்திருக்கிறது.

இந்தப் பிளாங்க் அளவு பற்றிப்படிக்கும் போது நிறையவே சந்தேகங்களும் புரியாமையும் உங்களுக்குத் தோன்றியிருக்கும். அந்தச் சந்தேகங்கள் எவையென்று உங்கள் கமெண்டில் எழுதுங்கள். புரியாதவை எவையென்பதையும் எழுதுங்கள். அடுத்த பகுதியில் அவற்றின் விளக்கத்துடன் தொடரலாம்.