പ്രപഞ്ചം ഏറെക്കുറെ പരന്നതാണ്

പ്രപഞ്ചത്തിനൊരു ആകൃതിയിണ്ടോ? എന്തായിരിക്കും പ്രപഞ്ചത്തിലെ ദ്രവ്യ-ഊര്ജ വിന്യാസത്തിന്റെ ക്രമം? ദ്രവ്യസാന്നിദ്ധ്യമാണോ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ആകൃതി നിര്ണ്ണയിക്കുന്നത്? പ്രപഞ്ച വിജ്ഞാനത്തിലെ (cosmology) കുഴയ്ക്കുന്ന ഒരു സമസ്യയാണിത്. ദ്രവ്യവും (Matter) അതിന്റെ ഗുരുത്വബലവു (gravitational force) മാണ് പ്രപഞ്ചോല്പത്തിക്കും അതിന്റെ ഭാവി നിര്ണയിക്കുന്നതിനും കാരണമാകുന്നതെന്നും പ്രപഞ്ചത്തിലെ ദ്രവ്യസാന്നിധ്യം സ്ഥലകാലങ്ങളുടെ വക്രതയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നുവെന്നും ഈ വക്രത ധനാത്മകവുമാണെന്നാണ് (Positively curved) ഐന്സ്റ്റൈന്റെ പൊതുആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം പറയുന്നത്. ഒരു പന്തിന്റെ ഉപരിതലം പോലെയുള്ള പ്രപഞ്ചം അതിരുകളില്ലാ (unbounded)ത്തതാണെങ്കിലും അനന്ത (infinite) മല്ല. പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഒരു ബിന്ദുവില് നിന്നും യാത്രയാരംഭിക്കുന്ന നക്ഷത്ര സഞ്ചാരി ഒടുവില് പുറപ്പെട്ട സ്ഥാനത്തുതന്നെ തിരിച്ചെത്തുമെന്നു സാരം.

സ്പേസ് ധനാത്മക വക്രമാണെങ്കില് നക്ഷത്രങ്ങളില് നിന്നും പുറപ്പെടുന്ന പ്രകാശത്തിന് അധികദൂരം നേര് രേഖയില് സഞ്ചരിക്കാന് സാധിക്കില്ല. പ്രകാശം സ്പേസിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുന്നതുകൊണ്ട് സ്പേസിന്റെ വക്രത പ്രകാശ രശ്മികളെയും വക്രീകരിച്ചുകളയും. ഐന്സ്റ്റൈന്റെ പ്രവചനമനുസരിച്ച് സൂര്യഗ്രഹണസമയത്ത് നടത്തിയ പരീക്ഷണങ്ങളില് നിന്നും പ്രകാശ രശ്മികള്ക്കുണ്ടാകുന്ന വക്രത കൃത്യമായി ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞര്ക്ക് ബോധ്യപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. ഇപ്രകാരം ധനാത്മക വക്രമായ പ്രപഞ്ചം ഒടുവില് ദ്രവ്യത്തിന്റെ ഗുരുത്വബലത്തിനു വിധേയമായി അതിന്റെ തുടക്കം പോലെ തന്നെ ഒരു ബിന്ദുവിലേക്ക് ഒതുങ്ങും (Big crunch). ജ്യോതിശാസ്ത്ര രംഗത്തുണ്ടായ വളര്ച്ച ഇത്തരം ധനാത്മക പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ സാധ്യതയെ പൂര്ണമായി അംഗീകരിക്കുന്നില്ല. 19-ാം നൂറ്റാണ്ടിലെ റഷ്യന് ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞനായിരുന്ന നിക്കോളായ് ലബച്ചേവ്സ്ക്കിയാണ് ആദ്യമായി പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ആകൃതിയെക്കുറിച്ച് വ്യത്യസ്തമായ വീക്ഷണങ്ങള് മുന്നോട്ടുവച്ചത്. സ്പേസിന്റെ ആകൃതി ഒന്നുകില് പരന്നതോ (Euclidean geometry) അല്ലെങ്കില് ഒരു കുതിര ജീനിയുടെ ഉപരിതലം പോലെ ഋണാത്മക (Negatively Curved-Hyperbolic) വക്രമോ ആകാന് സാധ്യതയുണ്ടെന്ന് അദ്ദേഹം കണക്കുകൂട്ടി. രണ്ടായാലും പ്രപഞ്ചം അനന്തമാണെന്നുതന്നെ പറയാം. എന്നാല് തെളിവുകളുടെ അഭാവം ധനാത്മക വക്രമെന്ന സാന്ത്വ പ്രപഞ്ചത്തിന് തന്നെ മുന്കൈ നേടിക്കൊടുത്തു. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഈ തിരശ്ശീലയില് യൂക്ലിഡിയന് ജ്യാമിതി വിലപ്പോകില്ല. സമാന്തര രേഖകള്ക്ക് ഏറെ നേരം സ്പേസില് സമാന്തരമായി തുടരാന് കഴിയില്ല. പ്രാപഞ്ചിക തിരശ്ശീലയില് വരയ്ക്കുന്ന ത്രികോണം ഗോളോപരിതലത്തിലെ ത്രികോണം പോലെ 180 degree യ്ക്കും മുകളിലായിരിക്കും. സ്പേസിന്റെ ധനാത്മക വക്രത സമാന്തര രേഖകളെ സമാന്തരമല്ലാതാക്കിത്തീര്ക്കുന്നു. സ്പേസിനെ വക്രീകരിക്കുന്നത് ദ്രവ്യത്തിന്റെ ഗുരുത്വബലമാണെന്നുവരുമ്പോള് അതിന്റെ ഉല്പത്തിയും ഭാവിയും നിര്ണയിക്കുന്നതും ഗുരുത്വബലമാണെന്നുതന്നെ കരുതണം. അപ്പോള് പ്രപഞ്ചോല്പത്തിക്ക് മഹാവിസ്ഫോടന (Big Bang) സിദ്ധാന്തമല്ലാതെ മറ്റെന്താണു പകരം വയ്ക്കാനുള്ളത്? ദ്രവ്യോര്ജ സാന്ദ്രത അനന്തമായ ഒരു വൈചിത്ര്യ ബിന്ദു (Point of singularity) വില് നിന്ന് ആരംഭിച്ച് പ്രാപഞ്ചിക ദ്രവ്യത്തിന്റെ ഗുരുത്വബലത്തിന് കീഴടങ്ങി ഒടുവില് മറ്റൊരുവൈചിത്ര്യബിന്ദുവില് തിരിച്ചെത്തുന്ന പ്രതിഭാസമാണീ പ്രപഞ്ചമെന്നു വേണമെങ്കില് മഹാവിസ്ഫോടന സിദ്ധാന്തത്തെ വ്യാഖ്യാനിക്കാം.

ഗുരുത്വബലത്തിനു കീഴടങ്ങി വൈചിത്ര്യബിന്ദുവില് തിരിച്ചെത്തുന്നതിനാവശ്യമായ ദ്രവ്യം പ്രപഞ്ചത്തിലുണ്ടോയെന്ന് പരിശോധിക്കേണ്ടിരിക്കുന്നു. പ്രപഞ്ചത്തിലാകമാനം വിന്യസിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന ദ്രവ്യത്തിന്റെ സാന്ദ്രത പ്രാപഞ്ചിക ദ്രവ്യത്തിന്റെ നിര്ണായക മൂല്യത്തിലും (Critical density -Omega)കൂടുതലാണെങ്കില് മാത്രമേ പൊതുആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്ത പ്രകാരമുള്ള വക്രതകള് പ്രപഞ്ചത്തിനുണ്ടാവുകയുള്ളൂ എങ്കില് മാത്രമേ ഭാവിയില് ഒരു മഹാ വിഭംഗന (Big crunch) ത്തിനും സാധ്യതയുള്ളൂ. ഈ നിര്ണായക മൂല്യത്തിലും കുറവാണ് ദ്രവ്യസാന്ദ്രതയെങ്കില് പ്രപഞ്ചം അനന്തമായിവികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കും. അതൊരിക്കലും അവസാനിക്കുകയുമില്ല. ക്രിട്ടിക്കല് ഡെന്സിറ്റി ഏറെക്കുറെ കൃത്യമായി കണക്കുകൂട്ടാന് കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ടെങ്കിലും (Pcritical=1.0×10-6kg/m3) പ്രപഞ്ചത്തില് ആകെയുള്ള ദ്രവ്യമെത്രയാണെന്നും അവയുടെ യഥാര്ത്ഥ സാന്ദ്രതയെന്താണെന്നും തൃപ്തികരമായ വിശദീകരണം ലഭ്യമല്ലാത്തതുകൊണ്ട് പൊതു ആപേക്ഷികതയിലെ പ്രവചനങ്ങള്ക്ക് ഇപ്പോഴും പ്രസക്തി നഷ്ടപ്പെട്ടിട്ടില്ല. ദ്രവ്യസാന്ദ്രത നിര്ണായക മൂല്യത്തിലും കൂടുതലാണെങ്കില് തീര്ച്ചയായും പ്രപഞ്ചവികാസം നിലയ്ക്കുകയും അത് സങ്കോചിക്കാന് ആരംഭിക്കുകയും ചെയ്യും. അങ്ങനെ മഹാ വിസ്ഫോടനത്തിനു ശേഷമുള്ള സംഭവങ്ങള് ക്രമമായി പിന്നിലേക്ക് സഞ്ചരിക്കുകയും ഒടുവില് ഒരു ബിന്ദുവില് അവസാനിക്കുകയും ചെയ്യും. ദ്രവ്യസാന്ദ്രത ക്രിട്ടിക്കല് വാല്യുവിലും കുറവായാല് സംഭവങ്ങള് ഇങ്ങനെയല്ല അരങ്ങേറുന്നത്. പ്രപഞ്ചവികാസം ഒരിക്കലും നിലയ്ക്കില്ല. പ്രപഞ്ചദ്രവ്യമാകെ നേര്ത്തുനേര്ത്ത് സ്പേസില് അലിഞ്ഞു ചേരും.

പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ വക്രത എന്നുപറയുന്നത് രണ്ടുതരത്തിലുണ്ട്. സ്ഥലത്തിനുമാത്രമുണ്ടാകുന്ന വക്രതയും (Curvature in space)സ്ഥലകാലങ്ങ (Space-time)ളിലുണ്ടാകുന്ന വക്രതയും. ആപേക്ഷികതയുടെ ലോകത്ത് സ്ഥലത്തെയും കാലത്തെയും വേര്തിരിക്കാന് കഴിയില്ല. പ്രപഞ്ചമെന്നാല് സ്ഥലകാലങ്ങളുടെ നാലുമാനങ്ങളാണ് (Four dimensional spacetime continuum). ദ്രവ്യസാന്നിധ്യം പ്രാപഞ്ചിക തിരശ്ശീലയിലുണ്ടാക്കുന്ന വക്രതകള് ഗണിത സൂത്രങ്ങള് ഉപയോഗിച്ച് (Differential geometry) തെളിയിക്കാന് കഴിയും. എന്നാല് ദ്രവ്യസാന്നിധ്യം വക്രീകരിക്കുന്നത് സ്ഥലത്തെ മാത്രമാണെന്നും അത് കാലത്തെ ബാധിക്കില്ലെന്നുമുള്ള മറ്റൊരു പരികല്പനയും നിലനില്ക്കുന്നുണ്ട്. റോബര്ട്ട്സണ്-വാക്കര് മെട്രിക് പ്രകാരം സ്പേസിന്റെ വക്രത നിര്ണയിക്കാനും ഫ്രീഡ്മാന്റെ സമവാക്യങ്ങള് ഉപയോഗിച്ച് വക്രതയുള്ള സ്പേസിന്റെ വികാസനിരക്ക് അളക്കാനും കഴിയുന്നതാണ്.

ആധുനിക ജ്യോതിശാസ്ത്രരംഗത്തെ വളര്ച്ച പ്രപഞ്ചവിജ്ഞാനത്തെ ഗണിതശാസ്ത്ര സമസ്യകളില് നിന്നും പരികല്പനകളില് നിന്നും പരീക്ഷണ നിരീക്ഷണ ഫലങ്ങളുടെ സാധ്യതയിലേക്ക് എടുത്തുയര്ത്തി. 1990 കളില് ആരംഭിച്ച Boomerang, COBE പരീക്ഷണങ്ങളും Maxima, Dasi എന്നീ പാശ്ചാത്തല വികിരണ നിരീക്ഷണങ്ങളും ഭൂമിയുടെ ദക്ഷിണധ്രുവത്തില് സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്ന Acbar ടെലസ്ക്കോപ്പ് ഉപയോഗിച്ച് നടത്തിയ പരീക്ഷണങ്ങളും കോസ്മോളജിയിലെ നിരവധി പരികല്പനകളെ തകിടം മറിക്കുന്നതായിരുന്നു. തുടര്ന്ന് 2003 മുതല് 2006 വരെ നടത്തിയ WMAP ഉപഗ്രഹ സര്വേഫലങ്ങളും പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ആകൃതിയേക്കുറിച്ച് വ്യത്യസ്തമായൊരു ചിത്രമാണ് നല്കുന്നത്. നിരീക്ഷണഫലങ്ങള് നല്കുന്ന സൂചന പ്രപഞ്ച ദ്രവ്യത്തിന്റെ ആകെ സാന്ദ്രത നിര്ണായക മൂല്യത്തിന് (critical value) തുല്യമാണെന്നാണ്. ശ്യാമദ്രവ്യം നിരീക്ഷണ വിധേയമല്ലെങ്കിലും അതുല്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഗുരുത്വ ബലം കണക്കുകൂട്ടിയെടുക്കാന് കഴിയും. അതുപ്രകാരം പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ജ്യാമിതി യൂക്ലിഡിയനാണെന്നും പ്രപഞ്ചം ഏറെക്കുറെ പരന്നതാണെന്നുമുള്ള നിഗമനത്തിലാണ് ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞര് എത്തിയിരിക്കുന്നത്. ഒരിക്കലും സങ്കോചിക്കാതെ വികാസം അനന്തതവരെ തുടരുന്ന ഈ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഭാവി പ്രവചനം ദുഷ്ക്കരമാക്കുന്നത് ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ ദൃഷ്ടിയില് നിന്നും വഴുതിമാറിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ശ്യാമഊര്ജ (Dark energy) ത്തിന്റെ പ്രഭാവം കൊണ്ടാണ്.

തമോദ്വാരങ്ങളില് (Black holes) സ്ഥലകാലങ്ങളുടെ വക്രത അനന്തമാകുന്നില്ലേ? തീര്ച്ചയായും ദ്രവ്യസാമീപ്യം സ്പേസിനെ വക്രീകരിക്കുന്നുണ്ട്. ഗ്രഹങ്ങളും, നക്ഷത്രങ്ങളും, നക്ഷത്രസമൂഹങ്ങളും, നെബുലകളുമെല്ലാം ചേര്ന്ന പ്രപഞ്ചത്തിലെ സാധാരണ ദ്രവ്യം കേവലം 4% മാത്രമേ ഉണ്ടാകൂ. അവയുണ്ടാക്കുന്ന വക്രതകള് ഈ വിശാല പ്രപഞ്ചത്തില് നിസ്സാരമാണ്. മുഖക്കുരുവിന്റെ കലകള്പോലെ വളരെ നിസ്സാരം. ഡാര്ക്ക്മാറ്ററിന്റെ സാന്നിധ്യം പോലും 26% മാത്രം സംശയിക്കപ്പെടുമ്പോള് അവയുല്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഗുരുത്വബലം ഈ പ്രപഞ്ചത്തെയാകെ വക്രീകരിച്ചുകളയുമെന്ന് കരുതുന്നതില് ഒരര്ഥവുമില്ല. പ്രാപഞ്ചിക സ്ഥിരാങ്കം (cosmological constant) പൂജ്യവും ആകെ ദ്രവ്യസാന്ദ്രതയും ദ്രവ്യ സാന്ദ്രതയുടെ നിര്ണായക മൂല്യവും തുല്യമാവുകയും ചെയ്യുന്ന ഒരു ക്രിട്ടിക്കല്-ഡെന്സിറ്റി പ്രപഞ്ചത്തിലാണ് നാം അധിവസിക്കുന്നത്. അപ്പോള് ഒരു കാര്യം ഉറപ്പിച്ചുപറയാന് കഴിയും. പ്രപഞ്ചം ഏറെക്കുറെ പരന്നതാണ്. പ്രപഞ്ചവികാസം അനന്തത വരെ തുടര്ന്ന് കൊണ്ടിരിക്കും. ഒരു തിരിച്ചുപോക്കിന് ഇനി ഒരു സാധ്യതയുമില്ല.

By Sabu Jose

Palathully

Palathully

ഇന്റര്‍നെറ്റില്‍നിന്നുംശേഖരിക്കുന്നഇത്തരംപോസ്റ്റുകളുടെയഥാര്‍ത്ഥരചയിതാവിന്‍റെപേര്അവസാന ഭാഗത്ത്‌ഉണ്ടാവും . തെറ്റെങ്കില്‍ juliuskuthukallen@gmail.com എന്നവിലാസത്തില്‍അറിയിക്കുക .
Palathully
Image

ഒരു അഭിപ്രായം പറയൂ