നഗ്ന വൈചിത്ര്യങ്ങള് - സ്റ്റീഫന്ഹോക്കിംഗിന് പിഴച്ചത്

Share the Knowledge

തമോദ്വാരങ്ങളെ കുറിച്ചുള്ള ഏറ്റവും പ്രബലമായ സിദ്ധാന്തങ്ങള് നിര്മിച്ചത് ഇംഗ്ലീഷ് സൈദ്ധാന്തിക ഭൗതിക ശാസ്ത്രജ്ഞനായ സ്റ്റീഫന്വില്യം ഹോക്കിംഗ് ആണ്. എന്നാല് അദ്ദേഹം തന്നെ പറയുന്നു അങ്ങനെയൊന്നില്ലെന്ന് ! ഭൗതിക ശാസ്ത്രത്തിലെ ‘ഫയര്വാള്’ (firewall) പ്രഹേളികക്ക് വിശദീകരണം നല്കുന്നതിന് വേണ്ടിയാണ് തമോദ്വാരങ്ങളുടെ സംഭവ ചക്രവാളത്തെ ഹോക്കിംഗ് തള്ളിപറയുന്നത്. തമോദ്വാരങ്ങളുടെ അദൃശ്യ അതിര്ത്തിയായ സംഭവ ചക്രവാളത്തിന്റെ(event horizon) ഉള്ളിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്ന ഒരു സാങ്കല്പ്പിക ബഹിരാകാശസഞ്ചാരിയെ പരിഗണിച്ചാല് അയാള്ക്കുണ്ടാവുന്ന അനുഭവങ്ങള് ഒരു ബാഹ്യ നിരീക്ഷകന് ഒരിക്കലും നിരീക്ഷിക്കാന് കഴിയില്ലെന്നാണ് സാമാന്യ ആപേക്ഷികത(General Relativity) പറയുന്നത്. കാരണം സംഭവ ചക്രവാളത്തിനപ്പുറം മറ്റൊരു ലോകമാണ്. അത് ദൃശ്യപ്രപഞ്ചത്തില് നിന്ന് മറക്കപ്പെട്ടിരിക്കുകയാണ്. ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞനായ സര്.റോജര് പെന്റോസിന്റെ കോസ്മിക് സെന്സര്ഷിപ്പ് പരികല്പ്പന അനുസരിച്ച് സംഭവ ചക്രവാളത്തിനുള്ളിലെ വൈചിത്ര്യം(Singularity) നഗ്നമാക്കപ്പെടില്ല. സംഭവ ചക്രവാളത്തിനുള്ളില് പ്രവേശിക്കുന്ന ഒന്നും, പ്രകാശം പോലും അവിടെ നിന്ന് പുറത്ത് കടക്കില്ല. എന്നാല് ക്വാണ്ടീകരിക്കപ്പെട്ട വിവരങ്ങള്(Informations) ഒരിക്കലും നഷ്ടമാകില്ലെന്നാണ് ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് പറയുന്നത്. ഫയര്വാള് പാരഡോക്സ് എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഈ ചിന്താപരീക്ഷണത്തിന് വിശദീകരണം നല്കുന്നതിനാണ് വീക്ഷണ ചക്രവാളമാണ്(apparent horizon)യാഥാര്ഥ്യമെന്നും അതെപ്പോഴും സംഭവചക്രവാളത്തിനുള്ളിലായതുകൊണ്ട്് നിരീക്ഷകനില് നിന്ന് മറക്കപ്പെട്ട സംഭവചക്രവാളമെന്നൊന്നില്ലെന്നും ഹോക്കിംഗ് വാദിക്കുന്നത്. നേച്വര് വാരികയില് പ്രസിദ്ധീകരിച്ച രണ്ടുപേജ് മാത്രമുള്ള, ഗണിതക്രികളൊന്നുമില്ലാത്ത ഈ കേവലവാദം ഹോക്കിംഗിന്റെ പ്രതിഭയോട് നീതി പുലര്ത്തുന്നുണ്ടോ എന്ന് സംശയിക്കേണ്ടിയിരിക്കുന്നു. സംഭവ ചക്രവാളമില്ലെങ്കില് തമോദ്വാരങ്ങളുമുണ്ടാകില്ലെന്നാണ് അദ്ദേഹം ഇപ്പോള് പറയുന്നത്.

ഇതോടെ തമോദ്വാരങ്ങളുടെ താപഗതിക നിയമങ്ങളിലും കെര് നിര്ധാരണത്തിലും മാറ്റങ്ങള് വരുത്തേണ്ടിവരുമെന്നും ഭൗതിക ശാസ്ത്ര പാഠപുസ്തകങ്ങളില് തിരുത്തലുകള് വരുത്തേണ്ടിവരുമെന്നും കരുതേണ്ടതില്ല. ഇതിന് മുമ്പും ഹോക്കിംഗ് ഇത്തരം ചില അബദ്ധങ്ങളില് ചെന്നുചാടിയിട്ടുണ്ട്. തമോദ്വാരങ്ങളുടെ സ്വഭാവം വിവരിക്കുന്നതില് നിലവിലുള്ള ഏറ്റവും പ്രബലമായ ‘കഷണ്ടിത്തല സിദ്ധാന്തം'(no hair theorem) തെറ്റാണെന്ന് സ്ഥാപിക്കാന് ശ്രമിച്ച് അദ്ദേഹം പരാജയമടഞ്ഞിരുന്നു. കഷണ്ടിത്തലയിലെ ഏതാനും മുടിയിഴകള് പേലെ പിണ്ഡം, വൈദ്യുതചാര്ജ്, കോണീയ സംവേഗം എന്നീ ഗുണങ്ങള് മാത്രമെ തമോഗര്ത്തങ്ങള്ക്കുള്ളുവെന്നാണ് ഈ സിദ്ധാന്തം പറയുന്നത്.

തമോദ്വാരങ്ങള് ഉണ്ടാകുന്നത്:

ഭ്രമണം ചെയ്യാത്തതും സൂര്യന്റെ 1.44 ഇരട്ടി പിണ്ഡമുള്ളതുമായ (ചന്ദ്രശേഖര്സീമ) ഇലക്ട്രോണ് -ഡീജനറേറ്റ് ദ്രവ്യത്താല് നിര്മിതമായ ഒരു വസ്തു ഗുരുത്വാകര്ഷണം മൂലം തന്നിലേക്ക്തന്നെ ചുരുങ്ങുമെന്ന് 1930ല് ഇന്ത്യന് വംശജനായ ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞന് സുബ്രഹ്മണ്യം ചന്ദ്രശേഖരന് സാമാന്യ ആപേക്ഷികതയിലൂടെ തെളിയിച്ചു. എന്നാല് അക്കാലത്തെ ഭൗതിക ശാസ്ത്രജ്ഞര് ഇതംഗീകരിച്ചില്ല. കാരണം ചന്ദ്രശേഖര് സീമയെക്കാള് ഭാരക്കൂടുതലുള്ള വെള്ളക്കുള്ളന്മാര് എല്ലാം തന്നെ അനന്തമായി ചുരുങ്ങുന്നില്ല. ചിലത് ന്യൂട്രോണ് താരങ്ങളായി മാറുകയാണ്. നക്ഷത്രം നിര്മിച്ചിരിക്കുന്ന പദാര്ഥങ്ങളുടെ ഡീജനറസി മര്ദം സങ്കോചത്തെ ഒരു പരിധി കഴിഞ്ഞാല് തടഞ്ഞുനിര്ത്തിയേക്കാം. പലതരം ചെറിയ നക്ഷത്രങ്ങളുടെ രൂപീകരണത്തിന് ഇത് കാരണമാകുന്നു. സൂപ്പര്നോവ വിസ്ഫോടനം, ഗ്രഹ നീഹാരികകളുടെ രൂപീകരണം എന്നിവക്ക് ശേഷം ബാക്കിയാകുന്ന ദ്രവ്യമാണ് ഏത് തരം നക്ഷത്രമാണ് ഇങ്ങനെയുണ്ടാകുന്നതെന്ന് തീരുമാനിക്കുന്നത്. അവിശിഷ്ട നക്ഷത്രത്തിന്റെ പിണ്ഡം സൂര്യന്റെ 3-4 ഇരട്ടിയിലേറെയാകുമ്പോള്(ടോള്മാന്-ഓപ്പണ് ഹൈമര്-വോള്ക്കോഫ് സീമ) ന്യൂട്രോണ് ഡീജനറസി മര്ദത്തിന് പോലം ഗുരുത്വാകര്ഷണ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന സങ്കോചത്തെ തടുക്കാനാകാതെ വരുന്നു.
നക്ഷത്രത്തിന്റെ പിണ്ഡമാകെ ഒരു വൈചിത്രമായി(Singularity)മാറുകയും ഈ സിംഗുലാറ്റിയുടെ ചുറ്റുമുണ്ടാകുന്ന സംഭവ ചക്രവാളത്തിനകത്തുനിന്നും പ്രകാശത്തിനുപോലും രക്ഷപ്പെടാനാകാതെ വരികയും ചെയ്യുന്നു. ഇങ്ങനെ നക്ഷത്രം ഒരു തമോദ്വാരമായി(black holes) മാറുന്നു.

സംഭവ ചക്രവാളം( event horizon)

തമോദ്വാരത്തിന് ചുറ്റും നിഷ്ക്രമണ പ്രവേഗം(escape velocity) പ്രകാശ പ്രവേഗത്തെക്കാള്(3,00,000km/s) കൂടുതാലയ മേഖലയുടെ അതിര്ത്തിയാണ് തമോദ്വാരത്തിന്റെ സംഭവചക്രവാളം. ഈ ചക്രവാളത്തിനകത്ത് പ്രകാശമടക്കമുള്ള എന്തിന്റെയും സഞ്ചാരപഥം തമോദ്വാരത്തിന്റെ ഉള്ളിലേക്കായിരിക്കും. എപ്പോഴെങ്കിലും ഒരു കണിക സംഭവ ചക്രവാളത്തിനകത്ത് കടന്നുകഴിഞ്ഞാല് പിന്നീടത് തമോദ്വാരത്തിന്റെ കേന്ദ്രത്തിലേക്കുള്ള സഞ്ചാരത്തെചെറുക്കാന് കഴിയില്ല. സംഭവ ചക്രവാളത്തിലേക്ക് കടന്നുപോകുന്ന ഏത് വസ്തുവും പ്രതിഭാസവും നിരീക്ഷകനെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം ആ പരിധിയില് നിശ്ചലമാകുന്നതായി അനുഭവപ്പെടും. സൈദ്ധാന്തികമായി, സംഭവ ചക്രവാളം കടക്കുന്ന ഒരു വസ്തുവിന്മേല് പുറമെ നിന്നുള്ള ഗുരുത്വാകര്ഷണ ബലത്തിന് യാതൊരു സ്വാധീനവുമുണ്ടാകില്ല. അതിനാല് തന്നെ സംഭവ ചക്രവാളത്തിനപ്പുറമുള്ള സമയം നിര്വചിക്കപ്പെട്ടിട്ടില്ല. ഈ അവസ്ഥയില് സമയം നിശ്ചലമാണെന്ന് കരുതപ്പെടുന്നു. സംഭവ ചക്രവാളത്തിന്റെ ആരം(radius), ഷ്വാര്സ്ചൈല്ഡ് ആരം(Schwarzchild radius) എന്നാണറിയപ്പെടുന്നത്. സൈദ്ധാന്തികമായി തമോദ്വാരങ്ങളുടെ അസ്തിത്വം തെളിയിച്ച കാള് ഷ്വാര്സ്ചൈല്ഡിന്റെ സ്മരണ നിലനിര്ത്താനാണ് ഈ പേരുനല്കിയിരിക്കുന്നത്.

വൈചിത്ര്യം(Singularity)

തമോദ്വാരത്തിന്റെ കേന്ദ്രത്തില് പദാര്ഥ സാന്ദ്രത, ഗുരുത്വബലം, ഇത് മൂലമുണ്ടാകുന്ന സ്ഥലകാല വക്രത എന്നിവ അനന്തമാണ്. അഥവ തമോദ്വാരത്തിന്റെ പിണ്ഡം മുഴുവന് വ്യാപ്തം ശൂന്യമായ ഒരു മേഖലയിലേക്ക് ചുരുങ്ങുന്നു. ഇങ്ങനെ വ്യാപ്തം പൂജ്യമായതും സാന്ദ്രത അനന്തതുമായ മേഖലയാണ് സിംഗുലാറ്റി എന്നറിയപ്പെടുന്നത്. സിംഗുലാരിറ്റിയുടെ നീളം, വീതി, ഉയരം എന്നിവയെല്ലാം പൂജ്യമായിരിക്കും. അതായത് വൈചിത്ര്യം ഒരു ബിന്ദുവായിരിക്കുമെന്നര്ഥം. വ്യാപ്തം പൂജ്യവുമായിരിക്കും.

-തമോദ്വാരങ്ങള് പലതരം

സൗരപിണ്ഡത്തിന്റെ ലക്ഷം ഇരട്ടിമുതല് ആയിരംകോടി ഇരട്ടിവരെ പിണ്ഡമുള്ള സൂപ്പര് മാസീവ് തമോദ്വാരങ്ങള്, സൂര്യപിണ്ഡത്തിന്റെ ആയിരം ഇരട്ടിയുള്ള ഇന്റര്മീഡിയറ്റ് തമോദ്വാരങ്ങള്, 1.4 സൗരപിണ്ഡത്തിനും 20 സൗരപിണ്ഡത്തിനുമിടയിലുള്ള താരകീയ തമോദ്വാരങ്ങള് എന്നിവ നക്ഷത്രപരിണാമം വഴി രൂപം കൊള്ളുന്ന തമോദ്വാരങ്ങളാണ്. ക്വാണ്ടം ഗുരുത്വ സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച് ഉയര്ന്ന ഊര്ജ്ജ നിലയിലുള്ള കോസ്മിക് കിരണങ്ങള് അന്തരീക്ഷത്തിലെത്തുമ്പോഴും കണികാത്വരത്രങ്ങളില് നടത്തുന്ന കണികാ സംഘട്ടനങ്ങളുടെ ഫലമായും സൂക്ഷ്മ തമോദ്വാരങ്ങള്(Micro black holes) രൂപം കൊള്ളുന്നുണ്ട്. എന്നാല് സൂക്ഷ്മ തമോദ്വാരങ്ങള്ക്ക് ആയുസില്ല. ഹോക്കിംഗ് വികിരണ സിദ്ധാന്ത പ്രകാരം ഇവ നിമിഷാര്ധങ്ങള്ക്കകം ഗാമവികിരണം പ ുറത്തുവിട്ടുകൊണ്ട് ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടും.
ഇക്കഴിഞ്ഞ ജനുവരി എട്ടിന് 73ാം പിറന്നാള് ആഘോഷിച്ച സ്റ്റീഫന് ഹോക്കിംഗ് അമിയോട്രോഫിക് ലാറ്റെറല് സ്ക്ലിറോസിസ്(ALS) രോഗബാധിതനാണ്. ചലന ശേഷി നഷ്ടപ്പെട്ട അദ്ദേഹത്തിന്റെ ചിന്തകള് സൂപ്പര് കംപ്യൂട്ടറുകള് ഉപയോഗിച്ച് പുന:സൃഷ്ടിച്ചാണ് അവതരിപ്പിക്കുന്നത്്. സാമാന്യ ആപേക്ഷികതയും ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സും സംയോജിപ്പിച്ചുകൊണ്ടുള്ള സമ്പൂര്ണ പ്രപഞ്ചചിത്രമായ ക്വാണ്ടം ഗ്രാവിറ്റി സിദ്ധാന്തങ്ങളുടെ കടുത്ത ആരാധകന് കൂടിയാണ് അദ്ദേഹം. ഹോക്കിംഗിന്റെ പുതിയ പരികല്പ്പന ഭൗതിക ശാസ്ത്രത്തില് വലിയ കോളിളക്കമെന്നും ഉണ്ടാക്കില്ലെങ്കിലും പൊതു സമൂഹത്തില്അത് വലിയ ചര്ച്ചകള്ക്ക് കാരണമാകും. നഗ്ന വൈചിത്ര്യങ്ങളും(naked singularities), കോസ്മിക് സെന്സര്ഷിപ്പും കഷണ്ടിത്തല സിദ്ധാന്തവും കെര് നിര്ധാരണവും താപ ഗതികത്തിലെ സമവാക്യങ്ങളുമൊന്നുമല്ല. സ്റ്റീഫന്ഹോക്കിംഗ് എന്ന പേരിനാണ് അവിടെ പ്രാധനം.

By Sabu Jose

Palathully

Palathully

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

ഒരു അഭിപ്രായം പറയൂ