Friday, November 10, 2006

പ്രപഞ്ചമെന്ന തനിയാവര്‍ത്തനം


മഹാവിസ്ഫോടനത്തിനു മുമ്പ്‌ എന്തായിരുന്നു. ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തം ഇക്കാര്യത്തില്‍ മൗനം പാലിക്കുന്നു. ഇവിടെ വാചാലമാകുന്നത്‌ ക്വാണ്ടം ഭൗതികമാണ്‌. ക്വാണ്ടം ഭൗതീകത്തിന്റെ സാധ്യത ഉപയോഗിച്ച്‌ ഇന്ത്യക്കാരനായ ഡോ.അഭയ്‌ അഷ്ടേക്കര്‍ എത്തിയിരിക്കുന്ന നിഗമനം ഇതാണ്‌; മുമ്പ്‌ നിലനിന്ന സമാനമായൊരു പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ആവര്‍ത്തനമാണ്‌ ഇപ്പോഴത്തെ പ്രപഞ്ചം.

രണ്ടു ലോകങ്ങളെ കൂട്ടിയിണക്കുകയെന്നത്‌ എളുപ്പമല്ല. രണ്ട്‌ പ്രപഞ്ചങ്ങളെ കൂട്ടിയിണക്കുക അതിലും ശ്രമകരം. ഇന്ത്യക്കാരനായ അമേരിക്കന്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ ഡോ.അഭയ്‌ അഷ്ടേക്കറു(Abhay Ashtekar)ടേത്‌ ഒരു വിധത്തില്‍ പറഞ്ഞാല്‍ ഇത്തരമൊരു നിയോഗമാണ്‌. ആല്‍ബര്‍ട്ട്‌ ഐന്‍സ്റ്റയിന്‍ ആവിഷ്ക്കരിച്ച പൊതുആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തവും, പിന്നീട്‌ രൂപപ്പെട്ട ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സും ഭൗതീകശാസ്ത്രത്തിലെ രണ്ട്‌ മേഖലകളാണ്‌; ഇനിയും കൂട്ടിയിണക്കാന്‍ കഴിയാത്ത രണ്ട്‌ ലോകങ്ങള്‍. അവ ഒരേ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ രണ്ട്‌ സാധ്യതകളെ വിശദീകരിക്കുന്നു; സ്ഥൂലപ്രപഞ്ചത്തെയും സൂക്ഷ്മപ്രപഞ്ചത്തെയും. അവയെ കൂട്ടിയിണക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞ കാല്‍നൂറ്റാണ്ടായി നടത്തുന്ന ശ്രമം ഡോ.അഷ്ടേക്കറെ എത്തിച്ചിരിക്കുന്നത്‌, രണ്ടു പ്രപഞ്ചങ്ങളെ തമ്മില്‍ കൂട്ടിയോജിപ്പിക്കുന്നതിലേക്കാണ്‌. മഹാവിസ്ഫോടനത്തിലൂടെ രൂപപ്പെട്ട ഇപ്പോഴത്തെ പ്രപഞ്ചത്തെയും, അതിനുമുമ്പ്‌ നിലനിന്ന സമാനമായ മറ്റൊരു പ്രപഞ്ചത്തെയും!

അനന്തസാന്ദ്രതയുള്ള ഒരു പ്രാപഞ്ചികകണത്തിന്‌ ഏതാണ്ട്‌ 1370 കോടി വര്‍ഷം മുമ്പ്‌ മഹാവിസ്ഫോടനവും(Big Bang) അതിവികാസവും(Inflation) സംഭവിച്ച്‌ ഇന്നത്തെ പ്രപഞ്ചം രൂപപ്പെട്ടുവെന്നാണ്‌, പ്രപഞ്ചസൃഷ്ടി സംബന്ധിച്ച്‌ നിലവിലുള്ള ഏറ്റവും പ്രമുഖമായ സിദ്ധാന്തം പറയുന്നത്‌. ഐന്‍സ്റ്റയിന്റെ പൊതുആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം(General Theory of Relativity) ഇത്തരമൊരു സാധ്യതയാണ്‌ മുന്നോട്ടു വെയ്ക്കുന്നത്‌. സ്ഥലകാലങ്ങള്‍ (space-time) ആ മഹാവിസ്ഫോടനത്തിന്റെ ഫലമായാണുണ്ടായത്‌. അതിനു മുമ്പ്‌ എന്തെങ്കിലും ഉണ്ടായിരിക്കാനുള്ള സാധ്യത ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തിലില്ല. പക്ഷേ, ഒരു സിദ്ധാന്തം വഴിമുടക്കുന്നതു കൊണ്ട്‌ അന്വേഷണങ്ങള്‍ അവസാനിക്കുന്നില്ല. ഡോ.അഭയ്‌ അഷ്ടേക്കറും സംഘവും ക്വാണ്ടംഭൗതികത്തിന്റെ സാധ്യതകളേറ്റെടുത്ത്‌ അന്വേഷണം തുടര്‍ന്നു. എത്തിയിരിക്കുന്നതോ അസാധാരണമായ ഒരു തിരിച്ചറിവിലേക്കും. ഇപ്പോഴത്തെ പ്രപഞ്ചത്തിന്‌ ഏതാണ്ട്‌ സമാനമായ മറ്റൊരു പ്രപഞ്ചം ഇതിന്‌ മുമ്പ്‌ നിലനിന്നിരുന്നു. നിലവിലുള്ള പ്രപഞ്ചം അനുനിമിഷം വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്‌. മുന്‍പ്രപഞ്ചം പക്ഷേ, ചുരുങ്ങുന്ന ഒന്നായിരുന്നു. ചുരുങ്ങി ഒരു ബിന്ദുവിലേക്കെത്തിയ ആ പ്രപഞ്ചം, ഒരു 'ക്വാണ്ടം പാല'(quantum bridge) ത്തിലൂടെ നിമിഷാര്‍ധത്തിനിടയില്‍ പുതിയ പ്രപഞ്ചമായി രൂപപ്പെട്ടു-ഡോ.അഷ്ടേക്കറും സംഘവും മുന്നോട്ടുവെയ്ക്കുന്ന സിദ്ധാന്തം ഇതാണ്‌.

പ്രപഞ്ചസൃഷ്ടി സംബന്ധിച്ച്‌ അസംഖ്യം സിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ നിലവിലുണ്ട്‌. മഹാവിസ്ഫോടനത്തിന്‌ മുമ്പ്‌ എന്തായിരുന്നു എന്നു പറയാന്‍ പലരും ശ്രമിച്ചിട്ടുമുണ്ട്‌. 1973-ല്‍ 'സിറ്റി യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ്‌ ന്യൂയോര്‍ക്കി'ലെ ഗവേഷകനായ എഡ്വേര്‍ഡ്‌ ട്രിയോണ്‍ അവതരിപ്പിച്ചതാണ്‌ അവയില്‍ ശ്രദ്ധേയമായ ഒരു വാദഗതി. നിതാന്തശൂന്യതിയിലുണ്ടായ ആന്തോളനം(vaccum fluctuation) വഴി അനന്തസാന്ദ്രതയുള്ള സൂക്ഷ്മകണത്തിന്റെ രൂപത്തില്‍ പ്രപഞ്ചം നിലവില്‍ വന്നു എന്നാണ്‌ അദ്ദേഹം വാദിച്ചത്‌. ക്വാണ്ടം ഭൗതീകത്തില്‍ ശൂന്യസ്ഥലം(vaccum)എന്നൊന്നില്ല. ഊര്‍ജ്ജത്തിന്റെ സൃഷ്ടിസംഹാരങ്ങള്‍ എവിടെയും നടക്കുന്നു. ഈ സാധ്യതയാണ്‌ തന്റെ സിദ്ധാന്തത്തിന്‌ രൂപം നല്‍കാന്‍ ട്രിയോണ്‍ ഉപയോഗിച്ചത്‌.

എണ്‍പതുകളുടെ തുടക്കത്തില്‍ 'മസാച്യൊാ‍സ്റ്റ്സ്‌ ഇന്‍സ്റ്റിട്ട്യൂട്ട്‌ ഓഫ്‌ ടെക്നോളജി'(MIT)യിലെ അലന്‍ ഗുഥ്‌ 'അതിവികാസ'മെന്ന സാധ്യത കണ്ടെത്തിയത്‌ പൊതുആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ഒരു അപ്രതീക്ഷിത സാധ്യതയില്‍ നിന്നായിരുന്നു. ആദികണത്തിന്റെ രൂപത്തില്‍ പ്രപഞ്ചം നിലവില്‍ വന്ന്‌ 'ആദ്യസെക്കന്റിന്റെ ലക്ഷംകോടിയൊരംശത്തിന്റെ ലക്ഷംകോടിയിലൊരംശത്തിന്റെ ലക്ഷംകോടിയിലൊരംശം' കൊണ്ട്‌ അത്‌ അത്യപൂര്‍വമായ അതിവികാസത്തിന്‌ വിധേയമായി എന്നാണ്‌ അലന്‍ ഗുഥ്‌ പ്രഖ്യാപിച്ചത്‌.സ്റ്റാന്‍ഫഡ്‌ സര്‍വകലാശാലയിലെ ആന്‍ഡ്രേ ലിന്‍ഡെ പോലുള്ള പ്രശസ്ത ഗവേഷകര്‍ ഈ അതിവികാസ സിദ്ധാന്തത്തിന്‌ വേണ്ടത്ര അടിത്തറ പണിതു. പ്രപഞ്ചത്തിലെ സൂക്ഷ്മവികിരണ പശ്ചാത്തലത്തെ(Microwave Background)ക്കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങളും നിരീക്ഷണവും അതിവികാസ സിദ്ധാന്തത്തെ പിന്തുണയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

മഹാവിസ്ഫോടനത്തിന്‌ മുമ്പെന്തായിരുന്നു എന്നതു സംബന്ധിച്ച്‌ ശ്രദ്ധേയമായ മറ്റൊരു നിഗമനം മുന്നോട്ടു വെച്ചതും ആന്‍ഡ്രേ ലിന്‍ഡെയാണ്‌; അലക്സാണ്ടര്‍ വിലെങ്കിനുമായി ചേര്‍ന്ന്‌. 'ക്വാണ്ടം ഫണലിങ്‌'(quantum tunneling) എന്ന പ്രതിഭാസമനുസരിച്ച്‌ പ്രപഞ്ചം അവതരിച്ചു എന്നാണ്‌ ഇരുവരും പറഞ്ഞത്‌. സാധാരണഗതിയില്‍ ഒരു മതിലിന്‌ അല്ലെങ്കില്‍ മറയ്ക്ക്‌ അപ്പുറത്തുള്ള വസ്തു ഇപ്പുറം എത്തണമെങ്കില്‍ (ക്ലാസിക്കല്‍ ഭൗതികം അനുസരിച്ച്‌) ഏതെങ്കിലും ബലത്തിന്റെ സഹായം വേണം. പക്ഷേ, ക്വാണ്ടം ഭൗതീകത്തില്‍ പ്രത്യേകമായ ഒരു ശ്രമവും നടത്താതെ തന്നെ വസ്തു ചിലപ്പോള്‍ ഇപ്പുറത്ത്‌ പ്രത്യക്ഷപ്പെടാം. ഇതാണ്‌ ക്വാണ്ടം ഫണലിങ്‌ എന്നറിയപ്പെടുന്നത്‌. തെളിയിക്കപ്പെട്ട പ്രതിഭാസമാണിത്‌. പല ഇലക്ടോണിക്‌ ഉപകരണങ്ങളുടെയും പ്രവര്‍ത്തനം സാധ്യമാകുന്നത്‌ ഈ പ്രതിഭാസം അനുസരിച്ചാണ്‌. ക്വാണ്ടം ഫണലിങ്ങിലെ മറ(barrier) ഭൗതീകമായ ഒന്നാകണമെന്നില്ല; വേണമെങ്കില്‍ അതൊരു ഊര്‍ജ്ജമറ(energy barrier)യാകാം. ഇത്തരമൊരു ഊര്‍ജ്ജമറയിലൂടെ, ധന-ഋണ ഊര്‍ജ്ജങ്ങളുടെ സമ്മേളനമായി പ്രപഞ്ചം ഉടലെടുത്തു എന്ന്‌ ലിന്‍ഡെയും വിലെങ്കിനും സംയുക്തമായി അവതരിപ്പിച്ച സിദ്ധാന്തം പറയുന്നു.

സ്ട്രിങ്‌ തിയറി(String Theory)യുടെയും അതിന്റെ തന്നെ മറ്റൊരു വകഭേദമായ 'ബ്രേന്‍ തിയറി'(Bran Theory)യുടെയുമൊക്ക സഹായത്തോടെ ഒട്ടേറെ വേറെ പ്രപഞ്ചമാതൃകകളും അവതരിപ്പിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്‌. ആയിരം ഇതളുള്ള പ്രപഞ്ചവും, മനുഷ്യന്‌ കണ്ടെത്താനാകാത്ത വ്യത്യസ്ത മാനങ്ങള്‍(dimentions) കൊണ്ട്‌ വേര്‍തിരിക്കപ്പെട്ട പ്രപഞ്ചങ്ങളുമൊക്കെ അവതരിപ്പിക്കപ്പെട്ടു. ഓരോ പ്രപഞ്ചമാതൃകയും ആശയക്കുഴപ്പം വര്‍ധിപ്പിക്കുകയാണ്‌ ചെയ്തത്‌. അന്യപ്രപഞ്ചങ്ങളിലൊന്നും നമ്മുടെ മാതൃപ്രപഞ്ചത്തിലെ ഭൗതീകശാസ്ത്ര നിയമങ്ങള്‍ ബാധകമാകില്ലെന്ന കാര്യം വല്ലാത്ത അമ്പരപ്പാണ്‌, പ്രപഞ്ചശാസ്ത്രരംഗത്ത്‌ സൃഷ്ടിച്ചിരിക്കുന്നത്‌.

പക്ഷേ, അത്തരം അമ്പരപ്പുകള്‍ക്ക്‌ ഇട കൊടുക്കുന്നില്ല എന്നതാണ്‌ ഡോ.അഷ്ടേച്ചക്കറും സംഘവും മുന്നോട്ടു വെച്ച പ്രപഞ്ചസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ പ്രത്യേകത. കാരണം പഴയ പ്രപഞ്ചത്തിന്‌ പുതിയതായി രൂപാന്തരമുണ്ടായ വളരെ വളരെ ചെറിയൊരു സമയത്ത്‌ മാത്രം ക്വാണ്ടംനിയമങ്ങള്‍ പ്രപഞ്ചത്തെ ഭരിക്കുകയും, അതിനു മുമ്പും പിമ്പും ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തം തന്നെ സ്ഥൂലപ്രപഞ്ചത്തിന്റെ നിയന്ത്രണം കൈയാളുകയും ചെയ്യുന്നതായാണ്‌ പുതിയ സിദ്ധാന്തം പറയുന്നത്‌. 'ഫിസിക്കല്‍ റിവ്യൂ ലറ്റേഴ്സ്‌' എന്ന പ്രമുഖ ഭൗതികശാസ്ത്ര ഗവേഷണ വാരിക വഴി അടുത്തയിടെ ഡോ.അഷ്ടേക്കറും സഹപ്രവര്‍ത്തകരും തങ്ങളുടെ സിദ്ധാന്തം അവതരിപ്പിച്ചു.

മഹാരാഷ്ട്രയില്‍ ജനിച്ച്‌, ശാസ്ത്രപഠനത്തിനായി അമേരിക്കയിലേക്ക്‌ കുടിയേറിയ ഡോ.അഷ്ടേക്കര്‍ ഇത്തരമൊരു പ്രപഞ്ചസിദ്ധാന്തത്തിലേക്കെത്തിയത്‌ യാദൃശ്ചികമല്ല. പെന്‍സില്‍വാനിയ സ്റ്റേറ്റ്‌ സര്‍വകലാശാലയ്ക്കു കീഴിലെ 'ഇന്‍സ്റ്റിട്ട്യൂട്ട്‌ ഓഫ്‌ ഗ്രാവിറ്റേഷണല്‍ ഫിസിക്സ്‌ ആന്‍ഡ്‌ ജോമട്രി'യുടെ ഡയറക്ടറായ ഡോ.അഷ്ടേക്കര്‍, 'ലൂപ്‌ ക്വാണ്ടം ഗ്രാവിറ്റി'യെന്ന സിദ്ധാന്തം രൂപപ്പെടുത്തുന്നതില്‍ പ്രധാന പങ്കു വഹിച്ച വ്യക്തിയാണ്‌. ക്വാണ്ടം ഭൗതികത്തെയും ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തത്തെയും കൂട്ടിയിണക്കാന്‍ നടക്കുന്ന ശ്രമങ്ങളില്‍, ഏറ്റവും പ്രതീക്ഷ നല്‍കുന്ന ഒന്നായി ഈ സിദ്ധാന്തം വിലയിരുത്തപ്പെടുന്നു. 'ലൂപ്‌ ക്വാണ്ടം ഗ്രാവിറ്റി' പ്രകാരം, ഏകമാന(one-dimentional) ക്വാണ്ടം ഇഴകളാല്‍ നെയ്തുണ്ടാക്കായ ഒന്നാണ്‌ സ്പേസ്‌ (space). മഹാവിസ്ഫോടനവേളയില്‍ ഈ ഇഴക്കൂട്ടുകള്‍ മാരകശക്തിയില്‍ പൊട്ടിത്തകരുകയും, ജ്യാമിതിയുടെ ക്വാണ്ടം സ്വഭാവം പ്രകടമാവുകയും ചെയ്തുവെന്ന്‌ സിദ്ധാന്തം പറയുന്നു. 'ക്വാണ്ടം ലൂപ്‌ ഗ്രാവിറ്റി'യുടെ സഹായത്തോടെ ഡോ. അഷ്ടേക്കറും സംഘവും തയ്യാറാക്കിയ ഗണിത സമീകരണങ്ങള്‍, ഇപ്പോഴത്തേതിന്‌ സമാനമായ മറ്റൊരു പ്രപഞ്ചം നിലനിന്നിരുന്ന കാര്യം വ്യക്തമായി പ്രവചിക്കുന്നു.

ഒരു 'മഹാഉത്പതനം'(Big Bounce) ആണത്രേ മാഹവിസ്ഫോടന വേളയിലുണ്ടായത്‌. പഴയ പ്രപഞ്ചം ചുരുങ്ങി ഒരു ബിന്ദുവിലേക്കെത്തിയപ്പോള്‍ സ്ഥലകാലങ്ങളുടെ ക്വാണ്ടം സ്വഭാവം മൂലം ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം ശരിക്കും വികര്‍ഷണ ബലമായി മാറി. അങ്ങനെ പ്രപഞ്ചം സ്വയം വികസിക്കുന്ന പുതിയ രൂപത്തിലെത്തി. "ഐന്‍സ്റ്റയിന്റെ പ്രപഞ്ച നിയമങ്ങളെ ക്വാണ്ടം പരിഷ്ക്കരണങ്ങള്‍ക്ക്‌ വിധേയമാക്കിയപ്പോള്‍, മഹാവിസ്ഫോടനത്തിന്‌ പകരം ഒരു 'മഹാഉത്പതന'മാണ്‌ സംഭവിച്ചതെന്ന്‌ ഞങ്ങള്‍ക്ക്‌ തെളിയിക്കാനായി'ഡോ.അഷ്ടേര്‍ക്കര്‍ പറയുന്നു. വിവിധ ഗണിത മാനദണ്ഡങ്ങളുപയോഗിച്ച്‌ തങ്ങളുടെ കണ്ടെത്തലിനെ വിശകലനത്തിന്‌ വിധേയമാക്കിയപ്പോള്‍, പ്രപഞ്ചത്തിന്‌ സംഭവിച്ചത്‌ 'മഹാഉത്പതനം' തന്നെയെന്നാണെന്ന്‌ കൂടുതല്‍ വ്യക്തമാകുകയാണ്‌ ചെയ്തതെന്ന്‌ അദ്ദേഹം അറിയിക്കുന്നു. ഡോ.അഷ്ടേക്കര്‍ക്കൊപ്പം ഇന്ത്യക്കാരനായ മറ്റൊരാള്‍ കൂടി പുതിയ സിദ്ധാന്തം രൂപപ്പെടുത്തിയ സംഘത്തിലുണ്ട്‌; പരംപ്രീത്‌ സിങ്‌. ടോമാസ്‌ പാവ്ലോവ്സ്കിയാണ്‌ സംഘത്തിലെ മറ്റൊരാള്‍.(2006 ജൂണ്‍ 18-ന്‌ മാതൃഭൂമി വാരാന്തപ്പതിപ്പില്‍ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്‌).

1 comment:

ഉത്സവം : Ulsavam said...

വളരെ നല്ല ലേഖനം(ങ്ങള്‍).
മാതൃഭൂമിയില്‍ പ്രസീദ്ധീകരിക്കുന്നത് വായിക്കാറുണ്ട്.
മലയാളം വിക്കിയില്‍ ഇത്തരം ലേഖനങ്ങള്‍ ചേര്‍ത്താല്‍ നന്നായിരിക്കും.
ഇനിയും കാതലുള്ള വിഷയങ്ങള്‍ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.