പുതിയ കാലത്തെ പ്രപഞ്ചസങ്കല്പ്പമാകെ ആല്ബര്ട്ട് ഐന്സ്റ്റൈന് അവതരിപ്പിച്ച 'സാമാന്യ ആപേക്ഷിതാ സിദ്ധാന്ത'ത്തിന്റെ ചുവടുപിടിച്ച് രൂപപ്പെട്ടതാണ്. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഉത്ഭവവും വികാസവും അന്തിമവിധിയും അടങ്ങിയ ആ മഹാസിദ്ധാന്തം അവതരിപ്പിച്ചിട്ട് 2015 നവംബര് 25ന് ഒരു നൂറ്റാണ്ട് തികഞ്ഞു
ക്രിസ്റ്റഫര് നോളന് സംവിധാനം ചെയ്ത് 2014ല് പുറത്തിറങ്ങിയ 'ഇന്റര്സ്റ്റെല്ലാര്' ('Interstellar') സിനിമ കണ്ട പലരും അതിലെ 'കടിച്ചാല് പൊട്ടാത്തതും' 'എടുത്താല് പൊന്താത്തതു'മായ ശാസ്ത്രസങ്കല്പ്പങ്ങളെക്കുറിച്ച് അത്ഭുതപ്പെട്ടു. തമോഗര്ത്തങ്ങളും വേം ഹോളുകളും സ്പേസ്ടൈം വാര്പ്പും ടൈം ട്രാവലുമൊക്കെ മനുഷ്യഭാവനയ്ക്ക് പോലും വഴങ്ങാത്ത തരത്തിലുള്ള സങ്കീര്ണതകളാണെന്ന് ചിലര് പരാതിപ്പെട്ടു. കഴിയുന്നത്ര കൃത്യതയോടെ അവയൊക്കെ സിനിമയില് ദൃശ്യവത്ക്കരിക്കാന് പ്രശസ്ത ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞന് കിപ് തോണ് ആണ് സംവിധായകനെ സഹായിച്ചത്.
അവയൊന്നും പക്ഷേ, പുതിയ സങ്കല്പ്പങ്ങളായിരുന്നില്ല. കഴിഞ്ഞ നൂറുവര്ഷമായി ഒരു മഹാസിദ്ധാന്തവുമായി ശാസ്ത്രലോകം പടവെട്ടിയതിന്റെ അന്തരഫലങ്ങളാണ് മേല്സൂചിപ്പിച്ച സങ്കല്പ്പങ്ങളോരോന്നും. 'സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം' ('ജനറല് തിയറി ഓഫ് റിലേറ്റിവിറ്റി') എന്നാണ് അത് അറിയപ്പെടുന്നത്. ആല്ബര്ട്ട് ഐന്സ്റ്റൈന് ആ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ അന്തിമരൂപം ലോകത്തിന് മുന്നില് അവതരിപ്പിച്ചത് 1915 നവംബര് 25നാണ്.
സാധാരണക്കാരുടെ മനസില് ഐന്സ്റ്റൈന് സ്ഥാനംനേടിക്കൊടുത്തത് അദ്ദേഹത്തിന്റെ പ്രസിദ്ധമായ ഊര്ജസമവാക്യമാണ്. പദാര്ഥവും ഊര്ജവും ഒരേ നാണയത്തിന്റെ ഇരുവശങ്ങളാണെന്ന് സ്ഥാപിക്കുന്ന ആ സമവാക്യമാണ് ഒരര്ഥത്തില് ആറ്റംബോംബിന്റെ വരെ അടിത്തറ! വേഗം കൂടുമ്പോള് സമയം പിന്നോട്ടിഴയും എന്നതായിരിക്കാം (ടൈം ഡയലേഷന് എന്നാണിതിന്റെ പേര്) ഐന്സ്റ്റൈന്റെ കണ്ടുപിടിത്തങ്ങളില് സാധാരണക്കാരെ അമ്പരപ്പിച്ച മറ്റൊരു സങ്കല്പ്പം. ഈ സങ്കല്പ്പങ്ങളൊക്കെ പക്ഷേ, 1905ല് അദ്ദേഹം അവതരിപ്പിച്ച 'വിശിഷ്ട ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്ത'ത്തില് ('സ്പെഷ്യല് തിയറി ഓഫ് റിലേറ്റിവിറ്റി') ഉള്പ്പെട്ടതാണ്.
ഊര്ജസമവാക്യം ഉള്പ്പടെ മേല്സൂചിപ്പിച്ച സംഗതികള് കണ്ടെത്തിയ ഐന്സ്റ്റൈന് പിന്നെയും പത്തുവര്ഷത്തെ കഠിനാധ്വാനം വേണ്ടിവന്നു 'സമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്ത'ത്തിലേക്ക് എത്താനെന്ന് പറയുമ്പോള്, എന്താകും ആ മഹാസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ഉള്ളടക്കമെന്ന് ഊഹിക്കാന് തന്നെ ബുദ്ധിമുട്ടാകും. 1970കളില് എഴുത്തുകാരനായ സി.പി.സ്നോ ഇങ്ങനെയൊരു വിലയിരുത്തല് നടത്തി: വിശിഷ്ട ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം 1905ല് പ്രസിദ്ധീകരിക്കാന് ഐന്സ്റ്റൈന് കഴിയാതെ വന്നിരുന്നെങ്കില്, രണ്ടോമൂന്നോ വര്ഷത്തിനുള്ളില് മറ്റാരെങ്കിലും ആ സിദ്ധാന്തവുമായി രംഗത്തെത്തിയേനെ. അത്തരമൊരു സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ഈറ്റുനോവിലായിരുന്നു ശാസ്ത്രലോകം. എന്നാല്, സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം 1915ല് ഐന്സ്റ്റൈന് അവതരിപ്പിച്ചിരുന്നില്ലെങ്കില്, ലോകമിന്നും ആ സിദ്ധാന്തത്തിനായി കാത്തിരുന്നേനെ! ഐന്സ്റ്റൈനിലെ പ്രതിഭ ശരിക്കും വെളിപ്പെട്ടത് 1915 ലാണെന്ന് സാരം.
രണ്ട് 'ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തങ്ങള്' ഐന്സ്റ്റൈന് ആവിഷ്ക്കരിച്ചുവെന്ന് വ്യക്തമായല്ലോ. അതില് 1905ലെ വിശിഷ്ട ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം അങ്ങേയറ്റം ലളിതമായ ഒരു സങ്കല്പ്പത്തിന് മേലാണ് കെട്ടിയുയര്ത്തിയിരിക്കുത്. നിങ്ങള് ഏത് ചലനാവസ്ഥയിലായാലും ശരി, ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ മൗലികനിയമങ്ങള്ക്ക് മാറ്റമുണ്ടാകില്ല - ഇതാണ് ആ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ കാതല്. ആ സിദ്ധാന്തത്തിലെ ഏറ്റവും ശ്രദ്ധേയമായ സംഗതികളിലൊന്ന് പ്രകാശവേഗവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ആശയങ്ങളായിരുന്നു. സെക്കന്ഡില് 2,99,792 കിലോമീറ്റര് ആണ് ശൂന്യതയില് പ്രകാശത്തിന്റെ പ്രവേഗം. ഇതൊരു പ്രാപഞ്ചിക സ്ഥിരാങ്കമാണ്. മാത്രമല്ല, പ്രപഞ്ചത്തില് ഏത് വസ്തുവിനും സാധ്യമായ പരമാവധി വേഗവും ഇതുതന്നെയാണെന്ന് ഐന്സ്റ്റൈന് പ്രഖ്യാപിച്ചു. ഒരര്ഥത്തില്, ക്ലാസിക്കല് ഭൗതികത്തിന്റെ അങ്ങേത്തലയ്ക്കല് ഗലീലിയോ ഗലീലിയും ഐസക് ന്യൂട്ടനും ആവിഷ്ക്കരിച്ച ചലനനിയമങ്ങളും, ഇങ്ങേത്തലയ്ക്കല് മൈക്കല് ഫാരഡെയും ജെയിംസ് ക്ലാക്ക് മാക്സ്വെല്ലും അവതരിപ്പിച്ച വൈദ്യുതകാന്തിക സിദ്ധാന്തവും തമ്മില് കൂട്ടിക്കെട്ടുകയാണ് വിശിഷ്ട ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തില് ഐന്സ്റ്റൈന് ചെയ്തത്.
1879 മാര്ച്ച് 14ന് ജര്മനിയിലെ ഉം പട്ടണത്തില് ജനിച്ച ഐന്സ്റ്റൈന്, സൂറിച്ചില് 'സ്വിസ്സ് ഫെഡറല് പോളിടെക്നിക്കല് സ്കൂളി'ലെ പഠനം മികവോടെ പൂര്ത്തിയാക്കാത്തതിനാല് അധ്യാപകനാവുകയെന്ന മോഹം ഉപേക്ഷിക്കേണ്ടി വന്ന വ്യക്തിയാണ്. സ്വിറ്റ്സ്വര്ലന്ഡില് ബേണിലെ പേറ്റന്റ് ഓഫിസില് ഗുമസ്തനായി ചേര്ന്ന ആ യുവാവ്, പേറ്റന്റ് അപേക്ഷകള് പരിശോധിക്കുന്ന ജോലിക്കിടെ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ നാഴികക്കല്ലുകളായി മാറിയ ഏതാനും പ്രബന്ധങ്ങള് 1905ല് പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. അതില് ഏറ്റവും പ്രധാനം 'വിശിഷ്ട ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം' ആയിരുന്നു (പ്രകാശത്തെ കണങ്ങളായി പരിഗണിച്ചുകൊണ്ട് ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവത്തിന് നല്കിയ വിശദീകരമായിരുന്നു അതില് മറ്റൊരു പ്രബന്ധത്തിന്റെ ഉള്ളടക്കം. അതിന് 1921ല് ഐന്സ്റ്റൈന് നൊബേല് പുരസ്കാരം ലഭിച്ചു. ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം പക്ഷേ, അത്തരമൊരു പുരസ്ക്കാരത്തിന് അര്ഹമാണെന്ന് നൊബേല് കമ്മറ്റിക്ക് തോന്നിയില്ല!).
1907ല് ഒരു സയന്സ് ഇയര്ബുക്കിന് വേണ്ടി ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തെക്കുറിച്ച് ലേഖനം തയ്യാറാക്കുമ്പോഴാണ് ഒരുകാര്യം ഐന്സ്റ്റൈന് ശ്രദ്ധിച്ചത് - തന്റെ സിദ്ധാന്തത്തില് ഗുരുത്വബലം (ഗ്രാവിറ്റി) ഉള്പ്പെടുന്നില്ല. ഗുരുത്വബലംകൂടി ഉള്പ്പെടുത്തി ആ സിദ്ധാന്തം സാമാന്യവത്ക്കരിക്കാനായി പിന്നീടുള്ള ശ്രമം. അതാണ് ഒടുവില് 'സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്ത'മായി മാറിയത്. ന്യൂട്ടന്റെ ഗുരുത്വബല സിദ്ധാന്തത്തെ പുതിയ അറിവുകളുടെ വെളിച്ചത്തില് ഐന്സ്റ്റൈന് നവീകരിച്ചപ്പോള് വെളിവായത്, ഗുരുത്വബലമെന്ന് കേവലമൊരു ബലമേയല്ല - അതൊരുതരം ജ്യാമിതിയാണ് എന്നാണ്! ഐന്സ്റ്റൈന്റെ സിദ്ധാന്തത്തോടെ ന്യൂട്ടന്റെ സിദ്ധാന്തം അപ്രസക്തമായി എന്ന് കരുതുന്നവരുണ്ട്. ഇത് തീര്ത്തും തെറ്റാണ്. ന്യൂട്ടന്റെ സിദ്ധാന്തത്തെ പരിഷ്ക്കരിക്കുകയാണ് ഐന്സ്റ്റൈന് ചെയ്തത്. റോക്കറ്റുകളയയ്ക്കുക, ഗ്രഹചലനങ്ങള് വിശദീകരിക്കുക തുടങ്ങിയ നിത്യജീവിതത്തിലെ പ്രശ്നങ്ങള് വിശദീകരിക്കാന് ഇന്നും ന്യൂട്ടനെ തന്നെയാണ് ശാസ്ത്രം ആശ്രയിക്കുന്നത്. തമോഗര്ത്തങ്ങള്, പ്രപഞ്ചവികാസം പോലുള്ള സംഗതികള് വരുമ്പോഴാണ് ഐന്സ്റ്റൈന്റെ ആവശ്യം വരുന്നത്.
തന്റെ തനത് ശൈലിയില്, ലളിതമായ ഒരു ചിന്താപരീക്ഷണത്തില് നിന്നാണ് ഗുരുത്വബലം സംബന്ധിച്ച അന്വേഷണം ഐന്സ്റ്റൈന് ആരംഭിച്ചത്. ഒരു ഗുരുത്വമണ്ഡലത്തില് തടസ്സമില്ലാതെ പതിക്കുന്ന വസ്തുവിന്, താഴേക്കുള്ള ആ വിഴ്ചയില് ഭാരം അനുഭവപ്പെടുമോ ഇല്ലയോ? ഇതായിരുന്നു പ്രശ്നം. ഇല്ല എന്ന നിഗമനത്തില് ഐന്സ്റ്റൈനെത്തി. ഗുരുത്വമണ്ഡലമാകയാല് താഴേക്ക് വീഴുന്ന വേളയില് വസ്തുവിന് ത്വരണം (ആക്സലറേഷന്) സംഭവിക്കും. ത്വരണവും ഗുരുത്വബലവും തമ്മിലുള്ള സംതുലനാവസ്ഥമൂലമാണ് വസ്തുവിന് ഭാരം അനുഭവപ്പെടാത്തത്....സ്ഥലകാലങ്ങളുടെ (സ്പേസ്ടൈമിന്റെ) വക്രതയാണ് യഥാര്ഥത്തില് ഗുരുത്വബലമായി അനുഭവപ്പെടുന്നതെന്ന സങ്കല്പ്പത്തിലേക്ക് ഐന്സ്റ്റൈനെ എത്തിച്ചത് ഈ ദിശയിലുള്ള അന്വേഷണമാണ്. പത്തൊന്പതാം നൂറ്റാണ്ടിലെ ജര്മന് ഗണിതപ്രതിഭ ബേണ്ഹാഡ് റീമാന്, വക്രപ്രതലങ്ങളെ കൈകാര്യം ചെയ്യാന് വികസിപ്പിച്ച ജ്യോമതി (നൊണ്-യുക്ലിഡിയന് ജ്യാമിതി) തുണയായി.
ആ ജ്യാമിതിയുടെ സഹായത്തോടെ തയ്യാറാക്കിയ വെറും മൂന്നുപേജുള്ള 'ദി ഫീല്ഡ് ഇക്വേഷന്സ് ഓഫ് ഗ്രാവിറ്റേഷന്' ബെര്ലിനിലെ പ്രൂഷ്യന് അക്കാദമി ഓഫ് സയന്സസില് നൂറുവര്ഷം മുമ്പ് അവതരിപ്പിക്കുമ്പോള്, മനുഷ്യന്റെ പ്രപഞ്ചസങ്കല്പ്പങ്ങളെയാകെ കടപ്പുഴക്കാന് പോന്ന ഒരു ബോംബാണ് അവിടെ ഐന്സ്റ്റൈന് പൊട്ടിക്കുന്നതെന്ന് ആര്ക്കും ബോധ്യമുണ്ടായിരുന്നില്ല. സംഭവിച്ചത് പക്ഷേ, അതാണ്. മനുഷ്യന്റെ പ്രപഞ്ചസങ്കല്പ്പം പീന്നീടൊരിക്കലും പഴയതുപോലെ ആയില്ല!
സാമാന്യ ആപേക്ഷിക സിദ്ധാന്തത്തിനായുള്ള അന്വേഷണത്തിനിടെ ഐന്സ്റ്റൈന് ബേണിലെ പേറ്റന്റ് ഓഫീസ് വിട്ടിരുന്നു. സൂറിച്ച് സര്വകലാശാലയില് അസോസിയേറ്റ് പ്രൊഫസറാവുകയും, പിന്നീട് പ്രാഗില് പ്രൊഫസറായി ചുമതലയേല്ക്കുകയും ചെയ്തിരുന്നു. 1914ല് ബെര്ലിനിലെ കൈസര് 'വില്ഹം ഇന്സ്റ്റിട്ട്യൂട്ട് ഫോര് ഫിസിക്സി'ന്റെ ഡയറക്ടറായി അദ്ദേഹം സ്ഥാനമേറ്റു. അതിനിടെ, ന്യൂട്ടന്റെ സിദ്ധാന്തംകൊണ്ട് പരിഹരിക്കാന് കഴിയാതെ വന്ന ഒരു പ്രശ്നം സ്വന്തം സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ സഹായതത്താല് ഐന്സ്റ്റൈന് പരിഹരിച്ചത് സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ആദ്യവിജയമായി. ബുധന് ഗ്രഹത്തിന്റെ ഭ്രമണപഥം സംബന്ധിച്ച പ്രശ്നമായിരുന്നു അത്.
അടുത്ത വിജയം വന്നത്, പ്രസിദ്ധ ബ്രിട്ടീഷ് നക്ഷത്രഭൗതിക ശാസ്ത്രജ്ഞന് ആര്തര് എഡിങ്ടണിന്റെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള സംഘം ദക്ഷിണാഫ്രിക്കയില് പോയി സൂര്യഗ്രഹണം നിരീക്ഷിച്ചപ്പോഴായിരുന്നു. സൂര്യന്റെ ഗുരുത്വബലം മൂലം അതിനടുത്തുള്ള സ്പേസ് വക്രീകരിക്കപ്പെടുമെന്നും, സൂര്യന് സമീപത്തുകൂടി കടന്നുവരുന്ന നക്ഷത്രപ്രകാശത്തിന് അതിനാല് ദിശാവ്യതിയാനമുണ്ടാകുമെന്നും ഐന്സ്റ്റൈന് പ്രവചിച്ചു. സൂര്യഗ്രഹണവേളയില് ആകാശം ഇരുളുകയും നക്ഷത്രങ്ങള് പ്രത്യക്ഷപ്പെടുകയും ചെയ്യുമ്പോള് ഇത് അളന്ന് തിട്ടപ്പെടുത്താമെന്നും ഐന്സ്റ്റൈന് പറഞ്ഞു. എഡിങ്ടണും കൂട്ടരും നടത്തിയ നിരീക്ഷണത്തില് ഐന്സ്റ്റൈന് പ്രവചിച്ചത് ശരിയാണെന്ന് തെളിഞ്ഞു. 1919 നവംബര് ആറിന് ലണ്ടനില് റോയല് സൊസൈറ്റിയുടെയും റോയല് അസ്ട്രോണമിക്കല് സൊസൈറ്റിയുടെയും സംയുക്തയോഗത്തില് ആ ഫലം അവതരിപ്പിക്കപ്പെട്ടു. അതോടെയാണ് നമുക്കിന്ന് പരിചിതനായ ഐന്സ്റ്റൈന് എന്ന 'സൂപ്പര്സ്റ്റാര്' ജനിക്കുന്നത്!
നൂറുവര്ഷം മുമ്പ് അദ്ദേഹം അവതരിപ്പിച്ച ആ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ മുന്നോട്ടുള്ള ഗതി ആധുനിക പ്രപഞ്ചശാസ്ത്രത്തിന്റെ സമീപകാല ചരിത്രമാണ്. രണ്ടുതരത്തിലാണ് ഐന്സ്റ്റൈന്റെ ഫീല്ഡ് സമവാക്യങ്ങളെ ശാസ്ത്രലോകം സമീപിച്ചത്. ആദ്യത്തെ കൂട്ടര് അതിന്റെ വ്യത്യസ്ത ഫലങ്ങള് എന്തൊക്കെയാണെന്ന് തിട്ടപ്പെടുത്താനുള്ള നിരന്തരശ്രമങ്ങള് തുടര്ന്നു. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ വിശാലഘടനയും, പ്രപഞ്ചവികാസവും, തമോഗര്ത്തങ്ങളും, ന്യൂട്രോണ്താരങ്ങളും, വേംഹോളുകളും, ഗ്രാവിറ്റേഷണല് ലെന്സിങും, ശ്യാമോര്ജവും (ഡാര്ക്ക് എനര്ജി) ഒക്കെ, ശാസ്ത്രലോകത്തെയാകെ പരിഭ്രാന്തിയിലാഴ്ത്തിക്കൊണ്ട് പലകാലങ്ങളിലായി ആ ഫീല്ഡ് സമവാക്യങ്ങളില്നിന്ന് പുറത്തുചാടി. ഐന്സ്റ്റൈന്റെ ഫീല്ഡ് സമവാക്യങ്ങളെ ഇനിയും പൂര്ണമായി മെരുക്കാന് കഴിഞ്ഞിട്ടില്ലെന്ന് വിശ്വസിക്കുന്നവരുമുണ്ട്. പുതിയ ഫലങ്ങള് ഇനിയും കണ്ടെത്താനാകുമെന്ന് സാരം!
ഇരുപതാംനൂറ്റാണ്ടില് രൂപംകൊണ്ട ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ മറ്റൊരു മഹാസ്തംഭമായ ക്വാണ്ടംഭൗതികവുമായി ഐന്സ്റ്റൈന്റെ സിദ്ധാന്തം കൂട്ടിയിണക്കാനുള്ള ശ്രമമാണ് രണ്ടാമത്തെ കൂട്ടര് നടത്തിയത്. ഐന്സ്റ്റൈന്റെ ഫീല്ഡ്സമവാക്യങ്ങള് വിശാലപ്രപഞ്ചത്തെയാണ് കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നത്. അതേസമയം, ക്വാണ്ടംഭൗതികം ആറ്റങ്ങളും ഉപആറ്റമിക കണങ്ങളുമടങ്ങിയ സൂക്ഷ്മപ്രപഞ്ചത്തെയും. ഇവ രണ്ടും പ്രായോഗികമായി ശരിയെന്ന് തെളിഞ്ഞിട്ടുള്ള സിദ്ധാന്തങ്ങളാണ്. എന്നാല്, ഇവ തമ്മില് പരസ്പരം ചേരുന്നില്ല. അതിനുള്ള മാര്ഗം നൂറുവര്ഷമായിട്ടും തുറന്നുകിട്ടിയിട്ടില്ല. ആധുനിക ഭൗതികശാസ്ത്രം നേരിടുന്ന ഏറ്റവും വലിയ വെല്ലുവിളികളില് ഒന്നാണിത്.
നൂറുവര്ഷം കഴിഞ്ഞിട്ടും ഐന്സ്റ്റൈന്റെ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തമുയര്ത്തിയ വെല്ലുവിളി അവസാനിച്ചിട്ടില്ലെന്ന് സാരം. ആ വെല്ലുവിളി നേരിടാന് 'പുതിയൊരു ന്യൂട്ടനെയോ ഐന്സ്റ്റൈനെയോ' കാക്കുകയാണ് ഇന്ന് ശാസ്ത്രലോകം.
(അവലംബം: 1. The Perfect Theory (2014), by Pedro G.Ferreira; 2. Einstein: His Life and Universe (2007), by Walter Isaacson; 3. Black Holes & Time Warps - Einstein's Outrageous Legacy (1994), by Kip S. Thorne).
by ജോസഫ് ആന്റണി
-2015 നവംബര് 25ന് മാതൃഭൂമി ദിനപത്രത്തിലും മാതൃഭൂമി ഓണ്ലൈനിലും പ്രസിദ്ധീകരിച്ചതാണ് ഈ ലേഖനം.
ക്രിസ്റ്റഫര് നോളന് സംവിധാനം ചെയ്ത് 2014ല് പുറത്തിറങ്ങിയ 'ഇന്റര്സ്റ്റെല്ലാര്' ('Interstellar') സിനിമ കണ്ട പലരും അതിലെ 'കടിച്ചാല് പൊട്ടാത്തതും' 'എടുത്താല് പൊന്താത്തതു'മായ ശാസ്ത്രസങ്കല്പ്പങ്ങളെക്കുറിച്ച് അത്ഭുതപ്പെട്ടു. തമോഗര്ത്തങ്ങളും വേം ഹോളുകളും സ്പേസ്ടൈം വാര്പ്പും ടൈം ട്രാവലുമൊക്കെ മനുഷ്യഭാവനയ്ക്ക് പോലും വഴങ്ങാത്ത തരത്തിലുള്ള സങ്കീര്ണതകളാണെന്ന് ചിലര് പരാതിപ്പെട്ടു. കഴിയുന്നത്ര കൃത്യതയോടെ അവയൊക്കെ സിനിമയില് ദൃശ്യവത്ക്കരിക്കാന് പ്രശസ്ത ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞന് കിപ് തോണ് ആണ് സംവിധായകനെ സഹായിച്ചത്. അവയൊന്നും പക്ഷേ, പുതിയ സങ്കല്പ്പങ്ങളായിരുന്നില്ല. കഴിഞ്ഞ നൂറുവര്ഷമായി ഒരു മഹാസിദ്ധാന്തവുമായി ശാസ്ത്രലോകം പടവെട്ടിയതിന്റെ അന്തരഫലങ്ങളാണ് മേല്സൂചിപ്പിച്ച സങ്കല്പ്പങ്ങളോരോന്നും. 'സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം' ('ജനറല് തിയറി ഓഫ് റിലേറ്റിവിറ്റി') എന്നാണ് അത് അറിയപ്പെടുന്നത്. ആല്ബര്ട്ട് ഐന്സ്റ്റൈന് ആ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ അന്തിമരൂപം ലോകത്തിന് മുന്നില് അവതരിപ്പിച്ചത് 1915 നവംബര് 25നാണ്.
സാധാരണക്കാരുടെ മനസില് ഐന്സ്റ്റൈന് സ്ഥാനംനേടിക്കൊടുത്തത് അദ്ദേഹത്തിന്റെ പ്രസിദ്ധമായ ഊര്ജസമവാക്യമാണ്. പദാര്ഥവും ഊര്ജവും ഒരേ നാണയത്തിന്റെ ഇരുവശങ്ങളാണെന്ന് സ്ഥാപിക്കുന്ന ആ സമവാക്യമാണ് ഒരര്ഥത്തില് ആറ്റംബോംബിന്റെ വരെ അടിത്തറ! വേഗം കൂടുമ്പോള് സമയം പിന്നോട്ടിഴയും എന്നതായിരിക്കാം (ടൈം ഡയലേഷന് എന്നാണിതിന്റെ പേര്) ഐന്സ്റ്റൈന്റെ കണ്ടുപിടിത്തങ്ങളില് സാധാരണക്കാരെ അമ്പരപ്പിച്ച മറ്റൊരു സങ്കല്പ്പം. ഈ സങ്കല്പ്പങ്ങളൊക്കെ പക്ഷേ, 1905ല് അദ്ദേഹം അവതരിപ്പിച്ച 'വിശിഷ്ട ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്ത'ത്തില് ('സ്പെഷ്യല് തിയറി ഓഫ് റിലേറ്റിവിറ്റി') ഉള്പ്പെട്ടതാണ്.
ഊര്ജസമവാക്യം ഉള്പ്പടെ മേല്സൂചിപ്പിച്ച സംഗതികള് കണ്ടെത്തിയ ഐന്സ്റ്റൈന് പിന്നെയും പത്തുവര്ഷത്തെ കഠിനാധ്വാനം വേണ്ടിവന്നു 'സമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്ത'ത്തിലേക്ക് എത്താനെന്ന് പറയുമ്പോള്, എന്താകും ആ മഹാസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ഉള്ളടക്കമെന്ന് ഊഹിക്കാന് തന്നെ ബുദ്ധിമുട്ടാകും. 1970കളില് എഴുത്തുകാരനായ സി.പി.സ്നോ ഇങ്ങനെയൊരു വിലയിരുത്തല് നടത്തി: വിശിഷ്ട ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം 1905ല് പ്രസിദ്ധീകരിക്കാന് ഐന്സ്റ്റൈന് കഴിയാതെ വന്നിരുന്നെങ്കില്, രണ്ടോമൂന്നോ വര്ഷത്തിനുള്ളില് മറ്റാരെങ്കിലും ആ സിദ്ധാന്തവുമായി രംഗത്തെത്തിയേനെ. അത്തരമൊരു സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ഈറ്റുനോവിലായിരുന്നു ശാസ്ത്രലോകം. എന്നാല്, സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം 1915ല് ഐന്സ്റ്റൈന് അവതരിപ്പിച്ചിരുന്നില്ലെങ്കില്, ലോകമിന്നും ആ സിദ്ധാന്തത്തിനായി കാത്തിരുന്നേനെ! ഐന്സ്റ്റൈനിലെ പ്രതിഭ ശരിക്കും വെളിപ്പെട്ടത് 1915 ലാണെന്ന് സാരം.
രണ്ട് 'ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തങ്ങള്' ഐന്സ്റ്റൈന് ആവിഷ്ക്കരിച്ചുവെന്ന് വ്യക്തമായല്ലോ. അതില് 1905ലെ വിശിഷ്ട ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം അങ്ങേയറ്റം ലളിതമായ ഒരു സങ്കല്പ്പത്തിന് മേലാണ് കെട്ടിയുയര്ത്തിയിരിക്കുത്. നിങ്ങള് ഏത് ചലനാവസ്ഥയിലായാലും ശരി, ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ മൗലികനിയമങ്ങള്ക്ക് മാറ്റമുണ്ടാകില്ല - ഇതാണ് ആ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ കാതല്. ആ സിദ്ധാന്തത്തിലെ ഏറ്റവും ശ്രദ്ധേയമായ സംഗതികളിലൊന്ന് പ്രകാശവേഗവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ആശയങ്ങളായിരുന്നു. സെക്കന്ഡില് 2,99,792 കിലോമീറ്റര് ആണ് ശൂന്യതയില് പ്രകാശത്തിന്റെ പ്രവേഗം. ഇതൊരു പ്രാപഞ്ചിക സ്ഥിരാങ്കമാണ്. മാത്രമല്ല, പ്രപഞ്ചത്തില് ഏത് വസ്തുവിനും സാധ്യമായ പരമാവധി വേഗവും ഇതുതന്നെയാണെന്ന് ഐന്സ്റ്റൈന് പ്രഖ്യാപിച്ചു. ഒരര്ഥത്തില്, ക്ലാസിക്കല് ഭൗതികത്തിന്റെ അങ്ങേത്തലയ്ക്കല് ഗലീലിയോ ഗലീലിയും ഐസക് ന്യൂട്ടനും ആവിഷ്ക്കരിച്ച ചലനനിയമങ്ങളും, ഇങ്ങേത്തലയ്ക്കല് മൈക്കല് ഫാരഡെയും ജെയിംസ് ക്ലാക്ക് മാക്സ്വെല്ലും അവതരിപ്പിച്ച വൈദ്യുതകാന്തിക സിദ്ധാന്തവും തമ്മില് കൂട്ടിക്കെട്ടുകയാണ് വിശിഷ്ട ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തില് ഐന്സ്റ്റൈന് ചെയ്തത്.
1879 മാര്ച്ച് 14ന് ജര്മനിയിലെ ഉം പട്ടണത്തില് ജനിച്ച ഐന്സ്റ്റൈന്, സൂറിച്ചില് 'സ്വിസ്സ് ഫെഡറല് പോളിടെക്നിക്കല് സ്കൂളി'ലെ പഠനം മികവോടെ പൂര്ത്തിയാക്കാത്തതിനാല് അധ്യാപകനാവുകയെന്ന മോഹം ഉപേക്ഷിക്കേണ്ടി വന്ന വ്യക്തിയാണ്. സ്വിറ്റ്സ്വര്ലന്ഡില് ബേണിലെ പേറ്റന്റ് ഓഫിസില് ഗുമസ്തനായി ചേര്ന്ന ആ യുവാവ്, പേറ്റന്റ് അപേക്ഷകള് പരിശോധിക്കുന്ന ജോലിക്കിടെ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ നാഴികക്കല്ലുകളായി മാറിയ ഏതാനും പ്രബന്ധങ്ങള് 1905ല് പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. അതില് ഏറ്റവും പ്രധാനം 'വിശിഷ്ട ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം' ആയിരുന്നു (പ്രകാശത്തെ കണങ്ങളായി പരിഗണിച്ചുകൊണ്ട് ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവത്തിന് നല്കിയ വിശദീകരമായിരുന്നു അതില് മറ്റൊരു പ്രബന്ധത്തിന്റെ ഉള്ളടക്കം. അതിന് 1921ല് ഐന്സ്റ്റൈന് നൊബേല് പുരസ്കാരം ലഭിച്ചു. ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം പക്ഷേ, അത്തരമൊരു പുരസ്ക്കാരത്തിന് അര്ഹമാണെന്ന് നൊബേല് കമ്മറ്റിക്ക് തോന്നിയില്ല!).
1907ല് ഒരു സയന്സ് ഇയര്ബുക്കിന് വേണ്ടി ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തെക്കുറിച്ച് ലേഖനം തയ്യാറാക്കുമ്പോഴാണ് ഒരുകാര്യം ഐന്സ്റ്റൈന് ശ്രദ്ധിച്ചത് - തന്റെ സിദ്ധാന്തത്തില് ഗുരുത്വബലം (ഗ്രാവിറ്റി) ഉള്പ്പെടുന്നില്ല. ഗുരുത്വബലംകൂടി ഉള്പ്പെടുത്തി ആ സിദ്ധാന്തം സാമാന്യവത്ക്കരിക്കാനായി പിന്നീടുള്ള ശ്രമം. അതാണ് ഒടുവില് 'സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്ത'മായി മാറിയത്. ന്യൂട്ടന്റെ ഗുരുത്വബല സിദ്ധാന്തത്തെ പുതിയ അറിവുകളുടെ വെളിച്ചത്തില് ഐന്സ്റ്റൈന് നവീകരിച്ചപ്പോള് വെളിവായത്, ഗുരുത്വബലമെന്ന് കേവലമൊരു ബലമേയല്ല - അതൊരുതരം ജ്യാമിതിയാണ് എന്നാണ്! ഐന്സ്റ്റൈന്റെ സിദ്ധാന്തത്തോടെ ന്യൂട്ടന്റെ സിദ്ധാന്തം അപ്രസക്തമായി എന്ന് കരുതുന്നവരുണ്ട്. ഇത് തീര്ത്തും തെറ്റാണ്. ന്യൂട്ടന്റെ സിദ്ധാന്തത്തെ പരിഷ്ക്കരിക്കുകയാണ് ഐന്സ്റ്റൈന് ചെയ്തത്. റോക്കറ്റുകളയയ്ക്കുക, ഗ്രഹചലനങ്ങള് വിശദീകരിക്കുക തുടങ്ങിയ നിത്യജീവിതത്തിലെ പ്രശ്നങ്ങള് വിശദീകരിക്കാന് ഇന്നും ന്യൂട്ടനെ തന്നെയാണ് ശാസ്ത്രം ആശ്രയിക്കുന്നത്. തമോഗര്ത്തങ്ങള്, പ്രപഞ്ചവികാസം പോലുള്ള സംഗതികള് വരുമ്പോഴാണ് ഐന്സ്റ്റൈന്റെ ആവശ്യം വരുന്നത്.
തന്റെ തനത് ശൈലിയില്, ലളിതമായ ഒരു ചിന്താപരീക്ഷണത്തില് നിന്നാണ് ഗുരുത്വബലം സംബന്ധിച്ച അന്വേഷണം ഐന്സ്റ്റൈന് ആരംഭിച്ചത്. ഒരു ഗുരുത്വമണ്ഡലത്തില് തടസ്സമില്ലാതെ പതിക്കുന്ന വസ്തുവിന്, താഴേക്കുള്ള ആ വിഴ്ചയില് ഭാരം അനുഭവപ്പെടുമോ ഇല്ലയോ? ഇതായിരുന്നു പ്രശ്നം. ഇല്ല എന്ന നിഗമനത്തില് ഐന്സ്റ്റൈനെത്തി. ഗുരുത്വമണ്ഡലമാകയാല് താഴേക്ക് വീഴുന്ന വേളയില് വസ്തുവിന് ത്വരണം (ആക്സലറേഷന്) സംഭവിക്കും. ത്വരണവും ഗുരുത്വബലവും തമ്മിലുള്ള സംതുലനാവസ്ഥമൂലമാണ് വസ്തുവിന് ഭാരം അനുഭവപ്പെടാത്തത്....സ്ഥലകാലങ്ങളുടെ (സ്പേസ്ടൈമിന്റെ) വക്രതയാണ് യഥാര്ഥത്തില് ഗുരുത്വബലമായി അനുഭവപ്പെടുന്നതെന്ന സങ്കല്പ്പത്തിലേക്ക് ഐന്സ്റ്റൈനെ എത്തിച്ചത് ഈ ദിശയിലുള്ള അന്വേഷണമാണ്. പത്തൊന്പതാം നൂറ്റാണ്ടിലെ ജര്മന് ഗണിതപ്രതിഭ ബേണ്ഹാഡ് റീമാന്, വക്രപ്രതലങ്ങളെ കൈകാര്യം ചെയ്യാന് വികസിപ്പിച്ച ജ്യോമതി (നൊണ്-യുക്ലിഡിയന് ജ്യാമിതി) തുണയായി.
ആ ജ്യാമിതിയുടെ സഹായത്തോടെ തയ്യാറാക്കിയ വെറും മൂന്നുപേജുള്ള 'ദി ഫീല്ഡ് ഇക്വേഷന്സ് ഓഫ് ഗ്രാവിറ്റേഷന്' ബെര്ലിനിലെ പ്രൂഷ്യന് അക്കാദമി ഓഫ് സയന്സസില് നൂറുവര്ഷം മുമ്പ് അവതരിപ്പിക്കുമ്പോള്, മനുഷ്യന്റെ പ്രപഞ്ചസങ്കല്പ്പങ്ങളെയാകെ കടപ്പുഴക്കാന് പോന്ന ഒരു ബോംബാണ് അവിടെ ഐന്സ്റ്റൈന് പൊട്ടിക്കുന്നതെന്ന് ആര്ക്കും ബോധ്യമുണ്ടായിരുന്നില്ല. സംഭവിച്ചത് പക്ഷേ, അതാണ്. മനുഷ്യന്റെ പ്രപഞ്ചസങ്കല്പ്പം പീന്നീടൊരിക്കലും പഴയതുപോലെ ആയില്ല!
സാമാന്യ ആപേക്ഷിക സിദ്ധാന്തത്തിനായുള്ള അന്വേഷണത്തിനിടെ ഐന്സ്റ്റൈന് ബേണിലെ പേറ്റന്റ് ഓഫീസ് വിട്ടിരുന്നു. സൂറിച്ച് സര്വകലാശാലയില് അസോസിയേറ്റ് പ്രൊഫസറാവുകയും, പിന്നീട് പ്രാഗില് പ്രൊഫസറായി ചുമതലയേല്ക്കുകയും ചെയ്തിരുന്നു. 1914ല് ബെര്ലിനിലെ കൈസര് 'വില്ഹം ഇന്സ്റ്റിട്ട്യൂട്ട് ഫോര് ഫിസിക്സി'ന്റെ ഡയറക്ടറായി അദ്ദേഹം സ്ഥാനമേറ്റു. അതിനിടെ, ന്യൂട്ടന്റെ സിദ്ധാന്തംകൊണ്ട് പരിഹരിക്കാന് കഴിയാതെ വന്ന ഒരു പ്രശ്നം സ്വന്തം സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ സഹായതത്താല് ഐന്സ്റ്റൈന് പരിഹരിച്ചത് സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ആദ്യവിജയമായി. ബുധന് ഗ്രഹത്തിന്റെ ഭ്രമണപഥം സംബന്ധിച്ച പ്രശ്നമായിരുന്നു അത്.
അടുത്ത വിജയം വന്നത്, പ്രസിദ്ധ ബ്രിട്ടീഷ് നക്ഷത്രഭൗതിക ശാസ്ത്രജ്ഞന് ആര്തര് എഡിങ്ടണിന്റെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള സംഘം ദക്ഷിണാഫ്രിക്കയില് പോയി സൂര്യഗ്രഹണം നിരീക്ഷിച്ചപ്പോഴായിരുന്നു. സൂര്യന്റെ ഗുരുത്വബലം മൂലം അതിനടുത്തുള്ള സ്പേസ് വക്രീകരിക്കപ്പെടുമെന്നും, സൂര്യന് സമീപത്തുകൂടി കടന്നുവരുന്ന നക്ഷത്രപ്രകാശത്തിന് അതിനാല് ദിശാവ്യതിയാനമുണ്ടാകുമെന്നും ഐന്സ്റ്റൈന് പ്രവചിച്ചു. സൂര്യഗ്രഹണവേളയില് ആകാശം ഇരുളുകയും നക്ഷത്രങ്ങള് പ്രത്യക്ഷപ്പെടുകയും ചെയ്യുമ്പോള് ഇത് അളന്ന് തിട്ടപ്പെടുത്താമെന്നും ഐന്സ്റ്റൈന് പറഞ്ഞു. എഡിങ്ടണും കൂട്ടരും നടത്തിയ നിരീക്ഷണത്തില് ഐന്സ്റ്റൈന് പ്രവചിച്ചത് ശരിയാണെന്ന് തെളിഞ്ഞു. 1919 നവംബര് ആറിന് ലണ്ടനില് റോയല് സൊസൈറ്റിയുടെയും റോയല് അസ്ട്രോണമിക്കല് സൊസൈറ്റിയുടെയും സംയുക്തയോഗത്തില് ആ ഫലം അവതരിപ്പിക്കപ്പെട്ടു. അതോടെയാണ് നമുക്കിന്ന് പരിചിതനായ ഐന്സ്റ്റൈന് എന്ന 'സൂപ്പര്സ്റ്റാര്' ജനിക്കുന്നത്!
നൂറുവര്ഷം മുമ്പ് അദ്ദേഹം അവതരിപ്പിച്ച ആ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ മുന്നോട്ടുള്ള ഗതി ആധുനിക പ്രപഞ്ചശാസ്ത്രത്തിന്റെ സമീപകാല ചരിത്രമാണ്. രണ്ടുതരത്തിലാണ് ഐന്സ്റ്റൈന്റെ ഫീല്ഡ് സമവാക്യങ്ങളെ ശാസ്ത്രലോകം സമീപിച്ചത്. ആദ്യത്തെ കൂട്ടര് അതിന്റെ വ്യത്യസ്ത ഫലങ്ങള് എന്തൊക്കെയാണെന്ന് തിട്ടപ്പെടുത്താനുള്ള നിരന്തരശ്രമങ്ങള് തുടര്ന്നു. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ വിശാലഘടനയും, പ്രപഞ്ചവികാസവും, തമോഗര്ത്തങ്ങളും, ന്യൂട്രോണ്താരങ്ങളും, വേംഹോളുകളും, ഗ്രാവിറ്റേഷണല് ലെന്സിങും, ശ്യാമോര്ജവും (ഡാര്ക്ക് എനര്ജി) ഒക്കെ, ശാസ്ത്രലോകത്തെയാകെ പരിഭ്രാന്തിയിലാഴ്ത്തിക്കൊണ്ട് പലകാലങ്ങളിലായി ആ ഫീല്ഡ് സമവാക്യങ്ങളില്നിന്ന് പുറത്തുചാടി. ഐന്സ്റ്റൈന്റെ ഫീല്ഡ് സമവാക്യങ്ങളെ ഇനിയും പൂര്ണമായി മെരുക്കാന് കഴിഞ്ഞിട്ടില്ലെന്ന് വിശ്വസിക്കുന്നവരുമുണ്ട്. പുതിയ ഫലങ്ങള് ഇനിയും കണ്ടെത്താനാകുമെന്ന് സാരം!
ഇരുപതാംനൂറ്റാണ്ടില് രൂപംകൊണ്ട ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ മറ്റൊരു മഹാസ്തംഭമായ ക്വാണ്ടംഭൗതികവുമായി ഐന്സ്റ്റൈന്റെ സിദ്ധാന്തം കൂട്ടിയിണക്കാനുള്ള ശ്രമമാണ് രണ്ടാമത്തെ കൂട്ടര് നടത്തിയത്. ഐന്സ്റ്റൈന്റെ ഫീല്ഡ്സമവാക്യങ്ങള് വിശാലപ്രപഞ്ചത്തെയാണ് കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നത്. അതേസമയം, ക്വാണ്ടംഭൗതികം ആറ്റങ്ങളും ഉപആറ്റമിക കണങ്ങളുമടങ്ങിയ സൂക്ഷ്മപ്രപഞ്ചത്തെയും. ഇവ രണ്ടും പ്രായോഗികമായി ശരിയെന്ന് തെളിഞ്ഞിട്ടുള്ള സിദ്ധാന്തങ്ങളാണ്. എന്നാല്, ഇവ തമ്മില് പരസ്പരം ചേരുന്നില്ല. അതിനുള്ള മാര്ഗം നൂറുവര്ഷമായിട്ടും തുറന്നുകിട്ടിയിട്ടില്ല. ആധുനിക ഭൗതികശാസ്ത്രം നേരിടുന്ന ഏറ്റവും വലിയ വെല്ലുവിളികളില് ഒന്നാണിത്.
നൂറുവര്ഷം കഴിഞ്ഞിട്ടും ഐന്സ്റ്റൈന്റെ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തമുയര്ത്തിയ വെല്ലുവിളി അവസാനിച്ചിട്ടില്ലെന്ന് സാരം. ആ വെല്ലുവിളി നേരിടാന് 'പുതിയൊരു ന്യൂട്ടനെയോ ഐന്സ്റ്റൈനെയോ' കാക്കുകയാണ് ഇന്ന് ശാസ്ത്രലോകം.
(അവലംബം: 1. The Perfect Theory (2014), by Pedro G.Ferreira; 2. Einstein: His Life and Universe (2007), by Walter Isaacson; 3. Black Holes & Time Warps - Einstein's Outrageous Legacy (1994), by Kip S. Thorne).
by ജോസഫ് ആന്റണി
-2015 നവംബര് 25ന് മാതൃഭൂമി ദിനപത്രത്തിലും മാതൃഭൂമി ഓണ്ലൈനിലും പ്രസിദ്ധീകരിച്ചതാണ് ഈ ലേഖനം.
