அணு அண்டம் அறிவியல்- 54

அணு அண்டம் அறிவியல்- 54 உங்களை வரவேற்கிறது

ஆய்வகத்தில் வேலை செய்து கொண்டிருக்கும் விஞ்ஞானி வெறுமனே விஞ்ஞானி மட்டும் அல்ல; இயற்கையின் ரகசியங்களைக் கண்டு தேவதைக் கதைகளை ஆர்வத்துடன் கேட்பதைப்போலப் பரவசமடையும் ஒரு குழந்தையும் தான் -மேரி கியூரி

நம் பிரபஞ்சத்தில் பெரும்பகுதி இருட்டாக (காலக்சிகளுக்கு இடையே உள்ள வெளி, நட்சத்திரங்களுக்கு இடையே உள்ள வெளி)இருக்கிறது;ஒன்றுமே இல்லாத வெற்றிடமாக இருக்கிறது என்று நினைத்தால் அது தவறு.இரண்டு விதங்களில் இது தவறு. ஒன்று: குவாண்டம் இயற்பியலின் படி 'இது எதுவுமே இல்லாத சூனியம்' என்று ஒரு இடத்தை சொல்ல முடியாது.இது ஏன் என்றால் நிச்சயமில்லாத் தத்துவத்தின் (UNCERTAINTY PRINCIPLE)படி ஒரு பொருளின் உந்தம் மற்றும் நிலை இரண்டையும் ஒரே சமயத்தில் துல்லியமாக அளவிட முடியாது.சூனியம் என்று சொன்னால் பொருளின் உந்தம் மற்றும் இடம் இரண்டும் பூஜ்ஜியம் (0,0) என்று உறுதியாக சொன்னது போல ஆகி விடும். எனவே இந்த தத்துவத்தை மெய்ப்பிக்க இயற்கை சில புதிரான நடவடிக்கைகளைக் காட்டுகிறது :-

* ஒன்றுமே இல்லாத சூனியத்தில் இருந்து பொருள் (+எதிர்ப் பொருள் )தோன்றுவது (Virtual particle ) . ஒன்றும் இல்லை என்று நாம் சாதாரணமாக சொல்லும் வெற்றிடத்தில் கூட கோடிக்கணக்கான virtual particles - தோன்றி மறைந்து தோன்றி மறைந்து ஆனந்தத் திருநடனம் புரிகின்றன.இது ஏன் என்றால் மறுபடியும் ஆற்றல்-நேர நிச்சயமின்மை (energy time uncertainty ) ஒரு நிகழ்வின் ஆற்றலையும் அதன் கால அளவையும் மிகத் துல்லியமாக ஒரே நேரத்தில் அளவிட முடியாது என்கிறது அது .வகுப்பில் வாத்தியார் திரும்பி போர்டில் எழுதும் போது உடனே எழுந்து நின்று அவரை பழிப்புக் காட்டி விட்டு (அவர் திரும்புவதற்குள்)உட்கார்ந்து கொள்ளும் மாணவனின் செயல் போல இது இருக்கிறது. சூனியத்தில் இருந்து தோன்றும் பொருள்-எதிர்ப்பொருள் ஜோடி மிகக் குறைந்த கால அளவே நிலைத்து இருக்கும்.இந்த மிகக் குறைந்த கால அளவு அந்த நிகழ்வின் ஆற்றலை பெருமளவு நிச்சயம் இல்லாததாக ஆக்குகிறது.இதை சாதகமாக்கிக் கொண்டு பிறக்கும் பொருள் எதிர்ப்பொருள் ஜோடி எங்கே வாத்தியார் திரும்பி விடுவாரோ என்று பயந்து உடனே அடங்கி அழிந்து போய் விடுகிறது.(இங்க எதுவுமே நடக்கலை!) நாம் பார்க்கும் போது எப்போதும் சூனியமே தெரிகிறது.

* முழுவதும் வெற்றிடத்தில் (vacuum) மிக அருகில் வைக்கப்பட்ட , மின்னேற்றம் இல்லாத (uncharged) இரண்டு தகடுகள் தங்களுக்கு இடைய ஒரு மிக மெல்லிய விசையை உணரும் (Casimir Effect )

* பூஜ்ஜிய ஆற்றல் வெப்ப நிலை: ஒரு பொருளை மிகச் சரியாக -273 டிகிரி செல்சியஸ் (0 டிகிரி கெல்வின்)வெப்ப நிலைக்கு குளிர்வித்தால் அது தன் ஆற்றல் அத்தனையையும் இழந்து விடும்.ஆனால் இயற்கை இதை அனுமதிப்பதில்லை.ஆற்றல் ஆடை அணிந்துள்ள இயற்கையை மனிதன் முழு நிர்வாணமாகப் பார்க்கவே முடியாது. குறைந்த பட்சம் அது 1 /2 hv என்ற ஆற்றல் உள்ளாடையை அணிந்திருக்கும்!

சரி இதெல்லாம் Particle physics ! இதில் ஆழமாகப் போக வேண்டாம். காலக்சிகள் , நட்சத்திரங்களுக்கு இடையே உள்ள வெளி நமக்கு ஒன்றும் அற்ற வெளியாகத் தோன்றினாலும் அதில் ஒரு மெல்லிய குளிர்ந்த சீரான வெளிச்சம் பரவி இருக்கிறது. ஒரு கைதேர்ந்த பெயிண்டர் பிரபஞ்சம் முழுவதையும் மிக நேர்த்தியாக பெயின்ட் செய்தது போல! இந்த பெயிண்டை டெக்னிகலாக "Cosmic Microwave Background Radiation" (CMBR) தமிழில் பிரபஞ்ச நுண்ணலைபின்புல கதிர்வீச்சு என்கிறார்கள்.

கடவுளுக்கு அடுத்தபடியாக (அப்படி ஒருவர் இருந்தால்) 'அங்கிங்கெனாதபடி எங்கும் பிரகாசமாய் ஆனந்தபூர்த்தியாகி ' என்ற தாயுமானவர் பாடல் இந்த CMBR ருக்கு பொருந்தும்.ஆனால் இந்த பிரகாசத்தை நாம் பார்க்க முடியாது. அதிகபட்சம் சிலசமயங்களில் டி.வியில் சானல் மாற்றும் போதும் மைக்ரோவேவ் ஓவனில் சமைக்கும் போதும்இந்தப் பிரபஞ்ச கதிர்வீச்சு இடையூறு செய்கிறது என்கிறார்கள்.இதை ஏன் பார்க்க முடியாது என்றால் கட்புலனாகும் அலைகளை விட இதன் அதிர்வெண் மிக மிகக் குறைவு.(அதிக அலைநீளம்,1 செ.மீ )அதிர்வெண் குறைவு என்றால் அந்த அலையின் ஆற்றலும் குறைவாக இருக்கும். ஆற்றல் குறைவு என்றால் வெப்ப நிலையும் குறைவு,எனவே இந்த பின்புலக் கதிர்வீச்சு பூஜ்ஜிய ஆற்றல் வெப்ப நிலைக்கு ஒரு

மூன்று டிகிரிகள் அதிகமாக 3K வெப்ப நிலையில் இருக்கிறது.இதை தற்செயலாகக் கண்டு பிடித்த அர்னோ பென்சியாஸ் மற்றும் ராபர்ட் வில்சன் இருவருக்கும் 1978 ஆம் ஆண்டின் நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டது.போன அத்தியாயத்தில் பார்த்தபடி இந்த 3k மைக்ரோவேவ் கதிர்வீச்சை ஒரு தேவையில்லாத Noise சிக்னல்-லாகத்தான் அந்த இருவரும் முதலில் கருதினார்கள். தங்கள் ஆன்டனாவில் ஏதாவது புறா எச்சம் இருந்து அதன் மூலம் இது ஏற்படலாம் என்று ஆண்டனாவை சோதனை செய்தார்கள். ஆனால் அது புறாவின் எச்சம் அல்ல. நம் பிரபஞ்சம் ஒரு காலத்தில் வெடித்துச் சிதறிய வெப்பத்தின் எச்சம் என்று அறிந்து கொள்ள அவர்களுக்கு சிறிது காலம் ஆனது.

ஒரு இடத்தில் சாம்பல் கொட்டிக் கிடக்கிறது. அதைத் தொட்டுப் பார்க்கிறீர்கள்.கொஞ்சம் வெதுவெதுப்பாக இருக்கிறது. அப்படியானால் அந்த இடம் சிறிது நேரத்துக்கு முன்னர் மிக அதிக வெப்ப நிலையில் எரிந்து கொண்டு இருந்திருக்கலாம் என்று ஊகிக்கிறீர்கள்.இதே ஊகம் இங்கேயும் பொருந்தும். இப்போது ஆற்றல் குறைந்து வெப்பநிலை குறைந்து காணப்படும் இந்த நுண்ணலைக் கதிர்வீச்சு ஒரு காலத்தில் அதிக ஆற்றலுடன் அதிக வெப்பநிலையுடன் துடிதுடித்துக் கொண்டிருந்த காமா அலைகளாக இருந்திருக்கலாம் என்று ஊகிக்க முடியும். ஒரு வாயுவை எந்த அளவு அமுக்குகிறோமோ அந்த அளவு அதன் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் என்று நமக்குத் தெரியும்.அதே போல பிரபஞ்சத்தில் ஆரம்ப நாட்களில் இந்த காமா அலைகள் மிகக் குறைந்த கன அளவில் அடைக்கப்பட்டிருக்க வேண்டும்.எனவே அவற்றின் வெப்ப நிலை ,ஆற்றல் ,அதிர்வெண் எல்லாம் அதிகமாக இருந்திருக்க வேண்டும்.பின்னர் பிரபஞ்சம் விரியத் தொடங்கியதும் இந்த அலைகள் வெளியுடன் சேர்ந்து நீட்டிக்கப்பட்டு ,அதிக கன அளவில் (volume ) அவற்றின் வெப்பம் படிப்படியாகக் குறைந்திருக்க வேண்டும்.(கொதிக்கும் நீரை ஒரு டம்ப்ளரில் ஊற்றினால் சூடு அதிகமாக இருக்கும். அதே அளவு நீரை ஒரு பெரிய அண்டாவில் ஊற்றினால் சூடு மிகப் பெரிய பரப்பில் பரவி வெப்ப நிலை குறைந்து விடும் இல்லையா? அது மாதிரி)

அதாவது ஒருகாலத்தில் ஆற்றல் அதிகமாக இருந்து சக்தியுடன் கோலோச்சிய காமா அலைகள் தான் இப்போது சக்தி வெகுவாகக் குறைந்து கிட்டத்தட்ட செத்துவிட்ட ஒரு சிங்கம் போல படுத்து விட்டன (எப்படி இருந்த நான் இப்படி ஆயிட்டேன்).இன்னொரு விதமாக சொல்வதென்றால் ஒருகாலத்தில் நம் பிரபஞ்சத்தாய் படைத்த சூடான பணியாரம் இன்று ஆறிய அவலாக நமக்குக் கிடைக்கிறது.

சரி பிரபஞ்சத்தின் வரலாற்றில் ஒரு காலகட்டத்தில் இந்த அலைகள் பெருமளவு ஆற்றல் குறைந்து அவற்றின் அதிர்வெண் கட்புலனாகும் ஒளிக்குப் பொருந்துவதாக இருந்திருக்கலாம்.அந்தக் காலகட்டத்தில் நம் சூரியனும் அதில் பூமியும் அதில் மனிதனும் தோன்றி இருந்தால் அவனுக்கு இரவு என்பதே இருந்திருக்காது. விளக்குகளும் தேவைப்பட்டிருக்காது. இந்த பிரபஞ்சப் பின்புல ஒளி இரவும் பகலும் நம்மை சதா நனைத்தபடி இருந்திருக்கும்.(தூங்கவே முடியாது!) 'இருட்டு' என்பது நம் உடலில் சில செல்கள் வேலை செய்வதற்கு மிக அவசியம் என்கிறார்கள்.(சில பேர் நைட்-லாம்ப் கூட இல்லாமல் முழு இருட்டில் படுக்க வேண்டும் ;அதுதான் நல்லது என்று சொல்வார்கள்) அதாவது மனிதனைப் போன்ற புத்திசாலித் தனமான உயிர்கள் தோன்றுவதற்கு இருட்டு கூட அவசியம் என்று ஆகிறது. பிரபஞ்சப் பின்புலக் கதிரியக்கம் UV அலைகளாகவோ கட்புலனாகும் ஒளியாகவோ இருந்திருந்தால் அது உயிர்களின் தோற்றத்துக்கு அவ்வளவாக உதவி செய்யாது.எனவே இயற்கை நம்மைப் படைப்பதற்கு பின்புலக்கதிரியக்கம் நுண்ணலையாக மங்கி மாறும் வரை காத்திருக்க வேண்டி இருந்திருக்கலாம். எனவே தான் நாம் வாழும் இந்த காலத்தை சில விஞ்ஞானிகள் பொற்காலம் (Golden Age ) என்கிறார்கள். அதாவது பிரபஞ்சம் ரொம்ப இளமையாகவும் இல்லாமல் ரொம்ப வயசாகியும் இல்லாமல்....மிகவும் இளமையாக இருந்தால் விண்மீன்கள் தோன்றி இருக்காது. கார்பன், நைட்ரஜன் ,தங்கம் போன்ற கனமான தனிமங்கள் சூப்பர் நோவாவில் தோன்றி இருக்காது. மிகவும் வயதாகி இருந்தால் எல்லா விண்மீன்களும் கிட்டத்தட்ட எரிந்து முடித்து விட்டிருக்கும். நடுத்தர வயதில் தான் வாழ்க்கை சுகமாக இருக்கும் என்று சொல்வார்கள். அது போல நம் பிரபஞ்சம் இப்போது குழந்தையும் அல்ல; தாத்தாவும் அல்ல. ஆரோக்யமான ஒரு நடுத்தர நாற்பது வயது மனிதன்!

இப்போதைக்கு உள்ள BIGBANG தத்துவப்படி , ஒரு காலத்தில் (கிட்டத்தட்ட பதிமூன்று பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்னர்) பிரபஞ்சம் சூனியத்தில் இருந்து திடீரென்று வெடித்து விரிவடைய ஆரம்பித்தது என்று சொல்கிறார்கள்.எப்படி பிரபஞ்சத்தின் வயதை Birth Certificate எல்லாம் இல்லாமல் சொல்கிறார்கள் என்றால் நம்மால் அதிக பட்சம் பதிமூன்று பில்லியன் ஒளிஆண்டுகள் தொலையில் உள்ள விண்மீன்களில் இருந்து வரும் ஒளியைப் பார்க்க முடிகிறது.அதாவது வெளியில் (SPACE )நாம் எவ்வளவு தூரம் பார்க்கிறோமோ அவ்வளவு பின்னோக்கிய இறந்த காலத்தில் பார்க்கிறோம்.ஒளி நம்மை வந்து அடைய அத்தனை காலம் எடுத்துக் கொண்டது என்று அர்த்தம். எனவே நம்மால் பார்க்கக் கூடிய இந்தப் பிரபஞ்சத்தின் வயது (AGE OF OBSERVABLE UNIVERSE ) 13 பில்லியன் ஆண்டுகள் என்று அர்த்தம்.குழந்தையின் வயது என்பதை அது வெளியே வந்து நாம் பார்க்க ஆரம்பித்த அந்த நொடியில் இருந்து தான் சொல்கிறோம் அல்லவா? அது அம்மா கர்ப்பப்பையில் எப்போது உருவானது என்றெல்லாம் கணக்கிடுவதில்லை.அதே மாதிரி நம் கண்ணுக்குத் தெரியும் இந்த பிரபஞ்சத்தின் வயது இத்தனை அவ்வளவு தான். நம்மால் கவனிக்கத் தகுந்த பிரபஞ்சத்தை ஒருவழியாக கம்ப்யூட்டரில் எல்லாம் கொடுத்து படம் வரைந்திருக்கிறார்கள் பாருங்கள்.

பிரபஞ்சம் வெடித்துச் சிதறிய அந்த நிகழ்வை யாராலும் பார்த்திருக்க முடியாது (அதை படைத்தவரால் கூட) இன்று CMBR ஆகப் படர்ந்திருக்கும் ஃ போட்டான்கள் பிரபஞ்சம் உருவாகி சுமார் மூன்று லட்சம் வருடங்கள் கழிந்து தான் தங்கள் பயணத்தைத் தொடங்கின என்கிறார்கள். (இது ஏன் என்று பிறகு பார்க்கலாம்)அப்படியானால் பிரபஞ்சம் தொடங்கி மூன்று லட்சம் வருடங்கள் அது யார் கண்ணுக்கும் தெரிந்திருக்காது. சரி இப்படியே காலத்தில் பின்னோக்கி சென்று பிரபஞ்ச சினிமாவை பின்னோக்கி ஓட்டி பிரபஞ்சம் தொடங்கி 10 ^-43 செகண்டுகள் வரை விஞ்ஞானிகள் TRACE BACK செய்திருக்கிறார்கள். அதற்கு முன் என்ன நடந்தது , பிரபஞ்சம் ஏன் வெடித்தது யாரால் வெடித்தது என்பதெல்லாம் தெரியவில்லை.ஆனால் பிரபஞ்சம் வெடித்த போது அது பயங்கரக் குழப்பத்தில் கற்பனைக்கு எட்டாத அடர்த்தியுடன் அதிபயங்கர வெப்பநிலையில் இருந்தது என்கிறார்கள். சரி பிரபஞ்சம் வெடித்த அந்த நிகழ்வின் ஒரு கமென்டரி இப்போது விரிவாகப் பார்க்கலாம்.

PLANK ERA (less than 10 ^-43 sec ) -பிளான்க் சகாப்தம் (?!)

பிரபஞ்சம் தோன்றிய அந்த EXACT கணம் இது.இதில் என்ன நடந்தது என்று இயற்பியல் சொல்ல முடியாமல் திணறுவதற்கு காரணம் பிரபஞ்சம் வெடித்து ஒரு சில கண நேரத்திற்கு அது பிளான்க் நீளத்தின் (PLANCK LENGTH ) அளவை விட சிறியதாக இருந்தது என்கிறார்கள்.பிளான்க் நீளம் என்றால் மிக மிகச் சிறிய வெளி எல்லை. அங்கே அறிவியலின் அத்தனை விதிகளும் தோற்றுப் போகும்.விதிகள் தோற்றுப் போகும் இந்தப் புள்ளியை SINGULARITY என்று சொல்கிறார்கள்.பிரபஞ்சம் யாரால் படைக்கப்பட்டது ஏன் படைக்கப்பட்டது என்ற கேள்விகளுக்கு இயற்பியலில் (இதுவரை)விடை இல்லை. Oscillating universe என்ற ஒரு கொள்கைப்படி பிரபஞ்சம் விரிந்து சுருங்கி பின்னர் தன்னைத் தானே படைத்துக் கொள்ளும் என்கிறார்கள்.அதாவது படைத்தவனும் படைப்பும் என்ற தான் என்ற தத்துவம்.நாம் முதலிலேயே சொன்னபடி இந்த SINGULARITY என்ற வார்த்தை கூட மிகவும் அர்த்தம் பொதிந்தது. ஒரு மகா ஒருமை நிலை. நான் நீ அது இது நேர் எதிர் இடம் வலம் போன்ற எந்த பேதங்களும் இன்றி எல்லாம் ஒருமித்து ஒன்றுடன் ஒன்று சங்கமித்து இருந்த நிலை. (வேதாந்தம் இந்த நிலையை பொதுவாக அத்வைதம் என்று சொல்கிறது. ஒன்று என்று சொல்ல வேண்டியது தானே? அது ஏன் 'இரண்டு இல்லை' என்று நெகடிவ் ஆக சொல்ல வேண்டும்? யோசியுங்கள்.).பிரபஞ்சம் என்பதை ஏகாந்த நிலையில் இருந்து விலகிய DISTURBANCE என்று இயற்பியல் சொல்கிறது. இந்த DISTURBANCE அல்லது ஒழுங்கின்மை பிரபஞ்சம் விரியத் தொடங்கிய நாளில் இருந்து அதிகரித்துக் கொண்டே வருகிறது. [மீண்டும் அந்த குழப்பங்கள் அற்ற ஏகாந்த நிலையை பிரபஞ்சம் அடையும்; ஒருநாள் மீண்டும் சுருங்கத் தொடங்கும் என்கிறார்கள்]

பிளான்க் சகாப்தத்தின் போது இன்று பிரபஞ்சத்தை ஆளும் நான்கு விசைகளும் ஒன்றாக ஒருமித்து இருந்தன. பிளான்க் காலகட்டத்தின் முடிவில் ஈர்ப்பு விசை மட்டும் முந்திரிக் கொட்டைத் தனமாக மற்ற மூன்று விசைகளில் இருந்து சண்டைபோட்டுக் கொண்டு பிரிந்து சுயேட்சையாக நின்றது .இன்று வரை ஈர்ப்பு வேறெந்த விசையுடனும் கூட்டணி சேராமல் சுயேட்சையாகவே இருக்கிறது. அதை எப்படியாவது மனம் மாற்றி கூட்டணிக்குள் கொண்டு வந்தால் உங்களுக்கு நோபல் பரிசு நிச்சயம்.

நாஸதீய சூக்தம்

ஏகோ அஹம் பவிஷ்யாமி - அது ஒன்று தான். அது பலவாய் ஆக விரும்பியது என்பது இந்துமதம் படைப்புக்கு கூறும் விளக்கம்.இது BIG BANG உடன் ஓரளவு ஒத்து வருகிறது. ஆனால் ஓம் என்பதே பிரபஞ்சப் பெருவெடிப்பைக் குறிக்கிறது. நடராஜரின் வடிவம் BIG BANG ஐக் குறிக்கிறது பிரம்மம் என்றாலே விரிவடைவது என்று பொருள் போன்ற அதீதமான விளக்கங்களை நிராகரித்து விடுவோம்.

இருந்தாலும் ரிக் வேதத்தின் 'நாஸதீய சூக்தம்' பிக் பாங் -ஐக் குறிக்கலாம் என்கிறார்கள். (தத்துவ ஞானிகளால் மிக அதிகமாக அலசப்பட்ட பகுதி இது) சூக்தத்தின் சுருக்கப்பட்ட ஒரு தமிழாக்கம் கீழே:

ஆதியில் இருத்தலும் இல்லை இல்லாமையும் இல்லை-அது
எல்லா இருமைகளும் மறையும் ஓர் எல்லை
இருட்டு எங்கும் ஒரே இருட்டு
இருட்டில் ஒளிந்திருந்த அது உதித்தது
வெப்பத்தை உண்டு கொதித்தது;வளர்ந்தது !
இதன் ரகசியத்தை யார் தான் அறிவார்
எப்போது இது வந்தது? எதனால் வந்தது? யாரும் அறியார்
அவனுக்கு மட்டும் இது தெரிந்து இருக்கலாம்
இல்லை அவனும் கூட இதை அறியாது இருக்கலாம்


சமுத்ரா