அணு அண்டம் அறிவியல் -72

அணு அண்டம் அறிவியல் -72 உங்களை வரவேற்கிறது

Next time when you say just a second, remember a second is worth 1,80,000 miles of space! - Carl Sagan
 

ஸ்ட்ரிங் தியரி என்பது மிகப் பெரியதையும் மிகச் சிறியதையும்  இணைக்கும் ஒரு முயற்சி எனலாம். பெரிய அளவில் ஐன்ஸ்டீனின் பொது சார்பியலும் சிறிய அளவில் குவாண்டம் இயற்பியலும் கோலோச்சுகின்றன என்று பார்த்தோம். இந்த இரண்டு பேரரசர்களும் வாலி சுக்ரீவர்கள் போல தங்கள் தனித்தனி ராஜ்ஜியங்களில் தனித்தனியாக கோலோச்சுகின்றன. இருவரையும் இணைத்து சமாதானப்படுத்தும் முயற்சிகள் தோல்வியில் முடிகின்றன. அருகருகே கொண்டு வந்தாலே இருவரும் முரண்டு
பிடித்துக் கொண்டு விலகி விடுகிறார்கள்.

பிரபஞ்சத்தை முறையாக அறிந்து கொள்ளும் முயற்சியில் விஞ்ஞானிகள் பருப்பொருளை ZOOM IN செய்து பார்த்த போது சில பல அடிப்படைத் துகள்கள் கிடைத்தன. அவற்றை மேலும் ZOOM IN செய்ய முடியவில்லை. அல்லது செய்யும் வசதிகள் தற்போது நம்மிடம் இல்லை. இந்த அடிப்படைத்  துகள்கள் தான் பிரபஞ்சத்தின் காரண கர்த்தாக்கள் என்ற தோராயமான முடிவுக்கு வந்தபோது இதில் ஈர்ப்புவிசை* சிக்காமல் முரண்டு பிடிக்கிறது. அதாவது ஈர்ப்பைக் கடத்தும் ஈர்ப்புத் துகள் (boson-அடிப்படைத் துகள்) கிராவிட்டான் இன்னும் சிக்கவில்லை. சரி இப்படி துகள் மேல் துகளாக கண்டுபிடிக்க வேண்டுமா இவற்றுக்கெல்லாம் பின்புலத்தில் பொதுவாக வேறு ஏதேனும் இருக்கிறதா என்று யோசித்தனர் ஸ்ட்ரிங் தியரிஸ்டுகள்.

உதாரணமாக ஹோட்டலுக்கு செல்கிறோம்...அங்கே இட்லி தருகிறார்கள். தோசை தருகிறார்கள். பணியாரம் தருகிறார்கள். அவை வேறு வேறாக வேறு வேறு சுவை உடையனவாக நமக்குத் தோன்றலாம்.இது நம் அறியாமை ... கொஞ்சம் சமையல் ரூமில் எட்டிப் பார்த்தால் ஓ! இவையெல்லாம் ஒரே மாவு தானா என்று தெரிய வரும். அது போல இந்த அதிகப்ரசங்கி  ஸ்ட்ரிங் தியரிஸ்டுகள் 'NO permission' என்ற போர்டை சட்டை செய்யாமல் இயற்கையின் சமையலறைக்குள் எட்டிப் பார்க்கத் துணிந்திருக்கிறார்கள். எலக்ட்ரான், ப்ரோடான், போட்டான் கிராவிடான் என்று பல்வேறு விதமாகப் போக்குக் காட்டி நம்மை குழப்பும் இந்த அயிட்டங்களை செய்ய இயற்கை சாமார்த்தியமாக ஒரே மாவு தான் உபயோகிக்கிறது என்று வாதிடுகிறார்கள்.

சரி.

பொது சார்பியல் கொள்கை, (GR )  , நிறை (mass) இல்லாத போது வெளி வளைக்கப்படாமல் சீராக இருக்கும் என்று கணிக்கிறது. (நிறை இருக்கும் போது [கால]வெளி வளைந்து ஈர்ப்பாக உணரப்படலாம்) ஆனால் இது ஒரு approximation தான். வெட்ட வெளியைப் பார்த்து அங்கே நிறை எதுவும் இல்லை, பொருள் எதுவும் இல்லை எனவே காலவெளி இங்கே நேராக இருக்கும் என்று சொல்லிவிட முடியாது. நிறை தன்னுடைய இன்னொரு உருவமான ஆற்றலாக அங்கே ஒளிந்திருக்கலாம். ஐன்ஸ்டீனின் கொள்கை இந்த virtual energy யை கணக்கில் எடுத்துக் கொள்வதில்லை.

 பை -யின் மதிப்பு என்ன என்றால் சாதாரண ஐந்தாம் வகுப்பு கணக்குகளுக்கு 3 .14 என்று சொன்னாலே போதும். மிக நுணுக்கமான ராக்கெட் கணக்கீடுகளுக்கு பையை பத்து தசமஸ்தானங்கள் வரை எடுத்துக் கொள்ளலாம். ஆனால் பையின் மதிப்பு புள்ளிக்குப் பின் எப்போதும் நிற்காமல் தொடர்ந்து நீண்டு கொண்டிருக்கும் (irrational)என்று படித்திருப்பீர்கள். எனவே துல்லியமான கணக்கீடு என்றால் அது பையின் அத்தனை ஸ்தானங்களையும் கணக்கில் எடுத்துக் கொள்ள வேண்டும். அதாவது சதுரம் ஒன்றின் சுற்றளவு அதன் பக்கத்தைப் போல நான்கு மடங்கு என்று சொல்லிவிடலாம். இது definite ! ஆனால் வட்டம் ஒன்றுக்கு அவ்வாறு சொல்ல இயலாது. வட்டம் ஒன்றின் சுற்றளவு அதன் ஆரத்தைப் போல மிகச் சரியாக இத்தனை மடங்கு என்று நம்மால் அறுதியிட்டு சொல்ல இயலாது. பை என்ற விசித்திர எண்ணின் irrationality தான்  இதற்குக் காரணம். இதனால் தான் Squaring the circle இதுவரை சாத்தியப்படாமல் உள்ளது!


வாழ்க்கையில் நாம் நிறைய விஷயங்களில் இந்த approximation செய்து கொள்கிறோம். உன் வயது என்ன என்று கேட்டால் 24 வருடம் ஏழு மாதம் நான்கு நாள் பதினைந்து நிமிடம் 27 நொடி இப்போது 28 இப்போது 29 நொடி என்று யாரும் சொல்வதில்லை.சும்மா 24 என்று தான் சொல்கிறோம். [அதுவும் ஒரு வருடம் குறைத்து தான் சொல்வோம். !] உன் பையன் எப்போ வந்தான் என்றால் போன வாரம் என்றோ அதிக பட்சம் போன வாரம் சனிக்கிழமை என்றோ சொல்வோம். போன சனிக்கிழமை காலை பத்து மணி இருபத்து ஏழு நிமிடம் பதினொரு நொடிக்கு வந்தான் என்று சொல்ல மாட்டோம். இப்படி கூடுதல் தகவல்கள் நமக்கும் தேவையில்லை கேட்பவருக்கும் தேவையில்லை. ஐன்ஸ்டீனின் சார்பியல் இப்படி ஒரு approximation எடுத்துக் கொண்டு தவறு செய்து விட்டது.மாணவன் மேல் இரக்கப்பட்டு  மேலோட்டமாக பேப்பர் திருத்தும் ஆசிரியர் போல! ஸ்டெப் ஐப் பார்க்காமல் Answer ஐ மட்டும் பார்த்து! உதாரணமாக ஒரு ஸ்கொயர் மாட்ரிக்ஸ் கொடுத்து இதற்கு Cayley–Hamilton தியரத்தை நிரூபி என்றால் எப்படி இருந்தாலும் அதன் விடை ஒரு பூஜ்ஜிய அணியாக (ஜீரோ மட்ரிக்ஸ்)  இருக்கும். ஆனால் இதை நிரூபிக்க இடையே நிறைய  படிகள் இருக்கும். சோம்பேறி மாணவன் ஒருவன் இடையே ஏதோ ஒப்பேற்றி விட்டு கடைசியில் கொட்டை எழுத்தில் 

என்று எழுதி விட்டு சோம்பேறி டீச்சரை ஏமாற்றி விடலாம். அப்படியானால்  ஐன்ஸ்டீனின் சோம்பேறி டீச்சர் என்று சொல்ல முடியாது. குவாண்டம் லெவலுக்கு புகுந்து சென்று அதன் ஈர்ப்பு விளைவுகளை கணக்கில் எடுத்துக் கொள்வது தேவையற்றது என்று அவர் நினைத்தார். கறாரானது என்று கருதப்படும் கணிதம் கூட இந்த தோராயமாக்கலை  சில சமயம் அனுமதிக்கிறது [perturbation theory]

 சீரான வெளியில் உள்ளே செல்ல செல்ல  ஏற்படும் மேடு  பள்ளங்கள்

பொது சார்பியல், வெறுமனே வெளியைப் பார்த்து இங்கே ஒன்றும் இல்லை..எனவே ஈர்ப்பு பூஜ்ஜியம் என்று சொல்லி விடுகிறது. ஆனால் அங்கே ஜூம் இன் செய்து பார்க்க பார்க்க இயற்கையின் திருநடனங்கள் மெல்ல மெல்ல வெளிச்சத்துக்கு வருகின்றன.ஒன்றும் அற்ற வெளியில் மிக மிகக் குறுகிய கால இடைவெளியில் Virtual துகள்கள் தோன்றி இணைந்து பின் மறைகின்றன.குவாண்டம் இயற்பியலின் நிச்சயமில்லாத் தத்துவம் இதை அனுமதிக்கிறது. ஆற்றல் , காலம் என்று இரண்டு தராசுத் தட்டுகளை கொடுத்து 'பாரப்பா நீ ஒரே சமயத்தில் இரண்டையும்  பார்க்க முடியாது' என்கிறது.ஒரு நொடியில் லட்சம் பகுதிக்கு காலத் துல்லியம் எனக்கு வேண்டும் என்று சொன்னால் அதற்கு தண்டைனையாக ஆற்றல் துல்லியமின்றி சகட்டு மேனிக்கு அதிகரித்து விடுகிறது.இதை குவாண்டம் நுரை [quantum foam ] என்கிறார்கள். எத்தனை உள்ளே ஜூம் இன் செய்கிறோமோ இந்த virtual energy அத்தனை அதிகமாக இருக்கும். இந்த ஆற்றலுக்கு ஒரு நிறை உண்டு என்பதால் இந்த நிறை ஈர்ப்பை ஏற்படுத்தி காலவெளியை ஒரு சிறிதேனும் வளைக்க முயலும். 

எனவே There is NO smooth road in the universe! nothing is straight!  மேலும் உதாரணம் வேண்டும் என்றால் நம் கம்ப்யூட்டர் மானிட்டர் ஒரு படத்தைக் காட்டும் போது அவள் பிரபஞ்ச அழகியாகவே இருந்தாலும் அதை புள்ளி புள்ளியாகத் தான் காட்டுகிறது. இந்தப் புள்ளியை இந்த அடர்த்தியில் (சிவப்பு, பச்சை ,நீலம்) காட்ட வேண்டும் என்பதுதான் அதற்குத் தெரியும்.  தூரத்தில் இருந்து பார்த்தால் புள்ளிகள் தெரிவதில்லை. ஆகா , மீனாவுக்கு கண் அழகு ரம்பாவுக்கு தொடை அழகு என்று சொல்வதெல்லாம் மாயை தான். கம்ப்யூட்டருக்கு கண்ணாவது தொடையாவது!

எனவே மிக அதிக தூரங்களுக்கு கணக்கிடும் போது ஐன்ஸ்டீனின் கொள்கை மிகத் துல்லியமாக வேலை செய்கிறது. தூரத்தை குறுக்கக் குறுக்க அது குவாண்டம் அரசனின் ஆளுகைக்குள் நுழைந்ததும் , தன் வாலை சுருட்டிக் கொண்டு விடுகிறது.ரிசியமுக பர்வதத்தின் எல்லையில் வாலியின் வல்லமை செல்லுபடியாகாமல் போய்விடுவது போல!

பட் வெயிட்! சீரான வெளியின் மேடு பள்ளங்களை காண நாம் பிளான்க் தூரம் என்ற மிக மிக குறுகிய நீளத்துக்குள் நுழைய வேண்டும். (10 ^ -33 செ.மீ)[பூஜ்ஜியத்துக்குள் ஒரு ராஜ்ஜியம் வைத்துள்ளான் இந்த கில்லாடி சுக்ரீவன்!] இங்கே தான் அதிகப்படியான பரிமாணங்கள், இழைகள் [strings ] என்ற சுவாரஸ்யமான சமாச்சாரங்கள் வெளிச்சத்துக்கு வருகின்றன.பிரபஞ்சம் ஒரு காலத்தில் மிக மிகச் சிறியதாக இருந்த போது இந்த குவாண்டம் irregularities மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது என்கிறார்கள். இந்த irregularities காரணமாகத்தான் காலக்ஸிகளும் சூரிய மண்டலங்களும் நாமும் வந்திருக்கிறோம். பிரபஞ்சம் விரிவடைய விரிவடைய இந்த சுருக்கங்கள் அயன் செய்யப்பட துணியில் சுருக்கங்கள் மறைவது போல மெல்ல மெல்ல நம் பார்வையில் இருந்து மறைந்து விட்டன ;என்னதான் 'நீட்' ஆக இஸ்திரி செய்திருந்தாலும் துணியில் சுருக்கங்கள் இருக்கவே இருக்கும் ..அதுபோல இன்றும் சீரான Flat
spacetime-இல் கூட சுருக்கங்கள் இருக்கவே செய்கின்றன 

இன்றும் பல விஞ்ஞானிகள் வாலிக்கும் சுக்ரீவனுக்கும் எதற்கப்பா வேலை மெனக்கெட்டு சமாதானம் செய்ய வேண்டும் ? அவரவர்கள் அவரவர் சாம்ராஜ்ஜியத்தில் மஜா செய்து கொண்டு இருக்கட்டுமே? என்று கேள்வி கேட்கிறார்கள்.வாலி சும்மா இருந்தால் விட்டு விடலாம். அவன்தான் சுக்ரீவனின் மனைவியை எடுத்துக் கொண்டு விட்டானே ? உண்மையில் ஒருபரிமாண  இழைகளுடன் தொடர்புடைய, சூக்சும உலகிற்கு சொந்தமான  க்ராவிடி -யை தன்னது என்று ஐன்ஸ்டீனின் பொது சார்பியல் சொந்தம் கொண்டாடலாமா? இது பிறன்மனை கவர்தல் அல்லவா? என்று கொதிக்கிறார்கள் ஸ்ட்ரிங் தியரிஸ்டுகள்.பாவம் அப்பாவி ஐன்ஸ்டீனையும் குற்றவாளிக் கூண்டில் ஏற்றி விட்டார்கள்.


ஸ்ட்ரிங் தியரி என்ற ராமனை வரவழைத்து ஐன்ஸ்டீன் என்ற வாலியை வதம் செய்ய நினைக்கிறார்களா ஸ்ட்ரிங் தியரிஸ்டுகள்? இந்த விசித்திர ராமாயணத்தில் வாலிவதம் நடக்குமா இல்லை அண்ணன் தம்பி ரெண்டு பேருமே செத்துப் போவார்களா பொறுத்திருந்து பார்ப்போம்...

[*ஈர்ப்பு விசை மற்ற மூன்று விசைகளுடன் மிகவும் வேறுபட்டு இருக்கிறது. பிரபஞ்சம் ஆரம்பித்த கணங்களில் முதலில் மற்ற விசைகளிடம் இருந்து அவசரமாகப் பிரிந்ததும் ஈர்ப்பு தான்.மேலும் ஈர்ப்பு மிக மிக வலிமை குறைந்த பலவீனமான விசை...ஒட்டுமொத்த பூமியின் ஈர்ப்பை மீறி நம்மால் ஒரு பொருளை நம் தசைகளின் சக்தியால் ( (மின் காந்த விசை)மேலே தூக்க முடிகிறது.காந்தம் ஒன்று ஈர்ப்பை மீறி மேலே வந்து இன்னொரு காந்தத்துடன் ஒட்டிக் கொள்கிறது.ஈர்ப்பு விசை மட்டும் அணுக்கரு வலிய விசை போல அவ்வளவு வலுவுள்ளதாக இருந்தால் நாம் ஒவ்வொரு முறை பூமியில் இருந்து ஒரு கல்லை மேலே தூக்கும் போதும் ஒரு அணுகுண்டு வெடிக்கும்! (நல்ல வேளை !)ஈர்ப்பு ஏன் இவ்வளவு பலவீனமாக இருக்கிறது என்றால் அது பதினோரு பரிமாணங்கள் (dimensions)வழியே தொடர்ந்து LEAK ஆகிறது என்கிறார்கள். மற்ற விசைகள் அதிகபட்சம் ஐந்து பரிமாணங்கள் வரை மட்டுமே  பரவுகின்றன .உதாரணமாக ஒரு குழாயை எடுத்துக் கொண்டு அதன் முனை வழியே ஒருவர் பேசினால் அது இன்னொரு முனையில்(2D ) துல்லியமாகக் கேட்கும்.அதே சத்தம் காற்றில் பரவி வந்து மற்றொருவருக்கு கேட்கும் போது(3D) வலிமை குறைந்து போயிருக்கும். ]

சமுத்ரா