அறிவியல்: அண்டவெளி ஆய்விற்கு அடிகோலும் தத்துவங்கள் - வ.ந.கிரிதரன் -

நவீன பெளதீகம் என்றதும் நமக்கு ஞாபகத்தில் வருபவர் அல்பேர்ட் ஜன்ஸ்டைன். இருபதாம் நூற்றாண்டின் ஆரம்பத்தில் இவரால் வெளியிடப்பட்ட 'சார்பியற் தத்துவம்' (Theory of Ralativity) பற்றிய கட்டுரைகள் பெளதீகவியலின் வரலாற்றிலேயே மாபெரும் புரட்சியை ஏற்படுத்தின. புரட்சியென்றால் சாதாரண புரட்சியல்ல. பெளதிகத்தின் அடித்தளத்தையே அடியோடு மாற்றிவைத்த புரட்சி. இச் சார்பியற் தத்துவமும், சக்திச் சொட்டுப் பெளதிகமும் (Quantum Physics) இன்றைய நவீன பெளதிகத்தின் அடித்தளங்களாகக் கருதப்படுபவை. சார்பியற் தத்துவத்தைப் பொறுத்தவரையில் அது முழுக்க முழுக்க ஜன்ஸ்டைனின் கோட்பாடே. சக்திச் சொட்டுப் பெளதிகத்தின் ஆரம்ப கர்த்தாவாகவும் ஜன்ஸ்டைனையே கருதலாம். உண்மையில் ஜன்ஸ்டைனிற்கு நோபல் பரிசு கிடைத்ததே போட்டான்கள் பற்றிய கண்டு பிடிப்பிற்காகத்தான். இக் கண்டுபிடிப்பே சக்திச் சொட்டுப் பெளதிகத்தின் ஆரம்ப வளர்ச்சியாகும். உண்மையில் ஜன்ஸ்டைனிற்கு சார்பியற் தத்துவத்திற்காகவும் இன்னுமொருமுறை நோபல் பரிசு கொடுத்திருக்க வேண்டும்.

சரி. அப்படி இந்தச் சார்பியற் தத்துவம் அப்படி என்னதான் கூறிவிடுகின்றது?

விடை மிகவும் சுலபம். 'நேரம்', 'வெளி' பற்றிய கருதுகோள்களை , அதாவது இதுவரை காலம் 'வெளி', 'நேரம்' பற்றி நிலவி வந்த கோட்பாடுகளை, சார்பியற் தத்துவம் அடியோடு மாற்றியமைத்து விடுகின்றது. அதே சமயம் 'பொருள்' , 'சக்தி', 'புவியீர்ப்பு', பற்றியும் புதிய கருது கோள்களை முன்வைக்கின்றது. இச் சார்பியற் தத்துவக் கோட்பாடுகளை இரு வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்.

1. சிறப்புச் சார்பியற் தத்துவம் (Special Theory of Relativity)
2. பொதுச் சார்பியற் தத்துவம் (General Theory of Relativity)

இவற்றில் 'சிறப்புச் சார்பியற்' தத்துவம் இதுவரை நிலவி வந்த 'வெளி' 'நேரம்' பற்றிய கோட்பாடுகளை அடியோடு மாற்றியமைத்து விடுகின்றதென்றால், பொதுச் சார்பியற் தத்துவமோ புவியீர்ப்பு பற்றிய கோட்பாட்டை மாற்றியமைத்து விடுகின்றது.

 'வெளி' 'நேரம்' பற்றிய கோட்பாடுகள்.
ஆயிரக்கணக்கான வருடங்களாக நிலவி வந்த அரிஸ்டாட்டிலின் கோட்பாடுகளைப் பரிசீலனைக்குட்படுத்தியவர்கள் கலிலியோவும் , சேர். ஜசக் நியூட்டனுமே. ஆனால் வெளி, நேரம் பற்றிய இவர்கள் யாவரினதும் கோட்பாடுகள் ஒன்றாகவேயிருந்தன. வெளியையும், நேரத்தையும் சுற்றிவர நிகழும் இயக்கங்களால் எவ்விதப் பாதிப்பும் அடையாத சுயாதீனமானவைகளாகவே (absolute) இவர்கள் கருதினார்கள். சாதாரண மனித வாழ்வின் அனுபவங்களிலிருந்தே இவர்களும் வெளி, நேரம் பற்றிய கோட்பாடுகளை வகுத்திருந்தார்கள்.


எங்கும் எல்லையற்று விரிந்து பரந்து கிடப்பதுதான் வெளி. 'எல்லாத் திசையிலுமோர் எல்லையில்லா வெளி வானிலே..' என்று பாரதி பாடியதைப் போல் எங்கும் வியாபித்துக் கிடக்கின்றது வெளி. இந்த வெளியில் தான் சூரியன், கிரகங்கள் மற்றும் பல்வேறுபட்ட பொருட்களும் இயங்கிக் கொண்டிருக்கின்றன. இத்தகைய இயக்கங்கள் இந்த வெளியைப் பாதிப்பதில்லை. அது தன்பாட்டில் வியாபித்துக் கிடக்கின்றது. இவ்வாறுதான் நியூட்டன் வரையிலான் விஞ்ஞானிகள் கருதினார்கள். இது போன்றுதான் 'நேரமும்' சுற்றிவர நிகழும் இயக்கங்களால் எவ்விதப் பாதிப்புமற்று தன்பாட்டில் இயங்கிக் கொண்டிருப்பதாகப் பெள்தீக விஞ்ஞானிகள் கருதினார்கள்.

சிறப்புச் சார்பியற் தத்துவமும்,  வெளியும், நேரமும்...
இவ்விதம் சுயாதீனமாகக் கருத்தப்பட்டு வந்த 'வெளி'யோ 'நேர'மோ உண்மையில் சுயாதீனமானவையல்ல. அவையும் சுற்றி வர நிகழும் இயக்கங்களால் பாதிப்புறுபவையே, சார்பானவையே என்பதை ஜன்ஸ்டைன் 'சிறப்புச் சார்பியற் தத்துவம்' மூலம் வெளிக்காட்டினார். உதாரணமாக நேரத்தை எடுத்துக் கொண்டால்.. வேகமானது நேரத்துடன் மாறுதல் அடைகின்றது. ஒளி வேகத்தில் செல்லும் ராக்கட்டில் ஒரு மனிதனையும், பூமியில் நிற்கும் ஒருவனையும் கற்பனை செய்து கொள்ளுங்கள். இவர்கள் இருவருமே 'சீக்கோ' கடிகாரங்களைக் கைகளிலே கட்டியிருக்கின்றார்கள். இவர்கள் இருவரது கடிகாரங்களும் நேரம் சுயாதீனமானதாகவிருந்தால் ஒரே நேரத்தைக் காட்ட வேண்டும். ஆனால் நேரம் சார்பானதாகவிருப்பதால் , இருவரது கடிகாரங்களும் இரு வேறு நேரங்களையுமே காட்டும். உண்மையில் வேகம் கூடக்கூட நேரம் மாறுவதும் குறையவே தொடங்கும். ஒளிவேகத்தில் செல்லும் ராக்கட்டில் இருப்பவனிற்கு அவனிற்குச் சார்பாக ஒரு மணித்தியாலம் சென்றிருக்கும். அதே சமயம் பூமியிலிருப்பவனிற்கோ பல நூறு வருடங்கள் சென்றிருக்கும். இவ்விதம் நேரமானது வேகத்துடன் மாறுவது விஞ்ஞான பூர்வமாக நிரூபிக்கப் பட்ட உண்மை.

இதற்காக விஞ்ஞானிகள் இரும்பு அணுக்கருக்களுடன் காமாக் கதிர்களை இரு வேறு உயரங்களில் மோதவிட்டுப் பார்த்தார்கள். உயரத்தில் நேரம் வேகமாகச் செயற்படுகின்ற காரணத்தால் காமாக் கதிர்களை உறுஞ்சும் இரும்பு அணுக்கருக்களின் போக்கு வித்தியாசப்படுவது கண்டு பிடிக்கப்பட்டது.

வெளியும், பொருளும்..
இதுபோல் தான் சுயாதீனமாகக் கருதப்பட்டு வந்த வெளி (space) கூட நேரம் போல் பாதிப்படைகின்றது. ஒரு பொருளை எடுத்துக் கொண்டால் , அதன் பொருண்மை கூடக் கூட அப்பொருளானது தன்னைச் சுற்றியிருக்கும் வெளியை வளைக்கத் தொடங்கிவிடுகின்றது. 'வெளியை'யாவது வளைப்பதாவது.. வளைப்பதற்கு வெளியென்ன ஒரு பொருளா?.." என நீங்கள் கேட்கலாம். நியாயமான கேள்விதான். ஆனால் இவ்விதம் வெளியைப் பொருளின் பொருண்மை வளைப்பது நிரூபிக்கப் பட்ட உண்மை.

புதன் கிரகமானது சூரியனைச் சுற்றி வரும் ஒழுக்கில் ஒரு சிறு வித்தியாசம் இருந்து வந்தது. இந்த வித்தியாசத்தின் காரணத்தை நியூட்டனின்கோட்பாடுகளினால் விளக்க முடியவில்லை. ஜன்ஸ்டைனின் சார்பியற் கணித சூத்திரங்களோ இவ்வித ஒழுக்கில் காணப்படும் மாற்றத்திற்குக் காரணம் சூரியன் அதனைச் சுற்றியுள்ள வெளியினை வளைத்து விடுவதே என்பதை எடுத்துக் காட்டின. இது பின்னர் பிரிட்டனைச் சேர்ந்த வானியல் அறிஞரான சேர். ஆர்தர் எடிங்டனால் சூரிய கிரகணமொன்றை அவதானித்த பொழுது நிரூபிக்கப் பட்டது.

பொதுச் சார்பியற் தத்துவமும் புவியீர்ப்பும்...
புவியீர்ப்பைப் பொறுத்தவரையில் நியூட்டன் அதனை ஒரு விசையாகவே கருதினார். ஆனால் ஜன்ஸ்டனின் 'பொதுச் சார்பியற் தத்துவமோ' சூரியன் தன்னைச் சுற்றியுள்ள வெளியினை வளைத்து விடுகின்றதன் காரணமே பூமியினைச் சூரியனைச் சுற்ற வைத்து விடுகின்றதென்பதை எடுத்துக் காட்டியது.

இவ்விதமாக அரிஸ்ட்டாடிலின் கோட்பாடுகளையே ஆட்டங் காண வைத்த நியூட்டனின் கோட்பாடுகளையே ஆட்டங் காணவைத்து விட்டன ஜன்ஸ்டனின் சார்பியற் கோட்பாடுகள். சாதாரண மனித அனுபவங்களிற்கப்பாற்பட்டு சம்பவங்கள் நடைபெறும் போதே ஜன்ஸ்டனின் சார்பியற் கோட்பாடுகளைப் பூரணமாக உணர முடியும். மிகப் பிரமாண்டமான வேகத்தில் செல்லும் போதே நேரம் மாறுவதை இலகுவாக அவதானிக்க முடியும். அதனை , அம்மாற்றத்தினை. சாதாரண மனித சக்திக்குட்பட்ட வேகத்தில் அவதானிக்க முடியாது. ஏனென்றால்.. மாற்றம் அவ்வளவு சிறியதாக இருந்து விடுகின்றது.

மேலும் வெளியையும் நேரத்தையும் தனித் தனியாகப் பிரித்துப் பார்ப்பதையும் சார்பியற் கோட்பாடுகள் எதிர்க்கின்றன. 'வெளிநேரச்' (spacetime) சம்பவங்களின் தொகுப்பாகவே உண்மையில் , ஜன்ஸ்டனின் சார்பியற் கோட்பாடுகள் விளக்கு¢கின்றன.

இவ்விதமாக இப்பிரபஞ்சத்தை உண்மையில் தெளிவாகத் துல்லியமாகச் , சரியாக மேற்படி ஜன்ஸ்டைனின் சார்பியற் கோட்பாடுகள் விளக்கி வைக்கின்றன.

உசாத்துணை நூல்கள்:
1. 'A Brief History Of Time' By Stephen Hawkings
2. 'Black Holes and Baby Universes' By Stephen Hawkings
3. 'Relatively Speaking' By Eric Chaisson
4. 'Relativity' By Albert Einstein
5. 'Stephen Hawking : quest for a theory of every thing' By Kitty Fergusson

-நன்றி: கணையாழி February 1997- வீரகேசரி,  பதிவுகள், திண்ணை

ngiri2704@rogers.com