archivescience

Articleஅறிவியல்கல்வி

இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு 2020 – விஜயன்



சிறு வயதில் அப்பாவுடன் சென்று வீட்டில் மாட்டுவதற்காக சாமிப்படம் வாங்கி வந்திருக்கிறேன். மகாவிஷ்ணு ஒரு கையில் சங்கும் இன்னொரு கையின் ஆள்காட்டி விரலை மேல்நோக்கி வைத்துக் கொண்டு அதன் உச்சியில் ஒரு சக்கரம் வைத்து ஒரு காலை தொங்விட்டுக் கொண்டும் மற்றொரு காலை இன்னொரு காலின் தொடை மேல் போட்டு அமர்ந்திருப்பார். அவரைச் சுற்றி வெள்ளைக் கலரில் சில கொசுவர்த்திச் சுருள்களை வரைந்திருப்பார்கள். அதுவும் கிரேயானில் வரைந்தது போல் மங்கலாக இருக்கும். எதற்காகப்பா இந்த கொசுவர்த்திச் சுருள்களை படத்தில் போட்டிருக்கிறார்கள் என்று கேட்டிருக்கிறேன். அது அண்டசராசரம் என்று அப்பா பதிலளிப்பார். மகாவிஷ்ணுவிற்கும் அண்டசராசரங்களுக்கும் என்ன சம்பந்தம் என்பேன்.  அண்டசராசரங்களை ஆட்டுவிக்கும் பகவான் அவர் என்று கூறுவார். அப்பொழுது எனக்கு எதுவுமே புரிந்ததில்லை.

நாம் வாழும் இந்த பூமியானது சூரிய குடும்பத்தில் உள்ள ஒரு கோள். சூரிய குடும்பத்தைத் தாண்டிச் சென்றால் நட்சத்திரங்கள் தென்படும். இன்னும் அதிக தூரம் சென்றால் மேலதிக நட்சத்திரங்கள் தென்படும். இப்படியே போய்க் கொண்டிருந்தால் நட்சத்திரக் கூட்டத்திற்குள் நாம் இருப்போம் இப்படியே விலகிப் போனால் நட்சத்திரக் கூட்டத்தை கடந்து செல்லுவோம். இப்பொழுது திரும்பிப் பார்த்தால் அவை வெள்ளைப் படலமாக நமக்குத் தெரியும். அந்த வெள்ளைப் படலத்தை சற்று உற்று நோக்கினால் கொசுவர்த்திச்சுருள் போன்ற வடிவில் தென்படும். அதை விண்மீன் திரள்(Galaxy) என்பார்கள். நம்முடைய சூரிய குடும்பம் அங்கம் வகிக்கும் விண்மீன் திரளுக்கு பால்வழி விண்மீன் திரள் (Milky Way Galaxy) என்று பெயரிட்டு அழைக்கிறார்கள்.  இந்த அண்டத்தில் கோடிக் கணக்காக விண்மீன் திரள்கள் உள்ளன அவற்றில் ஒன்றுதான் பால்வழி விண்மீன் திரள். அதற்குள் கோடிக்கணக்கான நட்சத்திரங்களும் சிலவற்றில் அவற்றை சுற்றியோடும் கோள்களும் அடங்கிய குடும்பங்களும் உள்ளன. அவற்றில் ஒன்றுதான் சூரிய குடும்பம்.

சரி இது ஏன் கொசுவர்த்திச் சுருள் வடிவில் உள்ளது? அதற்கு முள்பு கோள்களும் நட்சத்திரங்களும் எப்படி இயங்குகின்றன என்பதைப் பார்ப்போம். ஒவ்வொரு கோள்களுக்கும் நட்சத்திரத்திற்கும் ஈர்ப்பு விசை என்ற ஒன்று உள்ளது அது அந்த கோளினுடைய அல்லது நட்சத்திரத்தினுடைய பொருள்திணிவைப் (mass) பொருத்தது. பின்னாளில் ஐண்ஸ்டின் கோட்பாட்டின் படி இது ஈர்ப்பு புலமாக அறியப்பட்டது. எளிமைக்காக ஈர்ப்பு புலத்தை ஈர்ப்பு விசை என்றே பயன்படுத்துகிறேன். எது எப்படியிருப்பினும் பொருள்திணிவு முக்கியமானது. பொருள்திணிவு அதிகரிக்க அதிகரிக்க ஈர்ப்பு விசை அதிகரிக்கும். ஒருபொருளை நாம் ஒரு கோளிலிருந்து விட்டெறிந்தால் ஈர்ப்பு விசையானது அதை உள்ளே இழுக்கும். விட்டெறியும் வேகம் அதிகரிக்க அதிகரிக்க அது அக்கோளிலிருந்து அதிகதூரம் பறந்து சென்று மீண்டும் வந்து விழும். எறியும் வேகம் அதிகரித்துக் கொண்டே போனால் ஒரு கட்டத்தில் அது அந்த கோளின் ஈர்ப்பு விசையிலிருந்து தப்பித்துச் சென்றுவிடும். இதை தப்பிப்பு வேகம் (Escape Velocity) என்பார்கள்.  கோளின் பொருள்திணிவு அதிகரிக்க அதிகரிக்க தப்பிப்பு வேகமும் அதிகரிக்கும். இதை ஒரு கணக்கீடாகக் கொண்டு நியூட்டனின் விதிகளை பயன்படுத்தி 1783ம் ஆண்டில் ஜான் மிட்சேல் என்ற ஆங்கிலேய விண்ணியல் அறிஞர் தப்பிப்பு வேகம் ஒளியின் வேகத்தைவிட அதிகமாக இருக்கும் பட்சத்தில் அந்த வான்கொருளின் அல்லது நட்சத்திரத்தின் பொருள்திணிவு என்னவாக இருக்க வேண்டும் என்பதை கணக்கிட்டுக் கூறினார். பிற்காலத்தில் ஐன்ஸ்டின் சிறப்பு சார்பியல் கோட்பாட்டின் படி எந்த ஒரு பொருளும் ஒளியின் வேகத்தைவிட அதிகமாக செல்ல முடியாது என்பதை வைத்துப் பார்க்கும் போது, ஜான் மிட்சேல் கணக்கிட்டுக் கூறிய நட்சத்திரம் உண்மையில் இருந்தால் அதிலிருந்து எதுவும் வெளியேற முடியாது. கருந்துளை என்ற கோட்பாட்டின் அடித்தளம் இங்கிருந்துதான் உருவாகிறது. கருந்துளை என்ற கோட்பாடின் நடைமுறைச் சாத்தியக் கூறை இருபதாம் நூற்றாண்டின் மையப்பகுதியில் ரோஜர் பென்ரோஸ் அவர்களால் ஐன்டினின் பொதுச்சார்பியல் கோட்பாட்டினடிப்படையில் முன்வைக்கப்பட்டது. இதற்காக இவர் இந்த ஆண்டின் இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசில் சரிபாதியை வென்றிருக்கிறார்.

Nobel Prize in Physics awarded for black hole discoveries to Roger Penrose,  Reinhard Genzel and Andrea Ghez - CNN

கோள்களும் நட்சத்திரங்களும் தங்களின் பொருள்திணிவு கொடுக்கும் பண்பான ஈர்ப்பு விசை அடிப்படையில் ஒன்றையொன்று ஈர்ப்பதால் தற்போது நாம் காணும் அண்டசராசரத்தில் அவையவை அதனிடத்தில் இருக்கின்றன. எனினும் ஒவ்வொரு விண்மீன் திரள்களும் கொசுவர்த்திச் சுருள் வடிவில் காணப்படுவதற்கு அதன் மையத்தில் ஏராளமான பொருள்திணிவு கொண்ட பொருள் ஒன்று இருக்கிறது அது ஓயாமல் அதனைச் சுற்றியுள்ள நட்சத்திரங்களையும் கோள்களையும் இழுக்கின்றன என்பது மட்டும் தெளிவு. நமது பால்வெளி விண்மீன் திரளின் மையத்தில் சூரியனின் பொருள்திணிவு போன்று பல கோடி மடங்கு பொருள்திணிவுள்ள ஒரு பொருள் இருப்பதால் அதன் ஈர்ப்புத் தன்மையின் காரணமாக சுற்றி ஓடிக் கொண்டிருக்கும் நட்சத்திரங்கள் கொசுவர்த்திச்சுருள் வடிவில் அணிவகுத்து விடுகின்றன. ஆக நமது கவனம் அதன் மையப் பொருளைப் பற்றியதே. எத்தனையோ பல கோடி கோடி டன்கள் பொருள்திணிவுள்ள இந்த நட்சத்திரங்களின் இயக்கத்தை கட்டுப்படுத்தும் அந்த மையப் பொருள் ஒரு கருந்துளை என்பதை இரண்டு அறிஞர்கள் கண்டறிந்தனர். அவர்கள் ரேயின்ஹார்டு கென்சல் (Reinhard Genzel), ஆண்டிரியா கெஸ் (Andrea Ghez). எந்த ஒரு கண்டுபிடிப்பும் திடீரென நிகழ்வதல்ல. அது வரலாற்று வழிப்பட்டது. அந்த கண்டுபிடிப்புக்கு காரணமானவர்கள் அதற்கு முன்பு பணிசெய்தவர்களின் தோளின் மீதேறித்தான் கண்டுபிடிப்புகளை நிகழ்தியிருக்கிறார்கள் என்பதை நினைவிற்கொள்ள வேண்டும். அதற்காக அந்த கண்டுபிடிப்பில் அவர்களின் பங்களிப்பை குறைத்து மதிப்பிட முடியாது. இவர்கள் எப்படி இந்த கண்டுபிடிப்புகளை நிகழ்த்தினார்கள் என்பதைப் பார்போம்.

கோட்பாட்டு அடிப்படையில் கருந்துளைகளைப் பற்றிய முன்மொழிவு

1915ம் ஆண்டு ஐன்ஸ்டின் தனது பொதுச்சார்பியல் கோட்பாட்டை வெளியிட்டார். இக்கோட்பாட்டின்படி வான்பொருட்கள் Space-Time என்பதின் மீது மிதக்கின்றன. Space-Time என்ன என்பதை இப்போதைக்கு மறந்துவிடுங்கள், இன்னொரு சந்தர்ப்பம் வாய்க்கும் போது தெரிந்துகொள்ளலாம். இவ்வான்பொருட்கள் Space-Timeஐ வளைக்கின்றன. உதாரணத்திற்கு விளக்கென்ணெய் அடங்கிய பாத்திரத்தில் ஒரு இரும்பு குண்டைப் போட்டால் அது கீழிறங்கும் போது அதன் பாதையில் அத்திரவத்தில் பல அடுக்குகளாக வளைவை ஏற்படுத்துவதை கண்டிருக்கிறோம். அதுபோலத்தான் இதுவும். அத்துடன் வான்பொருளின் பொருள்திணிவு அதிகரிக்க அதிகரிக்க இந்த வளைவு அதிகரிக்கிறது என்கிறது இந்த கோட்பாடு. இந்தக் கோட்பாட்டை வெளியிட்டவுடன் அந்த கோட்பாட்டில் உள்ள சிக்கலான சமன்பாட்டிற்கு தீர்வு காணும் போட்டி கோட்பாட்டு விஞ்ஞானிகளிடையயே துவங்கியது. இக்கோட்பாடு வெளிவந்து ஆறு மாதங்களுக்குள் ஜெர்மனி வான்இயற்பியல் அறிஞர் கார்ல் சுவார்ட்ஸ்சைல்டு சமன்பாட்டிற்கான தீர்வை கண்டுபிடித்ததாக அறிவித்தார். பொதுச்சார்பியல் கோட்பாட்டுச் சமன்பாட்டுக்கான இவரது தீர்வானது Space-Time எப்படி வளைகிறது என்பதை விளக்குகிறது. ஒரு வான்பொருளின் பொருள்திணிவானது அதிகரித்து அதிலிருந்து தப்பிப்பு வேகம் ஒளியின் வேகத்தின் அளவிற்கு சென்றுவிட்டால் அப்படிப்பட்ட பொருள்திணிவுள்ள வான்பொருளை கருந்துளை என்கிறோம் அத்துடன் கருந்துளைகளின் பொருளடர்த்தி சாதாரண நட்சத்திரங்களைவிட பன்மடங்கு அதிகமாக இருக்கும். உதாரணமாக 14 லட்சம் கிலோ மீட்டர் விட்டமுள்ள நமது சூரியன் கருந்துளையானால் அதன் விட்டம் வெறும் 6 கிலோ மீட்டராக சுருங்கிவிடும். அதாவது 14லட்சம் விட்டமுள்ள உருண்டைக்குள் அடங்கிய பொருட்கள் அனைத்தும் 6 கிமீ விட்டமுள்ள உருண்டைக்குள் நசுக்கி திணிக்கப்பட்டுவிடும். கருந்துளை வளைக்கும் Space-Timeஐ எப்படியிருக்கும் என்பதை கோட்பாட்டு விஞ்ஞானிகள் கவனம் செலுத்தினார்கள். வானில் மிதந்து கொண்டிருக்கும் ஒரு வான்பொருள் கருந்துளையின் அருகே நெருங்கும் போது ஒரு குறிப்பிட்ட இடத்தை நெருங்கியதும் கருந்துளை அதனை உள்ளிழுத்துக் கொள்கிறது. இந்த இடத்தை Event Horizon என்பார்கள். கருள்துளையின் பொருள்திணிவு அதிகரிக்க அதிகரிக்க அதன் Event Horizonம் அதிகரிக்கும். Event Horizonஐ ஒரு உருண்டை வடிவமாகக் கொண்டால் அதன் மையத்தில் அந்த நசுக்கி அடைத்து சிறிதாக்கப்படட அந்த வான்பொருளின் ஒருமைப்புள்ளி அமைர்ந்திருக்கும. எனவே Event Horizon அளவை வைத்து அதன் பொருள்திணிவைக் கணக்கிடலாம். சூரியனின் பொருள்திணிவை வைத்து அதன் Event Horizon மூன்று கிலோ மீட்டர் விட்டமுள்ள உருண்டையாக இருக்க வேண்டும் என்றால் சூரியனை நசுக்கி மூன்று கிமீட்டருக்கும் குறைவான உருண்டைக்குள் அடைக்க வேண்டும். சூரியனைவிட மிகச்சிறிய வான்பொருளான பூமியை எடுத்துக் கொண்டால் அதன் Event Horizon வெறும் ஒன்பது மில்லிமீட்டர் விட்டமுடைய உருண்டை எனறால் பூமியை நசுக்கி ஒரு கடுகுக்குள் திணிக்க வேண்டும்.



சரி இவையெல்லாம் கோட்பாடுகள்தான். நடைமுறையில் இவையெல்லாம் சாத்தியம்தானா என்ற கேள்வி எழுகிறது. இதுபோல் அதிக பொருள்திணிவுள்ள ஒரு வான்பொருள் எப்படி உருவாக முடியும்? அது யதார்த்தத்தில் இருக்கிறதா? என்ற கேள்விகள் எழுகிறது. இதற்குள் வான்பொருட்களின் ஆயுட் சுழற்சிக்கான கோட்பாட்டு ஆய்வு உச்சகட்டத்தை அடைந்துவிட்டது. வான்தூசிகள் ஈர்ப்புவிசையால் ஒன்றுக்கொன்று இழுத்துக் கொண்டு வான் பொருளாக மாறுகிறது. அது குறிப்பிட்ட பொருள்திணிவை அடைந்தவுடன் சுற்றியிருக்கும் இருக்கும் தூசிகளை மேலும் அதிவேகத்தில் உள்ளிழுக்கின்றன. இது அதிவேக மோதல்களைத் தோற்றுவிக்கின்றன. இதன் விளைவாக அங்கே அணுக்கருபிணைவு வினை நிகழ்கிறது. இது ஏராளமான வெப்பத்தை வெளியிடுகிறது. இந்த நிலையில் அது நட்சத்திரமாக பரிணமிக்கிறது. இப்படியே போய்க்கொண்டிருக்கும் போது ஒரு கட்டத்தில் வான்பொருளைச் சுற்றியுள்ள எல்லாத் தூசுகளும் உள்ளிழுக்கப்பட்டு அணுக்கருவினை முடிவுக்கு வருகிறது. இக்கட்டத்தில் வெளியேற்றப்படும் வெப்பக்கதிர்வீச்சும் உள்ளிழுக்கப்படும் தூசுகளின் வேகத்திற்கும் இடையிலான சமனிலை குலைகிறது. இந்த சமனிலை குலைவானது அதிக அழுத்தத்துடனும் அதிக பொருள்திணிவுடனும் விளங்கும் அந்த வான்பொருள் வெடித்துச் சிதறுகிறது. இது சூப்பர்நோவா என்றழைக்கப்படுகிறது. அப்படி வெடித்துச் சிதறும் போது எஞ்சியிருக்கும் வான்பொருளின் பொருளடர்த்தி மிக அதிகமாகிவிடுகிறது. இப்படி அதிகரித்த அடர்த்தியுடன் இருக்கும் வான்பொருளின் பொருள்திணிவு ஒரு எல்லையைத் தாண்டினால் அதன் அதிகரித்த ஈர்ப்புத் தன்மையால் அது குலைந்து ஒருமைப்புள்ளி உருவாகிறது என்று சந்திரசேகர் கணக்கிட்டு காட்டினார்.

சந்திரசேகரைத தொடர்ந்து ஒரு வான்பொருளின் ஆயுட்சுழற்சி கால முடிவில் ஒரு கருந்துளை உருவாவதற்கான சாத்தியக் கூறை 1930களில் முதன் முதலில் கணக்கீட்டுக் காட்டியவர் ஓப்பன் ஹீமர் என்ற அமெரிக்க விஞ்ஞானி. இவர் பின்னாளில் அணுகுண்டு தயாரிக்க அமைக்கப்பட்ட மான்ஹாட்டன் திட்டத்தின் தலைவராக செயல்பட்டவர். ஓப்பன் ஹீமருக்குப் பிறகு 1960கள் வரை கருந்துளை என்பது ஒரு கோட்பாட்டு ஊகம் என்றே கருதப்பட்டு வந்தது. இந்தக் கணக்கீடுகள் ஐன்ஸ்டினின் பொதுச் சார்பியல் கோட்பாட்டில் கூறப்பட்ட சமன்பாட்டின் தீர்விற்கு விளக்கம் கொடுக்கும் போது முன்வந்த கருப்பு நட்சத்திரங்களே இந்தக் கருந்துளைகள். இந்தக் கணக்கீடுகளில் எல்லாம் நட்சத்திரங்களும் கருந்துளைகளும் பிசிறில்லாத உருண்டை வடிவம் என்ற அனுமானத்தில் செய்யப்பட்டவை. யதார்த்த நிலையோ இப்படித் தூயத்தன்மை கொண்டதல்ல. லண்டன் நகர் பிரிக்பெர்க் கல்லூரியில் கணிதம் போதித்து வந்த ரோஜர் பென்ரோஸ் என்ற பேராசிரியர் நசுங்கல்களுடனும், குழிகளுடனும் பூரணத்துவமின்மையுடனும் கூடிய ஒரு வான்பொருள், அதன் ஆயுட்காலம் முடிந்து குலைந்து போவதற்கான கணக்கீடுகளை முதன் முதலில் செய்து காட்டினார். ரோஜர் பென்ரோஸின் கணக்கீடு கருந்துளையின் நடைமுறைச் சாத்தியத்தை உறுதிப்படுத்திவிட்டது.

அண்டத்திலேயே மிக அதிக ஒளியுடன்கூடிய வான்பொருளான குவாஸர்களை 1963ல் கண்டுபிடித்தவுடன் யதார்த்தக் கருந்துளைகளைத் தேடும் ஆர்வம் விஞ்ஞானிகளுக்கு முளைத்தெழுந்து விட்டது. குவாஸர் (Quasi-Steller Object என்பதின் சுருக்கம்) என்பவை மிகுந்த ஒளிபடைத்த விண்மீன்திரளின் மையத்தில் அமைந்திருக்கும் வான்பொருள். இதன் மையத்தில் கருந்துளையும் அதனைச் சுற்றி வாயுக்களும் சூழ்ந்திருக்கும். இன்னொருபுறம் தொலைத்தூரத்திலிருந்து வந்த மர்மமான ரேடியோக் கதிர்களை கண்டறிந்தவுடன் விஞ்ஞானிகளுக்கு அது ஒரு புரியாத புதிராகத் தென்பட்டது. இது விர்கோ என்ற நட்சத்திரக் கூட்டத்திலுள்ள (Constellation) 3C273 என்ற குவாஸரிலிருந்து புறப்பட்டு வந்திருக்கலாம் என்று அனுமானித்தனர். பூமியிலிருந்து ஒளியின் வேகத்தில் பல நூறுகோடி ஆண்டுகள் பயணித்தால்தான் அதை அடைய முடியும். இவ்வளவு தொலைதூரத்திலிருந்து ஒளிபுறப்பட்டு பலநூறு ஆண்டுகள் பயணித்து பூமியை வந்தடைவதற்கான ஆற்றல் அந்த வான்பொருளுக்கு எங்கிருந்து வந்திருக்கும் என்ற கேள்வி எழுந்தது. அது அந்த வான்பொருளின் ஆயுட்சுழற்சி காலத்தின் குழந்தைப் பருவத்திலேயே புறப்பட்டிருக்க வேண்டும் என்ற முடிவுக்கு வந்தனர். அப்படியென்றால் அதன் நிலை இன்று என்னவாக இருக்கும் என்ற கேள்வி எழுந்தது. இவ்வளவு ஒளியை உமிழ்ந்த அந்த வான்பொருள் கட்டாயம் அதிக பொருள்திணிவு கொண்டதாகவும் அதன் ஆயுட்காலம் முடிந்து சூப்பர்நோவா நிகழ்ந்து எஞ்சியிருப்பது கட்டாயம் கருந்துளையாகவே இருக்க வேண்டும் என்ற முடிவுக்கு வந்தனர்.



ரோஜர் பென்ரோஸ் தன்னுடைய நண்பருடன் உரையாடிக்கொண்டு வரும் போது நீண்டகாலமாக அவரது மண்டையைக் குடைந்து கொண்டிருந்த சிக்கிய மேற்பரப்பு (Trapped Surface) பற்றிய கோட்பாடு மீதான தெளிவு அவருக்கு ஏற்பட்டது. சிக்கிய மேற்பரப்பு கோட்பாடே கருந்துளைகளை விளக்கும் சிறந்த ஆயுதமாக மாறியது. ஒரு வான்பொருள் சிக்கிய மேற்பரப்பு நிலையை அடைந்து விட்டால் அதன் மீது விழும் எல்லா கதிர்களும் ஒரு மையத்தை நோக்கி குவிக்கப்படும். அது உள்நோக்கிய மேற்பரப்பாகவும் இருக்கலாம், வெளிநோக்கிய மேற்பரப்பாகவும் இருக்கலாம். இக்கோட்பாட்டினடிப்படையில் கருந்துளைகள் பேரதிக ஆற்றல் குவிந்திருக்கும் ஒருமைப்புள்ளியாக (Singularity) Event Horizonக்குள் மறைந்திருக்கிறது என்று விளக்கினார். இருப்பினும் இந்த ஒருமைப்புள்ளியை அணுகுவது எப்படி என்ற கோட்பாடு இயற்பியலில் உருவாகவில்லை. வான்பொருள் அதன் ஆயுட்காலம் முடிவடையும் போது ஏற்படும் குலைவின்போது சிக்கிக்கொண்ட மேற்பரப்பு உருவானால் அது மேலும் குலைவுறுவதை தடுக்க முடியாது. சிக்கிய மேற்பரப்பு கோட்பாடே கருந்துளைகளைப் பற்றிய ஒருமைப்புள்ளிக் கோட்பாட்டை நிறுவுவதற்கான மையப்புள்ளியாக ரோஜர் பென்ரோஸுக்கு விளங்கியது. ஐன்ஸ்டினின் பொதுச்சார்பியல் கோட்பாடு வெளியிட்டவுடன் வேகத்தின் சார்ப்பு நிலை காரணமாக தப்பிப்பு வேகம் பற்றிய விளக்கம் செல்லுபடியாகமால் போய்விட்டது. எனினும் நடைமுறையில் தப்பிப்புவேகம் என்ற ஒன்று இருக்கிறது. சிக்கிய மேற்பரப்பு கோட்பாட்டு தப்பிப்பு வேகத்தை சரியாக விளக்குகிறது.  சிக்கிய மேற்பரப்பு பற்றி அறியவேண்டுமானால் ரோஜர் பென்ரோஸ் உருவாக்கிய புதிய கணித உத்தியயை அறிய வேண்டும். வாசகர்கள் இதைத் தனியாக படித்து அறிந்து கொள்ள வேண்டும்.

இந்தப் போக்கை விளங்கிக்கொள்ள இந்திய வான்இயற்பியலாளரும் நோபல்பரிசு வென்றவருமான சந்திரசேகர் கூறிய கதை முக்கியமானது. தட்டான் பூச்சியானது அதன் முட்டைகளை தண்ணீருக்குள் இடுகின்றன. அவை வளர்ச்சியடைந்து லார்வா நிலையில் இருக்கும்போது இளைய லார்வாக்களுடன் பேசும் முதிய லார்வாவானது எனது சிறகு வளர்ந்து இத்தண்ணீரைவிட்டு பறந்து சென்று தண்ணீருக்கு அப்பால் வாழ்வு என்பது என்ன என்று கண்டு வந்து சொல்கிறேன் என்று கூறுமாம். சிறகு விரியும் நாளும் வரும் அது தண்ணீரின் அடியிலிருந்து மேலேறி மேற்பரப்பை விட்டு சில்லென்று பறந்து செல்லும். அது தண்ணீருக்குள் மீண்டும் சென்று இளைய லார்வாக்களிடம் தண்ணீருக்கு அப்பால் வாழ்வு என்பது இப்படித்தான் இருக்கும் என்று ஒருபோதும் கூறமுடியாது. கருந்துளைகளின் நிலையும் இதுதான். Event Horizonக்கு அப்பால் என்ன நடக்கிறது என்று ஒருபோதும் கூறமுடியாது. கருந்துளைக்குள் எப்படிச் செல்வது என்பதை தற்போதுள்ள இயற்பியல் விதிகளைக் கொண்டு விளக்க முடியாது. கருந்துளைகள் அவற்றின் ரகசியங்களை Event Horizonக்குள் ஒளித்து வைத்திருக்கிறது. கருந்துளைகளின் ஒருமைப்புள்ளி கோட்பாட்டை நிறுவியதற்காகவே ரோஜர் பென்ரோஸ் இந்த நோபல் பரிசின் மூலம் அங்கீகரிக்கப்பட்டிருக்கிறார். கருந்துளைகளைப்பற்றிய கோட்பாட்டுச் சித்திரத்தை தெளிவுபடுத்தியதும் அதன் நடைமுறைச் சாத்தியத்தை கோட்பாட்டு அடிப்படையில் உறுதி செய்ததும் வான்இயற்பியலுக்குக்கு ரோஜர் பென்ரோஸ் செய்த மகத்தான பணியாகும்.

பால்வெளி விண்மீன்திரளின் மையப்புள்ளியில் ஒரு பிரம்மாண்ட கருந்துளை

ஐம்பது ஆண்டுகளுக்கு மேலாகவே நம்முடைய பால்வெளி விண்மீன்திரளின் மையத்தில் ஒரு கருந்துளை இருக்கிறது என்ற சந்தேகம் இயற்பியலாளர்களுக்கு இருந்தது. 1960களில் 3C273 குவாஸர் கண்டுபிடிக்கப்பட்டவுடன் பிரம்மாண்டமான கருந்துளையானது பால்வெளி விண்மீன்திரள் உள்ளிட்ட அனைத்து விண்மீன்திரள்களின் மையத்தில் இருக்க வேண்டும் என்ற முடிவுக்கு வந்தனர். இந்த பிரம்மாண்டமான கருந்துளைகளின் பொருள்திணிவானது சூரியனின் பொருள்திணிவைப் போன்று பலநூறு கோடி மடங்கு பொருள்திணிவைக் கொண்டவை எப்படி உருவாகின்றன என்பதை மட்டும் விளக்க முடியவில்லை.

அமெரிக்க விண்ணியல் அறிஞர் ஹார்லோ ஷேப்லி என்பவர் முதன் முதலில் பல்வெளி விண்மீன்திரளின் மையமானது சஜிட்டாரியஸ் ஏ என்ற நட்சத்திரக் கூட்டத்தின் திசையில் இருப்பதாக முதன்முதலில் கண்டுபிடித்தார். 1960களின் இறுதியில் சஜிட்டாரியஸ் ஏ நமது பால்வெளி விண்மீன்திரளின் மையம் என்று உறுதிசெய்தனர். இதைச் சுற்றித்தான் நமது விண்மீன்திரளின் அனைத்து நட்சத்திரங்களும் ஓடுகின்றன. இந்த நட்சத்திரக் கூட்டத்தை தொலைநோக்கியில் காண்பதற்கான முயற்சி உடனே துவங்கிவிட்டது. இந்த நட்சத்திரக் கூட்டத்தை காண்பதற்கான உபகரணத்தை வடிவமைப்பதிலும் அதைப் பயன்படுத்தி அதை அறிவதிலும் களமிளரங்கிய விஞ்ஞானிகளில் ரெயின்ஹாட் கென்ஸல், ஆன்டிரியா கெஸ் ஆகிய இருவரும் அடங்குவர். இவர்கள் இருவரும் தற்போது இந்தாண்டுக்கான இயற்பியல் நோபல் பரிசில் ஆளுக்கு 25 சதவீதத்தைப் பெற்றிருக்கின்றனர். இவர்களின் முயற்சியான ஒரு நீண்டகால முயற்சியாகும்

தொலைநோக்கியின் மூலமாக தொலைவான்பொருளை காணமுயற்சிக்கும் போது தொலைநோக்கி எவ்வளவு பெரியதாக இருக்கிறதோ அவ்வளவு தொலைதூர வான்பொருட்களை காணமுடியும். ரெயின்ஹார்டு கென்சல் தன்னுடைய பரிவாரங்களுடன் NTT என்ற தொலைநோக்கியை சிலி நாட்டில் உள்ள லா சில்லா மலையில் நிறுவினார். சிறிது காலம் கழித்து அதே நாட்டின் பாரனால் மலைக்கு தன்னுடைய கூடாரத்தை நகர்த்தி அங்கே NTTயைவிட சக்திவாய்ந்த VLT தொலைநோக்கியை நிறுவினார். அதே நேரத்தில் ஆன்டிரியா கெஸ் தன்னுடைய பரிவாரங்களுடன் அமெரிக்காவின் ஹவாயில் உள்ள மௌனா கியா என்ற மலையில் அமைந்துள்ள கெக் தொலைநோக்கியகத்தை பயன்படுத்தத் துவங்கினார். இந்த தொலைநோக்கியத்தில் உள்ள தொலைநோக்கியே உலகில் மிகப்பெரிய தொலைநோக்கியாகும். இதில் உள்ள கண்ணாடிகள் பத்து மீட்டர் விட்டமுடையது. இக்கண்ணாடிகள் தேன்கூட்டிற்குள் அருகருகே உள்ள அறுங்கோன கட்டங்கள் போன்று அடுக்கப்பட்டிருக்கும். ஒவ்வொன்றையும் நாம் விரும்பும் திசையில் நகர்த்தலாம்.

தொலைநோக்கி மூலமாக தொலைதூர வான்பொருட்களை காண்பதில் பல்வேறு சிக்கல்கள் உள்ளன. நோக்கப்படும் வான்பொருட்களிலிருந்து கிளம்பிவரும் ஒளியானது பல்வேறு வாயுமண்டலங்களையும் தூசு மண்டலங்களையும் கடந்து வரவேண்டியதிருக்கும் இவை பல்வேறு திருப்பங்களுக்கு உட்பட்டு நம்மிடத்திற்கு வந்து சேரும் போது நம்மிலிருந்து எந்த திசையில் உள்ளது என்பதைத் துல்லியமாகவும் எவ்வளவு தூரத்தில் உள்ளது என்பதைத் துல்லியமாகவும் நாம் அறிந்து கொண்ட தகவல்களை வைத்து கணக்கீடுகள் மூலமாகவே கூற முடியும். இவ்வாறு கணக்கீடுகள் செய்வது இதேபோன்று இன்னும் சிலர் செய்யும் ஆய்வின் மூலமாக செய்யப்பட்ட கணக்கீடுகளுடன் ஒத்துப் போகும்போதுதான் இது இங்கே இருக்கிறது என்று அறுதியிட்டு கூறமுடியும். இதற்காக தொலைநோக்கியில் பல்வேறு மாறுதல்களைச் செய்யவேண்டியதிருக்கும். இவர்கள் இருவரும் என்னென்ன மாறுதல்கள் செய்தார்கள் என்பதை இங்கே விளக்குவதற்கு இடமில்லை. ஆர்வமுள்ளவர்கள் படித்துக் கொள்ளலாம். இவர்கள் இருவரும் தனித்தனியே முப்பதாண்டுகாலம் உழைத்தபின் நமது விண்மீன்திரளின் மையப்புள்ளியை நெருங்கினர். இவர்கள் இருவரும் சஜிட்டாரியஸ் ஏ நட்சத்திரக் கூட்டத்திற்குள் உள்ள அதிக ஒளிபடைத்த முப்பது நட்சத்திரக்களை அடையாளம் கண்டு அவற்றின் போக்கை ஆய்வை செய்யத் துவங்கினர். அவற்றில் ஒன்று S-2 என்ற நட்சத்திரம். இதுதான் நமது விண்மீன்திரளின் மையத்திற்கு அருகாமையில் சுற்றி ஒடிவரும் நட்சத்திரமாகும். இது மையப்புள்ளியை ஒருமுறை சுற்றியோட 16 வருடங்கள் எடுத்துக்கொள்கிறது. இது நீள்வட்டப்பாதையில் சுற்றியோடுகிறது. இவர்கள் இருவரும் இதன் வட்டப்பாதையை வரைபடத்திற்குள் கொண்டு வந்துவிட்டனர். இந்த நட்சத்திரத்தின் சுற்றோட்ட காலத்தை சூரியனின் சுற்றோட்ட காலத்துடன் ஒப்பிட்டால், சூரியனானது மையத்தை சுற்றி வர 20கோடி ஆண்டுகள் எடுத்துக் கொள்கிறது. அதாவது இன்று இருக்கும் புள்ளியில் 20கோடி ஆண்களுக்குமுன்பு சூரியன் இருந்திருக்கிறது. அன்று பூமி தன்னுள் டைனாசரஸ் விலங்கினத்தை வைத்திருக்கிறது.



இந்த இருவர் திரட்டிய தகவல்களும் அதனடிப்படையில் செய்யப்பட்ட கணக்கீடுகளின் முடிவும் துல்லியமாக ஒத்துப் போயின. இவர்களின் இருவரின் கணக்கீடுகளும் நமது விண்மீன்திரளின் மையத்தில் பிரம்மாண்டமான ஒரு கருந்துளை உள்ளது என்பதும் அதன் பொருள்திணிவானது 40லட்ச சூரியப்பொருள்திணிவு கொண்டது என்றும் சுட்டிக்காட்டுகின்றன.

தொலைநோக்கி தொழில்நுட்பத்தில் ஏற்பட்ட புரட்சியின் விளைவாக கூடிய விரைவில் நாம் சஜிட்டாரியஸ் ஏ என்ற நட்சத்திரத்தை நேரடியாக காணப்போகிறோம். இப்போதுள்ள தொலைநோக்கியின் (Event Horizon Telescope Astronomy) வாயிலாக நமது விண்மீன்திரளின் மையப்புள்ளியில் அமைந்துள்ள கருந்துளையை நெருங்கிவிட்டோம் அதைச் சுற்றியுள்ள வான்பொருட்களை அடையாளம் கண்டுவிட்டோம். இதைப் பயன்படுத்தி நமக்கு வெகுதொலைவில் உள்ள மெஸ்ஸியிர் 87 (M87-Messier 87) என்ற கருந்துளையை அடையாளம் கண்டுவிட்டோம். இது நெருப்புவளைத்திற்குள் குடியிருக்கும் கருப்புக்கண் போன்று தோற்றமளிக்கிறது. இது நம்மிடமிருந்து 5.5 கோடி ஒளியாண்டுகள் தொலைவில் உள்ளது. இது சஜிட்டாரியஸ் ஏ என்ற நட்சத்திரத்தை விட ஆயிரம் மடங்கு பொருள்திணிவு கொண்டது.

இரு கருந்துளைகளின் இணைவின் போது வெளிப்பட்ட ஈர்ப்பலைகளை 2015ம் ஆண்டு கண்டுபிடித்தற்காக நோபல் பரிசு 2017ம் ஆண்டு வழங்கப்பட்டது, அந்த இரு கருந்துளைகளும் இப்போது நாம் பேசிக்கொண்டிருக்கும் கருந்துளைகளுடன் ஒப்பிடும் போது அவை லேசானவை. ஈர்ப்பு அலைகள் என்பவை ஐன்ஸ்டினால் முன்மொழியப்பட்ட பொதுச்சார்பியல் கோட்பாட்டின் ஒரு அங்கம். இது நூறாண்டுகள் கழித்து நிரூபிக்கப்பட்டது. இப்போது வழங்கப்பட்டிருக்கும் நோபல் பரிசிற்கும் மூலகர்த்தா ஐன்ஸ்டின்தான். இவருடைய பொதுசசார்பியல் சமன்பாட்டின் திர்வே கருந்துளையைநோக்கி இட்டுச் சென்றது. கருந்துளையின் யதார்த்த சாத்தியப்பாட்டை ரோஜர்பென்ரோஸ் உறுதி செய்தார். யதார்த்தத்தில் கருந்துளைகள் இருக்கின்றன என்றால் அவை எங்கே இருக்கின்றன என்று தேடிய விஞ்ஞானிகள் இருவர் ரெயின்ஹார்டு கென்சல். ஆன்டிரியா கெஸ், ஆயினும் இதுவரை மானுடம் சாதித்தது, பிரபஞ்சத்திற்குள் ஒளிந்திருக்கும் ரகசியங்களுக்குள் ஒரு சிறு புள்ளியை அறிந்தது மட்டுமே. எனினும் இவ்விஞ்ஞானிகளின் பங்களிப்பானது வரவிருக்கும் தலைமுறைகள் பல உடைப்புகளை ஏற்படுத்தி ரகசியங்களை அனைத்தையும் வெளிக்கொணருவதற்கு ஆகர்ஷ சக்தியாக விளங்கும் என்பதில் ஐயமில்லை.

விஜயன்

(Source: https://www.nobelprize.org/uploads/2020/10/popular-physicsprize2020-1.pdf)

தமிழ்நாடு அறிவியல் இயக்கமானது இந்த நோபல் பரிசு பற்றிய ஒரு சொற்பொழிவை ஏற்பாடு செய்திருக்கிறது. இது 24 அக்டோபர் காலை 11 மணிக்கு ஜூம் கூட்டமாக நடைபெறுகிறது.



Article

அதென்ன அறிவியல் மனப்பான்மை? – அ.குமரேசன்

அறிவியல்பூர்வமாக  அணுகினால் எந்தப் பிரச்சனைக்கும் தீர்வு நிச்சயம்.  அறிவியல்பூர்வமாக அணுகுவதற்கு அடிப்படையாகத் தேவைப்படுவது அறிவியல் மனப்பான்மை.  அறிவியல் மனப்பான்மை என்பது...
Article

அறிவியலுடனான இந்திய நடுத்தர வர்கத்தின் சிக்கல்; கோவிட்-19 வைரஸ் அணுகுமுறை அதற்கான சான்று – திரு.ஸ்ரீவத்சவ ரங்கநாதன் (தமிழில் நாராயணன் சேகர்)

  ஆழமான மத நம்பிக்கை உள்ள நமது இந்திய சமூகத்தில் அறிவியல் மனப்பான்மையோடு உள்ள அணுகுமுறை பற்றிய விவாதம் எப்போதாவதுதான்...
Article

அறிவியல் மாநாடுகள்: இன்று அறிவியலாளராக இருப்பது… டாக்டர் பி.கே.ராஜகோபாலன் (தமிழில் தா.சந்திரகுரு)

  டாக்டர் பி.கே.ராஜகோபாலன், முன்னாள் இயக்குநர், வெக்டர் கட்டுப்பாடு ஆய்வு மையம், புதுச்சேரி ஃப்ரண்ட்லைன், 2020 ஜூலை 31 அறிவியல்...
Article

கோவிட் – அடுத்து செய்ய வேண்டியது என்ன? – இந்திய கொள்ளை நோயியல் வல்லுநர் சங்கம் (தமிழில் ஆர்.ஷாஜகான்)

  இந்திய பொது சுகாதாரச் சங்கம் (Indian Public Health Association - IPHA), தடுப்பு மற்றும் சமூக மருத்துவத்துக்கான...
1 2 3 4
Page 1 of 4