விவேக பாரதி தமிழ் வலைப்பதிவுகள் அரங்கம்
பிரபஞ்சவியல் எனப்படும் Cosmology
அ. முதல் கட்டமாக பிரபஞ்சம் விரிவடைவதைத் துரிதப் படுத்திக் கொண்டிருப்பதும் பிரபஞ்சத்தில் மிக அதிகளவாகக் காணப்படுவதுமான கரும் சக்தியைப் பற்றிய தகவல்களை ஆராய்வோம்.
நமது பிரபஞ்சத்தில் எண்ணிலடங்காது ஒளி வீசிக் காணப்படும் நட்சத்திரங்கள், சூப்பர்நோவாக்கள், மற்றும் குவாசர்கள் என்பவற்றை தவிர்த்து விட்டுப் பார்த்தால் பிரபஞ்சம் முழுவதும் இருளாகவே காணப்படும்.
இதற்குக் காரணம் பிரபஞ்சத்தில் மிகப் பெரியளவு இடத்தை கரும்சக்தியும் (74%) கரும்பொருளும் (22%) தக்க வைத்திருப்பதே ஆகும். ஏனைய பொருட்களைப் பார்த்தால் அண்டங்களுக்கு இடையேயுள்ள வாயுப் படலம் 3.6% வீதத்தையும் பிரபஞ்சத்தில் உள்ள ஒளி வீசிடும் பொருட்களும் நட்சத்திரங்களும் 0.4% வீதத்தையும் மட்டுமே கொண்டுள்ளன.
கரும் சக்தி என்பது பிரபஞ்சத்தில் காணப்படும் மிக முக்கியமான விசையான ஈர்ப்பு விசைக்கு (Gravity) எதிரான விலக்கு விசையாகும் (Anti-Gravity). இது முக்கியமாக அண்டங்களின் (Galaxies) நகர்ச்சியைக் கட்டுப் படுத்துகின்றது. மேலும் அண்டங்களின் வெவ்வேறான வடிவங்களுக்குக் காரணமாக விளங்குவதுடன் அவை தமக்கிடையே மோதிக் கொள்ளாமல் இருக்க வைக்கவும், ஒன்றிலிருந்து இன்னொன்றை அதிகரித்து வரும் வேகத்தில் விலகிச் செல்லவும் வைக்கின்றது. இதன் மூலம் பிரபஞ்சத்தின் விரிவு துரிதப்படுகின்றது என பிரிட்டனின் நாட்டிங்ஹாம் பல்கலைக் கழகத்தின் பேருரையாளரும், வானியலாளருமான கிறிஸ்டோபர் கன்ஸிலிஸ் கூறுகிறார்.
நமது பூமி மற்றும் நட்சத்திரங்களில் Entropy எனப்படும் பிரபஞ்ச வெப்பத் தேய்வு தீவிரமாகிக் கொண்டு வருகின்றது. இதற்குக் காரணம் கரும்சக்தியாகும். அதாவது நட்சத்திரங்களில் அணுக்கரு எரிசக்தி தீர்ந்து போய் அவை கருந்துளைகளாகியோ அல்லது வேறு விதத்திலோ முற்றாக அழிந்து விடும். இதன் பின்னர் ஒரு காலத்தில் அனைத்து நட்சத்திரங்களுக்கும் இந்நிலை ஏற்பட்டு பிரபஞ்சம் இருண்ட வெளியாகி விடக் கூடும் என சில விஞ்ஞானிகளால் எதிர்வு கூறப்படுகின்றது.
1998 ஆம் ஆண்டுக்கு முன் கருமைச் சக்தி எனும் விஞ்ஞானக் கருத்தை யாரும் கேள்விப் பட்டதில்லை. இக் காலப்பகுதியில் அகிலவியல் மேதைகளான பிரிட்டிஷ் விஞ்ஞானி ஃபிரெட் ஹாயில் மற்றும் அவரின் மாணவர் ஜெயந்த் நர்லிகர் இருவரும் பிரபஞ்சத் தோற்றத்தை விளக்கும் நிரந்தர நிலை அமைப்புப் பிரபஞ்சத்தைப் (Steady State Theory of the Universe) பிரகடனம் செய்திருந்தனர். ஆனால் இக்கொள்கை ஐன்ஸ்டீனின் பொதுச் சார்புக் கொள்கையைப் (General Theroy of Relativity) பூர்த்தி செய்த போதும் மக்களால் நம்பப் படவில்லை. இதற்குக் காரணம் பெரு வெடிப்பு நியதியை நம்பி வானாராய்ச்சி செய்து வருபவர்கள் புதிதாகக் கண்டு பிடித்த கரும் பொருள் மற்றும் கரும் சக்தி ஆகிய கோட்பாடுகளை இந்நியதியின் நிழலாகப் பின் தொடர்ந்தமையே ஆகும்.
பிரபஞ்சக் கட்டமைப்பின் வெவ்வேறு மாதிரிகள்
பிரபஞ்சத்திலுள்ள ஒளிச்சக்தி, ஒலிச்சக்தி, மின்சக்தி, காந்தசக்தி, அணுச்சக்தி, மற்றும் ஈர்ப்புச்சக்தி போல அங்கு புதிராக மறைந்திருக்கும் ஒரு விசையே கரும் சக்தி என்றால் அது மிகையாகாது. இக் கரும்சக்தி இரு வகைகளாகப் பிரித்து ஆய்வு செய்யப் படுகின்றது.
அவை
1. பிரபஞ்ச மாறிலி (cosmological constant)
2 ஸ்காலார் ஃபீல்டு (scalar field) எனப்படும் சக்தியின் அடர்த்தி. இது காலம் மற்றும் வெளியில் வேறுபடுகிறது.
இவற்றில் பிரபஞ்ச மாறிலி பௌதிகவியலில் வெற்றிட சக்திக்கு (Vacum energy) சமனாகக் கருதப் படுகின்றது. ஸ்காலார் ஃபீல்ட் வெற்றிடத்தில் வித்தியாசத்தை ஏற்படுத்திய போதும் இவ்வித்தியாசம் வெற்றிட சக்தியிலிருந்து வேறுபடுத்தி அறிய முடியாத அளக்கு மிகக் குறைவாகும்.
பிரபஞ்சம் விரிவடைந்து வருவதை உறுதிப் படுத்துவதற்கும் அளவிடுவதற்கும் பொதுச் சார்புக் கொள்கையும் கரும் சக்திக் கொள்கையும் பயன்படுத்தப் படுகின்றன. இதன் மூலம் பிரபஞ்சத்தின் வெப்பம், அமுக்கம், சடப்பொருள் வீதம்,சக்தி, குறித்த வெளியிலுள்ள வெற்றிடச் சக்தி அடர்த்தி ஆகியவற்றுக்கான தொடர்பை கண்டறிவதே இன்றைய அவதானிக்கத் தக்க விண்வெளியில் உள்ள மிகப் பெரிய சவால் ஆகும்.
CMB எனப்படும் விண்வெளியில் உள்ள புற ஊதாக் கதிர்களின் பின்புல வரைபடம் WMAP எனும் செய்மதி மூலம் அனுமானிக்கப் பட்டு பிரபஞ்சத்தின் தட்டையான வரைபடம் பெறப்பட்டது. இதில் கடந்த 5 வருடங்களுக்கும் மேலாக இச் செய்மதியால் சேகரிக்கப் பட்ட விபரங்களைக் கொண்டு பிரபஞ்ச வெளியை அடைக்கும் பொருட்களின் சதவீதம் அறியப்பட்டது.
இன்று கேத்திர கணித (Geometry) ரீதியில் பிரபஞ்சத்தின் முப்பரிமாணக் கட்டமைப்பை வடிவமைக்க உதவும் கருது கோளான கரும் சக்தி ஆரம்பத்தில் கண்டு பிடிக்கப் பட்டது அப்படி ஒரு பொருள் உள்ளது என்ற ஊகத்திலேயே ஆகும். அதாவது பிரபஞ்சத்தில் மிதந்து கொண்டிருக்கும் எண்ணற்ற அண்டங்கள் (Galaxies) ஆற்றல் மிக்க வானியல் தொலைக் காட்டிகளால் நோக்கப் படும் போது தொலைதூரத்தில் ஒன்றை விட்டு ஒன்று அதிகரிக்கும் வேகத்தில் விலகிச் செல்வதைக் கண்டனர். நியூட்டன் ஈர்ப்பு விதிகளின் படி தனிப்பட்ட ஒரு விசையின்றி இவ்வேகங்கள் அதிகரிப்பது சாத்தியமில்லை. இந்தக் காரண காரிய யூகத்தில் தான் கருமைச் சக்தி எனும் ஒரு விசை பிரபஞ்சம் முழுவதையும் ஆக்கிரமித்துள்ளது எனும் கோட்பாடு பிறந்தது.
அண்டங்கள் யாவும் தமக்கிடையே ஈர்ப்பு சக்தியைக் கொண்டுள்ள போதும் இவ் ஈர்ப்பு விசை கரும் சக்தியினால் ஏற்படும் விரிவைத் தடுப்பத்தில்லை. கரும்சக்திக்கு முக்கியமான 3 அம்சங்கள் உள்ளது. அவையாவன :
1.கண்ணுக்குப் புலப்படாமல் பிரபஞ்ச முழுவதும் ஓர் அசுர விலக்கு விசையாகவும் (Anti-Gravity Force) அகில விரைவாக்கியாகவும் (Cosmic Accelerator) செயற்படுதல்
2.அண்டங்களின் வடிவம் மற்றும் வளர்ச்சியை நெறிப் படுத்துதல்
3.பிக்பாங் நிகழ்ந்ததிலிருந்து இன்றைய நிலை வரை அணுக் கருத்தாக்கங்களை நிகழ்த்தி பூமி முதலான கிரகங்களில் மூலகங்கள் மற்றும் பஞ்ச பூதங்கள் என்பன உருவாக வழிவகுத்து வருகின்றமை
இதுவரை கரும் சக்தி பற்றிய அடிப்படைத் தகவல்களைப் பார்த்தோம். அடுத்த பகுதியில் கரும்சக்தி குறித்த மேலும் சில தகவல்களுடன் பிரபஞ்ச அழிவுக்கு அது எவ்வாறு இட்டுச் செல்ல வல்லது என்பது குறித்தும் ஆராய்வோம்.
