FeaturedPeer Reviewedஅறிவியல்ஆய்வுக் கட்டுரைகள்

(Peer Reviewed) குதித்தெழும் பிரபஞ்சம் ஒப்புரு

ஸ்ரீ.நடராஜன் , முனைவர் ரெ.சந்திரமோகன்

முதுஅறிவியல் மற்றும் ஆய்வு இயற்பியல் துறை
ஸ்ரீ சேவுகன் அண்ணாமலை கல்லூரி, தேவகோட்டை
மின்னஞ்சல்: natarajangravity@gmail.com, rathinam.chandramohan@gmail.com

====================================================

குதித்தெழும் பிரபஞ்சம் ஒப்புரு

பிரபஞ்சத்தின் தோற்றத்தைப் பற்றியும் , பிரபஞ்சத்தின் மூலநிலை மற்றும் அதன் இயக்கத்தைப் பற்றியும், பெருவெடிப்புத் தத்துவத்தில் மாற்றங்களையும் இக்கட்டுரை வாயிலாகக் காணலாம். மேலும் பிரபஞ்சமானது குதித்தெழும் ஒப்புருவாக ஆய்வு செய்யப்படுவதையும் இக்கட்டுரையில் காண்போம். பிரபஞ்சத்தின் இயக்கத்தைப் பற்றிக் கணித முறையில் விளக்குவதற்குப் பல்வேறு ஒப்புருக்கள் இருந்தாலும், இயற்பியல் ரீதியிலான பெருவெடிப்புத் தத்துவமானது வெற்றிகரமான ஒப்புருவாக உள்ளது. பெருவெடிப்புத் தத்துவமானது, சமீபத்திய ஆய்வு முடிவுகள் மூலம் உறுதிபடுத்தப்பட்டுள்ளது.

விரிவடையும் பிரபஞ்ச அமைப்பு, பிரபஞ்சப் பின்புல வெப்பநிலை ஆகியவை பெருவெடிப்புத் தத்துவத்திற்கு ஆதாரமாக அமைகின்றன. இப்பெருவெடிப்பு தத்துவத்தைப் பற்றிச் சற்று சுருக்கமாகக் காண்போம். இதன் வாயிலாகப் பெருவெடிப்புத் தத்துவமானது, எங்ஙனம் சிக்கல்களைச் சந்திக்கிறது என்பதையும் புரிந்துகொள்ள முடியும். பெருவெடிப்புத் தத்துவத்தின் உருவாக்கம் பத்தொன்பதாம் நூற்றாண்டின் பிற்பகுதியில் இருந்து தொடங்குகிறது. காமோவ் மற்றும் அவர்களது குழுவினரால்[1] இத்தத்துவம் முதன்முதலில் உருவாக்கப்பட்டது.

பெருவெடிப்புத் தத்துவத்தின்படி பிரபஞ்சமானது, ஒரு சிறு புள்ளியில் இருந்து உருவாக ஆரம்பிக்கும் என்று தெரிவிக்கப்படுகிறது. இது மூலநிலைப்புள்ளி(singularity) என்று அழைக்கப்படுகிறது. இம்மூலநிலைப் புள்ளியானது மிகுந்த அடர்த்தியுடனும், மிகுந்த அழுத்தத்துடனும், அதிக வெப்பத்துடனும் இருக்கும் என வரையறுக்கப்படுகிறது. இப்புள்ளியிலிருந்து பிரபஞ்சமானது விரிவடைந்து, குளிர்ந்து, தற்போது நாம் காணும் பரந்து விரிந்த பிரபஞ்சமாகத் தோற்றம் அளிக்கிறது என்பதைப் பெருவெடிப்புத் தத்துவம் முன்வைக்கிறது[2].

இவ்வாறாக பிரபஞ்சமானது விரிவடையும் போது, வெப்பநிலை குறைவதால் அடிப்படைத் துகள்கள், அணுக்கள் மற்றும் அணுக் கூட்டங்கள் என்ற தொடர்ச்சியான மாற்றங்கள் உருவாகின்றன[3]. இச்செயல்பாடே தற்போதைய இயற்பியலில் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட ஒப்புருவுக்குச் சிறந்ததொரு ஆதாரமாக விளங்குகிறது. பிரபஞ்சம் விரிவடைவது மற்றும் அதன் வெப்பநிலை குறைவதுமான இரு பெரும் தத்துவங்கள் தற்போதும் நிரூபிக்கப்பட முடியும். வகை IA சூப்பர் நோவா தரவுகள்[4] மற்றும் பிரபஞ்சத்தின் பின்புல வெப்பநிலைத் தரவுகள்[5] ஆகியவை பெருவெடிப்புத் தத்துவத்திற்கு மாபெரும் வெற்றியைத் தருகின்றன. பிரபஞ்சம் விரிந்து கொண்டே இருப்பதை சூப்பர்நோவா தரவுகள் நிரூபிக்கின்றன. பிரபஞ்சம் குளிர்ந்து கொண்டே வருவதை பின்புல வெப்பநிலைத் தகவல்கள் தெரிவிக்கின்றன. இவ்வகையான பிரபஞ்சம் ஃப்ரீட்மேன் பிரபஞ்சம் என அழைக்கப்படுகிறது.

இதுபோன்ற ஒரு சமன்பாடு ஐன்ஸ்டைனின் பிரபஞ்ச ஆய்வில் தெரிவிக்கப்பட்டது[6].
ஐன்ஸ்டைனின் பிரபஞ்ச ஒப்புருவில் பிரபஞ்சம் விரிவடைவதைப் பிரபஞ்ச மாறிலி என்னும் சமன்பாட்டு நேரமைவின் மூலம் அவர் புகுத்தினார். பின்னர் வந்த அமெரிக்க வானியல் ஆய்வாளரான ஹப்பிள், பிரபஞ்சம் விரிவடைவதை நிரூபித்தவுடன்[7] ஐன்ஸ்டைன் தனது ஒப்புருவில் சேர்க்கப்பட்ட மாறிலியானது பிழை என்று அறிவித்தார்.

இச்சமன்பாடுகள் செயலாக்கப்பட்ட அதே சமயம், இயற்பியலில் மணிமகுடமாகத் திகழும் குவாண்டம் இயற்பியலின் சமன்பாடுகள் வரையறுக்கப்பட்டும் வந்தன. குவாண்டம் இயற்பியலானது நுண்ணிய அளவிலான அடிப்படைத் துகள்கள், அலைகள் மற்றும் புலங்கள் ஆகியவற்றில் இயக்கத்தை வரையறுத்தது. மேலும் தொன்மை அளவில் சாத்தியமில்லாத சில மாறுபட்ட கருத்துகளையும் நிரூபித்தது. எடுத்துக்காட்டாக குவாண்டம் உட்புகுதல், துகள் – அலை இரட்டைக் கோட்பாடு மற்றும் நிலையில்லாக் கோட்பாடு ஆகியவை தொன்மை அளவில் சாத்தியமில்லாத அல்லது நிரூபிக்க முடியாத கோட்பாடுகளாகும். அவை குவாண்டம் அளவில் அதிகாரத்தில் உள்ளன[8].

குவாண்டம் இயற்பியலின் குவாண்டமாக்கல் செயல்முறை அடிப்படை நிலையில், துகள்கள் மற்றும் அலைகள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதற்கான விளக்கத்தைத் தந்தது. உதாரணமாக மின்காந்த அலைகளைக் குவாண்டமாக்கல் என்னும் பகுப்பாய்வு செய்யும் போது அவை போட்டான்கள் எனும், சிறு சிறு ஆற்றல் சிப்பங்களாக அல்லது குவாண்டம் துகள்களாக இருப்பது தெரியவந்தது. இவ்வகையில் பிரபஞ்சத்தின் மூல நிலையும் குவாண்டமாக்கல் கணக்கீடுகளுக்குள் உட்புகுத்த முடியும் என்பதாக அறிவியல் அறிஞர்கள் ஆராயத் தொடங்கினர்.

நீண்ட காலமாகப் பிரபஞ்சத்தின் மூல நிலையைப் பற்றிய கருத்துகள் வெளிவந்தாலும் எவற்றாலும் அங்கு உள்ள ஈர்ப்பு விசை பற்றியோ அல்லது காலவெளியின் நிலையைப் பற்றியோ தெளிவாக விளக்க முடியவில்லை. ஈர்ப்புவிசையைக் குவாண்டமாக்கும் பல்வேறு கருதுகோள் முயற்சிகளும்  இறுதியில் மூலப் புள்ளியில் குவாண்ட அமைப்புகளை விளக்க முடியாமல் நின்று விட்டன[9].

மூலநிலைப் புள்ளியை அவ்வளவு சீக்கிரமாக குவாண்டமாக்கல் செயல்முறைக்கு உட்படுத்த முடியாததற்குக் காரணம், அங்கு அதிகமான கால வெளியின் வளைவுகள் இருப்பதும் மற்றும் பிரபஞ்சத்தின் பருமன் சுழியம் ஆவதும் ஆகும். மேலும் அங்கு குவாண்டம் விளைவுகள், மிக அதிகமாகவே இருக்கும். இதன் காரணமாகவே மூலநிலையைத் தெளிவுறக் குவாண்டமாக்க முடியாததும் மேலும் ஈர்ப்பு விசையைக் குவாண்டமாக்க முடியாததுமான சிக்கலை இயற்பியலுக்குத் தந்தது. மேலும் ஈர்ப்பு விசையைக் குவாண்டமாக்கும் செயல்முறைகளில் பின்புலக் காலவெளியின் ஆதிக்கத்தைத் தவிர்த்ததான சமன்பாட்டினை உருவாக்குவது என்பது சாத்தியம் இல்லாததாகவே இருந்து வந்தது. மேலும் மூலப் புள்ளியைத் தவிர்த்த பிரபஞ்ச ஒப்புருவை உருவாக்குவதும் சாத்தியமில்லாததாகவே இருந்தது.

இவ்வாறான சிக்கலைத் தவிர்க்கவே வளையக் குவாண்டம் பிரபஞ்ச ஒப்புரு[10] என்னும் ஒப்புருவானது முன்வைக்கப்படுகிறது. இவ்வொப்புருவில் காலவெளியானது சுழல் வலைப்பின்னல் அமைப்புகளால் கட்டமைக்கப்பட்டு உள்ளதாகத் தெரிவிக்கப்படுகிறது. மேலும் ஒவ்வொரு குவாண்டம் பரப்பும் குவாண்டம் அளவில் ஒரே மாதிரியான தொகுப்பைக் கொண்டிருக்கும் எனவும் வரையறுக்கப்படுகிறது. இவ்வாறாக பிரபஞ்சத்தின் காலவெளியானது குவாண்டமாக்கப்படுகிறது. அதாவது குவாண்டம் அளவில் பிரபஞ்சமானது தொடர்ச்சியாக இல்லாமல் சிறு சிறு குவாண்டம் பகுதிகளாக இருப்பதாக அறியமுடிகிறது.

இத்தகைய கணிதவியல் அளவீடுகள் மூலம், மூலநிலைப் புள்ளியையும் எளிமையாக குவாண்டமாக்க முடியும். அதாவது மூலநிலைப் புள்ளியில் கொள்ளளவு என்பது சுழியமாக அமையாமலும், மேலும் காலவெளியின் வளைவுகள் குறிப்பிட்ட பெரும அளவுகளுக்குள் அமைவதையும் புரிந்துகொள்ள முடியும். ஆகையால் தொன்மை இயற்பியல் அளவில் விவரிக்க இயலாத பிரபஞ்ச மூலநிலைப் புள்ளியை குவாண்டம் அளவில் வளையக் குவாண்டம் பிரபஞ்ச ஒப்புரு மூலம் தெளிவாக விளக்க முடியும். மேலும் மூல நிலைப் புள்ளிக்குச் சற்று முன்னதான மற்றும் சற்றுப் பின்னதான சூழலிலிருந்து பிரபஞ்சம் எவ்வாறு பரிணமித்திருக்கும் என்பதையும் இக்கணித வரையறைகள் மூலம் சொல்ல முடியும்.

இம்மூலநிலைப் புள்ளியில் பிரபஞ்சமானது வித்தியாசமான இயக்கவியலைப் பெற்றுள்ளது. தொன்மை இயக்கவியலைப் பொறுத்தவரையில் பிரபஞ்சமானது மூலநிலைப் புள்ளியில் இருந்து வெகு வேகமாகப் பரிமாற்றம் அடைந்து தற்போதுள்ள பிரபஞ்சம் வரையில் விரிந்து வந்ததாகச் சொல்லப்பட்டாலும், வளையக் குவாண்டம் பிரபஞ்சவியலைப் பொறுத்தவரை பிரபஞ்சமானது, மூல நிலைப் புள்ளியைப் பொறுத்து, குதித்தெழும் பிரபஞ்சமாக[11] ஒப்புமைப் படுத்தப்படுகிறது.

அதாவது மூலநிலைப் புள்ளியை நோக்கி வரும் பிரபஞ்சம் மூல நிலைப் புள்ளிக்கு அருகில் மாறுநிலை அடர்த்தியை எய்தும். அப்போது பிரபஞ்சமானது குதித்தெழும் தன்மையுடன் மீண்டும் விரிந்து செல்லும். மேலும் இச்சூழ்நிலையில் ஈர்ப்பு விசையானது தள்ளும் இசையாக அல்லது விலக்கு விசையாகச் செயல்படுவதையும் இக்கருத்துருவாக்கம் முன்வைக்கிறது. ஆகவே பிரபஞ்சமானது குதித்தெழும் பிரபஞ்சமாக, குவாண்டம் இயக்கவியல் மூலம் கணித முறையில் வரையறுக்கப்பட முடியும். இவ்வாறான பிரபஞ்ச ஒப்புரு, பல்வேறு மூலநிலைச் சிக்கல்களுக்குத் தீர்வாக அமையும் என ஆய்வாளர்கள் கருதுகின்றனர்.

மேற்கோள்கள்
1. Gamow, G. (1982). by G. Gamow, Phys. Rev. 70,572 . Unity Of Forces In The Universe (In 2 Volumes), 1, 459,1946.
2. Linder, E. V. (2003). Exploring the expansion history of the universe. Physical Review Letters, 90(9), 091301.
3. Wagoner, R. V. (1973). Big-bang nucleosynthesis revisited. The Astrophysical Journal, 179, 343-360.
4. Riess, A. G., Strolger, L. G., Casertano, S., Ferguson, H. C., Mobasher, B., Gold, B., … & Tonry, J. (2007). New Hubble space telescope discoveries of type Ia supernovae at z≥ 1: narrowing constraints on the early behavior of dark energy. The Astrophysical Journal, 659(1), 98.
5. Schlegel, D. J., Finkbeiner, D. P., & Davis, M. (1998). Maps of dust infrared emission for use in estimation of reddening and cosmic microwave background radiation foregrounds. The Astrophysical Journal, 500(2), 525.
6. Winberg, S. (1972). Gravitation and cosmology. ed. John Wiley and Sons, New York.
7. Hubble, E. (1929). A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae. Proceedings of the National Academy of Sciences, 15(3), 168-173.
8. Sakurai, J. J., & Commins, E. D. (1995). Modern quantum mechanics, revised edition.
9. DeWitt, B. S. (1967). Quantum theory of gravity. I. The canonical theory. Physical Review, 160(5), 1113.
10. Bojowald, M. (2008). Loop quantum cosmology. Living Reviews in Relativity, 11(1), 4.
11. Wilson-Ewing, E. (2013). The matter bounce scenario in loop quantum cosmology. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, 2013(03), 026.

===================================================

ஆய்வறிஞர் கருத்துரை (Peer Review):

பிரபஞ்சத்தின் தோற்றத்தைப் பற்றியும், பிரபஞ்சத்தின் மூலநிலை மற்றும் அதன் இயக்கத்தைப் பற்றியும், பெருவெடிப்புத் தத்துவத்தில் மாற்றங்களையும் இக்கட்டுரை வாயிலாகக் காண முடிகிறது. மேலும் பிரபஞ்சமானது இக்கட்டுரையில் குதித்தெழும் ஒப்புருவாக ஆய்வு செய்யப்படுகிறது. பிரபஞ்சத்தின் இயக்கத்தைப் பற்றிக் கணித முறையில் விளக்குவதற்குப் பல்வேறு ஒப்புருக்கள் இருந்தாலும், இயற்பியல் ரீதியிலான பெருவெடிப்புத் தத்துவமானது வெற்றிகரமான ஒப்புருவாக உள்ளது. பெருவெடிப்புத் தத்துவமானது, சமீபத்திய ஆய்வு முடிவுகள் மூலம் உறுதிப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. விரிவடையும் பிரபஞ்ச அமைப்பு, பிரபஞ்சப் பின்புல வெப்பநிலை ஆகியவை பெருவெடிப்புத் தத்துவத்திற்கு ஆதாரமாக அமைகின்றன.

தொன்மை இயக்கவியலைப் பொறுத்தவரையில் பிரபஞ்சமானது மூலநிலைப் புள்ளியில் இருந்து வெகு வேகமாகப் பரிமாற்றம் அடைந்து, தற்போதுள்ள பிரபஞ்சம் வரையில் விரிந்து வந்ததாகச் சொல்லப்பட்டாலும், வளையக் குவாண்டம் பிரபஞ்சவியலைப் பொறுத்தவரை பிரபஞ்சமானது, மூல நிலைப் புள்ளியைப் பொறுத்துக் குதித்தெழும் பிரபஞ்சமாக ஒப்புமைப்படுத்தப்படுகிறது. அதாவது மூலநிலைப் புள்ளியை நோக்கி வரும் பிரபஞ்சம், மூல நிலைப் புள்ளிக்கு அருகில் மாறுநிலை அடர்த்தியை எய்தும். அப்போது பிரபஞ்சமானது குதித்தெழும் தன்மையுடன் மீண்டும் விரிந்து செல்லும். மேலும் இச்சூழ்நிலையில் ஈர்ப்பு விசையானது தள்ளும் விசையாக அல்லது விலக்கு விசையாக செயல்படுவதையும் இக்கருத்துருவாக்கம் முன்வைக்கிறது. ஆகவே பிரபஞ்சமானது குதித்தெழும் பிரபஞ்சமாக, குவாண்டம் இயக்கவியல் மூலம் கணித முறையில் வரையறுக்கப்பட முடியும். இவ்வாறான பிரபஞ்ச ஒப்புரு, பல்வேறு மூலநிலைச் சிக்கல்களுக்குத் தீர்வாக அமையும் என ஆய்வாளர்கள் கருதுகின்றனர்.

பெரும் பாய்ச்சலில் பிரபஞ்சம் தோன்றி இருக்கலாம் என்று குறிப்பிடும் ஆய்வாளர்கள், தமது கோட்பாட்டைப் பெருவெடிப்பு நியதியோடு ஒப்பிட்டு இன்னும் தெளிவாக விளக்க வேண்டும். ஆரம்பத்தில் ஒரு சுருக்கவுரை பிறகு விரிவுரை, இறுதியில் முடிவுரை என்ற அமைப்பில் பிரபஞ்சத் தோற்றக் கோட்பாடுகளைப் படத்துடன் ஆய்வுக் கருத்துரையாக அமைத்துக் காட்ட வேண்டும்.

ஆய்வாளர்கள், இந்தக் கட்டுரையையும் கவனித்திருக்கலாம்: http://www.vallamai.com/?p=82254

===================================================

Print Friendly, PDF & Email
Download PDF
Share

Comment here