Ilango Arasiyal

பிரபஞ்சம் வரம்பற்றதா?
-------------------------------------------------
பி இளங்கோ சுப்பிரமணியன்
--------------------------------------------------------
வீட்டை விட்டு வீதிக்கு வந்து சூரியனைப்
பாருங்கள். நீங்கள் பார்க்கிற சூரியன்
அந்த நிமிடத்துச் சூரியன் அல்ல. எட்டு நிமிடங்களுக்கு
முந்தி இருந்த சூரியனைத்தான் நாம் பார்க்கிறோம்.

சூரியனுக்கும் பூமிக்கும் உள்ள தூரம் ஒரு வானியல் அலகு
(Astronomical Unit) என்று அழைக்கப் படுகிறது. இது 15,000 கோடி
கி.மீ ஆகும். சூரியனில் இருந்து புறப்படும் ஒளி நொடிக்கு
3 லட்சம் கி.மீ வேகம் உடையது. இந்த வேகத்தில் செல்லும் ஒளி
15,000 கோடி கி.மீ தூரத்தைக் கடக்க 500 நொடிகள் ஆகும்.
அதாவது 8.33 நிமிடம் ஆகும். எனவே இந்த நொடியில் நாம்
பார்ப்பது 8.33 நிமிடத்திற்கு முன்பிருந்த சூரியனையே.

நமது சூரியக் குடும்பத்தின் கடைசிக்  கோளான
நெப்டியூன் சூரியனில் இருந்து 30 AU தொலைவில்
உள்ளது. அதாவது நாலரை லட்சம் கோடி கி.மீ தொலைவு.
சூரியனில் இருந்து புறப்படும் ஒளி நெப்டியூனை
வந்தடைய 250 நிமிடங்கள் அதாவது 4 மணி 10 நிமிடங்கள்
ஆகும்.    

நமது சூரியக் குடும்பத்தின் வெளி விளிம்பில் உள்ள
ஊர்ட் முகில் (Oort cloud) சூரியனில் இருந்து
1,00,000 AU தொலைவில் உள்ளது. அதே போல, நமது
சூரியனுக்கு மிக அருகிலுள்ள பிராக்சிமா சென்டவுரி
(Proxima Centauri) என்ற நட்சத்திரம் 2,50,000 AU தொலைவில்
உள்ளது.

ஒளியாண்டும் பார்செக்கும்!
----------------------------------------------------
வானியலில் பிரம்மாண்டமான தொலைவுகள் என்பது
சர்வ சாதாரணம். AU என்னும் வானியல் அலகால்
ஓரளவு தொலைவுகளை மட்டுமே அளக்க இயலும்.
எனவே ஒளியாண்டு என்ற அலகு வானியலில்
பயன்படுகிறது. ஓராண்டில் ஒளி செல்லும் தொலைவு
ஒரு ஒளியாண்டு ஆகும். அதாவது,
ஒரு ஒளியாண்டு = 9.4605294 X 10^12 கி.மீ ஆகும்.
முன்னர்க் கூறிய பிராக்சிமா சென்டவுரி 4.24 ஒளியாண்டு
தொலைவில் உள்ளது.

பால்வீதி (Milky way) என்னும் விண்மீன் திரளில் (galaxy)
நாம் வாழ்கிறோம். நமக்கு அருகில் உள்ள விண்மீன்
திரள் ஆண்ட்ரமேடா (Andromeda galaxy) ஆகும். இது நமது
பூமியில் இருந்து 25 லட்சம் ஒளியாண்டு தொலைவில்
உள்ளது. இதில் ஒரு டிரில்லியன், அதாவது ஒரு
லட்சம் கோடி விண்மீன்கள் உள்ளதாக விண்ணியல்
தொலைநோக்கி ஆய்வுகள் கூறுகின்றன.

விண் இயற்பியலில் பார்செக் (parsec) என்ற அலகு
பெரிதும் பயன்படுகிறது. 1 பார்செக் என்பது மூன்றேகால்
ஒளியாண்டுக்குச் சமம். சூரியக் குடும்பத்திற்கு
அப்பால் உள்ள விண்பொருட்களின் தொலைவைக்
குறிக்க பார்செக் பயன்படுகிறது. ஒரு பார்செக் என்பது
31 டிரில்லியன் கி.மீ ஆகும்.   

மேலே பார்த்த விவரங்கள் யாவும் நமது சூரியக்
குடும்பத்தை உள்ளடக்கிய உள்ளூர் குழுவில்
(local group) உள்ள விண்பொருட்களைப் பற்றியவை.
இவற்றின் தொலைவைக் கற்பனை செய்து பார்த்தாலே
தலை சுற்றும். இவ்வளவுக்கும் ஒட்டு மொத்தப்
பிரபஞ்சத்திலும் நமது சூரியக் குடும்பம் என்பதே
எவ்வித சிறப்புத் தன்மையும் அற்ற ஒரு புள்ளிதான்.
எனில், மொத்தப் பிரபஞ்சம் எவ்வளவு பிரம்மாண்டமானது
என்பதை அறியலாம்.

பிரபஞ்சத்தின் விட்டம் என்ன?
-------------------------------------------------------
பிரபஞ்சத்தை இரு பெரும் பிரிவாகப் பிரிக்கலாம்.
1) நோக்கி அறியத்தக்க பிரபஞ்சம் (observable universe)
2) நோக்கி அறியப்படாத பிரபஞ்சம் (universe not observed)
நோக்கி அறியப்பட்ட பிரபஞ்சம் 5 சதம் என்ற அளவில்தான்
உள்ளது. கரும்பொருளும் கரும் ஆற்றலும் இன்னும்
அறியப்படவில்லை. இவை மீதி 95 சதம் அளவினது.
இப்பகுதி இன்னமும் அறியப்படாத பிரபஞ்சம் ஆகும்.
நோக்கி அறியத்தக்க பிரபஞ்சத்தின் விட்டம் 93 பில்லியன்
ஒளியாண்டுகள் என்று ஒரு மதிப்பீடு கூறுகிறது.

எட்வின் ஹப்பிள் (1889-1953) தொலைநோக்கிகள் மூலம்
மேற்கொண்ட நோக்காய்வுகள் மூலம் விண்மீன்திரள்கள்
(galaxies) நம்மை  விட்டு விலகிச் செல்கின்றன என்பது
புலப்பட்டது. அந்த விலகலை விவரிக்கிறது அவரின்
பெயரால் அமைந்த ஹப்பிள் விதி. இந்த பிரபஞ்சம்
விரிவடைந்து கொண்டே இருக்கிறது என்பது இதன்
பொருளாகும். அது மட்டுமல்ல பிரபஞ்சம் வேகமாக
விரிவடைந்து கொண்டிருக்கிறது  (accelerating universe)
என்பதும் உறுதி செய்யப் பட்டிருக்கிறது. இதற்காக
மூன்று இயற்பியலாளர்களுக்கு 2011ஆம் ஆண்டிற்கான
நோபல் பரிசு வழங்கப் பட்டது.

பிரபஞ்சம் வரம்பற்றதா? தட்டையானதா?
---------------------------------------------------------------------------
பிரபஞ்சம் குறித்த ஒரு வரையறுப்பைச் செய்ய
வேண்டுமெனில், பிரபஞ்சம் வரம்பற்றதா,  வரம்பு
உடையதா (Is the universe finite or infinite?) என்ற முக்கியமான
கேள்விக்கு விடை காண வேண்டும். இந்த விடையைப்
பொறுத்தே, பிரபஞ்சத்தின் வடிவம் (size) எப்படி
இருக்கிறது என்பதையும் அறிய முடியும். இங்கு பிரபஞ்சம்
என்பது அறியப்பட்ட மற்றும் அறியப்படாத ஒட்டு மொத்த
பிரபஞ்சத்தையே குறிக்கும்.


பிரபஞ்சத்தை வரையறுப்பது என்பது பல்வேறு
காரணிகளைக் கொண்டது. என்றாலும் புரிந்து
கொள்ள வசதியாக, ஒரு எளிமையான சித்திரத்தைப்
பார்ப்போம்.
1) பிரபஞ்சம் நேர்மறை வளைவுடன் (positive curvature)
உள்ளது. அதாவது ஒரு கோளம் (sphere) போன்றது.
எனவே இது  வரம்புடையது (finite).
2) பிரபஞ்சம் எதிர்மறை வளைவு (negative curvature)
உடையது. (குதிரைச் சேணம் போன்ற வடிவத்தைக்
கற்பனை செய்து பார்க்கலாம்). எனவே இது வரம்பற்றது
(infinite).
3) பிரபஞ்சம் தட்டையானது (flat). எனவே வரம்பற்றது.   

ஐன்ஸ்டினின் பொதுச் சார்பியல் கோட்பாடு வெளி
வளைவானது என்று உறுதிபடக் கூறுகிறது.
பொருட்களின் நிறையானது வெளி-காலத்தை
வளைக்கிறது. வெளியானது எவ்வளவு வளைந்து
இருக்கிறது என்பதை நிர்ணயிக்க "அடர்த்தி
வரையறுப்புக்கூறு" (density parameter) என்பதை ஐன்ஸ்டின்
அறிமுகம் செய்கிறார். இதை ஒமீகா என்ற கிரேக்க
எழுத்தால் குறிப்பிடுவர்.

1) ஒமீகா = 1 என்றால், பிரபஞ்சம் தட்டையானது.
2) ஒமீகா > 1 என்றால், பிரபஞ்சம் நேர்மறை வளைவு உடையது.
3) ஒமீகா < 1 என்றால், பிரபஞ்சம் எதிர்மறை வளைவு உடையது.

தட்டையான பிரபஞ்சம் பூஜ்ய வளைவு கொண்டிருப்பதால்
(zero curvature) அதை யூகிளிட்டின் வடிவியல் மூலமாக
விவரிக்கவும் புரிந்து கொள்ளவும் இயலும். நேர்மறையாக
வளைந்த (positive curvature) வெளியை நீள்வட்ட வடிவியல்
(elliptic geometry) மூலமும், எதிர்மறையாக வளைந்த வெளியை,
மிகைவளைய வடிவியல் (hyperbolic geometry) மூலமும்
விவரிக்க இயலும்.

பிரபஞ்ச விவரிப்புச் சித்திரங்கள்
---------------------------------------------------------------
பிரபஞ்சம் பற்றிய ஆயிரம் கண்டுபிடிப்புகள் இருந்தாலும்,
நமது பிரபஞ்சம் விவரிப்புக்கு அப்பாற்பட்ட கூறுகளைக்
கொண்டது. அதை ஒரு விவரிப்புச் சட்டகத்தில் அடைக்க
காலந்தோறும் விஞ்ஞானிகள் எவ்வளவோ முயன்று
வருகின்றனர். அப்படி ஒரு முயற்சி 1920-1930 காலக்கட்டத்தில்
நடைபெற்றது. ஃபிரிட்மான், லெமாய்ட்டர், ராபர்ட்சன்,
வாக்கர் ஆகிய நான்கு பிரபஞ்சவியலாளர்கள்
பிரபஞ்சம் குறித்த ஒரு சட்டகத்தை உருவாக்கினர்.
அந்நால்வரின் பெயரால் FLRW சட்டகம் (Friedmann Lemaitre
Robertson Walker metric) என்று அது பெயர் பெற்றது. .

ஐன்ஸ்டினின் பொதுச் சார்பியலில் வரும் புலச்
சமன்பாடுகளின் துல்லியமான தீர்வே இந்த FLRW
சித்திரம் ஆகும். பிரபஞ்சம் ஒருபடித்தானது என்றும்
எங்கிருந்து பார்த்தாலும் ஒரே மாதிரியாகத் தெரிவது
என்றும் ( homogeneous and isotropic) இச்சித்திரம் கூறுகிறது.

இதனினும் மேம்பட்ட இன்னொரு சித்திரமும் உள்ளது.
இது அண்மையில் 1998 முதல் பெருவாரியாகப்
பின்பற்றப்பட்டு வருகிறது. லாம்ப்டா  CDM மாதிரிச் சித்திரம்
(Lambda Cold Dark Matter model) என்பது இதன் பெயர்.

பெருவெடிப்பு, காஸ்மிக் நுண்ணலைப் பின்னணி,
ஐன்ஸ்டினின் பொதுச்சார்பியலின் சரித்தன்மை
ஆகியவற்றை இச்சித்திரம் ஏற்று உள்ளடக்கி உள்ளது.
பிரபஞ்சம் வேகமாக விரிவடைந்து வருகிறது என்பதையும்
இச்சித்திரம் ஏற்கிறது. துகள் இயற்பியலில் வரும்
தரமாதிரிச் சித்திரம் (Standard Model) போன்று, இது
பிரபஞ்சவியலின் தரமாதிரிச் சித்திரம்
(Standard Model of Cosmology) என்று அழைக்கப் படுகிறது.
இதில் பிரபஞ்சவியல் மாறிலி (cosmological constant) ஒன்று
உள்ளது. அதுவே லாம்ப்டா எனப்படுகிறது.
இக்கொள்கையின் சிறப்பு அம்சம் என்னவெனில்,
இதில் குளிர்ந்த கரும்பொருளின் (cold dark matter) இருப்பு
ஏற்கப் படுகிறது. இக்கொள்கை வெளியிட்ட பல்வேறு
முன்னறிவித்தல்கள் சரியானவை என்று நிரூபிக்கப்
பட்டுள்ளன.

விண்வெளியில் நிறுவப்பட்டுள்ள பல்வேறு
தொலைநோக்கிகள் மற்றும் விண்ணில் சுற்றி ஆராயும்
பல்வேறு விண்கலன்கள் ஆகியவற்றின் மூலம்
பெறப்படும் தரவுகள், கூர்நோக்கு ஆய்வுகள்,
மேற்கொள்ளப்படும் பரிசோதனைகள்
ஆகியவற்றின் வாயிலாக, வெகுவிரைவில்
எதிர்காலத்தில் பிரபஞ்சம் பற்றிய மானுடத்தின்
கேள்விகளுக்கு விடை கிடைக்கும். அப்போது
இப்பிரபஞ்சம் தட்டையானதா, வளைவானதா
என்ற கேள்விக்கு திட்டவட்டமான விடை கிடைக்கும்.
****************************************************************