Mar 16 • 12M

പഴുതുകളടക്കാന്‍ പ്രിസിഷന്‍ കോസ്‌മോളജി, ഐന്‍സ്‌റ്റൈന്റെ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം തിരുത്തപ്പെടുമോ?

ഐന്‍സ്‌റ്റൈന്‍ ചിന്തിക്കുന്ന രീതിയില്‍ മാത്രമാണോ ഗുരുത്വത്തെ മനസിലാക്കേണ്ടത്? ഈ സിദ്ധാന്തത്തില്‍ വിടവുകളുണ്ടോ?

3
 
1.0×
0:00
-11:54
Open in playerListen on);
Episode details
Comments

ഗുരുത്വമെന്ന പ്രതിഭാസത്തിനെ സ്ഥലകാല ജ്യാമിതിയുടെ മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഒരു ഗുണധര്‍മമായി പരിഗണിക്കുന്നതാണ് ആല്‍ബര്‍ട്ട് ഐന്‍സ്‌റ്റൈന്റെ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം. ഊര്‍ജം എങ്ങനെ പിണ്ഡവുമായും വേഗതയുമായും ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്ന് തെളിയിക്കുന്ന സമവാക്യമായ E = mc² നമുക്കു പരിചിതമാണല്ലോ. ഈ സമവാക്യം മുന്നോട്ടു വയ്ക്കുന്ന അദ്ദേഹത്തിന്റെ തന്നെ വിശിഷ്ട ആപേക്ഷിക സിദ്ധാന്തവും, സര്‍ ഐസക് ന്യൂട്ടന്റെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ നിയമവും എകോപിപ്പിച്ചാണ് ഐന്‍സ്‌റ്റൈന്റെ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം ഉരുത്തിരിയുന്നത്. ഒരു നിശ്ചിത സ്ഥലകാലപരിധിയില്‍ വിതരണം ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുള്ള ദ്രവ്യത്തിന്റെ അളവും ഊര്‍ജവികിരണങ്ങളുമാണ് ആ പരിധിയില്‍ ഗുരുത്വബലമായി പ്രകടമാവുന്ന ഇത്തരം സ്വാധീനം ചെലുത്തുക. വ്യത്യസ്ത ബിന്ദുക്കളിലുള്ള ദ്രവ്യത്തിന്റെ അളവ്, അവ തമ്മില്‍ വിനിമയം ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഊര്‍ജവികിരണങ്ങള്‍, സ്ഥലം, സമയം എന്നീ നാലു ഘടകങ്ങള്‍ സ്ഥലകാലമണ്ഡലത്തില്‍ നിരന്തരമായി പ്രയോഗിക്കുന്ന curvature അഥവാ വക്രതയാണ് ഗുരുത്വബലമായി അനുഭവപ്പെടുന്നത് എന്ന് അദ്ദേഹം അനുമാനിച്ചു.

എന്നാല്‍ ഐന്‍സ്‌റ്റൈന്‍ ചിന്തിക്കുന്ന രീതിയില്‍ മാത്രമാണോ ഗുരുത്വത്തെ മനസിലാക്കേണ്ടത്? ഈ സിദ്ധാന്തത്തില്‍ വിടവുകളുണ്ടോ? പ്രപഞ്ചത്തേയും ഗുരുത്വത്തേയും പൂര്‍ണമായും മനസിലാക്കാന്‍ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തിലെ പഴുതുകളടയ്ക്കുകയും പൂര്‍ണമാക്കുകയും ചെയ്യണമെന്ന് വാദിക്കുകയാണ് കോസ്‌മോളജിസ്റ്റായ സെലിയ എസ്‌കാമില റിവേര. പ്രിസിഷന്‍ കോസ്‌മോളജി അധിഷ്ഠിതമാക്കിയാണ് സെലിയ എസ്‌കാമില ഈ നിഗമനങ്ങളിലെത്താന്‍ ശ്രമിക്കുന്നത്.

സെലിയ എസ്‌കാമില റിവേര

എസ്‌കാമില റിവേര ജനിച്ചതും വളര്‍ന്നതും തെക്കന്‍ മെക്‌സിക്കോയിലാണ്. യൂറോപ്പില്‍ നിന്നും യുകെയില്‍ നിന്നും ഡോക്ടറേറ്റ് നേടിയ ശേഷം 29ാം വയസില്‍ അവര്‍ മെസോ അമേരിക്കന്‍ സെന്റര്‍ ഫോര്‍ തിയററ്റിക്കല്‍ ഫിസിക്‌സില്‍ സൈദ്ധാന്തിക ഭൗതിക വിഭാഗം നയിക്കാന്‍ ക്ഷണിക്കപ്പെട്ടു. കുറച്ച് വര്‍ഷങ്ങള്‍ക്ക് ശേഷം, നാഷണല്‍ ഓട്ടോണമസ് യൂണിവേഴ്‌സിറ്റി ഓഫ് മെക്‌സിക്കോയിലെ (UNAM) ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ, ഫീല്‍ഡ് തിയറി വിഭാഗത്തില്‍ ഗവേഷണ സ്ഥാനം വഹിക്കുന്ന ആദ്യത്തെ വനിതയായി അവര്‍ മാറി-ഡിപ്പാര്‍ട്ട്‌മെന്റിന്റെ മേധാവിയുമായി.


സാമാന്യ ആപേക്ഷികത പ്രകൃതിയെക്കുറിച്ച് ധാരാളം വിശദീകരിക്കുന്നു, എന്നാല്‍ മഹാവിസ്‌ഫോടനത്തില്‍ എന്താണ് സംഭവിച്ചതെന്നോ തമോദ്വാരങ്ങള്‍ക്കുള്ളില്‍ എന്താണ് സംഭവിക്കുന്നതെന്നോ ഇത് വിശദീകരിക്കുന്നില്ല


കോസ്‌മോളജി, പ്രിസിഷന്‍ കോസ്‌മോളജി

മഹാവിസ്‌ഫോടനം (The big bang) മുതല്‍ ഇന്നു വരെയുള്ള പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഉല്‍ഭവവും പരിണാമവും അതിന്റെ ഭാവിയേക്കുറിച്ചുമൊക്കെ പഠിക്കുന്ന ജ്യോതിശാസ്ത്ര ശാഖയാണ് കോസ്‌മോളജി അഥവാ പ്രപഞ്ചശാസ്ത്രം. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഉള്ളടക്കം, ഉത്ഭവം, ഭാവി തുടങ്ങിയവയേക്കുറിച്ച് കൂടുതല്‍ കൃത്യമായ സിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ വികസിപ്പിക്കുന്നതിന് പ്രിസിഷന്‍ കോസ്‌മോളജി, വലിയ ഡേറ്റാ സെറ്റുകളും സൂപ്പര്‍ കമ്പ്യൂട്ടറുകളുമുപയോഗിക്കുന്നു.

ഐന്‍സ്‌റ്റൈന്റെ സിദ്ധാന്തം എന്തുകൊണ്ട് പൂര്‍ണമല്ല!

സാമാന്യ ആപേക്ഷികത പല കൃത്യമായ പരീക്ഷണങ്ങളിലും വിജയിച്ചിട്ടുണ്ട്. എന്നാല്‍ അതില്‍ പോരായ്മകളുണ്ട്. ഡാര്‍ക്ക് മാറ്റര്‍, ഡാര്‍ക്ക് എനര്‍ജി എന്നറിയപ്പെടുന്ന അദൃശ്യ പദാര്‍ത്ഥങ്ങള്‍ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഉള്ളടക്കത്തിന്റെ തൊണ്ണൂറ്റഞ്ചു ശതമാനത്തോളം വരും. ഇരുണ്ട ദ്രവ്യത്തില്‍ പ്രകാശമില്ലാത്ത പ്രാഥമിക കണങ്ങള്‍ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, ഇരുണ്ട ഊര്‍ജം ബഹിരാകാശത്തിന്റെ തന്നെ ഊര്‍ജമാണ് എന്നതാണ് അനുമാനം. എന്നാല്‍ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം, ഐന്‍സ്‌റ്റൈന്‍ ചിന്തിച്ചതില്‍ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ഒന്നാണെങ്കില്‍ അവ മിഥ്യാധാരണകളാകാനും സാധ്യതയുണ്ട്.

സാമാന്യ ആപേക്ഷികത പ്രകൃതിയെക്കുറിച്ച് ധാരാളം വിശദീകരിക്കുന്നു, എന്നാല്‍ മഹാവിസ്‌ഫോടനത്തില്‍ എന്താണ് സംഭവിച്ചതെന്നോ തമോദ്വാരങ്ങള്‍ക്കുള്ളില്‍ എന്താണ് സംഭവിക്കുന്നതെന്നോ ഇത് വിശദീകരിക്കുന്നില്ല. തമോദ്വാരത്തിന്റെ ഏകത്വം ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി ബിഗ് ബാംഗ് സിംഗുലാരിറ്റിയുമായി വളരെ സാമ്യമുള്ളതാണ്. ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ അറിയപ്പെടുന്ന എല്ലാ നിയമങ്ങളും ലംഘിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു വിചിത്ര സാഹചര്യമാണിത്. ഒരു സാമാന്യ ആപേക്ഷികത പരിഷ്‌കരിക്കുകയോ വിപുലീകരിക്കുകയോ ചെയ്താല്‍, എല്ലാം തകര്‍ക്കുന്ന ഈ വിചിത്രമായ പോയിന്റ് നമുക്ക് വിശദീകരിക്കാന്‍ സാധിച്ചേക്കാം.

സെലിയ എസ്‌കാമില റിവേര കൂടുതല്‍ പൂര്‍ണമായ മറ്റൊരു സിദ്ധാന്തത്തിനായി ശ്രമിക്കുകയാണ്. 'ടെലിപാരലല്‍ ഗ്രാവിറ്റി' 'കോംപ്ലക്‌സ് ക്വിന്റസെന്‍സ്', 'നെഗറ്റീവ്-മാസ് കോസ്‌മോളജി' തുടങ്ങിയ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതയ്ക്കുള്ള ബദലുകളുടെ അമ്പരപ്പിക്കുന്ന ഒരു നിര തന്നെ പലപ്പോഴും ചര്‍ച്ച ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. പക്ഷേ അവ വളരെക്കാലമായി സൈദ്ധാന്തിക ഫാന്‍സികളായി തുടര്‍ന്നു. ഈ സിദ്ധാന്തങ്ങളെ പൊതു ആപേക്ഷികതയില്‍ നിന്ന് വേര്‍തിരിച്ചറിയാന്‍ കഴിയുന്ന പരീക്ഷണങ്ങള്‍ സൃഷ്ടിക്കാന്‍ പ്രപഞ്ചശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ക്ക് കഴിയാതെ വന്നതോടെ ഈ ആശയങ്ങള്‍ പൊടിപിടിച്ചു.

സെലിയ എസ്‌കാമില റിവേര പറയുന്നതനുസരിച്ച്, കൃത്യമായ പ്രപഞ്ചശാസ്ത്രത്തിന്റെ ഈ പുതിയ യുഗത്തില്‍ അത് മാറാന്‍ തുടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, വലുതും വൈവിധ്യപൂര്‍ണവുമായ ഡാറ്റാ സെറ്റുകള്‍, പുതിയ സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്കല്‍ രീതികള്‍, മെഷീന്‍ ലേണിംഗ്, സൂപ്പര്‍ കമ്പ്യൂട്ടറുകള്‍ എന്നിവയുമായി സംയോജിപ്പിക്കുന്നതാണ് പ്രിസിഷന്‍ കോസ്മോളജി.

കോസ്‌മോളജിക്കല്‍ മോഡലുകളില്‍ ഡാര്‍ക്ക് എനര്‍ജിയേപ്പറ്റി പഠിക്കാനായി മെഷീന്‍ ലേണിംഗ് ഉപയോഗിക്കുന്നതിനെക്കുറിച്ച് ആദ്യമായി ഒരു പ്രബന്ധം അവതരിപ്പിക്കുന്നത് എസ്‌കാമില റിവേരയാണ്. വലിയ അളവിലുള്ള പ്രപഞ്ചശാസ്ത്രത്തേക്കുറിച്ചുള്ള ഡേറ്റ സെറ്റുകളില്‍ നിന്ന് മെഷീന്‍ ലേണിംഗ് ആര്‍ക്കിടെക്ചറുകള്‍ ഉപയോഗിച്ച് ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ സിദ്ധാന്തം ആവിഷ്‌കരിക്കാനാകുമെന്ന് ഇവര്‍ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. ബദല്‍ സിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ പരീക്ഷിക്കുന്നതിനുള്ള മറ്റൊരു പുതിയ മാര്‍ഗം സൂപ്പര്‍ കമ്പ്യൂട്ടറുകള്‍ ഉപയോഗിച്ചുള്ള സിമുലേഷനുകളാണ്. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഒരു മാതൃകയില്‍ സിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ മാറ്റി മാറ്റി പരീക്ഷിക്കാനും പ്രവചനങ്ങള്‍ നടത്താനും ഇതുവഴി സാധിക്കും.

ടെലിപാരലല്‍ ഗ്രാവിറ്റി

പൊതു ആപേക്ഷികതയില്‍ ദ്രവ്യത്തിന്റെ വിതരണത്തെക്കുറിച്ച് പറയുന്ന സ്ഥല-സമയ curvature അഥവാ വക്രതയാണ് ഒരു പ്രധാന ആശയം. ഒരു ഷീറ്റില്‍ ഇട്ടിരിക്കുന്ന ഒരു വലിയ പിണ്ഡമായി നിങ്ങള്‍ക്ക് സൂര്യനെ കാണാന്‍ കഴിയും, തുടര്‍ന്ന് ആ ഷീറ്റ് വളയാന്‍ തുടങ്ങുന്നു. ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ ദ്രവ്യവും ജ്യാമിതിയും തമ്മിലുള്ള ഈ ബന്ധത്തെ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനമാക്കി. എന്നാല്‍ ടെലിപാരലല്‍ ഗ്രാവിറ്റിയില്‍, സൂര്യനെ ഒരു ചുഴലിക്കാറ്റ് പോലെയുള്ള ഒന്നായി സങ്കല്‍പിച്ചിരിക്കുന്നു. അതിനാല്‍ curvature രൂപത്തിന് പകരം ഷീറ്റ് മടങ്ങുകയോ ഒടിയുകയോ ചെയ്യുന്നു. ഇതിനെ ടോര്‍ഷന്‍ എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

ടെലിപാരലല്‍ ഗ്രാവിറ്റി യഥാര്‍ത്ഥത്തില്‍ ഐന്‍സ്‌റ്റൈന്റെ ജീവിതത്തിന്റെ അവസാന ഘട്ടത്തിലെ ചില കണക്കുകൂട്ടലുകളില്‍ ഒന്നായിരുന്നു. ചിലര്‍ ടോര്‍ഷന്‍ ഉപയോഗിച്ച് പുതിയ ഗണിതശാസ്ത്രം ചമയ്ക്കുകയായിരുന്നു അക്കാലത്ത്. ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ ഇത് ശ്രദ്ധിച്ചപ്പോള്‍ തന്റെ സിദ്ധാന്തമായ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതയെ മറ്റൊരു വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ട ശക്തിയായ വൈദ്യുതകാന്തികതയുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു വഴി കണ്ടു. അദ്ദേഹം പറഞ്ഞു, ശരി, നമുക്ക് എല്ലാ ശക്തികളെയും ഏകീകരിക്കാം. നിര്‍ഭാഗ്യവശാല്‍, അദ്ദേഹം വിജയിച്ചില്ല, ആ ആശയം അദ്ദേഹം മറക്കാന്‍ തുടങ്ങി.

എന്നാല്‍ ചില സൈദ്ധാന്തികര്‍ അതില്‍ തുടര്‍ന്നു. കുറച്ച് വര്‍ഷങ്ങള്‍ക്കു മുന്‍പ് മാള്‍ട്ട സര്‍വകലാശാലയിലെ ജാക്‌സണ്‍ ലെവി ടെലി പാരലല്‍ ഗ്രാവിറ്റിയുടെ ഭാഷയെ ഒരു പ്രപഞ്ചശാസ്ത്രമാക്കി മാറ്റാന്‍ കഴിയുമെന്ന് പറഞ്ഞു. ഇവിടെ പ്രപഞ്ച ശാസ്ത്രമെന്ന് അദേഹം ഉദ്ദേശിച്ചത് പ്രകൃതിയില്‍ നാം നിരീക്ഷിക്കുന്ന ദ്രവ്യത്തിന്റെ സാന്ദ്രതയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട എല്ലാ ഘടകങ്ങളുടെയും ഒരു കൂട്ടം സമവാക്യങ്ങളെന്നാണ്. ഈ പ്രപഞ്ച മാതൃകയെ പരീക്ഷണങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെടുത്താമെന്നും അദ്ദേഹം അഭിപ്രായപ്പെട്ടു. ഡാര്‍ക്ക് മാറ്ററിനെപ്പറ്റിയോ ഡാര്‍ക്ക് എനര്‍ജിയേപ്പറ്റിയോ എടുത്തു പറയാതെ തന്നെ ഈ സമവാക്യങ്ങള്‍ക്ക് ഇപ്പോഴുള്ള ഡേറ്റയുമായി പൊരുത്തപ്പെടാന്‍ കഴിയുമെന്ന് എസ്‌കാമില റിവേരയുടെ ഗവേഷണം കണ്ടെത്തി.

ടെലിപാരലല്‍ ഗ്രാവിറ്റി ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി ഗംഭീരമാണെന്ന് എസ്‌കാമില റിവേര അഭിപ്രായപ്പെടുന്നു. എന്നാല്‍ പൂര്‍ണമായി അത് തെളിയിക്കാന്‍ അവര്‍ക്കിതു വരെ കഴിഞ്ഞിട്ടില്ല, പ്രതീക്ഷകളില്ലാതെയില്ല താനും. ജെയിംസ് വെബ്ബ് ടെലസ്‌കോപ് ഉപയോഗിച്ചുള്ള ആദ്യകാല പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ നിരീക്ഷണങ്ങള്‍ ടെലിപാരലല്‍ ഗ്രാവിറ്റിയുടെ ആദ്യ പരീക്ഷണമായിരിക്കും. സാമാന്യ ആപേക്ഷികതയേക്കാള്‍ നന്നായി ആദ്യത്തെ ഗാലക്‌സികളുടെ രൂപീകരണം വിശദീകരിക്കാന്‍ കഴിയുമെങ്കില്‍, അത് മനോഹരമായ ഒരു പരീക്ഷണമായിരിക്കും. തമോദ്വാര ചക്രവാളത്തിന്റെ ഫോട്ടോകളില്‍ നമ്മള്‍ കാണുന്നത് എന്താണെന്ന് വിശദീകരിക്കാനും ടെലിപാരലല്‍ ഗ്രാവിറ്റിക്ക് കഴിയും.

പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ യഥാര്‍ത്ഥ പ്രായം, ഐന്‍സ്‌റ്റൈന്റെ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതയുടെ പരിമിതി, ഇരുണ്ട ദ്രവ്യം, ഇരുണ്ട ഊര്‍ജ്ജം തുടങ്ങി അനേകം ചോദ്യങ്ങള്‍ക്ക് ഉത്തരം തേടി ഈ ഗവേഷണം തുടരുന്നു.