நமது பிரபஞ்சம் விரிவடைதல்/ Our universe is expanding (tamil) (பகுதி-2)

இந்த பிரபஞ்சம் விரிவடைகிறது என்று 20ஆம் நூற்றாண்டில் கண்டுபிடித்தது  விண்ணியல் துறையில்  மிக பெரிய புரட்சியை ஏற்படுத்தியது எனலாம். ஆனால் நம் மனதில் எழும் முதல் கேள்வி ஏன் இத்தனை நூற்றாண்டுகளாக இத்தனை திறமையான விஞ்ஞானிகள் இருந்தும் இந்த பிரபஞ்சம் விரிவடைவதை உணர மறுத்தனர்?

நியூட்டன் மற்றும் மற்ற விஞ்ஞானிகள் இந்த நிலையான பிரபஞ்சம் ஒரு நாள் ஒன்றுடன் ஒன்று ஈர்ப்பு விசையின் காரனமாக ஈர்க்கும் என கருதினர், ஆனால் அதற்கு மாறாக இந்த பிரபஞ்சம் விரிவடைகிறது. ஒருவேளை இப்போது விரிவடைந்து கொண்டு இருக்கும் இந்த பிரபஞ்சம்  ஒரு கட்டத்தில் ஈர்ப்பு விசையினால் அதன் விரிவடையும் வேகம் குறைந்து பின்பு நியுட்டன் கூறியதை போல ஒன்றை ஒன்று ஈர்க்குமா என்ற கேள்வியும் எழுகிறது. பிரபஞ்சத்தின் விரிவடையும்  வேகம் ஈர்ப்பு விசையின் வேகத்தை மிஞ்சுமாயின்  பின்பு  நியூட்டனின் ஈர்ப்பு கருத்துக்கு வாய்ப்பே இல்லாமல் போய்விடும். 
உதாரணமாக பூமியில் இருந்து புறப்பட்ட ஒரு ராக்கெட்டின் வேகம் ஈர்ப்பு இசையின் வேகத்திற்கு ஈடு கொடுக்க முடியவில்லை என்றால் அந்த இராக்கெட்டை பூவி ஈர்ப்பு விசை கீழே இழுத்துவிடும், ஆனால் ராக்கெட் வினாடிக்கு 7மயில்  வேகத்தில் பூமியில் இருந்து புறப்பட்டால்  ஈர்ப்பு விசையால் ஒரு போதும் அந்த ராக்கெட்டை ஒன்றும் செய்து விட முடியாது. இந்த பிரபஞ்சத்திற்கும் அதே நிலைதான்.

நியூட்டனின் நிலையான பிரபஞ்ச கோட்பாட்டை 17ம் 18ம் 19ம் ஏன் 20ம் நூற்றாண்டின் தொடக்கம் வரை நம்பபட்டது. 

உலகின் தன்னிகரற்ற விஞ்ஞானியான ஆல்பர்ட் ஐன்ஷ்டீன் அவர்கள் கூட நிலையான பிரபஞ்ச கோட்பாட்டை தொடக்கத்தில் ஏற்றுக்கொண்டார் என்றால் பாருங்கள்! ஐன்ஷ்டீன் 1915ம் ஆண்டில்  பொது சார்பியல் கோட்பாட்டை வெளியிட்டார், அதில் நியூட்டனின் ஈர்ப்பு விசை கோட்பாட்டை புறக்கணித்து, இந்த பிரபஞ்சம் வலை பின்னலை   போன்ற விண்வெளி காலத்தினால்(space time) ஆனவை என தன் கருத்தை முன் வைத்தார். (விண்வெளி காலத்தை (space time) பற்றி எளிதாக புரிந்து கொள்ள பொது சார்பியல் கோட்பாட்டை புரிந்து கொள்ளுதல் அவசியம்  அதை மற்றொரு பதிவில் விரிவாக பார்ப்போம்)

விண்வெளி காலத்தில் பொருட்கள் ஒரு மைய விசையில்  இயங்கி சுழல்கிறது இந்த மைய விசை ஈர்ப்பு விசையாலோ அல்லது வேறு சக்திகளால் ஆன  விசையாலோ பெறபட்டது அல்ல இது விண்வெளி காலத்தினால் ஆன ஒரு இயக்கம் அதனால்  ஐன்ஷ்டீன் அவர்களும்  நிலையான பிரபஞ்ச கருத்தில் இருந்தார்.

Alexander Friedmann

மற்ற விஞ்ஞானிகள் போல் அல்லாமல் ஒரு விஞ்ஞானி தனித்த மாறுபட்ட கருத்தை வைத்திருந்தார் அவர் தான் இரஷ்ய இயற்பியலாளர் Friedmann. 1922 ம் ஆண்டு hubble இந்த பிரபஞ்சம் விரிவடைகிறது என்று  தன் ஆராய்ச்சியின் மூலம் கண்டுபிடிபதற்கு முன்பே  கணித்தார், அதில் இந்த பிரபஞ்சம் நிலையானவை அல்ல என்று விளக்கினார்.

1965ல் இரு அமெரிக்க இயற்பியலாளர்கள் Arno Penzias மற்றும் Robert Wilson இருவரும்  அமெரிக்கவின் நியூ ஜெர்சி மாகானத்தில் உள்ள பெல் ஆராய்ச்சியகத்தில் செயற்கைக்கோள்களை தொடர்புகொள்வதற்கான ஒரு மிக முக்கியமான நுண்ணலை கண்டுபிடிப்பின் வடிவமைப்பை செய்து கொண்டிருந்தனர். அவர்களின்  நுண்ண அலைகளின் அதிர்வுகளின் சத்தம் எதிர்பார்த்ததை விட அதிகமாக இருந்தது. அந்த நுண் அலைகளின்  அதிர்வுகள் எல்லா திசையில் இருந்தும் வருவதாக  detector இல்  காட்டியது ஆச்சர்யத்தை அளித்தது. ஒரு வேலை பூமிக்கு வெளியே சூரியனில் இருந்து  வந்து இருக்க கூடும் என கருதினர், அனால் இரவு நேரத்தில் கூட  எல்ல திசைகளிலும் அந்த கதிர்வீச்சு detector ல் உணரபடுகிறது. இரவு நேரத்தில் சூரியன்  பூமிக்கு எதிர் திசையில் இருப்பதால் இது சூரியனில் இருந்து வந்திருக்க வாய்ப்பு இல்லை என்பது உணரப்பட்டது. அப்படியென்றால் இந்த கதிர்வீச்சு எங்கு இருந்து வந்திருக்க வேண்டும் என்று ஆராய்தனர், இது கண்டிபாக சூரிய குடும்பத்திற்கு அப்பால் ஏன் நம் பால்வெளி மண்டலத்திற்கு அப்பால் இருந்து கூட வந்திருக்க வாய்ப்பு உள்ளதை கண்டறிந்தனர். இந்த கதிர்வீச்சு  நம் பிரபஞ்சம் உருவாக காரணமாக இருந்த பெரு வெடிப்பினால் (BIG BANG) ஏற்பட்ட கதிர்வீச்சு என கண்டறியபட்டது. இந்த கதிர்வீச்சு நம் பிரபஞ்சம் முழுவதும் பரவியுள்ளது, பெரு வெடிப்பு நிகழ்ந்ததற்கான ஒரே ஆதாரம் இந்த கதிர்வீச்சுதான். இதற்காக 1978ல் Arno Penzias மற்றும் Robert Wilson இருவருக்கும் நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டது.

இந்த பிரபஞ்சம் எப்பொதும் விரிவடைந்து கொண்டுதான் இருக்குமா? அல்லது விரிவடையும் வேகம் குறைந்து நின்றுவிடுமா? அல்லது நியூட்டன் கூறியதை போல இந்த பிரபஞ்சம் ஈர்க்கப்படுமா  என உங்கள் மனதில் கேள்விகள் தோன்றாலாம். நம் விஞ்ஞானிகள் பல ஆராய்ச்சிகளின் முடிவு இந்த அனைத்து கேள்விகளுக்கும் ஒற்றை பதிலை தான் தருகிறது, இந்த பிரபஞ்சம்  எப்பொதும் விரிவடைந்து கொண்டுதான் இருக்கும்.

நான் அடுத்த பதிவில் பெரு வெடிப்பை பற்றிய முழு தொகுப்பை உங்களுக்கு சமர்பிக்க காத்து இருக்கிறேன்..

நமது பிரபஞ்சம் விரிவடைதல்/ Our universe is expanding ( tamil ) (பகுதி-1)

நமது சூரியனை போன்ற  பிரம்மாண்ட நட்சத்திரங்களின் தொகுப்பு தான் நம் பால்வெளி மண்டலம்( MILKY WAY ). அந்த சமயத்தில் நீண்ட காலமாக  நம் பால்வெளி மண்டலம் தான் இந்த மொத்த பிரபஞ்சமாக கருதினர். 

EDWIN HUBBLE

 1924ம் ஆண்டு அமெரிக்காவின் விண்வெளி ஆய்வாளரான Edwin Hubble என்பவர் இந்த  பிரபஞ்சம் என்பது நமது பால்வெளியை மட்டும் அடக்கியது அல்ல, திறந்த வெளியில் நம் பால் வெளியைப் போல பல விண்மீன்களின் தொகுப்பே ஆகும் என்று முதன் முதலில் தெரிவித்தார்.
 Edwin Hubble இதை உருதிபடுத்த மற்ற விண்மீன்களின்(galaxy) தூரத்தை அளக்க வேண்டிய கட்டாயம் ஏற்பட்டது.

நாம் தொலை தூர நட்சத்திரங்களை அளக்கும் யுக்தியை வைத்துக்கொண்டு நம்மால் விண்மீன்களின் தூரத்தை அளக்க முடியாது, காரணம் நட்சத்திரங்களை விட விண்மீன் திரள்கள்(galaxies) வெகு தொலைவில் உள்ளது அதனால் இதை அளக்க வேறு முறையை கண்டுபிடிக்க வேண்டிய கட்டாயத்தில் இருந்தார்.

பொதுவாக  பூமியில் நாம் கானும் ஒரு நட்சத்திரத்தின் பிரகாசம் இரு காரணங்களை பொருத்து அமையும், ஒன்று அதன் ஒளிர்வு தன்மை மற்றொன்று அதன் தூரம். நான் நட்சத்திரங்களின் தூரத்தை கணக்கிட அதன் ஒளிர்வு தன்மையின் அளவை பயன்படுத்திகிறோம், இதே முறையில் வேறு விண்மீன் திரள்களில் இருக்கு நட்சத்திரதின் ஒளிர்வு தன்மையின் அளவை கணக்கிட்டு அதன் தூரத்தை கணக்கிடலாம் என hubble ஒரு 9 விண்மீன் திரள்களின் தூரத்தை கணக்கிட்டார்.

அறிவியல் வளர்ச்சியின் விளைவாக இப்பொழுது நமக்கு தெரியும் நமது பால்வெளி விண்மீன் திரள்  பில்லியன் கணக்கில் உள்ள விண்மீன் திரள்களில் ஒன்று மற்றும் ஒவ்வொறு விண்மீன் திரள்கலும் சுமார் பில்லியன் கணக்கில் நட்சத்திரத்தை கொண்டுள்ளது. நாம் வசிக்கும் இந்த பால்வெளி மண்டலம் சுமார் ஒரு லட்சம் ஒளி ஆண்டுகள் நீளமுடையது என்றால் பாருங்கள்!

 1 ஒளி ஆண்டு என்பது  ஒளி துகள்கள் ஒரு ஆண்டில் எவ்வளவு தூரம் பயனிக்குமோ அது ஒரு ஒளி ஆண்டு  ஆகும், ஒளி வினாடிக்கு 3 லட்சம் கிமீ வரை பயனிக்கும்.To know more about light year go here

நமது பால்வெளி மண்டலம் மெதுவாக சுழன்று கொண்டு இருக்கிறது. நமது சூரியன் சராசரி அளவுடைய மஞ்சல்  நட்சத்திரம்(yellow star) மற்றும்  நம் சூரியன் நம் பால்வெளி மண்டலத்தில்  Orion arm என்னும் இடத்தில் அமைந்துள்ளது.விண்வெளியை பற்றி தெரியாத அந்த காலத்தில் புகழ் பெற்ற Aristotle and Ptolemy அவர்கள் இந்த ஒட்டு மொத்த பிரபஞ்சத்திற்கும் நமது பூமி தான் மைய பகுதியில் அமைந்துள்ளது மற்றும்  நமது பூமியை சூரியனும், நட்சத்திரங்களும் சுற்றி வருகிறது என்றனர், வேடிக்கையாக தான் உள்ளது அல்லவா? 

Different colors stars

நட்சத்திரங்கள் மிகவும் தொலைவில் உள்ள காரணத்தினால் இரவு வானில்  மிகவும் சிறு ஒளி துகள்களை போல  உள்ளதால் அவற்றின் தன்மை மற்றும் அளவு  நம் கண்களுக்கு தெரியாது. இருந்தும் நாம் அந்த நட்சத்திரதின் தன்மையையும் அதன் அளவையும்  எவ்வாறு தெளிவாக கூற முடிகிறது என்று உங்கள் மனதில் சந்தேகம் எழுகிறது  அல்லவா? பரந்து  விரிந்து சிதறி கிடக்கும் நட்சத்திர கூட்டங்களின்  நிறத்தை மட்டும் நம்மால் தெளிவாக காணமுடியும். 
 

Newton using prism

 நியூட்டன்  முப்பட்டகத்தின்(prism) வழியாக ஒளி கதிர்கலை செலுத்தும் போது அந்த ஒளி தன் மூலக்கூறுகளின் தன்மைகேற்ப 7 வண்ணங்களாக பிறிகிறது என கண்டறிதார். பொதுவாக  நட்சத்திரங்களை தொலை நோக்கியின் வழியாக கானும் போது  அதன் நிறமாலை(spectra) யை  அறிய முடியும், அந்த நிறமாலையின் தன்மையை அளவிடுவதன் மூலம் அந்த  நட்சத்திரம் எந்த அளவ வெப்ப நிலையை கொண்டிருக்கும் என அறியலாம் , மேலும் ஒவ்வொரு தனிமமும்(element) வெவ்வேறு  நிறங்களை பெற்றிருப்பதை நாம் அறிவோம், நட்சத்திரத்தின் நிறமாலையை அளவிடுவதால் அந்த  நட்சத்திரம் எந்த தனிமத்தை பெற்று இருக்கும் என்பதையும் அறியலாம்.

1920 களில்  வெறு விண்மீன் திரள்களில் இருக்கும் நட்சத்திரதின் நிறமாலையை  காணும் போது ஒரு  விசித்திரமான ஒற்றுமை இருந்தது. அது அனைத்து விண்மீன் திரள்களின் நிறமாலைகள் அனைத்தும்  சிவப்பு வண்ணத்தில்(Redshift )முடிந்து இருந்தது, இதில் என்ன விசித்திரம் என்று நீங்கள் கேட்கலாம், இதை புரிந்துகொள்ள Doppler effect யை பற்றி புரிந்துகொள்ளுதல் மிகவும் அவசியம்.

 தொலைவில் இருந்து  உங்களை நோக்கி வரும் காரின் ஒலியை விட உங்களை கடந்து சென்ற அந்த காரின் ஒலி சற்று அதிகமாக இருக்கும், இது ஒளிக்கும் பொருந்தும். ஒளியின் நிறமாலையில் கடைசியில் இருப்பது சிவப்பு நிறமே. இந்த சிவப்பு நிறம் நீண்ட அலைகளை கொண்டுள்ளது. உதாரணமாக உங்களை நோக்கி வரும் ஒளி  காரில் இருந்து  உங்களை நோக்கி வரும் குறைந்த சத்தம் கொண்ட ஒலியையை போல ஒளியின் முதன்மை நிறமான ஊதா நிறம் குறைந்த அலை நீளமுடையது. கார் உங்களை கடந்து சென்ற பிறகும் அதிகமாக கேட்கும் ஒலியை போல ஒளியின் கடைசி நிறமான சிவப்பு அதிக அலை நீளத்தை கொண்டுள்ளது. இதில் ஏதும் உங்களுக்கு குழப்பம் இருந்தால் கீழே இனைக்கபட்டுள்ள படத்தை காணுங்கள்.

Doppler effect  ஓரளவிற்கு புரிந்து இருக்கும் என நம்புகிறேன். தொலை நோக்கியின் மூலம் மற்ற விண்மீன் திரள்களின் நிறமாலையை கானும் போது அனைத்தும் சிவப்பு நிறத்தில் (Redshift)முடிந்து இருந்தது என்று கூறினேன் அல்லவா? இதற்கு காரணம் இந்த விண்மீன் திரள்கள்(galaxies) அனைத்தும் நம்மை விட்டு விலகி செல்கிறது என்பதை உணர முடிகிறது. இதுதான் நம் பிரபஞ்சம் விரிவடைகிறது என்பதற்கான முதல் ஆதாரம். போன பதிவுல் இந்த பிரபஞ்சம் நிலையானவை என கூறப்பட்டது இதன் மூலம் அவர்களின் thought தவிடு பொடியானது. 

GALAXIES

ஆம் இந்த பிரபஞ்சம் நிலையானவை அல்ல, இந்த பிரபஞ்சம் ஒவ்வொறு நொடியும் விரிவடைந்து கொண்டிருக்கிறது