இருண்ட ஆற்றல் (Dark Energy) தேவையா? - பகுதி (1)

நமது இந்த அண்டம் விரிந்து கொண்டே போகிறது என்பது கிட்டத்தட்ட ஒரு நூற்றாண்டு காலமாக நம் அனைவருக்குமே தெரிந்ததுதான். மேலும் தற்காலத்தில் செய்யப்பட்ட பல கூர்நோக்கல்களும் தொடர்ந்து இக்கருத்துக்கே ஆதரவாக இருக்கின்றன. 

அண்டம் விரிவடைவது ஒருபுறம் இருக்கட்டும். அப்படி விரிவடைவதும் கூட எப்போதும் அதிகரிக்கும் வீதத்திலேயே இருப்பதே இன்னும் வியப்புக்குறியது. விரிவடையும் அண்டத்தை பின்னிருந்து இயக்கும் சக்தி எது என்ற வினா நம்முன் பூதாகரமாக நிற்கிறதல்லவா? அந்த வினாவிற்கான உலகப் பிரசித்தி பெற்ற விடையாகச் சொல்லப்படுவது இருண்ட ஆற்றல் (Dark Energy) என்பதே. உண்மையில் விரிந்து கொண்டே செல்லும் அண்டத்தை விளக்க நமக்கு இருண்ட ஆற்றல் கண்டிப்பாகத் தேவைதானா என்றால்,  தேவை இல்லை என்பது கூட  விடையாக ஒருவேளை இருக்க வாய்ப்புள்ளது.

இருண்ட ஆற்றல் என்ற கருத்தே பொது சார்பியல் (general relativity) 

தத்துவத்தின் பண்பாக அறியப்பட்ட அண்டவியல் மாறிலி (cosmological constant) யிலிருந்து பெறப்பட்டதுதான். இதன் பொருட்டு ஈன்ஸ்டீனின் பொது சார்பியல் தத்துவத்தையும் விண்வெளி மற்றும் நேர வளைவு (curvature of space and time) குறித்தும் அறிந்து கொள்ள வேண்டியது தவிர்க்க முடியாத அவசியமாகிறது. 

ஆகவே ஈன்ஸ்டீனின் பொது சார்பியல் தத்துவத்தை கணிதம் தவிர்த்து முடிந்த அளவில் எளிதில் விளக்க முயற்சித்தால், நம்மிடம் எஞ்சும் மையக் கருத்து எந்த ஒரு பார்வையாளரும் சிறப்பானவர் இல்லை (no observer is special) என்பதே. இதன் விளைவு ஈர்ப்பு விசை (gravity) என்பது ஒரு விசையல்ல (force),  அது வெளியின் வளைவே (curvature of space) என்ற கருத்தைத் தருகிறது. பொது சார்பியல் என்பது ஈர்ப்பு விசையின் சார்பு பற்றியது. 

இதுபற்றி நாம்  பேசும் முன்பு முதலில் ஈர்ப்பு விசை தவிர்த்த சார்பியலை அதாவது சிறப்பு சார்பியல் கொள்கையைப் (Theory of special relativity) பற்றி சிறு ஆய்வு செய்யலாம். இதற்காக குமார், சங்கர் என்ற இரு விண்வெளி வீரர்கள் விண்ணில் சுதந்திரமாக மிதப்பது போல்   கற்பனையாகக் கருதுவோம். இருவர் மீதும் எந்த ஒரு விசையும் செயல்படாததால் அவர்கள் தாங்கள் ஓய்வில் இருப்பதாக உணர்வார்கள். மிதந்தபடி ஒருவரை ஒருவர் கடக்கும் போது காணும் காட்சிகள் வேறானதாகவே கருதுவ.

குமார், தான் அமைதி நிலையில் (rest) இருப்பதாகவும் சங்கர் மாறாத வேகத்தில் தன்னைக் கடப்பதாகவும் சொல்லுவார். அதேபோல் சங்கர் தான் அமைதி நிலையில் இருப்பதாகவும், குமார் மாறாத வேகத்தில் தன்னைக் கடப்பது போலவும் சொலுவார். அவர்கள் இருவருமே தாங்கள் சார்ந்துள்ள குறிப்புச் சட்டகம் (frame of reference) தான் அறுதியும் சரியானதும் (absolute and correct) என்று நினைப்பதே இதற்குக் காரணம். 

சார்பியல் தத்துவத்தை பொறுத்தமட்டில் எந்த ஒரு குறிப்புச் சட்டகமும் அறுதியானதில்லை. எனவே நாம் குமாரும் சங்கரும் ஒருவரைச் சார்ந்து ஒருவர் இயக்கத்தில் உள்ளனர் என்று சொல்லலாம். தங்களின் இயக்கம் குறித்து குமாருக்கும் சங்கருக்கும் மாறுபட்ட கண்ணோட்டம் இருப்பினும் ஒருவரைச் சார்ந்து ஒருவர் இயக்கத்தில் உள்ளனர் என்பதை ஒப்புக் கொள்ள முடியும்.

இந்தக் கருத்தை எப்படி ஈர்ப்பு விசைக்கு (Gravity) நீட்டிப்பது என்று பார்ப்போம்.

இப்போது குமாரை  ஒரு ராக்கெட் ஓடத்தில் இருக்கச் செய்வோம். இந்த ஓடத்தில் எந்த ஒரு சன்னலும் இருக்கக் கூடாது. இதனால் குமாரால் ராக் கெட் ஓடத்தின் உள்ளே மட்டுமே கூர்நோக்க முடியும். ராக்கெட்டிற்கு வெளியே அவரால் எதையும் காண இயலாது. சங்கர் சற்று தூரத்தில் மிதந்து கொண்டிருந்தபடி குமாரின் சோதனைகளைக் காண்பதாகக் கொள்வோம். 

குமாரை நான்கு நிலைகளில் ஆய்வுக்கு உட்படுத்துவோம். இந்த ஆய்வுகளில் குமார் என்ன முடிவுகளைப் பெறுகிறார் என்பதைக் காண்போம்.

முதல் நிகழ்வில் விண்வெளியின் ஆழ்ந்த நடுப்பகுதியில் ராக்கெட் ஓடத்தை புவியீர்ப்பு முடுக்கத்திற்குச் சமமான சீரான முடுக்கத்தில் முடுக்கி விட்டு ஓடச் செய்வோம். ராக்கெட் முடுக்கப்படுவதால் குமாரால் தளத்தின் விசையைத் தன் கால்களால் உணர இயலும். இப்போது குமார் தன் கையில் வைத்துள்ள பந்தொன்றை கீழே போட்டால் எப்படி அது புவியின் ஈர்ப்புப் புலத்தில் தரையை நோக்கி விழுமோ அது போல் விழுவதைக் காண்பார். மேலும் குமாரால் ஓடத்திற்கு வெளியே காண இயலாதென்பதால், புவி மீது இருப்பதாகவே அவர் உணர்வார். எனவே தன்னால் ஈர்ப்பு விசையை உணர முடிவதாகவும் தெரிவிப்பார். 

அடுத்த நேர்வாக குமாரின் ராக்கெட்டை புவியின் மீது புறப்படத் தயார் நிலையில் இருப்பதாகக் கொள்வோம். குமார் இப்போதும் முன்பு உணர்ந்த அதே சூழ்நிலையையே உணர்வார். அல்லது வேறு வகையில் சொல்லப்போனால் அவரால் புவி மீது இயக்கமின்றி புவிஈர்ப்புப் புலத்தில் இருப்பதையும், ஒன்றுமற்ற வெளியில் முடுக்கப்பட்ட இயக்கத்தில் இருப்பதையும் வேறுபடுத்திப் பார்க்க இயலாதிருப்பது புலனாகிறது. குமாரைப் பொறுத்தவரையில் இரண்டும் ஒன்றே. சங்கர் இதனை மறுப்பார். குமார் ஏமாற்றுவதாகவும், இரண்டாம் நேர்வில் மட்டுமே அவரால் ஈர்ப்பு விசையை (force of gravity) உணர்ந்திருக்க முடியும் என்றும் உரைப்பார்.

அடுத்து மூன்றாவது நேர்வில் குமார் விண்வெளியின் ஆழ்ந்த நடுப்பகுதியில் ராக்கெட் விண்வெளி ஓடத்தின் உள்ளே சுதந்திரமாக மிதப்பதாகக் கருதுவோம். இப்போது அவரால் எந்த ஒரு விசையையும் உணர முடியவில்லை. மேலும் கையில் வைத்துள்ள பந்தை எறிந்தால் அது நேர் கோட்டுப்பாதையில் சீரான வேகத்தில் இயங்குவதாகத் தோன்றும். எனவே அவர் தான் ஈர்ப்பு விசையை உணரவில்லை என்று அறிவிப்பார்.

இறுதியாக நான்காவது நேர்வில் குமார் செல்லும் விண்வெளி ஓடத்தை புவியைச் சுற்றி இயங்கச் செய்வதாகக் கொள்வோம். குமார் புவியைச் சுற்றி இயங்கும் வேகத்திலேயே ஓடத்தில் உள்ள  அனைத்துப் பொருட்களும் இயங்குவதால் இப்போதும் அவர் சுதந்திரமாகவே மிதப்பதாக எண்ணம் கொள்வார். இந்த நேர்விலும் அவர் ஒரு பந்தை எறிவாரானால் அது நேர் கோட்டுப் பாதையில் இயங்குவதாகவே அவருக்குத் தோற்றம் தரும். எனவே மறுபடியும் அவர், தான் ஈர்ப்பு விசையை உணரவில்லை என்றே அறிவிப்பார்.

இதற்கிடையில் விரக்க்தியடைந்த சங்கர், “குமார் சொல்வதனைத்தும் தவறே. அவரால் சன்னல் இல்லாத ராக்கெட்டின் வெளியே எதையுமே காண முடியாது. ஆனால்என் நிலை அப்படியில்லை. என்னால் வெளிப்புறத்திலிருந்து எல்லாவற்றையும் காண முடியும். குமாரின் ராக்கெட் புவியைச் சுற்றி இயங்கும் போது அதன்  மீது ஈர்ப்பு விசை செயல்படுகிறது. அதன் காரணமாக அவர் இயங்கும் பாதை நேர்கோட்டுப் பாதையே இல்லை” என்று தனது அவதானிப்பைக் கூறுவார். நியூட்டனின் கூற்றுப்படி ஒரு ராக்கெட் சீரான வேகத்தில் நேர்கோட்டுப்பாதையில்,இயங்கவில்லை என்றால் கண்டிப்பாக அதன் மீது ஒரு விசை செயல்பட்டுக் கொண்டிருக்க வேண்டும். நம் விஷயத்தில் அதுதான் ஈர்ப்பு விசை. என்ன நடக்கிறது என்று வெளியிலிருந்து நோக்கும் சங்கரின் அவதானிப்பு மட்டுமே  சரியானதாக இருக்கும் என்று கூறலாம்.

தொடரும்...