പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ചരിത്രം, പ്രപഞ്ചവിജ്ഞാനത്തിന്റെയും

Read Time:15 Minute

ഡോ.എൻ.ഷാജി

ഫിസിക്സ് അധ്യാപകൻ

ലൂക്ക എഡിറ്റോറിയൽ ബോർഡംഗം

ഈ പ്രപഞ്ചം എങ്ങനെയുണ്ടായി ? തുടക്കത്തില്‍ തത്വചിന്തകരുടെയും മറ്റും ആലോചനാ വിഷയമായിരുന്നു ഇത്. ഇന്നത് ആധുനിക ശാസ്ത്രത്തിന്റെ ഭാഗമാണ്.

ടോളമിയുടെ ഭൂമി കേന്ദ്രമായുള്ള സൗരയൂഥ മാതൃക Bartolomeu Velho, (1568) ചിത്രീകരിച്ചത് കടപ്പാട് വിക്കിപീഡിയ

പ്രപഞ്ചത്തെ സംബന്ധിച്ച് വളരെ പണ്ടുണ്ടായിരുന്ന ധാരണയനുസരിച്ച് ഭൂമിയായിരുന്നു ഏതാണ്ട് എല്ലാമെല്ലാം. ഭൂമി ഒരു കൂറ്റൻ ഗോളമാണെന്നും അതിനെ ചുറ്റിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഗോളങ്ങളാണ് സൂര്യന്‍, ചന്ദ്രന്‍, ബുധൻ, ശുക്രൻ തുടങ്ങിയവയെന്നുമായിരുന്നു പൊതുധാരണ. 15-ാം നൂറ്റാണ്ടിൽ കോപ്പർനിക്കസ് എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞൻ ഭൂമിയല്ല, സൂര്യനാണ് കേന്ദ്രമെന്ന സിദ്ധാന്തം അവതരിപ്പിച്ചു. അത് അന്നത്തെ ധാരണകളെ കീഴ്‌മേൽ മറിക്കുന്നതായിരുന്നു.

വെന്തെരിഞ്ഞ ബ്രൂണോ

ഗിയോഡാനോ ബ്രൂണോ എന്ന ജ്യോതിശ്ശാസ്ത്രജ്ഞനാകട്ടെ, ഒരു പടികൂടി കടന്നു. സൂര്യൻ ഒരു സാധാരണ നക്ഷത്രം മാത്രമാണെന്നും ആകാശത്തു കാണുന്ന മറ്റു നക്ഷത്രങ്ങളും സൂര്യനെപ്പോലെ ഉജ്ജ്വലപ്രഭയുള്ളവയാണെന്നും അവ ഏറെ ദൂരത്തിലായതുകൊണ്ടാണ് മങ്ങിക്കാണപ്പെടുന്നതെന്നും ബ്രൂണോ പറഞ്ഞു. മാത്രവുമല്ല, വിദൂര നക്ഷത്രങ്ങളുടെ ചുറ്റും ഗ്രഹങ്ങളും അവയിൽ ജീവനും ഉണ്ടാകാമെന്നുകൂടി അദ്ദേഹം പറഞ്ഞുവെച്ചു. പ്രപഞ്ചം അനന്തമാണെന്നും അതിന് ഒരു കേന്ദ്രമില്ലെന്നും ബ്രൂണോ വാദിച്ചു. പരമ്പരാഗത വിശ്വാസങ്ങളെ മുറുകെ പിടിച്ചിരുന്നവർക്ക് ഇത് ഒട്ടും അംഗീകരിക്കാൻ കഴിഞ്ഞില്ല. ഫലമോ? അവിടത്തെ മതമേലധികാരികൾ ബ്രൂണോയെ ജീവനോടെ ചുട്ടെരിച്ചു.

ബ്രൂണോയെ വിചാരണ ചെയ്ത് ചുട്ടെരിക്കുന്നു കടപ്പാട് വിക്കിപീഡിയ

പിന്നീട്, ഐസക് ന്യൂട്ടൻ പ്രപഞ്ചം അനന്തമായിരിക്കണമെന്ന നിഗമനത്തിൽ വേറൊരു രീതിയിൽ എത്തിച്ചേർന്നു. അതു രസകരമായ ഒരു ഭൗതികശാസ്ത്ര പ്രശ്നം വഴിയായിരുന്നു. ന്യൂട്ടന്റെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ നിയമപ്രകാരം എല്ലാ വസ്തുക്കളും പരസ്പരം ആകർഷിക്കുന്നു. അങ്ങനെയെങ്കിൽ ഏതു രണ്ടു നക്ഷത്രങ്ങളും തമ്മിൽ ആകർഷിക്കണം. അതിന്റെ ഫലമായി അവ ക്രമേണ അടുത്തുവരികയും ഒരു സ്ഫോടനത്തിലൂടെ ഒന്നാകുകയും ചെയ്യണമല്ലോ. പക്ഷേ, അങ്ങനെ സംഭവിക്കുന്നില്ല. എന്താണ് അവയെ ഇതിൽനിന്നു തടയുന്നത്? ഈ പ്രശ്നത്തിനു പരിഹാരമായി ന്യൂട്ടൻ ഒരു ആശയം നിർദേശിച്ചു – ഒരു നക്ഷത്രത്തെ ഇരുവശത്തുനിന്ന് മറ്റു രണ്ടു നക്ഷത്രങ്ങൾ ഒരേ ബലത്തോടെ എതിർദിശകളിലേക്ക് ആകർഷിച്ചാൽ അവയുടെ ബലങ്ങൾ പരസ്പരം റദ്ദുചെയ്യപ്പെടും. അങ്ങനെ തത്കാലം മുമ്പ് സൂചിപ്പിച്ച പ്രശ്നത്തിനു പരിഹാരമായി.

പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ അനന്തതയ്ക്കുള്ള യുക്തികള്‍

എല്ലാ നക്ഷത്രങ്ങളുടെ കാര്യത്തിലും ഇതു ശരിയാകണമെങ്കിൽ, ഏതു നക്ഷത്രത്തിനുമപ്പുറം മറ്റൊരു നക്ഷത്രം ഉണ്ടാകണം. അതായത്, പ്രപഞ്ചം അനന്തമാകണം. പക്ഷേ, പിന്നീട് ഒരുകാര്യം ബോധ്യമായി. ഇത്തരത്തിൽ ആകർഷണബലങ്ങൾ കൃത്യമായി പരസ്പരം നിർവീര്യമാക്കുന്ന രീതിയിൽ നക്ഷത്രങ്ങളെ വരിയിൽ നിർത്തിയുണ്ടാക്കുന്ന പ്രപഞ്ചം സുസ്ഥിരമല്ല. അതിന് അങ്ങനെ തുലനാവസ്ഥയില്‍ ഏറെക്കാലം നിലനില്ക്കാൻ കഴിയില്ല. ബലങ്ങളിൽ ഉണ്ടാകാവുന്ന ചെറിയ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ സന്തുലനാവസ്ഥയെ തകിടംമറിക്കും.

പിന്നീട്, 21-ാം നൂറ്റാണ്ടിൽ ന്യൂട്ടന്റെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ സിദ്ധാന്തം ഐൻസ്റ്റൈന്റെ സിദ്ധാന്തത്തിനു വഴിമാറി. അതോടെ പ്രപഞ്ചമാതൃകകളുടെ കാര്യത്തിൽ ഒരു വഴിത്തിരിവുണ്ടായി. ആൽബെർട്ട് ഐൻസ്റ്റൈൻ തന്റെ സിദ്ധാന്തം ഉപയോഗിച്ച് പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ സ്വഭാവസവിശേഷതകള്‍ വിശകലനം ചെയ്തപ്പോൾ ഒരു കാര്യം ബോധ്യമായി. പ്രപഞ്ചത്തിന് അചഞ്ചലമായി നിലനില്ക്കാൻ കഴിയില്ല; ഒന്നുകിൽ അതു വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കണം, അല്ലെങ്കിൽ സങ്കോചിച്ചു കൊണ്ടിരിക്കണം. ഇത് അംഗീകരിക്കാൻ ഐന്‍സ്റ്റൈന് കഴിഞ്ഞില്ല. തന്റെ സിദ്ധാന്തത്തെത്തന്നെ തിരുത്താൻ ഐൻസ്റ്റൈ ൻ ശ്രമിച്ചു. എന്നാൽ, മറ്റു ചില ശാസ്ത്രജ്ഞരാകട്ടെ വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഒരു പ്രപഞ്ചം സ്വീകാര്യമാണെന്നു പ്രസ്താവിച്ചു. ഇതിനിടയിൽ ആകാശ നിരീക്ഷകരായ ചില ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഒരുകാര്യം കണ്ടെത്തി – വിദൂര ഗാലക്സികൾ (വൻ നക്ഷത്രസമൂഹങ്ങളാണ് ഗാലക്സി കൾ) പരസ്പരം അകന്നുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്; പ്രപഞ്ചം വികസിക്കുകയാണ്. ഇതിനു രണ്ടുതരം വിശദീകരണങ്ങളാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞർ അക്കാലത്തു നല്കിയത്. സ്ഥിരസ്ഥിതി സിദ്ധാന്ത(Steady State theory)വും മഹാവിസ്ഫോടന സിദ്ധാന്ത (Big Bang theory) വുമായിരുന്നു അവ.

സ്ഥിരസ്ഥിതി സിദ്ധാന്തം

സ്ഥിരസ്ഥിതി സിദ്ധാന്തം അനുസരിച്ച് പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഗാലക്സികൾ അകന്നകന്നു പോകുന്ന സമയത്തുതന്നെ അതിനിടയിലുള്ള സ്ഥലത്ത് ശൂന്യതയിൽനിന്ന് ദ്രവ്യം ഉണ്ടാകുന്നു. ഇതിന്റെ നിരക്ക് വളരെ കുറവാണെങ്കിലും കോടിക്കണക്കിനു വർഷം അതു തുടർന്നാൽ പുതിയ ഗാലക്സികൾ ഉണ്ടാകാൻ ആവശ്യമുള്ളത്ര ദ്രവ്യം ഉണ്ടാകും. ആ ദ്രവ്യം ഒരുമിച്ചുചേർന്ന് നക്ഷത്രങ്ങളും ഗാലക്സികളുമെല്ലാം ഉണ്ടാകും. അവയും അകന്നുകൊണ്ടിരിക്കും. ഇത് അനുസ്യൂതമായി തുടർന്നുകൊണ്ടേയിരിക്കും. പ്രപഞ്ചത്തിന് തുടക്കവും ഒടുക്കവും ഉണ്ടാകില്ല.

ഹെർമൻ ബോണ്ടി, തോമസ് ഗോള്‍ഡ്, ഫ്രെഡ് ഹോയിൽ എന്നിവർ ചേർന്നാണ് 1948 ൽ ഈ സിദ്ധാന്തം അവതരിപ്പിച്ചത്. പിന്നീട് പ്രശസ്ത ഇന്ത്യൻ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ജയന്ത് നാർലിക്കർ ഇതു കൂടുതൽ വികസിപ്പിച്ചു. ഈ സിദ്ധാന്തം ശരിയെങ്കിൽ അത് ഊർജ സംരക്ഷണനിയമത്തിന് എതിരല്ലേയെന്നു പലരും ചോദിച്ചു. വളരെ ചെറിയ നിരക്കിൽമാത്രം ഊർജം ഉണ്ടായിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നുവെന്നു കരുതിയാൽ അതു നിലവിലുള്ള പരീക്ഷണ – നിരീക്ഷണ ഫലങ്ങൾക്കെതിരല്ല. ആദ്യകാലത്ത്, ഈ സിദ്ധാന്തം പൊതുവേ സ്വീകാര്യമായിത്തോന്നിയെങ്കിലും പിന്നീട് ലഭിച്ച നിരീക്ഷണഫലങ്ങളെല്ലാം തന്നെ മഹാവിസ്ഫോടന സിദ്ധാന്തത്തിന് അനുകൂലമായിരുന്നു. അതിനാൽ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ആരും തന്നെ ഇന്ന് സ്ഥിരസ്ഥിതി സിദ്ധാന്തത്തെ അംഗീകരിക്കുന്നില്ല.

മഹാവിസ്ഫോടന സിദ്ധാന്തം

മഹാവിസ്ഫോടന സിദ്ധാന്തപ്രകാരം പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ തുടക്കം വിവരണാതീതമായത്ര ഉയർന്ന താപനിലയും ഊർജ സാന്ദ്രതയുമുള്ള ഒരു അവസ്ഥയിൽ നിന്നായിരുന്നു. വൻ നക്ഷത്രസമൂഹങ്ങളായ ഗാലക്സികൾ പരസ്പരം അകന്നുപോകുന്നതാണ് നിരീക്ഷണങ്ങളിൽ നാം കാണുന്നത്. അങ്ങനെയെങ്കിൽ, കാലത്തിൽ പിന്നോട്ടു പോയാൽ പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഗാലക്സികളെല്ലാം ഒരു ബിന്ദുവിലേക്ക് അടുക്കുന്നതായി തോന്നും. അങ്ങനെ ഏതാണ്ട് 1380 കോടി വർഷം പിന്നോട്ടുപോയാൽ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ തുടക്കത്തിനോടടുക്കും.

അന്നത്തെ ആദ്യനിമിഷങ്ങളിൽ ഊർജം ദ്രവ്യമായി മാറുകയും ഹൈഡ്രജൻ, ഹീലിയം മുതലായ മൂലകങ്ങൾ ഉണ്ടാവുകയും ചെയ്തു. പിന്നീട് ഇതൊക്കെ ചേർന്നാണ് ഇന്നു നാം കാണുന്നതൊക്കെയും ഉണ്ടായത്. ആദ്യകാലത്തെ ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ധാരാളം താപവികിരണങ്ങളും ഉണ്ടായിക്കാ ണണം. പിന്നീട് പ്രപഞ്ചം വികസിക്കുന്നതിനുസരിച്ച് ഇതിന്റെ (വികിരണങ്ങളുടെ) ഊർജം കുറയുകയും തരംഗദൈർഘ്യം കൂടുകയും ചെയ്തിരിക്കാം. അത് ഇന്ന് മൈക്രോ വേവിന്റെ രൂപത്തിൽ പ്രപഞ്ചത്തില്‍ എല്ലായിടത്തും കാണണം. പിന്നീട് ഈ തരംഗങ്ങളെ (cosmic microwave background) 1965 ൽ പെൻസിയാസ്, വിൽസന്‍ എന്നീ ശാസ്ത്രജ്ഞർ കണ്ടെത്തിയതോടെ മഹാവിസ്ഫോടന സിദ്ധാന്തത്തിന് പ്രസക്തിയേറി. വിശദമായ നിരീക്ഷ ണഫലങ്ങൾ അനുകൂലമായി വന്നതോടെ ആ സിദ്ധാന്തത്തിന് സ്വീകാര്യത കൂടി. അതോടെ സ്ഥിരസ്ഥിതി സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ പ്രസക്തി ഇല്ലാതായി.

ഇപ്പോഴത്തെ മികച്ച ഗവേഷണ ടെലിസ്കോപ്പുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഏറെ അകലെയുള്ള ഗാലക്സികളുടെ ചിത്രമെടുക്കാൻ കഴിയും. അവിടെനിന്ന് പ്രകാശം ഇവിടെ എത്താൻ ശതകോടിക്കണക്കിന് വർഷങ്ങൾ എടുത്തിട്ടുണ്ടാകും. അതിനാൽ, നമുക്ക് ഇന്നു കിട്ടുന്ന ചിത്രങ്ങൾ ഗാലക്സികളുടെ വളരെ പഴയ അവസ്ഥയുടെ (പ്രകാശം അവിടെനിന്നു പുറപ്പെടുന്ന സമയത്തുള്ള) ചിത്രമായിരിക്കും. അത് അടുത്തുള്ള ഗാലക്സികളുടെ ചിത്രങ്ങളിൽനിന്ന് ഏറെ വ്യത്യസ്തമാണ്. ഇതു സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, പ്രപഞ്ചം മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നുവെന്നാണ്. അടുത്ത കാലത്തുണ്ടായ നിരീക്ഷണഫലങ്ങളെല്ലാം മഹാവിസ്ഫോടന സിദ്ധാന്തത്തെ സാധൂകരിക്കുന്നതാണ്. പ്രപഞ്ചം വികസിച്ചു കൊണ്ടേയിരിക്കുന്നുവെന്നതിൽ തർക്കമില്ല. അതു വികസിക്കുന്ന നിരക്കും കൂടിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നുവെന്ന് കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. ഈ കണ്ടെത്തലിൻ്റെ പേരിലാണ് 2011ലെ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിനുള്ള നോബൽ സമ്മാനം ലോറൻസ് ബെർക്ക്‌ലി നാഷണൽ ലാബിലെ സോൾ പെർൽമുട്ടറിനും, ഓസ്‌ട്രേലിയൻ നാഷണൽ ലാബിലെ ബ്രയാൻ ഷ്മിഡ്തിനും, ജോൺസ് ഹോപ്കിൻസ് യൂണിവേഴ്‌സിറ്റിയിലെ ആദം റെയ്‌സിനും ലഭിച്ചത്. ഈ പ്രതിഭാസത്തിന് വിശദീകരണം കണ്ടെത്താനുള്ള ശ്രമത്തിലാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞർ. അതിനായി ഡാർക്ക് എനർജി പോലുള്ള ആശയങ്ങൾ സജീവമായ ഗവേഷണ വിഷയമാണ്. ഇപ്പോൾ ആകാശത്തെത്തിയിരിക്കുന്ന ജെയിംസ് വെബ്ബ് സ്പേസ് ടെലിസ്കോപ്പും പ്രപഞ്ചവിജ്ഞാനീയത്തിൻ്റെ ഉള്ളറകൾ കാണാൻ സഹായിക്കും എന്നാണ് പ്രതീക്ഷ.