വികസിക്കുന്ന പ്രപഞ്ചവും പീബിൾസിന്റെ പഠനങ്ങളും

ഡോ. എൻ ഷാജി

ജെയിംസ്‌ പീബിൾസിന് (James Peebles) നൽകാനായത്. വികസിക്കുന്ന പ്രപഞ്ചത്തെ സംബന്ധിച്ച ധാരാളം പഠനങ്ങൾക്ക്  തുടക്കം കുറിക്കാന്‍  അദ്ദേഹത്തിന്റെ കണ്ടെത്തലുകൾക്കായി.

[dropcap]17ാം[/dropcap] നൂറ്റാണ്ടിൽ പ്രശസ്ത ശാസ്ത്രജ്ഞൻ ഐസക് ന്യൂട്ടൻ തന്റെ സാർവിക ഗുരുത്വാകർഷണ നിയമം അവതരിപ്പിച്ച കാലം മുതലേ പലർക്കുമുണ്ടായ ഒരു സംശയമായിരുന്നു പ്രപഞ്ചത്തിന് എങ്ങനെ സ്ഥിരതയോടെ നിലനിൽക്കാൻ കഴിയുമെന്നത്. ആകർഷണം മാത്രമേ ഉള്ളുവെങ്കിൽ കാലക്രമേണ വസ്തുക്കൾ അടുത്തു വരേണ്ടേ എന്ന ചോദ്യത്തിന്റെ ഉത്തരം എളുപ്പമായിരുന്നില്ല. പിന്നീട് ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിൽ ആൽബെർട്ട് ഐൻസ്റ്റൈൻ ഗുരുത്വത്തെ സംബന്ധിച്ച ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം അവതരിപ്പിച്ചപ്പോഴും പ്രശ്നം പരിഹരിക്കപ്പെട്ടില്ല. തന്റെ സമവാക്യങ്ങൾ സ്ഥിരതയുള്ള ഒരു പ്രപഞ്ചത്തെ അംഗീകരിക്കുന്നില്ലെന്ന് മനസ്സിലാക്കിയപ്പോൾ സമവാക്യങ്ങളെത്തന്നെ മാറ്റാനാണ് ഐൻസ്റ്റൈൻ ശ്രമിച്ചത്. പിന്നീട് തന്റെ ജീവിതത്തിൽ സംഭവിച്ച വലിയ മണ്ടത്തരങ്ങളിൽ ഒന്നായിരുന്നു അതെന്ന് അദ്ദേഹം പശ്ചാത്തപിച്ചു. എന്നാൽ അദ്ദേഹത്തിന്റെ സമവാക്യങ്ങൾ വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന പ്രപഞ്ചത്തെ പ്രവചിക്കുന്നുവെന്ന് മറ്റു ചില ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാർ ഉറപ്പിച്ചു പറഞ്ഞു. അതിൽ ജോർജ് ലെമാത്ർ (Georges Lemaître ) ആണ് ഇത് ആദ്യമായി വ്യക്തമായി പറഞ്ഞതെങ്കിലും ആ ഗവേഷണത്തിന് വേണ്ടത്ര ശ്രദ്ധ കിട്ടിയില്ല. പിന്നീട് ഫ്രീഡ് മാനെപ്പോലുള്ള (Dr. Wendy Freedman) സൈദ്ധാന്തികശാസ്ത്രജ്ഞർ സുപ്രധാനമായ കണ്ടെത്തലുകൾ അവതരിപ്പിച്ചു. അധികം താമസിയാതെ തന്നെ ഇതിനു് വ്യക്തമായ തെളിവുകളും ലഭിച്ചു.

പ്രപഞ്ച വിജ്ഞാനീയത്തിൽ ഗവേഷണം നടത്തുന്നവർ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഘടകങ്ങളായെടുക്കുന്നത് ഗാലക്സികളെയോ അവയുടെ കൂട്ടങ്ങളെയോ ആണ്. നമ്മൾ ആകാശത്തു കാണുന്ന നക്ഷത്രങ്ങളെല്ലാം നമ്മുടെ ഗാലക്സിയായ ആകാശഗംഗയുടെ ഘടകങ്ങളാണ്. എന്നാൽ നമ്മുടെ ആകാശത്ത് നഗ്നനേത്രങ്ങൾ കൊണ്ട് അവ്യക്തമായി കഷ്ടിച്ചു കാണാവുന്ന വേറൊരു സംഗതി നമ്മുടെ ആകാശഗംഗയോളം പോന്ന മറ്റൊരു ഗാലക്സിയാണെന്നു മനസ്സിലായിട്ട് നൂറു വർഷം പോലും ആയിട്ടില്ല. അതാണ് ആൻഡ്രോമീഡ ഗാലക്സി (Andromeda Galaxy). അതിലേക്കുള്ള ദൂരം അളന്നപ്പോഴാണ് അതു നമ്മുടെ ഗാലക്സിയുടെ ഭാഗമല്ല എന്നു ബോദ്ധ്യമായത്.

മറ്റൊരു അത്ഭുതം ഈ ഗാലക്സികളിൽ മിക്കതും നമ്മുടേതിൽ നിന്ന് അകന്നു പൊയ്ക്കൊണ്ടിരിക്കുകയാണെന്ന ബോദ്ധ്യമാണ്. അവയുടെ സ്പെക്ട്രത്തിലെ രേഖകൾ നമ്മുടെ ലബോറട്ടറികളിൽ കിട്ടുന്ന സ്പെക്ട്രൽ രേഖകളുമായി താരതമ്യം ചെയ്യമ്പോൾ ചുവപ്പിന്റെ ഭാഗത്തേക്കു നീങ്ങിയിരിക്കുന്നുവെന്നതിതാലാണ് ഈ അനുമാനത്തിൽ എത്തുന്നത്. ഈ ഗാലക്സികളിലേക്കുള്ള ദൂരം കൂടി കണക്കാക്കിയപ്പോൾ ഒരു കാര്യം ബോദ്ധ്യമായി. പൊതുവേ ഇവയിലേക്കുള്ള ദൂരവും അവ അകലുന്നതിന്റെ വേഗവും നേർഅനുപാതത്തിലാണ്. ഇതാണ് ഹബ്ബ്ൾ നിയമം (Hubble’s law) എന്നറിയപ്പെടുന്നതു്. ഗാലക്സികൾ, അല്ലെങ്കിൽ അവയുടെ കൂട്ടങ്ങൾ പരസ്പരം അകലുന്നു എന്നതാണു് ഇതിന്റെ അർത്ഥം. എന്നാൽ ഇതെല്ലാം ഒരു പൊതു കേന്ദ്രത്തിൽ നിന്ന് അകലുന്നു എന്ന് ഇതിനർത്ഥമില്ല. ഗോളാകൃതിയിലുള്ള ഒരു  ബലൂൺ വീർപ്പിക്കുമ്പോൾ അതിൽ ഉള്ള പുള്ളിക്കുത്തുകൾ പരസ്പരം അകന്നു പോകുന്നതു് ഇവിടെ ഓർക്കുക. ഗാലക്സികൾ പരസ്പരം അകലുകയാണെങ്കിൽ അവ ഭൂതകാലത്ത് കൂടുതൽ അടുത്തായിരുന്നു കാണും. അങ്ങനെയെങ്കിൽ എത്ര കാലം മുമ്പ് അവ പരസ്പരം കൂടിച്ചേർന്ന അവസ്ഥയിലായിരുന്നു കാണും? കണക്കുകൾ പറയുന്നതു് ഏതാണ്ട് 1400 കോടി വർഷം മുമ്പ് അവ വളരെ സാന്ദ്രതയേറിയ ഉയർന്ന താപനിലയിൽ നിന്ന് തുടങ്ങിയിരിക്കണമെന്നാണ്. അന്നുണ്ടായ വലിയ സംഭവത്തെ ശാസ്ത്രജ്ഞർ മഹാസ്ഫോടനം എന്നു വിളിക്കുന്നു. അതിന്റെ തുടക്കം ഒരു ബിന്ദുവിൽ നിന്നായിരുന്നുേവോ, എന്താണാ സ്ഫോടനത്തിനു കാരണം എന്നിങ്ങനെയുള്ള ചോദ്യങ്ങൾക്ക് വ്യക്തമായ ഉത്തരം ലഭിക്കാൻ നാം കുറച്ചു കൂടി കാത്തിരിക്കേണ്ട അവസ്ഥയാണ്. എങ്കിലും മഹാസ്ഫോടനം കഴിഞ്ഞ് പ്രപഞ്ചം എങ്ങനെ രൂപപ്പെട്ടു എന്നതിനെ സംബന്ധിച്ച് നമുക്ക് സാമാന്യം വ്യക്തമായ ധാരണയുണ്ട്.

തെളിവുകൾ

മഹാസ്ഫോടന സിദ്ധാന്തത്തിന് ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട തെളിവ് സ്പെക്ട്രൽ രേഖകളുടെ ചുവപ്പുനീക്കം(Redshift) ആണ്. എഡ്വിൻ ഹബ്ബ്ളും സഹായി ഹുമേസണും (Edwin Hubble & Milton L. Humason) ചേർന്ന് തുടങ്ങി വെച്ച് ഈ ഗവേഷണം തുടർന്ന് മറ്റു ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാർ ചുവപ്പുനീക്കം സംബന്ധിച്ച് ധാരാളം തെളിവുകൾ പുറത്തുകൊണ്ടുവന്നു.

ഇതിനിടയിൽ സൈദ്ധാന്തിക ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാരും വെറുതെയിരുന്നില്ല. പ്രപഞ്ചത്തിന് തുടക്കകാലത്ത് വളരെ ഉയർന്ന മർദവും താപനിലയും ഉണ്ടായിരുന്നെങ്കിൽ അതിൻഫലമായി ഊർജ്ജത്തിൽ നിന്ന് ദ്രവ്യം ഉണ്ടാകുമെന്നും അതു് പ്രപഞ്ചത്തിലെ വിവിധതരം മൂലകങ്ങൾ ആയി കാണപ്പെടുമെന്നും ജോർജ് ഗാമോവും(George Gamow) ശിഷ്യരും പ്രവചിച്ചു. കൂടാതെ അന്നത്തെ ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ധാരാളം താപ വികിരണങ്ങൾ ഉണ്ടാകുമെന്നും അത് കാലക്രമേണ ഊർജ്ജം കുറഞ്ഞ മൈക്രോവേവ് രശ്മികൾ ആയി കാണപ്പെടുന്നു എന്നും അവർ പ്രവചിച്ചു. ഇത് പിന്നീട് തികച്ചും ആകസ്മികമായി 1965-ൽ രണ്ട് എഞ്ചിനീയർമാർ ചേർന്ന് കണ്ടെത്തുകയായിരുന്നു. അമേരിക്കക്കാരായ പെൻസിയാസും  വിൽസണും (Arno Penzias & Robert Wilson) ആയിരുന്നു അവർ. അവരുടെ കണ്ടെത്തലിന്റെ പ്രാധാന്യം അവർക്കു തന്നെ ബോദ്ധ്യമായത് അന്ന് യുവാവായിരുന്ന പീബിൾസിന്റെ ടീമിന്റെ പഠനങ്ങളെക്കുറിച്ച് അറിഞ്ഞപ്പോഴായിരുന്നു. ഇരുവർക്കും ഇതിൻറെ പേരിൽ പിന്നീട് നൊബേൽ പുരസ്കാരം ലഭിക്കുകയും ചെയ്തു. കഴിഞ്ഞ അര നൂറ്റാണ്ടിലധികം കാലം നടന്ന സൂക്ഷ്മമായ നിരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ ഇത്തരം വികിരണത്തിന്റെ വിശദാംശങ്ങൾ ലഭിച്ചിട്ടുണ്ട്. അവയാകട്ടെ നമ്മുടെ സിദ്ധാന്തങ്ങളുമായി പൂർണ്ണമായും യോജിച്ചു പോകുന്നു.

1965-ൽ പീബിൾസും റഷ്യൻ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ യാക്കോവ് സെൽ ദോവിച്ചും (Yakov Zeldovich) എഴുതിയ ഗവേഷണ പേപ്പറുകളിലൂടെയാണ് ഫിസിക്സിന്റെ നിയമങ്ങൾ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ പരിണാമത്തെ വിശദീകരിക്കുവാൻ എങ്ങനെ സഹായിക്കുമെന്ന് ബോദ്ധ്യമായത്.

പ്രപഞ്ചത്തിന് തുടക്കക്കാലത്ത് ഊർജത്തിൽ നിന്ന്  മൂലകങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നതിനെ സംബന്ധിച്ചും ശാസ്ത്രജ്ഞർ പിന്നീട് വിശദമായി പഠിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഗാമോവും കൂട്ടരും ഈ സിദ്ധാന്തം ഉണ്ടാക്കിയ കാലത്ത് ന്യൂക്ലിയർ ഫിസിക്സ് ഏറെ വികസിച്ചിരുന്നില്ല. എന്നാൽ പിന്നീട് ഈ വിഷയം നന്നായി പഠിച്ചവർ ചില കാര്യങ്ങൾ കണ്ടെത്തി. ശുദ്ധ ഊർജത്തിൽ നിന്ന് ഹൈഡ്രജൻ, ഹീലിയം തുടങ്ങിയ ആവർത്തനപ്പട്ടികയിലെ മൂലകങ്ങളുടെ ഐസോട്ടോപ്പുകൾ ഉണ്ടാകാൻ സാധ്യതയുണ്ടെങ്കിലും ഉയർന്ന അണുസംഖ്യയുള്ള മൂലകങ്ങൾ ഉണ്ടാകാൻ ആദ്യകാല പ്രപഞ്ചത്തിൽ സാധ്യത ഉണ്ടായിരുന്നില്ല എന്നത് അവർക്ക് ബോധ്യമായി. പിന്നീട് ശാസ്ത്രജ്ഞർ പ്രപഞ്ചത്തിലുള്ള ഹൈഡ്രജൻ ഹീലിയം തുടങ്ങിയ മൂലകങ്ങളുടെ ഐസോടോപ്പുകളുടെ കണക്കെടുത്തപ്പോൾ സൈദ്ധാന്തികർ പറഞ്ഞതുമായി ഏറെ യോജിച്ച പോകുന്നതായിരുന്നു. ഈ പഠനങ്ങളിലും പീബിൾസിന്റെ സംഭാവന വലുതാണ്. ഇത് മഹാസ്ഫോടന സിദ്ധാന്തത്തിന് ശക്തമായ തെളിവായി.

ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന ഡിസ്ക് ടൈപ്പ് ഗ്യാലക്സികളുടെ ഇന്നത്തെ മാതൃകയും 10 ബില്യൺ കൊല്ലം മുൻപുള്ള മാതൃകയും. ഇന്നത്തെ മാതൃകയിൽ ചുവന്ന നിറത്തിൽ അടയാളപ്പെടുത്തിയിരിയ്ക്കുന്നത് ഡാർക് മാറ്റർ ആണ്.

പ്രപഞ്ചത്തിൽ നമ്മുടെ ടെലിസ്കോപ്പുകൾക്കൊന്നും കാണാൻ കഴിയാത്തതും എന്നാൽ ഗുരുത്വാകർഷണം വഴി അനുഭവേദ്യമാകുന്ന വസ്തുവാണ് ശ്യാമദ്രവ്യം അഥവാ ഡാർക് മാറ്റർ. അത് പ്രപഞ്ച പരിണാമത്തേയും ഘടനയേയും എങ്ങനെ സ്വാധീനിക്കുന്നുവെന്നതു സംബന്ധിച്ച പീബിൾസിന്റെ പഠനങ്ങൾ വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ടവയാണ്.

കഴിഞ്ഞ കുറച്ചുവർഷങ്ങൾ ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് ബോധ്യപ്പെട്ടിട്ടുള്ള മറ്റൊരു കാര്യം പ്രപഞ്ചം വികസിക്കുന്ന നിരക്കുതന്നെ കൂടിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു എന്നതാണ്. ഇതിനെ സംബന്ധിച്ച് ധാരാളം പഠനങ്ങൾ നടന്നുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. ഇക്കാര്യത്തിലും പീബിൾസിന്റെ കണ്ടെത്തലുകൾ ശ്രദ്ധേയമാണ്. 

Happy

0 0 %

Sad

0 0 %

Excited

1 50 %

Sleepy

0 0 %

Angry

0 0 %

Surprise

1 50 %