பிரபஞ்ச கட்டமைப்புகள் – பாகம் 1

பிரபஞ்சம் என்பது விந்தை என்பதனை சற்றே இரவு வானை நிமிர்ந்து பார்த்து, அந்தச் சிறிய புள்ளிகளைப் பற்றி வியந்த யாரும் மறுக்கமுடியாது. ஒளியலையை விடச் சிறிய அணுத்துகள்கள் தொடங்கி, பல மில்லியன் ஒளியாண்டுகள் வரை பரவியிருக்கும் பல்வேறுபட்ட கட்டமைப்புகளை தன்னகத்தே கொண்டுள்ள இந்தப் பிரபஞ்சம் ஒரு அதி உன்னதமான இயற்கையின் படைப்பு.

என்னை எப்போதும் வியப்பில் அல்லது சிந்தனையில் ஆழ்த்தும் ஒரு விடயம், இந்தப் பிரபஞ்சத்தின் கட்டமைப்பு எல்லைகள். இந்தப் பிரபஞ்சத்தில் இருக்கும் கட்டமைப்புகள் ஒன்றும் எழுமாராக அங்கேயும் இங்கேயுமாக இல்லை. அணுத்துகள்கள் தொடக்கம், பாரிய சுப்பர்கிளஸ்டர், அவதானிக்கக்கூடிய பிரபஞ்ச எல்லை வரை ஒரு அழகிய தொடர்பு ஒரு மெல்லிய வயலின் இசை போல காணப்படுகிறது. ஒவ்வொன்றும் ஒன்றுடன் ஒன்று இணைந்து, ஒரு அழகிய சங்கிலியை தொடராக இணைத்து மனதின் எண்ணத்தில் அடக்கிவிட முடியாதளவு பாரிய பிரபஞ்சத்தை ஒரு கட்டினுள் வைத்திருக்கின்றன.

higgs-boson-2

இந்தக் கட்டுரையில் நாம் பிரபஞ்சத்தில் இருக்கும் பலவேறு பட்ட கட்டமைப்புகளைப் பற்றிப் பார்க்கப் போகிறோம். அணுத்துகள்கள் தொடக்கம் விண்மீன் பேரடை இழைகள் வரை எப்படியாக இந்தப் பிரபஞ்சம் கட்டப்பட்டுள்ளது என்று நாம் பார்க்கப்போகிறோம்.

மிகச் சிறியதில் இருந்து பெரியது வரை படிப்படியாக பார்த்துக்கொண்டே செல்லப்போகிறோம். வாருங்கள், பயணத்தைத் தொடங்கலாம்.

பிளான்க் நீளம் / Plank length ( 10-35 meters)

இயற்பியல் தத்துவ அடிப்படையில் நீளம் என்கிற அளவீட்டின் மிகச்சிறிய அளவு பிளான்க் நீளம் எனலாம். இதைவிடச் சிறிய அளவிற்கு அர்த்தம் இல்லை என்பதே இதன் மிக எளிமையான விளக்கம். பிளான்க் நீளம் என்ற அளவிற்கு இன்று எந்தவித பௌதீக முக்கியத்துவமும் இல்லை என்கிற போதும், இதனைவிடச் சிறிய அளவு அர்த்தமற்றது என்பதனாலும் நாம், இதையே பிரபஞ்சத்தின் மிகச்சிறிய அளவு எனலாம்.

10-35 என்பது 0.00000000000000000000000000000000001 எனும் இலக்கம். என்னடா பார்க்க கொஞ்சம் அதிகளவான பூஜ்ஜியங்கள் இருகின்றன என்று நீங்கள் நினைக்கலாம். பிளான்க் நீளம் எவ்வளவு சிறியது என்று விளக்க பின்வரும் உதாரணத்தைப் பாருங்கள்.

ஒரு பேப்பரில் உங்கள் பேனாவை எடுத்து முற்றுப்புள்ளி ஒன்றை வையுங்கள். அண்ணளவாக முற்றுப்புள்ளியின் அளவு 0.1mm இருக்கும். இப்போது இந்த முற்றுப் புள்ளியை உருப்ப்பெருக்க வேண்டும். எவ்வளவு பெரிதாக உருப்பெருக்கவேண்டும் என்றால், புலப்படும் பிரபஞ்சத்தின் (visible universe) அளவிற்கு பெரிதாக்க வேண்டும் (புலப்படும் பிரபஞ்சத்தின் விட்டம் 93 பில்லியன் ஒளியாண்டுகள்), இப்போது உருப்பெருக்கிய அந்தப் பிரபஞ்சத்தில் ஒரு சாதாரண பேப்பரில் ஒரு சாதாரண பேனாவின் மூலம் முற்றுப்புள்ளி ஒன்று வைத்தால், அந்தப் புள்ளி எவ்வளவு அளவிருக்குமோ, அந்தளவுதான் பிளான்க் நீளம்!

பிளான்க் நீளத்திற்கு தத்துவ இயற்பியளைத் தவிர வேறு எந்த நேரடி உபயோகங்களும் இல்லை, மேலும் இன்று எம்மால் அளவிடக் கூடிய மிகச் சிறிய அளவினை விட பிளான்க் நீளம் பல ட்ரில்லியன் மடங்கு சிறியது என்பதால், இதனை எம்மால் பரிசோதனை ரீதியாகவும் கண்டறிய முடியாது.

அப்படியென்றால் ஏன் இந்த பிளான்க் நீளம் அவசியம்? உண்மையில் தற்போதைக்கு அவசியம் இல்லை என்று நாம் கருதலாம், ஆனால், இந்தப் பிரபஞ்சத்தின் அடிப்படை விதிகள் எப்படி இயங்குகின்றன என்று விளக்க முனையும் இயற்பியல் விதிகளில் சில விதிகள், பிளான்க் நீளத்தை அடிப்படையாக கொண்டு தங்கள் விதிகளை உருவாக்கியுள்ளன எனலாம், அல்லது, அவ்விதிகள் கூறும் சில கோட்பாடுகளை விளக்க பிளான்க் நீளம் என்கிற மிகச்சிறிய அளவு அவசியமாகிறது.

நாமறிந்த இயற்பியலில் மிகச்சிறிய அளவு என்பதால், நாம் பிளான்க் நீளத்தில் இருந்து எமது பயணத்தை ஆரம்பித்துள்ளோம்.

நியுற்றினோ / Neutrino (10-24 meters)

அணுக்களின் அடிப்படைத் துகள்களில் ஒன்று. ‘சீர்மரபு ஒப்புரு’ (Standard Model என்பதற்கு தமிழாக்கமாம்?! இப்படி குழப்புவதை விட ஆங்கிலச் சொற்களைப் பயன்படுத்துவதே சிறந்தது என்பதால் இனி இலகுவான தமிழாக்கம் இல்லாத ஆங்கிலச் சொற்களை ஆங்கிலத்திலேயே எழுதிவிடுகிறேன். உங்களுக்கும் இலகுவாக தேடிப்பார்க்க உதவும்) எனப்படும் அடிப்படை அணுத்துகள்களைப் பற்றி விளக்கும் கோட்பாட்டில் குறிப்பிடப்படும் இந்த துகள், மற்றைய அணுத்துகள்களை விட திணிவில் மிக மிகக் குறைந்தது.

நியுற்றினோ என இவற்றை அழைப்பதற்கு காரணம் இவை மின் நடுநிலையானவை. அதாவது மின்காந்த வீச்சால் இவை பாதிப்படைவதில்லை – மின்னேற்றம் அற்றவை. மேலும் இதன் திணிவு மிகக் குறைவு என்பதால், ஆரம்பக் காலங்களில் இவை பூஜ்ஜிய திணிவுகொண்ட துகள்கள் என்றே கருதப்பட்டன.

மேலும் நியுற்றினோக்கள் weak nuclear force, மற்றும் ஈர்ப்புவிசை என்பவற்றால் மட்டுமே தாக்கமடைவதால், பொதுவாக நியுற்றினோக்கள் வேறு எந்தப் பொருட்களாலும் எந்தவித பாதிப்பும் இன்றி கடந்து செல்லும். உதாரணமாக, சூரியனில் இருந்து ஒவ்வொரு செக்கனும் அண்ணளவாக 65 பில்லியன் நியுற்றினோக்கள் முழுதாக பூமியைக் கடந்து செல்கின்றன (உங்கள் உடலையும் தான்!) – எதவித தடயங்களும் இன்றி!

அதற்குக் காரணம், மேலே கூறியது போல, நியுற்றினோக்கள் பருப்பொருட்களுடன் (matter) தாக்கத்தில் ஈடுபடுவதில்லை.

கரும் பொருள் (dark matter) எனப்படும், இதுவரை தெளிவாகக் கண்டறியப்படாத பருப்பொருள் வகைக்கு இந்த நியுற்றினோக்கள் காரணமாக இருக்கலாம் என்றும் இயற்பியலாளர்கள் கருதுகின்றனர்.

குவார்க் / quark (10-18 – 10-22 meters)

இன்னொரு துகள். பருப்பொருளின் அடிப்படைத் துகள் என்றும் கூறலாம். பல குவார்கள் ஒன்று சேர்ந்து hadrons எனப்படும் துகள்களை உருவாக்கும். Hadrons என்றால் உங்களுக்கு குழப்பமாக இருக்கலாம், protons மற்றும் neutrons என்பனவும் hadrons வகை அணுத்துகள்கள் ஆகும். ஆகவே ஒரு அணுவில் இருக்கும் proton மற்றும் neutron என்பன குவார்க்களால் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன.

குவார்க்கை பொறுத்தவரை மின்னேற்றம், திணிவு, நிறவேற்றம் மற்றும் சுழற்சி போன்ற பண்புகள் உள்ளன.

இவற்றைப் போன்ற அணுத்துகள்களைப் பற்றி விரிவாக விளங்கிக்கொள்ள நிச்சயம் அடிப்படையையும் தாண்டிய இயற்பியல் அறிவு அவசியம். குறிப்பாக துகள்-இயற்பியல் (particle physics) பற்றி தெரிந்திருக்கவேண்டும். ஆகவே குவார்க் பற்றி மேலும் அலட்டிக்கொள்ளாமல் அடுத்த ஆசாமியை நோக்கி முன்னேறுவோம்.

ப்ரோட்டான் / proton (10-15 meters)

இவரைப் பற்றி நீங்கள் படித்திருப்பீர்கள். ஆசாமி முக்கிய உப அணுத்துகள்களில் ஒருவர். நேர் மின்னேற்றம் கொண்ட proton, neutron எனும் அணுத்துகளுடன் சேர்ந்து அணுக்கருவை உருவாக்குகிறது.

ஒரு அணு எந்த மூலகத்தை சார்ந்தது என்பது அந்த அணுவின் கருவில் இருக்கும் protonகளின் எண்ணிக்கையை வைத்துத் தீர்மானிக்கப்படும். அதாவது ஒவ்வொரு மூலகத்தின் தனித்துவத் தன்மைக்கும் காரணமான ஆசாமி என்றும் கூறலாம். அதாவது ஒரு அணுவில் எத்தனை protonகள் இருகின்றன என்பதே அணுவெண் என கருதப்படுகிறது.

மூன்று குவார்க்கள் சேர்ந்து ஒரு ப்ரோட்டான் உருவாகிறது.

Neutron என்கிற அணுத்துகளும் அண்ணளவாக ப்ரோட்டான் அளவுதான், மேலும் அதுவும் மூன்று குவார்க்கள் சேர்ந்தே உருவாக்கப்பட்டுள்ளது.

அணுக்கரு, அதனைச் சுற்றிவரும் இலத்திரன்கள் என்பவற்றை ஒன்றாகச் சேர்த்தே அணு என நாம் அழைக்கிறோம். இலத்திரன்கள், பல படிகளில் அல்லது சக்தி மட்டங்களில் அணுக்கருவைச் சுற்றிவருகின்றன.

அணுவின் அளவுடன் அணுக்கருவை ஒப்பிட்டால், அணுக்கரு மிகச் சிறியது. உதாரணமாக, ஹீலியம் அணுவை எடுத்துக்கொள்வோம். ஹீலியம் அணுவை ஒரு காற்பந்து மைதானம் அளவு உருப்பெருக்கினால், அதன் அணுக்கருவின் அளவு ஒரு சிறிய மார்பிள் குண்டின் அளவே இருக்கும்! ஒரு ஒப்பீட்டளவில், அணுக்களில் இருக்கும் 99% மான இடம் வெற்றிடமே! அப்படியாயின் எப்படி திண்மமாக, திரவமாக அணுக்களால் உறுதியான கட்டமைப்பை உருவாக்க முடிகிறது? எப்படி எம்மால் ஒரு பொருளை தூக்க முடிகிறது? எப்படி கதிரைகளில் இருக்க முடிகிறது? 99% வெற்றிடமே என்றால், படத்தில் வரும் ஆவிகள் போல, நம் உடல் வேறு பொருட்களின் ஊடாக சென்றுவிடும் அல்லவா? சற்றே கற்பனை செய்து பார்த்தால், நான் சொல்வது உங்களுக்கு புரியும்.

இதற்கான காரணத்தை மிக மிக எளிமையாக கூறவேண்டும் என்றால், இரண்டு ஒரே துருவங்கள் கொண்ட காந்தங்களை அருகில் கொண்டுவந்தால் அவை ஒன்றையொன்று தள்ளும் அல்லவா? அதனைப் போலவே அணுக்களும் ஒன்றை ஒன்று தள்ளும் என கருதலாம் – இந்த விளக்கம் மிக மிக எளிமைப்படுத்தப்பட்ட விளக்கம், பாதி பொய், ஆனால் இலகுவாக விளங்கிக்கொள்ள இந்த உதாரணத்தை எடுத்துக்கொள்ளலாம். அடுத்த பந்தியில் மேலும் தெளிவாக விளக்க முயலுகின்றேன், முடிந்தால் தொடருங்கள், விளங்காதவர்கள் விட்டுவிடுங்கள்.

பவுலியின் தவிர்ப்புத் தத்துவம் (Pauli exclusion principle) எனும் ஒரு கோட்பாடு ஏன் அணுத்துகள்கள் ஒன்றையொன்று தள்ளுகின்றன என்று விளக்குகிறது. அடிப்படை துகள்களை இரண்டு வகையாக பிரிக்கின்றனர். ஒன்று fermions, மற்றயது bosons. Electron மற்றும் குவார்க் வகை துகள்கள் எல்லாம் fermion வகை துகள்களில் அடங்கும். Proton மற்றும் neutron என்பன குவார்க் துகள்களால் உருவாக்கப்பட்டுள்ளதால், அவையும் fermion வகை துகள்களே. ஆக அணுக்கள் fermion வகை துகள்களால் உருவாக்கப்பட்டுள்ளது. (அணு எம்பது proton, neutron மற்றும் electron சேர்ந்து உருவாகியவை)

பவுலியின் தவிர்புத் தத்துவம் fermion வகை  துகள்களின் பண்பை விளக்குகிறது. அதாவது எளிமையாக இந்தத் தத்துவத்தை கூறவேண்டும் என்றால், இரண்டு fermion துகள்கள் ஒரே குவாண்டம் நிலையில் இருக்க முடியாது. இன்னும் எளிமையாக கூறவேண்டும் என்றால் – இரண்டு fermion துணிக்கைகள் ஒரே இடத்தில இருக்க முடியாது. (உங்களுக்கு விளங்க வேண்டும் என்பதற்காக எளிமைப்படுத்தப்பட்ட விளக்கங்களையே நான் தருகிறேன். இங்கு நான் குறிப்பிடும் விடயங்கள் பாதியை விடக்குறைவு என்பதனையும் மனதில் வைத்துக்கொள்ளுங்கள்.)

நீங்கள் பாடசாலையில் அணுவை படமாக வரைந்திருக்கலாம். நடுவில் ஒரு அணுக்கரு. அத்தனை சுற்றி பல வட்டங்களில் பல இலத்திரன்கள். அந்தப் படமே தவறான படம்தான். மேலே காந்தப்புலத்தை வைத்து விளக்க முயன்றது போல, பாடசாலையில் உங்களுக்கு இலகுவாக விளக்கவேண்டும் என்று அப்படி எளிமைப்படுத்தப்பட்ட முறைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஆனால், குவாண்டம் புலக்கோட்பாடு, நமக்கு அணுவின் கட்டமைப்பைப் பற்றி வேறுவிதமா படமொன்றை காட்டுகிறது.

குவாண்டம் புலக்கோட்பாட்டின் (quantum field theory) படி, அணுக்கருவைச் சுற்றி, இலத்திரன்கள் ஒன்றும் தனித்தனியான துகள்களாக சுற்றிவரவில்லை, மாறாக, காந்தப்புலம், மின்புலம் போல ஒரு புலமாக (field) காணப்படுகிறது.

உங்களை ஆச்சரியப் படுத்தப்போகும் விடயங்கள் இதோ வரப்போகிறது!

புலமாக இலத்திரன்கள் இருக்கும் என்றால் எப்படி இலத்திரன்களை எண்ணுகின்றனர் என்று  நீங்கள் சிந்திக்கலாம். ஆவர்த்தன அட்டவணையைப் பார்த்தவர்கள் எல்லோருக்கும் தெரியும் ஒவ்வொரு மூலகத்திலும் இருக்கும் இலத்திரன்களின் எண்ணிக்கை குறிக்கப்பட்டிருக்கும். எண்ணுவதில் சிக்கல் இல்லை, அணுக்கள் ஏற்றம் அற்றவை ஆகவே எத்தனை ப்ரோடான் ஒரு குறித்த அணுவில் இருக்கின்றன என்று எண்ணி, அதில் இருக்கும் இலத்திரன்களை கண்டறியலாம். ஆனால் இதவிட சிறந்த முறைகள் இருக்கின்றன நேரடியாக இலத்திரன்களை அளக்க!

அணுக்கருவை சுற்றி இலத்திரன்கள் புலமாக இருகின்றன என்று பார்த்தோம், அதுவும் அவை பல்வேறு படிகளில் அணுக்கருவை சுற்றி இருக்கின்றன. உதாரணமாக பல்வேறு படிகளை நீங்கள் சூரியத் தொகுதியை சுற்றிவரும் கோள்களின் சுற்றுப் பாதை போல கருதலாம். (கருதலாம் அவ்வளவுதான் – ஆனால் உண்மை அதுவல்ல.) இந்தப் படிகளை நாம் சக்தி மட்டம் என்று அழைக்கின்றோம்.

இலத்திரன்கள் குறித்த சக்தி அளவுகளை மட்டுமே கொண்டிருக்கலாம். உதாரணமாக ஒரு இலத்திரன் 1 என்ற அளவு சக்தியைக் (வெறும் ஒரு அளவீட்டு மட்டுமே) கொண்டிருக்கலாம், அல்லது அதைவிடக் கூடிய சக்தியாக 2 ஐக் கொண்டிருக்கலாம். ஆனால் 1.1 அல்லது 1.5 போன்ற இடைப்பட்ட எழுமாரான சக்தி அளவுகளை கொண்டிருக்க முடியாது. ஆகவே இலத்திரன் கொண்டிருக்கும் சக்தி எவ்வளவோ அத்தனைப் பொறுத்து குறிப்பிட்ட சக்தி மட்டங்களில் அவை அணுக்கருவை சுற்றுகின்றன.

பொதுவாக இலத்திரன் ஒன்று சக்தியை இழந்து அனுக்கருவிற்கு அருகில் இருக்கும் சக்தி மட்டத்திற்கு செல்லும் போது, இழக்கப்பட்ட சக்தி, ஒளியணுவாக (photon) வெளிவிடப்படும். அதேபோல ஒளியணு ஒன்றை உறுஞ்சி சக்தியை பெற்று சக்தி கூடிய வெளி சக்தி மட்டத்திற்கு இலத்திரன்கள் செல்லும். ஆகவே குறிப்பிட சக்தி மட்டங்களில் மட்டுமே இலத்திரன்கள் இருக்கும் என்று புரிந்துகொள்ளவும்.

இனித்தான் குவாண்டம் கோட்பாடு குட்டையை குழப்பப்போகிறது பாருங்கள்! அணுக்கருவை இலத்திரன்கள் சுற்றிவருவது கோள்கள் சூரியனை சுற்றிவருவது போல என்று கருதலாம் ஆனால் அது உண்மை இல்லை என்று கூறினேன் அல்லவா? அதற்கான காரணம், இலத்திரன்கள் தனிப்பட்ட துகள்களாக குறித்த சக்தி மட்டத்தில் சுற்றி வருவதில்லை. மாறாக இலத்திரன் முகில் (electron cloud) எனப்படும் வடிவில் சுற்றுகிறது. இலத்திரன் முகில் என்றால் இலத்திரன் குறித்த சக்தி மட்டத்தில் எங்கு வேண்டும் என்றாலும் ஒரே நேரத்தில் இருக்கலாம் – புலம் என்றும் நீங்கள் கருதலாம். அந்த சக்தி மட்டத்தில் இருக்கும் பாதை அனைத்திலும் ஒரே நேரத்தில் இந்த இலத்திரன்கள் இருக்கும்.  ஆகவே சூரியத் தொகுதியில் பூமி குறித்த தினத்தில் இங்குதான் இருக்கும் என்று கூறுவதைப் போல இலத்திரன்களை நாம் இங்குதான் இருக்கும் என்று கூறிவிட முடியாது.

ஆனால் ஒரு சுவாரசியமான விடயம், எப்போது நாம் குறித்த இலத்திரனை அளக்கப் போகிறோம் என்று இலத்திரனுக்கு தெரிந்தவுடன் துள்ளிக்குதித்து ஆர்வத்துடன் புலம் என்கிற வடிவில் இருந்து விடுபட்டு துணிக்கை போல தன்னைக் காட்டிக்கொள்வார். படம் பிடிப்பதில் அவ்வளவு ஆர்வம் போல! குறித்த சக்தி மட்டத்தில் இருக்கும் இலத்திரன்களை எங்கே கண்டறியலாம் என்று கூறும் ஒரு விடயம்தான் இலத்திரன் முகில். அதாவது, இலத்திரன் ஒரே நேரத்தில் பல்வேறு இடத்தில் இருக்கும் ஒரு ஜந்து! அந்த ஜந்து குறித்த நேத்தில் எங்கு இருப்பதற்காக நிகழ்தகவு அதிகம் என்று பார்த்தால், குறித்த இலத்திரன் முகிலில் தான் அது இருப்தற்கான நிகழ்தகவு அதிகம்.

ஆகவே உண்மையிலேயே இது விசித்திரமான விடயம் அல்லவா? இது ஒரு இயற்கையின் கண்ணாம்பூச்சி! எங்கு இலத்திரன் இருக்கிறது என்று எம்மால் துல்லியமாக 100% உத்தரவாதத்துடன் கூறிவிடமுடியாது. ஆனால் குறித்த சக்தி மட்டத்தில் எந்த இடத்தில் இருக்கலாம் என்று நிகழ்தகவு அடிப்படையில் கணிக்க முடியும். எப்போது நாம் அத்தனை அளக்க முனைகிறோமோ, அப்போதே அந்த முகில் நிலையில் (ஒரே நேரத்தில் பல்வேறு இடத்தில்) இருந்து விடுபட்டு குறித்த பாதைக்கு இலத்திரன் தாவிவிடும் – ஒரு துகள் போல!

மேலே கூறப்பட்ட விடயம் மிக முக்கியமான விடயம். இலத்திரனை அளப்பது என்னும் செயலே அதன் நிலையை மாற்றுகிறது என்று புரிந்து கொள்ளவேண்டும், அப்படியாயின் இலத்திரனின் நிலையை மாற்றாமல் எம்மால் இலத்திரனை அளக்கவே முடியாது. இந்த கையாலாகாத்தனமே குவாண்டம் இயற்பியல், மாற்றிய இயற்பியல் துறைகளில் இருந்து வேறுபட்டு தனித்துவமாக தெரிவதற்குக் காரணமாகும்.

மீண்டும் விடயத்திற்கு வருவோம். ஒழுங்காக இதுவரை நான் கூறியவற்றை வாசித்துக்கொண்டு வந்தவர்களுக்கு ஒரு சந்தேகம் நிச்சயம் எழுந்திருக்கவேண்டும். ஒரு குறித்த சக்திமட்ட்தில் இருக்கும் இலத்திரன்கள், குறித்த சக்தி மட்டத்தில் எங்கு வேண்டுமே என்றாலும் இருக்கலாம் என்றால், மேலே கூறப்பட்ட பவுலியின் தவிர்ப்புத் தத்துவம் பிழை என்று ஆகிவிடுமே. எப்படி? இப்படி சிந்தித்துப் பாருங்கள். ஒரு சக்தி மட்டத்தில் இரண்டு இலத்திரன்கள் இருகின்றன என்று வைத்துக்கொள்ளலாம். இரண்டும் ஒரே நேரத்தில் ஒரே இடத்தில் இருக்க ஆசைப்பட்டால்? அய்யய்யோ! ஆனால் அது முடியாது. பவுலியின் தவிர்ப்புத் தத்துவம் எமக்கு இது முடியாத காரியம் என்று கூறுகிறது.

வேறு ஒரு முறையில் கூறவேண்டும் என்றால், இலத்திரன்கள் பல்வேறு சக்தி மட்டங்களில் அணுவை சுற்றி வருவதற்கு காரணமே பவுலியின் தவிர்ப்புத் தத்துவம் தான்! குறிப்பிட சக்தி மட்டத்தில் இருக்கும் இலத்திரன்கள் பூரணமாக குவாண்டம் நிலையை அடைந்துவிட்டால் (அதாவது அந்த சக்தி மட்டத்தை நிரப்பி விட்டால் என்று வைத்துக்கொள்வோம்), அதே சக்தி மட்டத்தில் இன்னொரு இலத்திரன் உள்ளே நுழைய முடியாது. எனவே அடுத்த இலத்திரன் அடுத்த சக்தி மட்டத்திற்கு தாவுகிறது இப்படியாக ஒவ்வொரு சக்தி மட்டங்களும் நிரம்புகின்றன. இதைத்தான் நீங்கள் பாடசாலையில் அணுக்கருவைச் சுற்றி வளையம் வளையமாக கோடுகள் போட்டு, முதல் வளையத்தில் இரண்டு இலத்திரன் அடுத்ததில் எட்டு, அதற்கு அடுத்ததில் எட்டு என்றவாறு படிப்படியாக அதிகரிப்பதாக படித்திருப்பீர்கள்!

இப்போது மீண்டும் ஆரம்பக் கேள்விக்கே வருவோம். அணு ஒன்று 99% வெற்றிடமாக இருந்தால் எப்படி எம்மால் திண்மமாக இருக்க முடிகிறது? எப்படி எம்மால் ஒரு பொருளை தூக்கவோ, கதிரையில் இருக்கவோ முடிகிறது?

உண்மையில், 99% வெற்றிடம் என்கிற விடயம் குவாண்டம் இயற்பியலின் படி தவறு என்று உங்களுக்கு இப்போது புரிந்திருக்கலாம். காரணம்குறித்த வெற்றிடம் உண்மையிலேயே வெற்றிடமா? இல்லை. என்? இலத்திரன்கள் துகள்களாக அணுக்கருவை சுற்றவில்லை. ஒவ்வொரு சக்தி மட்டங்களிலும் புலமாக / முகிலாக எங்கு வேண்டும் என்றாலும் இருக்கலாம் என்கிற தத்துவத்தை குவாண்டம் இயற்பியல் எமக்கு கூறுகிறது. அப்படியாயின் ஒரு குறித்த அணுவின் இலத்திரன் முகிலை, இன்னொரு அணுவின் இலத்திரன் முகில் கடக்காது. காரணம் குறித்த அணுவின் இலத்திரன் முகிலில் இலத்திரன்கள் இருக்கும் நிகழ்தகவு அதிகம் என்பதாலும், ஒரே இடத்தில இரண்டு fermions இருக்க முடியாது என்கிற பவுலியின் கோட்பாடு ரீதியாகவும் அணுக்கள் ஒன்றுக்குள் ஒன்றாக கடப்பதில்லை.

உண்மையில் இதுவும் நிகழ்தகவு தான்! அப்படி கடப்பதற்கான சாத்தியம் மிக மிகக்குறைவு. ஆனால் கடக்க முடியாது என்று குவாண்டம் இயற்பியல் கூறவில்லை. நீங்கள் சுவர் ஒன்றினூடாக கடந்து செல்வதற்கான சாத்தியக்கூறு நிகழ்தகவுப்படி சாத்தியமே, ஆனால் அப்படியான ஒரு நிகழ்வு நடக்க நீங்கள் இந்தப் பிரபஞ்சத்தின் வயதைவிட நீண்ட காலம் நீங்கள் தொடர்து சுவற்றுடன் மோதிக்கொண்டிருக்க வேண்டும். அப்படியொரு நீண்ட காலத்தில் (பல நூறு பில்லியன் தொடக்கம் ட்ரில்லியன் வருடங்களில்) குறித்த நிகழ்வு, அதாவது நீங்கள் சுவற்றைக் கடந்து மறுபக்கம் செல்லுதல் இடம்பெற சாத்தியக்கூறு உள்ளது.

இன்னுமொரு விடையம், ஒவ்வொரு இலத்திரனும் எதிர் ஏற்றம் கொண்டவை, அவற்றுக்கு மிக அருகில் மற்றைய இலத்திரன்கள் வரும் போது, அவை ஒன்றை ஒன்று எதிர்க்கவும் செய்யும். அப்படியாயின் என் இந்தப் பிரபஞ்சத்தில் இருக்கும் அணைத்து அணுக்களும் தனித் தனியாக இல்லை என்றும் உங்களுக்கு சந்தேகம் வரலாம். எல்லா அணுக்களும் ஒன்றையொன்று எதிர்த்தால் எப்படி மூலக்கூறுகள் உருவாகலாம்? எப்படி பருப்பொருள் என்பது சாத்தியம்? விடை இயற்கையின் வடிவமைப்பில் இருக்கிறது!

அணுக்கள் எல்லாமே பூரணமாக இல்லை! அதாவது அணுவின் கருவை சுற்றிவரும் இலத்திரன்கள் சக்திமட்டங்களில் சுற்றிவரும் என்று கூறினேன் இல்லையா? எல்லா சக்திமட்டங்களும் எல்லா அணுக்களிலும் பூரணமாக பூரணப்படுத்தப்படவில்லை. இதன் காரணமாக, குறித்த சக்தி மட்டத்தில் மேலும் இலத்திரன்கள் சேர வாய்ப்புக்கள் இருந்தால், அருகில் இருக்கும் அணுவுடன் சேர்ந்து அதனில் இருக்கும் இலத்திரன்கள் இதனுடன் பங்கு போடப்படும். இப்போது அணுக்களில் இருக்கும் இலத்திரன் சக்தி மட்டங்கள் பூரணப்படுத்தப்பட்டு விட்டால் இனி இந்த அணுக்களின் இலதிரன்களுக்கு அருகில் வரும் மற்றையை அணுக்களின் இலத்திரன்கள் தள்ளப்படும்! ஏற்கனவே கூறியது போல.

மேலே குறிப்பிடப்பட்ட பண்புதான் பல்வேறு மூலகங்கள், மூலக்கூறுகள் என்பன உருவாகி, இந்தப் பிரபஞ்சம் முழுதும் பருப்பொருள், காலமாக, கல்லாக, மரமாக, உயிரினமாக, கோள்களாக, விண்மீன்களாக என பல்வேறு வடிவத்தில் வியாப்பித்திருக்க காரணமாகிறது. மொத்த இரசாயனவியலும் இலத்திரனில், அதன் சக்தி மடங்களில், அந்த சக்தி மட்டங்களுக்கு காரணமாக பவுலியின் தவிர்ப்புத் தத்துவம் என்பவற்றில் தங்கியுள்ளது என்று உங்களுக்கு இப்போது புரியலாம்.

மேலே நான் கூறியது  ஒரு அழகான கதையின் பாதி கூட இல்லை. விளக்கங்கள் போதாமல் இருக்கலாம். நமது கட்டுரையின் நோக்கம் பிரபஞ்ச கட்டமைப்புகளை ஆய்வு செய்வது என்பதால், இதோடு இந்த விடயத்தை முடித்துவிட்டு அடுத்த விடயத்திற்கு செல்வோம்.

பயணங்கள் தொடரும்…


மேலும் பல அறிவியல் தகவல்களுக்கு, பரிமாணத்தின் பேஸ்புக் பக்கத்தை லைக் செய்யுங்கள் :- https://facebook.com/parimaanam

Advertisements

10 thoughts on “பிரபஞ்ச கட்டமைப்புகள் – பாகம் 1

  1. நன்றி நண்பரே உங்களது இந்தப் பதிவு மிகவும் பயனுள்ளதாக உள்ளது.
    மேலும் உதாரணங்களும் சிறப்பாக உள்ளது இருப்பினும் சற்று குழப்பமாகவே உள்ளது இருந்தாலும் நான் புரிந்து கொள்ள முயற்ச்சி செய்கிறேன்.
    தங்களிடம் சார்பியல் கோட்பாடு,பிக்பேங் தியரி,ஸ்டிரிங் தியரி,M தியரி,பிரபஞ்ச மாறிலி,Big rip,big crunch,space time,குவாண்டம் இயற்பியல்,four forces,Dark matter,Dark energy மற்றும் சில அண்டவியல் கோட்பாடுகள் பற்றிய பதிவுகள் சேமிப்பில் இருந்தால் எனது மின்னஞ்சலுக்கு அனுப்புமாறு தாழ்மையுடன் கேட்டுக்கொள்கிறேன்.
    Kalanchiyaraj@gmail.com
    மேலும் தங்களுடைய பதிவுகள் அனைத்துமே எனக்கு மிகவும் பயனுள்ளதாக உள்ளது.
    A brief history of time என்ற புத்தகத்தின் தமிழ் பதிவு இருந்தால் மின்னஞ்சல் அனுப்பவும்.
    ஆங்கிலத்தில் புரியாமல் பிரபஞ்ச அறிவியலை தேடித் தேடிப் படிக்கும் எனக்கு தங்களின் தமழில் அறிவியல் பதிவுகள் மிகவும் பயனுள்ளதாக உள்ளது .
    தங்களின் பதிவுகள் தொடர எனது வாழ்த்துக்கள்.
    “நன்றி”

    Liked by 1 person

    • உங்கள் வருகைக்கும் கருத்திற்கும் நன்றி ஐயா. குவாண்டம் இயற்பியல் போன்ற விடயங்களை எழுதி மட்டுமே விளக்குவது என்பது கடினமான காரியம். இருந்தும் முயற்சிக்கிறேன். சார்புக் கோட்பாடைப் பற்றி தனியான பதிவுகள் இதுவரை இடவில்லை என்றாலும், அது சம்பந்தமான, அதனால் ஏற்படும் விளைவுகள் பற்றிய பல பதிவுகளில் விளக்கியுள்ளேன்.

      https://parimaanam.wordpress.com/2015/01/11/light-universal-cop/
      https://parimaanam.wordpress.com/2016/02/13/what-is-gravitational-waves/
      https://parimaanam.wordpress.com/2015/03/09/understanding-cosmos/
      https://parimaanam.wordpress.com/2015/02/23/bh-13-gravitational-lensing/
      https://parimaanam.wordpress.com/2015/01/28/gps-why-what-and-how/

      மேலும் அறிவியல் தொடர்கள் என்னும் பகுதியில் இருக்கும் கட்டுரைகளையும் வாசிக்கவும்.

      A brief history of time போன்ற புத்தகங்கள் பதிப்புரிமை கொண்டவை, ஆகவே அவற்றை பரிமாறுவது முடியாத காரியம். மேலும் என்னிடம் ஆங்கிலப் பதிப்பு அதுவும் புத்தகமாக மட்டுமே உள்ளது. மன்னிக்கவும்.

      தடர்ந்து வாருங்கள், பயனுள்ள பதிவாக இருந்தால் உங்கள் நண்பர்களுடன் பகிர்ந்து கொள்ளவும். பாடசாலை மாணவர்களுக்கு பயன்படலாம்.

      நன்றி,
      சிறி சரவணா

      Liked by 1 person

  2. இது நல்லவகையில் எழுதப்பட்ட அருமையானதொரு வலைமலர்! சில வாரங்களுக்கு முன், தங்கள் வலைமலரைக் காண நேர்ந்தது, மிக்க மகிழ்ச்சி. நானும் தமிழில் இயற்பியற் கணிதத்துடன் சில அறிவியற்புலங்களையும் பற்றி ஊடுபாவி எழுதுகிறேன். நேரம் இருக்கும் போது பார்க்கவும்! நான் அடிப்படையில் கோட்பாட்டு குவாண்டவியற்பியலன்.

    Liked by 1 person

    • உங்கள் வருகைக்கும் கருத்திற்கும் நன்றி ஐயா 🙂 இயற்பியலுக்கும் எனக்கும் உள்ள தொடர்பு அதன் மேல் எனக்கு இருக்கும் காதல் மட்டுமே.

      முடிந்தவரை இலகுவாக மக்களுக்கு / மாணவர்களுக்கு புரியும் வண்ணம் சிக்கலான இயற்பியல் விடயங்களை எழுதவேண்டும் என்பதே எனது நோக்கம். உங்கள் வலைத்தளத்தை பார்த்தேன். அருமை, நேரம் இருக்கும் போது எல்லாக் கட்டுரைகளையும் வாசித்து விடுகிறேன்.

      உங்களை இங்கே சந்தித்ததில் மிக்க மகிழ்ச்சி.

      தொடர்ந்து வாருங்கள், உங்கள் பின்னூட்டங்கள் எனக்கு எதிர்காலத்தில் மேலும் சிறப்பாக கட்டுரைகளை எழுத உதவும்.

      நன்றி,
      சிறி சரவணா

      Liked by 1 person

      • சரவணன், தாங்கள் இன்னும் நிறையவெழுதுங்கள்! என்னுடையக் கட்டுரைகள், அடிப்படையியற்பியலைமட்டும் பேசாமல், இன்னும் இயற்பியலின் முழுவீச்சினையும் பல்துறைச்சார்பினையும் தற்கால இளைஞர்கள் காண்பதற்கேற்ப வடிப்பது நன்றெனத் தோன்றுவதால், நான் அவ்வாறு எழுதுவதுமுண்டு! தாங்கள் எழுதுவது எனக்கும் ஒருவகையில் வசதியெனப்படுகிறது, தமிழில் அடிப்படைவியற்பியலுக்குத் தங்கள் பக்கங்களை மேற்கோள்காட்டி மேலேமேலே செல்லலாம்! 😀

        Liked by 1 person

  3. Pingback: பிரபஞ்ச கட்டமைப்புகள் – பாகம் 2 | சரவணாவின் பரிமாணம்

  4. இப்படி குழப்புவதை விட ஆங்கிலச் சொற்களைப் பயன்படுத்துவதே சிறந்தது என்பதால் இனி இலகுவான தமிழாக்கம் இல்லாத ஆங்கிலச் சொற்களை ஆங்கிலத்திலேயே எழுதிவிடுகிறேன். உங்களுக்கும் இலகுவாக தேடிப்பார்க்க உதவும்….

    Super …..Pls, try to avoid pure Tamil As much as possible … Pure Tamil disturbing read flow & Imagination.

    thanks for doing a great Job for science article …

    Liked by 1 person

மறுமொழியொன்றை இடுங்கள்

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / மாற்று )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / மாற்று )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / மாற்று )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / மாற்று )

Connecting to %s