ന്യൂട്ടോണിയൻ കാലഘട്ടത്തിലെ പ്രപഞ്ചഘടന

വലിയശാല രാജു
Posted on January 28, 2020, 10:26 am

പ്രപഞ്ചത്തിലെ വസ്തുക്കൾ എങ്ങനെ ചലിക്കുന്നു അവ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനമെന്ത് തുടങ്ങിയ കാര്യങ്ങളെക്കുറിച്ച് ആദ്യമായി ആധികാരികമായി പറഞ്ഞത് സർ ഐസക് ന്യൂട്ടനാണ്. ന്യൂട്ടന്റെ ചലനനിയമങ്ങൾ, വസ്തുക്കളുടെ ചലനം സംബന്ധിച്ച് കൃത്യമായ കണക്കുകൾ അവതരിപ്പിച്ചു. രണ്ടു വസ്തുക്കൾക്കിടയിലുള്ള ബലത്തെ ഗുരുത്വാകർഷണം വഴി അദ്ദേഹം ചിട്ടപ്പെടുത്തി. ചുരുക്കിപ്പറഞ്ഞാൽ ന്യൂട്ടന്റെ പ്രപഞ്ചമെന്നത് ചലിക്കുന്ന വസ്തുക്കളും അവ തമ്മിലുള്ള ബലങ്ങളും ഉൾപ്പെടുന്ന പ്രപഞ്ചമായി.

പക്ഷേ ഭൂമിയുടെ ചലനത്തിന് കാരണമായ നിയമങ്ങളല്ല ആകാശത്തെ മറ്റ് ഗോളങ്ങളെ ചലിപ്പിക്കുന്നത് എന്നായിരുന്നു പ്രാചീന ചിന്തകരുടെ വിശ്വാസം. ആകാശത്തിലെ നിയമങ്ങൾ പവിത്രവും ഭൂമിയിലേത് മോശപ്പെട്ടവയാണെന്നും അവർ വിശ്വസിച്ചു. ഇത്തരം അബദ്ധധാരണകൾ തിരുത്തിക്കുറിച്ചവരിൽ പ്രധാനിയായിരുന്നു ന്യൂട്ടൻ. ശാസ്ത്രചരിത്രത്തിൽ പുതിയൊരു വഴിതന്നെ അദ്ദേഹം വെട്ടിത്തുറന്നു. 1687‑ൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച “പ്രിൻസിപ്പിയ മാത്തമാറ്റിക” എന്ന പുസ്തകത്തിലൂടെയാണ് ഐസക് ന്യൂട്ടൺ സ്ഥലകാലങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള ആദ്യത്തെ ഗണിത ശാസ്ത്രമാതൃക തയ്യാറാക്കിയത്. കാലം അല്ലെങ്കിൽ സമയം — സ്ഥിരമായി നിലനിൽക്കുമെന്നും സ്ഥലം മാത്രം മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കുമെന്നും ന്യൂട്ടൻ പറഞ്ഞു.

ഭൂമിയിൽ നമ്മുടെ നിത്യജീവിതത്തിൽ അഭിമുഖീകരിക്കുന്ന പല കാര്യങ്ങളുടെയും ചുരുളഴിക്കാൻ ന്യൂട്ടന്റെ ചലനനിയമങ്ങൾ ധാരാളമായിരുന്നു. എന്നാൽ അതിസൂക്ഷ്മമായ കണികകളുടെയും അകലങ്ങളിലിരിക്കുന്ന ഗ്യാലക്സികളുടെയും തമോഗർത്തങ്ങളുടെയും മറ്റും ശാസ്ത്രം അതിനപ്പുറത്തായിരുന്നു. അവയെക്കുറിച്ച് പറയാൻ പുതിയ ശാസ്ത്രങ്ങൾ പിന്നീട് വേണ്ടിവന്നു. ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തവും ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്രവും പോലുള്ള ശാസ്ത്രീയ കണ്ടെത്തലുകൾ അതിന് വേണ്ടിവന്നു.

ന്യൂട്ടന്റെ സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച് ചലിക്കുന്ന ഒരു വസ്തുവിന്റെ ആദ്യ പ്രവേഗം അറിഞ്ഞാൽ അതേക്കുറിച്ച് സർവകാര്യങ്ങളും കണക്ക് കൂട്ടാനാകും. അതായത് ഒരു നിശ്ചിത സമയം കഴിഞ്ഞാൽ അതെവിടെ എത്തും എന്ന് പറയാനാകുമെന്നർത്ഥം. പ്രപഞ്ചത്തിൽ ഒരു വസ്തുവിനെക്കുറിച്ചുള്ള സകല കാര്യങ്ങളും മുൻകൂട്ടി നിശ്ചയിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു എന്നാണ് ന്യൂട്ടൻ പറഞ്ഞു വെച്ചത്. ഈ ചിന്ത മുന്നൂറ് വർഷത്തോളം നിലനിന്നു. ന്യൂട്ടൻ വലിയ മതവിശ്വാസിയായിരുന്നു. പ്രപഞ്ചം ദൈവസൃഷ്ടിയാണെന്ന് അദ്ദേഹം ഉറച്ച് വിശ്വസിച്ചു. ദൈവം സൃഷ്ടിച്ചശേഷമുള്ള പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ നിയമങ്ങൾ വ്യഖ്യാനിക്കാൻ മാത്രമാണ് താൻ ശ്രമിച്ചത് എന്ന് ന്യൂട്ടൻ പറഞ്ഞിട്ടുണ്ട്. ദൈവം പ്രപഞ്ചം സൃഷ്ടിച്ചകാലം ഗണിച്ചെടുക്കാൻ പോലും അദ്ദേഹം ശ്രമിച്ചു.

ജീവിത അവസാനകാലത്ത് രസായന വിദ്യയിലും മതശാസ്ത്രത്തിലും ഗവേഷണമായിരുന്നു ന്യൂട്ടന്റെ പ്രധാന ജോലി. തികഞ്ഞാരു അന്ധവിശ്വാസിയായാണ് ന്യൂട്ടന്റെ പെരുമാറ്റമെന്ന് അദ്ദേഹത്തിന്റെ പല ജീവശാസ്ത്രജ്ഞന്മാരും പറയുന്നു. 2060 ൽ ലോകം അവസാനിക്കുമെന്നു വരെ ന്യൂട്ടൻ വിശ്വസിച്ചിരുന്നു. ഇത് തെളിയിക്കുന്നൊരു കത്ത് ഈയിടെ കണ്ടെത്തപ്പെടുകയുണ്ടായി. 1904 ൽ ന്യൂട്ടൻ സുഹൃത്തിനെഴുതിയ കത്തായിരുന്നു അത്.

ദ്രവ്യത്തെക്കുറിച്ചും ചലനത്തെക്കുറിച്ചും ന്യൂട്ടോണിയൻ സങ്കല്പങ്ങൾ തെറ്റാണെന്ന് പിന്നീട് ആൽബെർട്ട് ഐൻസ്റ്റീൻ കണ്ടെത്തി. വേഗതകുറഞ്ഞ വസ്തുക്കളുടെ ചലനത്തെ വിശദീകരിക്കേണ്ടി വരുമ്പോൾ ന്യൂട്ടന്റെ ചലന നിയമങ്ങൾ ശരിയായിരിക്കാം. എന്നാൽ വസ്തുക്കൾ പ്രകാശവേഗതയിൽ സഞ്ചരിച്ച് തുടങ്ങിയാലോ? ന്യൂട്ടൻ പറഞ്ഞതിന്റെ പരിമിതികളും പരിധികളെയും കുറിച്ച് വിശിഷ്ടാപേഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തിലൂടെ ഐൻസ്റ്റീൻ ചൂണ്ടിക്കാട്ടി.

ചലനംമൂലം സമയത്തിൽ വരുന്ന മാറ്റവും നിരവധി പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ തെളിയിക്കപ്പെട്ടു. ഒരു സംഭവവും സ്വതന്ത്രവും കേവലവുമല്ല. അത് നിരീക്ഷകനെ ആശ്രയിച്ചാണിരിക്കുന്നത്. ഒരു നിരീക്ഷകന് ഒരേ സമയത്ത് നടക്കുന്നു എന്നു തോന്നുന്ന രണ്ടു സംഭവങ്ങൾ വേറൊരു നിരീക്ഷകനെ വ്യത്യസ്ത കാലത്ത് നടക്കുന്നതായി തോന്നാം. ഒരു വസ്തു വെറുതെ കിടക്കുമ്പോഴും ചലിക്കുമ്പോഴും അതിന്റെ നീളത്തിൽ വ്യത്യാസം വരില്ലെന്നാണ് നമ്മൾ വിചാരിക്കുക. ഇത് തെറ്റാണെന്ന് ഐൻസ്റ്റീൻ കണ്ടെത്തി.

ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ തുടക്കത്തിലെ ന്യൂട്ടന്റെ ഭൗതിക സിദ്ധാന്തങ്ങളെ സൂക്ഷ്മതലത്തിലെ ദ്രവ്യങ്ങളുടെ ചലനങ്ങളെ വിശദീകരിക്കാനാവാതെ വന്നപ്പോൾ അതിനെ ആദ്യം ചോദ്യം ചെയ്തത് മാർക്സ് പ്ലാങ്കായിരുന്നു. ദ്രവങ്ങളുടെ സൂക്ഷ്മതലത്തെ വിശദീകരിക്കാൻ അദ്ദേഹം ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തത്തിലുടെ ശ്രമം നടത്തി. ഊർജം ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുകയോ പുറത്തുവിടുകയോ ചെയ്യുന്നത് നിശ്ചിത പായ്ക്കറ്റുകളായാണ് എന്ന ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം അദ്ദേഹം മുന്നോട്ടുവെച്ചു. ഐൻസ്റ്റീൻ അതിന് പ്രകാശത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ വ്യാഖ്യാനം നൽകി. അതോടെ ക്വാണ്ടം തിയറി 20-ാം നൂറ്റാണ്ടിലെ സുപ്രധാന കണ്ടുപിടിത്തങ്ങളി ലൊന്നായി മാറി.

ഭൗതിക രംഗത്തെ വലിയൊരു കീറാമുട്ടിയാണ് ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം പരിഹരിച്ചത്. ഇതിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിലാണ് പ്രഗത്ഭ ശാസ്ത്രജ്ഞൻ നീൽസ് ബോർ ഒരു പുതിയ ആറ്റം മാതൃക ആവിഷ്കരിച്ചത്. 1929 ൽ ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് എന്ന ശാസ്ത്രശാഖ തന്നെ നിലവിൽ വന്നു. ഇത് പിന്നീട് ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ വിവിധ മേഖലകളിൽ വളർന്നു വികസിച്ചു. എല്ലാം മുൻകൂട്ടി നിശ്ചയിക്കപ്പെട്ടതാണെന്നും കൃത്യമാണെന്നുമുള്ള ന്യൂട്ടോണിയൽ കാലഘട്ടത്തെ ചിന്തകളെ ശാസ്ത്രം മാറ്റിമറിച്ചത് ക്വാണ്ടം തിയറിയിലൂടെയായിരുന്നു. ഇതിനെ കൂടുതൽ അരക്കിട്ടുറപ്പിച്ചത് ഐൻസ്റ്റീന്റെ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തമാണ്.

പിന്നീട് ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ അമ്പരപ്പിക്കുന്ന വളർച്ചയ്ക്ക് മുന്നിൽ അതിന്റെ ഉപജ്ഞാതാക്കളിൽ ഒരാളായ ഐൻസ്റ്റീൻ പോലും പതറിപ്പോയി. ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ വളർച്ചയിലൂടെ നേടിയത് ഒന്നിനും നിശ്ചയമില്ലാത്തതും മുൻകൂട്ടി പറയാനാവില്ല. എല്ലാം സാധ്യത മാത്രമാണ് എന്ന തത്വശാസ്ത്രമാണെങ്കിൽ ആരെല്ലാം വിശ്വസിക്കാൻ പ്രയാസമാണെന്ന ഐൻസ്റ്റീൻ പറയുകയുണ്ടായി. എല്ലാം ആപേക്ഷികമാണെന്നും അസ്ഥിരമാണെന്നും ക്വാണ്ടം തിയറിയുടെ തെളിയിക്കപ്പെട്ടെങ്കിലും എല്ലാം പുനഃനിശ്ചിതമെന്ന ക്ലാസിക്കൽ വാദത്തിലായിരുന്നു ഐൻസ്റ്റീന്റെ വിശ്വാസം. ന്യൂട്ടനെ തകർത്തെറിഞ്ഞ സിദ്ധാന്തങ്ങളുടെ പിതാവാണെങ്കിലും ന്യൂട്ടന്റെ ക്ലാസിക്കൽ വാദത്തിന്റെ ശക്തനായ അനുയായിയായി ഐൻസ്റ്റീൻ മാറി. പ്രവചനഘടനയെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന ഒരു ശരിയുണ്ടെന്നും സകലതിനെയും നിയന്ത്രിക്കുന്നത് ലളിതമായ നിയമങ്ങളാണെന്നും ഐൻസ്റ്റീൻ വിശ്വസിച്ചു. എല്ലാറ്റിനും ചിട്ടയുണ്ടെന്നും അദ്ദേഹം കരുതി, സാധ്യതയല്ല. കൃത്യ തയാണ് പ്രപഞ്ചനിയമങ്ങളെന്നായിരുന്നു ഐൻസ്റ്റീന്റെ വാദം.

ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം പരിഷ്കരിച്ച പുതിയൊരു സുനിശ്ചിത ഭൗതിക ശാസ്ത്രം ആവിഷ്കരിക്കണമെന്ന് ഐൻസ്റ്റീൻ വാദിച്ചു. അതോടെ താൻ തന്നെ കണ്ടെത്തിയ ഭൗതികസത്യത്തെ അംഗീകരിക്കാൻ പറ്റാതെ ഐൻസ്റ്റീൻ ഭൗതിക ശാസ്ത്രഗവേഷണ രംഗത്ത് ഏതാണ്ട് ഒറ്റപ്പെട്ടു. 1926ന് മുൻപ് അദ്ദേഹം ഗവേഷകരുടെ നേതാവായിരുന്നെങ്കിൽ അതിനുശേഷം അദ്ദേഹം ഒറ്റപ്പെട്ടവനായി. അതിനിടെ ഐൻസ്റ്റീൻ പുതിയൊരു പദ്ധതിയുടെ കാവൽക്കാരനായി കഴിഞ്ഞിരുന്നു. ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം, ക്വാണ്ടംബലതന്ത്രം, ആറ്റത്തിനകത്തെ കണികകളുടെ വിസ്മയ പ്രപഞ്ചം തുടങ്ങിയ നൂതന ചിന്തകളെ മറ്റൊരു സമഗ്ര പ്രതിനിയമത്തിന്റെ ലക്ഷണങ്ങളായാണ് ഐൻസ്റ്റീൻ കാണാൻ ശ്രമിച്ചത്. അതായത് യൂണിഫൈഡ് ഫീൽഡ് തിയറി.

(അവസാനിക്കുന്നില്ല)