Tuesday, November 16, 2010

4. గురుత్వాకర్షణ కథ

విశ్వస్వరూపం (గత సంచిక తరువాయి)

4. గురుత్వాకర్షణ కథ
వేమూరి వేంకటేశ్వరరావు

1. చెట్టు నుండి రాలిన పండు

అది సాధారణ శకం, 1666 వ సంవత్సరం. ఇది కల్పితమో, నిజమో తెలియదు కాని, ఎంతో ప్రాచుర్యంలో ఉన్న కథ ఏమిటంటే, ఇంగ్లండులో ఊల్‌థోర్‌ప్స్ అనే ఊళ్లో 23 ఏళ్ల యువకుడు ఒకడు చెట్టు పక్క తీనె మీద కూర్చుని చంద్రుడి వైపు చూస్తూ ఉండగా చెట్టు మీద నుండి నేల మీదకి ఏపిల్ పండు ఒకటి పడిందిట.

“చెట్టు నుండి భూమి మీదకి పండు పడ్డట్లే చంద్రుడు భూమి మీదకి ఎందుకు పడిపోవటం లేదు?” అనే చిన్న సందేహం ఆ యువకుడి మెదడులో మొలకెత్తింది. తత్సంబంధమైన విషయాలని అతడు ఎన్నాళ్ల బట్టి ఆలోచిస్తున్నాడో ఏమో కాని, పండుని భూమి మీదకి లాగే బలమూ, చంద్రుడిని భూమి చుట్టూ తిప్పే బలమూ – ఈ రెండింటికి మూల కారణం ఒక్కటే అని అతనికి స్పురించింది. కంటికి కనిపించని ఆ బలానికి గురుత్వాకర్షణ బలం (gravitational force) అని పేరు పెట్టేడు, ఆ యువకుడు. ఆతని పేరు – నూటన్. ఆ రోజులలో ఈ రకం ఆలోచన విప్లవాత్మకమైనదని ఒప్పుకుని తీరాలి. ఎందుచేతనంటే…..




బొమ్మ 1. ఐజక్ నూటన్

నూటన్ కి ముందు 2,000 సంవత్సరాల సంగతి. గ్రీసు దేశంలో ఉన్న తాత్వికులు కూడ చెట్ల నుండి పండ్లు నేల మీదకి రాలటం చూసే ఉంటారు. చూసి, “పండు భూమికి చెందినది. దాని స్వస్థానం భూమి. పండు చెట్టుని వీడగానే, భూమి దానిని ‘ఆకర్షించి’ దాని స్వస్థానానికి చేర్చింది,” అని సంజాయిషీ చెప్పేరు. ఈ రకం ఆలోచన 2,000 ఏళ్లపాటు, మార్పు లేకుండా, “ఏకచ్చత్రాధిపత్యంతో” రాజ్యం ఏలింది – నూటన్ వచ్చే వరకు. నూటన్ వచ్చి ఏమన్నాడంటే, “ఈ రకం ఆకర్షణ ఒక్క భూమి సొత్తే కాదు. భూమికీ, చంద్రుడుకీ మధ్య కూడ ఇదే రకం ఆకర్షణ ఉంది” అన్నాడు. నూటన్ చేసిన ఘనకార్యం ఏమిటంటే ఈ ఆకర్షణ సిద్ధాంతం ఒక్క భూమికే పరిమితం చెయ్యకుండా దానిని విశ్వవ్యాప్తం చేసేడు. విశ్వం (universe) లో గరిమ (mass) ఉన్న ఏ రెండు పదార్ధాల మధ్య అయినా సరే ఈ రకం ఆకర్షణ ఉంటుందనిన్నీ, పైపెచ్చు ఈ ఆకర్షణ పరస్పరం అనిన్నీ నూటన్ ఉద్ఘాటించేడు. ఈ ఆకర్షణ ఉనికిని చెప్పటమే కాకుండా అది ఎంత బలోపేతమైనదో లెక్క కట్టి చూపటానికి వీలుగా ఈ ఆకర్షణ బలాన్ని గణిత సమీకరణం (mathematical equation) రూపంలో సూత్రీకరించేడు. నూటన్ సూత్రీకరించిన ఈ సూత్రం 300 ఏళ్లపాటు నిరాఘాటంగా రాజ్యం ఏలిన తరువాత, ఆ సూత్రానికి చిన్న సవరింపు చేసి, కొన్ని మెరుగులు దిద్ది, అయిన్‌స్టయిన్ సా. శ. 1915 లో తన సాధారణ సాపేక్ష సిద్ధాంతం (General Theory of Relativity) ప్రవచించేడు.

విశ్వం గురించి ప్రస్తుతం మనకి తెలిసిన విషయాలు ఇవి: సృష్ట్యాదిలో ఒక ప్రచండమైన మహా శక్తి (Primeval energy) నుండి నాలుగు ప్రాధమిక బలాలు (Fundamental Forces) పుట్టుకొచ్చేయి. వాటిల్లో గురుత్వాకర్షణ బలం (Gravitational force) ఒకటి. ఇది మనందరికీ పరిచయం అయినది, అనుభవంలో ఉన్నదీను. కనుకనే దీని ఉనికిని ఎప్పుడో 300 ఏళ్ల కిందటే నూటన్ కనుక్కోగలిగేడు. రెండవది విద్యుదయస్కాంత బలం (Electromagnetic force). అయస్కాంతం ఇనప ముక్కని ఆకర్షించగలుగుతోందంటే దానికి కారణం ఈ విద్యుదయస్కాంత బలమే. ఇది కూడ - కొద్దో, గొప్పో – మన అనుభవ పరిధిలో ఉన్నదే. అందుకనే దీని ఉనికి కూడ – ఫేరడే, మేక్స్‌వెల్ జంట ధర్మమా అని - తేలికగానే మన అనుభవ పరిధిలోకి వచ్చింది. మిగిలిన రెండింటిలో ఒకదాని పేరు త్రాణిక బలం (Strong force), రెండవదాని పేరు, నిస్త్రాణిక బలం (Weak force). ఈ రెండు బలాలు మన దైనందిన అనుభవాలకి అందుబాటులో లేవు; అణుగర్భంలో ఉన్న రేణువుల మీద మాత్రం ఈ బలాల ప్రభావం ఉంటుంది.

ఆశ్చర్యం ఏమిటంటే ఈ నాలుగు బలాలలో గురుత్వాకర్షణ బలంతో మనకి పురాతనకాలం నుండీ పరిచయం ఉన్నా, ఈ నాలుగు బలాలలో గురుత్వాకర్షణ మొట్టమొదట సూత్రబద్ధం చెయ్యబడ్డా, ఈ బలం గురించి మన అవగాహనలోకి వచ్చినది అతి స్వల్పం. ఈ నాలుగు బలాలూ ఒకే సారి పుట్టుకొచ్చాయనే సిద్ధాంతం ఉన్నప్పటికీ, గురుత్వాకర్షణకీ, మిగిలిన మూడు బలాలకీ మధ్య ఉన్న సంబంధ బాంధవ్యాలు ఏమిటో మనకి అవగాహన అయిననాడు విశ్వస్వరూపం కూడ అర్ధం అయినట్లే అని అందరూ అంటున్నారు. సమస్తాన్నీ మన అవగాహనలోకి తీసుకు రాగలిగే ఒకే ఒక సిద్ధాంతం – సమస్త సిద్ధాంతం (Theory of Everything) – కొరకు అహరహం వేట కొనసాగుతూనే ఉంది. ఈ సమస్త సిద్ధాంతాన్నే Grand Unified Theory (GUT) అని ఇంగ్లీషులో కొందరు పిలుస్తున్నారు.


2. గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతానికి ముందు రోజుల్లో

ఇక్కడ నుండి ముందుకి వెళ్లాలంటే ఇక్కడికి ఎలా వచ్చేమో తెలియాలి కదా. కనుక సమస్త సిద్ధాంతం కొరకు వేట మొదలు పెట్టే ముందు గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతానికి ఏదారి వెంబడి వచ్చేమో ఒకసారి చూద్దాం.

సాధారణ శకారంభానికి 384 సంవత్సరాల ముందు. అంటే, గౌతమ బుద్ధుడి తరువాత, ఉరమరగా అశోకుడి కాలంలో, గ్రీసు దేశంలో ప్రతిష్టాత్మకమైన ఒక తాత్వికుడు (philosopher) పుట్టేడు. ఆయన పేరు అరిస్టాటిల్ (Aristotle). గురుత్వ బలం ఒక ఆకర్షక బలం (Gravitational force is an attractive force) అనే భావన అరిస్టాటిల్ రోజులలో లేదు. అరిస్టాటిల్ దృష్టిలో ఈ విశ్వం నాలుగు మూలకాలతో నిర్మితమై ఉంది. ఈ నాలుగు మూలకాలలో అన్నిటికంటె బరువైన భూమి ఈ విశ్వానికి కేంద్రం. ఈ భూగోళాన్ని చుట్టుముట్టి జలగోళం (hydrosphere) ఉంది. ఆ జలగోళం చుట్టూ వాయుగోళం (atmosphere) ఉంది. ఆ వాయుగోళానికి అవతల అగ్నిగోళం ఉంది.



బొమ్మ 2. గాలి లోకి విసరిన రాయి గతిపథం (trajectory)

“గాలి లోకి విసరిన రాయి భూమి మీద పడిందంటే ఆ రాయి తన స్వస్థానమైన భూగోళాన్ని చేరుకోటానికి చేసే ప్రయత్నమే. మంటలు మీదకి ఎగియటానికి కారణం మంట తన స్వస్థానమైన అగ్నిగోళాన్ని చేరుకోటానికి చేసే ప్రయత్నమే.” ఇదీ అరిస్టాటిల్ సిద్ధాంతం. ఈ నాడు ఇది మనకి హాస్యాస్పదంగా అనిపించవచ్చు. కాని ఇదే సరి అయిన సిద్ధాంతం అని దరిదాపు 2,000 సంవత్సరాల పాటు ప్రజలు నమ్మేరు. నిలదొక్కుకుపోయిన నమ్మకాలు ఒకంతట పోవు!

సా. శ. 14 వ శతాబ్దం నుండి 17 వ శతాబ్దం వరకు ఉన్న కాలాన్ని యూరప్ ఖండంలో నవజాగృతి యుగం (Renaissance period) అని చెప్పుకోవచ్చు. తరతరాలబట్టి పాతుకుపోయి, బూజుపట్టిపోయిన అరిస్టాటిల్ సిద్ధాంతాల పట్టు క్రమేపీ సడలటం మొదలయింది ఈ సంధి యుగం లోనే. ఈ కాలంలో ప్రయోగాత్మకమైన పరిశోధనలకి, గణితపరమైన ఆలోచనలకి పెద్ద పీట పడింది. సూర్యుడు గ్రహాలపై ఒక రకమైన బలం (force) ప్రయోగిస్తున్నాడని జెర్మనీలో కెప్లర్ (Kepler) అనే ఆసామీ ఒక ప్రతిపాదన చేసేడు. ఈ బలం సూర్యుడికీ, గ్రహాలకీ మధ్య ఉన్న దూరం మీద ఆధారపడి ఉంటుందని కూడ ఆయన ఊహాగానం చేసేడు; కాని ఆ బలం యొక్క ప్రమాణం ఎంత ఉంటుందో నిక్కచ్చిగా చెప్పలేదు. ఆ బలం గురించి వివరాలు ఏమీ తెలియకపోయినా సూర్యుడి చుట్టూ గ్రహాలు తిరిగే పరిభ్రమణ వేగం ఎంతుండాలో ఈ బలమే నిర్ణయిస్తుందని ఆయన ప్రతిపాదించి, అక్కడితో ఊరుకోకుండా గ్రహాలు సూర్యుడి చుట్టూ తిరిగే లక్షణాలని మూడు గణిత సూత్రాలలో ఇమిడ్చి చెప్పేడు. వాటినే కెప్లర్ సూత్రాలు అనే పేరుతో ఈ నాటికీ వాడుతున్నాం.



బొమ్మ 3. గలిలియో గలెలీ

సా. శ. 1600 తరువాత ఇటలీలో గలిలియో (Galileo) సూర్యుడి చుట్టూ గ్రహాలు తిరుగుతున్నాయనే దృగ్విషయానికి (phenomenon) దాఖలా చూపించేడు. చూపించి చర్చి ఆగ్రహానికి గురి అయ్యాడు. గురుత్వాకర్షణ అనే ఊహనం (concept) ఆ రోజుల్లో లేకపోయినా ఈ ఆకర్షణ లక్షణాలని ఆయన ప్రయోగాత్మకంగా అధ్యయనం చేసి అరిస్టాటిల్ రోజుల నుండీ పాతుకుపోయిన ఒక నమ్మకాన్ని వమ్ము చేసేడు. బరువైన వస్తువులు జోరుగాను, తేలిక వస్తువులు నెమ్మదిగాను పైనుండి కిందికి పడతాయనే అరిస్టాటిల్ నమ్మకానికి ఆ రోజుల్లో తిరుగు ఉండేది కాదు. ఆ నమ్మకంలో పస ఉందో లేదో ప్రయోగాత్మకంగా తేల్చి చూడవచ్చనే యావ 2,000 సంవత్సరాలలో ఏ ఒక్కరికీ కలగలేదు. బరువుతో నిమిత్తం లేకుండా అన్ని వస్తువులు ఒకే వేగంతో పై నుండి కిందికి పడతాయని గెలిలియో ప్రయోగం చేసి నిరూపించేడు. అంతే కాదు. పైనుండి కిందికి పడే వస్తువులు అన్నీ ఒకే పరిమాణంతో వేగవృద్ధి (acceleration) చెందుతాయనిన్నీ, భూమి మీద (అంటే, భుమ్యాకర్షక క్షేత్రంలో) ఆ వేగవృద్ధి (acceleration due to gravity) విలువ ప్రతి సెకండులో సెకండుకి 9.8 మీటర్లు చొప్పున (9.8 meters per second per second) అవుతుంది అనిన్నీ ఆయన కొలిచి చెప్పేరు. దీనినే మనం ఇంగ్లీషులో g అనే అక్షరంతో సూచిస్తాం. గెలిలియో తదనంతరం, మరొక 50 ఏళ్లు పోయేక, ఇదే g = 9.8 అనే విలువని నూటన్ తన రెండవ చలన సూత్రం (Second Law of Motion) లో వాడతాడు.

ఇలా దిగ్గజాల భుజస్కందాల మీద నిలబడి నూటన్ అందరి కంటె ఎక్కువ దూరం చూడగలిగేడు. చూసి, మరొక 20 ఏళ్లు శ్రమించి ప్రిన్‌సిపియా (Principia) అనే ఉద్‌గ్రంధాన్ని ప్రచురించేడు. ఈ గ్రంధంలో గ్రేవిటీ (gravity) అనే మాటని కొత్త అర్ధంతో మొదటిసారి వాడేడు. ఈ గ్రంధంలోనే విశ్వజనీన గురుత్వాకర్షణ సూత్రం (Universal Law of Gravitation) ఉద్ఘాటించేడు. ఈ సూత్రం ప్రకారం విశ్వంలో ఏ రెండు వస్తువులని తీసుకున్నా సరే అవి పరస్పరం ఆకర్షించుకుంటూ ఉంటాయి. ఆ పరస్పర ఆకర్షక బలం ఆ రెండు వస్తువుల గరిమ యొక్క లబ్దానికి (product of the masses) సరళ అనుపాతం (direct proportion) లోనూ, ఆ రెండు వస్తువుల దూరం యొక్క వర్గుకి (square of the distance) విలోమ అనుపాతం (inversely proportion) లోనూ ఉంటాయని సూత్రబద్ధం చేసేడు. (ఇక్కడే కెప్లర్ పప్పులో కాలేసి, ఆ బలం ఆ రెండు వస్తువుల మధ్య ఉన్న దూరానికి సరళ అనుపాతంలో ఉంటుందనుకున్నాడు.)


నూటన్ ప్రచురించిన ప్రిన్సిపియా ఒక మహా గ్రంధం. అదొక రత్నాల ఖని. ఈ గ్రంధంలో ఒక్క గురుత్వాకర్షణ సూత్రమే కాకుండా జగద్విఖ్యాతి చెంది, ప్రతి ఉన్నత పాఠశాల విద్యార్ధి నేర్చుకునే మూడు నూటన్ చలన సూత్రాలు (Newton’s Laws of Motion) కూడ ఉన్నాయి. వీటిల్లో రెండవ చలన సూత్రం చాల ముఖ్యం. దీనినే టూకీగా F = ma అని రాస్తారు. ఇక్కడ F అంటే force లేదా బలం, m అంటే mass లేదా వస్తువు యొక్క గరిమ, a లేదా acceleration ఆ వస్తువు ఎంత త్వరణంతో చలిస్తున్నాదో చెబుతుంది. ఈ త్వరణం భూమి గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రంలో జరిగితే (అంటే, భూమి మీద కాని, భూమి చుట్టుపట్ల ఉన్న వాతావరణంలో కాని) ఇదే సమీకరణాన్ని F = mg అని రాస్తారు. అప్పుడు ఈ g విలువ గెలిలియో లెక్క కట్టిన 9.8 meters/sec/sec.

చూశారా!. నూటన్ కళ్లు, ముక్కు మూసుకుని, చెట్టు కింద కూర్చుని జపం చేస్తే ఆయన మస్తిష్కంలో ఇదంతా మెరవలేదు. కెప్లర్, గెలిలియో ప్రభృతులు కట్టిన పునాదుల మీద నూటన్ తన గురుత్వాకర్షణ భవంతిని కట్టేడు. కట్టి, తన సిద్ధాంతాలు ఒక్క భూమి మీదనే కాక విశ్వవ్యాప్తంగా వర్తిస్తాయని నమ్మేడు.

నూటన్ సూత్రాలని అందరూ ఒక్కుమ్మడి ఎగబడి ఆమోదించలేదు. ఎక్కడో ఆకాశంలో ఉన్న చంద్రుడిని భూమి ఆకర్షించటం ఏమిటి? భూమికీ, చంద్రుడికీ మధ్య తాడు లాంటిది ఏదీ లేదే! కంటికి కనిపించని బలం ఉందని అంటే ఎలా నమ్మెస్తాం?

నూటన్ సిద్ధాంతలని నమ్మని వాళ్లు నమ్మలేదు. నమ్మినవాళ్లు మాత్రం ఈ సిద్ధాంతాలని వివిధ కోణాలనుండి పరిశీలించి శల్య పరీక్ష చెయ్యటం మొదలుపెట్టేరు. శని గ్రహానికి అవతల యూరెనస్ (Uranus) అనే మరొక గ్రహం ఉనికి కనుక్కున కొత్త రోజులు అవి. ఈ యూరెనస్ గతిని నూటన్ సూత్రాల ప్రకారం లెక్క కట్టి చూస్తే ఆ లెక్కకి, ఆకాశంలో నిజంగా గ్రహం ప్రయాణం చేసే కక్ష్యకీ మధ్య పొంతన కుదరలేదు. నూటన్ సిద్ధాంతంలో లొసుగు ఉండనయినా ఉండాలి, లేదా టెలిస్కోపుతో చూసిన గ్రహం స్థానం తప్పుగా అయినా నమోదు అయి ఉండాలి. ప్రయోగాలలో లొసుగు లేదని నమ్మకం కుదిరిన తరువాత నూటన్ సిద్ధాంతం తప్పేమో అన్న అనుమానం వచ్చింది. కాని నూటన్ అంతటి వాడి సిద్ధాంతంలో తప్పా? అప్పుడు మరేదయినా కారణం కోసం వేట మొదలయింది. ఈ వేటలో ఒక అత్యద్భుతమైన ప్రతిపాదన జరిగింది. యూరెనస్ కక్ష్యకి ఇంకా అవతల మరొక గ్రహం ఉందేమో! అది యూరెనస్ ని తన ఆకర్షణ బలంతో కొంచెం వెనక్కి లాగుతోందేమో. ఈ అనుమానం రాగానే ఆ ఊహాత్మకమైన గ్రహం ఎక్కడ ఉంటే యూరెనస్ గ్రహగతిలో మనం చూస్తూన్న మార్పులు రావచ్చో లెక్కగట్టేరు. ఆకాశంలో ఆ ప్రదేశంలో వేట మొదలెట్టేరు. ఆహాఁ. అనుకున్నట్లు ఆకాశంలో మరొక చిన్న గ్రహం కనిపించింది. దానికి ప్లూటో (Pluto) అని పేరు పెట్టేరు. చరిత్రలో నూటన్ స్థానానికి ఇహ ఢోకా లేదని అందరు ఒక సారి గట్టిగా ఊపిరి పీల్చుకున్నారు.

ఈ సంరంభం సద్దు మణగకుండానే నీలాకాశం నుండి పడ్డ అశనిపాతంలా మరొక వార్త వచ్చి పడింది. సా. శ. 1855 లో లివరియెర్ (Le Verrier) అనే ఫ్రాంసు దేశీయుడికి బుధ గ్రహం (Mercury) నడకలో లొసుగు కనిపించింది. భుధ గ్రహం ఒక కక్ష్యలో గతి తప్పకుండా నడవాలి – మిగిలిన గ్రహాలకి మల్లే. కాని ఆ దీర్ఘవృత్తాకారపు కక్ష్య (elliptical orbit) నిలకడగా ఉండకుండా ప్రతి ఏటా కొద్ది కొద్దిగా పక్కకి జరుగుతోంది. ఈ రకం చలనం చూడాలంటే గిర్రున తిరిగే బొంగరాన్ని చూడండి. దాని అక్షం (axis) అలా, అలా పక్కకి జరుగుతూ ఉంటుంది. ఈ రకం చలనాన్ని విషువచ్చలనం (precision) అంటారు. ఎంత ప్రయత్నించినా నూటన్ సమీకరణాలు బుధ గ్రహానికే ఎందుకు ఈ రకం చలనం అంకురించిందో చెప్పలేకపోయాయి. యూరెనస్ కి వెలుపల ప్లూటో దొరికినట్లే బుధగ్రహం కక్ష్యకి లోపల “వల్కన్” (Vulcan) అనే గ్రహం మరొకటి ఉందేమో అని వెతికి చూసేరు. కనబడలేదు. నూటన్ నిర్మించిన మహా సౌధానికి మొదటి బీట పడింది! నలభయి ఆరు ఏళ్ల తరువాత, 1915 లో, అయిన్‌స్టయిన్ వచ్చి నూటన్ సమీకరణాలలో చిన్న మార్పు చేసి చుక్కాని లేని నావలా ఉన్న భౌతిక శాస్త్రాన్ని ఒక దరికి చేర్చేడు.

ఆయిన్‌స్టయిన్ చేసిన సవరణలో ముఖ్యాంశం ఏమిటంటే –“ గురుత్వాకర్షణ నూటన్ అనుకున్నట్లు ఒక ‘బలం” కాదు’ అన్నాడు. అని, “స్థలకాలం (spacetime) మీద ఎక్కువ గురుత్వం ఉన్న పదార్ధం (ఇక్కడ, భూమి అనుకొండి) ఉంచటం వల్ల స్థలకాలం మీద లొత్త పడుతుంది. ఆ లొత్త ప్రభావం వల్ల ఆ చుట్టుపట్ల గురుత్వం ఉన్న చిల్లర వస్తువులు (ఏపిల్ పండు, చంద్రుడు వగైరా అనుకొండి) ఆ లొత్తలోకి జారి పడతాయి. అంతేకాని ఎవ్వరూ ఎవ్వరినీ ఆకర్షించటం లేదు. సూర్యుడు ఎంతో భారం ఉన్న వస్తువు కనుక సూర్యుడి సమీపంలో స్థలకాలానికి లోతైన లొత్తే పడుతుంది. బుధ గ్రహం సూర్యుడికి అతి సమీపంలో ఉంది కనుక ఆ లొత్త ప్రభావం బుధుడి మీద ఎక్కువ. అందువల్లనే ఇతర గ్రహాల విషయంలో కనబడని “జరుగుడు” బుధగ్రహం కక్ష్య విషయంలో స్పుటంగా కనబడుతోంది.” ఈ విధమయిన వివరణతో అయిన్‌స్టయిన్ నూటన్ సిద్ధాంతాలని సవరించేడు.



బొమ్మ 4. అయిన్‌స్టయిన్ 1905 లో

అలాగని నూటన్ చెప్పినది అంతా తప్పు కాదు. సర్వసాధారణంగా, మనకి భూమి మీద కాని, భూమి పరిసర ప్రాంతాలలో కాని, నభోమూర్తుల భారం (mass) మరీ అత్యధికం కానప్పుడు నూటన్ సిద్ధాంతాలకి ఢోకా లేదు. కాని భారీ నభోమూర్తులు (ఉదా. నక్షత్రాలు, క్షీరసాగరాలు) తారసపడ్డప్పుడు నూటన్ సిద్ధాంతాలకి బదులు అయిన్‌స్టయిన్ సిద్ధాంతాలు వాడాలి.

3. కృష్ణ పదార్ధం

అలాగని సాధారణ సాపేక్ష సిద్ధాంతంలో లొసుగులు లేవనుకోకండి. “పీత కష్టాలు పీతవి” అన్నట్లు సాపేక్ష సిద్ధాంతం కూడ కష్టాలు పడుతోంది.

ఆకాశంలో ఎన్నో క్షీరసాగరాలు (galaxies) ఉన్నాయి కదా. ఈ క్షీరసాగరాలు కూడ ఏకాకులులా కాకుండా గుంపులు (clusters) గా కనిపిస్తూ ఉంటాయి. ఈ గుంపులలో ఒక గుంపు పేరు “కోమా గుంపు” (Coma cluster). ఇది మనకి చాలా దూరంలో ఉన్నది. దీనిని ఆధారంగా చేసుకుని “హబుల్ స్తిరాంకం” (Hubble constant) విలువ 80 ఉంటుందని లెక్క గట్టేరు. ఈ విలువని ఆధారంగా చేసుకుని విశ్వం వయస్సు అంచనా వేస్తే అది 8 నుండి 12 బిలియను సంవత్సరాల కంటె ఎక్కువ ఉందని అంచనా తేలింది. ఈ అంకెనీ నమ్మలేము. ఎందుకంటే ఈ విశ్వంలో 8 బిలియను సంవత్సరాల కంటె ఎక్కువ వయస్సు ఉన్న క్షీరసాగరాలు ఉన్నాయి. తల్లి వయస్సు కంటె పిల్ల వయస్సు ఎక్కువ ఎలా వీలవుతుంది?

అన్ని క్షీరసాగరాలలాగే ఈ కోమా గుంపు కూడ స్వప్రదక్షిణం చేసుకుంటూ, విష్ణుచక్రంలా గిర్రున తిరుగుతూ ఉంటుంది. ఈ క్షీరసాగరాలు ఊహకి అందని దూరంలో ఉన్నప్పటికీ, వీటి భారం (mass) ఎంతుంటుందో మనం మన ప్రయోగశాలలలో కూర్చుని అంచనా వెయ్యగలం. భారం ఉంటే దానికి గురుత్వాకర్షణ ఉండాలి. ఒప్పులగుప్పలో అమ్మాయిలు గిర్రున తిరుగుతూ ఉంటే అమ్మాయిల జడలు పైకి ఎగురుతూ ఉండవూ? అలాగే గిర్రున తిరుగుతూన్న క్షీరసాగరాలలోని నక్షత్రాలు పైకి ఎగిరిపోటానికి ప్రయత్నిస్తూ ఉంటాయి. అవి అలా ఎగిరిపోకుండా ఉండాలంటే ఆ అపకేంద్ర బలానికి (centrifugal force) విరుగుడుగా గుంపులో ఉన్న పదార్ధం యొక్క గురుత్వాకర్షణ పని చెయ్యాలి. కాని లెక్క వేసి చూస్తే ఆ గుంపులో ఉన్న పదార్ధం యొక్క గురుత్వాకర్షణ బలం ఆ అపకేంద్ర బలాన్ని ఆపటానికి సరిపోదని తేలింది. కనుక ఆ నక్షత్ర రాసులు సిద్ధాంతం ప్రకారం చెల్లాచెదరు అయిపోవాలి. కాని అవి అలా ప్రవర్తించటం లేదు. అంటే ఏమిటన్న మాట? మనకి తెలియని, అంటే మన కంటికి, మన పనిముట్లకి కనపడని పదార్ధం ఏదో ఆ క్షీరసాగరాల్లో ఎక్కడో దాగి ఉండాలని ఒక ప్రతిపాదన లేవదీశారు. అలా మన కంటికి, మన పరికరాలకి కనబడకుండా నక్కి ఉన్న పదార్ధాన్ని కృష్ణ పదార్ధం (dark matter) అంటున్నారు.



బొమ్మ 5. విశ్వంలో కంటికి కనిపించే పదార్ధం అత్యల్పం

ఈ కృష్ణ పదార్ధం ఉందో లేదో నిక్కచ్చిగా తెలియదు. కంటికి కనబడని ప్లూటోని లెక్కగట్టి పట్టుకున్నట్లే కంటికి కనబడకపోయినా “కృష్ణ పదార్ధం” అనేది ఒకటి ఉండి గిర్రున తిరుగుతున్న గేలక్సీలలోని నక్షత్రాలు చెదిరిపోకుండా కాపాడుతోందని ఒక అనుమానం. ఈ అనుమానం నివృత్తి అయితే విశ్వస్వరూపం మరికొంచెం అర్ధం అయినట్లే.

మూడడుగులు ముందుకేస్తే ఆరడుగులు వెనక్కి వేసే గుర్రం కథ లా ఉంది కదూ!