Friday, November 18, 2011

విశ్వస్వరూపం: 16. శూన్యం యొక్క నిర్మాణ శిల్పం

విశ్వస్వరూపం (గత సంచిక తరువాయి)



16. శూన్యం యొక్క నిర్మాణ శిల్పం




వేమూరి వేంకటేశ్వరరావు



విశ్వంలో అత్యంత సంక్లిష్టమైనది ఏది?



భారత కథలో యక్ష ప్రశ్న లాంటి ప్రశ్న ఇది.



ఈ ప్రశ్నకి సరి అయిన సమాధానం “శూన్యం” అని నేను చెబితే మీరు ఆశ్చర్యపోతారు.



శూన్యం (vacuum) అంటే ఖాళీ అని మనం నేర్చుకున్నాం. ఖాళీ అంటే అక్కడ పదార్ధం లేదు, వికిరణం లేదు, ఏమీ లేదనే ఇన్నాళ్లూ మనకి నేర్పేరు. కాని గుళిక శాస్త్రం వచ్చిన తరువాత అదంతా తారుమారు అయింది. గుళిక శాస్త్రం ప్రకారం సూన్యం అనేది చాల నిండుగా ఉన్న ప్రదేశం, చాల చర్యాశీలత గల ప్రదేశం. శూన్యం నిండా అదృశ్యమైన రేణువులు ఉన్నాయి, శక్తులు ఉన్నాయి, బలాలు ఉన్నాయి. అసలు ఈ సృష్టి రహశ్యం శూన్యంలోనే ఉందని ఇప్పుడు బాగా చలామణీలో ఉన్న నమ్మిక. విశ్వవ్యాప్తంగా ఉన్న గురుత్వాకర్షణ శక్తిని తోసి రాజని క్షీరసాగరాలు జోరుగా పరిగెత్తుకుపోతున్నాయంటే దానికి కారణభూతమైన అదృశ్య శక్తి శూన్యంలోనే ఉందనిన్నీ, ఉల్లిగడ్డలా గుండ్రంగా ఉందని మనం అనుకుంటూన్న విశ్వాన్ని బల్లపరుపుగా చదును చేసేస్తూన్న అదృశ్య శక్తి సూన్యంలోనే దాగి ఉందనిన్నీ ఇటివల శాస్త్రవేత్తల సరికొత్త నమ్మకం. అసలు బృహత్ విస్పోటనంలోని బ్రహ్మ రహశ్యం శూన్యంలోనే దాగి ఉందని అంటున్నారు.


ఏ పుచ్చకాయో తిని పిచ్చెక్కిన వాడి ఆలోచనలా ఉన్న ఈ రకం ఆలోచనకి మూల స్థంబం గుళిక శాస్త్రపు సంస్థాపకులలో ఒకడైన హైజెన్బర్గ్ ఉటంకించిన సందిగ్ధ సూత్రం (principle of uncertainty). గుళిక శాస్త్రపు గణితంతో కుస్తీపడుతూ ఉన్న సమయంలో ఆ గణిత సమీకరణాలలో దాగి ఉన్న పరమ సత్యం ఒకటి హైజెన్బర్గ్ కళ్ల పడింది. ఆ సూత్రం పరమార్ధం ఏమిటంటే “మనం ఎంత విశ్వ ప్రయత్నం చేసినా ప్రకృతి రహశ్యాలు కొన్ని మనకి అసందిగ్ధంగా అవగాహన కావు. ఇది ప్రకృతి ధర్మం.” ఉదాహరణకి ఒక పరమాణు రేణువునే తీసుకుందాం. అదెంతో కొంత వేగంతో ప్రయాణం చేస్తూ ఉంటుంది కదా. దాని వేగాన్ని మనం దోష రహితంగా కొలవగలిన సందర్భాలలో దాని స్థానాన్ని నిర్ద్వందంగా నిర్ణయించలేము. అది ఎక్కడ ఉందో నిర్ద్వందంగా నిశ్చయించగలిగితే దాని వేగాన్ని దోష రహితంగా నిర్ణయించలేము. ఇదీ ఈయన చెప్పిన సిద్ధాంతంలోని సారాంశం. ఇక్కడ స్థలం – కాలం అనేవి జంట చలన రాశులు. మన సంప్రదాయంలో కూడ “సరస్వతి ఉంటే లక్ష్మి ఉండదు, లక్ష్మి ఉంటే సరస్వతి ఉండదు” అంటారు, అలాగన్న మాట. ఇలాంటి జంట రాశులు భౌతిక శాస్త్రంలో ఇంకా ఉన్నాయి. ఉదాహరణకి శక్తి – కాలం ఇటువంటి జంట రాశులే. ఒక పరమాణు రేణువుకి ఎంత శక్తి ఉందో నిశ్చితంగా మనం నిర్ణయించగలిగితే ఆ శక్తి ఆ రేణువుకి ఎప్పుడు సంక్రమించిందో నిశ్చయించలేము. ఈ రకం అసందిగ్ధ సంబంధాలు ఒక అసమాన్యమైన పర్యవసానానికి దారి తీశాయి. ఈ అసందిగ్ధ సంబంధాల వల్ల శూన్య ప్రదేశంలో ఎల్లప్పుడు అనంతమైనన్ని “కల్ల కణాలు” నీటి బుడగల్లా పుట్టి అత్యల్పకాలం అస్తిత్వం పొంది, వెనువెంటనే మాయమైపోతూ ఉంటాయి. అందుకనే ఈ పరిస్థితిని గుళిక నురుగ (quantum foam) అంటారు.


కాలము-శక్తి సందిగ్ధ సూత్రానికి తలఒగ్గే జంట రాశులు కనుక, మన శూన్య సాగరంలో బుడగలులా తలెత్తే కల్ల రేణువులు ఒక విచిత్రమైన లక్షణాన్ని ప్రదర్సిస్తాయి. వాటి ఆయుర్దాయం తక్కువైన కొద్దీ వాటిలో నిబిడీకృతమైఅన శక్తి ఎక్కువగా ఉంటుంది. అంటే, ఎక్కువ శక్తిమంతమైన బుడగలు (కల్ల కణాలు) తక్కువ కాలం బతుకుతాయి. శక్తి అన్నా గరిమ అన్నా ఒకటే కనుక ఎక్కువ గరిమ ఉన్న కల్ల కణాలు తక్కువ కాలం బతుకుతాయి. తక్కున గరిమ ఉన్న ఎలక్ట్రానుల వంటి కణాలు ఎక్కువ కాలం బతుకుతాయి. ఇదంతా ఆ హైజెన్బర్గ్ చలవ! ఇదంతా హైజెన్బర్గ్ ఉమ్మెత్తపువ్వు తిన్న తరువాత చెప్పిన కవిత్వం కాదు. ఇది పరమ సత్యం అని పరిశోధనశాలలో సా. శ. 1996 లో ప్రయోగాత్మకంగా రుజువయిన సత్యం. ఈ రకం పరిస్థితి సంభవమే అని ఎప్పుడో కాసిమిర్ అనే ఆసామీ జోస్యం చెప్పేడుట కూడా! ఇలా శూన్యంలో ఉన్న శక్తి సంపదని “శూన్య స్థానపు శక్తి” అంటారు.


ఇప్పుడు రంగం సిద్ధం అయింది కనుక ప్రాథమిక రేణువుల సంకర్షణ, కల్ల కణాలు, వగైరా విషయాలని మరొకసారి అవలోకిద్దాం. రేణువుల మధ్య జరిగే సంకర్షణలని లెక్క వేసేటప్పుడు ఈ శూన్య సముద్రంలో నిరంతరం అనంతంగా పుట్టుకొచ్చే కల్ల కణాల ప్రభావం కూడ లెక్కలోకి తీసుకోవాలి. కణాలు అనంతంగా ఉన్నాయి కనుక వాటితో జరిగే సంకర్షణలు కూడ అనంతగానే ఉంటాయి. ఇలా లెక్క అనంతం అయిపోయే సందర్భాలలో లెక్కని అదుపులోకి తీసుకొచ్చే పద్ధతిని ప్రతి ప్రమాణాంకితం (re-normalization) అంటారు. అవసరం లేకపోయినా కుతూహలం ఉన్న విద్యార్ధుల కోసం ఇక్కడ ఈ గణితంలో ఉన్న సూక్ష్మం టూకీగా చెబుతాను. ఈ సిద్ధాంతంలో వచ్చే గణిత సమీకరణాలని నిర్ద్వందంగా పరిష్కరించటం దుస్సాధ్యం అయిపోయినప్పుడు “వైకల్య విస్తరణ” (perturbation expansion) అనే బద్దింపు పద్ధతి లాంటి పద్ధతిని ఉపయోగించవలసి వస్తుంది. ఈ పద్ధతిలో మనకి కావలసిన పరిష్కారం అనంత శ్రేణి (infinite series) రూపంలో ఉంటుందని ఊహించుకుంటాం. ఈ శ్రేణిలోని అనంతమైన పదాలలో (infinite terms) మొదటి పదాన్ని మాత్రమే తీసుకుని లెక్క ముగిస్తే మనకి ఒక “రణ చిత్తు పరిష్కారం” (crude approximate answer) వస్తుంది, మొదటి రెండు పదాలని తీసుకుని లెక్క ముగిస్తే “చిత్తు పరిష్కారం” (approximate answer) వస్తుంది, మొదటి మూడు పదాలని తీసుకుని లెక్క ముగిస్తే “కొంచెం మెరుగైన పరిష్కారం” (better approximate answer) వస్తుంది. ఈ పద్ధతి ఏదో బాగుందే అని ప్రయత్నించి “రణ చిత్తు పరిష్కారం” ప్రయోగాలతో పోల్చి చూస్తే రెండూ 1 శాతం అవధిలో (within 1 percent) సరిపోయాయి. ఈ లెక్కని మరికొంచెం బాగు చేద్దామని “చిత్తు పరిష్కారం” లెక్క గడితే లెక్కంతా బోల్తా పడింది. లెక్క ఉత్తనే బోల్తా పడటం కాదు; ఈ లెక్క ప్రకారం సమాధానాలు అనూహ్యమైనంత పెద్ద సంఖ్యలుగా రావటం మొదలెట్టాయి. ఈ పరిస్థితి వచ్చినప్పుడు సమీకరణాలలో వైపరీత్యం (singularity) ఉందని అంటాం. అంటే మన వైకల్య విస్తరణ పద్ధతి పని చెయ్యలేదన్న మాట. అప్పుడు ఫైన్మన్ ప్రభృతులు ప్రతిపాదించిన ప్రతి ప్రమాణాంకితం చెయ్య వలసి వస్తుంది.


సూన్యం లోంచి ఇలా పుట్టుకొచ్చిన కల్ల రేణువులు జంటలుగా పుడతాయి: జంటలలో ఒకటి పదార్ధం, రెండవది ప్రతి పదార్ధం. కాబట్టే పుట్టిన వెనువెంటనే రెండూ నాశనం అయిపోతూ ఉంటాయి. వాటి జీవిత కాలం బుద్బుద ప్రాయం కనుక వాటిని గమనించటానికి కూడ తగినంత వ్యవధి ఉండదు.


“ఇదంతా బాగానే ఉంది కాని ఈ రకం చర్య భౌతిక శాస్త్రానికి మూల స్తంభం అయిన “శక్తి ని సృష్టించలేము, శక్తిని నిర్మూలించలేము” అనే శక్తి సంరక్షణ విహిత నియమానికి అతీత్రంగా ఉన్నట్లు కనబడుతోందే!” అని కంగారు పదవచ్చు. ఖాళీగా ఉన్న శూన్యాంలో శక్తి పూజ్యం. అక్కడ నుండి జంట జంటలుగా ఈ కల్ల రేణువులు ఎలా పుట్టుకొస్తున్నాయి?

చిన్న ఉదాహరణతో స్పురణ ప్రయోగం చేద్దాం. మన ఖాతాలో జమ, ఖర్చు కలుపుకుని నికరం వెయ్యి రూపాయలు ఉన్నాయనుకుందాం. ఇప్పుడు అకస్మాత్తుగా జమలో ఒక రూపాయి పడి, వెనువెంటనే ఖర్చులో ఒక రూపాయి పడిందని అనుకుందాం. ఒక్క క్షణం పాటు జమలో ఒక రూపాయి ఎక్కువ ఉన్నట్లు కనిపించి వెనువెంటనే ఖర్చులో ఒక రూపాయి కనిపించటంతో నికరం వెయ్యి అలాగే ఉంటుంది. మంచి నిశిత దృష్టి ఉన్న వారికి చిన్న మెరుపులా ఒక రూపాయి కనిపించి మాయమైపోతుంది కదా. ఇదే విధంగా శూన్యం నుండి రేణువు, ప్రతిరేణువు పుట్టటం అనేది ఖాతాలో రూపాయి వెయ్యటం తియ్యటం అన్నమాట.


మన అనుభవంలో శక్తి ఎప్పుడూ ధనాత్మకంగానే కనిపిస్తుంది కనుక రుణాత్మకమైన శక్తిని ఊహించుకోవటానికి మనం అలవాటు పడలేదు. అయినా మన అనుభవ పరిధిలో రుణాత్మకమైన శక్తి లేకపోలేదు. గురుత్వాకార్షణనే తీసుకుందాం. ఒక బీడులో ఒక ఇనప గుండు ఉందనుకొండి. దానిని కొండ మీదకి లేవనెత్తాలంటే గురుత్వాకర్షణ శక్తికి వ్యతిరేకంగా పని చెయ్యాలి. అంటే మన శక్తి వెచ్చించి ఆ గుండుని పైకి లేవనెత్తాలి. మనం వెచ్చించిన శక్తి ఏమయింది? ఇప్పుడది ఆ గుందులో స్థితిజ శక్తి రూపంలో నిక్షిప్తమై ఉంది. అది ధనాత్మకమైన శక్తి అనుకుంటే ఇప్పుడా గుండు జరజరా జారుతూ కింది వస్తే దానికి రుణాత్మకమైన శక్తి సంక్రమించి, నిక్షిప్తంగా ఉన్న ధనాత్మకమైన శక్తిని రద్దు చేస్తుంది. ఇదే తర్కం ఉపయోగించి పైన ఉటంకించిన సంఘటనలు శూన్యంలో సతతం జరుగుతూ ఉంటాయని మనం ఊహించుకోవాలి.



శూన్యంలో దాగి ఉన్న ఈ శక్తిని మనం శూన్య స్థానపు శక్తి అని అన్నాం కదా. ఇది విశ్వవ్యాప్తంగా ఉంది. విశ్వ వ్యాప్తంగా ఉన్న మరొక శక్తి గురుత్వాకర్షణ శక్తి . ఈ గురుత్వాకర్షణ శక్తికే మనం మొదట్లో దైవత్వం అంటగట్టేం. కాని ఈ శూన్యస్తానపు శక్తి గురుత్వాకర్షణ శక్తిని మించిన శక్తిలా అనిపిస్తోంది. విశ్వం వ్యాప్తి చెందుతోందంటే గురుత్వాకర్షక శక్తిని అధిగమించే వికర్షణ శక్తి మరొకటి ఉండాలి. అదే శూన్యంలో దాగి ఉందని ఇప్పుడు పెద్దలు అంటున్నారు.


గురుత్వాకర్షణ శక్తిని మించిన వికర్షణ శక్తి నిజంగా ఉంటే 1920 దశాబ్దంలో అయిన్స్టయిన్ పడ్డ ఇబ్బందులు ఒక ఒడ్డుకి చేరతాయి. ఆయిన్స్టయిన్ సమీకరణాలు “ఈ విశ్వం వ్యాప్తి చెందుతోంది మొర్రో” అంటూ మొర పెట్టుకుంటూ ఉంటే అయిన్స్టయిన్ నమ్మ లేదు. తన కంటికి అంతా స్థిరంగా కనిపిస్తూన్న ఈ విశ్వం వ్యాప్తి చెందుతోందని గణిత సమీకరణాలు చెబుతూ ఉంటే – తన సిద్ధాంతం మీదే తనకి నమ్మకం కుదరక - వ్యాప్తి చెందుతూన్న విశ్వాన్ని ఆపటానికి ఆ సమీకరణాలలో ఒక స్థిరాంకాన్ని ఇరికించేడు. తరువాత విశ్వం వ్యాప్తి చెందుతోందన్న ప్రమాణం హబుల్ చూపెడితే పొరపాటు తెలుసుకుని విచారించేడు. అప్పుడు అయిన్స్టయిన్ ప్రవేశపెట్టిన స్థిరాంకానికి ఇప్పుడు అర్ధం దొరికింది. గురుత్వాకర్షక శకి వెనక్కి లాగుతూ ఉంటే ఈ అదృశ్య శక్తి ముందుకి తోస్తోంది. ఈ “పెను గలాటా” లో గురుత్వాకర్షణ శక్తి గెలిచేటట్లు లేదు. అందుకని ఈ అదృశ్య శక్తికి “కృష్ణ శక్తి” అని పేరు పెట్టేరు.













No comments:

Post a Comment