The Expanding Universe

மனித குலம் இப்பொழுது இருக்கும் நிலைக்கு எடுத்ததும் வந்து விடவில்லை. ஆதியில் மனிதன் இயற்கையை கண்டு பயந்தான். இயற்கை சீற்றங்கள் அவனை பாடாய் படுத்தி விட்டது. முனுக்கென்றால் அவன் உயிர் இழந்தான். இவை யாவும் அவனை யோசிக்க வைத்து விட்டது. இயற்கையை வெல்ல முடியுமோ முடியாதோ, அதன் சீற்றங்களிடமிருந்து தப்பிக்கவாவது வேண்டும் என்று யோசித்தான். அதன் விளைவு தான் விஞ்ஞானம். அது அறிவியல். மனிதன் discovery செய்ய போக அவன் invention செய்ய ஆரம்பித்தான். Discovery-யின் விளைவாக இந்த பிரபஞ்சத்தை ஆராய ஆரம்பித்தான். மண்னை உருக்கி பூதக் கண்ணாடி (lens) செய்ய ஆரம்பித்தான். அந்த ஆடியை வைத்து இந்த பிரபஞ்சத்தை ஆராய்ந்தான். அந்த ஆராய்ச்சி தலைமுறைகளைத் தாண்டி சென்றது. அங்கே கண்ட பல கோடி நட்சத்திரக் குடும்பங்களும், galaxy-க்களும் அவனை ஆச்சரியப்படுத்தின. அவன் பல கேள்விகளுக்கு விடை தேட ஆரம்பித்தான். அந்த கேள்விகளில் ஒன்று தான் "இந்த பிரபஞ்சம் விரிவடைகிறதா?". இதன் விடை "Universe is Expanding".

இந்த கேள்வியை கேட்கும் பொழுது எல்லோரும் ஒருவருக்கு நிச்சயம் நன்றி சொல்ல வேண்டும். அவர் தான் எட்வின் ஹப்பிள் (Edwin Hubble). அவர் தான் நாம் இந்த பிரபஞ்சத்தை நாம் பார்க்கும் பார்வையை மாற்றியவர். 1929-ல் அவர் இந்த பிரபஞ்சம் விரிவடைகிறது என்று காண்பித்தார். (ஆனால் அவரை 1983-ல், அவர் மறைந்து 36 ஆண்டுகளுக்கு பிறகு, தான் அங்கீகரித்து, Space Telescope-க்கு அவர் பெயரை வைத்தார்கள்.

20-ம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில், ஹப்பிள் தன் ஆராய்ச்சியை தொடங்குவதற்கு முன், "nebulae" (லத்தீனில் mist / cloud) என்ற நட்சத்திரக் கூட்டத்தை பற்றிய வாக்குவாதம் நடைப்பெற்றது. அந்த காலகட்டதில் நம் பால் வெளித் தோற்றத்திற்கு (Milky Way Galaxy) வெளியே பிற Galaxy-க்கள் இருப்பதற்கான ஆதாரங்கள் இல்லை. ஹப்பிள் அந்த nebulae-க்கள் நம்முடைய பால் வெளித் தோற்றத்தை சேர்ந்தது இல்லை என்று கண்டுபிடித்தார். எப்படி கண்டுபிடித்தார்? இதற்கு அவர் அந்த காலக்ஸி-க்கள் வெளியிடும் வெளிச்சத்தின் wavelength-ஐ உபயோகித்தார். WaveLength என்பது இரு அலைகளின் தூரம். ஒளி (light) என்பது சீரான மற்றும் தொடர்ச்சியான அலைகளைக் கொண்டது. இந்த இரு பக்கத்து அலைகளுக்கான தூரத்தை wavelength என்பர். இந்த wavelength தான் ஒரு ஒளியின் நிறத்தை தீர்மானிக்கும். Wavelength அதிகமாக அதிகமாக நிறம் சிகப்பாகவும், குறைவாக குறைவாக ஊதா வாகவும் இருக்கும் (இது மனித கண்களுக்கான ஒரு விளக்கம்). நம் கண்களுக்கு ஒரு குறிப்பிட்ட wavelength (400 nm - ஊதா to 700 nm - சிகப்பு) உள்ள வெளிச்சம் மட்டுமே தெரியும். மற்றவை கண்ணுக்கு புலப்படாத ரேடியோ அலைகளாகவும் (அதிக wavelength, 10 சென்டிமீட்டர் முதல் சுமார் 100 கிலோ மீட்டர் வரை) , புற ஊதாக் கதிர்களாகவும் (குறைந்த wavelength உதா, X-Ray, Gamma-Ray, 100 நேனோ மீட்டர் முதல் 0.0000001 நேனோ மீட்டர் வரை) கண்ணுக்குத் தெரியாமல் வெளிப்படும்.

இந்த wavelength-களை வைத்து இந்த பிரபஞ்சம் விரிவடைகிறதா என்று கண்டுபிடித்தார். ஒரு காலக்ஸியில் இருந்து வெளிப்படும் வெளிச்சமானது (light) அதிக wavelength-ஐ கொண்டதாகவும், அதன் நிறம் சிகப்பை நோக்கி செல்வதாகவும் இருந்தால், அந்த காலக்ஸி நம்மிடம் இருந்து விலகி செல்கிறது என்று அர்த்தம். அதுவே குறைந்த wavelength-ஐ கொண்டதாகவும், அதன் நிறம் நீலத்தை நோக்கி செல்வதாகவும் இருந்தால், அந்த காலக்ஸி நம்மை நோக்கி வருகிறது என்று அர்த்தம். இவைகளை முறையே Red shift மற்றும் Blue shift என்று கூறுவர். அது என்ன Red Shift மற்றும் Blue shift? இதை அறிந்து கொள்வதற்கு முன், Doppler Effect-ஐ பற்றி தெரிந்து கொள்வோம். சாலையில் செல்லும் பொழுது ஒரு வாகனம் உங்களை (சேற்றை வரி இறைக்காமல்) கடந்து செல்வதைப் போல நினைத்துக் கொள்ளுங்கள். அந்த வாகனம் உங்களை நோக்கி வரும்பொழுது அதன் சத்தம் அதிகமாகவும், உங்களை கடந்து செல்லும் பொழுது அதன் சத்தம் குறைவாகவும் இருக்கும். இது எப்படி? அந்த வாகனம் உங்களை நோக்கி வரும் பொழுது அது ஒலி (sound) அலைகளை எல்லா பக்கமும் அனுப்பும். ஏதோ ஒரு பக்கத்தில் நீங்கள் இருப்பீர்கள். அந்த ஒலி (sound) உங்களையும் வந்து சேரும். (வந்து சேருவதை உங்களால் உணர முடியவில்லை என்றால் ஒரு நல்ல என்ட் specialist-ஐ, அதாவது ENT specialist-ஐ, பார்க்கவும்). அந்த ஒலி உங்களை நோக்கி வர வர அதன் wavelength சிறுகும். இப்படி சிறுகும் பொழுது அதன் frequency அதிகமாகும். (Frequency - ஒரு குறிப்பிட்ட நேரத்தில், பெரும்பாலும் ஒரு நொடியில், ஏற்படும் அலைகளின் எண்ணிக்கை) Frequency அதிகமாக அதிகமாக அதன் சப்தம் (அல்லது சங்கீதம்) அதிகரிக்கும். இதுவே, அந்த ஒலி (sound) உங்களை விட்டு விலகி செல்ல செல்ல அதன் wavelength அதிகமாகும். இப்படி அதிகமாகும் பொழுது அதன் frequency குறையும். Frequency குறைய குறைய அதன் சப்தம் குறையும். (இதை வைத்துத் தான் போக்குவரத்துக் காவலர்கள் நீங்கள் ஒரு வாகனத்தில் செல்லும் வேகத்தை கணக்கிட்டு, வேகமாக சென்றால் கண்டிக்கிறார்கள்).

ஆக, இந்த Doppler Effect-ஐ வைத்து Red Shift மற்றும் Blue Shift-ஐ விவரிக்கின்றனர். ஒரு பொருள் ஒரு குறிப்பிட்ட தூரத்தில் நிலையாக இருந்தால், அது பொதுவாக பச்சை நிர ஒளி அலைகளை வெளிப்படுத்தும். ஒரு பொருள் உங்களை நோக்கி வந்தால், அதன் wavelength குறைவாக இருக்கும். அதனால் அதன் frequency அதிகமாக இருக்கும். அதன் நிறம் நீல நிறமாக இருக்கும் (400 nm). இது Blue shift. அதுவே, ஒரு பொருள் உங்களை விட்டு விலகி சென்றல், அதன் wavelength நீளமாக (lengthy) இருக்கும். அதனால் அதன் frequency குறைவாக இருக்கும். அதன் நிறம் சிகப்பு நிறமாக இருக்கும் (700 nm). இது Red Shift. (அம்மாடியோவ்! ஒரே குழப்பமாக இருக்கிறதா...இது வரை புரியவில்லை என்றால் இன்னொரு முறை படிக்கலாம்...)

ஆக...ஒரு காலக்ஸியில் இருந்து வெளிப்படும் ஒளி Red Shift-ஆக இருந்தால் அந்த காலக்ஸி நம்மை விட்டு விலகிச் செல்வதாக அர்த்தம். அதுவே, அந்த காலக்ஸியில் இருந்து வெளிப்படும் ஒளி Blue Shift-ஆக இருந்தால் அந்த காலக்ஸி நம்மை நோக்கி வருவதாக அர்த்தம். இந்த பிரபஞ்சத்தில் உள்ள பெரும்பாண்மையான காலக்ஸிக்கள் Red shift-ஆகவே இருக்கிறது. அதனால், இந்த பிரபஞ்சம் விரிவடைகிறது. அவரால் இந்த சிகப்பு நிறங்களை (Red shift) வெளிப்படுத்தும் காலக்ஸிக்களின் தூரத்தை அளக்க முடியவில்லை. ஆனால், அவர் கண்டுபிடித்தது, இந்த காலக்ஸிக்கள் எவ்வளவு Red shift வெளிப்படுத்துகிறதோ அந்த அளவிற்கு தூரமானதாகும் என்று. அதாவது, தூரம் அதிகரிக்க அதிகரிக்க அது நம்மை விட்டு விலகிச் செல்லும் வேகம் அதிகரிகும். அதாவது, This Universe must be Expanding.

இந்த பிரபஞ்சம் விரிவடைகிறது என்றால் அதற்கு ஒரு மையப் புள்ளி இருக்கவேண்டும் அல்லவா? அது? அடுத்த blog-ல் பார்ப்போம்.