'காலமே, இந்த்ரஜாலமே!'- ஐன்ஸ்டீன்

சார்பியல் சிறப்புக் கோட்பாடு: ஒரு எளிய அறிமுகம்

relativity

மாயூரம் வேதநாயகம் பிள்ளையின் காலம் குறித்த சித்திரம், காலகாலத்துக்கும் நிரந்தரமாய் நிற்கக்கூடியது. எப்போதும் தன் விருப்பத்துக்கு ஏற்றபடிவந்து போகும் அடக்க முடியாத சக்தி என்று காலத்தை விவரித்தார் அவர். சஞ்சய் சுப்ரமணியம் ஞானம் ததும்பும் இந்தச் சொற்களுக்கு உள்ளத்தை உருக வைக்கும் சகானா ராகத்தில் பாடல் வடிவம் அளிக்கும்போது நீங்கள் இசையையும் கவிதையையும் ஒருசேர ரசிக்கலாம் – (http://www.raagabox.com/search/?mid=1009329# )

ஓஹோ காலமே உன்போல்
எவர்க்கு உண்டு இந்த்ரஜாலமே
Sv_Solvanam_150_Mag_Tamil_Sol_Vanam_Issueபோகமாகவே அண்டப்பூவெல்லாம் மேய்வாய்
பூனை போல் இருந்து புலி போல் பாய்வாய்
ஊரெல்லாம் தூங்கினும் உனக்கில்லை தூக்கம்
ஓயாமல் ஓடுவாய் உனக்குண்டோ தேக்கம்
ஆர் (யார்) கெட்டால் உனக்கென்ன அறியாய் நீ நோக்கம்
அதிக வட்டி கொடுப்பவர்க்கு உன்மேல் ஏக்கம்
பாலரை கிழவராய் பண்ணியே கெடுப்பாய்
பகைமைதன் ஜபம் நடவாமலே தடுப்பாய்
கால் இரண்டுடையார்க்குகோல் ஒன்றே கொடுப்பாய்
காலனுக்கு உயிரெல்லாம் காட்டியே விடுப்பாய்
ஆயுதம் இல்லாமல் யாவையும் அறுப்பாய்
அழுதாலும் தொழுதாலும் அகன்று எம்மை வெறுப்பாய்
கல்லைப்போல் உடம்பையும் வில்லைப்போல் வளைப்பாய்
கணம் தினம் அதிவாரம் ஆண்டெனக்கிளைப்பாய்
வில்லுப்போல் வதனத்தை செல்லுப்போல் துளைப்பாய்
இங்கு அழகியர்க்கு தேவாங்கு உருவிளைப்பாய்
துக்கம் உற்றவர்க்கு நீ தொலையாமல் கிடைப்பாய்
சுகம் உள்ள பேர்க்கு நீ துரிதமாய் நடப்பாய்
விக்கலும் இருமலும் வியாதியும் கொடுப்பாய்
மிஞ்சும் கரு மயிரைப் பஞ்சுபோல் கெடுப்பாய்
மலைகள் மண்டபங்களை வலிமையாய் இடிப்பாய்
வாரி ஏழு கடலும் வற்றிடக் குடிப்பாய்

நாம் அனைவரும் காலம் குறித்து இதுபோல்தான் நினைத்துக் கொண்டிருக்கிறோம்- எல்லாவற்றையும் எல்லாரையும் ஒரே மாதிரி நடத்திக் கொண்டு சீராய்ப் பாயும் சக்தியே காலம். அது நம் வாழ்வை முழுக்க முழுக்க தன் கட்டுப்பாட்டில் வைத்திருக்கிறது. நாம் எப்போது பிறப்போம் என்பதைக் காலமே அறிவிக்கிறது, அதன்பின் நமக்கு விழிப்பு அளிப்பதும் நம்மை உறங்க வைப்பதும் காலமே. நாம் வேலைக்குப் போக வேண்டிய நேரத்தையும் வீடு திரும்பும் நேரத்தையும் காலம்தான் தீர்மானிக்கிறது, இறுதியில் நாம் இவ்வுலகுக்கு பிரியாவிடை அளிக்கும்போதும் நம்மை வழியனுப்பி வைக்கும் கடைசி கை காலத்தின் கையாகதான் இருக்கப்போகிறது!
காலம் குறித்து நாம் கொண்டுள்ள கருத்துக்கு பல நூற்றாண்டுகளுக்கு முன்பே ஸர் ஐஸாக் நியூட்டன் அறிவியல் தளம் அமைத்துத் தந்திருக்கிறார். அவர் இந்த உலகம் என்பது ஒரு கடிகாரத்தைப் போல் வடிவமைக்கப்பட்டிருக்கிறது என்று நினைத்தார். ஒரு அணுத்துகள் இப்போது எங்கே இருக்கிறது, அது எந்த திசையில் போய்க் கொண்டிருக்கிறது, அதன் வேகம் என்ன என்ற விவரங்களை நீ சொல்வதானால், அது கடந்த காலத்தில் எங்கு இருந்தது, எதிர்காலத்தில் எங்கே இருக்கப் போகிறது என்பதை நான் சொல்கிறேன், என்றார் அவர். உலகத்தில் நீ எங்கே இருந்தாலும் உன் நொடிப்பொழுது என்பது எல்லாருக்கும் பொதுவான அதே நொடிப்பொழுதுதான் என்று நினைத்துக் கொண்டிருந்தார் நியூட்டன். காலம் அது பாட்டுக்கு அதன் வேகத்தில் போய்க் கொண்டிருக்கிறது என்று மாயூரம் வேதநாயகம் பிள்ளை போலவே நியூட்டனும் நினைத்தார்.
ஆனால் பாருங்கள், அவரது நம்பிக்கை தவறானது!
இதை நாம் இன்னும் விரிவாக புரிந்து கொள்ள வேண்டுமென்றால், நாம் காலத்தில் பின்னோக்கிப் பயணிக்க வேண்டும்- ஒரு காலத்தில் அரங்கேற்றப்பட்ட மிக முக்கியமான ஒரு பரிசோதனையைப் பற்றி நாம் தெரிந்து கொண்டாக வேண்டும். பரமார்த்த குருவும் சீடர்களும் என்ற வரிசையில் சில கதைகளாவது உங்களுக்கு தெரிந்திருக்கும். அந்தக் கதைகளில் எனக்கு மிகவும் பிடித்த கதையில் பரமார்த்த குருவின் சீடன் ஒருவன் தான் உட்கார்ந்து கொண்டிருக்கும் கிளையை வெட்டிக் கொண்டிருப்பான் – தான் அதன் மீதுதான் உட்கார்ந்து கொண்டிருக்கிறோம் என்பதைக் கூட அவன் நினைத்துப் பார்த்திருக்க மாட்டான். இந்தப் பரிசோதனையும் அது போன்றதுதான்- ஆனால் என்ன ஒரு வித்தியாசம், இந்தப் பரிசோதனையை மேற்கொண்ட விஞ்ஞானிகள் பரமார்த்த குருவின் சீடர்கள் போன்ற அறிவாளிகள் அல்ல, உயர்ந்த பட்டங்கள் பல பெற்ற கல்வியியலாளர்கள். ஆனால்தான் என்ன, அவர்கள் பிள்ளையார் பிடிக்கப் போய் குரங்காய் முடிந்தது என்று சொல்லலாம். 1887ஆம் ஆண்டில் நிகழ்த்தப்பட்ட மிக்கல்சன்- மோர்லி பரிசோதனையைச் சொல்கிறேன்.
நீரலை பரவுவதற்கான ஊடகமாக நீர் இருக்க வேண்டும். விண்ணில் ஒலியும் ஒளியும் பரவுகின்றன, அவற்றுக்கான ஊடகம் எது? மகத்தான கிரேக்க தத்துவஞானி அரிஸ்டாட்டில் காலம் முதலே விண்ணை ஈதர் என்ற கண்ணுக்குத் தெரியாத ஒரு ஊடகம் நிறைத்திருக்கிறது என்ற நம்பிக்கை உண்டு. இந்த ஊடகத்தில்தான் ஒலியும் ஒளியும் பயணம் செய்கிறது என்று அவர்கள் நினைத்தார்கள். ஆனால் அதன் பௌதிக இருப்பை நிரூபிப்பது அவ்வளவு சுலபமாக இருக்கவில்லை. மிகவும் சாமர்த்தியமாக வடிவமைக்கப்பட்ட கருவிகளில் அடுத்தடுத்து ஒளியை பயணிக்கச் செய்தால் பல்வேறு ஊடகங்களில் ஒளி பயணிக்கும் வேகத்தைக் கண்டுபிடித்து விடலாம் என்று நினைத்தார் மார்லி. அதற்காக அவர் வடிவமைத்த சோதனைக்கூடம் நம்மைப் போன்ற சாதாரணர்களுக்கு அபூர்வ சகோதரர்கள் படத்தில் டெல்லி கணேஷைக் கொலை செய்ய அப்பு பயன்படுத்திய கோலிக்குண்டைச் செலுத்திய உபகரணங்களின் அமைப்பைப் போல்தான் இருந்திருக்கும். பொதுவாக ஒரு அலையின் வேகம், அது கடக்கும் ஊடகத்தின் வேகத்தை பொறுத்தும் அதை அளப்பவரின் சார்பியல் வேகத்தை பொறுத்துமே அறியப்படுகிறது. தூரத்தில் வரும் ரயில் வண்டியின் சத்தம் சன்னமாக கேட்கத் துடங்கி அது அருகில் வர வர அதிகமாகி அது மறுபடியும் உங்களை விட்டு விலகிப்போகும்போது தேய்ந்து போகும் காரணம் இதுதான். இதைத்தான் டாப்ளர் எஃப்பக்ட் என்கிறோம். ஈதர் எனும் ஊடகம் இருக்குமானால் அதுவும் பூமியோடு சேர்ந்து அதே வேகத்தில், அதே திசையில் சுற்றுவதாக இயற்ப்பியலாளர்கள் நம்பினார்கள். அதன்படி ஒளியின் வேகத்தை பூமி சுற்றும் திசையிலும் அதற்க்கு நேர்மாறான திசையிலும் அளப்பதன் மூலம் கிடைக்கும் வித்தியாசத்தை அளப்பது மிக்கல்சன்- மோர்லி-யின் குறிக்கோளாக இருந்தது. ஆனால் அவர்களுக்கு மிகுந்த ஏமாற்றம் அளிக்கும் வகையில் ஒளி எல்லா திசைகளிலும் ஒரே வேகத்தில்தான் சென்றது.
ஆக, ஈதரின் இருப்பை நிரூபிப்பதற்கு பதில் ஈதர் என்ற ஒன்றே இல்லை என்பதை நிரூபித்துவிட்டது இந்தச் சோதனை. சொல்லப்போனால், சமீபத்திய வோக்ஸ்வேகன் டீசல் இஞ்ஜின் மோசடி உங்களுக்கு நினைவிருக்கலாம். அது எப்படி வெட்ட வெளிச்சமானது என கொஞ்சம் ஆராய்ந்து பார்த்தால் “தி இன்டர்நேஷனல் கவுன்சில் ஆன் கிளீன் டிரான்ஸ்போர்ட்டேஷன்” என்ற அமைப்பு, வோக்ஸ்வேகன் டீசல் இஞ்ஜின் எவ்வளவு பெரிய முன்னுதாரணமாக இருக்கிறது பார் என பிற கார் தயாரிப்பாளர்களுக்கு சவால் விடும் பொருட்டு வெஸ்ட் விர்ஜினியா பல்கலைகழகத்தை ஒரு ஆய்வு மேற்கொள்ள சொன்னது. அதை முன்னிருந்து நடத்தியவர் அரவிந்த் திருவேங்கடம் என்கிற இந்தியர். ஆனால் அவர் ஆய்வுகளை நடத்திப்பார்த்தால் முடிவுகள் முன்னுக்கு பின் முரணாக வந்து வோக்ஸ்வேகனின் அருமை பெருமைகளை உலகுக்கு எடுத்துச் சொல்வதற்கு பதில் அதன் முகத்திரையை கிழித்தது.
ஆனால் மிக்கல்சன்- மார்லி ஆய்வுகளில் வேறொரு சிக்கலும் இருந்தது. ஒளி பயணம் செய்யும் வேகம் ஊடகத்தின் வேகத்தைப் பொருத்தோ அதை அளப்பவரின் வேகத்தைப் பொறுத்தோ மாறவில்லை. பார்வையாளரைப் பொறுத்தவரை ஒளி ஒரே வேகத்தில்தான் பயணிக்கிறது என்பதை அவர்களது ஆய்வுகள் வெளிப்படுத்தியபோது அது நம்புவதற்கு எளிதாக இல்லை. நியூட்டனின் இயற்பியல் விதிகளின் படி ஒப்புக்கொள்ள முடியாத புதிராகவே இது இருந்தது. இருபத்து சொச்சம் வயது நிரம்பிய ஜெர்மானிய இளைஞன் ஒருவன், ஸ்விட்சர்லாந்தில் உள்ள காப்புரிமை அலுவலகத்தில் மூன்றாம் நிலை அதிகாரியாக பணியாற்றிக் கொண்டிருந்தவன், யாரும் பயணித்திராத பாதைகளைத் துணிந்து தனி ஒருவனாய் கடந்து புதிய விளக்கங்களுடன் வந்தபோதுதான் இதற்கு ஒரு முடிவு கிடைத்தது
einstein1905ஆம் ஆண்டு ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன் தன் சிறப்பு சார்பியல் கோட்பாடு (ஸ்பெஷல் தியரி ஆப் ரிலேடிவிட்டி) ஒன்றை முன்வைத்தார். அது இரு கிளைத்தேற்றங்கள் (corollary) கொண்டிருந்தது. ஒப்பீட்டுச் சட்டகம் (frame of reference) எதுவாக இருந்தாலும் இயற்பியல் விதிகள் மாறக் கூடாது என்பது அவரது முதலாம் கிளைத்தேற்றம். அடிப்படையில் இது நியூட்டன் சொன்ன அதே விஷயம்தான், என்ன ஒரு வேறுபாடு என்றால், இது எப்போதும் பொருந்தக்கூடியது என்பதை வலியுறுத்தினார் ஐன்ஸ்டீன். அவரது இரண்டாம் கிளைத்தேற்றம் இவ்வாறு இருந்தது- ஒளிவின் வேகம் எப்போதும் மாறாதது. வரைவு வீத சூத்திரத்தின்படி ஏதாவது ஒன்றை மாற்றியும் வேகம் மாறவில்லை என்றால் அதற்கு இணையாக வேறொன்று மாற்றத்துக்கு உட்பட்டாக வேண்டும். ஒன்று, ஒளி கடந்து செல்லும் தொலைவு குறுகியாக வேண்டும் (இதை நீளவாக்குக் குறுக்கம் என்று சொல்லலாம், length contraction), அல்லது காலம் நிதானித்தாக வேண்டும் (இதை காலத் தொய்வு என்று சொல்லலாம், time dilation)- அல்லது இவ்விரண்டும் ஒரு சேரவும் நிகழலாம்.
எனவே நாம் இதுவரை நினைத்துக் கொண்டிருந்ததுபோல் காலமும் வெளியும் மாறாத்தன்மை கொண்டவை அல்ல. இந்த ஒரு சிந்தனை, அறிவியல் உலகையே தலைகீழாக திருப்பிப் போட்டு விட்டது. ஆனால் நம்மைப் போன்ற சாதாரண மனிதர்கள் உள்வாங்கிக் கொள்ளவே முடியாத விஷயமாக இது இருக்கிறது.. நாமறிந்தவரை காலம் தன்னிகரற்றது, எதுவும் அதன் வேகத்தைக் கூட்டவோ குறைக்கவோ முடியாது. ஒரு நொடி என்றால் அது எங்கும் ஒரு நொடிதான். வெவ்வேறு இடங்களில் இருக்கும் வெவ்வேறு நபர்களுக்கு அது வெவ்வேறு அளவில் இருக்க முடியாது. நாம் எங்கே இருந்தாலும் சரி, நாம் பார்க்கும் ஒவ்வொரு நிகழ்வும் நம் அனைவருக்கும் ஒரே அளவு நேரம்தான் எடுத்துக் கொள்கிறது. இந்தியாவும் ஆஸ்திரேலியாவும் சேப்பாக்கம் மைதானத்தில் கிரிக்கெட் போட்டியில் மோதிக் கொள்கின்றன என்று வைத்துக் கொள்வோம், ஷேன் வார்னே வீசும் பந்தை டெண்டுல்கர் சிக்சர் அடிக்கிறார். அவரது மட்டையிலிருந்து புறப்பட்டு எல்லைக் கோட்டைத் தாண்ட அந்தப் பந்து நான்கு நொடிகள் எடுத்துக் கொள்கிறது என்று வைத்துக் கொள்வோம். அந்த மைதானத்தில் இருக்கும் ஒவ்வொருத்தரும் அக்காலம் நான்கு நொடியளவு அனுபவத்துக்கு உட்படுகின்றனர். ஒரே சம்பவம், ஒரே காலம் – அவ்வளவுதான்.
ஆனால் இங்கு ஐன்ஸ்டீன் வேறொரு பரிமாணத்தைக் கொண்டு வருகிறார்- பந்தை அடிக்க டெண்டுல்கர் ஆயத்தம் ஆகிக் கொண்டிருக்கும் அதே வேளையில் சேப்பாக்கம் மைதானத்தின் மீது ஒரு விண்கோள் பரந்து வருகிறது என்று வைத்துக் கொள்வோம், அதிலிருக்கும் வேற்றுக்கிரகவாசி கீழே மைதானத்தில் நடப்பதைப் பார்த்துக் கொண்டிருக்கிறார். மைதானத்தில் உள்ள பூமிப்புத்திரர்கள் எந்த ஒரு சிக்சரை நான்கு நொடிகள் கண்டு களித்தார்களோ அதையே நம் வேற்றுலகவாசி வெகு சீக்கிரம் கடந்து போய் விடுகிறார். காலம் தன்னளவில் தனித்து நிற்கிறது என்பது எல்லாருக்கும் பொருந்தாது என்கிறார் ஐன்ஸ்டீன். அது சார்புத்தன்மை கொண்டது. இந்த இடத்தில்தான் அவர் நியூட்டன் விதிகளின் மீது ஒரு நட்சத்திரக் குறியிட்டு, ‘”சூழலுக்கேற்ப” என்கிறார்!
சார்பியல் சிறப்புக் கோட்பாட்டை மேலும் அறிவியல்பூர்வமாக புரிந்து கொள்வதற்கு புகழ்பெற்ற ரயில் உதாரணம் உதவுகிறது. ஒளியின் வேகத்தில் ஒரு ரயில் மிக வேகமாகப் போய்க் கொண்டிருக்கிறது என்று வைத்துக் கொள்வோம், நீங்கள் அதன் பெட்டி ஒன்றில் நடுவில் உட்கார்ந்து கொண்டிருக்கிறீர்கள். உங்கள் ரயில் கடந்து செல்லும் பிளாட்பாரம் ஒன்றில் நான் நின்று கொண்டிருக்கிறேன் என்றும் வைத்துக் கொள்வோம். நாம் இருவரும் நேருக்கு நேர் வந்து சேரும் கணத்தில் உங்கள் தலைக்கு மேலிருக்கும் மின்விளக்கை இயக்குகிறீர்கள். அந்த ஒளி நாலாபுறமும் பயணிக்கக்கூடியது. நீங்கள் ரயிலில் பயணம் செய்வதால் ஒரே சமயத்தில் பெட்டியின் முன் – பின் இரு சுவர்களிலும் அது வெளிச்சமிடுவதைப் பார்ப்பீர்கள். ஆனால் வெளியே பிளாட்பாரத்தில் நின்று கொண்டிருக்கும் எனக்கு பெட்டியின் பின்சுவர் நோக்கிச் செல்லும் ஒளி முன்சுவர் நோக்கிச் செல்லும் ஒளியைவிட குறைந்த தொலைவுதான் பயணிக்க வேண்டியிருப்பதாகத் தெரியும் (குறிப்பிட்ட வேகத்தில் பரவும் ஒளியை நோக்கி அந்தப் பெட்டியும் நகர்ந்து வந்து கொண்டிருக்கிறது என்பதை கவனத்தில் கொள்க). எனவே, என் கண்ணுக்கு ஒளி முதலில் பின்சுவரில் பட்டபின்னரே முன்சுவரில் படுவதாகத் தெரியும். ஆக, ஒரே நிகழ்வு இருவருக்கும் ஏககணத்தில் நிகழ்வதில்லை. நம்மில் யார் பார்த்தது சரி? ஒளி ரயில் பெட்டியின் இரு சுவர்களையும் ஒரே சமயத்தில் சென்றடைந்ததா அல்லது இதில் வேறுபாடு இருந்ததா? ஐன்ஸ்டீனைப் பொறுத்தவரை அவரவர் ஒப்பீட்டுச் சட்டகத்துக்கு (frame of reference) ஏற்ப இருவரின் அனுபவமும் மெயம்மைத்தன்மை கொண்டதே, இருவருமே என்ன நடந்ததோ அதைத்தான் பார்த்திருக்கிறார்கள்.
சார்பியலை நாமெல்லாம் நம்மைத் தொடர்புபடுத்திக் கொள்ளக்கூடிய வேறொரு எளிய உதாரணத்தைக் கொண்டு விளக்கலாம். நாமனைவரும் ரயில் பயணம் செய்திருக்கிறோம். ஒரு ரயில் நிலையத்தில் நம் ரயில் நின்றிருக்கும் போது பக்கத்து பிளாட்பார்மில் வேறொரு ரயில் ஏற்கனவே நின்று கொண்டிருக்கிறது என்று வைத்துக் கொள்வோம். சிறிது நேரம் கழித்து, அந்த ரயில் மணிக்கு பத்து கிலோ மீட்டர் வேகத்தில் கிளம்புகிறது என்றால் அப்போது உடனே உங்களால் எந்த ரயில் நகர்ந்து கொண்டிருக்கிறது என்பதை உடனே சொல்லிவிட முடியாது. நீங்கள் பிற பொருட்கள் நகர்வதை அல்லது நகராமல் நின்று கொண்டிருப்பதை வைத்துதான் எந்த ரயில் நகர்கிறது என்பதை கணிக்க முடியும். வலது புறம் பார்க்கும்போது நகர்வது வேறு ரயிலாக இருந்தாலும் நீங்களும் பத்து கிலோமீட்டர் வேகத்தில் நகர்ந்து கொண்டிருப்பது போல்தான் இருக்கிறது. ஒரு கணத்தில் நாம்தான் நகர்கிறோமோ, தண்ணீர் பாட்டில் வாங்க சென்ற அப்பா இன்னும் வரவில்லையே என்றெல்லாம் திடுக்கிட்டு இடப்புறம் திரும்பி அசையாமல் அங்கேயே நிற்கும் பிளாட்பாரத்து தூண்களை பார்க்கும்போதுதான் அப்பாடா, நகர்வது நாமல்ல, மற்றொரு ரயில்தான் என்பதை தீர்மானமாக உணர முடிகிறது. உண்மையில் யார் இங்கே நகர்கிறார் என்பது முக்கியமில்லை.உங்கள் ரயிலுக்கும் அந்த இன்னொரு ரயிலுக்கும் இடையில் ஒரு பத்து கிலோமீட்டர் வேக இடைவெளி இருக்கிறது என்பதுதான் முக்கியம். இதைத்தான் நீங்கள் வெவ்வேறு வகையில் உணர்கிறீர்கள். இதுதான் அடிப்படை சார்பியல். இதுதான் நமக்கு நன்றாகப் புரியும் உலகம். இதுதான் நியூட்டனின் உலகம்.
ஆனால் இப்போது பிரச்சனை என்னவென்றால் ஒளி போன்ற உயர் வேகத்தைப் பேசும்போது இதுபோன்ற உவமைகள் தோற்றுப் போகின்றன. நொடிக்கு மூன்று லட்சம் கிலோமீட்டர் வேகத்தில் ஒளி பரவுகிறது. நீங்களும் ஒளியின் வேகத்தில் பயனிப்பதானால் நுங்கம்பாக்கத்திலிருந்து நியூ யார்க்கிற்கு அந்த ஒரு நொடியில் இருபத்து இரண்டு முறை போய் வந்து விடலாம். மதியம் வீட்டுக்கு வந்து அம்மா கையால் சாப்பிட்டு வேலைக்குப் போய் விட்டு ராத்திரியும் சாப்பாட்டு வேளைக்கு திரும்புவது என்பதெல்லாம் ஒன்றுமேயில்லை.
சரி, இப்போது இப்படி ஒரு கற்பனை செய்வோம். இலான் மஸ்க் (இவரைப் பற்றி தனியாக ஒரு கட்டுரை எழுத வேண்டும்) ஒரு ராக்கெட் கண்டுபிடித்திருக்கிறார். அது ஒளியின் வேகத்தில் மூன்றில் ஒரு பங்கு, அதாவது, நொடிக்கு ஒரு லட்சம் கிலோமீட்டர் வேகத்தில் பறக்கிறது. அதை ஓசியில் ஒரு ரவுண்டு ஓட்டிப்பார்க்க உங்களுக்கு இரவல் தருகிறார். அது கிளம்புவதற்கான நிலையில் அதனுள் அமர்ந்திருக்கிறீர்கள். இப்போது சும்மா இல்லாமல் உங்கள் கையில் இருக்கும் டார்ச் லைட்டை ஆன் செய்கிறீர்கள் (இது என்ன லாஜிக் என்று கேட்காதீர்கள், இது கதையல்ல. ரஜினிகாந்த்/ (தெலுங்கு) பாலகிருஷ்ணா படமும் அல்ல. சிந்தனைச் சோதனைகள் (thought experiments) இப்படிதான் இருக்கும். சாத்தியமா இல்லையா என்பதல்ல கேள்வி, நம் கேள்விக்கு பதில் தேட உதவுகிறதா என்பதைத்தான் பார்க்க வேண்டும்). சரி, டார்ச் லைட்டை ஆன் செய்கிறீர்கள், உங்களிடமிருந்து புறப்பட்டு உங்கள் முந்தி செல்கிறது ஓர் ஒளிக்கற்றை. இப்போது ராக்கெட் உடனே கிளம்பி விடுகிறது. நீங்கள் நொடிக்கு ஒரு லட்சம் கிலோமீட்டர் வேகத்தில் பயணிக்கிறீர்கள், அந்த ஒளிக்கற்றையோ உங்களைவிட மும்மடங்கு வேகத்தில் பயணம் செய்து கொண்டிருக்கிறது. எனவே உங்களிருவருக்கும் இடையில் நொடிக்கு இரண்டு லட்சம் கிலோமீட்டர் என்ற ஒள்று வித்தியாசம் இருக்க வேண்டும், இல்லையா? தப்பு! ஒளி இப்போதும் உங்களைவிட நொடிக்கு மூன்று லட்சம் கிலோமீட்டர் வேகத்தில்தான் போய்க் கொண்டுதான் இருக்கிறது. இதற்குப் பெயர்தான் சார்பியல் சிறப்புக் கோட்பாடு- நியூட்டனிய இயற்பியல் இட்டு நிரப்ப முடியாத இடைவெளிகளை இதன் விளக்கங்கள் பூர்த்தி செய்கின்றன.
அது எப்படி என்று பார்க்கலாம். நமது ஒப்பீட்டுச் சட்டகம் (frame of reference) எப்படி இருந்தாலும் சரி, ஒளியின் வேகம் எப்போதும் மாறுவதில்லை என்பதைத்தான் மிக்கல்சன் – மார்லி ஆய்வுகள் நிரூபித்திருக்கின்றன. இதை எப்படி விளக்க முடியும்? இதுவரை உள்ள கோட்பாடுகள் அத்தனையும தவறானவை என்று நிராகரித்து, புதியதாய் ஒரு கோட்பாட்டை முன்வைக்க வேண்டும் என்றுதான் நாம் நினைப்போம். ஆனால் அறிவியல் அமைப்பு இப்படி வேலை செய்வதில்லை. வழக்கமாக அவர்கள் குறிப்பிட்ட ஒரு கோட்பாட்டை முதலிலேயே சொல்லி விடுவார்கள், அப்புறம்தான் அது சரியா தவறா என்று சோதனை செய்து பார்ப்பார்கள். ஆனால் ஐன்ஸ்டீன், சரி, நம் கோட்பாடு தவறாக இருந்தால், எப்படிப்பட்ட கோட்பாடு இந்த ஆய்வு முடிவுகளை விளக்க உதவும் என்று யோசித்துப் பார்த்தார். அதனால்தான் அவரால் புதியதாய் ஒரு விஷயத்தைச் சொல்ல முடிந்தது. இது போன்ற ஒரு அணுகுமுறைக்காக மட்டுமே அவரை ஒரு உண்மையான மேதை என்று சொல்லலாம். அவர் திறந்த மனதுடன் சிந்தித்த காரணத்தால் தன்னிகரற்று தானே தனித்திருக்கும் வஸ்துவாக காலத்தைப் பார்க்காமல், அதை வெளியுடன் இணைத்து, ஒன்றையொன்று சார்ந்திருக்கும் காலவெளியைப் பேச வேண்டும் என்று அவரால் பார்க்க முடிந்தது. ஐன்ஸ்டீனின் காலவெளிக் கோட்பாடு, நீங்கள் வெளியில் பயணம் செய்வதானால் காலத்திலும் பயணம் செய்தாக வேண்டும் என்று சொல்கிறது. அதாவது, நீங்கள் மிக அதிக வேகத்தில் பயணங்கள் மேற்கொள்ளும் பட்சத்தில், உங்களைச் சுற்றியுள்ள வெளி மட்டும்தான் மாறுகிறது என்பதல்ல, காலமும் ஒரு பச்சோந்தியைப் போல் சூழலுக்குத் தகுந்த வகையில் தன்னை மாற்றிக் கொள்கிறது!
time dilationஐன்ஸ்டீன் சொல்வதை இப்படி சுருக்கமாகச் சொல்லலாம்- நகர்ந்து கொண்டிருக்கும் கடிகாரத்தில் காலம் தாமதிக்கிறது. இது உண்மைதான் என்று பல பரிசோதனைகள் கண்டறிந்துள்ளன. இவற்றில் மிக சுவாசரியமான ஒரு ஆய்வில், நான்கு அணுத்துகள் ஆற்றல் கடிகாரங்கள் ஒரே நேரம் காட்டும் வகையில் திருப்பி வைக்கப்பட்டன. இவை நாம் பயன்படுத்துவதைப் போன்ற சாதாரண கடிகாரங்கள் அல்ல. கனகச்சிதமாக ஒன்றோடொன்று ஒரே நேரத்தை காட்டும்படி பொருத்திவைக்கப் பட்ட அதிநவீன தொழில்நுட்ப கடிகாரங்கள். அவற்றுள் சிலதை அதிவேக ஜெட் விமானங்களில் வெவ்வேறு திசைகளில் உலகைச் சுற்றி கொண்டு சென்றனர். அந்த விமானங்கள் திரும்பி வரும்போது, பூமியில் இருந்த கடிகாரங்களை விட விமானத்தில் பறந்து சென்ற கடிகாரங்கள் ஒரு சில நானோ வினாடிகள் மெல்லச் செல்வது கண்டறியப்பட்டது. ஆக, வேகமாய்ச் செல்லும் விமானமும்கூட காலத்தின் சிறகை, அதாவது கடிகார முள்ளை, கொஞ்சம் கட்டி வைக்கிறது.
இதையே இரட்டையர் பதிலிலி (twin paradox) என்ற ஒரு சிந்தனைச் சோதனை (thought experiment) மூலம் விளக்கலாம். இங்கு, ஒத்த சாயல் கொண்ட இரட்டையர் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றனர். அவர்களில் ஒருவர் பூமியில் நம்மோடு ஒருவராக வாழ்கிறார், மற்றவர், ஒளியின் வேகத்தில் பறக்கும் விண்ணூர்தி ஒன்றில் உலகைச் சுற்றி வரப் புறப்படுகிறார் சார்பியல் சிறப்புக் கோட்பாடு என்ன சொல்கிறது என்றால், விண்ணூர்தி மண்ணுக்குத் திரும்பும்போது ராக்கெட் வேகத்தில் பறந்த சகோதரர் பூமியில் தங்கிவிட்ட சகோதரரை விட இளமையாக இருப்பார்- காரணம், ராக்கெட்டில் சென்ற கடிகாரம் காலதாமதமாக நகர்ந்திருக்கும், அதாவது காலமே தாமதித்திருக்கும்.
ஒளியின் வேகம் என்பது இதிலெல்லாம் ஒரு மாயச் செயலாக இருக்கிறது. உன் வாகனத்தின் வேகம் கூடக்கூட காலம் நகர மறுக்கிறது, அத்தனையையும் மீறி நீ ஒளியின் வேகத்தைத் தொடும்போது காலம் நின்றே போகிறது என்றார் ஐன்ஸ்டீன். அதையும் கடந்து நீ ஒளியின் வேகத்தைவிட வேகமாகச் செல்லும்போது காலத்தின் ஒத்துழையாமைப் போராட்டம் காலச்சககரத்தைப் பின்னோக்கித் திருப்ப ஆரம்பித்து விடுகிறது, அதாவது அது உன்னைக் கடந்த காலத்துக்குள் கொண்டு சென்று விடுகிறது. ’24′ என்ற திரைப்படம் பார்த்தவர்கள் என்ன ஒரு அபத்தமான கதை என்று ஆச்சரியப்பட்டிருக்கலாம், ஆனால் அதன் திரைக்கதை ஐன்ஸ்டீனிடம் கடன் வாங்கப்பட்டது.
ஆனால் அதற்காக இதையெல்லாம் சோதனைக்கூடத்தில் மெய்ப்பித்து விடமுடியும் என்று நீங்கள் நினைத்தால் தவறு, காரணம், சார்பியல் சிறப்புக் கோட்பாடு மிகத் தெளிவாகவே ஒளியைவிட வேகமாக எதுவும் செல்ல முடியாது என்று சொல்லி விடுகிறது. இந்த உலகத்தின் அதிகபட்ச வேகம் என்பது ஒளியின் வேகம் என்று ஐன்ஸ்டீன் வரையறை செய்திருக்கிறார். யாரும் அதைத் தொட முடியாது என்பதைத்தான் அவர் e=mC2 என்ற சமன்பாட்டைக் கொண்டு விளக்குகிறார்- குறிப்பிட்ட ஒரு வேகத்தில் செல்லும் பொருளைச் செலுத்த தேவைப்படும் ஆற்றலை இந்தச் சமன்பாடு கணிக்கிறது. ஒரு பொருளின் வேகம் கூடக்கூட, அதன் பொருண்மையும் அதிகரிக்கிறது (பொருண்மை என்பதைப் பார்த்து பயப்பட வேண்டாம், பள்ளி மாணவன்கூட அறிந்திருக்கும் மாஸ் என்பதன் தமிழ்ப்பதம்தான் இது !) ஒரு பொருள் ஒளியின் வேகத்தைத் தொடும்போது, அதைச் செலுத்த தேவைப்படும் ஆற்றல் அளப்பரியதாகிறது (infinite). குறிப்பிட்ட ஒரு கட்டத்துக்கு அப்பால், ஒரு பொருளைச் செலுத்த நாம் பயன்படுத்தும் ஆற்றல் அதன் வேகத்தை அதிகரிப்பதற்கு பதில் அதன் மாஸ் கூடுவதற்கே துணை போகும். வேறு வார்த்தைகளில் சொல்வதானால், ஒரு கட்டத்துக்கு அப்பால் ஆற்றலும் பொருண்மையும் ஒன்றாகின்றன.
எனவே ஒளி மட்டுமே “என் வழி, தனி வழி’ என இறுமாப்புடன் யாரும் தொடமுடியா வேகத்தில் ஓடிக்கொண்டேயிருக்கிறது. ஆனால் அண்டத்தில் எதோ ஒரு மூலையில் இருக்கும் எண்ணற்ற கருந்துளை ஒன்றின் பக்கம் வரும்போது அதுகூட தடுக்கி உள்ளே விழுந்து விடுகிறது. இதைக் குறித்து அறிய நாம் ஐன்ஸ்டைனின் பொது சார்பியல் கோட்பாட்டை (General Theory of Relativity) )தெரிந்து கொள்ள வேண்டும். ஆனால் அந்த கட்டுரையை எழுத இன்னும் கால நேரம் வரவில்லை !! இப்போதைக்கு உங்கள் அலுவலகம் நியூ யார்க்கில் இருக்கிறது என்றால் வீட்டுக்கு வந்து அம்மா கையில் சாப்பிட்டு குட்டித் தூக்கம் போட்டுவிட்டு வேலைக்குத் திரும்புவதெல்லாம் கணிதச் சமன்பாடுகள் எத்தனைதான் முட்டுக் கொடுத்தாலும் பகல் கனவாகத்தான் இருக்கும். இப்போதைக்கு பர்கர்தான் விதியென்றால் அதை கோக் ஊற்றிக் உள்ளே தள்ளிவிட்டு அடுத்த வேலையைப் பார்க்கப் போக வேண்டியதுதான்!!!

3 Replies to “'காலமே, இந்த்ரஜாலமே!'- ஐன்ஸ்டீன்”

  1. அடடா இவ்வளவு எளிமையாக சார்பியல் கோட்பாட்டை எழுத முடியுமா?
    இது போன்ற கட்டுரைகள் அதிகம் வந்தால் , வாசிக்கப்பட்டால் எவ்வளவு நன்றாக இருக்கும்.
    எழுதுங்கள் விக்கி [இளையராஜாவின் இசையை அலசுபவர் நீங்களா ?]
    .. இன்னும் நிறைய .. நிறைய நிறைய.
    தொழில்முறை ஆசிரியன் எனும் வகையில் இக்கட்டுரையின் மூலம் நான் அறிந்தவற்றை மாணவர்களிடம் கொண்டு செல்ல முயற்சிக்கிறேன் .
    நன்றிகள் உங்களுக்கும், சொல் வனத்திற்கும்.

Comments are closed.