கருந்துளைகள் நமது அண்டத்தில் மிகுந்து பரவியுள்ளன. வெளி தனது வளைவின் உச்சத்தில் தனக்குத் தானே உள்நொறுங்கி காலம் அசைவற்று நிற்கின்ற பகுதிகளே அவை. ஒரு விண்மீன் தனது ஹைட்ரஜன் முழுவதையும் எரித்துத் தீர்ந்து உட்குலையும்போது உண்டாகின்றன.

வழக்கமாக, உள்நொறுங்கும் விண்மீன் அருகிலுள்ள விண்மின் இணைகளுள் ஒன்றென அமைந்திருக்கும். இங்கு, கருந்துளையும் பிழைத்திருக்கிற விண்மீனும் ஒன்றையொன்று வலம் வருகின்றன; இணை விண்மீனை கருந்துளை தொடர்ந்து உறிஞ்சி எடுத்து விடும் (படம் 10.1)

நமது விண்மீன் மண்டலத்தின் மையத்தில் உள்ள கருந்துளை தற்போது மிக விரிவான ஆய்வில் உள்ளது. சூரியனை விட லட்சக்கணக்கான மடங்கு நிறை கொண்டது. அவ்வப்போது, இந்த அசுரனை மிக நெருங்கும் ஒரு விண்மீன், ஈர்ப்பு விசைத் திரிபுகளால் உருக்குலைந்து, சிறிய மீன் திமிங்கலத்தால் முழுங்கப் படுவது போல இந்த பெருங்கற்கால கருந்துளையால் செரிக்கப்படும். கோடி சூரியன்கள் அளவுள்ள ஓர் அசுரனால் நமது சூரியனும் அதன் சிறு கிரகங்களும் ஒரு கணத்தில் உண்ணப்படுவதைக் கற்பனை செய்து பாருங்கள்….

வானியலாளர்கள் இந்த அதிபிரம்மாண்ட கருந்துளையை சரியான காட்சி விகிதத்தில் (Resolution) காண, துருவத்திலிருந்து துருவம் வரை மின்அலை உள்வாங்கிகளின் (Radio Antenna) ஒரு வலைத்தொடர்பை அமைக்கும் ஓர் அற்புதமான திட்டப்பணி நடைபெற்றுக் கொண்டிருக்கிறது. உள்ளே விழும் பொருளின் கதிரியிக்கங்கள் உண்டாக்கும் ஒளியால் சூழப்பட்ட சிறிய கருந்தட்டு ஒன்றையே காண்போம் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

குறைந்த பட்சம் துளிம கொள்கையைத் தவிர்த்து விட்டால், கருந்துளைக்கு உள்ளே சென்றது மீண்டும் வெளியே வராது எனலாம். அதன் மேற்பரப்பு நிகழ்காலத்தைப் போன்றது – ஒற்றைத் திசையில் மட்டுமே அதைக் கடந்து செல்ல இயலும். எதிர்காலத்தில் இருந்து மீள வழியில்லை. கருந்துளைக்கு, கடந்த காலம் வெளிப்புறமாக அமைந்துள்ளது. எதிர்காலம் உட்புறமாக இருப்பது. வெளிப்புறமாக நின்று பார்த்தால், வெளிவர முடியாத, உள்ளே மட்டுமே செல்லக்கூடிய ஒரு கோளமே கருந்துளை. ஓர் ஏவுகலனை (Rocket) கோளத்தில் இருந்து குறிப்பிட்ட ஒரு தூரத்தில் தொடர்ந்து நிலைநிறுத்தலாம். அந்தத் தொலைவு, விளிம்பு (Horizon) எனப்படுகிறது. கருந்துளையின் அதீத ஈர்ப்பை சமாளித்து இவ்வாறு நிலைநிற்க, ஏவுகலனின் விசைப்பொறி (Engine) தொடர்ந்து உச்சத்தில் எரிந்து கொண்டிருக்க வேண்டும். ஏவுகலத்தில் காலம் மிக மெதுவாக நகர்வதை கருந்துளையின் வீரியமான ஈர்ப்பு விசை குறிக்கிறது. ஒருமணி நேரம் விளிம்பில் ஏவுகலம் நின்றிருந்தால், பிறகு அங்கிருந்து விலகி வருகையில், வெளிப்புறத்தில் நூற்றாண்டுகள் கடந்து சென்றிருப்பதைக் காணலாம். விளிம்பிற்கு எவ்வளவு அருகில் செல்கிறோமோ, வெளிப்புறத்தைப் பொறுத்து காலம் அவ்வளவு மெதுவாகச் செல்லும். எனவே, கடந்த காலத்திற்குப் பயணிப்பது மிகக் கடினம். ஆனால், எதிர்காலத்திற்குப் பயணிப்பது சுலபம்: ஒரு விண்கலத்தில் கருந்துளைக்கு மிக அருகில் சென்று சிறிது நேரம் அங்கேயே நின்று விட்டுப் பின்னர் விலகிச் சென்று விடுவது.

விளிம்பில் சரியாகக் காலம் அசைவற்று நின்று விடும். ஒருவேளை விளிம்பிற்கு மிக மிக மிக அருகில் நாம் சென்று விட்டுத் திரும்பினால், அண்டத்தின் பிற பகுதிகளில் லட்சக்கணக்கான ஆண்டுகள் கடந்திருக்கும்.

இன்று பரவலாக கவனிக்கப்படும் இந்த விசித்திர பொருட்களின் பண்புகளை ஐன்ஸ்டைனின் கொள்கை முன்னுணர்ந்தது என்பதுதான் இங்கு ஆச்சரியமான ஒன்று. வானியலாளர்கள் இப்போது விண்ணில் உள்ள இப்பொருட்களை ஆராய்கின்றனர். ஆனால், சில காலத்திற்கு முன்பு வரை கருந்துளை என்பது சிறிதும் நம்பவியலாத, நிலை பிறழ்ந்த கொள்கையின் விசித்திரமான பின்விளைவு என்றே கருதப்பட்டது. இவற்றை ஐன்ஸ்டைனின் சமன்பாடுகளினது தீர்வுகள் என்று விளக்கி, ‘உண்மையான பொருட்கள் இவ்வாறு அமைய வாய்ப்பில்லை‘ என எனது பல்கலை பேராசிரியர் கூறியதை நினைவுகூர்கிறேன். காண்பதற்கு முன்னரே ஒன்றை கண்டறியும் கோட்பாட்டு இயற்பியலின் மகத்தான திறனை இது காட்டுகிறது.

நாம் காணும் கருந்துளைகள் ஐன்ஸ்டைனின் கொள்கைகளால் தெளிவாகவே விளக்கப்படுகிறது. அதைப் புரிந்து கொள்ள துளிம இயக்கவியல் தேவையும் இல்லை. ஆனால், அவற்றின் இரு புதிர்களை கட்டவிழ்க்க துளிம இயக்கவியல் தேவைப்படுகிறது. சாத்தியமான தீர்வுகளையும் துளிம ஈர்ப்பியல் அளிக்கிறது. அத்தீர்வுகளில் ஒன்று, நமது கொள்கையை பரிசோதிப்பதற்கான வாய்ப்பையும் வழங்குகிறது.

கருந்துளைக்கான துளிம ஈர்ப்பியலின் முதல் பயன்பாடு சுவாரஸ்யமான ஒரு தகவல் வழியாகத் தொடங்கியது. கருந்துளைகள் ‘வெப்பமாக’ உள்ளன என 1970ன் துவக்கத்தில் ஸ்டீபன் ஹாக்கிங் கண்டறிந்தார். பிற சூடான பொருட்களைப் போலவே அவை நடந்து கொள்கின்றன: வெப்பத்தை உமிழ்கின்றன. இந்த உமிழ்தலில் தமது ஆற்றலை இழப்பதால் அதன் நிறை சிறுத்து தொடர்ந்து குறுகுகிறது (ஆற்றலும் நிறையும் ஒன்றே). அவை ஆவியாகின்றன. ‘கருந்துளைகளின் ஆவியாதல்’ ஹாக்கிங்கின் மிக முக்கியமான கண்டறிதல்.

பொருட்கள் சூடாக இருப்பதற்குக் காரணம் அதன் நுண் உறுப்புகளின் நகர்வே. கொதிக்கும் இரும்புத் துண்டு என்பது, அதன் சமநிலைப்புள்ளியைச் (equilibrium position) சுற்றி வெறிகொண்டு அதிர்கின்ற அணுக்களைக் கொண்டுள்ள ஒரு துண்டு இரும்பு. வெப்பக் காற்று என்பது குளிர் காற்றில் உள்ளதை விட அதிகமாக அலையும் மூலக்கூறுகளைக் கொண்ட ஒன்று.

கருந்துளையை வெப்பமாக்கும் அந்த அதிரும் ‘அணு’ எது? ஹாக்கிங் எந்த விடையையும் தரவில்லை. வளையக் கொள்கை ஒரு சாத்தியமான விடையை அளிக்கிறது. கருந்துளையின் வெப்பத்திற்குக் காரணமான அந்த அதிரும் அணுக்கள், அதன் பரப்பில் உள்ள வெளியின் துளிமங்களே.

எனவே, ஹாக்கிங் கணித்திருந்த கருந்துளையின் தனித்த வெப்பத்தை வளையக் கொள்கையை வைத்துப் புரிந்து கொள்வதும் சாத்தியமே: தனித்த வெளி அணுக்களது நுண்ணலகு அதிர்வுகளின் விளைவே இந்த வெப்பம். இந்த அணுக்கள் தொடர் அதிர்வில் இருக்கின்றன ஏனெனில், துளிம உலகில் அனைத்துமே அதிர்கின்றன. எதுவும் அசைவற்று இருப்பதில்லை. முழுதாகத் தொடர்ந்து அசைவற்று எதுவும் இருப்பதில்லை என்பது துளிம இயக்கவியலின் மையக் கூறுகளுள் ஒன்று. கருந்துளையின் வெப்பம் வளையத் துளிம ஈர்ப்பியல் கூறும் வெளி அணுக்களின் அலைவுகளுடன் (Fluctuation) நேரடியாகத் தொடர்புடையது. ஈர்ப்புப் புலத்தின் இந்த நுண் அலைவுகளின் வழியாகவே கருந்துளையினது விளிம்பின் (Horizon) இடம் துல்லியமாகக் கண்டறியப்படுகிறது. ஒரு வகையில், விளிம்பு வெப்பமான ஒரு பொருளைப் போன்று துடித்துக் கொண்டிருக்கிறது.

கருந்துளையின் வெப்பத்தைப் புரிந்து கொள்ள இன்னொரு வழியும் உள்ளது. துளையின் உள்ளுக்கும் புறத்திற்கும் ஓர் இடைத்தொடர்பை (Correlation) துளிம அலைவுகள் உண்டாக்குகின்றன (இடைத்தொடர்புகள் மற்றும் வெப்பநிலை குறித்து 12ம் பகுதியில் விரிவாகப் பேசுகிறேன்). கருந்துளையின் விளிம்பைச் சுற்றியுள்ள துளிம நிச்சயமின்மை, விளிம்பினது வடிவியலிலேயே அலைவுகளை உண்டாக்குகிறது. ஆனால், அலைவுகள் நிகழ்தகவையும், நிகழ்தகவு வெப்ப இயக்கவியலையும் (Thermodynamics) அதிலிருந்து வெப்பநிலையையும் (Temperature) உணர்த்துகின்றன. அண்டத்தின் ஒரு பகுதியில் மறைந்திருக்கும் கருந்துளை, அதன் துளிம அலைவுகளை வெப்பம் என கண்டறியப்படுமாறு வைத்துள்ளது.

வளையத் துளிம ஈர்ப்பியலின் கருத்துகளில் இருந்தும் அடிப்படை சமன்பாடுகளில் இருந்தும் ஹாக்கிங் முன்னுணர்ந்த கருந்துளையின் வெப்பத்தைக் கணிக்கக்கூடிய சமன்பாட்டை வரைந்தெடுக்க இயலும் என இளம் இத்தாலிய விஞ்ஞானி எல்ஜேனியோ ப்யான்க்கி (Eugenio Bianchi) ஓர் அழகிய கணக்கீடு வழியாகச் செய்து காட்டினார் (படம் 10.3)

கருந்துளை இயற்பியலுக்கு வளையத் துளிம ஈர்ப்பியலின் அடுத்த பயன்பாடு இன்னமும் அதியற்புதமானது. உள்நொறுங்கியவுடன், ஒரு விண்மீன் புறப்பார்வையிலிருந்து மறைந்து விடுகிறது: கருந்துளைக்குள் இருக்கின்றது. ஆனால், துளைக்குள், அது என்ன ஆனது? நீங்களாகவே துளைக்குள் விழுந்தால் எதைக் காண்பீர்கள்?

முதலில், குறிப்பாக எதுவும் நிகழாது: பெரிய காயங்கள் எதுவும் இல்லாமல் கருந்துளையின் மேற்பரப்பைக் கடந்து உள்ளே சென்றால், அதன் மையத்தை நோக்கி இன்னும் அதிக வேகத்தில் விழுந்து கொண்டே இருப்பீர்கள். பிறகு? அனைத்தும் மையத்தில் எல்லையற்ற அடர்த்தியுடன் எல்லையற்றுச் சிறியதாக மையத்தில் நசுக்கப்பட்டிருக்கும் என்று பொதுச் சார்புக் கொள்கை கூறுகிறது. ஆனால், மீண்டும் இங்கு துளிமக் கொள்கை கருத்தில் கொள்ளப்படவில்லை.

துளிம ஈர்ப்பியலை கணக்கில் கொண்டால், இந்த ஊகம் பிழையானது. துளிம விலக்கம் – அண்டத்தை பெருவெடிப்பில் எகிற வைத்த அதே விலக்கம் – என ஒன்று இருக்கிறது. நமது எதிர்பார்ப்பு என்னவென்றால், விழுந்து கொண்டிருக்கும் பொருள் மையத்தை நெருங்குகையில் துளிம அழுத்தம் காரணமாக வேகம் குறைந்து அதே சமயம் அதீதமான ஆனால் எல்லைக்குட்பட்ட அடர்த்தியுடன் இருக்கும். பொருள் நசுங்கும் ஆனால் எல்லையற்று நசுங்கிக் கொண்டே இருக்காது – ஏனெனில் எவ்வளவு சிறியதாக ஒரு பொருள் இருக்கலாம் என்பதற்கும் எல்லை உண்டு. நொறுங்கும் அண்டம் விரியும் அண்டமாக எகிறி வெளிவருவது போன்று, பொருள் எகிறிக் குதிக்குமாறு ஒரு பெரும் அழுத்தத்தை துளிம ஈர்ப்பியல் பிறகு உண்டாக்கும்.

அங்கேயே இருந்து பார்த்தால், உள்நொறுங்கும் விண்மீனின் எகிறல் மிக வேகமானதாக இருக்கும். ஆனால் வெளிப்புறத்தை விட காலம் அங்கு மிக மெதுவாகச் செல்லும் என்பதை நினைவில் கொண்டால், இந்த எகிறல் நிகழ்வு கோடிக்கணக்கான ஆண்டுகளுக்கு நடக்கும் ஒன்று. அதன் பிறகு, கருந்துளை வெடிப்பதை நாம் இங்கிருந்தே காணலாம். இறுதியாக, கருந்துளை என்பது இதுவே: எதிர்காலத்திற்கான ஒரு குறுக்கு வழி.

ஆக, கருந்துளை என்பது சாஸ்வதமான எப்போதும் இருப்பவை என்கிற பொதுச் சார்புக் கொள்கையின் கூற்றை துளிம ஈர்ப்பியல் மறுக்கக்கூடும். கருந்துளைகள் மிக நிலையற்றவை.

கருந்துளை வெடிப்பின் காட்சி என்பது வளையக் கொள்கைக்கான அற்புதமான சான்றாக இருக்கும். அண்டத்தின் துவக்கத்தில் உருவாகியிருந்த ஆதி கருந்துளைகள் ஒருவேளை இன்று வெடித்துக் கொண்டிருக்கலாம். சமீபத்திய சில கணக்கீடுகளின்படி, அந்த வெடிப்பின் சமிக்ஞைகள் நமது மின்-அலை தொலைநோக்கிகளின் (Radio Telescope) எல்லைக்குள் இருக்கலாம். மின்-அலை வானியலாளர்கள் (Radio Astronomers) ஏற்கெனவே கண்டறிந்திருந்த சில மர்மமான மின்-அலை (Radio) துடிப்புகள் – அதிவேக அலை வெடிப்புகள் – ஆதி கருந்துளைகளினது வெடிப்பின் சமிக்ஞை என்று ஒரு கருத்து நிலவுகிறது. அது மட்டும் உறுதிப்படுத்தப்பட்டால், அற்புதமாக இருக்கும்: துளிம ஈர்ப்பியல் நிகழ்வின் நேர் தடயம் நமக்குக் கிடைக்கும். காத்திருந்து பார்ப்போம்…….