Tuesday, December 09, 2014

INTERSTELLAR समजुन घेतांना - भाग-१

भारतीय पुराणात एक कथा आहे. पृथ्वीतलावर एक राजा राज्य करीत होता. राज्यात अगदी सगळे अलबेल चालले होते. हे पाहून राजाला देवांचा राजा 'इंद्राचे' भेटीचे आमंत्रण येते. राजा एका दिवसाच्या भेटीसाठी स्वर्गलोकात जातो. भेट संपवून परत पृथ्वीतलावर येतो आणि पाहतो कि, त्याची तिसरी पिढी राज्य करत आहे.

पुराणातली हि कथा 'Time Travel' विषयी बरेच काही सांगून जाते.

नुकताच 'INTERSTELLAR' नावाचा हॉलिवुडपट पडद्यावर आला. खरेतर चित्रपट हे मनोरंजनाचे साधन पण जर चित्रपट समजावून घेण्यासाठी जर कष्ट घ्यावे लागत असतील तर हे जरा अतीच झाले. एकदाच पाहुन न समजणारे चित्रपट तयार करण्यात हॉलिवुडवाल्यांचा कोणी हात धरू शकत नाही जसे-  Matrix (and its Sequel), Inception, Interstellar वगैरे. 





Interstellar आधुनिक भौतिकशास्त्र (Modern Physics), खगोलशास्त्र (Cosmology), अंतराळशास्त्र (Space Science) यांतील बऱ्याचशा गोष्टींना स्पर्श करते. जसे बिंदुवत अवस्था (Singularity), आंतरतारकिय प्रवास (Interstellar Travel) , कृष्णविवर (Black Hole), कृमीविवर (Worm Hole), Time Dilation आणि सापेक्षतावाद (Relativity), स्थल-कालाची वक्रता आणि गुरुत्वाकर्षण ( Curvature of Time-Space and Gravity), अनेक मिती (Multi-Dimension) वगैरे.

काही पायाभुत संकल्पना समजावून घेउन पुढील टप्प्यात जशी गरज भासेल तसा आपण त्याचा विस्तार करू.

विश्वाची उत्पती
या विश्वाच्या उत्पत्तीसंदर्भात अनेक सिद्धांत मांडण्यात आले. त्यांपैकी ज्यांना सर्वाधिक प्रसिद्धी आणि मान्यता मिळाली असे दोन सिद्धांत आहेत.

१) महास्फोटाचा सिद्धांत (Big-Bang Theory)
असे मानले जाते की या विश्वाची उत्पत्ती साधारणपणे १५-अब्ज वर्षांपुर्वी झाली. मग प्रश्न पडतो कि १५-अब्ज वर्षांपुर्वी काय अस्तीत्वात होते? याचे उत्तर आधुनिक विज्ञान असे देते कि 'काही नाही' (आठवा दुरदर्शनवरिल 'भारत एक खोज' मालिका आणि तिचे 'टायटल साँग' ... "स्रुष्टीसे पहले सत नही था असत भी नही ...."). त्यावेळी एका बिंदुवत स्थितीत (Singularity) प्रचंड प्रमाणात उर्जा सामावलेली होती, नेमका तीचा स्फोट होउन ती उर्जा इतस्ततः पसरू लागली आणि त्यातून आजच्या विश्वाचा जन्म झाला. आत्तापर्यंततरी याला सर्वाधीक वैज्ञानिकांचा आधार मिळाला आहे.


२) स्थिर अस्तित्वाचा सिद्धांत (Steady State theory)
जगात काही शास्त्रज्ञांचे असेही म्हणणे आहे की, या विश्वाला ना जन्म आहे ना म्रुत्यु. ते अनादी अनंत आहे. ते असेच होते आणि असेच राहिल फक्त ते काही स्थित्यंतरातून सारखे जात असेल. जसे आजच्या घडीला ते वाढते आहे (Universe is expanding) तर काही कोटी वर्षांनंतर त्याच्या आकुंचनाला (Contraction) सुरुवात होईल आणि मग ते बिंदुवत अवस्थेत पोहोचेल मग पुन्हा एकदा त्याचा स्फोट होऊन ते वाढायला लागेल आणि हे चक्र अव्याहतपणे चालुच आहे. फॉएल आणि नारळीकर हे या सिद्धांताचे समर्थक मानले जातात.


महास्फोट आणि स्थलकालाची निर्मिती
या विश्वातील वस्तु-न-वस्तू ही छोट्यातील छोटया कणांपासून बनली आहे हि संकल्पना सर्वप्रथम 'कणाद' या भारतीय विचारवंताने आणि पाश्चिमात्त जगात 'डाल्टन' यांनी मांडल्याचे बोलले जाते. त्यालाच आधुनिक विज्ञान 'अणु' (Atom) असे म्हणते. पुढे असे आढळले की हे अणुसुद्धा त्याहुनही आणखी छोट्या अशा कणांपासून बनलेले असतात त्यांनाच आपण प्रोटॉन, न्युट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन म्हणतो. हे तीनही कण अजूनही छोट्या अशा अतीसुक्ष्मकणांपासून (sub atomic particles or strings like Quark, Pleton, Messon, Barrion etc) बनलेले असतात. शास्त्रज्ञांना अजुनपावेतो मुख्य ११ प्रकारच्या अशा अतीसुक्ष्मकणांविषयी (strings)ज्ञान झालेले आहे.  या महास्फोटाचे प्रारण (Cosmic Background Radiation)अजुनही विश्वात इतस्तत: फिरत असुन ते शास्त्रज्ञांनी  सिद्ध केले आहे. अजुन एक महत्त्वाची गोष्ट म्हणजे स्फोटानंतर हे विश्व अतिशय जलद(Cosmic Inflation) गतीने वाढायला लागले तसेच ते थंडही होत गेले.




महास्फोट झाल्यावर लगेचच काही वस्तुंची निर्मिती झाली नाही. महास्फोटातून मुलकण बाहेर पडून ते इतस्ततः पसरू लागले. यांना अगोदर वस्तुमान (Mass) नव्हते. हे मुलकण देवकणांच्या (Gods Particle or Higgs Boson) क्षेत्रांतून (Higgs Field) जातांना त्यांना वस्तुमान प्राप्त झाले. जे कण देवकणांच्या प्रभाव क्षेत्रांपासून वाचले ते वस्तुमान रहीत राहिले. देवकणांचे अस्तित्व अंशतः सिद्ध करणारा प्रयोग काही वर्षांपुर्वी युरोपातल्या प्रयोगशाळेत (LHC) यशस्वी झाला.

अतीसुक्ष्मकणांपासून पुढे प्रोटॉन, न्युट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन तयार झाले आणि यांतुनच अणू (Atom) आणि मुलद्रव्यांची (Elements) निर्मिती झाली. याच मुलद्रव्यांपासून तारे, ग्रह, धुमकेतू अशा गोष्टींची निर्मीती झाली. हे सर्व चालू असतांना विश्वाचे प्रसरण(Expansion) चालुच होते आणि अजुनही ते होतेच आहे.

काळाची निर्मीती केंव्हा झाली हा जरा विचार करायला लावणारा प्रश्न आहे. असे म्हटले जाते कि जेंव्हा हे विश्व बिंदुवत अवस्थेत (Singularity) होते तेंव्हा कांळ आणि स्थल यांचा विचारच होऊ शकत नाही, त्या अवस्थेत भौतिक्शास्त्राचे नियम चालुच शकत नाहीत. स्फोटानंतर स्थल-काळाला (Space and Time) लगेचच सुरुवात झाली असे म्हटले जाते.

बलांची (Forces) निर्मिती केंव्हा झाली हा पण एक महत्त्वपुर्ण मुद्दा आहेच. आत्तापर्यंत मानवाला ४ प्रमुख बलांची माहिती झालेली आहे.

१) क्षीण बल (Weak Nulclear Force)
२) सशक्त बल (Strong Nulclear Force)
३) विद्युतचुंबकीय (Electromagnetic Force)
४) गुरुत्वाकर्षण (Gravitational Force or Gravity)

मितींची (Dimensions)निर्मितीसुद्धा महास्फोटानंतर झाली. आपण लांबी, रुंदी, उंची यांच्या त्रिमित (Three Dimenion) जगात रहातो. अवकाशात वेळ या चौथ्या मितीचा विचार केला जातो. महास्फोटानंतर ११ मितींची (11 Dimensions)निर्मीती झाली ज्यांचा आपण आपल्या जगात विचारसुद्धा करु शकत नाही.

आपले विश्व हे विस्तारत आहे (expansion) आणि त्या विस्ताराचा वेग हा विश्वाच्या टोकाकडे(far end) जास्त आहे. विश्वाचा हा विस्तार हा गुरुत्व बलावरच होत असणार पण जर विश्वात असलेल्या दिर्घिका, तारे ,ग्रह यांच्या वस्तुमानाचा विचार केला तर त्यामुळे एवढा विस्तार होणार नाही असे शास्त्रज्ञांना वाटते. मग हा विस्तार कोण करत असणार तर ते म्हणजे कृष्णउर्जा (Dark-Energy) जी साध्या डोंळ्यांना दिसु शकत नाही आणि आपल्याला जे विश्व दिसते ते केवळ ४% आहे बाकी ९६% अजुन आपल्याला कळलेले नाही. या कृष्णउर्जेचा अजुनपावेतो खात्रिशिर पुरावा मिळालेला नाही.
पुंजभौतिकी (Quantum Mechanics) या भौतिकशास्राच्या शाखेत प्रामुख्याने अणु, त्याचे अंतरंग अशा सुक्ष्मातिसुक्ष्म गोष्टींचा विचार होतो तर ग्रह-तारे, त्यांच्यातील गुरुत्वाकर्षण अशा गोष्टीं समजण्यासाठी आइनस्टाइनच्या सापेक्षतावादाचा(Relativity) उपयोग केला जातो.

या कमालीच्या भिन्न वाटणाऱ्या गोष्टी एकत्रीत करून या विश्वनिर्मितीचा एकच सिद्धांत (Theory of Everything, Quantum Gravity) मांडला जाऊ शकतो का याचा शास्रज्ञांना ध्यास लागला आहे.

पायाभुत असणाऱ्या या गोष्टींचा ढोबळ, धावता आढावा आपण घेतला. पुढील प्रकरणात आपण अजून थोड्या महत्त्वपुर्ण गोष्टीं समजावून घेउ आणि त्याचा उपयोग INTERSTELLAR  समजून घेण्यासाठी होतो का ते पाहु.
(वाचकांना विनंती :- आपल्या प्रतिक्रिया नोंदवायला विसरू नका.)


9 comments:

  1. Excellent information ... Good Scientific explanation.

    ReplyDelete
  2. Yogesh , The start of article is very good...also I got to understand many other concepts Big bang theory , singularity etc, in simple language.
    I liked the way you have put them togather. Looking forward to read more on this in your next blogs . Also looking forward to understand movie Intersteller from your point of view.

    ReplyDelete
  3. Yogesh, congratulations.This article is really thoughtful &informative.It keeps one thinking in a very broad &noble way.This type of study we do in our Theosophical Society.I had mentioned about the Birth of our planet in my book, DEVI BHAGAVAT Katharup, but your effort is COMMENDABLE. CHEER UP, PLEASE KEEP IT UP, we expect more from you.
    Arun Deshpande Shenzhen China

    ReplyDelete
  4. Yogesh, nice article and that also in very simple language, waiting for next part.. thanks and keep it up.

    ReplyDelete
  5. विजय, स्वाती, देशपांडे बाबा आणि मिलिंद, आपल्या प्रोत्साहीत करणाऱ्या प्रतिक्रियांदद्द्ल मनापासुन घन्यवाद !!!

    ReplyDelete
  6. Siddharth Joshi4:26 AM

    Congratulations!! Yogesh, Very good article indeed. You have made such a complex topic very interesting and easy to understand.

    ReplyDelete
  7. सिद्धार्थ, आपल्या प्रतिक्रियेबद्द्ल मनापासुन आभार !!!

    ReplyDelete
  8. महत्वाचि माहिती

    ReplyDelete
    Replies
    1. @विनय,आपल्या प्रतिक्रियेबद्द्ल मनापासुन धन्यवाद.

      Delete

Please enter your comment below. Your comment will be published shortly !!!