விமானத்தில் செல்லும்போது ஏன் உங்களுக்கு மெதுவாக வயதாகிறது?

நேரம் எல்லோருக்கும் எல்லா இடத்திலும் ஒரே மாதிரியாக தான் கடந்து செல்கிறதா? பூமியில் இருக்கும் ஒருவர் விண்வெளிக்கு சென்று ஆறு மாதங்கள் கழித்து திரும்பி வந்தால், அவருக்கு வயது கூடியிருக்குமா? குறைந்திருக்குமா? அல்லது மாற்றமே இருக்காதா? இது போன்ற கேள்விகளுக்கு விடை இல்லாவிட்டாலும், சில விளக்கங்களை அளிக்கிறது ஐன்ஸ்டீனின் சார்பியல் (relativity) கோட்பாடு.

அந்த கோட்பாட்டின் படி நேரம் உலகளாவியது அல்ல. அதாவது நேரம் என்பது நிலையான ஒன்று இல்லை, அதில் முன்னும் பின்னும் செல்லக்கூடும், சூழல்களை பொருத்து நேரம் வேகமாகவும், மெதுவாகவும் செல்லக் கூடும். நீங்கள் வேகமாக செல்லும் போது நேரம் மெதுவாக செல்லும் என்று ஐன்ஸ்டீன் சரியாக கூறுகிறார். ஆனால் அதை சிறப்பாக உணர நீங்கள் கருந்துளைக்கு பயணம் மேற்கொள்ள வேண்டும் என்கிறார் விண் இயற்பியலாளர் கிறிஸ் லின்டோட்.

எனக்கு பிடித்த அறிவியல் சோதனைகளில் ஒன்று உலகத்தை இருமுறை சுற்றி நான்கு கடிகாரங்களை பறக்க விடுவது. (வேகமாக பயணிக்கும் போதும் நேரம் அதே மாதிரி தான் இருக்கிறதா, அல்லது வேகமாகவோ மெதுவாகவோ கடக்கிறதா என கண்டறிய துல்லியமாக மணி சொல்லும் நான்கு கடிகாரங்கள் விமானங்களில் உலகில் கிழக்கிலிருந்து மேற்கும், மேற்கிலிருந்து கிழக்கும் பறக்கவிடப்பட்டன) 1971 ஆம் ஆண்டில், இயற்பியலாளர்கள் ஜோசப் ஹஃபேல் மற்றும் ரிச்சார்ட் கீட்டிங் ஆகியோர் அணு கடிகாரங்களை எடுத்துக் கொண்டனர் – ஒவ்வொரு 30 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கும் ஒரு நொடிக்கும் குறைவாக இழக்கக்கூடியவை , அவ்வளவு துல்லியமான கடிகாரங்கள் அவை.

ஒரு வணிக ஜெட் விமானத்தில், முதலில் மேற்கு நோக்கி பின்னர் கிழக்கு நோக்கி உலகம் முழுவதும் சுற்றிப் பயணம் செய்து, பின்னர் வாஷிங்டன் டிசிக்கு அவர்களின் ஆய்வகத்திற்குத் திரும்பினர். அங்கு, அவர்கள் தங்கள் நன்கு பயணம் செய்த நேரக்கடிகாரங்களின் நேரத்தை ஸ்திரமாக இருந்த கடிகாரங்களின் நேரத்துடன் ஒப்பிட்டனர். கடிகார நேரங்கள் ஒத்துப்போகவில்லை: பயணம் செய்வது நேரம் கடந்து செல்லும் வேகத்தை மாற்றியுள்ளது.

நேரம் உலகளாவியது அல்ல என்ற ஐன்ஸ்டீனின் சார்பியல் கோட்பாட்டின் ஒரு முக்கிய கொள்கையை சோதிப்பதே இந்த சோதனையின் நோக்கமாகும். நீங்கள் வேகமாக பயணம் செய்தால், நேரம் உங்களுக்கு மெதுவாக கடந்து செல்லும். விளைவு சிறியது தான் – லண்டனிலிருந்து நியூயார்க்கிற்கு கடல் கடந்த விமானத்தில் செல்லும் போது, உங்கள் கடிகாரம் தரையில் இருப்பதை விட, பத்து மைக்ரோநொடிகள் (ஒரு நொடியின் மிக மிக சிறிய அளவு) பின்தங்கியிருக்கும். ஆனால் நீங்கள் வீட்டில் இருப்பதை விட ஒரு பகுதி மெதுவாக வயதாகியிருப்பீர்கள். ஹஃபேல் மற்றும் கீட்டிங் கடிகாரங்களால் நீங்கள் எவ்வளவு வயதாகியுள்ளீர்கள் என்பதை கணிக்க முடியும்.

வேறு ஒரு கணிப்பு ஈர்ப்பு விசையின் விளைவையும் கூறுகிறது. பூமியின் ஈர்ப்பு விசையிலிருந்து விலகினால், நேரம் வேகமாக செல்லும் என்று அந்த கணிப்பு கூறுகிறது. இது நம் உடல்களையும் பாதிக்கிறது: உங்கள் தலை உங்கள் கால்களை விட சற்று வயதானதாக இருக்கலாம். இதன் விளைவும் மிகவும் சிறியது தான். ஆனால் பூமியிலிருந்து அதிக தூரம் செல்லும்போது, அதன் தாக்கங்களை புரிந்து கொள்ள முடியும். நம் அனைவரையும் வழிநடத்தும் GPS அமைப்பு, அதன் செயற்கைக்கோள்கள் பூமியில் இருந்து 20,000 கிமீ (12,400 மைல்கள்) உயரத்தில், இதை சரியாக செயல்பட கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ள வேண்டும்.

இந்த நிகழ்வுகளையும் மீறி, பூமி ஒரு பெரிய பிரபஞ்சத்தில் ஒரு சிறிய கிரகம்தான். எந்த கிரகத்தின் ஈர்ப்பு விசையையும் விட அதிகமான ஈர்ப்பு விசையை பெற்றிருக்கும் பெரிய பொருள்கள் உள்ளன. அவற்றை கொண்டுள்ள கருந்துளைகளை சுற்றி, இந்த சார்பியல் விளைவுகள் அதிக முக்கியத்துவம் பெறுகின்றன.

இது ஏன் நடக்கிறது என்று புரிந்து கொள்ள, கருந்துளைக்கு விழுவது போல் கற்பனை செய்துக் கொள்ளுங்கள். (கருந்துளைக்கு அருகில் செல்லும் போது அதன் அதீத ஈர்ப்பு விசை காரணமாக பொருட்கள் ஒரு பக்கமாக நீட்டப்படும். ஆனால், நீங்கள் அப்படி நடைபெறாத வகையில் ஒரு அதிசய விண்கலத்தில் இருப்பதாக கற்பனை செய்துக் கொள்ளலாம்)

நீங்கள் விழும் போது, உங்களுக்கோ அல்லது உங்கள் அருகிலுள்ள சூழலுக்கோ நேரத்தில் எந்த வித்தியாசமும் கவனிக்க மாட்டீர்கள்.

உங்கள் கடிகாரத்தைப் பார்த்து அல்லது உங்கள் இதயத் துடிப்பைப் பார்த்து, நேரம் அதே போல் ஓடிக் கொண்டிருக்கிறது என கருதலாம்.

ஆனால் உங்கள் விண்கலத்திலிருந்து நீங்கள் பின்னால் திரும்பி கருந்துளைக்கு வெளியே உள்ள பிரபஞ்சத்தைக் கவனிக்க முடியும் என்றால், நீங்கள் விசித்திரமான ஒன்றைக் கவனிக்கலாம் – அங்கே நிகழ்வுகள் உங்களுக்கு வேக வேகமாக தென்படும்.

நீங்கள் தொலைநோக்கி மூலம் பூமியைக் கவனித்தால், நீங்கள் நமது கிரகம் மற்றும் இனத்தின் எதிர்காலத்தை கண்டு ரசிக்கலாம். ஒரு வேகப்படுத்தப்பட்ட படம் ஓடுவது போல இருக்கும்.

உங்களுக்கு தொலைக்காட்சி சிக்னல் கிடைத்தால், மீதமுள்ள பிக் பாஸ் சீசனை பார்த்து முடித்து விடுவீர்கள். ஆனால் வேக வேகமாக.

இப்போது கண்ணோட்டத்தை மாற்றுங்கள். கருந்துளைக்கு வெளியே ஒரு பாதுகாப்பான தூரத்தில் சுழன்று கொண்டிருக்கும் விண்கலத்தில் நீங்கள் இருப்பதாக கற்பனை செய்து பாருங்கள், உங்கள் தைரியமான அல்லது அதிர்ஷ்டமற்ற நண்பர் விழுந்து கொண்டிருப்பதைப் பார்க்கிறீர்கள் என்று வைத்துக் கொள்ளலாம்.

கருந்துளையின் விளிம்பு தான் நிகழ்வு எல்லை. ஒளி வேகத்தில் பயணிக்கும் பொருட்களாலும் கூட தப்பிக்க முடியாத புள்ளி இதுவே ஆகும். எனவே கீழே விழுந்து கொண்டிருக்கும் நமது நண்பரும் இந்த புள்ளியை அடைந்து பின்னர் மறைந்துவிடுவார் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

உண்மையில் நீங்கள் பார்ப்பது விசித்திரமானது – அவர்கள் நம்மை பார்த்து கைகளை அசைத்தால், அவர்கள் கருந்துளையின் ஈர்ப்புப் பள்ளத்தில் ஆழமாக விழ விழ, நமக்கு அவர்கள் மெதுவாக கைகளை அசைப்பது போல் தெரியும். அவர்கள் விண்கலத்தின் வெளிப்புறத்தில் பொருத்தப்பட்ட ஒரு கடிகாரம் நம் நிலையத்தில் பாதுகாப்பாக நிறுவப்பட்ட ஒன்றை விட மெதுவாக இயங்குவதைப் போலத் தெரியும்.

இந்த நிகழ்வை Interstellar திரைப்படம் தெளிவாக விளக்குகிறது. கருந்துளைக்கு அருகிலுள்ள கிரகத்தில் ஆய்வு செய்த விண்வெளி வீரர்கள், பணி முடித்து வரும் போது, தங்கள் பிரபஞ்சம் அவர்களை விட்டு முன்னேறி சென்று விட்டதை பார்த்து அதிசயித்து போவார்கள். அந்தப் படம் கூறுவது போல, கருந்துளைக்கு அருகில் அல்லது தொலைவில் கடந்து செல்லும் நேரம்- எது “சரியான” நேரம் என்று கேட்பதில் அர்த்தமில்லை; ஏனென்றால் சார்பியல் அப்படி சரியான நேரம் என்று எதுவும் இல்லை என சொல்கிறது.

எந்த ஒளியும், பொருளும் இந்தப் புள்ளியை கடக்க முடியாத கருந்துளையின் நிகழ்வு எல்லையை நமது நண்பர் அடைவார். எனினும், நாம் அதை வெளியிலிருந்து பார்க்க முடியாது. இந்த எல்லைக்கு சென்றால் மீண்டும் திரும்ப முடியாது, இந்த எல்லையை கடந்தால், நமது நண்பர் கருந்துளையின் மைய பகுதி நோக்கி அனுப்பப்படுவார். அதன் அர்த்தம் அவர்களின் நேர அனுபவம் முற்றிலும் மாறியிருக்கும். அவர்கள் நேரத்தில் முன்னும் பின்னும் கூட செல்ல முடியும்.

அது ஏன்? நமது அன்றாட வாழ்வில், கருந்துளைக்கு வெளியே பாதுகாப்பாக, நாம் எப்படி வேண்டுமானாலும் இடத்தின் மூன்று பரிமாணங்களில் நகரலாம், ஆனால் நான்காவது பரிமாணத்தில்: அதாவது நேரத்தில், தொடர்ந்து முன்னோக்கியே பயணம் செய்ய வேண்டும். ஆனால் கருந்துளையின் நிகழ்வு எல்லைக்குள் விஷயங்கள் பின்னோக்கி செல்கின்றன. உள்ளே, ஒரு விண்வெளி வீரர் தொடர்ந்து பயணம் செய்ய வேண்டிய கட்டாயத்தில் இருப்பார் – கருந்துளையின் மையத்தை நோக்கி – அவர்கள் நேரத்தில் முன்னும் பின்னும் நகர முடியும் என்று நினைக்கிறார்கள்.

அப்படி பார்த்தால், ஒரு கருந்துளை ஒரு கால இயந்திரம் போல செயல்பட முடியும், நிகழ்வு எல்லைக்குள் நுழையும் துணிச்சலான எவரும், கருந்துளை உருவானதிலிருந்துஅவர்கள் நிகழ்வு எல்லைக்குள் நுழைந்த நேரம் வரை, திரும்பிச் செல்ல அனுமதிக்கிறது.

ஒரே ஒரு அம்சம் என்னவென்றால், கருந்துளையை விட்டு வெளியேற எந்த வழியும் இருக்காத. எனவே எதிர்காலத்திலிருந்து வரும் எந்த நேர பயணியும் இந்த தந்திரத்தைப் பயன்படுத்தி புவி மேற்பரப்பில் நம்மை வந்து பார்க்க முடியாது. ஆனால் என்ன சாத்தியம் என்பதைப் புரிந்துகொள்வது – கருந்துளைகள் அவற்றைச் சுற்றியுள்ள இடம் மற்றும் நேரத்தை எவ்வாறு கையாளுகின்றன என்பதைப் பற்றி சிந்திப்பது – இயற்பியலாளர்களுக்கு ஐன்ஸ்டீன் கோட்பாடுகளின் மிக துல்லியமான சோதனைகளை வழங்க முடியும். மேலும் நாம் நேரம் என்று அழைக்கும் இந்த விஷயத்தைப் பற்றி ஆழமாக புரிந்து கொள்ள வழிவகுக்கும். அருகே இயக்கப்பட்ட அணு கடிகாரத்துடன் உலகத்தைச் சுற்றிப் பறப்பதை விட இது சிறப்பாக இருக்கும்.

 பிபிசி தமிழ்