காபிக் கோப்பையைக் கொண்டு இயற்பியலின் கோட்பாடுகளை விளக்கும் யூடியூப் வீடியோவின் (>https://goo.gl/XP3cw0) சில பகுதிகளைப் பற்றிக் கடந்த வாரம் பார்த்தோம். அதன் தொடர்ச்சியாக இது.
பருப்பொருள், அணுக்கள் எல்லாமே பெரும்பாலும் வெற்றிடத்தால் ஆனவை என்பதால் பொருட்களெல்லாம் ஒன்றுக்கொன்று எளிதில் ஊடுருவிச் செல்பவையாக இருக்க வேண்டுமல்லவா? அப்படியென்றால் கோப்பை இன்னொரு பொருளை ஊடுருருவிச் செல்லாததேன்?
காலத்தை வளைக்கும் ஈர்ப்புவிசை
இதற்கு ஃப்ரெடெரிக் என்பவர் இப்படிப் பதிலளிக்கிறார்: கோப்பையும் சாஸரும் மீள்தன்மை கொண்ட பொருட்கள். அதாவது ஒன்றின் மீது ஒன்றை வைத்து அழுத்தினால் கம்பிச்சுருள் வெளிப்படுத்துவது போன்ற ஒரு எதிர் விசையை அவை வெளிப்படுத்தும். இந்த விஷயத்தை வேறொரு கண்ணோட்டத்திலும் பார்க்கலாம்: கோப்பை ஏன் கீழ் நோக்கி ஈர்க்கப்படுகிறது, மேல் நோக்கி ஏன் ஈர்க்கப்படுவதில்லை? அதுதான் நியூட்டனின் இயற்பியல்: அந்தக் கோப்பை மீது புவி தனது மாபெரும் நிறை காரணமாக ஒரு விசையைச் செலுத்துகிறது.
இதையே ஐன்ஸ்டைனின் பொதுச்சார்பியல் கோட்பாட்டைக் கொண்டு பார்த்தால் கால-வெளி கருத்தைக் கொண்டுவர வேண்டும். புவியின் நிறை தன்னைச் சூழந்துள்ள அண்டவெளியையும் காலத்தையும் வளைப்பதால் ஏற்படும் விளைவு ஈர்ப்புவிசை என்கிறது பொதுச் சார்பியல் கோட்பாடு.
அப்படியென்றால், நியூட்டன், ஐன்ஸ்டைன் இருவரில் யார் சொன்னது சரி? இருவருமே சரிதான். எந்த நிகழ்வை விளக்குகிறோம் என்பதைப் பொறுத்தவை இருவரின் கோட்பாடுகளும். திரவங்களைப் பற்றி விவரிக்க வேண்டுமென்றால் திரவ இயக்கவியலை (Fluid mechanics) பயன்படுத்தலாம். பெரிய பொருட்களைப் பற்றி விவரிக்க வேண்டுமென்றால் மரபார்ந்த இயக்கவியலை (Classical Mechanics) பயன்படுத்தலாம்.
அணு அளவிலான பொருட்களை விவரிக்க குவாண்டம் இயக்கவியலை (Quantum Mechanics) பயன்படுத்தலாம். அதிவேகமாகச் செல்லும் பொருட்களைப் பற்றி விவரிக்க சிறப்புச் சார்பியல் கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்தலாம். நிகழ்வுகளையும் அவற்றின் தன்மையையும் பொறுத்து இயற்பியலாளர்கள் வெவ்வேறு சாதனங்களையும் வழிமுறைகளையும் பயன்படுத்துவார்கள். இதில் பெரிய கேள்வி என்னவென்றால் இந்த வெவ்வேறு துறைகள் எப்படி ஒரே நேரத்தில் இயங்குகின்றன என்பதுதான்.
இயற்பியலாளர்களின் தலைவலி
இரண்டு துறைகள் சந்திக்கும்போது என்ன நடக்கும்? நிறைய விஷயங்கள் ஏற்படலாம். ஒன்றுக்கொன்று தொடர்பற்றவை போலத் தோன்றும் மின்சாரத்தையும் காந்தவியலையும் எடுத்துக்கொள்ளுங்களேன். இவற்றை ஒரே கோட்பாட்டில் விளக்க முடியும் என்பதை இயற்பியலாளர்கள் கண்டுகொண்டனர். அதுதான் மின்காந்தவியல் (Electromagnetism). அதேபோல் இரு வேறு துறைகள் வெவ்வேறு வகையில் இயங்குவதும் உண்டு. குவாண்டம் இயக்கவியலும் மரபார்ந்த இயக்கவியலும் இதற்கான உதாரணங்கள். பொதுச்சார்பியல் கோட்பாட்டையும் குவாண்டம் இயக்கவியலையும் இணைத்துப் பார்க்க முடியாதது இயற்பியலாளர்களுக்குப் பெரும் தலைவலி. அந்த இரண்டு கோட்பாடுகளும் வெவ்வேறு கணிப்புகளை முன்வைப்பவை.
சிக்கலான உலகம்
இப்படி இந்தத் துறைகளெல்லாம் ஒன்றுக்கொன்று முரண்பட்டால் அவை எப்படி ஒன்றாக ஒரே அறிவியல் கோட்பாட்டுச் சட்டகத்துக்குள் வரும்? வரும், ஏனென்றால் அறிவியல் என்ற விரிவான துறைக்கு உட்பட்ட சட்டகங்களைத்தானே இந்தத் துறைகள் பயன்படுத்துகின்றன. ஒரு நிகழ்வை நாம் உற்று நோக்கி அதை அளவிடுவதற்குப் பலமுறை முயல்கிறோம். நமது அளவீடுகளிலிருந்து தரவுகளைப் பெறுகிறோம். அதன் பிறகு கணிதத்தின் உதவியால் அந்த நிகழ்வுக்கு ஒரு மாதிரி அமைப்பை உருவாக்கவும், ஒரு விதியை உருவாக்கவும் முயல்கிறோம். பிறகு, அந்த விதி, மற்ற அளவீடுகளுக்கும் விடுபாடு இல்லாமல் பொருந்திவருகிறதா என்று பரிசோதிக்கிறோம். இறுதியாக அதையெல்லாம் ஒரு சமன்பாடாக மாற்றுகிறோம். அந்தச் சமன்பாட்டைக் கொண்டு பல்வேறு கணிப்புகளைச் செய்கிறோம்.
முதலில் ஒரு நிகழ்வை உற்று நோக்கி அதை விவரிக்க முயன்று, இறுதியாகப் பல்வேறு நிகழ்வுகளுக்கும் சூழல்களுக்கும் பொருந்தும் விதத்தில் சமன்பாட்டை அமைக்கிறோம். ஏற்கெனவே இருக்கும் பொருட்கள், நிகழ்வுகளைப் பற்றி விவரிக்கவே மாதிரி அமைப்புகளையும் சமன்பாடுகளையும் நாம் உருவாக்கினாலும் எதிர்காலத்தில் வரவிருக்கும் பொருட்கள், நிகழ்வுகள் போன்றவற்றையும் அந்தச் சமன்பாடுகள் விவரிக்கின்றன. அப்படியென்றால், எல்லாத் துறைகளிலும் உள்ள பல்வேறு சமன்பாடுகளையும் ஒன்றுதிரட்டினால் அவற்றிலிருந்து இந்த பிரபஞ்சத்தின் அனைத்து விஷயங்களையும் அனைத்து நிகழ்வுகளையும் விவரிக்கக்கூடிய ஒரே ஒரு பெரிய சமன்பாட்டை நாம் பெற முடியுமல்லவா?
இந்த உலகம் மிகவும் சிக்கலானது. ஒரு சமன்பாடு என்பது எப்போதுமே ஒரு எளிமைப்படுத்தல்தான். குறிப்பிட்ட அளவிலான எளிமைப்படுத்தல் சில துறைகளில் சாத்தியப்படலாம். அதே நேரத்தில் ஒட்டுமொத்த இயற்பியலையும் ஒற்றைச் சமன்பாட்டைக் கொண்டு விவரித்துவிட முடியாது. அடிப்படை அணுத் துகள்களுக்கு அப்படிப்பட்ட பெரும் சமன்பாடுகளை நாம் கண்டறிந்தோமென்றாலும் அவை இந்த காபிக் கோப்பை பற்றியோ அதன் நிறம், வெப்பம் போன்றவற்றைப் பற்றியோ விளக்காது. ஆகவே, ஒற்றைச் சமன்பாட்டைக் கொண்டு எல்லாவற்றையும் விளக்கிவிட முடியாது.