வெளி-நேரப் போர்வை (THE SPACETIME FABRIC)

ஒரு பொருளுக்கு, நீளம் மட்டும் இருந்தால் அது ஒற்றைப் பரிணாமம் உடையதாகவும், நீளம், அகலம் ஆகிய இரண்டும் இருந்தால், அது இரண்டு பரிணாமங்கள் உடையதாகவும், நீளம், அகலம், உயரம், ஆகிய மூன்று அளவீடுகளும் இருந்தால், அது மூன்று பரிணாமங்கள் உடையதாகவும் கருதப்படும்.

இந்த மூன்று வகையான பரிணாமங்களையும் உடைய பொருட்களை வைப்பதற்குக் கண்டிப்பாகக் குறிப்பிட்ட இடம் (அல்லது) வெளி தேவை. எனவே இங்கு "வெளி" என்ற சொல்லுக்குள், நீளம் அகலம், உயரம், ஆகிய மூன்று பரிணாமங்களும் அடங்கி விடுகின்றன.

Image credit: wikimedia commons 

ஒரு குறிப்பிட்ட வெளியில் அல்லது இடத்தில் உள்ள பொருளை, நீளம், அகலம், உயரம், போன்றவற்றைத் தவிர, மற்றொரு அளவீடாலும் விளக்க முடியும். அந்த அளவீட்டின் பெயர்  "நேரம்" என்பதாகும்.

நேரம் என்பது, முன்னோக்கி மட்டுமே நகரக்கூடிய ஒரு அளவீடு. ஆனால், நீளம், அகலம், உயரம், போன்றவற்றைக் கொண்டுள்ள ஒரு பொருளால், முப்பரிமாண வெளியில் அனைத்துத் திசைகளிலும் நகர முடியும்.

நேரம் செல்லச் செல்ல, ஒரு பொருளினுடைய சிதைவு வீதம் அல்லது சிதறம் (entropy) அதிகரித்துக் கொண்டே இருக்கும். அதனால்தான், மரத்திலிருந்து இலைகள் உதிர்தல், இரும்பு துருப்பிடித்தல், காய்கள் கனியாதல் போன்ற அனைத்தும் நிகழ்கின்றன. ஒருவேளை, நேரம் அப்படியே நின்று விட்டால், மேலே குறிப்பிட்டுள்ளது போன்ற எந்த ஒரு மாற்றமும் நிகழாது.எனவே ஒரு பொருளை விளக்குவதில் நேரம் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.

வெளி-நேரப்போர்வை :

மூன்று பரிணாமங்களையும் தன்னுள் கொண்டுள்ள வெளியையும் நான்காவது பரிணாமமான நேரத்தையும், இணைத்து உருவாக்கப்பட்ட ஒரு கற்பனையான அமைப்பே "வெளி-நேரப்போர்வை (The spacetime fabric)" ஆகும். ஆனால், ஏன் உருவாக்கப்பட வேண்டும்?

Image credit: wikimedia commons 

இயற்பியல் ஆய்வாளர்களின் கருத்துப்படி, ஒரு பொருள், ஒளியின் வேகத்திற்கு அருகில் செல்லும் பொழுது ஏற்படும் விளைவுகளையும், அதிகப்படியான நிறையுடைய பொருட்களின் இயக்கத்தையும் விளக்குவதற்கு, இந்த "வெளி-நேரப்போர்வை" எனும் அமைப்பு பயன்படுகிறது.

"வெளிநேரம்" (The Spacetime) எனும் கோட்பாடானது, 1908 ஆம் ஆண்டில் Harmann Minkowski எனும் கணிதவியலாளரால், முதன் முதலில் முன்வைக்கப்பட்டது. ஆனால், இவருக்கு முன்பாகவே, 'ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன்' அவர்கள், நேரமும், வெளியும் ஒன்றையொன்று சார்ந்திருப்பதைத் தனது சார்பியல் கோட்பாடுகளில் கணித்திருந்தார். அவரின் கோட்பாடுகளின் படி, இந்தப் பிரபஞ்சத்தின் அனைத்துப் பகுதிகளிலும், ஒளியின் வேகம் மாறாத ஒன்றாகும். 

நீங்கள், ஒளியின் வேகத்திற்கு நிகரான வேகத்தில் சென்றால், உங்களின் நேரம், நிலையாக ஓரிடத்தில் இருப்பவரின் நேரத்தை விட மெதுவாகவே நகரும். மேலும், நீங்கள் செல்லும் திசைக்கு ஏற்ப, உங்களைச் சுற்றியுள்ள பொருட்களின் நீளங்களும் குறையும். ஆனால், உங்களால் அதை உணர முடியாது. உங்களை விடக் குறைவான வேகத்தில் செல்பவர்களாலும், ஓரிடத்தில் நிலையாக நின்று கொண்டு உங்களைப் பார்ப்பவர்களாலும், மட்டுமே இந்த மாற்றங்களை உணர முடியும்.

எனவே, ஒரு பொருள் ஒளியின் வேகத்தில் செல்லும் பொழுது, அதன் மூன்று பரிணாமங்களில் மட்டுமல்லாமல், அதன் நேரத்திலும் மாற்றம் ஏற்படுகிறது. ஏனெனில், வெளியும் நேரமும் ஒன்றையொன்று சார்ந்துள்ளன. மேலும், ஒரு பொருளின் வேகத்தைப் பொறுத்து, இவை இரண்டும் மாறுகின்றன. 

இந்த "நேரம்" மற்றும் "வெளி" ஆகியவற்ற இணைத்து உருவாக்கப்பட்ட "வெளி-நேரப் போர்வை" எனும் அமைப்பில், குறிப்பிட்ட நிறையுடைய பொருளை வைக்கும் போது, அது உள்நோக்கி வளையும். அந்த வளைவுக்கேற்ப வெளியும் நேரமும் மாறுபடும்.

உதாரணமாக, ஒரு கயிற்றுக் கட்டிலில் ஒரு இரும்புக் குண்டை வைக்கும் பொழுது, அதன் மேற்பரப்பு, உள்நோக்கி வளைக்கப்படுவது போல, நேரப் போர்வையும் வளைக்கப்படும். ஆனால், இங்கு ஒரு சிறிய வேறுபாடு உள்ளது. 

கயிற்றுக் கட்டிலின் மேற்பரப்பானது, நீளம், அகலம், என்னும் இரண்டு பரிணாமங்களை மட்டுமே கொண்டுள்ளது. ஆனால், வெளி நேரப் போர்வையானது, நான்கு பரிணாமங்களைக் கொண்டுள்ளது. [நேரம் உட்பட]

நீளம், அகலம், உயரம் போன்றுவற்றுடன் நேரமும், நான்காவது பரிணாமமாகவே, பல ஆய்வாளர்களால் கருதப்படுகிறது. எனவே, வெளி-நேரப் போர்வை வளைக்கப்படும் போது, அதன் நேரத்திலும் மாற்றம் ஏற்படும். மேலும், குறிப்பிட்ட நிறை மற்றும் அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ள பொருட்களால் மட்டுமே நேரத்தையும் வெளியையும் வளைக்க முடியும்.

Image credit: wikimedia commons

ஒரு பொருள், இந்த நேரப் போர்வையை எந்த அளவு வளைக்கிறதோ, அதனைப் பொறுத்தே, அதன் ஈர்ப்பு விசையும் அமைகிறது. முன்பு கூறிய உதாரணத்திற்கே வருவோம். ஒரு கயிற்று கட்டிலின் மேற்பரப்பில் இரும்பு குண்டை வைக்கும் போது, அதன் மேற்பரப்பு உள்நோக்கி வளையும். அந்த இரும்பு குண்டை விடக் குறைவான நிறையுடைய பொருளை,  கட்டிலின் ஒரு ஓரத்தில் வைக்கும் போது, அந்தப் பொருள், இரும்பு குண்டை நோக்கியே செல்லும். இவ்வாறாகவே ஈர்ப்பு விசையும் செயல்படுகிறது. 

எனவேதான், குறைவான நிறையுடைய பொருட்கள், அதிகப்படியான நிறையுடைய பொருட்களால் ஈர்க்கப்படுகின்றன. இந்த நேரப் போர்வையை, முடிவற்ற அளவிற்கு (infinite) உள்நோக்கி வளைக்கக்கூடிய ஒரு பொருள்தான் "கருந்துளை" ஆகும்.

எனவே, இடமும் நேரமும் வளைக்கப்பட முடியும் என்பது இங்குத் தெளிவாகிறது.