విశ్వసృష్టి ఎలా జరిగింది? - How the Universe generated?

ఈ చరాచర జగత్తు ఎలా సృష్టించబడింది? 'ఆలోచనా జ్ఞానం' అబ్బినప్పటినుండీ మానవుని వెన్నాడుతున్న ప్రశ్న ఇది. మానవుడు ఈ ప్రశ్న వేసుకున్నప్పటికి అతనికి తెలిసిన చరాచర జగత్తు (విశ్వం లేక ప్రపంచం) చాలా చిన్నది. తనూ, తన పైన ఆకాశం, కింద నేల, చుట్టూ ఉన్న ప్రకృతి ఇదే విశ్వం. విజ్ఞానం పెరుగుతున్నకొద్దీ అతని విశ్వం విస్తరిస్తూ వచ్చింది. కాని ఆయన ప్రశ్న మాత్రం అలాగే ఉండిపోయింది. ఈ ప్రశ్నకు మానవుడు రెండు రకాల సమాధానాలు ఇస్తూ వచ్చాడు. ఒకరకం సమాధానం ఆలోచనకు ప్రాధాన్యత ఇస్తే, రెండోది పదార్థానికి ప్రాధాన్యత ఇచ్చింది.ఒకానొక అగోచరశక్తి ఈ ప్రకృతిని సృష్టించి, నడిపిస్తోంది అనేది మొదటి సమాధానం. ఈ అగోచర శక్తిని దేవుడు అన్నారు. దేవునికి ఆరంభం లేదు, అంతం లేదు. రంగు, రుచి వాసన వంటిగుణాలేవీ లేవు, నిర్గుణమైంది అన్నారు. ఇది మొదటి సమాధానం. ప్రకృతి పదార్థ మయం. దాన్ని ఎవరూ సృష్టించలేదు, నడిపించడం లేదు. ప్రకృతిలోని అంతర్గత సూత్రాల ప్రకారం ప్రపంచం నడుస్తోంది. పదార్థం యొక్క వివిధ రూపాలే ప్రకృతిలో మనకు కనిపించేది, మనం గ్రహించగలిగేదంతా. ఇది రెండో సమాధానం. మానవ జాతి ఆవిర్భావం దగ్గరనుండి ఈ రెండు రకాల సమాధానాలూ అభివృద్ధి చెందుతూ వస్తున్నాయి. ఏ సమాధానం సరైంది అనే విషయమై యుద్ధం జరుగుతూనే ఉంది.

మొదట్లో మొదటి సమాధానం బలంగా ఉండేది. అంటే దేవుడు ఈ విశ్వాన్ని సృష్టించి నడిపిస్తున్నాడు అన్న సమాధానం బలంగా ఉండేది. కాని మానవ విజ్ఞానం పెరుగుతున్న కొద్దీ ఈ సమాధానం బలహీన పడుతూ, రెండో సమాధానం బలపడుతూ వస్తోంది. ఎందుకంటే ప్రతి శాస్త్రీయ ఆవిష్కరణా దైవ సృష్టిని పూర్వపక్షం చేస్తూ ప్రకృతిని నడిపిస్తున్న సూత్రాలను వెలుగులోకి తెస్తున్నది. అందువల్లనే మొదటినుండీ దేవునికి (మతానికి) శాస్త్రవిజ్ఞానానికీ మధ్య పోరాటం సాగుతూ వస్తోంది. ఒకవైపు దేవుడు అనే భావాన్ని సైన్సు దెబ్బతీస్తూ ఉంటే, మరోవైపు సైన్సు సమాధానాలు చెప్పలేని చీకటి కోణాల్లో దైవ భావన బతుకుతూ వచ్చింది.

స్టీఫెన్‌ హాకింగ్‌ సమాధానం:

ప్రఖ్యాత భౌతిక శాస్త్రవేత్త - స్టీఫెన్‌ హాకింగ్‌

ప్రఖ్యాత భౌతిక శాస్త్రవేత్త, మన కాలపు మహామేధావి స్టీఫెన్‌ హాకింగ్‌ ఇటీవల తాను రాసిన పుస్తకం ''ది గ్రాండ్‌ డిజైన్‌''లో విశ్వసృష్టికి సంబంధించి తుది సమాధానం చెప్పాడు. తుది సమాధానం అని ఎందుకంటున్నారంటే భౌతిక శాస్త్ర మౌలిక సూత్రాల్లోకి వెళ్లి ఆయన ఈ సమాధానాన్ని రాబట్టాడు. కొద్ది రోజుల్లో విడుదల కానున్న ఈ పుస్తకంలోని పలు అంశాలను ఇటీవల టైమ్స్‌ ఆఫ్‌ లండన్‌ పత్రికలో ప్రచురించారు. గతంలో హాకింగ్‌ రాసిన ''కాలం సంక్షిప్త చరిత్ర'' (ఎ బ్రీఫ్‌ హిస్టరీ ఆఫ్‌ టైమ్‌)లో ఆయన ఈ విశ్వం నిర్మాణాన్నీ, నడకనూ వివరించగా ప్రస్తుత గ్రంథంలో విశ్వ ఆవిర్భావం ఎలా జరిగిందో చెప్పాడు. ఈ విశ్వాన్ని దేవుడు సృష్టించలేదు. మన విశ్వం ప్రకృతి సూత్రాలను అనుసరించి ఆవిర్భవించి, నడుస్తోంది అని హాకింగ్‌ చెప్పాడు. అయితే ఈ సూత్రాలు ఎక్కడి నుండి వచ్చాయి? దీనికి సంబంధించిన ప్రశ్నను తన గత పుస్తకం 'కాలం సంక్షిప్త చరిత్ర' లోనే హాకింగ్‌ వేశాడు. శాస్త్రవేత్తలు గనుక ప్రకృతికి సంబంధించిన అత్యంత ప్రాథమిక సూత్రాలను తెలుసుకోగలిగితే వారు 'దేవుని మెదడును పట్టుకున్నట్లే' అని ఆయన రాశాడు. అంటే ఆయన దేవుడు కాదు భౌతిక శాస్త్ర ప్రాథమిక సూత్రాలే విశ్వ సృష్టికి కారణం అని పేర్కొన్నాడు. ఇప్పుడు తన సరికొత్త పుస్తకంలో ఆ అత్యంత ప్రాథమిక సూత్రమేమిటో హాకింగ్‌ చెప్పాడు. భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు పదార్థ రూపాన్ని వివరించేందుకు రూపొందించిన ఎం-సిద్ధాంతమే ఈ ప్రాథమిక సూత్రమని ఆయన వివరించాడు. ఎం-సిద్థాంతం ఈ విశ్వసృష్టికి కారణమైన అన్ని రకాల ప్రాథమిక కణాలు, శక్తుల లక్షణాలను తెలియజేసే సూత్రం. విశ్వసృష్టి ఎలా జరిగిందో అది వివరిస్తుంది. ఈ సిద్ధాంతాన్ని గనుక ప్రయోగాలద్వారా నిరూపించడం జరిగితే అప్పుడు విశ్వసృష్టికి సంబంధించి మతాలు చెప్పే సిద్ధాంతాలకు పూర్తిగా తెరపడుతుంది. ఇంతకీ ఏమిటీ ఎం-సిద్ధాంతం? దీని గురించి తెలుసుకోవాలంటే మనం విశ్వం పుట్టుక గురించి తెలిపే 'మహా విస్ఫోటనం' (బిగ్‌ బ్యాంగ్‌) గురించి తెలుసుకోవాలి.

బిగ్‌ బ్యాంగ్‌:

విశ్వం పుట్టుక - Big Bang

 విశ్వం పుట్టుక, దాని నిర్మాణం గురించి శాస్త్రవేత్తలు అనేక పరిశోధనల అనంతరం ఒక నమూనాను రూపొందించారు. దాని ప్రకారం... నేటికి 13,700 కోట్ల సంవత్సరాల క్రితం ఒక మహా విస్ఫోటనం (బిగ్‌ బ్యాంగ్‌)తో పదార్థం, స్థలం, కాలం ఒకేసారి పుట్టాయి. అదే విశ్వం. పదార్థం, స్థలం, కాలం మూడూ ఒకటే. ఒకటి లేకుండా మరొకటి ఉండదు. కనుక మనం పదార్థం అంటే ఈ మూడింటితో కూడినదిగా అర్థం చేసుకోవాలి.

విస్ఫోటనం సంభవించిన 'మరుక్షణం'లో విశ్వం అత్యంత సాంద్రతతో, అత్యంత వేడిగా ఉండేది. కాని 'అతికొద్ది సమయం' లోనే అంటే 'సెకనులో కొన్ని కోట్ల వంతు సమయం'లోనే అది చల్లబడడం ప్రారంభించింది. అప్పుడు పదార్థం క్వార్క్‌లు, ఎలక్ట్రాన్లు అనే ప్రాథమిక కణాలుగా ఏర్పడింది. ఈ కణాలు విశ్వంలో పదార్థ నిర్మాణానికి ఇటుకలు వంటివి. క్వార్క్‌ల జీవిత కాలం సెకనులో కొన్ని కోట్ల వంతు మాత్రమే. అంత తక్కువ సమయంలోనే అవి ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లుగా మారిపోయాయి. ఈ ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు కలిసి పరమాణు కేంద్రకాలుగా మారాయి. తరువాత పదార్థం మరింత విస్తరించి చల్లబడడం వల్ల పరమాణు కేంద్రకాలతో ఎలక్ట్రాన్లు కలిసి తొలి పరమాణువులు (ఆటమ్స్‌) ఏర్పడినాయి. పరమాణువులు ఏర్పడ్డానికి 3,80,000 సంవత్సరాలు పట్టిందని అంచనా. ముందుగా హైడ్రోజన్‌, హీలియం వాయువుల పరమాణువులు ఏర్పడినాయి. అందుకే నేటికీ విశ్వంలో ఈ రెండు వాయువులే అధిక శాతంలో ఉన్నాయి. మరో 16 లక్షల సంవత్సరాలు గడిచేసరికి ఈ వాయువులు ఒక్కోచోట పోగుపడి నక్షత్రాలు, గెలాక్సీలుగా ఏర్పడినాయి. దాంతో విశ్వ పదార్థంపై గురుత్వాకర్షణ శక్తి అదుపు ఏర్పడింది. నక్షత్ర కేంద్రాల్లో క్రమంగా మరింత బరువైన కర్బనం, ఆక్సిజన్‌, ఇనుము వంటి మూలకాల పరమాణువులు ఏర్పడ్డాయి. ఈ పరమాణువుల కలయిక వల్ల అణువులు ఏర్పడినాయి. కొన్ని నక్షత్రాల చుట్టూ తిరిగే గ్రహాల్లో ఇటువంటి పెద్దపెద్ద అణువుల నుండి జీవులు ఏర్పడినాయి. మనకు తెలిసి అటువంటి జీవులు అభివృద్ధి చెందిన గ్రహం భూమి మాత్రమే. ఈ జీవుల నుండి పరిణామ క్రమంలో ఆలోచనా పరులైన మానవులు ఏర్పడ్డారు. మానవులు విజ్ఞానవంతులై ఈ విశ్వాన్ని గురించి పరిశోధించడం ప్రారంభించారు.

తెలియని పదార్థమే ఎక్కువ
ఇంతవరకు బాగానే ఉంది. కాని శాస్త్రవేత్తలకు అంతుబట్టని విషయం ఒకటి ఉంది. ఈ విశ్వాన్ని పరిశోధిస్తున్నప్పుడు మనం గ్రహించగలిగే పదార్థం అంతా కలిపితే...అంటే గ్రహాలూ, నక్షత్రాలూ, గెలాక్సీలు, వాటి మధ్య విస్తరించిన వాయుపదార్థం అంతా కలిపితే మొత్తం విశ్వపదార్థంలో 4 శాతం మాత్రమే ఉంది. మరి మిగిలిన 96 శాతం ఎక్కడుంది? మనకు తెలియదు. ఖగోళ భౌతిక శాస్త్రవేత్తల లెక్కల ప్రకారం మనకు కనిపించని ఈ 96 శాతం పదార్థంలో 70 శాతం శక్తి రూపంలోనూ, 26 శాతం పదార్థ రూపంలోనూ ఉంది. ఈ అగోచర శక్తిని 'డార్క్‌ ఎనర్జీ' అన్నారు. అగోచర పదార్థాన్ని 'డార్క్‌ మేటర్‌' అన్నారు. ఇవి విద్యుదయస్కాంత శక్తిని ప్రసరించవు గనుక అవి మన కంటికి ఏ విధంగానూ కనిపించవు. వాటి గురుత్వాకర్షణ శక్తి ద్వారా మాత్రమే మనం వాటిని గుర్తించగలం. విశ్వం యొక్క పరిణామంలో ఈ డార్క్‌ మేటర్‌, డార్క్‌ ఎనర్జీ యొక్క పాత్ర ఏమిటో ఇప్పటికీ శాస్త్రవేత్తలకు తెలియదు. కాని 96 శాతం ఉన్న ఈ అగోచర విశ్వంలోనే మన భౌతిక శాస్త్రానికి అందని అనేక విషయాలున్నాయని భావిస్తున్నారు.

విశ్వ నమూనాలో మిస్సింగు లింకులు
ఇక మనకు తెలిసిన విశ్వపరిణామ క్రమంలో శాస్త్రవేత్తలకు తెలియని కొన్ని విషయాలు ఉన్నాయి. ఏమిటా మిస్సింగు లింకులు? దీని గురించి తెలుసుకోవాలంటే శాస్త్రవేత్తలు రూపొందించిన విశ్వ నమూనా ఏమిటో తెలుసుకోవాలి. మాక్స్‌ ప్లాంక్‌ రూపొందించిన క్వాంటమ్‌ సిద్ధాంతం, ఐన్‌స్టీన్‌ యొక్క సాపేక్ష సిద్ధాంతాల మేలుకలయికతో విశ్వ నిర్మాణ నమూనా రూపొందించబడింది. దీన్ని 'స్థిర నమూనా' (స్టాండర్డ్‌ మోడల్‌) అంటున్నారు. దీని ప్రకారం.... విశ్వమంతా 24 రకాల ప్రాథమిక పదార్థ కణాలు, 4 రకాల ప్రాథమిక శక్తులతో నిర్మితమైంది. ప్రాథమిక కణాల్లో క్వార్కులు, లెప్టాన్లు అనేవి పరమాణు నిర్మాణంలో పాల్గొంటాయి. బాసన్లు అనేవి ఈ ప్రాథమిక కణాలకు శక్తిని చేరవేస్తాయి

• 6 రకాల క్వార్కులు: అప్‌, డౌన్‌, బోటమ్‌, టాప్‌, స్ట్రేంజ్‌, చార్మ్‌.
• 6 రకాల లెప్టాన్లు : ఎలక్ట్రాన్‌, ఎలక్ట్రాన్‌ న్యూట్రినో, మువోన్‌, మువోన్‌ న్యూట్రినో, టావు, టావు న్యూట్రినో
• 4 రకాల శక్తులు: బలహీన శక్తి, బలమైన శక్తి, విద్యుదయస్కాంత శక్తి, గురుత్వాకర్షణ శక్తి
• 12 రకాల బాసన్లు (శక్తిని మోసుకుపోయే ప్రాథమిక కణాలు): ఫోటాన్లు, (విద్యుదయస్కాంత శక్తి), డబ్ల్యు+, డబ్ల్యు-, జెడ్‌ బాసన్లు (బలహీన శక్తి), 8 రకాల గ్లువోన్స్‌ (బలమైన శక్తి), గ్రావిట్రాన్లు (భూమ్యాకర్షణ శక్తి)

క్వార్కులు, లెప్టాన్లు పరమాణు నిర్మాణంలో పాల్గొంటాయి. బాసన్లు ప్రాథమిక శక్తులకు అనుబంధంగా ఉంటూ వాటినుండి శక్తిని ఇతర ప్రాథమిక కణాలకు చేరవేస్తూ ఉంటాయి. అంటే పదార్థం శక్తిగా, శక్తి పదార్థంగా మారడానికి ఈ బాసన్లు తోడ్పడతాయన్నమాట. ఉదాహరణకు బలహీన శక్తితో పదార్థాన్ని ఇచ్చిపుచ్చుకునేవి డబ్ల్యు+, డబ్ల్యు-, జెడ్‌ బాసన్లు. బలమైన శక్తితో ఇచ్చిపుచ్చుకునేవి గ్లువోన్స్‌. ఇవి ఎనిమిది రకాలు. విద్యుదయస్కాంత శక్తితో ఇచ్చిపుచ్చుకునేవి ఫోటాన్లు. గురుత్వాకర్షణ శక్తిని మోసుకుపోయేవి గ్రావిట్రాన్లు. పరమాణు భాగాలైన ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు వంటివన్నీ ఈ ప్రాథమిక కణాల కలయికతో ఏర్పడినవే. ఉదాహరణకు రెండు అప్‌ క్వార్క్‌లు, ఒక డౌన్‌ క్వార్క్‌ల బంధం వల్ల ప్రోటాన్‌ ఏర్పడుతుంది. ఇలాంటి రెండు ప్రోటాన్లు, రెండు న్యూట్రాన్ల కలయిక వల్ల హీలియం-4 పరమాణు కేంద్రకం ఏర్పడుతుంది. ఇలా వందలాది పరమాణు భాగాలు ఏర్పడతాయి. ఈ మొత్తం ప్రాథమిక కణాలను ఒకదానితో ఒకటి కలిపి ఉంచే ఒక విశ్వ శక్తి ఉందని పీటర్‌ హిగ్స్‌ అనే ఆయన కొన్ని భౌతిక శాస్త్ర లెక్కల ద్వారా సిద్ధాంతీకరించాడు. ఆయన పేరుతో దాన్ని హిగ్స్‌ ఫీల్డ్‌ అని పిలుస్తున్నారు. ఈ హిగ్స్‌ ఫీల్డ్‌ నుండి పదార్థాన్ని ప్రాథమిక కణాలకు సమకూర్చే బాసన్లు కూడా ఉన్నాయని ఆయన చెప్పాడు. వాటిని హిగ్స్‌ బాసన్లు అంటున్నారు. అంటే విశ్వంలోని ప్రాథమిక కణాలకు పదార్థాన్ని ఇచ్చే కణాలే హిగ్స్‌ బాసన్లన్న మాట.

''దేవుడు కణాలు''
హిగ్స్‌ బాసన్లను మీడియాలో 'దేవుడు కణాలు' అని పిలుస్తున్నారు. నిజానికి ఈ బాసన్లకూ ''దేవుని కణాలు: విశ్వం సమాధానమైతే మరి ప్రశ్న ఏమిటి?'' పేరు బాగుంది గనుక పుస్తకాలు బాగా అమ్ముడయ్యాయి. దీనివల్ల మీడియాలో ప్రచారం లభించి ప్రాథమిక పదార్థ కణాల భౌతిక శాస్త్రం పట్ల ప్రజల్లో ఆసక్తి రేకెత్తింది. కాని చాలా మంది శాస్త్రవేత్తలు హిగ్స్‌ బాసమ్స్‌కు దేవుని కణాలు (గాడ్‌ పార్టికిల్స్‌) అన్న పేరు పెట్టడాన్ని వ్యతిరేకిస్తున్నారు. నిజానికి హిగ్స్‌ బాసమ్స్‌ అనేవి దేవుడు అనే భావాన్ని పూర్తిగా నిర్మూలించడానికి తోడ్పడతాయి. విషయమేమంటే మిగిలిన అన్ని ప్రాథమిక శక్తులు, ప్రాథమిక కణాలను శాస్త్రవేత్తలు కనుగొన్నారు. కాని హిగ్స్‌ బాసన్లను మాత్రం ఇంతవరకు కనుగొనలేదు. స్విట్జర్లాండులోని లార్జ్‌ హాడ్రన్‌ కొలైడర్‌ లోనూ, చికాగోలోని ఫెర్మిలాబ్‌లోనూ ప్రాథమిక కణాలపై పరిశోధనలు జరుగుతున్నాయి. ఈ పరిశోధనలో హిగ్స్‌ బాసన్లను కనుగొనగలమని శాస్త్రవేత్తలు భావిస్తున్నారు.
దేవునికీ సంబంధం లేదు కాని లియోన్‌ లెండర్‌మాన్‌ అనే శాస్త్రవేత్త తను రాసిన గ్రంథానికి పెట్టిన పేరు నుండి ఈ కణాలను దేవుని కణాలు అని పిలవనారంభించారు. ఆయన గ్రంథం పేరు:

హిగ్స్‌ బాసన్స్‌ కనుగొంటే విశ్వానికి సంబంధించిన శాస్త్రీయ నమూనాలో ఒక పెద్ద మిస్సింగు లింకు దొరికినట్లేనని శాస్త్రవేత్తలు భావిస్తున్నారు. అయితే ఒకవేళ హిగ్స్‌ బాసన్స్‌ ఉన్నా వాటి జీవిత కాలం సెకనులో కోటివంతులకన్నా తక్కువ మాత్రమే. నిజానికి ప్రాథమిక పదార్థ కణాల్లో అనేకం స్థిరత్వం లేనివే. శాస్త్రవేత్తలు వాటిలో చాలా వాటిని తొలుత ఖగోళ భౌతిక గణితం ద్వారా తెలుసుకుని తరువాత పరిశోధనల్లో ప్రత్యక్షంగా గుర్తించగలిగారు. మొత్తం విశ్వపదార్థానికి కారణమైన హిగ్స్‌ బాసన్స్‌ను కూడా లెక్క కట్టారు. ఈ లెక్క ప్రకారం హిగ్స్‌ బాసన్‌లో ఎంత పదార్థం ఉంటుందో తెలుసుకున్నారు. ఇక వాటిని ప్రయోగాల ద్వారా నిరూపించడమొక్కటే మిగిలి ఉంది.

హిగ్స్‌ బాసన్లే కాకుండా మనకు ఇప్పటివరకు తెలియని పదార్థ కణాలు ఇంకా అనేకం ఉండే అవకాశాలున్నాయి. మహా విస్ఫోటనం సంభవించిన క్షణంలో అటువంటి కణాలు ఏర్పడి అదృశ్యమై ఉంటాయి. స్విట్జర్లాండ్‌లోని భూగర్భంలో ఐరోపా అణు పరిశోధనా సంస్థ (సెర్న్‌) ఆధ్వర్యంలో 50 దేశాలకు చెందిన 800 సంస్థల శాస్త్రవేత్తలు 17,000 కోట్ల రూపాయల వ్యయంతో నిర్మించిన లార్జ్‌ హాడ్రన్‌ కొలాయిడర్‌ (ఎల్‌హెచ్‌సి) ప్రయోగాల్లో ఇటువంటి అనేక రకాల ప్రాథమిక పదార్థ కణాలు కనుగొనబడవచ్చు. దాదాపు కాంతి వేగంతో పయనించే ప్రోటానులు ఈ కొలాయిడర్‌లో ఢకొీన్నప్పుడు అవి విచ్ఛిన్నమవుతాయి. ఈ విచ్ఛిన్నాలనుండి అనేక రకాల ప్రాథమిక పదార్థ కణాలు ఏర్పడతాయి. వీటి జీవిత కాలం సెకనులో కోటివంతుకన్నా తక్కువ ఉంటుంది. అంటే మనం ఊహించలేనంత తక్కువ కాలంలో అవి అదృశ్యమవుతాయన్న మాట. అంత తక్కువ కాలం జీవించే ఈ కణాలను ఫోటోలు తీయడం, వాటికి సంబంధించిన భౌతిక లక్షణాలను గ్రహించడం ఒక పెద్ద, మహత్తర ప్రయోగం. ఈ ప్రయోగాల్లో హిగ్స్‌ బాసన్స్‌ వంటి కణాలు కనుగొనబడితే విశ్వ పరిణామానికి సంబంధించి శాస్త్రవేత్తలు రూపొందించిన నమూనాకు బలం చేకూరుతుంది. అలా కాకపోతే ఈ నమూనాలో ఇంకా మిస్సింగు లింకుల కోసం వేట కొనసాగించాల్సి ఉంటుంది. అంతే కాకుండా ఈ పరిశోధనల్లో శాస్త్రవేత్తల విశ్వనమూనాను తిరస్కరించే ఆవిష్కరణలు కూడా జరగవచ్చు. ఉదాహరణకు ఇంతకు ముందే చెప్పినట్లు అగోచరమైన 96 శాతం విశ్వానికి సంబంధించిన సమాచారంలోకి వెళితే అవి మన భౌతిక శాస్త్ర సూత్రాలకు అనుగుణంగా ఉండొచ్చు. లేక వాటిని తిరస్కరించవచ్చు. అప్పుడు మనం విశ్వనమూనానే తిరగరాయవలసి రావచ్చు.

ఎం- సిద్ధాంతం
ప్రాథమిక కణాలు, ప్రాథమిక శక్తులు ఏవిధంగా పనిచేస్తాయి... పదార్థం-శక్తి ఒక రూపం నుండి మరో రూపానికి ఎలా మారుతాయి...విశ్వం మనకు మూడు తలాలుగా (త్రీ డైమన్షనల్‌) అంటే పదార్థం, కాంతి లేక గురుత్వాకర్షణగా ఎలా కనిపిస్తుంది అన్న విషయాన్ని గణిత సూత్రాల ద్వారా వివరించేదే ఎం-సిద్థాంతం. అంటే పదార్థానికి మూలం ఏమిటి అనేదానికి అంతిమ సమాధానమే ఎం-సిద్ధాంతమన్న మాట.

ప్రాథమిక కణాలైన క్వార్క్‌లు, లెప్టాన్లు ఎలా ఉంటాయి? గణిత సూత్రం ద్వారా మాత్రమే దాని ఉనికిని వివరించగలం. ఈ ప్రాథమిక కణాల ఉనికిని వివరించే సూత్రాలనే 'స్ట్రింగ్‌ సిద్ధాంతం' అంటున్నారు. పదార్థం-శక్తి యొక్క అత్యంత ప్రాథమిక నిర్మాణ భాగాన్ని ఒకే తలంలో ఉండే 'స్ట్రింగ్స్‌' (దారం)గా గుణించారు. అంటే దీనికి పొడవు మాత్రమే ఉంటుంది. కాని ఎత్తు, వెడల్పు ఉండవు. మొత్తం విశ్వం ఒకే తలం (డైమెన్షన్‌)లో కాకుండా అనేక తలాల్లో ఉన్నదని ఈ సిద్ధాంతం చెపుతుంది. మనకు మూడు తలాల గురించి తెలుసు. ఎత్తు, పొడవు, వెడల్పు. వీటికి కాలం కూడా కలిపితే విశ్వాన్ని మనం నాలుగు తలాల్లో (ఫోర్‌ డైమెన్షన్‌) పరిశీలించగలం. కాని శాస్త్రవేత్తలు 1980వ దశకంలో మనకు కనిపించని మరో ఏడు తలాలను కనుగొన్నారు. మొత్తం 11 తలాల్లో (11 డైమన్షనల్‌ స్పేస్‌) విశ్వం విస్తరించి ఉంది. శాస్త్రవేత్తలు సృష్టించిన నమూనా ప్రకారం 'స్ట్రింగ్స్‌' (దారాలు) అనేక తలాల్లో ప్రకంపిస్తూ (వైబ్రేటింగ్‌) ఉంటాయి. అవి ఎలా ప్రకంపిస్తున్నాయి అనే దాన్ని బట్టి అవి పదార్థం, కాంతి, లేక గురుత్వాకర్షణ రూపాల్లోని ఏ రూపంలో ఉంటాయో నిర్ణయమవుతుంది. అంటే అది పదార్థ రూపంలో ఉంటుందా, లేక శక్తి రూపంలో ఉంటుందా లేక ఈ రెండు రూపాల్లో కూడా ఏ స్థితిలో ఉంటుంది అన్నది స్ట్రింగ్స్‌ యొక్క ప్రకంపనల మీద ఆధారపడి ఉంటుందన్న మాట.

అయితే ఇక్కడ కూడా ఒక చిక్కు వచ్చిపడింది. అనేక మంది భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు అనేక రకాల స్ట్రింగ్‌ సిద్ధాంతాలు కనిపెట్టారు. ఒక్కో స్ట్రింగ్‌ ప్రకంపించే తలాల్లో తేడాలను బట్టీ, వాటి లక్షణాలను బట్టీ (కొన్ని కొనలు విడిగా ఉన్నవి, కొన్ని కొనలు మూసుకున్నవి ఇలా...) అనేక రకాల స్ట్రింగ్‌ సిద్ధాంతాలు బయలుదేరాయి. ఇలా మొత్తం మీద అయిదు రకాల స్ట్రింగ్‌ సిద్ధాంతాలు రూపొందాయి. విశేషమేమంటే ఈ సిద్ధాంతాలన్నీ సరైనవేనని తేలింది. ఇది శాస్త్రవేత్తలను చీకాకు పరిచే అంశం. ఒకేదాన్ని వివరించేందుకు ఒకదానితో ఒకటి పొసగని గణిత సూత్రాలు ముందుకొచ్చాయి. దాంతో 1990 మధ్యలో ఎడ్వార్డ్‌ విట్టెన్‌ అనే శాస్త్రవేత్త ఇతరులతో కలిసి ఈ సమస్యకు పరిష్కారం చూపారు. వారి సూత్రం ప్రకారం అయిదు రకాల స్ట్రింగ్‌ సిద్ధాంతాలు కూడా ఒకే విషయాన్ని అయిదు కోణాల్లో వివరిస్తున్నాయి. ఈ అయిదు కోణాలనూ కలిపి వారు ఒక కొత్త సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదించారు. అదే ఎం-సిద్ధాంతం. ఎం అంటే ఇక్కడ మెంబ్రేన్‌ (పొర) అని. దీనికి 'మాట్రిక్స్‌' అనీ, 'మదర్‌' అనీ, మాన్‌స్టర్‌, మిస్టరీ, మ్యాజిక్‌..ఇలా చాలా పేర్లు పెట్టారు. అంటే అనేక దారాలతో ఒక గుడ్డను తయారు చేసినట్లు అన్ని రకాల స్ట్రింగ్‌ సిద్ధాంతాలనూ కలపి వారు మెంబ్రేన్‌-సిద్థాంతం తయారు చేశారన్న మాట. దాన్ని వాళ్లు ఇలా నిర్వచించారు: ''స్ట్రింగ్స్‌ అనేవి వాస్తవంగా 11 తలాల విశ్వంలో ప్రకంపించే... రెండు తలాల పొరలోని ఒక తలం గల ముక్కలు''.

ఎం-సిద్ధాంతం ఇంకా సంపూర్ణం కాలేదు. కాని ప్రపంచంలోని శాస్త్రవేత్తలంతా దానితో ఏకీభవిస్తున్నారు. కారణమేమంటే, విశ్వనిర్మాణానికి సంబంధించి క్వాంటమ్‌ సిద్ధాంతం, గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం చెప్పలేకపోతున్న అనేక సమస్యలను ఈ సిద్ధాంతం పరిష్కరిస్తోంది. అయితే గణిత సూత్రాల ఆధారంగా నిర్మితమైన ఎం-సిద్ధాంతం ప్రయోగాత్మకంగా నిరూపితం కావాల్సి ఉంది. అప్పుడే సైన్సు దాన్ని పూర్తిగా అంగీకరిస్తుంది. కాని ప్రస్తుతం మానవాళివద్ద నున్న సాంకేతిక పరిజ్ఞానంతో దాన్ని నిరూపించడం కష్టం. ఎందుకంటే దాన్లో పేర్కొన్న సమయాలను కొలవాలంటే మనం అంతరిక్షంలో మహాభారీ పరిశోధనా శాలలు పెట్టాలి. స్టీఫెన్‌ హాకింగ్‌తో సహా భౌతిక శాస్త్రవేత్తలంతా ఈ ఎం-సిద్ధాంతాన్ని అంతిమ సిద్ధాంతంగా చెబుతున్నారు. 'అన్నిటికి సంబంధించిన సిద్ధాంతం' అని జపాన్‌ భౌతిక శాస్త్రవేత్త మిచియో కకు దీని గురించి పేర్కొన్నారు. విశ్వాన్ని దేవుడు సృష్టించాడా, లేక దానికదే సృష్టించబడిందా అంటే విశ్వం ఎవరిచేతా సృష్టించబడలేదు. కొన్ని ప్రాథమిక భౌతిక శాస్త్ర సూత్రాల ఆధారంగా ఆవిర్భవించి, నడుస్తోంది అని హాకింగ్‌ చెప్పాడు.

రచన: కోటి మాధవ్ బాలు చౌదరి