ഫിസിക്സിനുള്ള നോബെൽ സമ്മാനം 2020 - റോജർ പെൻറോസ്, റെൻഹാഡ് ഗെൻസൽ, ആൻഡ്രിയ ഗെസ് എന്നിവർക്ക്

ഫിസിക്സും ജ്യോതിശ്ശാസ്ത്രവും പഠിച്ചുതുടങ്ങാത്ത കുട്ടികൾക്കുവരെ ഇന്ന് ഒരു പേര് പരിചിതമാണ്. ബ്ലാക്ക്ഹോൾ. എല്ലാം വലിച്ചെടുക്കുന്ന, ഭീകരതയേറിയ എന്തോ ഒന്ന്. അങ്ങനെയൊക്കെയാവും ബ്ലാക്ക്ഹോളിനെക്കുറിച്ചുള്ള ഒരു പൊതുധാരണ. ഇന്ന് ചിരപരിചിതമായ ഈ വാക്ക് നമുക്കു മുന്നിലേക്ക് എത്തിയിട്ട് അധികകാലമൊന്നും ആയിട്ടില്ല. പക്ഷേ ഇത്തരം ഒരു സാധ്യതയെക്കുറിച്ച് പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ അവസാനത്തില്‍ പലരും ചിന്തിച്ചിരുന്നു. ഇംഗ്ലീഷ് ജ്യോതിശ്ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ജോൺ മിച്ചലും ഫ്രാൻസിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞനായിരുന്ന പിയറേ സൈമൺ ലാപ്ലേസും ഇത്തരം ഒരു ആശയം മുന്നോട്ടുവച്ചു. അതിഭീകരമായ ഗ്രാവിറ്റി ഉള്ള ഒരു വസ്തു. വെളിച്ചത്തിനുപോലും പുറത്തുകടക്കാൻ പറ്റാത്ത അത്രയും വലിയ ഗുരുത്വാക‍ർഷണം ഉള്ള വസ്തു. അങ്ങനെയൊന്ന് പ്രപഞ്ചത്തില്‍ കാണപ്പെട്ടേക്കാം. ഒരു സാധ്യത എന്നതിനെപ്പുറത്തേക്ക് അന്നാരും അതിനെ ഗൗരവമായി പരിഗണിച്ചില്ല. പക്ഷേ ഇന്നു നമുക്കറിയാം, അവർ മുന്നോട്ടുവച്ച ആ ആശയം യഥാർത്ഥത്തിൽ പ്രപഞ്ചത്തിൽ ഉള്ളതാണ്. ബ്ലാക്ക്ഹോൾ അഥവാ തമോഗർത്തം എന്ന നക്ഷത്രാവസ്ഥ!

ഒരു ബ്ലാക്ക്ഹോളിനെ നമുക്ക് നിർമ്മിച്ചെടുക്കാൻ കഴിയുമോ? കഴിയും. പക്ഷേ അതിഭീമമായ ഊർജ്ജം വേണ്ടിവരും എന്നു മാത്രം. ഭൂമിയെ ഒരു ബ്ലാക്ക്ഹോൾ ആക്കി മാറ്റണമെങ്കിൽ അതിനെ അമർത്തി ഒരു ഗോലിയോളം ചെറുതാക്കണം. സൂര്യനെയാണെങ്കിൽ ഏതാനും കിലോമീറ്റർ മാത്രമുള്ള ഗോളമാക്കി ചുരുക്കണം. ഭൂമിയിൽനിന്ന് ഒരു വസ്തുവിനെ എന്നെന്നേയ്ക്കുമായി എറിഞ്ഞുകളയണമെന്നിരിക്കട്ടേ. അതിനെ സെക്കൻഡിൽ 11കിലോമീറ്ററിലധികം വേഗതയിൽ എറിയേണ്ടിവരും. എവറസ്റ്റ് കൊടുമുടിയുടെ ചുവട്ടിൽനിന്നാണ് എറിയുന്നതെങ്കിൽ ഒറ്റ സെക്കൻഡിൽ എവറസ്റ്റ് കൊടുമുടിയുടെ ഉച്ചിയും കടന്ന് പിന്നെയും മൂന്നുകിലോമീറ്റർ ആ വസ്തു കടന്നുപോകണം. എസ്കേപ്പ് വെലോസിറ്റി എന്നാണ് ഈ വേഗത അറിയപ്പെടുന്നത്. ഭൂമിയെ ഞെക്കിച്ചുരുക്കിയാൽ എസ്കേപ്പ് വെലോസിറ്റി കൂടും. ഭൂമിയെ ഒരു ഗോലിയോളം ചെറുതാക്കിയാൽ എസ്കേപ്പ് വെലോസിറ്റി എന്നത് പ്രകാശത്തിന്റെ വേഗതയെക്കാളും കൂടുതലാവും. എന്നുവച്ചാൽ പ്രകാശത്തിനുപോലും അതിനുള്ളിൽനിന്ന് പുറത്തുകടക്കാൻ കഴിയില്ല എന്നർത്ഥം. അങ്ങനെയുള്ള അവസ്ഥയാണ് ബ്ലാക്ക്ഹോൾ! ഭൂമിയോ സൂര്യനോ ഒന്നും ബ്ലാക്ക്ഹോൾ ആവില്ല. എന്നാൽ വളരെ മാസ്സ് കൂടിയ നക്ഷത്രങ്ങൾ അവയുടെ ജീവിതകാലത്തിന്റെ അവസാനം ബ്ലാക്ക്ഹോളുകൾ ആയി മാറാറുണ്ട്.

ബ്ലാക്ക്ഹോൾ എന്ന ആശയമൊക്കെ പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിൽത്തന്നെ മുന്നോട്ടുവച്ചെങ്കിലും കൃത്യമായ ശാസ്ത്രീയവിശദീകരണത്തിന് ആർക്കും കഴിഞ്ഞിരുന്നില്ല. അവിടേക്കാണ് നമ്മുടെ സാക്ഷാൽ ആൽബർട്ട് ഐൻസ്റ്റൈൻ കടന്നുവരുന്നത്. സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തം അദ്ദേഹം അവതരിപ്പിച്ചതോടെ ബ്ലാക്ക്ഹോൾ എന്ന ആശയത്തിന് ഗണിതത്തിന്റെ അടിത്തറ ലഭിച്ചു. പക്ഷേ അത്തരമൊരു വസ്തു യഥാർത്ഥത്തിൽ ഉണ്ടാവുമോ എന്ന കാര്യത്തിൽ ആർക്കും ഉറപ്പുണ്ടായിരുന്നില്ല. ഐൻസ്റ്റൈൻപോലും അക്കാര്യത്തിൽ ഒരു ഉറപ്പും പറഞ്ഞില്ല. വർഷങ്ങളോളം ബ്ലാക്ക്ഹോളിന്റെ അസ്തിത്വത്തെക്കുറിച്ച് ചർച്ചകളും വാദപ്രദിവാദങ്ങളും നടന്നു. ഐൻസ്റ്റൈന്റെ മരണശേഷവും ഇക്കാര്യത്തിൽ ഒരു തീരുമാനം ആയില്ല. 

1963ൽ ക്വാസ്സാറുകൾ എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു തരം നക്ഷത്രങ്ങളെ കണ്ടെത്തി. അതിവേഗതയിൽ കറങ്ങുന്ന സാന്ദ്രതയേറിയ നക്ഷത്രങ്ങളാണവ. മാത്രമല്ല അവ വളരെ വളരെ അകലെയാണ്. പ്രപഞ്ചത്തോളം പ്രായം വന്നേക്കാം അവയ്ക്കും. അത്രയും അകലെനിന്നുള്ള പ്രകാശം ഇവിടെ ഇപ്പോഴും എത്തണമെങ്കിൽ അതിതീവ്രമായ പ്രകാശം ആവണം അത്. അതോടെ ബ്ലാക്ക്ഹോളുകൾ യാഥാർത്ഥ്യമായേക്കാം എന്ന രീതിയിൽ ചർച്ചകൾ ചൂടുപിടിച്ചു. 1965വരെ ബ്ലാക്ക്ഹോളുകൾ ഇത്തരം സംവാദങ്ങളിൽതന്നെ ഒതുങ്ങിനിന്നു. 

1965. ബ്ലാക്ക്ഹോളുകളെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം അതൊരു പ്രധാന വർഷമായിരുന്നു. ഐൻസ്റ്റൈന്റെ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തത്തെ അടിസ്ഥാനപ്പെടുത്തി റോജ‍ർ പെൻറോസ് എന്ന ഗണിതശ്ശാസ്ത്രജ്ഞൻ ഒരു പ്രബന്ധം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തിനുള്ള ഏറ്റവും വലിയ സംഭാവനയായിട്ടാണ് ഇന്നും ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഈ പ്രബന്ധത്തെ വിലയിരുത്തുന്നത്.

ബ്ലാക്ക്ഹോളുകൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുക എന്ന ഒഴിവാക്കാനാവാത്ത കാര്യമാണ്. ഗണിതശ്ശാസ്ത്രപരമായ നോക്കിയാൽ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തപ്രകാരം ബ്ലാക്ക്ഹോളുകൾ യാഥാ‍ർത്ഥ്യം തന്നെ! പ്രപഞ്ചത്തിൽ അതൊരു സാധാരണ കാര്യം മാത്രമാണ്. ഇതായിരുന്നു ആ പ്രബന്ധത്തിന്റെ ഉള്ളടക്കം. 

ബ്ലാക്ക്ഹോളിനെ അതീവവ്യക്തതയോടെ വിശദീകരിച്ചതിനും അവ യാഥാർത്ഥ്യമാണ് എന്ന പ്രവചിച്ചതിനുമാണ് 2020ലെ ഫിസിക്സിനുള്ള നോബെൽ സമ്മാനം റോജർ പെൻറോസിനെ തേടിയെത്തിയത്. പുരസ്കാരത്തുകയുടെ പകുതിയും അദ്ദേഹത്തിനു ലഭിക്കും. ഐൻസ്റ്റൈന്റെ സിദ്ധാന്തപ്രകാരം ഗണിതപരമായ ഒരു ആശയം മാത്രമായിരുന്നു ബ്ലാക്ക്ഹോൾ. പെൻറോസ് മുന്നോട്ടുവച്ച ഗണിതടൂളുകളാണ് ബ്ലാക്ക്ഹോളിനെ യാഥാർത്ഥ്യമാക്കിയത്.  ഉയർന്ന മാസ്സുള്ള നക്ഷത്രപരിണാമത്തിന്റെ അവസാനം ബ്ലാക്ക്ഹോൾ ഉണ്ടാവും. അതില്ലാതെ പോയാലാണ് അത്ഭുതം! 

ബ്ലാക്ക്ഹോളും സമയവും!

സാമാന്യആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തം സമയത്തെയും ഗ്രാവിറ്റിയെയും പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിക്കുന്നുണ്ട്. ഗ്രാവിറ്റി കൂടിയാൽ അവിടെ സമയം മുന്നോട്ടുപോകുന്നത് പതിയെ ആവും. ഇന്റ‍ർസ്റ്റെല്ലാർ സിനിമ കണ്ടവർക്ക് അറിയാം. ഉയർന്ന ഗ്രാവിറ്റി ഉള്ള ഇടത്ത് സമയം പതിയെ മാത്രമേ മുന്നോട്ടുപോകൂ. ഗ്രാവിറ്റി കൂടുംതോറും സമയത്തിന്റെ വേഗതയും കുറയും. ബ്ലാക്ക്ഹോളിന് അകത്തെത്തിയാൽ സമയം നിശ്ചലമാവും. നിലവിലുള്ള ഫിസിക്സിലെ നിയമങ്ങളെല്ലാം അവിടെ അപ്രസക്തമാവും. അതിനുള്ളിലെന്തു നടക്കുന്നു എന്ന് അറിയാൻ ഒരു മാർഗ്ഗവും ഇല്ല. 

ബ്ലാക്ക്ഹോളുകൾ പ്രപഞ്ചത്തിലുണ്ട് എന്ന് നമുക്കറിയാം. പക്ഷേ അവയെ എങ്ങനെ കണ്ടെത്തും? 1783ല്‍ ജോൺ മിച്ചൽ ഇതിനൊരു സൂത്രം മുന്നോട്ടു വയ്ക്കുന്നുണ്ട്. നമുക്ക് കാണാൻ കഴിയുന്ന നക്ഷത്രങ്ങളോ മറ്റോ ബ്ലാക്ക്ഹോളിനു ചുറ്റും കറങ്ങുന്നുണ്ടാവാം. അവയെ കണ്ടെത്തിയാൽ ബ്ലാക്ക്ഹോൾ ഉണ്ടെന്ന് ഉറപ്പിക്കാം. പക്ഷേ അത്തരമൊരു കണ്ടെത്തൽ ഒട്ടും എളുപ്പമായിരുന്നില്ല. രണ്ടു നൂറ്റാണ്ടുകൾ കഴിയേണ്ടിവന്നു മിച്ചലിന്റെ ആശയത്തെ ആസ്പദമാക്കി അത്തരമൊരു കണ്ടെത്തൽ നടത്താൻ. 

ആൻഡ്രിയ ഗെയ്സ്,  റെൻഹാഡ് ഗെൻസെൽ . മിച്ചൽ രണ്ടു നൂറ്റാണ്ടു മുൻപ് മുന്നോട്ടുവച്ച ആശയത്തെ പരീക്ഷിച്ചുനോക്കിയ ശാസ്ത്രജ്ഞരാണിവർ. വ്യത്യസ്ത ടീമുകൾക്കൊപ്പമാണ് ഇവർ പ്രവർത്തിച്ചിരുന്നത്. 1990ൽ മികച്ച ടെലിസ്കോപ്പുകൾ ലഭ്യമായിത്തുടങ്ങിയിരുന്നു. ആകാശഗംഗയുടെ കേന്ദ്രത്തിലേക്കാണ് ഇവർ തങ്ങളുടെ ടെലിസ്കോപ്പുകൾ ചൂണ്ടിയത്. 26000 പ്രകാശവർഷങ്ങൾ അകലെയാണ് ഗാലക്സിയുടെ കേന്ദ്രം. ഈ കേന്ദ്രത്തിലേക്ക് ടെലിസ്കോപ്പ് ചൂണ്ടുക ഒട്ടും എളുപ്പമുള്ള കാര്യമല്ല. ഗാലക്സിയുടെ കേന്ദ്രത്തിനും നമുക്കുമിടയ്ക്ക് പല തരത്തിലുള്ള വാതകക്കൂട്ടങ്ങൾ ഉണ്ട്. അവ കേന്ദ്രത്തിലെ കാഴ്ച മറയ്ക്കും. സാധാരണ ടെലിസ്കോപ്പുകൾ അങ്ങോട്ടു ചൂണ്ടിയാല്‍ ഈ വാതകമേഘങ്ങൾ മാത്രമേ കാണൂ!  എന്നാൽ ഇൻഫ്രാറെഡ് പ്രകാശത്തെ സ്വീകരിക്കാൻ കഴിയുന്ന ടെലിസ്കോപ്പുകൾ ഉപയോഗിച്ചാൽ കാര്യങ്ങൾ സുഖമമാവും. ഈ വാതകമേഘങ്ങൾക്കുള്ളിലൂടെ ഇൻഫ്രാറെഡ് പ്രകാശം വലിയ കുഴപ്പമില്ലാതെ കടന്നുപോരും. ഇതു മാത്രംപോരാ. ഇതിനാവശ്യമുള്ള പുതിയ ഉപകരണങ്ങൾ വേണം. അവയെ വിശകലനം ചെയ്യാനുള്ള ടൂളുകൾ വേണം. അതെല്ലാം അവർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. എന്നിട്ടായിരുന്നു അവരുടെ നിരീക്ഷണം. 

അത് ജ്യോതിശ്ശാസ്ത്രത്തിലെ പുതിയൊരു കാൽവയ്പ്പായിരുന്നു. അതിശയകരമായ കണ്ടെത്തലായിരുന്നു അവർ നടത്തിയത്. നിരവധി നക്ഷത്രങ്ങൾ ഏതോ ഒരു വസ്തുവിനു ചുറ്റും ചുറ്റിക്കറങ്ങുന്നു. എന്തിനു ചുറ്റുമാണ് ഇവ ചുറ്റിക്കറങ്ങുന്നത് എന്നത് കണ്ടെത്താനും കഴിയുന്നില്ല. കാണാൻ കഴിയാത്ത എന്തോ ഒന്നിനു ചുറ്റുമാണ് നക്ഷത്രങ്ങൾ ചുറ്റിക്കറങ്ങുന്നത്. ഇങ്ങനെ കറങ്ങുന്ന ഒരു നക്ഷത്രം ആൻഡ്രിയയുടെയും റൈനയുടെയും ശ്രദ്ധയാകർഷിച്ചു. 16 വര്‍ഷമെടുത്താണ് ഈ നക്ഷത്രം തന്റെ ചുറ്റിക്കറങ്ങൽ പൂ‍ർത്തിയാക്കുന്നത്. ദീർഘവൃത്താകൃതിയിലുള്ള ഓർബിറ്റിലൂടെയാണ് നക്ഷത്രത്തിന്റെ സഞ്ചാരം. കേന്ദ്രത്തോടെ ഏറ്റവും അടുത്തെത്തുമ്പോഴാകട്ടെ വെറും 17 പ്രകാശമണിക്കൂ‌ർ മാത്രം അകലെയാണ് നക്ഷത്രം. ഇതുവച്ച് അവർ കേന്ദ്രത്തിലെ വസ്തുവിന്റെ മാസ് കണക്കാക്കി നോക്കി. കാണാൻ കഴിയാത്ത ആ വസ്തുവിന് 40ലക്ഷം സൂര്യനു തുല്യമായ മാസ്!!!  ഒരു സൂപ്പർ മാസീവ് ബ്ലാക്ക്ഹോൾ എന്നതല്ലാതെ മറ്റൊരു വിശദീകരണവും ഈ കണ്ടെത്തലിനു നല്‍കാനില്ലായിരുന്നു. 

ഈ സൂപ്പർമാസീവ് ബ്ലാക്ക്ഹോളിന്റെ ചിത്രമെടുക്കുക എന്നതാണ് ഇനി മുന്നിലുള്ള വെല്ലുവിളി. കഴിഞ്ഞ വർഷമാണ് ഇവന്റ് ഹൊറൈസൺ ടെലിസ്കോപ്പ് ഉപയോഗിച്ച് മെസിയർ 87 എന്ന ഗാലക്സികേന്ദ്രത്തിലെ ബ്ലാക്ക്ഹോളിന്റെ ചിത്രമെടുത്തത്. അത് നൽകുന്ന ആത്മവിശ്വാസം അത്ര ചെറുതൊന്നുമല്ല. ബ്ലാക്ക്ഹോളിന്റെ കണ്ടെത്തലിന് ഈ വർഷം നോബെൽ സമ്മാനം നൽകാനുള്ള തീരുമാനത്തിനു പുറകിൽപ്പോലും ഈ ചിത്രത്തിനു പങ്കുണ്ട്. 

---നവനീത്...

പോസ്റ്റ് ലിങ്ക്: https://www.nscience.in/2020/10/2020-nobel-prize-2020-physics-roger.html