समांतर विश्वे तर्क आणि संभावना : भाग ११ लेखक जयेश चाचड

या लेखमालिकेत आपण विविध वैज्ञानिक संकल्पनांमधून व्यक्त होणारे समांतर विश्वाचे प्रकार बघितले. क्वांटम मेकॅनिक्स, हायरस्पेस, क्विल्टेड युनिव्हर्स, बबल युनिव्हर्स, अँटी मॅटर युनिव्हर्स, स्ट्रिंग थिअरी, एम थिअरी, ब्रेनवर्ल्ड थिअरी अश्या विविध सिद्धांतातून समांतर विश्वांची शक्यता व्यक्त होते. या सर्वच शक्यता विलक्षण आहेत. या भागात आपण विश्वातील एका अतिविचित्र संकल्पनेतून व्यक्त होणाऱ्या तितक्याच विचित्र समांतर विश्वाच्या संकल्पना जाणून घेणार आहोत.

१९७० च्या दशकात कृष्णविवरावरून एक प्रदीर्घ वाद दोन दिग्गज शास्त्रज्ञांमध्ये सुरू झाला. (या बद्दल सविस्तरपणे मी "जिनियसच्या शोधत : एका वैचारिक युद्धाचा इतिहास" या लेखमालिकेत सविस्तर लिहिले आहे). या वादामधूनच "ब्लॅक होल होलोग्राम" ही संकल्पना जेरार्ड टी हुफ्ट आणि लिओनार्ड सस्किंड यांनी विकसित केली. "ब्लॅक होल इन्फॉर्मेशन पॅराडॉक्स" वर उपाय शोधताना हुफ्ट आणि सस्किंड यांनी असे मांडले की कृष्णविवराच्या इव्हेंट होरायझन बाहेर हॉकिंग रेडिएशन मुळे होरायझन बाहेरील त्रिमितीय विश्वाची एक द्विमितीय प्रतिकृती एखाद्या फोटोकॉपी सारखी तयार होईल. यालाच ब्लॅक होल होलोग्राफीक इमेज म्हणतात. या संकल्पनेचा जर विस्तार केला तर सस्किंड यांच्या मते आपले विश्व म्हणजे एखाद्या चतुर्मितीय विश्वाची त्रिमितीय प्रतिकृती असण्याची दाट शक्यता आहे. अर्थात जश्या हायपरस्पेस मधील मित्या वाढत जातील तशी अश्या समांतर विश्वांची संख्याही वाढत जाईल. याचाच अर्थ आपण कदाचित बहुमिती मध्ये अस्तित्वात असलेल्या आपल्या खऱ्या रूपाची त्रिमितीय भासमान प्रतिकृती असू.

कृष्णविवरातून समांतर विश्वाची आणखीन एक शक्यता व्यक्त होते ती म्हणजे नोबेल पारितोषिक विजेत्या रॉजर पेनरोज यांनी मांडलेल्या संकल्पनेतून. रॉजर पेनरोज यांनी कृष्णविवराच्या अध्ययनासाठी त्याचा टाईम डायग्रॅम काढण्यात यश मिळवले. यासाठी त्यांनी कन्फोर्मल मॅपिंग या पद्धतीचा वापर करून कृष्णविवराचा टाईम किंवा वेळ हा घटक पकडून आलेख काढण्यात यश मिळवले. "पेनरोज डायग्रॅम" म्हणून हे आलेख सुप्रसिद्ध आहेत. १९६२ मध्ये रॉय केर यांनी परिवलनशील कृष्णविवराचे गणित सोडवून परिवलनशील कृष्णविवराची सिंग्युलॅरिटी ही बिंदूवत नसून चक्राकार किंवा रिंग सिंग्युलॅरिटी असेल असे मांडले. "कृष्णविवराला केस नसतात" या सिद्धांतानुसार कृष्णविवरातून आपल्याला फक्त वस्तुमान, विद्युतभार आणि कोनिय संवेग एवढीच माहिती मिळू शकते. साधारणपणे कृष्णविवराचा विद्युतभार अत्यल्प असतो पण जर कृष्णविवरात जास्तीत जास्त विद्युतभारीत कण सोडले तर अश्या कृष्णविवरात आतील आणि बाहेरील असे दोन इव्हेंट होरायझन तयार होतात. कृष्णविवराचे मुख्य इव्हेंट होराझन ओलांडल्यावर अवकाश आणि काळ यांची अदलाबदल होते. पेनरोज यांच्या पेनरोज डायग्रॅम मधून एक विलक्षण शक्यता समोर येते. विद्युतभारीत परिवलनशील कृष्णविवरात जर कोणी प्रवेश केला तर त्यासमोर दोन पर्याय असतील. एक म्हणजे थेट सिंग्युलॅरिटीत प्रवेश. परिवलनशील विश्वाची सिंग्युलॅरिटी ही रिंग सिंग्युलॅरिटी असल्यामुळे तिच्या विषुववृत्तीय प्रतलाशी कोणताही कोन करून त्यात प्रवेश केला तर आपल्याला ऋण विश्वात जाता येईल. हे ऋण विश्व अँटी ग्रॅव्हीटी विश्व असेल जिथे गुरुत्वाकर्षण हे अपकर्षण बल असेल. गंमत म्हणजे या सिंग्युलॅरिटीच्या वरून खाली प्रवेश करणे आणि खालून वर प्रवेश करणे हे सर्वस्वी भिन्न असेल. दोन्ही वेळा दोन भिन्न अँटी ग्रॅव्हीटी विश्व असतील.

हे कमी म्हणून काय तर पेनरोज डायग्रॅम मधून दुसरा मति गुंग करणारा पर्याय समोर येते. विद्युतभारीत परिवलनशील कृष्णविवराला दोन इव्हेंट होरायझन असतील. मुख्य इव्हेंट होरायझन ओलांडल्यावर अवकाश काळाची अदलाबदल होऊन अवकाश काळाप्रमाणे भासेल तर काळ अवकाशाप्रमाणे भासेल. जर आपण सिंग्युलॅरिटी पार न करण्याचे ठरवले तर आपल्यासमोर एक पर्याय आहे. कृष्णविवराचे अंतर्गत इव्हेंट होरायझन पार करणे. या अंतर्गत होरायझन पार पुन्हा अवकाश आणि काळ आपापली जागा बदलतील आणि आपण भविष्यातील एखादया समांतर विश्वात दाखल होऊ. इथे पुन्हा आपल्यासमोर दोन पर्याय असतील. सिंग्युलॅरिटी पार करणे किंवा अंतर्गत इव्हेंट होरायझन ओलांडणे. दुसरा पर्याय निवडला तर अश्या अनंत विश्वाच्या प्रवासावर आपण जाऊ शकू. अर्थात आपल्या मूळ विश्वात मात्र आपल्याला कधीच परतता येणार नाही.

समांतर विश्वाच्या सर्व संकल्पना गणितातून व्यक्त होतात आणि अजूनही त्यांना कोणीच खोडून काढू शकलेले नाहीये. सध्या आपल्याकडील तंत्रज्ञान इतके प्रगत नाही की या संकल्पना निरीक्षणातून सिद्ध करता येतील. तरीही भविष्यात जसे तंत्रज्ञान विकसित होत जाईल तशी अधिक अचूक निरीक्षणे घेतली जातील.

आपल्या विश्वाचा आवकाच इतका मोठा आहे की आपल्याला आपल्या नगण्यत्वाची जाणीव होण्यास पुरेसा आहे. जर समांतर विश्वे अस्तित्वात असतील तर आपले विश्वच नगण्य ठरण्याची शक्यता आहे. असे असेल तर नगण्याहून नगण्य अश्या अर्थाच्या शब्दाची सर्वच भाषेत भर घालावी लागेल.

समाप्त

- जयेश चाचड

समांतर विश्वे तर्क आणि संभावना : भाग १० लेखक जयेश चाचड

स्ट्रिंग थिअरीच्या पाच वेगवेगळ्या आवृत्यांमधून सापेक्षतावाद आणि पुंजवाद यांचे एकीकरण शक्य होत होते तसेच गुरुत्वाकर्षणाला इतर तीन मूलभूत बलांसोबत जोडता येत होते. एडवर्ड विटनने या पाच आवृत्यांचे एकीकरण करून १९९५ मध्ये युनिव्हर्सिटी ऑफ सदर्न कॅलिफोर्निया येथे आयोजित केलेल्या इंटरनॅशनल स्ट्रिंग थिअरी कॉन्फरन्स मध्ये आपले संशोधन मांडले. "एम थिअरी" ची ही सुरवात होती. पुढे पॉल स्टाईनहार्डट, नील युरेक, जस्टीन खोवरी, बर्ट ओव्हर्ट यांनी स्ट्रिंग थिअरीत संशोधन करून ब्रेनवर्ल्ड थिअरी मांडली.

जसे एकमितीय स्ट्रिंग किंवा तंतू हा एकामितीचा लहान भाग असतो तसेच इतर बहुमित्त्यांमध्ये किंवा हायपरस्पेस मध्ये स्ट्रिंगसारखेच भाग असू शकतात. या भागांना ब्रेन असे नाव दिले गेले. उदा. एकमिती मध्ये स्ट्रिंग, द्विमिती मध्ये टू-ब्रेन (चौकोन किंवा आयत सदृश्य), त्रिमितीय थ्री-ब्रेन (गोल किंवा घनाकृती सदृश्य). आपण अवकाशाच्या त्रिमितीय विश्वात रहातो, त्यामुळे त्रिमितीपेक्षा जास्त मित्यांची कल्पना करणे आपल्याला कठीण जाते. त्रिमितीमध्ये आपण द्विमिती आकार सहज काढू शकतो त्याप्रमाणेच जर हायपरस्पेस मध्ये वेगवेगळ्या प्रकारचे ब्रेन्स असतील तर ? ही संकल्पना समजवून घेण्यासाठी ब्रेडच्या पॅकेटची कल्पना करा. ब्रेड जरी त्रिमितीय असला तरी आपल्या आकलनासाठी ब्रेडला रुंदी नसून तो द्विमितीय आहे अशी कल्पना करा. जसे ब्रेडच्या पॅकेट मध्ये एकावर एक ब्रेड ठेवले असतात तसेच हायपरस्पेस मध्ये वेगवेगळे ब्रेन्स असतील आणि प्रत्येक ब्रेन म्हणजे एक स्वतंत्र विश्व असेल अशी साधारणपणे ब्रेनवर्ल्ड थिअरी मागची संकल्पना आहे.

ही ब्रेन्स आपल्या ब्रेन पासून काही मिलिमीटर अंतरावर असण्याची शक्यता आहे तरीही आपण त्यांना का पाहू शकत नाही ? स्ट्रिंग थिअरी याचे उत्तर देते. स्ट्रिंग मुखत्वे दोन प्रकारच्या असतात, लूप आणि स्निपेट या प्रकारच्या. गुरुत्वाकर्षण सोडून इतर तीन बलांच्या मूलकणांचे म्हणजेच फोटॉन, ग्लुऑन, डब्लू आणि झेड बोसॉन यांचा स्पिन १ आहे. गुरुत्वाकर्षणाच्या मूलकणाचा म्हणजेच ग्रॅव्हीटॉनचा स्पिन मात्र २ मानण्यात येतो, इथेच खरी मेख आहे. गुरुत्वाकर्षण सोडून इतर तीन बलांच्या मूलकणांचा स्पिन एक असल्यामुळे ते स्निपेट या प्रकारच्या स्ट्रिंगने बनलेले असावेत तर ग्रॅव्हीटॉन मात्र लूप स्ट्रिंग पासून बनलेला असावा. स्निपेट स्ट्रिंगची दोन्ही टोके त्रिमितीय ब्रेन मध्ये अडकली असल्यामुळे या ब्रेन बाहेरील हायपरस्पेस मध्ये त्यांना जाता येत नाही. या समांतर ब्रेन मधील प्रकाश अर्थात फोटॉन आपल्या विश्वात येऊ शकत नाहीत कारण ज्या स्निपेट स्ट्रिंगने ते बनलेले आहेत ते स्ट्रिंग त्या विश्वाच्या ब्रेन मध्ये बद्ध आहेत. ग्रॅव्हीटॉनचे मात्र तसे नाही. लूप स्ट्रिंग असल्यामुळे त्याची टोके ब्रेन मध्ये बद्ध नाहीत, त्यामुळे ग्रॅव्हीटॉन मात्र वेगवेगळ्या ब्रेन मध्ये प्रवास करू शकतो. गुरुत्वाकर्षण हे इतर तीन बलांच्या तुलनेत आपल्याला कमजोर जाणवते ते यामुळेच. सूक्ष्म स्तरावरील बहुमिती मुळे गुरुत्वाकर्षणाचा प्रभाव कमी होतो. इतर विश्वातून येणारे गुरुत्वाकर्षणाचे लूप स्ट्रिंग आपल्या विश्वात मात्र डार्क एनर्जीचा आभास निर्माण करू शकतात. आपल्या विश्वाच्या प्रसरणाच्या वाढत्या वेगाला कदाचित हे दुसऱ्या समांतर विश्वातून येणारे गुरुत्वाकर्षणा चे लूप स्ट्रिंग कारणीभूत असावेत. हे लूप स्ट्रिंग आकर्षण बल निर्माण न करता अपकर्षण बल निर्माण करत असावेत. सध्यातरी हे सर्व प्रयोगाने सिद्ध करण्यासाठी आपले तंत्रज्ञान खूपच मागासलेले आहे. यासाठी आपल्याला LHC पेक्षा कित्येक पटीने अधिक शक्तिशाली मूलकण त्वरकाची गरज भासेल.

हायपरस्पेस मधील दोन किंवा अधिक ब्रेन्स एकत्र येऊन एकमेकांना धडकले तर बिग बँग सदृश्य परिस्थिती निर्माण होऊन नवीन ब्रेनची अर्थात नवीन विश्वाची निर्मिती संभव आहे. या वेगवेगळ्या ब्रेन मध्ये वेगवेगळा काळ असल्यामुळे यांच्या एकत्रित येण्यामुळे निर्माण होणाऱ्या नवीन विश्वाचा नवीन काळ असेल आणि आधीच्या विश्वातील काळाचा या नवीन काळावर काहीच परिणाम होणार नाही.

एम थिअरी आणि ब्रेनवर्ल्ड थिअरीतून व्यक्त होत असणाऱ्या समांतर विश्वाच्या संकल्पना मति गुंग करणाऱ्या आहेत असे तुम्हाला वाटत असेल पण अजून काही धक्के पचवण्याची तयारी ठेवा. कृष्णविवराच्या अध्ययनातून त्याहून विलक्षण अश्या समांतर विश्वाच्या संकल्पना व्यक्त होतात. याबद्दल सविस्तर विवेंचन पुढच्या भागात...

क्रमशः

- जयेश चाचड

समांतर विश्वे तर्क आणि संभावना : भाग ९ लेखक जयेश चाचड

पदार्थांची अंतिम अवस्था कोणती याचा शोध फार पूर्वीपासून मानव घेत आला आहे. "अणू" हे त्याचे उत्तर आहे असे वाटत असतानाच अणू हा इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन यांपासून बनलेला आहे असा शोध लागला. हे कण या प्रश्नाचे उत्तर आहे असे वाटत असतानाच १९६० च्या दशकात मरे जेल मन ने प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन हे क्वार्क पासून बनलेले असतात असे सिद्ध केले. यानंतर अनेक प्रकारचे मूलकण शोधले गेले. यात बलवाहक कणही होते. या सर्व कणांना एकत्र बांधणारा एकच एक सिद्धांत असावा असे काही शास्त्रज्ञ गटांचे म्हणणे होते. त्यातूनच एका क्रांतिकारक सिद्धांतांचा उदय झाला. तंतूंसिद्धांत किंवा स्ट्रिंग थिअरी ही या कणांचे स्वरूप जाणून घेण्यासाठी केलेला गणिती प्रयत्न होता.

आपल्या आयुष्याच्या उत्तरार्धात आइन्स्टाइन गुरुत्वाकर्षण आणि विद्युतचुंबकीय या दोन बलांच्या एकीकरणासाठी प्रयत्नशील होता. (त्यावेळी ही दोनच मूलभूत बले ज्ञात होती). तसे पाहिले तर १९१९ मध्ये थिओडोर कलुत्झा आणि ऑस्कर क्लीन यांनी एक शोधनिबंध मांडून पाचव्या मितीच्या गृहितकाने आइन्स्टाइनचा सापेक्षतावाद आणि मॅक्सवेलची विद्युतचुंबकीय समीकरणे एकत्र करून प्रकाश हा अवकाशकाळाच्या पाचव्या मितीमधील विद्युतचुंबकीय कंपनाचा परिणाम आहे असे मांडले होते. अर्थात हे पाचव्या मितीचे गृहीतक सिद्ध करणे मात्र खूपच अवघड होते. त्यामुळे कलुत्झा आणि क्लीन च्या शोधनिबंधा कडे फारसे कुणी गांभीर्याने पाहिले नाही.

आइन्स्टाइन जरी त्याच्या युनिफिकेशन थिअरी वर काम करत होता तरी तो मुखत्वे वक्र अवकाश काळाच्या भूमितीद्वारे हे युनिफिकेशन दाखवून देण्यासाठी प्रयत्नशील होता. या दोन्ही बलांचे सूक्ष्मपातळी वरील संबंध त्याने लक्षात घेतले नाहीत. तसेही आइन्स्टाइन हा क्वांटम मेकॅनिक्सबद्दल फारसा उत्सुक नव्हताच. पण हळूहळू शास्त्रज्ञांच्या लक्षात आले की विश्वाचे सर्व नियम एकाच एक सुसंगत थिअरीद्वारे मांडायचे असतील तर सर्व बलांची क्वांटम थिअरी मांडून त्यात परस्परसंबंध शोधला पाहिजे. पुढे १९७० च्या दशकात स्टीव्हन वाईनबर्ग, शेल्डन ग्लॅशॉ आणि अब्दुस सलाम यांनी विद्युतचुंबकीय, सशक्त आणि अशक्त बलांच्या एकीकरणा साठी आवश्यक ती गणिती समीकरणे मांडण्यात यश मिळवले (याबद्दल त्यांना नोबेल पारितोषिकाने गौरवण्यात आले). यात अडचण अशी होती की गुरुत्वाकर्षण यात बसत नव्हते. इतर बलांसारखा गुरुत्वाकर्षणाचा पुंज सिद्धांत मांडणे भलतेच अवघड काम होते. जसे इतर तीन बलांचे फिल्ड असते तसे गुरुत्वाकर्षणाचे फिल्ड म्हणजे अवकाशकाल आणि त्यात जर क्वांटम सिद्धांतांचा वापर करायचा तर क्वांटम पातळी वर होणाऱ्या क्वांटम जीटर्समुळे क्वांटम ग्रॅव्हीटीतील समीकरणांची उत्तरे अनंत येत होती तसेच भौतिकशास्त्रातील काही मूलभूत तत्वांचा भंग होत होता. त्यामुळे सापेक्षता आणि क्वांटम मेकॅनिक्स यांचे एकीकरण करणे भलतेच किचकट होते.

अशा वेळी काही गणिती गृहीतके मानून (उदा. D = 4 म्हणजेच ४ मित्या मानून T = infinity असे उत्तर येत होते तिथे D = 10 मानून T = 0 असे उत्तर येत होते) शास्त्रज्ञांच्या वेगवेगळ्या गटांनी एक अभिनव थिअरी पाच वेगवेगळ्या रूपात मांडली. टाईप I , टाईप IIA, टाईप IIB, हेटरॉटिक ओ आणि हेटरॉटिक ई अशी या थिअरीच्या पाच आवृत्यांची नावे दिली गेली. पुढे एडवर्ड विटन ने दाखवून दिले की या पाच आवृत्या एकाच महाथिअरीचे भाग आहेत. स्ट्रिंग थिअरीची सुरवात अशी झाली पुढे त्यात भर घालून सुपरस्ट्रिंग थिअरी किंवा एम-थिअरी ही थिअरी ऑफ एव्हरीथिंग साठी सर्वात प्रबळ दावेदार असणारी थिअरी मांडली गेली.

स्ट्रिंग थिअरी मध्ये असे मांडले होते की पदार्थ किंवा बल हे मूलकणांपासून नव्हे तर अतिसूक्ष्म अश्या तंतूंनी (स्ट्रिंग) बनलेले असतात. या तंतूंचा आकार प्लँक लांबी एवढा (सुमारे १०^-३६ मीटर) असतो. कल्पना करा की अणूचा आकार आपल्या दृश्य विश्वाएवढा असेल तर स्ट्रिंगचा आकार पृथ्वीवरील एका झाडाएवढा असेल. स्ट्रिंगच्या या अतिसूक्ष्म असण्यामुळे आपले शक्तिशाली सुक्ष्मदर्शकही या पातळीवर पाहू शकत नाहीत. (किंबहुना ज्या फोटॉन मुळे आपण पाहू शकतो, त्या फोटॉन पेक्षाही स्ट्रिंग सूक्ष्म आहेत). या स्ट्रिंग अकरा (दहा स्थळाच्या आणि एक काळाची) मित्यांमध्ये कंपन पावत असतात आणि त्यामुळेच आपल्याला त्यांच्या विशिष्ट कंपना मुळे विशिष्ट मूलकणाची जाणीव होते. उदा. गिटार किंवा तंबोऱ्याच्या तारांमध्ये वेगवेगळी कंपने निर्माण केली तर वेगवेगळे स्वर उमटतात, तसेच स्ट्रिंग च्या दहा (स्थळाच्या दहा मित्या) मित्यांमधील विशिष्ट कंपनामुळे प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन, फोटॉन, क्वार्क आणि सर्व मूलकण जाणवतात. या दहा मित्यांपैकी आपल्याला तीन मित्या जाणवतात. इतर सात मित्या या आकुंचित असल्याने आपल्या स्थूल पातळीवर त्या जाणवत नाहीत (कल्पना करा बुर्ज खलिफा च्या उंचीचा दोरखंड तुम्ही खूप अंतरावरून बघितलात तर तुम्हाला तो एकमितीय भासेल पण प्रत्यक्षात तो त्रिमितीय आहे).

स्ट्रिंग थिअरी सापेक्षता सिद्धांत आणि क्वांटम मेकॅनिक्स यांचे एकीकरण करत होती. इतकेच नव्हे तर स्ट्रिंग थिअरी सर्व बलांचे एकीकरण, सर्व कणांचे गुणधर्म, विविध प्रकारच्या सिंग्युलॅरिटीजचे स्पष्टीकरण, कृष्णविवराचा अव्यववस्थितपणा अश्या भौतिकशास्त्रातील विविध समस्यांचे समाधान करत होती. स्ट्रिंग थिअरीतूनच अनेक समांतर विश्वांची शक्यता व्यक्त होत होती. जसे गिटार, व्हायोलिन, वीणा, सतार यामधील तारांच्या कंपनातून स्वर आणि पर्यायाने विविध सांगीतिक रचना निर्माण होतात तसेच स्ट्रिंगच्या कंपनांनी विविध भौतिक गुणधर्म असणारी अनेक विश्वांची निर्मिती होते असे या थिअरीतून व्यक्त होत होते.

स्ट्रिंग थिअरीत सुधारणा करून व्यक्त होणाऱ्या एम थिअरी, ब्रेनवर्ल्ड थिअरी यातूनही समांतर विश्वाचे विविध पर्याय व्यक्त होत होते. त्याविषयी विश्लेषण पुढच्या भागात....

क्रमशः

- जयेश चाचड

समांतर विश्वे तर्क आणि संभावना : भाग ८ लेखक जयेश चाचड

 स्टॅण्डर्ड बिग बँग मॉडेल मधील "होरायझन प्रॉब्लेम" वर उपाय म्हणून अॅलन गुथने इन्फ्लेशन थिअरी मांडली. पुढे आंद्रे लिंड, पॉल स्टाईनहार्ड, अँलॅक्झांडर वेलंकिन यांनी इन्फ्लेशन थिअरीच्या वेगवेगळ्या आवृत्या मांडल्या. इन्फ्लेशन नेमके कशामुळे झाले असावे याचे उत्तर शोधताना एक विलक्षण संकल्पना समोर आली आणि या संकल्पनेच्या अनुषंगानेच समांतर विश्वाच्या विज्ञानातील एक महत्वाची थिअरी मांडली गेली.

मायकल फॅरेडेने विद्युतचुंबकीय बलासाठी फिल्ड ही संकल्पना वापरली होती. नंतर जेम्स क्लार्क मॅक्सवेल ने त्याला गणिती समीकरणात सूत्रबद्ध केले. विद्युतचुंबकीय बला चे एक विशिष्ट क्षेत्र असते ज्यात या बलाचा प्रभाव जाणवतो. गुरुत्वाकर्षण बलाचेही क्षेत्र असते तसेच सशक्त आणि अशक्त बलांचेही क्षेत्र असते. या क्षेत्राच्या तीव्रते वरून त्याचे मूल्य ठरते. इन्फ्लेशन थिअरीच्या अनुषंगाने शास्त्रज्ञांनी एका विशिष्ट क्षेत्राची कल्पना केली. इन्फ्लेटन (inflaton field) असे त्याचे नामकरण करण्यात आले. या इन्फ्लेटन फिल्डची तुलना हिग्ग्स फिल्डशी करता येईल. इन्फ्लेशन साठी हे इन्फ्लेटन फिल्ड कारणीभूत ठरले असावे अशी थोडक्यात ही संकल्पना आहे. इन्फ्लेटन फिल्डची गंमत अशी की हे फिल्ड अवकाश ऋण दाबाने भरून टाकते. साधारणपणे फुग्याच्या आतील हवेचा दाब हा धन असतो तर एखाद्या ताणलेल्या स्प्रिंग वरील दाब हा ऋण असतो. साधारणपणे ऊर्जेचा गुणधर्म म्हणजे उच्च पातळी कडून कमी पातळीची स्थिती गाठणे. ऊर्जा नेहमी फॉल्स व्हॅक्युम मधून ट्रू व्हॅक्यूम कडे जाते. इन्फ्लेटन फिल्ड मध्ये सुरवातीला अत्युच्च प्रकारची स्थितीज ऊर्जा होती. म्हणजेच ते फॉल्स व्हॅक्युम मध्ये होते. कल्पना करा की नदीचे पाणी धरणाने अडवले आहे. यावेळी धरणामुळे निर्माण झालेला जलाशय स्थिर वाटत असला तरी तो फॉल्स व्हॅक्युम मध्ये असतो. धरण फुटले तर पाणी फॉल्स व्हॅक्युम मधून ट्रू व्हॅक्युम मध्ये रूपांतरित होईल. इन्फ्लेटन फिल्डचेही काहीसे असेच झाले असावे. धरणाचे उदाहरण गृहीत धरले तर हे धरण फोडण्याचे काम केले असावे ते क्वांटम जीटर्सनी.

क्वांटम जीटर्स मुळे इन्फ्लेटन फिल्ड चे मूल्य वाढून (जास्त मूल्य, जास्त ऊर्जा) या फिल्ड ने अवकाश जास्तीत जास्त ऋण दाबाने भरून टाकले आणि या ऋण दाबामुळे अपसारित गुरुत्वीय बल (Repulsive gravity) निर्माण होऊन अवकाशाचा विस्तार भयानक वेगाने (प्रकाशाहून जास्त) झाला असावा.

अँलॅक्झांडर वेलंकिनने असे मांडले की इन्फ्लेशन ही एक निरंतर चालणारी प्रक्रिया आहे. यालाच एटर्नल इन्फ्लेशन असे म्हटले गेले. या थिअरीनुसार अवकाशात वेगवेगळ्या मूल्यांची इन्फ्लेटन फिल्ड्स तयार होऊन अवकाश काळाचे बुडबुडे तयार होतात. (साबणाच्या बुडबुड्याची कल्पना करा) प्रत्येक बुडबुडा अर्थात बबल हे एक स्वतंत्र विश्व असेल. समांतर विश्वाच्या विज्ञानातील बबल युनिव्हर्स ते हेच. इतकेच नव्हे तर मूळ विश्वातील विशिष्ट भागातील इन्फ्लेटन फिल्डचे मूल्य बदलून त्या भागापूरता फुगवटा निर्माण होऊन त्याचे बेबी युनिव्हर्स तयार होऊन ते मूळ मदर युनिव्हर्स पासून वेगळे होऊन स्वतंत्र विश्व म्हणून अस्तित्वात येऊ शकते. हायपर स्पेस मध्ये अशी असंख्य बबल विश्वे अस्तित्वात असावीत, आपले विश्वही अशाच बबल विश्वापैकी एक असावे. किंबहुना आपण ज्याला बिग बँग समजतो ते म्हणजे मदर युनिव्हर्स पासून बेबी युनिव्हर्सचे विलग होणे असावे.

बबल युनिव्हर्स साधारणपणे एकाच प्रक्रियेतून जन्माला येत असल्यामुळे या विश्वातील भौतिक नियम समान असतील पण इन्फ्लेटन फिल्ड चे मूल्य निरनिराळे असल्यामुळे भौतिक स्थिराकांची मूल्ये मात्र वेगवेगळी असतील.

अजून एक विलक्षण शक्यता म्हणजे आपल्या विश्वात सर्वत्र हिग्ग्स फिल्डचे अस्तित्व आहे (हिग्ग्स बोसॉन च्या शोधामुळे याची पुष्टीही मिळाली आहे) जर काही कारणाने या आपल्या विश्वातील काही भागातील हिग्ग्स फिल्डचे मूल्य बदलले तर एक नवीन बबल युनिव्हर्स आपल्या विश्वातच निर्माण होईल. प्रकाशाच्या वेगाने पसरणारा हा नवीन विश्वाचा बबल जुन्या विश्वाचा ग्रास घ्यायला सरसावेल. असे कदाचित याआधीही झाले असावे त्यालाच आपण इन्फ्लेशन समजतो. हे पुन्हा कधी होऊ शकेल हे आताच सांगता येत नाही. कदाचित हा लेख वाचून संपेपर्यंत आपल्या विश्वातील अतिदुरच्या भागात निर्माण झालेले बबल युनिव्हर्स तुमचा ग्रास घ्यायला तुमच्या दिशेने वेगाने येतही असेल आणि तुम्हाला त्याची गंधवार्ताही नसेल.

क्रमशः

- जयेश चाचड

समांतर विश्वे तर्क आणि संभावना : भाग ७ लेखक जयेश चाचड

 साधारणपणे बिग बँग पासून विश्वाची उत्पत्ती झाली आणि तेव्हापासून विश्वाचे प्रसरण निरंतर सुरु आहे असे आत बऱ्याच निरीक्षणातून सिद्ध झाले आहे. १९९० च्या दशकात दोन वेगवेगळ्या शास्त्रज्ञांच्या गटाने विश्वाच्या प्रसरणाचा वेग मोजण्याचा प्रयत्न केला. या दोन गटांपैकी एक होता सॉल पर्लम्युटर नेतृत्व करत असेलेला "सुपरनोव्हा कॉस्मॉलॉजी प्रोजेक्ट" आणि दुसरा होता ब्रायन श्मिड्ट नेर्तृत्व करत असलेला "हाय झेड सुपरनोव्हा सर्च टीम" हा प्रोजेक्ट. या दोन्ही स्वतंत्रपणे कार्यरत असणाऱ्या टीमचे निष्कर्ष एकच होते ते म्हणजे विश्व वाढत्या वेगाने प्रसरण पावत होते. या विश्वाचे वाढत्या वेगाने प्रसरण करणाऱ्या स्रोताला डार्क एनर्जी असे नाव दिले गेले. या डार्क एनर्जीच्या शोधामुळे समांतर विश्वाविषयी एक विलक्षण संकल्पना आकार घेत आहे.

आईनस्टाईनने मांडलेल्या विवक्षित सापेक्षता सिद्धांतानुसार प्रकाशाचा वेग ही मूलकणांच्या वेगाची मर्यादा आहे. त्यानुसार सुमारे १३. ७ अब्ज वर्षांपूर्वीचा प्रकाश आपण आज पाहत आहोत तो वैश्विक सूक्ष्मकिरण पाश्वप्रारणाच्या स्वरूपात (Cosmic microwave background radiation) . पण यात गमंत अशी आहे की या दरम्यान विश्वाच्या प्रसारणामुळे आणि विश्वाला आलेल्या फुगवट्यामुळे (Inflation) अवकाश मात्र प्रकाशगती पेक्षा जास्त वेगाने प्रसरण पावले. त्यामुळे आपण निरीक्षण करू शकत असलेल्या विश्वाची मर्यादा मात्र सुमारे ४६ अब्ज प्रकाशवर्षे आहे. या पलीकडील विश्वातून निघालेला प्रकाश अजून आपल्यापर्यंत पोहचला नाही. दुसरी गोष्ट अशी की यापलीकडील विश्वाचे डार्क एनर्जीमुळे वाढत्या वेगाने प्रसारण होत असल्याने या भागातून निघालेला प्रकाश आपल्यापर्यंत कधीच पोहचू शकणार नाही. अर्थात सध्या ४६ अब्ज प्रकाशवर्षे त्रिज्येचे वर्तुळ हे आपले वैश्विक क्षितिज (Cosmic Horizon) आहे. जर विश्व निरंतर प्रसरण पावत असेल तर पूर्ण विश्वातील अवकाशकाळात एकमेकांच्या संपर्कात न आलेली अनेक वैश्विक क्षितिजे असू शकतील. या प्रत्येक वैश्विक क्षितिजांमध्ये पदार्थ आणि ऊर्जा यांचे प्रमाण मात्र मर्यादितच असेल कारण विशिष्ट क्षमतेपेक्षा जास्त पदार्थ आणि ऊर्जा या क्षेत्रात असेल तर त्याचे कृष्णविवरात रूपांतर होईल. याचा अर्थ विश्वातील या वेगवेगळ्या भागात मूलकणांची (पदार्थांचे आणि ऊर्जेचे) संख्या मर्यादित असेल. असे असेल तर या मूलकणांच्या वेगवेगळ्या रचनांच्या संयोजनाची (Configurations) संख्या कितीही जास्त असली तरी मर्यादित असेल आणि एका विशिष्ट संख्येनंतर एकसारखीच रचना असणारे भाग अस्तित्वात असू शकतील. शास्त्रज्ञांनी मांडलेल्या गणितानुसार सुमारे दर १०^१०^१२२ इतक्या वैश्विक क्षितिजांमध्ये या एकसारख्या रचनांचे संयोजन एकसारखे असण्याचे प्रमाण एक आहे. म्हणजेच हे भाग रचनेने एकसारखे असून एकमेकांच्या प्रतिकृती असतील. यालाच शास्त्रज्ञांनी क्विल्टेड मल्टिव्हर्स असे नाव दिले आहे.

कल्पना करा विश्वाच्या अतिदूरच्या भागात आकाशगंगेसारखीच दीर्घिका असून त्यात सूर्यासारख्याच ताऱ्याच्या भोवती प्रदक्षिणा घालणाऱ्या पृथ्वीसदृश्य ग्रहावर आपल्या संगणकावर किंवा मोबाईल वर तुमच्यासारखाच कोणीतरी आता हा लेख तुमच्यासोबतच वाचत असेल.

क्रमशः

- जयेश चाचड

समांतर विश्वे तर्क आणि संभावना : भाग ६ लेखक जयेश चाचड

 समांतर विश्वाचा विचार करताना विविध वैज्ञानिक पर्यायांचाही विचार करावा लागतो. अँटी मॅटर किंवा प्रति पदार्थांच्या शोधामुळे समांतर विश्वाच्या बाबतीत एक वेगळा पर्याय उपलब्ध होतो तो म्हणजे प्रति विश्व किंवा अँटी मॅटरचे प्राबल्य असलेल्या विश्वाचा.

आपण ज्या विश्वात राहतो त्यातील दृश्य घटक मुखत्वे मॅटर किंवा पदार्थांपासून बनलेले आढळतात. पदार्थ हे अणूंपासून बनलेले असतात तर अणू हे प्रोटॉन, न्यूट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन या कणांपासून बनलेले असतात. यात प्रोटॉन वर धन विद्युतभार तर इलेक्ट्रॉन वर ऋण विद्युतभार असतो आणि न्यूट्रॉन उदासीन असतो. पण १९३० दशकात शास्त्रज्ञांच्या असे लक्षात आले की प्रत्येक कणाला त्याचा जुळा असा एक प्रतीकण असतो. लवकरच इलेक्ट्रॉनचा जुळा कण अँटी इलेक्ट्रॉन किंवा पॉझिट्रॉन शोधण्यात शास्त्रज्ञांना यश आले. पॉझिट्रॉन इतर सर्व बाबतीत इलेक्ट्रॉन सारखाच असतो फक्त त्यावर धन विद्युतभार असतो. प्रोटॉनचा ही जुळा भाऊ अँटी प्रोटॉन प्रोटॉन सारखा असून त्यावर ऋण विद्युतभार असतो. न्यूट्रॉन चा प्रतिकण अँटी न्यूट्रॉन वर जरी कोणताही विद्युतभार नसला तरी त्याची जडण घडण वेगळीअसते. न्यूट्रॉन साधारण पणे एक अप क्वार्क आणि दोन डाऊन क्वार्कने बनलेला असतो तर अँटी न्यूट्रॉन हा एक अँटी अप क्वार्क आणि दोन अँटी डाऊन क्वार्कने बनलेला असतो त्यामुळे दोघांची जडणघडण वेगळी असते.

बिग बँगच्या वेळी मॅटर आणि अँटी मॅटर या दोघांची निर्मिती झाली असावी तरी आज आपल्याला सर्वत्र मॅटरच दिसते असे का ? अँटी मॅटर साधारणपणे सर्न आणि फर्मीलॅब येथील मूलकण त्वरकांमध्येच कृत्रिमरित्या आढळून येतात. शास्त्रज्ञांच्या मते बिग बँगच्या वेळी मॅटर आणि अँटी मॅटरच्या प्रमाणात असणारी तफावत याचे कारण असू शकते. विशिष्ट प्रकारे सममिती भंग झाल्याने मॅटरचे प्रमाण हे अँटी मॅटर पेक्षा जास्त असल्याने परस्परांनी एकमेकांना नष्ट करुनही मॅटरच्या जास्त प्रमाणामुळे पुढे ग्रह, तारे, दीर्घिका आणि पर्यायाने आपली निर्मिती ही मॅटर पासून झाली. पण जर काही प्रमाणात विश्वात अँटी मॅटर उरले असेल आणि त्यापासून तारे, ग्रह बनले असतील तर ? यासाठी २००६ मध्ये रशिया, जर्मनी, इटली आणि स्वीडन यांनी संयुक्त प्रयत्नातून वैश्विक किरणातील अँटी मॅटरचे प्रमाण शोधण्यासाठी पामेला (Payload for Antimatter-Mater Exploartion and Light - Nuclei Astrophysics) हा उपग्रह अवकाशात सोडला आहे.

या अनुषंगाने प्रश्न असा आहे आपल्या विश्वात जरी पदार्थाचे प्राबल्य असले तरी वेगळ्या प्रकारे सममिती भंग होऊन अँटी मॅटरचे प्राबल्य असलेले समांतर विश्व अस्तित्वात असेल का ? साधारणपणे अँटी मॅटर च्या कणांचा भार मॅटरच्या कणांच्या विरुद्ध असल्याने शास्त्रज्ञ अश्या विश्वाच्या संकल्पनेला सी रिव्हर्सड (चार्ज रिव्हर्सड) विश्व म्हणतात. या सी रिव्हर्सड सारखेच आपल्या आरश्यातील प्रतिमेसारखे पी रिव्हर्सड (पॅरिटी रिव्हर्सड) विश्वाची संकल्पनाही शास्त्रज्ञ मांडत आहेत. जसे आरश्यातील प्रतिमेत आपल्या डाव्या उजव्या बाजूंची अदलाबदल झालेली असते तशीच या पी रिव्हर्सड विश्वातील जीवांचीही झाली असेल अशी ही संकल्पना आहे (थोडक्यात या विश्वात डावखुऱ्या जीवांचे प्राबल्य असेल). गुरुत्वाकर्षणाचा कण ग्रॅव्हीटॉन आणि विद्युतचुंबकीय बलाचा कण फोटॉन यांचे अँटी पार्टीकल ते स्वतःच असल्याने विज्ञानाचे मूलभूत नियम सी रिव्हर्सड आणि पी रिव्हर्सड विश्वात साधारणपणे समान असतील.

हे कमी म्हणून काय की अजून एका विलक्षण सैद्धांतिक विश्वाच्या अस्तित्वाची संकल्पना शास्त्रज्ञ मांडत आहेत ती म्हणजे सीपीटी रिव्हर्सड (यात टी म्हणजे टाईम अर्थात काळ) या टाईम रिव्हर्सड विश्वात सर्वच गोष्टी विचित्र असतील. या विश्वात ताऱ्यांचा आधी मृत्यू होईल मग जन्म. कप आधी फुटेल आणि मग कपचे तुकडे एकत्र येऊन एकसंध कप तयार होईल..अर्थात अश्या विश्वात काळ हा उलट दिशेने प्रवाहित असेल.

सध्या तरी या संकल्पना किचकट गणिती स्वरुपात असून त्या पडताळून पहाण्याचे कोणतेही साधन आपल्याकडे नाही. भविष्यात वर्महोल द्वारे या संकल्पना पडताळून पहाण्याची संधी आपल्याला मिळेल का तेही आता निश्चित सांगता येत नाही, तरीही या संकल्पना मांडण्यामागे उच्च प्रतीचे गणित आहे, केवळ कल्पनाविलास म्हणून या संकल्पना मांडलेल्या नाहीत.

पुढील भागात अश्याच अजून काही भन्नाट संकल्पना आपण पहाणार आहोत.

क्रमशः

- जयेश चाचड

समांतर विश्वे तर्क आणि संभावना : भाग ५ लेखक जयेश चाचड

सापेक्षता आणि पुंजवाद या भिन्न संकल्पनांचे एकीकरण करून समांतर विश्वाचे गूढ सोडवण्यास मदत होऊ शकेल. मान्यवर शास्त्रज्ञ स्टीफन हॉकिंग यांचे या विषयावर संशोधन सुरू होते. क्वांटम कॉस्मॉलॉजी हा विषय विकसित करण्यात त्यांचा मोठाच सहभाग होता. क्वांटम मेकॅनिक्स मध्ये कणांची संभाव्य अवस्था दर्शवण्यासाठी वेव्ह फंक्शन चा वापर केला जातो. हॉकिंग यांच्या मते संपूर्ण विश्व जर एका कणाप्रमाणे मानले तर संपूर्ण विश्वाचे वेव्ह फंक्शन मांडता येईल आणि यातूनच अनेक संभाव्य विश्वांची संकल्पना आकार घेते. या वेव्ह फंक्शनच्या तरंगाचा उंचवटा (spike) आपल्या विश्वापाशी सर्वात जास्त असल्यामुळे आपले विश्व हे सर्वात परीपूर्ण विश्व असण्याची शक्यता आहे. इतर विश्वात ह्या वेव्ह फंक्शन च्या तरंगाचा उंचवटा खूपच छोटा असल्यामुळे अश्या विश्वांचे अस्तित्व असूनही त्यातील परीपूर्णता कमी असेल. त्यामुळेच अशा विश्वात विज्ञानाचे भिन्न नियम असू शकतील आणि अशी विश्वे अस्थिर असू शकतील. हॉकिंग यांच्या मतानुसार कोळ्याच्या जाळ्याप्रमाणे अशी समांतर विश्वे एकमेकांना सुक्ष्म अशा कृमीविवरांनी (wormhole) जोडलेली असतील. यात दोन विश्वांचे विलीनीकरण किंवा एका विश्वातून दोन किंवा जास्त विश्वांचे विलग होणे या शक्यता असू शकतील. आपण ज्याला बिग बँग म्हणतो ती घटना कदाचित अशाच एका महाघटनेचा भाग असू शकते.

या कृमीविवरांचा वापर करून आपल्याला दुसऱ्या विश्वात जाता येईल का ? सध्या निरीक्षणे दर्शवताहेत आपले विश्व बिग फ्रीझ कडे वाटचाल करत आहे. विश्वातील पदार्थ एकमेकांपासून दूर गेल्यामुळे भविष्यात एक थंड आणि शांत मृत्यु आपली वाट पहातोय. काही अब्ज वर्षांनी आपले वंशज आपले अस्तित्व टिकवण्यासाठी आपले विश्व सोडून दुसऱ्या विश्वात जाण्याचा पर्याय निवडू शकतील का ? सध्यातरी यावर कृमीविवर या गणिती सकल्पनेवर आपली भिस्त आहे. समांतर विश्वाना जोडणारी कृमीविवरे सध्याच्या गणिताप्रमाणे अतिसूक्ष्म आहेत, अगदी प्लॅन्क लांबी एवढी (म्हणजेच प्रोटॉन च्याही अब्जावधी पट सुक्ष्म). त्यामुळे आपल्या दृष्टीने ती उपयोगाची नाहीत. त्यासाठी आपल्याला कृत्रिम कृमीविवरांची निर्मिती करावी लागेल, जी बऱ्यापैकी मोठी असून स्थिर असतील. अर्थात हे अतिशय कठीण काम आहे. त्यातूनही आपण जर कृमीविवर तयार करण्यात यशस्वी ठरले तरी अनेक विश्वातून एकाची निवड करणे जवळपास अशक्यप्राय आहे. वेगवेगळ्या समांतर विश्वातील वेगवेगळे स्थिरांक, भौतिक, रासायनिक नियम, मूलभूत बलांच्या मूल्यातील तफावत यांचा अभ्यास करण्याचा आपल्याकडे काहीच मार्ग नाही. पण मानवाचा ध्येयवाद दुर्दम्य आहे. अनेक अशक्यप्राय वाटणाऱ्या गोष्टी मानवाने अथक प्रयत्नांनी शक्य केल्या आहेत. यासाठी जाती-पाती, धर्म विसरून पृथ्वी नावाच्या ग्रहांवर राहणारा प्रगत जीव किंवा त्याही पुढे जाऊन सूर्य, आकाशगंगा असणाऱ्या निरंतर प्रसारण पावणाऱ्या विश्वातील एक सजीव अशी आपली नवीन ओळख आपण विकसित केली पाहिजे. यावरून मला इंटरस्टेलर सिनेमातील एक वाक्य आठवते, मानवजातीसाठी ते प्रेरणादायक आहे -

"Mankind was born on Earth....It was never meant to die here."

क्रमशः

- जयेश चाचड

समांतर विश्वे तर्क आणि संभावना : भाग ४ लेखक जयेश चाचड

 भाग ४

कोपनहेगन इंटप्रिटेशन मधील श्रोण्डिंगरच्या मांजराचा विरोधाभासमुळे आईन्स्टाईन सकट बरेचसे शास्त्रज्ञ संभ्रमात होते. आईन्स्टाईन तर याच्या उघड उघड विरोधात होता. याबद्दल आईन्स्टाईन आणि बोहर यांच्यामध्ये बरेचदा वादविवाद होत असत. यात शेवटी बोहर विजयी ठरला. आईन्स्टाईनने हार मान्य केली असली तरी आपली प्रसिद्ध टिपणी "God does not play dice with the world" केलीच...बोहरनेही मग त्याच शैलीत आईन्स्टाईनला उत्तर दिलेच "Stop telling God what to do". शेवटी आईन्स्टाईन ने मान्य केलेच "I am convinced that this theory undoubtedly contains a piece of definitive truth"

यात पुढे रिचर्ड फेनमनने फंक्शनल इंटिग्रल ची भर टाकून क्वांटम मेकॅनिक्समध्ये मोलाची भर घातली. समजा एका मूलकण Ta ह्या वेळी A ह्या ठिकाणाहून निघून Tb ह्या वेळी B ह्या ठिकाणी जातो. न्यूटनच्या नियमानुसार त्या मूलकणाने A आणि B मधला सरळ मार्ग निवडला असणार. पण फेनमनने दाखवून दिले की मूलकण A पासून B पर्यंत जाताना आपल्याला सर्व संभाव्य मार्गांचा विचार करावा लागेल. यात काही मार्ग अगदी विचित्र असतील, उदा. - देवयानी दीर्घिकेला वळसा घालून किंवा काळात मागे पार डायनॉसॉर्स पर्यंत जाऊन. हे सर्व संभाव्य मार्ग कितीही विचित्र असले तरी यांना विशिष्ट क्रमांक देऊन शेवटी त्यांचे एकत्रीकरण करावे लागेल. यालाच "sum over paths" असे म्हणतात. या 'path integral' चा वापर जीयुटी, इन्फलेशन, स्ट्रिंग अश्या निरनिराळ्या थिअरीज मध्ये होतो.

पुढे डिएटर झेह ने डिकोहरन्स थिअरी मांडून निरीक्षण किंवा मोजमाप यांच्या चौकटीतून वेव्ह फंक्शनला मुक्त करण्याचा प्रयत्न केला. झेहने मांडले की अगदी छोट्यातला छोटा बाह्यघटक वेव्ह फंक्शन कोलमडून टाकण्यास पुरेसा आहे, त्यासाठी निरीक्षक लागतोच असे नाही. श्रोडिंगरच्या मांजराचेच उदाहरण घ्यायचे झाले तर बाह्यवातावरणातील एखादा रेणू सुद्धा पेटीतील मांजराच्या स्थानाचे वेव्ह फंक्शन कोलमडून टाकण्यास पुरेसा आहे. त्यामुळे मूळ वेव्ह फंक्शन दोन भागात विभाजित होते. जिवंत मांजराचे एक आणि मृत मांजराचे दुसरे. या दोन्ही पर्यायात दोन वेगवेळी विश्वे संभवतात. एका विश्वात मांजर जिवंत असेल तर एकात मेलेले असेल. ही दोन्ही वेव्ह फंक्शन्स एकमेकांना sync असतील ज्याला coherence म्हणतात. काही कारणाने किंवा बाह्य घटकांनी ही फंक्शन विचलित होऊन decohere होतात आणि त्यातील sync नष्ट होते. प्रत्येक संभाव्य शक्यतोवर एका नवीन विश्वाची निर्मिती होते. स्टिफन हाँकिंग यांनी पुढे हा प्रश्न सोडवण्यासाठी सम्पूर्ण विश्वाच्याच वेव्ह फंक्शन ची संकल्पना मांडली. जेव्हा विश्व अतिसूक्ष्म होते तेव्हा विश्वाला क्वांटम मेकॅनिक्सचे नियम लावावे लागतील. आणि अशा मूलकणाहून सूक्ष्म असणाऱ्या विश्वाचे वेव्ह फंक्शन असण्याची शक्यता नाकारता येत नाही. इलेक्ट्रॉन जसा एकाच वेळी सर्वच संभाव्य ठिकाणी असतो तसेच हे मूलकणाहून सूक्ष्म असलेले विश्व सर्व संभाव्य अवस्थेत असले पाहिजे आणि ह्या सर्व संभाव्य अवस्थांचे एक सुपर वेव्ह फंक्शन असले पाहिजे जे सुपर स्पेस मध्ये असेल.

एकंदरीत काय, आपण या समांतर विश्वाच्या चक्रव्यूहात खोलवर शिरत चाललो आहोत हे नक्की.

क्रमशः

- जयेश चाचड

समांतर विश्वे तर्क आणि संभावना : भाग ३ लेखक जयेश चाचड

 बिग बँग च्या वेळेस नवनिर्मितीसाठी अफाट ऊर्जा उपलब्ध होती. या उर्जेचा बहुमितीवर काही परिणाम झाला असेल का ? एक विचारप्रवाह असाही आहे की ज्याला आपण बिग बँग समजतो तो प्रत्यक्षात बिग बँग नसून आपल्या विश्वाचे विभाजन होते. बिग बँग आधी आपले विश्व दहा मित्यांचे विश्व होते ज्यात बहुमितीय प्रवास मोठ्या प्रमाणावर शक्य होता. पण हे दहा मित्यांचे विश्व खूपच अस्थिर होते, या अस्थिर विश्वाला तडा गेला (ज्याला आपण बिग बँग म्हणतो) आणि विश्वाचे दोन भाग झाले. एक भाग म्हणजे आपले चार मित्यांचे विश्व आणि दुसरा भाग म्हणजे सहा मित्यांचे आपल्या विश्वाचे जुळे भावंड असलेले विश्व.

ज्या विश्वात आपण रहातो ते या वैश्विक उलथापालथीत प्रसरण पावत गेले तर दुसरे सहा मिती असणारे विश्व आकुंचन पावत गेले. आपले विश्व निरंतर प्रसारण पावतेय ते या दहा मित्यांच्या अवकाश काळाच्या विभाजनामुळे अशीही एक थिअरी आहे.

कोपनहेगन इंटरप्रिटेशन (यात बोहर, हायझेनबर्ग यांनी मांडलेले सिद्धांत तसेच श्रोडिंगर, पाऊली, डिरॅक, लुई दे ब्रॉ या दिग्गजांनी दर्शवलेला पाठींबा आणि त्यांचे सिद्धांत येतात) नुसार जेव्हा तुम्ही निरीक्षण करता, मोजमापे घेता तेव्हा त्या घटनेच्या शक्यतेचे वेव्ह फंक्शन कोलमडते आणि लहर नष्ट होऊन कण उरतात (कण आणि लहरींचे द्वित्व). त्यामुळे वेव्ह फंक्शन च्या प्रत्येक शक्यतेचे एक समांतर विश्व संभव आहे. पुढे लोकप्रिय होत चाललेल्या डिकोहरन्स सिद्धांतानुसार ही सर्व समांतर विश्वे संभव आहेत पण आपले वेव्ह फंक्शन त्यांच्याशी जुळवून घेऊ शकत नाही त्यामुळे आपण या समांतर विश्वांशी संपर्क करू शकत नाही. स्टिवन वाईनबर्ग च्या मते हे काहीसे रेडिओ ऐकण्यासारखे आहे. तुमच्या अवतीभोवती निरनिराळ्या प्रकारच्या रेडिओलहरी फिरत असतात पण तुमच्या रेडिओवर तेच स्टेशन लागते जे या रेडिओलहरींपैकी ज्याच्याशी ट्यून होते.

समांतर विश्वाशी संपर्क साधण्यासाठी आपल्याला आपल्या रेडिओचे 'ट्युनिंग' वाढवावे लागेल असे दिसतेय.

क्रमशः

- जयेश चाचड

समांतर विश्वे तर्क आणि संभावना : भाग २ लेखक जयेश चाचड

 बहुमितिच्या संकल्पनेमुळे बऱ्याचश्या अवघड गोष्टींची उकल होत होती. इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, न्यूट्रॉन पुरते मर्यादित असलेले मूलकणांचे जग पुढे अनेक मूलकणांच्या शोधाने विस्तारले गेले. १९८० पर्यंत मूलकणांचे संशोधन एवढे विस्तारले की जे. रॉबर्ट ओपेनहायमर गमतीने म्हणाले होते की येथून पुढे नोबेल पारितोषिक ज्यांनी नवीन मूलकण शोधले नाहीत त्यांनाच द्यायला हवे.

बहुमितीची संकल्पना मान्य केली की या मूलकणांच्या वैविध्याचे समाधानकारक स्पष्टीकरण स्ट्रिंग थिअरी देत होती. किंबहुना स्ट्रिंग थिअरीच्या पाच आवृत्या देत होत्या. ढोबळमानाने, इलेक्ट्रॉन आणि तत्सम मूलकण हे अतिसूक्ष्म अश्या तंतूंचे बहुमितीतील कंपन आहेत असे स्पष्टीकरण ही थिअरी देत होती. स्ट्रिंग थिअरी ही क्वांटम सिद्धांताला गुरुत्वाकर्षणाच्या सिद्धांताशी जोडत होती पण पाच वेगवेगळ्या प्रकारे. पुढे एडवर्ड विटेन आणि पॉल टाऊनसेंड यांनी असे मांडले की हे पाच प्रकार किंवा आवृत्या ह्या एकाच सुपरस्ट्रिंग थिअरीचाच भाग आहे जर आपण एकंदर अकरा मित्यांचा विचार केला तर. या अकराव्या मितीत एका नव्या गणिती संकल्पनेचे अस्तित्व जाणवत होते ते म्हणजे मेंम्ब्रन. यातूनच पुढे सध्याची "थिअरी ऑफ एव्हरीथिंग" साठी प्रबळ दावेदार असणारी एम थिअरी मांडली गेली.

आपले विश्व हे कदाचित या अकरा मित्यांच्या अवकाश-काळातील एक मेंम्ब्रन असावे. हे समजवून घेण्यासाठी साबणाच्या बुडबुडयांची कल्पना करा. हे बुडबुडे एकमेकांना चिकटलेले असतात तरी प्रत्येक बुडबुडा हे एक स्वतंत्र विश्व असू शकते. हे बुडबुडे एकमेकात मिसळून मोठा बुडबुडा तयार करू शकतात किंवा एकमेकांपासून वेगळे होऊ शकतात. सध्याचा लूप ग्रॅव्हिटी सिध्दांतातही अवकाश काळ हा सच्छिद्र लूप पासून बनलेला असतो असे मांडलेले आहे. प्लँक लांबी वर अवकाश काळ सलग नसून साबणाच्या बुडबुड्याप्रमाणे असतो. या बुडबुड्यात क्वांटम फ्लक्चुएशन्स सुरू असतात. या क्वांटम फ्लक्चुएशन्स मुळेच नवनवीन विश्वांची निर्मिती होत असावी. या विश्वांचे भौतिक गुणधर्म परस्परांपासून सर्वस्वी भिन्न असावेत.

थोडक्यात काय तर आपले विश्व हे अद्वितीय आहे की नाही हे आताच निश्चित सांगता येत नाही.

क्रमशः

- जयेश चाचड

समांतर विश्वे तर्क आणि संभावना : भाग १ लेखक जयेश चाचड

 सफर विज्ञानविश्वाची ( Safar Vidnyanvishwachi ) या फेसबुक ग्रुपवरून साभार 

भाग १

"ये मेरे ख्वाबो की दुनिया नही सही लेकीन

अब आ गया हूं तो दो दिन क़याम करता चलू"

जगजीतसाहेबांची ही गझल माझ्या आवडत्या गझलांपैकी एक. प्रत्येकाला आपापली स्वप्नातील आवडती "दुनिया" निवडण्याचे स्वातंत्र्य असते तर ? माझ्या स्वप्नात अश्या अनेक "दुनिया" येतात. त्या काही अँटी मॅटर च्या बनलेल्या असतात, काहींमध्ये गुरुत्वाकर्षण हे अपकर्षण बल असते, काहींमध्ये स्ट्रॉंग फोर्स एवढे क्षीण असते की अणू एकसंध राहू शकत नाहीत, काहींमध्ये ओमेगा इतका जास्त असतो की निर्मिती होताच अश्या "दुनिया" नष्ट होतात (अर्थात स्वप्नात अश्या "दुनियेत" असताना मी ये दुनिया, ये महफिल मेरे काम की नही..असे गाणे म्हणतो ही गोष्ट अलहिदा)

समांतर विश्वे अस्तित्वात असू शकतील का ? आपल्याला आपले एकच विश्व ठाउक आहे आणि त्याचीच रहस्ये उलगडताना आपल्या नाकी नऊ येतात. मग समांतर विश्वाचे प्रकरण कसे हाताळायचे ? समांतर विश्वाची संकल्पना तर क्वांटम थिअरी, स्ट्रिंग थिअरी, इन्फ्लेशन थिअरी यातून व्यक्त होते. एकंदरीत पाहता विश्वनिर्मिती वाटते तेवढी अवघडही नाही. ऊर्जेच्या महासागरात असंख्य विश्वरूपी बुडबुडे असू शकतात.

आपल्या जाणिवेच्या पलीकडे आपल्यापासून काही अंतरावरच समांतर विश्वाचे अस्तित्व संभव आहे. जसे तळ्यातील माश्याना तळ्याच्या बाहेरील जगाची कल्पना करणे कठीण आहे तसेच त्रिमितीय अवकाशाच्या जाणिवेवर उत्क्रांत झालेल्या आपल्या मेंदूला बहुमितीत अस्तित्वात असणाऱ्या विश्वाची जाणीवही असणार नाही. आपला मेंदू अवकाशाच्या तीन मितीनुसार उत्क्रांत झालाय. (काळ ही चौथी मिती आहे पण अवकाशाच्या पुढे-मागे, वर-खाली, डावीकडे-उजवीकडे अश्या तीनच मित्या आहेत). अवकाशची चौथ्या मितीची कल्पना आपल्याला झेपत नाही. त्रिमितीय बरेचदा ओबड-धोबड, क्लिष्ट असणारे नियम बहुमितीत एकदम नितांतसुंदर वाटू लागतात. एखाद्या बंदिस्त वाघाला पिंजऱ्या पेक्षा मुक्त जंगलात पहाणे काही औरच असते तसेच काही भौतिक नियम, बल हे बहुमितीत एकदम अभिजात वाटतात. कार्ल गाऊस ने सुरवात केलेल्या बहुआयामी गणिताला जॉर्ज रिमान ने नवीन साज चढवला. पुढे थिओडोर कलुझा ने १९१९ मध्ये आईन्स्टाईनच्या सापेक्षतेला पाच मित्यांची परिमाणे (चार स्थलाची आणि एक कालाचे) लावून आपला शोधनिबंध मांडला. त्यानुसार जर आपण ही पाचवी मिती लहान करत गेलो तर आईन्स्टाईनची समीकरणे दोन भागात विभाजित होतात. एक भाग आईन्स्टाईनचा सापेक्षतावाद विशद करतो तर दुसरा भाग मॅक्सवेलचा प्रकाशाचा सिद्धांत विशद करतो. प्रकाश कोणत्याही माध्यमाशिवाय प्रवास करू शकतो कारण प्रकाश हा पाचव्या मितीतील लहरींचा परिणाम आहे. तळ्यातील माश्याला जसा तळ्यात पाऊस पडताना जाणवणार नाही पण पावसाच्या थेंबामुळे उत्पन्न होणाऱ्या पाण्याच्या लहरी जाणवतील तसेच काहीसे हे आहे. सध्या अति-दुर्बोध आणि क्लिष्ट भासणारे सिद्धांत बहुमितीत एकदम सोपे आणि नितांतसुंदर होऊन जातात.

बहुमिती ही समांतर विश्वांची गुरुकिल्ली आहे असे म्हटल्यास अतिशयोक्ती ठरणार नाही

क्रमशः

- जयेश चाचड