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
No comments:
Post a Comment