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