പ്രപഞ്ച പരിണാമവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട അതിപ്രധാനമായ ഒരു കണ്ടുപിടുത്തത്തിനാണ് 2011ലെ ഭൌതിക ശാസ്ത്ര നോബല് സമ്മാനം ലഭിച്ചിരിക്കുന്നത്. സ്പേസ് ടെലസ്കോപ്പ് ഇന്സ്ടിട്ട്യൂടിലെ ആദം റീസ് , ഓസ്ട്രേലിയന് നാഷണല് യൂനിവേര്സിടിയിലെ ബ്രയാന് ഷ്മിറ്റ് , യൂനിവേര്സിടി ഓഫ് കാലിഫോര്ണിയയിലെ സോള് പെല്മട്ടെര് എന്നിവരാണ് പുരസ്കാരം പങ്കിട്ടത്. ആയിരത്തി തൊള്ളായിരത്തി തൊണൂറ്റി എട്ടില് അവര് പ്രസിദ്ധീകരിച്ച Observational Evidence from Supernovae for an Accelerating Universe and a Cosmological Constant എന്ന പ്രബന്ധമാണ് നോബല് സമ്മാനം അവരുടെ കൈകളില് എത്തിച്ചത്. ആ പ്രബന്ധത്തിന്റെ ശീര്ഷകം സൂചിപ്പിക്കുന്നത് പോലെ തന്നെ പ്രപഞ്ചം ത്വരണത്തോട് കൂടി വികസിച്ചു കൊണ്ടിരിക്കുകയാണെന്നും അതിനാല് ഐന്സ്ടീന് തന്റെ ജീവിതത്തിലെ ഏറ്റവും വലിയ മണ്ടത്തരം എന്ന് വിശേഷിപ്പിച്ച 'കോസ്മോലോജിക്കല് സ്ഥിരാങ്കം' പ്രപഞ്ച പരിണാമം വിശദീകരിക്കുവാന് ആവശ്യമാണെന്നും അവര് വാദിച്ചു. മറ്റൊരു തരത്തില് പറഞ്ഞാല് പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ വികാസ വേഗം കുറഞ്ഞു വരികയല്ല, മറിച്ച് കൂടി വരികയാണ് . പ്രപഞ്ചത്തിനു വിദൂര ഭാവിയില് ഒരു പൊട്ടിയമര്ച്ച അഥവാ ബിഗ് ക്രഞ്ച് ഉണ്ടാവാനുള്ള സാധ്യതെയെയാണ് ഈ കണ്ടെത്തെല് തള്ളിക്കളയുന്നത്.
'ടൈപ്പ് 1a സൂപ്പര് നോവകള്'എന്നറിയപ്പെടുന്ന ചില പ്രത്യേകതരം നക്ഷത്ര വിസ്ഫോടനങ്ങള് ഉപയോഗിച്ചുള്ള പഠനങ്ങള് ആണ് ഈ സുപ്രധാന കണ്ടുപിടുത്തത്തിലേക്ക് വെളിച്ചം വീശിയത്. വെള്ളക്കുള്ളന്മാര് എന്ന പേരില് അറിയപ്പെടുന്ന ചില സവിശേഷ നക്ഷത്രങ്ങളുടെ പൊട്ടിത്തെറികളാണ് ടൈപ്പ് 1a സൂപ്പര് നോവകള് എന്ന് അറിയപ്പെടുന്നത്. വെള്ളക്കുള്ളന്മാര് കുറഞ്ഞ പിണ്ടമുള്ള നക്ഷത്രങ്ങളുടെ പരിണാമപ്രക്രിയയിലെ അവസാനത്തെ അവസ്ഥയാണ്. എല്ലാ വെള്ളക്കുള്ളമാരും പൊട്ടിത്തെറിക്കുമ്പോള് ഉണ്ടാകുന്ന പ്രകാശതീവ്രത ഏകദേശം ഒരുപോലെ ആയിരിക്കും. അതിനാല് ഭൂമിയില് നിന്നും അകലെ സംഭവിക്കുന്ന ടൈപ് 1a സൂപ്പര് നോവയുടെ പ്രകാശ തീവ്രത കൃത്യമായി അളക്കുകയാണെങ്കില് അവയുടെ ദൂരം നമുക്ക് കണക്കു കൂട്ടുവാന് സാധിക്കുന്നതാണ്. വികാസവേഗം കൂടി വരുന്ന ഒരു പ്രപഞ്ചത്തില് ഇത്തരം സൂപ്പര് നോവകള് വികാസ വേഗം കുറഞ്ഞു വരുന്ന ഒരു പ്രപഞ്ചത്തെ അപേക്ഷിച്ച് മങ്ങിയതായി അഥവാ തിളക്കം കുറഞ്ഞതായി കാണപ്പെടും. ഇപ്രകാരത്തില് 1998 ലെ സൂപ്പര് നോവ നിരീക്ഷണങ്ങള് വികാസ വേഗം കൂടി വരുന്ന ഒരു പ്രപഞ്ച മാതൃകയെ പിന്തുണക്കുകയും തുടര്ന്നുണ്ടായ നിരീക്ഷണങ്ങള് ഇതിനെ ശരി വക്കുകയും ചെയ്തു.
വായിക്കുന്നവര്ക്ക് ഇതിനോടകം നിരവധി സംശയങ്ങള് ഉണ്ടായിക്കാണും. എന്താണ് 'കോസ്മോലോജിക്കല് സ്ഥിരാങ്കം', ഐന്സ്ടയിനു ഇതുമായി എങ്ങനെ ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, പ്രപഞ്ചവികാസത്തിന്റെ നിരക്കിനെ ഇതെങ്ങനെ ത്വരിതപെടുത്തുന്നു എന്നൊക്കെ. ഇവയുടെയൊക്കെ ഉത്തരം മനസിലാക്കുവാന് ഐന്സ്ടീന്റെ തന്നെ പൊതു ആപേക്ഷികത വാദത്തെകുറിച്ചു ചില കാര്യങ്ങള് മനസിലാക്കേണ്ടതുണ്ട്. അതിനായി ചില കുറിമാനങ്ങള് ഇവിടെയും ഇവിടെയും കണ്ടെത്താവുന്നതാണ്. ഒറ്റ വാക്യത്തില് പറഞ്ഞാല് വസ്തുക്കളുടെ പിണ്ഡവും ആക്കവും(മര്ദവും) സ്ഥലകാല വക്രതയുണ്ടാക്കുന്നു എന്നും ഈ വക്രതയാണ് ഗുരുത്വബലത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനം എന്നുമാണ് പൊതു ആപേക്ഷികതവാദം പറയുന്നത്. 1920 കളുടെ മുന്പ് പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ മൊത്തമായുള്ള സ്വഭാവത്തെ പഠിക്കുവാന് ഐന്സ്റീന് തന്റെ പൊതു ആപേക്ഷികത സിദ്ധാന്തം ഉപയോഗിക്കുകയുണ്ടായി തുടര്ച്ചയായി വികസിക്കുകയോ ചുരുങ്ങുകയോ ചെയ്യുന്ന പ്രപഞ്ച മാതൃകകളാണ് ആപേക്ഷികത സിദ്ധാന്തം ഐന്സ്ടീനു മുന്പില് വച്ചത്. തന്റെ കണ്ടെത്തലുകളുടെ വളരെ ലളിതമായ വ്യാഖ്യാനമനുസരിച്ച് വികസിക്കുന്ന ഒരു പ്രപഞ്ചത്തിനു മാത്രമേ സാധുത ഉള്ളു എന്നും പ്രപഞ്ചത്തില് അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ദ്രവ്യത്താല് ഉണ്ടാകുന്ന ഗുരുത്വ ബലം ഈ വികാസത്തെ പിന്നോട്ടടിക്കുന്നു (വികാസ നിരക്ക് കുറക്കുന്നു) എന്നും അദ്ദേഹം മനസിലാക്കി. ഒരു പക്ഷെ ദാര്ശനിക കാരണങ്ങളാല് (കൃത്യമായ നിരീക്ഷണങ്ങളുടെ അഭാവത്തില്, ആ നാളുകളില് ഗ്യലക്സികളെ കുറിച്ച് കൃത്യമായ അറിവുകള് ഉണ്ടായിരുന്നില്ല, അത് കൊണ്ട് പ്രപഞ്ചം സ്ഥായി ആണെന്ന് തെറ്റിദ്ധരിച്ചിരുന്നു) ഐന്സ്റീന് തന്റെ വിപ്ലവകരമായ കണ്ടെത്തെലുകളില് തൃപ്തനായില്ല. അതിനാല് ഒരു സ്ഥിര പ്രപഞ്ചത്തെ (വികസികാതെ എപ്പോഴും ഒരേ വലുപ്പത്തില് നിലനില്ക്കുന്ന) മുന്പോട്ടു വക്കുവാനായിരുന്നു ഐന്സ്റീന് തന്റെ വിഖ്യാതമായ 'കൊസ്മോലോജിക്കള് സ്ഥിരാങ്കം' മുന്പോട്ടു വച്ചത്. പ്രപഞ്ചം മുഴുവന് നിറഞ്ഞു നിക്കുന്ന ഋണ മര്ദം(നെഗറ്റീവ് പ്രഷര് ) ഉള്ള ഒരു ഊര്ജ മണ്ഡലമായിട്ടാണ് കൊസ്മോലോജിക്കള് സ്ഥിരങ്കത്തെ ഐന്സ്റീന് അവതരിപ്പിച്ചത്. ഇവിടെ ഋണ മര്ദം എന്നത് ആശയകുഴപ്പം ഉണ്ടാക്കിയേക്കാം. നിത്യ ജീവിതത്തില് നമുക്ക് പരിചിതമായ മര്ദം (Pressure) അല്ല ഇവിടെ ഉദ്ദേശിക്കുന്ന മര്ദം. നമുക്ക് പരിചിതമായ ദ്രവ്യത്തിന്റെ (ശ്യാമ ദ്രവ്യവും ഇതില് പെടും) പിണ്ഡവും അതിന്റെ മര്ദവും എപ്പോഴും ഗുരുത്വബലത്താല് പ്രപഞ്ച വികാസത്തെ കുറച്ചു കൊണ്ട് വരുവാന് ശ്രമിക്കുന്നു എന്ന് നേരത്തെ സൂചിപ്പിച്ചുവല്ലോ. എന്നാല് ഋണമര്ദം ഉള്ള പദാര്ത്ഥത്തിന്റെ ഗുരുത്വബലം പ്രപഞ്ച വികാസത്തെ ത്വരിതപെടുതുന്നു. അതായത് ആകര്ഷണത്തിനു പകരം ഒരുതരം വികര്ഷണം. ഇത്തരത്തിലുള്ള ഒരു കോസ്മോളജിക്കല് സ്ഥിരാങ്കത്തിന്റെ അസ്ഥിത്വമാകട്ടെ ഊര്ജ സംരക്ഷണ നിയമത്തിന്റെ കൃത്യമായ പരിധിയില് ആണ് താനും. ഇനി ഐന്സ്റീന് പറഞ്ഞതെന്തെന്നാല് ആകര്ഷിക്കുന്ന സാധാരണ ദ്രവ്യവും 'വികര്ഷിക്കുന്ന' കൊസ്മോലോജിക്കള് സ്ഥിരാങ്കവും പ്രപഞ്ചത്തില് ഉണ്ടാക്കുന്ന ബലങ്ങള് തുല്യമായതിനാല് പ്രപഞ്ചം സ്ഥായിയായി (വികാസമോ ചുരുങ്ങലോ ഇല്ലാതെ) നിലനില്ക്കും എന്നാണ്. എന്നാല് പിന്നീടു ഫ്രീട്മാന് ഐന്സ്ടീന്റെ ഈ തെറ്റ് തിരുത്തുകയും വികസിക്കുന്ന പ്രപഞ്ച മാതൃകകള് മുന്പോട്ടു വയ്ക്കുകയും ചെയ്തു. ഇതിനെ പിന്നീട് ഹബിള് തന്റെ നിരീക്ഷണങ്ങള് വഴി സാധൂകരിച്ചപ്പോഴാണ് ഐന്സ്റീന് തന്റെ മടയത്തരത്തെ ഓര്ത്തു പശ്ചാത്തപിച്ചത്. കടലാസ്സില് കുത്തി കുറിച്ച സമീകരണങ്ങളില് നിന്ന് പ്രപഞ്ചം വികസിക്കുന്നു എന്ന് വിളിച്ചു പറയുവാനുള്ള സുവര്ണാവസരം ആണ് അദ്ദേഹം കളഞ്ഞു കുളിച്ചത്.
ഇത്തരത്തിലുള്ള ഒരു 'കോസ്മോളജിക്കല് സ്ഥിരാങ്കത്തിന്റെ' സാന്നിധ്യമാണ് സൂപ്പര് നോവ നിരീക്ഷണങ്ങള് സൂചിപ്പിച്ചത്. ഐന്സ്റീന് ചൂണ്ടിക്കാട്ടിയതില് നിന്ന് അല്പം വ്യത്യസ്തമായിയാണ് ഇത് പ്രപഞ്ച പരിണാമത്തെ സ്വാധീനിക്കുന്നത്. സാധാരണ ദ്രവ്യത്തിന്റെ സാന്ദ്രത അതിന്റെ വ്യാപ്തം വര്ത്തിപ്പിച്ചാല് കുറഞ്ഞു വരുമല്ലോ. അതിനാല് പ്രപഞ്ചം വികസിക്കുമ്പോള് അതിലുള്ള പദാര്ദ്തത്തിന്റെ സാന്ദ്രത കുറഞ്ഞു വരും. പക്ഷെ കോസ്മോളജിക്കല് സ്ഥിരാങ്കത്തിന്റെ ഒരു സവിശേഷത പ്രപഞ്ചം വികസിക്കുമ്പോള് അതിന്റെ സാന്ദ്രതക്ക് മാറ്റം വരില്ല എന്നതാണ്. (അവയുടെ ഋണമര്ദം നിമിത്തം ഇത് ഊര്ജ സംരക്ഷണ നിയമത്തെ ലംഖിക്കുന്നില്ല.) അതിനാലാണ് ഇവയെ സ്ഥിരാങ്കം എന്ന് വിളിക്കുന്നത് തന്നെ. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ആരംഭത്തില് സാധാരണ ദ്രവ്യത്തിന്റെ സാന്ദ്രത കോസ്മോളജിക്കല് സ്ഥിരാങ്കത്തെക്കാള് കൂടുതലായിരുന്നു. അതിനാല് ആ സമയത്ത് ഇവയുടെ വിരുദ്ധബലങ്ങള് തമ്മിലുള്ള ഏറ്റുമുട്ടലില് ഇപ്പോഴും ദ്രവ്യം വിജയിക്കുകുകയും അതിനാല് പ്രപഞ്ച വികാസത്തിന്റെ നിരക്ക് കുറഞ്ഞു വരികയും ചെയ്തിരുന്നു. പക്ഷെ പ്രപഞ്ചം വികസിച്ചതോടെ കോസ്മോളജിക്കല് സ്ഥിരാങ്കത്തിന്റെ സാന്ദ്രത ദ്രവ്യത്തിന്റെ സാന്ദ്രതയെ മറികടക്കുകയും തത്ഫലമായി പ്രപഞ്ചം ത്വരണത്തോടെ വികസിക്കുകയും ചെയ്തു. ഇപ്പോള് പ്രപഞ്ചത്തില് മൊത്ത ദ്രവ്യത്തില് ഏകദേശം 73 %കോസ്മോളജിക്കല് സ്ഥിരാങ്കവും ബാക്കി 27 % സാധാരണ ദ്രവ്യവും (ഡാര്ക്ക് മാറ്ററും കൂടി ഉള്പ്പെട്ട) സംഭാവന ചെയ്യുന്നു എന്ന് നിരീക്ഷണങ്ങള് വ്യക്തമാക്കുന്നു.
വാസ്തവത്തില് കോസ്മോളജിക്കല് സ്ഥിരാങ്കം എന്നത് ശ്യാമ ഊര്ജം എന്നയൊരു ഊര്ജ മണ്ഡലത്തിന്റെ ഒരു പ്രത്യേക ഉപവിഭാഗം ആണ്. മുകളിലത്തെ ഖണ്ടികകളില് കോസ്മോളജിക്കല് സ്ഥിരാങ്കം എന്ന് ആവര്ത്തിച്ചു ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിലും അത് ഒരു ശ്യാമ ഊര്ജ്യമാണോ (ഡാര്ക്ക് എനര്ജി) അതോ കൊസ്മോലോജിക്കള് സ്ഥിരാങ്കം തന്നെയാണോ എന്ന് ഇപ്പോഴും വളെരെ വ്യക്തമല്ല. ശ്യാമ ഊര്ജത്തിന്റെ പ്രത്യേകസ്വഭാവം അവയുടെ ഋണമര്ദം ആണ്. പക്ഷെ പ്രപഞ്ചം വികസിക്കുമ്പോള് ഇവയുടെ ഊര്ജ മണ്ഡലത്തിന്റെ സാന്ദ്രതയ്ക്ക് ചെറിയ രീതിയില് വ്യത്യാസം സംഭവിക്കാം. അതെ സമയം കൊസ്മോലോജിക്കള് സ്ഥിരാങ്കത്തിന്റെ സാന്ദ്രത വ്യത്യാസപെടുന്നില്ല. അതിനാലാണ് കോസ്മോളജിക്കല് സ്ഥിരാങ്കത്തെ ശ്യാമഊര്ജത്തിന്റെ ഉപവിഭാഗമായി കണക്കാക്കുന്നത്. ശ്യാമ ഊര്ജത്തിന്റെ പല വകഭേദങ്ങളും മുന്പോട്ടു വക്കപെട്ടിടുണ്ട്. ക്വിന്റസ്സെന്സ് (quintessence ), ഫാന്റം ഊര്ജം തുടങ്ങിയ പേരുകളില് അവ അറിയപ്പെടുന്നു. ഭാവിയിലെ നിരീക്ഷണങ്ങള്ക്ക് മാത്രമേ അതിന്റെ ശരിയായ സ്വഭാവം വ്യക്തമാക്കുവാന് സാധിക്കുകയുള്ളൂ. ഈ നിരീക്ഷണങ്ങളെല്ലാം തന്നെ ശ്യാമ ഊര്ജത്തിന്റെ സാന്നിധ്യവും പിണ്ട-മര്ദ ബന്ധവും കിറുകൃത്യമായി മനസിലാക്കുവാന് സഹായിക്കുന്നതാണ്. പക്ഷെ ഇതിലെല്ലാം ഉപരിയായി ശ്യാമ ഊര്ജത്തിന്റെ സൂക്ഷ്മ തലത്തിലുള്ള സ്വഭാവം മനസിലാക്കേണ്ടിയിരിക്കുന്നു. നാം കാണുന്ന ദ്രവ്യം വിവിധ കണങ്ങളാല് നിര്മിതമാണ് എന്ന് നമുക്ക് ഇന്ന് അറിയാവുന്നത് പോലെ ശ്യാമഊര്ജവും എന്ത് കൊണ്ട് ഉണ്ടാക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു എന്ന് അറിയേണ്ടിയിരിക്കുന്നു. അതിനായി ശ്യാമഊര്ജത്തെ ഭൌതികശാസ്ത്രത്തിലെ ക്ഷേത്രസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ (Field Theory) പരിധിയില് കൊണ്ട് വരേണ്ടത് അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്. വേറൊരു തരത്തില് പറഞ്ഞാല് ശ്യാമ ഊര്ജം വിശദീകരിക്കുവാന് ഏതു തരത്തിലുള്ള ക്ഷേത്രത്തിനു (Field) കഴിയും എന്ന് മനസിലാക്കേണ്ടിയിരിക്കുന്നു. സൈദ്ധാന്തികതലത്തില് ഊര്ജിതമായ ഗവേഷണം നടക്കുന്ന ഒരു മേഖലയാണിത്. ശ്യാമഊര്ജത്തെ വിശദീകരിക്കുവാന് ഇത്തരത്തില് നിരവധി ക്ഷേത്ര മാതൃകകള് മുന്നോട്ടു വയ്ക്കപെട്ടിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, ഈ കൂട്ടത്തില് ശരിയായതിനെ തിരഞ്ഞെടുക്കുവാന് ഭാവിയിലെ നിരീക്ഷണങ്ങള്ക്ക് മാത്രമേ സാധിക്കൂ.
ശ്യാമ ഊര്ജത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം നിമിത്തം പ്രപഞ്ച വികാസ നിരക്ക് വര്ത്തിക്കുന്നതിന്റെ ഒരു ചിത്രീകരണം.
പ്രപഞ്ചത്തിലെ ദ്രവ്യ സാന്ദ്രതപ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ത്വരഗതിയിലുള്ള ഈ വികാസത്തെ ശ്യാമദ്രവ്യത്തിന്റെ സഹായമില്ലാതെ വിശദമാക്കാന് ശാസ്ത്രലോകം മറ്റു പല സിദ്ധാന്തങ്ങളും മുന്പോട്ടു വച്ചിരുന്നു. അക്കൂട്ടത്തില് പെടുന്ന കുമിള സിദ്ധാന്തം നിരീക്ഷങ്ങളാല് തള്ളിക്കളഞ്ഞത് ഈ വര്ഷമാണ്. അതിനെ പറ്റി വായിക്കുവാന് ഇവിടെ ഞെക്കുക. കുമിളാ സിദ്ധാന്തം പോലെ മുഖ്യധാരയിലുള്ള മറ്റൊരു സ്ഥാനാര്ഥിയാണ് f(R) ഗുരുത്വ സിദ്ധാന്തം. ഇത് ശരിയെങ്കില് പൊതു ആപേക്ഷികത വാദത്തില് തിരുത്തലുകള് ആവശ്യമായി വരും. ഈ പദ്ധതിക്ക് അതിന്റേതായ പല പോരായ്മകള് ഉണ്ടെങ്കിലും ഇപ്പോഴും പൂര്ണമായും ഉപേക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടില്ല. എന്തൊക്കെയാണെങ്കിലും വര്ദ്ധിതവേഗതോടെയുള്ള പ്രപഞ്ചവികാസം വിശദമാക്കുവാന് വിപ്ലവകരമായ ഒരു കാരണത്തിന് മാത്രമേ സാധിക്കുകയുള്ളൂ. അവസാനമായി എടുത്തു പറയേണ്ട ഒരു കാര്യം, വിവിധ ഗാലക്സികള് ഈ വിധത്തില് അകന്നു പോകുന്നുണ്ടെങ്കിലും ഒരു ഗാലക്സിക്കുള്ളിലെ നക്ഷത്രങ്ങള് പരസ്പരം അകന്നു പോകുന്നില്ല എന്നതാണ്. ഇത് ഓരോ ഗാലക്സിയും ഗുരുത്വാകര്ഷനത്താല് സ്വയ ബന്ധിതം (self bounded) ആയതിനാലാണ്. നാം ജീവിക്കുന്ന സൌരയൂധവും ഈ വിധത്തില് ഒരു സ്വയ ബന്ധിത വ്യൂഹമാണ്. പക്ഷെ വിദൂരതയിലുള്ള രണ്ടു ഗാലക്സികള് തമ്മില് ശക്തമായ ഗുരുത്വാകര്ഷണം ഇല്ലാത്തതിനാല് പ്രപഞ്ച വികാസത്തിനോപ്പം അവ പരസ്പരം അകന്നു പോകുന്നു.
