અખિલ બ્રહ્માન્ડમાં – ૯ (પી. કે. દાવડા)

૯. ગુરૂત્વાકર્ષણના તરંગો અને બ્લેક હોલ્સ

૧૬૮૭ માં ન્યુટનના ગુરૂત્વાકર્ષણના નિયમો સ્વીકારાયા ત્યાર બાદ જે કંઈ ઔધ્યોગિક ક્રાંતિ થઈ, એનો શ્રેય મહદ અંશે આ નિયમોને જાય છે. રોજીંદા જીવનમાં ઉપયોગી પ્રત્યેક શોધ માટે આ નિયમો આજે પણ સાચા ઠરે છે. ૧૯૧૫ માં આઈનસ્ટાઈને સાપેક્ષવાદ (General Theory of Relativity) ના નિયમો સમજાવ્યા પછી વિજ્ઞાન બદલાઈ ગયું.

પૃથ્વી ઉપર તો ન્યુટનના નિયમો અનુસાર પરિણામો મળે છે, પણ જ્યારે અવકાશની અને બ્રહ્માંડની વાતો કરીએ છીએ ત્યારે ન્યુટનના નિયમો અપૂરતા થાય છે, અને આઈનસ્ટાઈને કહેલી વાતો સાચી ઠરતી જાય છે.

આઈનસ્ટાઈન પછી સ્ટીફન હોકીંગ્સે બ્રહ્માંડની જે વાતો કરી છે, એ બન્નેને જોડીએ તો હાલમાં એ બન્ને સાચા હતા એવા પુરાવા મળ્યા છે.

૧૯૧૫ સુધી વિજ્ઞાનમાં માપ માટેના ત્રણ પરીમાણ (Dimensions) હતા. લંબાઈ, પહોળાઈ અને ઊંચાઈ. સમયનું એક અલગ માપ હતું. એને ફૂટ કે મીટરમાં માપી ન શકાતું. ૧૯૧૫ માં આઈંસ્ટાઈને Spacetime ની વાત કરી બ્રહ્માંડને માપવા માટે ચોથું પરીમાણ દાખલ કર્યું. આ વાત સામાન્ય માણસ માટે સમજવી ખૂબ જ અઘરી હોવાથી એનો વધારે વિસ્તાર કરતો નથી.

આઈનસ્ટાઈનની આ નવી થીયરીથી ગુરૂત્વાકર્ષણની ન્યુટનની કલ્પના કરતાં અલગ એક નવી જ કલ્પના અમલમાં આવી. આઈનસ્ટાનના મત અનુસાર અવકાશના વળાંકો ગુરૂત્વાકર્ષણ પેદા કરે છે. આ વાત પણ સામાન્ય અભ્યાસવાળા માણસને ન સમજાય એવી છે. આઈનસ્ટાઈને એમ પણ કહ્યું કે બ્રહ્માંડનો કોઇપણ અવકાશી પીંડ તેની ગતિ-વિધિ દ્વારા આ સ્પેસટાઇમમાં ખલેલ પહોંચાડે છે, ત્યારે સ્પષ્ટ કે ડમરી સ્વરૃપે ”તરંગો” પેદા થાય છે. જેની ગતિ પદાર્થનાં સ્ત્રોતથી બહાર તરફની હોય છે. આઈનસ્ટાઈન આ તરંગોને ”ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો” કહે છે.

૧૧ફેબુ્રઆરી ૨૦૧૯નો દિવસ વિજ્ઞાન જગત માટે સૌથી મહત્ત્વનો સાબિત થયો હતો. એ દિવસે સમગ્ર બ્રહ્માંડને જીવંત રાખનાર અદ્ભૂત બળ ”ગુરૃત્વાકર્ષણ” પેદા કરવા માટે જવાબદાર ”ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો” શોધી કાઢવામાં આવ્યાં હતા. ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગોની શોધ, લીગો કોલાબહેશન નામે ઓળખાતી ટીમે કરી છે, જેમાં ૧૦૦૦ જેટલાં આંતરરાષ્ટ્રીય વૈજ્ઞાનિકો સહયોગ આપી રહ્યાં છે. આ શોધ અદ્ભૂત અને અભૂતપૂર્વ છે. જેની સરખામણી ભૂતકાળમાં થયેલ શોધ, હિગ્સ બોઝોન અને ડીએનએનાં બંધારણની શોધને સમકક્ષ મુકી શકાય તેમ છે.”  સમગ્ર બ્રહ્માંડને ચલાવનાર અને અત્યાર સુધી જેની હાજરી બધા જ અનુભવતા હતાં. તેવાં ”ગુરુત્વાકર્ષણ”નો ભેદ હવે ઉકેલાઈ રહ્યો છે.

આ સફળતા સ્ટીફન હોકીંગ્સે શોધી કાઢેલા બ્લેક હોલ્સને લીધે શક્ય બની. “લીગો” નામની અંતરીક્ષ વેધશાળાએ ૧૪ મી સપ્ટેંબર ૨૦૧૮ ના બે બ્લેક હોલ્સને એકબીજામાં સમાઈ જતાં જોયા હતા. આ ઘટનાથી ઉત્પન્ન થયેલા ગુરૂત્વાકર્ષણના તરંગોને લેબોરેટરીના અન્ય ઉપકરણોએ નોંધ્યા હતા, જેનાથી ગુરૂત્વાકર્ષણના તરંગોની સાબિતી મળી ગઈ. ૧૦૦ વર્ષ પહેલાં કોઈ પણ કોમપ્યુટરની મદદ વગર આઇનસ્ટાઇને કરેલું ગ્રેવિટેશનલ વેવ્ઝનું અનુમાન સાચુ ઠર્યુ. અત્યાર સુધી બ્લેક હોલ્સની હાજરીનાં અદ્રશ્ય પુરાવાઓ મળ્યા હતાં. પરંતુ કોઈ પણ વૈજ્ઞાનિક એ વાત જાણતો ન’હતો કે જો બે વિશાળકાય બ્લેક હોલ્સ એકબીજા સાથે ટકરાઈને એકમેકમાં ઓતપ્રોત થઈ જાય તો અતિ-વિશાળકાય બ્લેકહોલ બને.   ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગોની આગાહી ૧૦૦ વર્ષ પહેલા થઈ હતી અને, ગુરુત્વાકર્ષણના તરંગો પકડી પાડવાનાં યંત્રની ડિઝાઇન વૈજ્ઞાનિકોએ ૪૦ વર્ષ પહેલાં તૈયાર કરી હતી.

હવે થોડી વાત ઉપર જેનો ઉલ્લેખ કર્યો છે એ બ્લેક હોલ્સની કરી લઈએ. સાદા શબ્દોમાં કહું તો જ્યારે કોઈ અતિ વિશાળ કદનો આકાશી પદાર્થ Collapse થાય ત્યારે એનું જે હાડપિંજર બચે એને ન્યુટ્રોન સ્ટાર કહેવાય છે. આ ન્યુટ્રોન સ્ટારનું એક ચમચી જેટલું દ્રવ્ય પણ જો પૃથ્વી ઉપર લાવી એનું વજન કરવામાં આવે તો અબજો ટન થઈ શકે! આવું ગુરૂત્વાકર્ષણના તરંગોને લીધે થાય છે. આ તરંગોને લીધે, એક વિશાળ કદ પદાર્થ અતિ સુક્ષ્મ રૂપ લઈ લે છે, અને એમાં એટલું ગુરૂત્વાકર્ષણ પેદા થાય છે કે એની નજીક આવતા પદાર્થને એ ગળી જાય છે, અને એ એમાંથી ક્યારે પણ બહાર જઈ શકતું નથી. પ્રકાશ પણ આમાં અપવાદ નથી. પણ આ પદાર્થના ગુરૂત્વાકર્ષણના મોજાં એમાંથી બહાર પડે છે.

આ બે ત્રણ અઘરી વાતો લખી છે તો સાથે સાથે એક વધારે અઘરી વાત પણ લખી નાખું. એ વાત છે Singularity ની. આ શબ્દના લેક્ષીકોનમાં અર્થ છે એકલું હોવાપણું, અસામાન્યતા, વિચિત્રતા, વિલક્ષણતા, ખાસિયત, લહેરીપણું, વિશિષ્ટતા. આ બધા જ અર્થ સાચા છે. વિજ્ઞાનમાં આ શબ્દ વિષય અનુસાર વપરાય છે. જો ગણિતશાસ્ત્રમાં આ શબ્દ વપરાય તો એનો અર્થ એ થાય કે ગણિત કરતાં કરતાં તમે એવી જગ્યાએ પહોંચો કે ત્યાર પછી એને ગણિતના કોઈપણ નિયમ અનુસાર આગળ વધારી ન શકો.

આમ તો સેંકડો વરસથી ગણિતમાં ‘ઈનફીનીટી” નો અંક વપરાય છે. આ અંકનો સાદો અર્થ એ છે કે તમે તમારી તાકાત હોય એટલો મોટો આંકડો ધારો તો પણ ઈનફીનીટીનો આંકડો એનાથી મોટો છે. બસ અહીં એક રીતે ગણિતમાં Singularity આવી જાય છે. બ્રહ્માંડમાં જ્યારે બ્લેકહોલ સર્જાય છે ત્યારે (થીયરી અનુસાર) એ પદાર્થ ત્રિપરિમાણીમાંથી એક પરિમાણી બની જાય છે, એ માત્ર કે બિંદુ (Point) બની જાય છે. એનું વિશાળ દ્વવ્ય આ બિંદુમાં સમાઈ જાય છે, એટલે એ અકલ્પનીય ગુરૂત્વાકર્ષણ સર્જે છે. પછી એને ફીઝીક્સના સિધ્ધાંતો લાગુ પડતા નથી. ફીઝીક્સના જાણીતા વૈજ્ઞાનિક કીપ થોર્ન કહે છે કે સિંગ્યલારીટી એને કહેવાય કે જ્યાં ફીઝીક્સના બધા જ માન્ય સિધ્ધાન્તો નકામા થઈ જાય.

આ વાત તમને નીચેના ચિત્ર દ્વારા સમજાવું.

અહીં X, Y અને Z આ ત્રણ Dimensions જેનાથી આપણે પરિચિત છીએ એ દર્શાવ્યા છે. બ્લેક હોલ સર્જાય તે ક્ષણે Z ની વેલ્યુ મોટી છે, એટલે વર્તુળોના વ્યાસ X અને Y ની વેલ્યું પણ મોટી છે. જેમ જેમ Z ની વેલ્યુ ઘટે છે તેમ તેમ વર્તુળ નાના થતા જાય છે, અને Z ની એક વેલ્યુ એવી આવે છે કે વર્તુળ માત્ર એક બિંદુ (Point) માં સમેટાઈ જાય છે. દ્રવ્યનો સંપૂર્ણ જથ્થો એ બિંદુમાં સમાઈ જાય છે. હવે આ બિંદુને વિજ્ઞાનના કોઈપણ નિયમો લાગુ પાડી શકાય નહીં. એના ગુરૂત્વાકર્ષણમાંથી કંઈપણ ન છટકી શકે.

આ લેખની પાછળ મારી કુતુહલ વૃતિ છે, જ્ઞાન નહીં. અનેક શ્રોતોનું વાંચન કરી મે આ વિષય સમજવા કોશીશ કરી છે. જેવું હું સમજ્યો છું એવું સમજાવવાનો પ્રયત્ન કર્યો છે. વધારે જાણકારી ધરવાતા વાચકો આ વિષય ઉપર Comments દ્વારા વધારે પ્રકાશ પાડે તો આંગણાંના મુલાકાતીઓની જ્ઞાન પીપાસા સંતોષાશે.