মহাবিশ্ব ও স্ট্রিং থিউরি 1-2-3

জেনারেল থিউরি অফ রিলিভিটির জনক বিজ্ঞানী আইনিস্টাইন তার জীবনের শেষ তিন দশক কাটিয়েছিলেন এমন একটি সমীকরণরে দাড়া করাতে যা দিয়ে মহাবিশ্বের যেকোন কিছু ব্যাখ্যা করা সম্ভব। সেটা যতই ক্ষুদ্র বা বড় হোক না কেন। গত দুইশত বছর ধরে আমরা যেসব থিউরি, সমীকরণ বা তথ্য পেয়েছি তা থেকে উপলব্ধি হয়, আমাদের এই আবিষ্কার শুধু মাত্র একটি নির্দির্ট দিকে আমাদের নিয়ে যেতে চাচ্ছে। আর তা হলো Unification. আইনস্টাইন থেকে শুরু করে অনেকেই চেষ্টা করেছেন এমন একটি সমীকরণ দাড়া করাতে যার পর আমাদের আর কোন কিছু ব্যাখার ত্রুটি থাকবে না। আমরা মহাবিশ্বের সৃষ্টি থেকে শুরু করে শেষ পর্যন্ত সব কিছু ব্যাখা দিতে পারবো। আর গত তিন দশক ধরে মনে হচ্ছে আমাদের এই সমস্যার সমাধান শুধু দিতে পারে স্ট্রিং থিউরি।

ঘটনার শুরু ৩০০ বছর পূর্বে নিউটনের মাথায় আপেল পড়ার গল্প থকে। নিউটন আবিষ্কার করেন যে গাছ থেকে আপেল পড়া আর সূর্যের চারপাশে পৃথিবীর চক্রাকারে ঘুরা মূলত একই কারণে হয়। যার নাম দেন তিনি মহাকর্ষ, Gravity. এই প্রথম কোন বিজ্ঞানী দুটি আলাদা তত্ত্বকে একত্রিত করে। একটি সাধারণ সমীকরণে দাড়া করান। এটি ছিল Unification এর প্রথম সুচনা।

কিন্তু নিউটনের এই থিউরির পর মহাবিশ্বরে যে রূপটা ধরা পরে সমীকরণের মাধ্যমে তা নিয়ে আইনিস্টাইনই একটু নাখুশ ছিলেন। কারণ নিউটনের তত্ত্ব মতে মহাকর্ষ আসীম পর্যন্ত বিস্তৃত এবং মহাকর্ষের বলের পরিবর্তনে অন্য অনেক দূরের বস্তুর উপর একই সময়ে অনুভূত হয়। প্রকৃতপক্ষে নিউটনের জানা ছিল না। মহাকর্ষ কিভাবে কাজ করে বা কার মাধ্যমে মহাবিশ্বে মহাকর্ষ বিস্তৃত হচ্ছে।

আইনস্টাইন ২০০ শতকে এসে প্রমাণ করেন। মহা বিশ্বের কোন বস্তুর গতি আলোর গতির উপরে হতে পারে না। আলোর গতি মহাবিশ্বের শেষ গতিসীমা। আর এই গতিসীমা নিউটনের সমীকরণ মানে না। তাই আইনিস্টাইন খুঁজতে থাকেন এমন কোন ব্যাখা যার দ্বারা প্রমাণ করা যাবে মহাবিশ্বরে প্রকৃত রূপ ও মিলবে মহাকর্ষের আসল পরিচয়।

দশ বছর অক্লান্ত পরিশ্রমের পর আইনস্টাইন প্রকাশ করেন তার বিখ্যাত তত্ত জেনারেল থিউরি অফ রিলিটিভিটি যা মহাবিশ্বের চেহারা পাল্টে দেয়। এই থিউরি প্রমাণ করে মহাকর্ষ বল কিভাবে কাজ করে এবং এর গতিসীমা আলের গতির বেশি নয়।

নিউটের মতে মহাকর্ষ বল প্রত্যেক বস্তুর উপর শূণ্য সময়ে কাজ করে। সূর্যের যে ভরের জন্য পৃথিবীর তার চারপাশে ঘুরে। সেই ভর হতে উৎপন্ন মহাকর্ষ বল উঠিয়ে নিলে পৃথিবী তাৎক্ষণিকতার কক্ষপথ হতে বিচ্ছুরিত হয়ে নিউটনের প্রথম সূত্রের মত আচরন করবে। পৃথিবী অসীমের পথে চালিত হবে। কিন্তু আইনস্টাইন প্রমাণ করেন মহাকর্ষ বলের গতি আলোর গতির সমান। আর সূর্য থেকে পৃথিবীর আলো দেখতে সময় লাগে ৮ মিনিটের উপরে। তাহলে সূর্য যদি হঠাৎ ধ্বংস হয়ে যায় তবে তা আমরা জানতে পারব ৮ মিনিট পরে। তাহলে কথা হল মহাকর্ষ বল কীভাবে কাজ করে। আইনিস্টাইনের থিউরি সেই ব্যাখ্যা দেয় খুব সহজেই। তিনি চিন্তা করেন মহাবিশ্বের তিনটি সাধারণ মাত্র(থ্রি ডাইমেণশন) এবং সময় সহ ৪টি মাত্রার একটি জগৎ। আমরা যদি চিন্তা করি তিনটি সাধারণ মাত্রা ও সময় মিলে একটি ২ মাত্রার জগৎ তাহলে জিনিসটা আরো সহজ হয়

আমারা মনে করি মহাবিশ্বের সময়-স্থান একটি বিছানার চাদর, এখন এর কোন স্থানে আমরা যদি একটি ভারি বল রাখি তবে দেখা যাবে ঐ স্থানে চাদরটি ডেবে গিয়েছে এবং আশেপাশে বৃত্তকার একটি কার্ভের সৃষ্টি হয়েছে। এখন আমরা যদি ছোট একটি বল এই কার্ভেচারে ছেড়ে দিই তখন তা ঐ কার্ভেচার বারবার ঘুরতে থাকবে ( যদিও ছোট বলটি ঘুরতে ঘুরতে বড় বলটির কাছে চলে আসবে এই ক্ষেত্রে কেন আসবে না তা পরে ব্যাখ্যা করব। ) তাহলে ভরের কারণে মহাবিশ্বের প্রতিটি স্থানে এভাবে ডেবে যাচ্ছে। আর এই চারপাশে ঘুরছে বাকি হালকা বস্তু গুলো।জেনারেল থিউরি অফ রিলিভিটির জনক বিজ্ঞানী আইনিস্টাইন তার জীবনের শেষ তিন দশক কাটিয়েছিলেন এমন একটি সমীকরণরে দাড়া করাত যা দিয়ে মহাবিশ্বের যেকোন কিছু ব্যাখ্যা করা সম্ভব।

সেটা যতই ক্ষুদ্র বা বড় হোক না কেন। গত দুইশত বছর ধরে আমরা যেসব থিউরি, সমীকরণ বা তথ্য পেয়েছি তা থেকে উপলব্ধি হয়, আমাদের এই আবিষ্কার শুধু মাত্র একটি নির্দির্ট দিকে আমাদের নিয়ে যেতে চাচ্ছে। আর তা হলো Unification. আইনস্টাইন থেকে শুরু করে অনেকেই চেষ্টা করেছেন এমন একটি সমীকরণ দাড়া করাতে যার পর আমাদের আর কোন কিছু ব্যাখার ত্রুটি থাকবে না। আমরা মহাবিশ্বের সৃষ্টি থেকে শুরু করে শেষ পর্যন্ত সব কিছু ব্যাখা দিতে পারবো। আর গত তিন দশক ধরে মনে হচ্ছে আমাদের এই সমস্যার সমাধান শুধু দিতে পারে স্ট্রিং থিউরি।

আইনিস্টাইন প্রমান করেন মহাবিশ্বে মহাকষ বল কাজ করে। তার উদ্দেশ্য ছিল এমন একটি সমীকরন দারা করানো যেটির মাধ্যমে মহাবিশ্বের প্রতিটি জিনিস ব্যাখা করা যাবে।
৮ম শতকের দিকে তড়িৎ বল এবং চৌম্বক বলকে দুটি আলাদা বল হিসাবে ধারনা করা হতো। কিন্তু ম্যাক্সয়েল প্রথম তড়িৎ বল এবং চৌম্বক বলকে ৪টি সমীকরনের মাধ্যমে প্রকাশ করেন। একত্রিত ভাবে তড়িৎ-চৌম্বক বল

তড়িৎ বল এবং চৌম্বক বল মুলত একটি বলে প্রকাশ করা যায় তা আমরা বুঝতে পারি সাধারন একটি ঘটনা বজ্রপাত থেকে, বজ্রপাতের সময় কম্পাসের অদ্ভুত আচরণ। বজ্রপাতের সময় কম্পাসের কাটা উল্ট পাল্টা ঘুরতে থাকে। কারন কম্পাসের কাটা বজ্রপাত থেকে সৃষ্ট চৌম্বক ক্ষেত্রের কারনে পৃথিবীর সাধারন চৌম্বক ক্ষেত্রের আকষনের প্রভাব মুক্ত হয়।
এটি ছিল উনিফিকেসন বা একটি সাধারন সমীকরন তৈরির একটি বড় সাফল্য। কিন্তু মহাকর্ষ এবং তড়িৎ-চৌম্বক বলকে একটি সমীকরনে আনাছিল অসম্ভব ব্যাপার। কারন তড়িৎ-চৌম্বক বল, মহাকর্ষ বল থেকে বিলিয়ন গুন বড়। মহাকর্ষ বলের কারনে পৃথিবী সূযের চারদিকে ঘুরে। কিন্তু আমারা পৃথিবীর উপর দারিয়ে আছি কারন পৃথিবীর মহাকর্ষ বল আমাদের পৃথিবীর কেন্দ্রের দিকে টেনে নিতে পারে না। আমরা মাটির উপর দারিয়ে থাকি। মাটি এবং আমাদের মধ্যকার পরমানুর তড়িৎ-চৌম্বক বল মহাকর্ষ বল থেকে শক্তিশালী। মহাকর্ষ বল, পরমানুর তড়িৎ-চৌম্বক বলকে আতিক্রম করতে পারে না। অর্থাত পারমানবিক পর্যায়ে মহাকর্ষ বল খুবি নগ্ন্য। এতে মহাকর্ষ বল ও তড়িৎ-চৌম্বক বলকে একত্রিত করা কঠিন হয়ে পরে।

১৯২০ সালের দিকে নিলস বোর ও তার সদস্যরা আবিস্কার করেন পরমানু সবচেয়ে ছোট পদার্থ নয়। পরমানু তৈরি ইলেক্ট্রন, প্রোটন এবং নিঊট্রনের সম্নয়ে। আর পুরাতন সব থিউরি ব্যার্থ হয় এসবের ব্যাখা দিতে। এসব নতুন কণিকার ব্যাখা দিতে বৈজ্ঞানিকরা দার করান কোয়ান্টাম ম্যাকানিক্স। কোয়ান্টাম ম্যাকানিক্স মুলত আমাদের একটি ধারনা দেয়, কিভাবে পরমানুর মধ্যকার কনিকাগুল কাজ করে। কোয়ান্টাম ম্যাকানিক্স শুধু সম্ভাবনার পরিমাপ করে। যেমন পরমানুতে একটি ইলেক্ট্রন কোথায় অবস্থান করতে পারে তার সম্ভাব্য অবস্থান কোয়ান্টাম ম্যাকানিক্স নির্ণয় করতে পারে। পদার্থের গঠন, আচরন ও গুন ব্যাখা করা সম্ভব কোয়ান্টাম ম্যাকানিক্সের মাধ্যমে।

১৯৩০ সালের দিকে কোয়ান্টাম ম্যাকানিক্স জনকপ্রিয়তা লাভ করে এবং নানা পরীক্ষা শেষে বেরিয়ে আসে দুইটি নতুন বল। শক্তিশালী নিউক্লিয়ার বল এবং দূর্বল নিউক্লিয়ার বল। শক্তিশালী নিউক্লিয়ার বল প্রোটন ও নিউট্রনকে একত্রে বেধে রাখে নিউক্লিয়াসে। আর নিউট্রন যখন প্রোটনে পরিনত হয় তখন তেজস্ক্রিয় শক্তি হিসাবে দূর্বল নিউক্লিয়ার বলের প্রকাশ ঘটে। অটম বোম হচ্ছে শক্তিশালী নিউক্লিয়ার বলের প্রমান। আর তেজস্ক্রিয় শক্তি যা অটম বোম বিস্ফরনের পর মাটিতে বা ঐ স্থানে পাওয়া যায় তা দূর্বল নিউক্লিয়ার বল। কিন্তু কোয়ান্টাম ম্যাকানিক্সে মহাকর্ষের কোন স্থান নেই।
এখন বিষয় হলো কোয়ান্টাম ম্যাকানিক্স ও জেনারেল থিউরি অফ রিলিভিটি দুইটি এমন থিউরি যেটি মহাবিশ্বের সব জায়গায় কাজ করে। সে ক্ষেত্রে তারা একি হবার কথা, কিন্তু তাদের একত্রিত করা অসম্ভব হয়ে দারায়। আর আইনিস্টাইনের মৃতুর পর সেটি অন্ধকারে চলে যায়।

কার্ল সোয়ার্ডসিল্ড জেনারেল থিউরি অফ রিলিভিটি থেকে একটি নতুন জিনিস আবিস্কার করেন। যদি কোন বস্তুর ভর অনেক বেশি হয় এবং আয়তন অনেক ক্ষুদ্র হয় তবে জেনারেল থিউরি অফ রিলিভিটি অনুসারে ঐ স্থানে মহাকর্ষ বল এত বেশি হবে যার কারনে আলোও বের হয়ে আসতে পারবে না সেখান থেকে। পরবর্তীতে যার নাম দেওয়া হয় ব্লেক হোল।

এখন বিষয় হলো ব্ল্যাক হোলের জন্য কোন থিউরি ব্যবহার করতে হবে। কোয়ান্টাম ম্যাকানিক্স যে হেতু এটি আকারে ছোট, না জেনারেল থিউরি অফ রিলিভিটি কারন এর ভর অনেক বেশি। দুইটি একসাথে ব্যবহার করলে দারায়না কোন অর্থ। সমধান হয়ত আছে স্ট্রিং থিউরিতে।

জেনারেল থিউরি অফ রিলিভিটি অনুযায়ী মহাবিশ্ব এমন একটি রুপের প্রকাশ করে যা খুব শান্ত। কিন্তু কোয়ান্টাম ম্যাকানিক্সের সূত্র অনুযায়ী সাব এটমিক লেভেলে মহাবিশ্ব খুবই অশান্ত। যা দুইটি থিউরিকে আলাদা করে।

স্ট্রিং থিউরি সাব এটমিক লেভেলে মহাবিশ্ব খুবই শান্ত প্রমান করে এবং মহাবিশ্বকে একটি সঠিক রুপ দান করবে সবার ধারনা।

স্ট্রিং থিউরির আবিষ্কার একটি আকষ্মিক ব্যাপার।1968 ইটালিয়ান ফিজিসিস্ট গ্যাবরিয়াল ভেনিয়াটসানো (http://en.wikipedia.org/wiki/Gabriele_Veneziano) এমন একটি সমিকরন খুজচ্ছিলেন যা শক্তিশালী নিউক্লিয়ার ফোরস কে ব্যাখা করবে। তিনি 200 বছর পুরাতন একটি বই থেকে আবিষ্কার করেন ওয়লারের গামা ফাংশন (Euler Beta function-http://en.wikipedia.org/wiki/Beta_function) যা মুলত প্রকাশ করে শক্তিশালী নিউক্লিয়ার ফোরস। যার পর তিনি খুব খ্যাতে লাভ করেন। তার এই আবিষ্কারের পর লিউনারড সাসকিন্ড গামা ফাংশন নিয়ে কাজ করেন।

http://en.wikipedia.org/wiki/Leonard_Susskind

তার গবেষনা শেষে তিনি উপলব্ধি করেন সমীকরনটি এমন একটি কিছু প্রকাশ করছে যার আকার একটি সুতার মত এবং যা নিয়ে টানা টানি করা যায় ইচ্ছে মত। কিন্তু অন্যারা এটিকে অবাস্তব বলে প্রকাশ থেকে বিরত রাখেন।

এর মধ্যে শুরু হয় পাট্রিকাল আবিষ্কারের যুগ। প্রতিদিন নতুন নতুন পাট্রিকাল আবিষ্কার হতে থাকে। যা সব ধরনের সূত্রকে সমরথন করে। আর এর মধ্যে আবিষ্কার হয় মেসেনজার পাট্রিকাল। মেসেনজার পাট্রিকালের কাজ হলো এক কনিকা থেকে অন্য কনিকাতে মেসেনজার পাট্রিকাল আদান প্রদানের মাধ্যমে আকর্ষন সৃষ্টি করা।

এসব পাট্রিকাল দিয়ে সব ব্যাখা করা সম্ভব হলেও মহাকর্ষ ব্যাখা করা সম্ভব হয়নি।

1973 সোয়ার্জ (http://en.wikipedia.org/wiki/John_Henry_Schwarz) এবং মাইকেল গ্রিন (http://en.wikipedia.org/wiki/Michael_Green_(physicist)) স্ট্রিং থিউরি নিয়ে আগান। যেখানে অন্যরা থেকে গিয়েছিলো। স্ট্রিং থিউরিতে তখন দুইটি সম্যাসা বিদ্যমান ছিলো। একটি হলো গানিতিক সম্যাসা আর অন্যাটা হলো একটি ভরহীন কনিকা। তাদের নিকট তখন দুই স্ট্রিং থিউরির সমীকরন ছিলো, যা ছিলো একে অন্য থেকে আলাদা। অক্লান্ত পরিশ্রমের পর তারা প্রমান করেন স্ট্রিং থিউরিতে গানিতিক সম্যাসা নেই এবং ভরহীন কনিকা হলো গ্রেভিটন।