പ്രപഞ്ചവും മനുഷ്യനും/പദാർത്ഥത്തിന്റെ അവസ്ഥകൾ

[ 45 ]

3

പദാർത്ഥത്തിന്റെ അവസ്ഥകൾ

നാം അധിവസിക്കുന്ന ഭൂമിയിലെ വൈവിധ്യമാർന്ന എല്ലാ വസ്തുക്കളും നിർമ്മിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് ഏതെല്ലാം മൂലകങ്ങൾ കൊണ്ടാണെന്ന് ഇന്നു നമുക്കറിയാം. ഇതുവരെ അറിയപ്പെട്ടിട്ടുള്ളത് തൊണ്ണൂറ്റിമൂന്ന് പ്രകൃത്യാലുള്ള മൂലകങ്ങളും കൃത്രിമമായി നിർമ്മിക്കപ്പെട്ട പതിനൊന്നെണ്ണവുമാണ്. ഈ മൂലകങ്ങൾതന്നെ വ്യത്യസ്തരീതിയിൽ സംയോജിക്കുന്നതിന്റെ ഫലമായാണ്, ഒരു തരത്തിലും സാദൃശ്യം തോന്നിക്കാത്ത വിവിധ വസ്തുക്കൾ രൂപംകൊണ്ടിരിക്കുന്നത്. എന്നാൽ, പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ അനന്തമേഖലകളിൽ നിലനില്ക്കുന്ന വസ്തുസഞ്ചയങ്ങളുടെയും അടിസ്ഥാനഘടകങ്ങൾ ഈ മൂലകങ്ങൾ തന്നെയാണോ? ബാഹ്യാകാശത്തുനിന്നും വരുന്ന ഉല്ക്കകളും, അതിവിദൂര നക്ഷത്രസഞ്ചയങ്ങളിൽനിന്നും 'നെബുലുക'ളിൽനിന്നും വന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന വൈദ്യുതകാന്തതരംഗങ്ങളും മറ്റും തെളിയിക്കുന്നത് പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ എല്ലാ മേഖലകളിലും ഇതേ മൂലകങ്ങൾ തന്നെയാണ് നിലനില്ക്കുന്നതെന്നാണ്.

അമേരിക്കൻ ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാരായ സ്വെസ്സും ഉറെയും ചേർന്ന് പ്രപഞ്ചത്തിലെ മൂലകങ്ങളുടെ ഒരു സർവ്വെ നടത്തുകയുണ്ടായി. അതിൻപ്രകാരം പ്രപഞ്ചത്തിൽ ഏറ്റവുമധികമുള്ള മൂലകങ്ങൾ ഹൈഡ്രജനും ഹീലിയവുമാണ്. അവരുടെ കണക്കനുസരിച്ച്, നമ്മുടെ ഭൂമിയിലെ മണ്ണിലും മറ്റും ധാരാളമായിട്ടുള്ള സിലിക്കണിന്റെ ഓരോ ആറ്റത്തിനും, 40,000 ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങൾ വീതം പ്രപഞ്ചത്തിലുണ്ട്. ഹീലിയം അതിനേക്കാളല്പം കുറവാണ്. ഇവയോടടുത്തുവരുന്ന ഒരു മൂലകവും പ്രപഞ്ചത്തിലില്ല. കാർബൺ, ഓക്സിജൻ, നിയോൺ, മഗ്നീഷ്യം, കാത്സ്യം, ഇരുമ്പ് തുടങ്ങിയ മൂലകങ്ങളെല്ലാം ഏറെക്കുറെ സിലിക്കണിന്റെ നിലവാരത്തിൽ തന്നെ വരുന്നു. അതേസമയം, ലിതിയം, ബെറീലിയം, ബോറോൺ തുടങ്ങിയ ഭാരം കുറഞ്ഞ മൂലകങ്ങൾ 10 കോടി ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങൾക്ക് ഒന്നു വീതമാണ് പ്രപഞ്ചത്തിൽ നിലനില്ക്കുന്നത്. സ്കാൻഡിയം, ടൈറ്റാനിയം, വനേഡിയം, ക്രോമിയം തുടങ്ങിയവയുടെ സ്ഥിതി ഇതുപോലെതന്നെയാണ്. ഇരുമ്പുമുതൽക്കങ്ങോട്ട്, മൂലകങ്ങളുടെ അണുഭാരം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് അവയുടെ ആധിക്യം കുറഞ്ഞു വരുന്നു.

ഭൗതികപരിവർത്തനവും രാസപരിവർത്തനവും

നിരന്തരമായ ചലനം അടിസ്ഥാനസ്വഭാവമായ പ്രപഞ്ചത്തിൽ, പരിവർത്തനവിധേയമാകാതെ ഒരു പ്രാപഞ്ചികവസ്തുവിനും നിലനിൽക്കാനാവില്ല. [ 46 ] അനവരതം നടന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഈ പരിവർത്തന പ്രക്രിയകൾ അടിസ്ഥാനപരമായി രണ്ടുവിഭാഗത്തിലുൾപ്പെടുന്നു. ഒന്നാമത്തെ വിഭാഗത്തിൽ പെടുന്നത് വസ്തുക്കളുടെ ബാഹ്യവും പ്രകടവുമായ രൂപത്തിലുണ്ടാകുന്ന മാറ്റങ്ങളാണ്. ഇവയധികവും നമ്മുടെ ദൈനംദിനജീവിതത്തിൽ നമുക്കനുഭവവേദ്യവുമാണ്. ചൂടുപിടിപ്പിക്കുമ്പോൾ പല ഖരവസ്തുകളും ദ്രാവകങ്ങളാവുന്നതും, ദ്രാവകങ്ങൾ വാതകങ്ങളാവുന്നതും മറ്റും നമുക്ക് സുപരിചിതമാണ്. ഇത്തരം പരിവർത്തനങ്ങളെ ഭൗതികപരിവർത്തനങ്ങളെന്നു വിളിക്കുന്നു. ഇവിടെ, പരിവർത്തനവിധേയമാകുന്ന വസ്തുവിന്റെ അടിസ്ഥാനഘടകങ്ങളായ പരമാണുക്കളുടെ ആന്തരഘടനയിൽ ഒരു മാറ്റവുമുണ്ടാകുന്നില്ല. പരമാണുക്കൾ തമ്മിലുള്ള ബാഹ്യബന്ധങ്ങളിൽ മാത്രമാണ് മാറ്റമുണ്ടാകുന്നത്. തന്മൂലം ഈ മാറ്റങ്ങൾ സ്ഥായിയായതല്ല. താല്ക്കാലികം മാത്രമാണ്.

രണ്ടോ അതിലധികമോ മൂലകങ്ങൾ ചേർന്ന് പുതിയൊരു വസ്തു ഉണ്ടാകുമ്പോൾ സ്ഥിതി ഇതല്ല; ഹൈഡ്രജനും ഓക്സിജനും ചേർന്ന് വെള്ളമുണ്ടാകുമ്പോൾ ഹൈഡ്രജനണുവിന്റെയും ഓക്സിജനണുവിന്റെയും മൗലികമായ ആന്തരികഘടനയിൽ വ്യത്യാസമുണ്ടാകുന്നു. അവയുടെ ഇലക്ട്രോൺ പഥങ്ങൾ തമ്മിൽ അവിഭാജ്യമായവിധം ബന്ധിക്കപ്പെടുന്നു. ഇങ്ങനെയുണ്ടാകുന്ന ബന്ധങ്ങൾ സ്ഥായിയായിട്ടുള്ളതായിരിക്കും. സവിശേഷ സാഹചര്യങ്ങൾ സൃഷ്ടിച്ച് അവയെ വേർപെടുത്തുന്നതുവരെ അവ അതേപടിയിൽ തന്നെ നിലനിൽക്കും. ഇങ്ങനെയുണ്ടാകുന്ന പരിവർത്തനങ്ങളെയാണ് രാസപരിവർത്തനങ്ങളെന്ന് വിളിക്കുന്നത്. വാതകാവസ്ഥയിലും മറ്റും നിലനില്ക്കുന്ന ആപൂർവം ചില മൂലകങ്ങളൊഴിച്ച് ബാക്കിയെല്ലാം വിവിധതരത്തിലുള്ള രാസബന്ധങ്ങൾക്കു വിധേയമായി പലതരം യൗഗികങ്ങളായിട്ടാണ് നിലനിൽക്കുന്നത്. നാമടക്കമുള്ള ജീവികളും, നമുക്കു ചുറ്റുമുള്ള വിവിധതരം അചേതനവസ്തുക്കളും രൂപംകൊണ്ടിട്ടുള്ളത് ഇത്തരം യൗഗികങ്ങൾ പലതരത്തിൽ സംയോജിച്ചതിന്റെ ഫലമായിട്ടാണ്.

താപനിലയും പദാർത്ഥത്തിന്റെ അവസ്ഥകളും

എല്ലാ ഭൗതികമാറ്റങ്ങൾക്കും നിദാനമായി വർത്തിക്കുന്ന ഒരു പ്രതിഭാസമുണ്ട് താപം. താപമാകട്ടെ പദാർത്ഥകണികകളുടെ ചലനവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. പദാർത്ഥകണികകളെല്ലാം നിരന്തരമായി ചലിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണെന്നുള്ള വസ്തുത, താപം ഇവയുടെ പരസ്പരബന്ധത്തിലെ ഒരു സുപ്രധാന ഘടകമാണെന്നു വ്യക്തമാക്കുന്നു. കണികകളുടെ ചലനം വർദ്ധിഅക്കുന്നതോടൊപ്പം താപവും വർദ്ധിക്കുന്നു. ഈ ചിന്താഗതിക്ക് ഇന്നു ചില മാറ്റങ്ങൾ വന്നിട്ടുണ്ട്. താപവും തന്മാത്രകളുടെ ചലനവും രണ്ടു വ്യത്യസ്ത പ്രതിഭാസങ്ങളല്ല. അവ ഒന്നു തന്നെയാണ്. അഥവാ, തന്മാത്രകളുടെ ചലനമാണ് താപം. [ 47 ] പദാർത്ഥകണികകളുടെ ചലനത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ഈ സിദ്ധാന്തത്തിന് ഗതികസിദ്ധാന്തം അഥവാ ചലനസിദ്ധാന്തം എന്നു പറയുന്നു. ഈ സിദ്ധാന്തത്തെ ആസ്പദമാക്കിക്കൊണ്ട് പദാർത്ഥത്തിന്റെ വിവിധ അവസ്ഥകൾക്ക് തൃപ്തികരമായ വ്യാഖ്യാനം നൽകാൻ ഇന്നു നമുക്ക് കഴിയും. പദാർത്ഥത്തിന്റെ മൗലികമായ നാലവസ്ഥകളും - ഖരം, ദ്രാവകം, വാതകം, പ്ലാസ്മാ ഈ നിയമത്തിന്റെ പരിധിയിലൊതുങ്ങുന്നതാണ്.

ഖരാവസ്ഥയിൽ കണികകൾക്ക് സ്വതന്ത്രമായി ചലിക്കാനുള്ള കഴിവില്ല; സ്വസ്ഥാനത്തുനിന്ന് അവ കമ്പനം ചെയ്യുമെങ്കിലും. ഖരവസ്തുവിന് നിയതമായ വ്യാപ്തവും രൂപവുമുണ്ട്. ബാഹ്യശക്തിയുടെ സഹായം കൂടാതെ, അതിന്റെ രൂപം മാറ്റുക സാദ്ധ്യമല്ല. ദ്രാവകത്തിന് നിയതമായ വ്യാപ്തമുണ്ടെങ്കിലും നിയതമായ രൂപമില്ല. അത് എന്തിലാണോ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നത് അതിന്റെ രൂപം കൈക്കൊള്ളുന്നു. ദ്രവത്തിനുള്ളിലെ തന്മാത്രകൾക്ക് സ്വതന്ത്രമായി ചലിക്കാൻ കഴിയും. പക്ഷേ അവയ്ക്ക് അതിൽനിന്ന് പുറത്തുപോകാൻ കഴിയില്ല. അപൂർവ്വമായി ഉപരിതലത്തിൽനിന്ന് ചില കണികകൾ പുറത്തു ചാടുമെന്നു മാത്രം. ഇതിനെയാണ് നാം ബാഷ്പീകരണം എന്നു വിളിക്കുന്നത്. വാതകത്തിന് വ്യാപ്തമോ രൂപമോ ഇല്ല. തന്മാത്രാ കണികകൾ നിരന്തരം ചലിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. അങ്ങോട്ടുമിങ്ങോട്ടും ദ്രുതഗതം ചലിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന അവ പരസ്പരം കൂട്ടിയിടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

നമുക്കു ചിരപരിചിതമായ പദാർത്ഥത്തിന്റെ, ഈ മൂന്നവസ്ഥകൾ പ്രപഞ്ചത്തെ ഒട്ടാകെ കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, വളരെ വളരെ വിരളമാണ്. തികച്ചും അവഗണനാർഹമായ തോതിലേ അവ നിലനില്ക്കുന്നുള്ളു. നമ്മുടെ ക്ഷീരപഥത്തെപ്പോലുള്ള നക്ഷത്രസമൂഹങ്ങളിലും മറ്റും കണ്ടുവരുന്ന ധൂളിമേഘങ്ങളിലാണ് ഖരപദാർത്ഥം അധികപക്ഷവും കണ്ടുവരുന്നത്. പിന്നെ ഭൂമിയെപ്പോലുള്ള ഗ്രഹങ്ങളിലും. ഇതുപോലുള്ള ഗ്രഹങ്ങളിൽ ജലത്തെ ആവരണം ചെയ്തുകൊണ്ട് ഒരു ഖരാവരണം ഉണ്ടായിരിക്കുമെന്നുമാത്രം. ഭൂമിയിൽ ജലാശയങ്ങളിലുള്ള വെള്ളവും, ജന്തുസസ്യോല്പന്നങ്ങളായ എണ്ണകളുമാണ് പ്രധാന ദ്രവപദാർത്ഥങ്ങൾ. ജീവികളെല്ലാംതന്നെ ദ്രവത്തിന്റെയും ഖരത്തിന്റെയും ഒരു സവിശേഷ മിശ്രമാണ്; എങ്കിലും എല്ലാ ജീവശരീരത്തിലെയും ബഹുഭൂരിഭാഗവും ദ്രവം തന്നെയാണ് കയ്യടക്കിയിട്ടുള്ളത്. നക്ഷത്രങ്ങളുടെ ദ്രവ്യമാനവുമായി ഈ ഗ്രഹങ്ങളുടെയും ധൂളിമേഘങ്ങളുടെയും ദ്രവ്യമാനം തുലനം ചെയ്യുമ്പോൾ അവ അവഗണനാർഹം മാത്രമാണ്. നക്ഷത്രങ്ങളിൽ നിലനിൽക്കുന്ന പദാർത്ഥത്തിന്റെ മറ്റൊരവസ്ഥയായ പ്ലാസ്മയാണ് വാസ്തവത്തിൽ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ബഹുഭൂരിഭാഗവും നിറഞ്ഞു നിൽക്കുന്നത്. എന്നാൽ നക്ഷത്രങ്ങൾക്കും നക്ഷത്രസമൂഹങ്ങൾക്കുമിടയ്ക്ക് അതിവിപുലമായ തോതിൽ വാതകപടലങ്ങൾ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നുണ്ട്. [ 48 ]

പ്ലാസ്മ

തീനാളവും മറ്റും സാധാരണ രാസപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ താപപരിധിക്കുള്ളിൽ ആയതുകൊണ്ട്, അതു പ്ലാസ്മയുടെ 'യഥാർത്ഥ' രൂപമാണെന്ന് പറഞ്ഞുകൂടാ. 6000-8000 ഡിഗ്രി സെന്റിഗ്രേഡാണ് രാസപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ ഉയർന്ന താപപരിധി. അതിനപ്പുറമുള്ള താപനിലയിലാണ് യാഥാർത്ഥ പ്ലാസ്മനിലകൊള്ളുന്നത്. അതിസങ്കീർണ്ണമായ പരീക്ഷണ സാഹചര്യങ്ങളുടെ സഹായത്തോടെ മാത്രമേ ഇത്തരം പ്ലാസ്മകളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കാനാവൂ. ലക്ഷക്കണക്കിന് ഡിഗ്രി താപനിലയിലുള്ള പ്ലാസ്മകൾ നിരീക്ഷണവിധേയമാക്കാൻ ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാർക്കിന്നു കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്. നക്ഷത്രങ്ങളിൽ നിലവിലുള്ള അപാരമായ താപനിലയിൽ, പരമാണുക്കൾക്കും മറ്റും തങ്ങളുടെ ഘടന അതേപടി നിലനിർത്താനോ, നിയതമായ രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിലേർപ്പെടാനോ കഴിയില്ല. ആ അവസ്ഥയിൽ പദാർത്ഥം നിലനിൽക്കുന്നത് പ്ലാസ്മയായിട്ടാണ്. സൂര്യന്റെ ഉപരിതലത്തിലെ താപനില 8000 ഡിഗ്രിയാണ്. ആന്തരികതലങ്ങളിൽ ലക്ഷക്കണക്കിന് ഡിഗ്രിയാണ് താപനില. സൂര്യനേക്കാൾ എത്രയോ മടങ്ങ് അധികം താപനിലയുള്ള നക്ഷത്രങ്ങൾ പ്രപഞ്ചത്തിൽ അസംഖ്യമുണ്ട്. ചുരുക്കത്തിൽ, പ്രാപഞ്ചിക പദാർത്ഥത്തിന്റെ സിംഹഭാഗവും പ്ലാസ്മയുടെ രൂപത്തിലാണ് നിലനില്ക്കുന്നത്.

മണ്ഡലങ്ങൾ

ഇതുവരെ പറഞ്ഞത്, നമ്മുടെ ഇന്ദ്രിയങ്ങൾകൊണ്ട് എളുപ്പത്തിൽ അനുഭവവേദ്യമാകുന്ന പദാർത്ഥത്തിന്റെ അവസ്ഥകളെക്കുറിച്ചാണ്. എന്നാൽ, അവയേക്കാൾ അതിവിപുലമായ മേഖലകളിൽവ്യാപരിച്ചു കിടക്കുന്ന ചില അവസ്ഥകളുണ്ട്. അവയെ മണ്ഡലങ്ങളെന്നു പറയുന്നു. വൈദ്യുതകാന്തമണ്ഡലം, ഗുരുത്വാകർഷണമണ്ഡലം, അണുകേന്ദ്രമണ്ഡലം എന്നിവയാണവ.

വൈദ്യുതകാന്തമണ്ഡലത്തിലെ ഒരംശം നമുക്ക് നേരിട്ട് അനുഭവപ്പെടുന്നതാണ് പ്രകാശം. എന്നാൽ, എണ്ണമറ്റ നക്ഷത്രങ്ങളിൽനിന്ന് പുറപ്പെട്ട് പ്രപഞ്ചത്തിലെങ്ങും വ്യാപരിച്ചു കിടക്കുന്ന പ്രകാശരശ്മികളോടൊപ്പം നമ്മുടെ നഗ്നനേത്രങ്ങൾക്കജ്ഞാതമായ അതിവിപുലമായ ഒരു മേഖല നിലകൊള്ളുന്നുണ്ട്. നമ്മുടെ നേത്രങ്ങൾക്ക് വിഷയീഭവിക്കുന്ന പ്രകാശം തന്നെ, വിവിധ ഘടകങ്ങൾ ചേർന്നതാണെന്നറിയാമല്ലോ. ഒരു പ്രകാശരശ്മിയെ വിവിധ ഘടകങ്ങൾ അവയുടെ തരംഗദൈർഘ്യത്തിനനുസരിച്ച് അപഭംഗത്തിന് വിധേയമാകുന്നതു കൊണ്ട്, പ്രിസത്തിൽനിന്ന് പുറത്തുകടക്കുന്ന രശ്മി പലതായി ചിതറുന്നു. അങ്ങനെ ഒരറ്റത്ത് ചുവപ്പും മറ്റേ അറ്റത്തു വയലറ്റും ഉള്ള ഏഴു നിറങ്ങളടങ്ങിയ ഒരു സ്പെക്ട്രം നമുക്ക് ദൃശ്യമാകുന്നു. ഈ ഏഴു വർണ്ണങ്ങൾ ചേർന്നതാണ് ഓരോ പ്രകാശരശ്മിയുമെന്ന് ഇതിൽ നിന്ന് മനസ്സിലാക്കാം. [ 49 ] എന്നാൽ നമുക്ക് ദൃശ്യമായ ഏഴു നിറങ്ങളടങ്ങുന്ന സ്പെക്ട്രത്തിനിരുവശത്തുമായി അതിവിപുലമായ ചില മേഖലകൾ കൂടിയുണ്ട്. ഇവ നമ്മുടെ നഗ്നദൃഷ്ടികൾക്ക് ഗോചരമാണ്. സ്പെക്ട്രത്തിന്റെ ഒരറ്റമെന്ന് നമുക്കു തോന്നുന്ന ചുവപ്പുനിറം യഥാർത്ഥത്തിൽ എവിടെയാണവസാനിക്കുന്നതെന്ന് തിട്ടപ്പെടുത്തുക വിഷമമാണ്. അതിനപ്പുറത്തുള്ളത് നമുക്ക് ദൃശ്യമാകുന്ന സ്പെക്ട്രത്തെക്കാൾ പല മടങ്ങ് വിപുലമായ ഇൻഫ്രാറെഡ് റേഡിയേഷന്റെ മേഖലയാണ്. അതേ തുടർന്നുള്ളതാകട്ടെ റേഡിയോ തരംഗങ്ങളുടെ മേഖലയാണ്. ഈ മേഖല എവിടം മുതലാണ് ആരംഭിക്കുന്നതെന്ന് തിട്ടപ്പെടുത്താൻ കഴിഞ്ഞിട്ടില്ല. ആ ഭാഗം കഴിഞ്ഞു തുടങ്ങുന്നത് അത്യുച്ച-ആവൃത്തി-തരംഗബാൻഡുകളാണ്. ടെലിവിഷനിലും തടസ്സം കൂടാതുള്ള ശബ്ദ പ്രക്ഷേപണത്തിലും മറ്റും ഉപയോഗിക്കുന്നത് ഈ മേഖലയിലെ തരംഗങ്ങളെയാണ്. അതിനെ തുടർന്നുള്ളതാണ്, സാധാരണ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന വിവിധതരംഗദൈർഘ്യത്തിലുള്ള റേഡിയോ തരംഗങ്ങളുടെ മണ്ഡലം.

സ്പെക്ട്രത്തിന്റെ മറുവശത്ത് മറ്റൊരു മേഖലയുണ്ട്. ദൃശ്യമായ സ്പെക്ട്രത്തിലെ വയലറ്റുവർണ്ണം മുതല്ക്കാണത് ആരംഭിക്കുന്നത്. വയലറ്റിനെ തുടർന്നുള്ളത് ഹ്രസ്വതരംഗ-അൾട്രാവയലറ്റാണ്. അതിനുശേഷം വരുന്നതാണ് എക്സ്-റേ മേഖല. എക്സ്-റേ വൈദ്യശാസ്ത്രവിഷയകമായി വ്യാപകമായ തോതിൽ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നതുകൊണ്ട് എല്ലാവർക്കും സുപരിചിതമാണ്. ഇതേതുടർന്നു സ്പെക്ട്രത്തിൽ വരുന്ന അടുത്തമേഖലയാണ് ഗാമാറേഡിയേഷൻ. ഇങ്ങനെ ഒരറ്റത്ത് റേഡിയോ തരംഗങ്ങൾ മുതൽ നമുക്കു ദൃശ്യമായ പ്രകാശരശ്മികളടക്കം മറ്റെ അറ്റത്ത് ഗാമാറേഡിയേഷൻ വരെ വ്യാപരിച്ചുകിടക്കുന്ന ഈ മേഖലയെയാണ് വൈദ്യുതകാന്തമണ്ഡലം എന്നു വിളിക്കുന്നത്. ഇവിടെ വിവരിച്ചത് ഒരു രശ്മിയിൽ അണിനിരന്നിട്ടുള്ള വിവിധ മേഖലകളെക്കുറിച്ചാണ്. പ്രപഞ്ചത്തിൽ പ്രസരിക്കപ്പെട്ടുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന അനന്തമായ രശ്മി പ്രവാഹം മുഴുവൻ കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ വൈദ്യുതകാന്തമണ്ഡലം നിലനിൽക്കാത്ത ഒരു മേഖലയുമില്ലെന്നു വ്യക്തമാവും.

വൈദുതകാന്തതരംഗങ്ങളെ വൈദ്യുതകാന്തമണ്ഡലത്തിൽനിന്നു വേർപെടുത്താവുന്നതല്ല. വൈദ്യുതകാന്തമണ്ഡലത്തിന്റെ ഘടനയെക്കുറിച്ച് ശാസ്ത്രമണ്ഡലത്തിൽ വമ്പിച്ച തർക്കങ്ങൾ നടന്നിട്ടുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന് പ്രകാശം ഫോട്ടോണുകൾ എന്നു വിളിക്കപ്പെടുന്ന വിവിക്തങ്ങളായ കണികകളാണെന്ന് ഒരു വാദഗതിയും, അല്ല, പ്രകാശം തരംഗരൂപത്തിലാണെന്നു വേറൊരു വാദമുഖവും നിലനിന്നിരുന്നു. എന്നാൽ ഇന്നു ഫോട്ടോണുകളടക്കം വൈദ്യുതകാന്തമണ്ഡലത്തിലെ കണികകളെ ക്വാണ്ടങ്ങൾ എന്നാണു വിളിക്കുന്നത്. കണികകളുടെയും തരംഗങ്ങളുടെയും സ്വഭാവങ്ങൾ സമന്വയിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന ഒരവസ്ഥയാണ് ക്വാണ്ടം എന്നതുകൊണ്ടുദ്ദേശിക്കുന്നത്. ഫോട്ടോണുകളും, വൈദ്യുതകാന്തമണ്ഡലത്തിലെ മറ്റു മൗലിക ഘടകങ്ങളും വാസ്തവത്തിൽ വിവിക്തങ്ങളായ കണികകളല്ല; [ 50 ] എന്നാൽ തരംഗങ്ങളുമല്ല. ഇതുതന്നെയാണ് ഇലക്ട്രോണുകളുടെയും മറ്റു പരമാണുഭാഗങ്ങളുടെയും സ്ഥിതി. ഈ ചിന്താഗതിയെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്ന തത്വത്തെയാണ് ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം എന്നു പറയുന്നത്.

ഗുരുത്വാകർഷണ മണ്ഡലം

എല്ലാ പ്രാപഞ്ചികവസ്തുക്കളും പരസ്പരം ആകർഷിക്കപ്പെടുന്നു. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഒരു മേഖലയും പ്രാപഞ്ചിക ഗുരുത്വാകർഷണത്തിൽനിന്നു മോചിതമല്ല. പ്രാപഞ്ചിക ഗുരുത്വാകർഷണ നിയമം ആദ്യമായി ആവിഷ്കരിക്കുകയും എല്ലാ പ്രാപഞ്ചിക പ്രതിഭാസങ്ങൾക്കും ബാധകമാക്കുകയും ചെയ്തത് ന്യൂട്ടനാണ്. ന്യൂട്ടന്റെ നിയമങ്ങൾ വളരെക്കാലം ചോദ്യം ചെയ്യപ്പെടാതെ അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടു പോന്നുവെങ്കിലും, പിൽക്കാലത്ത് അതേക്കുറിച്ച് സംശയങ്ങൾ ഉന്നയിക്കപ്പെട്ടു. പ്രസിദ്ധമായ സീലിഗർ വിരോധാഭാസം ശ്രദ്ധേയമാണ്. പ്രപഞ്ചം അന്തമാകയാൽ അതിൽ ഒരു സ്ഥാനത്ത് ചെലുത്തപ്പെടുന്ന ഗുരുത്വാകർഷണശക്തി നിർണ്ണയിക്കുവാൻ സീലിഗർ തീരുമാനിച്ചു. ആ ശക്തി പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ വ്യാസാർദ്ധത്തിന് ആനുപാതികമാണെന്ന് അദ്ദേഹം കണ്ടു. പക്ഷേ പ്രപഞ്ചം അനന്തമാണെങ്കിൽ അതിൽ ഏതു സ്ഥാനത്തുള്ള ഗുരുത്വാകർഷണവും അനന്തമായിരിക്കും. പക്ഷേ വാസ്തവമിതല്ല; അങ്ങനെ വരുമ്പോൾ പ്രാപഞ്ചിക നിലവാരത്തിൽ ഗുരുത്വാകർഷണ നിയമത്തിനു സാധുതയില്ലെന്നു വരുന്നു. ഈ വിരോധാഭാസം പരിഹരിക്കാനായി പല സിദ്ധാന്തങ്ങളും ആവിഷ്കരിക്കപ്പെട്ടെങ്കിലും തൃപ്തികരമായ പരിഹാരമുണ്ടായില്ല.

ഐൻസ്റ്റീന്റെ സാപേക്ഷതാ സിദ്ധാന്തം പല പ്രശ്നങ്ങൾക്കും പരിഹാരമേകി. എല്ലാ വസ്തുക്കളുടെയും ജഡത്വദ്രവ്യമാനം, പ്രവേഗത്തോടൊപ്പം വ്യത്യാസപ്പെടുന്നതായി അദ്ദേഹം സിദ്ധാന്തിച്ചു. തന്മൂലം വസ്തുക്കളുടെ ഗുരുത്വാകർഷണദ്രവ്യമാനവും പ്രവേഗത്തോടൊപ്പം വ്യത്യാസപ്പെടേണ്ടതാണ്. അങ്ങനെ ജഡത്വത്തിന്റെയും ഗുരുത്വാകർഷണത്തിന്റെയും അടിസ്ഥാനം ഒന്നു തന്നെയാണെന്ന് അദ്ദേഹം സ്ഥാപിച്ചു. സാപേക്ഷതാ സിദ്ധാന്തപ്രകാരം സ്ഥലവും കാലവും സമന്വയിക്കപ്പെടുകയും ഊർജ്ജവും ദ്രവ്യമാനവും അനന്യമാക്കപ്പെടുകയും ചെയ്തതോടെ ന്യൂട്ടോണിയൻ സിദ്ധാന്തങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് അതിവിശാലമായ ഒരു പശ്ചാത്തലത്തിൽവച്ച് പ്രാപഞ്ചിക പ്രതിഭാസങ്ങളുടെ പരസ്പരബന്ധത്തെ വ്യാഖ്യാനിക്കാനിതിനു കഴിഞ്ഞു.

1916-ൽ ഐൻസ്റ്റീൻ ഗുരുത്വാകർഷണ തരംഗങ്ങളുടെ അസ്തിത്വത്തെക്കുറിച്ചു പ്രവചിച്ചു. സാപേക്ഷതാസിദ്ധാന്തത്തിനുസൃതമായി ന്യൂട്ടന്റെ ഗുരുത്വാകർഷണത്തെ പുനരാവിഷ്കരിക്കുന്നതിനുവേണ്ടി അദ്ദേഹം 'മണ്ഡല'ത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ധാരണ രൂപപ്പെടുത്തി. അദ്ദേഹത്തിന്റെ അഭിപ്രായത്തിൽ സൂര്യനു ചുറ്റും നിലനിൽക്കുന്ന ഗുരുത്വാകർഷണമണ്ഡലമാണ് ഗ്രഹങ്ങളെ അതാതു സ്ഥാനങ്ങളിൽ നിലനിർത്തുന്നത്. [ 51 ] ഗുരുത്വാകർഷണമണ്ഡലത്തെക്കുറിച്ച് അദേഹമാവിഷ്കരിച്ച സമവാക്യങ്ങളും മറ്റും വൈദ്യുതകാന്തതരംഗങ്ങൾക്കു ബാധകമായ സമവാക്യങ്ങൾക്കു തുല്യമാണെന്നു വ്യക്തമായി. ഇതിൽ നിന്നും ഗുരുത്വാകർഷണശക്തി പ്രസരിക്കപ്പെടുന്നതു തരംഗരൂപത്തിലാണെന്ന നിഗമനത്തിൽ ഐൻസ്റ്റീൻ എത്തിച്ചേർന്നു. ഗുരുത്വാകർഷണ തരംഗങ്ങളുടെ വേഗത പ്രകാശവേഗതയ്ക്കു സമമാണെന്നും കാണുകയുണ്ടായി.

ഐൻസ്റ്റീന്റെ ഈ നിഗമനങ്ങൾ ഇതുവരെ താത്വികമണ്ഡലത്തിൽ മാത്രമാണ് നിലനിന്നിരുന്നത്. ഗുരുത്വാകർഷണതരംഗങ്ങളുടെ അസ്തിത്വം സ്ഥാപിക്കാനുതകുന്ന പരീക്ഷണങ്ങളൊന്നും തന്നെ വിജയകരമായി നടത്തപ്പെട്ടില്ല. എന്നാൽ 1969 ജൂണിൽ യു.എസ്.എ യിലെ മേരിലാൻഡ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ ജെ.വെബർ, ഗുരുത്വാകർഷണതരംഗങ്ങളുടെ അസ്തിത്വം സംശയാതീതമായി തെളിയിച്ചതായി പ്രഖ്യാപിച്ചതോടെ ഈ മണ്ഡലത്തിന്റെ മൗലികഘടനയെക്കുറിച്ചു കൂടി വ്യക്തമായ ധാരണ രൂപീകൃതമായി.

അണുകേന്ദ്ര മണ്ഡലം

അണുകേന്ദ്രമണ്ഡലത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ശക്തികളെ അപേക്ഷിച്ച് ഗുരുത്വാകർഷണ മണ്ഡലം തികച്ചും അവഗണനാർഹം മാത്രമാണ്. പരമാണുവിനുള്ളിലെ മൗലികകണികകൾ തമ്മിലുള്ള പരസ്പരബന്ധങ്ങളുടെ ഫലമായി ഉളവാകുന്ന അണുകേന്ദ്രമണ്ഡലത്തെ അപേക്ഷിച്ച് അവ തമ്മിലുള്ള ഗുരുത്വാകർഷണ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ സൂചിപ്പിക്കുന്ന സംഖ്യ ദശാംശസ്ഥാനം കഴിഞ്ഞ് 36 പൂജ്യങ്ങൾക്കുശേഷം വരുന്ന ഒരു സംഖ്യയായിരിക്കും! ഇതുമായിട്ടു തുലനം ചെയ്യുമ്പോൾ വൈദ്യുതകാന്തമണ്ഡലത്തിന്റെ കാര്യം ഭേദമാണ്. അത് അണുകേന്ദ്രശക്തികളെക്കാൾ നൂറുമടങ്ങ് ചെറുതാണ്.

ഒരു അണുകേന്ദ്രത്തിലെ മൗലികകണികകൾ തൊട്ടടുത്തുള്ളവയുമായി മാത്രമേ പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നുള്ളു. ഇതിനു കാരണമെന്താണെന്നറിവായിട്ടില്ല. രണ്ടു കണികകൾ തമ്മിലുള്ള പരസ്പരപ്രവർത്തനം, അവ തമ്മിലുള്ള വളരെ പുരാതനകാലം മുതല്ക്കേ, അറിയപ്പെട്ടിരുന്ന പദാർത്ഥത്തിന്റെ മൂന്നവസ്ഥകൾക്കു പുറമെ, അടുത്തകാലത്തു മാത്രം അറിയാനിടയായ, നാലാമത്തെ അവസ്ഥയാണ് പ്ലാസ്മ. അയണീകൃതാവസ്ഥയിലുള്ള പരമാണുക്കളും അഥവാ അയണുകളും; സ്വതന്ത്രമായ ഇലക്ട്രോണുകളും ചേർന്നുള്ള ഒരു മിശ്രിതമാണ് പ്ലാസ്മ. അതിനിടയിൽ വലിയതോതിലോ ചെറിയതോതിലോ പൂർണ്ണ പരമാണുക്കളും ചിതറിക്കിടക്കുന്നുണ്ടാവും. ചിലപ്പോൾ വാതകങ്ങളുടെ തന്മാത്രകൾ പോലുമുണ്ടായെന്നു വരും. പക്ഷേ വാതകങ്ങളുടേതിൽനിന്ന് തുലോം വ്യത്യസ്തമായ ഗുണങ്ങളാണ് പ്ലാസ്മയ്ക്കുള്ളത്. പ്ലാസ്മയിൽ പരമാണുക്കളെല്ലാം ഉത്തേജിതാവസ്ഥയിലായിരിക്കും. അവ തമ്മിൽ എല്ലായ്പോഴും ഇലക്ട്രോണുകൾ കൈമാറ്റം [ 52 ] ണ്ഡലം, ഗുരുത്വാകർഷണമണ്ഡലം, അണുകേന്ദ്രമണ്ഡലം എന്നിവയാണവ.

വൈദ്യുതകാന്തമണ്ഡലത്തിലെ ഒരംശം നമുക്ക് നേരിട്ട് അനുഭവപ്പെടുന്നതാണ് പ്രകാശം. എന്നാൽ എണ്ണമറ്റ നക്ഷത്രങ്ങളിൽനിന്ന് പുറപ്പെട്ട് പ്രപഞ്ചത്തിലെങ്ങും വ്യാപരിച്ചുകിടക്കുന്ന പ്രകാശരശ്മികളോടൊപ്പം നമ്മുടെ നഗ്നനേത്രങ്ങൾക്കജ്ഞാതമായ അതിവിപുലമായ ഒരു മേഖല നിലകൊള്ളുന്നുണ്ട്. നമ്മുടെ നേത്രങ്ങൾക്ക് വിഷയീഭവിക്കുന്ന പ്രകാശം തന്നെ, വിവിധ ഘടകങ്ങൾ ചേർന്നതാണെന്നറിയാമല്ലോ. ഒരു പ്രകാശരശ്മിയെ ഗ്ലാസ് പ്രിസത്തിലൂടെ കടത്തിവിട്ടാൽ നമുക്കിത് എളുപ്പത്തിൽ കാണാവുന്നതേയുള്ളു. ഓരോ പ്രകാശരശ്മിയും പ്രിസത്തിലൂടെ കടന്നുപോകുമ്പോൾ, അതിന്റെ സഞ്ചാരപഥത്തിന് ഭ്രംശം സംഭവിക്കുന്നു. ആ രശ്മിയുടെ വിവിധ ഘടകങ്ങൾ അവയുടെ തരംഗദൈർഘ്യത്തിനനുസരിച്ച് അപഭംഗത്തിന് വിധേയമാകുന്നതു കൊണ്ട്, പ്രിസത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തുകടക്കുന്ന രശ്മി പലതായി ചിതറുന്നു. അങ്ങനെ ഒരറ്റത്ത് ചുവപ്പും മറ്റേ അറ്റത്തു വയലറ്റും ഉള്ള ഏഴു നിറങ്ങളടങ്ങിയ ഒരു സ്പെക്ട്രം നമുക്ക് ദൃശ്യമാകുന്നു. ഈ ഏഴു വർണ്ണങ്ങൾ ചേർന്നതാണ് ഓരോ പ്രകാശരശ്മിയുമെന്ന് ഇതിൽ നിന്ന് മനസ്സിലാക്കാം.

എന്നാൽ, നമുക്ക് ദൃശ്യമായ നിറങ്ങളടങ്ങുന്ന സ്പെക്ട്രത്തിനിരുവശത്തുമായി അതിവിപുലമായ ചില മേഖലകൾ കൂടിയുണ്ട്. ഇവ നമ്മുടെ നഗ്നദൃഷ്ടികൾക്ക് ഗോചരമാണ്. സ്പെക്ട്രത്തിന്റെ ഒരറ്റമെന്ന് നമുക്കുതോന്നുന്ന ചുവപ്പുനിറം യഥാർത്ഥത്തിൽ എവിടെയാണവസാനിക്കുന്നതെന്ന് തിട്ടപ്പെടുത്തുക വിഷമമാണ്. അതിനപ്പുറത്തുള്ളത് നമുക്ക് ദൃശ്യമാകുന്ന സ്പെക്ട്രത്തേക്കാൾ പല മടങ്ങ് വിപുലമായ ഇൻഫ്രാറെഡ് റേഡിയേഷന്റെ മേഖലയാണ്. അതേ തുടർന്നുള്ളതാകട്ടെ റേഡിയോ തരംഗങ്ങളുടെ മേഖലയാണ്. ഈ മേഖല എവിടം മുതലാണ് ആരംഭിക്കുന്നതെന്ന് തിട്ടപ്പെടുത്താൻ കഴിഞ്ഞിട്ടില്ല. ആ ഭാഗം കഴിഞ്ഞു തുടങ്ങുന്നത് അത്യുച്ച ആവൃത്തി തരംഗബാൻഡുകളാണ്. ടെലിവിഷനിലും തടസ്സംകൂടാതുള്ള ശബ്ദപ്രക്ഷേപണത്തിലും മറ്റും ഉപയോഗിക്കുന്നത് ഈ മേഖലയിലെ തരംഗങ്ങളെയാണ്. അതിനെ തുടർന്നുള്ളതാണ്, സാധാരണ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന വിവിധ തരംഗദൈർഘ്യത്തിലുള്ള റേഡിയോ തരംഗങ്ങളുടെ മണ്ഡലം.

സ്പെക്ട്രത്തിന്റെ മറുവശത്ത് മറ്റൊരു മേഖലയുണ്ട്. ദൃശ്യമായ സ്പെക്ട്രത്തിലെ വയലറ്റുവർണ്ണം മുതല്ക്കാണത് ആരംഭിക്കുന്നത്. വയലറ്റിനെ തുടർന്നുള്ളത് ഹ്രസ്വതരംഗ അൾട്രാവയലറ്റാണ്. അതിനുശേഷം വരുന്നതാണ് എക്സ്-റേ മേഖല. എക്സ്-റേ വൈദ്യശാസ്ത്രവിഷയകമായി വ്യാപകമായ തോതിൽ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നതുകൊണ്ട് എല്ലാവർക്കും സുപരിചിതമാണ്. ഇതേതുടർന്നു സ്പെക്ട്രത്തിൽ വരുന്ന അടുത്തമേഖലയാണ് ഗാമാറേഡിയേഷൻ. ഇങ്ങനെ ഒരറ്റത്ത് റേഡിയോ [ 53 ] തരംഗങ്ങൾ മുതൽ നമുക്കു ദൃശ്യമായ പ്രകാശരശ്മികളടക്കം മറ്റെ അറ്റത്ത് ഗാമാറേഡിയേഷൻ വരെ വ്യാപരിച്ചു കിടക്കുന്ന ഈ മേഖലയെയാണ് വൈദ്യുതകാന്തമണ്ഡലം നിലനിൽക്കാത്ത ഒരു മേഖലയുമില്ലെന്നു വ്യക്തമാവും.

വൈദ്യുതകാന്തതരംഗങ്ങളെ വൈദ്യുതകാന്തമണ്ഡലത്തിൽ നിന്നു വേർപെടുത്താവുന്നതല്ല. വൈദ്യുതകാന്തമണ്ഡലത്തിന്റെ ഘടനയെക്കുറിച്ച് ശാസ്ത്രമണ്ഡലത്തിൽ വമ്പിച്ച തർക്കങ്ങൾ നടന്നിട്ടുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന് പ്രകാശം ഫോട്ടോണുകൾ എന്നു വിളിക്കപ്പെടുന്ന വിവിക്തങ്ങളായ കണികകളാണെന്ന് ഒരു വാദഗതിയും, അല്ല, പ്രകാശം തരംഗരൂപത്തിലാണെന്നു വേറൊരു വാദമുഖവും നിലനിന്നിരുന്നു. എന്നാൽ ഇന്നു ഫോട്ടോണുകളടക്കം വൈദ്യുതകാന്തമണ്ഡലത്തിലെ കണികകളെ ക്വാണ്ടങ്ങൾ എന്നാണു വിളിക്കുന്നത്. കണികകളുടെയും തരംഗങ്ങളുടെയും സ്വഭാവങ്ങൾ സമന്വയിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന ഒരവസ്ഥയാണ് ക്വാണ്ടം എന്നതുകൊണ്ടുദ്ദേശിക്കുന്നത്. ഫോട്ടോണുകളും, വൈദ്യുതകാന്തമണ്ഡലത്തിലെ മറ്റു മൗലിക ഘടകങ്ങളും വാസ്തവത്തിൽ വിവിക്തങ്ങളായ കണികകളല്ല; എന്നാൽ തരംഗങ്ങളുമല്ല. ഇതുതന്നെയാണ് ഇലക്ട്രോണുകളുടെയും മറ്റു പരമാണുഭാഗങ്ങളുടെയും സ്ഥിതി ഈ ചിന്താഗതിയെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്ന തത്വത്തെയാണ് ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം എന്നു പറയുന്നത്.

ഗുരുത്വാകർഷണ മണ്ഡലം

എല്ലാ പ്രാപഞ്ചികവസ്തുക്കളും പരസ്പരം ആകർഷിക്കപ്പെടുന്നു. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഒരു മേഖലയും പ്രാപഞ്ചിക ഗുരുത്വാകർഷണത്തിൽനിന്നു മോചിതമല്ല. പ്രാപഞ്ചിക ഗുരുത്വാകർഷണ നിയമം ആദ്യമായി ആവിഷ്കരിക്കുകയും എല്ലാ പ്രാപഞ്ചിക പ്രതിഭാസങ്ങൾക്കും ബാധകമാക്കുകയും ചെയ്തത് ന്യൂട്ടനാണ്. ന്യൂട്ടന്റെ നിയമങ്ങൾ വളരെക്കാലം ചോദ്യം ചെയ്യപ്പെടാതെ അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടു പോന്നുവെങ്കിലും, പിൽക്കാലത്ത് അതേക്കുറിച്ച് സംശയങ്ങൾ ഉന്നയിക്കപ്പെട്ടു. പ്രസിദ്ധമായ സീലിഗർ വിരോധാഭാസം ശ്രദ്ധേയമാണ്. പ്രപഞ്ചം അനന്തമാകയാൽ അതിൽ ഒരു സ്ഥാനത്ത് ചെലുത്തപ്പെടുന്ന ഗുരുത്വാകർഷണശക്തി നിർണ്ണയിക്കുവാൻ സീലിഗർ തീരുമാനിച്ചു. ആ ശക്തി പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ വ്യാസാർദ്ധത്തിന് ആനുപാതികമാണെന്ന് അദ്ദേഹം കണ്ടു. പക്ഷേ, പ്രപഞ്ചം അനന്തമാണെങ്കിൽ അതിൽ ഏതു സ്ഥാനത്തുള്ള ഗുരുത്വാകർഷണവും അനന്തമായിരിക്കും. പക്ഷേ, വാസ്തവമിതല്ല; അങ്ങനെ വരുമ്പോൾ പ്രാപഞ്ചിക നിലവാരത്തിൽ ഗുരുത്വാകർഷണ നിയമത്തിനു സാധുതയില്ലെന്നു വരുന്നു. ഈ വിരോധാഭാസം പരിഹരിക്കാനായി പല സിദ്ധാന്തങ്ങളും ആവിഷ്കരിക്കപ്പെട്ടെങ്കിലും തൃപ്തികരമായ പരിഹാരമൊന്നുമുണ്ടായില്ല.

ഐൻസ്റ്റീന്റെ സാപേക്ഷതാ സിദ്ധാന്തം പല പ്രശ്നങ്ങൾക്കും പരിഹാരമേകി. എല്ലാ വസ്തുക്കളുടെയും ജഡത്വദ്രവ്യമാനം, പ്രവേഗത്തോടൊപ്പം [ 54 ] ചെയ്യുന്നു. അയണുകളും ഇലക്ട്രോണുകളും തങ്ങളുടെ ലക്ഷ്യമില്ലാത്ത പരക്കംപാച്ചിലിനിടയ്ക്ക് നിരന്തരം കൂട്ടിമുട്ടിക്കൊണ്ടിരിക്കും. ഈ പ്രക്രിയകൾക്കിടയ്ക്ക്, ഇവയിൽനിന്ന് പ്രകാശകണികകൾ അഥവാ ഫോട്ടോണുകൾ വമിക്കപ്പെടുന്നു. തന്മൂലം പ്ലാസ്മ പ്രകാശിക്കുന്നതായി തോന്നിക്കുന്നു.

ഇത്രയും കേൾക്കുമ്പോൾ തോന്നും, സാധാരണഗതിയിൽ നമുക്കജ്ഞാതമായ എന്തോ ഒന്നാണീ പ്ലാസ്മയെന്ന്: വാസ്തവമതല്ല. ഏറ്റവും ലളിതരൂപത്തിലുള്ള പ്ലാസ്മ, നമുക്കു ചിരപരിചിതമാണ്. ഒരുതീപ്പെട്ടിക്കൊള്ളിയെടുത്തുരച്ചാലുണ്ടാകുന്ന ചെറിയ തീനാളം പ്ലാസ്മയല്ലാതെ മറ്റൊന്നുമല്ല. പ്ലാസ്മ രൂപംകൊള്ളുന്നതിന് ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന വാതകങ്ങളുടെ അയണീകരണത്തിന്റെ തോത് എത്രത്തോളം ഉയർന്നതാണോ അത്രയ്ക്ക് 'ശുദ്ധ'മായിരിക്കും പ്ലാസ്മ.

തീനാളവും മറ്റും സാധാരണ രാസപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ താപപരിധിക്കുള്ളിൽ ആയതുകൊണ്ട്, അതു പ്ലാസ്മയുടെ 'യഥാർത്ഥ' രൂപമാണെന്ന് പറഞ്ഞുകൂടാ. 6000-8000 ഡിഗ്രി സെന്റിഗ്രേഡാണ് രാസപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ ഉയർന്ന താപപരിധി. അതിനപ്പുറമുള്ള താപനിലയിലാണ് യഥാർത്ഥ പ്ലാസ്മ നിലകൊള്ളുന്നത്. അതിസങ്കീർണ്ണമായ പരീക്ഷണ സാഹചര്യങ്ങളുടെ സഹായത്തോടെ മാത്രമേ ഇത്തരം പ്ലാസ്മകളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കാനാവൂ. ലക്ഷക്കണക്കിന് ഡിഗ്രി താപനിലയിലുള്ള പ്ലാസ്മകൾ നിരീക്ഷണവിധേയമാക്കാൻ ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാർക്കിന്നു കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്. നക്ഷത്രങ്ങളിൽ നിലവിലുള്ള അപാരമായ താപനിലയിലാണ് യഥാർത്ഥ പ്ലാസ്മ നിലകൊള്ളുന്നത്. അതിസങ്കീർണ്ണമായ പരീക്ഷണ സാഹചര്യങ്ങളുടെ സഹായത്തോടെ മാത്രമേ ഇത്തരം പ്ലാസ്മകളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കാനാവൂ. ലക്ഷക്കണക്കിന് ഡിഗ്രി താപനിലയിലുള്ള പ്ലാസ്മകൾ നിരീക്ഷണവിധേയമാക്കാൻ ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാർക്കിന്നു കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്. നക്ഷത്രങ്ങളിൽ നിലവിലുള്ള അപാരമായ താപനിലയിൽ, പരമാണുക്കൾക്കും മറ്റും തങ്ങളുടെ ഘടന അതേപടി നിലനിർത്താനോ, നിയതമായ രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിലേർപ്പെടാനോ കഴിയില്ല. ആ അവസ്ഥയിൽ പദാർത്ഥം നിലനില്ക്കുന്നത് പ്ലാസ്മയായിട്ടാണ്. സൂര്യന്റെ ഉപരിതലത്തിലെ താപനില 8000 ഡിഗ്രിയാണ്. ആന്തരികതലങ്ങളിൽ ലക്ഷക്കണക്കിന് ഡിഗ്രിയാണ് താപനില. സൂര്യനേക്കാൾ എത്രയോ മടങ്ങ് അധികം താപനിലയുള്ള നക്ഷത്രങ്ങൾ പ്രപഞ്ചത്തിൽ അസംഖ്യമുണ്ട്. ചുരുക്കത്തിൽ, പ്രാപഞ്ചിക പദാർത്ഥത്തിന്റെ സംഹഭാഗവും പ്ലാസ്മയുടെ രൂപത്തിലാണ് നിലനിൽക്കുന്നത്.

മണ്ഡലങ്ങൾ

ഇതുവരെ പറഞ്ഞത്, നമ്മുടെ ഇന്ദ്രിയങ്ങൾകൊണ്ട് എളുപ്പത്തിൽ അനുഭവവേദ്യമാകുന്ന പദാർത്ഥത്തിന്റെ അവസ്ഥകളെക്കുറിച്ചാണ്. എന്നാൽ, അവയേക്കാൾ അതിവിപുലമായ മേഖലകളിൽവ്യാപരിച്ചുകിടക്കുന്ന ചില അവസ്ഥകളുണ്ട്. അവയെ മണ്ഡലങ്ങളെന്നു പറയുന്നു. വൈദ്യുതകാന്തമ [ 55 ] വ്യത്യാസപ്പെടുന്നതായി അദ്ദേഹം സിദ്ധാന്തിച്ചു. തന്മൂലം വസ്തുക്കളുടെ ഗുരുത്വാകർഷണദ്രവ്യമാനവും പ്രവേഗത്തോടൊപ്പം വ്യത്യാസപ്പെടേണ്ടതാണ്. അങ്ങനെ ജഡത്വത്തിന്റെയും ഗുരുത്വാകർഷണത്തിന്റെയും അടിസ്ഥാനം ഒന്നുതന്നെയാണെന്ന് അദ്ദേഹം സ്ഥാപിച്ചു. സാപേക്ഷതാ സിദ്ധാന്തപ്രകാരം സ്ഥലവും കാലവും സമന്വയിക്കപ്പെടുകയും ഊർജ്ജവും ദ്രവ്യമാനവും അനന്യമാക്കപ്പെടുകയും ചെയ്തതോടെ ന്യൂട്ടോണിയൻ സിദ്ധാന്തങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് അതിവിശാലമായ ഒരു പശ്ചാത്തലത്തിൽവച്ച് പ്രാപഞ്ചിക പ്രതിഭാസങ്ങളുടെ പരസ്പരബന്ധത്തെ വ്യാഖ്യാനിക്കാനിതിനു കഴിഞ്ഞു.

1916-ൽ ഐൻസ്റ്റീൻ ഗുരുത്വാകർഷണ തരംഗങ്ങളുടെ അസ്തിത്വത്തെക്കുറിച്ചു പ്രവചിച്ചു. സാപേക്ഷതാസിദ്ധാന്തത്തിനുസൃതമായി ന്യൂട്ടന്റെ ഗുരുത്വാകർഷണത്തെ പുനരാവിഷ്കരിക്കുന്നതിനുവേണ്ടി അദ്ദേഹം 'മണ്ഡല'ത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ധാരണ രൂപപ്പെടുത്തി. അദ്ദേഹത്തിന്റെ അഭിപ്രായത്തിൽ സൂര്യനു ചുറ്റും നിലനിൽക്കുന്ന ഗുരുത്വാകർഷമണ്ഡലമാണ് ഗ്രഹങ്ങളെ അതാതുസ്ഥാനങ്ങളിൽ നിലനിർത്തുന്നത്.

ഗുരുത്വാകർഷണമണ്ഡലത്തെക്കുറിച്ച് അദ്ദേഹമാവിഷ്കരിച്ച സമവാക്യങ്ങളും മറ്റും വൈദ്യുതകാന്തതരംഗങ്ങൾക്കു ബാധകമായ സമവാക്യങ്ങൾക്കു തുല്യമാണെന്നു വ്യക്തമായി. ഇതിൽ നിന്നും ഗുരുത്വാകർഷണശക്തി പ്രസരിക്കപ്പെടുന്നതു തരംഗരൂപത്തിലാണെന്ന നിഗമനത്തിൽ ഐൻസ്റ്റീൻ എത്തിച്ചേർന്നു. ഗുരുത്വാകർഷണ തരംഗങ്ങളുടെ വേഗത പ്രകാശവേഗതയ്ക്കു സമമാണെന്നും കാണുകയുണ്ടായി.

ഐൻസ്റ്റീന്റെ ഈ നിഗമനങ്ങൾ ഇതുവരെ താത്വികമണ്ഡലത്തിൽ മാത്രമാണ് നിലനിന്നിരുന്നത്. ഗുരുത്വാകർഷണതരംഗങ്ങളുടെ അസ്തിത്വം സ്ഥാപിക്കാനുതകുന്ന പരീക്ഷണങ്ങളൊന്നും തന്നെ വിജയകരമായി നടത്തപ്പെട്ടില്ല. എന്നാൽ 19മ-ൠ69 ജൂണിൽ യു.എസ്.എ യിലെ മേരിലാൻഡ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ ജെ. വെബർ, ഗുരുത്വാകർഷണതരംഗങ്ങളുടെ അസ്തിത്വം സംശയാതീതമായി തെളിയിച്ചതായി പ്രഖ്യാപിച്ചതോടെ ഈ മണ്ഡലത്തിന്റെ മൗലികഘടനയെക്കുറിച്ചുകൂടി വ്യക്തമായ ധാരണ രൂപീകൃതമായി.

അണുകേന്ദ്രമണ്ഡലം

അണുകേന്ദ്രമണ്ഡലത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ശക്തികളെ അപേക്ഷിച്ച് ഗുരുത്വാകർഷണമണ്ഡലം തികച്ചും അവഗണനാർഹം മാത്രമാണ്. പരമാണുവിനുള്ളിലെ മൗലികകണികകൾ തമ്മിലുള്ള പരസ്പരബന്ധങ്ങളുടെ ഫലമായി ഉളവാകുന്ന അണുകേന്ദ്രമണ്ഡലത്തെ അപേക്ഷിച്ച് അവ തമ്മിലുള്ള ഗുരുത്വാകർഷണ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ സൂചിപ്പിക്കുന്ന സംഖ്യ ദശാംശസ്ഥാനം കഴിഞ്ഞ് 36 പൂജ്യങ്ങൾക്കുശേഷം വരുന്ന ഒരു സംഖ്യയായിരിക്കും! ഇതുമായിട്ടു തുലനം ചെയ്യുമ്പോൾ വൈദ്യുതകാന്തമണ്ഡല [ 56 ] ത്തിന്റെ കാര്യം ഭേദമാണ്. അത് അണുകേന്ദ്രങ്ങളെക്കാൾ നൂറുമടങ്ങ് ചെറുതാണ്. ഒരു അനുകേന്ദ്രത്തിലെ മൗലികകണികകൾ തൊട്ടടുത്തുള്ളവയുമായി മാത്രമേ പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നുള്ളു. ഇതിനു കാരണമെന്താണെന്നറിവായിട്ടില്ല. രണ്ടു കണികകൾ തമ്മിലുള്ള പരസ്പരപ്രവർത്തനം, അവ തമ്മിലുള്ള അകലത്തെ മാത്രമല്ല അവയുടെ പ്രദക്ഷിണദിശയെക്കൂടി ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. പരമാണുഘടനയെക്കുറിച്ചു പറഞ്ഞപ്പോൾ കഴിഞ്ഞ അദ്ധ്യായത്തിൽ വിവിധ മൗലികകണികകളെക്കുറിച്ചു പ്രതിപാദിക്കുകയുണ്ടായല്ലോ. അവയിൽ മീസോണുകളാണ് അണുകേന്ദ്രമണ്ഡലത്തിലെ പ്രധാന പങ്കാളികൾ. മൗലികകണികകൾ തമ്മിൽ മീസോണുകൾ കൈമാറുന്നതിന്റെ ഫലമായാണ് അണുകേന്ദ്രശക്തികളുണ്ടാവുന്നതെന്നു കരുതപ്പെടുന്നു. അണുകേന്ദ്രത്തിലടങ്ങിയിട്ടുള്ള ഈ ശക്തി - അണുശക്തി ഇന്നു വിവിധ മാർഗ്ഗങ്ങളിലൂടെ മനുഷ്യൻ തന്റെ ആവശ്യങ്ങൾക്കായി ഉപയോഗിച്ചു വരുന്നു.

അജ്ഞാത മേഖലകൾ

മുകളിൽ വിവരിച്ച നാല് അവസ്ഥകളിലും മൂന്നു മണ്ഡലങ്ങളിലുമായിട്ടു മാത്രമാണോ പ്രാപഞ്ചികപദാർത്ഥം നിലനില്ക്കുന്നത്? ഒരിക്കലുമായിരിക്കില്ല. ഇതുവരെ അറിയപ്പെടാത്ത പല മേഖലകളും ഇനിയും അനാവരണം ചെയ്യപ്പെടാനുണ്ട്. പ്രകാശത്തേക്കാൾ വേഗതയുള്ള ടാക്കിയോണുകളെക്കുറിച്ചുള്ള സങ്കല്പം യാഥാർത്ഥ്യമായിത്തീരുകയാണെങ്കിൽ അത് അത്യത്ഭുതകരമായ ഒരു പുതിയ മേഖലയാണ് നമുക്കു തുറന്നുതരിക.

പ്ലാസ്മയെക്കുറിച്ചുള്ള ഇന്നത്തെ നമ്മുടെ അറിവ് പരിമിതമാണ്. അതുതന്നെ പുതിയ മേഖലകൾ അനാവരണം ചെയ്തുകൂടായ്കയില്ല. താപനിലയുടെ പരമാവധി പരിധിയെന്താണെന്നോ, ആ അവസ്ഥയിൽ പദാർത്ഥത്തിന്റെ സ്ഥിതി എന്തായിരിക്കുമെന്നോ നമുക്കറിഞ്ഞുകൂടാ. നമുക്ക് ഇന്ന് ചിന്തനീയംപോലുമല്ലാത്ത വിധത്തിൽ ഉയർന്ന മർദ്ദത്തിൽ പദാർത്ഥത്തിന്റെ സ്ഥിതി എന്തായിരിക്കുമെന്നും നമുക്കറിവില്ല. ഇതുപോലെ പദാർത്ഥത്തിന്റെ പല മേഖലകളെക്കുറിച്ചും ഇനിയും നാം പഠിക്കേണ്ടതായിട്ടാണിരിക്കുന്നത്.

●