या वर्षीच्या उन्हाळ्यात कॅलिफोर्नियातील सांता बार्बरा विज्ञापीठाच्या जोसेफ पोल्चिन्स्की आणि सहकाऱ्यांनी एक निबंध प्रकाशित केला. निबंधाचा विषय होता कृष्णविवरामध्ये पडल्यावर माणसाचे नक्की काय होते? या निबंधामध्ये मांडलेल्या कल्पनांनी आतापर्यंतच्या कृष्णविवराबाबत असलेल्या समजुतींना छेद दिला. निबंधाचे निष्कर्ष बरोबर आहेत असे गृहीत धरले तर विरोधाभास (Paradox) निर्माण होऊन सामान्य सापेक्षता किंवा पुंजभौतिकी यांच्यापैकी एका विषयाच्या गृहीतकाला तिलांजली द्यावी लागेल. हे लक्षात आल्यावर पदार्थविज्ञान जगतामध्ये बरीच खळबळ माजली आणि त्यावरील गरमागरम चर्चा सध्या जोरात सुरू आहे.
सूर्यासकट कोणत्याही ताऱ्यामध्ये मुख्यत्वे दोन प्रकारची परस्परविरोधी बले कार्यान्वित असतात. ताऱ्याच्या वस्तुमानामुळे जे गुरुत्वाकर्षणाचे बल निर्माण होते त्यामुळे तारा आकुंचन पावत असतो पण ताऱ्याच्या केंद्रामध्ये होणाऱ्या अणुप्रक्रियांमुळे या बलाच्या विरोधी बल निर्माण होते आणि तारा संतुलित राहू शकतो. पण केंद्रातील इंधनाचा साठा संपला की विविध प्रक्रिया होऊन शेवटी तारा गुरूत्वीय बलाखाली आकुंचन पावतो. ताऱ्याचे सुरुवातीचे वस्तुमान सूर्याच्या वस्तुमानाच्या चौपट किंवा अधिक असेल तर त्याचे कृष्णविवरामध्ये रूपांतर होते. १९७४-७६ मध्ये स्टीफन हॉकिंग यांनी कृष्णविवरांबाबत क्रांतिकारक सिद्धांत मांडले. कृष्णविवरांमधून कोणतीच गोष्ट – अगदी प्रकाशकिरणेही – बाहेर येऊ शकत नाहीत हा समज तंतोतंत खरा नाही असे हॉकिंग यांनी सिद्ध केले. कृष्णविवरांमधून विविध किरणे आणि कण वेळोवेळी फेकले जातात. या किरणांना ‘हॉकिंग रेडिएशन’ असे नाव देण्यात आले. हॉकिंग रेडिएशन कृष्णविवराच्या क्षितिजावरून बाहेर फेकले जाते. या क्षितिजाला ‘इव्हेंट होरायझन’ असे म्हणतात. या प्रक्रियेमुळे कृष्णविवराचे वस्तुमान हळूहळू कमी होत जाते आणि शेवटी कृष्णविवर नष्ट होते. हॉकिंग यांचा दुसरा सिद्धांत अधिक धक्कादायक होता. पुंजभौतिकीच्या नियमांप्रमाणे विश्वातील प्रत्येक प्रणालीबरोबर (system) एक वेव्ह फंक्शन असते. त्या प्रणालीबद्दलची सर्व माहिती या वेव्ह फंक्शनमध्ये साठवलेली असते. हॉकिंग यांच्या सिद्धान्तानुसार कृष्णविवर नष्ट झाल्यानंतर त्याच्याबरोबर त्या प्रणालीचे वेव्ह फंक्शन आणि सर्व माहितीही नष्ट होते. याचे वर्णन हॉकिंग यांनी “Not only does God play dice, but he sometimes confuses us by throwing them where they can’t be seen.” अशा शब्दात केले. माहिती नष्ट झाली तर असा काय फरक पडणार आहे असे वाटू शकते पण इथे पदार्थविज्ञानातील काही मूलभूत तत्त्वांना आव्हान दिले गेले आहे.
१९९३ मध्ये स्टॅनफर्ड विद्यापीठातील प्राध्यापक लेनी ससकिंड यांनी यावर उत्तर शोधण्याचा प्रयत्न केला. ससकिंड यांच्या मते माहिती नष्ट होत नाही. कृष्णविवराच्या आत आणि बाहेर असणाऱ्या सर्वांना एकाच प्रकारची माहिती उपलब्ध असते. बाहेर असणाऱ्यांना ही माहिती हॉकिंग रेडिएशनच्या रूपात मिळते. ससकिंड आणि हॉकिंग यांच्यात या मुद्द्यावरून बरेच वादविवाद झाले. हॉकिंग आणि किप थॉर्न यांनी कॅलटेक विद्यापीठातील प्रेस्कील यांच्याबरोबर पैजही लावली होती. २००४ मध्ये हॉकिंग यांनी माहिती नष्ट होत नाही असे मान्य केले. मात्र सध्या चालू असलेल्या वादविवादांनंतर हॉकिंग यांचे आधीचेच मत बरोबर होते की काय अशीही चर्चा चालू आहे.
पोल्चिन्स्की आणि सहकाऱ्यांनी एक रोचक प्रश्न विचारला. जर ऍलिसला कृष्णविवरामध्ये टाकले तर काय होईल? आतापर्यंत याचे उत्तर होते – नो ड्रामा सिनारियो. आईन्स्टाईनच्या सामान्य सापेक्षता सिद्धान्तानुसार ऍलिसला काहीही जाणवणार नाही. कृष्णविवराच्या केंद्रापाशी गेल्यावर मात्र गुरुत्वाकर्षण तीव्र झाल्यामुळे तिचे शरीर ताणले जाईल आणि ती ऑफ होईल. पण पोल्चिन्स्की यांच्या सिद्धान्तानुसार ऍलिसने उडी मारल्याबरोबर तिला एक प्रचंड आगीच्या भिंतीचा सामना करावा लागेल. केंद्रापर्यंत जाण्याचीही गरज नाही, ती लगेचच ऑफ होईल. आता तुम्ही म्हणाल की येनकेनप्रकारे बिचारी ऍलीस मरणारच आहे तर ती कशीही मेली तरी काय फरक पडतो?
यावर शास्त्रज्ञ म्हणतील ‘फर्क तो पडता है भय्या.’ ऍलिस नक्की कशी मरणार यावर पदार्थविज्ञानातील काही मूलभूत तत्त्वांचे भवितव्य अवलंबून आहे.
एखाद्या प्रक्रियेतून दोन किंवा अधिक कण तयार झाले तर त्या कणांचे एकमेकांशी नाते तयार होते. याला पुंजभौतिकीच्या भाषेत ‘एनटॅंगलमेंट’ असे म्हणतात. एकदा तयार झाल्यानंतर हे कण परस्परांपासून कितीही दूर गेले तरीही त्यांची एनटॅंगलमेंट अबाधित राहते. यामुळे एका कणाचे वेव्ह फंक्शन मोजले तर दुसऱ्या कणाबद्दल माहिती मिळू शकते. एनटॅंगलमेंट अनेक प्रयोगांमध्ये सिद्ध झाली आहे. समजा ऍलिस आणि बॉब दोघेही कृष्णविवराच्या क्षितिजावर उभे आहेत. ऍलिस म्हणते, लय बिल झालं बॉस! आता मी बघतेच उडी मारून. ती उडी मारते आणि बॉब बाहेरच थांबतो. हे दोघेही एनटॅंगल्ड आहेत. कृष्णविवरातून हॉकिंग रेडिएशन बाहेर पडते आहे, त्यामुळे कृष्णविवर आणि सभोवतालचा प्रदेश आधीच एनटॅंगल्ड आहेत. इथे बॉबला ऍलिसशी एनटॅंगल्ड असल्यामुळेही माहिती मिळते आहे आणि हॉकिंग रेडीएशनमुळेही. बॉबला कोणत्यातरी एका पद्धतीने माहिती मिळणे शक्य आहे, दोन्ही पद्धतींनी नाही. जेव्हा ऍलिस उडी मारते तेव्हा तिला काय दिसेल? वर म्हटल्याप्रमाणे तिला काहीच फरक जाणवणार नाही. बॉब – जो बाहेर आहे त्याला काय दिसेल? त्याला हॉकिंग रेडिएशन दिसेल. पण बॉब आणि ऍलिस एनटॅंगल्ड आहेत त्यामुळे ऍलिसलाही हॉकिंग रेडिएशन दिसायला हवे. पण तसे झाले तर त्या रेडिएशनमुळे ती लगेच जळून खाक होईल.
एकुणात शास्त्रज्ञांपुढे अवघड पर्याय आहेत. ऍलिस जळाली तर कृष्णविवराच्या आत सामान्य सापेक्षता सिद्धान्ताला रामराम. ऍलिसला क्षितिजाजवळ काहीच झाले नाही तर सापेक्षता सिद्धांत वाचतो पण एनटॅंगलमेंटचा बळी जातो आणि माहिती नष्ट होते, म्हणजे पुंजभौतिकी गडगडते. हे म्हणजे पाणी हवे का ऑक्सिजन असे विचारण्यासारखे आहे. निबंध लिहिल्यानंतर पोल्चिन्स्की यांनी तो इतर तज्ज्ञांना दाखवून यात काही चूक असली तर दाखवा असे सांगितले. आतापर्यंत यात कुणालाही चूक सापडलेली नाही.
गुरुत्वाकर्षण आणि पुंजभौतिकी यांचे विळ्याभोपळ्याचे नाते आहे. यांचे समेट घडवून आणण्याच्या प्रयत्नामध्ये ‘क्वांटम ग्रॅव्हिटी’ हे नवीन क्षेत्र उदयाला आले. बहुतेक वेळा यांचा संबंध येत नाही कारण पुंजभौतिकी अत्यंत सूक्ष्म अंतरांवर प्रभावी असते आणि गुरुत्वाकर्षणाचा विचार मोठ्या अंतरांवर होतो. मात्र कृष्णविवरासारख्या ठिकाणी दोघेही एकमेकांसमोर येतात. पोल्चिन्स्की यांच्या अभिनव ‘थॉट एक्सपेरिमेंट’मुळे हा प्रश्न ऐरणीवर आला आहे. यातून जे उत्तर मिळेल ते क्रांतीकारी असेल हे नक्की.
—-
विसू : लेखातील सगळ्या कल्पना स्पष्ट झाल्या नाहीत तर त्यात आश्चर्यकारक काहीच नाही. हे विषय जगातील अत्यंत गहन आणि जटिल विषयांमध्ये येतात. यातील प्रत्येक मुद्दा अनेक पुस्तके भरतील इतका विस्तृत आहे. यात सर्व आयुष्य घालवल्यानंतरही केवळ प्रश्नांचे स्वरूप कळू शकते. उत्तरे शोधायची तर त्याला आईन्स्टाईन किंवा हॉकिंगसारखी प्रतिभा लागते. समस्यांचे स्वरूप जरी लक्षात आले तरी पुष्कळ झाले. बाडी में क्या रख्खा है, भावनाओं को समझो.