બ્રહ્માંડનો આકાર કેવો છે? સપાટ કે ગોળાકાર?

બ્રહ્માંડ કેવું છે? આ સવાલ પોતે જ અર્થપૂર્ણ લાગતો નથી.

નાસા કહે છે તેમ, બ્રહ્માંડમાં અવકાશ અને તેમાં રહેલા તમામ પદાર્થો તથા ઊર્જા તેમજ સમય સહિતનું બધું હોય તો શું દરેક વસ્તુનું એક સ્વરૂપ છે?

તમે આ લેખ વાંચી રહ્યા છો એટલે એવા લોકોમાંના એક છો, જેઓ અકલ્પ્યનું ચિંતન કરવા, અકલ્પ્યની કલ્પના કરવા અને અભેદ્યનો તાગ મેળવવા તૈયાર છે.

બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો આ બ્રહ્માંડ વિજ્ઞાનીઓ જેવો, એવા સિદ્ધાંતકારો જેવો અભિગમ છે, જેઓ સદીઓથી વિચારકોના દિમાગમાં સ્થાન જમાવી ચૂકેલા અવકાશના વિશ્વસનીય અને સાતત્યસભર વિચારનો તાગ મેળવવા મથી રહ્યા છે.

તેમના માટે બ્રહ્માંડનો આકાર એક ગંભીર બાબત છે, કારણ કે તે બ્રહ્માંડના ભાવિને સૂચિત કરે છે. તે શું છે, તેના આધારે આપણને ખબર પડશે કે એ સદા વિસ્તરતું રહેશે કે પછી સમય જતાં સંકોચાશે અને પ્રલયકારી વિસ્ફોટ સાથે નાશ પામશે.

એ ઉપરાંત, આ પ્રશ્નનો જવાબ જાણવાથી બ્રહ્માંડ અનંત છે કે મર્યાદિત તેનો સંકેત પણ મળશે.

સવાલ એ છે કે આ કોયડાને ઉકેલવાનું કેવી રીતે શરૂ કરવું?

આલ્બર્ટ આઈનસ્ટાઈનથી શરૂઆત કરીએ.

1915ના સામાન્ય સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંત સાથે અવકાશનો આકાર હોવાનો વિચાર સર્જાયો હતો.

જે તમામ સ્વરૂપો વિશે વિચાર કરી શકાય છે તેમાંથી આ બ્રહ્માંડને માત્ર ત્રણમાંથી એકને અપનાવવાની મોકળાશ આપે છે.

એક તો એ કે તે વિશાળ વિસ્તારિત ગોળાની માફક વક્ર અને બંધ છે. બીજો એ કે તે અતિપરવલય, ખુલ્લા વક્ર એટલે કે ઘોડાની કાઠી જેવો છે. ત્રીજો તે સપાટ હોવાની પરિકલ્પના છે. બ્રહ્માંડ, તેના બેથી વધુ આયામ સિવાય, સપાટ કાગળ જેવું છે.

તેનો આકાર નિર્ધારિત કરતાં પરિબળોમાંનું એક તેની ઘનતા છે એટલે કે અવકાશમાં પદાર્થનું પ્રમાણ છે.

જો તે બહુ મોટું હશે તો ગુરુત્વાકર્ષણનું બળ, વિસ્તરણના બળ કરતાં વધી જશે અને તે ગોળાના સ્વરૂપમાં આકાર પામશે.

જો એવું હોય તો બ્રહ્માંડ સીમિત હશે, પણ તેનો કોઈ છેડો નહીં હોય. (જેમ કે દડાની સપાટી અનંત નથી. તેના પર કોઈ એવું બિંદુ નથી, જેને ‘છેડો’ કહી શકાય)

સીમિત હોવાની સાથે તે એક એવું પરિદૃશ્ય છે, જેમાં વિસ્તરણ અમુક બિંદુએ અટકી જશે. તારાવિશ્વો એકમેકથી દૂર જવાને બદલે, એકમેકની નજીક આવશે. એ બિગ બેંગથી શરૂ થયેલો મહાવિસ્ફોટ સમાપ્ત ન થાય ત્યાં સુધી નજીક આવતા રહેશે.

બીજી બે બાબતમાં, અતિપરવલય અને સમતળ, બ્રહ્માંડ અનંત છે અને તે કાયમ વિસ્તરતું રહેશે.

બ્રહ્માંડ અને તેનું ભવિષ્ય કેવું છે તે સ્થાપિત કરવા માટે નક્કર અવલોકનલક્ષી પુરાવાની જરૂર હતી, પણ શેના પુરાવાની જરૂર હતી?

આદિમ પ્રકાશ

બ્રહ્માંડશાસ્ત્રીઓએ કોસ્મિક માઇક્રૉવેવની પશ્ચાદભૂનું, લગભગ 13.8 અબજ વર્ષો પહેલાંના બિગ બેંગના અવશેષોનું માપન કર્યું હતું.

ભૌતિકશાસ્ત્રી અને લેખક માર્ક્સ ચાઉનના જણાવ્યા મુજબ, સ્ટાન્ડર્ડ કોસ્મોલૉજિકલ મૉડલ અનુસાર દ્રવ્ય, અવકાશ અને સમયની રચના ક્યારે થઈ તેનાં નિશાન શોધવાં સરળ છે, કારણ કે તે શબ્દશઃ સાર્વત્રિક છે.

તેઓ કહે છે, “બ્રહ્માંડના અવકાશમાં ક્યાંય પણ એક ઘન સેન્ટિમીટર જગ્યામાં 300 ફોટોન હોય છે, જે રેડિયેશનના પ્રકાશ કણો છે. હકીકતમાં બ્રહ્માંડના તમામ પ્રકાશમાંથી 99 ટકા તારાઓ અથવા તેના જેવું કશું નથી. તે બિગ બેંગનો ઝળકાટ છે.”

તેની શોધ 1965માં થઈ હતી અને તે નવજાત બ્રહ્માંડના ફોટા જેવું હતું.

તેમના કહેવા મુજબ, “તે આદિમ પ્રકાશ છે અને તેને ટેલિસ્કૉપ વડે કૅપ્ચર કરીએ ત્યારે આપણે શક્ય તેટલા આદિમ પ્રકાશને જોઈ શકીએ છીએ.”

“આ પ્રકાશમાં બ્રહ્માંડની એક છબિ અંકિત છે. તે બિગ બેંગના દસ લાખ વર્ષ પછીનો એક તૃતીયાંશ હિસ્સો હતું, એક મહત્ત્વપૂર્ણ બિંદુ, કારણ કે તે પહેલી સંરચનાઓ, આકાશગંગાનાં બીજ બન્યાં હતાં ત્યારે હતું.”

કિરણોત્સર્ગના તે અવશેષોને ભૂતકાળને સમજવા માટે બ્રહ્માંડશાસ્ત્રીઓના રોસેટા સ્ટૉન તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે, જે સંશોધકોને ઓછામાં ઓછા અવલોકનાત્મક પુરાવાઓમાંથી વિગતવાર નિષ્કર્ષની મોકળાશ આપે છે.

બિગ બેંગના અશ્મીભૂત કિરણોત્સર્ગમાંથી આટલો નિષ્કર્ષ કેવી રીતે કાઢી શકાય?

કેટલાક લોકો તેને વિજ્ઞાનમાંના સૌથી મુશ્કેલ માપન તરીકે ઓળખાવે છે.

બિગ બેંગનો જે પ્રકાશ હવે પૃથ્વીની આસપાસ ગોળામાં જોઈ શકાય છે તે ખૂબ જ ટૂંકા તરંગોના, માઇક્રૉવેવ્સના સ્વરૂપમાં છે અને તે પ્રકાશ અને શેષ ગરમીનું મિશ્રણ છે. અત્યંત નબળું છે, પરંતુ શક્તિશાળી આઇડિયાઝનો સંકેત આપવા માટે પૂરતું છે.

તે સમજાવતાં થિયૉરૉટિકલ ઍસ્ટ્રોફિઝિસ્ટ ડેવ સ્પર્ગેલે બીબીસીને કહ્યું હતું, “તે નિરપેક્ષ શૂન્ય (-273.15 ડિગ્રી સેન્ટિગ્રેડ) કરતાં લગભગ ત્રણ ડિગ્રી ઊંચા તાપમાન સાથેના એકસમાન સ્તર જેવું છે.”

આમાં રસપ્રદ શબ્દ છે “લગભગ”.

“તેમાં એક સ્થાથી બીજા સ્થાન પર નાના-નાના બદલાવની ડિગ્રી 100 હજારમાં સ્તરે હોય છે.”

આનું માપ કાઢવામાં આવ્યું છે, કારણ કે “આપણે માઇક્રૉવેવની પશ્ચાદભૂ જોઈએ છીએ ત્યારે બ્રહ્માંડની ભૂમિતિ વિશે જાણી શકીએ છીએ,” એવું ડેવ સ્પર્ગેલે કહ્યું હતું, જેઓ નાસાના ડબલ્યુએમએપી પ્રોબ સાથેના તેમના કામ માટે જાણીતા છે.

આકાશના અભ્યાસ અને તાપમાનના તફાવતને માપવા માટે તે પ્રોબની શરૂઆત 2001માં કરવામાં આવી હતી.

તે બ્રહ્માંડના આકારને નિર્ધારિત કરવામાં મદદકર્તા કેટલાક અભ્યાસો પૈકીનો એક હતો, પરંતુ તેનો આકાર કેવો છે તે નક્કી કરવામાં બિગ બેંગના પ્રકાશના કણોનાં અવલોકનો ડરહામ યુનિવર્સિટીના કાર્લોસ ફ્રેન્ક જેવા ખગોળશાસ્ત્રીઓ મદદરૂપ થયાં હતાં?

“તે વિજ્ઞાનનું સૌંદર્ય છે. આપણે વિગતવાર ડેટાના આધારે ખૂબ જ મહત્ત્વપૂર્ણ અનુમાન કરી શકીએ. પ્રકાશના આ કણો આપણે ટેલિસ્કૉપ સુધી પહોંચે તે પહેલાં અબજો વર્ષો પ્રસરતા હોય છે અને તમામ વક્રને અનુસરતા હોય છે.”

તેમના આગમનના આધારે તેમની યાત્રા કેવી હતી તે જાણી શકાય.

બ્રહ્માંડનો આકાર

ગોળાકાર બ્રહ્માંડમાં તેઓ અવકાશના સ્પેસના વળાંક મુજબ આગળ વધે છે અને અંતે એકમેકને મળે છે. અતિશયોક્તિપૂર્ણ બ્રહ્માંડમાં કિરણો એકમેક ક્યારેય છેદતાં નથી, વધુને વધુ અલગ થતાં રહે છે અને અંતે તેઓ સમાંતર રહે છે.

અવલોકનોના આધારે બ્રહ્માંડના આકાર અને ભાવિનું ખાતરીબંધ અનુમાન સૌપ્રથમ વાર વર્ષ 2000માં કરવામાં આવ્યું હતું. એ સમયે ઈટાલી, બ્રિટન, અમેરિકા, કૅનેડા અને ફ્રાન્સના ખગોળશાસ્ત્રીઓની આંતરરાષ્ટ્રીય ટીમે બૂમરેંગ તરીકે ઓળખાતા તેમના અભ્યાસનું પરિણામ પ્રકાશિત કર્યું હતું.

તેમણે કહ્યું હતું, “આ એ ક્ષણ છે, જેને આપણે પાઠ્યપુસ્તકોમાં યાદ રાખીશું. પાઠ્યપુસ્તકોમાં એવું જણાવવામાં આવ્યું હતું કે આપણું બ્રહ્માંડ સપાટ છે, મહાવિસ્ફોટ સાથે આપણો અંત થવાનો નથી, આપણી પાસે મર્યાદિત સમય છે અને તે સતત વિસ્તરતું રહેશે.”

નાસાના ડબલ્યુએમએપી પ્રોબ, યુરોપિયન સ્પેસ એજન્સીના પ્લાન્ક સ્પેસક્રાફ્ટ અને એટકામા કોસ્મૉલૉજી ટેલિસ્કૉપ દ્વારા કરવામાં આવેલા માપનની બાદમાં પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી.

જટિલ ઘનતા તરીકે ઓળખાતા અભ્યાસમાં પણ જોવા મળતા બ્રહ્માંડ સપાટ હોવાના પુરાવા સૂચવે છે કે એ તેની નીચે જ છે. એટલે કે તે સપાટ છે અને તે અનંતકાળ સુધી વિસ્તરશે.

પુરાવા શોધવાની વધુ એક રીત આઇસોટ્રોપિક લાઇનની છેઃ જો તે સપાટ હોય તો તમામ ખૂણેથી સમાન દેખાય. સંશોધનમાં જાણવા મળ્યું હતું કે તેની ચોકસાઈનું માર્જિન 0.2 ટકા છે.

તેમ છતાં, આપણે ગોળાકાર અથવા અતિપરવલય વિશ્વમાં રહીએ છીએ એવી શક્યતાને નકારી શકાતી નથી.

તમામ પગલાં લેવાઈ રહ્યાં હોવા છતાં પૃથ્વી સાથે સદીઓથી શું થતું રહ્યું છે તે તેની વક્રતા શોધવા માટે બહુ નાનું હોવાની શક્યતા કાયમ હોય છે. તેથી તે સપાટ હોવાનું માનવામાં આવતું હતું.

ગોળો અથવા કાઠી જેટલા મોટા એટલો સપાટ તેનો દરેક નાનો હિસ્સો. તેથી શક્ય છે કે બ્રહ્માંડ અત્યંત વિશાળ હોવાથી આપણે જે ભાગનું અવલોકન કરી શકીએ તે સપાટ હોવાની એટલી નજીક હોય કે તેની વક્રતા સર્વોત્તમ ચોકસાઈવાળાં સાધનો દ્વારા જ શોધી શકાય. એવાં સાધનોની શોધ થવી બાકી છે.

જોકે, આ ક્ષણે બધું સૂચવે છે કે બ્રહ્માંડ સપાટ, વિસ્તરતું અને અનંત છે.

આ વિશ્વની સુંદરતા એ છે કે જવાબો જ વારંવાર વધુ સવાલો સર્જે છે. જેમ કે, તે અનંત હોય તો કેવી રીતે વિસ્તરી શકે અને તેનો પ્રારંભ હોય તો તે અનંત કેવી રીતે હોઈ શકે?

આપણે તેને અહીં છોડી દઈએ. ક્યાંક એવું ન થાય કે આપણી પાસે વિચારવા માટે કંઈ જ ન રહે.

તમે બીબીસી ગુજરાતીને સોશિયલ મીડિયા પર અહીં ફૉલો કરી શકો છો

Facebook પર સમાચાર વાંચવા અહીં ક્લિક કરો.

Instagram પર બીબીસી ગુજરાતીને અહીં ફૉલો કરો.

YouTube પર બીબીસી ગુજરાતીના વીડિયો જોવા માટે અહીં ક્લિક કરો.

Twitter પર બીબીસી ગુજરાતીની ફૉલો કરવા અહીં ક્લિક કરો.