अवकाशाशी जडले नाते: अतिसूक्ष्म कणांपासून ते विश्वाच्या आकारापर्यंत गप्पा

>> फुग्यावर बसलेल्या माशीसाठी फुगा द्वीमिती आहे.two dimensional. तो फुगा त्रिमिती मध्ये फुगतो. तद्वत आपले त्रिमिती विश्व हे चौथ्या मिती मध्ये प्रसरण पावत आहे.
>> Submitted by केशवकूल on 16 July, 2023 - 18:55

हे अगदी भन्नाट उदाहरण आहे. याद्वारे हि कल्पना स्पष्ट करता येते. पूर्वी एकदा Quora वर अशाच एका प्रश्नाचे उत्तर देताना मी अगदी हेच उदाहरण वापरले होते. त्या उत्तरातला काही भाग इथे पेस्ट करत आहे (संपूर्ण उत्तराची लिंक याच्या खाली):
---
अशी कल्पना करा कि एक मोठ्ठा चेंडू आहे आणि त्यावर एका छोट्या मुंगीचे चित्र आहे. त्या चित्रातल्या मुंगीला जाणीवा आहेत अशी कल्पना करा. तिला कळते. पण काय? तिला फक्त चेंडूच्या पृष्ठभागावरची इतर चित्रे दिसतात. कारण तिचे जग द्विमितीय आहे. त्यामुळे हि चित्रमुंगी जर चेंडूवर सरकू लागली तर तिला त्या चेंडूवरील आजूबाजूची चित्रे दिसतील. तिला त्रिमितीय जगात वावरणारे आपण दिसणार नाही. तो चेंडूचा द्विमितोय पृष्ठभाग हेच तिचे विश्व असेल. ती चित्रे म्हणजे त्या विश्वातल्या वस्तू व जिथे चित्र नाही तो तिच्या दृष्टीने निर्वात अवकाश असेल. हा द्विमितीय पृष्ठभाग वक्र आहे व त्यापासून चेंडू बनलाय हे आपल्याला कळते. कारण आपण त्रिमितीय जगात आहोत. पण चित्रमुंगीच्या दृष्टीने विचार करता तिला आपले जग कळत नाही. तिला फक्त चेंडूचा पृष्ठभाग आणि त्यावरील अन्य चित्रे इतकेच कळते.

आता ह्या चेंडूत आपण जर हवा भरायला लागलो तर चेंडू जसजसा मोठा होईल तसतसे हा पृष्ठभाग प्रसरण पावू लागेल. चित्रे एकमेकांपासून दूर जायला लागतील. चित्रमुंगीला वाटेल तिचे विश्व प्रसरण पावतेय. हे अगदी तसेच आहे ना जसे आपण वर चर्चा केली होती? …आकाशगंगा दूर दूर जात असलेले हे विश्व प्रसरण पावत आहे… हो तेच आहे! फक्त फरक हाच कि आपण विश्वाच्या बाबत बोलत होतो जे त्रिमितीय आहे, ज्यामध्ये आपण आहे व ज्यात आकाशगंगा आहेत. आणि इथे आपण चेंडूच्या बाबत बोलतोय ज्याचा पृष्ठभाग द्विमितीय आहे, ज्रयामध्ये चित्रमुंगी आहे व इतर चित्रे आहेत.

अगदी हेच. चित्रमुंगीला वाटले कि तिचे द्विमितीय जग (चेंडूचा पृष्ठभाग) कुठे संपेल? तर आपल्याला माहित आहे क ते कुठेच संपणार नाही कारण ते वक्राकार आहे. तद्वत:च आपण ज्या विश्वात राहतो ते त्रिमितीय जग म्हणजेच अवकाश आणि काळ हे सुद्धा वक्राकार आहेत.
---
(संपूर्ण उत्तर: https://qr.ae/prrwaP)

>> << ICRF साठी सूर्य हाच मध्यभागी समजला गेला आहे. >>
>> ----- आपल्या मिल्की गॅलेक्सी ची व्याप्ती १००,००० प्रकाश वर्ष आहे आणि त्यामधे अनेक सूर्य (१०० अब्ज) आहेत पैकी कुठला ?

ICRF साठी त्यांनी आपलाच सूर्य मध्यवर्ती धरला आहे.

मानव हो. अगदी बरोबर. सूर्य नाही म्हणता येणार पण सूर्यमालेचा गुरुत्वकेंद्र (barycenter). पूर्ण सूर्यमाला ज्याभोवती फिरते तो अक्ष. गुरु सारख्या मोठ्या ग्रहामुळे जो अगदी सूर्याचा मध्यभाग न राहता त्याभोवती थोड्या अंतरावरच्या वर्तुळात फिरत राहतो.

>> अजून १३००० हजार वर्षांनी व्हेगा नावाचा तेजःपुंज तारा आढळ पदी विराजमान होईल.

हे खूप इंटरेस्टिंग आहे. दर २६००० वर्षांनी पृथ्वीचा तिरका अक्ष एक प्रदक्षिणा पूर्ण करतो. त्यामुळे १३००० वर्षांनी सगळ्या ध्रुवबाळांची व्हेगाबाळे होणार आहेत

आपल्या मोबाईल मध्ये SkyView म्हणून एक ऍप आहे ज्याद्वारे आकाशातले खगोल त्यांच्या इत्यंभूत माहितीसह आकाशात पाहता येतात. फारच भन्नाट अनुभव असतो तो. इतरही अशी ऍप असतील. मायबोलीवर वावे आहेत त्या कदाचित याबद्दल अधिक लिहू शकतील.

एक दीड महिन्यापूर्वी जेंव्हा आकाश निरभ्र होते तेंव्हा या ऍपचा वापर करून मी ताऱ्यांची ओळख करून घेऊ लागलो. हा व्हेगास रात्री नऊ च्या आसपास पूर्व-उत्तर आकाशात दिसतो. खरंच तेजस्वी आहे. निळसर झाक आहे. पांढरा शुभ्र गणवेश निळीच्या पाण्यात धुवून परिधान करून आलेल्या एखादया वक्तशीर शाळकरी मुलासारखा तो ठराविक वेळी आकाशात ठराविक ठिकाणी हजर असायचा साधारणपणे पंचवीसएक प्रकाशवर्षे दूर आहे तो.

त्याचवेळी थेट डोक्यावर आकाशात अजून एक तेजस्वी तारा दिसतो. या बाप्पूला मी अनेक वर्षे त्यावेळी तिथं पाहतोय. जेवणखाण झाल्यावर फिरायला गेलं आणि ढेकर देत जरा वर बघितले की हा तिथे हजर डोक्यावर नाइटलॅम्प लावल्यासारखा! बर आपल्याकडे याला फार कोण ओळखतही नाही. इतका तेजस्वी, पण सगळ्या प्रसिद्ध ग्रहतारे मंडळींत याचे नाव का नसेल याचे आश्चर्य वाटे. इतके मार्क मिळूनही बोर्डात न येणाऱ्या विद्यार्थ्यासारखा परवा मी त्याच्याकडे माझा मोबाईल वळवला तेंव्हा कळले की तो ARCTURUS नावाचा तारा आहे. (मराठीत स्वाती नक्षत्र?) त्याला आता मी जे पाहत होतो तो मी शाळेत असतानाचा त्याचा प्रकाश होता हे लक्षात आल्यावर उगीचच भरून आले

तसेच तिकडे दक्षिण आकाशात त्याचवेळी खूप क्षीण अशी जोडगोळी दिसते. त्या ऍपने मला सांगितले की हे बंधू म्हणजे शिवरायांच्या काळातला प्रकाश आहे! म्हणजे आता माझ्या डोळ्यात पोहोचलेले किरण तिथून निघाले तेव्हा इथे शिवरायांचा काळ होता. मी नकळत नमस्कार केला.

आकाशदर्शन खूप खूप अंतर्मुख करते उन्हाळ्यात तर छंदच लागला होता.

>> फक्त गणिती सूत्र जुळवण्यासाठी आपण मास मुळे स्पेस curve होते हे स्वीकारले आहे का?

फॉर्म्युलाच असा बनवायचा की काहीतरी करून curve आलाच पाहिजे (??) असे का? नाही नाही. असे नाही. असे Manipulation केले जात नाही. (केले असते तर ते वैज्ञानिकांनी स्विकारलेही नसते)

तर निरीक्षणे आणि आधी मांडलेल्या थियरीचा अभ्यास करून नवीन थियरी बनवली जाते. त्यामध्ये

existing theory+observations+intuition = new theory

असे काहीसे आपण म्हणू शकतो. त्यानुसार अल्बर्ट आइन्स्टाइन यांनी बुध या ताऱ्याच्या कक्षेचा निरीक्षण करून नीट अभ्यास केला तेंव्हा त्यांच्या लक्षात आले की तो न्यूटनचा गुरुत्वाकर्षण नियम तंतोतंत पाळत नाही. अन्यथा त्याची कक्षा वर्तुळाकार झाली असती. पण इथे तर ती थोडी elliptical आहे. तसेच १९१९ साली जे सूर्यग्रहण झाले तेंव्हा जिथे गुरुत्वाकर्षण जास्त आहे तिथे प्रकाशकिरण थोडे वक्र झालेले दिसले. या सर्वांवरून त्यांनी न्यूटनच्या थियरीमध्ये सुधारणा घडवून आणत नवीन थियरी मांडली जी या निरीक्षणांना सपोर्ट करत असेल.

बर इतकेच नाही तर नवीन थियरी नुसार इतरही निरीक्षणे जुळायला हवीत. (नाहीतर ते सगळे जुळते आणि दुसरीकडे मात्र भलतेच अर्थ निघत आहेत असे व्हायला नको)

तर या सगळ्यातून तावून सुलाखून ती थियरी निघते म्हणून तर आपण अजुनही त्यावर चर्चा करत आहोत नाहीतर तशा बऱ्याच थियरीज येऊन जातात व गेल्यातसुद्धा.

>> या फुल पोकळित बिंग बॅंग एक डॉट इतका मॅटर आहे. काय मॅटर झाला मधला मॅटर नाहि.

भाSSSरी लिहिता तुम्ही. इतर काही धाग्यांवर सुद्धा मस्त कॉमेंट आहेत I have become fan of d writing style tht you've adopted.

मी कल्पना केली केली की आइन्स्टाइनला फोन आला, "ए अलबर्ट भाऊ, जरा येतो का इकडे? एक म्याटर झालाय राव"
तर त्याची काय reaction असेल? "Oh from your voice, I think it's dark matter"

बाय द वे विश्वामध्ये बहुतांश निर्वात पोकळीच आहे याची पुष्टी करणारे एक खूप छान वाक्य परवा एका व्हिडीओमध्ये ऐकले,
"जर आपण अवकाशयान घेऊन कोणत्याही एका दिशेने अगदी सरळ सरळ जायला सुरवात केली, तर कोणत्याही खगोलाला न धडकता आपण विश्वाच्या सरहद्दीपर्यंत (माहीत असलेल्या. म्हणजे ४७ बिलियन्स प्रकाशवर्षे) जाण्याची प्रॉबॅबिलिटी १०० टक्के आहे" आणि यानंतरचे वाक्य होते
"Our universe is suppper empty"

असे काही वाचले ऐकले की मोठी मौज वाटते

हे दोन अंक इंटरनेटवर सहज उपलब्ध आहेत आणि त्यांच्याबाबत बरीच एकवाक्यता आहे:

Total atoms in the Universe: 10^80 atoms

Radius of the Universe: 4.4×10^26 meters

दोन्हीवरून साधे गणित केले तर लक्षात येते की हे सगळे (वस्तुमान) इतके विरळ आहे कि विश्वातील प्रत्येक चार घनमीटर जागेत एक अणू बसू शकेल. सर्व पोकळीच, बहुतेक सगळे शून्य आणि हि पोकळी अजून वाढतच आहे (वैश्विक प्रसरणामुळे). म्हणजे साबणाचा एका थेंबापासून कोणीतरी (चौथ्या/पाचव्या मितीत असलेल्याने?) फुगा बनवून हळूहळू त्यात हवा भरून तो फुगवावा तसा प्रकार आहे.

अशा रीतीने आपण फिजिक्स मधून अध्यात्मात जातो. मग पुण्याचे ट्रॅफिक आणि आयुष्यातल्या बाकी समस्यांचे फार काही वाटत नाही

>> हे दोन्ही कसं शोधून काढलं शास्त्रज्ञांनी?

मॉडेल्स वरून.
Observations + Statistics वरून possible models बनवतात. त्यावरून estimations काढतात.

दीर्घिका (galaxies) एकमेकांपासून किती वेगाने (doppler effect) व कोणत्या दिशांनी जातात हे पाहून त्या एकत्र असू शकतील तो काळ कधीचा असेल ते काढतात. म्हणजे BigBang time. म्हणजे त्या काळातले किरण (EM waves) आजवर किती अंतरावर गेले असतील, तो observable universe चा radius (१३.८ बिलियन्स प्रकाशवर्षं असा काहीतरी आहे तो). त्यावरून observable universe चा volume मिळेल.

आणि ज्या वेगात स्वतःभोवती दीर्घिका फिरत आहेत ते पाहता त्यात किती वस्तुमान असायला हवे आणि प्रत्यक्षात किती आहे त्यावरून त्यात dark matter आणि visible matter चे प्रमाण किती आहे ते काढले. ते फक्त ५% visible matter येतं. (५ टक्क्यात कसं परवडंल सांगा बघू )

आणि मग फक्त ५% visible matter दीर्घिकेत. तर मग एकूण दीर्घिका किती असतील? आणि त्यानुसार एकूण observable universe मध्ये किती वस्तुमान याचे एस्टिमेट केले.

शोले मध्ये जय हा मौसीकडे बसंतीसाठी बीरूच्या लग्नाचा प्रस्ताव घेऊन जातो, आणि मौसी ला बिरु किती चांगला टप्प्याटप्याने सांगताना दुसरी बाजू पण सांगून जातो तसे मी फक्त किती सोपे आहे हे सांगून सुरवात केली बाकी पुढे बरेच आहे.