കോസ്മോളജി — സ്റ്റാൻഡേർഡ് മോഡൽ
The Standard Model of Cosmology (in Malayalam)
എന്താണ് കോസ്മോളജി?
വളരെ വലിയ സ്കെയിലുകളിലെ പ്രപഞ്ചത്തിന്‍റെ ഘടന , അതിന്‍റെ പരിണാമം എന്നിവയെ കുറിച്ച് പഠിക്കുന്ന ശാസ്ത്ര ശാഖയാണ് കോസ്മോളജി.
താരതമ്യേന പുതിയൊരു ശാഖയാണ് ഇത്. എന്നിരുന്നാലും, പ്രപഞ്ചത്തെ കുറിച്ച് വളെരെ വിശദമായി തന്നെ മനസ്സിലാക്കാൻ ഈ ഉദ്യമത്തിന് കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്. ആസ്ട്രോ ഫിസിക്സ് , പാർട്ടിക്കൾ ഫിസിക്സ്, ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് , ആപേക്ഷികത, ഫ്ലൂയിഡ് ഡൈനാമിക്സ് എന്ന് തുടങ്ങി അതി വിശാലമായ ശാസ്ത്ര ശാഖകളുടെ സമ്മേളനമാണ് ആധുനിക ഫിസിക്കൽ കോസ്മോളജി.
ആധുനിക ഫിസിക്കൽ കോസ്മോളജി, പ്രപഞ്ചത്തെ മാത്തമറ്റിക്കൽ ഇക്വേഷൻസ് ഉപയോഗിച്ച് പഠിക്കാന്‍ സാധിക്കുന്ന ഒരു സിസ്റ്റം ആയി പരിഗണിക്കുന്നു.
കോസ്മോളജിയുടെ സ്റ്റാൻഡേർഡ് മോഡൽ മറ്റൊരു പേരിലും അറിയപ്പെടുന്നു:
ΛCDM (ലാംഡ സി ഡി എം) മോഡല്‍
- Λ - കൊസ്മളോജിക്കല്‍ കോണ്‍സ്റ്റന്‍റ് / ഡാര്‍ക്ക്‌ എനര്‍ജി / വാക്വം എനര്‍ജി
- C - കോള്‍ഡ്
- D - ഡാര്‍ക്ക്‌
- M - മാറ്റര്‍
എന്താണ് ഒരു “മോഡല്‍”?
എന്താണ് “സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡല്‍”?
ഒരു പഠന ശാഖയിലെ പ്രതിഭാസങ്ങളെ കുറിച്ച് ഏറ്റവും കൃത്യമായി വിവരിക്കുന്നതായി അംഗീകരിക്കപ്പെടുന്ന മോഡല്‍ ആണ് ആ പഠന ശാഖയിലെ സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡല്‍. ഇതുവരെ നടത്തിയ എല്ലാ ടെസ്റ്റുകളും പരീക്ഷണങ്ങളും നേരിട്ടിട്ടുള്ള മോഡല്‍ ആണ് ഇത്. ഡാറ്റയുമായി ഏറ്റവും യോജിക്കുന്നതും ആയ മോഡല്‍ ആണ് സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡല്‍.
-
സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡല്‍ ഒരു പരിപൂര്‍ണ്ണമായ മോഡല്‍ അല്ല. അതായത് തുറന്ന ചോദ്യങ്ങള്‍ ഇപ്പോഴും ബാക്കിയുണ്ട്. മാത്രവുമല്ല എല്ലാ സയന്‍റിഫിക് മോഡലുകളും പോലെ റിവിഷനുകള്‍ ഇതിനും ഉണ്ടാകാം.
-
സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡല്‍ പ്രപഞ്ചത്തിന്‍റെ വികാസ പരിണാമങ്ങളെ വിശദീകരിക്കുന്ന ഒരേ ഒരു മോഡല്‍ അല്ല. മറ്റു പല മോഡലുകളും നിലവിലുണ്ട്. പക്ഷെ ലഭ്യമായ ഡാറ്റയുമായി ഏറ്റവുമധികം യോജിക്കുന്ന മോഡല്‍ സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡല്‍ ആണ്.
-
സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡലിനും അപ്പുറം തിയറികള്‍ ഉണ്ട്. “പുതിയ ഫിസിക്സ്” എന്നറിയപ്പെടുന്ന പഠനശാഖയില്‍ സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡലിന് വിപുലീകരണങ്ങള്‍ ഉണ്ട്. ഈ മേഖലയില്‍ വളരെ ആക്ടിവ് ആയി റിസര്‍ച്ച് നടക്കുന്നു.
ഇന്‍റര്‍വെബില്‍ കോസ്മോളജിയെ കുറിച്ച് മലയാളത്തില്‍ വളരെയധികം വിവരങ്ങളൊന്നും ലഭ്യമല്ലാത്തത് കൊണ്ടും, ഞാന്‍ മനസ്സിലാക്കിയ കാര്യങ്ങള്‍ ഒന്നുകൂടി ദൃഠമാക്കാനും വേണ്ടിയാണ് ഈ പ്രോജക്ട് തുടങ്ങിയത്.
സമീപനം
നമുക്ക് ഇന്ന് ഉള്ള ഫിസിക്കല്‍ ഫൌണ്ടേഷനുകളില്‍ നിന്നാണ് നാം കോസ്മോളജിയെ സമീപിക്കാന്‍ പോകുന്നത്.
കൈവശം ഉള്ള ടൂളുകള്‍:
-
അറ്റോമിക് സബ് -അറ്റോമിക് സ്കെയിലുകളിലുള്ള ബിഹേവിയര്‍ - ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ്
-
പാര്‍ടിക്കള്‍സും അവ തമ്മിലുള്ള ഇന്‍റ്ററാക്ഷനുകള്‍ അതികൃത്യമായി വിവരിക്കുന്നു - പാര്‍ടിക്കള്‍ ഫിസിക്സിന്‍റെ സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡല്‍
-
വലിയ സ്കെയിലുകളില്‍ ഗ്രാവിറ്റിയുടെ ബിഹേവിയര്‍ - ജനറല്‍ ആപേക്ഷികത
-
ടെമ്പറേച്ചര്‍ - പ്രഷര്‍ എന്നിവയുടെ ബിഹേവിയര്‍ - തെര്‍മോ ഡൈനാമിക്സ്
-
ഫണ്ടമെന്‍റ്ല്‍ ഫീല്‍ഡുകളുടെ ഇന്‍ററാക്ഷന്‍സ് - ക്വാണ്ടം ഫീല്‍ഡ് തിയറി
-
പ്രകാശവും മറ്റു EM റേഡിയേഷനുകളുടേയും ബിഹേവിയര്‍ - സ്പെഷ്യല്‍ ആപേക്ഷികത, ക്വാണ്ടം ഇലക്ട്രോ ഡൈനാമിക്സ്
-
നോണ്‍- റെലറ്റിവിസ്ടിക് ബിഹേവിയര്‍ - ക്ലാസ്സിക്കല്‍ / ന്യൂട്ടോണിയന്‍ മെക്കാനിക്സ്
-
കുന്നു കണക്കിന് ലഭ്യമായ ഒബ്സര്‍വേഷന്‍ ഡാറ്റ
-
മാത്തമാറ്റിക്സിന്‍റെ ശക്തി
ദൃഠമായ മാത്തമാറ്റിക്സ് ആണ് ഫിസിക്സിന്‍റെ നട്ടെല്ല്. അതിനാല്‍ ഒന്നും സ്കിപ് ചെയ്യാതെ കവര്‍ ചെയ്യാന്‍ ഞാന്‍ ഉദ്ദേശിക്കുന്നു.
വായനക്കാര്‍ക്ക് താഴെ പറയുന്ന സ്കില്‍സ് ഉണ്ടെന്നു ഞാന്‍ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു:
- സയന്‍റിഫിക് / മാത്തമാറ്റിക്കല്‍ റീസണിംഗ്:
എങ്ങനെ കണ്‍ക്ലൂഷന്‍സില്‍ എത്താം, എങ്ങനെ തെറ്റായ കണ്ക്ലൂഷനില്‍ എത്താതിരിക്കാം!
വായിക്കൂ: The Scientific Method
- ക്ലാസ്സിക്കല്‍ ഫിസിക്സ്, ആപേക്ഷികത, ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ്, കാല്‍ക്കുലസ്, ഡിഫറന്ഷ്യല്‍ ഇക്വേഷന്‍സ്, ലിനിയര്‍ ആല്‍ജിബ്ര , ടോപോളജി എന്നിവയുമായി പരിചയം
ചില കോണ്‍സപ്റ്റ്കള്‍ അറിഞ്ഞിരിക്കണം, അത്രേ ഉള്ളു.
- ക്യൂരിയോസിറ്റി:
ഇതില്ലാതെ ഒന്നും നടക്കില്ല!
ആരെ ഉദ്ദേശിച്ചാണ് ഇത് എഴുതിയിരിക്കുന്നത്?
(ഈ സെക്ഷന്‍ എഴുതേണ്ടി വന്നതില്‍ ഖേദിക്കുന്നു, but we must call a spade a spade. No point in beating around the bush.)
‘സയന്‍ന്‍റിഫിക് ലിറ്ററസി’ ഉള്ളരെ ഉദ്ദേശിച്ചാണ് ഇത് എഴുതിയിരിക്കുന്നത്.
അത് കണ്ടെത്താന്‍ എളുപ്പമാണ്.
ജ്യോതിഷത്തെ കുറിച്ച് നിങ്ങളുടെ അഭിപ്രായം എന്താണ്?
“ജ്യോതിഷം അതി ഗംഭീരമായ ശാസ്ത്രമാണ്. ആര്‍ഷ ഭാരത…… [എന്ന് തുടങ്ങി കുറേ സെന്‍റന്‍സ്].”
നിങ്ങളുടെ ഉത്തരം ഇങ്ങനെയാണ് എങ്കില്‍ ഇത് നിങ്ങളെ ഉദ്ദേശിച്ച് അല്ല എഴുതിയിരിക്കുന്നത്. ഇത് വായിച്ചു വെറുതെ സമയം കളയേണ്ട കാര്യം ഇല്ല.
“ജ്യോതിഷം == 
.”
നിങ്ങളുടെ ഉത്തരം ഇങ്ങനെയാണ് എങ്കില്‍ ഇത് നിങ്ങളെ ഉദ്ദേശിച്ചാണ് എഴുതിയിരിക്കുന്നത്. കാരണം കാര്യങ്ങള്‍ ഗ്രഹിക്കാന്‍ താങ്കള്‍ക്കു ശേഷിയുണ്ട്.
എന്തിന്?
I’ll let Carl Sagan explain that:
" The Cosmos is all that is or ever was or ever will be.
Our contemplations of the Cosmos stirs - there is a tingling in the spine, a catch in the voice, a faint sensation, as if a
distant memory, of falling from a great height.
We know we are approaching the grandest of mysteries.
The size and age of the Cosmos are beyond ordinary human understanding.
Lost somewhere between immensity and eternity is our tiny planetary home.
In a cosmic perspective, most human concerns seem insignificant, even petty.
And yet our species is young and curious and brave and shows much promise.
In the last few millennia we have made the most astonishing and unexpected discoveries about the Cosmos and our place
within it.
They remind us that humans have evolved to wonder, that understanding is a joy, that knowledge is prerequisite to survival.
I believe our future depends on how well we know this Cosmos in which we float like a mote of dust in the morning sky.
We wish to pursue the truth no matter where it leads. But to find the truth, we need imagination and skepticism both.
We will not be afraid to speculate. But we'll be careful to distinguish speculation from fact.
The Cosmos is rich beyond measure - in elegant facts, in exquisite interrelationships, of the awesome machinery of nature."
ഇത് മൊത്തം കണക്കാണല്ലോ! ഹൊ തലവേദനയെടുക്കുന്നു!
എല്ലാ ചാപ്റ്ററിന്‍റെയും അവസാനം ഒരു സമ്മറി സെക്ഷന്‍ ഉണ്ട്. ഇവിടെ ആ ചാപ്റ്ററിലെ പ്രധാന കണ്ടെത്തലുകള്‍ ലിസ്റ്റ് ചെയ്തിരിക്കുന്നു. ഇത് വായിച്ചാല്‍ ഒരു ഏകദേശ രൂപം കിട്ടും. പക്ഷെ ഒരു കാര്യം ഓര്‍ക്കുക. ഈ കണ്ടെത്തലുകളില്‍ എങ്ങനെ എത്തിച്ചേര്‍ന്നു എന്നറിയണമെങ്കില്‍ മാത്തമാറ്റിക്സ് ഉപയോഗിച്ചേ പറ്റൂ.
പ്രപഞ്ചത്തിനെ കുറിച്ച് അടിസ്ഥനപരമായ കാര്യങ്ങള്‍ മനസ്സിലാക്കണമെങ്കില്‍ മാത്തമാറ്റിക്സ് ഉപയോഗിച്ചേ പറ്റൂ എന്നും മനുഷ്യര്‍ നിര്‍മ്മിച്ച മറ്റു ഭാഷകള്‍ ഇതിനു പോരാ എന്നും ഫിസിക്സ് കുറച്ചുകാലം പഠിച്ചാല്‍ മനസ്സിലാകും!
റെഫറന്‍സ്
എവിടെയെങ്കിലും “സ്റ്റക്ക്” ആകുന്നു എന്ന് തോന്നുന്നു എങ്കില്‍ താഴെ പറയുന്ന റിസോര്‍സുകള്‍ ഉപയോഗിക്കാം
(From beginner to advanced level)
- Introduction to Cosmology 2nd Edition by Barbara Ryden
- Cosmology lecture series by Leonard Susskind (available on youtube)
- Modern Cosmology 1st Edition by Scott Dodelson
- Physical Foundations of Cosmology 1st Edition by Viatcheslav Mukhanov
ബന്ധപ്പെട്ട മറ്റു പുസ്തകങ്ങള്‍:
-
The Universe in a Helium Droplet by Grigory E. Volovik : exploring the fundamental relations between three vast areas of physics - particle physics, cosmology and condensed matter physics
-
A course in modern mathematical physics by Peter Szekeres: Deep Mathematical concepts that underpin the natural world
-
QED - The Strange Theory of Light and Matter by Richard P. Feynman: All about Quantum Electro Dynamics
-
Mathematics - Its Content, Methods and Meaning by A. D. Aleksandrov, A. N. Kolmogorov, M. A. Lavrent’ev: Covers topics such as Analysis and Analytic Geometry. This is mainly a Mathematics focused book but gives deep understanding of some concepts that are helpful.
-
Mathematical Methods in Quantum Mechanics With Applications to Schrodinger Operators by Gerald Teschl - Mathematical Foundations of Quantum Mechanics. (Available for free here:)
-
The Road To Reality by Roger Penrose: Provides all the necessary tools for understanding the laws of the universe from the foundations of science, basics of mathematics, to ideas in New Physics.
മനസ്സിലാക്കുക എന്നതാണ് ലക്ഷ്യം, കാണാപ്പാഠം ആക്കുക അല്ല.