Answer 💪

ஈர்ப்புவிசையால் காலமே மாறுபடுகிறது!

ஐன்சுடீனின் பொது சார்பியல் கோட்பாட்டின்படி எங்கு ஈர்ப்புவிசை அதிகமாக இருக்கிறதோ அங்கே காலம் மெதுவாக நகர்கிறது.

[பின்வருவது ஒரு கற்பனை கலந்த விளக்கம். கொஞ்சம் வளவளவென்று இருக்கும். அறிவியல் மட்டும் போதும் என்பவர்கள் நேராக விடையின் இறுதிக்குச் செல்லவும்.]

இதை விளக்க அகரன் இகரன் என்று இரண்டு நண்பர்களைக் கற்பனை செய்துகொள்வோம்.

அகரன் புவியில் இருக்கிறான். இகரன் புவியைவிட பல மடங்கு அதிக நிறை கொண்ட வேறொரு கோளில்இருக்கிறான்.

இகரன் ஒரு நொடி என்று கணக்கிடும் காலம் அகரனைப் பொறுத்தவரை ஒரு நாளாகவோ, ஒரு ஆண்டாகவோ கூட இருக்கலாம் (இந்த வேறுபாடு அக்கோளின் நிறையைப் பொறுத்தது! அதிக நிறை அதிக கால வேறுபாடு!)

இதில் கவனிக்க வேண்டியது என்னவென்றால் இகரனுக்கு அது ஒரு நொடிதான். இகரன் வைத்திருக்கும்* எல்லாக் கடிகாரங்களும் ஒரு நொடி கடந்ததாகத்தான் காட்டும். (*அதாவது, இகரன் இருக்கும் கோளில் / கோளின் ஈர்ப்புவிசைக்குள் இருக்கும் அனைத்தும்). இகரனைப் பொறுத்தவரை காலம் மெதுவாகச் செல்கிறது என்பதை உணரவே மாட்டான்!

அகரனால் எப்படி இகரனின் கால வேறுபாட்டை அளக்க இயலும்?

கற்பனையைக் கொஞ்சம் மாற்றுவோம்:

அகரனும் இகரனும் ஓருருவ இரட்டையர்கள். இருவரும் புவியில் பிறந்து வளர்ந்தவர்கள். அகரன் ஒரு மருத்துவன். இகரன் விண்வெளி வீரன்.

தனது இருபத்திமூன்றாவதுபிறந்தநாள் விழாவைத் தனது அண்ணன் அகரனுடன் சேர்ந்து கொண்டாடி முடித்த கையோடு இகரன் விண்வெளி ஓடத்தில் ஏறி வேறொரு கோளுக்குச் சென்றுவிடுகிறான்.

அவர்களின் அப்பா இருவருக்கும் பிறந்தநாள் பரிசாக ஒரு விலையுயர்ந்த துல்லியமாக மணியும் தேதியும் காட்டும் கைக்கடிகாரத்தைப் பரிசளித்துள்ளார்.

விண்வெளிக்குக் கிளம்பும் முன் இகரன் தனது கைக்கடிகாரத்திலும் தனது அண்ணன் அகரனின் கைக்கடிகாரத்திலும் ஒரே நேரத்தையும் தேதியையும் துல்லியமாக அமைத்துவிட்டுச் செல்கிறான்.

இகரனின் விண்வெளிப் பயணம் ஒரு திங்கள் (மாதம்) நீடிக்கிறது. அதில் அவன் ஒரு சில நாள்களை ஒரு நிறை அதிகமுள்ள கோளில் கழித்தான்.

தனது தாயுலகையும் (?!) குடும்பத்தையும் பார்க்கும் ஆர்வத்தோடு திரும்பி வந்தவனுக்குப் பெரிய அதிர்ச்சி காத்திருந்தது!

அவனது அப்பா அம்மா இப்போது உயிரோடு இல்லை, அவனது அண்ணன் அகரன் படு கிழவனாய் தள்ளாடி வருகிறான்!

இகரன் மட்டும் இருபத்திமூன்று வயது இளைஞனாய் அதிர்ந்துபோய் நிற்கிறான்.

இகரனின் கைக்கடிகாரம் ஒரு மாதம் கடந்ததாகத்தான் காட்டுகிறது.

அகரனின் கைக்கடிகாரம் பல ஆண்டுகள் கடந்துவிட்டதைக் காட்டுகிறது!

ஆனால், எப்போதும் இரண்டு கடிகாரங்களும் சரியாகத்தான் ஓடிக்கொண்டிருந்தன! கடிகாரங்களில் எந்தப் பிழையும் இல்லை!

அறிவியல் மட்டும் [கற்பனைக் கதைகள் பிடிக்காத உம்மனாமூஞ்சி அறிவியலார்வலர்கள் இங்கே வரவும்…]:

புவியிலிருந்து ஒரு கடிகாரத்தை வேறொரு நிறை அதிகமான கோளுக்கு அனுப்பி, திரும்பப் பெற்று, அதையும் புவியிலேயே இருக்கும் இன்னொரு கடிகாரத்தையும் ஒப்பிட்டால் நேரம் மாறியிருப்பதை அளக்க / உணர முடியும்.

நடைமுறையில் இது சாத்தியமா? இப்போதைக்கு இல்லை!

பின் எப்படி ஈர்ப்பு விசையால் கால விரைவு மாறுவதை அளப்பது?

அதற்கு ஒரு இயற்கையான கடிகாரம்இருக்கிறது:

அலைகள்!

அலை என்பது ஒரு ஊசலாட்டத்தின்நகர்வு.

ஊசலாட்டம் என்றாலே அதில் ஒரு காலவளவு பொதிருந்திருக்கும் அல்லவா?

ஒரு ஊசலாட்டம் ஒரு முறை நிகழத் தேவையான காலத்தை அதன் ‘கால இடைவெளி’ (time period, TT) என்போம்.

இக்கால இடைவெளியின் தலைகீழ் மதிப்பை ‘அதிர்வெண்’ (frequency, ff)என்போம்.

அதிர்வெண் என்பதை அவ்வூசலாட்டம் நொடிக்கு எத்தனை முறை நிகழ்கிறது என்ற கணக்காகவும் சொல்லலாம்.

ஊசலாட்டம் நகர்வதுதானே அலை என்றோம்? அவ்வாறு ஒரே ஒரு ஊசலாட்டம் எவ்வளவு தொலைவு நகர்கிறது என்ற அளவே அதன் அலைநீளம் (wavelength, λ) ஆகும்.

ஒளியும் ஒருவகை அலைதான்.

ஒரு விண்மீனிலிருந்து புறப்படும் ஒளி அவ்விண்மீனின் ஈர்ப்புவிசைக்கு உட்படுகையில் அதன் காலம் மெதுவாகச் செல்லுமல்லவா?

இதனால் அதன் 

கால இடைவெளி அதிகரிக்கும், 

அதிர்வெண் குறையும், 

எனவே அலைநீளம் அதிகரிக்கும்!

நீல நிறமாகத் தொடங்கும் ஒரு ஒளி நம்மை வந்து அடைகையில் சிவப்பு நிறமாக மாறியிருக்கும்!

இதற்கு ‘ஈர்ப்புவிசைச் சிவப்புப் பெயர்வு’ (gravitational redshift) என்று பெயர்.

(விண்மீனிலிருந்து புறப்படும் ஒளி மட்டுமல்ல, ஒரு விண்மீனைக் கடந்து நம்மை வந்தடையும் ஒளியும் இவ்வாறு அலைநீளம் அதிகரித்திருக்கும்!)

படம்: ஈர்ப்புவிசைச் சிவப்புப் பெயர்வைக் காட்டும் படம். மூலம்: விக்கிபீடியா.

இந்த சிவப்புப் பெயர்வைக் கொண்டு அதிக ஈர்ப்புவிசையில் காலம் மெதுவாகச் செல்கிறது என்பதை உணரலாம்.

கவனிக்க: ‘சிவப்புப் பெயர்வு’ என்று சொல்வதன் காரணம் பின்வருமாறு:

நம் கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளியில் அதிக அதிர்வெண்ணும் குறைந்த அலைநீளமும் கொண்டது ஊதா (அதற்கடுத்து நீலம்), குறைந்த அதிர்வெண்ணும் அதிக அலைநீளமும் கொண்டது சிவப்பு.

நீல ஒளி சிவப்பாக மாறினால் அலைநீளம் அதிகரித்துள்ளது என்று பொருள். எனவே, பொதுவாக அலைநீளம் அதிகரிப்பதை ‘சிவப்புப் பெயர்வு’ என்கிறோம் (அவ்வாறே, அலைநீளம் குறைவதை ‘நீலப் பெயர்வு’ (blueshift) என்போம்!)

இது வெறும் பெயர்தான், எல்லா ஒளியும் சிவப்பாக மாறிவிட வேண்டும் என்ற தேவை இல்லை!

(எடுத்துக்காட்டாய், காமா கதிர்களைவிட எக்சு-கதிர்களுக்கு அலைநீளம் அதிகம், ஈர்ப்புவிசைக்கு உள்ளாகும் காமா கதிர் எக்சு-கதிராக மாறும், அலைநீளம் அதிகரிக்கும், அதனையும் நாம் ‘சிவப்புப் பெயர்வு’ என்றே சொல்வோம்! ஆனால், உண்மையில் இங்கு எதுவுமே சிவப்பு அல்ல! காமா, எக்சு ஆகிய இரண்டுமே நம் கண்களுக்குத் தெரியாது, எனவே அவற்றுக்கு நிறமே இல்லை!)