Hh

SUPERSTRINGS - M-theory 

എം.തിയറി - ദൈവത്തിന്റെ മനസ്സ്

M-theory is described at low energies by an effective theory called 11-dimensional supergravity. This theory has membrane and 5-branes as solitons, but no strings. How can we get the strings that we've come to know and love from this theory? We can compactify the 11-dimensional M-theory on a small circle to get a 10-dimensional theory. If we take a membrane with the topology of a torus and wrap one of its dimensions on this circle this will become a closed string! In the limit where the circle becomes very small we recover the Type IIA superstring.

How do we know that M-theory on a circle gives the IIA superstring, and not the IIB or Heterotic superstrings? The answer to this question comes from a careful analysis of the massless fields that we get upon compactification of 11-dimensional supergravity on a circle. Another easy check is that we can find an M-theory origin for the D-brane states unique to the IIA theory. Recall that the IIA theory contains D0,D2,D4,D6,D8-branes as well as the NS fivebrane. The following table summarizes the situation:

 M-theory on circle IIA in 10 dimensionsWrap membrane on circleIIA superstringShrink membrane to zero sizeD0-braneUnwrapped membraneD2-braneWrap fivebrane on circleD4-braneUnwrapped fivebraneNS fivebraneThe two that have been left out are the D6 and D8-branes. The D6-brane can be interpreted as a "Kaluza Klein Monopole" which is a special kind of solution to 11-dimensional supergravity when it's compactified on a circle. The D8-brane doesn't really have clear interpretation in terms of M-theory at this point in time; that's a topic for current research!

We can also get a consistent 10-dimensional theory if we compactify M-theory on a small line segment. That is, take one dimension (the 11-th dimension) to have a finite length. The endpoints of the line segment define boundaries with 9 spatial dimensions. An open membrane can end on these boundaries. Since the intersection of the membrane and a boundary is a string, we see that the 9+1 dimensional worldvolume of the each boundary can contain strings which come from the ends of membranes. As it turns out, in order for anomalies to cancel in the supergravity theory, we also need each boundary to carry an E8 gauge group. Therefore as we take the space between the boundaries to be very small we're left with a 10-dimensional theory with strings and an E8 x E8 gauge group. This is the E8 x E8 heterotic string!

So given this new phase 11-dimensional phase of string theory, and the various dualities between string theories, we're led to the very exciting prospect that there is only a single fundamental underlying theory -- M-theory. The five superstring theories and 11-D Supergravity can be thought of as classical limits. Previously, we've tried to deduce their quantum theories by expanding around these classical limits using perturbation theory. Perturbation has its limits, so by studying non-perturbative aspects of these theories using dualities, supersymmetry, etc. we've come to the conclusion that there only seems to be one unique quantum theory behind it all. This uniqueness is very appealing, and much of the work in this field will be directed toward formulating the full quantum M-theory.

എം.തിയറി - ദൈവത്തിന്റെ മനസ്സ്

അന്വേഷണങ്ങളുടെയും കണ്ടെത്തലുകളുടെയും വഴിയാണ് ശാസ്ത്രത്തിന്റെ രീതിയും സമീപനവും. അതുകൊണ്ടുതന്നെ ഒരു ശാസ്ത്രസിദ്ധാന്തം രൂപീകരിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് നിരവധി കടമ്പകള്‍ കടന്നുപോകേണ്ടതുണ്ട്. അങ്ങനെ വരുമ്പോള്‍ ഇന്നലെ വരെ ശാസ്ത്രസത്യങ്ങളായി കരുതിയിരുന്ന സിദ്ധാന്തങ്ങളിൽ പലതും നിരാകരിക്കേണ്ടതായോ കൂട്ടിച്ചേര്‍ക്കലുകള്‍ വരുത്തേണ്ടതായോ ഉണ്ടാകും. ശാസ്ത്രത്തില്‍ ആത്യന്തിക സത്യങ്ങളോ അപ്രമാദിത്യമുള്ള വേദഗ്രന്ഥങ്ങളോ ഇല്ല. 

പ്രപഞ്ച പഠനത്തിനുപയോഗിക്കാവുന്ന രണ്ടു ടൂളുകളാണ് ആപേക്ഷികതയും ക്വാണ്ടം ഭൗതികവും. ആപേക്ഷികത സ്ഥൂല പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ചര്യകള്‍ വിവരിക്കുന്നതില്‍ സമ്പൂര്‍ണ വിജയമാണെങ്കിലും അതിന് സൂക്ഷ്മ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ അനിശ്ചിത സ്വഭാവം വഴങ്ങില്ല. സൂക്ഷ്മ പ്രപഞ്ചം സംസാരിക്കുന്നത് ക്വാണ്ടം ഭൗതികത്തിന്റെ ഭാഷയാണ്. സ്ഥൂലമെന്നും സൂക്ഷ്മമെന്നുമുള്ള വ്യത്യാസമില്ലാതെ പ്രപഞ്ചത്തെക്കുറിച്ചു പഠിക്കുന്നതിന് ഈ രണ്ടു പ്രമാണങ്ങളെയും സംയോജിപ്പിക്കേണ്ടത് അനിവാര്യമാണ്. അതിനാദ്യം വേണ്ടത് പ്രപഞ്ചത്തിലെ അടിസ്ഥാന ബലങ്ങളെ ഒരു കുടക്കീഴിലാക്കുകയാണ്. എന്നാല്‍ ഇതത്ര എളുപ്പമൊന്നുമല്ല. ശക്ത ന്യൂക്ലിയര്‍ ബലം, ക്ഷീണ ന്യൂക്ലിയര്‍ ബലം, വിദ്യുത്കാന്തിക ബലം, ഗുരുത്വാകർഷണ ബലം എന്നീ നാല് അടിസ്ഥാന ബലങ്ങളാണ് പ്രപഞ്ചത്തിലുള്ളത്. ഗണിതപരമായി നിലനില്‍ക്കുന്ന നിരവധി പ്രപഞ്ച സിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ അടിസ്ഥാന ബലങ്ങളെ സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിനു വേണ്ടി പ്രതിഭാശാലികളായ ഗണിത ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ ഇതിനകം രൂപപ്പെടുത്തുകയോ ചില സിദ്ധാന്തങ്ങളുടെ പണിപ്പുരയിലോ ആണ്. പ്രപഞ്ചത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ഇത്തരം ഗണിതശാസ്ത്ര സിദ്ധാന്തങ്ങളുടെ ഒരു കൂട്ടത്തെ നമുക്ക് ക്വാണ്ടം ഗ്രാറ്റിവിറ്റി എന്നു വിളിക്കാം. സ്റ്റീഫന്‍ ഹോക്കിംഗിന്റെ അഭിപ്രായത്തില്‍ ക്വാണ്ടം ഗ്രാറ്റിവിറ്റി സകലതിന്റെയും സമ്പൂര്‍ണ സിദ്ധാന്തമാണ്. നിങ്ങള്‍ക്കു വേണമെങ്കില്‍ ക്വാണ്ടം ഗ്രാവിറ്റിയെ ദൈവമെന്നു വിളിക്കാന്‍ കഴിയും. എന്നാല്‍ അത് നിങ്ങള്‍ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നതുപോലെ വരങ്ങള്‍ തരികയും നിങ്ങള്‍ക്കായി പ്രതികാരം നിര്‍വഹിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന ഒരു സ്വകാര്യ, പുരുഷ ദേവനല്ല, മറിച്ച് ഒരുകൂട്ടം ഗണിത ശാസ്ത്ര പ്രമാണങ്ങളാണ്.

ചരടു സിദ്ധാന്തങ്ങളും (String theories) അവയുടെ വകഭേദങ്ങളും സംസാരിക്കുന്നത് സകലതിന്റെയും സമ്പൂര്‍ണ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ (Theory of Everything) ഭാഷ തന്നെയാണ്. ശുദ്ധ ശൂന്യതയും (Perfect vacuum) വൈചിത്ര്യ ബിന്ദുവുമൊന്നും (Point of singularity) ആവശ്യമില്ലെങ്കിലും ചരടു സിദ്ധാന്തങ്ങൾ ലളിതമായി വിശദീകരിക്കുക ഏറെ പ്രയാസകരമാണ്. സ്ഥലകാലങ്ങളുടെ അധികമാനങ്ങളും (Extra dimensions) പ്രകാശാതിവേഗ കണികകളും (tachyons) ആപേക്ഷികതയില്‍ കുരുങ്ങിക്കിടക്കുന്ന ശാസ്ത്രവിദ്യാര്‍ഥിയ്ക്കും ദഹനക്കേടുണ്ടാക്കും. ചരടു സിദ്ധാന്തങ്ങളുടെ പരിഷ്‌ക്കരിച്ച പതിപ്പുകളാണ് സൂപ്പര്‍സിമട്രിയും സൂപ്പര്‍ ഗ്രാവിറ്റിയും. അടിസ്ഥാന കണങ്ങള്‍ ബിന്ദുക്കളല്ല, മറിച്ച് അവ ചില ചരടുകളുടെ അഥവാ തന്ത്രികളുടെ (strings) കമ്പനമാണെന്നാണ് ഈ സിദ്ധാന്തങ്ങളെല്ലാം അവതരിപ്പിക്കുന്നത്. സ്ഥലകാലങ്ങളുടെ പതിനൊന്ന് മാനങ്ങളിലാണ് ഈ സിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്.

കുറെയേറെ വ്യത്യാസങ്ങളുണ്ടെങ്കിലും ഏറെക്കുറെ സൂപ്പര്‍ ഗ്രാവിറ്റി സിദ്ധാന്തവുമായി ചേര്‍ന്നുനില്‍ക്കുന്ന പ്രപഞ്ചസിദ്ധാന്തമാണ് എം-തിയറി (M- theory). ക്വാണ്ടം ഭൗതികത്തിനും ആപേക്ഷികതയ്ക്കും പോറലേല്‍പ്പിക്കാതെ പ്രപഞ്ചകഥ പറയാന്‍ കഴിയുന്ന ഈ സിദ്ധാന്തം ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരെയും ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞരെയും ഒരുപോലെ തൃപ്തരാക്കുന്നതും ഗണിതപരമായി പൂര്‍ണതയുള്ളതുമാണ്. എന്നാല്‍ സിദ്ധാന്തം അതിന്റെ പൂര്‍ണ രൂപത്തിലെത്തിയിട്ടില്ല. തീര്‍ച്ചയായും ഇതൊരു അത്ഭുത ശിശുവായിരിക്കുമെന്നാണ് ശാസ്ത്രലോകത്തിന്റെ പ്രതീക്ഷ. നാളത്തെ പാഠപുസ്തകങ്ങളില്‍ പ്രപഞ്ചകഥയെഴുതുന്നത് എം-തിയറിയുടെ ഭാഷയിലായിരിക്കും എന്ന കാര്യത്തില്‍ തര്‍ക്കമൊന്നുമില്ല.

ചരടു സിദ്ധാന്തങ്ങളില്‍ അവതരിപ്പിക്കുന്നതുപോലെ അടിസ്ഥാന കണങ്ങള്‍ തന്ത്രികളുടെ കമ്പനമല്ല. മറിച്ച് രണ്ടു മാനങ്ങള്‍ മാത്രമുള്ള സ്തരങ്ങളുടെ ചലനമാണെന്നതാണ് എം-തിയറിയുടെ കാതല്‍. രണ്ടു മാനങ്ങളുള്ള ഒരു പേപ്പര്‍ ഷീറ്റായോ ഒരു ഡ്രമ്മിന്റെ തോലായോ ഈ സ്തരത്തെ പരിഗണിക്കാം. ഗണിതഭാഷയില്‍ ഒരു ബിന്ദുവിനെ O-brane എന്നും രേഖയെ 1-brane എന്നും ഒരു സ്തരത്തെ 2-brane എന്നും വിളിക്കാം. അധികമാനങ്ങളെ 3-branes, 4-branes എന്നിങ്ങനെയും വിളിക്കുന്നു. ഇവയെ പൊതുവേ P-branes എന്ന് കണക്കാക്കാം. 'P' എന്നത് ഏത് സംഖ്യയുമാകാം. കൗതുകകരമായ മറ്റൊരു വസ്തുത 'M-Theory'യിലെ 'M' എന്താണെന്ന് നിര്‍വചിക്കപ്പെട്ടിട്ടില്ല എന്നതാണ്. ഈ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ സ്രഷ്ടാവായ എഡ്‌വിറ്റന്‍ 'M'ന്റെ നിര്‍വചനം ബോധപൂര്‍വം ഒഴിവാക്കിയതാണെങ്കിലും 'Membrane' എന്നതിന്റെ ചുരുക്കരൂപമാണ് 'M' എന്നു കരുതാനാണ് ശാസ്ത്രസമൂഹം ഇഷ്ടപ്പെടുന്നത്. സ്തരങ്ങളും തന്ത്രികളെപ്പോലെ തന്നെയാണ് പെരുമാറുന്നത്. എന്നാല്‍ അവയുടെ ക്രമീകരണത്തിലെ (Compactification) സവിശേഷത കാരണം ഒരു മാനം മാത്രമുള്ള തന്ത്രികളെ സങ്കല്‍പ്പിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രയാസം സ്തരങ്ങള്‍ക്കില്ല. സ്തരങ്ങളും തന്ത്രികളെപ്പോലെ തന്നെയാണ് പെരുമാറുന്നത്. വലിയുകയും ചുരുങ്ങുകയും ചെയ്യാന്‍ കഴിയുന്ന ഇവയ്ക്ക് സ്ട്രിങ്ങുകളുടെ എല്ലാ സവിശേഷതകളുമുണ്ട്.

പ്രപഞ്ച രഹസ്യങ്ങളുടെ ഒരു സമ്പൂര്‍ണ സിദ്ധാന്തം ആവശ്യമുണ്ടെന്ന് വാശിപിടിക്കുന്നവര്‍ അവസാനമെത്തിച്ചേരുക എം-തിയറിയിലായിരിക്കും. അതോടൊപ്പം ഒരേയൊരു പ്രപഞ്ചമെന്ന (Universe) യാഥാസ്ഥിതിക കാഴ്ചപ്പാടില്‍നിന്നും വ്യത്യസ്തമായി നിരവധി പ്രപഞ്ചങ്ങളുടെ (Multiverse) സാധ്യതയിലേക്കും ഈ സിദ്ധാന്തം വാതില്‍ തുറക്കുന്നുണ്ട്. എനര്‍ജി ബാരിക്കേഡുകള്‍ കൊണ്ട് കൃത്യമായി വേര്‍തിരിക്കപ്പെട്ട നിരവധി പ്രപഞ്ചങ്ങള്‍, ഒന്നിനുമീതെ മറ്റൊന്നായി നിരവധി പേപ്പറുകള്‍ അടുക്കിവച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ വിന്യസിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുകയാണ്. എന്നാല്‍ സമാന്തര പ്രപഞ്ചങ്ങളിലേക്കൊരു സഞ്ചാരം സാധ്യമല്ല. ഊര്‍ജനിലയുടെ അന്തരം തന്നെ കാരണം. എന്നാല്‍ സമാന്തര പ്രപഞ്ചങ്ങള്‍ തൊട്ടടുത്തുതന്നെയാണ്.

പരമ്പരാഗത മഹാവിസ്‌ഫോടന സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ എം-തിയറി എങ്ങനെയാണ് നിര്‍വചിക്കപ്പെടുന്നത് എന്ന് നോക്കാം. സ്തരങ്ങള്‍ക്കിടയിലുള്ള ഊര്‍ജത്തിന്റെ (Interbrane force) ഫലമായി ബ്രേയ്‌നുകള്‍ കൂട്ടിമുട്ടുന്നതാണ് മഹാവിസ്‌ഫോടനം. ഇങ്ങനെയുള്ള ഓരോ കൂട്ടിമുട്ടലുകളിലും പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഐക്യരൂപമില്ലായ്മകള്‍ (നക്ഷത്രസമൂഹങ്ങള്‍, വാതക പടലങ്ങള്‍, ഗ്രഹങ്ങള്‍ മുതലായവ) നശിപ്പിക്കപ്പെടുകയും പുതിയവയുടെ രൂപീകരണത്തിന് കാരണമാവുകയും ചെയ്യും. കൈകള്‍ കൂട്ടിയടിക്കുമ്പോള്‍ ഇരുകൈകളുടെയും പ്രതലങ്ങള്‍ ഒരേസമയം സന്ധിക്കാത്തതുപോലെ സ്തരങ്ങളുടെ കൂട്ടിമുട്ടലുണ്ടാകുന്ന നേരിയ വ്യതിയാനമാണ് പരഭാഗ വികിരണങ്ങളില്‍ (Cosmic Microwave Background) ഉണ്ടാകുന്ന അപശ്രുതിക്ക് കാരണമാകുന്നത്. ഇത്തരമൊരു വിശദീകരണം പരമ്പരാഗത മഹാവിസ്‌ഫോടന മാതൃകയ്ക്ക് തികച്ചും അന്യമാണ്. ചാക്രിക പ്രപഞ്ചമെന്നോ, ഫിനിക്‌സ് പ്രപഞ്ചമെന്നോ വിളിക്കാവുന്ന ഏക പ്രപഞ്ച മാതൃക വാദികളായ ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞരില്‍ പലരും ഇപ്പോള്‍ എം-തിയറിയുടെ ആരാധകരാണ്. പ്രതിഭാശാലിയായ ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ സ്റ്റീഫന്‍ ഹോക്കിംഗും എം-തിയറിയുടെ സമാന്തര പ്രപഞ്ചങ്ങളുടെ സാധ്യതയെ അംഗീകരിക്കുന്നുണ്ട്. 

ഇനി പ്രപഞ്ചോല്‍പ്പത്തിയും അതിന്റെ പരിണാമവും എം-തിയറി വിവരിക്കുന്നത് എങ്ങനെയാണെന്ന് പരിശോധിക്കാം.

ഐക്യരൂപമുള്ള സമാന്തര സ്തരങ്ങളുടെ ഇടയിലുണ്ടാകുന്ന ഊര്‍ജം (Interbrane force), സ്തരങ്ങളില്‍ ക്വാണ്ടം ആന്ദോളനങ്ങള്‍ ശക്തമാക്കുന്നതോടെ ബ്രേയ്‌നുകള്‍ കൂട്ടിമുട്ടുന്നു. ഇതിന് മഹാവിസ്‌ഫോടനമെന്നു വേണമെങ്കില്‍ പറയാം. അത് ഐക്യരൂപമില്ലാത്തതും അതാര്യവുമായ പ്ലാസ്മയുടെ സൃഷ്ടിക്ക് കാരണമാകുന്നു. ബ്രേയ്‌നുകളുടെ ഇലാസ്തിക സ്വഭാവം കാരണം കൂട്ടിമുട്ടലിന്റെ ഫലമായി അവ പരമാവധി അകലുന്നു. ഇത് മഹാവിസ്‌ഫോടനത്തിനു ശേഷം ഒരു മൈക്രോസെക്കന്റിനുള്ളില്‍ സംഭവിക്കാവുന്ന കാര്യങ്ങളാണ്. പരസ്പരം അകലുന്നതിനൊപ്പം ബ്രേയ്‌നുകള്‍ വലിഞ്ഞുനീളാന്‍ (expansion) ആരംഭിക്കുന്നു. ഇപ്പോള്‍ ബ്രേയ്‌നുകളിലാകെ റേഡിയേഷന്‍ നിറഞ്ഞുനില്‍ക്കുകയാണ്. ക്രമേണ റേഡിയേഷന്‍ നേര്‍ത്തുവരികയും ദ്രവ്യം ആധിപത്യം സ്ഥാപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ബ്രേയ്‌നുകളിലെ ഐക്യരൂപമില്ലാത്ത ഭാഗങ്ങളില്‍ ദ്രവ്യത്തിന്റെ വിവിധ രൂപങ്ങള്‍ (നക്ഷത്ര സമൂഹങ്ങള്‍, നെബുലകള്‍) ആവിര്‍ഭവിക്കുന്നു. ആയിരം കോടി വര്‍ഷങ്ങള്‍ ഈ അവസ്ഥയില്‍ തുടരുകയായി. ക്രമേണ ദ്രവ്യാധിപത്യത്തിനുമേല്‍ പ്രപഞ്ചവികാസ നിരക്ക് ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്ന ഋണമര്‍ദം (Dark Energy) ആധിപത്യം സ്ഥാപിക്കുന്നു. ശ്യാമ ഊര്‍ജത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം ബ്രേയ്‌നുകളുടെ വികാസം ത്വരിത ഗതിയിലാക്കും. സ്‌പേസിനെ അതിവേഗം വികസിപ്പിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നത് ശ്യാമ ഊര്‍ജത്തിന്റെ സാന്നിധ്യമാണ്. ഒരു ട്രില്യണ്‍ വര്‍ഷങ്ങള്‍ ഈ അവസ്ഥ തുടര്‍ന്നുകൊണ്ടിരിക്കും. പ്രപഞ്ച ദ്രവ്യമൊന്നാകെ നേര്‍ത്തുനേര്‍ത്ത് അപ്രത്യക്ഷമാകും. ഒടുവില്‍ വികിരണങ്ങള്‍ മാത്രം നിറഞ്ഞ ഐക്യരൂപമുള്ള ബ്രേയ്‌നുകള്‍ മാത്രം അവശേഷിക്കും. ഈ ബ്രേയ്‌നുകള്‍ മറ്റൊരു ക്വാണ്ടം ആന്ദോളനത്തിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന മറ്റൊരു മഹാവിസ്‌ഫോടനത്തിനായി കാത്തിരിക്കും. 

സമാന്തരങ്ങളായ നിരവധി ബ്രേയ്‌നുകളുടെ സാധ്യത നിരവധി പ്രപഞ്ചങ്ങളുടെ സാധ്യതയിലേക്കാണ് വിരല്‍ ചൂണ്ടുന്നത്. ഒരു പ്രപഞ്ചമുണ്ടെങ്കില്‍ എന്തുകൊണ്ട് ഒന്നിലധികമായിക്കൂടാ. എം-തിയറിസ്റ്റുകള്‍ ആ രീതിയില്‍ ചിന്തിക്കുന്നവരാണ്.

പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ രൂപീകരണത്തിലും, നിലനില്‍പ്പിലും അ്തിന്റെ ഭാവി തീരുമാനിക്കുന്നതിലുമെല്ലാം നിര്‍ണായക പങ്കുവഹിക്കുന്നത് ഗുരുത്വ ബലമാണ്. നാല് അടിസ്ഥാന ബലങ്ങളില്‍ ഏറ്റവും ദുര്‍ബലമാണെങ്കിലും മറ്റൊരു അടിസ്ഥാന ബലവും പ്രവര്‍ത്തിക്കാത്ത അകലങ്ങളില്‍ ഗുരുത്വബലം സ്വാധീനം ചെലുത്തും. ശക്തബലവും ക്ഷീണബലവും (strong and weak nuclear forces) ആറ്റത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസ്സില്‍ ശക്തമാണെങ്കിലും അതിനപ്പുറമെത്തില്ല. എന്നാല്‍ ഒരിടത്തരം നക്ഷത്രമായ സൂര്യന്റെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ക്ഷേത്രം 1.6 പ്രകാശവര്‍ഷം ദൂരേക്ക് വ്യാപിച്ചിരിക്കുന്നുണ്ടെന്ന് പറഞ്ഞാല്‍ അത് ഗുരുത്വബലത്തിന്റെ 'ലോംഗ് റേഞ്ച്' ആണ് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. അതുകൂടാതെ മറ്റ് അടിസ്ഥാന ബലങ്ങളെല്ലാം പരസ്പര വിരുദ്ധ ഗുണങ്ങള്‍- ധനാത്മകവും ഋണാത്മകവും - പ്രകടിപ്പിക്കുമ്പോള്‍ ഗുരുത്വബലം ആകര്‍ഷണ സ്വഭാവം മാത്രമേ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നുള്ളൂ. എം-തിയറി അനുസരിച്ച് ഗുരുത്വബലം ഒഴികെയുള്ള അടിസ്ഥാന ബലങ്ങളെല്ലാം ബ്രേയ്‌നുകളില്‍ ബന്ധിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുകയാണ്. അഥവാ കണികകളുടെ സ്വഭാവം പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന ബ്രേയ്‌നുകള്‍ അടിസ്ഥാന ബലങ്ങളെ വഹിച്ചുകൊണ്ടുപോകുന്നവയാണ്. എന്നാല്‍ ഗുരുത്വ ക്വാണ്ടങ്ങള്‍ (gravitons) അടഞ്ഞ ചരടുകളുടെ (closed strings) രൂപത്തില്‍ സ്വതന്ത്രമായ ബ്രേയ്‌നുകളില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്നു. സ്വതന്ത്രമായ ഗ്രാവിറ്റോണുകള്‍ സ്‌പേസിന്റെ അധികമാനങ്ങളിലൂടെ അനന്തമായി സഞ്ചരിക്കുന്നവയായതു കൊണ്ട് അവ ക്രമേണ നേര്‍ത്തു നേര്‍ത്തു വരുന്നു. ഗ്രാവിറ്റോണുകളെ തടഞ്ഞു നിര്‍ത്താന്‍ കഴിയാത്തതുകൊണ്ട് ബ്രേയ്ന്‍ പ്രപഞ്ചത്തെ അതിന്റെ വികാസത്തില്‍ നിന്നു തടയാന്‍ മറ്റൊരു ബലത്തിനും കഴിയില്ല. 

ബ്രേയ്ന്‍ പ്രപഞ്ചങ്ങളിലെ അധികമാനങ്ങളുടെ ക്രമീകരണത്തെ (Configuration) ആശ്രയിച്ചാണ് ഗ്രാവിറ്റോണുകളുടെ പലായനം. ഗ്രാവിറ്റോണുകളുടെ പ്രവേഗത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്ന തരത്തിലുള്ള ക്രമീകരണമാണുള്ളതെങ്കില്‍ പ്രപഞ്ചവികാസം അധികകാലം തുടരുകയില്ല. എന്നാല്‍ ക്രമീകരണം ഈ നിലയിലല്ലെങ്കില്‍ പ്രപഞ്ചവികാസം ഒരിക്കലും അവസാനിക്കില്ല. അതുമാത്രമല്ല, ഗ്രാവിറ്റോണുകള്‍ നമ്മുടെ ബ്രേയ്ന്‍ പ്രപഞ്ചത്തില്‍നിന്ന് പുറത്തേയ്ക്ക് ലീക്ക് ചെയ്യപ്പെടുന്ന അവസ്ഥയുമുണ്ടാകും. അങ്ങനെ വരുമ്പോള്‍ മറ്റ് ബ്രേയ്ന്‍ പ്രപഞ്ചങ്ങളില്‍ നിന്നുള്ള കണികകള്‍ ഇവിടെയും എത്താനുള്ള സാധ്യതയുണ്ട്. ശ്യാമദ്രവ്യ കണങ്ങളെക്കുറിച്ച് (Dark matter particles) പഠിക്കുന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ ഇതിനുള്ള സാധ്യതയും തള്ളിക്കളയുന്നില്ല.

സ്‌പേസില്‍ രണ്ടു മാനങ്ങളുള്ള ബ്രേയ്‌നുകള്‍ ഒഴുകിനടക്കുകയാണ്. സ്‌പേസ് എന്ന വാക്കിന് ഇവിടെ ആപേക്ഷികത നിര്‍വചിക്കുന്ന അര്‍ഥമല്ല ഉള്ളത്. ബ്രേയ്‌നുകള്‍ക്കിടയിലുള്ള 'എനര്‍ജി ബാരിക്കേഡുകള്‍' സൂചിപ്പിക്കുന്നതിനാണ് ഈ വാക്കുപയോഗിക്കുന്നത്. ഒഴുകിനടക്കുന്ന ബ്രേയ്‌നുകള്‍ പരസ്പരം കൂട്ടിമുട്ടുകയും ഒന്ന് മറ്റൊന്നിനെ ചുറ്റുകയും പരസ്പരം അകന്നുപോവുകയും ചെയ്യും. മേശപ്പുറത്ത് അടുക്കിവച്ചിരിക്കുന്ന പേപ്പറുകള്‍ കാറ്റില്‍ പാറിനടക്കുന്നതുപോലെ. എന്നാല്‍, സ്‌പേസിന്റെ അധികമാനങ്ങള്‍ തിരിച്ചറിയാന്‍ കഴിയുന്ന ഒരു സംവിധാനം ഇന്നില്ല. ബ്രേയ്‌നുകള്‍ക്കിടയിലുള്ള ഇന്റര്‍ ബ്രേയ്ന്‍ ഫോഴ്‌സ്, ബ്രേയ്‌നുകള്‍ കൂട്ടിമുട്ടുമ്പോള്‍ മറ്റു രൂപത്തിലേക്ക് മാറ്റപ്പെടുന്നു. ഇങ്ങനെ രൂപമാറ്റം വരുത്തപ്പെടുന്ന ഊര്‍ജമാണ് പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ത്വരിതവികാസത്തിന് (inflation) തിരിതെളിക്കുന്നത്. ബ്രേയ്‌നുകള്‍ കൂട്ടിമുട്ടുമ്പോള്‍ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്ന ഊര്‍ജത്തിന്റെ അളവ് പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഊര്‍ജനിലയുമായി താരതമ്യം ചെയ്യാന്‍ കഴിയില്ല. അപ്പോള്‍ മറ്റ് രീതികളിലും ഊര്‍ജോല്പാദനം നടക്കുന്നുണ്ടെന്നു കാണാന്‍ കഴിയും. ദ്രവ്യവും പ്രതിദ്രവ്യവും കൂട്ടിമുട്ടുമ്പോള്‍ അവ പരസ്പരം നിഗ്രഹിച്ച് ഊര്‍ജമായി മാറുന്നതുപോലെ ഒരു ബ്രേയ്ന്‍ പ്രപഞ്ചവും അതിന്റെ വിപരീത ഗുണമുള്ള ആന്റി ബ്രേയ്ന്‍ പ്രപഞ്ചവും അടുത്തെത്തിയാല്‍ പരസ്പരം നിഗ്രഹിച്ച് ഊര്‍ജോല്പാദനം നടക്കും. അങ്ങനെ വരുമ്പോള്‍ ശ്യാമദ്രവ്യമെന്ന ഋണമര്‍ദ്ദത്തിനും തൃപ്തികരമായ വിശദീകരണം നല്‍കാന്‍ എം- തിയറിക്കു കഴിയും.

സ്‌പേസിലെ അധികമാനങ്ങളില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്ന രണ്ടു ബ്രേയ്‌നുകള്‍ പരസ്പരം അടുത്തെത്തുമ്പോള്‍ അവയുടെ ഗതികോര്‍ജം ദ്രവ്യമായും വികിരണങ്ങളായും പരിവര്‍ത്തനം ചെയ്യപ്പെടും. ഈ ഊര്‍ജമെല്ലാം അടിസ്ഥാനപരമായി ബ്രേയ്‌നുകളുടെ ഗുരുത്വബലത്തില്‍നിന്നാണ് ഉണ്ടാകുന്നത്. ഒരു തവണ ബ്രേയ്‌നുകളിലുണ്ടാകുന്ന ഇളക്കങ്ങള്‍ അവയുടെ തുടര്‍ച്ചയായുള്ള ആന്ദോളനങ്ങള്‍ക്ക് കാരണമാകും (ഒരു റബ്ബര്‍ പന്ത് തറയില്‍ തട്ടി തെറിക്കുന്നതുപോലെ). ഗുരുത്വബലത്തിന്റെ ഋണാത്മകത (Negativity) കാരണം ഈ കമ്പനങ്ങള്‍ ഒരിക്കലും അവസാനിക്കില്ല. അതിനര്‍ഥം സ്‌പേസ് സ്ഥിരമായി വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുമെന്നാണ്. കമ്പനങ്ങള്‍ തുടരുന്നതിനൊപ്പം പ്രപഞ്ചമാകെ റേഡിയേഷന്‍ നിറയും. ഒടുവില്‍ നക്ഷത്ര സമൂഹങ്ങളെല്ലാം നേര്‍ത്തു നേര്‍ത്ത് അപ്രത്യക്ഷമായി വികിരണങ്ങള്‍ മാത്രമുള്ള ഒരു വിശാല വെളിമ്പ്രദേശമായി പ്രപഞ്ചം അവശേഷിക്കും.

ഏക പ്രപഞ്ചമെന്ന പഴഞ്ചന്‍ ആശയത്തില്‍നിന്നും അനേക പ്രപഞ്ചങ്ങളുടെ അനന്തസാധ്യതയിലേക്ക് വാതില്‍ തുറക്കുകയാണ് എം-തിയറി നിര്‍മിക്കുന്ന പ്രപഞ്ചമാതൃക. നിരവധി ബ്രേയ്ന്‍ പ്രപഞ്ചങ്ങള്‍, അവയില്‍ നാമധിവസിക്കുന്ന ബ്രേയ്ന്‍ പ്രപഞ്ചത്തിന് സമാനമായ നിരവധി ലോകങ്ങളുണ്ടാകാം. അവയിലെ ദ്രവ്യഘടന നമ്മുടെ പ്രപഞ്ചത്തോട് സമമായിരിക്കും. അവിടെ നക്ഷത്രക്കൂട്ടങ്ങളും നെബുലകളും ഗ്രഹകുടുംബങ്ങളുമെല്ലാം രൂപീകരിക്കപ്പെട്ടിരിക്കും. അത്തരം ബ്രേയ്ന്‍ പ്രപഞ്ചങ്ങളിലെ ജീവന്റെ നിര്‍വചനം നമ്മുടെ പ്രപഞ്ചത്തിലേതുതന്നെ ആയിരിക്കും. എന്നാല്‍, ഈ ബ്രേയ്ന്‍ വേള്‍ഡില്‍നിന്നും വ്യത്യസ്തമായ ക്രമീകരണങ്ങളുള്ള മറ്റൊരു ലോകത്ത് കാര്യങ്ങള്‍ വളരെ വിഭിന്നമായിരിക്കും. ജീവനാകട്ടെ, നിങ്ങള്‍ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നതില്‍നിന്ന് എത്രയോ വിചിത്രമായിരിക്കും. ചില ബ്രേയ്ന്‍ പ്രപഞ്ചങ്ങളില്‍ ജീവന്റെ രൂപീകരണത്തിനാവശ്യമായ സാഹചര്യങ്ങള്‍ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുകപോലുമില്ല.

സമാന്തര പ്രപഞ്ചങ്ങള്‍ എത്രവരെയാകാമെന്നതാണ് മറ്റൊരു കാര്യം. അവ സ്‌പേസിലെ 'വാക്വം സ്റ്റേറ്റിനെ' ആശ്രയിച്ചാണിരിക്കുന്നത്. സ്‌പേസിലുള്ള വാക്വം സ്റ്റേറ്റുകള്‍ കണക്കാക്കിയാല്‍ വ്യത്യസ്തങ്ങളായ 10 ഘാതം 500 ക്രമീകരണങ്ങള്‍ ലഭിക്കും. ഇതൊരു വലിയ സംഖ്യയാണ് (ഒന്നിനു ശേഷം 500 പൂജ്യങ്ങള്‍ വരുന്ന സംഖ്യ). ദൃശ്യപ്രപഞ്ചത്തിലെ ആകെ ആറ്റങ്ങളുടെ എണ്ണം 10 ഘാതം 85 (ഒന്നിനു ശേഷം 85 പൂജ്യങ്ങള്‍ വരുന്ന സംഖ്യ) മാത്രമാകുമ്പോള്‍ തീര്‍ച്ചയായും ഇതു വളരെ വലുതാണ്. ഈ സംഖ്യ സ്വാന്തമാണെന്നു (finite) പറയുമ്പോഴും അതിന് അനന്തവുമായുള്ള (infinite) അന്തരം തിരിച്ചറിയാന്‍ മനുഷ്യ മസ്തിഷ്‌കത്തിന് കഴിയുമെന്നു തന്നെ കരുതാം. ചില പുതിയ കണക്കുകൂട്ടലുകളില്‍ സമാന്തര പ്രപഞ്ചങ്ങളുടെ ക്രമീകരണം 10 ഘാതം 1000 (ഒന്നിനു ശേഷം 1000 പൂജ്യം വരുന്ന സംഖ്യ) വരെ ആകാമെന്നാണ് കണ്ടെത്തിയിരിക്കുന്നത്. 10 ഘാതം 500 ഒരു പഴയ എസ്റ്റിമേറ്റാണത്രേ! അതുകൂടാതെ, നാം ജീവിക്കുന്ന പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ കോണ്‍ഫിഗറേഷനുള്ള 10 ഘാതം 320 പ്രപഞ്ചങ്ങളെങ്കിലും ഉണ്ടാകാനുള്ള സാധ്യതയുണ്ട്. അഥവാ നമ്മുടെ പ്രപഞ്ചത്തിനു സമാനമായ 10 ഘാതം 320 പ്രപഞ്ചങ്ങള്‍ നമ്മുടെ തൊട്ടടുത്തു തന്നെയുണ്ട്. മള്‍ട്ടിവേര്‍സില്‍ 10 ഘാതം 1000 ക്രമീകരണങ്ങളുണ്ട് എന്നു പറഞ്ഞാല്‍ അത്രയും എണ്ണം പ്രപഞ്ചങ്ങളുണ്ടെന്നല്ല, മറിച്ച് അത്രയും തരത്തില്‍പ്പെട്ട പ്രപഞ്ചങ്ങളുണ്ടെന്നാണ്. പ്രപഞ്ചങ്ങളുടെ എണ്ണം അതിലും എത്രയോ വലുതായിരിക്കും.

മള്‍ട്ടിവേര്‍സുകള്‍ സാധ്യമാണോ? കേവലമൊരു സയന്‍സ് ഫിക്ഷനുമപ്പുറം അതിനു നിലനില്‍പ്പുണ്ടോ? ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൽ പ്രതീതി സ്ഥലം (False vacuum) എന്നൊരു സാധ്യത അംഗീകരിക്കുന്നുണ്ട്. രണ്ടു വാക്വം സ്‌റ്റേറ്റുകളില്‍ ഒന്നു മറ്റേതിനേക്കാള്‍ ഊര്‍ജനില വര്‍ധിക്കുന്നതിനാണ് പ്രതീതി സ്ഥലമെന്നു പറയുന്നത്. അങ്ങനെ വരുമ്പോള്‍ ഊര്‍ജനില കൂടിയ വാക്വം സ്‌റ്റേറ്റില്‍ ക്വാണ്ടം ആന്ദോളനങ്ങള്‍ നടക്കുകയും ഊര്‍ജനില കുറഞ്ഞ ക്വാണ്ടം തലത്തിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുകയും (Quantum tunneling) ചെയ്യും. സ്‌പേസിന്റെ ത്വരിത വികാസത്തിന് (inflation) തിരിതെളിക്കുന്നത് ഇത്തര ക്വാണ്ടം ആന്ദോളനങ്ങളാണ്. ദൃശ്യപ്രപഞ്ചത്തിലുള്ള ഒരു പ്രതീതി സ്ഥലം തന്നെ നിരവധി പ്രപഞ്ചങ്ങള്‍ക്കു കാരണമാവുമ്പോള്‍ മള്‍ട്ടിവേര്‍സിന്റെ നിലനില്‍പ്പിന് നിരവധി പ്രതീതി സ്ഥലങ്ങളുടെ ഒരു പ്രാപഞ്ചിക തിരശ്ശീല (Cosmological Landscape) ആവശ്യമാണ്. പ്രാപഞ്ചിക സ്ഥിരാങ്കങ്ങള്‍ (Cosmological Constants) വ്യത്യസ്തങ്ങളായ അത്തരം പ്രപഞ്ചങ്ങളില്‍ കാര്‍ബണിന്റെയും ഓക്‌സിജന്റെയും ഘടനയും വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കും. കോസ്‌മോളജിക്കല്‍ ലാന്‍ഡ്‌സ്‌കേപ്പിന് അതിഭൗതികത്തിന്റെ ഒരു നിറമുണ്ടോ എന്ന സംശയം സ്വാഭാവികമാണ്. എന്നാല്‍, ഡി-ബ്രേയ്‌നുകളുടെ സാന്നിധ്യം സൈദ്ധാന്തികമായി തെളിയിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളതാണ്.

പ്രപഞ്ച വിജ്ഞാന മേഖലയില്‍ (Quantum cosmology) ഗണിതപരമായി ഏറ്റവും നിലനില്‍പ്പുള്ള സിദ്ധാന്തങ്ങളാണ് ചരടുസിദ്ധാന്തവും എം- തിയറിയും. എന്നാല്‍ പരീക്ഷണശാലയില്‍ ഉപകരണങ്ങളുടെ സഹായത്തോടെ തെളിയിക്കുന്നതിന് ഇപ്പോഴുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യ പര്യാപ്തമല്ല. ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡറിലും ഇന്ന് ഇത്തരമൊരു പരീക്ഷണം നടത്താന്‍ കഴിയില്ല. അതിനര്‍ഥം നാളെ അതിന് കഴിയില്ലെന്നല്ല. ഗണിതപരമായി തെളിയിക്കപ്പെട്ട ശാസ്ത്ര സിദ്ധാന്തങ്ങളാണ് പിന്നീട് ഉപകരണങ്ങള്‍ വഴി തെളിയിക്കപ്പെടുന്നതും നാളത്തെ ശാസ്ത്രസത്യങ്ങളായി മാറുന്നതും.