பிரபஞ்சத்தில் எத்தனை மாறிலிகள் உள்ளன? பதில்: ‘ஒரே ஒன்று’

ஏறக்குறைய 25 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, மூன்று சிறந்த இயற்பியலாளர்கள், மைக்கேல் டஃப், லெவ் ஓகுன் மற்றும் கேப்ரியல் வெனிசியானோ, அணு ஆராய்ச்சிக்கான ஐரோப்பிய மையத்தின் (CERN) உணவு விடுதியில் சந்தித்தனர். இயற்கையின் அடிப்படை மாறிலிகளின் எண்ணிக்கை என்னவாக இருக்கும், அதாவது பிரபஞ்சத்தில் உள்ள அனைத்தையும் அளவிடுவதற்கு தேவையான குறைந்தபட்ச தரநிலைகள் என்ன என்பதை அவர்கள் விவாதித்தனர்.

ஒகுன் மூன்று தரநிலைகள் தேவை என்று வாதிட்டார்: ஒன்று தூரத்திற்கு, ஒன்று வெகுஜனத்திற்கு மற்றும் நேரத்திற்கு ஒன்று. அவரைப் பொறுத்தவரை, இயற்கையின் அளவை வெளிப்படுத்த குறைந்தபட்சம் மீட்டர், கிலோகிராம் மற்றும் இரண்டாவது (MKS) அமைப்பு தேவைப்படும்.

வெனிசியானோ இரண்டு தரநிலைகள் மட்டுமே தேவை என்று வாதிட்டார்: ஒன்று தூரத்திற்கும் மற்றொன்று நேரத்திற்கும். மேலும் அனைத்து அளவுகளையும் மீட்டர் மற்றும் வினாடிகளில் மட்டுமே வெளிப்படுத்த முடியும்.

இறுதியாக, டஃப் ஒரு குறைந்தபட்ச எண்ணிக்கைக்கு உறுதியளிக்க மாட்டார். அவரைப் பொறுத்தவரை, ஒவ்வொரு வழக்கும் வேறுபட்டது. கருத்து வேறுபாடு நீடித்தது, ஒரு தசாப்தத்திற்குப் பிறகு, மூவரும் தங்கள் நிலைப்பாட்டை மிகவும் செல்வாக்குமிக்க கட்டுரையில் பதிவு செய்ய முடிவு செய்தனர்.

கருத்துக்கு அப்பாற்பட்டு, டஃப், ஓகுன் மற்றும் வெனிசியானோ ஆகியோரால் தூண்டப்பட்ட சர்ச்சை ஒரு பொருளாதாரப் பிரச்சனை: ஒரு உலகளாவிய மாதிரித் தொழிற்சாலைக்கு தேவைப்படும் குறைந்தபட்ச உற்பத்தி வரிகளைக் கண்டறிதல்.

அறிவியலின் ஒழுங்கற்ற முன்னேற்றம்

பல ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு, மற்றொரு இயற்பியலாளர்கள் குழுவான Vicente Pleitez, Alberto Saa, Daniel Vanzella மற்றும் நான், அனைத்து பிரேசிலியர்கள், சாவோ பாலோவில் Unesp இல் உள்ள கோட்பாட்டு இயற்பியல் நிறுவனத்தை வைத்திருந்த மாளிகைக்கு அடுத்த ஓட்டலில், அறிவியலின் ஒழுங்கற்ற முன்னேற்றத்தைப் பற்றி விவாதித்தோம். பிரபஞ்சத்தின் பரிணாம வளர்ச்சியில் ஒருமித்த கருத்து மற்றும் அதன் அளவுகளை அளவிடுவதற்கு தேவையான குறைந்தபட்ச தரநிலைகளின் மீது கருத்து வேறுபாடு எப்படி இருக்க முடியும்? நாங்கள் அதைப் பற்றி ஏதாவது செய்ய வேண்டும், மேலும் பிரச்சனை எங்கள் நிகழ்ச்சி நிரலின் ஒரு பகுதியாக மாறியது.

சர்வதேச அலகுகள் அமைப்பு (SI) 1960 களில் MKS அமைப்பின் மேல் கட்டப்பட்டது. அனைத்து அளவுகளையும் வெளிப்படுத்த SI போதுமானது என்பது போலவே, இது MKS க்கும் பொருந்தும். மேலும், நாங்கள் அனைவரும் ஒப்புக்கொண்டோம்.

ஆனால் வெகுஜனத்தை வெளிப்படுத்த எம்கேஎஸ் கிலோ தேவையா? பதில், ஆச்சரியமாக, “இல்லை.”

உடலின் நிறை அதன் ஈர்ப்பு விசையை தீர்மானிக்கிறது. எனவே, அதை ஆட்சியாளர்கள் மற்றும் கடிகாரங்களைக் கொண்டு அளவிடலாம் மற்றும் இடம் மற்றும் நேரத்தின் அலகுகளில் வெளிப்படுத்தலாம். ஒரு துகள் L (மீட்டர் – m) தொலைவில் இருக்கும் போது ஒரு உடலில் ஈர்க்கப்படும் a (squared per second-m/s²) முடுக்கத்தை அளவிடவும், மேலும் உடலின் நிறை L² என்ற தயாரிப்பு கோடரியால் கொடுக்கப்படுகிறது. எனவே, உதாரணமாக, ஒரு லிட்டர் தண்ணீரின் நிறை, தோராயமாக 0,000,000,000,067 m³/s² என வெளிப்படுத்தப்படுகிறது.

ஆனால், ஏன் “கிலோ” கண்டுபிடிக்கப்பட்டது? மேலே உள்ளதைப் போன்ற நடைமுறைகளும் எண்களும் அன்றாட வாழ்வில் பயங்கரமானவை என்பதை ஒப்புக்கொள்வோம். எனவே, பிரெஞ்சுப் புரட்சியில் அவர்கள் விஷயங்களை எளிமைப்படுத்தி, 1 லிட்டர் தண்ணீர் 1 கிலோவுக்கு ஒத்திருக்கும் என்று வரையறுத்தார்கள். மற்றும் அலகுகளை m³/s² இலிருந்து கிலோகிராமாக மாற்றும் காரணியானது, உலகளாவிய ஈர்ப்பு விசையின் நிலையான G என இன்று நாம் அறிந்தவற்றின் தலைகீழ் ஆகும் (பொதுவாக m³/kg.s² வடிவத்தில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது, அதாவது “கிலோ” அலகு மட்டுமே கணக்கீட்டின் முடிவில் உள்ளது).

யுனிவர்சல் ஈர்ப்பு விசையின் தந்தை, ஐசக் நியூட்டன், கிலோகிராம் அறிமுகப்படுத்தப்படுவதற்கு பல தசாப்தங்களுக்கு முன்பே இறந்துவிட்டார், மேலும் வெகுஜனத்தை வரையறுக்க அது தேவையில்லை என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. கிலோ எவ்வளவு பயனுள்ளதாக இருந்தாலும், நடைமுறையில் அது கொள்கையளவில் விநியோகிக்கப்படுகிறது. இது MKS இல் “K” இன் தேவையை நீக்குகிறது, MS அமைப்பு ஏற்கனவே அனைத்து அளவுகளையும் வெளிப்படுத்த போதுமானதாக இருக்கும் என்பதைக் காட்டுகிறது.

சர்ச்சையின் தீர்வு

ஆனால் இப்போது விஷயங்கள் மிகவும் சுவாரஸ்யமானவை. கடந்த நூற்றாண்டின் ஆரம்பம் வரை, இடம் மற்றும் நேரம் முழுமையானது என்று கருதப்பட்டது. இந்த வழக்கில், அடிப்படை மாறிலிகள் இரண்டாக இருக்கும், ஏனெனில் இரண்டு தரநிலைகள் தேவைப்படும் – ஒன்று தூரத்திற்கும் மற்றொன்று நேரத்திற்கும் – அனைத்து அளவுகளையும் வெளிப்படுத்த.

ஆனால் ரிலேட்டிவிட்டியின் வருகையுடன், இடமும் நேரமும் விண்வெளி-நேரம் எனப்படும் ஒரு விஷயத்துடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன என்பதை நாங்கள் உணர்ந்தோம். தந்திரம் என்னவென்றால், சார்பியல் கால இடைவெளியில், ஆட்சியாளர்களை விட்டுவிட்டு, கடிகாரங்களைக் கொண்டு தூரத்தை அளவிட முடியும்.

நெறிமுறை, இதழில் எங்களால் வெளியிடப்பட்ட கட்டுரையில் விவரிக்கப்பட்டுள்ளது அறிவியல் அறிக்கைகள்இதை எப்படி செய்வது என்பதைக் காட்டுகிறது மற்றும் ஒளி வினாடிகளில் தூரத்தை வெளிப்படுத்துகிறது.

ஒரு ஒளி வினாடி என்பது ஒளி ஒரு நொடியில் பயணிக்கும் தூரத்திற்கு ஒத்திருக்கிறது. ஒரு தூரத்தை ஒளி வினாடிகளில் 299,792,458 ஆல் பெருக்கி மீட்டராக மாற்றவும். எனவே ஒரு ஒளி வினாடி தோராயமாக 300,000 கி.மீ.க்கு ஒத்திருக்கிறது என்பதை நாம் அறிவோம், இது பூமியிலிருந்து சந்திரனுக்கான சராசரி தூரத்தை விட சற்று சிறியது.

தொலைவைக் கூட கடிகாரங்களைக் கொண்டு அளக்க முடியும் என்பதால், MKS இன் M ஐ விட்டுவிட்டு, சார்பியல் கால இடைவெளியில், அனைத்து அளவுகளையும் கடிகாரங்களால் அளவிடலாம் மற்றும் ஒளி வினாடிகளில் வெளிப்படுத்தலாம் என்று முடிவு செய்யலாம்.

சார்பியல் விண்வெளி நேரங்கள் அர்த்தமுள்ளதாக இருக்க கடிகாரங்களுடன் பொருத்தப்பட்டிருக்க வேண்டும் என்பதை அறிவது முக்கியம். எனவே, சார்பியல் இடைவெளி நேரங்களை வரையறுப்பதற்கும் சோதிப்பதற்கும் அவசியமான அதே கருவி, அவற்றின் மீது வரையறுக்கப்பட்ட அனைத்து உடல் அளவுகளையும் வெளிப்படுத்த போதுமானது.

எனவே, Duff, Okun மற்றும் Veneziano இன் கேள்விக்கான பதில் என்னவென்றால், அடிப்படை மாறிலிகளின் எண்ணிக்கை ஒன்றுதான், ஏனெனில் சார்பியல் கால இடைவெளியில் வரையறுக்கப்பட்ட அனைத்து அளவுகளையும் கடிகாரங்களைக் கொண்டு மட்டுமே அளவிட முடியும்.

நிச்சயமாக, வெகுஜனங்கள், தூரங்கள் மற்றும் பல விஷயங்களை வெறும் கடிகாரங்களைக் கொண்டு அளவிடுவது நடைமுறைக்கு மாறானது, ஆனால் ஒரு கருத்தியல் பார்வையில் நாம் வேகமாகவும் தடுமாறாமல் முன்னேற விரும்பினால், இயற்கையைப் பார்க்கும் லென்ஸ்களை சுத்தம் செய்வது முக்கியம்.

ஜார்ஜ் மட்சாஸ் CNPq இலிருந்து நிதியுதவி பெறுகிறார் மற்றும் ஏற்கனவே FAPESP இலிருந்து நிதியுதவி பெற்றுள்ளார்.