কোয়ান্টাম গ্রাভিটিকে আরো এক ধাপ এগিয়ে নিয়ে গেলো গণিতের নতুন আবিষ্কার

কীভাবে আইনস্টাইনের মধ্যাকর্ষণ তত্ত্ব ও কোয়ান্টাম মেকানিক্স সমন্বিত করা যেতে পারে? এই কাজটা বিজ্ঞানীদের কাছে একটি বড় চ্যালেঞ্জ। সমন্বিত করতে পারলেই এটি আমাদের ব্লাক হোল ও ব্রহ্মাণ্ডের জন্ম সম্পর্কিত সুক্ষ্ম ধারণা দিতে পারবে। সুইডেনের Chalmers University of Technology ও যুক্তরাষ্ট্রের MIT (ম্যাসাচুসেটস ইনিস্টিউট অব টেকনোলজি) এর গবেষকরা Nature Communications এ নতুন প্রবন্ধ প্রকাশ করেছে যা ‘কোয়ান্টাম গ্রাভিটি‘ বোঝার জন্য গুরুত্বপূর্ণ চ্যালেঞ্জগুলোর উপর আলোকপাত করেছে।

আধুনিক তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানের একটি বড় চ্যালেঞ্জ হলো একটি  ‘সমন্বিত তত্ত্ব‘ বা ‘unified theory’ খুঁজে পাওয়া যা প্রকৃতির সকল নিয়মকে একটি তত্ব বা কাঠামো দিতে ব্যাখ্যা করা যাবে। এখন পর্যন্ত আইনস্টাইনের জেনারেল রিলেটিভিটি তত্ত্ব এবং কোয়ান্টাম মেকানিক্সের মতো সবচেয়ে সফল দুটি তত্ব দিয়ে বেশিরভাগ ব্যাখ্য করা গেলেও, একটা আরেকটির সাথে একীভূত হয় না।

একীভূত না হবার বড় কারণ হচ্ছে একদিকে গ্র্যাভিটি বাদে সকল মৌলিক বলকে ব্যাখ্যা করা সম্ভব মেকানিক্স তত্ত্ব দ্বারা, অন্যদিকে গ্র্যাভিটিকে ব্যাখ্যা করা যায় আইনস্টাইনের জেনারেল রিলেটিভিটি তত্ত্ব দ্বারা।

‘কোয়ান্টাম গ্রাভিটি’ এমনই একটি তত্ত্ব যা আমাদের মহাকর্য বা অভিকর্ষ বা গ্র্যাভিটির ব্যাখা দেবে।

Chalmers University of Technology এর গাণিতিক বিজ্ঞান বিভাগের অধ্যাপক Daniel Persson বলছেন, ”আমরা প্রকৃতির নিয়মগুলো বোঝার চেষ্টা করি যে ভাষায় এগুলো লেখা হয়। এবং তা হলো গণিত। যখন আমরা পদার্থবিজ্ঞানের কোনো প্রশ্নের সমাধান খুঁজি, তখন আমরা প্রায়ই গণিতের নতুন কিছু উন্মোচন করি। কোয়ান্টাম গ্রাভিটির ক্ষেত্রে এই জিনিসটা বিশেষ গুরুত্বপূর্ণ, যেহেতু এ নিয়ে কোনো পরীক্ষা করা ভীষণ কঠিন একটা ব্যাপার।”

ব্যাখ্যার জন্য এ ধরনের ‘সমন্বিত তত্ত্ব ‘ প্রয়োজন পারে এরকম একটা ঘটনার উদাহরণ হলো ‘ব্লাক হোল’। ব্লাক হোল এমন একটি পর্যায় যখন বেশ বড় কোনো নক্ষত্রের সমস্ত ভর একটি অত্যন্ত ছোট আয়তনে ঘনীভূত হয়। ব্লাক হোলের কোয়ান্টাম মেকানিক্স সম্পর্কিত ধারণা গুলো এখনো অল্প হলেও বেশ উন্নত গণিত জড়িত।

Chalmers University of Technology এর গাণিতিক বিজ্ঞান বিভাগের একজন অধ্যাপক Robert Bermen বলছেন,”কীভাবে মধ্যাকর্ষণের আকস্মিক উদয় হয় তা ব্যাখা করাটা একটা চ্যালেঞ্জস্বরূপ। ফোটা ফোটা পানির আন্দোলন থেকে যেমন পানির স্রোতের আবির্ভাব হয়, তেমনই আমরা সুক্ষ্ম ভাবে কোয়ান্টাম মেকানিক্স দ্বারা মধ্যাকর্ষণের উদ্ভব ব্যাখা করতে চাচ্ছি।”

নেচার কমিউনিকেশনস জার্নালে প্রকাশিত নিবন্ধে, বিজ্ঞানীরা কোয়ান্টাম গ্র্যাভিটির জন্য একটি সরলীকৃত মডেলে ‘হোলোগ্রাফিক নীতি’ নামক একটি বিশেষ কোয়ান্টাম মেকানিক্সে সিস্টেম থেকে মহাকর্ষ কীভাবে উদ্ভূত হয়/হতে পারে তা দেখিয়েছেন।

তাদের নতুন প্রবন্ধ রহস্যময় ডার্ক এনার্জি নিয়ে নতুন ধারণা ব্যক্ত করে। আইনস্টাইনের জেনারেল রিলেটিভিটি তত্ত্বে, মধ্যাকর্ষণকে জ্যামিতিক ঘটনা হিসেবে ব্যাখা করা হয়েছে। সহজ উদাহরণ হিসেবে ঠিক যেমন নতুন বিছানা ব্যাক্তির ভারে নিচে নেমে যায়, তেমন ভারী বস্তুগুলো ব্রহ্মাণ্ডের জ্যামিতিক আকৃতিকে বাকিয়ে দিতে পারে। আইনস্টাইনের এ তত্ত্বানুসারে ফাকা স্থান, এমনকি বায়ুশূন্য স্থানেরও একটি দারুণ জ্যামিতিক আকৃতি আছে। যদি এই জিনিসটা অনেক বড় করে সুক্ষ্মভাবে দেখা যায় তাহলে কোয়ান্টাম ফ্লাকচুয়েশন্স বা কিছু চঞ্চল তরঙ্গ লক্ষ্য করা যাবে। যাকে ডার্ক এনার্জি বলা হয়। এটি শক্তির একটি রহস্যময় রূপ যা একদিক থেকে মহাবিশ্বের সম্প্রসারণের জন্যও দ্বায়ী।

নতুন গবেষণা এই ডার্ক এনার্জি এবং মধ্যাকর্ষণ তত্ত্ব ও কোয়ান্টাম মেকানিক্সের সম্পর্ক নিয়ে নতুন ধারণা দিচ্ছে। এমন কিছু ধারণা যা বিজ্ঞানীরা গত কয়েক দশক ধরে এড়িয়ে গেছেন।

Daniel Persson বলছেন, ”এই ফলাফল ব্লাক হোলের অন্যান্য দিক যেমন ত্রিমাত্রিকতা ব্যাখা করার সম্ভাবনা উন্মোচন করে। আমরা এ-ও আশা করি যে, এই নতুন বিষয় গুলো ভবিষ্যতে গণিতের নতুন অধ্যায়ের সুচনা করবে।”