আধুনিক কসমোলজি: মহাবিশ্বের উৎপত্তি ও বিগ ব্যাং থিওরির সহজ পাঠ

কসমোলজি হল একটি বিজ্ঞান যা জ্যোতির্পদার্থবিদ্যা এবং জ্যোতির্বিদ্যাকে একত্রিত করে। বৈজ্ঞানিক এবং দার্শনিক দৃষ্টিকোণ থেকে বিশ্বতত্ত্ব হল আমাদের মহাবিশ্বের একটি জটিল বিবেচনা। এর উৎপত্তি প্রাচীন মানুষের সময়ে শুরু হয়েছিল। তারা পৌরাণিক কাহিনী, দেবতাদের উপাসনা, তারার প্রথম অধ্যয়ন ইত্যাদি খুব পছন্দ করত। প্রাচীন মানুষদের ধন্যবাদ, আমরা প্রথম গ্রহের অস্তিত্ব সম্পর্কে শিখেছি। সৃষ্টিতত্ত্বের অধ্যয়ন মহাবিশ্বের ভৌত বৈশিষ্ট্যের তুলনার উপর ভিত্তি করে।

আধুনিক কসমোলজি আজ খুব জনপ্রিয় হয়ে উঠছে। এটি পদার্থবিদ্যা, জ্যোতির্বিদ্যা, জ্যোতিষশাস্ত্র এবং দর্শনের ক্ষেত্রে নতুন আবিষ্কারকে একত্রিত করে। সর্বশেষ বিকাশ হল বিগ ব্যাং তত্ত্ব, যার মতে উচ্চ ঘনত্ব এবং তাপমাত্রার কারণে আমাদের মহাবিশ্বের আকার পরিবর্তন হচ্ছে।

প্রথমে চলুন প্রাচীনকালে ফিরে যাই, যখন মানুষ সবেমাত্র জ্যোতির্বিদ্যায় তাদের প্রথম পদক্ষেপ নিতে শুরু করেছিল। প্রাচীন বিশ্বতত্ত্ব বিভিন্ন পৌরাণিক কাহিনী এবং কিংবদন্তির উপর ভিত্তি করে ছিল। অ্যারিস্টটল সমকেন্দ্রিক গোলকের তত্ত্বের প্রতিষ্ঠাতা ছিলেন: আমাদের গ্রহটি একটি ফাঁপা গোলকের পৃষ্ঠে অবস্থিত, যার কেন্দ্র পৃথিবীর কেন্দ্র। সে কারণেই পৃথিবীর ঐশ্বরিক উৎপত্তির মডেলটি তখন খুব জনপ্রিয় ছিল। ভবিষ্যতে, প্রতিটি ধারাবাহিক শতাব্দীর সাথে শিক্ষার পরিবর্তন হয়েছিল। প্রাচীন পদার্থবিদরা যুক্তি দিয়েছিলেন যে গ্রহগুলি পৃথিবীর চারপাশে ঘোরে এবং তিনি নিজেই সরাসরি মহাবিশ্বের কেন্দ্রে অবস্থিত। যাইহোক, এগুলি কেবল একটি তত্ত্ব ছিল, তখন কোন বাস্তব প্রমাণ ছিল না।

বিজ্ঞান হিসাবে সৃষ্টিতত্ত্ব

শুধুমাত্র ১৫ শতকে নিকোলাস কোপার্নিকাস সেই সময়ে বিদ্যমান সমস্ত জ্ঞানকে সাধারণীকরণ করতে চেষ্টা করেছিলেন। তার তত্ত্ব অনুসারে, আমাদের মহাবিশ্বের কেন্দ্রে রয়েছে সূর্য, যার চারপাশে পৃথিবী এবং চাঁদ সহ গ্রহগুলি ক্রমাগত গতিশীল। কোপার্নিকাস সামোসের অ্যারিস্টার্কাস, লিওনার্দো দা ভিঞ্চি, হেরাক্লিটাস এবং কুসোর মতো বিজ্ঞানীদের বক্তব্যের উপর ভিত্তি করে তার তত্ত্ব তৈরি করেছিলেন।

এই বিজ্ঞানের বিকাশে আরেকটি বড় পদক্ষেপ কেপলার করেছিলেন। তিনি তার বিখ্যাত তিনটি তত্ত্ব তৈরি করেছিলেন, যা পরবর্তীতে আইজ্যাক নিউটন তার গতিবিদ্যার সূত্রের জন্য ব্যবহার করেছিলেন। এখান থেকে বলা যায়, সৃষ্টিতত্ত্ব এবং পদার্থবিদ্যা খুব ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত ছিল।

এমনকি প্রাচীন লোকেরাও এই প্রশ্নের উত্তর খুঁজছিল: “কোন জায়গা আমাদের? বিশ্বমহাবিশ্বের মধ্যেই দখল করে আছে?” বাইবেলে লেখা ছিল যে আমাদের মহাবিশ্ব একেবারে শুরুতেই ছিল একেবারে অদৃশ্য এবং অবিস্মরণীয়। আইনস্টাইন যুক্তি দিয়েছিলেন যে মহাবিশ্ব নড়াচড়া করে না এবং স্থির অবস্থানে রয়েছে। যাইহোক, পরে বিজ্ঞানী ফ্রিডম্যান প্রমাণ করেছিলেন যে কারণে একটি নির্দিষ্ট আন্দোলনে, এর ধীরে ধীরে সংকোচন এবং প্রসারণ: জ্যোতির্বিজ্ঞানী হাবলের ফলাফল নির্ভুলতার সাথে ছায়াপথের দূরত্ব পরিমাপ করেছিল এবং এটি তার আবিষ্কারের জন্য ধন্যবাদ যে তথাকথিত বিগ ব্যাং তত্ত্বের জন্ম হয়েছিল।

বিগ ব্যাং থিওরি

বিংশ শতাব্দীর প্রথম দিকে গভীরভাবে মহাকাশ পর্যবেক্ষণের ফলে বিগ ব্যাং-এর প্রাথমিক সূত্র প্রথম খুঁজে পাওয়া যায়। ১৯১২ সালে আমেরিকান জ্যোতির্বিজ্ঞানী ভেস্টো স্লিফার সর্পিল ছায়াপথগুলি নিপুণভাবে পর্যবেক্ষণ করেন যেগুলি আসলে নীহারিকা বলেই প্রথমে ভাবা হয়েছিল। এই পর্যবেক্ষণের পাশাপাশি তাদের ডপলার রেড শিফটও (Doppler Red Shift) পরিমাপ করেন তিনি। সবক্ষেত্রেই দেখা যায় সেইসব সর্পিল ছায়াপথগুলি ক্রমেই আমাদের থেকে দূরে সরে যাচ্ছে।

তারপর ১৯২২ সালে রাশিয়ান মহাকাশবিজ্ঞানী আলেকজান্ডার ফ্রিডম্যান প্রথম ফ্রিডম্যান সমীকরণ নিরূপণ করেন যা আসলে আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতার সূত্র থেকেই নিরূপিত হয়েছিল। আইনস্টাইনের মতের বিপক্ষে ফ্রিডম্যান একটি নতুন মহাবিশ্ব ধ্রুবকের সাহায্যে দেখান যে এই মহাবিশ্ব আসলে প্রতিনিয়ত সম্প্রসারিত হচ্ছে এবং তা প্রসারণশীল অবস্থায় রয়েছে।

১৯২৪ সালে এডুইন হাবল নিকটবর্তী সর্পিল নীহারিকার দূরত্ব নির্ণয় করে দেখান যে আসলে সেগুলি অন্য ছায়াপথ। একই সঙ্গে মাউন্ট উইলসন অবজারভেটরিতে হাব্‌ল বেশ কিছু দূরত্ব নির্দেশক সিরিজ উদ্ভাবন করছিলেন ১০০ ইঞ্চি হুকার টেলিস্কোপের সহায়তায়। এরপরে ১৯২৯ সালে হাব্‌ল আবিষ্কার করেন দূরত্ব ও মন্দবেগের মধ্যে একটি স্পষ্ট সম্পর্ক রয়েছে। এটিই ‘হাবলের সূত্র’ নামে পরিচিত।

১৯২৭ সালে বেলজিয়ান পদার্থবিদ জর্জ লেমাইটার ফ্রিডম্যানের সমীকরণ থেকে দেখান যে মহাবিশ্বের যেহেতু সম্প্রসারণ ঘটছে তাই সুদূর অতীতে সমস্ত কিছু আরও কাছাকাছি ছিল অর্থাৎ তা এক বিন্দুতে কেন্দ্রীভূত ছিল। এই সময় ফ্রেড হয়েলের ‘স্থির অবস্থা নকশা’ (Steady State Theory) নামে নতুন একটি তত্ত্ব জনসমক্ষে আসে যার মূল বক্তব্য হল সময়ের যে কোনও বিন্দুতে মহাবিশ্ব একই রকম থাকে।

১৯৪৯ সালের ২৮ মার্চ বিবিসি-র ‘থার্ড প্রোগ্রাম’ নামের একটি অনুষ্ঠানে শ্লেষের সঙ্গে বিজ্ঞানী হয়েল জর্জ লেমাইটারের তত্ত্বকে ‘বিগ ব্যাং’ আখ্যা দেন, যদিও এর প্রাসঙ্গিক অর্থ ছিল বিরাট ভ্রান্তি। পরবর্তীকালে ‘দ্য লিসেনার’ পত্রিকার পাতায় প্রথম ‘বিগ ব্যাং’ নামটি প্রকাশ পায়। প্রাথমিক পর্বে এই মহাবিস্ফোরণ তত্ত্ব এবং স্থির অবস্থা নকশার মধ্যে প্রচণ্ড বিবাদ ছিল। দুই তত্ত্বের গ্রহণযোগ্যতা নিয়ে বিজ্ঞানীদের মধ্যে মতানৈক্য ছিল চরমে। ক্রমে ১৯৬৪ সালে মহাজাগতিক অণুতরঙ্গ পটভূমি বিকিরণ তত্ত্ব আবিষ্কারের পরে এই মহাবিস্ফোরণ তত্ত্ব বিশ্বব্রহ্মাণ্ড সৃষ্টি-রহস্য সংক্রান্ত সবথেকে উপযোগী তত্ত্ব হিসেবে জনসমর্থন লাভ করে।

মহাবিস্ফোরণ তত্ত্ব অনুসারে বিশ্ব সৃষ্টি হয়েছে একটি অসীম ঘনত্বের একক বিন্দু থেকে যেখানে সময় ছিল সসীম এবং সেখান থেকেই ক্রমপ্রসারণ শুরু হয় মহাবিশ্বের। প্রাথমিক প্রসারণের পরে এই তত্ত্ব অনুসারে মহাবিশ্ব যথেষ্ট শীতল হয় যাতে পরা-পারমাণবিক কণা এবং পরবর্তীকালে সাধারণ পরমাণু তৈরি হতে পারে। এই সব প্রাথমিক উপাদানের বিরাটাকায় মেঘ মাধ্যাকর্ষণের মাধ্যমে নক্ষত্র ও ছায়াপথ তৈরি করেছে।

মহাবিশ্বের উৎপত্তি

এটা লক্ষণীয় যে মহাবিস্ফোরণ তত্ত্ব আসলে মহাবিশ্বের সৃষ্টির অল্প সময়ের পর থেকে কীভাবে বিবর্তিত হয়েছে তা বর্ণনা করে, কিন্তু মহাবিশ্বের প্রকৃত উৎপত্তি সম্পর্কে সরাসরি কোনো তথ্য দিতে পারে না।

এর মানে এই নয় যে পদার্থবিদ্যা আমাদের মহাবিশ্বের উৎপত্তি সম্পর্কে কিছুই বলতে পারে না। যখন পদার্থবিদরা মহাকাশের ক্ষুদ্রতম স্কেল অন্বেষণ করেন, তখন তারা দেখতে পান যে কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের ফলে ভার্চুয়াল কণা তৈরি হয়, যা ক্যাসিমির প্রভাব দ্বারা প্রমাণিত হয়। প্রকৃতপক্ষে, মুদ্রাস্ফীতি তত্ত্ব ভবিষ্যদ্বাণী করে যে কোনো পদার্থ বা শক্তির অনুপস্থিতিতে স্থানকাল প্রসারিত হবে। অভিহিত মূল্যে নেওয়া, তাই, এটি বিজ্ঞানীদের একটি যুক্তিসঙ্গত ব্যাখ্যা দেয় যে কীভাবে মহাবিশ্ব প্রাথমিকভাবে সৃষ্টি হতে পারে।

যদি সত্যিকারের “কিছুই না” থাকতো, কোন ব্যাপারই না থাকতো, কোন শক্তি নেই, কোন স্থানকাল নেই, তাহলে কোন কিছুই অস্থির হবে না এবং বস্তু, শক্তি এবং একটি প্রসারিত স্থানকাল উৎপন্ন করতে শুরু করবে। এটি দ্য গ্র্যান্ড ডিজাইন এবং এ ইউনিভার্স ফ্রম নাথিং -এর মতো বইগুলির কেন্দ্রীয় থিসিস, যা বিশ্বাস করে যে মহাবিশ্বকে কোনো অতিপ্রাকৃত সৃষ্টিকর্তা দেবতার উল্লেখ ছাড়াই ব্যাখ্যা করা যেতে পারে।

আধুনিক কসমোলজির রহস্য

যদিও বিশ্বতত্ত্ব গত শতাব্দীতে অনেক এগিয়েছে, তবুও বেশ কিছু খোলা রহস্য রয়েছে। প্রকৃতপক্ষে, আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের দুটি কেন্দ্রীয় রহস্য হল সৃষ্টিতত্ত্ব এবং জ্যোতির্পদার্থবিদ্যার প্রধান সমস্যা।

ডার্ক ম্যাটার:

কিছু গ্যালাক্সি এমনভাবে চলে যা তাদের মধ্যে পরিলক্ষিত পদার্থের পরিমাণের উপর ভিত্তি করে সম্পূর্ণরূপে ব্যাখ্যা করা যায় না (যাকে “দৃশ্যমান পদার্থ” বলা হয়), তবে গ্যালাক্সির মধ্যে অতিরিক্ত অদেখা পদার্থ থাকলে যা ব্যাখ্যা করা যেতে পারে। সাম্প্রতিক পরিমাপের উপর ভিত্তি করে এই অতিরিক্ত পদার্থ, যা মহাবিশ্বের প্রায় 25% দখল করবে বলে ভবিষ্যদ্বাণী করা হয়, তাকে ডার্ক ম্যাটার বলা হয়।

জ্যোতির্বিদ্যাগত পর্যবেক্ষণের পাশাপাশি, পৃথিবীতে পরীক্ষা যেমন ক্রায়োজেনিক ডার্ক ম্যাটার সার্চ (CDMS) ডার্ক ম্যাটার সরাসরি পর্যবেক্ষণ করার চেষ্টা করছে।

ডার্ক এনার্জি:

1998 সালে, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা মহাবিশ্বের গতি যে হারে কমছে তা শনাক্ত করার চেষ্টা করেছিলেন। কিন্তু তারা দেখতে পান যে এটি ধীর হচ্ছে না। আসলে, ত্বরণ হার দ্রুততর ছিল; মনে হয় যে আইনস্টাইনের মহাজাগতিক ধ্রুবক সর্বোপরি প্রয়োজন ছিল, কিন্তু মহাবিশ্বকে ভারসাম্যের অবস্থা হিসাবে ধরে রাখার পরিবর্তে এটি আসলে সময়ের সাথে সাথে দ্রুত এবং দ্রুত গতিতে ছায়াপথগুলিকে আলাদা করে ঠেলে দিচ্ছে বলে মনে হচ্ছে। এই “বিকর্ষক মাধ্যাকর্ষণ” এর কারণ কী তা সঠিকভাবে অজানা, তবে পদার্থবিদরা এই পদার্থটিকে যে নাম দিয়েছেন তা হল “অন্ধকার শক্তি” বা ডার্ক এনার্জি। জ্যোতির্বিজ্ঞানের পর্যবেক্ষণগুলি ভবিষ্যদ্বাণী করে যে এই অন্ধকার শক্তি মহাবিশ্বের পদার্থের প্রায় ৭০% তৈরি করে।

এই অস্বাভাবিক ফলাফলগুলি ব্যাখ্যা করার জন্য আরও কিছু পরামর্শ রয়েছে, যেমন মডিফাইড নিউটনিয়ান ডাইনামিক্স (MOND) এবং আলোক সৃষ্টিতত্ত্বের পরিবর্তনশীল গতি, কিন্তু এই বিকল্পগুলিকে ফ্রেঞ্জ তত্ত্ব হিসাবে বিবেচনা করা হয় যেগুলি ক্ষেত্রের অনেক পদার্থবিদদের মধ্যে গৃহীত হয় না।

এসডব্লিউ/এসএস/১৪০০