બ્રહ્માંડનો અંત કેવી રીતે આવશે ?

- ફયુચર સાયન્સ - કે.આર.ચૌધરી

સ દીઓથી વિજ્ઞાનીઓ બ્રહ્માંડની ઉત્પત્તિ અને અંત જેવા કેટલાક મોટા પ્રશ્નો ઉપર ચિંતન કરતા આવ્યા છે. આજે વિશ્વમાં સર્વ સ્વીકૃત રીતે એક થિયરી સ્વીકારાયેલી છે જેને આપણે બીગ બેંગ કહીએ છીએ. જેનો મુખ્ય આધાર આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈનના સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંતમાં રહેલી છે. અને દરેક સંશોધન માટે વિજ્ઞાનીઓ બિગ બેંગને સ્ટાન્ડર્ડ મોડલ માનીને આગળ વધી રહ્યા છે. આ થિયરી કહે છે કે બ્રહ્માંડની શરૂઆત બિગ બેંગથી થઈ હતી. એક જ બિંદુથી તેની શરૂઆત થઈ હતી. સર્જન પામેલ પદાર્થ અને ઊર્જા સમય જતા વિશાળ વિસ્તરણ પામીને આજે આપણે જે બ્રહ્માંડ જોઈ રહ્યા છીએ તેનું સર્જન કર્યું હતું. આજે પણ બ્રહ્માંડનું વિસ્તરણ ચાલુ જ રહ્યું છે. જેમ જેમ વિસ્તરણ વધતું જાય છે તેમ તેમ બ્રહ્માંડ વધુ ઠંડુ થતું રહે છે. બધી સારી બાબતોનો અંત આવે છે. બ્રહ્માંડ તેમાં કોઈ અપવાદ નથી. મોટાભાગના લોકો બિગ બેંગની વિભાવનાથી પરિચિત છે. જે વિસ્ફોટક ઘટના છે જેણે બ્રહ્માંડના વિસ્તરણની શરૂઆત કરી હતી. જો કે, બ્રહ્માંડનું અંતિમ ભાગ્ય એટલે કે મૃત્યુ કે અંત એ અટકળો અને ચર્ચાનો વિષય છે. લગભગ ૧૦૧૦૦ વર્ષોમાં બ્રહ્માંડ મૃત થઈ જશે. જે બાકી રહેશે તે જીવન અને ઊર્જાનો અવશેષ હશે. દુઃખની વાત એ હશે કે મૃત બ્રહ્માંડમાં ફોટોન, ઈલેક્ટ્રોન અને ન્યુટ્રિનો જેવાં ટુકડા સિવાય બીજું કંઈ જ હશે નહીં.

બ્રહ્માંડનો અંત કેવી રીતે થશે? 

- બ્રહ્માંડના મૃત્યુ માટે ડાર્ક એનર્જી, બ્રહ્માંડની ઘનતા,  બ્રહ્માંડનું વિસ્તરણ  અને  ગુરુત્વાકર્ષણ બળ નિર્ણાયક ભૂમિકામાં આવી જશે

ડાર્ક એનર્જી  એટલે કે શ્યામ ઊર્જા, બ્રહ્માંડના ઝડપી વિસ્તરણને ચલાવતી રહસ્યમય શક્તિ, બ્રહ્માંડના અંતિમ ભાવિની આગાહી કરવા માટે એક મહત્વપૂર્ણ પડકાર ઊભો કરે છે. જો ત્યાં પૂરતી શ્યામ ઉર્જા હશે, તો બ્રહ્માંડ કાયમ માટે વિસ્તરવાનું ચાલુ રાખશે, જ્યાં સુધી બધું સ્થિર ન થાય ત્યાં સુધી તારાવિશ્વો વધુ દૂર જશે. તેનાથી વિપરિત, જો ત્યાં પર્યાપ્ત શ્યામ ઉર્જા ન હોય, તો ગુરુત્વાકર્ષણ આખરે બહારના વેગ પર કાબુ મેળવશે, જે મોટા ક્રંચ તરફ દોરી જશે. હાલના તબક્કે ડાર્ક એનર્જીની વર્તમાન સમજણ પૂર્ણ નથી. આખરે કયો  બ્રહ્માંડના મૃત્યુ સમયે, કેવું પરિદ્રશ્ય ઉદભવશે તે પ્રશ્ન ખુલ્લો છોડી દીધો છે.  બ્રહ્માંડના મૃત્યુ માટે ડાર્ક એનર્જી, બ્રહ્માંડની ઘનતા,  બ્રહ્માંડનું વિસ્તરણ  અને  ગુરુત્વાકર્ષણ બળ નિર્ણાયક ભૂમિકામાં આવી જશે.

બ્રહ્માંડનું વિસ્તરણ બે પરિબળો વચ્ચેના આંતરપ્રક્રિયા પર આધારિત છે ઃ ઘનતા અને બાહ્ય ગતિ. ઘનતા બ્રહ્માંડમાં હાજર ગુરુત્વાકર્ષણ બળો સાથે સંબંધિત છે. જેમ જેમ બ્રહ્માંડ ગીચ બનતું જાય છે તેમ,  તેમની વચ્ચેનું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ, તમામ દ્રવ્યોને અંતે એકબીજા તરફ  ઝડપથી ખેંચવાનું કારણ બનશે. જે  બ્રહ્માંડના અંતની ઘટના, બિગ ક્રંચ તરફ દોરી જશે. જો કે, અવલોકનો પરથી જાણવા મળ્યું છે કે બ્રહ્માંડ ઝડપી ગતિએ વિસ્તરી રહ્યું છે. આ વિસ્તરણ પાછળ ડાર્ક એનર્જી તરીકે ઓળખાતી અજાણી એન્ટિટીને આભારી છે. પ્રવર્તમાન બ્રહ્માંડ આજે જે અવસ્થામાં છે, તે જ અવસ્થામાં મૃત્યુ સુધી સ્થિર રહેશે? (ધ બીગ ફ્રીઝ).  કે પછી અંત સમયે તે તૂટી પડીને એક બિંદુમાં સંકોચાઈ જશે? (ધ બીગ ક્રંચ). કદાચ આપણી કલ્પનાથી વિરુદ્ધ પણ, બ્રહ્માંડનો અંત  આવે?(બિગ રીપ). બ્રહ્માંડના અંત વિશે વિજ્ઞાનીઓએ ત્રણ મુખ્ય દ્રશ્યની કલ્પના કરી છે.

- બિગ રીપ 

આધુનિક વિજ્ઞાન પ્રમાણે, બ્રહ્માંડનો અંત બિગ રીપ અવસ્થામાં આવશે ત્યારે ડાર્ક એનર્જી જેને શ્યામ ઉર્જા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. તે ડાર્ક એનર્જી વિલનની ભૂમિકામાં આવી ગઈ હશે. ' બીગ રીપએ બ્રહ્માંડના સંભવિત અંતનું વર્ણન કરતું કાલ્પનિક કોસ્મોલોજિકલ મોડલ છે. આ દ્રશ્ય ચોક્કસ પ્રકારની શ્યામ ઉર્જામાંથી ઉદ્ભવે છે, જેને ઘણીવાર ફેન્ટમ એનર્જી તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.  ફેન્ટમ એનર્જી એક પ્રતિકૂળ બળ છે. જે સમય જતાં વધુ મજબૂત બને છે. ફેન્ટમ એનર્જીની  અસરના કારણે, બ્રહ્માંડના વિસ્તરણની  ઘટનામાં,  અંતિમ અવસ્થામાં તમામ દ્રવ્ય ધીમે ધીમે ફાટી તૂટી પડે છે.

આપણે જાણતા નથી કે ડાર્ક એનર્જીમાં એવું શું છે? જેના કારણે, બ્રહ્માંડનું વિસ્તરણ સતત થઈ રહ્યો છે. આપણા સિદ્ધાંત પ્રમાણે આ વિસ્તરણ અનિશ્ચિતકાળ સુધી ચાલુ જ રહેશે. જ્યાં તારા વિશ્વ તારાઓ ગ્રહો અને દ્રવ્યને એકબીજા સાથે પકડી રાખે એવું કોઈ પરિબળ બચ્યું હશે નહીં. સરળ ભાષામાં કહીએ તો પદાર્થની રચના કરનાર બધા જ પ્રકારના સબ એટમિક પાર્ટીકલ્સ એટલે કે બિલ્ડીંગ બ્લોક વચ્ચે જોડી રાખવી કોઈ પણ પ્રકારનું બળ બચ્યું હશે. આમ થવાના કારણે તારાવિશ્વો, તારાઓ, ગ્રહો અને દ્રવ્ય, બધા જ પાકેલા ફળની માફક છૂટા પડીને વિવિધ પ્રકારના સબ એટમિક પાર્ટીકલમાં ફેરવાઈ જશે. આ સિદ્ધાંતને (આશ્ચર્ય!) ધ બીગ રીપ કહેવામાં આવે છે.

૨૦૦૩માં વિજ્ઞાનીઓ દ્વારા એક સંશોધન પત્ર રજૂ થયું હતું. 'ફેન્ટમ એનર્જી ઃ ડાર્ક એનર્જી વીચ કોઝ કોસ્મિક ડૂમ્સ ડે'. સંશોધનપત્ર ભૌતિકશાસ્ત્રીઓના એક જૂથ દ્વારા રજૂ કરવામાં આવ્યું હતું. જેના મુખ્ય સંશોધકોમાં રોબર્ટ આર. કાલ્ડવેલ, માર્ક કામિઓનકોવસ્કી અને નેવિન એન. વેઈનબર્ગનો સમાવેશ થતો હતો. જોકે બ્રહ્માંડનો અંત બિગ રીપ પ્રમાણે થાય છે કે નહીં? તેનો નિર્ણય બ્રહ્માંડમાં રહેલ  ડાર્ક એનર્જીની ઘનતા ઉપર આધાર રાખે છે. ડાર્ટમાઉથ કૉલેજના સૈદ્ધાંતિક ભૌતિકશાસ્ત્રી રોબર્ટ કાલ્ડવેલના જણાવ્યા અનુસાર, જો બિગ રિપ સિદ્ધાંતની  આપણી પરિકલ્પના સાચી હશે તો, બ્રહ્માંડનું મૃત્યુ આવનારા લગભગ ૨૨ અબજ વર્ષોમાં બનશે.

- બિગ ફ્રીઝ

બ્રહ્માંડના અંતની એક અવસ્થાને બિગ ફ્રીઝ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. જેને બ્રહ્માંડનું 'હીટ ડેથ-ઉષ્મા મૃત્યુ' પણ કહે છે. આ અવસ્થામાં બ્રહ્માંડના વિવિધ ક્ષેત્રમાં તાપમાનનો તફાવત અથવા પ્રક્રિયાઓ ચાલુ રહે તે માટેની ઉર્જા બચી હશે નહીં. ભૌતિકશાસ્ત્રની ભાષામાં વાત કરીએ તો બ્રહ્માંડ એક પ્રકારના ઘરનો થર્મોડાયનેમિક સંતુલનમાં આવશે ત્યારે બ્રહ્માંડના મૃત્યુ થવાની શરૂઆત થશે.

સૌપ્રથમ ૧૯મી સદીમાં જર્મન ભૌતિકશાસ્ત્રી રુડોલ્ફ ક્લોસિયસ દ્વારા ઉષ્મા મૃત્યુનો ખ્યાલ પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યો હતો. આધુનિક વિજ્ઞાનનાં સિદ્ધાંત હીટ ડેથ-ઉષ્મા મૃત્યુનું વિચાર બીજ, લોર્ડ કેલ્વિનના વિચારોમાંથી ઉદ્દભવે છે. ૧૮૫૦ના દાયકામાં તેમણે જોયું હતું કે ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ બે નિયમ મુજબ, ઉષ્મા એક યાંત્રિક ઉર્જા તરીકે પ્રકૃતિમાં થઈ જાય છે. તેથી ઉષ્મા આધારિત પ્રક્રિયાઓનો અંત આવી જાય છે. બિગ ફ્રીઝનો વિચાર થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમમાં રહેલો છે. જે જણાવે છે કે એન્ટ્રોપી, અથવા ડિસઓર્ડર, એક અલગ સિસ્ટમમાં વધે છે. જેમાં બ્રહ્માંડ એ બિંદુ સુધી વિસ્તર્યું છે. જ્યાં તે મહત્તમ એન્ટ્રોપીની સ્થિતિમાં પહોંચી ગયું છે. આ સ્થિતિમાં બ્રહ્માંડ એટલું વિખેરાઈ જશે અને પાતળું થશે. અંત સમયે એન્ટ્રોપીમાં વધારો કરતી પ્રક્રિયાઓને ટકાવી રાખવા માટે કોઈ થર્મોડાયનેમિક મુક્ત ઉર્જા બચશે નહીં. જે સૂચવે છે કે બ્રહ્માંડની તમામ પ્રક્રિયાઓ બંધ થઈ જશે. જેનાં કારણે બ્રહ્માંડ ઠંડુ, નિર્જીવ બની જશે.

આ સિદ્ધાંત સરળ ભાષામાં  સમજવો હોય તો, બ્રહ્માંડ સતત વધતી જતી ઝડપે  બ્રહ્માંડનું વિસ્તરણ કરવાનું ચાલુ રાખશે. જેમ જેમ બ્રહ્માંડનું વિસ્તરણ વિશાળ વિસ્તારમાં થતું જશે, તેમ તેમ તેમાં રહેલી ગરમી સમગ્ર અવકાશમાં વિખરાતી જશે. તારા વિશ્વ તારાઓ અને ગ્રહો એકબીજાથી દૂર ખેંચાઈ જશે. નવા ગ્રહ તારા અને તારા વિશ્વની રચના કરવા માટે જરૂરી કાચી સામગ્રી મેળવવી મુશ્કેલ બની જશે. જ્યાં સુધી બ્રહ્માંડનું તાપમાન નિરપેક્ષ શૂન્ય સુધી પહોંચશે નહીં, ત્યાં સુધી બ્રહ્માંડ વધુને વધુ ઠંડુ થતું જશે. વિજ્ઞાનની પરિભાષામાંનિરપેક્ષ શૂન્ય તાપમાને કોઈ ઊર્જા બચતી નથી. આ બિંદુએ બ્રહ્માંડ એન્ટ્રોપીની મહત્તમ સ્થિતિમાં પહોંચશે. જ્યાં નવા તારા, તારાવિશ્વના જન્મ થવાની જગ્યાએ, બ્રહ્માંડ તારાવિશ્વોનાં મૃત અવશેષોથી ભરેલી શબપેટી બની જશે.

- બિગ ક્રંચ

બ્રહ્માંડને તેના મૃત્યુ સુધી લઈ જનારી, બીગ ક્રંચ ઘટના, એક ધીમી સંકોચન પ્રક્રિયા પ્રક્રિયા છે. આ કલ્પના બીગ બેંગની ઘટના રિવર્સમાં ચાલે ત્યારે શું થાય? તે પ્રકારની છે. જેમ જેમ ડાર્ક એનર્જીની આપણી સમજ વિકસિત થઈ છે. તેમ તેમ સૈદ્ધાંતિક રીતે બ્રહ્માંડનું મૃત્યુ બિગ ક્રન્ચ દ્વારા થવાની સંભાવના ઘટતી જાય છે. વર્તમાન અવલોકનો સૂચવે છે કે બ્રહ્માંડનું વિસ્તરણ ઝડપી થઈ રહ્યું છે. આ પરિસ્થિતિમાં બ્રહ્માંડનો અંત બિગ ફ્રીઝ અથવા બિગ રિપ વડે આવવાની શક્યતાઓ વધી જાય છે. બીગ ક્રંચનો મુખ્ય આધાર આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈને આપેલી થીયરી ઓફ જનરલ રિલેટિવિટી એટલે કે સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંતમાં રહેલો છે. આ સિદ્ધાંતને બ્રહ્માંડ જેવા વિશાળ પાસે લાગુ કરીને ૨૦ મી સદીના મધ્ય ભાગમાં રિચાર્ડ સી. ટોલમેન સહિતના વિજ્ઞાનીઓએ, ગુરુત્વાકર્ષણને કારણે બ્રહ્માંડનું મૃત્યુ થવાની શક્યતાઓ કેટલી છે તેના ઉપર સંશોધન શરૂ કર્યું હતું.

વિજ્ઞાન માને છે કે  એક તબક્કો એવો આવશે જ્યારે, બ્રહ્માંડમાં પૂરતી શ્યામ ઊર્જાનોનું પ્રમાણ ઘટતું જશે.  ત્યારબાદ ડાર્ક એનર્જી બ્રહ્માંડના વિસ્તરણમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવશે નહીં. આ સમયે ગુરુત્વાકર્ષણ બળ વિજેતા બનશે.  ગુરુત્વાકર્ષણ બળ દરેક પદાર્થને એકબીજાની નજીક ખેંચી લાવવાની પ્રક્રિયા શરૂ કરશે. આ ઘટના બિગ બેંગ માફક નાટકીય નહીં હોય. બ્રહ્માંડનું સંકોચન ધીમે ધીમે અને સમાન રીતે શરૂ થશે. સમય જતાં, તારાવિશ્વો ધીમે ધીમે એકબીજાની નજીક આવશે. ગુરુત્વાકર્ષણનો પ્રભાવ વધુને વધુ તીવ્ર બનશે. આશરે સો અબજ વર્ષો પછી, બ્રહ્માંડની ઘનતા  વધતી જશે તેમ તેમ  તેમાં રહેલ પદાર્થનું તાપમાન આકાશને આંબી જશે. જેના કારણે તારાઓનો  વિસ્ફોટ થશે. તારા વિશ્વનું બાષ્પીભવન થશે. બ્રહ્માંડને નિયંત્રણમાં રાખનારા બધા જ પ્રકારના ભૌતિક બળ પોતાની અસર ગુમાવીને શૂન્ય બની ગયા હશે. હવે અંધાધૂંધી સર્જાશે. જેને વિજ્ઞાનીઓ કીઓસ કહે છે. અવકાશ-સમયનું પરિમાણ અનહદ વિકૃત થઈ ચૂક્યું હશે. જ્યાં સમય, અંતર અને દિશાની વિભાવનાઓ અર્થહીન બની ગઈ હશે.