Codex மூலம் கருந்துளைகளை உருவகப்படுத்தும் வானியற்பியலாளர்

கருந்துளையைச் சுற்றியுள்ள ஈர்ப்பு மிக வலுவானது. போதுமான அளவு நெருங்கிவிட்டால், ஒளி உட்பட எதுவும் அதிலிருந்து தப்பிக்க முடியாது. சி-குவான் சான் போன்ற வானியற்பியலாளர்கள் கணினி உருவகப்படுத்தல்கள் மற்றும் உற்றுநோக்கல்கள் மூலம் கருந்துளைகளை ஆய்வு செய்கிறார்கள். ஆனால், தற்போதைய வழிமுறைகளும் கணினித் திறனும் அந்த உருவகப்படுத்தல்கள் எந்த அளவுக்கு யதார்த்தமாக இருக்க முடியும் என்பதைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன.

அரிசோனா பல்கலைக்கழகத்திலும் ஸ்டீவர்ட் வானாய்வகத்திலும் ஆராய்ச்சியாளராக உள்ள சான், Codex மூலம் இச்சிக்கலைக் கையாள்கிறார்.

ஐன்ஸ்டீனின் பொதுச் சார்பியல் கோட்பாட்டைச் சோதிக்கச் சிறந்த இடங்களில் கருந்துளைகளும் அடங்கும் என அவர் கூறினார். ஈர்ப்புக்கு இன்று நம்மிடம் உள்ள சிறந்த விளக்கம் இக்கோட்பாடுதான்: ஈர்ப்பு என்பது பொருட்களை ஒன்றையொன்று நோக்கி இழுக்கும் விசை அல்ல; நிறையும் ஆற்றலும் வெளியையும் காலத்தையும் வளைப்பதால் ஏற்படும் விளைவு.

2019-இல் கருந்துளையின் முதல் படத்தை வெளியிட்ட சர்வதேச நிகழ்வு எல்லைத் தொலைநோக்கி (EHT) கூட்டமைப்பில் சான் இடம்பெற்றுள்ளார். மிகப்பெரும் நிறையுள்ள கருந்துளையின் முதல் காணொளியை உருவாக்க, M87 அண்டத்தின் மையத்திலுள்ள கருந்துளையை உற்றுநோக்கிக் குழு தற்போது தரவுகளைச் சேகரிக்கிறது. 

ஆனால் உற்றுநோக்கல்களை அறிவியல் புரிதலாக மாற்ற, பெருமளவு தரவுச் செயலாக்கமும், பெரிய அளவிலான கணினிப் பணிச்செயல்முறைகளும், பிரபஞ்சத்தின் மிகத் தீவிர இயற்பியல் நிகழ்வுகள் சிலவற்றை வடிவமைக்கக்கூடிய உருவகப்படுத்தல்களும் தேவை.

கருந்துளையிலிருந்து ஒளி தப்பிக்க முடியாததால், அதைச் சுற்றியுள்ள நிகழ்வு எல்லை எனப்படும் பகுதியை விஞ்ஞானிகள் ஆய்வு செய்கிறார்கள். இந்த எல்லையைக் கடந்தால் பருப்பொருளால் தப்பிக்க முடியாது. “அது திரும்பிவர முடியாத எல்லைப் பரப்பு,” என்றார் சான். இந்த எல்லைக்கு வெளியே அதை ஒட்டிச் சுழலும் பருப்பொருள் ஒளியை வெளியிடுகிறது. அந்த ஒளியை வானியற்பியலாளர்களால் காணவும் அளவிடவும் உருவகப்படுத்தவும் முடியும். 

2019-இல் EHT வெளியிட்ட படத்தில், நிகழ்வு எல்லைக்கு அருகே ஒளிரும் பிளாஸ்மாவின் நடுவே கருந்துளையின் நிழல் தெரிந்தது. உற்றுநோக்கல் தரவுகளைப் புரிந்துகொள்ளக் குழு பயன்படுத்திய உருவகப்படுத்தல் மற்றும் கணினிக் கருவிகளை உருவாக்க சான் உதவினார். அதன் பிறகு, குழு நிலைப்படங்களிலிருந்து காணொளிகளை நோக்கி முன்னேறிவரும் நிலையில், சானும் அவரது சகாக்களும் தங்கள் கருவிகளையும் உற்றுநோக்கும் திறன்களையும் தொடர்ந்து மேம்படுத்தி வருகின்றனர்.

சுழல் இயக்கச் சிக்கலுக்குத் தீர்வு தேடி

கருந்துளைகளைச் சுற்றியுள்ள பிளாஸ்மாவை உருவகப்படுத்துவது சானுக்கும் அவரது குழுவுக்கும் மிகப்பெரிய சவால்களில் ஒன்று. பிளாஸ்மா என்பது மின்னூட்டம் கொண்ட எலக்ட்ரான்களும் அயனிகளும் அடங்கிய, மிக அதிகமாகச் சூடேற்றப்பட்ட பருப்பொருள்.

பல உருவகப்படுத்தல்களில், விஞ்ஞானிகள் பிளாஸ்மாவை ஒரு பாய்மமாகக் கருதி எளிமைப்படுத்துகிறார்கள். கருந்துளையைச் சுற்றியுள்ள அதன் இயக்கத்தை வடிவமைக்க நன்கு அறியப்பட்ட சமன்பாடுகளைப் பயன்படுத்துகிறார்கள். எலக்ட்ரான்களும் அயனிகளும் தொடர்ந்து ஒன்றோடொன்று மோதிக்கொள்ளும் அடர்த்தியான பிளாஸ்மாவில் இந்த அணுகுமுறை ஓரளவு நன்றாகவே செயல்படுகிறது. 

ஆனால் சானும் அவரது சகாக்களும் ஆய்வு செய்யும் மிகப்பெரும் நிறையுள்ள கருந்துளைகளுக்கு அருகே, சில பகுதிகளில் வெப்பம் மிக அதிகமாகவும் அடர்த்தி மிகக் குறைவாகவும் இருப்பதால், துகள்கள் ஒன்றையொன்று சந்திப்பதே அரிது. “அவை ஒன்றோடொன்று மோதுவது கிட்டத்தட்ட இல்லை,” என்றார் அவர். மாறாக, துகள்கள் பெரும்பாலும் காந்தப்புலக் கோடுகளைச் சுற்றிச் சுருள்வடிவில் நகர்கின்றன. 

இந்த இயக்கத்தைச் சரியாக உருவகப்படுத்த, கருந்துளையைச் சுற்றி வேகமாகச் சுருள்வடிவில் நகரும் லட்சக்கணக்கான கோடி எலக்ட்ரான்களையும் அயனிகளையும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்காணிக்க வேண்டும். வழக்கமான உருவகப்படுத்தல்கள் ஒவ்வொரு நுண்ணிய திருப்பத்தையும் கணக்கிட வேண்டும். இதனால் கணினிகள் மிகச் சிறிய கால இடைவெளிகளில் கணக்கீடுகளைச் செய்ய வேண்டியுள்ளது.

இதன் விளைவாக, உலகின் அதிவேக மீத்திறன் கணினிகள்கூட, விஞ்ஞானிகள் உண்மையில் ஆய்வு செய்ய விரும்பும் ஒட்டுமொத்த இயக்கத்தை உருவகப்படுத்துவதற்குப் பதிலாக, இந்த நுண்ணிய துகள் இயக்கங்களைக் கணக்கிடுவதிலேயே பெரும்பாலான நேரத்தைச் செலவிட நேரலாம்.

“கருந்துளை பிளாஸ்மாவை எவ்வளவு யதார்த்தமாக உருவகப்படுத்த முடியும் என்பதைப் பல தசாப்தங்களாக இது கட்டுப்படுத்தி வந்துள்ளது,” என்றார் சான்.

சிறந்த மின்னணு இரட்டையை உருவாக்கச் செயற்கை நுண்ணறிவைப் பயன்படுத்துதல்

புதிய கணித நுட்பங்கள் இந்த வரம்புகளில் சிலவற்றைக் கடக்க உதவக்கூடும் என சான் கருதினார். ஒவ்வொரு சிறிய சுழற்சியையும் கணினி நேரடியாகப் பின்தொடர வேண்டிய அவசியத்தைத் தவிர்ப்பதே அடிப்படை யோசனை. அதற்காக, உருவகப்படுத்தல் துகள் இயக்கத்தைக் கண்காணிக்கும் விதத்தைக் கணிதரீதியாக மாற்ற வேண்டும்.

“ஆனால் எல்லாக் கணிதச் சாத்தியங்களையும் நாமே கணக்கிட்டு ஆராய்வதற்கு மிக அதிக நேரம் எடுத்திருக்கும்,” என்றார் சான். எனவே, சாத்தியமான வழிமுறைகளை வகுக்கவும், அறியப்பட்ட தீர்வுகளுடன் ஒப்பிட்டு அவற்றைச் சோதிக்கவும் Codex உதவியை நாடினார்.

Codex பல சாத்தியமான அணுகுமுறைகளை உருவாக்கியது. அவை அனைத்தும் சரியானவை அல்ல. “ஆனால் அதில் தவறில்லை,” என்றார் சான். “பெரும்பாலான அறிவியல் யோசனைகள் தோல்வியடைகின்றன. இந்த வழிமுறைகளைச் சோதிக்க முடிகிறது என்பதே முக்கியம். செயல்படும் ஒன்றைக் கண்டறிந்துவிட்டால், முன்பு சாத்தியமில்லாத உருவகப்படுத்தல்களுக்கு அது வழிவகுக்கக்கூடும்.” 

சில செயற்கை நுண்ணறிவு அமைப்புகள், முடிவுகளை எட்டப் பயன்படுத்திய படிநிலைகளைக் காட்டாமலேயே அவற்றை வழங்கக்கூடும். ஆனால் சானின் குழு, தாங்கள் ஆராயவும் சோதிக்கவும் இயற்பியல் அடிப்படையில் புரிந்துகொள்ளவும் கூடிய எண்சார் கணக்கீட்டு முறைகளை முன்மொழிந்து செயல்படுத்த Codex-ஐப் பயன்படுத்துகிறது.

பெரிய மொழி மாடல்கள் இன்னும் தவறுகள் செய்கின்றன. ஆராய்ச்சியில் செயற்கை நுண்ணறிவைப் பயன்படுத்துவதில் பல விஞ்ஞானிகள் தொடர்ந்து எச்சரிக்கையாகவே உள்ளனர். ஆனால் அறிவியல் யோசனைகளைத் தீவிரமாகச் சோதிக்க முடியும் என்பதாலேயே, இன்றைய செயற்கை நுண்ணறிவு அமைப்புகளின் சிறந்த பயன்பாடுகளில் ஒன்றாக அறிவியல் இருக்கக்கூடும் என்று சான் நம்புகிறார்.

“ஒரு யோசனை ஐன்ஸ்டீனிடமிருந்தோ, திறமையான மாணவரிடமிருந்தோ, செயற்கை நுண்ணறிவு மாடலிடமிருந்தோ வந்தது என்பதற்காக நாங்கள் அதை ஏற்றுக்கொள்வதில்லை,” என்றார் அவர். “மீண்டும் மீண்டும் சோதித்த பிறகே அதை ஏற்றுக்கொள்கிறோம்.”

சரிபார்ப்பதையும் மீண்டும் அதே முடிவுகளைப் பெற முடிவதையும் அடிப்படையாகக் கொண்டே, மேலும் பல யோசனைகளை ஆராயவும், அவற்றை விரைவாகச் சோதிக்கவும், கண்டுபிடிப்புகளைத் துரிதப்படுத்தவும் ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு உதவும் கருவியாகச் செயற்கை நுண்ணறிவை சான் பார்க்கிறார்.

Codex உதவியுடன் சான் சோதித்துவரும் அணுகுமுறைகள் வெற்றிபெற்றால், இந்தப் புதிய வழிமுறைகள் கருந்துளைகளைச் சுற்றியுள்ள லட்சக்கணக்கான கோடி துகள்களை உருவகப்படுத்த எதிர்காலத்தில் விஞ்ஞானிகளுக்கு உதவக்கூடும். பல தசாப்தங்களாக ஆய்வுக்கு எட்டாமல் இருந்த இயற்பியல் நிகழ்வுகளை ஆராய அது வழிவகுக்கும்.