ఎపిసోడ్ 10: ఆధునిక పరిశోధనల పైన బేకన్- బ్రాహేల ప్రభావం
ఫ్రాన్సిస్ బేకన్, టైకో బ్రాహేల కృషి ఫలితం ఆధునిక పరశోధనల పైన ఎంత ఉన్నదో తెలుసుకోవటానికి కొన్ని ఉదాహరణలు చూద్దాము. గత ఎపిసోడ్ లో ఇండక్టివ్ రీజనింగ్ కు ఉదాహరణగా సముద్రాల్లో మంచు స్థాయిల గురించి తెలుసుకున్నాము కదా. అలాగే ఇక్కడ బ్రాహే కృషి చేసి డేటాను ఎలా సేకరించాలి, దానిని ఎలా నియోగించాలి అని చెప్పిన విధానాలు ఎలా ఉపయోగపడతాయో చూద్దాము.
ఙ్ఞానభ్రమలు మన పరిశోధనలలో ఎలా చేరతాయో, వాటిని ఎలా అధిగమించాలో కూడా ఈ ఉదాహరణల సహాయంతో అర్థం చేసుకునే ప్రయత్నం చేద్దాము. దాని కోసం…
గురుత్వాకర్షణ తరంగాల (Gravity Waves) యొక్క మొదటి ప్రత్యక్ష పరిశీలన గురించి చూద్దాము. గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు మొదటగా 2015 సెప్టెంబర్ 14న లేజర్ ఇంటర్‌ఫెరోమీటర్ గ్రావిటేషనల్-వేవ్ అబ్జర్వేటరీ (LIGO) ద్వారా గుర్తించబడింది. ఇది అల్బర్ట్ ఐన్‌స్టైన్ సాధారణ సాపేక్ష సిద్ధాంతం (General Theory of Relativity) యొక్క ఒక కీలక అంచనాను నిర్ధారించిన చారిత్రక సంఘటన. ఈ సంఘటన, GW150914 అని పిలవబడింది. రెండు కాలబిలాల (Black Holes) విలీనం గురించి మాత్రమే కాదు మరియు దీని ప్రాముఖ్యత, ఈ ఘటనలో విడుదలైన అపారమైన శక్తి—36 సెప్టిలియన్ యోట్టావాట్లు (3.6×10⁴⁹ వాట్లు)—లో ఉంది. ఇది గమనించగలిగే విశ్వంలోని (Observable Universe) అన్ని నక్షత్రాలు విడుదల చేసే కాంతి శక్తి కంటే ఎక్కువ. ఈ సంఘటనను, దాని ప్రభావాలను, మరియు ఈ అపారమైన శక్తి వెనుక ఉన్న భౌతిక శాస్త్ర విఙ్ఞానాన్ని వివరంగా అర్థం చేసుకుందాం.
గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు అంటే ఏమిటి?
గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు అనేవి స్థల కాలం (Spacetime) లోని అలల (Ripples) వంటివి, ఇవి కాలబిలాలు లేదా న్యూట్రాన్ నక్షత్రాల వంటి భారీ వస్తువుల త్వరణం (acceleration) వల్ల సంభవిస్తాయి. ఈ విషయం 1916లో ఐన్‌స్టీన్ అంచనా వేసాడు. సాధారణ సాపేక్ష సిద్ధాంతం ప్రకారం, భారీ వస్తువులు స్పేస్‌టైమ్‌ను వక్రీకరిస్తాయి, ఇటువంటి రెండు వస్తువులు కక్ష్యలో తిరిగినప్పుడు లేదా ఢీకొన్నప్పుడు, వాటి చలనం తరంగాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఇవి కాంతి వేగంతో బయటకు వ్యాపిస్తాయి. సిస్టమ్ నుండి శక్తిని తీసుకువెళతాయి. ఈ తరంగాలు భూమికి చేరుకునే సమయానికి చాలా బలహీనంగా ఉంటాయి, కాబట్టి వాటిని ఏ రకంగా అయినా గుర్తించగలగటం ఒక గొప్ప సాంకేతిక విజయంగా అర్థం చేసుకోవాలి.
GW150914 సంఘటన
GW150914 సంఘటనలో రెండు కాలబిలాలు, సుమారు 36 మరియు 29 సౌర ద్రవ్యరాశులతో (ఒక సౌర ద్రవ్యరాశి – Solar Mass – అనేది మన సూర్యుడి ద్రవ్యరాశి, సుమారు 2×10³⁰ కిలోగ్రాములు), ఒకదానికొకటి సమీపిస్తూ, విలీనమై ఒకే కాలబిలంగా, సుమారు 62 సౌర ద్రవ్యరాశులతో ఏర్పడ్డాయి. ఇక్కడ లోపించిన ద్రవ్యరాశి—సుమారు 3 సౌర ద్రవ్యరాశులు—గురుత్వాకర్షణ తరంగాల రూపంలో శక్తిగా విడుదలైంది. ఇదే మనకు లభించిన అత్యంత ప్రధానమైన డేటా.
ఈ విలీనం భూమి నుండి సుమారు 1.3 బిలియన్ కాంతి సంవత్సరాల దూరంలో జరిగింది. అంటే 2015లో గుర్తించిన గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు 1.3 బిలియన్ సంవత్సరాల పాటు ప్రయాణించాయి. ఇప్పటి మనకు చేరటానికి. ఈ సిగ్నల్‌ను LIGO యొక్క రెండు డిటెక్టర్లు—వాషింగ్టన్‌లోని హాన్‌ఫోర్డ్ మరియు లూసియానాలోని లివింగ్‌స్టన్‌లో—ఏకకాలంలో గుర్తించాయి. ఆ పైన దీని ఖగోళ శాస్త్రీయ మూలాన్ని నిర్ధారించాయి.
ఉత్పత్తి అయిన శక్తి: 36 సెప్టిలియన్ యోచావాట్లు
విలీనం సమయంలో విడుదలైన శక్తి—3.6×10⁴⁹ వాట్లు—ఇప్పటి వరకూ గుర్తించిన వాటిలో అసాధారణమైనది. దీనిని అర్థం చేసుకోవడానికి:
– యోటావాట్లు: ఒక యోటావాట్ అంటే 10²⁴ వాట్లు. ఇక్కడ “సెప్టిలియన్” అనేది ఈ సంఖ్య యొక్క పరిమాణాన్ని సూచిస్తుంది, కానీ కీలక సంఖ్య 3.6×10⁴⁹ వాట్లు, ఇది విలీనం యొక్క చివరి క్షణాలలో గరిష్ఠ శక్తి ఉత్పత్తిని సూచిస్తుంది.
– విశ్వంతో పోలిక: గమనించగలిగిన విశ్వంలోని అన్ని నక్షత్రాలు విడుదల చేసే కాంతి (విద్యుదయస్కాంత వికిరణం) శక్తి సుమారు 10⁴⁹ వాట్ల స్థాయిలో ఉంటుందని అంచనా. కాలబిలాల విలీనం, అత్యంత సూక్ష్మ సమయం పాటూ (సుమారు 0.2 సెకన్లు), ఈ శక్తిని గురుత్వాకర్షణ తరంగాల రూపంలో మించిపోయింది.
ఈ శక్తి ఐన్‌స్టీన్ యొక్క ప్రసిద్ధ సమీకరణం E = mc² ప్రకారం ద్రవ్యరాశి నుండి శక్తిగా మార్చబడింది. విలీనం సమయంలో లోపించిన 3 సౌర ద్రవ్యరాశులు శక్తిగా మారాయి:
– 3 సౌర ద్రవ్యరాశుల ద్రవ్యం ≈ 3 × 2×10³⁰ కిలోగ్రాములు ≈ 6×10³⁰ కిలోగ్రాములు.
– విడుదలైన శక్తి = mc² = 6×10³⁰ కిలోగ్రాములు × (3×10⁸ మీ/సె)² ≈ 5.4×10⁴⁷ జూల్స్ (Joules)
– ఈ శక్తి చాలా తక్కువ సమయంలో (విలీనం యొక్క చివరి “రింగ్‌డౌన్” దశలో మిల్లీసెకన్లలో) విడుదల కావడం వల్ల శక్తి ఉత్పత్తి గరిష్ఠంగా 3.6×10⁴⁹ వాట్లకు చేరింది.
ఎందుకు ఇంత శక్తి?
ఇంత అపారమైన శక్తి ఉత్పత్తి కాలబిలాల విలీనం యొక్క తీవ్రత వల్ల సంభవిస్తుంది:
- బలమైన గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రాలు: కాలబిలాలు అత్యంత బలమైన గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రాలను కలిగి ఉంటాయి, కాబట్టి వాటి పరస్పర చర్యలు భారీ శక్తిని కలిగి చూపిస్తాయి. కాలబిలాలు సమీపిస్తున్నప్పుడు, వాటి కక్ష్య వేగం కాంతి వేగాన్ని సమీపిస్తుంది, ఇది గురుత్వాకర్షణ తరంగాలను బలంగా ఉత్పత్తి చేస్తుంది.
- ద్రవ్యరాశి నుండి శక్తి మార్పిడి: విలీనం ప్రక్రియలో కొంత ద్రవ్యరాశి తుదిగా ఏర్పడిన కాలబిలంలో చేరదు. దానికి బదులుగా గురుత్వాకర్షణ తరంగాల రూపంలో శక్తిగా మారుతుంది. ఇది నక్షత్రాలలోని అణు సంలీనం (Fusion)) కంటే బృహత్తరమైనది (ఉదాహరణకు, సంలీనంలో ~0.7% ద్రవ్యరాశి శక్తిగా మారుతుంది, అయితే ఈ విలీనంలో ~4.6% ద్రవ్యరాశి మారింది).
- సంక్షిప్త సమయం: గరిష్ఠ శక్తి విలీనం యొక్క చివరి క్షణాలలో, కాలబిలాలు ఒకదానితో ఒకటి కలిసి “రింగ్‌డౌన్” (గంటలా కంపించడం) చేస్తాయి, గురుత్వాకర్షణ తరంగాల రూపంలో శక్తిని ఒక్కసారిగా విడుదల చేస్తాయి.
SXS సిమ్యులేషన్
“SXS సిమ్యులేషన్” అనేది సిమ్యులేటింగ్ ఎక్స్‌ట్రీమ్ స్పేస్‌టైమ్స్ (SXS) సహకారం సాధించే పనిని సూచిస్తుంది. ఇది సూపర్‌కంప్యూటర్‌లను ఉపయోగించి కాలబిలాల విలీనాన్ని సంఖ్యాపరంగా మోడల్ చేస్తుంది, ఐన్‌స్టీన్ యొక్క క్షేత్ర సమీకరణాలను (Field Equations) పరిష్కరిస్తుంది. ఈ సమీకరణాలు అత్యంత నాన్‌లీనియర్‌గా ఉండటం వలన, విశ్లేషణాత్మకంగా (analytically) పరిష్కరించడం సాధ్యం కాదు. ప్రత్యేకించి కాలబిలాల విలీనం.
GW150914 కోసం SXS సిమ్యులేషన్లు:
– గురుత్వాకర్షణ తరంగాల యొక్క తరంగ రూపాన్ని ఖచ్చితంగా అంచనా వేశాయి. ఇవి LIGO యొక్క పరిశీలనలతో సరిపోలాయి.
– వక్రీకృత స్పేస్‌టైమ్ (Curved Spacetime) మరియు విలీనం యొక్క డైనమిక్స్‌ను విజువలైజేషన్‌ల ద్వారా వివరించటానికి సాయపడ్డాయి. అత్యంత శక్తిమంతమైన కాలబిలాలు ఒకదానినొకటి ఎలా సమీపిస్తాయి, విలీనమవుతాయి, మరియు కొత్త, భ్రమిస్తాయి (Spiral) సంయుక్త కాలబిలాన్ని ఏర్పరుస్తాయో చూపించాయి.
– సంఘటన సమయంలో ద్రవ్యరాశులు, స్పిన్‌లు (Particle Spins), మరియు విడుదలైన శక్తిని అంచనా వేయడానికి సహాయపడ్డాయి.
ఈ సిమ్యులేషన్లకు సంబంధించిన డేటా పబ్లిక్‌గా అందుబాటులో ఉన్నాయి. స్థలకాల వక్రీకరణలు, గురుత్వాకర్షణ తరంగాల విడుదలను చూపే అద్భుతమైన విజువలైజేషన్‌లను కలిగి ఉంటాయి.
LIGO ఎలా గుర్తించింది?
LIGO యొక్క డిటెక్టర్లు 4-కిలోమీటర్ల పొడవైన L-ఆకార ఇంటర్‌ఫెరోమీటర్లు. ఒక లేజర్ బీమ్ విభజించబడి, ప్రతి ఆర్మ్‌కు పంపబడి, ప్రతిబింబించబడి, తిరిగి కలిసి ఇంటర్‌ఫిరెన్స్ పాటర్న్‌ను సృష్టిస్తుంది. గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు భూమి గుండా వెళ్ళినప్పుడు స్పేస్‌టైమ్‌ను సాగదీస్తాయి (dilation) మరియు సంకోచిస్తాయి, ఆర్మ్‌ల పొడవును చిన్న మొత్తంలో (10⁻¹⁹ మీటర్ల కంటే తక్కువ, ప్రోటాన్ వెడల్పు కంటే తక్కువ) మారుస్తాయి. ఇది ఇంటర్‌ఫిరెన్స్ పాటర్న్‌ను మారుస్తుంది, దీని ద్వారా LIGO తరంగాలను గుర్తిస్తుంది. GW150914 సిగ్నల్ ఒక స్పష్టమైన “చిర్ప్”—కాలబిలాలు సమీపిస్తూ విలీనమయ్యే కొద్దీ ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు యాంప్లిట్యూడ్ వేగంగా పెరిగే శబ్దం—గా ఉంది.
ప్రాముఖ్యత
- సాధారణ సాపేక్ష సిద్ధాంతం నిర్ధారణ: ఈ పరిశీలన స్థలకాలం అత్యంత వక్రీకృతమై, బలమైన గురుత్వాకర్షణ పరిస్థితులలో ఐన్‌స్టీన్ సిద్ధాంతాన్ని ధృవీకరించింది.
- కొత్త ఖగోళ శాస్త్రం: గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు విశ్వంపై కొత్త వెలుగును ప్రసరించాయి, విద్యుదయస్కాంత టెలిస్కోప్‌లకు అదృశ్యమైన దృగ్విషయాలను (ఉదా., కాలబిలాల విలీనం కాంతిని విడుదల చేయదు) గమనించడానికి సహాయపడతాయి.
- ఖగోళ శాస్త్రీయ అంతర్దృష్టులు: ఈ సంఘటన బైనరీ కాలబిల వ్యవస్థల ఉనికిని నిర్ధారించింది. వాటి ద్రవ్యరాశులు, స్పిన్‌లు, మరియు విలీన రేట్ల గురించి డేటాను అందించింది.
- సాంకేతిక విజయం: గురుత్వాకర్షణ తరంగాలను గుర్తించడం అసాధారణమైన ఖచ్చితత్వాన్ని చూపాలి, ఇది ఇంజనీరింగ్ మరియు డేటా విశ్లేషణ యొక్క సామర్థ్యపు సరిహద్దులను చెరిపేసింది.
విస్తృత ప్రభావాలు
GW150914 యొక్క శక్తి ఉత్పత్తి కాలబిలాల విలీనం యొక్క తీవ్రమైన స్వభావాన్ని హైలైట్ చేస్తుంది. ఈ సంఘటన కొద్ది సమయం మాత్రమే జరిగినప్పటికీ, ఇది లిప్తపాటులో గమనించగలిగిన విశ్వంలోని మొత్తం కాంతి ఉత్పత్తిని మించిపోయింది. తీవ్రమైన ఖగోళ శాస్త్రీయ సంఘటనలలో గురుత్వాకర్షణ ప్రక్రియల ఆధిపత్యాన్ని చూపిస్తుంది. 2015 తర్వాత, LIGO మరియు దాని యూరోపియన్ ప్రతిరూపం వర్గో (Virgo), డజన్ల కొద్దీ ఇలాంటి సంఘటనలను గుర్తించాయి. కాలబిలాలు. న్యూట్రాన్ నక్షత్రాల విలీనాల కేటలాగ్‌ను నిర్మించాయి. ఈ పరిశీలనలు నక్షత్ర పరిణామం, కాలబిలాల సంఖ్య, మరియు విశ్వ చరిత్ర గురించి మన అవగాహనను మెరుగుపరుస్తున్నాయి.
—
ఇప్పుడు ఙ్ఞాన భ్రమల (Idols of Mind) గురించి వివరంగా తెలుసుకునే ప్రయత్నం చేద్దాము.
ఫ్రాన్సిస్ బేకన్ తన Novum Organum (1620) అనే గ్రంథంలో “జ్ఞాన భ్రమలు” లేదా Idols of the Mind (లాటిన్‌లో Idola Mentis) గురించి తెలిపాడని మనం గతంలోనే తెలుసుకున్నాము. ఈ భ్రమలు మానవ మనస్సు సత్యాన్ని గ్రహించడంలో ఎదుర్కునే అడ్డంకులను సూచిస్తాయి. బేకన్ ప్రకారం, ఈ భ్రమలు వైజ్ఞానిక పరిశోధన మరియు తార్కిక ఆలోచనను పక్షపాతం (partiality) లేదా తప్పుడు ఆలోచనలతో దారిమళ్ళిస్తాయి.
అతను ఈ భ్రమలను నాలుగు రకాలుగా వర్గీకరించాడు:
- జాతి భ్రమలు (Idols of the Tribe)
- గుహ భ్రమలు (Idols of the Cave)
- మార్కెట్ భ్రమలు (Idols of the Marketplace) మరియు
- నాటక భ్రమలు (Idols of the Theatre).
ఈ భ్రమలు మానవ జ్ఞాన సేకరణలోని సహజంగా, సామాజికంగా ఏర్పడే అడ్డంకులను వివరిస్తాయి.
జ్ఞాన భ్రమలు అంటే ఏమిటి?
జ్ఞాన భ్రమలు అనేవి మానవ మనస్సు సత్యాన్ని అర్థం చేసుకోవడంలో లేదా వాస్తవాన్ని గ్రహించడంలో ఎదుర్కొనే అడ్డంకులు లేదా తప్పుడు మార్గాలు. బేకన్ ప్రకారం, ఈ భ్రమలు మానవులు ప్రకృతిని అధ్యయనం చేసే విధానంలో తప్పులు చేయటం లేదా మన పక్షపాతాల వల్ల నష్టాలను సృష్టిస్తాయి. ఈ భ్రమలను గుర్తించి, నివారించడం ద్వారా మాత్రమే శాస్త్రీయ పరిశోధనలో లక్ష్యబద్ధమైన, నిజమైన జ్ఞానాన్ని సాధించవచ్చని బేకన్ వాదించాడు. అతను ఈ భ్రమలను నాలుగు రకాలుగా విభజించాడు. ప్రతి ఒక్కటి మానవ ఆలోచనలోని ఒక నిర్దిష్ట లోపాన్ని సూచిస్తుంది.
—
నాలుగు రకాల జ్ఞాన భ్రమలు
బేకన్ జ్ఞాన భ్రమలను నాలుగు వర్గాలుగా విభజించాడు, ప్రతి ఒక్కటి ఒక నిర్దిష్ట మూలం నుండి ఉద్భవిస్తుంది. ఈ భ్రమలు మానవ మనస్సు యొక్క సహజ లోపాలు, వ్యక్తిగత అనుభవాలు, భాషా లోపాలు, మరియు సాంప్రదాయ ఆలోచనల నుండి ఉత్పన్నమవుతాయి. ఈ నాలుగు రకాలను వివరంగా చూద్దాం.
a. జాతి భ్రమలు (Idols of the Tribe)
– నిర్వచనం: జాతి భ్రమలు మానవ జాతి సహజ స్వభావం నుండి ఉద్భవిస్తాయి. ఇవి మానవ మనస్సు యొక్క సాధారణ లోపాలు, ఇవి అందరిలోనూ సమానంగా ఒకేరకంగా కనిపిస్తాయి.
– లక్షణాలు:
– పక్షపాతం: మానవులు తమ ఇంద్రియాలు మరియు మనస్సు ద్వారా వాస్తవాన్ని వక్రీకరించి గ్రహిస్తారు. ఉదాహరణకు, మనం ప్రకృతిలో నమూనాలను గుర్తించాలని కోరుకుంటాము, లేని చోట కూడా నమూనాలను చూస్తాము (పరీడోలియా).
– స్వీయ-కేంద్రీకృత దృష్టి (Narcissistic nature): మానవులు తమను తాము కేంద్రంగా భావించి, ప్రపంచాన్ని తమ దృక్కోణం నుండి మాత్రమే అర్థం చేసుకోవడానికి ప్రయత్నిస్తారు.
– అతి సరళీకరణ: మనం సంక్లిష్టమైన వాస్తవాలను సరళీకరించి, తప్పుడు సాధారణీకరణలు చేస్తాము. అలా చేయాలని మనకు తెలియకుండా చూస్తాము.
– ఉదాహరణ: పురాతన కాలంలో మానవులు సూర్యుడు భూమి చుట్టూ తిరుగుతుందని నమ్మారు, ఎందుకంటే వారు తమ దృష్టిని మాత్రమే నమ్మారు, ఇది జాతి భ్రమకు ఒక ఉదాహరణ. కారణం సూర్యుడు కదులుతున్నట్లు కనబడటం, భూమి పరిభ్రమణం గురించి తెలియకపోవటం.
– ప్రభావం: ఈ భ్రమలు వైజ్ఞానిక పరిశోధనలో లక్ష్యబద్ధమైన దృష్టిని అడ్డుకుంటాయి, ఎందుకంటే అవి మానవ సహజ స్వభావంలో లోతుగా పాతుకుపోయి ఉంటాయి. అందుకే నూతనంగా వచ్చే మార్పులను స్వాగతించకుండా అడ్డుకుంటాయి.
అందుకే కాపర్నికస్ తన పరిశోధనలను తన జీవితకాలంలో ప్రకటించకుండా ఉండాల్సి వచ్చింది. అంత్య సమయంలో మాత్రమే ఆయన పరిశోధనలు ప్రచురణకు నోచుకున్నాయి.
మిగిలిన వాటి గురించి వచ్చే ఎపిసోడ్ లో చూద్దాము.
Discover more from The Wire Telugu
Subscribe to get the latest posts sent to your email.
