रात के आकाश की तुलना में अधिक गिरफ्तार करने और विचार करने योग्य दृष्टि की कल्पना करना कठिन है। ब्रह्मांड के ट्विंकल के बारे में कुछ हमें ब्रह्मांड के सबसे गहरे रहस्यों को रोकने और विचार करने के लिए मजबूर करता है।
समय का एक संक्षिप्त इतिहास ब्रह्मांड को नियंत्रित करने वाले कानूनों को अनलॉक करके इन रहस्यों को रोशन करने में मदद करेगा। सुलभ भाषा में लिखित, यह गैर-वैज्ञानिक रूप से समझने में भी मदद करेगा कि ब्रह्मांड क्यों मौजूद है, यह कैसे शुरू हुआ और भविष्य में यह कैसा दिखेगा।
आपको अजीब घटनाओं के बारे में भी पता चलेगा; ब्लैक होल की तरह जो सब कुछ (अच्छी तरह से, लगभग सब कुछ) को अपनी ओर खींचते हैं। क्या अधिक है, आप स्वयं समय के रहस्यों की खोज भी करेंगे; जैसा कि ये “समय कितनी तेजी से चल रहा है?” जैसे सवालों के जवाब प्रदान करते हैं। और “हम कैसे जानते हैं कि यह आगे चल रहा है?”
यह कहना सुरक्षित है कि इन झटकों के बाद, आप रात के आकाश को कभी भी उसी तरह से नहीं देख पाएंगे।
आपने शायद गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत या सापेक्षता के सिद्धांत के बारे में सुना है ? लेकिन क्या आपने कभी सोचा है कि जब हम सिद्धांतों के बारे में बात करते हैं तो वास्तव में हमारा क्या मतलब होता है?
एक सिद्धांत, इसके सबसे बुनियादी शब्दों में, एक मॉडल है जो टिप्पणियों के बड़े समूहों की सटीक व्याख्या करता है। वैज्ञानिक उन टिप्पणियों से डेटा एकत्र करते हैं, जो वे देखते हैं, उदाहरण के लिए, प्रयोग, और इसका उपयोग कैसे और क्यों घटना के स्पष्टीकरण के विकास के लिए करते हैं।
उदाहरण के लिए, आइजैक न्यूटन ने कई घटनाओं को देखने के बाद गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत को विकसित किया, सेब से लेकर पेड़ों के गिरने तक। उन्होंने जो डेटा एकत्र किया, उसका उपयोग करके वे एक सिद्धांत में गुरुत्वाकर्षण का वर्णन करने में सक्षम थे।
सिद्धांतों के दो महान लाभ हैं:
सबसे पहले, वे वैज्ञानिकों को भविष्य की घटनाओं के बारे में निश्चित भविष्यवाणियां करने की अनुमति देते हैं ।
उदाहरण के लिए, न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत ने वैज्ञानिकों को ग्रहों जैसी वस्तुओं के भविष्य के आंदोलनों की भविष्यवाणी करने की अनुमति दी। यदि आप जानना चाहते हैं, तो कहें, जहां मंगल अब से छह महीने का होगा, गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत का उपयोग करके इस सटीक भविष्यवाणी करना संभव है।
दूसरा, सिद्धांत हमेशा अयोग्य होते हैं , जिसका अर्थ है कि वे सुधार के लिए खुले हैं यदि नए सबूत जो सिद्धांत के अनुकूल नहीं हैं।
उदाहरण के लिए, लोग एक बार इस सिद्धांत पर विश्वास करते थे कि ब्रह्मांड में सब कुछ पृथ्वी के चारों ओर घूमता है। गैलीलियो ने इस सिद्धांत को खारिज कर दिया जब उन्होंने चंद्रमा की कक्षा में बृहस्पति पर ध्यान दिया; इसलिए वह दिखा सकता है कि वास्तव में सब कुछ पृथ्वी की परिक्रमा नहीं करता है।
इसलिए प्रभाव में, एक एकल भविष्य अवलोकन हमेशा एक सिद्धांत को अमान्य कर सकता है, चाहे वह कितना भी विश्वसनीय क्यों न हो। इसका मतलब यह है कि सिद्धांत कभी सही साबित नहीं हो सकते हैं, और यह विज्ञान को लगातार विकसित होने वाली प्रक्रिया बनाता है।
आइजैक न्यूटन से पहले, लोगों ने सोचा था कि एक वस्तु की प्राकृतिक स्थिति पूर्ण आराम पर है । इसका मतलब है कि यदि कोई बल उस पर कार्रवाई नहीं कर रहा था, तो वस्तु पूरी तरह से बनी रहेगी।
1600 के दशक में, न्यूटन ने इस लंबे समय से आयोजित विश्वास को पूरी तरह से भंग कर दिया। इसके स्थान पर, उन्होंने एक सिद्धांत पेश किया जिसमें कहा गया था कि ब्रह्मांड में सभी वस्तुएं, स्थिर होने के बजाय वास्तव में स्थिर गति में थीं।
न्यूटन ने अपनी खोज के माध्यम से यह निर्धारित किया कि ब्रह्मांड में ग्रह और तारे एक दूसरे के संबंध में लगातार बढ़ रहे थे। उदाहरण के लिए, पृथ्वी लगातार सूर्य की परिक्रमा कर रही है और पूरा सौरमंडल आकाशगंगा के चारों ओर चक्कर लगा रहा है। इसलिए, कुछ भी अभी भी नहीं है।
ब्रह्मांड में सभी वस्तुएं कैसे चलती हैं, इसका वर्णन करने के लिए, न्यूटन ने तीन कानून विकसित किए:
न्यूटन के पहले कानूनों में कहा गया है कि सभी ऑब्जेक्ट एक सीधी रेखा में चलते रहेंगे यदि किसी अन्य बल द्वारा कार्रवाई नहीं की जाती है। यह गैलीलियो द्वारा एक प्रयोग में प्रदर्शित किया गया था जिसमें उन्होंने एक ढलान के नीचे गेंदों को लुढ़काया। चूंकि गुरुत्वाकर्षण गेंदों पर अभिनय करने वाला एकमात्र बल था, वे एक सीधी रेखा में लुढ़के।
न्यूटन के दूसरे कानून में कहा गया है कि एक वस्तु उस पर कार्य करने वाले बल के समानुपाती दर पर गति करेगी। उदाहरण के लिए, अधिक शक्तिशाली इंजन वाली कार कम शक्तिशाली इंजन के साथ एक से अधिक तेजी से बढ़ेगी। यह कानून यह भी बताता है कि शरीर का द्रव्यमान जितना अधिक होता है, उतनी ही कम बल उसकी गति को प्रभावित करता है। उदाहरण के लिए, यदि एक ही इंजन वाली दो कारें हैं, तो भारी कार को गति देने में अधिक समय लगेगा।
न्यूटन के तीसरे नियम में गुरुत्वाकर्षण का वर्णन है। इसमें कहा गया है कि ब्रह्मांड के सभी निकाय अन्य पिंडों को प्रत्येक वस्तु के द्रव्यमान के अनुपात में आकर्षित करते हैं। इसका मतलब यह है कि यदि आप एक वस्तु के द्रव्यमान को दोगुना करते हैं, तो बल दोगुना महान होगा। यदि आप एक वस्तु का द्रव्यमान दोगुना करते हैं और दूसरे को तीन गुना करते हैं, तो बल छह गुना महान होगा।
हमने देखा है कि न्यूटन के सिद्धांत ने कैसे पूरी तरह से आराम किया और इस विचार के साथ प्रतिस्थापित किया कि किसी वस्तु की गति किसी और चीज की गति के सापेक्ष है। फिर भी, सिद्धांत ने यह भी सुझाव दिया कि किसी वस्तु की गति सापेक्ष है।
उदाहरण के लिए, कल्पना करें कि आप 100 मील प्रति घंटे की यात्रा करने वाली ट्रेन में बैठकर एक किताब पढ़ रहे हैं। आप कितनी तेजी से यात्रा कर रहे हैं? ठीक है, ट्रेन गति अतीत को देखने वाले एक दर्शक द्वारा, आप 100 मील प्रति घंटे की यात्रा कर रहे हैं। लेकिन आप जो किताब पढ़ रहे हैं, उसके सापेक्ष आपकी गति शून्य मील प्रति घंटे है। तो आपकी गति किसी अन्य वस्तु के सापेक्ष होती है।
फिर भी, न्यूटन के सिद्धांत में एक बड़ा छेद विकसित हुआ: प्रकाश की गति।
प्रकाश की गति स्थिर है, सापेक्ष नहीं है। यह हमेशा 186,000 मील प्रति सेकंड है। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि कुछ और कितनी तेजी से हो रहा है, प्रकाश की गति समान है।
उदाहरण के लिए, यदि वह ट्रेन 100 मील प्रति घंटे पर प्रकाश की किरण की ओर गति कर रही है, तो प्रकाश की गति 186,000 मील प्रति सेकंड होगी। फिर भी यदि वह ट्रेन लाल सिग्नल पर रुकती है, तो प्रकाश की किरण 186,000 मील प्रति सेकंड होगी। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि प्रकाश को कौन देख रहा है या कितनी जल्दी वे यात्रा कर रहे हैं, इसकी गति हमेशा समान रहेगी।
यह तथ्य न्यूटन के सिद्धांत के लिए समस्याएं पैदा करता है। पर्यवेक्षक की स्थिति की परवाह किए बिना कुछ की गति स्थिर कैसे हो सकती है?
इसका उत्तर बीसवीं शताब्दी की शुरुआत में पता चला जब अल्बर्ट आइंस्टीन ने सापेक्षता के अपने सिद्धांत को पोस्ट किया।
प्रकाश की गति निरंतर न्यूटन के सिद्धांत के लिए समस्याग्रस्त थी, क्योंकि यह साबित हुआ कि गति हमेशा सापेक्ष नहीं थी। इसलिए, वैज्ञानिकों को एक अद्यतन मॉडल की आवश्यकता थी जो प्रकाश की गति को ध्यान में रखे।
अल्बर्ट आइंस्टीन ने इस तरह के सिद्धांत, सापेक्षता के सिद्धांत को विकसित किया ।
सापेक्षता के सिद्धांत में कहा गया है कि विज्ञान के नियम सभी स्वतंत्र रूप से चलने वाले पर्यवेक्षकों के लिए समान हैं। इसका मतलब यह है कि किसी की गति चाहे जितनी भी हो, वे प्रकाश की समान गति का निरीक्षण करेंगे।
यह पहली नज़र में काफी सीधा लग सकता है, लेकिन इसके केंद्रीय सुझावों में से एक वास्तव में बहुत से लोगों के लिए समझना मुश्किल है; यह बताता है कि समय सापेक्ष है।
इसका मतलब यह है कि क्योंकि प्रकाश की गति अलग-अलग गति से घूमने वाले पर्यवेक्षकों के लिए नहीं बदलती है, एक दूसरे के सापेक्ष यात्रा करने वाले पर्यवेक्षक वास्तव में एक ही घटना के लिए अलग-अलग समय को मापेंगे।
उदाहरण के लिए, कहते हैं कि प्रकाश का एक फ्लैश दो पर्यवेक्षकों को भेजा जाता है: एक प्रकाश की ओर यात्रा कर रहा है जबकि दूसरा विपरीत दिशा में तेज गति से यात्रा कर रहा है। दोनों पर्यवेक्षकों के लिए, प्रकाश की गति समान होगी, भले ही वे अपेक्षाकृत अलग गति से यात्रा कर रहे हों और विभिन्न दिशाओं में जा रहे हों।
अविश्वसनीय रूप से, इसका मतलब यह होगा कि वे प्रत्येक फ़्लैश इवेंट का अनुभव करते हैं जैसे कि यह दो अलग-अलग समय पर हुआ था। इसका कारण यह है कि समय उस दूरी से निर्धारित होता है जिसे किसी चीज ने अपनी गति से विभाजित किया है। प्रकाश की गति दोनों पर्यवेक्षकों के लिए समान है, लेकिन जैसे ही दूरी अलग होती है, समय प्रत्येक पर्यवेक्षक के सापेक्ष होता है।
यदि प्रकाश के स्पंदन के उत्सर्जित होने पर दोनों पर्यवेक्षकों ने रिकॉर्ड करने के लिए घड़ियों को चलाया, तो ये एक ही घटना के लिए दो अलग-अलग समय की पुष्टि करेंगे।
तो कौन सही है? न प्रेक्षक; समय दोनों पर्यवेक्षकों के दृष्टिकोण के सापेक्ष और अद्वितीय है!
सारा मामला इलेक्ट्रॉनों या फोटॉन जैसे कणों से बना है। ब्रह्मांड के बारे में अधिक जानने के लिए, वैज्ञानिक उन्हें मापना चाहते हैं और उनकी गति का अध्ययन करना चाहते हैं।
हालाँकि, जब आप उनका अध्ययन करने की कोशिश करते हैं, तो कण कुछ बहुत ही अजीब करते हैं। विचित्र रूप से, जितना अधिक आप एक कण की स्थिति को मापने की कोशिश करते हैं, उतनी ही अनिश्चितता इसकी गति बन जाती है; और वास्तव में इसकी गति को मापा जाता है, कम निश्चित रूप से इसकी स्थिति बन जाती है! पहली बार 1920 के दशक में खोजी गई इस घटना को अनिश्चितता सिद्धांत कहा जाता है ।
अनिश्चितता सिद्धांत के कारण, वैज्ञानिकों को कणों को देखने के अन्य तरीकों का उपयोग करना पड़ा, इसलिए उन्होंने इसके बजाय एक कण की क्वांटम स्थिति को देखना शुरू कर दिया । क्वांटम स्थिति एक कण के कई संभावित संभावित पदों और गति को जोड़ती है।
के बाद से वैज्ञानिकों ने एक कण की निश्चित स्थिति या वेग को ठीक से निर्धारित नहीं कर सकते, वे कई संभावना पदों कणों को देखो हो सकता है पर कब्जा और वेग वे सकता है। जैसा कि एक कण के बारे में चलता है, वैज्ञानिक सभी संभावित स्थानों को ट्रैक कर सकते हैं और यह निर्धारित कर सकते हैं कि इनमें से कौन सबसे अधिक संभावना है।
उन्हें यह निर्धारित करने में मदद करने के लिए, वैज्ञानिक कणों का इलाज करते हैं जैसे कि वे तरंगें हैं।
एक कण में विभिन्न पदों की भीड़ का मतलब यह हो सकता है कि वे निरंतर, दोलन तरंगों की एक श्रृंखला की तरह दिखाई देते हैं। कंपन स्ट्रिंग के एक टुकड़े की कल्पना करें। जब यह कंपन होता है, तो स्ट्रिंग चाप और चोटियों और गर्तों के माध्यम से डुबकी लगाएगी। एक कण भी इस तरह का व्यवहार करता है, हालांकि इसका संभावित मार्ग ऐसी अतिव्यापी तरंगों की एक श्रृंखला है, जो सभी एक साथ हो रहे हैं।
इस तरह के कणों को देखने से वैज्ञानिकों को यह पता लगाने में मदद मिलती है कि एक कण सबसे अधिक कहां है। कण की संभावना वाले स्थान होते हैं जहां कई तरंगों पर चाप और डुबकी एक दूसरे के साथ मेल खाती हैं, और कम से कम संभावना वाले स्थान वे हैं जहां वे नहीं हैं। इसे हस्तक्षेप कहा जाता है , और यह दिखाता है कि कण तरंग के पथ के लिए कौन से स्थान और गति सबसे अधिक संभावित हैं।
जब आप अपने आस-पास की दुनिया को देखते हैं, तो आप इसे तीन आयामों में देख रहे हैं, अर्थात, आप इसकी ऊँचाई, चौड़ाई और गहराई से किसी भी वस्तु का वर्णन कर सकते हैं। फिर भी एक चौथा आयाम है, हालांकि हम खुद इसे नहीं देख सकते हैं: यह समय है, और यह अन्य तीन आयामों के साथ मिलकर अंतरिक्ष-समय नामक कुछ बनाता है ।
ब्रह्मांड में घटनाओं का वर्णन करने के लिए वैज्ञानिक अंतरिक्ष-समय के इस चार-आयामी मॉडल का उपयोग करते हैं। एक घटना कुछ है जो अंतरिक्ष और समय में एक विशेष स्थिति में होती है। इसलिए जब त्रि-आयामी निर्देशांक के साथ एक घटना की स्थिति की गणना करते हैं, तो वैज्ञानिक समय को इंगित करने के लिए एक चौथा समन्वय जोड़ते हैं।
वैज्ञानिकों को किसी घटना की स्थिति का निर्धारण करते समय विचार करना पड़ता है क्योंकि सापेक्षता का सिद्धांत बताता है कि समय सापेक्ष है। इसलिए यह एक घटना की प्रकृति का वर्णन करने में एक महत्वपूर्ण कारक है।
अंतरिक्ष और समय के संयोजन का एक अद्भुत परिणाम यह है कि इसने गुरुत्वाकर्षण के हमारे गर्भाधान को कैसे बदल दिया।
गुरुत्वाकर्षण गुरुत्वाकर्षण अंतरिक्ष-समय पर भारी वस्तुओं का परिणाम है। हमारे सूरज की तरह एक विशाल द्रव्यमान, घटता है और वास्तव में अंतरिक्ष-समय को बदल देता है। इसे इस तरह से सोचें: अंतरिक्ष-समय की कल्पना करें कि एक कंबल को फैलाकर हवा में रखा जाए। यदि आप कंबल के बीच में एक वस्तु रखते हैं, तो कंबल वक्र होगा और वस्तु थोड़ी सी डूब जाएगी। अंतरिक्ष-समय के लिए बड़े पैमाने पर वस्तुएं यही करती हैं।
अन्य वस्तुएं अंतरिक्ष-समय में इन वक्रों का अनुसरण करती हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि एक वस्तु हमेशा दो बिंदुओं के बीच सबसे छोटी यात्रा करती है, जो एक बड़ी वस्तु के चारों ओर एक गोलाकार कक्षा है। यदि आप उस कंबल को फिर से देखते हैं तो आप इसे देख सकते हैं। यदि आप कंबल पर नारंगी की तरह एक बड़ी वस्तु रखते हैं और फिर एक छोटे से रोल करने की कोशिश करते हैं – कहते हैं, एक संगमरमर – इसे अतीत, संगमरमर नारंगी द्वारा किए गए इंडेंटेशन का पालन करेगा। गुरुत्वाकर्षण उसी तरह से काम करता है!
उनके जीवनकाल के दौरान, सितारों को गर्मी और प्रकाश पैदा करने के लिए भारी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है। फिर भी, यह ऊर्जा हमेशा के लिए नहीं रहती है; अंततः यह निकल जाता है, जिससे तारा मर गया।
किसी तारे का क्या होता है जब वह मर जाता है तो उसके आकार पर निर्भर करता है। जब एक बहुत बड़ा तारा ऊर्जा से बाहर निकलता है, तो कुछ शानदार बनता है: एक ब्लैक होल।
एक ब्लैक होल होता है क्योंकि अधिकांश विशाल सितारों का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र इतना मजबूत होता है। जबकि तारा जीवित है, वह खुद को ढहने से बचाने के लिए अपनी ऊर्जा का उपयोग करने में सक्षम है। लेकिन जब तारा ऊर्जा से बाहर निकलता है, तो वह गुरुत्वाकर्षण को दूर नहीं कर सकता है और उसका क्षय करने वाला शरीर अपने आप ढह जाता है। सब कुछ एक असीम घने, गोलाकार बिंदु की ओर अंदर की ओर खींचा जाता है, जिसे एक विलक्षणता कहा जाता है ।
यह विलक्षणता ब्लैक होल है।
जब एक ब्लैक होल बनता है, तो अंतरिक्ष-समय को उसके गुरुत्वाकर्षण द्वारा इतनी गहराई से घुमावदार किया जाता है कि प्रकाश भी उसके साथ झुक जाता है।
न केवल पास की हर चीज में एक ब्लैक होल खींचता है, यह किसी भी चीज को रोकता है जो इसके चारों ओर एक निश्चित सीमा को फिर से भागने से रोकता है: बिना किसी वापसी के इस बिंदु को घटना क्षितिज कहा जाता है , और प्रकाश भी नहीं, जो किसी भी चीज की तुलना में तेजी से यात्रा करता है। ब्रह्मांड, इस पर वापस बच सकता है।
यह एक सवाल उठाता है: यदि एक ब्लैक होल प्रकाश को अवशोषित करता है और कुछ और जो उसके घटना क्षितिज को पार करता है, तो हम कैसे जान सकते हैं कि वे वहां हैं?
वैज्ञानिक ब्रह्मांड पर उनके गुरुत्वाकर्षण प्रभाव की तलाश में और तारों की परिक्रमा के साथ उनकी बातचीत द्वारा उत्पन्न एक्स-रे के लिए ब्लैक होल की खोज करते हैं।
उदाहरण के लिए, वैज्ञानिक काले और बड़े पैमाने पर वस्तुओं की परिक्रमा करते हैं जो ब्लैक होल हो सकते हैं।
वे एक्स-रे और अन्य तरंगों की भी तलाश करते हैं जो आमतौर पर पदार्थ द्वारा उत्पादित होती हैं जब इसे एक ब्लैक होल द्वारा चूसा और फाड़ा जाता है। यहां तक कि हमारी आकाशगंगा के केंद्र में रेडियो और अवरक्त तरंगों का एक स्रोत है जो एक सुपरमैसिव ब्लैक होल हो सकता है।
यदि ब्लैक होल का गुरुत्वीय खिंचाव इतना मजबूत होता है कि प्रकाश भी इससे बच नहीं सकता है, तो आपको लगता है कि और कुछ भी नहीं बच सकता है।
लेकिन आप गलत होंगे। वास्तव में, ब्लैक होल को कुछ रिलीज करना होगा; अन्यथा वे ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम को तोड़ देंगे।
ऊष्मप्रवैगिकी का सार्वभौमिक दूसरा नियम कहता है कि एन्ट्रापी , अधिक विकार की ओर झुकाव, हमेशा बढ़ता है। और जैसे-जैसे एन्ट्रापी बढ़ती जाती है, तापमान बढ़ना चाहिए इसका एक उदाहरण है आग लगाने वाला, आग में रहने के बाद, लाल गर्म चमकता है और गर्मी के रूप में विकिरण छोड़ता है।
दूसरे नियम के अनुसार, चूंकि ब्लैक होल ब्रह्मांड से अव्यवस्थित ऊर्जा में चूसते हैं, इसलिए ब्लैक होल का प्रवेश भी बढ़ना चाहिए। और एन्ट्रापी में इस वृद्धि के साथ, ब्लैक होल को गर्मी से बचने देना चाहिए।
गर्मी के भागने के लिए संभव है, क्योंकि यद्यपि कुछ भी नहीं है कि एक ब्लैक होल के घटना क्षितिज बीत चुका है बच सकते हैं, आभासी जोड़े के कणों और प्रति-कण घटना क्षितिज के पास ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे कानून के संरक्षण। आभासी कण ऐसे कण हैं जिनका पता नहीं लगाया जा सकता है लेकिन जिनके प्रभाव को मापा जा सकता है। जोड़ी में भागीदारों में से एक में सकारात्मक ऊर्जा है और दूसरे में नकारात्मक ऊर्जा है।
एक ब्लैक होल में, गुरुत्वाकर्षण इतना मजबूत होता है कि वह नेगेटिव कण को ब्लैक होल में सोख सकता है और ऐसा करने में अपने पार्टनर को ब्रह्मांड में संभवतः बच निकलने के लिए पर्याप्त ऊर्जा देता है और उष्मा के रूप में उत्सर्जित होता है। यह ब्लैक होल को विकिरण का उत्सर्जन करने की अनुमति देता है, और इस प्रकार ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम का पालन करता है।
उत्सर्जित होने वाले धनात्मक विकिरण की मात्रा को ब्लैक होल में डाले जा रहे नकारात्मक कणों द्वारा संतुलित किया जाता है। नकारात्मक कणों का यह आवक प्रवाह ब्लैक होल के द्रव्यमान को कम कर सकता है जब तक कि अंततः यह वाष्पित हो जाता है और मर जाता है। और अगर इसका द्रव्यमान काफी छोटा हो जाता है, तो ब्लैक होल एक बड़े पैमाने पर अंतिम विस्फोट में समाप्त हो जाएगा, लाखों एच बम के रूप में।
ऐसे परिदृश्य की कल्पना करें जहां ब्रह्मांड अनुबंधित होने लगा और समय पिछड़ने लगा। वह किस तरह का होगा? शायद घड़ियाँ पिछड़ जाती और इतिहास का पाठ्यक्रम उल्टा हो जाता। वैज्ञानिकों ने इसे पूरी तरह से खारिज नहीं किया है, लेकिन तीन मजबूत संकेतक हैं जो सुझाव देते हैं कि समय केवल आगे बढ़ता है।
पहले दिखा रहा है कि समय बीतने के अतीत से भविष्य के लिए चला जाता सूचक है thermodynamic के तीर का समय । ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम के अनुसार, एंट्रोपी – एक बंद प्रणाली का विकार – समय के साथ बढ़ता है। इसका मतलब है कि विकार को बढ़ाने की प्रवृत्ति से समय को मापा जा सकता है।
उदाहरण के लिए, यदि एक कप एक टेबल से लुढ़कता है और टूट जाता है, तो यह कम हो गया है, और इसकी एंट्रोपी बढ़ गई है। चूँकि एक टूटा हुआ कप कभी भी अनायास फिर से इकट्ठा नहीं होगा और इसके क्रम को बढ़ाएगा, हम देखते हैं कि समय केवल आगे बढ़ रहा है।
: टूट कप और समय की thermodynamic के तीर भी आगे समय के दूसरे सूचक के पहलू हैं मनोवैज्ञानिक तीर का समय है, जो स्मृति से निर्धारित होता। उसके बाद कप टूट गया, आप इसे मेज पर होना याद कर सकते हैं; लेकिन इससे पहले, जब यह मेज पर था, तो आप फर्श पर भविष्य की स्थिति को “याद” नहीं कर सकते।
तीसरे सूचक, ब्रह्माण्ड संबंधी तीर का समय , ब्रह्मांड के विस्तार के लिए संदर्भित करता है, और इस समय भी thermodynamic के तीर बारे में हमारी धारणा के साथ इस प्रकार है। यह इसलिए है क्योंकि जैसे ही ब्रह्मांड का विस्तार होता है, एन्ट्रापी बढ़ता है।
यदि ब्रह्मांड में विकार अपने अधिकतम बिंदु तक पहुंचने के लिए था, तो ब्रह्मांड समय के कॉस्मोलॉजिकल तीर को उलटते हुए, संकुचन शुरू कर सकता है। हालाँकि, हम इसके बारे में नहीं जानते क्योंकि बुद्धिमान प्राणी केवल विकार के बढ़ने पर ही मौजूद रह सकते हैं। इसका कारण यह है कि हम अपने भोजन को ऊर्जा में तोड़ने के लिए एन्ट्रापी की प्रक्रिया पर भरोसा करते हैं।
इसलिए, जब तक हम आस-पास हैं, हम समय के ब्रह्माण्ड संबंधी बाणों का अवलोकन करेंगे।
ब्रह्मांड में किस तरह की ताकतें काम कर रही हैं?
अधिकांश लोगों ने केवल एक के बारे में सुना होगा: गुरुत्वाकर्षण, वह बल जो वस्तुओं को एक दूसरे की ओर आकर्षित करता है और जिसे इस तरह से अनुभव किया जाता है कि पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण हमें उसकी सतह पर खींचता है।
हालांकि, अधिकांश लोग इस बात से अनजान हैं कि वास्तव में तीन अतिरिक्त बल हैं जो सबसे छोटे कणों पर कार्य करते हैं।
पहला इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फोर्स है , जिसे रोजमर्रा की जिंदगी में देखा जा सकता है जब चुंबक फ्रिज में चिपक जाता है या जब आप अपने सेल फोन को रिचार्ज करते हैं। यह इलेक्ट्रान और क्वार्क जैसे विद्युत आवेश वाले सभी कणों पर कार्य करता है।
चुंबक पर उत्तरी और दक्षिणी ध्रुवों की तरह विद्युत चुम्बकीय बल, आकर्षक या प्रतिकारक हो सकता है: सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए कण नकारात्मक कणों को आकर्षित करते हैं और अन्य सकारात्मक कणों को दूर करते हैं, और इसके विपरीत। यह बल गुरुत्वाकर्षण की तुलना में अधिक मजबूत है और परमाणु के छोटे स्तर पर हावी है। उदाहरण के लिए, विद्युत चुम्बकीय बल परमाणु के नाभिक के चारों ओर एक इलेक्ट्रॉन का कारण बनता है।
दूसरा कमजोर परमाणु बल है , जो उन सभी कणों पर कार्य करता है जो पदार्थ बनाते हैं और जो रेडियोधर्मिता का कारण बनते हैं। इस बल को “कमजोर” कहा जाता है क्योंकि इसे ले जाने वाले कण कम दूरी पर केवल बल लगा सकते हैं।
उच्च ऊर्जा पर, कमजोर परमाणु बल की शक्ति बढ़ जाती है जब तक कि यह विद्युत चुम्बकीय बल से मेल नहीं खाता।
तीसरा मजबूत परमाणु बल है , जो एक परमाणु के नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को बांधता है, और प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के भीतर छोटे क्वार्क को बांधता है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फोर्स और कमजोर न्यूक्लियर फोर्स के विपरीत, मजबूत एनर्जी फोर्स उच्च ऊर्जाओं में कमजोर हो जाती है।
ग्रैंड यूनिफिकेशन एनर्जी , इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फोर्स और कमजोर न्यूक्लियर फोर्स कहलाने वाली उच्च ऊर्जा पर कमजोर और मजबूत न्यूक्लियर फोर्स कमजोर पड़ जाता है। उस बिंदु पर, सभी तीन बल समान शक्ति तक पहुंचते हैं और एक ही बल के विभिन्न पहलू बन जाते हैं: एक बल जिसने ब्रह्मांड के निर्माण में भूमिका निभाई होगी।
अधिकांश वैज्ञानिकों का मानना है कि समय की शुरुआत बड़े धमाके के साथ हुई थी – वह क्षण जब ब्रह्मांड एक असीम रूप से सघन स्थिति से तेजी से विस्तार करने वाली इकाई में चला गया था जो आज भी बढ़ रहा है।
हालाँकि, वैज्ञानिकों को यह नहीं पता है कि यह बड़ा धमाका कैसे हुआ, हालाँकि यह बताने के लिए कई सिद्धांत प्रस्तावित किए गए हैं कि यह बहुत बड़ा विस्तार कैसे हुआ होगा।
ब्रह्मांड की शुरुआत का सबसे व्यापक रूप से स्वीकृत सिद्धांत हॉट बिग बैंग मॉडल है ।
इस मॉडल में, ब्रह्मांड शून्य आकार के साथ शुरू हुआ और असीम रूप से गर्म और घना था। बड़े धमाके के दौरान, इसका विस्तार हुआ, और जैसे-जैसे इसकी गर्मी बढ़ी इसका तापमान ठंडा होने लगा। इस विस्तार के पहले कुछ घंटों में, ब्रह्मांड में अधिकांश तत्व आज बनाए गए थे।
जैसे-जैसे ब्रह्माण्ड का विस्तार होता गया, गुरुत्वाकर्षण के कारण विस्तारक क्षेत्र के सघन क्षेत्र घूमने लगे, आकाशगंगाओं का निर्माण हुआ। इन नवगठित आकाशगंगाओं के भीतर, हाइड्रोजन और हीलियम गैसों के बादल ढह गए। उनके टकराने वाले परमाणुओं ने परमाणु संलयन प्रतिक्रियाएं पैदा कीं, जिससे सितारों का निर्माण हुआ।
जब ये तारे बाद में मर गए और ध्वस्त हो गए, तो उन्होंने विशाल तारकीय विस्फोट पैदा किए, जिसने ब्रह्मांड में और तत्वों को बाहर निकाल दिया। इसने नए सितारों और ग्रहों के जन्म के लिए सामग्री प्रदान की।
हालांकि यह आम तौर पर बड़े धमाके और समय के जन्म का स्वीकृत संस्करण है, इसका एकमात्र मॉडल नहीं है।
एक अन्य मॉडल मुद्रास्फीति मॉडल है । इस मॉडल का प्रस्ताव है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड की ऊर्जा इतनी अधिक थी कि मजबूत परमाणु बल, कमजोर परमाणु बल और विद्युत चुम्बकीय बल की ताकत बराबर थी।
जैसे-जैसे ब्रह्मांड का विस्तार हुआ, तीनों सेनाओं ने बहुत जल्दी अलग-अलग ताकत हासिल कर ली। जैसे-जैसे सेना विभाजित हुई, भारी मात्रा में ऊर्जा जारी की गई। इसका गुरुत्वाकर्षण-रोधी प्रभाव होता, जिससे ब्रह्मांड का तेजी से विस्तार होता और बढ़ती दर पर।
ब्रह्मांड को समझने और वर्णन करने की उनकी इच्छा में, वैज्ञानिकों ने दो प्रमुख सिद्धांत विकसित किए हैं। पहला सामान्य सापेक्षता है , जो ब्रह्मांड में एक बहुत बड़ी घटना पर केंद्रित है: गुरुत्वाकर्षण। दूसरा क्वांटम भौतिकी है , जो ब्रह्मांड में सबसे छोटी ज्ञात कुछ वस्तुओं का वर्णन करता है: परमाणु से छोटे कण।
जबकि दोनों सिद्धांत महान अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं, क्वांटम भौतिकी के समीकरणों के साथ और सामान्य सापेक्षता के साथ क्या भविष्यवाणी की जाती है और क्या मनाया जाता है, इसमें बड़े अंतर हैं। इसका मतलब यह है कि वर्तमान में सब कुछ के एक पूर्ण एकीकृत सिद्धांत बनाने के लिए उन्हें एक साथ संयोजित करने का कोई तरीका नहीं है।
एक मुद्दा जो दो सिद्धांतों को एक साथ लाने से रोकता है, वह यह है कि वैज्ञानिकों ने क्वांटम भौतिकी में कई समीकरणों का उपयोग किया है जो असंभव रूप से असंभव अनंत मूल्यों में परिणाम देते हैं। उदाहरण के लिए, समीकरणों के अनुसार, अंतरिक्ष-समय का वक्र अनंत होगा, कुछ अवलोकनों को गलत दिखाया गया है।
इन शिशुओं को रद्द करने के लिए, वैज्ञानिक समीकरणों में अन्य शिशुओं को पेश करने का प्रयास करते हैं। दुर्भाग्य से, यह वैज्ञानिकों को सटीक भविष्यवाणी करने में सक्षम होने से रोकता है। नतीजतन, घटनाओं की भविष्यवाणी करने के लिए क्वांटम भौतिकी से समीकरणों का उपयोग करने के बजाय, घटनाओं को स्वयं जोड़ना होगा और समीकरणों को फिट करने के लिए उन्हें घुमाया जाना चाहिए!
एक दूसरी, समान समस्या यह है कि क्वांटम सिद्धांत बताता है कि ब्रह्मांड में सभी खाली जगह कणों और एंटीपार्टिकल्स के आभासी युग्मों से बनी है।
हालांकि, इन आभासी जोड़े का अस्तित्व सामान्य सापेक्षता के लिए कठिनाइयों का कारण बनता है।
चूंकि ब्रह्मांड में खाली जगह की अनंत मात्रा है, इसलिए इन जोड़ों की ऊर्जा में अनंत ऊर्जा होनी चाहिए।
यह समस्याग्रस्त है क्योंकि आइंस्टीन का प्रसिद्ध समीकरण E = mc2 बताता है कि किसी वस्तु का द्रव्यमान उसकी ऊर्जा के बराबर है। तो इन आभासी कणों की अनंत ऊर्जा का मतलब होगा कि उनका भी अनंत द्रव्यमान होगा। और अगर अनंत द्रव्यमान होते, तो पूरा ब्रह्मांड तीव्र गुरुत्वाकर्षण पुल के नीचे गिर जाता और एक ही ब्लैक होल बन जाता।
कई लोगों को भौतिकी से दूर रखा जाता है क्योंकि वे इसे लंबे समीकरणों और जटिल सिद्धांतों की अभेद्य दुनिया के रूप में देखते हैं। और, कुछ हद तक, यह सच है। लेकिन भौतिकी की जटिलता हमें गैर-विशेषज्ञों को यह सीखने से नहीं रोकना चाहिए कि ब्रह्मांड कैसे और क्यों काम करता है।
ऐसे कई नियम और कानून हैं जो हमें हमारे आसपास के ब्रह्मांड के रहस्यों को समझने में मदद करते हैं। नियम और कानून जो हम में से अधिकांश समझ सकते हैं। और एक बार जब हम उन्हें समझ लेते हैं, तो हम ब्रह्मांड को एक नई रोशनी में देखना शुरू कर सकते हैं।