जगत क्या है? रियल फिजिक्स में कुछ माइंड-झुकने वाले उत्तर हैं

प्रश्न ब्रह्मांड जितना बड़ा है और (लगभग) समय जितना पुराना है: मैं कहां से आया हूं और मैं यहां क्यों हूं? यह एक दार्शनिक के लिए एक प्रश्न की तरह लग सकता है, लेकिन यदि आप एक अधिक वैज्ञानिक प्रतिक्रिया के लिए तरसते हैं, तो एक कॉस्मोलॉजिस्ट से पूछें।

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भौतिक विज्ञान की यह शाखा कठिन है, साक्ष्य की एक झलक के साथ गणितीय सिद्धांतों का मिलान करके वास्तविकता की प्रकृति को समझने की कोशिश कर रही है। आज अधिकांश कॉस्मोलॉजिस्ट सोचते हैं कि ब्रह्मांड लगभग 13.8 बिलियन साल पहले बड़े धमाके के दौरान बनाया गया था, और यह लगातार बढ़ती दर पर विस्तार कर रहा है। कॉसमॉस को एक फैब्रिक में बुना जाता है जिसे हम स्पेस-टाइम कहते हैं, जिसे शानदार आकाशगंगाओं और अदृश्य डार्क मैटर के कॉस्मिक वेब के साथ कढ़ाई किया जाता है।

यह थोड़ा अजीब लगता है, लेकिन दशकों से संकलित तस्वीरों, प्रयोगात्मक डेटा और मॉडल के ढेर इस विवरण का समर्थन कर सकते हैं। और जैसे ही नई जानकारी चित्र में मिलती है, ब्रह्मांड विज्ञानी ब्रह्मांड का वर्णन करने के लिए और भी विचित्र तरीकों पर विचार कर रहे हैं - जिसमें कुछ ऐसे ठोस प्रस्ताव भी शामिल हैं, जो ठोस विज्ञान में निहित हैं:

क्या लेज़रों और दर्पणों के इस संग्रह से साबित होगा कि ब्रह्मांड एक 2 डी होलोग्राम है? (Fermilab)

ब्रह्मांड एक होलोग्राम है

एक मानक होलोग्राम को देखें, जो 2 डी सतह पर मुद्रित है, और आपको छवि का 3 डी प्रक्षेपण दिखाई देगा। व्यक्तिगत डॉट्स का आकार घटाएं जो छवि बनाते हैं, और होलोग्राम तेज हो जाता है। 1990 के दशक में, भौतिकविदों ने महसूस किया कि हमारे ब्रह्मांड के साथ ऐसा कुछ हो सकता है।

शास्त्रीय भौतिकी अंतरिक्ष के समय को एक चार आयामी संरचना के रूप में वर्णित करती है, जिसमें अंतरिक्ष के तीन आयाम और एक समय होता है। आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत का कहना है कि, अपने सबसे बुनियादी स्तर पर, यह कपड़ा चिकना और निरंतर होना चाहिए। लेकिन यह क्वांटम यांत्रिकी से पहले दृश्य पर उछला था। जबकि दृश्यमान तराजू पर ब्रह्मांड का वर्णन करने में सापेक्षता महान है, क्वांटम भौतिकी हम सभी को बताती है कि परमाणु और उप-परमाणु कणों के स्तर पर चीजें किस तरह से काम करती हैं। क्वांटम सिद्धांतों के अनुसार, यदि आप अंतरिक्ष-समय के कपड़े की पर्याप्त रूप से जांच करते हैं, तो इसे सूचना के नन्हे-नन्हे दानों से बनाया जाना चाहिए, जो प्रत्येक एक सौ अरब बिलियन प्रोटॉन से छोटे होते हैं।

स्टैनफोर्ड भौतिक विज्ञानी लियोनार्ड सुस्किन्ड और नोबेल पुरस्कार विजेता जेरार्ड के टी होफ्ट ने प्रत्येक प्रस्तुत गणना को दर्शाया है कि जब आप क्वांटम और अंतरिक्ष-समय के सापेक्ष विवरणों को संयोजित करने का प्रयास करते हैं तो क्या होता है। उन्होंने पाया कि, गणितीय रूप से, कपड़े एक 2 डी सतह होना चाहिए, और अनाज को एक विशाल ब्रह्मांडीय छवि में डॉट्स की तरह कार्य करना चाहिए, जो हमारे 3 डी ब्रह्मांड के "संकल्प" को परिभाषित करता है। क्वांटम यांत्रिकी हमें यह भी बताती है कि इन अनाजों को यादृच्छिक झटके का अनुभव करना चाहिए जो कभी-कभी प्रक्षेपण को धुंधला कर सकते हैं और इस तरह पता लगाने योग्य हो सकते हैं। पिछले महीने, अमेरिकी ऊर्जा विभाग की फ़र्मि नेशनल एक्सेलेरेटर प्रयोगशाला के भौतिकविदों ने लेज़रों और दर्पणों की अत्यधिक संवेदनशील व्यवस्था के साथ डेटा एकत्र करना शुरू कर दिया, जिसे होलोमीटर कहा जाता है। यह यंत्र अंतरिक्ष-समय में सूक्ष्म गति को चुनने के लिए बारीक से बारीक है और यह बताता है कि क्या यह वास्तव में सबसे छोटे पैमाने पर दानेदार है। प्रयोग को कम से कम एक वर्ष के लिए डेटा इकट्ठा करना चाहिए, इसलिए हम जल्द ही पर्याप्त जान सकते हैं यदि हम एक होलोग्राम में रह रहे हैं।

ब्रह्मांड एक कंप्यूटर सिमुलेशन है

मैट्रिक्स के प्लॉट की तरह, आप एक उच्च उन्नत कंप्यूटर प्रोग्राम में रह सकते हैं और यह भी नहीं जानते हैं। इस सोच के कुछ संस्करण पर बहस हुई है जब से कीनू ने अपना पहला "वो" बोला था। प्लेटो सोचता है कि क्या दुनिया के रूप में हम समझते हैं कि यह एक भ्रम है, और कारण गणित के साथ आधुनिक गणितज्ञ सार्वभौमिक हैं - ऐसा क्यों है कि कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप कब या कहाँ दिखते हैं, 2 + 2 हमेशा 4 बराबर होना चाहिए? शायद इसलिए कि ब्रह्मांड को जिस तरह से कोडित किया गया था, उसका एक मौलिक हिस्सा है।

2012 में, सिएटल में वाशिंगटन विश्वविद्यालय के भौतिकविदों ने कहा कि यदि हम एक डिजिटल सिमुलेशन में रहते हैं, तो यह पता लगाने का एक तरीका हो सकता है। मानक कंप्यूटर मॉडल 3D ग्रिड पर आधारित होते हैं, और कभी-कभी ग्रिड ही डेटा में विशिष्ट विसंगतियों को उत्पन्न करता है। यदि ब्रह्मांड एक विशाल ग्रिड है, तो ब्रह्मांडीय किरणों नामक उच्च-ऊर्जा कणों की गति और वितरण समान विसंगतियों को प्रकट कर सकते हैं - मैट्रिक्स में एक गड़बड़ - और हमें ग्रिड की संरचना पर एक झलक दे। एमआईटी इंजीनियर सेठ लॉयड द्वारा 2013 का एक पेपर अवधारणा पर एक पेचीदा स्पिन के लिए मामला बनाता है: यदि अंतरिक्ष-समय क्वांटम बिट्स से बना है, तो ब्रह्मांड एक विशाल क्वांटम कंप्यूटर होना चाहिए। बेशक, दोनों धारणाएं एक परेशान प्रश्न पैदा करती हैं: यदि ब्रह्मांड एक कंप्यूटर प्रोग्राम है, तो कोड किसने या क्या लिखा है?

सेंटोरस ए आकाशगंगा के मूल में एक सक्रिय सुपरमैसिव ब्लैक होल अंतरिक्ष में विकिरण के जेट विस्फोट करता है। (ESO / WFI (दृश्यमान); MPIfR / ESO / APEX / A.Weiss एट अल। (माइक्रोवेव); NASA / CXC / CfA / R.Kraft एट अल। (एक्स-रे))

ब्रह्मांड एक ब्लैक होल है

कोई भी "एस्ट्रोनॉमी 101" पुस्तक आपको बताएगी कि ब्रह्मांड बड़े धमाके के दौरान फट गया। लेकिन उस बिंदु से पहले क्या मौजूद था, और क्या विस्फोट हुआ? निकोडेम पॉपलास्की के 2010 के एक पेपर के बाद इंडियाना यूनिवर्सिटी में यह मामला बना कि हमारे ब्रह्मांड में एक बहुत बड़ा ब्लैक होल था।

जबकि स्टीफन हॉकिंग अपने दिमाग को बदलते रहते हैं, एक ब्लैक होल की लोकप्रिय परिभाषा अंतरिक्ष-समय का एक क्षेत्र है, जो एक निश्चित बिंदु से अतीत है, कुछ भी इसके गुरुत्वाकर्षण पुल से बच नहीं सकता है। ब्लैक होल तब पैदा होते हैं जब पदार्थ के घने पैकेट अपने आप में ढह जाते हैं, जैसे कि विशेष रूप से भारी सितारों की मृत्यु के दौरान। ब्लैक होल का वर्णन करने वाले समीकरणों के कुछ संस्करण यह कहते हैं कि संपीड़ित पदार्थ पूरी तरह से एक बिंदु में नहीं गिरता है - या विलक्षणता - बल्कि वापस उछलता है, गर्म, तले हुए पदार्थ को बाहर निकालता है।

पोपलावस्की ने संख्याओं की कमी की और पाया कि ब्रह्मांड के आकार और रचना के अवलोकन एक ब्लैक होल के गणितीय चित्र से पैदा होते हैं। प्रारंभिक पतन बड़े धमाके के बराबर होगा, और हमारे और उसके आस-पास सब कुछ उस तले हुए पदार्थ के ठंडे, पुनर्निर्मित घटकों से बनाया जाएगा। इससे भी बेहतर, सिद्धांत बताता है कि हमारे ब्रह्मांड के सभी ब्लैक होल वास्तविकताओं को वैकल्पिक करने के लिए स्वयं ही प्रवेश द्वार हो सकते हैं। तो हम इसे कैसे परखेंगे? यह मॉडल उस छेद वाले ब्लैक होल पर आधारित है, क्योंकि यह रोटेशन उस चीज़ का हिस्सा है जो मूल पदार्थ को पूरी तरह से ढहने से रोकता है। पॉपलास्की का कहना है कि हमें आकाशगंगाओं के सर्वेक्षण में हमारे "माता-पिता" ब्लैक होल से विरासत में मिली स्पिन की एक प्रतिध्वनि देखने में सक्षम होना चाहिए, जिसमें विशाल क्लस्टर एक मामूली, लेकिन संभावित रूप से पता लगाने योग्य, पसंदीदा दिशा में आगे बढ़ रहे हैं।

ब्रह्मांड ब्रह्मांड के एक महासागर में एक बुलबुला है

एक और ब्रह्मांडीय पहेली सामने आती है जब आप विचार करते हैं कि बड़े धमाके के बाद दूसरे के पहले स्लेव्स में क्या हुआ। ब्रह्मांड के जन्म के तुरंत बाद उत्सर्जित प्रकाश के मानचित्र हमें बताते हैं कि विस्तार के अधिक बहकने वाली दर में बसने से पहले शिशु अंतरिक्ष समय तेजी से एक आँख की झपकी में बढ़ गया। यह प्रक्रिया, जिसे मुद्रास्फीति कहा जाता है, कॉस्मोलॉजिस्टों के बीच काफी लोकप्रिय है, और इसने अंतरिक्ष-समय में तरंगों की संभावित (लेकिन अभी भी अपुष्ट) खोज के साथ एक और बढ़ावा दिया है, जिसे गुरुत्वाकर्षण तरंगें कहा जाता है, जो तेजी से विकास की गति के उत्पाद होते।

यदि मुद्रास्फीति की पुष्टि होती है, तो कुछ सिद्धांतकार यह तर्क देंगे कि हमें कई ब्रह्मांडों के एक समुद्र में रहना चाहिए। मुद्रास्फीति के शुरुआती मॉडल में से कुछ का कहना है कि बड़े धमाके से पहले, अंतरिक्ष-समय निहित था जो कि एक झूठे वैक्यूम के रूप में जाना जाता है, पदार्थ और विकिरण से रहित एक उच्च-ऊर्जा क्षेत्र है जो स्वाभाविक रूप से अस्थिर है। एक स्थिर स्थिति तक पहुंचने के लिए, वैक्यूम उबलते पानी के एक पॉट की तरह उबलने लगा। प्रत्येक बुलबुले के साथ, एक नए ब्रह्मांड का जन्म हुआ, जो एक अंतहीन मल्टीवर्स को जन्म देता है।

इस विचार के परीक्षण में परेशानी यह है कि ब्रह्मांड हास्यास्पद रूप से विशाल है - देखने योग्य ब्रह्मांड सभी दिशाओं में लगभग 46 बिलियन प्रकाश वर्ष तक फैला हुआ है - और यहां तक ​​कि हमारे सबसे अच्छे दूरबीन इस बड़े बुलबुले की सतह पर सहकर्मी होने की उम्मीद नहीं कर सकते हैं। एक विकल्प, तब है, जब हमारे बुलबुला ब्रह्मांड के किसी अन्य के साथ टकराने के किसी भी सबूत को देखना है। आज बिग बैंग के अवशेष प्रकाश के हमारे सबसे अच्छे नक्शे आकाश में एक असामान्य ठंडा स्थान दिखाते हैं जो एक ब्रह्मांडीय पड़ोसी में टकराकर "चोट" हो सकता है। या यह एक सांख्यिकीय अस्थायी हो सकता है। तो कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय, सांता क्रूज़ में कैरोल वनराइट के नेतृत्व में शोधकर्ताओं की एक टीम कंप्यूटर मॉडल चला रही है ताकि यह पता लगाया जा सके कि बड़े धमाके की गूंज में अन्य प्रकार के निशान क्या टकराएंगे।