ऑल फ्रॉम नथिंग: हाउ द यूनिवर्स कम टू बी

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Anonim

ब्रह्मांड कहां से आया? उसके सामने क्या आया? भविष्य में क्या उम्मीद करें? भौतिक विज्ञानी लॉरेंस क्रॉस इन सवालों के जवाब सुलभ तरीके से देने का प्रयास करते हैं। उनकी नई किताब "एवरीथिंग फ्रॉम नथिंग: हाउ द यूनिवर्स कम टू बी" अल्पना नॉन-फिक्शन द्वारा प्रकाशित की गई है। इस अवसर पर, N + 1 अपने पाठकों को इसका एक अंश पढ़ने के लिए आमंत्रित करता है, जिसमें क्रॉस बताते हैं कि दूर के भविष्य में हमारी आकाशगंगा खाली और अपरिवर्तनीय स्थान से क्यों घिरी होगी, और वैज्ञानिकों को ब्रह्मांड के विस्तार का कोई निशान नहीं मिलेगा.

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हमारा दुखद भविष्य

एक मायने में, यह पता लगाना कि आप एक ऐसे ब्रह्मांड में रहते हैं जहाँ कुछ भी नियम दिलचस्प और आनंददायक नहीं है। तारों और आकाशगंगाओं की तरह हम जो संरचनाएं देखते हैं, वे क्वांटम उतार-चढ़ाव के परिणामस्वरूप कुछ भी नहीं से उभरी हैं। औसतन, ब्रह्मांड में प्रत्येक वस्तु की कुल न्यूटोनियन गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा है - कुछ भी नहीं। जब तक आप कर सकते हैं इस विचार का आनंद लें, क्योंकि यदि यह सब सच है, तो हम कम से कम सभी जीवित जीवों के भविष्य के दृष्टिकोण से, लगभग सबसे खराब ब्रह्मांडों में रहते हैं।

स्मरण करो कि केवल १०० साल पहले, आइंस्टीन ने सामान्य सापेक्षता विकसित की थी। तब सभी ने माना कि हमारा ब्रह्मांड अपरिवर्तनीय और शाश्वत है। इसके अलावा, आइंस्टीन ने बिग बैंग की धारणा के लिए न केवल लेमैत्रे का उपहास किया, बल्कि ब्रह्मांड के एक स्थिर मॉडल को संरक्षित करने के लिए एक ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक का भी आविष्कार किया।

अब, एक सदी के बाद, हम, वैज्ञानिक, गर्व कर सकते हैं कि हमने इतना मौलिक खोज लिया है - ब्रह्मांड का विस्तार, और अवशेष विकिरण, और डार्क मैटर, और डार्क एनर्जी।

लेकिन भविष्य क्या रखता है?

और हमारा भविष्य बहुत ही काव्यात्मक है। अगर मैं ऐसा कह सकता हूं।

आइए याद रखें: यह निष्कर्ष कि अंतरिक्ष की ऊर्जा, पहली नज़र में खाली, हमारे ब्रह्मांड के विस्तार में हावी है, इस तथ्य के आधार पर बनाया गया है कि विस्तार त्वरण के साथ होता है। और, जैसा कि पहले मुद्रास्फीति के मामले में था और जैसा कि पिछले अध्याय में वर्णित है, हमारा अवलोकन योग्य ब्रह्मांड प्रकाश की गति से अधिक गति से विस्तार करने के कगार पर है। और समय के साथ, त्वरण के साथ विस्तार के कारण, चीजें केवल बदतर होती जाएंगी।

इसका मतलब है कि हम जितनी देर प्रतीक्षा करेंगे, हम उतना ही कम देख पाएंगे। अब हम जो आकाशगंगाएँ देखते हैं, वे एक दिन अति-चमकदार गति से हमसे दूर जाने लगेंगी, जिसका अर्थ है कि वे हमारे लिए अदृश्य हो जाएँगी: वे जो प्रकाश उत्सर्जित करती हैं, वे विस्तारित स्थान को पार करने में सक्षम नहीं होंगे और हम तक कभी नहीं पहुँचेंगे। ये आकाशगंगाएं हमारे क्षितिज से गायब हो जाएंगी।

यह ठीक वैसा नहीं होगा जैसा आप सोच सकते हैं। आकाशगंगाएं ऐसी नहीं हैं कि वे अचानक निकल जाती हैं और रात के आसमान से पल भर में गायब हो जाती हैं। यह सिर्फ इतना है कि जैसे-जैसे उनके हटाने की गति प्रकाश की गति के करीब आती है, रेडशिफ्ट में वृद्धि होगी। आखिरकार, उनमें से सभी दृश्य प्रकाश इन्फ्रारेड, माइक्रोवेव, फिर रेडियो उत्सर्जन में स्थानांतरित हो जाएंगे, और इसी तरह जब तक वे उत्सर्जित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य दृश्यमान ब्रह्मांड के आकार से बड़ी नहीं हो जाती, तब तक उन्हें आधिकारिक तौर पर अदृश्य घोषित किया जा सकता है।

आप गणना कर सकते हैं कि इसमें कितना समय लगेगा। चूँकि हमारे क्लस्टर में आकाशगंगाएँ परस्पर गुरुत्वाकर्षण आकर्षण से बंधी हैं, इसलिए वे ब्रह्मांड की पृष्ठभूमि के विस्तार के कारण हमसे दूर नहीं जा रही हैं, जिसकी खोज हबल ने की थी। हमारे समूह के बाहर की आकाशगंगाएँ उस बिंदु से दूरी का लगभग १/५००० हैं जहाँ वस्तुओं को हटाने की गति प्रकाश के पास पहुँचती है। वहां पहुंचने के लिए, उन्हें लगभग 150 अरब वर्ष लगेंगे, ब्रह्मांड की वर्तमान आयु का लगभग 10 गुना, और फिर इन आकाशगंगाओं में तारों से सभी प्रकाश लगभग 5,000 गुना लाल पक्ष में स्थानांतरित हो जाएंगे। लगभग 2 ट्रिलियन वर्षों में, उनका प्रकाश लाल पक्ष की ओर इतना अधिक स्थानांतरित हो जाएगा कि इसकी तरंग दैर्ध्य दृश्यमान ब्रह्मांड के आकार के बराबर हो जाएगी - और शेष ब्रह्मांड सचमुच गायब हो जाएगा।

ऐसा लगता है कि 2 ट्रिलियन वर्ष एक लंबा समय है। यह सच है।हालांकि, एक ब्रह्मांडीय दृष्टिकोण से, यह किसी भी तरह से अनंत काल नहीं है। सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाले मुख्य अनुक्रम तारे (जिनका हमारे सूर्य के समान विकासवादी इतिहास है) सूर्य की तुलना में अधिक समय तक जीवित रहेंगे और अभी भी 2 ट्रिलियन वर्षों में पराक्रम और मुख्य के साथ चमकेंगे (जबकि हमारा सूर्य केवल 5 बिलियन वर्षों में मर जाएगा)। तो दूर के भविष्य में, इन सितारों के आसपास के ग्रहों पर, ऐसी सभ्यताएं हो सकती हैं जो पानी और कार्बनिक यौगिकों के साथ अपने प्रकाश से ऊर्जा खींचती हैं। और दूरबीन वाले खगोलविद भी हो सकते हैं। वे अंतरिक्ष में देखेंगे - और वहां जो कुछ भी हम अभी देखते हैं, सभी 400 अरब आकाशगंगाएं जो आज हमारे दृश्यमान ब्रह्मांड को बनाती हैं, ले जाएंगी और गायब हो जाएंगी!

मैंने इस संदेश को कांग्रेस तक पहुँचाने की कोशिश की, ताकि उसे ब्रह्मांड संबंधी अनुसंधान के लिए धन बढ़ाने के लिए समझा जा सके, जबकि हमारे पास अभी भी यह सब देखने का समय है। हालाँकि, एक कांग्रेसी के लिए दो साल भी एक लंबा समय है, और वह बस 2 ट्रिलियन साल आगे देखने में सक्षम नहीं है।

किसी भी तरह, दूर के भविष्य में खगोलविद एक बड़े आश्चर्य के लिए होंगे यदि केवल वे जानते थे कि वे क्या खो रहे थे। लेकिन उन्हें यह पता नहीं चलेगा। जैसा कि वेंडरबिल्ट विश्वविद्यालय के मेरे सहयोगी रॉबर्ट शेरर और मैंने कुछ साल पहले खोजा था, न केवल शेष ब्रह्मांड गायब हो जाएगा - वास्तव में, सभी सबूत जो आज हमें बताते हैं कि हम एक विस्तृत ब्रह्मांड में रहते हैं जो बिग बैंग के साथ शुरू हुआ था, सभी सबूतों के साथ डार्क एनर्जी के खाली स्थान में मौजूद हैं, जिन्हें इस नुकसान के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।

लेकिन तब से 100 साल भी नहीं हुए हैं, जब सभी ने माना कि ब्रह्मांड अपरिवर्तनीय और शाश्वत है, यानी तारे और ग्रह प्रकट होते हैं और गायब हो जाते हैं, लेकिन बड़े पैमाने पर ब्रह्मांड जस का तस बना रहता है। यह पता चलता है कि दूर के भविष्य में, जब हमारे ग्रह और सभ्यता से, सबसे अधिक संभावना है, इतिहास के कूड़ेदान में राख भी नहीं बचेगी, जो भ्रम हमारी सभ्यता ने 1930 के दशक तक साझा किया था, वह वापस आएगा और खुद का सौ गुना बदला लेगा।

तीन प्रमुख मील के पत्थर ने बिग बैंग के अनुभवजन्य साक्ष्य का नेतृत्व किया है - तीन अवलोकन धन्यवाद, भले ही आइंस्टीन या लेमैत्रे न हों, फिर भी हमें यह स्वीकार करना होगा कि ब्रह्मांड शुरुआत में घना और गर्म था। ये हबल के ब्रह्मांड के विस्तार के अवलोकन हैं; ये ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि के अवलोकन हैं; यह ब्रह्मांड के इतिहास के पहले कुछ मिनटों में उत्पन्न होने वाली मात्राओं के लिए ब्रह्मांड में प्रकाश तत्वों - हाइड्रोजन, हीलियम और लिथियम - की बहुतायत में देखी गई मात्रा का पत्राचार है।

आइए ब्रह्मांड के हबल विस्तार के साथ शुरू करें। हम कैसे जानते हैं कि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है? हमने उनसे दूरी के आधार पर दूर की वस्तुओं को हटाने की गति को मापा। लेकिन जब हमारे आकाशगंगा समूह (जिसमें हम सभी गुरुत्वाकर्षण के बंधनों से बंधे हैं) के बाहर सभी दृश्यमान वस्तुएं क्षितिज से परे गायब हो जाती हैं, तो विस्तार के कोई संकेत नहीं होंगे जो पर्यवेक्षक पंजीकृत कर सकते हैं - कोई तारे नहीं, कोई आकाशगंगा नहीं, कोई क्वासर नहीं, यहां तक कि नहीं विशाल गैस बादल … विस्तार इतने अनुपात में पहुंच जाएगा कि यह हमारे दृष्टि क्षेत्र से उन सभी वस्तुओं को ले जाएगा जो हमसे दूर जा रही हैं।

इसके अलावा, 1 ट्रिलियन वर्षों से कम के पैमाने पर, हमारे स्थानीय समूह की सभी आकाशगंगाएँ एक प्रकार की विशाल सुपरगैलेक्सी में समा जाएँगी। दूर के भविष्य में प्रेक्षक मोटे तौर पर वही देखेंगे जो हम 1915 में देख सकते थे: एक एकल आकाशगंगा जिसमें उनका तारा और उनका ग्रह है, जो विशाल खाली और अपरिवर्तनीय स्थान से घिरा हुआ है।

मैं आपको यह भी याद दिला दूं कि खाली स्थान में ऊर्जा होने के सभी प्रमाण हमारे ब्रह्मांड के विस्तार की गति को देखने से प्राप्त होते हैं। और विस्तार के संकेतों के बिना, यह समझना असंभव होगा कि यह तेज भी हो रहा है। दरअसल, एक अजीब संयोग से, हम ब्रह्मांड के इतिहास में उस एकमात्र युग में रहते हैं जब रिक्त स्थान को भरने वाली डार्क एनर्जी की उपस्थिति, सिद्धांत रूप में, पंजीकरण करना काफी आसान है। बेशक, यह युग कई सौ अरब वर्षों तक चलता है, लेकिन एक निरंतर-विस्तारित ब्रह्मांड में यह ब्रह्मांडीय आंख की एक झपकी है।

यदि हम यह मान लें कि रिक्त स्थान की ऊर्जा अपेक्षाकृत स्थिर है, जैसा कि ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के मामले में होगा, तो बहुत पहले के समय में पदार्थ और विकिरण का ऊर्जा घनत्व खाली स्थान के ऊर्जा घनत्व से काफी अधिक होगा - केवल इसलिए कि ब्रह्मांड के विस्तार के रूप में पदार्थ और विकिरण का घनत्व कम हो जाता है, क्योंकि कणों के बीच की दूरी बढ़ती है, इसलिए कम वस्तुएं दी गई मात्रा में रहती हैं। पहले के समय में, मान लीजिए 5-10 अरब साल पहले, पदार्थ और विकिरण का घनत्व आज की तुलना में बहुत अधिक था। इसलिए, ब्रह्मांड में तब और पहले, उनके गुरुत्वाकर्षण आकर्षण के साथ पदार्थ और विकिरण प्रबल थे। उन शुरुआती समय में ब्रह्मांड का विस्तार धीमा हो रहा था, और खाली जगह की ऊर्जा का गुरुत्वाकर्षण प्रभाव दर्ज नहीं किया जा सकता था।

इसी कारण से, दूर के भविष्य में, जब ब्रह्मांड कई सौ अरब वर्ष पुराना है, तो पदार्थ और विकिरण का घनत्व और भी कम हो जाएगा, और यह गणना की जा सकती है कि डार्क एनर्जी का औसत घनत्व शेष सभी के घनत्व से अधिक हो जाएगा। ब्रह्मांड में पदार्थ और विकिरण एक बार में एक हजार अरब से अधिक। इस समय तक, यह बड़े पैमाने पर ब्रह्मांड की गुरुत्वाकर्षण गतिकी को पूरी तरह से नियंत्रित कर लेगा। हालांकि, इस देर के युग में, ब्रह्मांड के त्वरित विस्तार का निरीक्षण करना असंभव हो जाएगा। इस अर्थ में, खाली स्थान की ऊर्जा, अपने स्वभाव से, एक निश्चित, सीमित अवधि प्रदान करती है जिसमें इसे देखा जा सकता है, और हम, जो उल्लेखनीय है, इस ब्रह्माण्ड संबंधी क्षण में रहते हैं।

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