हमारे चारों ओर की दुनिया के ज्ञान के इतिहास में, एक सामान्य दिशा का स्पष्ट रूप से पता लगाया जाता है - प्रकृति की अटूटता की क्रमिक मान्यता, हर तरह से इसकी अनंतता। ब्रह्मांड अंतरिक्ष और समय में अनंत है, और अगर हम "पहले धक्का" के बारे में आई न्यूटन के विचारों को त्याग देते हैं, तो इस तरह की विश्वदृष्टि को काफी भौतिकवादी माना जा सकता है। न्यूटोनियन ब्रह्मांड ने दावा किया कि अंतरिक्ष सभी का भंडार है खगोलीय पिंड, उस गति और द्रव्यमान के साथ जिससे वह किसी भी तरह से जुड़ा नहीं है; ब्रह्माण्ड सदा एक ही है अर्थात् स्थिर है, यद्यपि उसमें जगत् की मृत्यु और जन्म निरन्तर होता रहता है।

ऐसा प्रतीत होता है कि न्यूटन के ब्रह्मांड विज्ञान के आकाश ने बादल रहित होने का वादा किया था। हालांकि, जल्द ही इसके विपरीत देखने को मिला। पर XIX . के दौरानमें। तीन विरोधाभास खोजे गए, जो तीन विरोधाभासों के रूप में तैयार किए गए, जिन्हें ब्रह्माण्ड संबंधी कहा जाता है। वे ब्रह्मांड की अनंतता की धारणा को कमजोर करने लगते थे।

फोटोमेट्रिक विरोधाभास।यदि ब्रह्मांड अनंत है और उसमें तारे समान रूप से वितरित हैं, तो हमें किसी भी दिशा में किसी न किसी प्रकार के तारे को देखना चाहिए। इस मामले में, आकाश की पृष्ठभूमि सूर्य की तरह चमकदार चमकदार होगी।

गुरुत्वाकर्षण विरोधाभास।यदि ब्रह्मांड अनंत है और तारे समान रूप से अपने स्थान पर कब्जा कर लेते हैं, तो इसके प्रत्येक बिंदु पर गुरुत्वाकर्षण बल असीम रूप से बड़ा होना चाहिए, और इसलिए, सापेक्ष त्वरण भी असीम रूप से बड़ा होगा। अंतरिक्ष पिंडजो, जैसा कि आप जानते हैं, नहीं है।

थर्मोडायनामिक विरोधाभास।ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम के अनुसार, सब कुछ शारीरिक प्रक्रियाएंब्रह्मांड में अंततः गर्मी की रिहाई के लिए नीचे आते हैं, जो विश्व अंतरिक्ष में अपरिवर्तनीय रूप से नष्ट हो जाता है। जल्दी या बाद में सभी शरीर एक तापमान पर ठंडा हो जाएंगे परम शून्य, आंदोलन रुक जाएगा और हमेशा के लिए आ जाएगा" गर्मी मौत"। ब्रह्मांड की शुरुआत हुई थी, और इसके अपरिहार्य अंत की प्रतीक्षा है।

20वीं सदी की पहली तिमाही संप्रदाय की उत्सुक प्रत्याशा में पारित कर दिया। बेशक, कोई भी ब्रह्मांड की अनंतता को नकारना नहीं चाहता था, लेकिन दूसरी ओर, कोई भी स्थिर ब्रह्मांड के ब्रह्मांड संबंधी विरोधाभासों को खत्म करने में कामयाब नहीं हुआ। केवल अल्बर्ट आइंस्टीन की प्रतिभा ही ब्रह्माण्ड संबंधी विवादों में एक नई धारा लेकर आई।

न्यूटोनियन शास्त्रीय भौतिकी, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, अंतरिक्ष को निकायों का एक संग्रह माना जाता है। न्यूटन के अनुसार, पिंडों और अंतरिक्ष के बीच कोई अंतःक्रिया नहीं हो सकती थी।

1916 में, ए आइंस्टीन ने मूल बातें प्रकाशित कीं सामान्य सिद्धांतसापेक्षता। इसका एक मुख्य विचार यह है कि भौतिक शरीर, विशेष रूप से बड़ा द्रव्यमान, ध्यान से अंतरिक्ष मोड़ो। इसके कारण, उदाहरण के लिए, सूर्य के पास से गुजरने वाली प्रकाश की किरण अपनी मूल दिशा बदल देती है।

आइए अब हम कल्पना करें कि ब्रह्मांड के पूरे हिस्से में हम देखते हैं, अंतरिक्ष में पदार्थ समान रूप से "स्मीय" है और उसी कानून में किसी भी बिंदु पर काम करते हैं। ब्रह्मांडीय पदार्थ के एक निश्चित औसत घनत्व पर, ब्रह्मांड का चयनित सीमित भाग न केवल अंतरिक्ष को मोड़ेगा, बल्कि

इसे "खुद पर" भी बंद करें। ब्रह्मांड (अधिक सटीक रूप से, इसका चयनित भाग) एक सामान्य क्षेत्र की तरह एक बंद दुनिया में बदल जाएगा। लेकिन केवल यह एक चार-आयामी क्षेत्र, या एक हाइपरस्फीयर होगा, जिसकी हम, त्रि-आयामी प्राणी कल्पना नहीं कर सकते हैं। हालाँकि, सादृश्य द्वारा सोचकर, हम हाइपरस्फीयर के कुछ गुणों को आसानी से समझ सकते हैं। यह, एक सामान्य गोले की तरह, एक परिमित आयतन होता है जिसमें पदार्थ का एक परिमित द्रव्यमान होता है। यदि आप विश्व अंतरिक्ष में हर समय एक ही दिशा में उड़ते हैं, तो अरबों वर्षों की एक निश्चित संख्या के बाद आप शुरुआती बिंदु पर पहुंच सकते हैं।

ब्रह्मांड के बंद होने की संभावना का विचार सबसे पहले ए आइंस्टीन ने व्यक्त किया था। 1922 में सोवियत गणितज्ञए.ए. फ्रीडमैन ने साबित कर दिया कि आइंस्टीन का "बंद ब्रह्मांड" संभवतः स्थिर नहीं हो सकता। किसी भी मामले में, इसका स्थान या तो फैलता है या इसकी सभी सामग्री के साथ अनुबंध करता है।

1929 में, अमेरिकी खगोलशास्त्री ई। हबल ने एक उल्लेखनीय पैटर्न की खोज की: आकाशगंगाओं के विशाल बहुमत के स्पेक्ट्रा में रेखाओं को लाल छोर पर स्थानांतरित कर दिया जाता है, और पिंडों का विस्थापन जितना अधिक होता है, आकाशगंगा हमसे उतनी ही दूर होती है। इस दिलचस्प घटना को रेडशिफ्ट कहा जाता है। डॉपलर प्रभाव द्वारा रेडशिफ्ट की व्याख्या करते हुए, अर्थात स्रोत की गति के कारण प्रकाश की तरंग दैर्ध्य को बदलकर, वैज्ञानिक इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि हमारी और अन्य आकाशगंगाओं के बीच की दूरी लगातार बढ़ रही है। बेशक, आकाशगंगाएं हमारी आकाशगंगा से सभी दिशाओं में नहीं बिखरती हैं, जो मेटागैलेक्सी में कोई विशेष स्थान नहीं रखती है, लेकिन सभी आकाशगंगाओं का परस्पर निष्कासन होता है। इसका मतलब है कि किसी भी आकाशगंगा में स्थित एक पर्यवेक्षक, हमारी तरह, एक रेडशिफ्ट का पता लगा सकता है, ऐसा लगता है कि सभी आकाशगंगाएं उससे दूर जा रही हैं। इस प्रकार, मेटागैलेक्सी गैर-स्थिर है। मेटागैलेक्सी के विस्तार की खोज से संकेत मिलता है कि अतीत में मेटागैलेक्सी वैसी नहीं थी जैसी अब है, और यह भविष्य में अलग होगी, यानी मेटागैलेक्सी विकसित हो रही है।

आकाशगंगाओं के घटते वेग रेडशिफ्ट से निर्धारित होते हैं। कई आकाशगंगाओं में वे प्रकाश की गति के अनुरूप बहुत बड़ी हैं। उच्चतम गति, कभी-कभी अधिक

250 हजार किमी / सेकंड, कुछ क्वासर, जिन्हें हम से मेटागैलेक्सी की सबसे दूर की वस्तु माना जाता है।

वह नियम जिसके अनुसार रेडशिफ्ट (और इसलिए आकाशगंगाओं को हटाने की गति) आकाशगंगाओं से दूरी के अनुपात में बढ़ जाती है (हबल का नियम) इस प्रकार लिखा जा सकता है: v - Hr, जहां v आकाशगंगा का रेडियल वेग है; आर - इससे दूरी; एच हबल स्थिरांक है। द्वारा आधुनिक अनुमान, H का मान इसके भीतर है:

नतीजतन, मेटागैलेक्सी के विस्तार की देखी गई दर ऐसी है कि आकाशगंगाएं दूरी से अलग 1 Mpc (3 10 19 km), एक दूसरे से 50 से 100 km/s की गति से दूर जाएँ। यदि आकाशगंगा की घटती दर ज्ञात हो, तो दूर की आकाशगंगाओं की दूरी की गणना की जा सकती है।

तो, हम एक विस्तारित मेटागैलेक्सी में रहते हैं। इस घटना की अपनी विशेषताएं हैं। मेटागैलेक्सी का विस्तार केवल आकाशगंगाओं के समूहों और सुपरक्लस्टर्स के स्तर पर ही प्रकट होता है, यानी वे सिस्टम जिनके तत्व आकाशगंगा हैं। मेटागैलेक्सी के विस्तार की एक और विशेषता यह है कि ऐसा कोई केंद्र नहीं है जहाँ से आकाशगंगाएँ बिखरती हैं।

मेटागैलेक्सी का विस्तार वर्तमान में ज्ञात सबसे भव्य प्राकृतिक घटना है। इसकी सही व्याख्या असाधारण रूप से महान वैचारिक महत्व की है। यह कोई संयोग नहीं है कि इस घटना के कारण की व्याख्या में वैज्ञानिकों के दार्शनिक विचारों के बीच मूलभूत अंतर तेजी से प्रकट हुआ था। उनमें से कुछ, पूरे ब्रह्मांड के साथ मेटागैलेक्सी की पहचान करते हुए, यह साबित करने की कोशिश कर रहे हैं कि मेटागैलेक्सी का विस्तार अलौकिक के बारे में धार्मिक की पुष्टि करता है, दैवीय उत्पत्तिब्रह्मांड। हालाँकि, ब्रह्मांड जानता है प्राकृतिक प्रक्रियाएं, जो अतीत में देखे गए विस्तार का कारण हो सकता है। सभी संभावना में, ये विस्फोट हैं। अध्ययन करते समय उनका पैमाना हम पर पहले से ही प्रहार करता है विशेष प्रकारआकाशगंगाएँ कोई कल्पना कर सकता है कि मेटागैलेक्सी का विस्तार

इसकी शुरुआत अत्यधिक तापमान और घनत्व वाले पदार्थ के विशाल विस्फोट से मिलती-जुलती घटना से हुई।

चूंकि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है, इसलिए यह सोचना स्वाभाविक है कि यह छोटा हुआ करता था और एक समय में सभी स्थान एक सुपरडेंस में संकुचित हो गए थे। सामग्री बिंदु. यह तथाकथित विलक्षणता का क्षण था, जिसे आधुनिक भौतिकी के समीकरणों द्वारा वर्णित नहीं किया जा सकता है। अज्ञात कारणों से, एक विस्फोट जैसी प्रक्रिया हुई, और तब से ब्रह्मांड "विस्तार" करना शुरू कर दिया है। इस मामले में होने वाली प्रक्रियाओं को गर्म ब्रह्मांड के सिद्धांत द्वारा समझाया गया है।

1965 में, अमेरिकी वैज्ञानिकों ए. पेनज़ियास और आर. विल्सन ने पाया प्रायोगिक प्रमाणब्रह्मांड का अतिघन और गर्म अवस्था में रहना, यानी अवशेष विकिरण। यह पता चला कि बाहरी अंतरिक्ष विद्युत चुम्बकीय तरंगों से भरा है, जो उसी के संदेशवाहक हैं प्राचीन युगब्रह्मांड का विकास, जब तारे, आकाशगंगा, नीहारिकाएं नहीं थीं। अवशेष विकिरण सभी अंतरिक्ष, सभी आकाशगंगाओं में व्याप्त है, यह मेटागैलेक्सी के विस्तार में भाग लेता है। अवशेष विद्युत चुम्बकीय विकिरण 0.06 सेमी से 60 सेमी तक तरंग दैर्ध्य के साथ रेडियो रेंज में है। ऊर्जा वितरण 2.7 K के तापमान के साथ एक काले शरीर के स्पेक्ट्रम के समान है। ऊर्जा घनत्व अवशेष विकिरण 4 10 -13 अर्ग / सेमी 3 के बराबर, अधिकतम विकिरण 1.1 मिमी पर पड़ता है। इस मामले में, विकिरण में ही एक निश्चित पृष्ठभूमि का चरित्र होता है, क्योंकि यह पूरे स्थान को भर देता है और पूरी तरह से आइसोट्रोपिक होता है। यह ब्रह्मांड की प्रारंभिक अवस्था का साक्षी है।

यह बहुत महत्वपूर्ण है कि यद्यपि यह खोज ब्रह्मांडीय रेडियो हस्तक्षेप का अध्ययन करते समय दुर्घटना से हुई थी, सीएमबी के अस्तित्व की भविष्यवाणी सिद्धांतकारों ने की थी। इस विकिरण की भविष्यवाणी करने वाले पहले लोगों में से एक डी। गामो थे, जो उत्पत्ति के सिद्धांत को विकसित कर रहे थे रासायनिक तत्वजो बाद के पहले मिनटों में दिखाई दिया महा विस्फोट. अवशेष विकिरण के अस्तित्व की भविष्यवाणी और इसका पता लगाना वाह़य ​​अंतरिक्ष- दुनिया और उसके कानूनों की संज्ञानात्मकता का एक और ठोस उदाहरण।

सभी विकसित गतिशील ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडलों में, ब्रह्मांड के विस्तार के विचार की पुष्टि कुछ अतिघन और सुपरहॉट अवस्था से की जाती है, जिसे एकवचन कहा जाता है। अमेरिकन एस्ट्रोफिजिसिस्ट डी. गामो बिग बैंग और हॉट यूनिवर्स की अवधारणा के विकास के शुरुआती चरणों में आए थे। समस्या विश्लेषण आरंभिक चरणनिर्वात की प्रकृति के बारे में नए विचारों से ब्रह्मांड का विकास संभव हुआ। वैक्यूम (r ~ e Ht) के लिए W. de Sitter द्वारा प्राप्त ब्रह्मांड संबंधी समाधान ने दिखाया कि घातीय विस्तार अस्थिर है: यह अनिश्चित काल तक जारी नहीं रह सकता है। अपेक्षाकृत कम समय के बाद, घातीय विस्तार रुक जाता है, निर्वात में एक चरण संक्रमण होता है, जिसके दौरान निर्वात ऊर्जा साधारण पदार्थ में जाती है और गतिज ऊर्जाब्रह्मांड का विस्तार। 15-20 अरब साल पहले बिग बैंग हुआ था।

हॉट यूनिवर्स के मानक मॉडल के अनुसार, बिग बैंग के बाद सुपरडेंस मैटर का विस्तार और धीरे-धीरे ठंडा होना शुरू हुआ। जैसे-जैसे विस्तार हुआ चरण संक्रमण, जिसके परिणामस्वरूप शारीरिक बलभौतिक निकायों की बातचीत। ऐसे बुनियादी के प्रायोगिक मूल्यों पर भौतिक पैरामीटरब्रह्मांड के विस्तार के प्रारंभिक चरण में घनत्व और तापमान (पी ~ 10 96 किलो / एम 3 और टी ~ 10 32 के) के रूप में, प्राथमिक कणों और चार प्रकारों के बीच का अंतर शारीरिक बातचीतव्यावहारिक रूप से अनुपस्थित। जब तापमान कम हो जाता है और पदार्थ का विभेदन शुरू हो जाता है तो यह स्वयं प्रकट होना शुरू हो जाता है।

इस प्रकार, आधुनिक विचारहमारी मेटागैलेक्सी के उद्भव के इतिहास के बारे में पांच महत्वपूर्ण प्रयोगात्मक अवलोकनों पर आधारित हैं:

1. अनुसंधान वर्णक्रमीय रेखाएंसितारों से पता चलता है कि मेटागैलेक्सी, औसतन, एक ही रासायनिक संरचना है। हाइड्रोजन और हीलियम प्रबल होते हैं।

2. दूर की आकाशगंगाओं के तत्वों के स्पेक्ट्रम में, स्पेक्ट्रम के लाल भाग के एक व्यवस्थित बदलाव का पता लगाया जाता है। मूल्य

जैसे-जैसे आकाशगंगाएँ प्रेक्षक से दूर जाती हैं, यह बदलाव बढ़ता जाता है।

3. सेंटीमीटर और मिलीमीटर रेंज में अंतरिक्ष से आने वाली रेडियो तरंगों के मापन से संकेत मिलता है कि बाहरी स्थान समान रूप से और आइसोट्रोपिक रूप से कमजोर रेडियो उत्सर्जन से भरा है। इस तथाकथित पृष्ठभूमि विकिरण की वर्णक्रमीय विशेषता लगभग 2.7 डिग्री केल्विन के तापमान पर पूरी तरह से काले शरीर के विकिरण से मेल खाती है।

4. खगोलीय प्रेक्षणों के अनुसार, आकाशगंगाओं का बड़े पैमाने पर वितरण एक स्थिर द्रव्यमान घनत्व से मेल खाता है, जो आधुनिक अनुमानों के अनुसार, कम से कम 0.3 बेरियन प्रति घन मीटर है।

5. प्रक्रिया विश्लेषण रेडियोधर्मी क्षयउल्कापिंडों से पता चलता है कि इनमें से कुछ घटकों की उत्पत्ति 14 से 24 अरब साल पहले हुई होगी।

अभी सौ साल पहले वैज्ञानिकों ने पता लगाया था कि हमारा ब्रह्मांड तेजी से आकार में बढ़ रहा है।

सौ साल पहले, ब्रह्मांड के बारे में विचार न्यूटनियन यांत्रिकी और यूक्लिडियन ज्यामिति पर आधारित थे। लोबचेवस्की और गॉस जैसे कुछ वैज्ञानिकों ने भी (केवल एक परिकल्पना के रूप में!) गैर-यूक्लिडियन ज्यामिति की भौतिक वास्तविकता को स्वीकार किया, बाहरी अंतरिक्ष को शाश्वत और अपरिवर्तनीय माना।

1870 में, अंग्रेजी गणितज्ञ विलियम क्लिफर्ड को एक बहुत गहरा विचार आया कि अंतरिक्ष को घुमावदार किया जा सकता है, न कि समान रूप से विभिन्न बिंदु, और इसकी वक्रता समय के साथ बदल सकती है। उन्होंने यह भी स्वीकार किया कि इस तरह के बदलाव किसी न किसी तरह पदार्थ की गति से जुड़े होते हैं। इन दोनों विचारों ने बाद में कई वर्षों बाद सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत का आधार बनाया। यह देखने के लिए खुद क्लिफोर्ड नहीं रहे - अल्बर्ट आइंस्टीन के जन्म से 11 दिन पहले 34 साल की उम्र में तपेदिक से उनकी मृत्यु हो गई।

लाल शिफ्ट

ब्रह्मांड के विस्तार के बारे में पहली जानकारी एस्ट्रोस्पेक्ट्रोग्राफी द्वारा प्रदान की गई थी। 1886 में, अंग्रेजी खगोलशास्त्री विलियम हगिंस ने देखा कि समान तत्वों के स्थलीय स्पेक्ट्रा की तुलना में तारों के प्रकाश की तरंग दैर्ध्य थोड़ी स्थानांतरित हो गई थी। 1848 में प्राप्त डॉपलर प्रभाव के ऑप्टिकल संस्करण के सूत्र के आधार पर फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानीआर्मंड फ़िज़ौ, कोई एक तारे के रेडियल वेग के मूल्य की गणना कर सकता है। इस तरह के अवलोकन किसी अंतरिक्ष वस्तु की गति को ट्रैक करना संभव बनाते हैं।

सौ साल पहले, ब्रह्मांड के बारे में विचार न्यूटनियन यांत्रिकी और यूक्लिडियन ज्यामिति पर आधारित थे। लोबचेव्स्की और गॉस जैसे कुछ वैज्ञानिकों ने भी (केवल एक परिकल्पना के रूप में!) गैर-यूक्लिडियन ज्यामिति की भौतिक वास्तविकता को स्वीकार किया, बाहरी अंतरिक्ष को शाश्वत और अपरिवर्तनीय माना। ब्रह्मांड के विस्तार के कारण दूर की आकाशगंगाओं की दूरी को आंकना आसान नहीं है। प्रकाश जो 13 अरब साल बाद आकाशगंगा A1689-zD1, 3.35 बिलियन प्रकाश वर्ष दूर (A) से पहुंचा, "लाल होता है" और कमजोर हो जाता है क्योंकि यह विस्तारित स्थान पर काबू पाता है, और आकाशगंगा स्वयं दूर हो जाती है (B)। यह रेडशिफ्ट (13 अरब प्रकाश वर्ष), कोणीय आकार (3.5 अरब प्रकाश वर्ष), तीव्रता (263 अरब प्रकाश वर्ष) में दूरी के बारे में जानकारी ले जाएगा, जबकि वास्तविक दूरी 30 अरब प्रकाश वर्ष है। वर्षों।

एक चौथाई सदी बाद, एरिज़ोना में फ्लैगस्टाफ वेधशाला के एक कर्मचारी, वेस्टो स्लिफ़र ने इस अवसर का एक नए तरीके से उपयोग किया, जिन्होंने 1912 से एक अच्छे स्पेक्ट्रोग्राफ के साथ 24 इंच के टेलीस्कोप के साथ सर्पिल नीहारिका के स्पेक्ट्रा का अध्ययन किया। एक उच्च-गुणवत्ता वाली छवि प्राप्त करने के लिए, एक ही फोटोग्राफिक प्लेट को कई रातों तक उजागर किया गया था, इसलिए परियोजना धीरे-धीरे आगे बढ़ी। सितंबर से दिसंबर 1913 तक, स्लिफ़र ने एंड्रोमेडा नेबुला का अध्ययन किया और डॉपलर-फ़िज़ो सूत्र का उपयोग करते हुए, इस निष्कर्ष पर पहुंचा कि यह प्रति सेकंड 300 किमी की दूरी पर पृथ्वी के पास आ रहा है।

1917 में उन्होंने 25 नीहारिकाओं के रेडियल वेगों पर डेटा प्रकाशित किया, जिससे उनकी दिशाओं में एक महत्वपूर्ण विषमता दिखाई दी। केवल चार नीहारिकाएं सूर्य के निकट आ रही थीं, शेष भाग रही थीं (और कुछ बहुत तेजी से)।

स्लिफर ने प्रसिद्धि की तलाश नहीं की या अपने परिणामों को प्रचारित नहीं किया। इसलिए, वे खगोलीय हलकों में तभी ज्ञात हुए जब प्रसिद्ध ब्रिटिश खगोल भौतिक विज्ञानी आर्थर एडिंगटन ने उन पर ध्यान दिया।

1924 में, उन्होंने सापेक्षता के सिद्धांत पर एक मोनोग्राफ प्रकाशित किया, जिसमें स्लिफ़र द्वारा पाए गए 41 नीहारिकाओं के रेडियल वेगों की एक सूची शामिल थी। वही चार ब्लूशिफ्ट नीहारिकाएं वहां मौजूद थीं, जबकि अन्य 37 में उनकी वर्णक्रमीय रेखाएं फिर से बदली हुई थीं। उनके रेडियल वेग 150-1800 किमी/सेकेंड की सीमा में भिन्न थे और औसतन, उस समय ज्ञात आकाशगंगा सितारों के वेग से 25 गुना अधिक थे। इसने सुझाव दिया कि नेबुला "शास्त्रीय" प्रकाशकों की तुलना में अन्य आंदोलनों में शामिल हैं।

अंतरिक्ष द्वीप

1920 के दशक की शुरुआत में, अधिकांश खगोलविदों का मानना ​​​​था कि सर्पिल नीहारिकाएं मिल्की वे की परिधि पर स्थित थीं, और इसके आगे खाली अंधेरी जगह के अलावा कुछ भी नहीं था। यह सच है कि 18वीं शताब्दी में कुछ वैज्ञानिकों ने नीहारिकाओं में विशालकाय तारे देखे थे। तारा समूह(इमैनुएल कांट ने उन्हें द्वीप ब्रह्मांड कहा)। हालांकि, यह परिकल्पना लोकप्रिय नहीं थी, क्योंकि नीहारिकाओं के लिए दूरियों को मज़बूती से निर्धारित करना असंभव था।

इस समस्या को एडविन हबल ने हल किया, जिन्होंने कैलिफोर्निया के माउंट विल्सन ऑब्जर्वेटरी में 100 इंच के परावर्तक टेलीस्कोप पर काम किया। 1923-1924 में, उन्होंने पाया कि एंड्रोमेडा नेबुला में कई चमकदार वस्तुएं हैं, जिनमें से हैं परिवर्तनशील सितारेसेफिड परिवार। तब यह पहले से ही ज्ञात था कि उनकी स्पष्ट चमक में परिवर्तन की अवधि पूर्ण चमक से संबंधित है, और इसलिए सेफिड्स ब्रह्मांडीय दूरी को कैलिब्रेट करने के लिए उपयुक्त हैं। उनकी मदद से, हबल ने एंड्रोमेडा की दूरी का अनुमान 285,000 पारसेक (आधुनिक आंकड़ों के अनुसार, यह 800,000 पारसेक है)। तब आकाशगंगा का व्यास लगभग 100,000 पारसेक के बराबर माना जाता था (वास्तव में, यह तीन गुना छोटा है)। इसके बाद एंड्रोमेडा और मिल्की वे को स्वतंत्र तारा समूह माना जाना चाहिए। जल्द ही हबल ने दो और स्वतंत्र आकाशगंगाओं की पहचान की, जिन्होंने अंततः "द्वीप ब्रह्मांड" की परिकल्पना की पुष्टि की।

निष्पक्षता में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि हबल से दो साल पहले, एंड्रोमेडा की दूरी की गणना एस्टोनियाई खगोलशास्त्री अर्न्स्ट ओपिक द्वारा की गई थी, जिसका परिणाम - 450,000 पारसेक - सही के करीब था। हालांकि, उन्होंने कई सैद्धांतिक विचारों का इस्तेमाल किया जो हबल की प्रत्यक्ष टिप्पणियों के रूप में आश्वस्त नहीं थे।

1926 तक, हबल ने चार सौ "अतिरिक्त-गैलेक्टिक नेबुला" के अवलोकन का एक सांख्यिकीय विश्लेषण किया था (उन्होंने लंबे समय तक इस शब्द का इस्तेमाल किया, उन्हें आकाशगंगा कहने से परहेज किया) और एक नेबुला की दूरी को उसकी स्पष्ट चमक से जोड़ने के लिए एक सूत्र का प्रस्ताव दिया। . इस पद्धति की भारी त्रुटियों के बावजूद, नए डेटा ने पुष्टि की कि नीहारिकाएं कमोबेश अंतरिक्ष में समान रूप से वितरित हैं और आकाशगंगा की सीमाओं से बहुत दूर स्थित हैं। अब इसमें कोई संदेह नहीं रह गया था कि अंतरिक्ष हमारी गैलेक्सी और उसके निकटतम पड़ोसियों तक सीमित नहीं है।

अंतरिक्ष फैशन डिजाइनर

सर्पिल नीहारिकाओं की प्रकृति के अंतिम स्पष्टीकरण से पहले ही एडिंगटन को स्लिपर के परिणामों में दिलचस्पी हो गई। इस समय तक, एक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल पहले से ही अस्तित्व में था, एक निश्चित अर्थ मेंस्लिफर द्वारा खोजे गए प्रभाव की भविष्यवाणी करना। एडिंगटन ने इसके बारे में बहुत सोचा और निश्चित रूप से, एरिज़ोना खगोलशास्त्री की टिप्पणियों को एक ब्रह्माण्ड संबंधी ध्वनि देने का अवसर नहीं छोड़ा।

आधुनिक सैद्धांतिक ब्रह्मांड विज्ञान की शुरुआत 1917 में सामान्य सापेक्षता पर आधारित ब्रह्मांड के मॉडल प्रस्तुत करने वाले दो क्रांतिकारी पत्रों के साथ हुई। उनमें से एक खुद आइंस्टीन ने लिखी थी, दूसरी डच खगोलशास्त्री विलेम डी सिटर ने।

हबल कानून

एडविन हबल ने आनुभविक रूप से रेडशिफ्ट्स और गांगेय दूरियों के बीच एक अनुमानित आनुपातिकता पाई, जिसे उन्होंने डॉपलर-फ़िज़ो फॉर्मूला का उपयोग करके वेग और दूरियों के बीच आनुपातिकता में बदल दिया। इसलिए हम यहां दो अलग-अलग पैटर्न के साथ काम कर रहे हैं।
हबल को यह नहीं पता था कि वे एक दूसरे से कैसे संबंधित हैं, लेकिन आज का विज्ञान क्या कहता है?
जैसा कि लेमैत्रे ने दिखाया, ब्रह्माण्ड संबंधी (ब्रह्मांड के विस्तार के कारण) रेडशिफ्ट और दूरियों के बीच रैखिक सहसंबंध किसी भी तरह से पूर्ण नहीं है। व्यवहार में, यह केवल 0.1 से कम के ऑफसेट के लिए अच्छी तरह से मनाया जाता है। इसलिए हबल का अनुभवजन्य नियम सटीक नहीं है, लेकिन अनुमानित है, और डॉपलर-फ़िज़ो सूत्र केवल स्पेक्ट्रम की छोटी पारियों के लिए मान्य है।
और यहाँ सैद्धांतिक कानून, दूर की वस्तुओं के रेडियल वेग को उनसे दूरी (हबल पैरामीटर V=Hd के रूप में आनुपातिकता कारक के साथ) से संबंधित, किसी भी रेडशिफ्ट के लिए मान्य है। हालाँकि, इसमें दिखाई देने वाली गति V भौतिक संकेतों की गति पर बिल्कुल नहीं है या वास्तविक शरीरभौतिक अंतरिक्ष में। यह आकाशगंगाओं और आकाशगंगा समूहों के बीच दूरियों में वृद्धि की दर है, जो ब्रह्मांड के विस्तार के कारण है। हम इसे तभी माप पाएंगे जब हम ब्रह्मांड के विस्तार को रोकने में सक्षम होंगे, आकाशगंगाओं के बीच मापने वाले टेपों को तुरंत खींचेंगे, उनके बीच की दूरी को पढ़ेंगे और उन्हें माप के बीच के समय अंतराल में विभाजित करेंगे। स्वाभाविक रूप से, भौतिकी के नियम इसकी अनुमति नहीं देते हैं। इसलिए, ब्रह्मांड विज्ञानी हबल पैरामीटर एच का उपयोग एक अन्य सूत्र में करना पसंद करते हैं, जहां ब्रह्मांड का पैमाना कारक प्रकट होता है, जो कि इसके विस्तार की डिग्री को विभिन्न में वर्णित करता है। अंतरिक्ष युग(क्योंकि यह पैरामीटर समय के साथ बदलता है, इसका वर्तमान मान H0 द्वारा दर्शाया जाता है)। ब्रह्मांड अब तेज गति से विस्तार कर रहा है, इसलिए हबल पैरामीटर का मान बढ़ रहा है।
ब्रह्माण्ड संबंधी रेडशिफ्ट को मापकर, हम अंतरिक्ष के विस्तार की डिग्री के बारे में जानकारी प्राप्त करते हैं। आकाशगंगा का प्रकाश, जो एक ब्रह्माण्ड संबंधी रेडशिफ्ट z के साथ हमारे पास आया, ने इसे तब छोड़ दिया जब सभी ब्रह्मांड संबंधी दूरियां हमारे युग की तुलना में 1+z गुना छोटी थीं। इस आकाशगंगा के बारे में जानें अतिरिक्त जानकारी, जैसे कि इसकी वर्तमान दूरी या आकाशगंगा से घटने की दर, एक विशिष्ट ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल की सहायता से ही संभव है। उदाहरण के लिए, आइंस्टीन-डी सिटर मॉडल में, z = 5 वाली आकाशगंगा 1.1 s (प्रकाश की गति) के बराबर गति से हमसे दूर जा रही है। लेकिन अगर आप एक सामान्य गलती करते हैं और बस V / c और z को बराबर कर देते हैं, तो यह गति प्रकाश की गति से पांच गुना अधिक होगी। विसंगति, जैसा कि हम देखते हैं, गंभीर है।
SRT, GR के अनुसार रेडशिफ्ट पर दूर की वस्तुओं की गति की निर्भरता (मॉडल और समय पर निर्भर करती है, वक्र वर्तमान समय और वर्तमान मॉडल को दर्शाता है)। छोटे विस्थापन पर, निर्भरता रैखिक होती है।

आइंस्टीन, उस समय की भावना में, मानते थे कि ब्रह्मांड समग्र रूप से स्थिर है (उन्होंने इसे अंतरिक्ष में भी अनंत बनाने की कोशिश की, लेकिन अपने समीकरणों के लिए सही सीमा की स्थिति नहीं खोज सके)। नतीजतन, उन्होंने एक बंद ब्रह्मांड का एक मॉडल बनाया, जिसके अंतरिक्ष में एक निरंतर सकारात्मक वक्रता है (और इसलिए इसमें एक निरंतर परिमित त्रिज्या है)। इस ब्रह्मांड में समय, इसके विपरीत, न्यूटन के तरीके से, उसी दिशा में और उसी गति से बहता है। इस मॉडल का स्पेस-टाइम स्थानिक घटक के कारण घुमावदार है, जबकि अस्थायी किसी भी तरह से विकृत नहीं है। इस दुनिया की स्थिर प्रकृति मुख्य समीकरण में एक विशेष "इन्सर्ट" प्रदान करती है जो गुरुत्वाकर्षण पतन को रोकता है और इस प्रकार एक सर्वव्यापी एंटीग्रेविटेशनल क्षेत्र के रूप में कार्य करता है। इसकी तीव्रता एक विशेष स्थिरांक के समानुपाती होती है, जिसे आइंस्टीन ने सार्वभौमिक स्थिरांक (जिसे अब ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक कहा जाता है) कहा है।

ब्रह्मांड के विस्तार का वर्णन करने वाला लेमैत्रे का ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल अपने समय से बहुत आगे था। लेमैत्रे का ब्रह्मांड बिग बैंग से शुरू होता है, जिसके बाद विस्तार पहले धीमा होता है और फिर तेज होने लगता है।

आइंस्टीन के मॉडल ने ब्रह्मांड के आकार की गणना करना संभव बना दिया, कुलपदार्थ और यहां तक ​​कि ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक का मूल्य। इसके लिए केवल ब्रह्मांडीय पदार्थ के औसत घनत्व की आवश्यकता होती है, जिसे सिद्धांत रूप में अवलोकनों से निर्धारित किया जा सकता है। यह कोई संयोग नहीं है कि इस मॉडल की एडिंगटन ने प्रशंसा की थी और हबल द्वारा व्यवहार में इसका इस्तेमाल किया गया था। हालांकि, यह एक अस्थिरता से बर्बाद हो गया है कि आइंस्टीन ने बस ध्यान नहीं दिया: संतुलन मूल्य से त्रिज्या के मामूली विचलन पर, आइंस्टीन दुनिया या तो फैलती है या गुरुत्वाकर्षण पतन से गुजरती है। इसलिए, करने के लिए वास्तविक ब्रह्मांडइस मॉडल का इससे कोई लेना-देना नहीं है।

खाली दुनिया

डी सिटर ने भी, जैसा कि वे स्वयं मानते थे, निरंतर वक्रता की एक स्थिर दुनिया का निर्माण किया, लेकिन सकारात्मक नहीं, बल्कि नकारात्मक। इसमें आइंस्टीन का ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक मौजूद है, लेकिन पदार्थ पूरी तरह से अनुपस्थित है। जब मनमाने ढंग से छोटे द्रव्यमान के परीक्षण कणों को पेश किया जाता है, तो वे बिखर जाते हैं और अनंत में चले जाते हैं। इसके अलावा, डी सिटर ब्रह्मांड की परिधि में समय अपने केंद्र की तुलना में अधिक धीरे-धीरे बहता है। इस वजह से, बड़ी दूर से प्रकाश तरंगोंएक रेडशिफ्ट के साथ आते हैं, भले ही उनका स्रोत पर्यवेक्षक के सापेक्ष स्थिर हो। इसलिए 1920 के दशक में, एडिंगटन और अन्य खगोलविदों ने सोचा कि क्या डी सिटर के मॉडल का स्लिफ़र की टिप्पणियों में परिलक्षित वास्तविकता से कोई लेना-देना है।

इन संदेहों की पुष्टि एक अलग तरीके से की गई थी। डी सिटर ब्रह्मांड की स्थिर प्रकृति काल्पनिक हो गई, क्योंकि यह समन्वय प्रणाली के दुर्भाग्यपूर्ण विकल्प से जुड़ा था। इस त्रुटि को ठीक करने के बाद, डी सिटर स्पेस फ्लैट, यूक्लिडियन, लेकिन गैर-स्थैतिक निकला। गुरुत्वाकर्षण-विरोधी ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के लिए धन्यवाद, यह शून्य वक्रता बनाए रखते हुए फैलता है। इस विस्तार के कारण, फोटॉनों की तरंग दैर्ध्य बढ़ जाती है, जो कि डी सिटर द्वारा भविष्यवाणी की गई वर्णक्रमीय रेखाओं के बदलाव पर जोर देती है। यह ध्यान देने योग्य है कि आज दूर की आकाशगंगाओं के ब्रह्माण्ड संबंधी रेडशिफ्ट को इस प्रकार समझाया गया है।

सांख्यिकी से गतिशीलता तक

खुले तौर पर गैर-स्थिर ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांतों का इतिहास दो पत्रों से शुरू होता है सोवियत भौतिक विज्ञानीअलेक्जेंडर फ्रिडमैन, में प्रकाशित जर्मन पत्रिका 1922 और 1924 में Zeitschrift फर फिजिक। फ्रीडमैन ने समय-भिन्न सकारात्मक और नकारात्मक वक्रता वाले ब्रह्मांडों के मॉडल की गणना की, जो सैद्धांतिक ब्रह्मांड विज्ञान का स्वर्ण कोष बन गया। हालांकि, इन कार्यों को समकालीनों द्वारा शायद ही देखा गया था (आइंस्टीन ने पहले भी फ्राइडमैन के पहले लेख को गणितीय रूप से गलत माना था)। फ्रीडमैन खुद मानते थे कि खगोल विज्ञान के पास अभी तक अवलोकनों का एक शस्त्रागार नहीं है जो यह तय कर सके कि कौन सा ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल वास्तविकता के साथ अधिक संगत है, और इसलिए खुद को शुद्ध गणित तक सीमित कर लिया। स्लिपर के परिणाम पढ़कर शायद उन्होंने अलग तरह से अभिनय किया होता, लेकिन ऐसा नहीं हुआ।

20वीं सदी के पूर्वार्द्ध के महानतम ब्रह्मांड विज्ञानी जॉर्जेस लेमैत्रे ने अलग तरह से सोचा। घर पर, बेल्जियम में, उन्होंने गणित में अपनी थीसिस का बचाव किया, और फिर 1920 के दशक के मध्य में खगोल विज्ञान का अध्ययन किया - एडिंगटन के तहत कैम्ब्रिज में और हार्लो शापली के साथ हार्वर्ड वेधशाला में (संयुक्त राज्य अमेरिका में रहने के दौरान, जहां उन्होंने एक दूसरा शोध प्रबंध तैयार किया। एमआईटी, वह स्लिपर और हबल से मिले)। 1925 में वापस, लेमैत्रे यह दिखाने वाले पहले व्यक्ति थे कि डी सिटर मॉडल की स्थिर प्रकृति काल्पनिक है। लौवेन विश्वविद्यालय में एक प्रोफेसर के रूप में अपनी मातृभूमि में लौटने पर, लेमैत्रे ने स्पष्ट खगोलीय औचित्य के साथ एक विस्तारित ब्रह्मांड का पहला मॉडल बनाया। अतिशयोक्ति के बिना यह कार्य अंतरिक्ष विज्ञान में एक क्रांतिकारी सफलता बन गया है।

सार्वभौमिक क्रांति

अपने मॉडल में, लेमैत्रे ने आइंस्टीन के साथ ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक बनाए रखा अंकीय मूल्य. इसलिए उसका ब्रह्मांड एक स्थिर अवस्था में शुरू होता है, लेकिन समय के साथ, उतार-चढ़ाव के कारण, बढ़ती गति के साथ निरंतर विस्तार के मार्ग में प्रवेश करता है। इस स्तर पर, यह एक सकारात्मक वक्रता बनाए रखता है, जो त्रिज्या बढ़ने पर घट जाती है। लेमैत्रे ने अपने ब्रह्मांड में न केवल पदार्थ, बल्कि विद्युत चुम्बकीय विकिरण भी शामिल किया। न तो आइंस्टीन और न ही डी सिटर, जिसका काम लेमैत्रे जानता था, और न ही फ्रीडमैन, जिनके बारे में वे उस समय कुछ भी नहीं जानते थे, ने ऐसा नहीं किया।

संबंधित निर्देशांक

ब्रह्माण्ड संबंधी गणनाओं में, निम्नलिखित का उपयोग करना सुविधाजनक है सिस्टम संयोजित करें, जो ब्रह्मांड के विस्तार के साथ एक साथ फैलता है। आदर्श मॉडल में, जहां आकाशगंगाएं और आकाशगंगा समूह किसी भी उचित गति में भाग नहीं लेते हैं, उनके सहवर्ती निर्देशांक नहीं बदलते हैं। लेकिन दो वस्तुओं के बीच की दूरी in इस पलसमय निर्देशांक को स्थानांतरित करने में उनकी निरंतर दूरी के बराबर होता है, जो उस क्षण के लिए स्केल फैक्टर के परिमाण से गुणा होता है। इस स्थिति को एक inflatable ग्लोब पर आसानी से चित्रित किया जा सकता है: प्रत्येक बिंदु का अक्षांश और देशांतर नहीं बदलता है, और किसी भी जोड़ी के बीच की दूरी बढ़ती त्रिज्या के साथ बढ़ती है।
कोमोइंग निर्देशांक का उपयोग एक विस्तारित ब्रह्मांड के ब्रह्मांड विज्ञान, विशेष सापेक्षता और न्यूटनियन भौतिकी के बीच गहन अंतर को समझने में मदद करता है। इस प्रकार, न्यूटोनियन यांत्रिकी में, सभी गतियाँ सापेक्ष होती हैं, और पूर्ण गतिहीनता का कोई नहीं होता है शारीरिक भावना. इसके विपरीत, ब्रह्मांड विज्ञान में निर्देशांक को स्थानांतरित करने में गतिहीनता निरपेक्ष है और सैद्धांतिक रूप से टिप्पणियों द्वारा पुष्टि की जा सकती है। सापेक्षता का विशेष सिद्धांत अंतरिक्ष-समय में प्रक्रियाओं का वर्णन करता है, जिससे लोरेंत्ज़ परिवर्तनों का उपयोग करके यह संभव है एक अनंत संख्यास्थानिक और लौकिक घटकों को अलग करने के तरीके। ब्रह्माण्ड संबंधी अंतरिक्ष-समय, इसके विपरीत, स्वाभाविक रूप से एक घुमावदार विस्तार वाले स्थान और एकल . में टूट जाता है अंतरिक्ष समय. ऐसे में दूर की आकाशगंगाओं की मंदी की गति प्रकाश की गति से कई गुना अधिक हो सकती है।

अमेरिका में वापस लेमैत्रे ने सुझाव दिया कि दूर की आकाशगंगाओं की रेडशिफ्ट अंतरिक्ष के विस्तार के कारण उत्पन्न होती है, जो प्रकाश तरंगों को "खिंचाव" करती है। अब उन्होंने इसे गणितीय रूप से सिद्ध कर दिया है। उन्होंने यह भी प्रदर्शित किया कि छोटी (बहुत छोटी इकाइयाँ) रेडशिफ्ट प्रकाश स्रोत की दूरी के समानुपाती होती हैं, और आनुपातिकता कारक केवल समय पर निर्भर करता है और ब्रह्मांड के विस्तार की वर्तमान दर के बारे में जानकारी रखता है। चूंकि यह डॉपलर-फिज़ौ सूत्र से अनुसरण करता है कि आकाशगंगा का रेडियल वेग उसके रेडशिफ्ट के समानुपाती होता है, लेमैत्रे ने निष्कर्ष निकाला कि यह वेग भी इसकी दूरी के समानुपाती है। हबल सूची से 42 आकाशगंगाओं की गति और दूरियों का विश्लेषण करने के बाद और सूर्य की अंतर्जाल गति को ध्यान में रखते हुए, उन्होंने आनुपातिकता गुणांक के मूल्यों की स्थापना की।

अनदेखी काम

लेमैत्रे ने 1927 में अपना काम प्रकाशित किया फ्रेंचअल्प-पठित पत्रिका "एनल्स ऑफ़ द ब्रुसेल्स" में वैज्ञानिक समाज". यह माना जाता है कि यही वह मुख्य कारण था जिसके लिए वह शुरू में लगभग किसी का ध्यान नहीं गया (यहां तक ​​कि उसके शिक्षक एडिंगटन द्वारा भी)। सच है, उस वर्ष के पतन में, लेमैत्रे आइंस्टीन के साथ अपने निष्कर्षों पर चर्चा करने में सक्षम थे और उनसे फ्रीडमैन के परिणामों के बारे में सीखा। सामान्य सापेक्षता के निर्माता को कोई तकनीकी आपत्ति नहीं थी, लेकिन वह लेमेत्रे के मॉडल की भौतिक वास्तविकता में पूरी तरह से विश्वास नहीं करता था (जैसे उसने पहले फ्रीडमैन के निष्कर्षों को स्वीकार नहीं किया था)।

हबल चार्ट

इस बीच, 1920 के दशक के उत्तरार्ध में, हबल और ह्यूमासन ने 24 आकाशगंगाओं की दूरी और रेडशिफ्ट से गणना की गई उनकी रेडियल वेग (ज्यादातर स्लिफ़र द्वारा) के बीच एक रैखिक सहसंबंध की खोज की। हबल ने इससे यह निष्कर्ष निकाला कि किसी आकाशगंगा का रेडियल वेग उसकी दूरी के समानुपाती होता है। इस आनुपातिकता के गुणांक को अब H0 नामित किया गया है और इसे हबल पैरामीटर कहा जाता है (नवीनतम आंकड़ों के अनुसार, यह 70 (किमी / सेकंड) / मेगापार्सेक से थोड़ा अधिक है)।

ग्राफ के साथ हबल पेपर रैखिक निर्भरता 1929 की शुरुआत में गांगेय वेग और दूरियों के बीच प्रकाशित हुआ था। एक साल पहले, एक युवा अमेरिकी गणितज्ञ, हॉवर्ड रॉबर्टसन ने इस निर्भरता को एक विस्तारित ब्रह्मांड के मॉडल से प्राप्त करने में लेमैत्रे का अनुसरण किया, जिसे हबल शायद जानता था। हालांकि, उनके प्रसिद्ध लेख में इस मॉडल का प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से उल्लेख नहीं किया गया था। बाद में, हबल ने संदेह व्यक्त किया कि उनके सूत्र में दिखाई देने वाले वेग वास्तव में बाहरी अंतरिक्ष में आकाशगंगाओं की गति का वर्णन करते हैं, लेकिन उन्होंने हमेशा उनकी विशिष्ट व्याख्या से परहेज किया। उन्होंने अपनी खोज का अर्थ गांगेय दूरियों और रेडशिफ्ट की आनुपातिकता को प्रदर्शित करने में देखा, बाकी को सिद्धांतकारों पर छोड़ दिया। इसलिए, हबल के प्रति पूरे सम्मान के साथ, उन्हें ब्रह्मांड के विस्तार का खोजकर्ता मानने का कोई कारण नहीं है।

और फिर भी इसका विस्तार हो रहा है!

फिर भी, हबल ने ब्रह्मांड के विस्तार और लेमैत्रे मॉडल की मान्यता का मार्ग प्रशस्त किया। पहले से ही 1930 में, एडिंगटन और डी सिटर जैसे ब्रह्मांड विज्ञान के उस्तादों ने उन्हें श्रद्धांजलि दी; थोड़ी देर बाद, वैज्ञानिकों ने फ्रीडमैन के काम पर ध्यान दिया और उसकी सराहना की। 1931 में, एडिंगटन के सुझाव पर, लेमैत्रे ने रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसाइटी के मासिक समाचार पत्र के लिए अपने लेख (छोटे कटौती के साथ) का अंग्रेजी में अनुवाद किया। उसी वर्ष, आइंस्टीन लेमैत्रे के निष्कर्षों से सहमत हुए, और एक साल बाद, डी सिटर के साथ, उन्होंने समतल स्थान और घुमावदार समय के साथ एक विस्तारित ब्रह्मांड का एक मॉडल बनाया। यह मॉडल, इसकी सादगी के कारण लंबे समय तकब्रह्मांड विज्ञानियों के बीच बहुत लोकप्रिय था।

उसी 1931 में, लेमैत्रे ने ब्रह्मांड के एक और मॉडल का एक संक्षिप्त (और बिना किसी गणित के) विवरण प्रकाशित किया जो ब्रह्मांड विज्ञान और क्वांटम यांत्रिकी को मिलाता है। इस मॉडल में प्रारंभिक क्षणप्राथमिक परमाणु का विस्फोट होता है (लेमैत्रे इसे क्वांटम भी कहते हैं), जिसने स्थान और समय दोनों को जन्म दिया। चूंकि गुरुत्वाकर्षण नवजात ब्रह्मांड के विस्तार को धीमा कर देता है, इसकी गति कम हो जाती है - यह लगभग शून्य तक संभव है। लेमैत्रे ने बाद में अपने मॉडल में एक ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक पेश किया, जिसके कारण ब्रह्मांड समय के साथ विस्तार में तेजी लाने की एक स्थिर स्थिति में चला गया। इसलिए उन्होंने बिग बैंग और आधुनिक दोनों के विचार का अनुमान लगाया ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडलडार्क एनर्जी की उपस्थिति को ध्यान में रखते हुए। और 1933 में उन्होंने ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक को निर्वात ऊर्जा घनत्व के साथ पहचाना, जिसके बारे में पहले किसी ने नहीं सोचा था। यह आश्चर्यजनक है कि यह वैज्ञानिक, निश्चित रूप से ब्रह्मांड के विस्तार के खोजकर्ता की उपाधि के योग्य, अपने समय से कितना आगे था!

जब हम दूर के ब्रह्मांड को देखते हैं, तो हम आकाशगंगाओं को हर जगह देखते हैं - सभी दिशाओं में, लाखों या अरबों प्रकाश वर्ष तक। चूँकि दो ट्रिलियन आकाशगंगाएँ हैं जिन्हें हम देख सकते हैं, उनसे परे हर चीज़ का योग हमारी सोची-समझी कल्पनाओं से बड़ा और ठंडा है। सबसे ज्यादा रोचक तथ्ययह है कि सभी आकाशगंगाएँ हमने कभी देखी हैं (औसतन) समान नियमों का पालन करती हैं: वे हमसे जितनी दूर होती हैं, उतनी ही तेज़ी से वे हमसे दूर जाती हैं। एडविन हबल और उनके सहयोगियों द्वारा 1920 के दशक में की गई इस खोज ने हमें एक विस्तृत ब्रह्मांड की तस्वीर तक पहुँचाया। लेकिन क्या होगा अगर यह फैलता है? विज्ञान जानता है, और अब आप भी करेंगे।

पहली नज़र में यह सवाल वाजिब लग सकता है। क्योंकि जो कुछ भी फैलता है वह आमतौर पर पदार्थ से बना होता है और ब्रह्मांड के स्थान और समय में मौजूद होता है। लेकिन ब्रह्मांड अपने आप में अंतरिक्ष और समय है जिसमें पदार्थ और ऊर्जा है। जब हम कहते हैं कि "ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है," तो हमारा मतलब स्वयं अंतरिक्ष के विस्तार से है, जिसके परिणामस्वरूप अलग-अलग आकाशगंगाएँ और आकाशगंगाओं के समूह एक-दूसरे से दूर हो जाते हैं। एथन सीगल कहते हैं, अंदर किशमिश के साथ आटा की एक गेंद की कल्पना करना सबसे आसान होगा, जिसे ओवन में पकाया जाता है।

ब्रह्मांड के एक विस्तारित "बन" का मॉडल, जिसमें अंतरिक्ष के विस्तार के रूप में सापेक्ष दूरी बढ़ जाती है

यह आटा अंतरिक्ष का कपड़ा है, और किशमिश हैं संबंधित संरचनाएं(आकाशगंगाओं या आकाशगंगाओं के समूह की तरह)। किसी भी किशमिश की दृष्टि से बाकी सभी किशमिश उससे दूर चली जाएंगी और जितनी आगे होंगी उतनी ही तेज। केवल ओवन के ब्रह्मांड के मामले में और आटे के बाहर की हवा मौजूद नहीं है, केवल आटा (स्थान) और किशमिश (पदार्थ) है।

रेडशिफ्ट न केवल घटती आकाशगंगाओं से, बल्कि हमारे बीच के स्थान से निर्मित होता है।

हमें कैसे पता चलेगा कि यह स्थान बढ़ रहा है और आकाशगंगाएँ घटती नहीं जा रही हैं?

यदि आप वस्तुओं को सभी दिशाओं में अपने से दूर जाते हुए देखते हैं, तो केवल एक ही कारण है जो इसे समझा सकता है: आपके और इन वस्तुओं के बीच की जगह का विस्तार हो रहा है। इसके अलावा, कोई यह मान लेगा कि आप विस्फोट के केंद्र के पास हैं, और कई वस्तुएं बस और दूर हैं और तेजी से हटाई जाती हैं, क्योंकि उन्हें मिल गया है ज्यादा उर्जाविस्फोट। अगर ऐसा होता, तो हम इसे दो तरह से साबित कर सकते थे:

• अधिक दूरी पर और उच्च गति पर, कम आकाशगंगाएँ होंगी, क्योंकि समय के साथ वे अंतरिक्ष में बहुत फैल जाएंगी।
• रेडशिफ्ट और दूरी का अनुपात बड़ी दूरी पर एक विशेष आकार लेगा, जो उस आकार से अलग होगा यदि अंतरिक्ष के कपड़े का विस्तार हो रहा था।

जब हम बड़ी दूरियों को देखते हैं, तो हम पाते हैं कि ब्रह्मांड में आकाशगंगाओं का घनत्व हमारे करीब से कहीं अधिक है। यह उस तस्वीर के अनुरूप है जिसमें अंतरिक्ष का विस्तार हो रहा है, क्योंकि आगे देखना अतीत में देखने जैसा ही है, जहां कम विस्तार हुआ है। हम यह भी पाते हैं कि दूर की आकाशगंगाओं में अंतरिक्ष के विस्तार के अनुरूप एक रेडशिफ्ट-टू-डिस्टेंस अनुपात होता है, और बिल्कुल नहीं - अगर आकाशगंगाएं तेजी से हमसे दूर जा रही थीं। विज्ञान इस प्रश्न का उत्तर दो प्रकार से दे सकता है। विभिन्न तरीके, और दोनों उत्तर ब्रह्मांड के विस्तार का समर्थन करते हैं।

क्या ब्रह्मांड का विस्तार हमेशा एक ही दर से हुआ है?

हम इसे हबल स्थिरांक कहते हैं, लेकिन यह केवल अंतरिक्ष में स्थिर है, समय नहीं। ब्रह्मांड में इस पलपहले की तुलना में अधिक धीरे-धीरे विस्तार हो रहा है। जब हम विस्तार दर के बारे में बात करते हैं, तो हम प्रति यूनिट दूरी की गति के बारे में बात कर रहे हैं: आज लगभग 70 किमी/एस/एमपीसी। (एमपीसी मेगापारसेक है, लगभग 3,260,000 प्रकाश वर्ष)। लेकिन विस्तार की दर पदार्थ और विकिरण सहित ब्रह्मांड में सभी विभिन्न चीजों के घनत्व पर निर्भर करती है। जैसे-जैसे ब्रह्मांड का विस्तार होता है, उसमें मौजूद पदार्थ और विकिरण कम घने होते जाते हैं, और जैसे-जैसे घनत्व कम होता जाता है, वैसे-वैसे विस्तार की दर भी बढ़ती जाती है। ब्रह्मांड अतीत में तेजी से विस्तारित हुआ है और बिग बैंग के बाद से धीमा हो रहा है। हबल स्थिरांक एक मिथ्या नाम है, इसे हबल पैरामीटर कहा जाना चाहिए।

ब्रह्मांड के दूर के भाग्य अलग-अलग संभावनाएं प्रदान करते हैं, लेकिन अगर डार्क एनर्जी वास्तव में स्थिर है, जैसा कि आंकड़ों से पता चलता है, तो हम एक लाल वक्र का अनुसरण करेंगे।

क्या ब्रह्मांड हमेशा के लिए फैल जाएगा या कभी रुक जाएगा?

खगोल भौतिकीविदों और ब्रह्मांड विज्ञानियों की कई पीढ़ियों ने इस प्रश्न पर विचार किया है, और इसका उत्तर केवल ब्रह्मांड के विस्तार की दर और उसमें मौजूद ऊर्जा के सभी प्रकारों (और मात्रा) को निर्धारित करके ही दिया जा सकता है। हम पहले ही सफलतापूर्वक माप चुके हैं कि सामान्य पदार्थ, विकिरण, न्यूट्रिनो, डार्क मैटर और डार्क एनर्जी, साथ ही ब्रह्मांड की विस्तार दर कितनी है। भौतिकी के नियमों और अतीत में जो हुआ उसके आधार पर ऐसा लगता है कि ब्रह्मांड हमेशा के लिए फैल जाएगा। हालांकि इसकी संभावना 100% नहीं है; अगर अतीत और वर्तमान की तुलना में डार्क एनर्जी जैसी कोई चीज भविष्य में अलग तरह से व्यवहार करती है, तो हमारे सभी निष्कर्षों पर पुनर्विचार करना होगा।

क्या आकाशगंगाएँ प्रकाश की गति से भी तेज चलती हैं? क्या यह वर्जित नहीं है?

हमारे दृष्टिकोण से, हमारे और दूरस्थ बिंदु के बीच की जगह का विस्तार हो रहा है। यह हमसे जितना दूर है, उतनी ही तेजी से हमें लगता है कि यह दूर जा रहा है। भले ही विस्तार दर छोटी थी, एक दूर की वस्तु एक दिन किसी भी वेग सीमा की दहलीज को पार कर जाएगी, क्योंकि विस्तार दर (गति प्रति इकाई दूरी) को पर्याप्त दूरी के साथ कई गुना गुणा किया जाएगा। ओटीओ ऐसे परिदृश्य का पक्षधर है। कानून कि कुछ भी हिल नहीं सकता तेज गतिप्रकाश केवल अंतरिक्ष के माध्यम से किसी वस्तु की गति पर लागू होता है, न कि स्वयं अंतरिक्ष के विस्तार पर। वास्तव में, आकाशगंगाएँ स्वयं केवल कुछ हज़ार किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से चलती हैं, जो प्रकाश की गति द्वारा निर्धारित 300,000 किमी/सेकेंड की सीमा से काफी कम है। यह ब्रह्मांड का विस्तार है जो मंदी और रेडशिफ्ट का कारण बनता है, न कि आकाशगंगा की वास्तविक गति।

देखने योग्य ब्रह्मांड (पीला वृत्त) के भीतर लगभग 2 ट्रिलियन आकाशगंगाएँ हैं। आकाशगंगाएँ जो इस सीमा के एक तिहाई रास्ते के करीब हैं, हम ब्रह्मांड के विस्तार के कारण कभी नहीं पकड़ पाएंगे। मानव बलों द्वारा विकास के लिए ब्रह्मांड की मात्रा का केवल 3% खुला है

ब्रह्मांड का विस्तार इस तथ्य का एक आवश्यक परिणाम है कि पदार्थ और ऊर्जा अंतरिक्ष-समय को भरते हैं, जो सामान्य सापेक्षता के नियमों के अधीन है। जब तक पदार्थ है, गुरुत्वाकर्षण आकर्षण है, इसलिए या तो गुरुत्वाकर्षण जीत जाता है और सब कुछ फिर से सिकुड़ जाता है, या गुरुत्वाकर्षण हार जाता है और विस्तार को जीत लेता है। विस्तार का कोई केंद्र नहीं है और अंतरिक्ष के बाहर कुछ भी नहीं है जो फैलता है; यह ब्रह्मांड का ताना-बाना है जो विस्तार कर रहा है। सबसे दिलचस्प बात यह है कि अगर हम आज भी प्रकाश की गति से पृथ्वी को छोड़ देते हैं, तो हम देखने योग्य ब्रह्मांड में केवल 3% आकाशगंगाओं का ही दौरा कर पाएंगे; उनमें से 97% पहले से ही हमारी पहुंच से बाहर हैं। ब्रह्मांड जटिल है।

ब्रह्मांड स्थिर नहीं है। इसकी पुष्टि खगोलशास्त्री एडविन हबल के 1929 में हुए अध्ययनों से हुई, यानी लगभग 90 साल पहले। आकाशगंगाओं की गति के अवलोकन के द्वारा उन्हें इस विचार के लिए प्रेरित किया गया था। बीसवीं शताब्दी के अंत में खगोल भौतिकीविदों की एक और खोज थी, त्वरण के साथ ब्रह्मांड के विस्तार की गणना।

ब्रह्मांड के विस्तार को क्या कहते हैं?

वैज्ञानिक ब्रह्मांड के विस्तार को क्या कहते हैं, यह सुनकर कुछ लोग हैरान हो जाते हैं। यह नाम अधिकांश अर्थव्यवस्था और नकारात्मक उम्मीदों के साथ जुड़ा हुआ है।

मुद्रास्फीति ब्रह्मांड के प्रकट होने के तुरंत बाद और तेज त्वरण के साथ विस्तार की प्रक्रिया है। अंग्रेजी से अनुवादित, "मुद्रास्फीति" - "पंप अप", "फुलाओ"।

ब्रह्मांड की मुद्रास्फीति के सिद्धांत में एक कारक के रूप में डार्क एनर्जी के अस्तित्व के बारे में नए संदेह का उपयोग विस्तार के सिद्धांत के विरोधियों द्वारा किया जाता है।

तब वैज्ञानिकों ने ब्लैक होल का नक्शा प्रस्तावित किया। प्रारंभिक डेटा बाद के चरण में प्राप्त आंकड़ों से भिन्न होता है:

1. सबसे दूर के बीच की दूरी के साथ साठ हजार ब्लैक होल ग्यारह मिलियन से अधिक प्रकाश वर्ष - डेटा चार साल पहले।
2. एक लाख अस्सी हजार ब्लैक होल आकाशगंगाएं तेरह मिलियन प्रकाश वर्ष दूर हैं। रूसी सहित वैज्ञानिकों द्वारा प्राप्त डेटा परमाणु भौतिक विज्ञानी, 2017 की शुरुआत में।

यह जानकारी, खगोल भौतिकविदों का कहना है, विरोधाभास नहीं है शास्त्रीय मॉडलब्रह्मांड।

ब्रह्मांड की विस्तार दर ब्रह्मांड विज्ञानियों के लिए चुनौती है

ब्रह्मांड विज्ञानियों और खगोलविदों के लिए विस्तार की दर वास्तव में एक चुनौती है। सच है, ब्रह्मांड विज्ञानी अब यह तर्क नहीं देते हैं कि ब्रह्मांड की विस्तार दर में एक स्थिर पैरामीटर नहीं है, विसंगतियां दूसरे विमान में चली गईं - जब विस्तार में तेजी आने लगी। पहले प्रकार की बहुत दूर सुपरनोवा आकाशगंगाओं के स्पेक्ट्रम में भटकने पर डेटा यह साबित करता है कि विस्तार अचानक शुरू होने वाली प्रक्रिया नहीं है।

वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि ब्रह्मांड पहले पांच अरब वर्षों तक सिकुड़ रहा था।

बिग बैंग के पहले परिणामों ने पहले एक शक्तिशाली विस्तार को उकसाया, और फिर संकुचन शुरू हुआ। लेकिन डार्क एनर्जी ने अभी भी ब्रह्मांड के विकास को प्रभावित किया है। और तेजी के साथ।

अमेरिकी वैज्ञानिकों ने ब्रह्मांड के आकार का नक्शा बनाना शुरू कर दिया है अलग युगयह पता लगाने के लिए कि त्वरण कब शुरू हुआ। सुपरनोवा विस्फोटों के साथ-साथ प्राचीन आकाशगंगाओं में एकाग्रता की दिशा देखकर, ब्रह्मांड विज्ञानियों ने त्वरण की विशेषताओं पर ध्यान दिया है।

ब्रह्मांड "तेज" क्यों है

प्रारंभ में, यह माना गया था कि संकलित मानचित्र में, त्वरण मान रैखिक नहीं थे, बल्कि एक साइनसॉइड में बदल गए थे। इसे "ब्रह्मांड की लहर" कहा जाता था।

ब्रह्मांड की लहर कहती है कि त्वरण साथ नहीं गया निरंतर गति: यह धीमा हो गया, फिर तेज हो गया। और कई बार। वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि बिग बैंग के बाद 13.81 अरब वर्षों में ऐसी सात प्रक्रियाएं हुई थीं।

हालांकि, ब्रह्मांड विज्ञानी अभी तक इस सवाल का जवाब नहीं दे सकते हैं कि त्वरण-मंदी किस पर निर्भर करती है। धारणाएँ इस विचार को उबालती हैं कि जिस ऊर्जा क्षेत्र से डार्क एनर्जी निकलती है, वह ब्रह्मांड की लहर के अधीन है। और, एक स्थिति से दूसरी स्थिति में जाने पर, ब्रह्मांड या तो त्वरण का विस्तार करता है, या इसे धीमा कर देता है।

तर्कों के अनुनय-विनय के बावजूद, वे अब तक एक सिद्धांत बने हुए हैं। खगोल भौतिकीविदों को उम्मीद है कि प्लैंक ऑर्बिटिंग टेलीस्कोप से मिली जानकारी ब्रह्मांड में एक लहर के अस्तित्व की पुष्टि करेगी।

जब डार्क एनर्जी मिली थी

पहली बार उन्होंने नब्बे के दशक में सुपरनोवा विस्फोटों के कारण इसके बारे में बात करना शुरू किया। डार्क एनर्जी की प्रकृति अज्ञात है। हालांकि अल्बर्ट आइंस्टीन ने अपने सापेक्षता के सिद्धांत में ब्रह्मांडीय स्थिरांक को अलग किया।

1916 में, सौ साल पहले, ब्रह्मांड को अभी भी अपरिवर्तनीय माना जाता था। लेकिन गुरुत्वाकर्षण ने हस्तक्षेप किया: ब्रह्मांड स्थिर होने पर ब्रह्मांडीय द्रव्यमान एक दूसरे के खिलाफ पटकेंगे। आइंस्टीन ने ब्रह्मांडीय प्रतिकारक बल के कारण गुरुत्वाकर्षण की घोषणा की।

जॉर्जेस लेमैत्रे भौतिकी के माध्यम से इसकी पुष्टि करेंगे। वैक्यूम में ऊर्जा होती है। इसके कंपनों के कारण, कणों की उपस्थिति और उनके आगे विनाश के कारण, ऊर्जा एक प्रतिकारक बल प्राप्त करती है।

जब हबल ने ब्रह्मांड के विस्तार को साबित किया, तो आइंस्टीन ने इसे बकवास कहा।

डार्क एनर्जी का प्रभाव

ब्रह्मांड निरंतर गति से अलग हो रहा है। 1998 में, दुनिया को टाइप 1 सुपरनोवा विस्फोटों के विश्लेषण से डेटा प्रस्तुत किया गया था। यह सिद्ध हो चुका है कि ब्रह्मांड तेजी से और तेजी से बढ़ रहा है।

यह एक अज्ञात पदार्थ के कारण होता है, इसे "डार्क एनर्जी" का उपनाम दिया गया था। यह पता चला है कि यह ब्रह्मांड के लगभग 70% स्थान पर कब्जा कर लेता है। डार्क एनर्जी के सार, गुण और प्रकृति का अध्ययन नहीं किया गया है, लेकिन इसके वैज्ञानिक यह पता लगाने की कोशिश कर रहे हैं कि क्या यह अन्य आकाशगंगाओं में मौजूद है।

2016 में, उन्होंने निकट भविष्य के लिए सटीक विस्तार दर की गणना की, लेकिन एक विसंगति दिखाई दी: ब्रह्मांड का विस्तार खगोल भौतिकीविदों की तुलना में तेज गति से हो रहा है। वैज्ञानिकों के बीच, डार्क एनर्जी के अस्तित्व और ब्रह्मांड की सीमाओं के विस्तार की दर पर इसके प्रभाव को लेकर विवाद छिड़ गया।

ब्रह्मांड का विस्तार बिना डार्क एनर्जी के होता है

डार्क एनर्जी से ब्रह्मांड के विस्तार की स्वतंत्रता का सिद्धांत वैज्ञानिकों द्वारा 2017 की शुरुआत में सामने रखा गया था। वे ब्रह्मांड की संरचना में बदलाव के रूप में विस्तार की व्याख्या करते हैं।

बुडापेस्ट और हवाईयन विश्वविद्यालयों के वैज्ञानिक इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि गणना और वास्तविक विस्तार दर के बीच विसंगति अंतरिक्ष के गुणों में बदलाव से जुड़ी है। विस्तार के दौरान ब्रह्मांड के मॉडल का क्या होता है, इस पर किसी ने ध्यान नहीं दिया।

डार्क एनर्जी के अस्तित्व पर संदेह करते हुए, वैज्ञानिक बताते हैं: ब्रह्मांड में पदार्थ का सबसे बड़ा सांद्रण इसके विस्तार को प्रभावित करता है। इस मामले में, शेष सामग्री समान रूप से वितरित की जाती है। हालांकि, तथ्य का पता नहीं चल पाता है।

अपनी मान्यताओं की वैधता को प्रदर्शित करने के लिए, वैज्ञानिकों ने एक लघु-ब्रह्मांड का एक मॉडल प्रस्तावित किया। उन्होंने इसे बुलबुले के एक सेट के रूप में प्रस्तुत किया और प्रत्येक बुलबुले के विकास मापदंडों की गणना उसके द्रव्यमान के आधार पर अपनी दर से की।

ब्रह्मांड के इस अनुकरण ने वैज्ञानिकों को दिखाया है कि यह ऊर्जा की परवाह किए बिना बदल सकता है। और अगर आप "मिश्रण" करते हैं काली ऊर्जा, तो मॉडल नहीं बदलेगा, वैज्ञानिकों का मानना ​​है।

सामान्य तौर पर, विवाद अभी भी जारी है। डार्क एनर्जी के समर्थकों का कहना है कि यह ब्रह्मांड की सीमाओं के विस्तार को प्रभावित करता है, विरोधियों का तर्क है कि पदार्थ की एकाग्रता मायने रखती है।

अब ब्रह्मांड की विस्तार दर

वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि बिग बैंग के बाद ब्रह्मांड का विकास शुरू हुआ। फिर, लगभग चौदह अरब साल पहले, यह पता चला कि ब्रह्मांड की विस्तार दर और अधिक गतिस्वेता। और वह बढ़ती रहती है।

स्टीफन हॉकिंग और लियोनार्ड म्लोडिनोव की पुस्तक द शॉर्टेस्ट हिस्ट्री ऑफ टाइम नोट करती है कि ब्रह्मांड की सीमाओं के विस्तार की दर प्रति अरब वर्षों में 10% से अधिक नहीं हो सकती है।

2016 की गर्मियों में, नोबेल पुरस्कार विजेता एडम रीस ने ब्रह्मांड की विस्तार दर क्या है, यह निर्धारित करने के लिए एक दूसरे के करीब आकाशगंगाओं में स्पंदित सेफिड्स की दूरी की गणना की। इन आंकड़ों ने हमें गति की गणना करने की अनुमति दी। यह पता चला कि कम से कम तीन मिलियन प्रकाश वर्ष की दूरी पर आकाशगंगाएँ लगभग 73 किमी / सेकंड की गति से दूर जा सकती हैं।

परिणाम आश्चर्यजनक था: कक्षीय दूरबीन, वही प्लैंक, उन्होंने 69 किमी/सेकेंड के बारे में बात की। ऐसा अंतर क्यों दर्ज किया गया, वैज्ञानिक जवाब नहीं दे पा रहे हैं: वे डार्क मैटर की उत्पत्ति के बारे में कुछ भी नहीं जानते हैं, जिस पर ब्रह्मांड के विस्तार का सिद्धांत आधारित है।

डार्क रेडिएशन

ब्रह्मांड के "त्वरण" में एक अन्य कारक की खोज खगोलविदों ने हबल की सहायता से की थी। माना जाता है कि ब्रह्मांड के निर्माण की शुरुआत में ही डार्क रेडिएशन दिखाई दिया था। तब उसमें और ऊर्जा थी, कोई बात नहीं।

डार्क रेडिएशन ने ब्रह्मांड की सीमाओं का विस्तार करने के लिए डार्क एनर्जी की "मदद" की। वैज्ञानिकों का कहना है कि इस विकिरण की अज्ञात प्रकृति के कारण त्वरण की गति निर्धारित करने में अंतर था।

हबल के आगे के कार्य से प्रेक्षणों को अधिक सटीक बनाना चाहिए।

ब्रह्मांड को नष्ट कर सकती है रहस्यमयी ऊर्जा

वैज्ञानिक कई दशकों से ऐसे परिदृश्य पर विचार कर रहे हैं, प्लैंक अंतरिक्ष वेधशाला के आंकड़ों का कहना है कि यह सिर्फ अटकलों से दूर है। वे 2013 में प्रकाशित हुए थे।

"प्लैंक" ने बिग बैंग की "गूंज" को मापा, जो ब्रह्मांड की आयु में लगभग 380 हजार वर्ष दिखाई दिया, तापमान 2,700 डिग्री था। और तापमान बदल गया। "प्लैंक" ने ब्रह्मांड की "रचना" को भी निर्धारित किया:

• लगभग 5% तारे हैं, अंतरिक्ष धूल, अंतरिक्ष गैस, आकाशगंगा;
• लगभग 27% डार्क मैटर का द्रव्यमान है;
• लगभग 70% डार्क एनर्जी है।

भौतिक विज्ञानी रॉबर्ट कैल्डवेल ने सुझाव दिया कि डार्क एनर्जी में एक शक्ति होती है जो विकसित हो सकती है। और यह ऊर्जा स्पेस-टाइम को अलग कर देगी। अगले बीस से पचास अरब वर्षों में आकाशगंगा दूर हो जाएगी, वैज्ञानिक का मानना ​​​​है। यह प्रक्रिया ब्रह्मांड की सीमाओं के बढ़ते विस्तार के साथ घटित होगी। यह आकाशगंगा को तारे से दूर कर देगा, और यह भी विघटित हो जाएगा।

ब्रह्मांड को लगभग साठ मिलियन वर्ष पुराना माना गया है। सूर्य एक बौना लुप्त होता तारा बन जाएगा, और ग्रह उससे अलग हो जाएंगे। तब धरती फट जाएगी। अगले तीस मिनट में अंतरिक्ष परमाणुओं को अलग कर देगा। अंतिम अंतरिक्ष-समय की संरचना का विनाश होगा।

आकाशगंगा कहाँ जाती है?

जेरूसलम के खगोलविद आश्वस्त हैं कि आकाशगंगा ने प्राप्त किया है उच्चतम गति, जो ब्रह्मांड की विस्तार दर से अधिक है। वैज्ञानिक इसे आकाशगंगा की इच्छा से "ग्रेट अट्रैक्टर" को समझाते हैं, जिसे सबसे बड़ा माना जाता है। इसलिए मिल्की वे ब्रह्मांडीय रेगिस्तान को छोड़ देता है।

वैज्ञानिक उपयोग करते हैं विभिन्न तकनीकब्रह्मांड की विस्तार दर का मापन, इसलिए नहीं एकल परिणामयह सेटिंग।

स्टीफन हॉकिंग और लियोनार्ड मालोडिनोव की पुस्तक "द शॉर्टेस्ट हिस्ट्री ऑफ टाइम" से सामग्री

डॉपलर प्रभाव

1920 के दशक में, जब खगोलविदों ने अन्य आकाशगंगाओं में तारों के स्पेक्ट्रा का अध्ययन करना शुरू किया, तो कुछ बहुत ही रोचक खोज की गई: वे हमारी अपनी आकाशगंगा में सितारों के रूप में गायब रंगों के समान विशिष्ट सेट बन गए, लेकिन वे सभी को स्थानांतरित कर दिया गया। स्पेक्ट्रम का लाल सिरा और उसी अनुपात में। भौतिकविदों के लिए, रंग या आवृत्ति बदलाव को डॉपलर प्रभाव के रूप में जाना जाता है।

हम सभी इस बात से परिचित हैं कि यह घटना ध्वनि को कैसे प्रभावित करती है। पास से गुजर रही कार की आवाज सुनें। जब यह पास आता है, तो इसके इंजन या हॉर्न की आवाज अधिक लगती है, और जब कार पहले ही गुजर चुकी होती है और दूर जाने लगती है, तो आवाज कम हो जाती है। एक सौ किलोमीटर प्रति घंटे की गति से हमारी ओर यात्रा करने वाली एक पुलिस कार ध्वनि की गति का दसवां हिस्सा विकसित करती है। उसके जलपरी की आवाज एक लहर है, बारी-बारी से शिखा और गर्त। याद रखें कि निकटतम शिखरों (या गर्तों) के बीच की दूरी को तरंगदैर्घ्य कहा जाता है। तरंगदैर्घ्य जितना छोटा होगा, अधिककंपन हर सेकेंड हमारे कान तक पहुंचता है और ध्वनि का स्वर, या आवृत्ति जितनी अधिक होती है।

डॉपलर प्रभाव इस तथ्य के कारण होता है कि एक कार निकट आती है, जो प्रत्येक निम्नलिखित रिज का उत्सर्जन करती है ध्वनि की तरंग, हमारे करीब और करीब होगा, और इसके परिणामस्वरूप, लकीरों के बीच की दूरी कार के खड़े होने की तुलना में कम होगी। इसका मतलब है कि हमारे पास आने वाली तरंगों की तरंग दैर्ध्य कम हो जाती है, और उनकी आवृत्ति अधिक हो जाती है। इसके विपरीत, यदि कार दूर जाती है, तो हम जो तरंगें पकड़ते हैं उनकी लंबाई लंबी हो जाती है, और उनकी आवृत्ति कम हो जाती है। और कार जितनी तेजी से चलती है, उतना ही मजबूत डॉपलर प्रभाव स्वयं प्रकट होता है, जो इसे गति को मापने के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है।

जब तरंग उत्सर्जित करने वाला स्रोत प्रेक्षक की ओर बढ़ता है, तो तरंगदैर्घ्य कम हो जाता है। इसके विपरीत, जब स्रोत को हटा दिया जाता है, तो यह बढ़ जाता है। इसे डॉप्लर प्रभाव कहते हैं।

प्रकाश और रेडियो तरंगें एक समान व्यवहार करती हैं। पुलिस वाहनों से परावर्तित रेडियो सिग्नल की तरंग दैर्ध्य को मापकर वाहनों की गति निर्धारित करने के लिए डॉपलर प्रभाव का उपयोग करती है। प्रकाश कंपन या तरंग है, विद्युत चुम्बकीय. वेवलेंथ दृश्यमान प्रकाशअत्यंत छोटा - एक मीटर के चालीस से अस्सी मिलियनवें भाग तक। मनुष्य की आंखविभिन्न तरंग दैर्ध्य की प्रकाश तरंगों को मानता है विभिन्न रंग, स्पेक्ट्रम के लाल सिरे के अनुरूप सबसे लंबी तरंग दैर्ध्य के साथ, और सबसे छोटी - नीले सिरे से संबंधित। अब कल्पना कीजिए कि हम से एक स्थिर दूरी पर प्रकाश का कोई स्रोत है, जैसे कोई तारा, एक निश्चित तरंगदैर्घ्य की प्रकाश तरंगें उत्सर्जित करता है। रिकॉर्ड की गई तरंगों की लंबाई उतनी ही होगी जितनी उत्सर्जित तरंगों की। लेकिन अब मान लीजिए कि प्रकाश स्रोत हमसे दूर जाने लगा है। जैसा कि ध्वनि के मामले में होता है, इससे प्रकाश की तरंगदैर्घ्य बढ़ जाएगी, जिसका अर्थ है कि स्पेक्ट्रम लाल सिरे की ओर शिफ्ट हो जाएगा।

ब्रह्मांड का विस्तार

अन्य आकाशगंगाओं के अस्तित्व को साबित करने के बाद, हबल बाद के वर्षों में उनसे दूरियां निर्धारित करने और उनके स्पेक्ट्रम का अवलोकन करने में लगे हुए थे। उस समय, कई लोगों ने माना कि आकाशगंगाएँ बेतरतीब ढंग से आगे बढ़ रही थीं और उम्मीद थी कि ब्लूशिफ्टेड स्पेक्ट्रा की संख्या लगभग उतनी ही होगी जितनी कि रेडशिफ्ट की गई। इसलिए, यह पता लगाना एक पूर्ण आश्चर्य था कि अधिकांश आकाशगंगाओं के स्पेक्ट्रा एक रेडशिफ्ट दिखाते हैं - लगभग सभी स्टार सिस्टम हमसे दूर जा रहे हैं! हबल द्वारा खोजा गया और 1929 में प्रकाशित तथ्य और भी आश्चर्यजनक था: आकाशगंगाओं के रेडशिफ्ट का परिमाण यादृच्छिक नहीं है, बल्कि हमसे उनकी दूरी के सीधे आनुपातिक है। दूसरे शब्दों में, आकाशगंगा हमसे जितनी दूर है, उतनी ही तेज़ी से पीछे हट रही है!इसके बाद यह हुआ कि ब्रह्मांड स्थिर, आकार में अपरिवर्तित नहीं हो सकता, जैसा कि पहले सोचा गया था। वास्तव में, इसका विस्तार हो रहा है: आकाशगंगाओं के बीच की दूरी लगातार बढ़ रही है।

यह अहसास कि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है, ने दिमाग में एक वास्तविक क्रांति ला दी है, जो बीसवीं शताब्दी में सबसे बड़ी क्रांति है। जब आप पीछे मुड़कर देखते हैं, तो यह आश्चर्यजनक लग सकता है कि इस बारे में पहले किसी ने नहीं सोचा था। न्यूटन और अन्य महान दिमागों ने महसूस किया होगा कि एक स्थिर ब्रह्मांड अस्थिर होगा। यहां तक ​​​​कि अगर यह किसी बिंदु पर स्थिर होगा, तो सितारों और आकाशगंगाओं के परस्पर आकर्षण से इसका संपीड़न जल्दी हो जाएगा। भले ही ब्रह्मांड अपेक्षाकृत धीरे-धीरे विस्तार कर रहा था, गुरुत्वाकर्षण अंततः इसके विस्तार को समाप्त कर देगा और इसे अनुबंधित कर देगा। हालांकि, अगर ब्रह्मांड की विस्तार दर कुछ महत्वपूर्ण बिंदु से अधिक है, तो गुरुत्वाकर्षण इसे कभी भी रोक नहीं पाएगा और ब्रह्मांड हमेशा के लिए विस्तार करना जारी रखेगा।

यहां आप पृथ्वी की सतह से उठने वाले रॉकेट से दूर का सादृश्य देख सकते हैं। अपेक्षाकृत कम गति पर, गुरुत्वाकर्षण अंततः रॉकेट को रोक देगा और वह पृथ्वी की ओर गिरना शुरू कर देगा। दूसरी ओर, यदि रॉकेट की गति महत्वपूर्ण (11.2 किलोमीटर प्रति सेकंड से अधिक) से अधिक है, तो गुरुत्वाकर्षण इसे पकड़ नहीं सकता है और यह पृथ्वी को हमेशा के लिए छोड़ देता है।

1965 में, न्यू जर्सी में बेल टेलीफोन लेबोरेटरीज में दो अमेरिकी भौतिक विज्ञानी, अर्नो पेनज़ियास और रॉबर्ट विल्सन, एक बहुत ही संवेदनशील माइक्रोवेव रिसीवर को डिबग कर रहे थे। (माइक्रोवेव लगभग एक सेंटीमीटर की तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण हैं।) पेनज़ियास और विल्सन चिंतित थे कि रिसीवर अपेक्षा से अधिक शोर उठा रहा था। उन्होंने एंटीना पर पक्षी की बूंदों को पाया और विफलता के अन्य संभावित कारणों को समाप्त कर दिया, लेकिन जल्द ही हस्तक्षेप के सभी संभावित स्रोतों को समाप्त कर दिया। शोर इस मायने में भिन्न था कि यह पूरे वर्ष घड़ी के आसपास दर्ज किया गया था, भले ही पृथ्वी अपनी धुरी के चारों ओर घूमती हो और सूर्य के चारों ओर इसकी क्रांति हो। चूंकि पृथ्वी की गति ने रिसीवर को अंतरिक्ष के विभिन्न क्षेत्रों में निर्देशित किया, पेनज़ियास और विल्सन ने निष्कर्ष निकाला कि शोर बाहर से आ रहा था सौर प्रणालीऔर आकाशगंगा के बाहर से भी। ऐसा लग रहा था कि यह ब्रह्मांड के सभी पक्षों से समान मात्रा में आया है। अब हम जानते हैं कि जहां कहीं भी रिसीवर की ओर इशारा किया जाता है, नगण्य भिन्नताओं के अलावा, यह शोर स्थिर रहता है। तो पेनज़ियास और विल्सन ने एक अद्भुत उदाहरण पर ठोकर खाई कि ब्रह्मांड सभी दिशाओं में समान है।

इस ब्रह्मांडीय पृष्ठभूमि शोर की उत्पत्ति क्या है? लगभग उसी समय जब पेनज़ियास और विल्सन एक रिसीवर में रहस्यमय शोर की जांच कर रहे थे, दो अमेरिकी भौतिक विज्ञानी प्रिंसटन विश्वविद्यालयबॉब डिक और जिम पीबल्स की भी माइक्रोवेव में रुचि हो गई। उन्होंने जॉर्ज (जॉर्ज) गामो की इस धारणा का अध्ययन किया कि विकास के शुरुआती चरणों में ब्रह्मांड बहुत घना और सफेद-गर्म था। डिक और पीबल्स ने सोचा कि अगर यह सच है, तो हमें प्रारंभिक ब्रह्मांड की चमक का निरीक्षण करने में सक्षम होना चाहिए, क्योंकि हमारी दुनिया के बहुत दूर के क्षेत्रों से प्रकाश अब केवल हम तक पहुंच रहा है। हालांकि, ब्रह्मांड के विस्तार के कारण, इस प्रकाश को स्पेक्ट्रम के लाल छोर पर इतनी मजबूती से स्थानांतरित किया जाना चाहिए कि यह दृश्य विकिरण से माइक्रोवेव विकिरण में बदल जाए। डिक और पीबल्स इस विकिरण की खोज की तैयारी कर ही रहे थे कि पेनज़ियास और विल्सन ने अपने काम के बारे में सुनकर महसूस किया कि वे इसे पहले ही पा चुके हैं। इस खोज के लिए, पेनज़ियास और विल्सन को 1978 में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था (जो कि डिक और पीबल्स के लिए कुछ अनुचित लगता है, गामो का उल्लेख नहीं करने के लिए)।

पहली नज़र में, यह तथ्य कि ब्रह्मांड किसी भी दिशा में एक जैसा दिखता है, यह बताता है कि हम इसमें कुछ विशेष स्थान रखते हैं। विशेष रूप से, ऐसा लग सकता है कि चूंकि सभी आकाशगंगाएं हमसे दूर जा रही हैं, इसलिए हमें ब्रह्मांड के केंद्र में होना चाहिए। हालाँकि, इस घटना के लिए एक और व्याख्या है: ब्रह्मांड किसी भी अन्य आकाशगंगा से भी सभी दिशाओं में समान दिख सकता है।

सभी आकाशगंगाएं एक दूसरे से दूर जा रही हैं। यह एक फुले हुए गुब्बारे की सतह पर रंगीन धब्बों के फैलने की याद दिलाता है। जैसे-जैसे गेंद का आकार बढ़ता है, किन्हीं दो धब्बों के बीच की दूरियाँ भी बढ़ती जाती हैं, लेकिन इस स्थिति में किसी भी धब्बे को विस्तार का केंद्र नहीं माना जा सकता है। इसके अलावा, यदि गुब्बारे की त्रिज्या लगातार बढ़ रही है, तो इसकी सतह पर जितने अधिक धब्बे होंगे, उतनी ही तेजी से वे विस्तार के दौरान हटा दिए जाएंगे। मान लीजिए कि गुब्बारे की त्रिज्या हर सेकेंड में दोगुनी हो जाती है। फिर दो धब्बे, शुरू में एक सेंटीमीटर की दूरी से, एक सेकंड में पहले से ही एक दूसरे से दो सेंटीमीटर की दूरी पर होंगे (यदि गुब्बारे की सतह के साथ मापा जाता है), तो उनकी सापेक्ष गति एक सेंटीमीटर प्रति सेकंड होगी . दूसरी ओर, दस सेंटीमीटर से अलग किए गए धब्बे की एक जोड़ी, विस्तार की शुरुआत के एक सेकंड बाद, बीस सेंटीमीटर से अलग हो जाएगी, जिससे उनका सापेक्ष वेग प्रति सेकंड दस सेंटीमीटर हो जाएगा। किन्हीं दो आकाशगंगाओं के एक-दूसरे से दूर जाने की गति उनके बीच की दूरी के समानुपाती होती है। इस प्रकार, आकाशगंगा का रेडशिफ्ट हमसे उसकी दूरी के सीधे आनुपातिक होना चाहिए - यह वही निर्भरता है जिसे बाद में हबल ने खोजा था। रूसी भौतिक विज्ञानी और गणितज्ञ अलेक्जेंडर फ्रिडमैन ने 1922 में एक सफल मॉडल का प्रस्ताव रखा और हबल की टिप्पणियों के परिणामों का अनुमान लगाया, उनका काम पश्चिम में लगभग अज्ञात रहा जब तक कि 1935 में इसी तरह के मॉडल का प्रस्ताव नहीं किया गया। अमेरिकी भौतिक विज्ञानीहॉवर्ड रॉबर्टसन और ब्रिटिश गणितज्ञ आर्थर वॉकर पहले से ही हबल द्वारा खोजे गए ब्रह्मांड के विस्तार की राह पर हैं।

जैसे-जैसे ब्रह्मांड का विस्तार होता है, आकाशगंगाएँ एक दूसरे से दूर जा रही हैं। जैसे-जैसे समय बीतता है, दूर के तारकीय द्वीपों के बीच की दूरी आस-पास की आकाशगंगाओं के बीच की दूरी से अधिक बढ़ जाती है, ठीक वैसे ही जैसे किसी फुलाए हुए स्थान पर धब्बे के साथ होती है। गर्म हवा का गुब्बारा. इसलिए, किसी भी आकाशगंगा से एक पर्यवेक्षक के लिए, दूसरी आकाशगंगा को हटाने की दर जितनी अधिक होती है, उतनी ही दूर स्थित होती है।

ब्रह्मांड के तीन प्रकार के विस्तार

समाधान का पहला वर्ग (फ्रीडमैन द्वारा पाया गया) मानता है कि ब्रह्मांड का विस्तार इतना धीमा है कि आकाशगंगाओं के बीच आकर्षण धीरे-धीरे इसे धीमा कर देता है और अंततः इसे रोक देता है। उसके बाद, आकाशगंगाएँ एकाग्र होने लगती हैं, और ब्रह्मांड सिकुड़ने लगता है। समाधान के दूसरे वर्ग के अनुसार, ब्रह्मांड इतनी तेजी से विस्तार कर रहा है कि गुरुत्वाकर्षण केवल आकाशगंगाओं की मंदी को थोड़ा धीमा कर देगा, लेकिन इसे कभी भी रोक नहीं पाएगा। अंत में, एक तीसरा उपाय है, जिसके अनुसार ब्रह्मांड का विस्तार इतनी गति से हो रहा है कि पतन से बचा जा सके। समय के साथ, आकाशगंगाओं के विस्तार की गति कम और कम होती जाती है, लेकिन कभी भी शून्य तक नहीं पहुंचती है।

फ्रीडमैन के पहले मॉडल की एक अद्भुत विशेषता यह है कि इसमें ब्रह्मांड अंतरिक्ष में अनंत नहीं है, लेकिन साथ ही अंतरिक्ष में कहीं भी कोई सीमा नहीं है। गुरुत्वाकर्षण इतना मजबूत है कि अंतरिक्ष घुमावदार है और अपने आप बंद हो जाता है। यह कुछ हद तक पृथ्वी की सतह के समान है, जो परिमित भी है, लेकिन इसकी कोई सीमा नहीं है। यदि आप पृथ्वी की सतह के साथ एक निश्चित दिशा में आगे बढ़ते हैं, तो आप कभी भी दुनिया के एक दुर्गम अवरोध या किनारे पर नहीं आएंगे, लेकिन अंत में आप वहीं लौट आएंगे जहां से आपने शुरुआत की थी। फ्रीडमैन के पहले मॉडल में, अंतरिक्ष को ठीक उसी तरह व्यवस्थित किया गया है, लेकिन तीन आयामों में, और दो में नहीं, जैसा कि पृथ्वी की सतह के मामले में होता है। यह विचार कि आप ब्रह्मांड के चारों ओर घूम सकते हैं और प्रारंभिक बिंदु पर लौट सकते हैं, विज्ञान कथा के लिए अच्छा है, लेकिन ऐसा नहीं है व्यावहारिक मूल्य, चूंकि, जैसा कि सिद्ध किया जा सकता है, यात्री के अपनी यात्रा की शुरुआत में लौटने से पहले ब्रह्मांड एक बिंदु में सिकुड़ जाएगा। ब्रह्मांड इतना बड़ा है कि आपको उस यात्रा को समाप्त करने के लिए समय की आवश्यकता है जहां से आपने इसे शुरू किया था, और ऐसी गति प्रतिबंधित है (सापेक्षता के सिद्धांत द्वारा)। फ्रीडमैन के दूसरे मॉडल में, अंतरिक्ष भी घुमावदार है, लेकिन एक अलग तरीके से। और केवल तीसरे मॉडल में यूनिवर्स फ्लैट की बड़े पैमाने की ज्यामिति है (हालांकि अंतरिक्ष बड़े पैमाने पर पिंडों के आसपास घुमावदार है)।

फ्रीडमैन का कौन सा मॉडल हमारे ब्रह्मांड का वर्णन करता है? क्या ब्रह्मांड का विस्तार कभी रुकेगा, और क्या इसे संकुचन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाएगा, या ब्रह्मांड का विस्तार हमेशा के लिए होगा?

यह पता चला कि इस सवाल का जवाब वैज्ञानिकों की तुलना में शुरू में अधिक कठिन है। इसका समाधान मुख्य रूप से दो चीजों पर निर्भर करता है - ब्रह्मांड के विस्तार की वर्तमान में देखी गई दर और इसका वर्तमान औसत घनत्व (अंतरिक्ष की प्रति इकाई मात्रा में पदार्थ की मात्रा)। वर्तमान विस्तार दर जितनी अधिक होगी, गुरुत्वाकर्षण उतना ही अधिक होगा, और इसलिए पदार्थ का घनत्व, विस्तार को रोकने के लिए आवश्यक है। यदि औसत घनत्व कुछ महत्वपूर्ण मूल्य (विस्तार की दर से निर्धारित) से ऊपर है, तो पदार्थ का गुरुत्वाकर्षण आकर्षण ब्रह्मांड के विस्तार को रोक सकता है और इसे अनुबंधित कर सकता है। ब्रह्मांड का यह व्यवहार पहले फ्रीडमैन मॉडल से मेल खाता है। यदि औसत घनत्व क्रांतिक मान से कम है, तो गुरुत्वाकर्षण आकर्षण विस्तार को नहीं रोकेगा और ब्रह्मांड हमेशा के लिए फैल जाएगा - जैसा कि दूसरे फ्रीडमैन मॉडल में है। अंत में, यदि ब्रह्मांड का औसत घनत्व क्रांतिक मान के बिल्कुल बराबर है, तो ब्रह्मांड का विस्तार हमेशा के लिए धीमा हो जाएगा, स्थिर अवस्था के करीब पहुंच जाएगा, लेकिन उस तक कभी नहीं पहुंच पाएगा। यह परिदृश्य तीसरे फ्रीडमैन मॉडल से मेल खाता है।

तो कौन सा मॉडल सही है? हम ब्रह्मांड के विस्तार की वर्तमान दर को निर्धारित कर सकते हैं यदि हम उस दर को मापते हैं जिस पर अन्य आकाशगंगाएँ डॉपलर प्रभाव का उपयोग करके हमसे दूर जा रही हैं। यह बहुत सटीक तरीके से किया जा सकता है। हालाँकि, आकाशगंगाओं की दूरियाँ अच्छी तरह से ज्ञात नहीं हैं क्योंकि हम उन्हें केवल अप्रत्यक्ष रूप से ही माप सकते हैं। इसलिए, हम केवल यह जानते हैं कि ब्रह्मांड के विस्तार की दर 5 से 10% प्रति अरब वर्ष है। ब्रह्मांड के वर्तमान औसत घनत्व के बारे में हमारा ज्ञान और भी अस्पष्ट है। इस प्रकार, यदि हम अपने और अन्य आकाशगंगाओं में सभी दृश्यमान सितारों के द्रव्यमान को जोड़ते हैं, तो योग ब्रह्मांड के विस्तार को रोकने के लिए आवश्यक सौवें हिस्से से भी कम होगा, यहां तक ​​​​कि विस्तार दर के सबसे कम अनुमान पर भी।

लेकिन वह सब नहीं है। हमारी और अन्य आकाशगंगाओं में अवश्य होना चाहिए एक बड़ी संख्या कीकिसी प्रकार का "डार्क मैटर" जिसे हम प्रत्यक्ष रूप से नहीं देख सकते हैं, लेकिन जिसका अस्तित्व हम आकाशगंगाओं में सितारों की कक्षाओं पर इसके गुरुत्वाकर्षण प्रभाव के कारण जानते हैं। शायद डार्क मैटर के अस्तित्व का सबसे अच्छा सबूत परिधि पर सितारों की कक्षाओं से आता है। सर्पिल आकाशगंगाएँ, एक जैसा आकाशगंगा. ये तारे अपनी आकाशगंगाओं के चारों ओर इतनी तेजी से घूमते हैं कि उन्हें केवल आकाशगंगा के दृश्यमान तारों के गुरुत्वाकर्षण द्वारा कक्षा में रखा जा सकता है। इसके अलावा, अधिकांश आकाशगंगाएँ समूहों का हिस्सा हैं, और इसी तरह हम आकाशगंगाओं की गति पर इसके प्रभाव से इन समूहों में आकाशगंगाओं के बीच काले पदार्थ की उपस्थिति का अनुमान लगा सकते हैं। वास्तव में, ब्रह्मांड में डार्क मैटर की मात्रा सामान्य पदार्थ की मात्रा से कहीं अधिक है। यदि हम सभी डार्क मैटर को ध्यान में रखते हैं, तो हमें द्रव्यमान का लगभग दसवां हिस्सा मिलता है जो विस्तार को रोकने के लिए आवश्यक है।

हालांकि, पदार्थ के अन्य रूपों के अस्तित्व को बाहर करना असंभव है, जो अभी तक हमें ज्ञात नहीं है, पूरे ब्रह्मांड में लगभग समान रूप से वितरित किया गया है, जिससे इसकी वृद्धि हो सकती है औसत घनत्व. उदाहरण के लिए, वहाँ हैं प्राथमिक कणन्यूट्रिनो कहलाते हैं, जो पदार्थ के साथ बहुत कमजोर रूप से बातचीत करते हैं और उनका पता लगाना बेहद मुश्किल होता है।

पिछले कुछ सालों से विभिन्न समूहशोधकर्ताओं ने माइक्रोवेव पृष्ठभूमि में सबसे छोटी तरंगों का अध्ययन किया जिन्हें पेनज़ियास और विल्सन ने खोजा था। इस तरंग का आकार ब्रह्मांड की बड़े पैमाने की संरचना के संकेतक के रूप में काम कर सकता है। उसका चरित्र इंगित करता है कि ब्रह्मांड अभी भी सपाट है (जैसा कि फ्रीडमैन के तीसरे मॉडल में है)! लेकिन चूंकि सामान्य और डार्क मैटर की कुल मात्रा इसके लिए पर्याप्त नहीं है, इसलिए भौतिकविदों ने दूसरे के अस्तित्व को माना, अभी तक खोजा नहीं गया, पदार्थ - डार्क एनर्जी।

और मानो समस्या को और जटिल करने के लिए, हाल के अवलोकनों से पता चला है कि ब्रह्मांड का विस्तार धीमा नहीं है, बल्कि तेज हो रहा है. फ्रीडमैन के सभी मॉडलों के विपरीत! यह बहुत अजीब है, क्योंकि अंतरिक्ष में पदार्थ की उपस्थिति - उच्च या निम्न घनत्व - केवल विस्तार को धीमा कर सकता है। आखिरकार, गुरुत्वाकर्षण हमेशा आकर्षण बल के रूप में कार्य करता है। ब्रह्माण्ड संबंधी विस्तार का त्वरण एक बम की तरह है जो विस्फोट के बाद ऊर्जा को नष्ट करने के बजाय एकत्र करता है। ब्रह्मांड के त्वरित विस्तार के लिए कौन सा बल जिम्मेदार है? इस प्रश्न का विश्वसनीय उत्तर किसी के पास नहीं है। हालाँकि, आइंस्टीन सही हो सकते हैं जब उन्होंने अपने समीकरणों में ब्रह्मांड संबंधी स्थिरांक (और इसी गुरुत्वाकर्षण-विरोधी प्रभाव) को पेश किया।

ब्रह्मांड के विस्तार की भविष्यवाणी उन्नीसवीं या अठारहवीं शताब्दी में किसी भी समय की जा सकती थी, और यहां तक ​​कि सत्रहवीं शताब्दी के अंत में भी। हालांकि, एक स्थिर ब्रह्मांड में विश्वास इतना मजबूत था कि बीसवीं शताब्दी की शुरुआत तक भ्रम दिमाग पर हावी रहा। यहां तक ​​कि आइंस्टीन भी ब्रह्मांड की स्थिर प्रकृति के बारे में इतने आश्वस्त थे कि 1915 में उन्होंने समीकरणों में कृत्रिम रूप से एक विशेष शब्द, जिसे ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक कहा जाता है, जोड़कर सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत में एक विशेष सुधार किया, जिसने ब्रह्मांड की स्थिर प्रकृति को सुनिश्चित किया। .

ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक ने खुद को कुछ नए बल - "एंटी-ग्रेविटी" की कार्रवाई के रूप में प्रकट किया, जिसका अन्य बलों के विपरीत, कोई निश्चित स्रोत नहीं था, लेकिन अंतरिक्ष-समय के बहुत ही ताने-बाने में निहित एक अंतर्निहित संपत्ति थी। इस बल के प्रभाव में, अंतरिक्ष-समय ने विस्तार करने की एक सहज प्रवृत्ति दिखाई। ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक का मान चुनकर, आइंस्टीन इस प्रवृत्ति की ताकत को बदल सकते थे। इसकी मदद से, वह सभी मौजूदा पदार्थों के आपसी आकर्षण को ठीक से संतुलित करने और परिणामस्वरूप एक स्थिर ब्रह्मांड प्राप्त करने में कामयाब रहे।

आइंस्टीन ने बाद में ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के विचार को खारिज कर दिया, इसे अपने "सबसे" के रूप में मान्यता दी बड़ी गलती". जैसा कि हम जल्द ही देखेंगे, आज यह मानने के कारण हैं कि आइंस्टीन, आखिरकार, ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक को पेश करने में सही रहे होंगे। लेकिन जिस चीज ने आइंस्टीन को सबसे ज्यादा परेशान किया होगा, वह यह था कि उन्होंने एक स्थिर ब्रह्मांड में अपने विश्वास को इस निष्कर्ष पर जाने दिया कि ब्रह्मांड का विस्तार होना चाहिए, जिसकी भविष्यवाणी उनके अपने सिद्धांत द्वारा की गई थी। ऐसा लगता है कि केवल एक व्यक्ति ने सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के इस परिणाम को देखा और इसे गंभीरता से लिया। जबकि आइंस्टीन और अन्य भौतिक विज्ञानी एक गैर-स्थिर ब्रह्मांड से बचने के तरीकों की तलाश कर रहे थे, रूसी भौतिक विज्ञानीऔर दूसरी ओर गणितज्ञ अलेक्जेंडर फ्रीडमैन ने जोर देकर कहा कि इसका विस्तार हो रहा है।

फ्रीडमैन ने दो बहुत बनाए सरल धारणाएं: यह वही दिखता है चाहे हम किसी भी दिशा में देखें, और यह कथन सत्य है चाहे हम ब्रह्मांड के किसी भी बिंदु से देखें। इन दो विचारों के आधार पर और सामान्य सापेक्षता के समीकरणों को हल करते हुए, उन्होंने साबित कर दिया कि ब्रह्मांड स्थिर नहीं हो सकता। इस प्रकार, 1922 में, एडविन हबल की खोज से कुछ साल पहले, फ्रीडमैन ने ब्रह्मांड के विस्तार की सटीक भविष्यवाणी की थी!

सदियों पहले ईसाई चर्चइसे विधर्मी के रूप में पहचानेंगे, क्योंकि चर्च सिद्धांत ने यह माना है कि हम कब्जा करते हैं विशेष स्थानब्रह्मांड के केंद्र में। लेकिन आज हम फ्राइडमैन की धारणा को लगभग विपरीत कारण से स्वीकार करते हैं, एक प्रकार की विनम्रता: हमें यह पूरी तरह से आश्चर्यजनक लगेगा यदि ब्रह्मांड सभी दिशाओं में केवल हमारे लिए समान दिखता है, लेकिन ब्रह्मांड में अन्य पर्यवेक्षकों को नहीं!