इस बात के प्रमाण हैं कि ब्रह्मांड का विस्तार 10-15 अरब वर्ष पहले शुरू हुआ था। बीसवीं सदी की शुरुआत में, अमेरिकी खगोलशास्त्री वी.एम. स्लिफ़र ने अपने शोध के आधार पर दिखाया कि कुछ धुंधली आकाशगंगाओं के स्पेक्ट्रा में, जिन्हें उन्होंने नेबुला कहा, लाल सिरे की ओर रेखाओं में ध्यान देने योग्य बदलाव देखे गए हैं। यदि हम मानते हैं कि ये रेडशिफ्ट रेडियल मंदी वेग के कारण होते हैं, तो स्लिफ़र ने निष्कर्ष निकाला कि इसकी कुछ नीहारिकाएं 1000 किमी/सेकेंड से अधिक गति से सूर्य से दूर जा रही हैं। 1930 के दशक की शुरुआत में, जब यह स्पष्ट हो गया कि स्लिफ़र नीहारिकाएँ आकाशगंगाओं से अधिक कुछ नहीं थीं, हबल और हुमासन ने स्लिफ़र माप को धुंधली आकाशगंगाओं तक बढ़ाया। क्योंकि वे इन आकाशगंगाओं की अनुमानित दूरी निर्धारित करने में सक्षम थे, वे इन अध्ययनों से उत्पन्न रेडशिफ्ट-दूरी संबंध की सार्वभौमिकता स्थापित करने में सक्षम थे।
जब से हबल और ह्यूमासन ने अपना मौलिक कार्य किया, आकाशगंगाओं की दूरी के पैमाने में महत्वपूर्ण परिवर्तन किए गए हैं। एलन सैंडेज के अध्ययन, जो मुख्य रूप से 200-इंच हेल रिफ्लेक्टर से प्राप्त आंकड़ों पर आधारित हैं, रेडशिफ्ट-दूरी संबंध की रैखिक प्रकृति के बहुत करीब होने का संकेत देते हैं। यदि हम मानते हैं कि रेडशिफ्ट दृष्टि की रेखा के साथ दूरी को इंगित करता है, तो रेडशिफ्ट-दूरी संबंध हटाने की गति और दूरी से संबंधित एक मौलिक कानून बन जाता है।
ब्रह्माण्ड किस गति से फैल रहा है?
संपूर्ण अवलोकन योग्य ब्रह्मांड का विस्तार होता हुआ प्रतीत होता है, और इस विस्तार की दर इस तथ्य से निर्धारित होती है कि एक दूसरे से 10 मिलियन पीसी की दूरी पर स्थित दो आकाशगंगाएँ लगभग 550 किमी/सेकेंड की गति से एक दूसरे से दूर जा रही हैं। सामान्य आकाशगंगाओं के लिए, प्रकाश की आधी गति पर गति के अनुरूप रेडशिफ्ट्स देखे गए, जबकि दूर की आकाशगंगाओं के लिए, रेडशिफ्ट्स प्रकाश की गति 0.8 से अधिक की गति से घटते वेग का संकेत देते हैं। इस आधार पर हम कह सकते हैं कि बड़े पैमाने पर ब्रह्मांड का सामान्य विस्तार एक दृढ़ता से स्थापित तथ्य है। यदि हम मान लें कि ब्रह्मांड की उपरोक्त विस्तार दर में अतीत में थोड़ा बदलाव आया है, तो बहुत ही सरल गणना हमें निम्नलिखित निष्कर्ष पर ले जाती है: 17 अरब साल पहले, विस्तार में शामिल सभी लोग एक-दूसरे के करीब थे। यह "उम्र" उन खगोलविदों के लिए उपयुक्त है जो हमारी आकाशगंगा का अच्छी तरह से अध्ययन करते हैं।
चावल। ब्रह्माण्ड के विस्तार के संभावित परिदृश्य
यह बिल्कुल भी आवश्यक नहीं है कि ब्रह्माण्ड का विस्तार एक समान हो। उदाहरण के लिए, यह बहुत संभव है कि ब्रह्मांड की शुरुआत एक विशाल विस्फोटक प्रक्रिया द्वारा की गई थी और शुरुआत में बहुत उच्च विस्तार दर धीरे-धीरे कम होने लगी। स्वाभाविक रूप से, विस्तार की शुरुआत के बाद से बीता हुआ समय, वर्तमान में देखी गई विस्तार दरों से स्थापित, 17 अरब वर्षों के उपर्युक्त मूल्य से कम होगा। यह भी बहुत संभव है कि हमारा ब्रह्मांड एक स्पंदित प्रणाली है, जो वर्तमान में विस्तार की प्रक्रिया में है, और बाद में यह सिकुड़ना शुरू हो जाएगा।
कई अवलोकन विस्तारित ब्रह्मांड की परिकल्पना का समर्थन करते हैं। ये लगभग निश्चित रूप से आकाशगंगाएँ हैं जिन्हें हम वैसे ही देखते हैं जैसे वे पाँच अरब वर्ष या उससे अधिक पहले थीं। विशाल दूरी पर उनकी देखी गई संख्या से पता चलता है कि 5-10 अरब वर्ष पहले ब्रह्मांड वर्तमान समय की तुलना में कितना अधिक सक्रिय था। इस परिकल्पना की एक और पुष्टि कि लगभग 10 अरब साल पहले एक विशाल ब्रह्मांडीय विस्फोट हुआ था, डिके द्वारा व्याख्या की गई पेनज़ियास और विल्सन की टिप्पणियों के कारण प्राप्त हुई थी। इन अवलोकनों के परिणामस्वरूप, मूल रूप से विस्तार की विस्फोटक शुरुआत से जुड़ी ऊर्जा के अवशेष 3 K के प्रभावी तापमान के साथ माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण के रूप में पाए गए, जो पूरे ब्रह्मांड में व्याप्त है। सबसे सटीक आधुनिक अवलोकन 8 - 10 बिलियन प्रकाश वर्ष या लगभग 3 बिलियन पीसी तक की दूरी पर आकाशगंगाओं और दूर के क्वासरों को पंजीकृत करना संभव बनाते हैं। ये अवलोकन हमें अतीत में देखने और खगोलीय पिंडों को वैसे ही देखने का अवसर देते हैं जैसे वे 8-10 अरब साल पहले थे।
हमारी आकाशगंगा का निर्माण कैसे हुआ?
इस प्रश्न का उत्तर तब दिया जा सकता है जब हम यह ध्यान रखें कि सबसे पुराने और सबसे पृथक तारे आकाशगंगा के केंद्रीय तल से बड़ी दूरी पर स्थित हैं। इसका शायद मतलब यह है कि विस्तार की विस्फोटक शुरुआत के तुरंत बाद, हमारी आकाशगंगा में एक अलग विशाल लगभग गोलाकार गैस का झुरमुट दिखाई देने लगा। ऐसा प्रतीत होता है कि तारों और तारा समूहों में गैस के संघनित होने की प्रारंभिक प्रक्रिया पूरे बादल में फैल गई है। समय के साथ, गैस आकाशगंगा के केंद्रीय तल की ओर अधिक से अधिक केंद्रित हो गई, जिसने तब अपना वर्तमान घूर्णन प्राप्त कर लिया। छोटे तारों और समूहों का निर्माण तब हुआ जब मूल गैस का गुच्छ काफी हद तक संकुचित हो गया था, और वर्तमान चरण में केंद्रीय गैस (और धूल) का बादल काफी पतला है।
चावल। आकाशगंगा में तारों का वितरण
तारे का जन्म अब पूरी तरह से आकाशगंगा के केंद्रीय तल से कुछ सौ पारसेक दूर अंतरतारकीय गैस और धूल के क्षेत्रों तक ही सीमित प्रतीत होता है। इस आकर्षक चित्र के अनुसार सबसे पहले सबसे पुराने गोलाकार और खुले गुच्छों का निर्माण हुआ। हमारी आकाशगंगा और समूहों के कोरोना में यह लंबे समय से बंद है। हालाँकि, हम खुद को भाग्यशाली मान सकते हैं, क्योंकि ये प्रक्रियाएँ आकाशगंगा के केंद्रीय तल के पास जारी रहती हैं, सूर्य और पृथ्वी एक ओर, इस तल के पास और दूसरी ओर, आकाशगंगा के बाहरी इलाके में स्थित होते हैं, यानी। जहां सब कुछ अभी भी पूरे जोरों पर है, विकासवादी कड़ाहें उबल रही हैं!
ठीक सौ साल पहले, वैज्ञानिकों ने पता लगाया कि हमारा ब्रह्मांड तेजी से आकार में बढ़ रहा है।
सिर्फ सौ साल पहले, ब्रह्मांड के बारे में विचार न्यूटोनियन यांत्रिकी और यूक्लिडियन ज्यामिति पर आधारित थे। यहां तक कि लोबचेव्स्की और गॉस जैसे कुछ वैज्ञानिक भी, जिन्होंने (केवल एक परिकल्पना के रूप में!) गैर-यूक्लिडियन ज्यामिति की भौतिक वास्तविकता को स्वीकार किया, बाहरी अंतरिक्ष को शाश्वत और अपरिवर्तनीय माना।
एलेक्सी लेविन
1870 में, अंग्रेजी गणितज्ञ विलियम क्लिफ़ोर्ड को एक बहुत गहरा विचार आया कि अंतरिक्ष को विभिन्न बिंदुओं पर असमान रूप से घुमाया जा सकता है, और समय के साथ इसकी वक्रता बदल सकती है। उन्होंने यह भी स्वीकार किया कि ऐसे परिवर्तन किसी न किसी तरह पदार्थ की गति से संबंधित थे। इन दोनों विचारों ने, कई वर्षों बाद, सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत का आधार बनाया। क्लिफोर्ड स्वयं यह देखने के लिए जीवित नहीं रहे - अल्बर्ट आइंस्टीन के जन्म से 11 दिन पहले, 34 वर्ष की आयु 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 हगिन्स ने देखा कि समान तत्वों के स्थलीय स्पेक्ट्रा की तुलना में तारों के प्रकाश की तरंग दैर्ध्य थोड़ी स्थानांतरित हो गई थी। फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी आर्मंड फ़िज़ो द्वारा 1848 में प्राप्त डॉपलर प्रभाव के ऑप्टिकल संस्करण के सूत्र के आधार पर, किसी तारे के रेडियल वेग की गणना की जा सकती है। इस तरह के अवलोकन से किसी अंतरिक्ष वस्तु की गति को ट्रैक करना संभव हो जाता है।
सिर्फ सौ साल पहले, ब्रह्मांड के बारे में विचार न्यूटोनियन यांत्रिकी और यूक्लिडियन ज्यामिति पर आधारित थे। यहां तक कि लोबाचेव्स्की और गॉस जैसे कुछ वैज्ञानिक, जिन्होंने गैर-यूक्लिडियन ज्यामिति की भौतिक वास्तविकता को (केवल एक परिकल्पना के रूप में!) मान लिया था, बाहरी अंतरिक्ष को शाश्वत और अपरिवर्तनीय मानते थे। ब्रह्माण्ड के विस्तार के कारण सुदूर आकाशगंगाओं की दूरी का अंदाजा लगाना आसान नहीं है। 3.35 अरब प्रकाश वर्ष दूर (ए) आकाशगंगा ए1689-जेडडी1 से 13 अरब साल बाद आया प्रकाश, विस्तारित अंतरिक्ष के माध्यम से यात्रा करते समय "लाल" हो जाता है और कमजोर हो जाता है, और आकाशगंगा स्वयं दूर चली जाती है (बी)। यह रेडशिफ्ट (13 अरब प्रकाश वर्ष), कोणीय आकार (3.5 अरब प्रकाश वर्ष), तीव्रता (263 अरब प्रकाश वर्ष) में दूरी के बारे में जानकारी देगा, जबकि वास्तविक दूरी 30 अरब प्रकाश वर्ष है। साल।
एक चौथाई सदी बाद, इस अवसर का उपयोग एरिजोना में फ्लैगस्टाफ में वेधशाला के एक कर्मचारी वेस्टो स्लिफ़र द्वारा एक नए तरीके से किया गया, जो 1912 से 24 इंच की दूरबीन के साथ सर्पिल निहारिका के स्पेक्ट्रा का अध्ययन कर रहे थे। अच्छा स्पेक्ट्रोग्राफ. उच्च गुणवत्ता वाली छवि प्राप्त करने के लिए, एक ही फोटोग्राफिक प्लेट को कई रातों तक खुला रखा गया, इसलिए परियोजना धीमी गति से आगे बढ़ी। सितंबर से दिसंबर 1913 तक, स्लिफ़र ने एंड्रोमेडा नेबुला का अध्ययन किया और डॉपलर-फ़िज़ो सूत्र का उपयोग करके इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि यह प्रति सेकंड 300 किमी की गति से पृथ्वी के करीब आ रहा था।
1917 में, उन्होंने 25 नीहारिकाओं के रेडियल वेगों पर डेटा प्रकाशित किया, जिससे उनकी दिशाओं में महत्वपूर्ण विषमताएँ दिखाई दीं। केवल चार नीहारिकाएँ सूर्य के पास आईं, बाकी भाग गईं (और कुछ बहुत तेज़ी से)।
स्लिफ़र ने प्रसिद्धि की तलाश नहीं की और अपने परिणामों का प्रचार नहीं किया। इसलिए, वे खगोलीय हलकों में तभी जाने गए जब प्रसिद्ध ब्रिटिश खगोलशास्त्री आर्थर एडिंगटन ने उनकी ओर ध्यान आकर्षित किया।
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 नीले-स्थानांतरित नीहारिकाएं वहां मौजूद थीं, जबकि शेष 37 में वर्णक्रमीय रेखाएं लाल-स्थानांतरित थीं। उनका रेडियल वेग 150 और 1800 किमी/सेकंड के बीच था और उस समय आकाशगंगा सितारों के ज्ञात वेगों से औसतन 25 गुना अधिक था। इससे पता चला कि निहारिकाएँ "शास्त्रीय" प्रकाशकों की तुलना में विभिन्न गतिविधियों में भाग लेती हैं।
अंतरिक्ष द्वीप
1920 के दशक की शुरुआत में, अधिकांश खगोलविदों का मानना था कि सर्पिल नीहारिकाएं आकाशगंगा की परिधि पर स्थित थीं, और उससे परे खाली, अंधेरी जगह के अलावा कुछ भी नहीं था। सच है, 18वीं शताब्दी में, कुछ वैज्ञानिकों ने निहारिकाओं में विशाल तारा समूहों को देखा था (इमैनुएल कांट ने उन्हें द्वीप ब्रह्मांड कहा था)। हालाँकि, यह परिकल्पना लोकप्रिय नहीं थी, क्योंकि नीहारिकाओं की दूरी को विश्वसनीय रूप से निर्धारित करना असंभव था।
इस समस्या का समाधान कैलिफ़ोर्निया के माउंट विल्सन वेधशाला में 100-इंच परावर्तक दूरबीन पर काम कर रहे एडविन हबल ने किया था। 1923-1924 में, उन्होंने पाया कि एंड्रोमेडा नेबुला में कई चमकदार वस्तुएं शामिल हैं, जिनमें सेफिड परिवार के परिवर्तनशील तारे भी शामिल हैं। तब यह पहले से ही ज्ञात था कि उनकी स्पष्ट चमक में परिवर्तन की अवधि पूर्ण चमक से संबंधित है, और इसलिए सेफिड्स ब्रह्मांडीय दूरियों को कैलिब्रेट करने के लिए उपयुक्त हैं। उनकी मदद से, हबल ने अनुमान लगाया कि एंड्रोमेडा की दूरी 285,000 पारसेक है (आधुनिक आंकड़ों के अनुसार, यह 800,000 पारसेक है)। तब आकाशगंगा का व्यास लगभग 100,000 पारसेक माना जाता था (वास्तव में यह तीन गुना कम है)। इसके बाद एंड्रोमेडा और मिल्की वे को स्वतंत्र तारा समूह माना जाना चाहिए। हबल ने जल्द ही दो और स्वतंत्र आकाशगंगाओं की पहचान की, जिसने अंततः "द्वीप ब्रह्मांड" परिकल्पना की पुष्टि की।
निष्पक्ष होने के लिए, यह ध्यान देने योग्य है 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। हालाँकि, उन्होंने कई सैद्धांतिक विचारों का उपयोग किया जो हबल की प्रत्यक्ष टिप्पणियों के समान विश्वसनीय नहीं थे।
1926 तक, हबल ने चार सौ "एक्सट्रागैलेक्टिक नेबुला" (एक शब्द जिसे वह लंबे समय तक इस्तेमाल करते थे, उन्हें आकाशगंगाएं कहने से बचते हुए) के अवलोकनों का एक सांख्यिकीय विश्लेषण किया था और एक नेबुला की दूरी को उसकी स्पष्ट चमक से जोड़ने के लिए एक सूत्र प्रस्तावित किया था। इस पद्धति की भारी त्रुटियों के बावजूद, नए डेटा ने पुष्टि की कि निहारिकाएँ अंतरिक्ष में कमोबेश 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 आकाशगंगा और उसके निकटतम पड़ोसियों तक ही सीमित नहीं है।
अंतरिक्ष फैशन डिजाइनर
सर्पिल नीहारिकाओं की प्रकृति अंततः स्पष्ट होने से पहले ही एडिंगटन को स्लिफ़र के परिणामों में दिलचस्पी हो गई थी। इस समय तक, एक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल पहले से ही मौजूद था, जो एक निश्चित अर्थ में स्लिफ़र द्वारा पहचाने गए प्रभाव की भविष्यवाणी करता था। एडिंगटन ने इसके बारे में बहुत सोचा और स्वाभाविक रूप से, एरिज़ोना खगोलशास्त्री की टिप्पणियों को ब्रह्माण्ड संबंधी ध्वनि देने का अवसर नहीं छोड़ा।
आधुनिक सैद्धांतिक ब्रह्माण्ड विज्ञान की शुरुआत 1917 में सामान्य सापेक्षता पर आधारित ब्रह्माण्ड के मॉडल प्रस्तुत करने वाले दो क्रांतिकारी पत्रों के साथ हुई। उनमें से एक को आइंस्टीन ने खुद लिखा था, दूसरे को डच खगोलशास्त्री विलेम डी सिटर ने लिखा था।
हबल के नियम
एडविन हबल ने अनुभवजन्य रूप से रेडशिफ्ट्स और गैलेक्टिक दूरियों की अनुमानित आनुपातिकता की खोज की, जिसे उन्होंने डॉपलर-फ़िज़ो सूत्र का उपयोग करके वेग और दूरियों के बीच आनुपातिकता में बदल दिया। इसलिए हम यहां दो अलग-अलग पैटर्न से निपट रहे हैं।
हबल को नहीं पता था कि वे एक-दूसरे से कैसे संबंधित थे, लेकिन आज का विज्ञान इस बारे में क्या कहता है?
जैसा कि लेमेत्रे ने भी दिखाया, ब्रह्माण्ड संबंधी (ब्रह्मांड के विस्तार के कारण) लाल बदलावों और दूरियों के बीच रैखिक सहसंबंध किसी भी तरह से पूर्ण नहीं है। व्यवहार में, यह केवल 0.1 से कम विस्थापन के लिए ही अच्छी तरह से देखा जाता है। इसलिए अनुभवजन्य हबल कानून सटीक नहीं है, लेकिन अनुमानित है, और डॉपलर-फ़िज़ो फॉर्मूला केवल स्पेक्ट्रम के छोटे बदलावों के लिए मान्य है।
लेकिन दूर की वस्तुओं की रेडियल गति को उनसे दूरी के साथ जोड़ने वाला सैद्धांतिक कानून (हबल पैरामीटर वी = एचडी के रूप में आनुपातिकता गुणांक के साथ) किसी भी रेडशिफ्ट के लिए मान्य है। हालाँकि, इसमें जो गति V दिखाई देती है वह भौतिक संकेतों या भौतिक अंतरिक्ष में वास्तविक पिंडों की गति बिल्कुल भी नहीं है। यह आकाशगंगाओं और आकाशगंगा समूहों के बीच दूरियों में वृद्धि की दर है, जो ब्रह्मांड के विस्तार के कारण होती है। हम इसे तभी माप पाएंगे जब हम ब्रह्मांड के विस्तार को रोकने में सक्षम होंगे, तुरंत आकाशगंगाओं के बीच मापने वाले टेप खींचेंगे, उनके बीच की दूरी को पढ़ेंगे और उन्हें माप के बीच समय अंतराल में विभाजित करेंगे। स्वाभाविक रूप से, भौतिकी के नियम इसकी अनुमति नहीं देते हैं। इसलिए, ब्रह्मांड विज्ञानी हबल पैरामीटर एच को एक अन्य सूत्र में उपयोग करना पसंद करते हैं, जिसमें ब्रह्मांड का स्केल कारक शामिल है, जो विभिन्न ब्रह्मांडीय युगों में इसके विस्तार की डिग्री का सटीक वर्णन करता है (चूंकि यह पैरामीटर समय के साथ बदलता है, इसका आधुनिक मूल्य H0 द्वारा दर्शाया जाता है) ). ब्रह्माण्ड अब तीव्र गति से विस्तार कर रहा है, इसलिए हबल पैरामीटर का मूल्य बढ़ रहा है।
ब्रह्माण्ड संबंधी रेडशिफ्ट को मापकर, हम अंतरिक्ष के विस्तार की सीमा के बारे में जानकारी प्राप्त करते हैं। आकाशगंगा का प्रकाश, जो ब्रह्माण्ड संबंधी रेडशिफ्ट z के साथ हमारे पास आया था, उसे तब छोड़ गया जब सभी ब्रह्माण्ड संबंधी दूरियाँ हमारे युग की तुलना में 1+z गुना छोटी थीं। इस आकाशगंगा के बारे में अतिरिक्त जानकारी, जैसे इसकी वर्तमान दूरी या आकाशगंगा से हटने की गति, केवल एक विशिष्ट ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल का उपयोग करके प्राप्त की जा सकती है। उदाहरण के लिए, आइंस्टीन-डी सिटर मॉडल में, z = 5 वाली एक आकाशगंगा 1.1 s (प्रकाश की गति) के बराबर गति से हमसे दूर जा रही है। लेकिन यदि आप एक सामान्य गलती करते हैं और बस V/c और z को बराबर कर देते हैं, तो यह गति प्रकाश गति से पांच गुना अधिक हो जाएगी। जैसा कि हम देखते हैं, विसंगति गंभीर है।
एसटीआर, जीटीआर 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 विस्थापनों पर निर्भरता रैखिक होती है।
आइंस्टीन, समय की भावना में, मानते थे कि संपूर्ण ब्रह्मांड स्थिर था (उन्होंने इसे अंतरिक्ष में भी अनंत बनाने की कोशिश की, लेकिन अपने समीकरणों के लिए सही सीमा स्थितियां नहीं ढूंढ सके)। परिणामस्वरूप, उन्होंने एक बंद ब्रह्मांड का एक मॉडल बनाया, जिसके स्थान में एक निरंतर सकारात्मक वक्रता है (और इसलिए इसमें एक निरंतर परिमित त्रिज्या है)। इसके विपरीत, इस ब्रह्मांड में समय न्यूटन की तरह, एक ही दिशा में और एक ही गति से बहता है। इस मॉडल का स्थान-समय स्थानिक घटक के कारण घुमावदार है, जबकि समय घटक किसी भी तरह से विकृत नहीं है। इस दुनिया की स्थिर प्रकृति मुख्य समीकरण में एक विशेष "सम्मिलित" प्रदान करती है, जो गुरुत्वाकर्षण पतन को रोकती है और इस तरह एक सर्वव्यापी गुरुत्वाकर्षण-विरोधी क्षेत्र के रूप में कार्य करती है। इसकी तीव्रता एक विशेष स्थिरांक के समानुपाती होती है, जिसे आइंस्टीन ने सार्वभौमिक (जिसे अब ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक कहा जाता है) कहा है।
ब्रह्मांड के विस्तार का लेमेत्रे का ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल अपने समय से बहुत आगे था। लेमेत्रे का ब्रह्मांड बिग बैंग से शुरू होता है, जिसके बाद विस्तार पहले धीमा हो जाता है और फिर तेज होने लगता है।
आइंस्टीन के मॉडल ने ब्रह्मांड के आकार, पदार्थ की कुल मात्रा और यहां तक कि ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के मूल्य की गणना करना संभव बना दिया। ऐसा करने के लिए, हमें केवल ब्रह्मांडीय पदार्थ के औसत घनत्व की आवश्यकता है, जो सिद्धांत रूप में, अवलोकनों से निर्धारित किया जा सकता है। यह कोई संयोग नहीं है कि एडिंगटन ने इस मॉडल की प्रशंसा की और हबल द्वारा इसे व्यवहार में लाया। हालाँकि, यह अस्थिरता से नष्ट हो जाता है, जिसे आइंस्टीन ने आसानी से नोटिस नहीं किया था: संतुलन मूल्य से त्रिज्या के थोड़े से विचलन पर, आइंस्टीन की दुनिया या तो फैलती है या गुरुत्वाकर्षण पतन से गुजरती है। इसलिए, इस मॉडल का वास्तविक ब्रह्मांड से कोई संबंध नहीं है।
खाली दुनिया
डी सिटर ने भी, जैसा कि वे स्वयं मानते थे, निरंतर वक्रता वाली एक स्थिर दुनिया का निर्माण किया, लेकिन सकारात्मक नहीं, बल्कि नकारात्मक। इसमें आइंस्टीन का ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक शामिल है, लेकिन इसमें पदार्थ का पूरी तरह से अभाव है। जब मनमाने ढंग से छोटे द्रव्यमान के परीक्षण कण पेश किए जाते हैं, तो वे बिखर जाते हैं और अनंत तक चले जाते हैं। इसके अलावा, समय अपने केंद्र की तुलना में डे सिटर ब्रह्मांड की परिधि पर अधिक धीमी गति से बहता है। इसके कारण, बड़ी दूरी से प्रकाश तरंगें लाल बदलाव के साथ आती हैं, भले ही उनका स्रोत पर्यवेक्षक के सापेक्ष स्थिर हो। इसलिए 1920 के दशक में, एडिंगटन और अन्य खगोलविदों को आश्चर्य हुआ कि क्या डी सिटर के मॉडल में स्लिफ़र के अवलोकनों में प्रतिबिंबित वास्तविकता के साथ कुछ भी समान था।
इन संदेहों की पुष्टि की गई, भले ही अलग तरीके से। डी सिटर ब्रह्मांड की स्थिर प्रकृति काल्पनिक निकली, क्योंकि यह समन्वय प्रणाली के असफल विकल्प से जुड़ी थी। इस त्रुटि को सुधारने के बाद, डी सिटर स्थान समतल, यूक्लिडियन, लेकिन गैर-स्थैतिक निकला। प्रतिगुरुत्वाकर्षण ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के लिए धन्यवाद, यह शून्य वक्रता बनाए रखते हुए फैलता है। इस विस्तार के कारण, फोटॉन की तरंग दैर्ध्य बढ़ जाती है, जिससे डी सिटर द्वारा अनुमानित वर्णक्रमीय रेखाओं में बदलाव होता है। यह ध्यान देने योग्य है कि दूर की आकाशगंगाओं के ब्रह्माण्ड संबंधी रेडशिफ्ट को आज इस प्रकार समझाया गया है।
सांख्यिकी से लेकर गतिशीलता तक
खुले तौर पर गैर-स्थैतिक ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांतों का इतिहास सोवियत भौतिक विज्ञानी अलेक्जेंडर फ्रीडमैन के दो पत्रों से शुरू होता है, जो 1922 और 1924 में जर्मन पत्रिका ज़िट्सक्रिफ्ट फर फिजिक में प्रकाशित हुए थे। फ्रीडमैन ने समय-समय पर अलग-अलग सकारात्मक और नकारात्मक वक्रता वाले ब्रह्मांडों के मॉडल की गणना की, जो सैद्धांतिक ब्रह्मांड विज्ञान का स्वर्णिम कोष बन गया। हालाँकि, समकालीनों ने इन कार्यों पर शायद ही ध्यान दिया हो (आइंस्टीन ने पहले तो फ्रीडमैन के पहले पेपर को गणितीय रूप से गलत भी माना था)। फ्रीडमैन स्वयं मानते थे कि खगोल विज्ञान के पास अभी तक अवलोकनों का एक शस्त्रागार नहीं है जो किसी को यह तय करने की अनुमति दे सके कि कौन सा ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल वास्तविकता के साथ अधिक सुसंगत है, और इसलिए उसने खुद को शुद्ध गणित तक सीमित कर लिया। यदि उसने स्लिफ़र के नतीजे पढ़े होते तो शायद उसने अलग तरह से कार्य किया होता, लेकिन ऐसा नहीं हुआ।
20वीं सदी के पूर्वार्द्ध के सबसे बड़े ब्रह्मांड विज्ञानी, जॉर्जेस लेमैत्रे, अलग ढंग से सोचते थे। घर पर, बेल्जियम में, उन्होंने गणित में अपने शोध प्रबंध का बचाव किया, और फिर 1920 के दशक के मध्य में उन्होंने खगोल विज्ञान का अध्ययन किया - एडिंगटन के निर्देशन में कैम्ब्रिज में और हार्लो शेपली के तहत हार्वर्ड वेधशाला में (यूएसए में रहते हुए, जहां उन्होंने दूसरी तैयारी की) एमआईटी में शोध प्रबंध के दौरान उनकी मुलाकात स्लिफ़र और हबल से हुई)। 1925 में, लेमैत्रे यह दिखाने वाले पहले व्यक्ति थे कि डी सिटर के मॉडल की स्थिर प्रकृति काल्पनिक थी। लौवेन विश्वविद्यालय में प्रोफेसर के रूप में अपनी मातृभूमि में लौटने पर, लेमैत्रे ने स्पष्ट खगोलीय आधार के साथ एक विस्तारित ब्रह्मांड का पहला मॉडल बनाया। अतिशयोक्ति के बिना, यह कार्य अंतरिक्ष विज्ञान में एक क्रांतिकारी सफलता थी।
सार्वभौमिक क्रांति
अपने मॉडल में, लेमैत्रे ने आइंस्टीनियन संख्यात्मक मान के साथ एक ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक को बरकरार रखा। इसलिए, उसका ब्रह्मांड एक स्थिर अवस्था में शुरू होता है, लेकिन समय के साथ, उतार-चढ़ाव के कारण, यह बढ़ती दर से निरंतर विस्तार के मार्ग पर चल पड़ता है। इस स्तर पर यह एक सकारात्मक वक्रता बनाए रखता है, जो त्रिज्या बढ़ने पर कम हो 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, जिनके काम के बारे में लेमैत्रे को पता था, न ही फ्रीडमैन, जिनके बारे में वह उस समय कुछ भी जानते थे, ने ऐसा किया।
संबद्ध निर्देशांक
ब्रह्माण्ड संबंधी गणनाओं में सहवर्ती समन्वय प्रणालियों का उपयोग करना सुविधाजनक होता है, जो ब्रह्मांड के विस्तार के साथ मिलकर विस्तार करते हैं। एक आदर्श मॉडल में, जहां आकाशगंगाएं और आकाशगंगा समूह किसी भी उचित गति में भाग नहीं लेते हैं, उनके संबंधित निर्देशांक नहीं बदलते हैं। लेकिन किसी निश्चित समय पर दो वस्तुओं के बीच की दूरी, संबंधित निर्देशांक में उनकी निरंतर दूरी के बराबर होती है, जो इस क्षण के लिए स्केल कारक के मूल्य से गुणा होती है। इस स्थिति को एक इन्फ्लेटेबल ग्लोब पर आसानी से चित्रित किया जा सकता है: प्रत्येक बिंदु का अक्षांश और देशांतर नहीं बदलता है, और बढ़ती त्रिज्या के साथ बिंदुओं के किसी भी जोड़े के बीच की दूरी बढ़ जाती है।
कोमोविंग निर्देशांक का उपयोग करने से हमें विस्तारित ब्रह्मांड ब्रह्मांड विज्ञान, विशेष सापेक्षता और न्यूटोनियन भौतिकी के बीच गहरे अंतर को समझने में मदद मिलती है। इस प्रकार, न्यूटोनियन यांत्रिकी में सभी गतियाँ सापेक्ष हैं, और पूर्ण गतिहीनता का कोई भौतिक अर्थ नहीं है। इसके विपरीत, ब्रह्माण्ड विज्ञान में, सह-चलते निर्देशांक में गतिहीनता निरपेक्ष है और, सिद्धांत रूप में, टिप्पणियों द्वारा इसकी पुष्टि की जा सकती है। सापेक्षता का विशेष सिद्धांत अंतरिक्ष-समय में प्रक्रियाओं का वर्णन करता है, जिसमें से लोरेंत्ज़ परिवर्तनों का उपयोग करके स्थानिक और लौकिक घटकों को अनंत तरीकों से अलग किया जा सकता है। इसके विपरीत, ब्रह्माण्ड संबंधी अंतरिक्ष-समय, स्वाभाविक रूप से एक घुमावदार विस्तारित स्थान और एक एकल ब्रह्मांडीय समय में टूट जाता है। ऐसे में सुदूर आकाशगंगाओं के पीछे हटने की गति प्रकाश की गति से कई गुना अधिक हो सकती है।
संयुक्त राज्य अमेरिका में लेमैत्रे ने सुझाव दिया कि दूर की आकाशगंगाओं का रेडशिफ्ट अंतरिक्ष के विस्तार के कारण उत्पन्न होता है, जो प्रकाश तरंगों को "खींचता" 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 गुणांक केवल समय पर निर्भर करता है और ब्रह्मांड के विस्तार की वर्तमान दर के बारे में जानकारी देता है। चूँकि डॉपलर-फ़िज़ो सूत्र में निहित है कि किसी आकाशगंगा की रेडियल गति उसके रेडशिफ्ट के समानुपाती होती है, लेमैत्रे इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि यह गति भी उसकी दूरी के समानुपाती होती है। हबल की सूची से 42 आकाशगंगाओं की गति और दूरियों का विश्लेषण करने और सूर्य की अंतरिक्षीय गति को ध्यान में रखने के बाद, उन्होंने आनुपातिकता गुणांक के मूल्यों को स्थापित किया।
गुमनाम काम
लेमैत्रे ने अपना काम 1927 में फ़्रेंच में कम पढ़ी जाने वाली पत्रिका एनल्स ऑफ़ द ब्रुसेल्स साइंटिफिक सोसाइटी में प्रकाशित किया। ऐसा माना जाता है कि यही मुख्य कारण था कि शुरू में उस पर लगभग किसी का ध्यान नहीं गया (यहाँ तक कि उसके शिक्षक एडिंगटन द्वारा भी)। सच है, उसी वर्ष की शरद ऋतु में, लेमैत्रे आइंस्टीन के साथ अपने निष्कर्षों पर चर्चा करने में सक्षम थे और उनसे फ्रीडमैन के परिणामों के बारे में सीखा। जनरल रिलेटिविटी के निर्माता को कोई तकनीकी आपत्ति नहीं थी, लेकिन वह लेमेट्रे के मॉडल की भौतिक वास्तविकता पर दृढ़ता से विश्वास नहीं करते थे (जैसे कि उन्होंने पहले फ्रीडमैन के निष्कर्षों को स्वीकार नहीं किया था)।
हबल रेखांकन
इस बीच, 1920 के दशक के उत्तरार्ध में, हबल और ह्यूमासन ने 24 आकाशगंगाओं की दूरियों और उनके रेडियल वेगों के बीच एक रैखिक सहसंबंध की खोज की, जिसकी गणना (ज्यादातर स्लिफ़र द्वारा) रेडशिफ्ट्स से की गई थी। हबल ने इससे यह निष्कर्ष निकाला कि किसी आकाशगंगा की रेडियल गति उसकी दूरी के समानुपाती होती है। इस आनुपातिकता के गुणांक को अब H0 द्वारा दर्शाया जाता है और इसे हबल पैरामीटर कहा जाता है (नवीनतम आंकड़ों के अनुसार, यह 70 (किमी/सेकेंड)/मेगापारसेक से थोड़ा अधिक है)।
गैलेक्टिक गति और दूरियों के बीच रैखिक संबंध की साजिश रचने वाला हबल का पेपर 1929 की शुरुआत में प्रकाशित हुआ था। एक साल पहले, लेमैत्रे का अनुसरण करते हुए युवा अमेरिकी गणितज्ञ हॉवर्ड रॉबर्टसन ने इस निर्भरता को एक विस्तारित ब्रह्मांड के मॉडल से प्राप्त किया था, जिसके बारे में हबल को पता था। हालाँकि, उनके प्रसिद्ध लेख में प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से इस मॉडल का उल्लेख नहीं किया गया था। हबल ने बाद में संदेह व्यक्त किया कि उसके सूत्र में दिखाई देने वाले वेग वास्तव में बाहरी अंतरिक्ष में आकाशगंगाओं की गतिविधियों का वर्णन करते हैं, लेकिन वह हमेशा उनकी विशिष्ट व्याख्या से बचते रहे। उन्होंने अपनी खोज का अर्थ गैलेक्टिक दूरियों और रेडशिफ्ट्स की आनुपातिकता को प्रदर्शित करने में देखा, बाकी काम सिद्धांतकारों पर छोड़ दिया। इसलिए, हबल के प्रति पूरे सम्मान के साथ, उसे 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 लेमेत्रे के मॉडल की पहचान का मार्ग प्रशस्त किया। 1930 में ही, एडिंगटन और डी सिटर जैसे ब्रह्माण्ड विज्ञान के उस्तादों ने उन्हें श्रद्धांजलि अर्पित की; थोड़ी देर बाद, वैज्ञानिकों ने फ्रीडमैन के काम पर ध्यान दिया और उसकी सराहना की। 1931 में, एडिंगटन के कहने पर, लेमैत्रे ने रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसाइटी के मासिक समाचार के लिए उनके लेख का अंग्रेजी में (छोटे कट्स के साथ) अनुवाद किया। उसी वर्ष, आइंस्टीन लेमेत्रे 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, अपनी सादगी के कारण, लंबे समय से ब्रह्मांड विज्ञानियों के बीच बहुत लोकप्रिय रहा है।
उसी 1931 में, लेमैत्रे ने ब्रह्मांड के एक अन्य मॉडल का एक संक्षिप्त (और बिना किसी गणित के) विवरण प्रकाशित किया, जिसमें ब्रह्मांड विज्ञान और क्वांटम यांत्रिकी को जोड़ा गया था। इस मॉडल में, प्रारंभिक क्षण प्राथमिक परमाणु का विस्फोट है (लेमैत्रे ने इसे क्वांटम भी कहा है), जिसने अंतरिक्ष और समय दोनों को जन्म दिया। चूंकि गुरुत्वाकर्षण नवजात ब्रह्मांड के विस्तार को धीमा कर देता है, इसकी गति कम हो जाती है - शायद लगभग शून्य तक। लेमैत्रे ने बाद में अपने मॉडल में एक ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक पेश किया, जिसने ब्रह्मांड को अंततः तेजी से विस्तार के एक स्थिर शासन में प्रवेश करने के लिए मजबूर किया। इसलिए उन्होंने बिग बैंग के विचार और आधुनिक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल दोनों का अनुमान लगाया जो डार्क एनर्जी की उपस्थिति को ध्यान में रखते हैं। और 1933 में, उन्होंने निर्वात के ऊर्जा घनत्व के साथ ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक की पहचान की, जिसके बारे में पहले किसी ने कभी 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!
इस प्रश्न पर: ब्रह्मांड के विस्तार की पुष्टि कैसे की जाती है? लेखक द्वारा दिया गया एलेना सोकोलोव्स्कायासबसे अच्छा उत्तर है ऐसा माना जाता है कि इसकी पुष्टि डॉपलर प्रभाव के अनुसार दूर की वस्तुओं की वर्णक्रमीय रेखाओं के लंबी तरंग दैर्ध्य में बदलाव से होती है। (नंबर एक के तहत)
रूसी विज्ञान अकादमी के अंतरिक्ष अनुसंधान संस्थान के एलेक्सी विखलिनिन के नेतृत्व में वैज्ञानिकों के एक अंतरराष्ट्रीय समूह ने प्रयोगात्मक रूप से एक नई स्वतंत्र विधि से ब्रह्मांड के त्वरित विस्तार की पुष्टि की और समय के साथ इसके विकास की तस्वीर को बहाल किया।
रूसी विज्ञान अकादमी के अंतरिक्ष अनुसंधान संस्थान में आयोजित सम्मेलन "हाई एनर्जी एस्ट्रोफिजिक्स टुडे एंड टुमॉरो" में बोलते हुए एलेक्सी विखलिनिन ने कहा कि पिछली शताब्दी में, दूर के सुपरनोवा के अवलोकन से पता चला है कि हमारा ब्रह्मांड तेजी से विस्तार कर रहा है। दर।
इस त्वरण को समझाने के लिए, "डार्क एनर्जी" ("अदृश्य ऊर्जा") की अवधारणा पेश की गई थी। इसके गुण बहुत ही असामान्य निकले - उदाहरण के लिए, ब्रह्मांड को "धक्का" देने के लिए डार्क एनर्जी पर नकारात्मक दबाव होना चाहिए।
वैज्ञानिकों की अंतरराष्ट्रीय टीम का काम अंतरिक्ष में विशाल आकाशगंगा समूहों के वितरण के अध्ययन पर आधारित था - ब्रह्मांड की बड़े पैमाने की संरचना के मुख्य तत्व। (बड़े पैमाने की संरचना को तंतुओं से जुड़े आकाशगंगाओं के समूहों के रूप में माना जा सकता है।
पृथ्वी से लगभग 740 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर स्थित एबेल85 आकाशगंगा समूह का पता चंद्रा एक्स-रे वेधशाला द्वारा लगाया गया था। बैंगनी चमक कई मिलियन डिग्री तक गर्म होने वाली गैस है।
ब्रह्मांड की ब्रह्मांडीय संरचनाओं के विकास के एक मॉडल के लिए चित्रण। ब्रह्मांड की तीन आयु दर्शाई गई हैं: 0.9 अरब, 3.2 अरब और 13.7 अरब वर्ष (वर्तमान स्थिति)।
आकाशगंगा से कई सौ मिलियन से कई अरब प्रकाश वर्ष की दूरी पर स्थित ब्रह्मांड के सबसे विशाल आकाशगंगा समूहों में से 86 को प्रायोगिक तौर पर खोजा गया है और उनका विस्तार से अध्ययन किया गया है।
प्राप्त परिणामों के आधार पर, खगोल भौतिकीविदों ने ब्रह्मांड के विकास की एक तस्वीर को उसकी उम्र के लगभग 2/3 से लेकर वर्तमान तक, यानी पिछले 5.5 अरब वर्षों में (जो लगभग सूर्य की उम्र से मेल खाती है) फिर से बनाया है। इस अध्ययन के नतीजों से पता चला कि इस दौरान बड़े पैमाने की संरचना का विकास काफी धीमा हो गया।
वह बल जिसके साथ डार्क एनर्जी पदार्थ को "धक्का" देती है, उसे राज्य के डार्क एनर्जी समीकरण के एक पैरामीटर द्वारा वर्णित किया गया है, जिसका भौतिक अर्थ स्प्रिंग की कठोरता के समान है।
खगोल भौतिकीविदों का मानना है कि डार्क एनर्जी की प्रकृति का अध्ययन करने से वैक्यूम का एक नया सिद्धांत तैयार होगा, जिसे अन्य भौतिक घटनाओं तक बढ़ाया जा सकता है। यह संभव है कि नए सिद्धांत के ढांचे के भीतर यह पता चलेगा कि हमारे अंतरिक्ष में चार नहीं, बल्कि पांच आयाम हैं।
विकिपीडिया (हमेशा सही नहीं))) कहता है:
स्रोत: लिंक
उत्तर से 22 उत्तर[गुरु]
नमस्ते! यहां आपके प्रश्न के उत्तर के साथ विषयों का चयन दिया गया है: ब्रह्मांड के विस्तार की पुष्टि कैसे की जाती है?
उत्तर से मेहमाननवाज़ी[गुरु]
ये सब सिर्फ एक सिद्धांत के परिणाम हैं 🙂 जो वे स्कूल में पढ़ाते हैं।
अधिक दिलचस्प और सच्चे "सबूत" के साथ अधिक विश्वसनीय सिद्धांत हैं।
उत्तर से मिखाइल लेविन[गुरु]
3. - बकवास, ऑर्डर स्तर पर भी घनत्व अज्ञात है। अब जब डार्क मैटर की खोज हो गई है, तो इसका घनत्व कम से कम दस गुना अधिक होने का अनुमान लगाया गया है
4. ठीक इसके विपरीत - इसमें समरूपता या आइसोट्रॉपी की कोई गंध नहीं होती है।
लेकिन सबसे महत्वपूर्ण संकेत गायब थे। उदाहरण के लिए, विकास के बाद के चरणों में 0.7-0.8 सौर द्रव्यमान वाले तारों की अनुपस्थिति।
उत्तर से न्युरोसिस[गुरु]
डॉपलर प्रभाव के अनुसार, आकाशगंगाओं द्वारा प्रेक्षक से उनकी दूरी के कारण उत्सर्जित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य में लाल बदलाव से विस्तारित ब्रह्मांड का प्रमाण मिलता है।
इस पर सबसे पहले ध्यान देने वाले वी. एम. स्लिफ़र और ई. पी. हबल (अमेरिकी खगोलशास्त्री) थे। वे हैं
आकाशगंगाओं की गति की गति (कई सौ से हजारों किमी/सेकेंड तक) का अध्ययन किया।
लेकिन आपके द्वारा सूचीबद्ध अन्य सभी घटनाएं भी अप्रत्यक्ष रूप से परिकल्पना की पुष्टि करती हैं
"महा विस्फोट"
उत्तर से उखाड़ फेकना[गुरु]
चमक का स्पेक्ट्रम के लाल पक्ष में स्थानांतरण।
उत्तर से ओह गठबंधन[नौसिखिया]
"डॉपलर शिफ्ट" हमें दिखाता है कि सुदूर अतीत में वस्तुएं (आकाशगंगाएं, आकाशगंगाओं के समूह आदि) कैसे हमसे दूर जा रही थीं (किसी निश्चित समय पर दूर नहीं जा रही थीं), और अब ये वस्तुएं धीमी हो रही हैं, और शायद आगे बढ़ रही हैं हमारे लिए लंबे समय तक!
1916 में ए. आइंस्टीन द्वारा बनाए गए सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत और गुरुत्वाकर्षण के सापेक्ष सिद्धांत के आधार पर निर्मित एक सजातीय आइसोट्रोपिक गैर-स्थिर गर्म विस्तार वाले ब्रह्मांड का मॉडल वर्तमान में ब्रह्मांड विज्ञान में मुख्य के रूप में स्वीकार किया जाता है। यह मॉडल दो मान्यताओं पर आधारित है: ब्रह्मांड के गुण इसके सभी बिंदुओं (एकरूपता) और दिशाओं (आइसोट्रॉपी) पर समान हैं; गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का सबसे प्रसिद्ध विवरण आइंस्टीन के समीकरण हैं। इससे अंतरिक्ष की तथाकथित वक्रता और वक्रता तथा द्रव्यमान (ऊर्जा) घनत्व के बीच संबंध का पता चलता है। ब्रह्माण्ड विज्ञान इन अभिधारणाओं पर आधारित है सापेक्षतावादी
इस मॉडल की एक महत्वपूर्ण विशेषता इसकी गैर-स्थिरता है। यह सापेक्षता के सिद्धांत के दो सिद्धांतों द्वारा निर्धारित किया जाता है: 1) सापेक्षता का सिद्धांत, जो बताता है कि सभी जड़त्वीय प्रणालियों में सभी कानून संरक्षित होते हैं, चाहे जिस गति से ये प्रणालियाँ एक-दूसरे के सापेक्ष समान रूप से और सीधी रेखा में चलती हों; 2) प्रयोगात्मक रूप से प्रकाश की गति की स्थिरता की पुष्टि की गई।
सापेक्षता के सिद्धांत से यह निष्कर्ष निकला कि घुमावदार स्थान स्थिर नहीं हो सकता: इसे या तो विस्तारित होना चाहिए या सिकुड़ना चाहिए। इसे पहली बार सेंट पीटर्सबर्ग के भौतिक विज्ञानी और गणितज्ञ ए. ए. फ्रीडमैन ने 1922 में देखा था। 1922-1924 में। उन्होंने ब्रह्माण्ड के विस्तार की परिकल्पना सामने रखी। इस परिकल्पना की अनुभवजन्य पुष्टि अमेरिकी खगोलशास्त्री ई. हबल द्वारा 1929 में तथाकथित की खोज थी लाल शिफ्ट।
खगोलशास्त्री आकाशीय पिंडों का अध्ययन उनसे प्राप्त विकिरण के आधार पर करते हैं। इस विकिरण को विशेष प्रिज्मों की सहायता से अलग किया जाता है, जिससे तथाकथित स्पेक्ट्रम प्राप्त होता है, जिसमें सात प्राथमिक रंग शामिल होते हैं। कभी-कभी हम आकाश में प्राकृतिक रूप से घटित होने वाला एक स्पेक्ट्रम देखते हैं - एक इंद्रधनुष। ऐसा इसलिए प्रतीत होता है क्योंकि पानी की बूंदें सूर्य की किरण को उसके घटकों में विभाजित कर देती हैं। वैज्ञानिक कृत्रिम रूप से स्पेक्ट्रम प्राप्त करते हैं। प्रत्येक शरीर का अपना विशेष स्पेक्ट्रम होता है, अर्थात। रंगों के बीच एक निश्चित संबंध. इसका अध्ययन करके हम पिंडों की संरचना, उनकी गति की गति और दिशा के बारे में निष्कर्ष निकाल सकते हैं।
रेड शिफ्ट विद्युत चुम्बकीय विकिरण की आवृत्तियों में कमी है: स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग में, रेखाएँ इसके लाल सिरे की ओर स्थानांतरित हो जाती हैं। पहले खोजे गए डॉपलर प्रभाव के अनुसार, जब दोलन का कोई स्रोत हमसे दूर जाता है, तो दोलन की कथित आवृत्ति कम हो जाती है, और तदनुसार तरंग दैर्ध्य बढ़ जाती है। विकिरणित होने पर, "लालिमा" उत्पन्न होती है, अर्थात। स्पेक्ट्रम रेखाएँ लंबी लाल तरंग दैर्ध्य की ओर स्थानांतरित हो जाती हैं।
रेड शिफ्ट का पता लगाना इस तथ्य से सुगम होता है कि किसी माध्यम से गुजरने वाला प्रकाश उस माध्यम के रासायनिक तत्वों द्वारा अवशोषित हो जाता है। चूंकि रासायनिक तत्वों को बनाने वाले इलेक्ट्रॉन जिस ऊर्जा स्तर पर स्थित होते हैं, वे अलग-अलग होते हैं, प्रत्येक रासायनिक तत्व प्रकाश के एक विशेष भाग को अवशोषित करता है, जिससे इसके माध्यम से गुजरने वाली किरण के स्पेक्ट्रम में अंधेरे रेखाएं निकल जाती हैं। स्पेक्ट्रम के अवशोषित भाग से, कोई उस माध्यम की संरचना निर्धारित कर सकता है जिसके माध्यम से प्रकाश पारित हुआ, साथ ही प्रकाश उत्सर्जित करने वाली वस्तु की गति की गति भी निर्धारित कर सकता है। जैसे-जैसे वस्तु हमसे दूर स्पेक्ट्रम के लाल भाग की ओर बढ़ती है, गहरी रेखाएँ बदल जाती हैं।
तो, सभी दूर के प्रकाश स्रोतों के लिए, लाल बदलाव दर्ज किया गया था, और स्रोत जितना दूर होगा, डिग्री उतनी ही अधिक होगी। लाल बदलाव स्रोत से दूरी के समानुपाती निकला, जिसने इस परिकल्पना की पुष्टि की कि वे दूर जा रहे थे, यानी। ब्रह्मांड के दृश्य भाग के मेटागैलेक्सी के विस्तार के बारे में। रेड शिफ्ट की खोज ने हमें यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति दी कि आकाशगंगाएँ दूर जा रही हैं और ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है। रेड शिफ्ट हमारे ब्रह्मांड की गैर-स्थिर प्रकृति के बारे में सैद्धांतिक निष्कर्ष की विश्वसनीय रूप से पुष्टि करता है।
यदि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है, तो इसका मतलब है कि यह एक निश्चित समय पर उत्पन्न हुआ। यह कैसे हो गया? विस्तारित ब्रह्मांड मॉडल का एक अभिन्न अंग बिग बैंग का विचार है जो लगभग 13.7 प्लस या माइनस 0.2 अरब साल पहले हुआ था। बिग बैंग मॉडल के लेखक जी. ए. गामोव हैं, जो ए. ए. फ्रीडमैन के छात्र हैं, और "बिग बैंग" शब्द स्वयं अंग्रेजी खगोलशास्त्री एफ. हॉयल का है। “सबसे पहले एक विस्फोट हुआ। यह उस प्रकार का विस्फोट नहीं है जिससे हम पृथ्वी पर परिचित हैं, जो एक निश्चित केंद्र से शुरू होता है और फिर फैलता है, अधिक से अधिक स्थान पर कब्जा कर लेता है, बल्कि एक विस्फोट जो हर जगह एक साथ होता है, शुरुआत से ही पूरे स्थान को पदार्थ के हर कण से भर देता है। अन्य सभी कणों से दूर भागना।"
ब्रह्मांड की प्रारंभिक अवस्था (तथाकथित)। विलक्षणता बिंदु- अंग्रेजी से, "एकल" - एकमात्र) निम्नलिखित गुणों की विशेषता है: अनंत द्रव्यमान घनत्व, एक बिंदु के रूप में स्थान और विस्फोटक विस्तार 1
रेनीयाम बिग बैंग मॉडल की पुष्टि 1965 में हुई खोज से हुई। ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरणब्रह्मांड के विस्तार के प्रारंभिक चरण में फोटॉन और न्यूट्रिनो का निर्माण हुआ। ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण की भविष्यवाणी बिग बैंग मॉडल और विस्तारित ब्रह्मांड का परिणाम थी, और इसकी खोज इस परिणाम की पुष्टि थी। शब्द "अवशेष" यहाँ आकस्मिक नहीं है - अवशेष जानवरों को ऐसी प्रजातियाँ भी कहा जाता है जो प्राचीन काल में दिखाई देती थीं और आज भी मौजूद हैं।
प्रश्न उठता है: ब्रह्माण्ड का निर्माण किससे हुआ? बाइबल कहती है कि परमेश्वर ने "शून्य से सभी चीज़ें बनाईं।" शास्त्रीय विज्ञान में पदार्थ और ऊर्जा के संरक्षण के नियम तैयार होने के बाद, कुछ दार्शनिकों ने मान लिया कि "कुछ भी नहीं" का मतलब भगवान द्वारा आदेशित मूल भौतिक अराजकता है।
आश्चर्य की बात है कि आधुनिक विज्ञान मानता है कि सब कुछ शून्य से बनाया जा सकता था। वैज्ञानिक शब्दावली में "कुछ नहीं" कहा जाता है वैक्यूम।वैक्यूम, जो 19वीं शताब्दी का भौतिकी है। खालीपन माना जाता है, आधुनिक वैज्ञानिक अवधारणाओं के अनुसार, यह पदार्थ का एक अनोखा रूप है, जो कुछ शर्तों के तहत, अपने अन्य रूपों को "जन्म देने" में सक्षम है। क्वांटम यांत्रिकी अनुमति देती है कि एक निर्वात एक "उत्तेजित अवस्था" में प्रवेश कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप इसमें एक क्षेत्र बन सकता है, और इससे (जो आधुनिक भौतिक प्रयोगों द्वारा पुष्टि की जाती है) पदार्थ बन सकता है।
"कुछ नहीं" से ब्रह्माण्ड के जन्म का अर्थ है, आधुनिक वैज्ञानिक दृष्टिकोण से, इसका निर्वात से सहज उद्भव, जब कणों की अनुपस्थिति में ऊर्जा क्षमता का सहज उद्भव होता है, अर्थात। भौतिक पदार्थ के प्रकारों में से एक के रूप में क्षेत्र। क्षेत्र की ताकत का कोई निश्चित मूल्य नहीं है (हाइजेनबर्ग के "अनिश्चितता सिद्धांत" के अनुसार): क्षेत्र में लगातार उतार-चढ़ाव का अनुभव होता है, हालांकि ताकत का औसत (मनाया गया) मूल्य शून्य है।
उतार-चढ़ाव के कारण, निर्वात विशेष गुण प्राप्त कर लेता है। निर्वात में, “ऊर्जा के उतार-चढ़ाव के रूप में कण लगातार शून्य से निर्मित होते हैं, और फिर नष्ट हो जाते हैं, लेकिन इतनी जल्दी गायब हो जाते हैं कि उन्हें कभी भी सीधे तौर पर नहीं देखा जा सकता है। ऐसे कणों को आभासी” 1 कहा जाता है।
उतार-चढ़ाव आभासी कणों की उपस्थिति का प्रतिनिधित्व करता है जो लगातार पैदा होते हैं और तुरंत नष्ट हो जाते हैं, लेकिन वास्तविक कणों की तरह बातचीत में भी भाग लेते हैं। “हम कह सकते हैं कि टकराने वाला प्रत्येक कण आभासी कणों के एक बादल से घिरा हुआ है। जब कण अपने बादलों के किनारों से एक-दूसरे को छूते हैं, तो आभासी कण वास्तविक में बदल जाते हैं।”
तो, ब्रह्मांड "कुछ नहीं" से बन सकता है, यानी। "उत्साहित शून्य" से. निस्संदेह, ऐसी परिकल्पना दुनिया की कृत्रिम रचना की पुष्टि नहीं करती है। यह सब किसी भी आदर्श इकाई के बाहरी हस्तक्षेप के बिना, प्राकृतिक तरीके से भौतिकी के नियमों के अनुसार हो सकता था। और इस मामले में, वैज्ञानिक परिकल्पनाएँ धार्मिक हठधर्मिता की पुष्टि या खंडन नहीं करती हैं, जो अनुभवजन्य रूप से पुष्टि और खंडित प्राकृतिक विज्ञान के दूसरी तरफ हैं।
आधुनिक भौतिकी में आश्चर्यजनक चीज़ें यहीं ख़त्म नहीं होतीं। एक वाक्य में सापेक्षता के सिद्धांत के सार को रेखांकित करने के एक पत्रकार के अनुरोध का जवाब देते हुए, ए. आइंस्टीन ने कहा: “ऐसा माना जाता था कि यदि ब्रह्मांड से सभी पदार्थ गायब हो जाते हैं, तो अंतरिक्ष और समय संरक्षित रहेगा; सापेक्षता का सिद्धांत कहता है कि पदार्थ के साथ-साथ स्थान और समय भी लुप्त हो जायेंगे।” इस निष्कर्ष को विस्तारित ब्रह्मांड के मॉडल में स्थानांतरित करते हुए, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि ब्रह्मांड के गठन से पहले (यदि हमारा ब्रह्मांड अद्वितीय है) न तो स्थान था और न ही समय।
ध्यान दें कि सापेक्षता का सिद्धांत दो प्रकार के विस्तारित ब्रह्मांड मॉडल से मेल खाता है। उनमें से पहले में, अंतरिक्ष-समय की वक्रता नकारात्मक या शून्य के बराबर सीमा में है; इस विकल्प में, सभी दूरियाँ समय के साथ बिना किसी सीमा के बढ़ती हैं। मॉडल के दूसरे संस्करण में, वक्रता सकारात्मक है, स्थान परिमित है, और इस मामले में, विस्तार को समय के साथ संपीड़न द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। दोनों संस्करणों में, सापेक्षता का सिद्धांत ब्रह्मांड के वर्तमान अनुभवजन्य रूप से पुष्टि किए गए विस्तार के अनुरूप है।
मानव मन अनिवार्य रूप से प्रश्न पूछता है: जब कुछ भी नहीं था तब क्या था, और विस्तार से परे क्या है। पहला प्रश्न स्पष्टतः अपने आप में विरोधाभासी है, दूसरा विशिष्ट विज्ञान के दायरे से परे है।
एक खगोलशास्त्री कह सकता है कि एक वैज्ञानिक होने के नाते उसे ऐसे सवालों का जवाब देने का कोई अधिकार नहीं है। लेकिन चूंकि वे अभी भी उठते हैं, इसलिए उत्तरों के लिए संभावित औचित्य तैयार किए जाते हैं, जो उतने अधिक वैज्ञानिक नहीं हैं जितने कि प्राकृतिक दार्शनिक।
इस प्रकार, "अनंत" और "असीम" शब्दों के बीच अंतर किया जाता है। अनंतता का एक उदाहरण जो असीमित नहीं है वह पृथ्वी की सतह है: हम इस पर अनिश्चित काल तक चल सकते हैं, लेकिन फिर भी यह ऊपर वायुमंडल और नीचे पृथ्वी की पपड़ी द्वारा सीमित है। ब्रह्माण्ड अनन्त भी हो सकता है, परन्तु सीमित। दूसरी ओर, एक प्रसिद्ध दृष्टिकोण है जिसके अनुसार भौतिक दुनिया में कुछ भी अनंत नहीं हो सकता है, क्योंकि यह फीडबैक लूप के साथ परिमित प्रणालियों के रूप में विकसित होता है जिसके द्वारा इन प्रणालियों को बदलने की प्रक्रिया में बनाया जाता है पर्यावरण। आइए हम इन विचारों को प्राकृतिक दर्शन पर छोड़ दें, क्योंकि प्राकृतिक विज्ञान में, अंततः, सत्य की कसौटी अमूर्त विचार नहीं, बल्कि परिकल्पनाओं का अनुभवजन्य परीक्षण है।
ब्रह्माण्ड के विकास के आरंभिक चरण, जिसे बिग बैंग कहा जाता है, में क्या हुआ? ब्रह्माण्ड विज्ञान में प्रमुख परिकल्पना भौतिक पदार्थ का क्रमिक विकास और मूल एकल महाशक्ति से मौजूदा भौतिक शक्तियों का निर्माण है। बिग बैंग के निम्नलिखित चरण प्रतिष्ठित हैं: मुद्रास्फीति, सुपरस्ट्रिंग, भव्य एकीकरण चरण, इलेक्ट्रोवीक, क्वार्क, न्यूक्लियोसिंथेसिस का चरण।
जब ब्रह्माण्ड की आयु 10~43 सेकेंड से कम थी, तब इसका तीव्र विस्तार (मुद्रास्फीति) हुआ, जिसे मुद्रास्फीति कहा जाता है (एक प्रसिद्ध शब्द जो यहां एक बहुत ही विशिष्ट अर्थ में उपयोग किया जाता है)। "मुद्रास्फीति ब्रह्मांड में बड़े स्थानिक आयाम बनाने के लिए एक प्राकृतिक तंत्र प्रदान करती है" 1।
अंतरिक्ष में पदार्थ की अनुपस्थिति में किसका विस्तार हुआ? अंतरिक्ष ही, अर्थात् तीन स्थानिक आयाम (सामान्य तौर पर, ब्रह्मांड के विकास के प्रारंभिक चरणों में स्थानिक आयाम और वर्तमान में संख्या 10 तक)। यह मुद्रास्फीति की अवस्था.“जब मुद्रास्फीति समाप्त हुई, तो ऊर्जा का एक बड़ा हस्तांतरण हुआ। मुद्रास्फीति के विस्तार को चलाने वाली ऊर्जा प्राथमिक कणों और विकिरण में परिवर्तित हो गई, जिसके परिणामस्वरूप ब्रह्मांड के तापमान में नाटकीय वृद्धि हुई।
जब ब्रह्मांड की आयु 10 -43 सेकेंड तक पहुंच गई, तो पहली भौतिक वस्तुएं दिखाई दीं, जिन्हें सुपरस्ट्रिंग कहा जाता है, क्योंकि, सामान्य तारों के अनुरूप, उनकी लंबाई और कंपन करने की संपत्ति होती है। तारों की कोई मोटाई नहीं है, और लंबाई लगभग 10 33 सेमी है सुपरस्ट्रिंग चरण.यह माना जाता है कि स्ट्रिंग कंपन सभी संभावित कणों और भौतिक क्षेत्रों को उत्पन्न करने में सक्षम हैं। साथ ही, "सामान्य" कण और भौतिक क्षेत्र केवल वास्तविक दुनिया में 3+1 (तीन स्थानिक प्लस समय) आयामों की संख्या के साथ रहते हैं। “ऐसी तस्वीर की आकर्षक विशेषता यह है कि यह सभी कणों को एक ही मौलिक वस्तु - एक सुपरस्ट्रिंग के रूप में मानना संभव बनाता है... एक सुपरस्ट्रिंग की विशेषताएं, जैसे कि खिंचाव और कंपन ऊर्जा, भिन्न हो सकती हैं, और ये विविधताएं इस प्रकार दिखाई देती हैं विभिन्न गुणों वाले कण... सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत की एक और आकर्षक विशेषता यह है कि कणों की परस्पर क्रिया को स्वाभाविक रूप से स्ट्रिंग के टूटने या अलग-अलग टुकड़ों को एक साथ जोड़ने से समझाया जाता है।
प्रत्येक अगले चरण में, जैसे-जैसे ब्रह्मांड का विस्तार होता है, तापमान धीरे-धीरे कम होता जाता है, जो चल रही भौतिक प्रक्रियाओं को निर्धारित करता है। अगले चरण का नाम दिया गया है महान एकीकरण का चरण, चूंकि शुरुआत में एकल महाशक्ति गुरुत्वाकर्षण बल और महान एकीकरण के बल में विभाजित हो गई थी। इस स्तर पर, केवल तीन स्थानिक आयाम, जिन्हें हम लंबाई, चौड़ाई और ऊंचाई के रूप में जानते हैं, का विस्तार जारी रहा। तापमान में कमी के कारण तार सिकुड़ गए और वे बिंदु जैसी वस्तुओं के समान दिखने लगे, जिन्हें आज प्राथमिक कण और प्रतिकण के रूप में जाना जाता है। इस अवधि के दौरान, प्राथमिक कणों ने महान एकीकरण की शक्ति को स्थानांतरित करने के लिए जिम्मेदार कणों का आदान-प्रदान किया और एक दूसरे से अप्रभेद्य थे।
ब्रह्माण्ड की उम्र 10 35 एस में, भव्य एकीकरण की शक्ति मजबूत और इलेक्ट्रोकमजोर ताकतों में विभाजित हो गई। शुरू हो गया है विद्युत कमजोर अवस्था.प्राथमिक कणों ने भव्य एकीकरण बल के माध्यम से एक दूसरे के साथ बातचीत करने की क्षमता खो दी और क्वार्क और लेप्टान में विभाजित हो गए, लेकिन इलेक्ट्रोवीक बल के लिए धन्यवाद, उन्होंने विकिरण के साथ बातचीत की और इससे अप्रभेद्य थे।
ब्रह्माण्ड की आयु K) -10 s में, विद्युत कमजोर बलों का कमजोर और विद्युत चुम्बकीय बलों में विभाजन हुआ। शुरू हो गया है क्वार्क चरण. शुरुआत में, इलेक्ट्रोवीक बल की अनुपस्थिति में, मजबूत बल अधिक प्रभावशाली हो गया, जिसने क्वार्क को प्रोटॉन और न्यूट्रॉन में एकजुट किया।
ब्रह्माण्ड की आयु 10 4 सेकंड में एक अरब डिग्री के तापमान पर, हाइड्रोजन और हीलियम परमाणुओं के नाभिक (न्यूक्लियोसिंथेसिस) के निर्माण की प्रक्रिया शुरू हुई। तदनुसार यह अवस्थानाम मिल गया न्यूक्लियोसिंथेसिस।यह प्रक्रिया लगभग तीन मिनट में पूरी हो गई।
अगले 300,000 वर्षों में, ब्रह्मांड का विस्तार जारी रहा और तापमान 3000 डिग्री तक गिर गया। परमाणुओं और इलेक्ट्रॉनों के नाभिक से परमाणुओं का निर्माण और आरंभ हुआ पदार्थ का युग.परमाणुओं की उपस्थिति को बिग बैंग के अंत के रूप में देखा जा सकता है।
पदार्थ के उद्भव के चरणों में, ब्रह्मांड में प्राथमिक कणों का घना मिश्रण शामिल था जो प्लाज्मा अवस्था (ठोस और तरल अवस्था के बीच कुछ) में थे। विस्फोट तरंग के प्रभाव में प्लाज्मा अधिक से अधिक विस्तारित हुआ। तदनुसार, इसका तापमान गिर गया, और परिणामस्वरूप, पदार्थ की संरचना बदल गई: "... जब तापमान 1 अरब डिग्री से ऊपर था, तो विद्युत चुम्बकीय विकिरण में उत्पन्न होने वाले किसी भी नाभिक को नष्ट करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा थी। इसी तरह, यदि तापमान तीन हजार डिग्री से अधिक होने पर किसी तरह एक परमाणु बनने में कामयाब हो जाता है, तो विकिरण जल्द ही इससे टकराएगा और इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल देगा, जिससे वे मुक्त हो जाएंगे। इस तापमान के नीचे, विकिरण ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों को छोड़ने के लिए पर्याप्त नहीं थी, और इसलिए परमाणु जीवित रहे”1।
बिग बैंग की शुरुआत के 0.01 सेकेंड बाद ब्रह्मांड में प्रकाश नाभिक (/3 हाइड्रोजन और */3 हीलियम) का मिश्रण दिखाई दिया। इसकी रासायनिक संरचना के संदर्भ में, ब्रह्मांड में अभी भी 90% से अधिक हाइड्रोजन और हीलियम हैं।
"चूंकि विकिरण के बड़े हिस्से के साथ बातचीत करने में सक्षम कोई भी मुक्त आवेशित कण नहीं थे, इसलिए ब्रह्मांड के आगे के विस्तार के दौरान यह अनिवार्य रूप से अपरिवर्तित रहा।" क्योंकि परमाणु तटस्थ होते हैं और विकिरण बनाने वाले फोटॉन नकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं, परमाणु बनने पर विकिरण पदार्थ से अलग हो जाता है। इस विकिरण की खोज, जिसे अवशेष विकिरण कहा जाता है, बिग बैंग मॉडल की निर्णायक पुष्टि थी।
ठीक वहीं। पी. 67.
हर स्कूली बच्चा जानता है कि ब्रह्मांड का निर्माण बिग बैंग के परिणामस्वरूप हुआ था। और हर विद्यार्थी जानता है कि ब्रह्माण्ड एक फूलते गुब्बारे की तरह फैल रहा है। आकाशगंगाएँ एक दूसरे से दूर जा रही हैं, जैसा कि सबसे सरल भौतिक प्रभावों से पता चलता है।
भौतिकी में एक घटना है जिसे डॉपलर प्रभाव कहा जाता है। प्रत्येक औसत व्यक्ति ने इसका सामना किया है: जब एक एम्बुलेंस अपने ध्वनि संकेत के साथ एक पर्यवेक्षक के पास से गुजरती है, तो पहले ध्वनि अधिक लगती है, और जैसे-जैसे वाहन दूर जाता है, यह कम और कम हो जाती है (ध्वनि की आवृत्ति बदल जाती है)। इसके लिए एक सरल व्याख्या है: ध्वनि तरंगें हैं जो मानव कान तक एक निश्चित पथ से यात्रा करती हैं। जैसे-जैसे पथ लंबा होता है, आने वाले सिग्नल के पैरामीटर भी बदलते हैं।
दूरबीनों के माध्यम से ब्रह्मांड को देखते समय खगोल भौतिक विज्ञानी भी डॉपलर प्रभाव पर भरोसा करते हैं। 1920 के दशक में, जॉर्जेस लेमेत्रे और एडविन हबल ने देखा कि सभी आकाशगंगाओं का रंग लाल है, और आकाशगंगा जितनी दूर होगी, आने वाले विकिरण (तथाकथित लाल बदलाव) की आवृत्तियों में कमी उतनी ही अधिक ध्यान देने योग्य होगी।
प्रकाश को तरंग के रूप में भी दर्शाया जा सकता है, जिसका अर्थ है कि डॉपलर प्रभाव उस पर भी लागू होता है। विवरण में जाए बिना, पर्यवेक्षक से दूर जाने वाली वस्तुएं लाल रंग की (लाल शिफ्ट) दिखाई देंगी, और निकट आने वाली वस्तुएं नीली (नीली शिफ्ट) दिखाई देंगी। इस प्रकार इस सिद्धांत का जन्म हुआ कि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है।
तब से, अन्य वैज्ञानिक परिकल्पनाएँ कई बार सामने रखी गई हैं, लेकिन उनमें से किसी को भी उचित पुष्टि नहीं मिली है।
आज, हीडलबर्ग विश्वविद्यालय के जर्मन सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी क्रिस्टोफ़ वेटेरिच ने दूर की आकाशगंगाओं के लाल रंग पर नए सिरे से विचार करने और कुछ समय के लिए डॉपलर प्रभाव को भूलने का प्रस्ताव रखा।
सभी खगोलीय (और न केवल आकाशीय) पिंडों को बनाने वाले परमाणु विशिष्ट प्रकाश उत्सर्जित करते हैं, जो परमाणुओं को बनाने वाले प्राथमिक कणों और विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनों के द्रव्यमान पर निर्भर करता है। यदि किसी परमाणु का द्रव्यमान बढ़ता है तो उससे उत्सर्जित फोटॉन की ऊर्जा अधिक होगी। उच्च ऊर्जाएँ उच्च आवृत्तियों के अनुरूप होती हैं, और सबसे कम तरंग दैर्ध्य (और उच्चतम आवृत्ति) बैंगनी और नीली रोशनी में पाई जाती है। जो कण द्रव्यमान बढ़ाते हैं उनका रंग नीला हो जाएगा और जिनका वजन कम हो जाएगा उनका रंग लाल हो जाएगा।
लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि ब्रह्मांड की सभी आकाशगंगाएँ अपना द्रव्यमान खो रही हैं। चूंकि प्रकाश की गति, हालांकि अप्राप्य है, सीमित है (निर्वात में लगभग 300 हजार किलोमीटर प्रति सेकंड), हम जितना दूर देखते हैं, उतनी ही दूर की घटनाएं हमें दिखाई देती हैं। उदाहरण के लिए, यदि खगोलशास्त्री कहते हैं कि कोई तारा पृथ्वी से 20 हजार प्रकाश वर्ष दूर है, तो इसका मतलब है कि हम उसे वैसे ही देखते हैं जैसे वह 20 हजार साल पहले था।
यदि पहले सभी पिंडों का द्रव्यमान आज की तुलना में कम होता, और वे लगातार "भारी" होते जा रहे होते, तो सभी आकाशगंगाएँ अब जैसी दिखती हैं, उसकी तुलना में लाल दिखतीं, और इस लाल बदलाव की डिग्री उनकी दूरी के समानुपाती होती। पृथ्वी से आकाशगंगा. दरअसल, आज हम यही देख रहे हैं।
अगर आप अंतरिक्ष को इस नजरिए से देखेंगे तो सब कुछ अलग दिखेगा। वेटेरिच की परिकल्पना बिग बैंग के अस्तित्व और ब्रह्मांड के विस्तार को पूरी तरह से बाहर नहीं करती है। इसके प्रारंभिक इतिहास में मुद्रास्फीति मॉडल द्वारा वर्णित एक छोटी अवधि थी, जब प्राथमिक कणों का निर्माण हुआ था। लेकिन इससे पहले, वेटेरिच के अनुसार, बिग बैंग एक विलक्षणता से रहित था - ब्रह्मांड का अनंत घनत्व। इसके बजाय, बिग बैंग अतीत में अनिश्चित काल तक फैल गया। और आज अंतरिक्ष पहले से ही स्थिर है या ढह भी रहा है।
इस पतली परिकल्पना में केवल एक बड़ी खामी है: इसे प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित नहीं किया जा सकता है। जब हम ब्रह्मांड में सभी पिंडों के निरंतर "भार" के बारे में बात करते हैं, तो हमें यह ध्यान में रखना चाहिए कि द्रव्यमान एक आयामी मात्रा है, जिसका अर्थ है कि इसे केवल किसी चीज़ के सापेक्ष मापा जा सकता है। और यदि अंतर्राष्ट्रीय माप-तौल ब्यूरो में संग्रहीत किलोग्राम मानक का द्रव्यमान भी बढ़ जाए तो हम तारों और आकाशगंगाओं के द्रव्यमान की तुलना किससे करेंगे?
वेटेरिच अपनी परिकल्पना के बारे में प्रीप्रिंट वेबसाइट arXiv.org पर पढ़ सकते हैं। और यद्यपि इसके लिए अभी भी विशेषज्ञ मूल्यांकन की आवश्यकता है, अब तक खगोल भौतिकीविदों ने आम तौर पर इस विचार पर सकारात्मक प्रतिक्रिया दी है। वेटेरिच के सहकर्मियों के अनुसार, उनकी परिकल्पना, कम से कम, भौतिकविदों को एकतरफा सोच से बचने में मदद करेगी।
"आज सारा ब्रह्मांड विज्ञान मानक मॉडल, बिग बैंग सिद्धांत और ब्रह्मांड के विस्तार पर आधारित है। मेरा मानना है कि एक वैज्ञानिक सिद्धांत के आरामदायक ढांचे में चढ़ने से पहले, भौतिक घटनाओं के सभी वैकल्पिक स्पष्टीकरणों पर विचार करना आवश्यक है," टिप्पणी की अर्जुन बेरेरा, अध्ययन पर एक भौतिक विज्ञानी और एडिनबर्ग विश्वविद्यालय में प्रोफेसर हैं।
वेट्टेरिच स्वयं अपनी परिकल्पना को ब्रह्मांड की सभी प्रक्रियाओं की एकमात्र सही व्याख्या नहीं मानते हैं। उनका कहना है कि उनके मॉडल की मदद से कुछ घटनाओं को अलग ढंग से देखना संभव होगा. उदाहरण के लिए, भौतिक विज्ञानी पहले से ही क्वांटम यांत्रिकी की विभिन्न व्याख्याओं का उपयोग करते हैं, जिनमें से प्रत्येक गणितीय रूप से समझाने योग्य है। आख़िरकार, बिग बैंग विलक्षणता की अनुपस्थिति से ब्रह्मांड की उत्पत्ति को समझना बहुत आसान हो जाता है।
