👃🏾 🐝 💭 एथन नंबर 63 से पूछें: अंतरिक्ष और समय का जन्म 🐻 💇🏾 🕴️

यदि बिग बैंग से पहले कुछ अस्तित्व में था, तो हमारे ब्रह्मांड के जन्म के लिए इसका क्या मतलब है?

आप खुद से झूठ बोलने की कोशिश कर सकते हैं। आप अपने आप को बता सकते हैं कि आपने अपना सारा समय और अपने सभी प्रयासों में निवेश किया है। लेकिन तुम सच जानते हो - और मैं इसे जानता हूं।
जे जे वाट

बिग बैंग सिद्धांत की सबसे बड़ी भविष्यवाणियों की पुष्टि होने के बाद आधी सदी बीत गई, और हमेशा के लिए यूनिवर्स की हमारी समझ बदल गई। एक अनन्त और अनंत ब्रह्मांड की अवधारणा के बजाय, अब हमारे पास एक समझ है कि हम जो कुछ भी देख सकते हैं वह लगभग 14 बिलियन वर्षों के लौकिक समय के लिए अस्तित्व में है, और सूर्य और सौर मंडल इस अवधि का केवल एक तिहाई मौजूद है। जो सेबस्टियन के प्रश्न को हमारे कॉलम में दिलचस्प बनाता है:

स्पेसटाइम की शुरुआत कब हुई? जब मैं एक बच्चा था, मुझे पता चला कि सब कुछ की शुरुआत बिग बैंग थी। अब, जाहिरा तौर पर, यह विचार पूरी तरह से सच नहीं है, क्योंकि बिग बैंग से पहले लौकिक मुद्रास्फीति थी, और विस्फोट बिल्कुल भी विस्फोट नहीं था, लेकिन एक राज्य जब यूनिवर्स गर्म और सघन था। अगर बिग बैंग से पहले महंगाई थी, तो क्या इससे पहले भी स्पेस-टाइम था?

प्रश्न का पूरी तरह से उत्तर देने के लिए, हमें तीन बातों पर विचार करने की आवश्यकता है। पहला वह है जिसका हम अंतरिक्ष और समय से मतलब रखते हैं।

आप अंतरिक्ष की सामान्य अवधारणा के लिए उपयोग किए जाते हैं - लंबाई, चौड़ाई, ऊंचाई - और समय, जिसे आप बस "कब" और "कहां" जैसे सवालों के जवाब के रूप में कल्पना कर सकते हैं। और यह इतना बुरा विचार नहीं है - लेकिन अंतरिक्ष और समय की दो विशेषताएं हैं जिनके बारे में आपको जानना आवश्यक है, और जो इतना सहज नहीं लग सकता है। यह पता लगाने के लिए आइंस्टीन ले लिया, और यहां तक कि वह मदद के बिना सामना करने में सक्षम नहीं होगा!

पहला, अंतरिक्ष और समय दो अलग-अलग इकाइयां नहीं हैं, जैसा कि न्यूटन ने माना था। यदि आप अंतरिक्ष में जाते हैं, तो आपका आंदोलन आपके लिए समय बदल देता है, और यदि दो लोग अलग-अलग गति से अंतरिक्ष में जाते हैं - तो वे अपने समय और दूसरे दोनों के लिए अलग-अलग समय का अनुभव करते हैं।

जिस तरह से यह वर्णन करने का सबसे आसान तरीका था कि आइंस्टीन द्वारा भी आविष्कार नहीं किया गया था, लेकिन गणितज्ञ जर्मन मिन्कोवस्की द्वारा । एकजुट स्थान-समय पर विचार करना आवश्यक है, जहां तीन स्थानिक और एक लौकिक आयामों के बजाय, अंतरिक्ष-समय का एक चार-आयामी सार है। 1908 में, मिंकोवस्की ने निम्नलिखित लिखा :

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और यद्यपि आइंस्टीन ने शुरू में इस तरह की क्रांति का विरोध किया था, एक नई अवधारणा को अपनाने के कारण और भी अधिक खोज हुई।

बिंदु न केवल अंतरिक्ष और समय को अंतरिक्ष-समय के चार-आयामी कपड़े में जोड़ा जाता है, बल्कि यह भी है कि इस कपड़े की वक्रता पदार्थ और ऊर्जा की उपस्थिति से निर्धारित होती है। जिस तरह अंतरिक्ष-समय के माध्यम से होने वाली हलचल प्रभावित करती है कि कैसे पर्यवेक्षक गुजरने के समय और दूरियों का अलग-अलग तरीकों से मूल्यांकन करते हैं, पदार्थ और ऊर्जा की उपस्थिति (और सामान्य स्थिति में वक्रता) अंतरिक्ष और समय की धारणा को प्रभावित करते हैं।

पदार्थ और ऊर्जा की विलक्षणता के सबसे चरम उदाहरणों में - विलक्षणता - अंतरिक्ष और समय की अवधारणाओं का उल्लंघन है।

हमारे लिए एक ब्लैक होल के केंद्र के रूप में एक विलक्षणता को प्रस्तुत करना सबसे आम हैजहां पदार्थ और ऊर्जा का एक मनमाना (और संभवतः अनंत) घनत्व प्राप्य हो जाता है। इस मामले में, अंतरिक्ष-समय की अवधारणा का उल्लंघन किया जाता है, क्योंकि आइंस्टीन के समीकरण निरर्थक परिणाम देते हैं।

विचार करने के लिए दूसरा मुद्दा बिग बैंग योजना है।

आज का ब्रह्माण्ड हमें अपेक्षाकृत ठंडा और खाली लगता है, जहाँ उन स्थानों को छोड़कर, जहाँ तारे, ग्रह, और जीवन केंद्रित हैं, अरबों वर्षों से बने हैं। यह पूरा ब्रह्मांडीय पिरामिड, उप-परमाणु तराजू से लेकर विशाल गैलेक्टिक समूहों तक, गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुंबकत्व और परमाणु बलों के लिए मौजूद है।

समय में वापस जाने पर, हम पाते हैं कि अतीत में सब कुछ गुरुत्वाकर्षण के दृष्टिकोण से अधिक समान था, और ब्रह्मांड गर्म था (प्रकाश की तरंग दैर्ध्य कम थी) और सघनता, इस तथ्य के कारण कि अंतरिक्ष-समय लगातार विस्तार कर रहा था।

हम मनमाने ढंग से दूर तक जा सकते हैं, कभी उच्च ऊर्जा, उच्च तापमान और बढ़ती घनत्व के लिए। उदाहरण के लिए, उस समय तक जब:

तारे और आकाशगंगा अभी तक नहीं बने थे, और ब्रह्मांड गर्म तटस्थ परमाणुओं का एक समुद्र था;
यह तटस्थ परमाणुओं के निर्माण के लिए बहुत गर्म था, और ब्रह्मांड नाभिक और इलेक्ट्रॉनों का एक आयनित प्लाज्मा था;
यह नाभिक के गठन के लिए बहुत गर्म था, और केवल मुफ्त प्रोटॉन और न्यूट्रॉन थे;
इतनी गर्म थी कि कण टकराव के परिणामस्वरूप, सभी ज्ञात कणों के लिए पदार्थ / एंटीमैटर जोड़े दिखाई दिए।

आप अतीत में और भी आगे जाना चाहते हैं, मनमाना घनत्व, तापमान और यहां तक कि उस घटना के लिए भी जो एक विलक्षणता से मेल खाती है: वह क्षण जब पूरा ब्रह्मांड एक बिंदु पर संलग्न था।

और अगर ऐसा होता, तो अंतरिक्ष और समय वहां से शुरू होता - क्योंकि कोई "जहां" बाहरी जगह नहीं है, और "जब" बाहरी समय है। लेकिन इस स्थिति को ब्रह्मांड की वास्तविक शुरुआत के रूप में लेते हुए, हम बड़ी संख्या में पहेलियों का सामना करेंगे जिन्हें हल नहीं किया जा सकता है। अब भौतिकी हमें सिखाती है कि आप किसी भी अतीत में नहीं जा सकते, और यह कि मुद्रास्फीति की स्थिति - एक तेजी से अंतरिक्ष-समय का विस्तार, अंतरिक्ष में निहित ऊर्जा के साथ - पूर्ववर्ती और उस गर्म और घने राज्य का नेतृत्व किया जिसे हम बिग बैंग कहते हैं।

दरअसल, उसी क्षण जब अंतरिक्ष से जुड़ी ऊर्जा स्वयं पदार्थ और विकिरण में परिवर्तित हो जाती है, और घातीय विस्तार बंद हो जाता है, जिससे इस तरह के ब्रह्मांड का उदय होता है जैसा कि हमने सोचा था कि यह अतीत में था।

और हम तीसरे सवाल पर आते हैं, विलक्षणताओं और बिग बैंग को ध्यान में रखते हुए: यदि मुद्रास्फीति के दौरान, बिग बैंग से पहले यूनिवर्स, एक तेजी से फैलते हुए स्पेस-टाइम से मिलकर बना, तो यह स्पेस-टाइम कहां से आया?

अजीब तरह से पर्याप्त, तीन सहज जवाब हैं:

ब्रह्मांड एक ऐसी शुरुआत हो सकती है जिसमें कुछ भी नहीं था;
यह हमेशा के लिए मौजूद रह सकता है, जैसे दो दिशाओं में फैली एक अंतहीन रेखा;
यह चक्रीय हो सकता है, बार-बार दोहराए जाने वाले चक्र की तरह।

यदि हम पूर्व मुद्रास्फीति के बिना बिग बैंग की अवधारणा की ओर मुड़ते हैं, तो सभी तथ्य पहले विकल्प की बात करते हैं: ब्रह्मांड "क्षण" में पैदा हुआ था, जब उसमें अनंत ऊर्जा थी और उसी समय "अंतरिक्ष" अंतरिक्ष-समय शुरू हुआ था।

लेकिन महंगाई सब कुछ बदल देती है। बिग बैंग के समय t = 0 के साथ विलक्षणता के बजाय, यूनिवर्स दिखाई देता है, जो मुद्रास्फीति की स्थिति में मौजूद होता है, जब यह घातीय समय पर विस्तार से फैलता है।

नीली और लाल रेखाएं बिग बैंग के "पारंपरिक" संस्करण का प्रतिनिधित्व करती हैं, जब सब कुछ अंतरिक्ष समय सहित, t = 0 पर शुरू होता है। लेकिन महंगाई (पीले) वाले संस्करण में हमें विलक्षणता नहीं मिलती है। इसके बजाय, अंतरिक्ष मनमाने ढंग से छोटा हो सकता है, और समय अंतहीन रूप से फिर से जारी किया जा सकता है।

ऐसा परिदृश्य 2 वें विकल्प के लिए अधिक उपयुक्त है, अर्थात, अनन्त ब्रह्माण्ड। लेकिन यह पता चला है, और एक पकड़ है। एक प्रमेय के अनुसार, मुद्रास्फीतिवादी ब्रह्मांड हमेशा के लिए अस्तित्व में नहीं रह सकता है, और इसे एक विलक्षणता से शुरू करना होगा।

सच है, यह प्रमेय भौतिकी के ज्ञात नियमों पर आधारित है, और यह उस क्षण पर लागू करने का प्रस्ताव है जब भौतिकी के नियम काम करना बंद कर देते हैं। इसके अलावा, यद्यपि ब्रह्मांड बहुत बड़ा है और इसमें बहुत कुछ है, फिर भी इसमें मौजूद पदार्थ की मात्रा अनंत नहीं है। इसमें लगभग 10 हैं⁹⁰ कण (फोटॉन और न्यूट्रिनो सहित) जो बिग बैंग के गर्म और विस्तार वाले राज्य के दौरान उत्पन्न हुए, और यहां तक कि ^10-30 सेकंड पहले, मुद्रास्फीति के आखिरी क्षणों में - और अभी भी, कुछ चीजें हैं जो हम निरीक्षण नहीं कर सकते हैं।

दुर्भाग्य से, उनमें से महंगाई अंतरिक्ष-समय की उत्पत्ति है।

यह ज्ञात नहीं है कि उपरोक्त सभी का अर्थ है कि मुद्रास्फीति ब्रह्मांड हमेशा के लिए मौजूद नहीं हो सकता है, या यह कि हमारे भौतिकी के नियम इस मुद्दे पर लागू नहीं होते हैं, या यह कि यह एक शुरुआत थी, या यह कि यह चक्रीय है ... यह भी संभव है कि समय चक्रीय हो और प्रत्येक के साथ चक्र बदल जाए। यात्रा। और, हमारी सभी प्रगति के बावजूद, हमारे पास अभी भी इनमें से तीन संभावनाएं हैं कि दार्शनिक और धर्मशास्त्री इतने लंबे समय से चर्चा कर रहे हैं:समय का समय, समय अनंत है, समय चक्रीय है ।

हम केवल यह जानते हैं कि यदि अतीत में एक विलक्षणता थी, तो इसका हमारे गर्म और बिग बैंग से कोई लेना-देना नहीं है, जिसके लिए अवलोकनीय ब्रह्मांड में पदार्थ और ऊर्जा के प्रत्येक कण का पता लगाया जा सकता है।

यदि हम उस समय के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए एक रास्ता नहीं बनाते हैं जब अवलोकन योग्य ब्रह्मांड कुछ स्वीकार्य अर्थों में मौजूद था, तो इस प्रश्न का उत्तर अप्राप्य हो सकता है। "एथन से पूछें" कॉलम में प्रत्येक प्रश्न को एक अस्पष्ट उत्तर प्राप्त होगा - हम केवल उस पर चर्चा करते हैं जो एकत्र किए गए डेटा के आधार पर जाना जाता है।

एथन नंबर 63 से पूछें: अंतरिक्ष और समय का जन्म

यदि बिग बैंग से पहले कुछ अस्तित्व में था, तो हमारे ब्रह्मांड के जन्म के लिए इसका क्या मतलब है?

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