🖥️ 👂🏿 🥐 एथन # 80 से पूछें: क्या अंतरिक्ष प्रकाश की गति की तुलना में तेजी से विस्तार कर सकता है? 🌩️ 👩🏾‍🎓 🙆🏻

और यदि ऐसा है, तो आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत को इस, विशेष और सामान्य से कैसे सामना करना है?

अगर यह आपको लगता है कि सब कुछ नियंत्रण में है - आप बहुत धीरे-धीरे ड्राइव करते हैं।
- मारियो एंड्रेती

सप्ताह के अंत का मतलब है कि मैं फिर से आपके द्वारा भेजे गए सवाल का चयन करता हूं, और इस हफ्ते हम भाग्यशाली थे कि हमें एक ऐसा सवाल मिला, जो दिमाग को तनाव देता है और अंतरिक्ष और समय को नियंत्रित करता है। पाठक विस्तार ब्रह्मांड, सापेक्षता और अंधेरे ऊर्जा के महानतम रहस्य के बारे में अधिक जानना चाहते हैं:

यह सर्वविदित है कि ब्रह्मांड त्वरण के साथ फैलता है। क्या विस्तार की गति प्रकाश की गति से अधिक होना संभव है? और यदि हां, तो क्या यह आइंस्टीन के सिद्धांतों का खंडन नहीं करेगा?

शुरुआत करने के लिए, प्रकाश की गति क्या है।

कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप कहां हैं या आप कौन हैं, अंतरिक्ष में आपके आंदोलन पर एक गंभीर प्रतिबंध है। यह तय किया जा सकता है कि आप जितनी अधिक ऊर्जा खर्च करेंगे, आप उतनी ही तेजी से आगे बढ़ सकते हैं ... और हालांकि ऐसा है, यह केवल एक निश्चित सीमा तक ही चल सकता है। यदि आप कई मीटर प्रति सेकंड, या कई किलोमीटर प्रति घंटे, या यहां तक कि कई किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से आगे बढ़ते हैं, जैसा कि पृथ्वी सूर्य की कक्षा में चलती है, तो आप भी अनंत गति पर आंदोलन पर प्रतिबंधों को नोटिस नहीं करेंगे।

लेकिन वे अभी भी मौजूद हैं। आप जितनी तेज़ी से आगे बढ़ते हैं - अंतरिक्ष के माध्यम से आपके आंदोलन की गति उतनी ही अधिक होती है - आप जिस धीमी गति से चलते हैं। कल्पना कीजिए कि आप पृथ्वी की सतह पर आराम कर रहे हैं, और आपके दोस्त ने आपके स्थान से उड़ान भरी और एक जेट विमान दुनिया भर में चला गया। इससे पहले कि आप टूट गए, आपने घड़ी को माइक्रोसेकंड की सटीकता के साथ सिंक्रनाइज़ किया।

यदि आपकी घड़ी पर्याप्त संवेदनशील है, तो जब आपका दोस्त आपके पास लौटता है, तो आप पाएंगे कि घड़ी सिंक से थोड़ा बाहर है। आपकी घड़ी मित्र की घड़ी की तुलना में थोड़ी देर बाद दिखाई देगी - अंतर एक माइक्रोसेकंड के दसवें के बारे में होगा, लेकिन फिर भी यह होगा।

और आप जितनी तेजी से आगे बढ़ते हैं, समय का अंतर उतना ही अधिक होता है।

आईएसएस पर अंतरिक्ष यात्रियों की घड़ियां, 90 मिनट में पृथ्वी के चारों ओर उड़ती हैं, लौटने के बाद कुछ सेकंड के लिए पीछे हो जाती हैं। यह अंतर एक पारंपरिक घड़ी के साथ भी ध्यान देने योग्य हो जाता है।

अजीब बात यह है कि न केवल घड़ियां अलग-अलग गति से अलग-अलग होती हैं, बल्कि समय भी अलग-अलग गति से चलता है।

यह तथ्य कि उच्च गति पर घड़ी धीमी हो जाती है, इस तथ्य का परिणाम होगा कि समय और स्थान जुड़े हुए हैं, और अंतरिक्ष के माध्यम से तेजी से आंदोलन का अर्थ है समय में मंदी। अंतरिक्ष और समय के बीच संबंध प्रकाश की गति से निर्धारित होता है। आप प्रकाश की गति के जितने करीब होते हैं, समय के बीतने का समय उतना ही अधिक शून्य तक पहुंचता है।

इसलिए, एक म्यूऑन, एक अस्थिर कण, जिसमें माइक्रोसेकंड के एक जोड़े का औसत जीवनकाल होता है, वायुमंडल के ऊपरी हिस्से में प्रकाश की गति के करीब गति से बनाया जा सकता है, और पृथ्वी की सतह तक पहुंच सकता है। यह 100 किमी का एक रास्ता है, और अगर वह 2.2 माइक्रोसॉकेड के लिए 300,000 किमी / सेकंड की गति से इसके साथ यात्रा करता है, तो यह पूरी तरह से केवल 0.6% यात्रा करता है। तथ्य यह है कि म्यूऑन सतह तक पहुंचने का प्रबंधन करता है - और यदि आप अपना हाथ बढ़ाते हैं, तो लगभग एक म्यूऑन हर सेकंड इसके माध्यम से उड़ जाएगा - इस सापेक्षता प्रभाव के कारण है।

और ब्रह्मांड के विस्तार के बारे में क्या? आप जानते हैं कि यदि आप एक आकाशगंगा का चयन करते हैं, तो औसतन यह पता चलता है कि यह आपसे जितना दूर है, उतनी ही तेजी से यह दूर होगा। 50-60 मिलियन प्रकाश वर्ष की दूरी पर स्थित कन्या क्लस्टर में आकाशगंगाएँ, 1200 किमी / सेकंड की गति से हमारी ओर बढ़ती हैं। 330 मिलियन प्रकाश-वर्ष की दूरी पर स्थित वेरोनिका हेयर क्लस्टर में आकाशगंगाएँ 7000 किमी / सेकंड की गति से हमारी ओर बढ़ती हैं।

हम जितनी दूर देखते हैं, उतनी ही तेज़ी से ये आकाशगंगाएँ और क्लस्टर दूर चले जाते हैं। बेशक, स्थानीय आंदोलनों और गुरुत्वाकर्षण आकर्षण के प्रभाव के कारण कई सौ या हजार किमी / सेकंड के विचलन होते हैं, लेकिन बड़े पैमाने पर - और बड़ी दूरी पर - आप देख सकते हैं कि वे जितने आगे हैं, वे उतनी ही तेजी से दूर हो जाएंगे। यह अवलोकन पहली बार 1920 के दशक में एडविन हबल द्वारा किया गया था, और इसने हबल कानून, या ब्रह्मांड के विस्तार को नियंत्रित करने वाले कानून का नेतृत्व किया। अवलोकन के सर्वोत्तम आधुनिक साधनों के साथ, हम सभी दिशाओं में अरबों प्रकाश वर्ष के लिए इस कानून की वैधता की पुष्टि कर सकते हैं।

"दूसरा," मैं लगभग आपकी आपत्ति सुन सकता हूं। "प्रकाश की गति के बारे में क्या?"

वास्तव में, प्रकाश की गति के बारे में क्या? बेशक, यह अदृश्य बाधा - एक निश्चित प्रतिबंध से सभी प्रकार के मामले को तेजी से बढ़ने से रोकना - कानून में प्रवेश करेगा और आकाशगंगाओं को कुछ बिंदु से रोक देगा, है ना? यदि आप इतनी गति से आगे बढ़ते हैं तो समय विषमतापूर्ण रूप से शून्य में चला जाता है और गति करना बंद कर देता है, जबकि यह पीछे नहीं हट सकता, क्योंकि तब आकाशगंगाएँ समय में वापस आ जाएंगी, है ना?

लेकिन हमने पहेली के एक टुकड़े को छुपा दिया। एक सीमा के रूप में प्रकाश की गति अंतरिक्ष में एक ही स्थान पर एक दूसरे के सापेक्ष चलती वस्तुओं पर ही लागू होती है।

जब आपका दोस्त विमान से उड़ गया और आपकी घड़ी के पीछे एक लैगिंग के साथ वापस आया, यह इसलिए है क्योंकि आप उसी स्थान पर मिले थे। जब अंतरिक्ष यात्री पृथ्वी पर लौटते हैं, और उनकी यात्रा कुछ सेकंड के लिए आपकी तुलना में कम होती है, इसका कारण यह है कि आप एक ही स्थान पर थे। यहां तक कि म्यूऑन, हल्की-हल्की गति से, पृथ्वी पर आपके संदर्भ के फ्रेम के सापेक्ष आगे बढ़ रहा था, और इसलिए आपने इन प्रभावों का अवलोकन किया।

लेकिन ब्रह्मांड के सुदूर हिस्सों में ये आकाशगंगाएँ बिल्कुल भी नहीं हिलती हैं। उनके बीच यह स्थान विस्तार कर रहा है, और अंतरिक्ष के सापेक्ष अलग-अलग आकाशगंगाएं बाकी हैं।

आपको आपत्ति हो सकती है, "आप यह कैसे जानते हैं?"

आप एक परीक्षा आयोजित कर सकते हैं: दूर की आकाशगंगाओं को देखें, उनके लाल रंग को मापें और उनसे दूरी बनाएं। इसलिए आप यह सत्यापित कर सकते हैं कि वे सापेक्षता के सिद्धांत की सभी भविष्यवाणियों के खिलाफ अविश्वसनीय गति से आगे बढ़ रहे हैं।

एमओटी दो प्रकार के हो सकते हैं: विशेष एमटी एक फ्लैट स्टैटिक स्पेस में संचालित होता है, जहां केवल अंतरिक्ष और समय के माध्यम से वस्तुओं की आवाजाही होती है। और सामान्य एमएटी, जहां अंतरिक्ष स्वयं बदलता है और / या अनुबंध करता है, और जहां पदार्थ और ऊर्जा अंतरिक्ष-समय की वक्रता निर्धारित करते हैं, और एसआरटी इस प्रणाली के शीर्ष पर मौजूद है।

और यह है कि कैसे दो भविष्यवाणियों में अंतर है:

मजबूत, सही? यह पता चला है कि हमारे अवलोकन सामान्य सापेक्षता के पक्ष में बोलते हैं, और स्थिर स्थान के विकल्प को बाहर करते हैं।

और अंत में इसका क्या मतलब है? हमारे विस्तारित ब्रह्मांड के लिए इसका क्या मतलब है, भले ही हम यहां अंधेरे ऊर्जा जोड़ते हैं?

इसका मतलब यह है कि समय के साथ, दूर की आकाशगंगाओं द्वारा उत्सर्जित प्रकाश लाल स्पेक्ट्रम में बहुत मजबूती से स्थानांतरित हो गया, जिसके कारण एक कॉस्मोलॉजिकल रेडशिफ्ट की उपस्थिति हुई।

इसका मतलब है कि ब्रह्मांड के इतने दुर्गम हिस्से हैं कि वहां से निकलने वाला प्रकाश कभी भी हम तक नहीं पहुंचेगा। फिलहाल, ये सभी भाग हमसे 46.1 बिलियन प्रकाश वर्ष की दूरी पर स्थित हैं।

और इसका मतलब है कि 4.5 गीगापरसेक (14-15 बिलियन प्रकाश वर्ष) से अधिक की दूरी पर कोई भी वस्तु हमारे लिए और उस हर चीज के लिए अप्राप्य रहेगी जो हम करते हैं, अभी और हमेशा के लिए। ये सभी वस्तुएं, जो देखने योग्य ब्रह्मांड की मात्रा का 97% बनाती हैं, हमारी पहुंच से परे हैं। यहां तक कि अभी जो फोटॉन उत्सर्जित होता है, वह उन तक कभी नहीं पहुंचेगा।

तो, हाँ, ब्रह्मांड के विस्तार में पकड़ी गई सभी वस्तुएं तेजी से और तेजी से हम से त्वरण के साथ उड़ती हैं। पर्याप्त समय बीत जाएगा, और वे सभी प्रकाश की गति की तुलना में तेजी से हमसे दूर चले जाएंगे, और हमारे लिए अप्राप्य हो जाएंगे, सिद्धांत रूप में, कोई फर्क नहीं पड़ता कि हम कितनी तेजी से एक रॉकेट का निर्माण करते हैं या कितने सिग्नल हम प्रकाश की गति से भेजते हैं।

और हम इसके बारे में क्या कर सकते हैं?

अपने आप को एक साथ खींचो और जितनी जल्दी हो सके अंतरिक्ष यात्रा शुरू करें, इससे पहले कि बहुत देर हो जाए। आज का ब्रह्मांड अंतरिक्ष के विस्तार के कारण गायब हो रहा है। और यद्यपि कोई वस्तु प्रकाश की गति से अधिक तेजी से अंतरिक्ष-समय के कपड़े से नहीं गुजरती है, लेकिन अंतरिक्ष के कपड़े के विस्तार पर कोई प्रतिबंध नहीं है। अंतरिक्ष जो चाहता है करता है।

तो अद्भुत प्रश्न के लिए धन्यवाद, और यदि उत्तर आपको रहस्यमय लगता है, तो निम्नलिखित से प्रेरित हों: ब्रह्मांड मानवता के दृष्टिकोण से गायब हो जाएगा, जब तक कि हम इसके बारे में कुछ नहीं कर सकते हैं, जिसमें दूर की आकाशगंगाओं के लिए उड़ानें शामिल हैं, या - अगर कोई रास्ता है - रिमोट से संपर्क करना हमें आकाशगंगाएँ। निम्नलिखित लेखों के लिए मुझे अपने प्रश्न और सुझाव भेजें ।

एथन # 80 से पूछें: क्या अंतरिक्ष प्रकाश की गति की तुलना में तेजी से विस्तार कर सकता है?

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