😐 🖋️ 👩🏾‍🌾 एथन नंबर 107 से पूछें: क्या मुद्रास्फीति डार्क एनर्जी से जुड़ी है? 🤸🏻 🖐🏻 ⬆️

ब्रह्मांड का घातीय विस्तार अब हो रहा है, और दूसरा बहुत लंबे समय से हो रहा है। क्या वे संबंधित हैं?

प्रकृति को खरीदा या बेचा नहीं जा सकता है, उधार या कॉपी किया जा सकता है। यह अतुलनीय, अविस्मरणीय, बेशर्म, पृथ्वी और बर्फ, पानी, आग और हवा, सर्वोत्कृष्टता, शुद्ध आत्मा जैसे मौलिक, घटकों में विघटित नहीं है।
- जे ग्रिफिथ्स

प्रत्येक सप्ताह, जब हम चमत्कार, रोचक और कठिन कार्यों, और ब्रह्मांड की प्रकृति में नई खोजों के बारे में लिखते हैं, तो आपके पास "एथन से पूछो" के साप्ताहिक अंक के लिए मुझे सवाल और सुझाव भेजने का अवसर है । और यद्यपि प्रत्येक सप्ताह में अधिक से अधिक प्रश्न प्रतीत होते हैं, फिर भी दिलचस्प हैं। इस हफ्ते, सम्मान जॉन पशकोव (दूसरी बार पहले से ही) को जाता है, जो पूछता है:

क्या मुद्रास्फीति बल और अंधेरे ऊर्जा किसी तरह से संबंधित हैं? यह बहुत अजीब होगा अगर ब्रह्मांड के विस्तार के कारण दो अलग-अलग ताकतें थीं।

यूनिवर्स के मामले में, जो कुछ हो रहा है, वह बहुत अजीब लग रहा है, यह सुनिश्चित करने के लिए है।

सबसे पहले, यूनिवर्स स्पष्ट रूप से विस्तार कर रहा है। लेकिन इसके लिए उसे किसी शक्ति की जरूरत नहीं है। यदि हम अपने जैसा कोई ब्रह्मांड लेते हैं, जो:

• आइंस्टीन सामान्य सापेक्षता के नियंत्रण में काम करता है,
• पदार्थ, विकिरण और अन्य चीजों से भरा,
• सभी दिशाओं और सभी स्थानों में लगभग सजातीय,

आप एक अजीब और असुविधाजनक निष्कर्ष पर आएंगे। आइंस्टीन ने पहली बार सापेक्षता के सिद्धांत के अस्तित्व के पहले वर्षों में इसे पहुंचाया: ऐसा ब्रह्मांड अनिवार्य रूप से गुरुत्वाकर्षण पतन के संबंध में अस्थिर है।

यही है, किसी भी जादुई सुधार को लागू किए बिना, आपका यूनिवर्स या तो विस्तार या कमी करेगा, और ये संभावनाएं बराबर हैं। वह जो नहीं कर सकती वह अपरिवर्तित रहना है।

बेशक, एडविन हबल का काम अभी तक नहीं हुआ है। हम केवल यह नहीं जानते थे कि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा था, हमें यह भी नहीं पता था कि आकाश में ये सर्पिल वस्तुएं हमारे मिल्की वे के अंदर की वस्तुएं हैं या क्या ये अलग आकाशगंगाएं हैं। चूंकि आइंस्टीन, उस समय सबसे अधिक, स्थिर यूनिवर्स को अधिक पसंद करते थे, इसलिए उन्होंने ब्रह्मांड की स्थिरता के लिए एक विशेष तदर्थ सुधार का आविष्कार किया: एक कॉस्मोलॉजिकल स्थिरांक।

आइंस्टीन के सापेक्षता का विचार यह है कि समीकरण के दो पहलू हैं: एक पदार्थ और ऊर्जा के साथ और दूसरा अंतरिक्ष और समय के साथ। वह तर्क देती है कि पदार्थ और ऊर्जा की उपस्थिति अंतरिक्ष-समय की वक्रता और विकास को निर्धारित करती है, और अंतरिक्ष-समय कैसे घुमावदार और विकसित होता है, इसके भीतर पदार्थ और ऊर्जा की प्रत्येक मात्रा का भाग्य निर्धारित करता है।

एक ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक का अर्थ है "अंतरिक्ष में एक नई प्रकार की ऊर्जा निहित है, जिससे ब्रह्मांड के कपड़े का निरंतर गति से विस्तार होता है।" इसलिए, यदि ब्रह्मांड के पतन के लिए, पदार्थ और ऊर्जा की उपस्थिति के कारण, एक गुरुत्वाकर्षण बल काम कर रहा था, तो ब्रह्मांड का विस्तार करने और एक स्थिर ब्रह्मांड प्राप्त करने के लिए इस ब्रह्माण्ड संबंधी निरंतर काम करना संभव था। इन सभी मूल्यों को बराबर करने के लिए सभी आवश्यक थे ताकि वे पारस्परिक रूप से नष्ट हो जाएं।

यह पता चला कि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है, और इसे गुरुत्वाकर्षण गुरुत्वाकर्षण का मुकाबला करने के लिए किसी भी ब्रह्मांडीय स्थिरांक की आवश्यकता नहीं है। अपनी मूल स्थिति में, ब्रह्मांड ने बहुत तेज़ी से विस्तार करना शुरू किया, जिसने सभी पदार्थों और ऊर्जा से गुरुत्वाकर्षण के बल का प्रतिकार किया। संपीड़न के बजाय, ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा था, और विस्तार की गति धीमी हो गई।

1920 के दशक में इस खोज के बाद तार्किक बने दो प्रश्न पूछना स्वाभाविक होगा:

1. अपने शुरुआती दौर में यूनिवर्स के इतनी तेजी से विस्तार के कारण क्या हुआ?
2. ब्रह्मांड का भाग्य क्या होगा? क्या यह हमेशा के लिए विस्तारित हो जाएगा, क्या इसका विस्तार पुनरावृत्ति में बदल जाएगा, क्या यह सीमावर्ती राज्य में होगा, या कुछ और होगा?

पहला सवाल 50 साल से अधिक समय तक अनुत्तरित रहा, हालांकि, दिलचस्प बात यह है कि विलेम डी सिटर ने लगभग तुरंत सुझाव दिया कि विस्तार ब्रह्मांडीय स्थिरांक के कारण है।

अंत में, 1980 के दशक के प्रारंभ में, कॉस्मोलॉजिकल मुद्रास्फीति का सिद्धांत दिखाई दिया, जिसमें घातीय विस्तार के एक प्रारंभिक चरण की उपस्थिति का सुझाव दिया गया था, जब ब्रह्मांड को ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक की बहुत याद दिलाया गया था।

लेकिन यह एक वास्तविक ब्रह्मांडीय स्थिरांक नहीं हो सकता है, जिसे वैक्यूम ऊर्जा के रूप में भी जाना जाता है, क्योंकि ब्रह्मांड इस स्थिति में हमेशा के लिए नहीं रहा। ब्रह्मांड झूठे शून्य की स्थिति में हो सकता है, जब इसमें कुछ ऊर्जा निहित होती है, जो तब कम ऊर्जा वाली अवस्था में मर जाती है, जिसके कारण पदार्थ और विकिरण की उपस्थिति होती है: एक गर्म बिग बैंग!

मुद्रास्फीति ने अन्य भविष्यवाणियां की हैं, जिनमें से चार की पुष्टि पहले ही हो चुकी है, जिसके परिणामस्वरूप हम ब्रह्मांड के ऐसे शुरुआती चरण के अस्तित्व को स्वीकार करते हैं।

दूसरे प्रश्न की ओर मुड़ते हुए, ब्रह्मांड के भाग्य के बारे में, हमें कुछ अजीब लगता है। हमने प्रारंभिक तीव्र विस्तार और गुरुत्वाकर्षण के बल के बीच किसी प्रकार की दौड़ को खोजने की अपेक्षा की, जो सभी पदार्थों और विकिरण को प्रभावित करता है, और इसके बजाय हमें अप्रत्याशित रूप से अंधेरे नामक ऊर्जा का एक नया रूप मिला। और आप क्या सोचेंगे? यह डार्क एनर्जी, जैसा कि हम आज समझ रहे हैं, यह वास्तव में एक कॉस्मैटिक स्थिरांक जैसा दिखता है।

लेकिन दो प्रकार के घातीय विस्तार थे, पहले और बाद में, जो विस्तार से बहुत भिन्न होते हैं।

• ब्रह्मांड में मुद्रास्फीति की शुरुआती अवधि अनिश्चित काल तक चली - शायद 10 ^-33 एस, शायद लगभग अंतहीन, और आज की अंधेरे ऊर्जा छह अरब वर्षों तक हावी रही है।
• ब्रह्मांड में मुद्रास्फीति की शुरुआती अवधि बहुत तेज थी, ब्रह्मांड संबंधी विस्तार आज की तुलना में 10 ⁵⁰ गुना तेज हो गया । आज, इसके विपरीत, अंधेरे ऊर्जा विस्तार दर के 70% के लिए जिम्मेदार है।
• एक प्रारंभिक अवस्था ने किसी तरह पदार्थ और विकिरण के साथ बातचीत की। पर्याप्त रूप से उच्च ऊर्जा पर, एक निश्चित "मुद्रास्फीति का कण" मौजूद होना चाहिए यदि क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत हमारे लिए झूठ नहीं है। देर से मिलने वाली डार्क एनर्जी में किसी भी तरह का इंटरैक्शन नहीं होता है।

लेकिन समानताएं हैं।

दोनों में राज्य का एक समान समीकरण है, अर्थात्, ब्रह्मांड और समय के पैमाने के बीच संबंध।

जीआर में ऊर्जा घनत्व और दबाव के बीच दोनों का संबंध समान है।

दोनों ब्रह्मांड के एक घातीय विस्तार की ओर ले जाते हैं।

लेकिन क्या वे जुड़े हुए हैं? यह कहना बहुत मुश्किल है। क्योंकि, ज़ाहिर है, कि हम उन्हें अच्छी तरह से नहीं समझते हैं! व्यक्तिगत रूप से, मुद्रास्फीति के बारे में सोचते हुए, मुझे आधा लीटर सोडा की दो लीटर की बोतल की कल्पना करना पसंद है। मैं कल्पना करता हूं कि तेल की एक बूंद बोतल के अंदर तरल की सतह पर तैरती है। उच्च ऊर्जा की यह स्थिति मुद्रास्फीति के दौरान ब्रह्मांड से मिलती जुलती है।

तब कुछ ऐसा होता है जो तरल को बोतल से बाहर फेंक देता है। तेल को कम ऊर्जा वाली अवस्था में, तल पर भेजा जाता है।

लेकिन अगर बूंद नीचे तक नहीं पहुंचती है - यह शून्य पर नहीं रहेगी, लेकिन कुछ अंतिम निशान (जैसे समरूपता के दौरान हिग्स फ़ील्ड) - यह अंधेरे ऊर्जा की उपस्थिति का कारण बन सकती है। इन क्षेत्रों को जोड़ने वाले मॉडल, मुद्रास्फीति क्षेत्र और अंधेरे ऊर्जा क्षेत्र को क्विंटेसन के रूप में जाना जाता है ।

एक काम करने वाला सर्वोत्कृष्ट मॉडल बनाने के लिए काफी आसान है। समस्या यह है कि यह दो अलग-अलग काम करने वाले मॉडल बनाना आसान है - एक मुद्रास्फीति के लिए और एक अंधेरे ऊर्जा के लिए। हमारे पास दो नई घटनाएँ हैं जिन्हें काम करने के लिए सिद्धांत के लिए कम से कम दो "मुक्त मापदंडों" की आवश्यकता होती है। वे कनेक्ट हो सकते हैं, आप कनेक्ट नहीं कर सकते हैं, लेकिन ये मॉडल एक दूसरे से अलग नहीं हो सकते।

आज तक, हम केवल कुछ वर्गों के मॉडल को बाहर करने में सक्षम हैं, जिसमें प्रारंभिक या देर के चरणों में विस्तार की दर टिप्पणियों से मेल नहीं खाती है। लेकिन अवलोकन इस तथ्य के अनुरूप हैं कि मुद्रास्फीति अपने आप में है, और अंधेरे ऊर्जा पूरी तरह से अलग स्रोत से आती है। मुझे वास्तव में उस ज्ञान के बारे में बात करना पसंद नहीं है जिसे हमने प्राप्त किया है कि मुद्रास्फीति ^{15 15} के आदेश की ऊर्जा पर होती हैGeV, और डार्क एनर्जी - लगभग 10 ^-3 eV की ऊर्जा में , और फिर समझाते हैं कि "हम नहीं जानते कि वे जुड़े हुए हैं" - लेकिन यह कैसे है।

दुर्भाग्य से, यहां तक कि सभी प्रस्तावित प्रयोगों के साथ - जेम्स वेब, डब्ल्यूएफआईआरएसटी, लिसा और आईएलसी - हम निकट भविष्य में इस प्रश्न का उत्तर प्राप्त करने की उम्मीद नहीं करते हैं। यह एक सैद्धांतिक सफलता की उम्मीद है। मैंने खुद इस कार्य पर सीधे काम किया, और मैं कह सकता हूं कि मुझे नहीं पता कि यह कब हो सकता है।

एथन नंबर 107 से पूछें: क्या मुद्रास्फीति डार्क एनर्जी से जुड़ी है?

ब्रह्मांड का घातीय विस्तार अब हो रहा है, और दूसरा बहुत लंबे समय से हो रहा है। क्या वे संबंधित हैं?

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