🔷 ⤴️ 👩🏿‍🤝‍👩🏽 डार्क एनर्जी के बारे में अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न 👨‍💼 ⚕️ 🐦

[ शॉन माइकल कैरोल - कॉस्मोलॉजिस्ट, भौतिकी के प्रोफेसर, कैलिफ़ोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में भौतिकी विभाग में अध्ययन, अंधेरे ऊर्जा और सामान्य सापेक्षता में माहिर हैं। ट्रांस। ]

डार्क एनर्जी क्या है?

यह वही है जो ब्रह्मांड को गति देता है यदि वास्तव में ऐसी संपत्ति के साथ एक निश्चित इकाई है।

जाहिर है, मुझे पूछना चाहिए - यूनिवर्स के "त्वरण" का क्या अर्थ है?

सबसे पहले, ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है: हब्बल ने दिखाया है कि दूर की आकाशगंगाएं हमसे दूरी पर लगभग आनुपातिक गति से भागती हैं। "त्वरण" का अर्थ है कि यदि आप इन आकाशगंगाओं में से किसी एक की गति को मापते हैं, और फिर एक अरब वर्षों में उस पर लौटते हैं, और फिर से गति को मापते हैं, तो आप देखेंगे कि यह बढ़ गई है। तेजी के साथ आकाशगंगाएं हमसे दूर जा रही हैं।

लेकिन यह सरल शब्दों में किसी प्रकार का स्पष्टीकरण है। क्या इसे अधिक सारगर्भित और वैज्ञानिक रूप से समझाया जा सकता है?

दूर की आकाशगंगाओं के बीच की सापेक्ष दूरी को एक एकल सूचक, "स्केल फैक्टर" के रूप में अभिव्यक्त किया जा सकता है, जिसे अक्सर (टी) या आर (टी) के रूप में लिखा जाता है। यह, वास्तव में, ब्रह्मांड का "आकार" है - हालांकि काफी नहीं है, क्योंकि ब्रह्मांड असीम रूप से बड़ा हो सकता है। अधिक सटीक रूप से, यह एक पल से दूसरे स्थान पर अंतरिक्ष के सापेक्ष आकार है। ब्रह्मांड के विस्तार का मतलब है समय के साथ स्केल फैक्टर में वृद्धि। ब्रह्मांड के त्वरण का अर्थ है त्वरण के साथ इसकी वृद्धि - जो कि एक सकारात्मक दूसरे व्युत्पन्न के साथ है।

क्या इसका मतलब यह है कि हबल स्थिर, जो विस्तार की दर को मापता है, बढ़ रही है?

नहीं। हबल का "स्थिर" (या "हबल का पैरामीटर", क्योंकि यह समय के साथ बदलता है), विस्तार दर का वर्णन करता है, लेकिन यह केवल पैमाने के कारक का व्युत्पन्न नहीं है: यह गुणांक द्वारा विभाजित एक व्युत्पन्न है। क्यों? क्योंकि इस तरह यह आयामहीन हो जाता है और समझौतों के बदलाव के साथ नहीं बदलता है। हबल स्थिरांक एक गुणक है जो ब्रह्मांड के पैमाने कारक के परिवर्तन की दर को दर्शाता है।

यदि ब्रह्मांड धीमा हो जाता है, तो हबल निरंतर घट जाती है। यदि हबल निरंतर बढ़ता है, तो ब्रह्मांड में तेजी आती है। लेकिन एक मध्यवर्ती मोड है जिसमें ब्रह्मांड का विस्तार होता है, लेकिन हब्बल निरंतर घटता है - और हम सोचते हैं कि हमारा ब्रह्मांड इस मोड में रहता है। व्यक्तिगत आकाशगंगाओं की गति बढ़ रही है, लेकिन ब्रह्मांड के आकार को दोगुना करने में अधिक से अधिक समय लगता है।

दूसरे शब्दों में: हबल कानून एक आकाशगंगा v की गति को समीकरण d = H * d में d की दूरी के साथ सहसंबंधित करता है। हबल पैरामीटर घटने पर भी यह गति बढ़ सकती है; यदि यह दूरी बढ़ने की तुलना में अधिक धीरे-धीरे घटती है।

लेकिन क्या खगोलविदों ने वास्तव में आकाशगंगाओं की गति को फिर से मापने के लिए एक अरब साल इंतजार किया?

नहीं। हम बहुत दूर की आकाशगंगाओं की गति को मापते हैं। जैसे ही प्रकाश एक निश्चित गति से यात्रा करता है, प्रति वर्ष एक प्रकाश वर्ष, हम अतीत की ओर देखते हैं। अतीत के वेगों के इतिहास और उनके मतभेदों के पुनर्निर्माण से हमें ब्रह्मांड के त्वरण के तथ्य का पता चलता है।

और दूर की आकाशगंगा की दूरी कैसे मापनी है?

यह आसान नहीं है। सबसे विश्वसनीय तरीका एक "मानक मोमबत्ती" के माध्यम से है - बल्कि एक उज्ज्वल वस्तु जिसे दूर से देखा जा सकता है, और जिसकी स्वयं की चमक अग्रिम में जानी जाती है। फिर आप इसकी दूरी की गणना कर सकते हैं, बस इसकी चमक को मापकर। यह बेहोशी है, दूर है।

दुर्भाग्य से, मानक मोमबत्तियाँ मौजूद नहीं हैं।

तो उन्होंने क्या किया?

सौभाग्य से, हमारे पास थोड़ी हीन विधि है: मानकीकृत मोमबत्तियाँ। एक विशेष प्रकार का सुपरनोवा , टाइप Ia , बहुत उज्ज्वल है, और काफी नहीं है, लेकिन उसी चमक के बारे में है। सौभाग्य से, 1990 के दशक में, मार्क फिलिप्स ने आंतरिक चमक के बीच अद्भुत संबंध की खोज की और अधिकतम चमक तक पहुंचने के बाद सुपरनोवा को फीका होने में समय लगता है। नतीजतन, अगर हम चमक को मापते हैं, और यह समय के साथ कम हो जाता है, तो हम इस अंतर को ठीक कर सकते हैं और एक सार्वभौमिक चमक पैमाने का निर्माण कर सकते हैं जिसका उपयोग दूरियों को मापने के लिए किया जा सकता है।

और क्यों Ia सुपरनोवा का प्रकार मानकीकृत मोमबत्तियाँ निकला?

हम निश्चित रूप से निश्चित नहीं हैं - मूल रूप से, सब कुछ अनुभवजन्य रूप से गणना किया जाता है। लेकिन एक विचार है - हमें लगता है कि ये सुपरनोवा तब आते हैं जब सफ़ेद बौने बाहर से पदार्थ को आकर्षित करते हैं जब तक कि वे चंद्रशेखर की सीमा तक नहीं पहुंचते और विस्फोट नहीं करते। और चूंकि यह प्रतिबंध पूरे ब्रह्मांड में समान है, इसलिए यह आश्चर्यजनक नहीं है कि सुपरनोवा में समान चमक है। विभिन्न सितारा रचनाओं के कारण विचलन की संभावना है।

लेकिन आप कैसे जानते हैं कि सुपरनोवा कब होगा?

कोई रास्ता नहीं। वे शायद ही कभी दिखाई देते हैं, औसत आकाशगंगा के लिए हर सौ साल में एक बार। इसलिए, आपको चौड़े-कोण कैमरों के साथ आकाशगंगाओं के एक समूह को तुरंत देखने की आवश्यकता है। विशेष रूप से, समय में अलग-अलग बिंदुओं पर लिए गए आकाश की छवियों की तुलना की जाती है, एक-दूसरे से कई हफ्तों तक अलग हो जाती है (आमतौर पर छवियों को आकाश में अंधेरा होने पर अमावस्या पर लिया जाता है) - यह सिर्फ एक समय है जब सुपरनोवा को नाटकीय रूप से चमक जोड़ने की आवश्यकता होती है। कंप्यूटर का उपयोग करते हुए, नए उज्ज्वल बिंदुओं की तलाश में छवियों की तुलना की जाती है। इन बिंदुओं का अध्ययन यह पता लगाने के लिए किया जाता है कि क्या ये प्रकार Ia सुपरनोवा हैं। यह, ज़ाहिर है, बहुत मुश्किल है, और यह असंभव होगा यदि यह कई नवीनतम तकनीकी नवाचारों के लिए नहीं था - सीसीडी सेंसर वाले कैमरेऔर विशाल दूरबीनें। आज, आप यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि टिप्पणियों के परिणामस्वरूप, सुपरनोवा को दर्जनों में एकत्र किया जा सकता है - लेकिन जब पर्लमटर ने अपने समूह के साथ काम करना शुरू किया, तो यह बिल्कुल स्पष्ट नहीं था।

और ऐसी नौकरी करके उन्हें क्या पता चला?

अधिकांश खगोलविदों (लगभग सभी) ने ब्रह्मांड के धीमा होने की उम्मीद की - आकाशगंगाओं को गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से एक दूसरे के लिए आकर्षित किया जाएगा, जो उनके आंदोलन को धीमा कर देगा। लेकिन यह पता चला कि दूर के सुपरनोवा उम्मीद से अधिक मूर्छित दिखाई देते हैं - एक संकेत है कि वे भविष्यवाणी की तुलना में दूर स्थित हैं, अर्थात्, ब्रह्मांड में तेजी आ रही है।

ब्रह्मांड विज्ञानी इतनी जल्दी इस परिणाम को क्यों स्वीकार करते हैं?

1998 में परिणामों की घोषणा से पहले ही, यह स्पष्ट था कि ब्रह्मांड के साथ कुछ गलत था। यह ऐसा था जैसे ब्रह्मांड की उम्र अपने सबसे पुराने सितारों की उम्र से कम थी। सिद्धांतकारों की भविष्यवाणी की तुलना में मैटर कम था। बड़े पैमाने पर, संरचनाएं इतनी स्पष्ट नहीं थीं। डार्क एनर्जी की खोज ने इन सभी समस्याओं को हल कर दिया। सब कुछ जगह-जगह गिर गया। इसलिए, हालांकि लोग काफी सतर्क थे, इस अवलोकन के बाद, ब्रह्मांड बहुत स्पष्ट हो गया।

लेकिन हम कैसे जानते हैं कि सुपरनोवा मंद नहीं दिखता क्योंकि वे किसी चीज से अस्पष्ट होते हैं, या क्योंकि अतीत में सब कुछ अलग था?

सवाल वैध है, और सुपरनोवा का अध्ययन करने वाली दो टीमों ने बहुत सक्रिय रूप से इसके विश्लेषण पर काम किया है। आप कभी भी 100% सुनिश्चित नहीं हो सकते हैं, लेकिन आप लगातार नई पुष्टि प्राप्त कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, खगोलविदों ने लंबे समय से जाना है कि अस्पष्ट पदार्थ लाल प्रकाश को लाल की तुलना में अधिक आसानी से बिखेरते हैं, जिसके परिणामस्वरूप गैस और धूल के बादलों के पीछे के सितारे "ब्लश" करते हैं। आप इस तरह की लालिमा की तलाश कर सकते हैं, और सुपरनोवा के मामले में, यह महत्वहीन है। इसके अलावा, अब हमारे पास एक ही निष्कर्ष पर जाने वाले स्वतंत्र सबूतों की बहुतायत है - इसलिए ऐसा लगता है कि सुपरनोवा का उपयोग करने वाले प्रारंभिक माप हमारे लिए झूठ नहीं थे।

क्या यह सच है कि अंधेरे ऊर्जा के अस्तित्व के लिए स्वतंत्र सबूत हैं?

अरे हाँ! सबसे सरल तर्क घटाव है। अवशेष विकिरण हमें ब्रह्माण्ड में पदार्थ सहित ऊर्जा की पूरी मात्रा बताता है। आकाशगंगाओं और समूहों के स्थानीय माप पदार्थ की कुल मात्रा देते हैं। यह पता चला है कि पदार्थ कुल ऊर्जा का केवल 27% मौजूद है, जो हमारे लिए अदृश्य किसी प्रकार के पदार्थ के रूप में 73% के साथ हमें छोड़ देता है, लेकिन कोई फर्क नहीं पड़ता: "अंधेरे ऊर्जा"। यह राशि ब्रह्मांड के त्वरण को समझाने के लिए पर्याप्त है। अन्य साक्ष्य ध्वनिक बैरियन दोलनों (बड़े पैमाने पर संरचनाओं पर तरंगें हैं, जिनका आकार ब्रह्मांड के विस्तार के इतिहास का अध्ययन करने में मदद करता है) और संरचनाओं के विकास के रूप में वे विस्तार करते हैं।

खैर, और डार्क एनर्जी क्या है?

खुशी है कि आपने पूछा! डार्क एनर्जी के तीन मुख्य गुण हैं। सबसे पहले, यह अंधेरा है। हम इसे नहीं देखते हैं, और जहां तक माप हमें बताते हैं, यह बिल्कुल भी मामले के साथ बातचीत नहीं करता है (यदि यह बातचीत करता है, तो यह हमारी टिप्पणियों की संभावनाओं से अधिक है)। दूसरे, यह समान रूप से वितरित किया जाता है। यह आकाशगंगाओं और समूहों में जमा नहीं होता है, या हम उनकी गतिशीलता का अध्ययन करके इसकी खोज करेंगे। तीसरा, यह स्थिर है। ब्रह्मांड के फैलते ही डार्क एनर्जी का घनत्व (प्रति घन प्रकाश वर्ष ऊर्जा की मात्रा) स्थिर रहता है। यह पदार्थ की तरह नहीं फैलता है।

पिछले दो गुण हमें इसे "ऊर्जा" कहने की अनुमति देते हैं न कि "पदार्थ"। डार्क एनर्जी लोकल डायनामिक्स के साथ कणों की तरह बर्ताव नहीं करती है और ब्रह्मांड के फैलते ही बिखर जाती है। डार्क एनर्जी कुछ और है।

दिलचस्प कहानी। और वास्तव में अंधेरे ऊर्जा क्या हो सकती है?

इस स्थान के लिए अग्रणी उम्मीदवार सबसे सरल है: "वैक्यूम ऊर्जा" या "ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक।" चूंकि हम जानते हैं कि डार्क एनर्जी समान रूप से वितरित और स्थिर होती है, पहली बात जो दिमाग में आती है वह यह है कि यह पूरी तरह से वितरित और पूरी तरह से स्थिर है। यह निर्वात की ऊर्जा होगी: ऊर्जा की एक निश्चित मात्रा जो अंतरिक्ष के प्रत्येक टुकड़े के पास होती है, और जो एक स्थान से दूसरे स्थान पर या समय के साथ चलती है, या तो बदलती नहीं है। यदि आप रुचि रखते हैं तो सौ मिलियन सेंटीमीटर प्रति क्यूबिक सेंटीमीटर।

लेकिन क्या वैक्यूम एनर्जी किसी कॉस्मोलॉजिकल स्थिरांक से अलग नहीं है?

हां। जो कोई भी इस बात से इनकार करता है, उस पर विश्वास न करें। जब आइंस्टीन पहली बार इस विचार के साथ आए थे, तो उन्होंने इसे "ऊर्जा" के रूप में नहीं सोचा था, उन्होंने इसे इस तरह से संशोधन के रूप में सोचा था कि अंतरिक्ष-समय की वक्रता ऊर्जा के साथ बातचीत करती है। लेकिन यह पता चला है कि यह एक और एक ही है। यदि कोई इस पर विश्वास नहीं करता है, तो पूछें कि वह किन टिप्पणियों को एक दूसरे से अलग करने जा रहा है।

क्या वैक्यूम ऊर्जा क्वांटम उतार-चढ़ाव से उत्पन्न नहीं होती है?

वास्तव में नहीं। सभी घटनाओं का एक पूरा पहाड़ खाली जगह की ऊर्जा पैदा कर सकता है, और उनमें से कुछ पूरी तरह से शास्त्रीय हैं, जिसमें क्वांटम उतार-चढ़ाव के साथ कुछ भी नहीं है। लेकिन क्वांटम उतार-चढ़ाव को इस ऊर्जा की उपस्थिति के लिए अग्रणी शास्त्रीय घटनाओं में भी जोड़ा जाता है। वे काफी मजबूत हैं, और यह हमें ब्रह्मांडीय स्थिरांक की समस्या की ओर ले जाता है।

ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक की समस्या क्या है?

यदि केवल शास्त्रीय यांत्रिकी हमें ज्ञात थी, तो ब्रह्मांडीय स्थिरांक केवल एक संख्या होगी - इसका कोई कारण विशेष रूप से बड़ा या छोटा, सकारात्मक या नकारात्मक नहीं होगा। हम इसे मापेंगे और शांत करेंगे।

लेकिन हमारी दुनिया शास्त्रीय नहीं है, बल्कि क्वांटम है। और क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत में, शास्त्रीय मात्रा को क्वांटम सुधार से गुजरना चाहिए। वैक्यूम ऊर्जा के मामले में, इन सुधारों में आभासी कणों की ऊर्जा का रूप होता है, जिनमें से उतार-चढ़ाव रिक्त स्थान के वैक्यूम में होते हैं।

हम इन उतार-चढ़ाव के परिणामस्वरूप ऊर्जा की मात्रा को जोड़ सकते हैं और अनंत प्राप्त कर सकते हैं। यह, जाहिरा तौर पर, सच नहीं है, और हमें संदेह है कि हम गणना में अतिरंजना कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, इस खुरदरी गणना में प्लैंक लंबाई से कम तरंग दैर्ध्य सहित सभी आकारों के उतार-चढ़ाव शामिल हैं, जिस पर, शायद, अंतरिक्ष-समय अपनी वैचारिक विश्वसनीयता खो देता है। यदि हम प्लैंक लंबाई से अधिक केवल तरंग दैर्ध्य को जोड़ते हैं, तो हमें ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक का अनुमान मिलता है।

और परिणामस्वरूप, मनाया मूल्य से 10 ¹²⁰ अधिक निकलता है । यह अंतर ब्रह्मांडीय स्थिरांक की समस्या है।

ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक इतना छोटा क्यों है?

किसी को पता नहीं है। जब हम सुपरनोवा के साथ काम करने में सक्षम नहीं थे, कई भौतिक विज्ञानी छिपे हुए समरूपता या एक गतिशील तंत्र के अस्तित्व में विश्वास करते थे, जो ब्रह्मांड संबंधी स्थिरांक को रीसेट करता है, क्योंकि हम आश्वस्त थे कि यह हमारे अनुमानों से कम था। अब हमें यह समझाने की आवश्यकता है कि यह छोटा क्यों है और गैर-शून्य क्यों है। और, इसके अलावा, संयोग की समस्या है - अंधेरे ऊर्जा और पदार्थ के घनत्व के परिमाण के क्रम क्यों मेल खाते हैं।

यह कितना बुरा है: फिलहाल, ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के अर्थ के लिए सबसे अच्छा स्पष्टीकरण मानवविज्ञान सिद्धांत है। यदि हम एक ऐसी विविधता में रहते हैं जिसमें विभिन्न क्षेत्रों में निर्वात ऊर्जा के मूल्य भिन्न होते हैं, तो हम कह सकते हैं कि जीवन मौजूद हो सकता है (साथ ही अवलोकन कर सकते हैं और नोबेल पुरस्कार जीत सकते हैं) केवल उन क्षेत्रों में जिनमें निर्वात ऊर्जा अनुमान से बहुत कम है। यदि यह बड़े और सकारात्मक होते, तो आकाशगंगाएं और यहां तक कि परमाणु भी फट जाते। यदि यह बड़ा और नकारात्मक होता, तो यूनिवर्स जल्दी से फिर से तैयार हो जाता। ऐसी स्थितियों में, एक विशिष्ट पर्यवेक्षक उस अवलोकन के करीब एक मूल्य प्राप्त करेगा। ब्रह्मांड के त्वरण की खोज से बहुत पहले स्टीवन वेनबर्ग ने 1988 में यह भविष्यवाणी की थी। लेकिन उन्होंने इसके लिए पुरजोर वकालत नहीं की, उन्होंने बस इतना कहा कि "अगर सब कुछ ऐसा है, तो हम निम्नलिखित की तरह कुछ देखेंगे।"इन गणनाओं के साथ कई समस्याएं हैं, खासकर जब हम "विशिष्ट पर्यवेक्षकों" को शामिल करना शुरू करते हैं, भले ही हम मल्टीवर्स के अस्तित्व में विश्वास करते हैं। मैं मल्टीवर्स को प्रतिबिंबित करने का आनंद लेता हूं, लेकिन मैं इस सैद्धांतिक मंच से संबंधित अवलोकन योग्य मात्रा के बारे में कोई भी भविष्यवाणी करने की हमारी क्षमता के बारे में संदेह नहीं करता हूं।

हमें एक सरल सूत्र की आवश्यकता है जो प्रकृति के अन्य सभी स्थिरांक के कार्य के रूप में एक ब्रह्मांडीय स्थिरांक की भविष्यवाणी करता है। हमारे पास यह नहीं है, लेकिन हम इसे बाहर लाने की कोशिश करते हैं। प्रस्तावित विकल्प क्वांटम गुरुत्व, अतिरिक्त आयाम, वर्महोल, सुपरसिमेट्री, नॉनोकैलिटी और अन्य दिलचस्प, लेकिन सट्टा विचारों के साथ काम करते हैं। अभी तक कुछ भी जड़ नहीं लिया है।

क्या किसी भी प्रयोग ने स्ट्रिंग सिद्धांत के विकास को प्रभावित किया है?

हाँ: ब्रह्मांड का त्वरण। इससे पहले, सिद्धांतकारों ने शून्य शून्य ऊर्जा के साथ ब्रह्मांड का वर्णन करने की आवश्यकता को माना। जब इसे शून्य से अलग करने का मौका आया, तो यह सवाल उठा कि क्या इस तथ्य को स्ट्रिंग सिद्धांत में बदल दिया जा सकता है। यह पता चला कि यह करना इतना मुश्किल नहीं है। समस्या यह है कि यदि आप एक समाधान पाते हैं, तो दूसरों की एक बड़ी संख्या है। स्ट्रिंग सिद्धांत का ऐसा परिदृश्य एक अद्वितीय समाधान के लिए आशा को मारता है जो वास्तविक दुनिया की व्याख्या कर सकता है। यह अच्छा होगा, लेकिन विज्ञान को वह प्रकृति प्रदान करनी होगी जो प्रकृति प्रदान करती है।

क्या है संयोग की समस्या?

ब्रह्मांड के विस्तार के साथ, पदार्थ धुंधला हो गया है, और अंधेरे ऊर्जा का घनत्व स्थिर है। इसका मतलब है कि डार्क एनर्जी और पदार्थ का आपेक्षिक घनत्व समय के साथ बदलता रहता है। अतीत में और अधिक मामला था, भविष्य में अंधेरे ऊर्जा हावी होगी। लेकिन आज वे लगभग समान रूप से विभाजित हैं। जब संख्या ^10,100 गुना या अधिक हो सकती है , तो तीन बार के अंतर को नहीं माना जाता है। जब पैदा होने के लिए पर्याप्त अंधेरे ऊर्जा की खोज की जाती है, तो हम भाग्यशाली क्यों होते हैं और नोबेल के लायक ऐसी कोशिशें करने के लिए पर्याप्त नहीं हैं? या तो यह एक संयोग है (क्यों नहीं), या हम कुछ विशेष समय पर रहते हैं। आंशिक रूप से इस कारण से, लोग मानव सिद्धांत को स्वीकार करने के लिए बहुत उत्सुक हैं। ब्रह्मांड असंगत हो जाता है।

अगर डार्क एनर्जी में लगातार घनत्व और स्पेस फैलता है, तो क्या इसका मतलब यह है कि ऊर्जा संरक्षित नहीं है?

हाँ, और यह ठीक है।

डार्क एनर्जी और वैक्यूम एनर्जी में क्या अंतर है?

डार्क एनर्जी आमतौर पर समान रूप से वितरित और स्थिर पदार्थ के लिए स्वीकृत शब्द है जिसके कारण ब्रह्मांड में तेजी आती है। वैक्यूम एनर्जी डार्क एनर्जी की भूमिका के लिए उम्मीदवारों में से एक है, जो आदर्श रूप से वितरित और स्थिर है।

तो, क्या अंधेरे ऊर्जा की भूमिका के लिए अन्य उम्मीदवार हैं?

हां। आपको बस कुछ समान रूप से वितरित और निरंतर कुछ चाहिए। यह पता चला है कि इनमें से अधिकांश चीजें अपना घनत्व खो देती हैं, इसलिए निरंतर ऊर्जा के स्रोत खोजना आसान नहीं है। विचारों में सबसे सरल और सबसे अच्छा है, केवल एक स्केलर फ़ील्ड जो ब्रह्मांड को भरता है, और धीरे-धीरे समय के साथ बदलता है।

क्या पंचक का विचार स्वाभाविक है?

विशेष रूप से नहीं। मूल रूप से यह योजना बनाई गई थी कि कुछ गतिशील और बदलते हुए, और न केवल निश्चित रूप से देखकर, आप कुछ चतुर स्पष्टीकरण पा सकते हैं कि अंधेरे ऊर्जा इतनी कमजोर क्यों है, और संयोग की समस्या भी बताई जा सकती है। लेकिन इन आशाओं पर अमल नहीं हुआ।

केवल नई समस्याएं जोड़ी गईं। क्वांटम फील्ड सिद्धांत के अनुसार, स्केलर फ़ील्ड भारी होना पसंद करते हैं। लेकिन क्विंटसनेस के मामले में, स्केलर फ़ील्ड को अनुचित रूप से हल्का होना चाहिए, 10 ^-30सबसे हल्के न्यूट्रिनो के वजन से (लेकिन शून्य नहीं)। और यह एक समस्या है, और दूसरा - एक हल्के स्केलर क्षेत्र को सामान्य पदार्थ के साथ बातचीत करना चाहिए। यहां तक कि अगर इस तरह की बातचीत कमजोर होगी, तो इसका पता लगाना संभव होना चाहिए - लेकिन उन्होंने इसे नहीं पाया। बेशक, यह न केवल एक समस्या है, बल्कि एक अवसर भी है - शायद सबसे अच्छे प्रयोगों में "क्विंटेसेंस की शक्ति" मिलेगी, और हम अंत में अंधेरे ऊर्जा से निपटेंगे।

हम क्विंटस के विचार का परीक्षण कैसे कर सकते हैं?

प्रत्यक्ष - सुपरनोवा का उपयोग करें, केवल चालाक। सामान्य तौर पर: इतनी सटीकता के साथ ब्रह्मांड के विस्तार का एक नक्शा बनाने के लिए कि यह देखा जा सकता है कि क्या समय के साथ अंधेरे ऊर्जा का घनत्व बदल जाता है। आमतौर पर इसे अंधेरे ऊर्जा की स्थिति के समीकरण के पैरामीटर w को मापने के प्रयास के रूप में दर्शाया जाता है। यदि डब्ल्यू -1 है, तो अंधेरे ऊर्जा स्थिर है - यह वैक्यूम की ऊर्जा है। यदि w -1 से थोड़ा अधिक है, तो अंधेरे ऊर्जा का घनत्व कम हो जाता है। यदि यह -1 (उदाहरण के लिए, -1.1) से थोड़ा कम है, तो अंधेरे ऊर्जा का घनत्व बढ़ जाता है। कई सैद्धांतिक कारणों से, यह खतरनाक है , लेकिन हमें अभी भी इस पर नज़र रखने की आवश्यकता है।

W क्या है?

इसे राज्य के समीकरण का पैरामीटर कहा जाता है, क्योंकि यह w = p / ρ के माध्यम से अपने ऊर्जा घनत्व ρ के साथ अंधेरे ऊर्जा p के दबाव को जोड़ता है। बेशक, कोई भी अंधेरे ऊर्जा के दबाव को मापता नहीं है, इसलिए परिभाषा बल्कि बेवकूफ है - लेकिन यह सिर्फ एक ऐतिहासिक मामला है। क्या मायने रखता है कि समय के साथ डार्क एनर्जी कैसे बदलती है, लेकिन जीटीआर में इसका सीधा संबंध राज्य के समीकरण के पैरामीटर से है।

क्या इसका मतलब यह है कि अंधेरे ऊर्जा का दबाव नकारात्मक है?

वास्तव में। नकारात्मक दबाव का मतलब है कि पदार्थ खींचता है, धक्का नहीं देता है, जैसे कि दोनों किनारों से एक लम्बी वसंत को आवक खींच रहा है। इसे अक्सर तनाव कहा जाता है। इसलिए, मैंने "डार्क एनर्जी" के बजाय "सुचारू तनाव" शब्द का प्रस्ताव रखा, लेकिन मुझे देर हो गई।

ब्रह्मांड को गति देने वाली डार्क एनर्जी क्यों बनाती है?

क्योंकि यह निरंतर है। आइंस्टीन का कहना है कि ऊर्जा स्पेसटाइम झुकती है। ब्रह्मांड के मामले में, यह वक्रता खुद को अंतरिक्ष की वक्रता (और स्थान-समय नहीं) और ब्रह्मांड के विस्तार के रूप में प्रकट करती है। हमने अंतरिक्ष की वक्रता को मापा, और यह अनिवार्य रूप से शून्य है। इसलिए, निरंतर ऊर्जा एक निरंतर विस्तार दर की ओर ले जाती है। विशेष रूप से, हबल पैरामीटर निरंतर के करीब है, और यदि आप हबल कानून, v = H * d को याद करते हैं, तो आप समझेंगे कि यदि H लगभग स्थिर है, तो v दूरियों के बढ़ने के कारण बढ़ जाएगा। वहाँ तुम्हारे पास है।

यदि नकारात्मक दबाव तनाव की तरह है, तो यह सब कुछ एक साथ क्यों नहीं खींचता है और इसे पक्षों पर धकेलता है?

कभी-कभी आप भावों को सुन सकते हैं जैसे "अंधेरे ऊर्जा नकारात्मक दबाव के कारण ब्रह्मांड को तेज करती है।" कड़ाई से बोलना, यह है, लेकिन यह थोड़ा विपरीत है: ऐसी अभिव्यक्ति केवल समझने का भ्रम देती है। आपको बताया जाता है कि "गुरुत्वाकर्षण बल घनत्व और ट्रिपल दबाव पर निर्भर करता है, इसलिए यदि दबाव घनत्व के बराबर और विपरीत है, तो गुरुत्वाकर्षण वापस हो जाएगा।" यह उचित लगता है, लेकिन कोई भी आपको यह नहीं समझाएगा कि गुरुत्वाकर्षण घनत्व और ट्रिपल दबाव पर क्यों निर्भर करता है। और सामान्य तौर पर, गुरुत्वाकर्षण का बल इस पर निर्भर नहीं करता है, लेकिन अंतरिक्ष का स्थानीय विस्तार।

सवाल यह है कि "तनाव चीजों को एक साथ क्यों नहीं खींचता है?" वैध। इसका उत्तर यह है कि डार्क एनर्जी किसी चीज को दबाती नहीं है और कुछ भी नहीं खींचती है। यह सामान्य पदार्थ के साथ बातचीत नहीं करता है, और अंतरिक्ष में समान रूप से वितरित किया जाता है, इसलिए किसी भी दिशा में एक तनाव होगा जो इसके विपरीत में बिल्कुल उसी द्वारा मुआवजा दिया जाएगा। गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से काम करते हुए ब्रह्मांड को अंधेरे ऊर्जा के अप्रत्यक्ष प्रभाव से त्वरित किया जाता है।

वास्तव में, अंधेरे ऊर्जा ब्रह्मांड को तेज करने का कारण बनती है क्योंकि यह निरंतर है।

क्या डार्क एनर्जी एंटी-ग्रेविटी की तरह दिखती है?

नहीं। डार्क एनर्जी एंटी-ग्रेविटी नहीं है, बल्कि बस गुरुत्वाकर्षण है। शून्य ऊर्जा के साथ एक ऐसी दुनिया की कल्पना करें, जिसमें दो ऊर्जा का समावेश हो। ये दो बुलबुले नहीं फटकारते हैं, वे आकर्षित होते हैं। लेकिन बुलबुले के अंदर, अंधेरे ऊर्जा अंतरिक्ष को धक्का देती है, और इसका विस्तार होता है। इस तरह के गैर-यूक्लिडियन ज्यामिति के चमत्कार हैं।

क्या यह एक नई प्रतिकारक शक्ति है?

नहीं। यह पुरानी शक्ति के स्रोत का एक नया प्रकार है - गुरुत्वाकर्षण। कोई नई ताकत नहीं।

डार्क एनर्जी और डार्क मैटर में क्या अंतर है?

ये पूरी तरह से अलग चीजें हैं। डार्क मैटर एक कण है, जो अभी तक हमारे द्वारा खोजा नहीं गया है। हम इसके अस्तित्व के बारे में जानते हैं, क्योंकि हम देखते हैं कि यह विभिन्न वस्तुओं (आकाशगंगा, गुच्छों, बड़े पैमाने पर संरचनाओं, विकिरण से राहत) की मदद से कैसे प्रभावित होता है। यह ब्रह्मांड का 23% हिस्सा है। लेकिन वास्तव में, यह अच्छा पुराना मामला है, सिर्फ एक जिसे हम (अभी तक) ठीक नहीं कर सकते हैं। यह गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में जमा होता है और ब्रह्मांड के विस्तार के दौरान फैलता है। दूसरी ओर, डार्क एनर्जी जमा या फैलती नहीं है। यह कणों से नहीं बना है, यह कुछ पूरी तरह से अलग है।

या हो सकता है कि कोई अंधेरे ऊर्जा नहीं है, बस एक ब्रह्मवैज्ञानिक पैमाने पर गुरुत्वाकर्षण को थोड़ा सही करने की आवश्यकता है?

यह संभव है। इस विचार के लिए कम से कम दो लोकप्रिय दृष्टिकोण हैं: f® गुरुत्वाकर्षण, जिसे मार्क फिलिप्स और मैंने विकसित करने में मदद की, और DGP गुरुत्वाकर्षण - द्वाली, गबाडज़े और पोरती। पहला दृष्टिकोण घटनात्मक है, इसमें आइंस्टीन क्षेत्र समीकरण केवल चार आयामों में कार्रवाई को सही करके बदलता है, और दूसरा अतिरिक्त माप का उपयोग करता है जिसे केवल बड़ी दूरी पर तय किया जा सकता है। दोनों में समस्याएं हैं - जरूरी नहीं कि दुर्गम, लेकिन गंभीर - स्वतंत्रता की नई डिग्री और साथ अस्थिरता के साथ।

संशोधित गुरुत्वाकर्षण विचार करने योग्य है। लेकिन, जैसा कि quintessence के मामले में, यह कम से कम अभी के लिए, इससे अधिक समस्याएं पैदा करता है। मैं सफलता के अवसरों की निम्नलिखित भविष्यवाणियों को पसंद करता हूं: कॉस्मोलॉजिकल स्थिर: 0.9, गतिशील अंधेरे ऊर्जा = 0.09, संशोधित गुरुत्वाकर्षण = 0.01।

ब्रह्मांड के भविष्य के बारे में डार्क एनर्जी क्या कहती है?

इस बात पर निर्भर करता है कि डार्क एनर्जी क्या है। यदि यह एक शाश्वत ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक है, तो ब्रह्मांड का विस्तार, ठंडा और खाली होना जारी रहेगा। नतीजतन, खाली जगह के अलावा कुछ नहीं बचेगा।

लौकिक स्थिरांक अस्थायी रूप से स्थिर हो सकता है; यह भविष्य में एक चरण संक्रमण हो सकता है, जिसके बाद वैक्यूम ऊर्जा कम हो जाएगी। तब ब्रह्मांड पुनरावृत्ति हो सकता है।

अगर डार्क एनर्जी डायनेमिक है, तो कुछ भी संभव है। यदि यह गतिशील और बढ़ता है (हमेशा -1 से कम), तो हम एक बड़ा अंतर भी प्राप्त कर सकते हैं ।

आगे क्या?

हम बेहतर ब्रह्मांड संबंधी टिप्पणियों के माध्यम से अंधेरे ऊर्जा (या संशोधित गुरुत्वाकर्षण) से निपटना चाहेंगे। इसका मतलब है कि राज्य के समीकरण के पैरामीटर को मापने के साथ-साथ विभिन्न मॉडलों की तुलना करने के लिए आकाशगंगाओं और समूहों में गुरुत्वाकर्षण के अवलोकन में सुधार करना। सौभाग्य से, जबकि अमेरिका में महत्वाकांक्षी विज्ञान परियोजनाओं को छोड़ दिया जा रहा है, यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी अंधेरे ऊर्जा को मापने के लिए एक उपग्रह विकसित कर रही है । विकसित और भूमि आधारित अनुसंधान परियोजनाओं, और एक बड़े मनोरम दूरबीन (बड़े संक्षिप्त सर्वेक्षण टेलीस्कोप) हमें अपनी शुरुआत के बाद एक बहुत देना चाहिए।

लेकिन उत्तर उबाऊ हो सकता है - अंधेरे ऊर्जा एक साधारण ब्रह्मांड विज्ञान स्थिर होगा। यह केवल एक ही संख्या है, और इसके साथ क्या किया जा सकता है? इस मामले में, हमें स्पष्ट रूप से बेहतर सिद्धांतों, साथ ही संबंधित अनुभवजन्य डेटा स्रोतों से योगदान की आवश्यकता है - कण त्वरक, पांचवें बल की खोज, गुरुत्वाकर्षण जांच - जहां भी आप अंतरिक्ष-समय और क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के बारे में जानकारी प्राप्त कर सकते हैं। स्तर।

विज्ञान में जो महान है वह यह है कि पुस्तक के अंत में कोई सही उत्तर नहीं हैं, सबसे पहले, आपको खुद को खोदने की आवश्यकता है। और डार्क एनर्जी सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक है।

डार्क एनर्जी के बारे में अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न