आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत के सबसे अचूक परिणामों में से एक यह है कि कोई पूर्ण स्थान या पूर्ण समय नहीं है। यदि आप पूछते हैं कि आप कहां और कब हैं, तो आप जवाब देंगे। लेकिन अगर आप और मैं एक लंबी दूरी तय करते हैं, और मैं आपसे पूछता हूं कि आप कब और कहां, जैसा आप सोचते हैं, मैं हूं, तो हमारे जवाब जरूरी नहीं होंगे। यह पता चला है कि सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत में उस जगह के अलावा स्थान और समय (और दूरी) निर्धारित करने के लिए कोई सार्वभौमिक तरीका नहीं है जहां आप हैं। परिणामस्वरूप, हमारे पास ऐसी चीजों को परिभाषित करने के कई तरीके हैं, और पाठक का प्रश्न इसके साथ जुड़ा हुआ है:
मैं आपके अनुरूप समय और संबंधित दूरी की व्याख्या करना चाहूंगा - यह क्या है, कब और कैसे इनका उपयोग सामान्य समय और दूरी के साथ किया जाता है।
साधारण भाषण में "समय" और "दूरी" जैसी अवधारणाओं का उपयोग करते हुए, हम कई धारणाएँ बनाते हैं, जिनके बारे में हम शायद ही कभी सोचते हैं।
अगर आपको लगता है कि आप मुझे बता सकते हैं कि मैं कहां हूं, तो दिन का समय सुबह 10:05 है, और मैं आपसे 700 मीटर दूर हूं, आप समझ नहीं सकते कि आप अपने अनुमानों के आधार पर किस आधार पर आश्वस्त हैं। आप मानते हैं कि हमारी घड़ियाँ एक ही गति से चलती हैं, कि वे उसी स्थान से आती हैं जहाँ हम समय के मूल्य पर सहमत हुए थे, और जब हम इन घड़ियों को फिर से एक साथ लाएंगे, तो वे एक-दूसरे के अनुरूप भी होंगी। यह आसान है, है ना?
लेकिन यह तभी संभव है जब दो महत्वपूर्ण शर्तें पूरी हों:
1. बाकी सब चीजों के संबंध में कुछ भी नहीं चलता है। यदि दो वस्तुएं एक-दूसरे के सापेक्ष गति प्राप्त करती हैं, तो वे समय के एक अलग पाठ्यक्रम (और दूरी की भावना) का अनुभव करती हैं। समय की गति के कारण प्रकाश की गति के करीब गति करने वाले अस्थिर कण लंबे समय तक जीवित रहते हैं, और आईएसएस में सवार अंतरिक्ष यात्री तेजी से पृथ्वी के चारों ओर घूम रहे हैं, जो पृथ्वी पर गतिहीन लोगों की तुलना में थोड़ी अलग है।
2. अंतरिक्ष बिल्कुल सपाट है, जो कभी नहीं होता है। ब्रह्मांड में सामान्य सापेक्षता काम करती है, और इसके अनुसार, पदार्थ और ऊर्जा के अस्तित्व का मतलब है कि अंतरिक्ष घुमावदार है, और यह कि गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में डूबने की गहराई के आधार पर घड़ी अलग-अलग गति से चलती है। एम्पायर स्टेट बिल्डिंग के शीर्ष पर स्थित घड़ी हर साल अपने पैर में घड़ी से कुछ माइक्रोसेकंड पीछे हो जाती है।
समान प्रतिबंध दूरियों पर लागू होते हैं: अंतरिक्ष की गति और वक्रता एक अलग दूरी के मानक को अपनाने के लिए विभिन्न स्थानों में पर्यवेक्षकों के लिए असंभव बना देती है। लेकिन वास्तव में महान दूरी के लिए, कुछ और एक भूमिका निभाना शुरू कर देता है: ब्रह्मांड के तराजू पर ब्रह्मांड के अंतरिक्ष के बहुत कपड़े के विस्तार का तथ्य। हम अब आकाशगंगाओं के बीच की दूरी के बारे में बात नहीं कर सकते हैं क्योंकि कुछ सहमत शासक द्वारा मापा जा सकता है, क्योंकि आकाशगंगाओं के बीच की जगह समय के साथ फैलती है। और यह समस्याओं की ओर जाता है जब हम बात करना शुरू करते हैं, उदाहरण के लिए, ब्रह्मांड में सबसे दूर आकाशगंगाओं के बारे में।
दूरियों के लिए वर्तमान स्थान रिकॉर्ड धारक 11.1 के रेडशिफ्ट पर स्थित है, जिसका अर्थ है कि यूनिवर्स के अस्तित्व के दौरान, बिग बैंग से 13.8 बिलियन वर्ष, इसकी रोशनी हम तक पहुंची, 13.4 बिलियन वर्ष की यात्रा की। लेकिन यह आकाशगंगा हमसे कितनी दूर है? पथ पर बिताए समय के आधार पर, आप तय कर सकते हैं कि यह 13.4 बिलियन प्रकाश वर्ष दूर है - लेकिन शायद ही ऐसा हो। जब हमारे पास पहुंची प्रकाश इस आकाशगंगा द्वारा उत्सर्जित की गई थी, तो यह हमसे दो बिलियन प्रकाश वर्ष अधिक नहीं थी। ब्रह्मांड के विस्तार के लिए धन्यवाद, हम, माप के आम तौर पर स्वीकृत मानक का उपयोग करते हुए, कह सकते हैं कि अब यह हमसे 32 बिलियन प्रकाश वर्ष है। सार्वभौमिक दूरी मानक एक विस्तारित ब्रह्मांड में परिभाषित करना कठिन है, जिसमें समय के साथ दूरियां बदल जाती हैं।
इसलिए एक पाठक के प्रश्न का उत्तर देते समय हम जो अवधारणाएँ प्रस्तुत करते हैं, वह विभिन्न प्रकार की दूरियों की अवधारणा है। वह हमें उनमें से एक के बारे में पूछता है -
परिचर दूरी के बारे में। यह मेरी पसंदीदा अवधारणाओं में से एक है: इसका मतलब है कि हबल विस्तार के कारण ब्रह्मांड में दूरियां बदल जाती हैं, इसलिए यह गणना से विस्तार को बाहर कर देता है। यह ब्रह्मांड की ऐसी संरचनाओं के निर्माण के लिए बहुत सुविधाजनक है, जैसे सितारों, आकाशगंगाओं, समूहों और धागे। गुरुत्वाकर्षण, निश्चित रूप से योगदान दे रहा है, लेकिन ब्रह्मांड इस समय सभी का विस्तार कर रहा है। विस्तार के लिए दूरियों को समायोजित करने का तरीका जानने के बाद, हम देख सकते हैं कि ब्रह्माण्ड की बड़े पैमाने की संरचनाएँ कैसे विकसित होती हैं। नेत्रहीन रूप से यह देखना ब्रह्मांड के विस्तार का अवलोकन करने की तुलना में अधिक दिलचस्प है और संरचना निर्माण की प्रक्रिया में इस सब को समझने की कोशिश करना है।
चूँकि अंतरिक्ष और समय को अंतरिक्ष-समय की अवधारणा में अटूट रूप से जोड़ा जाता है, इसलिए हमें उन नई अवधारणाओं की आवश्यकता होती है, जो हमारे द्वारा खोजी गई दूरियों की प्रत्येक नई अवधारणा के अनुरूप हों। अनुरूप समय साथ की दूरी का अस्थायी भागीदार होगा। यदि हम सभी जगहों पर ब्रह्माण्ड के संपूर्ण विस्तार को जादुई रूप से तुरंत मुक्त कर सकते हैं, तो यह एक ठोस किरण आपके एक निश्चित स्थान से यात्रा करने में कितना समय लेती है, यह अनुरूप समय है।
यूनिवर्स में सबसे दूर की आकाशगंगा के लिए, कंफर्म समय 32 बिलियन वर्ष होगा। बिग बैंग से कथित दूरी के लिए, यह 46 बिलियन वर्ष होगा। और यह इस तथ्य के बावजूद है कि पहली आकाशगंगा द्वारा प्रकाश के उत्सर्जन के लिए बिग बैंग से 400 मिलियन वर्ष बीत चुके हैं। प्रारंभिक अवस्था में, यूनिवर्स का विस्तार इतनी तेजी से हुआ था - और परिणाम आज भी महसूस किया जाता है - कि 14 बिलियन वर्षों के अनुरूप समय का अंतर 400 मिलियन वर्षों के "सही" समय के अंतर से मेल खाता है (जिसे हम केवल "समय" कहते हैं)।
यदि हम पृथ्वी पर होने वाली घटनाओं के बारे में बात करते हैं, जहां कुछ भी प्रकाश की गति के करीब नहीं जाता है और गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में बहुत अधिक नहीं बदलता है, तो विभिन्न प्रकार की "दूरियां" और "समय" मेल खाएंगे। लेकिन अगर हम ब्रह्माण्ड के विस्तार के बारे में बात करते हैं, तो सही दूरी और सही समय उतना उपयोगी और दिलचस्प नहीं हो सकता है जितना कि दूरी और समय के साथ। और अगली बार जब आप यूनिवर्स का एक सिमुलेशन देखते हैं और देखते हैं कि यूनिवर्स का विस्तार नहीं दिखता है, तो ध्यान रखें कि सिमुलेशन संबंधित दूरी का उपयोग करके होता है, हालांकि यह सही समय का उपयोग कर सकता है।
और जब आप हमारे बारे में 14 अरब प्रकाश वर्ष से कम की दूरी पर स्थित एक बहुत दूर की वस्तु के बारे में कुछ सुनते हैं, तो ध्यान रखें कि सबसे अधिक संभावना है कि हम एक साथ दूरी के बारे में बात कर रहे हैं। हमारे सामान्य, सही शासकों के अनुसार, यह दूरी बहुत अधिक होने की संभावना है!