हॉट बिग बैंग और मुद्रास्फीति

गर्म बड़ा धमाका

हॉट बिग बैंग ब्रह्मांड के विकास का एक दौर है, जिसके अंतिम चरण में हम रहते हैं। इस अवधि के दौरान, ब्रह्मांड का मनाया हिस्सा शुरू में घना और गर्म था, और फिर इसका विस्तार और ठंडा होना शुरू हुआ। विस्तार हाल ही में धीमा हो गया है। भ्रमित न हों: हॉट बिग बैंग निश्चित रूप से ब्रह्मांड के जीवन के सबसे शुरुआती क्षणों में शुरू नहीं हुआ है।

कुछ लोग हॉट बिग बैंग (HBV) को केवल "बिग बैंग" कहते हैं। अन्य, बिग बैंग की बात करते हुए, पहले के समय से भी प्रभावित होते हैं। मुद्रास्फीति पर अगले लेख में शब्दावली की समस्याओं का वर्णन किया जाएगा।

सबसे गर्म अवस्था में HBV कितना गर्म था इससे पहले कि वह ठंडा होना शुरू हो गया, और यह कैसे शुरू हुआ?

निश्चित रूप से यह अभी तक हमें ज्ञात नहीं है। एचबीवी तब शुरू हो सकता है जब मुद्रास्फीति की अवधि के अंत में ब्रह्मांड गर्म हो गया। इस मामले में, HBV की गर्मी मुद्रास्फीति को कम करने वाली अंधेरे ऊर्जा से आई है, और HBV का अधिकतम तापमान उपलब्ध ऊर्जा की मात्रा पर निर्भर करता है।

तापमान हो सकता है:

• प्लैंक तापमान का एक बड़ा प्रतिशत (और तब ब्रह्मांड इतना गर्म था कि यह तापमान के कारण केवल ब्लैक होल बना सकता था), और
• बड़े हैड्रॉन कोलाइडर की ऊर्जा के अनुरूप तापमान जितना कम होता है (और फिर हिग्स कण बनाने के लिए यह शायद ही पर्याप्त होगा)।

और शायद इस निशान से नीचे नहीं।

कभी-कभी एचबीवी के अधिकतम तापमान को "रीहीट तापमान" कहा जाता है, लेकिन "री" शब्द गलतफहमी पैदा कर सकता है। लोगों ने मान लिया कि यूनिवर्स मुद्रास्फीति के पहले और बाद में दोनों तरह से गर्म था, इसलिए "पुन: हीटिंग" - और आप कई साइटों, पुस्तकों, वीडियो, छवियों को ढूंढ सकते हैं जो एक ही धारणा को प्रदर्शित करते हैं - लेकिन यह किसी भी चीज पर आधारित नहीं है।

आगे क्या हुआ?

हमें पूरा यकीन है कि हम मुख्य मील के पत्थर के बारे में जानते हैं और अगले 13.7 बिलियन वर्षों में क्या हुआ, इसके कई विवरण हैं। ब्रह्मांड धीरे-धीरे विस्तारित हुआ (अंतरिक्ष बड़ा हो गया), और तदनुसार ठंडा हो गया और अधिक खाली हो गया। मुद्रास्फीति के रूप में इस तरह के एक अद्भुत घटना की तुलना में, बाद की अवधि अपेक्षाकृत उबाऊ थी, हालांकि रास्ते में काफी महत्वपूर्ण मील के पत्थर मिले।

HBV की शुरुआत के कुछ मिनट बाद:

• हिग्स फ़ील्ड चालू हो गया (यानी, इसका औसत मूल्य नॉनज़रो बन गया), जिसने यह सुनिश्चित किया कि कई कणों में पहले कोई द्रव्यमान नहीं था, जिसमें क्वार्क और इलेक्ट्रॉन्स भी शामिल थे, जो सामान्य द्रव्यमान में पाए गए, द्रव्यमान प्राप्त किया। उस समय से, हिग्स क्षेत्र का मूल्य स्थिर बना हुआ है, कम से कम ब्रह्मांड के देखने योग्य हिस्से में।
• क्वार्क्स, एंटीकार्क्स और ग्लून्स स्वतंत्र रूप से उड़ान भरते हुए प्रोटॉन और न्यूट्रॉन सहित हैड्रोन में शामिल हो गए।
• पहला परमाणु नाभिक, हाइड्रोजन से अलग, गठित, जिसके परिणामस्वरूप काफी हीलियम और थोड़ा ड्यूटेरियम (भारी हाइड्रोजन), साथ ही लिथियम, ब्रह्मांड में दिखाई दिया। वे बाद में पहले सितारों के लिए सामग्री बन गए।

380,000 साल बाद, पहले परमाणुओं के बनने के लिए सब कुछ पर्याप्त रूप से ठंडा हो गया, और उसी क्षण से, ब्रह्मांड सबसे अधिक पारदर्शी जगह बन गया, जैसे कि हम आज देखते हैं। प्रकाश, जिसे तब ब्रह्मांड के चारों ओर स्वतंत्र रूप से घूमने का अवसर मिला, हमें "विकिरण से राहत देता है।"

लगभग सौ मिलियन साल बाद, पहली आकाशगंगाएँ बनना शुरू हुईं और पहले सितारे जले। सटीक समय सीमा अभी तक माप द्वारा स्थापित नहीं की गई है, लेकिन वे इसे करने की कोशिश कर रहे हैं।

अब हम एचबीवी की शुरुआत के लगभग 13.7 बिलियन साल बाद रहते हैं। ध्यान दें कि मैंने "ब्रह्मांड की आयु" के बारे में नहीं लिखा था, या यह कि यह 13.7 बिलियन साल पहले शुरू हुआ था। यह हमारे लिए बिल्कुल ज्ञात नहीं है। हम केवल यह जानते हैं कि GBV 13.7 बिलियन साल पहले शुरू हुआ था - लेकिन हमें नहीं पता कि यह क्षण पूरे ब्रह्मांड की शुरुआत के करीब था या नहीं।

मुद्रास्फीति

मुद्रास्फीति का युग शायद बहुत कम था, लेकिन निश्चित रूप से एक रंगीन अवधि जिसमें ब्रह्मांड के हिस्से के अंदर का स्थान, हमारे दृश्य भाग (जिसे हम आज देख सकते हैं) सहित, एक बिल्कुल अविश्वसनीय गति से तेजी से विस्तारित हुआ। विस्तार की गति इतनी तेज थी कि यह पागल लग रहा था। और केवल एक चीज जो इस विचार को पागलपन से दूर रखती है, वह यह है कि मुद्रास्फीति का सिद्धांत भविष्यवाणियों का उत्पादन करता है जो अब तक अंतरिक्ष के हमारे माप के अनुरूप हैं ( BICEP2 परियोजना द्वारा किए गए उन सहित)। इसका मतलब यह नहीं है कि यह सच है, लेकिन इसका मतलब यह है कि:

• यह मानने के अच्छे कारण हैं कि यह सच हो सकता है, और
• आज कोई भी यह साबित नहीं कर सकता है कि यह गलत है।

एक बार फिर: अंतरिक्ष का विस्तार हुआ। कोई बात नहीं थी अंतरिक्ष में फटे: अंतरिक्ष बहुत बड़ा हो गया। यह बिल्कुल विस्फोट की तरह नहीं देखा ।

विस्तार की गति कितनी पागल थी? ब्रह्माण्ड का एक भाग आपके कंप्यूटर की स्क्रीन के आकार का विस्तार आज के ब्रह्मांड के भाग के आकार तक हो गया है, या इससे भी अधिक, एक समय में एक क्वार्क से कम समय में प्रोटॉन के एक तरफ से दूसरे तक जाने की आवश्यकता होती है। मैंने आपको संख्याओं के साथ बाढ़ की कोशिश नहीं की, आंशिक रूप से क्योंकि वास्तव में हम नहीं जानते कि मुद्रास्फीति कितनी देर तक चली, लेकिन यह भी क्योंकि संख्या बहुत बड़े आकार और बहुत छोटे समय के अंतराल के लिए लोगों को कल्पना करने के लिए संकेत देती है। वास्तव में, ब्रह्मांड का एक विशाल टुकड़ा एक छोटे से टुकड़े से लगभग तुरंत बनाया गया था।

इस विस्तार के दौरान ब्रह्मांड कैसा था? खाली करें। बेहद खाली। बहुत, बहुत, आज अंतरिक्ष की तुलना में बहुत अधिक खाली। बहुत ठंड है। बहुत अँधेरा। मुद्रास्फीति की शुरुआत से पहले इसमें मौजूद हर चीज तुरंत फाड़ दी गई और विशाल दूरी पर चोरी हो गई। चेतावनी: खाली / अंधेरे / ठंडे ब्रह्मांड के बारे में बयानों के बारे में एक बल्कि महत्वपूर्ण और बहुत ही सूक्ष्म पकड़ है, और मुझे अभी तक यह नहीं पता है कि इसका अधिक सटीक वर्णन कैसे किया जाए। यह कहना अधिक सटीक होगा कि ब्रह्मांड केवल "अत्यंत" खाली नहीं था, यह "अधिकतम" खाली, गहरा और ठंडा था - क्वांटम उतार-चढ़ाव को छोड़कर सब कुछ खाली।

महंगाई से पहले क्या हुआ और कैसे शुरू हुआ, हमें नहीं पता। विज्ञान पर आधारित कई उचित सिद्धांत हैं, लेकिन वे सभी अटकलें हैं जब तक कोई माप का उपयोग करके उन्हें परीक्षण करने के तरीके के साथ नहीं आता है। "मुद्रास्फीति से पहले" की अवधि बिल्कुल भी मौजूद नहीं हो सकती है - या तो क्योंकि मुद्रास्फीति लगातार यूनिवर्स में कहीं चल रही है, या क्योंकि समय का अर्थ यह नहीं होगा कि आप अतीत में बहुत दूर चले जाते हैं, या किसी अन्य कारण से। लेकिन कई संदर्भों में, यह शायद ही मायने रखता है, जैसा कि मैं छवियों का उपयोग करके समझाऊंगा, रास्ते में अक्सर पूछे जाने वाले कुछ सवालों के जवाब।

पागल मुद्रास्फीति की दर क्या थी?

कारण अक्सर कहा जाता है की एक बड़ी राशि थी:

• "डार्क एनर्जी" (लेकिन यह ऊर्जा नहीं है, यह ऊर्जा और नकारात्मक दबाव का एक निश्चित संयोजन है), या
• "ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक" (आइंस्टीन की [नहीं] गलती; सौभाग्य से, यह एक स्थिरांक नहीं है, या ब्रह्मांड हमेशा के लिए मुद्रास्फीति का अनुभव करेगा), या
• "डार्क स्मूथ स्ट्रेच" (जो सच है, लेकिन अजीब लगता है और कुछ भी नहीं समझाता है)।

सामान्य तौर पर, ब्रह्मांड में इस पदार्थ का थोड़ा सा हिस्सा है, यही वजह है कि पिछले कई अरब वर्षों में ब्रह्मांड की विस्तार दर में वृद्धि शुरू हो गई है। लेकिन, हमें संदेह है कि किसी कारण से यह बहुत बड़ा था। इस वजह से, ब्रह्माण्ड के हमारे हिस्से वाले क्षेत्र का अविश्वसनीय दर से विस्तार हो रहा था, अर्थात यह "मुद्रास्फीति" के अधीन था। आंकड़े 1, 2 और 3 में असंबद्ध और शायद गलत अनुमान हैं कि मुद्रास्फीति क्यों शुरू हुई और अंजीर में। इन अनुमानों के 4 विवरणों का अब कोई अर्थ नहीं है।


अंजीर। 1: पूरी तरह से निराधार अनुमान है कि मुद्रास्फीति शुरू होने से पहले ब्रह्मांड का एक वर्ग कैसे देख सकता था। किसी अज्ञात कारण से, ग्रे क्षेत्र में बड़ी मात्रा में अंधेरे ऊर्जा होती है। ग्रे क्षेत्र के अंदर, मैंने कुछ वस्तुओं को आकर्षित किया, जो हरे और लाल डॉट्स द्वारा इंगित किया गया था। ग्रे क्षेत्र के बाहर क्या है, मुझे पता नहीं है, लेकिन अंत में इससे कोई फर्क नहीं पड़ेगा।

इतनी बड़ी मात्रा में डार्क एनर्जी कहां से आई?

हम नहीं जानते। कई धारणाएं हैं, जिनमें से कुछ को हाल के आंकड़ों द्वारा खारिज कर दिया गया है। हम अगले दशक में इस विषय के बारे में अधिक जानने की उम्मीद करते हैं।


अंजीर। 2: डार्क एनर्जी के कारण ग्रे एरिया का विस्तार होता है। ग्रे क्षेत्र (हरे और लाल डॉट्स) में वस्तुओं को अंतरिक्ष के विस्तार के साथ फैलाया जाता है जिसमें डार्क एनर्जी होती है, जो ग्रे एरिया से आगे नहीं बढ़ने पर अधिक से अधिक ज्वालामुखी बन जाती है।

अगर विस्तार अंधेरे ऊर्जा का विस्तार करता है तो विस्तार की गति धीमी क्यों नहीं होती है?

यह अजीब और आश्चर्यजनक है कि ब्रह्मांड की मुद्रास्फीति और इसकी मात्रा के विकास के साथ, एक इकाई मूल्य के संदर्भ में अंधेरे ऊर्जा की मात्रा स्थिर है। इसका मतलब यह है कि मुद्रास्फीति तब तक जाएगी, और जाएगी, और जाएगी, धीमा नहीं होगी, जब तक कि कुछ अंधेरे ऊर्जा को गायब नहीं कर देता।


अंजीर। 3: चूंकि पारंपरिक सामग्रियों के विपरीत, अंधेरे ऊर्जा अधिक दुर्लभ नहीं होती है, क्योंकि अंतरिक्ष का विस्तार होता है, और इसका घनत्व स्थिर रहता है, ग्रे क्षेत्र का विस्तार होता रहता है। इस समय तक, हरे और लाल डॉट्स, एक को छोड़कर, दृष्टि से गायब हो गए थे। शुरुआत में विस्तार क्षेत्र का तापमान जो भी हो, यह बहुत ठंडा हो जाता है (जैसा कि परिस्थितियों की अनुमति देता है उतना ठंडा)।

हरे और लाल डॉट्स बड़ी तेजी के साथ एक दूसरे से दूर जाते हैं।

क्या इसका यह अविश्वसनीय विस्तार है कि सभी चीजें प्रकाश की गति, एक सार्वभौमिक गति सीमा से अधिक गति से एक दूसरे से दूर जा रही थीं?

हाँ, यह है।

क्या यह आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत का उल्लंघन करता है?

नहीं, यह नहीं टूटता। आइंस्टीन के सिद्धांत का कहना है कि यदि अंतरिक्ष में एक बिंदु पर दो वस्तुएं एक-दूसरे को पास करती हैं, तो पर्यवेक्षक उनमें से किसी एक के साथ आगे बढ़ने के लिए, अन्य वस्तु की मापा गति कभी भी प्रकाश की गति से अधिक नहीं होगी। लेकिन दो अलग-अलग स्थानों में दो ऑब्जेक्ट प्रकाश की गति से एक-दूसरे से तेजी से दूर जा सकते हैं यदि अंतरिक्ष खुद फैलता है। यह वही है जो विस्तार ब्रह्मांड में हो रहा है।


अंजीर। 4: मुद्रास्फीति के युग का सार। इस बिंदु पर, मुद्रास्फीति ने अंजीर में ग्रे क्षेत्र में मौजूद सभी वस्तुओं को फैलाया है। 1 (लाल और हरे रंग के डॉट्स) एक दूसरे से बहुत बड़ी दूरी पर। ग्रे क्षेत्र का विस्तार एक विशाल आकार में हुआ, यह बहुत ही खाली और ठंडा हो गया। और विस्तार कई चरणों में और आगे बढ़ सकता है। प्रारंभिक अनुमान अंजीर में दिखाए गए हैं। 1 और अंजीर। 2, यूनिवर्स के इस खंड के गुणों से पूरी तरह से असंबंधित हैं; अगर हम अंजीर पर एक बहुत अच्छा अनुमान लगाते हैं। 1 और 2, हमें अभी भी वही तस्वीर मिलेगी। 4।

मुझे लगा कि बिग बैंग एक बहुत गर्म ब्रह्मांड से संबंधित था। और अब आप कहते हैं कि वह बहुत ठंडा था?

हाँ, यह है। खैर, लगभग ऐसा ही है। वह जितना संभव हो उतना ठंडा है; हालाँकि, क्वांटम में उतार-चढ़ाव की उपस्थिति इसकी अपनी विशेषताओं का परिचय देती है। मुद्रास्फीति के बाद ब्रह्मांड गर्म हो गया (उस पर बाद में)। मुद्रास्फीति से पहले किसी बिंदु पर यह गर्म था या नहीं, यह सवाल विशुद्ध रूप से सट्टा है; के लिए या खिलाफ कोई सबूत नहीं है। लेकिन मुद्रास्फीति के दौरान, तापमान शून्य से एक डिग्री के छोटे अंश तक गिर गया।


अंजीर। 5: मुद्रास्फीतिक स्थल का विस्तार धीमा हो जाता है। तथ्य यह है कि समय के साथ हमारे ब्रह्मांड का एक अवलोकन योग्य हिस्सा बन जाएगा, यह खींचने के लिए पहले से ही काफी बड़ा है - यह एक लाल बिंदीदार रेखा द्वारा इंगित किया गया है।

महंगाई क्यों रुकी?

हम नहीं जानते। बेशक, समीकरणों, भविष्यवाणियों और उन्हें परीक्षण करने के तरीकों के साथ कई वैज्ञानिक धारणाएं हैं - कम से कम भाग में। शायद जल्द ही हम अंतरिक्ष के चल रहे अन्वेषण के माध्यम से इसके बारे में और जानेंगे।

जब महंगाई रुकी तो क्या हुआ?

सबसे अच्छा अनुमान (और हमारे समीकरण कहते हैं कि यह संभव है, लेकिन विवरण नहीं देते हैं) - सभी अंधेरे ऊर्जा कणों में बदल गई हैं, जिनमें से हम रचना कर रहे हैं, और कई अन्य प्रकार के कण जो हमें ज्ञात हैं, और, संभवतः, कणों का एक समूह जिसमें हम कुछ भी नहीं जानते हैं। और जब ऐसा हुआ, तो ब्रह्मांड बहुत गर्म और घना हो गया - और विस्तार करना जारी है, हालांकि बहुत धीरे-धीरे।


अंजीर। 6: मुद्रास्फीति के अंत में, पहले फैलने वाले खंड को भरने वाली गहरी ऊर्जा गति की ऊर्जा और भारी मात्रा में दिखाई देने वाले कणों के द्रव्यमान की ऊर्जा में बदल जाती है, जिससे ब्रह्मांड बहुत गर्म हो जाता है। मुद्रास्फीति के दौरान प्रति यूनिट आयतन जितनी अधिक डार्क एनर्जी होती है, उतनी ही गर्म होने के बाद यूनिवर्स गर्म हो सकता है। एक बड़े क्षेत्र को दिखाया गया है, जिसमें ब्रह्मांड का हमारा अवलोकन योग्य हिस्सा भी शामिल है, लगभग एक समान, गर्म, घने कण सूप से भरा है। इस क्षण से, ब्रह्मांड आगे बढ़ता है, लेकिन मुद्रास्फीति के दौरान बहुत धीरे-धीरे और धीरे-धीरे ठंडा होता है।

यह हॉट बिग बैंग का स्रोत था। कुछ लोग (मेरे सहित) बस कहते हैं: यह क्षण बिग बैंग की शुरुआत है। दूसरों का कहना है कि बिग बैंग में हॉट बिग बैंग और मुद्रास्फीति शामिल है, हालांकि यह अजीब है - मुद्रास्फीति एक विस्फोट की तरह एक सीटी की तरह अधिक है। कुछ लोग कहते हैं कि महंगाई ने बिग बैंग में विस्फोट किया, पहले ब्रह्मांड को बड़ा किया और फिर इसे गर्म किया। कोई और कहता है कि बिग बैंग में बिग बैंग, महंगाई और उससे पहले आने वाली हर चीज शामिल है। लेकिन यह एक जोखिम भरा बयान है - मुद्रास्फीति से पहले ऐसा कुछ हो सकता है जो शब्द "विस्फोट" के लायक नहीं है (एक ऊर्जावान, घटनापूर्ण और अचानक घटना)।

चूंकि शब्दावली अभी तक स्थापित नहीं हुई है, आप अपने लिए खुद तय कर सकते हैं कि "बिग बैंग" शब्द को क्या कहा जाए। केवल यह जानना महत्वपूर्ण है कि आपके पास कई संभावनाएं हैं, और यह कि अलग-अलग वैज्ञानिकों और अलग-अलग साइटों में विभिन्न अवधारणाओं को ध्यान में रखा जा सकता है, जिसे बिग बैंग कहा जाता है।