हमारी वर्तमान मान्यताओं के अनुरूप एक ब्रह्मांड संभव नहीं हो सकता है।

एक नई भौतिक परिकल्पना प्रमुख "हर चीज के सिद्धांत" को चुनौती देती है

25 जून को, वियना में रहने वाले भौतिक विज्ञानी टिमम रेसेज़ जाग गए और हाल ही में प्रकाशित भौतिक कार्यों की एक सूची के माध्यम से नींद से जागे। एक शीर्षक ने उसे ऐसा मारा कि उसने नींद के सभी अवशेषों को फेंक दिया।

हरन हार्वर्ड का काम, एक उत्कृष्ट स्ट्रिंग सिद्धांत विशेषज्ञ, जो अपने सहयोगियों के सहयोग से करता है, ने परिकल्पना की है कि एक सरल सूत्र है जो यह निर्धारित करता है कि किन ब्रह्मांडों को अस्तित्व में रखने की अनुमति है और जो स्ट्रिंग सिद्धांत के अनुसार नहीं हैं। स्ट्रिंग सिद्धांत, " सब कुछ के सिद्धांत " के लिए अग्रणी उम्मीदवार , गुरुत्वाकर्षण और क्वांटम भौतिकी को एक साथ सिलाई करते हुए, छोटे ऊर्जा धागे के कंपन के रूप में सभी पदार्थ और बातचीत को परिभाषित करता है। सिद्धांत लगभग ^10,500 समाधानों की अनुमति देता है: संभावित ब्रह्मांडों का एक विशाल और विविध "परिदृश्य"। स्ट्रिंग सिद्धांत के विशेषज्ञ जैसे कि व्रेज़ और वफ़ा वर्षों से हमारे ब्रह्मांड को संभावनाओं के इस परिदृश्य में रखने की कोशिश कर रहे हैं।

लेकिन जब वफा और उनके सहयोगियों ने सुझाव दिया कि, स्ट्रिंग सिद्धांत के परिदृश्य पर, हमारे जैसे ब्रह्मांड - या बल्कि, जिस तरह से हमने इसकी कल्पना की थी - वह मौजूद नहीं हो सकता है। यदि सिद्धांत सही है, जैसा कि व्रेज़ और अन्य भौतिकविदों ने तुरंत समझा, तो या तो हमारा ब्रह्मांड पूरी तरह से अलग है कि यह क्या होना चाहिए, या स्ट्रिंग सिद्धांत गलत है।

बालवाड़ी में संतान को ले जाने के बाद, व्रेज़ वियना इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में काम करने के लिए गए, जहां उनके सहयोगियों ने उसी काम पर जोरदार चर्चा की। उसी दिन, जापान में ओकिनावा में वफा, जबकि स्ट्रिंग्स 2018 सम्मेलन में इस सिद्धांत को प्रस्तुत किया गया, जिसके बाद दुनिया भर के भौतिकविदों ने इसका पालन किया। सम्मेलन और अन्य स्थानों पर विवाद सामने आए। "कई लोगों ने तुरंत कहा:" यह शायद एक गलती है, "अन्य लोगों ने कहा:" हां, मैं कितने वर्षों से यह कह रहा हूं, "अन्य, मध्यवर्ती प्रतिक्रियाएं थीं," व्रेज़ कहते हैं। वह कहते हैं कि भ्रम था, लेकिन "और, निश्चित रूप से, बहुत रुचि है। क्योंकि, अगर यह परिकल्पना सच है, तो ब्रह्मांड विज्ञान के लिए इसके कई व्यापक परिणाम होंगे। "

शोधकर्ता काम पर बैठ गए, परिकल्पना का परीक्षण करने और इसके परिणामों का अध्ययन करने की कोशिश कर रहे थे। व्रेज़ ने पहले से ही दो रचनाएं लिखी हैं, जिनमें से एक परिकल्पना को परिष्कृत कर सकती है, और उसने ऐसा किया, मुख्य रूप से अपने परिवार के साथ छुट्टी पर। वह याद करता है कि उसने कैसे सोचा था: "यह बहुत दिलचस्प है, मुझे इसे और गहराई से अध्ययन करने की आवश्यकता है।"

प्रस्तावित फॉर्मूला, जो 25 जून के काम में दिखाई दिया, वफा, जॉर्जेस ओबिड, हिरोशी ओगुरी और लेव स्पोडेनेको, और फिर दो दिन बाद प्रकाशित एक बाद के काम में अधिक गहराई से अध्ययन किया, वफा, ओबिड, प्रतीक अग्रवाल और पीएल स्टीनहार्ट ने, वास्तव में, सुझाव देता है कि ब्रह्मांड के विस्तार के साथ, खाली स्थान का वैक्यूम ऊर्जा घनत्व एक निश्चित मूल्य से अधिक तेजी से घट जाना चाहिए। नियम को स्ट्रिंग सिद्धांत पर आधारित सभी सरल ब्रह्मांड मॉडल में काम करना चाहिए। लेकिन यह वास्तविक ब्रह्मांड के बारे में दो लोकप्रिय रायों का खंडन करता है: यह अपने वर्तमान विस्तार और इसके विस्फोटक जन्म के अग्रणी मॉडल के दोनों आम तौर पर स्वीकृत विचार को असंभव बनाता है।

* * *

1998 के बाद से, यह दूरबीनों से देखा गया है कि अंतरिक्ष तेजी से और तेजी से विस्तार कर रहा है, जिसका अर्थ है कि रिक्त स्थान के वैक्यूम को गुरुत्वाकर्षण "प्रतिकारक ऊर्जा" की एक खुराक द्वारा ईंधन दिया जाना चाहिए। इसके अलावा, ऐसा लगता है कि खाली स्थान में डाली गई अंधेरे ऊर्जा की मात्रा स्थिर रहती है (जहाँ तक कोई न्यायाधीश कर सकता है)।

लेकिन एक नई परिकल्पना बताती है कि ब्रह्मांड की वैक्यूम ऊर्जा में कमी होनी चाहिए।

वफा और सहकर्मियों का तर्क है कि स्थिर और सकारात्मक वैक्यूम ऊर्जा वाले ब्रह्मांड , जिन्हें डी सिटर ब्रह्मांड के रूप में जाना जाता है , मौजूद नहीं हो सकता है। 1998 में डार्क एनर्जी की खोज के बाद से, स्ट्रिंग सिद्धांत विशेषज्ञों ने डे सिटर ब्रह्मांडों के एक ठोस स्ट्रिंग मॉडल के निर्माण के लिए संघर्ष किया है। लेकिन अगर वफ़ा सही है, तो ऐसे प्रयास तार्किक विसंगतियों में फंसने के लिए बर्बाद होते हैं; डी सिटर ब्रह्मांड इस परिदृश्य में नहीं हैं, लेकिन "दलदल" में हैं। "मैं उन चीजों को कहता हूं जो सुसंगत दिखती हैं, लेकिन विरोधाभास हैं, दलदल है," उन्होंने हाल ही में समझाया। “वे परिदृश्य के समान हैं, वे आपको धोखा दे सकते हैं। ऐसा लगता है कि आप उनका निर्माण कर पाएंगे, लेकिन वास्तव में ऐसा नहीं है। ”

इस "डी सिटर दलदल की परिकल्पना" के अनुसार, सभी संभव, तार्किक ब्रह्मांडों में, वैक्यूम ऊर्जा को एक गेंद को ढलान की तरह गिरना चाहिए, या स्थिर नकारात्मक मूल्य पर आना चाहिए। (वैक्यूम ऊर्जा के स्थिर और नकारात्मक मूल्यों के साथ तथाकथित एंटी-डी सिटर ब्रह्मांड, स्ट्रिंग सिद्धांत में निर्माण करना आसान है)।

यदि यह धारणा सही है, तो इसका मतलब है कि हमारे ब्रह्मांड में अंधेरे ऊर्जा का घनत्व स्थिर नहीं हो सकता है, और तथाकथित का रूप लेना चाहिए। " क्विंटसेंस " - ऊर्जा का एक स्रोत, धीरे-धीरे दसियों अरबों वर्षों से कम हो रहा है। अब कई प्रयोगों को शुरू करने की उम्मीद है, जिसमें दूरबीनों का उपयोग करके यह बेहतर ढंग से स्थापित किया जाएगा कि क्या यूनिवर्स निरंतर गति से विस्तार कर रहा है, या त्वरित है - अर्थात, नई अंतरिक्ष के साथ नई अंधेरे ऊर्जा का आनुपातिक मात्रा प्रकट होती है, या ब्रह्मांडीय त्वरण क्विंटेस मॉडल के अनुसार बदलता है । पंचक की खोज मौलिक भौतिकी और ब्रह्मांड विज्ञान में क्रांति लाएगी, और अंतरिक्ष के अतीत और भविष्य को फिर से लिखेगी। बिग गैप द्वारा एक क्विंटेसिव ब्रह्मांड को नहीं तोड़ा जाएगा, लेकिन धीरे-धीरे धीमा हो जाएगा, और, अधिकांश मॉडलों के अनुसार, अंततः बिग संपीड़न या बिग बाउंस में विस्तार और संकुचन होगा।

प्रिंसटन के एक कॉस्मोलॉजिस्ट और वफ़ा के सह-लेखकों में से एक, स्टाइनहार्ड का कहना है कि अगले कुछ वर्षों में, डार्क एनर्जी ऑब्जर्वेशन , एक वाइड-रेंज इन्फ्रारेड टेलीस्कोप और यूक्लिडियन टेलीस्कोप जैसे प्रयोगों के परिणामों पर "सभी की निगाहें टिकी होंगी", जिनसे यह स्पष्ट हो जाएगा डार्क एनर्जी डेंसिटी। "अगर यह स्पष्ट हो जाता है कि चित्र क्विंटसेन्ट के विपरीत है," स्टाइनहार्ट ने कहा, "इसका मतलब यह होगा कि या तो दलदल वाला विचार गलत है, या स्ट्रिंग सिद्धांत गलत है, या दोनों गलत हैं - सामान्य तौर पर, कुछ गलत होना चाहिए।"

दलदल की नई परिकल्पना ब्रह्मांड के जन्म के आम तौर पर स्वीकृत इतिहास: बिग बैंग और ब्रह्मांडीय मुद्रास्फीति के सिद्धांत के बारे में कोई कम तीखी शंका व्यक्त नहीं करती है। इस सिद्धांत के अनुसार, अंतरिक्ष-समय का एक छोटा कण, जिसमें बड़ी मात्रा में ऊर्जा होती है, जल्दी से झड़ गया और एक मैक्रोस्कोपिक यूनिवर्स का गठन किया जिसमें हम रहते हैं। यह सिद्धांत, अन्य बातों के अलावा, यह समझाने के लिए आविष्कार किया गया था कि वास्तव में ब्रह्मांड इतना विशाल, चिकना और सपाट कैसे हो गया।

लेकिन ऊर्जा का काल्पनिक मुद्रास्फीति क्षेत्र जिसे लौकिक मुद्रास्फीति को बढ़ावा देना चाहिए था, वह वफ़ा फॉर्मूला के अनुकूल नहीं है। इस फॉर्मूले को पूरा करने के लिए, एक सहज और सपाट यूनिवर्स पाने के लिए मुद्रास्फीति क्षेत्र की ऊर्जा को बहुत तेज़ी से कम करना पड़ा, जैसा कि उन्होंने और उनके सहयोगियों ने समझाया। इसलिए, उनकी परिकल्पना लौकिक मुद्रास्फीति के कई लोकप्रिय मॉडल का विरोध करती है। आने वाले वर्षों में सिमंस ऑब्जर्वेटरी जैसे टेलिस्कोप इस सिद्धांत की प्रतिस्पर्धा करने वालों के साथ तुलना करके अंतरिक्ष मुद्रास्फीति के अंतिम लक्षणों की तलाश करेंगे।

इस समय, स्ट्रिंग सिद्धांत विशेषज्ञ, आमतौर पर एक संयुक्त मोर्चे पर बोलते हैं, परिकल्पना पर असहमत थे। ईवा सिल्वरस्टीन, स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय में भौतिकी के एक प्रोफेसर, मुद्रास्फीति के स्ट्रिंग मॉडल बनाने में एक परियोजना के नेता, का मानना ​​है कि यह संभावना है कि यह सिद्धांत गलत हो जाएगा। तो उनके पति, स्टैनफोर्ड के प्रोफेसर शमित कचरा; केकेएलटी में यह पहला अक्षर K है, जो 2003 के प्रसिद्ध काम है, जो अपने लेखकों के शुरुआती नामों से जाना जाता है, जिसमें उन्होंने स्ट्रिंग सामग्री का एक सेट प्रस्तावित किया था जिसका उपयोग डी सिटर ब्रह्मांड बनाने के लिए किया जा सकता है। वफ़ा का सूत्र कहता है कि सिल्वरस्टीन और काचरा के डिज़ाइन काम नहीं करेंगे। "इन परिकल्पनाओं ने हमारे परिवार को घेर लिया है," सिल्वरस्टीन चुटकुले। लेकिन उनके दृष्टिकोण से, नए कामों के प्रकाशन के बाद त्वरित विस्तार मॉडल कुछ भी नहीं खोए। "वे अनिवार्य रूप से सिर्फ यह तर्क देते हैं कि ये चीजें मौजूद नहीं हैं, बहुत सीमित, और कुछ मामलों में संदिग्ध, विश्लेषणात्मक परिणाम का हवाला देते हुए," वह कहती हैं।

न्यू यॉर्क विश्वविद्यालय के एक स्ट्रिंग सिद्धांत विशेषज्ञ और ब्रह्मांड विज्ञानी मैथ्यू क्लेबन भी स्ट्रिंग मुद्रास्फीति मॉडल पर काम कर रहे हैं। वह इस बात पर जोर देता है कि दलदल का नया सिद्धांत बहुत ही सट्टा है, और एक शराबी के व्यवहार का एक उत्कृष्ट उदाहरण है जो एक लालटेन के नीचे चाबियों की तलाश कर रहा था, क्योंकि यह वहां हल्का था, क्योंकि स्ट्रिंग सिद्धांत के अधिकांश परिदृश्य का अभी तक अध्ययन नहीं किया गया है। लेकिन वह मानते हैं कि मौजूदा सबूतों के आधार पर परिकल्पना सच हो सकती है। "यह स्ट्रिंग सिद्धांत के बारे में सच हो सकता है, और फिर यह पता चलता है कि स्ट्रिंग सिद्धांत दुनिया का वर्णन नहीं करता है," क्लेबन कहते हैं। और, शायद, “डार्क एनर्जी ने इसका खंडन किया है। और यह स्पष्ट रूप से बहुत दिलचस्प होगा। ”

क्या सिटर के दलदल सिद्धांत और भविष्य के प्रयोग स्ट्रिंग सिद्धांत का खंडन करने में सक्षम होंगे, हम बाद में सीखेंगे। 2000 के दशक में की गई एक खोज ने कहा कि स्ट्रिंग थ्योरी में लगभग ^10,500 समाधान हैं, इस उम्मीद को मार दिया कि यह एक अद्वितीय और अपरिहार्य तरीके से हमारे ब्रह्मांड के भविष्य की भविष्यवाणी कर सकता है। सिद्धांत ऐसा लगता है कि यह लगभग किसी भी अवलोकन का समर्थन कर सकता है, जो प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित या खंडन करना बहुत कठिन बनाता है।

2005 में, वफ़ा और सह-लेखकों के एक पूरे नेटवर्क ने प्रकृति की मौलिक गुणों को चिह्नित करते हुए, संभावनाओं की इस संख्या को कम करने के तरीके पर विचार करना शुरू कर दिया, जो किसी भी मामले में सच होना चाहिए। उदाहरण के लिए, कमजोर गुरुत्वाकर्षण के उनके सिद्धांत से पता चलता है कि गुरुत्वाकर्षण किसी भी तार्किक ब्रह्मांड में सबसे कमजोर इंटरैक्शन होना चाहिए। ऐसी आवश्यकताओं को पूरा करने वाले सैद्धांतिक ब्रह्मांड परिदृश्य से बाहर दलदल में फेंक दिए जाते हैं। इनमें से कई दलदली धारणाओं ने उन तर्कों के साथ अच्छी तरह से सामना किया, जिन्होंने उन पर हमला किया, और कुछ "अब एक बहुत ठोस आधार पर हैं," कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी हिरोशी ओगुरी ने कहा, दलदल परिकल्पना पर वफ़ा के पहले सहयोगियों में से एक। उदाहरण के लिए, कमजोर गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत ने इतने प्रमाण प्राप्त कर लिए हैं कि यह माना जाता है कि यह आम तौर पर सच है, भले ही स्ट्रिंग सिद्धांत गुरुत्वाकर्षण का एक उपयुक्त सिद्धांत हो।

जहां परिदृश्य समाप्त होता है और दलदल शुरू होता है, उसके बारे में अंतर्ज्ञान दशकों के ब्रह्मांड के स्ट्रिंग मॉडल बनाने के प्रयासों के कारण है। इस परियोजना के लिए मुख्य बाधा यह है कि स्ट्रिंग सिद्धांत अंतरिक्ष-समय के 10 आयामों के अस्तित्व की भविष्यवाणी करता है, जो कि दृश्यमान चार की तुलना में बहुत बड़ा है। स्ट्रिंग सिद्धांत विशेषज्ञों का सुझाव है कि छह अतिरिक्त आयाम छोटे होने चाहिए - कसकर प्रत्येक बिंदु पर मुड़ा हुआ। इन अतिरिक्त आयामों को कॉन्फ़िगर करने के लिए परिदृश्य सभी संभावित तरीकों से भरा है। लेकिन हालांकि, बहुत सारी संभावनाएं हैं, शोधकर्ताओं ने, उदाहरण के लिए, वफ़ा ने सामान्यीकृत सिद्धांतों की उपस्थिति की खोज की। उदाहरण के लिए, मुड़ माप गुरुत्वाकर्षण के अनुबंध की ओर जाते हैं, और विद्युत चुम्बकीय जैसे क्षेत्र सब कुछ अलग करने के लिए प्रेरित करते हैं। सरल, स्थिर विन्यास में, इन प्रभावों को वैक्यूम की नकारात्मक ऊर्जा द्वारा संतुलित किया जाता है, जिससे एंटी-डी सिटर ब्रह्मांडों का उदय होता है। वैक्यूम एनर्जी को पॉजिटिव एनर्जी में बदलना बहुत मुश्किल है। "आमतौर पर भौतिकी में सामान्य घटना के सरल उदाहरण हैं," वफ़ा ने कहा। "लेकिन यह डी सिटर मॉडल पर लागू नहीं होता है।"

KKLT, Kachra, Renata Kallosh, आंद्रेई लिंडे और संदीप त्रिवेदी द्वारा लिखित, fluxes, Instantons और एंटी-डी-ब्रान्स जैसे स्ट्रिंग जाल प्रदान करता है, जो सिद्धांत रूप में सकारात्मक और निरंतर वैक्यूम ऊर्जा को समायोजित करने के लिए उपकरण बन सकते हैं। हालांकि, ये डिजाइन जटिल हैं, और वर्षों में संभव अस्थिरता उनमें पाई गई है। हालांकि काचरू का कहना है कि उन्हें "गंभीर संदेह नहीं है", कई शोधकर्ताओं ने संदेह करना शुरू कर दिया है कि केकेएलटी स्क्रिप्ट अभी भी किसी भी स्थिर डे सिटर ब्रह्मांड का उत्पादन नहीं करती है।

वफ़ा का मानना ​​है कि यह विशिष्ट रूप से स्थिर डी सिटर ब्रह्मांड के एक मॉडल के लिए एक ठोस खोज करने का समय था। उनकी परिकल्पना में सबसे पहले इस समस्या के महत्व पर जोर देना चाहिए। उनके दृष्टिकोण से, स्ट्रिंग सिद्धांत विशेषज्ञों को यह पता लगाने के लिए पर्याप्त प्रेरणा महसूस नहीं होती है कि क्या स्ट्रिंग सिद्धांत हमारी दुनिया का वर्णन करने में सक्षम है, इसके बजाय दृष्टिकोण के आधार पर कब्जा करने के बजाय, चूंकि स्ट्रिंग परिदृश्य विशाल है, हमारे लिए जगह है, हालांकि कोई नहीं जानता कि वास्तव में कहां है। "स्ट्रिंग सिद्धांत समुदाय के अधिकांश सदस्य अभी भी डे सिटर निर्माण के अस्तित्व के पक्ष में हैं," वे कहते हैं, "चूंकि हर कोई मानता है: देखो, हम सकारात्मक ऊर्जा के साथ डी सिटर यूनिवर्स में रहते हैं; इसलिए हम इस प्रकार के उदाहरणों के लिए बेहतर दिखते हैं। ”

उनकी परिकल्पना ने समुदाय को कार्रवाई करने के लिए प्रेरित किया, और व्राज़ जैसे शोधकर्ताओं ने स्थिर डी सिटर ब्रह्मांडों के प्रतिपक्षों की तलाश शुरू कर दी, जबकि अन्य ने क्विंटेसिएंट ब्रह्मांडों के छोटे-छोटे स्ट्रिंग मॉडल के साथ खेला। "किसी भी मामले में, मुझे यह जानने में दिलचस्पी होगी कि परिकल्पना सच है या नहीं," वफ़ा ने कहा। - सवाल यह है कि हमें क्या करना चाहिए। और हम केवल पक्ष में या सिद्धांत के खिलाफ सबूत पाकर प्रगति हासिल कर सकते हैं। ”

लोकप्रिय विज्ञान विषय पर अधिक लेख golovanov.net पर देखे जा सकते हैं। ई-मेल या आरएसएस द्वारा अपडेट की सदस्यता लें। लेख भी Yandex.Zen चैनल पर डुप्लिकेट हैं।