🐬 🤔 👩🏾‍🎓 एथन नंबर 10 से पूछें: यूनिवर्स एक ही जगह क्यों है 🏄 💍 📵

सबसे दुखद मानवीय लक्षणों में से एक जीवन को बचाने की प्रवृत्ति है। हम सभी क्षितिज से परे एक जादुई गुलाब के बगीचे का सपना देखते हैं, बजाय हमारी खिड़की के बाहर खिलने वाले गुलाबों का आनंद लेने के लिए।

डेल कार्नेगी।

पाठक पूछता है:

मैं वास्तव में ब्रह्मांडीय मुद्रास्फीति और क्षितिज समस्या को नहीं समझ पाया। मुझे लगता है कि आपने पहले ही इस बारे में बात कर ली है, लेकिन मैं अधिक विवरण सुनना चाहूंगा।

चलिए शुरुआत में वापस आते हैं।

यह आपका ब्रह्मांड है। यह सभी दिशाओं में सबसे शक्तिशाली दूरबीनों को सहकर्मी बना सकता है। वे सभी दिशाओं में, जहाँ भी हम देखते हैं, दसियों अरबों प्रकाश-अरबों दूरियों में बिखरे हुए हैं। बड़े पैमाने पर, सब कुछ उसी के बारे में है - घनत्व, तापमान, तारों और आकाशगंगाओं के प्रकार, तारों की धातुता (तत्वों की सापेक्ष एकाग्रता हीलियम से अधिक भारी है), आदि। हम जो देखते हैं वह उतना ही है जितना हम देखते हैं, जितनी अधिक युवा चीजें हम देखते हैं, और जितनी तेजी से वे हमसे दूर जाते हैं।

यह सब ब्रह्मांड के विस्तार और विकास से जुड़ा है। सामान्य थ्योरी ऑफ रिलेटिविटी के संदर्भ में हमारे तीन मुख्य प्रमाण:

ब्रह्मांड का हबल विस्तार - रेडशिफ्ट आकाशगंगा से दूरी से संबंधित है,
कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड रेडिएशन (KMFI) का अस्तित्व और गुण - सभी दिशाओं में एक काले शरीर के विकिरण का लगभग पूरी तरह से सजातीय समुद्र, जिसका तापमान लगभग शून्य से थोड़ा अधिक है।
प्रकाश तत्वों की प्रचुरता - हाइड्रोजन, ड्यूटेरियम, हीलियम (हीलियम 3 और 4) और युवा ब्रह्मांड में लिथियम, तारों के निर्माण से पहले,

हमें बताता है कि ब्रह्मांड एक गर्म और सघन अवस्था से विकसित और विस्तारित हुआ है, और यह पहले से ही अपनी वर्तमान स्थिति में लगभग है। 13.8 बिलियन वर्ष। लंबे, लेकिन अनंत नहीं। इस प्रतिमान को बिग बैंग के नाम से जाना जाता है।

लेकिन एक समस्या है। 13.8 बिलियन वर्ष, ब्रह्मांड सामान्य सापेक्षता के नियमों के अनुसार विस्तार कर रहा था, यानी अंतरिक्ष के विस्तार की गति प्रारंभिक स्थितियों और ब्रह्मांड की ऊर्जा सामग्री (सामान्य पदार्थ, अंधेरे पदार्थ, विकिरण, न्यूट्रिनो, अंधेरे ऊर्जा, स्थानिक वक्रता, आदि) द्वारा निर्धारित की गई थी। इसके साथ सब कुछ अच्छा है - समस्या यह है कि ब्रह्मांड सजातीय है और जहां भी हम देखते हैं, सभी दिशाओं में लगभग समान गुण हैं।

ब्रह्मांड के एक तरफ आकाशगंगा समूहों की घनत्व और गुण दूसरे पर उन लोगों के समान हैं - कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप ब्रह्मांड को भागों में कैसे विभाजित करते हैं। यह अजीब होना चाहिए, है ना?

दरअसल, बिग बैंग के बाद से, सूचना को प्रकाश की गति से अधिक तेजी से प्रसारित नहीं किया जा सकता था। हम ब्रह्मांड के 46 बिलियन प्रकाश वर्ष लंबे टुकड़े को देख सकते हैं क्योंकि प्रकाश ने पिछले 13.8 अरब वर्षों में विस्तारित यूनिवर्स में इस दूरी की यात्रा की है। इसलिए, यदि हम 23 अरब प्रकाश-वर्ष में एक दिशा में देखते हैं, और फिर दूसरी दिशा में, हम उम्मीद कर सकते हैं कि ये दोनों खंड एक-दूसरे के साथ नहीं जुड़े होंगे।

अभी भी स्पष्ट नहीं है? मैं एक उपमा दूंगा।

एक पैन में उबलते पानी की कल्पना करें। आप इसे नीचे से गर्म करते हैं, और एक ही समय में सभी जगहों पर पानी उबालते हैं। पानी के ऊपरी और निचले हिस्सों के बीच कोई तापमान अंतर नहीं है। ऐसा क्यों है?

आप नीचे से पैन को गर्म करते हैं, लेकिन पानी हर जगह गर्म होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि इसके अणु चलते हैं, एक दूसरे से टकराते हैं और अपनी ऊर्जा साझा करते हैं। नीचे से पानी ऊर्जा का आदान-प्रदान करता है और ऊपर से पानी के साथ जानकारी, और इस विनिमय के लिए आवश्यक समय उबलने के लिए आवश्यक समय से बहुत कम है।

लेकिन हमेशा ऐसा नहीं होता है।

इस तस्वीर में, लावा एक सक्रिय ज्वालामुखी से समुद्र में बहता है। जब 1000 ° C से ऊपर का एक लावा पानी के संपर्क में आता है, तो वह तुरंत उबल जाता है। लेकिन महासागर बड़ा है, और गर्मी प्रसार की गति परिमित है। इस जगह से बहुत दूर नहीं, लावा के कारण पानी का तापमान व्यावहारिक रूप से नहीं बदलेगा। व्यावहारिक दृष्टिकोण से, इन क्षेत्रों को एक दूसरे के साथ विभाजित किया गया है, वे जानकारी या गुणों का आदान-प्रदान नहीं करते हैं।

यह अजीब होगा यदि क्षेत्र एक दूसरे से अलग हो जाते हैं, जो एक दूसरे के संपर्क में नहीं आते हैं और जानकारी का आदान-प्रदान नहीं करते हैं, एक ही तापमान है। लेकिन यूनिवर्स में ऐसा ही होता है।

जब ब्रह्मांड केवल 380,000 साल पुराना था, तब कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड रेडिएशन (KMFI) उत्सर्जित हुआ था, और उस समय प्रकाश किसी भी दिशा में एक लाख से अधिक प्रकाश-वर्ष नहीं जा सकता था। यदि आप एक लाख प्रकाश वर्ष के दायरे के साथ माइक्रोवेव आकाश को भरते हैं, तो हमें जो कुछ भी दिखाई देता है उसे भरने के लिए आपको दस अरब से अधिक स्वतंत्र क्षेत्रों की आवश्यकता होगी। फिर भी, इन क्षेत्रों में जो एक दूसरे से संबंधित नहीं हैं, तापमान, स्पेक्ट्रम और घनत्व 99.99% की सटीकता के साथ समान हैं।

यह समस्या, जब ऐसे क्षेत्र जो एक दूसरे के संपर्क में नहीं होते हैं, किसी कारण से, समान गुण होते हैं, को क्षितिज समस्या कहा जाता है।

इसे निम्नानुसार हल किया जा सकता है: शायद इन क्षेत्रों में एक-दूसरे के साथ सूचना का आदान-प्रदान करने का समय नहीं था, लेकिन क्या होगा, अगर बिग बैंग के बाद, उनके पास पहले से ही समान गुण थे?

सामान्य तौर पर, यह एक विस्तार है: बिग बैंग से पहले क्या हुआ था, जिसने न केवल इसे तैयार किया, बल्कि हमारे यूनिवर्स के लिए प्रारंभिक शर्तें भी तैयार कीं। उन्होंने एक छोटा क्षेत्र लिया (संभवतः असीम रूप से छोटा), इसे तेजी से विस्तारित किया, और यह देखे गए ब्रह्मांड की तुलना में बड़े आकार में फैला, जबकि निम्नलिखित नियम निर्धारित किए गए हैं:

विस्तार से पहले इस क्षेत्र में मौजूद कोई भी पदार्थ, कण, ऊर्जा या टोपोलॉजिकल दोष, घनत्व में इतने कम हो जाते हैं कि पूरे ब्रह्मांड में इस तरह के एक से अधिक कण नहीं होंगे (मोनोपोल की समस्या हल हो गई है)
कोई फर्क नहीं पड़ता कि विस्तार से पहले वक्रता का स्थान क्या है, इसका विस्तार कितना है यह बताता है कि यह एक समतल स्थान (एक समतल ब्रह्मांड की समस्या हल हो रही है) से अप्रभेद्य हो जाता है,
चाहे कोई भी हो और अंतरिक्ष के विभिन्न क्षेत्रों में तापमान और घनत्व भिन्नता विस्तार से पहले मौजूद हैं, हमारे अवलोकन ब्रह्मांड एक छोटे से क्षेत्र से आता है। इसलिए, ब्रह्माण्ड में हर जगह एक ही तापमान और घनत्व है (क्षितिज समस्या हल हो गई है)
क्वांटम उतार चढ़ाव है कि ब्रह्मांड के दृश्य भाग में तापमान और घनत्व में उतार-चढ़ाव की भविष्यवाणियों का एक स्पष्ट सेट करने के लिए नेतृत्व के विस्तार के दौरान हुई।

हम मुद्रास्फीति सिद्धांत त्यागें, तो हम अन्य तीन समस्याओं (एकध्रुवों, एक फ्लैट ब्रह्मांड और क्षितिज) और एक भविष्यवाणी विकल्प (तापमान में उतार-चढ़ाव के स्पेक्ट्रम के बारे में है और यूनिवर्स की घनत्व) कालीन के नीचे, और कहें: "ये आपके मॉडल को काम करने के लिए बिग बैंग की प्रारंभिक शर्तें हैं"।

या आप मुद्रास्फीति मॉडल को पहचान सकते हैं - इन सभी समस्याओं के समाधान के लिए एक सरल, सुरुचिपूर्ण और तत्काल तरीके के रूप में।

यही कारण है कि हमारे ब्रह्मांड, जहां तक हम जानते हैं, हर जगह और सभी दिशाओं में समान है।

एथन नंबर 10 से पूछें: यूनिवर्स एक ही जगह क्यों है

More articles: