ब्रह्मांड का चक्रीय मॉडल: पदार्थ का अध: पतन अंतहीन होता है

2024 लेखक: Seth Attwood | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-16 16:05

2000 के दशक की शुरुआत में, प्रिंसटन विश्वविद्यालय के दो भौतिकविदों ने एक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल का प्रस्ताव रखा, जिसके अनुसार बिग बैंग कोई अनोखी घटना नहीं है, बल्कि ब्रह्मांड के जन्म से बहुत पहले से ही अंतरिक्ष-समय मौजूद था।

चक्रीय मॉडल में, ब्रह्मांड एक अनंत आत्मनिर्भर चक्र से गुजरता है। 1930 के दशक में, अल्बर्ट आइंस्टीन ने इस विचार को सामने रखा कि ब्रह्मांड बड़े धमाके और बड़े संकुचन के अंतहीन चक्र का अनुभव कर सकता है। हमारे ब्रह्मांड का विस्तार पूर्ववर्ती ब्रह्मांड के पतन का परिणाम हो सकता है। इस मॉडल के ढांचे के भीतर, हम कह सकते हैं कि ब्रह्मांड का पुनर्जन्म अपने पूर्ववर्ती की मृत्यु से हुआ था। यदि ऐसा है, तो बिग बैंग कुछ अनोखा नहीं था, यह अनंत संख्या में दूसरों के बीच सिर्फ एक मामूली विस्फोट है। जरूरी नहीं कि चक्रीय सिद्धांत बिग बैंग सिद्धांत को प्रतिस्थापित करे; बल्कि, यह अन्य सवालों के जवाब देने की कोशिश करता है: उदाहरण के लिए, बिग बैंग से पहले क्या हुआ था और बिग बैंग ने तेजी से विस्तार की अवधि क्यों ली?

ब्रह्मांड के नए चक्रीय मॉडलों में से एक का प्रस्ताव 2001 में पॉल स्टीनहार्ड्ट और नील टुरोक द्वारा किया गया था। स्टाइनहार्ड्ट ने अपने लेख में इस मॉडल का वर्णन किया, जिसे द साइक्लिक मॉडल ऑफ द यूनिवर्स कहा गया। स्ट्रिंग सिद्धांत में, एक झिल्ली, या "ब्रेन," एक वस्तु है जो कई आयामों में मौजूद है। स्टाइनहार्ड्ट और टुरोक के अनुसार, हम जिन तीन स्थानिक आयामों को देखते हैं, वे इन ब्रैन्स के अनुरूप हैं। दो 3D ब्रैन्स समानांतर में मौजूद हो सकते हैं, एक अतिरिक्त, छिपे हुए आयाम से अलग हो सकते हैं। ये ब्रैन्स - उन्हें धातु की प्लेटों के रूप में माना जा सकता है - इस अतिरिक्त आयाम के साथ आगे बढ़ सकते हैं और एक दूसरे से टकरा सकते हैं, जिससे बिग बैंग बन सकता है, और इसलिए ब्रह्मांड (हमारे जैसे)। जब वे टकराते हैं, तो मानक बिग बैंग मॉडल के अनुसार घटनाएं सामने आती हैं: गर्म पदार्थ और विकिरण बनते हैं, तेजी से मुद्रास्फीति होती है, और फिर सब कुछ ठंडा हो जाता है - और आकाशगंगाओं, सितारों और ग्रहों जैसी संरचनाएं बनती हैं। हालांकि, स्टाइनहार्ड्ट और टुरोक का तर्क है कि इन ब्रैनों के बीच हमेशा कुछ न कुछ अंतःक्रिया होती है, जिसे वे इंटर-ब्रेन कहते हैं: यह उन्हें एक साथ खींचती है, जिससे वे फिर से टकराते हैं और अगले बिग बैंग का निर्माण करते हैं।

स्टाइनहार्ड्ट और टुरोक का मॉडल फिर भी बिग बैंग मॉडल की कुछ मान्यताओं को चुनौती देता है। उदाहरण के लिए, उनके अनुसार, बिग बैंग अंतरिक्ष और समय की शुरुआत नहीं थी, बल्कि विकास के पहले चरण से एक संक्रमण था। अगर हम बिग बैंग मॉडल के बारे में बात करते हैं, तो यह कहता है कि इस घटना ने अंतरिक्ष और समय की तत्काल शुरुआत को चिह्नित किया। इसके अलावा, टकराने वाले ब्रैनों के इस चक्र में, ब्रह्मांड की बड़े पैमाने की संरचना को संपीड़न चरण द्वारा निर्धारित किया जाना चाहिए: यानी, यह टकराने से पहले होता है और अगला बिग बैंग होता है। बिग बैंग सिद्धांत के अनुसार, ब्रह्मांड की बड़े पैमाने की संरचना तेजी से विस्तार (मुद्रास्फीति) की अवधि से निर्धारित होती है, जो विस्फोट के तुरंत बाद हुई थी। इसके अलावा, बिग बैंग मॉडल भविष्यवाणी नहीं करता है कि ब्रह्मांड कितने समय तक रहेगा, और स्टीनहार्ड मॉडल में प्रत्येक चक्र की अवधि लगभग एक ट्रिलियन वर्ष है।

ब्रह्मांड के चक्रीय मॉडल के बारे में अच्छी बात यह है कि, बिग बैंग मॉडल के विपरीत, यह तथाकथित ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक की व्याख्या कर सकता है। इस स्थिरांक का परिमाण सीधे ब्रह्मांड के त्वरित विस्तार से संबंधित है: यह बताता है कि अंतरिक्ष इतनी तेजी से क्यों फैल रहा है। अवलोकनों के अनुसार, ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक का मान बहुत छोटा होता है।कुछ समय पहले तक, यह माना जाता था कि इसका मान मानक बिग बैंग थ्योरी के अनुमान से कम परिमाण के 120 ऑर्डर हैं। अवलोकन और सिद्धांत के बीच यह अंतर लंबे समय से आधुनिक ब्रह्मांड विज्ञान की सबसे बड़ी समस्याओं में से एक रहा है। हालाँकि, बहुत पहले नहीं, ब्रह्मांड के विस्तार पर नए डेटा प्राप्त हुए थे, जिसके अनुसार यह पहले की तुलना में तेजी से विस्तार कर रहा है। यह पहले से प्राप्त आंकड़ों की नई टिप्पणियों और पुष्टि (या खंडन) की प्रतीक्षा करना बाकी है।

स्टीवन वेनबर्ग, 1979 नोबेल पुरस्कार विजेता, तथाकथित मानवशास्त्रीय सिद्धांत का उपयोग करके एक मॉडल के अवलोकन और भविष्यवाणी के बीच के अंतर को समझाने की कोशिश करते हैं। उनके अनुसार, ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक का मान यादृच्छिक होता है और ब्रह्मांड के विभिन्न भागों में भिन्न होता है। हमें आश्चर्य नहीं होना चाहिए कि हम ऐसे दुर्लभ क्षेत्र में रहते हैं जहाँ हम इस स्थिरांक का एक छोटा सा मूल्य देखते हैं, क्योंकि केवल इसी मूल्य से तारे, ग्रह और जीवन विकसित हो सकते हैं। हालांकि, कुछ भौतिक विज्ञानी इस स्पष्टीकरण से संतुष्ट नहीं हैं क्योंकि इस बात का सबूत नहीं है कि यह मान देखने योग्य ब्रह्मांड के अन्य क्षेत्रों में भिन्न है।

इसी तरह का एक मॉडल 1980 के दशक में अमेरिकी भौतिक विज्ञानी लैरी एबॉट द्वारा विकसित किया गया था। हालांकि, उनके मॉडल में, ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक में निम्न मूल्यों की कमी इतनी लंबी थी कि ब्रह्मांड में इस तरह की अवधि में सभी पदार्थ अंतरिक्ष में बिखर जाएंगे, वास्तव में, इसे खाली छोड़ देंगे। ब्रह्मांड के स्टाइनहार्ड्ट और टुरोक के चक्रीय मॉडल के अनुसार, ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक का मूल्य इतना छोटा होने का कारण यह है कि यह शुरू में बहुत बड़ा था, लेकिन समय के साथ, प्रत्येक नए चक्र के साथ यह कम होता गया। दूसरे शब्दों में, प्रत्येक बड़े विस्फोट के साथ, ब्रह्मांड में पदार्थ और विकिरण की मात्रा "शून्य" होती है, लेकिन ब्रह्मांड संबंधी स्थिरांक नहीं। कई चक्रों में, इसका मूल्य गिर गया है, और आज हम वास्तव में यह मान (5, 98 x 10-10 J / m3) देखते हैं।

एक साक्षात्कार में, नील टुरोक ने चक्रीय ब्रह्मांड के अपने और स्टीनहार्ड्ट के मॉडल के बारे में इस प्रकार बताया:

"हमने एक तंत्र प्रस्तावित किया है जिसमें सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत और एम-सिद्धांत (क्वांटम गुरुत्वाकर्षण के हमारे सर्वोत्तम संयुक्त सिद्धांत) ब्रह्मांड को बिग बैंग से गुजरने की अनुमति देते हैं। लेकिन यह समझने के लिए कि क्या हमारी धारणा पूरी तरह से सुसंगत है, आगे सैद्धांतिक कार्य की आवश्यकता है।"

वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि प्रौद्योगिकी के विकास के साथ इस सिद्धांत को दूसरों के साथ परीक्षण करने का अवसर मिलेगा। तो, मानक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल (ΛCDM) के अनुसार, मुद्रास्फीति के रूप में जाना जाने वाला एक काल बिग बैंग के तुरंत बाद आया, जिसने ब्रह्मांड को गुरुत्वाकर्षण तरंगों से भर दिया। 2015 में, एक गुरुत्वाकर्षण तरंग संकेत दर्ज किया गया था, जिसका आकार दो ब्लैक होल (GW150914) के विलय के लिए सामान्य सापेक्षता की भविष्यवाणी के साथ मेल खाता था। 2017 में भौतिक विज्ञानी किप थॉर्न, रेनर वीस और बैरी बरिश को इस खोज के लिए नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। इसके अलावा, बाद में, दो न्यूट्रॉन सितारों (GW170817) के विलय की घटना से निकलने वाली गुरुत्वाकर्षण तरंगों को रिकॉर्ड किया गया। हालांकि, ब्रह्मांडीय मुद्रास्फीति से गुरुत्वाकर्षण तरंगों को अभी तक दर्ज नहीं किया गया है। इसके अलावा, स्टाइनहार्ड्ट और टुरोक ने ध्यान दिया कि यदि उनका मॉडल सही है, तो ऐसी गुरुत्वाकर्षण तरंगें "पता लगाने" के लिए बहुत छोटी होंगी।