कॉस्मोलॉजी और इसके प्रभाव को समझना

कॉस्मोलॉजी एक संभाल पाने के लिए एक कठिन अनुशासन हो सकता है, क्योंकि यह भौतिकी के भीतर अध्ययन का एक क्षेत्र है जो कई अन्य क्षेत्रों को छूता है। (हालांकि, सच में, इन दिनों भौतिक विज्ञान के भीतर अध्ययन के सभी क्षेत्र बहुत से अन्य क्षेत्रों पर स्पर्श करते हैं।) कॉस्मोलॉजी क्या है? इसका अध्ययन करने वाले लोग (जिसे कॉस्मोलॉजिस्ट कहा जाता है) वास्तव में क्या करते हैं? उनके काम का समर्थन करने के लिए क्या सबूत हैं?

ब्रह्मांड विज्ञान विज्ञान का अनुशासन है जो ब्रह्मांड की उत्पत्ति और अंतिम भाग्य का अध्ययन करता है। यह खगोल विज्ञान और खगोल भौतिकी के विशिष्ट क्षेत्रों से सबसे अधिक निकटता से जुड़ा हुआ है, हालांकि पिछली शताब्दी ने कण भौतिकी से महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि के अनुरूप कॉस्मोलॉजी को भी लाया है।

दूसरे शब्दों में, हम एक आकर्षक अहसास तक पहुँचते हैं:

आधुनिक ब्रह्माण्ड विज्ञान की हमारी समझ व्यवहार को जोड़ने से आती है सबसे बड़ा हमारे ब्रह्मांड (ग्रहों, तारों, आकाशगंगाओं और आकाशगंगा समूहों) में संरचनाएं एक साथ हैं सबसे छोटा हमारे ब्रह्मांड (मूलभूत कणों) में संरचनाएं।

ब्रह्मांड विज्ञान का अध्ययन संभवतः प्रकृति में सट्टा जांच के सबसे पुराने रूपों में से एक है, और यह शुरू हुआ इतिहास के किसी बिंदु पर जब एक प्राचीन मानव स्वर्ग की ओर देखता था, जैसे प्रश्न पूछे थे निम्नलिखित:

• हम यहां कैसे आए?
• रात के आसमान में क्या हो रहा है?
• क्या हम ब्रह्मांड में अकेले हैं?
• आकाश में वे चमकदार चीजें क्या हैं?

तुम्हें नया तरीका मिल गया है।

इन्हें समझाने के लिए पूर्वजों ने कुछ अच्छे प्रयास किए। पश्चिमी वैज्ञानिक परंपरा में इनमें से प्रमुख है प्राचीन यूनानियों की भौतिकी, जिसने ब्रह्मांड का एक व्यापक भू-माणिक मॉडल विकसित किया, जो कि टॉलेमी के समय तक सदियों से परिष्कृत था, इस बिंदु पर ब्रह्माण्ड विज्ञान वास्तव में कई शताब्दियों के लिए और विकसित नहीं हुआ, सिवाय इसके कि विभिन्न घटकों की गति के बारे में कुछ विवरणों को छोड़कर प्रणाली।

इस क्षेत्र में अगला प्रमुख अग्रिम 1543 में निकोलस कोपर्निकस से आया, जब उन्होंने अपने मृत्यु के समय अपनी खगोल विज्ञान की पुस्तक प्रकाशित की थी (यह अनुमान लगाते हुए कि यह कैथोलिक चर्च के साथ विवाद का कारण बनेगा), सौर के अपने सहायक मॉडल के लिए साक्ष्य को रेखांकित करता है प्रणाली। इस परिवर्तन को सोचने में प्रेरित करने वाली प्रमुख अंतर्दृष्टि यह धारणा थी कि कोई वास्तविक नहीं था यह मानने का कारण है कि पृथ्वी में भौतिक रूप से मौलिक विशेषाधिकार प्राप्त स्थिति है कास्मोस \ ब्रह्मांड। मान्यताओं में इस बदलाव को इस रूप में जाना जाता है कोपरनिकन सिद्धांत. कोपर्निकस का हेलियोसेंट्रिक मॉडल टिको ब्राहे के काम के आधार पर और भी लोकप्रिय और स्वीकृत हो गया, गैलिलियो गैलिली, तथा जोहान्स केप्लर, जो कोपरनिकन हेलीओस्ट्रिक मॉडल के समर्थन में पर्याप्त प्रयोगात्मक सबूत जमा करते हैं।

ये था सर आइजक न्यूटन जो वास्तव में इन सभी खोजों को एक साथ लाने में सक्षम था, लेकिन वास्तव में ग्रहों की गति को समझा रहा था। उसे यह महसूस करने के लिए अंतर्ज्ञान और अंतर्दृष्टि थी कि पृथ्वी पर गिरने वाली वस्तुओं की गति पृथ्वी की परिक्रमा करने वाली वस्तुओं की गति के समान है (संक्षेप में, ये वस्तुएं लगातार गिर रही हैं चारों ओर पृथ्वी)। चूंकि यह गति समान थी, उन्होंने महसूस किया कि यह संभवतः उसी बल के कारण था, जिसे उन्होंने बुलाया था गुरुत्वाकर्षण. सावधान अवलोकन और नए गणित के विकास को कहा जाता है गणना और उसके गति के तीन नियम, न्यूटन समीकरण बनाने में सक्षम था जिसने विभिन्न स्थितियों में इस गति का वर्णन किया।

हालांकि न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम ने आकाश की गति की भविष्यवाणी करने पर काम किया, लेकिन एक समस्या थी... यह बिल्कुल स्पष्ट नहीं था कि यह कैसे काम कर रहा है। सिद्धांत ने प्रस्तावित किया कि द्रव्यमान वाली वस्तुएं अंतरिक्ष में एक-दूसरे को आकर्षित करती हैं, लेकिन न्यूटन उस तंत्र के लिए एक वैज्ञानिक स्पष्टीकरण विकसित करने में सक्षम नहीं था जिसे गुरुत्वाकर्षण ने इसे प्राप्त करने के लिए उपयोग किया था। अकथनीय की व्याख्या करने के लिए, न्यूटन ने भगवान से एक सामान्य अपील पर भरोसा किया, मूल रूप से, वस्तुएं ब्रह्मांड में भगवान की सही उपस्थिति के जवाब में इस तरह का व्यवहार करती हैं। एक भौतिक स्पष्टीकरण प्राप्त करने के लिए दो शताब्दियों तक प्रतीक्षा की जाएगी, जब तक कि एक जीनियस का आगमन नहीं होगा जिसकी बुद्धि न्यूटन के भी ग्रहण कर सकती है।

न्यूटन के ब्रह्मांड विज्ञान ने बीसवीं शताब्दी की शुरुआत तक विज्ञान पर हावी रहा अल्बर्ट आइंस्टीन के अपने सिद्धांत को विकसित किया सामान्य सापेक्षता, जिसने गुरुत्वाकर्षण की वैज्ञानिक समझ को फिर से परिभाषित किया। आइंस्टीन के नए सूत्रीकरण में, गुरुत्वाकर्षण एक विशाल वस्तु की उपस्थिति के जवाब में 4-आयामी स्पेसटाइम के झुकने के कारण हुआ, जैसे कि एक ग्रह, एक तारा या यहां तक ​​कि एक आकाशगंगा।

इस नए सूत्रीकरण के दिलचस्प निहितार्थों में से एक यह था कि स्पेसटाइम स्वयं संतुलन में नहीं था। काफी कम क्रम में, वैज्ञानिकों ने महसूस किया कि सामान्य सापेक्षता ने भविष्यवाणी की है कि स्पेसटाइम का विस्तार या अनुबंध होगा। माना जाता है कि आइंस्टीन का मानना ​​था कि ब्रह्मांड वास्तव में शाश्वत है, उन्होंने एक परिचय दिया ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक सिद्धांत में, जो एक दबाव प्रदान करता था जो विस्तार या संकुचन का प्रतिकार करता था। हालांकि, जब खगोल विज्ञानी एडविन हबल को अंततः पता चला कि ब्रह्मांड वास्तव में विस्तार कर रहा है, तो आइंस्टीन को एहसास हुआ कि उन्होंने एक गलती की है और सिद्धांत से ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक को हटा दिया है।

यदि ब्रह्माण्ड का विस्तार हो रहा था, तो स्वाभाविक निष्कर्ष यह है कि यदि आप ब्रह्माण्ड को फिर से बदलना चाहते हैं, तो आप देखेंगे कि यह पदार्थ के एक छोटे से घने समूह में शुरू हुआ होगा। ब्रह्मांड कैसे शुरू हुआ यह सिद्धांत बिग बैंग सिद्धांत कहलाता है। यह बीसवीं शताब्दी के मध्य दशकों के दौरान एक विवादास्पद सिद्धांत था, क्योंकि यह फ्रेड हॉयल के खिलाफ प्रभुत्व के लिए निहित था स्थिर अवस्था सिद्धांत. हालांकि, 1965 में कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड रेडिएशन की खोज ने एक भविष्यवाणी की पुष्टि की, जो बड़े धमाके के संबंध में बनाई गई थी, इसलिए इसे भौतिकविदों के बीच व्यापक रूप से स्वीकार किया गया।

यद्यपि वह स्थिर राज्य सिद्धांत के बारे में गलत साबित हुआ था, लेकिन सिद्धांत के प्रमुख विकास के लिए हॉयल को श्रेय दिया जाता है तारकीय न्यूक्लियोसिंथेसिस, जो सिद्धांत है कि हाइड्रोजन और अन्य प्रकाश परमाणु, परमाणु क्रूसिबल के भीतर भारी परमाणुओं में तब्दील हो जाते हैं जिन्हें तारे कहते हैं, और तारे की मृत्यु पर ब्रह्मांड में थूक देते हैं। ये भारी परमाणु तब जल में, ग्रहों में और अंत में पृथ्वी पर मनुष्यों सहित जीवन का निर्माण करते हैं! इस प्रकार, कई आवारा ब्रह्मांडविदों के शब्दों में, हम सभी स्टारडस्ट से बने हैं।

वैसे भी, ब्रह्मांड के विकास में वापस। जैसे ही वैज्ञानिकों ने ब्रह्मांड के बारे में अधिक जानकारी प्राप्त की और कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड रेडिएशन को अधिक सावधानी से मापा गया, एक समस्या थी। जैसा कि विस्तृत माप खगोलीय डेटा से लिया गया था, यह स्पष्ट हो गया कि क्वांटम से अवधारणाएं प्रारंभिक चरणों और इसके विकास को समझने के लिए भौतिकी को एक मजबूत भूमिका निभाने की आवश्यकता थी ब्रम्हांड। सैद्धांतिक ब्रह्मांड विज्ञान का यह क्षेत्र, हालांकि अभी भी अत्यधिक सट्टा है, काफी उपजाऊ हो गया है और कभी-कभी इसे क्वांटम कॉस्मोलॉजी कहा जाता है।

क्वांटम भौतिकी ने एक ब्रह्मांड दिखाया जो ऊर्जा और पदार्थ में एक समान होने के करीब था लेकिन पूरी तरह से समान नहीं था। हालाँकि, प्रारंभिक ब्रह्मांड में किसी भी उतार-चढ़ाव ने अरबों वर्षों में बहुत विस्तार किया होगा जो ब्रह्मांड का विस्तार हुआ... और उतार-चढ़ाव एक अपेक्षा से बहुत कम थे। इसलिए ब्रह्मांडविदों को एक गैर-समान प्रारंभिक ब्रह्मांड की व्याख्या करने का एक तरीका पता लगाना था, लेकिन एक जो था केवल बेहद छोटे उतार-चढ़ाव।

एक कण भौतिक विज्ञानी एलन गुथ को दर्ज करें, जिन्होंने 1980 में इस समस्या से निपटा था मुद्रास्फीति सिद्धांत. प्रारंभिक ब्रह्मांड में उतार-चढ़ाव मामूली मात्रा में उतार-चढ़ाव थे, लेकिन अति-तीव्र अवधि के विस्तार के कारण प्रारंभिक ब्रह्मांड में उनका तेजी से विस्तार हुआ। 1980 के बाद से खगोलीय टिप्पणियों ने मुद्रास्फीति सिद्धांत के पूर्वानुमानों का समर्थन किया है और अब यह सबसे ब्रह्मांडविदों के बीच आम सहमति का दृष्टिकोण है।

हालांकि ब्रह्मांड विज्ञान पिछली सदी में बहुत आगे बढ़ चुका है, फिर भी कई खुले रहस्य हैं। वास्तव में, आधुनिक भौतिकी में केंद्रीय रहस्यों में से दो ब्रह्मांड विज्ञान और खगोल भौतिकी में प्रमुख समस्याएं हैं:

• डार्क मैटर - कुछ आकाशगंगाएँ इस तरह से आगे बढ़ रही हैं, जो कि पदार्थ की मात्रा के आधार पर पूरी तरह से नहीं बताई जा सकती हैं उनके भीतर मनाया जाता है (जिसे "दृश्यमान पदार्थ" कहा जाता है), लेकिन जिसे समझाया जा सकता है कि क्या भीतर एक अतिरिक्त अनदेखी मामला है आकाशगंगा। ब्रह्माण्ड का लगभग 25% भाग, जो कि हाल के मापों पर आधारित है, को डार्क मैटर कहा जाता है। खगोलीय टिप्पणियों के अलावा, पृथ्वी पर प्रयोग जैसे क्रायोजेनिक डार्क मैटर सर्च (सीडीएमएस) सीधे डार्क मैटर को देखने की कोशिश कर रहे हैं।
• काली ऊर्जा - 1998 में, खगोलविदों ने उस दर का पता लगाने का प्रयास किया जिस पर ब्रह्मांड धीमा हो रहा था... लेकिन उन्होंने पाया कि यह धीमा नहीं था। वास्तव में, त्वरण दर में तेजी थी। ऐसा लगता है कि आइंस्टीन के ब्रह्माण्ड संबंधी निरंतरता की आवश्यकता थी, लेकिन ब्रह्मांड को धारण करने के बजाय संतुलन की स्थिति यह वास्तव में समय के साथ-साथ आकाशगंगाओं को तेज और तेज दर पर धकेलती हुई प्रतीत होती है पर। यह अज्ञात है कि यह "प्रतिकारक गुरुत्वाकर्षण" क्या पैदा कर रहा है, लेकिन भौतिकविदों ने उस पदार्थ को नाम दिया है "डार्क एनर्जी" है। खगोलीय प्रेक्षण यह अनुमान लगाते हैं कि यह श्याम ऊर्जा ब्रह्मांड का लगभग 70% हिस्सा बनाती है पदार्थ।

इन असामान्य परिणामों को समझाने के लिए कुछ अन्य सुझाव हैं, जैसे कि संशोधित न्यूटनियन डायनेमिक्स (एमएनडी) और चर गति प्रकाश ब्रह्माण्ड विज्ञान के, लेकिन इन विकल्पों को फ्रिंज सिद्धांत माना जाता है जो कि कई भौतिकविदों के बीच स्वीकार नहीं किए जाते हैं खेत।

यह ध्यान देने योग्य है कि बिग बैंग सिद्धांत वास्तव में ब्रह्मांड के विकसित होने के तरीके का वर्णन करता है इसके निर्माण के तुरंत बाद, लेकिन वास्तविक उत्पत्ति के बारे में कोई प्रत्यक्ष जानकारी नहीं दे सकता है ब्रम्हांड।

यह कहना नहीं है कि भौतिकी हमें ब्रह्मांड की उत्पत्ति के बारे में कुछ नहीं बता सकती है। जब भौतिक विज्ञानी अंतरिक्ष के सबसे छोटे पैमाने का पता लगाते हैं, तो वे पाते हैं कि क्वांटम भौतिकी के परिणामस्वरूप आभासी कणों का निर्माण होता है, जैसे कि कासिमिर प्रभाव. वास्तव में, मुद्रास्फीति सिद्धांत यह भविष्यवाणी करता है कि किसी भी मामले या ऊर्जा की अनुपस्थिति में, फिर स्पेसटाइम का विस्तार होगा। इसलिए, अंकित मूल्य पर, वैज्ञानिकों को इस बात के लिए उचित स्पष्टीकरण देता है कि ब्रह्मांड शुरू में कैसे अस्तित्व में आ सकता है। यदि कोई सच्चा "कुछ भी नहीं", कोई बात नहीं, कोई ऊर्जा नहीं, कोई स्पेसटाइम नहीं है, तो यह कि कुछ भी अस्थिर नहीं होगा और पदार्थ, ऊर्जा और एक फैलता हुआ जीवनकाल उत्पन्न करना शुरू कर देगा। यह इस तरह की पुस्तकों का केंद्रीय थीसिस है ग्रैंड डिजाइन तथा ए यूनिवर्स फ्रॉम नथिंग, जो बताता है कि ब्रह्मांड को एक अलौकिक निर्माता देवता के संदर्भ के बिना समझाया जा सकता है।

ब्रह्मांडीय, दार्शनिक, और शायद यह पहचानने का धार्मिक महत्व भी अधिक कठिन होगा कि पृथ्वी ब्रह्मांड का केंद्र नहीं थी। इस अर्थ में, कॉस्मोलॉजी उन शुरुआती क्षेत्रों में से एक है, जो ऐसे सबूत पेश करता है जो पारंपरिक धार्मिक विश्वदृष्टि के साथ संघर्ष में थे। वास्तव में, ब्रह्माण्ड विज्ञान में प्रत्येक अग्रिम सबसे पोषित मान्यताओं के चेहरे पर उड़ान भरने के लिए लग रहा है कि हम एक विशेष प्रजाति के रूप में मानवता के बारे में कैसे बनाना चाहते हैं... कम से कम ब्रह्माण्ड संबंधी इतिहास के संदर्भ में। इस मार्ग से ग्रैंड डिजाइन द्वारा स्टीफन हॉकिंग और लियोनार्ड Mlodinow स्पष्ट रूप से ब्रह्मांड विज्ञान से आए सोच में परिवर्तन का वर्णन करते हैं:

सौर प्रणाली के निकोलस कोपर्निकस के हेलियोसेंट्रिक मॉडल को पहले आश्वस्त वैज्ञानिक प्रदर्शन के रूप में स्वीकार किया जाता है कि हम इंसान ब्रह्मांड के केंद्र बिंदु नहीं हैं... अब हम महसूस करते हैं कि कोपर्निकस का परिणाम है, लेकिन लंबे समय से अटकी धारणाओं को उखाड़ फेंकने वाले नेस्टेड डिमोशनों की एक श्रृंखला है मानवता की विशेष स्थिति: हम सौर मंडल के केंद्र में स्थित नहीं हैं, हम आकाशगंगा के केंद्र में स्थित नहीं हैं, हम हैं ब्रह्मांड के केंद्र में स्थित नहीं, हम अंधेरे सामग्री से बने नहीं हैं जो विशाल बहुमत का निर्माण करते हैं ब्रह्मांड का द्रव्यमान। ऐसी ब्रह्मांडीय डाउनग्रेडिंग... उदाहरण के लिए वैज्ञानिक अब कोपर्निकन सिद्धांत को कहते हैं: चीजों की भव्य योजना में, हम जो कुछ भी जानते हैं वह मनुष्य के विशेषाधिकार वाले स्थान पर नहीं है।