इस पुस्तक में, सम्मानित वैज्ञानिक ब्रायन कॉक्स और जेफ़ फ़ोरशॉ पाठकों को क्वांटम यांत्रिकी से परिचित कराते हैं, जो दुनिया कैसे काम करती है इसका एक मौलिक मॉडल है। वे बताते हैं कि किन टिप्पणियों ने भौतिकविदों को क्वांटम सिद्धांत की ओर प्रेरित किया, इसे कैसे विकसित किया गया, और वैज्ञानिक, इसकी सभी विचित्रताओं के बावजूद, इसमें इतने आश्वस्त क्यों हैं। यह पुस्तक उन सभी के लिए है जो क्वांटम भौतिकी और ब्रह्मांड की संरचना में रुचि रखते हैं।

कुछ अजीब आ रहा है.
क्वांटम. यह शब्द एक साथ इंद्रियों को लुभाता है, भ्रमित करता है और मोहित भी करता है। किसी के दृष्टिकोण के आधार पर, यह या तो विज्ञान की विशाल प्रगति का प्रमाण है, या मानव अंतर्ज्ञान की सीमाओं का प्रतीक है, जो उप-परमाणु क्षेत्र की अपरिहार्य विचित्रता से लड़ने के लिए मजबूर है। एक भौतिक विज्ञानी के लिए, क्वांटम यांत्रिकी उन तीन महान स्तंभों में से एक है जिन पर प्रकृति की समझ टिकी हुई है (अन्य दो आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य और विशेष सिद्धांत हैं)। आइंस्टीन के सिद्धांत अंतरिक्ष और समय की प्रकृति और गुरुत्वाकर्षण बल से संबंधित हैं। क्वांटम यांत्रिकी बाकी सब कुछ करती है, और यह कहा जा सकता है कि, चाहे यह कितना भी आकर्षक, भ्रमित करने वाला या आकर्षक क्यों न हो, यह सिर्फ एक भौतिक सिद्धांत है जो बताता है कि प्रकृति वास्तविकता में कैसे व्यवहार करती है। लेकिन अगर इसे बहुत ही व्यावहारिक मानदंड से मापा जाए, तो भी यह अपनी सटीकता और व्याख्यात्मक शक्ति में अद्भुत है। क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स के क्षेत्र में एक प्रयोग है, जो आधुनिक क्वांटम सिद्धांतों में सबसे पुराना और सबसे अच्छा समझा जाने वाला प्रयोग है। यह मापता है कि एक इलेक्ट्रॉन चुंबक के निकट कैसा व्यवहार करता है। सैद्धांतिक भौतिकविदों ने यह अनुमान लगाने के लिए वर्षों तक कलम और कागज और बाद में कंप्यूटर के साथ कड़ी मेहनत की कि ऐसे अध्ययन क्या दिखाएंगे। अभ्यासकर्ताओं ने प्रकृति से अधिक विवरण प्राप्त करने के लिए प्रयोग किए और प्रयोग किए। दोनों शिविरों ने स्वतंत्र रूप से कुछ सेंटीमीटर की त्रुटि के साथ मैनचेस्टर और न्यूयॉर्क के बीच की दूरी को मापने के समान सटीकता के साथ परिणाम तैयार किए। यह उल्लेखनीय है कि प्रयोगकर्ताओं द्वारा प्राप्त आंकड़े पूरी तरह से सिद्धांतकारों की गणना के परिणामों के अनुरूप थे; माप और गणना पूर्ण सहमति में थे।
यह न केवल प्रभावशाली है, बल्कि आश्चर्यजनक भी है, और यदि मॉडल बनाना क्वांटम सिद्धांत की एकमात्र चिंता थी, तो आप उचित रूप से पूछ सकते हैं कि बड़ी बात क्या है। बेशक, विज्ञान उपयोगी नहीं है, लेकिन कई तकनीकी और तार्किक है सामाजिक परिवर्तनहमारे जीवन में क्रांति आधुनिक वैज्ञानिकों द्वारा किए गए मौलिक अनुसंधान से आई है जो केवल बेहतर समझने की इच्छा से निर्देशित होते हैं दुनिया. विज्ञान की सभी शाखाओं में इन जिज्ञासा-संचालित खोजों के लिए धन्यवाद, हमने जीवन प्रत्याशा में वृद्धि की है, अंतर्राष्ट्रीय हवाई यात्रा की है, अपने अस्तित्व के लिए खेती की आवश्यकता से मुक्ति पाई है, और हमारे स्थान की एक व्यापक, प्रेरणादायक और आंखें खोलने वाली तस्वीर देखी है। सितारों का अंतहीन समुद्र. लेकिन ये सब एक तरह से उप-उत्पाद हैं। हम जिज्ञासा से खोज करते हैं, इसलिए नहीं कि हम वास्तविकता की बेहतर समझ हासिल करना चाहते हैं या अधिक प्रभावी गैजेट विकसित करना चाहते हैं।

सामग्री
कुछ अजीब आ रहा है
एक ही समय में दो स्थानों पर
कण क्या है?
जो कुछ भी हो सकता है वह होता है
एक भ्रम के रूप में आंदोलन
परमाणुओं का संगीत
एक पिन के सिर पर ब्रह्मांड (और हम पृथ्वी पर क्यों नहीं गिरते)
परस्पर निर्भरता
आधुनिक दुनिया
इंटरैक्शन
खाली जगह इतनी खाली नहीं होती उपसंहार: सितारों की मौत
आगे पढ़ने के लिए.

ऊपर और नीचे बटनों द्वारा "एक कागज़ की किताब खरीदें"और "खरीदें" लिंक का उपयोग करके आप इस पुस्तक को पूरे रूस में और इसी तरह की पुस्तकों को पूरे रूस में डिलीवरी के साथ खरीद सकते हैं सबसे अच्छी कीमतआधिकारिक ऑनलाइन स्टोर लेबिरिंथ, ओजोन, बुकवोएड, रीड-गोरोड, लिट्रेस, माई-शॉप, बुक24, बुक्स.आरयू की वेबसाइटों पर कागज के रूप में।

पृष्ठ 68 में से 1

वैज्ञानिक संपादक व्याचेस्लाव मराचा और मिखाइल पावलोव

अपोलो चिल्ड्रेन लिमिटेड और जेफ फोरशो और डायने बैंक्स एसोसिएट्स लिमिटेड की अनुमति से प्रकाशित।

प्रकाशन गृह के लिए कानूनी सहायता वेगास लेक्स लॉ फर्म द्वारा प्रदान की जाती है।

* * *

1. कुछ अजीब आ रहा है

क्वांटम. यह शब्द एक साथ इंद्रियों को लुभाने वाला, भ्रमित करने वाला और मंत्रमुग्ध करने वाला है। किसी के दृष्टिकोण के आधार पर, यह या तो विज्ञान की विशाल प्रगति का प्रमाण है, या मानव अंतर्ज्ञान की सीमाओं का प्रतीक है, जो उप-परमाणु क्षेत्र की अपरिहार्य विचित्रता से लड़ने के लिए मजबूर है। एक भौतिक विज्ञानी के लिए, क्वांटम यांत्रिकी उन तीन महान स्तंभों में से एक है जिन पर प्रकृति की समझ टिकी हुई है (अन्य दो आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य और विशेष सिद्धांत हैं)। आइंस्टीन के सिद्धांत अंतरिक्ष और समय की प्रकृति और गुरुत्वाकर्षण बल से संबंधित हैं। क्वांटम यांत्रिकी बाकी सब कुछ करती है, और यह कहा जा सकता है कि, चाहे यह कितना भी आकर्षक, भ्रमित करने वाला या आकर्षक क्यों न हो, यह सिर्फ एक भौतिक सिद्धांत है जो बताता है कि प्रकृति वास्तविकता में कैसे व्यवहार करती है। लेकिन अगर इसे बहुत ही व्यावहारिक मानदंड से मापा जाए, तो भी यह अपनी सटीकता और व्याख्यात्मक शक्ति में अद्भुत है। क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स के क्षेत्र में एक प्रयोग है, जो आधुनिक क्वांटम सिद्धांतों में सबसे पुराना और सबसे अच्छा समझा जाने वाला प्रयोग है। यह मापता है कि एक इलेक्ट्रॉन चुंबक के निकट कैसा व्यवहार करता है। सैद्धांतिक भौतिकविदों ने यह अनुमान लगाने के लिए वर्षों तक कलम और कागज और बाद में कंप्यूटर के साथ कड़ी मेहनत की कि ऐसे अध्ययन क्या दिखाएंगे। अभ्यासकर्ताओं ने प्रकृति से अधिक विवरण प्राप्त करने के लिए प्रयोग किए और प्रयोग किए। दोनों शिविरों ने स्वतंत्र रूप से कुछ सेंटीमीटर की त्रुटि के साथ मैनचेस्टर और न्यूयॉर्क के बीच की दूरी को मापने के समान सटीकता के साथ परिणाम तैयार किए। यह उल्लेखनीय है कि प्रयोगकर्ताओं द्वारा प्राप्त आंकड़े पूरी तरह से सिद्धांतकारों की गणना के परिणामों के अनुरूप थे; माप और गणना पूर्ण सहमति में थे।

यह न केवल प्रभावशाली है, बल्कि आश्चर्यजनक भी है, और यदि मॉडल बनाना क्वांटम सिद्धांत की एकमात्र चिंता थी, तो आप उचित रूप से पूछ सकते हैं कि समस्या क्या है। बेशक, विज्ञान उपयोगी नहीं है, लेकिन हमारे जीवन में क्रांति लाने वाले कई तकनीकी और सामाजिक परिवर्तन आधुनिक वैज्ञानिकों द्वारा किए गए बुनियादी शोध से सामने आए हैं, जो केवल अपने आसपास की दुनिया को बेहतर ढंग से समझने की इच्छा से प्रेरित हैं। विज्ञान की सभी शाखाओं में इन जिज्ञासा-संचालित खोजों के लिए धन्यवाद, हमने जीवन प्रत्याशा में वृद्धि की है, अंतर्राष्ट्रीय हवाई यात्रा की है, अपने अस्तित्व के लिए खेती की आवश्यकता से मुक्ति पाई है, और हमारे स्थान की एक व्यापक, प्रेरणादायक और आंखें खोलने वाली तस्वीर देखी है। सितारों का अंतहीन समुद्र. लेकिन ये सब एक तरह से उप-उत्पाद हैं। हम जिज्ञासा से खोज करते हैं, इसलिए नहीं कि हम वास्तविकता की बेहतर समझ हासिल करना चाहते हैं या अधिक प्रभावी गैजेट विकसित करना चाहते हैं।

क्वांटम सिद्धांत शायद इस बात का सबसे अच्छा उदाहरण है कि जिस चीज़ को समझना अधिकांश लोगों के लिए बेहद कठिन है वह कैसे बेहद उपयोगी हो जाती है। इसे समझना कठिन है क्योंकि यह एक ऐसी दुनिया का वर्णन करता है जिसमें एक कण वास्तव में एक ही समय में कई स्थानों पर हो सकता है और एक स्थान से दूसरे स्थान पर चला जाता है, जिससे पूरे ब्रह्मांड की खोज होती है। यह उपयोगी है क्योंकि ब्रह्मांड के सबसे छोटे निर्माण खंडों के व्यवहार को समझने से बाकी सभी चीजों के बारे में हमारी समझ मजबूत होती है। यह हमारे अहंकार को सीमित करता है, क्योंकि दुनिया जितनी दिखती थी उससे कहीं अधिक जटिल और विविध है। इस सारी जटिलता के बावजूद, हमने पाया कि हर चीज़ कई छोटे कणों से बनी है जो क्वांटम सिद्धांत के नियमों के अनुसार चलती हैं। ये कानून इतने सरल हैं कि इन्हें एक लिफाफे के पीछे लिखा जा सकता है। और यह तथ्य कि चीजों की गहरी प्रकृति को समझाने के लिए पूरे पुस्तकालय की आवश्यकता नहीं है, यह अपने आप में दुनिया के सबसे महान रहस्यों में से एक है।

इसलिए, जितना अधिक हम ब्रह्मांड की प्रारंभिक प्रकृति के बारे में सीखते हैं, यह हमें उतना ही सरल लगता है। धीरे-धीरे हम सभी कानूनों को समझ जाएंगे और ये छोटे-छोटे बिल्डिंग ब्लॉक दुनिया को बनाने के लिए कैसे परस्पर क्रिया करते हैं। लेकिन इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि हम ब्रह्मांड में अंतर्निहित सादगी से कितना रोमांचित हैं, हमें याद रखना चाहिए: हालांकि खेल के बुनियादी नियम सरल हैं, उनके परिणामों की गणना करना हमेशा आसान नहीं होता है। दुनिया का हमारा दैनिक अनुभव कई अरब परमाणुओं के संबंधों से निर्धारित होता है, और इन परमाणुओं के व्यवहार की बारीकियों से लोगों, जानवरों और पौधों के व्यवहार के सिद्धांतों को प्राप्त करने का प्रयास करना मूर्खतापूर्ण होगा। इसे स्वीकार करके, हम इसके महत्व को कम नहीं करते हैं: सभी घटनाओं के पीछे, अंततः, सूक्ष्म कणों की क्वांटम भौतिकी है।

हमारे चारों ओर की दुनिया की कल्पना करें। आप अपने हाथों में कागज़ - पिसी हुई लकड़ी की लुगदी से बनी एक किताब पकड़े हुए हैं। पेड़ ऐसी मशीनें हैं जो परमाणुओं और अणुओं को ले सकती हैं, उन्हें तोड़ सकती हैं, और उन्हें अरबों अलग-अलग हिस्सों से बनी कॉलोनियों में पुनर्गठित कर सकती हैं। वे ऐसा क्लोरोफिल नामक एक अणु की बदौलत करते हैं, जो सौ से अधिक कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणुओं से बना होता है, जो एक विशेष तरीके से मुड़े होते हैं और कुछ और मैग्नीशियम और हाइड्रोजन परमाणुओं से जुड़े होते हैं। कणों का ऐसा संयोजन हमारे तारे - पृथ्वी जैसे दस लाख ग्रहों के आयतन वाला एक परमाणु केंद्र - से 150,000,000 किमी दूर उड़े प्रकाश को पकड़ने में सक्षम है - और इस ऊर्जा को कोशिकाओं में गहराई तक ले जाता है, जहां इसका उपयोग कार्बन से नए अणु बनाने के लिए किया जाता है। डाइऑक्साइड और पानी छोड़ते हैं और हमारे जीवन को ऑक्सीजन देते हैं।

ये आणविक शृंखलाएं ही हैं जो उस अधिरचना का निर्माण करती हैं जो पेड़ों, इस पुस्तक के कागज और सभी जीवित चीजों को एकजुट करती है। आप एक किताब पढ़ने और शब्दों को समझने में सक्षम हैं क्योंकि आपके पास आँखें हैं और वे पृष्ठों से बिखरी हुई रोशनी को विद्युत आवेगों में बदल सकते हैं जिनकी व्याख्या मस्तिष्क द्वारा की जाती है, जो ब्रह्मांड की सबसे जटिल संरचना है जिसके बारे में हम जानते हैं। हमने पाया है कि दुनिया में सभी चीजें परमाणुओं के संग्रह से ज्यादा कुछ नहीं हैं, और परमाणुओं की सबसे विस्तृत विविधता में केवल तीन कण होते हैं - इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन। हम यह भी जानते हैं कि प्रोटॉन और न्यूट्रॉन स्वयं छोटी इकाइयों से बने होते हैं जिन्हें क्वार्क कहा जाता है, और यहीं सब कुछ समाप्त होता है - कम से कम अब हम यही सोचते हैं। इन सबका आधार क्वांटम सिद्धांत है।

इस प्रकार, आधुनिक भौतिकी ब्रह्मांड की तस्वीर चित्रित करती है जिसमें हम असाधारण सादगी के साथ रहते हैं; सुंदर घटनाएँ कहीं घटित होती हैं जहाँ उन्हें देखा नहीं जा सकता, जिससे स्थूल जगत की विविधता उत्पन्न होती है। शायद यह सबसे उल्लेखनीय उपलब्धि है आधुनिक विज्ञान- मुट्ठी भर छोटे उपपरमाण्विक कणों और उनके बीच कार्य करने वाली चार शक्तियों के व्यवहार के वर्णन से दुनिया की अविश्वसनीय जटिलता को कम करना, जिसमें स्वयं लोग भी शामिल हैं। सर्वोत्तम विवरणइन चार बलों में से तीन - परमाणु नाभिक के भीतर मौजूद मजबूत और कमजोर परमाणु बल, और विद्युत चुम्बकीय बल जो परमाणुओं और अणुओं को एक साथ जोड़ते हैं - क्वांटम सिद्धांत द्वारा प्रदान किए जाते हैं। केवल गुरुत्वाकर्षण, सबसे कमजोर लेकिन शायद सभी में से सबसे परिचित बल, वर्तमान में एक संतोषजनक क्वांटम विवरण का अभाव है।

किसी के दृष्टिकोण के आधार पर, क्वांटम सिद्धांत या तो विज्ञान की विशाल प्रगति का प्रमाण है, या मानव अंतर्ज्ञान की सीमाओं का प्रतीक है, जिसे उप-परमाणु क्षेत्र की विचित्रता से जूझना होगा। एक भौतिक विज्ञानी के लिए, क्वांटम यांत्रिकी उन तीन महान स्तंभों में से एक है जिन पर प्रकृति की समझ आधारित है (आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य और विशेष सिद्धांतों के साथ)। उन लोगों के लिए जो हमेशा दुनिया के मौलिक मॉडल के बारे में कुछ समझना चाहते हैं, वैज्ञानिक ब्रायन कॉक्स और जेफ फोरशॉ ने अपनी पुस्तक "द क्वांटम यूनिवर्स" में समझाया है, जिसे MYTH पब्लिशिंग हाउस द्वारा प्रकाशित किया गया था। टीएंडपी ने क्वांटम के सार और सिद्धांत की उत्पत्ति के बारे में एक संक्षिप्त अंश प्रकाशित किया है।

आइंस्टीन के सिद्धांत अंतरिक्ष और समय की प्रकृति और गुरुत्वाकर्षण बल से संबंधित हैं। क्वांटम यांत्रिकी बाकी सब कुछ करती है, और यह कहा जा सकता है कि, चाहे यह कितना भी आकर्षक, भ्रमित करने वाला या आकर्षक क्यों न हो, यह सिर्फ एक भौतिक सिद्धांत है जो बताता है कि प्रकृति वास्तविकता में कैसे व्यवहार करती है। लेकिन अगर इसे बहुत ही व्यावहारिक मानदंड से मापा जाए, तो भी यह अपनी सटीकता और व्याख्यात्मक शक्ति में अद्भुत है। क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स के क्षेत्र में एक प्रयोग है, जो आधुनिक क्वांटम सिद्धांतों में सबसे पुराना और सबसे अच्छा समझा जाने वाला प्रयोग है। यह मापता है कि एक इलेक्ट्रॉन चुंबक के निकट कैसा व्यवहार करता है। सैद्धांतिक भौतिकविदों ने यह अनुमान लगाने के लिए वर्षों तक कलम और कागज और बाद में कंप्यूटर के साथ कड़ी मेहनत की कि ऐसे अध्ययन क्या दिखाएंगे। अभ्यासकर्ताओं ने प्रकृति से अधिक विवरण प्राप्त करने के लिए प्रयोग किए और प्रयोग किए। दोनों शिविरों ने स्वतंत्र रूप से कुछ सेंटीमीटर की त्रुटि के साथ मैनचेस्टर और न्यूयॉर्क के बीच की दूरी को मापने के समान सटीकता के साथ परिणाम तैयार किए। यह उल्लेखनीय है कि प्रयोगकर्ताओं द्वारा प्राप्त आंकड़े पूरी तरह से सिद्धांतकारों की गणना के परिणामों के अनुरूप थे; माप और गणना पूर्ण सहमति में थे।

हमारे चारों ओर की दुनिया की कल्पना करें। मान लीजिए कि आप अपने हाथों में कागज़ - पिसी हुई लकड़ी की लुगदी से बनी एक किताब पकड़े हुए हैं। पेड़ ऐसी मशीनें हैं जो परमाणुओं और अणुओं को लेने, उन्हें तोड़ने और अरबों अलग-अलग हिस्सों से बनी कॉलोनियों में पुनर्गठित करने में सक्षम हैं। वे ऐसा क्लोरोफिल नामक एक अणु की बदौलत करते हैं, जो सौ से अधिक कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणुओं से बना होता है, जो एक विशेष तरीके से मुड़े होते हैं और कुछ और मैग्नीशियम और हाइड्रोजन परमाणुओं से जुड़े होते हैं। कणों का ऐसा संयोजन हमारे तारे - पृथ्वी जैसे दस लाख ग्रहों के आयतन वाला एक परमाणु केंद्र - से 150,000,000 किमी दूर उड़े प्रकाश को पकड़ने में सक्षम है - और इस ऊर्जा को कोशिकाओं में गहराई तक ले जाता है, जहां इसका उपयोग कार्बन से नए अणु बनाने के लिए किया जाता है। डाइऑक्साइड और पानी छोड़ते हैं और हमारे जीवन को ऑक्सीजन देते हैं।

ये आणविक शृंखलाएं ही हैं जो उस अधिरचना का निर्माण करती हैं जो पेड़ों, इस पुस्तक के कागज और सभी जीवित चीजों को एकजुट करती है। आप एक किताब पढ़ने और शब्दों को समझने में सक्षम हैं क्योंकि आपके पास आंखें हैं और वे पृष्ठों से बिखरी हुई रोशनी को विद्युत आवेगों में बदल सकते हैं जिनकी व्याख्या मस्तिष्क द्वारा की जाती है - ब्रह्मांड की सबसे जटिल संरचना जिसके बारे में हम भी जानते हैं। हमने पाया है कि दुनिया में सभी चीजें परमाणुओं के संग्रह से ज्यादा कुछ नहीं हैं, और परमाणुओं की सबसे विस्तृत विविधता में केवल तीन कण होते हैं - इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन। हम यह भी जानते हैं कि प्रोटॉन और न्यूट्रॉन स्वयं छोटी इकाइयों से बने होते हैं जिन्हें क्वार्क कहा जाता है, और यहीं सब कुछ समाप्त होता है - कम से कम अब हम यही सोचते हैं। इन सबका आधार क्वांटम सिद्धांत है।

इस प्रकार, आधुनिक भौतिकी ब्रह्मांड की तस्वीर चित्रित करती है जिसमें हम असाधारण सादगी के साथ रहते हैं; सुंदर घटनाएँ कहीं घटित होती हैं जहाँ उन्हें देखा नहीं जा सकता, जिससे स्थूल जगत की विविधता उत्पन्न होती है। यह शायद आधुनिक विज्ञान की सबसे उल्लेखनीय उपलब्धि है - मुट्ठी भर छोटे उप-परमाणु कणों और उनके बीच कार्य करने वाली चार शक्तियों के व्यवहार के वर्णन से, स्वयं मनुष्यों सहित दुनिया की अविश्वसनीय जटिलता को कम करना। इन चार बलों में से तीन का सबसे अच्छा विवरण - परमाणु नाभिक के भीतर मौजूद मजबूत और कमजोर परमाणु बल, और विद्युत चुम्बकीय बल जो परमाणुओं और अणुओं को एक साथ जोड़ते हैं - क्वांटम सिद्धांत द्वारा प्रदान किए गए हैं। केवल गुरुत्वाकर्षण, सबसे कमजोर लेकिन शायद सभी में से सबसे परिचित बल, वर्तमान में एक संतोषजनक क्वांटम विवरण का अभाव है।

यह पहचानने योग्य है कि क्वांटम सिद्धांत की कुछ हद तक अजीब प्रतिष्ठा है, और इसके नाम के पीछे बहुत सारी वास्तविक बकवास छिपी हुई है। बिल्लियाँ जीवित और मृत दोनों हो सकती हैं; कण एक ही समय में दो स्थानों पर होते हैं; हाइजेनबर्ग का तर्क है कि सब कुछ अनिश्चित है। यह सब वास्तव में सच है, लेकिन इससे अक्सर जो निष्कर्ष निकलते हैं - चूंकि सूक्ष्म जगत में कुछ अजीब हो रहा है, तो हम कोहरे की धुंध में डूबे हुए हैं - निश्चित रूप से गलत हैं। अतीन्द्रिय बोध, रहस्यमय उपचार, विकिरण से बचाने वाले कंपन कंगन, और भगवान जानता है कि "क्वांटम" शब्द की आड़ में नियमित रूप से और क्या संभव है। यह बकवास स्पष्ट रूप से सोचने में असमर्थता, आत्म-धोखे, वास्तविक या दिखावटी गलतफहमी, या उपरोक्त सभी के कुछ विशेष रूप से दुर्भाग्यपूर्ण संयोजन के कारण होता है। क्वांटम सिद्धांत न्यूटन या गैलीलियो द्वारा उपयोग किए गए विशिष्ट गणितीय कानूनों का उपयोग करके दुनिया का सटीक वर्णन करता है। यही कारण है कि हम अविश्वसनीय सटीकता के साथ एक इलेक्ट्रॉन के चुंबकीय क्षेत्र की गणना कर सकते हैं। क्वांटम सिद्धांत प्रकृति का एक विवरण प्रस्तुत करता है जिसे हम सीख रहे हैं, इसमें जबरदस्त भविष्यवाणी और व्याख्यात्मक शक्ति है, जो सिलिकॉन चिप्स से लेकर सितारों तक हर चीज तक फैली हुई है।

जैसा कि अक्सर होता है, क्वांटम सिद्धांत का उद्भव उन प्राकृतिक घटनाओं की खोज से हुआ, जिन्हें उस समय के वैज्ञानिक प्रतिमानों द्वारा वर्णित नहीं किया जा सकता था। क्वांटम सिद्धांत के लिए ऐसी कई खोजें हुईं, और विविध प्रकृति की। अकथनीय परिणामों की एक श्रृंखला ने उत्साह और भ्रम पैदा किया और अंततः प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक नवाचार की एक अवधि शुरू की जो वास्तव में "स्वर्ण युग" के लोकप्रिय विवरण के योग्य है। मुख्य पात्रों के नाम किसी भी भौतिकी के छात्र के दिमाग में हमेशा के लिए अंकित हो जाते हैं और आज भी विश्वविद्यालय के पाठ्यक्रमों में उनका अक्सर उल्लेख किया जाता है: रदरफोर्ड, बोह्र, प्लैंक, आइंस्टीन, पाउली, हाइजेनबर्ग, श्रोडिंगर, डिराक। शायद इतिहास में फिर कभी ऐसा दौर नहीं आएगा जब एक ही लक्ष्य की ओर बढ़ने वाले विज्ञान की महानता के साथ इतने सारे नाम जुड़े होंगे - परमाणुओं और भौतिक दुनिया को नियंत्रित करने वाली शक्तियों के एक नए सिद्धांत का निर्माण। 1924 में, क्वांटम सिद्धांत के पिछले दशकों को देखते हुए, परमाणु नाभिक की खोज करने वाले न्यूजीलैंड में जन्मे भौतिक विज्ञानी अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने लिखा: "वर्ष 1896... ने उस चीज़ की शुरुआत को चिह्नित किया जिसे काफी सटीक रूप से वीर युग कहा गया है भौतिक विज्ञान का. भौतिकी के इतिहास में इससे पहले कभी भी ज्वलनशील गतिविधि का ऐसा दौर नहीं आया था, जिसके दौरान एक मौलिक रूप से महत्वपूर्ण खोज ने दूसरे को ख़तरनाक गति से प्रतिस्थापित कर दिया था।

केवल 30 जून तक, टीएंडपी पाठकों को पुस्तक के कागज और इलेक्ट्रॉनिक संस्करणों पर छूट है। जब आप लिंक का अनुसरण करते हैं तो छूट सक्रिय हो जाती है।

"क्वांटम" शब्द 1900 में मैक्स प्लैंक के काम की बदौलत भौतिकी में सामने आया। उन्होंने गर्म पिंडों द्वारा उत्सर्जित विकिरण - तथाकथित "ब्लैक बॉडी रेडिएशन" का सैद्धांतिक रूप से वर्णन करने का प्रयास किया। वैसे, वैज्ञानिक को इस उद्देश्य के लिए एक कंपनी द्वारा काम पर रखा गया था जो बिजली की रोशनी से निपटती थी: इस तरह से ब्रह्मांड के दरवाजे कभी-कभी सबसे संभावित कारणों से खुलते हैं। प्लैंक ने पाया कि ब्लैक बॉडी विकिरण के गुणों को केवल तभी समझाया जा सकता है जब हम यह मान लें कि प्रकाश ऊर्जा के छोटे हिस्से में उत्सर्जित होता है, जिसे उन्होंने क्वांटा कहा है। इस शब्द का अर्थ ही "पैकेट", या "अलग" है। उन्होंने शुरू में सोचा कि यह सिर्फ एक गणितीय चाल थी, लेकिन फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर अल्बर्ट आइंस्टीन के 1905 के पेपर ने क्वांटम परिकल्पना का समर्थन किया। परिणाम आश्वस्त करने वाले थे क्योंकि ऊर्जा की थोड़ी मात्रा कणों का पर्याय हो सकती है।

यह विचार कि प्रकाश छोटी गोलियों की धारा से बना है, का एक लंबा और गौरवपूर्ण इतिहास है, जिसकी शुरुआत आइजैक न्यूटन और उनके जन्म से हुई है। आधुनिक भौतिकी. हालाँकि, 1864 में, स्कॉटिश भौतिक विज्ञानी जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने अंततः कार्यों की एक श्रृंखला में सभी मौजूदा संदेहों को दूर कर दिया था, जिसे बाद में अल्बर्ट आइंस्टीन ने "न्यूटन के बाद से भौतिकी द्वारा ज्ञात सबसे गहन और उपयोगी" के रूप में वर्णित किया। मैक्सवेल ने दिखाया कि प्रकाश अंतरिक्ष के माध्यम से फैलने वाली एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है, इसलिए तरंग के रूप में प्रकाश के विचार की उत्पत्ति त्रुटिहीन और प्रतीत होने वाली निर्विवाद थी। हालाँकि, सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय में आर्थर कॉम्पटन और उनके सहयोगियों द्वारा किए गए प्रयोगों की एक श्रृंखला में, वे प्रकाश क्वांटा को इलेक्ट्रॉनों से अलग करने में सक्षम थे। दोनों ने बिलियर्ड गेंदों की तरह व्यवहार किया, जिससे स्पष्ट रूप से पुष्टि हुई कि प्लैंक की सैद्धांतिक धारणाओं का वास्तविक दुनिया में ठोस आधार था। 1926 में प्रकाश क्वांटा को फोटॉन कहा जाता था। सबूत अकाट्य था: प्रकाश एक तरंग और एक कण दोनों के रूप में व्यवहार करता है। इसका मतलब था शास्त्रीय भौतिकी का अंत - और क्वांटम सिद्धांत के विकास की अवधि का अंत।

क्वांटम सिद्धांत एक ब्रह्मांड का वर्णन करता है जिसमें एक कण एक ही समय में कई स्थानों पर हो सकता है और तुरंत एक स्थान से दूसरे स्थान पर चला जाता है। यह अवधारणा हमारे अहंकार को सीमित करती है, क्योंकि दुनिया जितनी दिखती थी उससे कहीं अधिक जटिल और विविध है। हालाँकि, क्वांटम सिद्धांत के नियम इतने सरल हैं कि उन्हें एक लिफाफे के पीछे लिखा जा सकता है।

ऑडियो कम्प्रेशन कैसे काम करता है

किसी तरंग को उसके घटक साइन तरंगों में विघटित करना ऑडियो संपीड़न तकनीक का आधार है। कल्पना करें कि ध्वनि तरंगें आपकी पसंदीदा धुन बना रही हैं। इस जटिल तरंग को इसके घटकों में तोड़ा जा सकता है। मूल ध्वनि के बिल्कुल सटीक पुनरुत्पादन के लिए कई व्यक्तिगत साइन तरंगों की आवश्यकता होती है, लेकिन उनमें से कई को ऑडियो रिकॉर्डिंग की कथित गुणवत्ता को प्रभावित किए बिना खारिज किया जा सकता है।

"खाली" परमाणु

भीतर से परमाणु कुछ अजीब है। यदि आप एक प्रोटॉन पर खड़े हों और वहां से अंतर-परमाणु अंतरिक्ष में देखें, तो आपको केवल शून्यता दिखाई देगी। इलेक्ट्रॉन इतने छोटे होंगे कि उन्हें देखा नहीं जा सकेगा, भले ही वे हाथ की दूरी पर हों, लेकिन ऐसा होने की संभावना नहीं है। यदि आप इंग्लैंड के तट पर "प्रोटॉन पर" खड़े हैं, तो परमाणु की अस्पष्ट सीमाएँ उत्तरी फ़्रांस के खेतों में कहीं स्थित होंगी।

एक ब्रह्मांड एक अंगूर के आकार का

अच्छा बोनसपदार्थ के उन प्राथमिक टुकड़ों के साथ काम करना जिनका कोई आकार नहीं है, हम आसानी से कल्पना कर सकते हैं कि संपूर्ण दृश्यमान ब्रह्मांड एक बार एक अंगूर के आकार या यहां तक कि एक पिन के सिर के आकार की वस्तु में संकुचित हो गया था। ऐसे विचार चाहे कितने भी चक्करदार क्यों न हों, ऐसे संपीड़न को असंभव घोषित करने का कोई कारण नहीं है।

लंबी छलांग

कल्पना कीजिए कि हम परमाणु 1 में इलेक्ट्रॉन 1 और परमाणु 2 में इलेक्ट्रॉन 2 डालते हैं। थोड़ी देर के बाद, "इलेक्ट्रॉन 1 अभी भी परमाणु 1 में है" कथन का कोई मतलब नहीं होगा। यह परमाणु 2 में भी हो सकता है, क्योंकि इस बात की संभावना हमेशा बनी रहती है कि इलेक्ट्रॉन ने क्वांटम छलांग लगाई है। जो कुछ भी हो सकता है वह वास्तव में होता है, और इलेक्ट्रॉन एक पल में आसानी से पूरे ब्रह्मांड के चारों ओर उड़ सकते हैं।

हिग्स बोसॉन

पीटर हिग्स ने सुझाव दिया कि खाली स्थान कुछ कणों से भरा होता है। वे लगातार, बिना आराम किए, ब्रह्मांड के सभी विशाल कणों के साथ संपर्क करते हैं, चुनिंदा रूप से उनकी गति को धीमा करते हैं और द्रव्यमान बनाते हैं। साधारण पदार्थ और हिग्स कणों से भरे निर्वात के बीच परस्पर क्रिया का परिणाम यह होता है कि दुनिया निराकार से विविध, सितारों, आकाशगंगाओं और लोगों से आबाद हो जाती है।

क्वांटम गुरुत्व की समस्या का एक नया दृष्टिकोण, जिससे वैज्ञानिक कई दशकों से संघर्ष कर रहे हैं, मूल बातों पर लौटता है और दिखाता है कि "ईंटें" जिनसे स्थान और समय का निर्माण हुआ है, एक साथ कैसे फिट होती हैं।

अंतरिक्ष और समय की उत्पत्ति कैसे हुई? उन्होंने उस सहज चार-आयामी शून्य का निर्माण कैसे किया जो हमारी भौतिक दुनिया की पृष्ठभूमि के रूप में कार्य करता है? करीब से निरीक्षण करने पर वे कैसे दिखते हैं? इस तरह के प्रश्न आधुनिक विज्ञान में सबसे आगे उभर रहे हैं और क्वांटम गुरुत्व के अध्ययन को प्रेरित कर रहे हैं, जो क्वांटम सिद्धांत के साथ आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत का अभी तक अनिर्मित एकीकरण है। सापेक्षता का सिद्धांत बताता है कि कैसे स्थूल पैमाने पर स्थान और समय अनगिनत रूप ले सकते हैं, जिसे हम गुरुत्वाकर्षण बल या गुरुत्व कहते हैं। क्वांटम सिद्धांत भौतिकी के उन नियमों का वर्णन करता है जो गुरुत्वाकर्षण के प्रभावों को पूरी तरह से नजरअंदाज करते हुए परमाणु और उप-परमाणु पैमाने पर काम करते हैं। क्वांटम गुरुत्व के सिद्धांत को क्वांटम कानूनों में सबसे छोटे पैमाने पर अंतरिक्ष-समय की प्रकृति का वर्णन करना चाहिए - सबसे छोटे ज्ञात प्राथमिक कणों के बीच का स्थान - और, शायद, इसे कुछ मूलभूत घटकों के संदर्भ में समझाना चाहिए।

सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत को अक्सर इस भूमिका के लिए मुख्य उम्मीदवार के रूप में उद्धृत किया जाता है, लेकिन इसने अभी तक किसी भी ज्वलंत प्रश्न का उत्तर नहीं दिया है। इसके अलावा, अपने आंतरिक तर्क का पालन करते हुए, इसने नए विदेशी घटकों और उनके बीच संबंधों की और भी गहरी परतों का खुलासा किया, जिससे संभावित परिणामों की आश्चर्यजनक विविधता सामने आई।

बुनियादी बिंदु

यह सामान्य ज्ञान है कि क्वांटम सिद्धांत और आइंस्टीन का सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत एक साथ फिट नहीं होते हैं। भौतिक विज्ञानी लंबे समय से इन्हें क्वांटम गुरुत्व के एकल सिद्धांत में जोड़ने की कोशिश कर रहे हैं, लेकिन उन्हें ज्यादा सफलता नहीं मिली है।

प्रस्तावित नया दृष्टिकोण कोई विदेशी प्रावधान पेश नहीं करता है, बल्कि अंतरिक्ष-समय के व्यक्तिगत तत्वों पर ज्ञात कानूनों को लागू करने का एक नया तरीका खोलता है। ये तत्व क्रिस्टल में अणुओं की तरह एक समझौते में आते हैं।

हमारा दृष्टिकोण दिखाता है कि जिस चार-आयामी स्पेसटाइम को हम जानते हैं वह गतिशील रूप से अधिक मौलिक घटकों से कैसे उभर सकता है। इसके अलावा, यह बताता है कि सूक्ष्म पैमाने पर यह अंतरिक्ष-समय धीरे-धीरे सहज निरंतरता से विचित्र फ्रैक्चरलिटी की ओर कैसे बढ़ता है

में पिछले साल काहमारा काम सैद्धांतिक भौतिकी के घिसे-पिटे रास्ते का एक आशाजनक विकल्प बन गया है। सबसे सरल नुस्खा का पालन करके - कुछ मूलभूत घटकों को लें, उन्हें प्रसिद्ध क्वांटम सिद्धांतों (बिना किसी एक्सोटिका के) के अनुसार इकट्ठा करें, अच्छी तरह मिलाएं और बैठने दें - आपको क्वांटम स्पेस-टाइम मिलता है। यह प्रक्रिया लैपटॉप कंप्यूटर पर अनुकरण करने के लिए काफी सरल है।

दूसरे शब्दों में, यदि हम रिक्त स्थान-समय (वैक्यूम) को एक प्रकार का अभौतिक पदार्थ मानते हैं जिसमें बहुत बड़ी संख्या में सूक्ष्म संरचनाहीन तत्व होते हैं, तो हम उन्हें गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत के सरल नियमों के अनुसार एक-दूसरे के साथ बातचीत करने की अनुमति देते हैं। और क्वांटम सिद्धांत, तो ये तत्व स्वतः ही एक पूरे में संगठित हो जाएंगे जो कई मायनों में देखने योग्य ब्रह्मांड के समान दिखाई देंगे। यह प्रक्रिया उसी तरह है जैसे अणु एक क्रिस्टलीय या अनाकार ठोस में व्यवस्थित होते हैं।

इस दृष्टिकोण के साथ, स्पेसटाइम एक विस्तृत शादी के केक की तुलना में एक साधारण मिश्रित रोस्ट की तरह अधिक दिख सकता है। इसके अलावा, क्वांटम गुरुत्व के अन्य दृष्टिकोणों के विपरीत, हमारा दृष्टिकोण बहुत मजबूत है। जब हम अपने मॉडल का विवरण बदलते हैं, तो परिणाम वस्तुतः अपरिवर्तित रहता है। यह स्थिरता हमें यह आशा करने का कारण देती है कि हम सही रास्ते पर हैं। यदि परिणाम इस बात के प्रति संवेदनशील होते कि हमने अपने विशाल समूह के प्रत्येक टुकड़े को कहां रखा है, तो हम समान रूप से संभावित बारोक रूपों की एक बड़ी संख्या के साथ समाप्त हो जाएंगे, जो यह समझाने की संभावना को समाप्त कर देगा कि ब्रह्मांड इस तरह से क्यों निकला।

स्व-संयोजन और स्व-संगठन के समान तंत्र भौतिकी, जीव विज्ञान और विज्ञान के अन्य क्षेत्रों में काम करते हैं। इसका एक खूबसूरत उदाहरण स्टारलिंग्स जैसे पक्षियों के बड़े झुंडों का व्यवहार है। व्यक्तिगत पक्षी केवल कुछ ही पड़ोसियों के साथ बातचीत करते हैं; कोई नेता नहीं है जो उन्हें समझाए कि क्या करना है. फिर भी, झुंड एक पूरे के रूप में बनता है और चलता है, जिसमें सामूहिक या व्युत्पन्न गुण होते हैं जो व्यक्तिगत व्यक्तियों के व्यवहार में प्रकट नहीं होते हैं।

क्वांटम गुरुत्वाकर्षण का संक्षिप्त इतिहास

सहज उद्भव की प्रक्रिया में गठित अंतरिक्ष-समय की क्वांटम संरचना की व्याख्या करने के पिछले प्रयासों में महत्वपूर्ण सफलता नहीं मिली है। उनकी शुरुआत यूक्लिडियन क्वांटम गुरुत्व से हुई। अनुसंधान कार्यक्रम 1970 के दशक के अंत में शुरू हुआ। और भौतिक विज्ञानी स्टीफन हॉकिंग की पुस्तक "ब्रीफ हिस्ट्री ऑफ टाइम" के कारण लोकप्रिय हो गई, जो बेस्टसेलर बन गई। यह कार्यक्रम क्वांटम यांत्रिकी के मौलिक सुपरपोजिशन के सिद्धांत पर आधारित है। कोई भी वस्तु, शास्त्रीय या क्वांटम, किसी न किसी अवस्था में होती है, उदाहरण के लिए, स्थिति और गति से। लेकिन यदि किसी शास्त्रीय वस्तु की स्थिति को उसके लिए अद्वितीय संख्याओं के एक सेट द्वारा वर्णित किया जा सकता है, तो क्वांटम वस्तु की स्थिति अधिक समृद्ध होती है: यह सभी संभावित शास्त्रीय स्थितियों का योग है।

क्वांटम गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत

स्ट्रिंग सिद्धांत
अधिकांश सैद्धांतिक भौतिकविदों द्वारा समर्थित, यह सिद्धांत न केवल क्वांटम गुरुत्व पर लागू होता है, बल्कि सभी प्रकार के पदार्थ और बलों पर भी लागू होता है। यह इस विचार पर आधारित है कि सभी कण (गुरुत्वाकर्षण वाले काल्पनिक कणों सहित) कंपन करने वाले तार हैं

लूप क्वांटम गुरुत्वाकर्षण
स्ट्रिंग सिद्धांत का मुख्य विकल्प. इसमें आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत पर क्वांटम यांत्रिकी के नियमों को लागू करने की एक नई विधि शामिल है। अंतरिक्ष को अलग-अलग आयतन "परमाणुओं" में विभाजित किया गया है

यूक्लिडन क्वांटम गुरुत्वाकर्षण
भौतिक विज्ञानी स्टीफन हॉकिंग द्वारा प्रसिद्ध यह दृष्टिकोण इस धारणा पर आधारित है कि स्पेसटाइम सभी के सामान्य क्वांटम औसत से उत्पन्न होता है संभावित रूप. इस सिद्धांत में समय को स्थानिक आयामों के बराबर माना जाता है

कारणात्मक गतिशील त्रिभुज
यह दृष्टिकोण, जो इस लेख का विषय है, यूक्लिडियन दृष्टिकोण का एक आधुनिक संस्करण है। यह अंतरिक्ष और समय के बीच प्रारंभिक अंतर के साथ त्रिकोणों की पच्चीकारी द्वारा अंतरिक्ष-समय के अनुमान पर आधारित है। छोटे पैमाने पर, अंतरिक्ष-समय एक भग्न संरचना प्राप्त कर लेता है

उदाहरण के लिए, एक क्लासिक बिलियर्ड गेंद एक निश्चित प्रक्षेपवक्र के साथ चलती है, और इसकी स्थिति और गति किसी भी क्षण सटीक रूप से निर्धारित की जा सकती है। बहुत छोटे इलेक्ट्रॉन के मामले में, चीजें अलग हैं। इसकी गति क्वांटम नियमों का पालन करती है, जिसके अनुसार एक इलेक्ट्रॉन एक साथ कई स्थानों पर मौजूद हो सकता है और उसकी कई गतियाँ हो सकती हैं। बाहरी प्रभावों की अनुपस्थिति में, बिंदु A से बिंदु B तक, इलेक्ट्रॉन एक सीधी रेखा में नहीं, बल्कि सभी संभावित पथों पर एक साथ चलता है। हर किसी की एक उच्च गुणवत्ता वाली तस्वीर संभावित तरीकेइसके आंदोलनों को, जब एक साथ रखा जाता है, तो नोबेल पुरस्कार विजेता रिचर्ड फेनमैन द्वारा तैयार क्वांटम सुपरपोजिशन के लिए एक कठोर गणितीय "नुस्खा" में तब्दील हो जाता है, जो सभी व्यक्तिगत संभावनाओं का एक भारित औसत देता है।

प्रस्तावित नुस्खा का उपयोग करके, कोई व्यक्ति सीधे पथ से दूर स्थिति और वेग की किसी विशिष्ट श्रेणी में एक इलेक्ट्रॉन को खोजने की संभावना की गणना कर सकता है जिसके साथ इसे शास्त्रीय यांत्रिकी के नियमों के अनुसार आगे बढ़ना चाहिए। किसी कण के क्वांटम यांत्रिक व्यवहार की एक विशिष्ट संपत्ति तथाकथित एकल स्पष्ट प्रक्षेपवक्र से विचलन है। क्वांटम उतार-चढ़ाव. विचाराधीन भौतिक प्रणाली का आकार जितना छोटा होगा, क्वांटम उतार-चढ़ाव की भूमिका उतनी ही अधिक होगी।

यूक्लिडियन क्वांटम गुरुत्व में, सुपरपोज़िशन का सिद्धांत संपूर्ण ब्रह्मांड पर लागू होता है। इस मामले में, सुपरपोज़िशन में एक कण के विभिन्न प्रक्षेप पथ शामिल नहीं होते हैं, बल्कि समय के माध्यम से ब्रह्मांड के विकास के संभावित पथ, विशेष रूप से स्पेसटाइम के आकार शामिल होते हैं। समस्या को उस रूप में लाने के लिए जो उन्हें समाधान खोजने की अनुमति देता है, भौतिक विज्ञानी आमतौर पर केवल अंतरिक्ष-समय के समग्र आकार और आकार पर विचार करते हैं, न कि इसके प्रत्येक कल्पनीय विकृतियों पर (देखें: जोनाथन जे. हॉलिवेल। क्वांटम कॉस्मोलॉजी एंड द क्रिएशन ऑफ द यूनिवर्स // साइंटिफिक अमेरिकन, दिसंबर 1991)।

1980-1990 के दशक में। यूक्लिडियन क्वांटम गुरुत्व के क्षेत्र में अनुसंधान शक्तिशाली उपकरणों के विकास से जुड़ा एक लंबा तकनीकी सफर तय कर चुका है कंप्यूटर मॉडलिंग. उपयोग किए गए मॉडल प्राथमिक "ईंटों" का उपयोग करके घुमावदार स्थान-समय की ज्यामिति का प्रतिनिधित्व करते थे, जिन्हें सुविधा के लिए त्रिकोणीय माना जाता था। त्रिकोणीय जाल प्रभावी ढंग से घुमावदार सतहों का अनुमान लगा सकते हैं, यही कारण है कि इन्हें अक्सर कंप्यूटर एनीमेशन में उपयोग किया जाता है। अंतरिक्ष-समय मॉडलिंग के मामले में, ये प्राथमिक "ईंटें" चार-आयामी अंतरिक्ष के संबंध में त्रिकोणों का सामान्यीकरण हैं और इन्हें 4-सरलताएं कहा जाता है। जिस प्रकार त्रिभुजों को उनके किनारों के साथ चिपकाने से व्यक्ति को घुमावदार द्वि-आयामी सतह बनाने की अनुमति मिलती है, उसी प्रकार चार-आयामी सिम्प्लेक्स (जो त्रि-आयामी टेट्राहेड्रोन हैं) के "चेहरे" को एक साथ चिपकाने से व्यक्ति को चार-आयामी स्पेसटाइम का एक मॉडल बनाने की अनुमति मिलती है।

"ईंटों" का स्वयं कोई प्रत्यक्ष भौतिक अर्थ नहीं है। यदि कोई अति-शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी के नीचे अंतरिक्ष-समय की जांच कर सके, तो कोई त्रिकोण दिखाई नहीं देगा। वे केवल अनुमान मात्र हैं। एकमात्र जानकारी जो भौतिक समझ में आती है वह उनके सामूहिक व्यवहार में इस विचार में निहित है कि उनमें से प्रत्येक शून्य आकार में सिकुड़ गया है। इस सीमा पर, "ईंटों" की ज्यामिति (चाहे वे त्रिकोणीय, घन, पंचकोणीय, या इन आकृतियों का कोई मिश्रण हो) कोई मायने नहीं रखती।

विभिन्न छोटे पैमाने के विवरणों के प्रति असंवेदनशीलता को अक्सर बहुमुखी प्रतिभा कहा जाता है। सांख्यिकीय भौतिकी में प्रसिद्ध एक घटना, जो गैसों और तरल पदार्थों में अणुओं की गति का अध्ययन करती है: अणु लगभग समान व्यवहार करते हैं, चाहे उनकी संरचना कुछ भी हो। सार्वभौमिकता बड़ी संख्या में व्यक्तिगत तत्वों से युक्त प्रणालियों के गुणों से जुड़ी है, और व्यक्तिगत घटक के पैमाने की तुलना में बहुत बड़े पैमाने पर खुद को प्रकट करती है। पक्षियों के झुंड के लिए एक समान कथन यह है कि व्यक्तिगत पक्षियों के रंग, आकार, पंखों का फैलाव और उम्र का पूरे झुंड के व्यवहार पर कोई असर नहीं पड़ता है। स्थूल पैमाने पर, बहुत कम सूक्ष्म विवरण दिखाई देते हैं।

सिकुड़

कंप्यूटर मॉडल का उपयोग करते हुए, क्वांटम गुरुत्व शोधकर्ताओं ने अंतरिक्ष-समय आकृतियों के सुपरपोजिशन के प्रभावों का अध्ययन करना शुरू किया, जिनका अध्ययन शास्त्रीय सापेक्षता के तरीकों से नहीं किया जा सकता है, विशेष रूप से, जो बहुत कम दूरी पर अत्यधिक घुमावदार हैं। यह तथाकथित गैर-परेशान करने वाला शासन भौतिकविदों के लिए सबसे अधिक रुचिकर है, लेकिन कंप्यूटर के उपयोग के बिना इसका विश्लेषण करना लगभग असंभव है।

अंतरिक्ष के स्वरूप का वर्णन |

त्रिकोणों की पच्चीकारी
यह निर्धारित करने के लिए कि अंतरिक्ष स्वयं को कैसे आकार देता है, भौतिकविदों को पहले इसके आकार का वर्णन करने का एक तरीका चाहिए। वे इसका वर्णन त्रिकोणों और उनके उच्च-आयामी एनालॉग्स का उपयोग करके करते हैं, जिसकी मोज़ेक किसी को घुमावदार आकृतियों का अनुमान लगाने की अनुमति देती है। किसी विशेष बिंदु पर वक्रता उस बिंदु को घेरने वाले त्रिभुजों द्वारा अंतरित कुल कोण से निर्धारित होती है। समतल सतह के मामले में यह कोण बिल्कुल 360° होता है, लेकिन घुमावदार सतहों के मामले में यह कम या ज्यादा हो सकता है

दुर्भाग्य से, सिमुलेशन से पता चला है कि यूक्लिडियन क्वांटम गुरुत्व व्यवहार के महत्वपूर्ण घटकों के लिए जिम्मेदार नहीं है। चार-आयामी ब्रह्मांड में सभी गैर-परेशान करने वाले सुपरपोज़िशन सिद्धांत रूप में अस्थिर साबित हुए। वक्रता के छोटे पैमाने के क्वांटम उतार-चढ़ाव, जो औसत में योगदान करने वाले विभिन्न सुपरइम्पोज्ड ब्रह्मांडों की विशेषता रखते हैं, रद्द नहीं होते हैं, बल्कि एक-दूसरे को मजबूत करते हैं, जिससे सभी अंतरिक्ष अनंत आयामों के साथ एक छोटी सी गेंद में ढह जाते हैं। ऐसे स्थान में किन्हीं दो बिंदुओं के बीच की दूरी हमेशा बहुत छोटी रहती है, भले ही उसका आयतन बहुत बड़ा हो। कुछ मामलों में, अंतरिक्ष दूसरे चरम पर चला जाता है, बहुत पतला और विस्तारित हो जाता है, जैसे कई शाखाओं वाले बहुलक की तरह। इनमें से कोई भी संभावना हमारे वास्तविक ब्रह्मांड के समान नहीं है।

इससे पहले कि हम एक बार फिर उन धारणाओं पर लौटें जिन्होंने भौतिकविदों को भ्रमित कर दिया है, आइए परिणाम के बारे में एक अजीब बात पर नजर डालें। "ईंटें" चार-आयामी हैं, लेकिन साथ में वे या तो अनंत आयामों वाला एक स्थान (सिकुड़ा हुआ ब्रह्मांड) या दो-आयामी अंतरिक्ष (एक बहुलक ब्रह्मांड) बनाती हैं। एक बार जब निर्वात में बड़े क्वांटम उतार-चढ़ाव की धारणा ने जिन्न को बोतल से बाहर निकाल दिया, तो आयामीता जैसी सबसे बुनियादी अवधारणाओं को बदलना संभव हो गया। शायद गुरुत्वाकर्षण का शास्त्रीय सिद्धांत, जिसमें आयामों की संख्या हमेशा निश्चित मानी जाती है, ऐसे परिणाम की कल्पना नहीं कर सकता था।

इनमें से एक परिणाम विज्ञान कथा प्रशंसकों के लिए कुछ हद तक निराशाजनक हो सकता है। विज्ञान कथा लेखक अक्सर अंतरिक्ष-समय सुरंगों की अवधारणा का उपयोग करते हैं, जिससे कथित तौर पर उन क्षेत्रों को एक साथ लाना संभव हो जाता है जो एक दूसरे से बहुत दूर हैं। वे समय यात्रा और प्रकाश की गति से भी अधिक गति पर संकेतों के प्रसारण की आशाजनक संभावना से मोहित हो जाते हैं। इस तथ्य के बावजूद कि ऐसा कुछ भी कभी नहीं देखा गया है, भौतिक विज्ञानी स्वीकार करते हैं कि क्वांटम गुरुत्व के अभी तक नहीं बनाए गए सिद्धांत के ढांचे के भीतर ऐसी सुरंगों का पुनर्वास किया जा सकता है। यूक्लिडियन क्वांटम गुरुत्व के कंप्यूटर सिमुलेशन के नकारात्मक परिणामों के प्रकाश में, ऐसी सुरंगों के अस्तित्व की संभावना बेहद कम लगती है। अंतरिक्ष-समय सुरंगों में इतनी विविधताएं होती हैं कि उन्हें सुपरपोज़िशन पर हावी होना पड़ता है, जिससे यह अस्थिर हो जाता है, ताकि क्वांटम ब्रह्मांड कभी भी एक छोटी लेकिन बहुत मजबूती से परस्पर जुड़ी इकाई से आगे न बढ़ सके।

अंतरिक्ष-समय पर क्वांटम नियम लागू करना

औसत
स्पेस-टाइम कई अलग-अलग रूप ले सकता है। क्वांटम सिद्धांत के अनुसार, जिस आकृति को हम देखने की सबसे अधिक संभावना रखते हैं वह एक सुपरपोजिशन या सभी संभावित आकृतियों का भारित औसत है। त्रिकोणों से आकृतियों का निर्माण करते समय, सिद्धांतकार उनमें से प्रत्येक को उस विशिष्ट तरीके के आधार पर वजन देते हैं जिसमें वे त्रिकोण किसी दिए गए आकार के निर्माण के लिए जुड़े होते हैं। लेखकों ने पाया कि परिणामी औसत को देखने योग्य वास्तविक ब्रह्मांड के अनुरूप बनाने के लिए, त्रिकोणों को कुछ नियमों का पालन करना होगा, विशेष रूप से, समय की दिशा का संकेत देने वाले अंतर्निहित "तीर" शामिल होने चाहिए।

परेशानी की जड़ क्या हो सकती है? यूक्लिडियन दृष्टिकोण की दरारों और ढीले सिरों की खोज में, हम एक मुख्य विचार के साथ आए - एक घटक जो हमारे मिश्रित भूनने को पकाने की संभावना के लिए बिल्कुल आवश्यक है: ब्रह्मांड के कोड में कार्य-कारण का सिद्धांत शामिल होना चाहिए, अर्थात। निर्वात की संरचना को कारण और प्रभाव के बीच स्पष्ट रूप से अंतर करने की संभावना प्रदान करनी चाहिए। कारणता सापेक्षता के शास्त्रीय आंशिक और सामान्य सिद्धांतों का एक अभिन्न अंग है।

यूक्लिडियन क्वांटम गुरुत्व में कार्य-कारण शामिल नहीं है। "यूक्लिडियन" की परिभाषा का अर्थ है कि स्थान और समय को समकक्ष माना जाता है। यूक्लिडियन सुपरपोज़िशन में शामिल ब्रह्मांडों में एक समय आयाम और तीन अंतरिक्ष आयामों के बजाय चार स्थानिक आयाम हैं। चूँकि यूक्लिडियन ब्रह्मांडों में समय की कोई अलग अवधारणा नहीं है, इसलिए उनकी कोई संरचना नहीं है जो घटनाओं को एक विशेष क्रम में व्यवस्थित करने की अनुमति देती है। ऐसे ब्रह्मांडों के निवासियों में "कारण" और "प्रभाव" की अवधारणाएं नहीं हो सकतीं। हॉकिंग और यूक्लिडियन दृष्टिकोण का उपयोग करने वाले अन्य वैज्ञानिकों ने कहा कि गणितीय और बोलचाल दोनों अर्थों में "समय काल्पनिक है"। उन्हें आशा थी कि सूक्ष्म क्वांटम उतार-चढ़ाव से कार्य-कारण एक स्थूल गुण के रूप में उभरेगा, जिसमें व्यक्तिगत रूप से कारण संरचना का कोई संकेत नहीं होगा। हालाँकि, कंप्यूटर मॉडलिंग ने उनकी उम्मीदों पर पानी फेर दिया।

अंतरिक्ष में एक बिल्कुल नया आयाम

सामान्य जीवन में, अंतरिक्ष का आयाम किसी बिंदु की स्थिति निर्धारित करने के लिए आवश्यक आयामों की न्यूनतम संख्या है, उदाहरण के लिए देशांतर, अक्षांश और ऊंचाई। यह परिभाषा इस धारणा पर आधारित है कि अंतरिक्ष निरंतर है और शास्त्रीय भौतिकी के नियमों का पालन करता है। यदि अंतरिक्ष इतनी सरलता से व्यवहार न करे तो क्या होगा? क्या होगा यदि इसका आकार क्वांटम प्रक्रियाओं द्वारा निर्धारित होता है जो सामान्य जीवन में प्रकट नहीं होते हैं? ऐसे मामलों में, भौतिकविदों और गणितज्ञों को आयाम का अधिक जटिल विचार विकसित करना होगा। आयामों की संख्या का पूर्णांक होना भी आवश्यक नहीं है, जैसा कि फ्रैक्टल्स के मामले में होता है - ऐसी संरचनाएं जिनकी उपस्थिति सभी पैमानों पर समान होती है

आयाम की सामान्यीकृत परिभाषाएँ

हॉसडॉर्फ़ आयाम
परिभाषा 20वीं सदी की शुरुआत में तैयार की गई। जर्मन गणितज्ञ फेलिक्स हॉसडॉर्फ, क्षेत्र के आयतन V की उसके रैखिक आकार r पर निर्भरता के आधार पर। सामान्य त्रि-आयामी अंतरिक्ष में, V $r^3$ के समानुपाती होता है। इस निर्भरता में प्रतिपादक आयामों की संख्या है। "आयतन" को समग्र आकार के अन्य संकेतक भी माना जा सकता है, जैसे कि क्षेत्रफल। सिएरपिंस्की गैस्केट के मामले में, V $r^(1.5850)$ के समानुपाती है। यह परिस्थिति इस तथ्य को दर्शाती है कि यह आंकड़ा पूरे क्षेत्र को नहीं भरता है

वर्णक्रमीय आयाम
यह परिभाषासमय के साथ पर्यावरण में किसी वस्तु या घटना के फैलने की विशेषता है, चाहे वह पानी के बर्तन में स्याही की बूंद हो या आबादी में कोई बीमारी हो। आबादी में प्रत्येक जल अणु या व्यक्ति के निकटतम पड़ोसियों की एक निश्चित संख्या होती है, जो स्याही के प्रसार या बीमारी के प्रसार की दर निर्धारित करती है। त्रि-आयामी वातावरण में, स्याही के बादल का आकार समय के अनुपात में 3/2 की शक्ति से बढ़ता है। सिएरपिंस्की गैस्केट में, स्याही को एक घुमावदार आकार के माध्यम से प्रवेश करना चाहिए, इसलिए यह अधिक धीरे-धीरे फैलता है - समय के अनुपात में 0.6826 की शक्ति, जो 1.3652 के वर्णक्रमीय आयाम से मेल खाती है

परिभाषाओं का अनुप्रयोग
सामान्य रूप में विभिन्न तरीकेआयाम गणनाएं विभिन्न संख्या में आयाम देती हैं क्योंकि वे ज्यामिति की विभिन्न विशेषताओं पर आधारित होती हैं। कुछ ज्यामितीय आकृतियों के लिए, आयामों की संख्या स्थिर नहीं होती है। विशेष रूप से, प्रसार कुछ स्थिर सीमा तक समय की तुलना में अधिक जटिल कार्य हो सकता है।
क्वांटम गुरुत्व का मॉडलिंग करते समय, वर्णक्रमीय आयाम पर जोर दिया जाता है। क्वांटम स्पेस-टाइम मॉडल की एक प्राथमिक ईंट में एक निश्चित पदार्थ की एक छोटी मात्रा पेश की जाती है। इस ईंट से यह बेतरतीब ढंग से फैलता है। अंतरिक्ष-समय की ईंटों की कुल संख्या जिस तक यह पदार्थ एक निश्चित अवधि में पहुंचता है, वर्णक्रमीय आयाम निर्धारित करता है

अलग-अलग ब्रह्मांडों को जोड़ते समय कार्य-कारण की उपेक्षा करने की बजाय, इस उम्मीद में कि यह सुपरपोज़िशन के सामूहिक ज्ञान से उभरेगा, हमने बहुत पहले चरण में कारण संरचना को शामिल करने का निर्णय लिया। हमने अपनी विधि को गतिशील त्रिभुजन कहा है। हमने प्रत्येक सिम्प्लेक्स को अतीत से भविष्य की ओर निर्देशित एक समय तीर सौंपा है। फिर हमने "ग्लूइंग" का कारण नियम पेश किया: दो सिम्प्लेक्स को इस तरह से चिपकाया जाना चाहिए कि उनके तीर संरेखित हों। चिपके हुए सिम्प्लेक्स में समय की अवधारणा समान होनी चाहिए: समय को इन तीरों की दिशा में एक स्थिर गति से बहना चाहिए, कभी रुकना या पीछे मुड़ना नहीं चाहिए। समय के साथ, अंतरिक्ष को अपना अस्तित्व बनाए रखना होगा सामान्य फ़ॉर्म, अलग-अलग हिस्सों में न बंटें और अंतरिक्ष-समय की सुरंगें न बनाएं।

1998 में इस रणनीति को तैयार करने के बाद, हमने बेहद सरलीकृत मॉडल के साथ दिखाया कि ग्लूइंग सिम्प्लेक्स के नियम एक मैक्रोस्कोपिक रूप की ओर ले जाते हैं जो यूक्लिडियन क्वांटम गुरुत्वाकर्षण से अलग है। यह उत्साहजनक था, लेकिन इसका मतलब यह नहीं था कि ग्लूइंग के स्वीकृत नियम पूरे चार-आयामी ब्रह्मांड की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त थे। इसलिए हमने अपनी सांसें रोक लीं, जब 2004 में, हमारा कंप्यूटर हमें चार-आयामी सिम्प्लेक्स के कारण सुपरपोजिशन की पहली गणना देने के लिए लगभग तैयार था। क्या यह अंतरिक्ष-समय एक सिकुड़ी हुई गेंद या बहुलक की तरह नहीं, बल्कि एक विस्तारित चार-आयामी वस्तु की तरह बड़ी दूरी पर व्यवहार करेगा?

हमारी खुशी की कल्पना करें जब परिकलित ब्रह्मांड के आयामों की संख्या 4 (अधिक सटीक रूप से, 4.02 ± 0.1) निकली। यह पहली बार था कि देखे गए आयामों के बराबर कई आयाम पहले सिद्धांतों से निकाले गए थे। आज, क्वांटम गुरुत्व मॉडल में कार्य-कारण की अवधारणा को पेश करना, स्पेसटाइम ज्यामिति की सुपरपोजिशन अस्थिरता से निपटने का एकमात्र ज्ञात तरीका है।

समग्र रूप से स्पेसटाइम

सिमुलेशन कम्प्यूटेशनल प्रयोगों की चल रही श्रृंखला में पहला था जिसमें हम कंप्यूटर सिमुलेशन के माध्यम से क्वांटम स्पेसटाइम के भौतिक और ज्यामितीय गुणों का अनुमान लगाने का प्रयास करते हैं। हमारा अगला कदम बड़ी दूरी पर अंतरिक्ष-समय के आकार का अध्ययन करना और इसकी स्थिरता का परीक्षण करना था असली दुनिया, अर्थात। सामान्य सापेक्षता की भविष्यवाणियाँ. क्वांटम गुरुत्व के गैर-परेशान मॉडल के मामले में, जिसमें स्पेसटाइम के आकार के बारे में कोई प्राथमिक धारणा शामिल नहीं है, ऐसा सत्यापन बहुत मुश्किल है - इतना अधिक कि स्ट्रिंग सिद्धांत सहित क्वांटम गुरुत्व के अधिकांश दृष्टिकोणों में, विशेष को छोड़कर मामलों में, हासिल की गई प्रगति इसे पूरा करने के लिए अपर्याप्त है।

अंतरिक्ष-समय में गहरे उतरो

लेखकों की गणना के अनुसार, अंतरिक्ष-समय का वर्णक्रमीय आयाम चार (बड़े पैमाने की सीमा पर) से घटकर दो (छोटे पैमाने की सीमा पर) हो जाता है, और निरंतर अंतरिक्ष-समय टूट जाता है, एक शाखा में बदल जाता है भग्न. भौतिक विज्ञानी अभी तक यह नहीं समझ पाए हैं कि क्या इस निष्कर्ष का अर्थ यह है कि अंतरिक्ष-समय अंततः स्थानीयकृत "परमाणुओं" से बना है, या क्या यह सूक्ष्म संरचनाओं से बना है जो ज्यामिति की सामान्य अवधारणा से बहुत शिथिल रूप से संबंधित हैं

जैसा कि यह निकला, हमारे मॉडल को काम करने के लिए, शुरुआत से ही तथाकथित ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक का परिचय देना आवश्यक है - पदार्थ और ऊर्जा के किसी भी अन्य रूप की अनुपस्थिति में भी अंतरिक्ष में निहित एक अदृश्य और अभौतिक पदार्थ। यह आवश्यकता अच्छी खबर थी, क्योंकि ब्रह्मांड विज्ञानियों को इस स्थिरांक के अस्तित्व की प्रयोगात्मक पुष्टि मिली थी। इसके अलावा, अंतरिक्ष-समय का परिणामी रूप डी सिटर ज्यामिति के अनुरूप है, अर्थात। एक ऐसे ब्रह्मांड के लिए आइंस्टीन के समीकरणों को हल करना जिसमें ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के अलावा कुछ भी नहीं है। यह वास्तव में उल्लेखनीय है कि सूक्ष्म "बिल्डिंग ब्लॉक्स" के एक समूह को लगभग बेतरतीब ढंग से इकट्ठा करना - समरूपता या पसंदीदा ज्यामितीय संरचना के बारे में किसी भी धारणा के बिना - जिसके परिणामस्वरूप बड़े पैमाने पर, डी सिटर ब्रह्मांड का अत्यधिक सममित आकार होता है।

पहले सिद्धांतों से लगभग नियमित ज्यामितीय आकार के चार-आयामी ब्रह्मांड का गतिशील उद्भव हमारे मॉडलिंग की केंद्रीय उपलब्धि थी। यह सवाल कि क्या इस उल्लेखनीय परिणाम को अंतरिक्ष-समय के कुछ अभी तक अज्ञात "परमाणुओं" की परस्पर क्रिया के संदर्भ में समझा जा सकता है, हमारे चल रहे शोध का लक्ष्य है। अब जब हमने देखा है कि क्वांटम गुरुत्व के हमारे मॉडल ने कई शास्त्रीय परीक्षण पास कर लिए हैं, तो अब एक अलग तरह के प्रयोगों की ओर मुड़ने का समय आ गया है - स्पेसटाइम की विशिष्ट क्वांटम संरचना की पहचान करना जिसे आइंस्टीन का शास्त्रीय सिद्धांत पता लगाने में विफल रहा। इन प्रयोगों में से एक में, हमने प्रसार प्रक्रिया का अनुकरण किया: हमने ब्रह्मांड के सुपरपोजिशन में स्याही की बूंद का एक उपयुक्त एनालॉग पेश किया और देखा कि यह कैसे फैलता है और क्वांटम उतार-चढ़ाव से परेशान होता है। समय के साथ स्याही के बादल के आकार का पता लगाने से हमें अंतरिक्ष में आयामों की संख्या निर्धारित करने की अनुमति मिली (साइडबार देखें)।

परिणाम आश्चर्यजनक था: आयामों की संख्या पैमाने पर निर्भर करती है। दूसरे शब्दों में, यदि प्रसार थोड़े समय तक चलता है, तो अंतरिक्ष-समय के आयामों की संख्या उस समय की तुलना में भिन्न होती है जब प्रसार प्रक्रिया लंबे समय तक चलती है। यहां तक कि हममें से जो लोग क्वांटम गुरुत्व में विशेषज्ञता रखते थे, उन्हें यह कल्पना करने में कठिनाई हुई कि हमारे "माइक्रोस्कोप" के रिज़ॉल्यूशन के आधार पर स्पेसटाइम के आयामों की संख्या लगातार कैसे बदल सकती है। जाहिर है, छोटी वस्तुओं का स्पेसटाइम बड़ी वस्तुओं के स्पेसटाइम से बहुत अलग होता है। छोटी वस्तुओं के लिए, ब्रह्मांड एक भग्न संरचना की तरह है - एक असामान्य प्रकार का स्थान जिसमें आकार की अवधारणा बस मौजूद नहीं है। यह स्व-समान है, अर्थात सभी पैमानों पर एक जैसा दिखता है। इसका मतलब यह है कि विशिष्ट आकार की कोई वस्तु नहीं है जो स्केल रूलर की तरह काम कर सके।

"छोटा" कितना छोटा है? लगभग $10^(-34)$m के आकार तक, समग्र रूप से क्वांटम ब्रह्मांड को शास्त्रीय चार-आयामी डी सिटर ज्यामिति द्वारा अच्छी तरह से वर्णित किया गया है, हालांकि घटती दूरी के साथ क्वांटम उतार-चढ़ाव की भूमिका बढ़ जाती है। तथ्य यह है कि शास्त्रीय सन्निकटन इतनी कम दूरी तक भी मान्य रहता है, यह आश्चर्यजनक है। ब्रह्मांड के इतिहास के शुरुआती चरणों और इसके बहुत दूर के भविष्य दोनों के लिए इसके बहुत महत्वपूर्ण परिणाम सामने आते हैं। इन दोनों सीमाओं के भीतर, ब्रह्मांड व्यावहारिक रूप से खाली है। वास्तव में आरंभिक चरणक्वांटम में उतार-चढ़ाव इतना अधिक था कि पदार्थ का पता लगाना मुश्किल था। वह तूफानी सागर में एक छोटी नाव थी। हमारे अरबों साल बाद, ब्रह्मांड के तेजी से विस्तार के कारण, पदार्थ इतना दुर्लभ हो जाएगा कि यह बहुत छोटी भूमिका निभाएगा या बिल्कुल भी भूमिका नहीं निभाएगा। हमारा दृष्टिकोण हमें दोनों सीमित मामलों में अंतरिक्ष के आकार को समझाने की अनुमति देता है।

कारण क्या है?

कार्य-कारण सिद्धांत यह सिद्धांत है कि घटनाएँ अव्यवस्था के बजाय समय में एक विशिष्ट क्रम में घटित होती हैं, जिससे कारण और प्रभाव के बीच अंतर होता है। लेखकों द्वारा अपनाए गए क्वांटम गुरुत्व के दृष्टिकोण में, कारण और प्रभाव के बीच का अंतर प्रकृति में मौलिक प्रतीत होता है, न कि अनुमानित संपत्ति के रूप में

इससे भी छोटे पैमाने पर, स्पेसटाइम में क्वांटम उतार-चढ़ाव इतना बढ़ जाता है कि ज्यामिति के बारे में शास्त्रीय अंतर्ज्ञान पूरी तरह से अर्थहीन हो जाता है। आयामों की संख्या क्लासिक चार से घटाकर लगभग दो कर दी गई है। हालाँकि, जहाँ तक हम बता सकते हैं, स्पेसटाइम निरंतर रहता है और इसमें कोई सुरंग नहीं होती है। यह उभरते हुए स्पेसटाइम फोम जितना आकर्षक नहीं है जैसा कि भौतिक विज्ञानी जॉन व्हीलर और कई अन्य लोगों ने इसे देखा था। स्पेसटाइम की ज्यामिति असामान्य और गैर-शास्त्रीय कानूनों के अधीन है, लेकिन दूरी की अवधारणा लागू रहती है। अब हम और भी छोटे पैमाने पर एक क्षेत्र में घुसने की कोशिश कर रहे हैं। एक संभावना यह है कि ब्रह्मांड स्व-समान हो जाता है और एक निश्चित सीमा से नीचे सभी पैमानों पर एक जैसा दिखता है। यदि ऐसा है, तो ब्रह्मांड अंतरिक्ष-समय के तारों या परमाणुओं से बना नहीं है, बल्कि अनंत ऊब की दुनिया है: दहलीज के ठीक नीचे पाई जाने वाली संरचना बस अपने आप को अनंत काल तक दोहराती रहेगी क्योंकि कोई भी छोटे आयामों के क्षेत्र में गहराई से जाता है .

यह कल्पना करना मुश्किल है कि भौतिक विज्ञानी यथार्थवादी गुणों के साथ क्वांटम ब्रह्मांड बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरणों की तुलना में कम घटकों और तकनीकी साधनों के साथ कैसे काम कर पाएंगे। उदाहरण के लिए, ब्रह्मांड में पदार्थ के व्यवहार और उसके समग्र आकार पर इसके प्रभाव को समझने के लिए हमें अभी भी कई परीक्षण और प्रयोग करने होंगे। हमारा मुख्य लक्ष्य, क्वांटम गुरुत्व के किसी भी सिद्धांत की तरह, सूक्ष्म क्वांटम संरचना से प्राप्त अवलोकन योग्य परिणामों की भविष्यवाणी करना है। क्वांटम गुरुत्व के सिद्धांत के रूप में यह हमारे मॉडल की शुद्धता के लिए निर्णायक मानदंड होगा।

अनुवाद: आई.ई. सत्सेविच

अतिरिक्त साहित्य

क्वांटम डी सिटर यूनिवर्स का प्लैंकियन जन्म। जे. एम्बजॉर्न, ए. गोर्लिच, जे. जर्किविक्ज़ और आर. लोल इन फिजिकल रिव्यू लेटर्स, वॉल्यूम। 100, आर्टिकल नं. 091304; मार्च 7, 2008। प्रीप्रिंट उपलब्ध
द कम्प्लीट इडियट्स गाइड टू स्ट्रिंग थ्योरी। जॉर्ज मूसर. अल्फ़ा, 2008.
आपके डेस्कटॉप पर स्पेसटाइम, या क्वांटम ग्रेविटी का उद्भव। आर. लॉल इन क्लासिकल एंड क्वांटम ग्रेविटी, वॉल्यूम। 25, नहीं. 11, अनुच्छेद संख्या. 114006; 7 जून 2008। प्रीप्रिंट उपलब्ध
रेनाटा लोल की वेबसाइट

जान एम्बजॉर्न, रेनाटा लोलऔर जेरज़ी जर्केविक्ज़ 1998 में क्वांटम गुरुत्व की समस्या के लिए अपना दृष्टिकोण विकसित किया। एम्बजॉर्न रॉयल डेनिश अकादमी के सदस्य हैं और कोपेनहेगन में नील्स बोह्र इंस्टीट्यूट और नीदरलैंड में यूट्रेक्ट विश्वविद्यालय में प्रोफेसर हैं। उन्हें थाई व्यंजनों के विशेषज्ञ के रूप में जाना जाता है, इस तथ्य को प्रकाशक उजागर करने के लिए उत्सुक रहते हैं। रेनाटा लोल यूट्रेक्ट विश्वविद्यालय में प्रोफेसर हैं, जहां वह यूरोप के सबसे बड़े क्वांटम गुरुत्व अनुसंधान समूहों में से एक का नेतृत्व करती हैं। पहले वह होल्म (जर्मनी) में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर ग्रेविटेशनल फिजिक्स में काम करती थीं। दुर्लभ फुरसत के घंटों में वह चैम्बर संगीत बजाते हैं। जेरज़ी जर्किविक्ज़ क्राको में जगियेलोनियन विश्वविद्यालय के भौतिकी संस्थान में कॉम्प्लेक्स सिस्टम थ्योरी विभाग के प्रमुख हैं। उनकी पिछली नौकरियों में कोपेनहेगन में नील्स बोह्र इंस्टीट्यूट शामिल है, जहां वे नौकायन की सुंदरता से मंत्रमुग्ध थे।