एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, जिन्होंने स्पर्शोन्मुख स्वतंत्रता की खोज के लिए 2004 का नोबेल पुरस्कार साझा किया था, ने कहा कि मानवता के अगले 50 वर्षों तक जीवित रहने की संभावना बहुत कम है। डेविड ग्रॉस को हाल ही में मौलिक भौतिकी में $3 मिलियन का विशेष निर्णायक पुरस्कार मिला। उन्होंने स्ट्रिंग सिद्धांतों को विकसित करने के लिए दशकों को समर्पित किया है जो कण भौतिकी के मानक मॉडल में गुरुत्वाकर्षण को शामिल करना चाहते हैं।
प्रकृति की सभी शक्तियों का एक एकीकृत सिद्धांत बनाने के प्रयास के बारे में एक साक्षात्कार के दौरान यह बयान आया। ग्रॉस ने इस बात पर प्रकाश डाला कि आज मुख्य बाधा स्वयं विज्ञान नहीं है। किसी भी निर्णायक प्रायोगिक परीक्षण से पहले मानव प्रजाति के लिए उपलब्ध समय समाप्त हो सकता है।
वह रास्ता जो भौतिकी में नोबेल पुरस्कार तक ले गया
ग्रॉस ने किशोरावस्था में ही भौतिकी में रुचि शुरू कर दी थी। उन्हें अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा हस्ताक्षरित एक पुस्तक मिली जो भौतिकी के विकास से संबंधित थी। यह उपहार आइंस्टीन के सहयोगी लियोपोल्ड इन्फेल्ड के परिवार के एक सदस्य की ओर से आया था। पढ़ने से उन्हें विश्वास हो गया कि वास्तविक दुनिया में लागू गणित अमूर्त पहेलियों की तुलना में अधिक आकर्षक है।
वर्षों बाद, एक पोस्टडॉक्टरल फेलो के रूप में, वह उन प्रयोगों में शामिल हो गए जिन्होंने उच्च ऊर्जा पर प्रोटॉन के खिलाफ इलेक्ट्रॉनों को निकाल दिया। परिणामों में प्रोटॉन के अंदर बिंदु कण दिखाई दिए जो अप्रत्याशित तरीके से व्यवहार करते थे। वे कम दूरी पर स्वतंत्र दिखाई दिए, जिसने इस विचार का खंडन किया कि क्वार्क सीमित होंगे।
ग्रॉस और उनके सहयोगियों फ्रैंक विल्ज़ेक और एच. डेविड पोलित्ज़र ने तब स्पर्शोन्मुख स्वतंत्रता की अवधारणा विकसित की। क्वार्कों के बीच मजबूत बल एक-दूसरे के करीब आने पर कमजोर हो जाता है और दूर जाने पर मजबूत हो जाता है। इस संपत्ति ने हमें क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स बनाने की अनुमति दी। कार्य ने मजबूत बल का वर्णन पूरा किया और मानक मॉडल को मजबूत करने में मदद की, जो मजबूत, कमजोर और विद्युत चुम्बकीय इंटरैक्शन को एकजुट करता है।
इन तीनों को 2004 में भौतिकी के लिए नोबेल पुरस्कार मिला। उस समय की गई गणनाओं को कम दूरी पर बढ़ती सटीकता के साथ परिष्कृत किया जाता रहा।
समीकरण में गुरुत्वाकर्षण को शामिल करने की चुनौती
मानक मॉडल चार मूलभूत बलों में से तीन को अच्छी तरह से समझाता है। आइंस्टीन की सामान्य सापेक्षता द्वारा वर्णित गुरुत्वाकर्षण अलग रहता है। बहुत छोटे पैमाने या बहुत उच्च ऊर्जा पर सिद्धांतों को संयोजित करने का प्रयास करते समय, गुरुत्वाकर्षण उन तरीकों से हस्तक्षेप करता है जो क्वांटम समीकरणों के साथ असंगत हैं।
ग्रॉस ने पिछले कुछ दशक स्ट्रिंग सिद्धांतों पर ध्यान केंद्रित करते हुए बिताए हैं। ये दृष्टिकोण कणों को अतिरिक्त आयामों वाले स्थानों में एक-आयामी तारों के कंपन के रूप में मानते हैं। इसका उद्देश्य गुरुत्वाकर्षण को क्वांटम स्तर पर अंतरिक्ष-समय की गतिशीलता के रूप में वर्णित करना है। प्रश्न एकीकरण से आगे जाते हैं: वे अनंत दूरी पर अंतरिक्ष-समय की प्रकृति और ब्रह्मांड के प्रारंभिक विकास को छूते हैं।
- स्ट्रिंग्स विस्तारित वस्तुओं के साथ कण बिंदुओं को प्रतिस्थापित करती हैं
- संकुचित अतिरिक्त आयाम बताते हैं कि हम उन पर ध्यान क्यों नहीं देते
- सिद्धांत स्वाभाविक रूप से क्वांटम गुरुत्व की भविष्यवाणी करता है
- किफायती ऊर्जा पर प्रत्यक्ष परीक्षण योग्य भविष्यवाणियों का अभी भी अभाव है
- त्वरक या ब्रह्माण्ड संबंधी अवलोकनों पर भविष्य के प्रयोग सुराग प्रदान कर सकते हैं
जब बल मजबूत हो जाते हैं तो शोधकर्ताओं को गणना नियंत्रित करने में तकनीकी कठिनाइयों का सामना करना पड़ता है। आधी सदी के अध्ययन के बाद भी क्वार्क परिरोध के बारे में प्रश्न खुले हैं।
अस्तित्वगत जोखिम जो विज्ञान के क्षितिज को सीमित करता है
ग्रॉस ने साक्षात्कार में कहा कि वह वर्तमान में अपने समय का एक हिस्सा आने वाले दशकों में सामूहिक अस्तित्व की कम संभावना के बारे में चेतावनी देने के लिए समर्पित करते हैं। उन्होंने परमाणु युद्ध की 1% वार्षिक संभावना के शीत युद्ध-युग के अनुमान का हवाला दिया, लेकिन आज वास्तविक जोखिम प्रति वर्ष 2% के करीब मानते हैं। इस सूचकांक के साथ, औसत जीवित रहने का समय लगभग 35 वर्ष होगा।
83 वर्षीय भौतिक विज्ञानी को गुरुत्वाकर्षण के क्वांटम सिद्धांत में कोई दुर्गम वैज्ञानिक बाधा नहीं दिखती। सबसे बड़ी समस्या मानव सभ्यता की निरंतरता होगी। भू-राजनीतिक स्थिरता और परमाणु शस्त्रागार के नियंत्रण के बिना, पूर्ण एकीकरण को मान्य करने वाले प्रयोगों की समय सीमा कभी नहीं आ सकती है।
यह बातचीत उन्हें ब्रेकथ्रू पुरस्कार मिलने के तुरंत बाद हुई। ग्रॉस वैज्ञानिक गतिविधि के व्यापक संदर्भ पर विचार करते हुए भौतिकी की नींव के बारे में चर्चा में सक्रिय रहते हैं।
एक एकीकृत सिद्धांत क्या दर्शाता है
चार बलों का संपूर्ण विवरण हमें बिग बैंग स्केल पर या ब्लैक होल के अंदर की घटनाओं की गणना करने की अनुमति देगा। यह उत्तर देगा कि ब्रह्मांड कैसे उत्पन्न हुआ और अंतरिक्ष-समय चरम स्थितियों में कैसे व्यवहार करता है। आज, मानक मॉडल भविष्यवाणियाँ कई मामलों में प्रभावशाली सटीकता के साथ प्रयोगात्मक डेटा से मेल खाती हैं। गुरुत्वाकर्षण का समावेश इसे दूसरे स्तर पर बदल देगा।
फिर भी, ग्रॉस को याद है कि प्रगति व्यावहारिक स्थितियों पर निर्भर करती है। कण त्वरक को विशाल संसाधनों और दशकों के निर्माण की आवश्यकता होती है। अंतरिक्ष वेधशालाएं और गुरुत्वाकर्षण तरंग डिटेक्टर पहले से ही नया डेटा प्रदान करते हैं, लेकिन वे अभी भी स्ट्रिंग सिद्धांतों के निश्चित परीक्षणों के लिए आवश्यक ऊर्जा तक नहीं पहुंचते हैं।
ग्रॉस के कार्य ने भौतिकविदों की पीढ़ियों को प्रभावित किया। उनके प्रारंभिक योगदान ने विश्वसनीय क्वांटम उपकरणों के साथ परमाणु प्रक्रियाओं की गणना करना संभव बना दिया। वर्तमान चरण इस समझ को ब्रह्मांड के ताने-बाने तक विस्तारित करना चाहता है।
मूलभूत बलों के अनुसंधान में अगले चरण
दुनिया भर की प्रयोगशालाएँ कण कोलाइडर में उन्नयन की योजना बना रही हैं। प्रस्तावों में ऐसी मशीनें शामिल हैं जो छोटे पैमाने की जांच के लिए उच्च ऊर्जा पर काम करती हैं। साथ ही, ब्रह्मांड विज्ञानी अप्रत्यक्ष संकेतों के लिए ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण और बड़े पैमाने की संरचनाओं का विश्लेषण करते हैं।
ग्रॉस सैद्धांतिक भौतिकी की बौद्धिक क्षमता के बारे में आशावादी बने हुए हैं। वह इस क्षेत्र को ज्ञान की वर्तमान सीमाओं से परे जाने में सक्षम देखता है। उनके अनुसार, सीमित करने वाला कारक, विज्ञान से बाहर ही बना हुआ है।