ब्रह्मांड के जन्म की व्याख्या करने के लिए वैज्ञानिकों ने नए गुरुत्वाकर्षण का प्रस्ताव रखा है

शोधकर्ताओं की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने गुरुत्वाकर्षण का एक संशोधित सिद्धांत विकसित किया है जो भौतिकी के सबसे महान रहस्यों में से एक को सुलझा सकता है: ब्रह्मांड का जन्म कैसे हुआ। तथाकथित द्विघात क्वांटम गुरुत्वाकर्षण बिग बैंग के पहले क्षणों में आइंस्टीन की सामान्य सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी के बीच की खाई को पाटने का प्रयास करता है।

वाटरलू विश्वविद्यालय और पेरीमीटर इंस्टीट्यूट के प्रोफेसर नियायेश अफशोर्दी के नेतृत्व में किए गए अध्ययन से पता चलता है कि अतिरिक्त काल्पनिक अवधारणाओं पर भरोसा किए बिना, गुरुत्वाकर्षण में ही ब्रह्मांड के प्रारंभिक विस्तार को समझाने के लिए आवश्यक तत्व शामिल हैं। यह कार्य इस पारंपरिक दृष्टिकोण पर सवाल उठाता है कि ब्रह्मांड की शुरुआत कैसे हुई।

आइंस्टीन के सिद्धांत के साथ समस्या

1915 में अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा विकसित सामान्य सापेक्षता, बड़े पैमाने पर ब्रह्मांड का वर्णन करने में असाधारण रूप से सटीक है। हालाँकि, बिग बैंग के पहले क्षणों और ब्लैक होल के आंतरिक भाग पर लागू होने पर सिद्धांत को एक गंभीर पतन का सामना करना पड़ता है।

घनत्व, तापमान और वक्रता की इन चरम स्थितियों के तहत, आइंस्टीन के समीकरण एक विलक्षणता की भविष्यवाणी करते हैं, जहां घनत्व और तापमान अनंत हो जाते हैं। अफशोर्दी बताते हैं, “यह आमतौर पर इंगित करता है कि सिद्धांत को विश्वसनीय से परे धकेला जा रहा है।” सामान्य सापेक्षता उतनी उच्च ऊर्जाओं पर काम नहीं करती जो ब्रह्मांड के जन्म के समय मौजूद थीं।

वैज्ञानिक दशकों से इस अधूरेपन को दूर करने की कोशिश कर रहे हैं। मानक दृष्टिकोण सामान्य सापेक्षता को स्वीकार करना और फिर सिद्धांत की अतिरिक्त परतें जोड़ना है – ज्यादातर एक काल्पनिक मुद्रास्फीति क्षेत्र – यह समझाने के लिए कि बिग बैंग के ठीक बाद ब्रह्मांड का इतनी तेजी से विस्तार कैसे हुआ।

नया गुरुत्वाकर्षण कैसे काम करता है

अफशोर्डी और उनकी टीम का प्रस्ताव इस तर्क को उलट देता है। अतिरिक्त अवयवों के साथ सामान्य सापेक्षता की मरम्मत करने के बजाय, उन्होंने गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत को ही विस्तारित किया ताकि यह अत्यधिक उच्च ऊर्जा पर भी सुसंगत बना रहे। इस विस्तार को भौतिक विज्ञानी “पराबैंगनी पूर्णता” कहते हैं।

“हमारा दृष्टिकोण पूछता है कि क्या प्रारंभिक ब्रह्मांड में इस तरह का कुछ व्यवहार सीधे गुरुत्वाकर्षण से आ सकता है, एक बार इसे इस तरह से बढ़ाया जाता है कि चरम ऊर्जा पर बेहतर व्यवहार होता है,” अफशोर्दी ने कहा। द्विघात क्वांटम गुरुत्वाकर्षण आइंस्टीन के समीकरणों को आधार के रूप में रखता है, लेकिन गणितीय शब्द जोड़ता है जो सुनिश्चित करता है कि सिद्धांत किसी भी ऊर्जा पैमाने पर काम करता है।

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आश्चर्यजनक रूप से, जब टीम ने इस विस्तारित गुरुत्वाकर्षण को बिग बैंग पर लागू किया, तो मुद्रास्फीति जैसा चरण स्वाभाविक रूप से समीकरणों से उभरा। इसे मैन्युअल रूप से दर्ज करने की आवश्यकता नहीं थी। अफशोर्दी ने कहा, “यह आश्चर्यजनक था कि यह गुरुत्वाकर्षण से ही निकल सकता है।” मॉडल संभावित रूप से प्रारंभिक विलक्षणता की अवधारणा को भी समाप्त कर देता है, वह असंभव बिंदु जहां सब कुछ अनंत होगा।

क्षितिज पर अवलोकन संबंधी परीक्षण

शोधकर्ता भविष्य के शोध के लिए दो मुख्य दिशाओं की ओर इशारा करते हैं:

• मॉडल की सैद्धांतिक समझ में सुधार करें और पहले से अध्ययन किए गए सरलीकृत परिदृश्यों से परे इसकी मजबूती का परीक्षण करें
• स्पष्ट अवलोकन संबंधी भविष्यवाणियाँ विकसित करें जो इस सिद्धांत को अधिक पारंपरिक मुद्रास्फीति मॉडल से अलग करने की अनुमति दें
• मौलिक गुरुत्वाकर्षण तरंगों में विशिष्ट पैटर्न खोजें
• ब्रह्मांड के पहले प्रकाश का एक ब्रह्मांडीय जीवाश्म अवशेष, कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (सीएमबी) में सूक्ष्म निशानों का विश्लेषण करें
• परिकल्पना की पुष्टि या खंडन करने के लिए भविष्य के अवलोकनों से प्राप्त डेटा का उपयोग करें

“ये कुछ जांचें हैं जो हमें बेहद दूरस्थ समय में भौतिकी के बारे में सीधे बता सकती हैं,” अफशोर्डी ने समझाया। यदि भविष्य के अवलोकन से मौलिक गुरुत्वाकर्षण तरंगों के सही पैटर्न या मॉडल द्वारा अनुमानित सीएमबी पर विशिष्ट चिह्नों का पता चलता है, तो यह परीक्षण करने का एक ठोस तरीका प्रदान करेगा कि प्रारंभिक ब्रह्मांड का यह दृश्य सही है या नहीं।

वर्तमान डेटा के साथ फिट बैठें

प्रस्तावित मॉडल वर्तमान में उपलब्ध ब्रह्माण्ड संबंधी डेटा के साथ बहुत अच्छी तरह फिट बैठता है। कुछ मामलों में, यह कई मानक मुद्रास्फीति मॉडलों की तुलना में बेहतर ढंग से फिट बैठता है। यह साबित नहीं करता है कि सिद्धांत सही है, अधिक समय और अवलोकन की आवश्यकता है लेकिन यह आशा प्रदान करता है कि यह मार्ग वास्तविक उत्तर तक ले जा सकता है।

क्वांटम गुरुत्व सैद्धांतिक भौतिकी के पवित्र ग्रेल का प्रतिनिधित्व करता है। क्वांटम यांत्रिकी के साथ सामान्य सापेक्षता को एकीकृत करने से प्रकृति की हमारी समझ में एक बुनियादी अंतर भर जाएगा। यह समझाएगा कि ब्रह्मांड विशाल ब्रह्मांडीय पैमाने पर और छोटे उप-परमाणु पैमाने पर भी कैसे काम करता है जहां दोनों सिद्धांत असंगत हैं।

यदि अफशोर्डी और उनकी टीम का दृष्टिकोण सही साबित होता है, तो यह न केवल बिग बैंग को और अधिक लगातार समझाएगा। इसका मतलब यह भी होगा कि आइंस्टीन लगभग निश्चित थे कि उनके सिद्धांत को वास्तव में चरम ऊर्जा पर काम करने के लिए केवल एक प्राकृतिक विस्तार की आवश्यकता है, अतिरिक्त मौलिक नई अवधारणाओं की कोई आवश्यकता नहीं है।