स्टीफन हॉकिंग और मैंने ब्रह्मांड के अपने अंतिम सिद्धांत का निर्माण किया – यहां बताया गया है कि यह समय और जीवन की उत्पत्ति के बारे में क्या बताता है

दिवंगत भौतिक विज्ञानी स्टीफन हॉकिंग ने पहली बार मुझे 1998 में “बिग बैंग का एक नया क्वांटम सिद्धांत” विकसित करने के लिए उनके साथ काम करने के लिए कहा था। एक डॉक्टरेट परियोजना के रूप में जो शुरू हुआ वह लगभग 20 वर्षों में एक गहन सहयोग में विकसित हुआ जो समाप्त हो गया। केवल उनके गुजर जाने के साथ 14 मार्च 2018 को।

इस अवधि के दौरान हमारे शोध के केंद्र में यह पहेली थी कि बिग बैंग कैसे बना होगा परिस्थितियाँ जीवन के लिए पूरी तरह से अनुकूल हैं. हमारा उत्तर हो रहा है एक नई किताब में प्रकाशितसमय की उत्पत्ति पर: स्टीफन हॉकिंग की अंतिम थ्योरी।

ब्रह्मांड, या ब्रह्मांड की अंतिम उत्पत्ति के बारे में प्रश्न भौतिकी को उसके आराम क्षेत्र से बाहर ले जाते हैं। फिर भी यही वह जगह थी जहां हॉकिंग उद्यम करना पसंद करते थे। ब्रह्मांडीय डिजाइन की पहेली को हल करने की संभावना – या आशा – ने ब्रह्मांड विज्ञान में हॉकिंग के अधिकांश शोध को प्रेरित किया। “जहां स्टार ट्रेक डरता है वहां साहसपूर्वक जाना” उसका आदर्श वाक्य था – और उसका स्क्रीन सेवर भी।

हमारी साझा वैज्ञानिक खोज का मतलब था कि हम अनिवार्य रूप से करीब आ गए। उनके आस-पास होने के कारण, कोई भी उनके दृढ़ संकल्प और आशावाद से प्रभावित होने में असफल नहीं हो सकता था कि हम रहस्यमय प्रश्नों से निपट सकते हैं। उसने मुझे ऐसा महसूस कराया जैसे हम अपनी रचना की कहानी लिख रहे हैं, जो एक अर्थ में हमने किया।

पुराने दिनों में, यह सोचा जाता था कि ब्रह्मांड के स्पष्ट डिजाइन का मतलब है कि एक डिजाइनर होना चाहिए – एक भगवान। आज, वैज्ञानिक इसके बजाय भौतिकी के नियमों की ओर इशारा करते हैं। इन कानूनों में कई आकर्षक जीवन-उत्पन्न करने वाले गुण हैं। ब्रह्मांड में पदार्थ और ऊर्जा की मात्रा, बलों के नाजुक अनुपात, या स्थानिक आयामों की संख्या को लें।

भौतिकविदों पता चला है कि अगर आप इन गुणों में थोड़ा सा भी बदलाव करते हैं, तो यह ब्रह्मांड को निर्जीव बना देता है। ऐसा लगभग महसूस होता है जैसे ब्रह्मांड एक फिक्स है – एक बड़ा भी।

लेकिन भौतिकी के नियम कहाँ से आते हैं? अपने पहले के काम में अल्बर्ट आइंस्टीन से लेकर हॉकिंग तक, अधिकांश 20वीं सदी के भौतिकविदों ने गणितीय संबंधों को शाश्वत सत्य के रूप में भौतिक नियमों के अंतर्गत माना। इस दृष्टि से, ब्रह्मांड का स्पष्ट डिजाइन गणितीय आवश्यकता का मामला है। ब्रह्मांड जैसा है वैसा ही है क्योंकि प्रकृति के पास कोई विकल्प नहीं था।

इक्कीसवीं सदी के मोड़ के आसपास, एक अलग व्याख्या सामने आई। शायद हम एक मल्टीवर्स में रहते हैं, एक विशाल स्थान जो ब्रह्मांडों के एक चिथड़े को फैलाता है, प्रत्येक अपनी तरह के बिग बैंग और भौतिकी के साथ। सांख्यिकीय रूप से, इनमें से कुछ ब्रह्माण्डों का जीवन के अनुकूल होना अर्थपूर्ण होगा।

हालाँकि, जल्द ही इस तरह के मल्टीवर्स चिंतन एक में फंस गए विरोधाभासों का सर्पिल और कोई सत्यापन योग्य भविष्यवाणियां नहीं।

ब्रह्माण्ड विज्ञान को अंदर बाहर करना

क्या हम बेहतर कर सकते हैं? हां, हॉकिंग और मैंने यह पता लगाया, लेकिन मल्टीवर्स कॉस्मोलॉजी में निहित इस विचार को त्याग कर ही, कि हमारे भौतिक सिद्धांत ईश्वर की नजर से देख सकते हैं, जैसे कि पूरे ब्रह्मांड के बाहर खड़े हों।

यह एक स्पष्ट और प्रतीत होता है कि पुनरुत्पादक बिंदु है: ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत को इस तथ्य के लिए जिम्मेदार होना चाहिए कि हम ब्रह्मांड के भीतर मौजूद हैं। “हम देवदूत नहीं हैं जो ब्रह्मांड को बाहर से देखते हैं,” हॉकिंग ने मुझसे कहा। “हमारे सिद्धांत हमसे कभी अलग नहीं होते हैं।”

हम एक पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण से ब्रह्माण्ड विज्ञान पर पुनर्विचार करने के लिए तैयार हैं। इसके लिए अजीब नियमों को अपनाने की आवश्यकता थी क्वांटम यांत्रिकीजो कणों और परमाणुओं के सूक्ष्म संसार को नियंत्रित करता है।

क्वांटम यांत्रिकी के अनुसार, कण एक ही समय में कई संभावित स्थानों में हो सकते हैं – एक संपत्ति जिसे सुपरपोजिशन कहा जाता है। यह केवल तभी होता है जब एक कण देखा जाता है कि यह (यादृच्छिक रूप से) एक निश्चित स्थिति चुनता है। क्वांटम यांत्रिकी में यादृच्छिक छलांग और उतार-चढ़ाव भी शामिल होते हैं, जैसे कण खाली जगह से बाहर निकलते हैं और फिर से गायब हो जाते हैं।

एक क्वांटम ब्रह्मांड में, इसलिए, अवलोकन की एक सतत प्रक्रिया के माध्यम से संभावनाओं की धुंध से एक ठोस अतीत और भविष्य उभरता है। इस तरह के क्वांटम प्रेक्षणों को मनुष्यों द्वारा किए जाने की आवश्यकता नहीं है। पर्यावरण या यहां तक ​​कि एक कण भी “निरीक्षण” कर सकता है।

अवलोकन के ऐसे अनगिनत क्वांटम कार्य जो हो सकता है उसे लगातार रूपांतरित करते हैं जो घटित होता है, जिससे ब्रह्मांड अधिक मजबूती से अस्तित्व में आ जाता है। और एक बार कुछ देख लेने के बाद, अन्य सभी संभावनाएँ अप्रासंगिक हो जाती हैं।

हमने पाया कि क्वांटम लेंस के माध्यम से ब्रह्मांड के शुरुआती चरणों में पीछे मुड़कर देखने पर, विकास का एक गहरा स्तर है जिसमें भौतिकी के नियम भी बदलते हैं और विकसित होते हैं, जो आकार ले रहे ब्रह्मांड के साथ तालमेल बिठाते हैं। क्या अधिक है, इस मेटा-इवोल्यूशन में डार्विनियन स्वाद है।

भिन्नता प्रवेश करती है क्योंकि यादृच्छिक क्वांटम छलांग सबसे अधिक संभावना से लगातार भ्रमण का कारण बनती है। चयन प्रवेश करता है क्योंकि क्वांटम अवलोकन के लिए इनमें से कुछ भ्रमणों को बढ़ाया और स्थिर किया जा सकता है। आदिम ब्रह्मांड में इन दो प्रतिस्पर्धी बलों – भिन्नता और चयन के बीच परस्पर क्रिया ने भौतिक नियमों के एक शाखादार वृक्ष का निर्माण किया।

नतीजा ब्रह्मांड विज्ञान के मूल सिद्धांतों का गहरा संशोधन है। कॉस्मोलॉजिस्ट आमतौर पर बिग बैंग के समय मौजूद कानूनों और प्रारंभिक स्थितियों को मानकर शुरू करते हैं, फिर विचार करते हैं कि आज का ब्रह्मांड उनसे कैसे विकसित हुआ। लेकिन हम सुझाव देते हैं कि ये कानून स्वयं विकास का परिणाम हैं।

आयाम, बल और कण प्रजातियां गर्म बिग बैंग की भट्टी में रूपांतरित और विविधतापूर्ण होती हैं – कुछ हद तक जैविक प्रजातियां अरबों साल बाद कैसे उभरती हैं – और समय के साथ अपना प्रभावी रूप प्राप्त कर लेती हैं।

इसके अलावा, शामिल यादृच्छिकता का अर्थ है कि इस विकास का परिणाम – भौतिक कानूनों का विशिष्ट सेट जो हमारे ब्रह्मांड को बनाता है – पीछे मुड़कर ही समझा जा सकता है.

कुछ अर्थों में, प्रारंभिक ब्रह्मांड संभावित संसारों की एक विशाल संख्या का सुपरपोज़िशन था। लेकिन आज हम ब्रह्मांड को ऐसे समय में देख रहे हैं जब मनुष्य, आकाशगंगा और ग्रह मौजूद हैं। इसका मतलब है कि हम उस इतिहास को देखते हैं जिसने हमारे विकास को जन्म दिया।

हम “भाग्यशाली मूल्यों” वाले मापदंडों का निरीक्षण करते हैं। लेकिन हम यह मानने में गलत हैं कि वे किसी तरह डिजाइन किए गए थे या हमेशा ऐसे ही थे।

समय के साथ परेशानी

हमारी परिकल्पना की जड़ यह है कि, समय के पिछड़े होने का तर्क, अधिक सरलता और कम संरचना की ओर विकास सभी तरह से जारी है। अंतत: समय भी और उसके साथ भौतिक नियम भी फीके पड़ जाते हैं।

यह विचार विशेष रूप से हमारे सिद्धांत के होलोग्राफिक रूप से पैदा हुआ है। “होलोग्राफिक सिद्धांत“भौतिकी में भविष्यवाणी करता है कि जिस तरह एक होलोग्राम में तीन आयाम दिखाई देते हैं, जब यह वास्तव में केवल दो आयामों में एन्कोड किया जाता है, उसी तरह पूरे ब्रह्मांड का विकास एक अमूर्त, कालातीत सतह पर एन्कोड किया जाता है।

हॉकिंग और मैं समय और कार्य-कारण को देखते हैं “आकस्मिक गुण” के रूप में, जिसका कोई पूर्व अस्तित्व नहीं है लेकिन अनगिनत क्वांटम कणों के बीच परस्पर क्रियाओं से उत्पन्न होता है। यह कुछ इस तरह है कि एक साथ चलने वाले कई परमाणुओं से तापमान कैसे निकलता है, भले ही किसी एक परमाणु का तापमान न हो।

होलोग्राम को ज़ूम आउट करके और अस्पष्ट रूप से देखते हुए एक समय में वापस चला जाता है। आखिरकार, हालांकि, होलोग्राम में एन्कोडेड सभी जानकारी खो जाती है। यह समय की उत्पत्ति होगी – बिग बैंग।

लगभग एक सदी से हमने प्रकृति के अपरिवर्तनीय नियमों की स्थिर पृष्ठभूमि के खिलाफ ब्रह्मांड की उत्पत्ति का अध्ययन किया है। लेकिन हमारा सिद्धांत ब्रह्माण्ड के इतिहास को भीतर से पढ़ता है और एक के रूप में जिसमें प्रारंभिक अवस्था में, भौतिक नियमों की वंशावली शामिल है। इस तरह के कानून नहीं हैं, लेकिन उनकी क्षमता को बदलने की क्षमता अंतिम शब्द है।

भविष्य की ब्रह्मांड संबंधी टिप्पणियों से इसका प्रमाण मिल सकता है। उदाहरण के लिए, के सटीक अवलोकन गुरुत्वाकर्षण लहरों – स्पेसटाइम के ताने-बाने में लहरें – ब्रह्मांड की कुछ शुरुआती शाखाओं के हस्ताक्षर प्रकट कर सकती हैं। यदि देखा जाए, तो हॉकिंग का ब्रह्माण्ड संबंधी समापन उनकी सबसे बड़ी वैज्ञानिक विरासत साबित हो सकता है।

थॉमस हर्टोगभौतिकी के प्रोफेसर, केयू ल्यूवेन

यह लेख से पुनर्प्रकाशित है बातचीत क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत। को पढ़िए मूल लेख.