सबसे बड़ा रहस्य क्या है: अंतरिक्ष समय है?

लोगों को हमेशा अंतरिक्ष लेने के लिए दी है । अंत में, यह सिर्फ शून्य — की क्षमता के लिए कुछ और. समय भी लगातार टिक टिक है । लेकिन भौतिकविदों लोग हैं, वे हमेशा की जरूरत है कुछ करने के लिए यह जटिल है. नियमित रूप से कोशिश कर रहा गठबंधन करने के लिए उनके सिद्धांत रूप में, वे पाया है कि अंतरिक्ष और समय में विलय एक प्रणाली इतनी जटिल है कि एक साधारण व्यक्ति को समझ में नहीं होगा.

अल्बर्ट आइंस्टीन समझते हैं क्या हमें इंतजार कर रहा है में नवम्बर 1916. इस वर्ष के पहले वे तैयार की सामान्य सापेक्षता सिद्धांत के अनुसार, जो करने के लिए गुरुत्वाकर्षण नहीं है एक बल वितरित किया जाता है कि अंतरिक्ष में है, लेकिन एक संपत्ति के समय अंतरिक्ष. जब आप गेंद फेंक हवा में, यह मक्खियों एक चाप में और रिटर्न करने के लिए पृथ्वी, क्योंकि पृथ्वी warps अंतरिक्ष-समय के साथ खुद को चारों ओर है, तो गेंद का ट्रैक और पृथ्वी को पार कर जाएगा फिर से. एक पत्र में एक दोस्त के लिए आइंस्टीन माना जाता है की समस्या का विलय सामान्य सापेक्षता अपनी संतानों के साथ, नवजात के सिद्धांत, क्वांटम यांत्रिकी. लेकिन उनके गणित कौशल कर रहे हैं बस के लिए पर्याप्त नहीं है । "मैं अत्याचार अपने आप को इस के साथ!", उन्होंने लिखा है.

आइंस्टीन कभी नहीं करने के लिए आया था । आज भी, बनाने के विचार एक क्वांटम गुरुत्व के सिद्धांत लगता है, बहुत दूर है । विवादों को छिपाने का एक महत्वपूर्ण सत्य: एक प्रतिस्पर्धी दृष्टिकोण के रूप में सभी एक का कहना है कि अंतरिक्ष पैदा होता है, कहीं न कहीं गहरा है — और इस विचार टूट जाता है की स्थापना की 2500 साल के वैज्ञानिक और दार्शनिक दृष्टिकोण से यह है ।

नीचे एक ब्लैक होल

सामान्य चुंबक फ्रिज पर पूरी तरह से समस्या को दिखाता है द्वारा सामना करना पड़ा भौतिकी. वह पिन कर सकते हैं, कागज का एक टुकड़ा और विरोध करने के लिए गुरुत्वाकर्षण के पूरे पृथ्वी. गुरुत्वाकर्षण तुलना में कमजोर है, चुंबकत्व या अन्य बिजली या परमाणु बलों. जो कुछ भी क्वांटम प्रभाव यह खड़ा था, वे कमजोर हो जाएगा. केवल ठोस सबूत है कि इन प्रक्रियाओं वास्तव में होता है, इस पंचमेल तस्वीर के मामले में प्रारंभिक ब्रह्मांड — जो करने के लिए सोचा है चित्रित किया गया है द्वारा क्वांटम उतार-चढ़ाव के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र है.

काला छेद कर रहे हैं सबसे अच्छा तरीका परीक्षण करने के लिए क्वांटम गुरुत्वाकर्षण. "यह सबसे अच्छा है कि आप पा सकते हैं के लिए प्रयोग कहते हैं," टेड Jacobson से मैरीलैंड विश्वविद्यालय, कॉलेज पार्क. वह और अन्य सिद्धांतकारों का अध्ययन ब्लैक होल के रूप में एक सैद्धांतिक आधार है । क्या होता है जब आप समीकरण काम है कि पूरी तरह से प्रयोगशाला में रखा है, और सबसे चरम स्थितियों में कल्पना? नहीं है कि क्या वहाँ कुछ किया जाएगा मुश्किल से ध्यान देने योग्य blemishes?

के बारे में सामान्य सिद्धांत भविष्यवाणी की बात है कि ब्लैक होल में गिर के असीम रूप से संकुचित दृष्टिकोण के रूप में, केंद्र के गणितीय cul — de-सैक कहा जाता है व्यक्तित्व. सिद्धांतकारों कल्पना नहीं कर सकते प्रक्षेपवक्र की एक वस्तु के बाहर विलक्षणता; सभी लाइनों एकाग्र । यहां तक कि बात करने के लिए, इसके बारे में के रूप में समस्याग्रस्त है, क्योंकि बहुत अंतरिक्ष समय निर्धारित करता है कि mestopolojenie व्यक्तित्व के लिए मौजूद रहता है. वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि क्वांटम सिद्धांत हमें प्रदान कर सकता है एक खुर्दबीन के साथ, जो हमें की अनुमति देगा पर विचार करने के लिए यह असीम रूप से छोटे बिंदु के अनंत घनत्व और समझने के लिए क्या हो रहा है के साथ हो रही है उसे करने के लिए बात है.

सीमा पर एक काला छेद की बात नहीं है तो विवश, गुरुत्वाकर्षण कमजोर है और, के रूप में दूर के रूप में हम जानते हैं, सभी भौतिक विज्ञान के नियमों को काम करना चाहिए. और अधिक हतोत्साहित तथ्य यह है कि वे काम नहीं करते । एक ब्लैक होल द्वारा सीमित है, घटना क्षितिज, कोई वापसी के बिंदु: पदार्थ से उभरते घटना क्षितिज, वापस नहीं होगा. वंश अपरिवर्तनीय है । यह एक समस्या है क्योंकि सभी ज्ञात कानूनों के मौलिक भौतिक विज्ञान, सहित क्वांटम यांत्रिक, प्रतिवर्ती हैं. कम से कम सिद्धांत रूप में, सिद्धांत रूप में, आप में सक्षम होना चाहिए करने के लिए रिवर्स आंदोलन और बहाल सभी कणों कि तुम्हारे पास है.

के साथ इसी तरह की एक पहेली भौतिकी का सामना करना पड़ा में देर से 1800s, जब गणित माना जाता था, "शरीर", आर्दश के रूप में एक गुहा के साथ भरा विद्युत चुम्बकीय विकिरण है । के सिद्धांत का विद्युत चुंबकत्व जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने भविष्यवाणी की है कि इस तरह के एक वस्तु के सभी अवशोषित विकिरण पर गिर जाता है कि यह है, और कभी नहीं आ जाएगा के साथ संतुलन में आसपास की बात है । "वह अवशोषित कर सकते हैं अनंत राशि से गर्मी के एक जलाशय बनाए रखा है जो एक निरंतर तापमान पर बताते हैं," राफेल Sorkin से संस्थान के लिए theoretical भौतिकी परिधि में ओंटारियो. थर्मल से देखने के बिंदु से, यह एक के तापमान शून्य निरपेक्ष है । इस निष्कर्ष से खण्डन की टिप्पणियों असली, शरीर (जैसे-ओवन में). जारी रखने के सिद्धांत पर काम के मैक्स प्लैंक, आइंस्टीन से पता चला है कि काले शरीर तक पहुँच सकते हैं थर्मल संतुलन, अगर विकिरण ऊर्जा आपूर्ति की जाएगी में असतत इकाइयों, या क्वांटा.

सैद्धांतिक भौतिकविदों के लिए लगभग आधी सदी तक पहुँचने की कोशिश की, इन समाधान के लिए काला छेद है । देर स्टीफन हॉकिंग के कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में ले लिया है, एक महत्वपूर्ण चरण में मध्य 70 के दशक में, लागू करने के क्वांटम सिद्धांत के क्षेत्र के लिए विकिरण के आसपास काला छेद और पता चला कि वे nonzero तापमान. नतीजतन, वे कर सकते हैं न केवल अवशोषित, लेकिन यह भी ऊर्जा का उत्सर्जन है । हालांकि उनके विश्लेषण किया गया था बँधा ब्लैक होल के क्षेत्र में ऊष्मा, यह भी विकट समस्या के irreversibility है । जावक विकिरण उत्सर्जित होता है की सीमा पर एक ब्लैक होल नहीं है और जानकारी का स्थानांतरण से आंत. इस यादृच्छिक थर्मल ऊर्जा. यदि आप रिवर्स प्रक्रिया है और इस ऊर्जा को खिलाने के लिए, छेद, कुछ भी नहीं आता है: आप बस और अधिक गर्मी. और यह कल्पना करना असंभव है कि एक ब्लैक होल में कुछ बचा है, बस फंस गया, क्योंकि के रूप में जल्द ही के रूप में ब्लैक होल विकिरण का उत्सर्जन करता है, यह कम हो जाता है और के अनुसार, हॉकिंग के विश्लेषण के अंत में, गायब हो जाता है.

इस समस्या कहा जाता है के बारे में जानकारी विरोधाभास है, के रूप में ब्लैक होल को नष्ट कर देता है के बारे में जानकारी के साथ फंस कण, जो आप की कोशिश कर सकता है ठीक करने के लिए । यदि भौतिक विज्ञान का ब्लैक होल वास्तव में, अपरिवर्तनीय कुछ ले जाना चाहिए के बारे में जानकारी और हमारी अवधारणा की समय-स्थान परिवर्तन हो सकता है फिट करने के लिए इस तथ्य है ।

परमाणुओं अंतरिक्ष-समय के

गर्मी है यादृच्छिक आंदोलन के सूक्ष्म कणों की तरह, गैस के अणुओं. के बाद से ब्लैक होल कर सकते हैं, गर्मी और शांत है, यह उचित होगा करने के लिए लगता है कि वे से मिलकर बनता भागों या, अगर सामान्य रूप में, से सूक्ष्म संरचना है । और के बाद से एक ब्लैक होल है, बस खाली जगह (अनुसार करने के लिए सामान्य सापेक्षता के ब्लैक होल में गिर, इस मामले के माध्यम से गुजरता घटना क्षितिज, रोक नहीं है), के हिस्से के ब्लैक होल का एक टुकड़ा होना चाहिए अंतरिक्ष में ही है । और के तहत भ्रामक सादगी के एक फ्लैट खाली जगह को छुपाता है एक बड़ी जटिलता है ।

यहां तक कि सिद्धांत है कि करने के लिए चाहिए था बचाने के लिए पारंपरिक विचार के अंतरिक्ष-समय के साथ, के लिए आया था निष्कर्ष है कि कुछ के नीचे छुपा है कि चिकनी सतह है । उदाहरण के लिए, देर से 1970-ies स्टीवन वेनबर्ग, अब काम में ऑस्टिन में टेक्सास विश्वविद्यालय, वर्णन करने की कोशिश गुरुत्वाकर्षण के रूप में अच्छी तरह के रूप में वर्णन अन्य प्रकृति के बलों. और पाया है कि अंतरिक्ष-समय मौलिक संशोधित अपने छोटे पैमाने पर.

भौतिकी के शुरू में कल्पना की सूक्ष्म अंतरिक्ष के रूप में एक मोज़ेक के छोटे टुकड़े का स्थान है । यदि आप उन्हें बढ़ाने के लिए प्लैंक पैमाने, असीम रूप से छोटे आकार में 10^-35, एक मीटर के वैज्ञानिकों का मानना है कि यह संभव है कि कुछ देखने के लिए एक शतरंज बोर्ड की तरह है । लेकिन शायद नहीं. एक हाथ पर, इस तरह के एक नेटवर्क लाइनों, शतरंज अंतरिक्ष, पसंद करेंगे कुछ अन्य दिशा में, बनाने में एक विषमता के विपरीत है कि विशेष सापेक्षता के सिद्धांत है. उदाहरण के लिए, प्रकाश की अलग रंग होगा अलग अलग गति से बढ़ने के रूप में — एक गिलास चश्मे में विभाजन कि प्रकाश अपने घटक रंगों में. और यद्यपि अभिव्यक्ति एक छोटे पैमाने पर करने के लिए मुश्किल होगा, नोटिस के उल्लंघन के सामान्य सापेक्षता होगा खुले तौर पर स्पष्ट है ।

ऊष्मप्रवैगिकी के छेद में डालता सवाल के चित्र अंतरिक्ष के रूप में सरल मोज़ेक. माप की थर्मल व्यवहार के किसी भी प्रणाली के साथ, आप भरोसा कर सकते हैं इसे का हिस्सा है, कम से कम सिद्धांत रूप में. त्यागें एक ऊर्जा और थर्मामीटर है । यदि पारा बढ़ गई है, ऊर्जा होनी चाहिए लागू करने के लिए अपेक्षाकृत कुछ अणुओं. वास्तव में, आप को मापने के एन्ट्रापी प्रणाली का प्रतिनिधित्व करता है जो अपने सूक्ष्म जटिलता.

यदि आप इस साधारण बात है, के अणुओं की संख्या बढ़ जाती है की मात्रा के साथ सामग्री. तो, किसी भी मामले में, यह होना चाहिए: अगर आप त्रिज्या में वृद्धि के लिए समुद्र तट गेंद में 10 बार यह अंदर फिट 1000 गुना अधिक अणुओं. लेकिन अगर आप त्रिज्या में वृद्धि एक ब्लैक होल का 10 गुना संख्या के अणुओं में इसे से गुणा किया जाएगा सिर्फ 100 गुना है । संख्या के अणुओं की जो रचना की है, होना चाहिए आनुपातिक नहीं करने के लिए इसकी मात्रा और सतह क्षेत्र है. एक ब्लैक होल दिखाई दे सकते हैं, तीन आयामी, लेकिन बर्ताव करता है के रूप में एक दो आयामी वस्तु है.

यह अजीब प्रभाव है जाना जाता है के रूप में होलोग्राफिक सिद्धांत है क्योंकि यह जैसा दिखता है एक होलोग्राम है कि हमें लगता है की तरह एक तीन आयामी वस्तु है, और करीब निरीक्षण पर, द्वारा उत्पादित छवि के दो-आयामी फिल्म है । अगर holographic सिद्धांत के खाते में लेता है सूक्ष्म घटकों की जगह है और इसकी सामग्री — क्या भौतिकी की अनुमति नहीं है, हालांकि सभी जगह बनाने के लिए पर्याप्त नहीं होगा सरल बाँधना के अपने छोटे टुकड़े.

मुड़ नेटवर्क

हाल के वर्षों में, वैज्ञानिकों को एहसास हुआ कि यह सभी की जरूरत है शामिल होने के लिए क्वांटम उलझाव है । यह एक गहरी संपत्ति के क्वांटम यांत्रिकी, एक अत्यंत शक्तिशाली संचार के प्रकार, ऐसा लगता है बहुत अधिक आदिम अंतरिक्ष. उदाहरण के लिए, प्रयोगकर्ताओं कर सकते हैं बनाने के लिए दो उड़ान कणों विपरीत दिशाओं में है । तो वे भ्रमित कर रहे हैं, वे रहना होगा जुड़ा हुआ है की परवाह किए बिना उन्हें अलग दूरी है ।

जब परंपरागत रूप से, लोगों के बारे में बात की "क्वांटम" गुरुत्वाकर्षण, वे मतलब क्वांटम पृथक्ता, क्वांटम उतार चढ़ाव, और अन्य सभी क्वांटम प्रभाव — लेकिन नहीं क्वांटम उलझाव है । सब कुछ बदल गया है के लिए काला छेद है । के जीवन पर ब्लैक होल में गिर जाते हैं, यह उलझ कणों, लेकिन जब ब्लैक होल पूरी तरह से evaporates, भागीदारों के बाहर ब्लैक होल भ्रमित रहते हैं — के साथ कुछ भी नहीं है । "हॉकिंग यह कहा जाता है चाहिए एक समस्या का भ्रम कहते हैं," समीर माथुर के ओहियो राज्य विश्वविद्यालय है.

यहां तक कि शून्य में, जहां कोई कणों की विद्युत और अन्य क्षेत्रों में आंतरिक रूप से भ्रामक है । यदि आप को मापने क्षेत्र में दो अलग-अलग स्थानों पर, अपने रीडिंग उतार चढ़ाव हो जाएगा थोड़ा है, लेकिन रहने में समन्वय । यदि आप क्षेत्र को विभाजित दो भागों में, इन भागों में किया जाएगा सहसंबंध, और डिग्री के संबंध पर निर्भर करेगा ज्यामितीय संपत्ति है कि वे के लिए है: क्षेत्र के इंटरफेस है । 1995 में, जैकबसन ने कहा कि भागीदारी प्रदान करता है एक लिंक की उपस्थिति के बीच का मामला है और अंतरिक्ष की ज्यामिति-समय — और इस प्रकार समझा सकता है गुरुत्व के कानून है । "और अधिक भ्रम की स्थिति — गुरुत्वाकर्षण कमजोर है," उन्होंने कहा.

कुछ दृष्टिकोण करने के लिए क्वांटम गुरुत्वाकर्षण — विशेष रूप से स्ट्रिंग सिद्धांत — विचार के रूप में भागीदारी का एक महत्वपूर्ण आधारशिला है । स्ट्रिंग सिद्धांत के होलोग्राफिक सिद्धांत लागू होता है न केवल करने के लिए काला छेद है, लेकिन ब्रह्मांड एक पूरे के रूप में उपलब्ध कराने, एक नुस्खा बनाने के लिए अंतरिक्ष — या कम से कम कुछ का हिस्सा है. मूल के दो-आयामी अंतरिक्ष के रूप में सेवा करेंगे एक सीमा से अधिक व्यापकबड़ा स्थान है । और भ्रम की स्थिति है संबद्ध करने के लिए तीन आयामी अंतरिक्ष में एक एकल और निरंतर पूरे.

2009 में, मार्क वान Raamsdonk से ब्रिटिश कोलंबिया विश्वविद्यालय के प्रदान की गई है एक सुरुचिपूर्ण विवरण के साथ इस प्रक्रिया को. मान लीजिए कि एक क्षेत्र की सीमा पर भ्रमित नहीं है — वे फार्म एक सिस्टम के बाहर का संबंध है. वे अनुरूप करने के लिए दो अलग-अलग ब्रह्मांडों, जो बीच में वहाँ का कोई तरीका है संचार. जब सिस्टम उलझ बन, का गठन एक सुरंग की तरह, एक wormhole, ब्रह्मांडों के बीच और अंतरिक्ष यान को स्थानांतरित कर सकते हैं उन दोनों के बीच. उच्च डिग्री के उलझाव, की कम लंबाई के wormhole. ब्रह्मांडों एक में विलय और अब दो अलग-अलग है । "के उद्भव की एक बड़ी अंतरिक्ष-समय सीधे लिंक के उलझाव इन डिग्री में स्वतंत्रता के सिद्धांत के क्षेत्र में, कहते हैं," वान Raamsdonk. जब हम निरीक्षण सहसंबंध में विद्युत और अन्य क्षेत्रों में, वे कर रहे हैं एक अवशेष आसंजन बांधता है कि अंतरिक्ष के साथ.

कई अन्य सुविधाओं के अलावा, अंतरिक्ष के लिए इसकी कनेक्टिविटी भी कर सकते हैं भ्रम की स्थिति को प्रतिबिंबित. वैन Raamsdonk और ब्रायन रिकॉर्ड परत काम कर रहा है, मैरीलैंड विश्वविद्यालय में, तर्क है कि सर्वव्यापकता के उलझाव बताते हैं सार्वभौमिकता का गुरुत्वाकर्षण है कि यह सभी को प्रभावित करता है वस्तुओं और प्रवेश हर जगह है । के लिए के रूप में ब्लैक होल, लियोनार्ड सुस्स्किंद और जुआन Maldacena का मानना है कि उलझाव के बीच ब्लैक होल और वह उत्सर्जित विकिरण बनाता है एक wormhole में एक ब्लैक होल है । इस प्रकार की जानकारी संग्रहीत किया जाता है, और भौतिकी के एक ब्लैक होल अपरिवर्तनीय है.

हालांकि, इन विचारों के स्ट्रिंग सिद्धांत ही काम के लिए विशिष्ट geometries और rekonstruiruet केवल एक ही आयाम, अंतरिक्ष के कुछ वैज्ञानिकों की कोशिश कर रहे हैं करने के लिए समझाने के उद्भव अंतरिक्ष खरोंच से.

भौतिकी में, और में, सामान्य रूप में प्राकृतिक विज्ञान, अंतरिक्ष और समय के लिए आधार हैं सभी सिद्धांतों. लेकिन हम कभी नहीं नोटिस अंतरिक्ष-समय सीधे. बल्कि, हम निकाले जाते हैं अपने अस्तित्व से हमारे रोजमर्रा के अनुभव है । हम मानते हैं कि सबसे तार्किक व्याख्या है कि घटना के हम देखते है, कुछ तंत्र में चल रही है कि अंतरिक्ष-समय. लेकिन क्वांटम गुरुत्वाकर्षण हमें बताता है कि नहीं सभी घटनाएं पूरी तरह से फिट में इस दुनिया की तस्वीर है । भौतिकविदों को समझने की जरूरत है कि और भी गहरा नौसेना पोत और बहिष्कार के अंतरिक्ष, के रिवर्स साइड एक चिकनी दर्पण है । अगर वे सफल हो, हम खत्म हो जाएगा क्रांति शुरू कर दिया और अधिक से अधिक एक सदी पहले आइंस्टीन द्वारा.