स्पेस-टाइम क्या है?

अंतरिक्ष-समय का कपड़ा समय के चौथे आयाम के साथ अंतरिक्ष के तीन आयामों को मिलाकर एक वैचारिक मॉडल है। वर्तमान भौतिक सिद्धांतों में से सबसे अच्छा के अनुसार, अंतरिक्ष-समय असामान्य सापेक्षतावादी प्रभावों की व्याख्या करता है जो प्रकाश की गति के साथ-साथ ब्रह्मांड में बड़े पैमाने पर वस्तुओं की गति से यात्रा करने से उत्पन्न होते हैं।

अंतरिक्ष-समय की खोज किसने की?

प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी अल्बर्ट आइंस्टीन ने सापेक्षता के अपने सिद्धांत के हिस्से के रूप में अंतरिक्ष-समय के विचार को विकसित करने में मदद की। अपने अग्रणी कार्य से पहले, वैज्ञानिकों के पास भौतिक घटनाओं की व्याख्या करने के लिए दो अलग-अलग सिद्धांत थे: आइजैक न्यूटन के भौतिकी के नियमों में बड़े पैमाने पर वस्तुओं की गति का वर्णन किया गया था, जबकि जेम्स क्लर्क मैक्सवेल के विद्युत चुम्बकीय मॉडल ने नासा के अनुसार, प्रकाश के गुणों की व्याख्या की थी।

लेकिन 19 वीं शताब्दी के अंत में किए गए प्रयोगों ने सुझाव दिया कि प्रकाश के बारे में कुछ विशेष था। मापों से पता चला है कि प्रकाश हमेशा एक ही गति से यात्रा करता है, चाहे कुछ भी हो। और 1898 में, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी और गणितज्ञ हेनरी पोनकारे ने अनुमान लगाया कि प्रकाश का वेग एक नायाब सीमा हो सकती है। उसी समय के आसपास, अन्य शोधकर्ता इस संभावना पर विचार कर रहे थे कि उनकी गति के आधार पर वस्तुएं आकार और द्रव्यमान में बदल गईं।

आइंस्टीन ने 1905 के अपने विशेष सापेक्षता के सिद्धांत में इन सभी विचारों को एक साथ खींचा, जिसने यह माना कि प्रकाश की गति एक स्थिर थी। यह सच होने के लिए, अंतरिक्ष और समय को एक ही ढांचे में जोड़ा जाना चाहिए, जिसने प्रकाश की गति को सभी पर्यवेक्षकों के लिए समान रखने की साजिश रची।

एक सुपरफास्ट रॉकेट में एक व्यक्ति धीमी गति से चलने के लिए समय मापेगा और वस्तुओं की लंबाई बहुत धीमी गति से यात्रा करने वाले व्यक्ति की तुलना में कम होगी। ऐसा इसलिए है क्योंकि अंतरिक्ष और समय सापेक्ष हैं - वे एक पर्यवेक्षक की गति पर निर्भर करते हैं। लेकिन प्रकाश की गति दोनों की तुलना में अधिक मौलिक है।

यह निष्कर्ष कि स्पेस-टाइम एक ही फैब्रिक है, आइंस्टीन खुद नहीं थे। यह विचार जर्मन गणितज्ञ हरमन मिंकोवस्की से आया था, जिन्होंने 1908 में बोलचाल में कहा था, "इसके द्वारा खुद को स्थान, और समय के अनुसार, केवल छाया में दूर होने के लिए बर्बाद किया जाता है, और केवल दो का एक प्रकार का संघ एक स्वतंत्र वास्तविकता को बनाए रखेगा। । "

जिस स्पेस-टाइम का उन्होंने वर्णन किया वह अभी भी मिंकोव्स्की स्पेस-टाइम के रूप में जाना जाता है और सापेक्षता और क्वांटम-फील्ड सिद्धांत दोनों में गणना की पृष्ठभूमि के रूप में कार्य करता है। ज्योतिषी और विज्ञान लेखक ईथन सिएगल के अनुसार, बाद वाले क्षेत्रों को उप-परमाणु कणों की गतिशीलता का वर्णन किया गया है।

स्पेस-टाइम कैसे काम करता है

आजकल, जब लोग अंतरिक्ष-समय के बारे में बात करते हैं, तो वे अक्सर इसे रबड़ की शीट जैसा दिखता है। यह भी, आइंस्टीन से आता है, जिन्होंने महसूस किया कि उन्होंने सामान्य सापेक्षता के अपने सिद्धांत को विकसित किया है कि गुरुत्वाकर्षण का बल अंतरिक्ष-समय के कपड़े में घटता के कारण था।

विशाल वस्तुएं - जैसे पृथ्वी, सूर्य या आप - अंतरिक्ष-समय में विकृतियां पैदा करती हैं जो इसे मोड़ने का कारण बनती हैं। ये वक्र, बदले में, ब्रह्मांड में सब कुछ चलने के तरीके को रोकते हैं, क्योंकि वस्तुओं को इस विकृत वक्रता के साथ पथों का पालन करना पड़ता है। गुरुत्वाकर्षण के कारण गति वास्तव में गति और अंतरिक्ष-समय के मोड़ के साथ गति है।

नासा के एक मिशन जिसे ग्रैविटी प्रोब बी (जीपी-बी) कहा जाता है, ने 2011 में पृथ्वी के चारों ओर अंतरिक्ष-समय के भंवर के आकार को मापा और पाया कि यह आइंस्टीन की भविष्यवाणियों के साथ निकटता से जुड़ा है।

लेकिन इसमें से अधिकांश लोगों के लिए अपने सिर को चारों ओर लपेटना मुश्किल है। यद्यपि हम अंतरिक्ष-समय पर रबड़ की शीट के समान होने के बारे में चर्चा कर सकते हैं, लेकिन अंत में सादृश्य टूट जाता है। एक रबर शीट दो आयामी है, जबकि अंतरिक्ष-समय चार आयामी है। यह न केवल अंतरिक्ष में है कि चादर का प्रतिनिधित्व करता है, बल्कि समय में भी warps है। इन सभी के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले जटिल समीकरण भौतिकविदों के साथ काम करने के लिए मुश्किल हैं।

"आइंस्टीन ने एक सुंदर मशीन बनाई, लेकिन उसने हमें उपयोगकर्ता के मैनुअल को बिल्कुल नहीं छोड़ा," लाइव साइंस की बहन साइट, स्पेस डॉट कॉम के लिए एस्ट्रोफिजिसिस्ट पॉल सटर ने लिखा। "बस घर को चलाने के लिए, सामान्य सापेक्षता इतनी जटिल है कि जब कोई समीकरणों के समाधान का पता लगाता है, तो उन्हें उनके नाम पर समाधान मिल जाता है और अपने आप में अर्ध-पौराणिक बन जाता है।"

वैज्ञानिकों को अभी भी पता नहीं है

इसकी गहनता के बावजूद, हम जिस भौतिक घटना के बारे में जानते हैं, उसके लिए सापेक्षता सबसे अच्छा तरीका है। फिर भी वैज्ञानिकों को पता है कि उनके मॉडल अधूरे हैं क्योंकि क्वांटम यांत्रिकी के साथ सापेक्षता अभी भी पूरी तरह से सामंजस्य नहीं बैठा है, जो अति सूक्ष्मता के साथ उप-परमाणु कणों के गुणों की व्याख्या करता है लेकिन गुरुत्वाकर्षण बल को शामिल नहीं करता है।

क्वांटम यांत्रिकी इस तथ्य पर टिकी हुई है कि ब्रह्मांड को बनाने वाले छोटे बिट्स असतत हैं, या क्वांटाइज़ किए गए हैं। तो फोटॉन, जो कण प्रकाश बनाते हैं, वे प्रकाश के छोटे विखंडू की तरह होते हैं जो अलग-अलग पैकेट में आते हैं।

कुछ सिद्धांतकारों ने अनुमान लगाया है कि शायद अंतरिक्ष-समय भी इन मात्रात्मक विखंडों में आता है, सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी को पाटने में मदद करता है। यूरोपियन स्पेस एजेंसी के शोधकर्ताओं ने स्पेस-टाइम (ग्रिलक्वेस्ट) मिशन के क्वांटम एक्सप्लोरेशन के लिए गामा-रे एस्ट्रोनॉमी इंटरनेशनल लेबोरेटरी का प्रस्ताव दिया है, जो हमारे ग्रह के चारों ओर उड़ान भरेगी और गामा-रे के फटने के दौरान दूर, शक्तिशाली विस्फोटों का सटीक मापन करेगी। अंतरिक्ष-समय के अप-क्लोज़ प्रकृति को प्रकट कर सकता है।

ऐसा मिशन कम से कम डेढ़ दशक तक लॉन्च नहीं होगा, लेकिन अगर ऐसा होता है, तो शायद यह भौतिकी में शेष कुछ सबसे बड़े रहस्यों को सुलझाने में मदद करेगा।