1925 में, आइंस्टीन एस्तेर सलमान नामक एक युवा छात्र के साथ सैर पर गए। जैसे-जैसे वे भटकते गए, उन्होंने अपने मुख्य मार्गदर्शक बौद्धिक सिद्धांत को साझा किया: "मैं जानना चाहता हूं कि भगवान ने इस दुनिया को कैसे बनाया है। मुझे इस या उस तत्व के स्पेक्ट्रम में इस घटना या उस घटना में कोई दिलचस्पी नहीं है। मैं उनके विचारों को जानना चाहता हूं। बाकी सिर्फ विवरण हैं। "
वाक्यांश "भगवान के विचार" आधुनिक भौतिकी के अंतिम लक्ष्य के लिए एक खुशी से उपयुक्त रूपक है, जो प्रकृति के नियमों की एक सही समझ विकसित करना है - जिसे भौतिक विज्ञानी "सब कुछ का सिद्धांत" या टीओई कहते हैं। आदर्श रूप से, एक टीओई सभी सवालों का जवाब देगा, जिसमें कुछ भी नहीं होगा। आसमान नीला क्यों है? ढका हुआ। गुरुत्वाकर्षण क्यों मौजूद है? वह भी कवर किया गया है। एक अधिक वैज्ञानिक तरीके से कहा गया है, एक टीओई आदर्श रूप से एक घटना, एक एकल बिल्डिंग ब्लॉक और एक एकल बल के साथ सभी घटनाओं की व्याख्या करेगा। मेरी राय में, TOE खोजने में सैकड़ों, या हजारों साल लग सकते हैं। यह समझने के लिए कि, हम क्यों लेते हैं।
हम दो सिद्धांतों के बारे में जानते हैं, जिन्हें जब एक साथ लिया जाता है, तो हमारे आसपास की दुनिया का अच्छा विवरण देते हैं, लेकिन दोनों टीओई होने से प्रकाश वर्ष हैं।
दूसरे सिद्धांत को स्टैंडर्ड मॉडल कहा जाता है, जो उप-परमाणु दुनिया का वर्णन करता है। यह इस डोमेन में है कि वैज्ञानिकों ने हर चीज के सिद्धांत की ओर सबसे स्पष्ट प्रगति की है।
अगर हम अपने आस-पास की दुनिया - सितारों और आकाशगंगाओं, पूडल और पिज्जा की दुनिया को देखें, तो हम पूछ सकते हैं कि चीजों में वे गुण क्यों होते हैं। हम जानते हैं कि सब कुछ परमाणुओं से बना है, और वे परमाणु प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों से बने हैं।
और, 1960 के दशक में, शोधकर्ताओं ने पाया कि प्रोटॉन और न्यूट्रॉन क्वार्क नामक छोटे कणों से भी बने थे और इलेक्ट्रॉन लेप्टन नामक कणों के वर्ग के सदस्य थे।
छोटी से छोटी बिल्डिंग ब्लॉक ढूंढना हर चीज के सिद्धांत को तैयार करने का पहला कदम है। अगला चरण उन ताकतों को समझ रहा है जो शासित करती हैं कि बिल्डिंग ब्लॉक कैसे बातचीत करते हैं। वैज्ञानिकों को चार मूलभूत बलों के बारे में पता है, जिनमें से तीन - विद्युत चुंबकत्व, और मजबूत और कमजोर परमाणु बल - को उप-परमाणु स्तर पर समझा जाता है। विद्युत चुंबकत्व परमाणुओं को एक साथ रखता है और रसायन विज्ञान के लिए जिम्मेदार है। मजबूत बल परमाणुओं के नाभिक को एक साथ रखता है और प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के अंदर क्वार्कों को रखता है। कुछ प्रकार के परमाणु क्षय के लिए कमजोर बल जिम्मेदार है।
ज्ञात उप-परमाणु बलों में से प्रत्येक में एक संबद्ध कण या कण होते हैं जो उस बल को ले जाते हैं: ग्लूऑन मजबूत बल को वहन करता है, फोटॉन इलेक्ट्रोमैग्नेटिज़्म को नियंत्रित करता है, और डब्ल्यू और जेड बोसॉन कमजोर बल को नियंत्रित करते हैं। एक भूतिया ऊर्जा क्षेत्र भी है, जिसे हिग्स फ़ील्ड कहा जाता है, जो ब्रह्मांड को पार करता है और क्वार्क, लेप्टान और कुछ बल-ले जाने वाले कणों को द्रव्यमान देता है। एक साथ लिया गया, ये बिल्डिंग ब्लॉक और फोर्स स्टैंडर्ड मॉडल बनाते हैं।
क्वार्क्स और लेप्टान और ज्ञात बल-ले जाने वाले कणों का उपयोग करके, कोई भी परमाणुओं, अणुओं, लोगों, ग्रहों और, वास्तव में, ब्रह्मांड के सभी ज्ञात पदार्थों का निर्माण कर सकता है। यह निस्संदेह एक जबरदस्त उपलब्धि है और हर चीज के सिद्धांत का एक अच्छा अनुमान है।
और फिर भी यह वास्तव में नहीं है। लक्ष्य एक एकल बिल्डिंग ब्लॉक और एक एकल बल ढूंढना है जो ब्रह्मांड के मामले और गति को समझा सके। स्टैंडर्ड मॉडल में 12 कण (छह क्वार्क और छह लेप्टान) और चार बल (विद्युत चुंबकत्व, गुरुत्वाकर्षण और मजबूत और कमजोर परमाणु बल) हैं। इसके अलावा, गुरुत्वाकर्षण का कोई ज्ञात क्वांटम सिद्धांत नहीं है (जिसका अर्थ है कि हमारी वर्तमान परिभाषा सिर्फ गुरुत्वाकर्षण को कवर करती है, उदाहरण के लिए, सामान्य धूल से बड़ी चीजें), इसलिए गुरुत्वाकर्षण मानक मॉडल का बिल्कुल भी हिस्सा नहीं है। इसलिए, भौतिकविदों को एक और भी अधिक मौलिक और अंतर्निहित सिद्धांत की तलाश जारी है। ऐसा करने के लिए उन्हें बिल्डिंग ब्लॉक और बलों दोनों की संख्या कम करने की आवश्यकता है।
एक छोटे से बिल्डिंग ब्लॉक को ढूंढना मुश्किल होगा, क्योंकि इसके लिए मनुष्यों की तुलना में अधिक शक्तिशाली कण त्वरक की आवश्यकता होती है। लाइन पर आने वाली एक नई त्वरक सुविधा के लिए समय क्षितिज कई दशकों का है और यह सुविधा मौजूदा क्षमताओं पर केवल एक अपेक्षाकृत मामूली वृद्धि प्रदान करेगी। इसलिए, वैज्ञानिकों को इस बात पर अटकल लगाना चाहिए कि एक छोटा बिल्डिंग ब्लॉक कैसा दिख सकता है। एक लोकप्रिय विचार को सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत कहा जाता है, जो बताता है कि सबसे छोटा भवन ब्लॉक एक कण नहीं है, बल्कि एक छोटा और स्पंदनशील "स्ट्रिंग है।" उसी तरह एक सेलो स्ट्रिंग एक से अधिक नोट चला सकती है, कंपन के विभिन्न पैटर्न अलग क्वार्क और लेप्टन हैं। इस तरह, एक प्रकार का स्ट्रिंग परम बिल्डिंग ब्लॉक हो सकता है।
समस्या यह है कि कोई अनुभवजन्य साक्ष्य नहीं है कि वास्तव में सुपरस्ट्रिंग्स मौजूद हैं। इसके अलावा, उन्हें देखने के लिए अपेक्षित अपेक्षित ऊर्जा को प्लैंक ऊर्जा कहा जाता है, जो कि एक क्वाड्रिलियन (15 वीं शक्ति से 10 गुना) है जो हम वर्तमान में उत्पन्न कर सकते हैं। बहुत बड़ी प्लैंक ऊर्जा अंतरिम रूप से उस प्लैंक लंबाई के रूप में जानी जाती है, जो एक अपरिपक्व रूप से छोटी लंबाई है जिसके आगे क्वांटम प्रभाव इतना बड़ा हो जाता है कि वस्तुतः कुछ भी छोटा मापना असंभव है। इस बीच, प्लैंक लंबाई (या प्लैंक ऊर्जा से बड़ी) की तुलना में छोटा हो जाता है, और फोटॉन, या हल्के कणों के बीच गुरुत्वाकर्षण के क्वांटम प्रभाव महत्वपूर्ण हो जाते हैं और सापेक्षता अब काम नहीं करती है। इससे यह संभावना है कि यह वह पैमाना है जिस पर क्वांटम गुरुत्व को समझा जाएगा। यह, ज़ाहिर है, सभी बहुत ही सट्टा है, लेकिन यह हमारी वर्तमान सर्वश्रेष्ठ भविष्यवाणी को दर्शाता है। और, अगर सच है, तो भविष्य के भविष्य के लिए सुपरस्ट्रिंग्स को सट्टा रहना होगा।
बलों की अधिकता भी एक समस्या है। वैज्ञानिकों ने बलों को "एकजुट" करने की उम्मीद की है, यह दिखाते हुए कि वे एक ही बल के अलग-अलग अभिव्यक्तियां हैं। (सर आइजक न्यूटन ने सिर्फ इतना किया कि जब उन्होंने बल दिखाया, जिससे चीजें पृथ्वी पर गिरीं और आकाश की गति को नियंत्रित करने वाले बल एक ही थे; जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने दिखाया कि बिजली और चुंबकत्व वास्तव में एक असमान बल के भिन्न व्यवहार थे। जिसे विद्युत चुंबकत्व कहा जाता है।)
1960 के दशक में, वैज्ञानिक यह दिखाने में सक्षम थे कि कमजोर परमाणु बल और विद्युत चुंबकत्व वास्तव में एक संयुक्त बल के दो अलग-अलग पहलू हैं जिन्हें इलेक्ट्रोकेक बल कहा जाता है। अब, शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि इलेक्ट्रोकेक बल और मजबूत बल को एक एकीकृत एकीकृत बल कहा जा सकता है। फिर, उन्हें उम्मीद है कि सब कुछ का सिद्धांत बनाने के लिए गुरुत्वाकर्षण के साथ भव्य एकीकृत बल को एकीकृत किया जा सकता है।
हालांकि, भौतिकविदों को संदेह है कि यह अंतिम एकीकरण प्लैंक ऊर्जा पर भी होगा, फिर से क्योंकि यह ऊर्जा और आकार है जिस पर क्वांटम प्रभाव अब सापेक्षता सिद्धांत में नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है। और, जैसा कि हमने देखा है, यह बहुत अधिक ऊर्जा है जितना हम किसी भी समय कण त्वरक के अंदर प्राप्त करने की उम्मीद कर सकते हैं। यदि हम कणों की ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करते हैं, तो हम वर्तमान सिद्धांतों और हर चीज के सिद्धांत के बीच जंजीर की भावना देते हैं कर सकते हैं एक कोशिका झिल्ली की चौड़ाई के रूप में पता लगाने, प्लैंक ऊर्जा पृथ्वी का आकार है। हालांकि यह अनुमान योग्य है कि कोशिका झिल्लियों की गहन समझ रखने वाला व्यक्ति कोशिका के भीतर अन्य संरचनाओं की भविष्यवाणी कर सकता है - डीएनए और माइटोकॉन्ड्रिया जैसी चीजें - यह समझ से बाहर है कि वे पृथ्वी की सटीक भविष्यवाणी कर सकते हैं। यह कितनी संभावना है कि वे ज्वालामुखियों, महासागरों या पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की भविष्यवाणी कर सकते हैं?
साधारण तथ्य यह है कि कण त्वरक और प्लैंक ऊर्जा में वर्तमान में प्राप्त ऊर्जा के बीच इतने बड़े अंतर के साथ, हर चीज के सिद्धांत को सही ढंग से तैयार करना असंभव लगता है।
इसका मतलब यह नहीं है कि भौतिकविदों को सभी को सेवानिवृत्त होना चाहिए और परिदृश्य चित्रकला को लेना चाहिए - अभी भी सार्थक काम किया जाना है। हमें अभी भी अस्पष्टीकृत घटनाओं जैसे कि डार्क मैटर और डार्क एनर्जी को समझने की जरूरत है, जो 95% ज्ञात ब्रह्मांड का निर्माण करते हैं, और उस समझ का उपयोग भौतिकी के नए, अधिक व्यापक सिद्धांत बनाने के लिए करते हैं। यह नया सिद्धांत टीओई नहीं होगा, लेकिन वर्तमान सैद्धांतिक ढांचे की तुलना में बेहतर होगा। हमें उस प्रक्रिया को बार-बार दोहराना होगा।
निराश? तो मैं हूँ। आखिरकार, मैंने अपने जीवन को ब्रह्मांड के कुछ रहस्यों को उजागर करने की कोशिश करने के लिए समर्पित किया है, लेकिन शायद कुछ परिप्रेक्ष्य क्रम में हैं। बलों का पहला एकीकरण 1670 में न्यूटन के सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत के साथ पूरा किया गया था। दूसरा 1870 के दशक में मैक्सवेल के विद्युत चुंबकत्व के सिद्धांत के साथ था। इलेक्ट्रोकेक एकीकरण अपेक्षाकृत हाल ही में था, केवल आधी सदी पहले।
यह देखते हुए कि इस यात्रा में हमारे पहले बड़े सफल कदम के बाद से 350 साल बीत गए हैं, शायद यह कम आश्चर्य की बात है कि हमारे आगे का रास्ता अभी भी लंबा है। यह धारणा कि एक जीनियस के पास एक अंतर्दृष्टि होगी, जिसके परिणामस्वरूप अगले कुछ वर्षों में सब कुछ पूरी तरह से विकसित सिद्धांत है। हम एक लंबे नारे के लिए हैं - और यहां तक कि आज के वैज्ञानिकों के पोते भी इसका अंत नहीं देखेंगे।
लेकिन यह कैसा सफर होगा।
डॉन लिंकन भौतिकी के एक शोधकर्ता हैं Fermilab। वह "के लेखक हैंद बिग हैड्रॉन कोलाइडर: हिग्स बोसोन और अन्य सामग्री की असाधारण कहानी जो आपके दिमाग को उड़ा देगी"(जॉन्स हॉपकिन्स यूनिवर्सिटी प्रेस, 2014), और वह विज्ञान शिक्षा की एक श्रृंखला का उत्पादन करता है वीडियो। उसका पीछा करो फेसबुक पर। इस टिप्पणी में व्यक्त की गई राय उनकी हैं।
डॉन लिंकन ने इस लेख को लाइव साइंस के लिए योगदान दिया विशेषज्ञ आवाज़ें: ऑप-एड और अंतर्दृष्टि। मूल रूप से प्रकाशित लाइव साइंस पर.
