"ब्रह्मांड की गणना" में, इयान स्टीवर्ट हमारे सौरमंडल से लेकर पूरे ब्रह्मांड तक ब्रह्मांड के लिए एक मार्गदर्शक मार्गदर्शिका प्रस्तुत करता है। खगोल विज्ञान और ब्रह्मांड विज्ञान के अध्ययन में गणित के बेबीलोन एकीकरण के साथ शुरुआत करते हुए, स्टीवर्ट ने ब्रह्मांड की हमारी समझ के विकास का पता लगाया: केपलर के ग्रहों की गति के नियमों ने न्यूटन को गुरुत्वाकर्षण के अपने सिद्धांत को कैसे बनाया। कैसे, दो सदियों बाद, मंगल की गति में छोटी अनियमितताओं ने आइंस्टीन को सापेक्षता के अपने सामान्य सिद्धांत को तैयार करने के लिए प्रेरित किया। कैसे, अस्सी साल पहले, यह खोज कि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है, इसकी उत्पत्ति के बिग बैंग सिद्धांत का विकास हुआ। कैसे एकल-बिंदु उत्पत्ति और विस्तार ने ब्रह्मांड विज्ञानियों को ब्रह्मांड के नए घटकों, जैसे कि मुद्रास्फीति, डार्क मैटर और डार्क एनर्जी को सिद्ध करने के लिए प्रेरित किया। लेकिन क्या महंगाई आज के ब्रह्मांड की संरचना की व्याख्या करती है? क्या डार्क मैटर वास्तव में मौजूद है? क्या एक वैज्ञानिक क्रांति जो लंबे समय से संचालित वैज्ञानिक रूढ़िवादी को चुनौती देगी और एक बार फिर से ब्रह्मांड के बारे में हमारी समझ को बदल देगी? नीचे "ब्रह्मांड की गणना: गणित कैसे ब्रह्मांड का खुलासा करता है" से एक अंश है (मूल पुस्तकें, 2016)।
अंतरिक्ष की खोज और उपयोग में ये प्रगति न केवल चतुर तकनीक पर निर्भर करती है, बल्कि वैज्ञानिक खोजों की एक लंबी श्रृंखला पर भी निर्भर करती है जो तीन साल पहले कम से कम प्राचीन बाबुल के रूप में वापस आती हैं। गणित इन अग्रिमों के दिल में स्थित है। इंजीनियरिंग निश्चित रूप से भी महत्वपूर्ण है, और कई अन्य वैज्ञानिक विषयों में खोजों की आवश्यकता थी इससे पहले कि हम आवश्यक सामग्री बना सकें और उन्हें एक कार्यशील स्थान की जांच में इकट्ठा कर सकें, लेकिन मैं इस बात पर ध्यान केंद्रित करूंगा कि गणित ने ब्रह्मांड के बारे में हमारे ज्ञान में कैसे सुधार किया है।
अंतरिक्ष की खोज की कहानी और गणित की कहानी जल्द से जल्द हाथ से चली गई है। गणित ने सूर्य, चंद्रमा, ग्रहों, सितारों और संबंधित वस्तुओं के विशाल फलक को समझने के लिए आवश्यक साबित कर दिया है जो एक साथ ब्रह्मांड - ब्रह्मांड को एक भव्य पैमाने पर बनाते हैं। हजारों वर्षों से, गणित हमारी सबसे प्रभावी विधि रही है, लौकिक घटनाओं को समझने, रिकॉर्ड करने और भविष्यवाणी करने की। दरअसल कुछ संस्कृतियों में, जैसे कि प्राचीन भारत में 500 के आसपास, गणित खगोल विज्ञान की एक उप-शाखा थी। इसके विपरीत, खगोलीय घटनाओं ने तीन सहस्राब्दी से गणित के विकास को प्रभावित किया है, जो ग्रहणों के बेबीलोन संबंधी पूर्वानुमानों से लेकर पथरी, अराजकता और स्पेसटाइम की वक्रता से प्रेरित है।
प्रारंभ में, गणित की मुख्य खगोलीय भूमिका टिप्पणियों को रिकॉर्ड करने और सौर ग्रहण जैसे घटना के बारे में उपयोगी गणना करने के लिए थी, जहां चंद्रमा अस्थायी रूप से सूर्य, या चंद्र ग्रहण, जहां पृथ्वी की छाया चंद्रमा को अस्पष्ट करती है। सौर मंडल की ज्यामिति के बारे में सोचने से, खगोलीय अग्रदूतों ने महसूस किया कि पृथ्वी सूर्य के चारों ओर चक्कर लगाती है, भले ही वह यहाँ से नीचे की ओर दूसरा रास्ता देखती हो। पूर्वजों ने पृथ्वी के आकार और चंद्रमा और सूर्य की दूरियों का अनुमान लगाने के लिए ज्यामिति के साथ टिप्पणियों को भी जोड़ा।
जोहान्स केपलर ने ग्रहों की कक्षाओं में तीन गणितीय नियमितताओं - 'कानूनों' की खोज की, जब 1600 के आसपास तेजी से खगोलीय पैटर्न शुरू हुआ। 1679 में आइजैक न्यूटन ने एक महत्वाकांक्षी सिद्धांत तैयार करने के लिए केप्लर के नियमों की व्याख्या की, जिसमें वर्णित है कि न केवल सौर मंडल के ग्रह कैसे चलते हैं, बल्कि गति कोई आकाशीय पिंडों की प्रणाली। यह उनका गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत था, जो उनके विश्व-परिवर्तन में केंद्रीय खोजों में से एक था फिलोसोफी नेचुरलिस प्रिंसिपिया मैथमेटिका (प्राकृतिक दर्शन के गणितीय सिद्धांत)। गुरुत्वाकर्षण के न्यूटन के नियम का वर्णन है कि ब्रह्मांड में प्रत्येक शरीर प्रत्येक दूसरे शरीर को कैसे आकर्षित करता है।
गैलीलियो द्वारा एक सदी पहले अग्रगण्य पिंडों के बारे में अन्य गणितीय कानूनों के साथ गुरुत्वाकर्षण के संयोजन से, न्यूटन ने कई खगोलीय घटनाओं की व्याख्या की और भविष्यवाणी की। आम तौर पर, उन्होंने बदल दिया कि कैसे हम प्राकृतिक दुनिया के बारे में सोचते हैं, एक वैज्ञानिक क्रांति का निर्माण करते हैं जो आज भी आगे बढ़ रही है। न्यूटन ने दिखाया कि प्राकृतिक घटनाएं गणितीय पैटर्न द्वारा शासित (अक्सर) होती हैं, और इन पैटर्न को समझकर हम प्रकृति की अपनी समझ को बेहतर बना सकते हैं। न्यूटन के युग में गणितीय कानूनों ने समझाया कि आकाश में क्या हो रहा था, लेकिन उनके पास नेविगेशन के अलावा कोई महत्वपूर्ण व्यावहारिक उपयोग नहीं था।
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यूएसएसआर के होने पर सब बदल गया कृत्रिम उपग्रह 1957 में अंतरिक्ष की दौड़ के लिए शुरू की गई बंदूक से उपग्रह पृथ्वी की कक्षा में चला गया। यदि आप सैटेलाइट टेलीविजन पर फुटबॉल देखते हैं - या ओपेरा या कॉमेडीज़ या विज्ञान वृत्तचित्र - आप न्यूटन की अंतर्दृष्टि से वास्तविक दुनिया का लाभ उठा रहे हैं।
प्रारंभ में, उनकी सफलताओं ने ब्रह्मांड को एक घड़ी की कल ब्रह्मांड के रूप में देखा, जिसमें सृष्टि के भोर में रखी गई सभी चीजें प्रमुख रूप से अनुसरण करती हैं। उदाहरण के लिए, यह माना जाता था कि सौर प्रणाली अपने वर्तमान स्थिति में बहुत अधिक बनाई गई थी, जिसमें समान ग्रहों के पास-समान-गोलाकार कक्षाओं के साथ चलती थी। जाहिर है, सब कुछ थोड़ा के आसपास jiggled; खगोलीय प्रेक्षणों में अवधि की प्रगति ने उसे प्रचुर रूप से स्पष्ट कर दिया था। लेकिन एक व्यापक विश्वास था कि कुछ भी नहीं बदला था, परिवर्तन किया था, या अनगिनत युगों पर किसी भी नाटकीय तरीके से बदल जाएगा। यूरोपीय धर्म में यह अकल्पनीय था कि भगवान की परिपूर्ण रचना अतीत में अलग हो सकती थी। एक नियमित, पूर्वानुमानित ब्रह्मांड का यंत्रवत दृष्टिकोण तीन सौ वर्षों तक कायम रहा।
अब और नहीं। गणित में हाल के नवाचारों, जैसे अराजकता सिद्धांत, आज के शक्तिशाली कंप्यूटरों के लिए युग्मित, जो अभूतपूर्व गति के साथ प्रासंगिक संख्याओं को क्रंच करने में सक्षम हैं, ने ब्रह्मांड के हमारे विचारों को बहुत बदल दिया है। सौर प्रणाली की घड़ी की कल का मॉडल समय की छोटी अवधि में वैध रहता है, और खगोल विज्ञान में एक लाख साल आमतौर पर कम होता है। लेकिन हमारा लौकिक पिछवाड़ा अब एक ऐसी जगह के रूप में सामने आया है जहाँ दुनिया ने किया, और होगा, एक कक्षा से दूसरी कक्षा में जाएगा। हां, नियमित व्यवहार के बहुत लंबे समय हैं, लेकिन समय-समय पर जंगली गतिविधि के उन्मूलन से उन्हें रोक दिया जाता है। एक घड़ी की कल ब्रह्मांड की धारणा को जन्म देने वाले अपरिवर्तनीय कानून भी अचानक परिवर्तन और अत्यधिक अनियमित व्यवहार का कारण बन सकते हैं।
अब खगोलविदों ने जिन परिदृश्यों की परिकल्पना की है, वे अक्सर नाटकीय होते हैं। उदाहरण के लिए, सौर मंडल के गठन के दौरान, पूरी दुनिया एपोकैलिप्टिक परिणामों से टकरा गई थी। एक दिन, दूर के भविष्य में, वे शायद ऐसा फिर से करेंगे: एक छोटा सा मौका है कि या तो बुध या शुक्र को बर्बाद किया जाता है, लेकिन हम नहीं जानते कि कौन सा है। यह दोनों हो सकता है, और वे हमें अपने साथ ले जा सकते हैं। इस तरह की एक टक्कर संभवतः चंद्रमा के गठन का कारण बनी। ऐसा लगता है कि विज्ञान कथा से बाहर कुछ है, और यह है ... लेकिन सबसे अच्छा प्रकार, 'कठिन' विज्ञान कथा है जिसमें केवल शानदार नया आविष्कार ज्ञात विज्ञान से परे है। सिवाय इसके कि यहां कोई शानदार आविष्कार नहीं है, बस एक अप्रत्याशित गणितीय खोज है।
गणित ने हर पैमाने पर ब्रह्मांड के बारे में हमारी समझ को सूचित किया है: चंद्रमा की उत्पत्ति और गति, ग्रहों की चाल और रूप और उनके साथी चंद्रमा, क्षुद्रग्रह, धूमकेतु और कुइपर बेल्ट वस्तुओं की पेचीदगियां, और बहुत ही खगोलीय नृत्य संपूर्ण सौर मंडल। इसने हमें सिखाया है कि बृहस्पति के साथ बातचीत कैसे क्षुद्रग्रहों को मंगल की ओर ले जा सकती है, और पृथ्वी को काट सकती है; क्यों शनि अकेले छल्ले रखने में नहीं है; ब्रैड्स, रिपल्स और अजीब घूर्णन 'स्पोक्स' के साथ इसकी रिंग्स का निर्माण कैसे शुरू होता है और वे क्यों करते हैं। इसने हमें दिखाया है कि कैसे एक ग्रह के छल्ले एक समय में एक, चंद्रमा को थूक सकते हैं।
घड़ी की कल आतिशबाजी का रास्ता दिया है।
इयान स्टीवर्ट द्वारा "ब्रह्मांड की गणना: गणित कैसे ब्रह्मांड का खुलासा करता है" से अंश। कॉपीराइट © 2016. बेसिक बुक्स से उपलब्ध, पर्सियस बुक्स, एलएलसी की एक छाप, हैचेट बुक ग्रुप की एक सहायक, इंक। सभी अधिकार सुरक्षित।
