ब्रह्मांड में सुपरस्ट्रिंग्स. स्ट्रिंग सिद्धांत सरल शब्दों में क्या कहता है?

निःसंदेह, ब्रह्मांड के तार शायद ही उन लोगों के समान हैं जिनकी हम कल्पना करते हैं। स्ट्रिंग सिद्धांत में, वे ऊर्जा के अविश्वसनीय रूप से छोटे कंपन करने वाले धागे हैं। ये धागे छोटे "रबर बैंड" की तरह होते हैं जो हर तरह से सिकुड़ सकते हैं, खिंच सकते हैं और सिकुड़ सकते हैं। हालाँकि, इन सबका मतलब यह नहीं है कि उन पर ब्रह्मांड की सिम्फनी को "बजाना" असंभव है, क्योंकि, स्ट्रिंग सिद्धांतकारों के अनुसार, जो कुछ भी मौजूद है वह इन "धागों" से बना है।

भौतिकी विरोधाभास

19वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में, भौतिकविदों को यह लगने लगा कि अब उनके विज्ञान में कुछ भी गंभीर नहीं खोजा जा सकता है। शास्त्रीय भौतिकी का मानना था कि इसमें कोई गंभीर समस्या नहीं बची थी, और दुनिया की पूरी संरचना एक पूरी तरह से विनियमित और पूर्वानुमानित मशीन की तरह दिखती थी। परेशानी, हमेशा की तरह, बकवास के कारण हुई - छोटे "बादलों" में से एक जो अभी भी विज्ञान के स्पष्ट, समझने योग्य आकाश में बना हुआ है। अर्थात्, एक बिल्कुल काले शरीर की विकिरण ऊर्जा की गणना करते समय (एक काल्पनिक शरीर, जो किसी भी तापमान पर, तरंग दैर्ध्य की परवाह किए बिना, उस पर आपतित विकिरण को पूरी तरह से अवशोषित कर लेता है - एनएस)। गणना से पता चला कि किसी भी बिल्कुल काले शरीर की कुल विकिरण ऊर्जा असीम रूप से बड़ी होनी चाहिए। ऐसी स्पष्ट बेतुकी बात से दूर रहने के लिए, जर्मन वैज्ञानिक मैक्स प्लैंक ने 1900 में प्रस्तावित किया कि दृश्य प्रकाश, एक्स-रे और अन्य विद्युत चुम्बकीय तरंगें केवल ऊर्जा के कुछ अलग हिस्सों द्वारा उत्सर्जित की जा सकती हैं, जिसे उन्होंने क्वांटा कहा। उनकी मदद से बिल्कुल काले शरीर की विशेष समस्या का समाधान संभव हो सका। हालाँकि, नियतिवाद के लिए क्वांटम परिकल्पना के परिणामों को अभी तक महसूस नहीं किया गया था। 1926 तक, एक अन्य जर्मन वैज्ञानिक, वर्नर हाइजेनबर्ग ने प्रसिद्ध अनिश्चितता सिद्धांत तैयार किया।

इसका सार इस तथ्य पर उबलता है कि, पहले के सभी प्रमुख बयानों के विपरीत, प्रकृति भौतिक कानूनों के आधार पर भविष्य की भविष्यवाणी करने की हमारी क्षमता को सीमित करती है। बेशक, हम उपपरमाण्विक कणों के भविष्य और वर्तमान के बारे में बात कर रहे हैं। यह पता चला कि वे हमारे आस-पास के स्थूल जगत में किसी भी चीज़ की तुलना में पूरी तरह से अलग व्यवहार करते हैं। उपपरमाण्विक स्तर पर, अंतरिक्ष का ताना-बाना असमान और अराजक हो जाता है। छोटे कणों की दुनिया इतनी अशांत और समझ से परे है कि यह सामान्य ज्ञान की अवहेलना करती है। अंतरिक्ष और समय इसमें इतने गुंथे हुए और गुंथे हुए हैं कि बाएँ और दाएँ, ऊपर और नीचे, यहाँ तक कि पहले और बाद की कोई सामान्य अवधारणाएँ नहीं हैं। यह निश्चित रूप से कहने का कोई तरीका नहीं है कि कोई विशेष कण वर्तमान में अंतरिक्ष में किस बिंदु पर स्थित है, और उसकी कोणीय गति क्या है। अंतरिक्ष-समय के कई क्षेत्रों में एक कण मिलने की केवल एक निश्चित संभावना है। उपपरमाण्विक स्तर पर कण पूरे अंतरिक्ष में "स्मीयर" प्रतीत होते हैं। इतना ही नहीं, बल्कि कणों की "स्थिति" को परिभाषित नहीं किया गया है: कुछ मामलों में वे तरंगों की तरह व्यवहार करते हैं, दूसरों में वे कणों के गुणों को प्रदर्शित करते हैं। इसे ही भौतिकशास्त्री क्वांटम यांत्रिकी का तरंग-कण द्वंद्व कहते हैं।

विश्व की संरचना के स्तर: 1. स्थूल स्तर - पदार्थ 2. आणविक स्तर 3. परमाणु स्तर - प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन 4. उपपरमाण्विक स्तर - इलेक्ट्रॉन 5. उपपरमाण्विक स्तर - क्वार्क 6. स्ट्रिंग स्तर / ©ब्रूनो पी. रामोस

सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत में, मानो विपरीत कानूनों वाले राज्य में स्थिति मौलिक रूप से भिन्न होती है। अंतरिक्ष एक ट्रैंपोलिन की तरह प्रतीत होता है - एक चिकना कपड़ा जिसे द्रव्यमान वाली वस्तुओं द्वारा मोड़ा और खींचा जा सकता है। वे अंतरिक्ष-समय में युद्ध बनाते हैं - जिसे हम गुरुत्वाकर्षण के रूप में अनुभव करते हैं। कहने की जरूरत नहीं है, सापेक्षता का सामंजस्यपूर्ण, सही और पूर्वानुमानित सामान्य सिद्धांत "सनकी गुंडे" - क्वांटम यांत्रिकी के साथ एक अघुलनशील संघर्ष में है, और, परिणामस्वरूप, मैक्रोवर्ल्ड माइक्रोवर्ल्ड के साथ "शांति नहीं बना सकता"। यहीं पर स्ट्रिंग सिद्धांत बचाव के लिए आता है।

2डी यूनिवर्स. पॉलीहेड्रॉन ग्राफ़ E8 / ©जॉन स्टेम्ब्रिज/एटलस ऑफ़ लाई ग्रुप्स प्रोजेक्ट

हर चीज़ का सिद्धांत

स्ट्रिंग सिद्धांत सभी भौतिकविदों के दो मूलभूत रूप से विरोधाभासी सामान्य सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी को एकजुट करने के सपने का प्रतीक है, एक सपना जिसने सबसे महान "जिप्सी और आवारा" अल्बर्ट आइंस्टीन को उनके दिनों के अंत तक परेशान किया।

कई वैज्ञानिकों का मानना है कि आकाशगंगाओं के उत्कृष्ट नृत्य से लेकर उपपरमाण्विक कणों के पागल नृत्य तक सब कुछ अंततः केवल एक मौलिक भौतिक सिद्धांत द्वारा समझाया जा सकता है। शायद एक भी कानून जो सभी प्रकार की ऊर्जा, कणों और अंतःक्रियाओं को किसी सुरुचिपूर्ण सूत्र में जोड़ता है।

सामान्य सापेक्षता ब्रह्मांड की सबसे प्रसिद्ध शक्तियों में से एक - गुरुत्वाकर्षण का वर्णन करती है। क्वांटम यांत्रिकी तीन अन्य बलों का वर्णन करती है: मजबूत परमाणु बल, जो परमाणुओं में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को एक साथ चिपका देता है, विद्युत चुंबकत्व, और कमजोर बल, जो रेडियोधर्मी क्षय में शामिल होता है। ब्रह्मांड में कोई भी घटना, परमाणु के आयनीकरण से लेकर तारे के जन्म तक, इन चार बलों के माध्यम से पदार्थ की परस्पर क्रिया द्वारा वर्णित है। सबसे जटिल गणित की मदद से, यह दिखाना संभव था कि विद्युत चुम्बकीय और कमजोर इंटरैक्शन की एक सामान्य प्रकृति होती है, उन्हें एक एकल इलेक्ट्रोवेक इंटरैक्शन में संयोजित किया जाता है। इसके बाद, उनमें मजबूत परमाणु संपर्क जोड़ा गया - लेकिन गुरुत्वाकर्षण उनमें किसी भी तरह से शामिल नहीं होता है। स्ट्रिंग सिद्धांत सभी चार बलों को जोड़ने के लिए सबसे गंभीर उम्मीदवारों में से एक है, और इसलिए, ब्रह्मांड में सभी घटनाओं को शामिल करता है - यह कुछ भी नहीं है कि इसे "हर चीज का सिद्धांत" भी कहा जाता है।

शुरुआत में एक मिथक था

वास्तविक तर्कों के साथ यूलर के बीटा फ़ंक्शन का ग्राफ़ / © फ़्लिकर

अब तक, सभी भौतिक विज्ञानी स्ट्रिंग सिद्धांत से प्रसन्न नहीं हैं। और अपनी उपस्थिति के भोर में, यह वास्तविकता से बहुत दूर लग रहा था। उनका जन्म ही एक किंवदंती है।

1960 के दशक के उत्तरार्ध में, एक युवा इतालवी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, गैब्रिएल वेनेज़ियानो, ऐसे समीकरणों की खोज कर रहे थे जो मजबूत परमाणु बल की व्याख्या कर सकें - अत्यंत शक्तिशाली "गोंद" जो परमाणुओं के नाभिक को एक साथ रखता है, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को एक साथ बांधता है। किंवदंती के अनुसार, एक दिन अचानक उनकी नजर गणित के इतिहास पर एक धूल भरी किताब पर पड़ी, जिसमें उन्हें दो सौ साल पुराना एक फ़ंक्शन मिला, जिसे सबसे पहले स्विस गणितज्ञ लियोनहार्ड यूलर ने लिखा था। वेनेज़ियानो के आश्चर्य की कल्पना करें जब उन्हें पता चला कि यूलर फ़ंक्शन, जिसे लंबे समय तक गणितीय जिज्ञासा से अधिक कुछ नहीं माना जाता था, इस मजबूत बातचीत का वर्णन करता है।

यह वास्तव में कैसा था? यह सूत्र संभवतः वेनेज़ियानो के कई वर्षों के काम का परिणाम था, और संयोग ने ही स्ट्रिंग सिद्धांत की खोज की दिशा में पहला कदम उठाने में मदद की। शक्तिशाली शक्ति की चमत्कारिक व्याख्या करने वाले यूलर के कार्य को नया जीवन मिल गया है।

आख़िरकार, इसने युवा अमेरिकी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी लियोनार्ड सुस्किंड की नज़र पकड़ी, जिन्होंने देखा कि, सबसे पहले, सूत्र उन कणों का वर्णन करता है जिनकी कोई आंतरिक संरचना नहीं थी और वे कंपन कर सकते थे। इन कणों का व्यवहार इस प्रकार था कि वे केवल बिंदु कण नहीं हो सकते थे। सुस्किंड ने समझा - सूत्र एक धागे का वर्णन करता है जो एक इलास्टिक बैंड की तरह है। वह न केवल खिंच और सिकुड़ सकती थी, बल्कि दोलन और छटपटाहट भी कर सकती थी। अपनी खोज का वर्णन करने के बाद, सुस्किंड ने स्ट्रिंग्स का क्रांतिकारी विचार पेश किया।

दुर्भाग्य से, उनके सहकर्मियों के भारी बहुमत ने इस सिद्धांत का बहुत ठंडे दिमाग से स्वागत किया।

मानक मॉडल

उस समय, पारंपरिक विज्ञान कणों को तारों के बजाय बिंदुओं के रूप में प्रस्तुत करता था। वर्षों से, भौतिकविदों ने उप-परमाणु कणों को उच्च गति से टकराकर और इन टकरावों के परिणामों का अध्ययन करके उनके व्यवहार का अध्ययन किया है। यह पता चला कि ब्रह्मांड जितना सोचा जा सकता है उससे कहीं अधिक समृद्ध है। यह प्राथमिक कणों का वास्तविक "जनसंख्या विस्फोट" था। भौतिकी स्नातक छात्र गलियारों में चिल्लाते हुए दौड़े कि उन्होंने एक नया कण खोजा है - उन्हें नामित करने के लिए पर्याप्त अक्षर भी नहीं थे।

लेकिन, अफसोस, नए कणों के "प्रसूति अस्पताल" में वैज्ञानिक कभी भी इस सवाल का जवाब नहीं ढूंढ पाए - उनमें से इतने सारे क्यों हैं और वे कहाँ से आते हैं?

इसने भौतिकविदों को एक असामान्य और चौंकाने वाली भविष्यवाणी करने के लिए प्रेरित किया - उन्हें एहसास हुआ कि प्रकृति में काम करने वाली ताकतों को कणों के संदर्भ में भी समझाया जा सकता है। अर्थात्, पदार्थ के कण होते हैं, और ऐसे कण होते हैं जो परस्पर क्रिया करते हैं। उदाहरण के लिए, फोटॉन प्रकाश का एक कण है। इन वाहक कणों की संख्या जितनी अधिक होगी - वही फोटॉन जो पदार्थ कणों का आदान-प्रदान करते हैं - प्रकाश उतना ही तेज होता है। वैज्ञानिकों ने भविष्यवाणी की है कि वाहक कणों का यह विशेष आदान-प्रदान उस चीज़ से अधिक कुछ नहीं है जिसे हम बल के रूप में देखते हैं। प्रयोगों द्वारा इसकी पुष्टि की गई। इस तरह भौतिक विज्ञानी आइंस्टीन के बलों को एकजुट करने के सपने के करीब पहुंचने में कामयाब रहे।

मानक मॉडल / ©विकिमीडिया कॉमन्स में विभिन्न कणों के बीच परस्पर क्रिया

वैज्ञानिकों का मानना है कि यदि हम बिग बैंग के तुरंत बाद तेजी से आगे बढ़ते हैं, जब ब्रह्मांड खरबों डिग्री अधिक गर्म था, तो विद्युत चुंबकत्व और कमजोर बल वाले कण अप्रभेद्य हो जाएंगे और एक एकल बल में संयोजित हो जाएंगे जिसे विद्युत कमजोर बल कहा जाता है। और अगर हम समय में और भी पीछे जाएं, तो इलेक्ट्रोवेक इंटरैक्शन मजबूत के साथ मिलकर एक कुल "सुपरफोर्स" में बदल जाएगा।

हालाँकि यह सब अभी भी सिद्ध होने की प्रतीक्षा में है, क्वांटम यांत्रिकी ने अचानक बताया कि कैसे चार में से तीन बल उपपरमाण्विक स्तर पर परस्पर क्रिया करते हैं। और उसने इसे खूबसूरती से और लगातार समझाया। अंतःक्रियाओं की यह सुसंगत तस्वीर अंततः मानक मॉडल के रूप में जानी गई। लेकिन, अफसोस, इस आदर्श सिद्धांत में एक बड़ी समस्या थी - इसमें सबसे प्रसिद्ध मैक्रो-स्तरीय बल - गुरुत्वाकर्षण शामिल नहीं था।

©विकिमीडिया कॉमन्स

ग्रेविटॉन

स्ट्रिंग सिद्धांत के लिए, जिसे अभी तक "खिलने" का समय नहीं मिला था, "शरद ऋतु" आ गई है; इसमें अपने जन्म से ही बहुत सारी समस्याएं थीं। उदाहरण के लिए, सिद्धांत की गणना ने कणों के अस्तित्व की भविष्यवाणी की थी, जो, जैसा कि जल्द ही स्थापित हो गया था, अस्तित्व में नहीं है। यह तथाकथित टैचियन है - एक कण जो प्रकाश की तुलना में निर्वात में तेजी से चलता है। अन्य बातों के अलावा, यह पता चला कि सिद्धांत को 10 आयामों की आवश्यकता है। यह आश्चर्य की बात नहीं है कि यह भौतिकविदों के लिए बहुत भ्रमित करने वाला रहा है, क्योंकि यह स्पष्ट रूप से जो हम देखते हैं उससे कहीं बड़ा है।

1973 तक, केवल कुछ युवा भौतिक विज्ञानी ही स्ट्रिंग सिद्धांत के रहस्यों से जूझ रहे थे। उनमें से एक अमेरिकी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी जॉन श्वार्ट्ज थे। चार साल तक श्वार्ट्ज ने बिगड़ते समीकरणों पर काबू पाने की कोशिश की, लेकिन कोई फायदा नहीं हुआ। अन्य समस्याओं के बीच, इनमें से एक समीकरण एक ऐसे रहस्यमय कण का वर्णन करने में कायम रहा जिसका कोई द्रव्यमान नहीं था और जिसे प्रकृति में नहीं देखा गया था।

वैज्ञानिक ने पहले ही अपने विनाशकारी व्यवसाय को छोड़ने का फैसला कर लिया था, और तभी उसे यह ख्याल आया - शायद स्ट्रिंग सिद्धांत के समीकरण भी गुरुत्वाकर्षण का वर्णन करते हैं? हालाँकि, इसमें सिद्धांत के मुख्य "नायकों" - स्ट्रिंग्स के आयामों का संशोधन शामिल था। यह मानकर कि तार एक परमाणु से अरबों-अरबों गुना छोटे होते हैं, "स्ट्रिंगर्स" ने सिद्धांत के नुकसान को इसके लाभ में बदल दिया। जॉन श्वार्ट्ज ने जिस रहस्यमय कण से छुटकारा पाने की लगातार कोशिश की थी, वह अब ग्रेविटॉन के रूप में काम कर रहा है - एक ऐसा कण जिसकी लंबे समय से तलाश थी और जो गुरुत्वाकर्षण को क्वांटम स्तर पर स्थानांतरित करने की अनुमति देगा। इस प्रकार स्ट्रिंग सिद्धांत ने गुरुत्वाकर्षण के साथ पहेली को पूरा किया, जो मानक मॉडल में गायब था। लेकिन, अफ़सोस, इस खोज पर भी वैज्ञानिक समुदाय ने किसी भी तरह की प्रतिक्रिया नहीं दी। स्ट्रिंग सिद्धांत अस्तित्व के कगार पर रहा। लेकिन इसने श्वार्टज़ को नहीं रोका। केवल एक वैज्ञानिक उनकी खोज में शामिल होना चाहता था, जो रहस्यमय तारों की खातिर अपने करियर को जोखिम में डालने के लिए तैयार था - माइकल ग्रीन।

अमेरिकी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी जॉन श्वार्ट्ज और माइकल ग्रीन

©कैलिफ़ोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी/elementy.ru

यह सोचने के क्या कारण हैं कि गुरुत्वाकर्षण क्वांटम यांत्रिकी के नियमों का पालन करता है? इन "नींवों" की खोज के लिए 2011 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार प्रदान किया गया था। इसमें यह तथ्य शामिल था कि ब्रह्मांड का विस्तार धीमा नहीं हो रहा है, जैसा कि एक बार सोचा गया था, बल्कि, इसके विपरीत, तेज हो रहा है। इस त्वरण को एक विशेष "एंटीग्रेविटी" की क्रिया द्वारा समझाया गया है, जो किसी तरह अंतरिक्ष के निर्वात के खाली स्थान की विशेषता है। दूसरी ओर, क्वांटम स्तर पर, कुछ भी बिल्कुल "खाली" नहीं हो सकता - निर्वात में, उप-परमाणु कण लगातार दिखाई देते हैं और तुरंत गायब हो जाते हैं। माना जाता है कि कणों की यह "झिलमिलाहट" "गुरुत्वाकर्षण-विरोधी" डार्क ऊर्जा के अस्तित्व के लिए जिम्मेदार है जो खाली स्थान को भरती है।

एक समय में, यह अल्बर्ट आइंस्टीन ही थे, जिन्होंने अपने जीवन के अंत तक क्वांटम यांत्रिकी के विरोधाभासी सिद्धांतों (जिसकी उन्होंने स्वयं भविष्यवाणी की थी) को कभी स्वीकार नहीं किया, ने ऊर्जा के इस रूप के अस्तित्व का सुझाव दिया। विश्व की अनंतता में अपने विश्वास के साथ, शास्त्रीय यूनानी दर्शन, अरस्तू की परंपरा का अनुसरण करते हुए, आइंस्टीन ने अपने स्वयं के सिद्धांत की भविष्यवाणी पर विश्वास करने से इनकार कर दिया, अर्थात्, कि ब्रह्मांड की शुरुआत हुई थी। ब्रह्मांड को "स्थायी" बनाए रखने के लिए, आइंस्टीन ने अपने सिद्धांत में एक निश्चित ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक भी पेश किया, और इस प्रकार खाली स्थान की ऊर्जा का वर्णन किया। सौभाग्य से, कुछ वर्षों के बाद यह स्पष्ट हो गया कि ब्रह्मांड बिल्कुल भी जमे हुए रूप में नहीं है, इसका विस्तार हो रहा है। तब आइंस्टीन ने ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक को त्याग दिया, इसे "अपने जीवन की सबसे बड़ी गलत गणना" कहा।

आज विज्ञान जानता है कि डार्क एनर्जी अभी भी मौजूद है, हालांकि इसका घनत्व आइंस्टीन के अनुमान से बहुत कम है (वैसे, डार्क एनर्जी घनत्व की समस्या आधुनिक भौतिकी के सबसे महान रहस्यों में से एक है)। लेकिन ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक का मान कितना भी छोटा क्यों न हो, यह सत्यापित करने के लिए काफी है कि गुरुत्वाकर्षण में क्वांटम प्रभाव मौजूद हैं।

उपपरमाण्विक घोंसला बनाने वाली गुड़िया

सब कुछ के बावजूद, 1980 के दशक की शुरुआत में, स्ट्रिंग सिद्धांत में अभी भी अघुलनशील विरोधाभास थे, जिन्हें विज्ञान में विसंगतियाँ कहा जाता है। श्वार्ट्ज और ग्रीन ने उन्हें ख़त्म करना शुरू कर दिया। और उनके प्रयास व्यर्थ नहीं थे: वैज्ञानिक सिद्धांत में कुछ विरोधाभासों को खत्म करने में सक्षम थे। इन दोनों के आश्चर्य की कल्पना करें, जो पहले से ही इस तथ्य के आदी थे कि उनके सिद्धांत को नजरअंदाज कर दिया गया था, जब वैज्ञानिक समुदाय की प्रतिक्रिया ने वैज्ञानिक दुनिया को उड़ा दिया। एक वर्ष से भी कम समय में, स्ट्रिंग सिद्धांतकारों की संख्या सैकड़ों लोगों तक पहुंच गई है। यह तब था जब स्ट्रिंग सिद्धांत को थ्योरी ऑफ एवरीथिंग की उपाधि से सम्मानित किया गया था। नया सिद्धांत ब्रह्माण्ड के सभी घटकों का वर्णन करने में सक्षम प्रतीत हुआ। और ये घटक हैं.

जैसा कि हम जानते हैं, प्रत्येक परमाणु में और भी छोटे कण - इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से बने नाभिक के चारों ओर घूमते हैं। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन, बदले में, और भी छोटे कणों - क्वार्क से मिलकर बने होते हैं। लेकिन स्ट्रिंग सिद्धांत कहता है कि यह क्वार्क के साथ समाप्त नहीं होता है। क्वार्क ऊर्जा के छोटे, झूलते धागों से बने होते हैं जो तारों के समान होते हैं। इनमें से प्रत्येक तार अकल्पनीय रूप से छोटा है। इतना छोटा कि यदि एक परमाणु को सौर मंडल के आकार तक बढ़ाया जाए, तो स्ट्रिंग एक पेड़ के आकार की होगी। जिस तरह सेलो स्ट्रिंग के विभिन्न कंपन वह बनाते हैं जो हम सुनते हैं, ठीक उसी तरह जैसे विभिन्न संगीत नोट्स, स्ट्रिंग के कंपन के विभिन्न तरीके (मोड) कणों को उनके अद्वितीय गुण देते हैं - द्रव्यमान, आवेश, आदि। क्या आप जानते हैं कि, तुलनात्मक रूप से, आपके नाखून की नोक पर मौजूद प्रोटॉन अभी तक अनदेखे ग्रेविटॉन से किस प्रकार भिन्न हैं? केवल छोटे तारों के संग्रह से जो उन्हें बनाते हैं, और जिस तरह से वे तार कंपन करते हैं।

निःसंदेह, यह सब आश्चर्य से भी अधिक है। प्राचीन ग्रीस के समय से, भौतिक विज्ञानी इस तथ्य के आदी हो गए हैं कि इस दुनिया में हर चीज में गेंद, छोटे कण जैसे कुछ होते हैं। और इसलिए, इन गेंदों के अतार्किक व्यवहार के अभ्यस्त होने का समय नहीं होने पर, जो क्वांटम यांत्रिकी से चलता है, उन्हें प्रतिमान को पूरी तरह से त्यागने और कुछ प्रकार के स्पेगेटी स्क्रैप के साथ काम करने के लिए कहा जाता है...

पाँचवाँ आयाम

हालाँकि कई वैज्ञानिक स्ट्रिंग सिद्धांत को गणित की विजय कहते हैं, लेकिन कुछ समस्याएं अभी भी इसके साथ बनी हुई हैं - सबसे विशेष रूप से, निकट भविष्य में इसे प्रयोगात्मक रूप से परीक्षण करने की किसी भी संभावना का अभाव। दुनिया में एक भी उपकरण, न तो मौजूदा है और न ही भविष्य में प्रदर्शित होने में सक्षम है, तारों को "देखने" में सक्षम है। इसलिए, कुछ वैज्ञानिक, वैसे, यह सवाल भी पूछते हैं: क्या स्ट्रिंग सिद्धांत भौतिकी या दर्शन का एक सिद्धांत है?.. सच है, स्ट्रिंग को "अपनी आँखों से" देखना बिल्कुल भी आवश्यक नहीं है। स्ट्रिंग सिद्धांत को साबित करने के लिए, बल्कि, कुछ और की आवश्यकता होती है - जो विज्ञान कथा की तरह लगता है - अंतरिक्ष के अतिरिक्त आयामों के अस्तित्व की पुष्टि।

यह किस बारे में है? हम सभी अंतरिक्ष के तीन आयामों और एक समय के आदी हैं। लेकिन स्ट्रिंग सिद्धांत अन्य-अतिरिक्त-आयामों की उपस्थिति की भविष्यवाणी करता है। लेकिन आइए क्रम से शुरू करें।

दरअसल, अन्य आयामों के अस्तित्व का विचार लगभग सौ साल पहले पैदा हुआ था। यह बात 1919 में तत्कालीन अज्ञात जर्मन गणितज्ञ थियोडोर कलुजा के दिमाग में आई। उन्होंने हमारे ब्रह्मांड में एक और आयाम की संभावना का सुझाव दिया जिसे हम नहीं देखते हैं। अल्बर्ट आइंस्टीन को इस विचार के बारे में पता चला और सबसे पहले उन्हें यह बहुत पसंद आया। हालाँकि, बाद में, उन्हें इसकी शुद्धता पर संदेह हुआ, और कलुज़ा के प्रकाशन में पूरे दो साल की देरी हुई। अंततः, हालांकि, लेख प्रकाशित हुआ, और अतिरिक्त आयाम भौतिकी की प्रतिभा के लिए एक प्रकार का शौक बन गया।

जैसा कि आप जानते हैं, आइंस्टीन ने दिखाया कि गुरुत्वाकर्षण अंतरिक्ष-समय के आयामों की विकृति से ज्यादा कुछ नहीं है। कलुजा ने सुझाव दिया कि विद्युत चुंबकत्व तरंग भी हो सकता है। हम इसे क्यों नहीं देखते? कलुजा ने इस प्रश्न का उत्तर ढूंढ लिया - विद्युत चुंबकत्व की तरंगें एक अतिरिक्त, छिपे हुए आयाम में मौजूद हो सकती हैं। लेकिन वह कहां है?

इस प्रश्न का उत्तर स्वीडिश भौतिक विज्ञानी ऑस्कर क्लेन ने दिया था, जिन्होंने सुझाव दिया था कि कलुजा का पांचवां आयाम एक परमाणु के आकार की तुलना में अरबों गुना अधिक मजबूत है, यही कारण है कि हम इसे नहीं देख सकते हैं। हमारे चारों ओर मौजूद इस छोटे से आयाम का विचार स्ट्रिंग सिद्धांत के केंद्र में है।

अतिरिक्त मुड़े हुए आयामों के प्रस्तावित रूपों में से एक। इनमें से प्रत्येक रूप के अंदर, एक तार कंपन और गति करता है - ब्रह्मांड का मुख्य घटक। प्रत्येक रूप छह-आयामी है - छह अतिरिक्त आयामों की संख्या के अनुसार / ©विकिमीडिया कॉमन्स

दस आयाम

लेकिन वास्तव में, स्ट्रिंग सिद्धांत के समीकरणों के लिए एक की नहीं, बल्कि छह अतिरिक्त आयामों की आवश्यकता होती है (कुल मिलाकर, जिन चार को हम जानते हैं, उनमें से वास्तव में 10 हैं)। उन सभी का आकार अत्यंत मुड़ा हुआ और घुमावदार है। और सब कुछ अकल्पनीय रूप से छोटा है।

ये छोटे माप हमारी बड़ी दुनिया को कैसे प्रभावित कर सकते हैं? स्ट्रिंग सिद्धांत के अनुसार, यह निर्णायक है: इसके लिए, आकार सब कुछ निर्धारित करता है। जब आप सैक्सोफोन पर अलग-अलग कुंजी दबाते हैं, तो आपको अलग-अलग ध्वनियां आती हैं। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि जब आप किसी विशेष कुंजी या कुंजियों के संयोजन को दबाते हैं, तो आप संगीत वाद्ययंत्र में उस स्थान का आकार बदल देते हैं जहां हवा प्रसारित होती है। इसकी बदौलत विभिन्न ध्वनियाँ पैदा होती हैं।

स्ट्रिंग सिद्धांत सुझाव देता है कि अंतरिक्ष के अतिरिक्त घुमावदार और मुड़े हुए आयाम स्वयं को समान तरीके से प्रकट करते हैं। इन अतिरिक्त आयामों के आकार जटिल और विविध हैं, और प्रत्येक ऐसे आयामों के भीतर स्थित स्ट्रिंग को उनके आकार के कारण अलग-अलग कंपन करने का कारण बनता है। आख़िरकार, उदाहरण के लिए, अगर हम मान लें कि एक तार जग के अंदर कंपन करता है, और दूसरा घुमावदार पोस्ट हॉर्न के अंदर, तो ये पूरी तरह से अलग कंपन होंगे। हालाँकि, यदि आप स्ट्रिंग सिद्धांत पर विश्वास करते हैं, तो वास्तव में अतिरिक्त आयामों के रूप एक जग की तुलना में बहुत अधिक जटिल दिखते हैं।

दुनिया कैसे काम करती है

विज्ञान आज संख्याओं का एक समूह जानता है जो ब्रह्मांड के मूलभूत स्थिरांक हैं। वे ही हैं जो हमारे आस-पास की हर चीज़ के गुणों और विशेषताओं को निर्धारित करते हैं। ऐसे स्थिरांकों में, उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रॉन का आवेश, गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक, निर्वात में प्रकाश की गति... और यदि हम इन संख्याओं को मामूली संख्या में भी बदलते हैं, तो परिणाम विनाशकारी होंगे। मान लीजिए कि हमने विद्युत चुम्बकीय संपर्क की ताकत बढ़ा दी है। क्या हुआ? हम अचानक पा सकते हैं कि आयन एक-दूसरे को अधिक दृढ़ता से प्रतिकर्षित करना शुरू कर देते हैं, और परमाणु संलयन, जो तारों को चमकता है और गर्मी उत्सर्जित करता है, अचानक विफल हो जाता है। सारे सितारे निकल जायेंगे.

लेकिन इसके अतिरिक्त आयामों के साथ स्ट्रिंग सिद्धांत का इससे क्या लेना-देना है? तथ्य यह है कि, इसके अनुसार, यह अतिरिक्त आयाम हैं जो मौलिक स्थिरांक का सटीक मान निर्धारित करते हैं। माप के कुछ प्रकार एक स्ट्रिंग को एक निश्चित तरीके से कंपन करने का कारण बनते हैं, और जो हम फोटॉन के रूप में देखते हैं उसका उत्पादन करते हैं। अन्य रूपों में, तार अलग-अलग तरह से कंपन करते हैं और एक इलेक्ट्रॉन उत्पन्न करते हैं। सचमुच, ईश्वर "छोटी चीज़ों" में है - ये छोटे रूप ही हैं जो इस दुनिया के सभी मूलभूत स्थिरांकों को निर्धारित करते हैं।

सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत

1980 के दशक के मध्य में, स्ट्रिंग सिद्धांत ने एक भव्य और व्यवस्थित रूप धारण कर लिया, लेकिन स्मारक के अंदर भ्रम की स्थिति थी। कुछ ही वर्षों में, स्ट्रिंग सिद्धांत के पाँच संस्करण सामने आए हैं। और यद्यपि उनमें से प्रत्येक स्ट्रिंग्स और अतिरिक्त आयामों पर बनाया गया है (सभी पांच संस्करण सुपरस्ट्रिंग्स के सामान्य सिद्धांत - एनएस में संयुक्त हैं), ये संस्करण विवरण में महत्वपूर्ण रूप से भिन्न हैं।

तो, कुछ संस्करणों में तारों के खुले सिरे थे, अन्य में वे छल्ले के समान थे। और कुछ संस्करणों में, सिद्धांत को 10 नहीं, बल्कि 26 आयामों की भी आवश्यकता थी। विरोधाभास यह है कि आज सभी पाँच संस्करण समान रूप से सत्य कहे जा सकते हैं। लेकिन कौन वास्तव में हमारे ब्रह्मांड का वर्णन करता है? यह स्ट्रिंग सिद्धांत का एक और रहस्य है। यही कारण है कि कई भौतिकविदों ने फिर से "पागल" सिद्धांत को छोड़ दिया।

लेकिन स्ट्रिंग्स की मुख्य समस्या, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, प्रयोगात्मक रूप से उनकी उपस्थिति साबित करने की असंभवता (कम से कम अभी के लिए) है।

हालाँकि, कुछ वैज्ञानिक अभी भी कहते हैं कि त्वरक की अगली पीढ़ी के पास अतिरिक्त आयामों की परिकल्पना का परीक्षण करने का बहुत कम, लेकिन फिर भी अवसर है। हालाँकि, बहुसंख्यक, निश्चित रूप से आश्वस्त हैं कि यदि यह संभव है, तो अफसोस, यह बहुत जल्द नहीं होगा - कम से कम दशकों में, अधिकतम - सौ वर्षों में भी।

हमारे ब्रह्मांड का व्यापक अध्ययन करके, वैज्ञानिक कई पैटर्न और तथ्य निर्धारित करते हैं, जो बाद में परिकल्पनाओं द्वारा सिद्ध कानून बन जाते हैं। उनके आधार पर, अन्य शोध संख्याओं में दुनिया के व्यापक अध्ययन में योगदान देना जारी रखते हैं।

ब्रह्मांड का स्ट्रिंग सिद्धांत ब्रह्मांड के स्थान का प्रतिनिधित्व करने का एक तरीका है, जिसमें कुछ निश्चित धागे शामिल हैं, जिन्हें स्ट्रिंग्स और ब्रैन्स कहा जाता है। इसे सीधे शब्दों में कहें (डमीज़ के लिए), दुनिया का आधार कण नहीं हैं (जैसा कि हम जानते हैं), लेकिन कंपन करने वाले ऊर्जा तत्व हैं जिन्हें स्ट्रिंग और ब्रैन कहा जाता है। डोरी का आकार बहुत, बहुत छोटा है - लगभग 10 -33 सेमी।

यह किस लिए है और क्या यह उपयोगी है? इस सिद्धांत ने "गुरुत्वाकर्षण" की अवधारणा के वर्णन के लिए प्रेरणा प्रदान की।

स्ट्रिंग सिद्धांत गणितीय है, अर्थात भौतिक प्रकृति का वर्णन समीकरणों द्वारा किया जाता है। उनमें से बहुत सारे हैं, लेकिन कोई भी सच्चा नहीं है। ब्रह्माण्ड के छिपे हुए आयामों को अभी तक प्रायोगिक तौर पर निर्धारित नहीं किया जा सका है।

सिद्धांत 5 अवधारणाओं पर आधारित है:

दुनिया में कंपन अवस्था में धागे और ऊर्जा झिल्ली शामिल हैं।
यह सिद्धांत गुरुत्वाकर्षण और क्वांटम भौतिकी के सिद्धांत पर आधारित है।
यह सिद्धांत ब्रह्मांड की सभी मूलभूत शक्तियों को एकीकृत करता है।
कण बोसॉन और फ़र्मियन में एक नए प्रकार का कनेक्शन होता है - सुपरसिमेट्री।
सिद्धांत ब्रह्मांड में उन आयामों का वर्णन करता है जो मानव आंखों से नहीं देखे जा सकते हैं।

गिटार के साथ तुलना करने से आपको स्ट्रिंग सिद्धांत को बेहतर ढंग से समझने में मदद मिलेगी।

इस सिद्धांत के बारे में दुनिया ने पहली बार बीसवीं सदी के सत्तर के दशक में सुना था। इस परिकल्पना के विकास में वैज्ञानिकों के नाम:

विटेन;
वेनेज़ियानो;
हरा;
कुल;
काकू;
मालदासेना;
पॉलाकोव;
सुस्काइंड;
श्वार्ट्ज।

ऊर्जा धागों को एक आयामी - तार माना जाता था। इसका मतलब है कि स्ट्रिंग का 1 आयाम है - लंबाई (कोई ऊंचाई नहीं)। ये 2 प्रकार के होते हैं:

खुला, जिसके सिरे एक-दूसरे को स्पर्श न करें;
बंद लूप।

यह पाया गया कि वे 5 ऐसे तरीकों से बातचीत कर सकते हैं। यह सिरों को जोड़ने और अलग करने की क्षमता पर आधारित है। खुले तारों के संयोजन की संभावना के कारण, रिंग स्ट्रिंग्स की अनुपस्थिति असंभव है।

परिणामस्वरूप, वैज्ञानिकों का मानना है कि यह सिद्धांत कणों के जुड़ाव का नहीं, बल्कि गुरुत्वाकर्षण के व्यवहार का वर्णन करने में सक्षम है। शाखाओं या चादरों को उन तत्वों के रूप में माना जाता है जिनसे तार जुड़े होते हैं।

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क्वांटम गुरुत्व

भौतिकी में क्वांटम नियम और सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत है। क्वांटम भौतिकी ब्रह्मांड के पैमाने पर कणों का अध्ययन करती है। इसमें मौजूद परिकल्पनाओं को क्वांटम गुरुत्व का सिद्धांत कहा जाता है; स्ट्रिंग गुरुत्व को सबसे महत्वपूर्ण माना जाता है।

इसमें बंद धागे गुरुत्वाकर्षण की शक्तियों के अनुसार काम करते हैं, जिनमें ग्रेविटॉन के गुण होते हैं - एक कण जो कणों के बीच गुणों को स्थानांतरित करता है।

बलों से जुड़ रहे हैं. सिद्धांत में संयुक्त बलों को एक में शामिल किया गया है - विद्युत चुम्बकीय, परमाणु, गुरुत्वाकर्षण। वैज्ञानिकों का मानना है कि सेनाओं के विभाजित होने से पहले ठीक यही स्थिति थी।

अतिसममिति. सुपरसिममेट्री की अवधारणा के अनुसार, बोसॉन और फ़र्मियन (ब्रह्मांड की संरचनात्मक इकाइयाँ) के बीच एक संबंध है। प्रत्येक बोसॉन के लिए एक फर्मियन होता है, और इसका विपरीत भी सत्य है: एक फर्मियन के लिए एक बोसॉन होता है। इसकी गणना समीकरणों के आधार पर की गई थी, लेकिन प्रयोगात्मक रूप से इसकी पुष्टि नहीं की गई थी। सुपरसिमेट्री का लाभ कुछ चर (अनंत, काल्पनिक ऊर्जा स्तर) को खत्म करने की संभावना है।

भौतिकशास्त्रियों के अनुसार सुपरसिममेट्री सिद्ध न कर पाने का कारण द्रव्यमान से जुड़ी विशाल ऊर्जा है। यह ब्रह्मांड में तापमान में गिरावट की अवधि से पहले भी अस्तित्व में था। बिग बैंग के बाद, ऊर्जा नष्ट हो गई और कण निम्न ऊर्जा स्तर पर चले गए।

सीधे शब्दों में कहें तो, जो तार उच्च ऊर्जा वाले कणों के गुणों के साथ कंपन कर सकते थे, वे इसे खोकर कम कंपन बन गए।

कण त्वरक बनाते समय, वैज्ञानिक आवश्यक ऊर्जा स्तर के साथ सुपर सममित तत्वों की पहचान करना चाहते हैं।

स्ट्रिंग सिद्धांत के अतिरिक्त आयाम

स्ट्रिंग सिद्धांत का एक परिणाम यह गणितीय अवधारणा है कि 3 से अधिक आयाम होने चाहिए। इसका पहला स्पष्टीकरण यह है कि अतिरिक्त आयाम सघन और छोटे हो गए हैं, जिसके परिणामस्वरूप उन्हें देखा या समझा नहीं जा सकता है।

हम एक त्रि-आयामी शाखा में मौजूद हैं, जो अन्य आयामों से कटा हुआ है। केवल गणितीय मॉडलिंग का उपयोग करने की क्षमता ने उन्हें जोड़ने वाले निर्देशांक प्राप्त करने की आशा दी। इस क्षेत्र में हाल के शोध से नए आशावादी डेटा के उद्भव का अनुमान लगाना संभव हो गया है।

लक्ष्य की सरल समझ

दुनिया भर के वैज्ञानिक सुपर स्ट्रिंग्स का अध्ययन करके संपूर्ण भौतिक वास्तविकता के संबंध में सिद्धांत को प्रमाणित करने का प्रयास कर रहे हैं। एक एकल परिकल्पना ग्रह की संरचना को समझाते हुए, मौलिक स्तर पर हर चीज़ का वर्णन कर सकती है।

स्ट्रिंग सिद्धांत हैड्रोन, एक स्ट्रिंग के उच्च कंपन अवस्था वाले कणों के वर्णन से उभरा। संक्षेप में, यह लंबाई से द्रव्यमान तक संक्रमण को आसानी से समझाता है।

कई सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत हैं। आज यह निश्चित रूप से ज्ञात नहीं है कि आइंस्टीन की तुलना में अंतरिक्ष-समय के सिद्धांत को अधिक सटीक रूप से समझाने के लिए इसका उपयोग करना संभव है या नहीं। लिए गए माप सटीक डेटा प्रदान नहीं करते हैं. उनमें से कुछ, अंतरिक्ष-समय से संबंधित, तारों की परस्पर क्रिया का परिणाम थे, लेकिन अंततः आलोचना के अधीन थे।

यदि इसकी पुष्टि हो जाती है तो गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत वर्णित सिद्धांत का मुख्य परिणाम होगा।

ब्रह्मांड के बारे में 10 हजार से अधिक प्रकार के निर्णयों के उद्भव के लिए स्ट्रिंग्स और ब्रैन्स प्रेरणा बन गए। स्ट्रिंग सिद्धांत पर पुस्तकें इंटरनेट पर सार्वजनिक रूप से उपलब्ध हैं, जिनका लेखकों द्वारा विस्तार से और स्पष्ट रूप से वर्णन किया गया है:

यौ शिनतान;
स्टीव नाडिस "स्ट्रिंग थ्योरी और ब्रह्मांड के छिपे हुए आयाम";
द एलिगेंट यूनिवर्स में ब्रायन ग्रीन इस बारे में बात करते हैं।

राय, सबूत, तर्क और सभी छोटे विवरण कई पुस्तकों में से एक को देखकर पाए जा सकते हैं जो दुनिया के बारे में सुलभ और दिलचस्प तरीके से जानकारी प्रदान करते हैं। भौतिक विज्ञानी मौजूदा ब्रह्मांड की व्याख्या हमारी उपस्थिति, अन्य ब्रह्मांडों (यहां तक कि हमारे समान) के अस्तित्व से करते हैं। आइंस्टाइन के अनुसार अंतरिक्ष का एक मुड़ा हुआ संस्करण है।

सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत में, समानांतर दुनिया के बिंदुओं को जोड़ा जा सकता है। भौतिकी में स्थापित नियम ब्रह्मांडों के बीच संक्रमण की संभावना की आशा देते हैं। वहीं, गुरुत्वाकर्षण का क्वांटम सिद्धांत इसे ख़त्म कर देता है।

भौतिक विज्ञानी डेटा की होलोग्राफिक रिकॉर्डिंग के बारे में भी बात करते हैं, जब उन्हें किसी सतह पर रिकॉर्ड किया जाता है। भविष्य में, इससे ऊर्जा धागों के बारे में निर्णय को समझने को प्रोत्साहन मिलेगा। समय के आयामों की बहुलता और उसमें गति की संभावना के बारे में निर्णय हैं। दो शाखाओं की टक्कर के कारण होने वाली महाविस्फोट परिकल्पना चक्रों के दोहराए जाने की संभावना का सुझाव देती है।

ब्रह्मांड, हर चीज़ के उद्भव और हर चीज़ के क्रमिक परिवर्तन ने हमेशा मानव जाति के उत्कृष्ट दिमाग पर कब्जा कर लिया है। नई खोजें हुई हैं, हैं और होंगी। स्ट्रिंग सिद्धांत की अंतिम व्याख्या से पदार्थ के घनत्व, ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक को निर्धारित करना संभव हो जाएगा।

इसके लिए धन्यवाद, वे विस्फोट के अगले क्षण और हर चीज की नई शुरुआत तक ब्रह्मांड के सिकुड़ने की क्षमता निर्धारित करेंगे। सिद्धांत विकसित होते हैं, सिद्ध होते हैं, और वे किसी न किसी चीज़ की ओर ले जाते हैं। इस प्रकार, आइंस्टीन का समीकरण, जो द्रव्यमान पर ऊर्जा की निर्भरता और प्रकाश की गति के वर्ग E=mc^2 का वर्णन करता है, बाद में परमाणु हथियारों के उद्भव के लिए प्रेरणा बन गया। इसके बाद लेजर और ट्रांजिस्टर का आविष्कार हुआ। आज हम नहीं जानते कि क्या उम्मीद करें, लेकिन इससे निश्चित तौर पर कुछ न कुछ हासिल होगा।

यह पहले से ही चौथा विषय है। स्वयंसेवकों से यह भी कहा जाता है कि वे यह न भूलें कि उन्होंने किन विषयों को कवर करने की इच्छा व्यक्त की है, या हो सकता है कि किसी ने अभी-अभी सूची से कोई विषय चुना हो। मैं सोशल नेटवर्क पर दोबारा पोस्ट करने और प्रचार करने के लिए जिम्मेदार हूं। और अब हमारा विषय: "स्ट्रिंग सिद्धांत"

आपने शायद सुना होगा कि हमारे समय का सबसे लोकप्रिय वैज्ञानिक सिद्धांत, स्ट्रिंग सिद्धांत, सामान्य ज्ञान से कहीं अधिक आयामों के अस्तित्व का संकेत देता है।

सैद्धांतिक भौतिकविदों के लिए सबसे बड़ी समस्या यह है कि सभी मूलभूत अंतःक्रियाओं (गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुम्बकीय, कमजोर और मजबूत) को एक सिद्धांत में कैसे जोड़ा जाए। सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत हर चीज़ का सिद्धांत होने का दावा करता है।

लेकिन यह पता चला कि इस सिद्धांत को काम करने के लिए आवश्यक आयामों की सबसे सुविधाजनक संख्या दस है (जिनमें से नौ स्थानिक हैं, और एक लौकिक है)! यदि अधिक या कम आयाम हैं, तो गणितीय समीकरण अतार्किक परिणाम देते हैं जो अनंत तक जाते हैं - एक विलक्षणता।

सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत के विकास में अगला चरण - एम-सिद्धांत - पहले से ही ग्यारह आयामों की गणना कर चुका है। और इसका दूसरा संस्करण - एफ-सिद्धांत - सभी बारह। और यह बिल्कुल भी कोई जटिलता नहीं है. एफ-सिद्धांत 12-आयामी अंतरिक्ष का वर्णन सरल समीकरणों के साथ करता है, जबकि एम-सिद्धांत 11-आयामी अंतरिक्ष का वर्णन करता है।

बेशक, सैद्धांतिक भौतिकी को यूं ही सैद्धांतिक नहीं कहा जाता है। उनकी अब तक की सारी उपलब्धियां सिर्फ कागजों पर ही मौजूद हैं। इसलिए, यह समझाने के लिए कि हम केवल त्रि-आयामी अंतरिक्ष में ही क्यों घूम सकते हैं, वैज्ञानिकों ने इस बारे में बात करना शुरू कर दिया कि कैसे दुर्भाग्यपूर्ण शेष आयामों को क्वांटम स्तर पर कॉम्पैक्ट क्षेत्रों में सिकुड़ना पड़ा। सटीक होने के लिए, गोले में नहीं, बल्कि कैलाबी-यौ स्थानों में। ये त्रि-आयामी आकृतियाँ हैं, जिनके अंदर अपने स्वयं के आयाम के साथ अपनी दुनिया है। ऐसे मैनिफोल्ड का द्वि-आयामी प्रक्षेपण कुछ इस तरह दिखता है:

ऐसे 470 मिलियन से अधिक आंकड़े ज्ञात हैं। उनमें से कौन सा हमारी वास्तविकता से मेल खाता है, इसकी गणना वर्तमान में की जा रही है। सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी बनना आसान नहीं है।

हाँ, यह थोड़ा दूर की बात लगती है। लेकिन शायद यही वह बात है जो बताती है कि क्वांटम दुनिया हमारी समझ से इतनी अलग क्यों है।

आइए इतिहास में थोड़ा पीछे चलते हैं

1968 में, एक युवा सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, गैब्रिएल वेनेज़ियानो, मजबूत परमाणु बल की कई प्रयोगात्मक रूप से देखी गई विशेषताओं पर विचार कर रहे थे। वेनेज़ियानो, जो उस समय स्विट्जरलैंड के जिनेवा में यूरोपीय त्वरक प्रयोगशाला CERN में काम कर रहे थे, ने कई वर्षों तक इस समस्या पर काम किया जब तक कि एक दिन उन्हें एक शानदार अंतर्दृष्टि नहीं मिली। उन्हें बहुत आश्चर्य हुआ, जब उन्हें एहसास हुआ कि एक विदेशी गणितीय सूत्र, जिसका आविष्कार लगभग दो सौ साल पहले प्रसिद्ध स्विस गणितज्ञ लियोनहार्ड यूलर ने विशुद्ध गणितीय उद्देश्यों के लिए किया था - तथाकथित यूलर बीटा फ़ंक्शन - एक ही झटके में सभी असंख्य का वर्णन करने में सक्षम लग रहा था। मजबूत परमाणु संपर्क में शामिल कणों के गुण। वेनेज़ियानो द्वारा देखी गई संपत्ति ने मजबूत इंटरैक्शन की कई विशेषताओं का एक शक्तिशाली गणितीय विवरण प्रदान किया; इसने काम की झड़ी लगा दी जिसमें बीटा फ़ंक्शन और इसके विभिन्न सामान्यीकरणों का उपयोग दुनिया भर में कण टकराव के अध्ययन से एकत्रित बड़ी मात्रा में डेटा का वर्णन करने के लिए किया गया था। हालाँकि, एक मायने में, वेनेज़ियानो का अवलोकन अधूरा था। किसी छात्र द्वारा उपयोग किए जाने वाले रटे हुए फॉर्मूले की तरह, जो इसका अर्थ या अर्थ नहीं समझता है, यूलर का बीटा फ़ंक्शन काम करता है, लेकिन किसी को समझ नहीं आया कि क्यों। यह एक ऐसा सूत्र था जिसके लिए स्पष्टीकरण की आवश्यकता थी।

गेब्रियल वेनेज़ियानो

यह 1970 में बदल गया, जब शिकागो विश्वविद्यालय के योइचिरो नंबू, नील्स बोह्र इंस्टीट्यूट के होल्गर नीलसन और स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय के लियोनार्ड सुस्किंड यूलर के सूत्र के पीछे के भौतिक अर्थ की खोज करने में सक्षम थे। इन भौतिकविदों ने दिखाया कि जब प्राथमिक कणों को छोटे, कंपन वाले एक-आयामी तारों द्वारा दर्शाया जाता है, तो इन कणों की मजबूत बातचीत को यूलर फ़ंक्शन द्वारा सटीक रूप से वर्णित किया जाता है। यदि स्ट्रिंग खंड काफी छोटे होते, तो इन शोधकर्ताओं ने तर्क दिया, वे अभी भी बिंदु कणों की तरह दिखाई देंगे, और इसलिए प्रयोगात्मक टिप्पणियों का खंडन नहीं करेंगे। हालाँकि यह सिद्धांत सरल और सहज रूप से आकर्षक था, लेकिन मजबूत बल का स्ट्रिंग विवरण जल्द ही त्रुटिपूर्ण साबित हुआ। 1970 के दशक की शुरुआत में. उच्च-ऊर्जा भौतिक विज्ञानी उप-परमाणु दुनिया में गहराई से देखने में सक्षम हैं और उन्होंने दिखाया है कि कई स्ट्रिंग-आधारित मॉडल भविष्यवाणियां अवलोकन परिणामों के साथ सीधे संघर्ष में हैं। उसी समय, क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत-क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स- का एक समानांतर विकास हुआ, जिसमें कणों के एक बिंदु मॉडल का उपयोग किया गया था। मजबूत अंतःक्रिया का वर्णन करने में इस सिद्धांत की सफलता के कारण स्ट्रिंग सिद्धांत को छोड़ दिया गया।
अधिकांश कण भौतिकविदों का मानना था कि स्ट्रिंग सिद्धांत को हमेशा के लिए कूड़ेदान में फेंक दिया गया था, लेकिन कई शोधकर्ता इसके प्रति वफादार रहे। उदाहरण के लिए, श्वार्ट्ज ने महसूस किया कि "स्ट्रिंग सिद्धांत की गणितीय संरचना इतनी सुंदर है और इसमें इतने सारे अद्भुत गुण हैं कि यह निश्चित रूप से किसी गहरी बात की ओर इशारा करता है" 2)। स्ट्रिंग सिद्धांत के साथ भौतिकविदों की एक समस्या यह थी कि यह बहुत अधिक विकल्प प्रदान करता था, जो भ्रमित करने वाला था। इस सिद्धांत में कंपन करने वाले तारों के कुछ विन्यासों में ऐसे गुण थे जो ग्लूऑन के गुणों से मिलते जुलते थे, जिसने इसे वास्तव में मजबूत अंतःक्रिया के सिद्धांत पर विचार करने का कारण दिया। हालाँकि, इसके अलावा, इसमें अतिरिक्त अंतःक्रिया वाहक कण शामिल थे जिनका मजबूत अंतःक्रिया की प्रयोगात्मक अभिव्यक्तियों से कोई लेना-देना नहीं था। 1974 में, फ्रांस के इकोले टेक्नीक सुप्रीयर के श्वार्ट्ज और जोएल शेर्क ने एक साहसिक प्रस्ताव रखा जिसने इस स्पष्ट नुकसान को एक लाभ में बदल दिया। तारों के अजीब कंपन मोड का अध्ययन करने के बाद, वाहक कणों की याद दिलाते हुए, उन्होंने महसूस किया कि ये गुण गुरुत्वाकर्षण संपर्क के काल्पनिक कण वाहक - ग्रेविटॉन के अनुमानित गुणों के साथ आश्चर्यजनक रूप से मेल खाते हैं। यद्यपि गुरुत्वाकर्षण संपर्क के इन "छोटे कणों" का अभी तक पता नहीं लगाया जा सका है, सिद्धांतकार आत्मविश्वास से कुछ मूलभूत गुणों की भविष्यवाणी कर सकते हैं जो इन कणों में होने चाहिए। शेर्क और श्वार्ट्ज ने पाया कि ये विशेषताएं कुछ कंपन मोड के लिए बिल्कुल सही हैं। इसके आधार पर, उन्होंने सुझाव दिया कि स्ट्रिंग सिद्धांत का पहला आगमन विफल रहा क्योंकि भौतिकविदों ने इसके दायरे को अत्यधिक सीमित कर दिया। शेर्क और श्वार्ट्ज ने घोषणा की कि स्ट्रिंग सिद्धांत केवल मजबूत बल का सिद्धांत नहीं है, यह एक क्वांटम सिद्धांत है, जिसमें अन्य चीजों के अलावा, गुरुत्वाकर्षण भी शामिल है)।

भौतिकी समुदाय ने इस सुझाव पर बड़ी संजीदगी से प्रतिक्रिया व्यक्त की। वास्तव में, श्वार्ट्ज के संस्मरणों के अनुसार, "हमारे काम को सभी ने नजरअंदाज कर दिया" 4)। गुरुत्वाकर्षण और क्वांटम यांत्रिकी को संयोजित करने के कई असफल प्रयासों के कारण प्रगति के रास्ते पहले से ही पूरी तरह से अव्यवस्थित थे। स्ट्रिंग सिद्धांत मजबूत बल का वर्णन करने के अपने प्रारंभिक प्रयास में विफल रहा था, और कई लोगों को बड़े लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए इसका उपयोग करने का प्रयास करना व्यर्थ लग रहा था। इसके बाद 1970 के दशक के अंत और 1980 के दशक की शुरुआत में और अधिक विस्तृत अध्ययन किया गया। दिखाया कि स्ट्रिंग सिद्धांत और क्वांटम यांत्रिकी के अपने-अपने विरोधाभास हैं, यद्यपि छोटे हैं। ऐसा लग रहा था कि गुरुत्वाकर्षण बल फिर से सूक्ष्म स्तर पर ब्रह्मांड के विवरण में इसे एकीकृत करने के प्रयास का विरोध करने में सक्षम था।
यह 1984 तक था। एक ऐतिहासिक पेपर में जिसमें एक दशक से अधिक के गहन अनुसंधान का सारांश दिया गया था जिसे अधिकांश भौतिकविदों ने काफी हद तक नजरअंदाज कर दिया था या खारिज कर दिया था, ग्रीन और श्वार्ट्ज ने स्थापित किया कि क्वांटम सिद्धांत के साथ मामूली असंगतता जिसने स्ट्रिंग सिद्धांत को प्रभावित किया था, उसे अनुमति दी जा सकती है। इसके अलावा, उन्होंने दिखाया कि परिणामी सिद्धांत सभी चार प्रकार की ताकतों और सभी प्रकार के पदार्थों को कवर करने के लिए पर्याप्त व्यापक था। इस परिणाम की खबर पूरे भौतिकी समुदाय में फैल गई, सैकड़ों कण भौतिकविदों ने एक ऐसे हमले में भाग लेने के लिए अपनी परियोजनाओं पर काम करना बंद कर दिया, जो ब्रह्मांड की सबसे गहरी नींव पर सदियों से चले आ रहे हमले में अंतिम सैद्धांतिक लड़ाई प्रतीत हो रही थी।
ग्रीन और श्वार्ट्ज की सफलता की खबर अंततः प्रथम वर्ष के स्नातक छात्रों तक भी पहुंची, और पिछली निराशा को भौतिकी के इतिहास में एक महत्वपूर्ण मोड़ में भागीदारी की रोमांचक भावना से बदल दिया गया। हममें से कई लोग देर रात तक जागते रहे, सैद्धांतिक भौतिकी और अमूर्त गणित के भारी विषयों पर विचार करते रहे जो स्ट्रिंग सिद्धांत को समझने के लिए आवश्यक हैं।

वैज्ञानिकों की मानें तो हम स्वयं और हमारे आस-पास की हर चीज अनंत संख्या में ऐसी रहस्यमयी मुड़ी हुई सूक्ष्म वस्तुओं से बनी है।
1984 से 1986 तक की अवधि अब इसे "सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत में पहली क्रांति" के रूप में जाना जाता है। इस अवधि के दौरान, दुनिया भर के भौतिकविदों द्वारा स्ट्रिंग सिद्धांत पर एक हजार से अधिक शोधपत्र लिखे गए। इन कार्यों ने निर्णायक रूप से प्रदर्शित किया कि दशकों के श्रमसाध्य शोध के माध्यम से खोजे गए मानक मॉडल के कई गुण, स्ट्रिंग सिद्धांत की शानदार प्रणाली से स्वाभाविक रूप से प्रवाहित होते हैं। जैसा कि माइकल ग्रीन ने कहा, "जिस क्षण आपको स्ट्रिंग सिद्धांत से परिचित कराया जाता है और यह महसूस होता है कि पिछली शताब्दी के भौतिकी में लगभग सभी प्रमुख प्रगति इतनी सुंदरता के साथ प्रवाहित हुई हैं - इतने सरल शुरुआती बिंदु से, यह स्पष्ट रूप से अविश्वसनीय शक्ति को प्रदर्शित करता है यह सिद्धांत।''5 इसके अलावा, इनमें से कई गुणों के लिए, जैसा कि हम नीचे देखेंगे, स्ट्रिंग सिद्धांत मानक मॉडल की तुलना में कहीं अधिक पूर्ण और संतोषजनक विवरण प्रदान करता है। इन उपलब्धियों ने कई भौतिकविदों को आश्वस्त किया कि स्ट्रिंग सिद्धांत अपने वादों को पूरा कर सकता है और अंतिम एकीकृत सिद्धांत बन सकता है।

त्रि-आयामी कैलाबी-यॉ मैनिफोल्ड का द्वि-आयामी प्रक्षेपण। यह प्रक्षेपण इस बात का अंदाज़ा देता है कि अतिरिक्त आयाम कितने जटिल हैं।

हालाँकि, इस रास्ते पर, स्ट्रिंग सिद्धांत पर काम करने वाले भौतिकविदों को बार-बार गंभीर बाधाओं का सामना करना पड़ा। सैद्धांतिक भौतिकी में, हमें अक्सर ऐसे समीकरणों से जूझना पड़ता है जो या तो समझने में बहुत जटिल होते हैं या जिन्हें हल करना मुश्किल होता है। आमतौर पर ऐसी स्थिति में भौतिक विज्ञानी हार नहीं मानते और इन समीकरणों का अनुमानित समाधान प्राप्त करने का प्रयास करते हैं। स्ट्रिंग सिद्धांत की स्थिति बहुत अधिक जटिल है। यहाँ तक कि समीकरणों की व्युत्पत्ति ही इतनी जटिल निकली कि अब तक उनका केवल अनुमानित रूप ही प्राप्त हो सका है। इस प्रकार, स्ट्रिंग सिद्धांत में काम करने वाले भौतिक विज्ञानी खुद को ऐसी स्थिति में पाते हैं जहां उन्हें अनुमानित समीकरणों के अनुमानित समाधान की तलाश करनी होती है। पहली सुपरस्ट्रिंग क्रांति के दौरान कई वर्षों की आश्चर्यजनक प्रगति के बाद, भौतिकविदों को इस तथ्य का सामना करना पड़ा कि उपयोग किए गए अनुमानित समीकरण कई महत्वपूर्ण प्रश्नों का सही उत्तर देने में असमर्थ थे, जिससे अनुसंधान के आगे के विकास में बाधा उत्पन्न हुई। इन अनुमानित तरीकों से आगे बढ़ने के लिए ठोस विचारों के बिना, स्ट्रिंग सिद्धांत के क्षेत्र में काम करने वाले कई भौतिकविदों ने निराशा की बढ़ती भावना का अनुभव किया और अपने पिछले शोध पर लौट आए। उन लोगों के लिए जो 1980 के दशक के अंत और 1990 के दशक की शुरुआत में बने रहे। एक परीक्षण अवधि थी.

स्ट्रिंग थ्योरी की सुंदरता और संभावित शक्ति ने शोधकर्ताओं को एक तिजोरी में सुरक्षित रूप से बंद सुनहरे खजाने की तरह आकर्षित किया, जो केवल एक छोटे से छेद के माध्यम से दिखाई देता था, लेकिन किसी के पास वह कुंजी नहीं थी जो इन सुप्त शक्तियों को मुक्त कर देती। "सूखापन" की लंबी अवधि को समय-समय पर महत्वपूर्ण खोजों द्वारा बाधित किया गया था, लेकिन यह सभी के लिए स्पष्ट था कि नए तरीकों की आवश्यकता थी जो पहले से ज्ञात अनुमानित समाधानों से परे होंगे।

यह गतिरोध एडवर्ड विटन द्वारा 1995 में दक्षिणी कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में एक स्ट्रिंग सिद्धांत सम्मेलन में दिए गए एक लुभावने भाषण के साथ समाप्त हुआ - एक ऐसी बातचीत जिसने दुनिया के अग्रणी भौतिकविदों से भरे कमरे को स्तब्ध कर दिया। इसमें, उन्होंने अनुसंधान के अगले चरण के लिए एक योजना का अनावरण किया, जिससे "सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत में दूसरी क्रांति" की शुरुआत हुई। स्ट्रिंग सिद्धांतकार अब नए तरीकों पर ऊर्जावान रूप से काम कर रहे हैं जो उनके सामने आने वाली बाधाओं को दूर करने का वादा करते हैं।

टीएस को व्यापक रूप से लोकप्रिय बनाने के लिए, मानवता को कोलंबिया विश्वविद्यालय के प्रोफेसर ब्रायन ग्रीन के लिए एक स्मारक बनाना चाहिए। उनकी 1999 की पुस्तक "द एलिगेंट यूनिवर्स। सुपरस्ट्रिंग्स, हिडन डाइमेंशन्स, और द क्वेस्ट फॉर द अल्टीमेट थ्योरी'' बेस्टसेलर बन गई और पुलित्जर पुरस्कार जीता। वैज्ञानिक के काम ने एक लोकप्रिय विज्ञान लघु-श्रृंखला का आधार बनाया, जिसमें लेखक स्वयं मेजबान थे - इसका एक टुकड़ा सामग्री के अंत में देखा जा सकता है (फोटो एमी सुस्मान/कोलंबिया विश्वविद्यालय)।

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आइए अब इस सिद्धांत के सार को थोड़ा समझने का प्रयास करें।

प्रारंभ करें। शून्य आयाम एक बिंदु है. उसका कोई आकार नहीं है. स्थानांतरित करने के लिए कहीं नहीं है, ऐसे आयाम में स्थान को इंगित करने के लिए किसी निर्देशांक की आवश्यकता नहीं है।

आइए पहले बिंदु के बगल में दूसरा बिंदु रखें और उनके माध्यम से एक रेखा खींचें। यहाँ पहला आयाम है. एक-आयामी वस्तु का आकार - लंबाई होता है, लेकिन कोई चौड़ाई या गहराई नहीं होती है। एक-आयामी अंतरिक्ष के भीतर आंदोलन बहुत सीमित है, क्योंकि रास्ते में आने वाली बाधा से बचा नहीं जा सकता है। इस खंड पर स्थान निर्धारित करने के लिए, आपको केवल एक समन्वय की आवश्यकता है।

आइए खंड के आगे एक बिंदु लगाएं। इन दोनों वस्तुओं को फिट करने के लिए, हमें लंबाई और चौड़ाई, यानी क्षेत्रफल, लेकिन गहराई, यानी आयतन के साथ दो-आयामी स्थान की आवश्यकता होगी। इस क्षेत्र पर किसी भी बिंदु का स्थान दो निर्देशांकों द्वारा निर्धारित किया जाता है।

तीसरा आयाम तब उत्पन्न होता है जब हम इस प्रणाली में तीसरा समन्वय अक्ष जोड़ते हैं। हम, त्रि-आयामी ब्रह्मांड के निवासियों के लिए इसकी कल्पना करना बहुत आसान है।

आइए कल्पना करने का प्रयास करें कि द्वि-आयामी अंतरिक्ष के निवासी दुनिया को कैसे देखते हैं। उदाहरण के लिए, ये दो व्यक्ति:

उनमें से प्रत्येक अपने साथी को इस प्रकार देखेंगे:

और इस स्थिति में:

हमारे हीरो एक दूसरे को इस तरह देखेंगे:

यह दृष्टिकोण का परिवर्तन है जो हमारे नायकों को एक-दूसरे को दो-आयामी वस्तुओं के रूप में आंकने की अनुमति देता है, न कि एक-आयामी खंडों के रूप में।

अब आइए कल्पना करें कि एक निश्चित आयतन वस्तु तीसरे आयाम में घूम रही है, जो इस द्वि-आयामी दुनिया को काटती है। एक बाहरी पर्यवेक्षक के लिए, यह आंदोलन विमान पर वस्तु के दो-आयामी अनुमानों में बदलाव में व्यक्त किया जाएगा, जैसे एमआरआई मशीन में ब्रोकोली:

लेकिन हमारे फ़्लैटलैंड के निवासी के लिए ऐसी तस्वीर समझ से बाहर है! वह उसकी कल्पना भी नहीं कर सकता. उनके लिए, प्रत्येक द्वि-आयामी प्रक्षेपण रहस्यमय रूप से परिवर्तनशील लंबाई के साथ एक-आयामी खंड के रूप में देखा जाएगा, जो अप्रत्याशित स्थान पर दिखाई देगा और अप्रत्याशित रूप से गायब भी होगा। द्वि-आयामी अंतरिक्ष के भौतिकी के नियमों का उपयोग करके ऐसी वस्तुओं की लंबाई और उत्पत्ति के स्थान की गणना करने का प्रयास विफलता के लिए अभिशप्त है।

हम, त्रि-आयामी दुनिया के निवासी, हर चीज़ को दो-आयामी के रूप में देखते हैं। अंतरिक्ष में किसी वस्तु को हिलाने से ही हमें उसका आयतन महसूस होता है। हम किसी भी बहुआयामी वस्तु को द्वि-आयामी के रूप में भी देखेंगे, लेकिन यह उसके साथ हमारे संबंध या समय के आधार पर आश्चर्यजनक तरीकों से बदल जाएगी।

इस दृष्टिकोण से, उदाहरण के लिए, गुरुत्वाकर्षण के बारे में सोचना दिलचस्प है। ऐसी तस्वीरें शायद सभी ने देखी होंगी:

वे आमतौर पर दर्शाते हैं कि गुरुत्वाकर्षण अंतरिक्ष-समय को कैसे मोड़ता है। यह झुकता है...कहाँ? बिल्कुल हमारे परिचित किसी भी आयाम में नहीं। और क्वांटम टनलिंग के बारे में क्या, यानी, एक कण की एक जगह गायब होने और पूरी तरह से अलग जगह पर दिखाई देने की क्षमता, और एक बाधा के पीछे जिसके माध्यम से हमारी वास्तविकताओं में यह छेद किए बिना प्रवेश नहीं कर सकता है? ब्लैक होल के बारे में क्या? क्या होगा अगर इन सभी और आधुनिक विज्ञान के अन्य रहस्यों को इस तथ्य से समझाया जाए कि अंतरिक्ष की ज्यामिति बिल्कुल वैसी नहीं है जैसी हम इसे समझने के आदी हैं?

घड़ी चल रही है

समय हमारे ब्रह्मांड में एक और समन्वय जोड़ता है। किसी पार्टी के आयोजन के लिए, आपको न केवल यह जानना होगा कि यह किस बार में होगी, बल्कि इस आयोजन का सही समय भी जानना होगा।

हमारी धारणा के आधार पर, समय एक किरण जितनी सीधी रेखा नहीं है। यही है, इसका एक प्रारंभिक बिंदु है, और आंदोलन केवल एक दिशा में किया जाता है - अतीत से भविष्य तक। इसके अलावा, केवल वर्तमान ही वास्तविक है। न तो अतीत मौजूद है और न ही भविष्य, ठीक उसी तरह जैसे दोपहर के भोजन के दौरान एक कार्यालय क्लर्क के दृष्टिकोण से नाश्ता और रात्रिभोज मौजूद नहीं होते हैं।

लेकिन सापेक्षता का सिद्धांत इससे सहमत नहीं है. उनके दृष्टिकोण से, समय एक पूर्ण आयाम है। सभी घटनाएँ जो अस्तित्व में हैं, मौजूद हैं और मौजूद रहेंगी, समान रूप से वास्तविक हैं, जैसे समुद्र तट वास्तविक है, भले ही सर्फ की आवाज़ के सपने ने हमें कहाँ आश्चर्यचकित किया हो। हमारी धारणा एक स्पॉटलाइट की तरह है जो समय की सीधी रेखा पर एक निश्चित खंड को रोशन करती है। अपने चौथे आयाम में मानवता कुछ इस तरह दिखती है:

लेकिन हम समय के प्रत्येक क्षण में केवल एक प्रक्षेपण, इस आयाम का एक टुकड़ा देखते हैं। हाँ, हाँ, एमआरआई मशीन में ब्रोकोली की तरह।

अब तक, सभी सिद्धांत बड़ी संख्या में स्थानिक आयामों के साथ काम करते थे, और लौकिक आयाम हमेशा एकमात्र था। लेकिन अंतरिक्ष अंतरिक्ष के लिए एकाधिक आयामों की अनुमति क्यों देता है, लेकिन केवल एक बार? जब तक वैज्ञानिक इस प्रश्न का उत्तर नहीं दे पाते, तब तक दो या दो से अधिक समय-स्थानों की परिकल्पना सभी दार्शनिकों और विज्ञान कथा लेखकों को बहुत आकर्षक लगेगी। और भौतिक विज्ञानी भी, तो क्या? उदाहरण के लिए, अमेरिकी खगोलभौतिकीविद् इत्जाक बार्स सभी परेशानियों की जड़ थ्योरी ऑफ एवरीथिंग को दूसरे समय के नजरअंदाज किए गए आयाम के रूप में देखते हैं। एक मानसिक अभ्यास के रूप में, आइए दो समय वाली दुनिया की कल्पना करने का प्रयास करें।

प्रत्येक आयाम अलग-अलग मौजूद है। यह इस तथ्य में व्यक्त किया गया है कि यदि हम किसी वस्तु के निर्देशांक को एक आयाम में बदलते हैं, तो अन्य में निर्देशांक अपरिवर्तित रह सकते हैं। इसलिए, यदि आप एक समय अक्ष के साथ चलते हैं जो दूसरे समय अक्ष को समकोण पर काटता है, तो चौराहे बिंदु पर चारों ओर का समय रुक जाएगा। व्यवहार में यह कुछ इस तरह दिखेगा:

नियो को बस अपने एक-आयामी समय अक्ष को गोलियों के समय अक्ष के लंबवत रखना था। एक छोटी सी बात, आप सहमत होंगे। हकीकत में, सब कुछ बहुत अधिक जटिल है।

दो समय आयामों वाले ब्रह्मांड में सटीक समय दो मानों द्वारा निर्धारित किया जाएगा। क्या द्वि-आयामी घटना की कल्पना करना कठिन है? अर्थात्, वह जो दो समय अक्षों के अनुदिश एक साथ विस्तारित होता है? यह संभव है कि ऐसी दुनिया को समय मानचित्रण में विशेषज्ञों की आवश्यकता होगी, जैसे मानचित्रकार विश्व की द्वि-आयामी सतह का मानचित्रण करते हैं।

द्वि-आयामी अंतरिक्ष को एक-आयामी अंतरिक्ष से और क्या अलग करता है? उदाहरण के लिए, किसी बाधा को पार करने की क्षमता। यह हमारे दिमाग की सीमाओं से बिल्कुल परे है। एक-आयामी दुनिया का निवासी कल्पना नहीं कर सकता कि एक कोने को मोड़ना कैसा होता है। और यह क्या है - समय का एक कोण? इसके अलावा, द्वि-आयामी अंतरिक्ष में आप आगे, पीछे या तिरछे भी यात्रा कर सकते हैं। मुझे नहीं पता कि समय को तिरछे ढंग से गुजारना कैसा होता है। इस तथ्य का उल्लेख करने की आवश्यकता नहीं है कि समय कई भौतिक नियमों का आधार है, और यह कल्पना करना असंभव है कि किसी अन्य समय आयाम के आगमन के साथ ब्रह्मांड की भौतिकी कैसे बदल जाएगी। लेकिन इसके बारे में सोचना बहुत रोमांचक है!

बहुत बड़ा विश्वकोश

अन्य आयाम अभी तक खोजे नहीं गए हैं और केवल गणितीय मॉडल में मौजूद हैं। लेकिन आप उनकी इस तरह कल्पना करने की कोशिश कर सकते हैं.

जैसा कि हमने पहले पाया, हम ब्रह्मांड के चौथे (समय) आयाम का त्रि-आयामी प्रक्षेपण देखते हैं। दूसरे शब्दों में, हमारी दुनिया के अस्तित्व का प्रत्येक क्षण बिग बैंग से लेकर दुनिया के अंत तक की अवधि में एक बिंदु (शून्य आयाम के समान) है।

आपमें से जिन लोगों ने समय यात्रा के बारे में पढ़ा है वे जानते हैं कि अंतरिक्ष-समय सातत्य की वक्रता इसमें कितनी महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। यह पाँचवाँ आयाम है - इसमें चार-आयामी अंतरिक्ष-समय इस रेखा पर दो बिंदुओं को एक साथ लाने के लिए "झुकता" है। इसके बिना, इन बिंदुओं के बीच यात्रा बहुत लंबी या असंभव भी होगी। मोटे तौर पर कहें तो, पांचवां आयाम दूसरे के समान है - यह अंतरिक्ष-समय की "एक-आयामी" रेखा को "दो-आयामी" विमान में ले जाता है, जिसका तात्पर्य एक कोने को मोड़ने की क्षमता के रूप में होता है।

कुछ समय पहले, हमारे विशेष रूप से दार्शनिक विचारधारा वाले पाठकों ने शायद उन स्थितियों में स्वतंत्र इच्छा की संभावना के बारे में सोचा था जहां भविष्य पहले से मौजूद है, लेकिन अभी तक ज्ञात नहीं है। विज्ञान इस प्रश्न का उत्तर इस प्रकार देता है: संभावनाएँ। भविष्य कोई छड़ी नहीं है, बल्कि संभावित परिदृश्यों की एक पूरी झाड़ू है। जब हम वहां पहुंचेंगे तो पता चलेगा कि कौन सी बात सच होगी।

प्रत्येक संभावना पांचवें आयाम के "तल" पर "एक-आयामी" खंड के रूप में मौजूद है। एक खंड से दूसरे खंड पर जाने का सबसे तेज़ तरीका क्या है? यह सही है - इस विमान को कागज की शीट की तरह मोड़ें। मुझे इसे कहाँ मोड़ना चाहिए? और फिर से सही - छठे आयाम में, जो इस संपूर्ण जटिल संरचना को "आयतन" देता है। और, इस प्रकार, इसे त्रि-आयामी अंतरिक्ष की तरह, "समाप्त", एक नया बिंदु बनाता है।

सातवां आयाम एक नई सीधी रेखा है, जिसमें छह-आयामी "बिंदु" शामिल हैं। इस पंक्ति पर कोई अन्य बिंदु क्या है? किसी अन्य ब्रह्मांड में घटनाओं के विकास के लिए विकल्पों का पूरा अनंत सेट, बिग बैंग के परिणामस्वरूप नहीं, बल्कि अन्य परिस्थितियों में बना, और अन्य कानूनों के अनुसार काम कर रहा था। यानी सातवां आयाम समानांतर दुनिया के मोती हैं। आठवां आयाम इन "सीधी रेखाओं" को एक "तल" में एकत्रित करता है। और नौवें की तुलना उस पुस्तक से की जा सकती है जिसमें आठवें आयाम की सभी "शीट्स" शामिल हैं। यह भौतिकी के सभी नियमों और सभी प्रारंभिक स्थितियों के साथ सभी ब्रह्मांडों के सभी इतिहासों की समग्रता है। फिर से अवधि.

यहां हमने सीमा पार कर ली। दसवें आयाम की कल्पना करने के लिए हमें एक सीधी रेखा की आवश्यकता होती है। और इस पंक्ति में और क्या बिंदु हो सकता है यदि नौवां आयाम पहले से ही वह सब कुछ कवर करता है जिसकी कल्पना की जा सकती है, और यहां तक कि जिसकी कल्पना करना असंभव है? यह पता चला है कि नौवां आयाम सिर्फ एक और शुरुआती बिंदु नहीं है, बल्कि अंतिम है - कम से कम हमारी कल्पना के लिए।

स्ट्रिंग सिद्धांत कहता है कि यह दसवें आयाम में है कि तार कंपन करते हैं - मूल कण जो सब कुछ बनाते हैं। यदि दसवें आयाम में सभी ब्रह्मांड और सभी संभावनाएं शामिल हैं, तो तार हर जगह और हर समय मौजूद हैं। मेरा मतलब है, प्रत्येक तार हमारे ब्रह्मांड और किसी अन्य ब्रह्मांड दोनों में मौजूद है। किसी भी समय। तुरंत। शांत हुह?

भौतिक विज्ञानी, स्ट्रिंग सिद्धांत विशेषज्ञ। उन्हें दर्पण समरूपता पर उनके काम के लिए जाना जाता है, जो संबंधित कैलाबी-यॉ मैनिफोल्ड्स की टोपोलॉजी से संबंधित है। लोकप्रिय विज्ञान पुस्तकों के लेखक के रूप में व्यापक दर्शकों के बीच जाने जाते हैं। उनके एलिगेंट यूनिवर्स को पुलित्जर पुरस्कार के लिए नामांकित किया गया था।

सितंबर 2013 में, ब्रायन ग्रीन पॉलिटेक्निक संग्रहालय के निमंत्रण पर मास्को आए। एक प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी, स्ट्रिंग सिद्धांतकार और कोलंबिया विश्वविद्यालय में प्रोफेसर, उन्हें आम जनता मुख्य रूप से विज्ञान के लोकप्रिय प्रवर्तक और "द एलिगेंट यूनिवर्स" पुस्तक के लेखक के रूप में जानती है। लेंटा.आरयू ने ब्रायन ग्रीन से स्ट्रिंग सिद्धांत और सिद्धांत द्वारा सामना की गई हालिया कठिनाइयों के साथ-साथ क्वांटम गुरुत्व, एम्प्लिट्यूहेड्रोन और सामाजिक नियंत्रण के बारे में बात की।

रूसी में साहित्य:काकू एम., थॉम्पसन जे.टी. "बियॉन्ड आइंस्टीन: सुपरस्ट्रिंग्स एंड द क्वेस्ट फॉर द फाइनल थ्योरी" और यह क्या था मूल लेख वेबसाइट पर है InfoGlaz.rfउस आलेख का लिंक जिससे यह प्रतिलिपि बनाई गई थी -

ज्ञान की पारिस्थितिकी: सैद्धांतिक भौतिकविदों के लिए सबसे बड़ी समस्या यह है कि सभी मूलभूत अंतःक्रियाओं (गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुम्बकीय, कमजोर और मजबूत) को एक ही सिद्धांत में कैसे जोड़ा जाए। सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत हर चीज़ का सिद्धांत होने का दावा करता है

तीन से दस तक गिनती

बिंदु, बिंदु, अल्पविराम

उनमें से प्रत्येक अपने साथी को इस प्रकार देखेंगे:

और इस स्थिति में:

हमारे हीरो एक दूसरे को इस तरह देखेंगे:

घड़ी चल रही है

बहुत बड़ा विश्वकोश

क्या आपने कभी सोचा है कि ब्रह्माण्ड एक सेलो की तरह है? यह सही है - वह नहीं आई। क्योंकि ब्रह्माण्ड सेलो की तरह नहीं है। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि इसमें तार नहीं हैं। आइए आज बात करते हैं स्ट्रिंग थ्योरी के बारे में।

भौतिकी विरोधाभास

गणना से पता चला कि किसी भी बिल्कुल काले शरीर की कुल विकिरण ऊर्जा असीम रूप से बड़ी होनी चाहिए। ऐसी स्पष्ट बेतुकी बात से दूर रहने के लिए, जर्मन वैज्ञानिक मैक्स प्लैंक ने 1900 में प्रस्तावित किया कि दृश्य प्रकाश, एक्स-रे और अन्य विद्युत चुम्बकीय तरंगें केवल ऊर्जा के कुछ अलग हिस्सों द्वारा उत्सर्जित की जा सकती हैं, जिसे उन्होंने क्वांटा कहा। उनकी मदद से बिल्कुल काले शरीर की विशेष समस्या का समाधान संभव हो सका। हालाँकि, नियतिवाद के लिए क्वांटम परिकल्पना के परिणामों को अभी तक महसूस नहीं किया गया था। 1926 तक, एक अन्य जर्मन वैज्ञानिक, वर्नर हाइजेनबर्ग ने प्रसिद्ध अनिश्चितता सिद्धांत तैयार किया।

यह निश्चित रूप से कहने का कोई तरीका नहीं है कि कोई विशेष कण वर्तमान में अंतरिक्ष में किस बिंदु पर स्थित है, और उसकी कोणीय गति क्या है। अंतरिक्ष-समय के कई क्षेत्रों में एक कण मिलने की केवल एक निश्चित संभावना है। उपपरमाण्विक स्तर पर कण पूरे अंतरिक्ष में "स्मीयर" प्रतीत होते हैं। इतना ही नहीं, बल्कि कणों की "स्थिति" को परिभाषित नहीं किया गया है: कुछ मामलों में वे तरंगों की तरह व्यवहार करते हैं, दूसरों में वे कणों के गुणों को प्रदर्शित करते हैं। इसे ही भौतिकशास्त्री क्वांटम यांत्रिकी का तरंग-कण द्वंद्व कहते हैं।

2डी यूनिवर्स. पॉलीहेड्रॉन ग्राफ E8 हर चीज़ का सिद्धांत

सबसे जटिल गणित की मदद से, यह दिखाना संभव था कि विद्युत चुम्बकीय और कमजोर इंटरैक्शन की एक सामान्य प्रकृति होती है, उन्हें एक एकल इलेक्ट्रोवेक इंटरैक्शन में संयोजित किया जाता है। इसके बाद, उनमें मजबूत परमाणु संपर्क जोड़ा गया - लेकिन गुरुत्वाकर्षण उनमें किसी भी तरह से शामिल नहीं होता है। स्ट्रिंग सिद्धांत सभी चार बलों को जोड़ने के लिए सबसे गंभीर उम्मीदवारों में से एक है, और इसलिए, ब्रह्मांड में सभी घटनाओं को शामिल करता है - यह कुछ भी नहीं है कि इसे "हर चीज का सिद्धांत" भी कहा जाता है।

शुरुआत में एक मिथक था

वास्तविक तर्कों के साथ यूलर के बीटा फ़ंक्शन का ग्राफ़

मानक मॉडल

मानक मॉडल में विभिन्न कणों के बीच परस्पर क्रिया
ग्रेविटॉन

उपपरमाण्विक घोंसला बनाने वाली गुड़िया

इतना छोटा कि यदि एक परमाणु को सौर मंडल के आकार तक बढ़ाया जाए, तो स्ट्रिंग एक पेड़ के आकार की होगी। जिस तरह सेलो स्ट्रिंग के विभिन्न कंपन वह बनाते हैं जो हम सुनते हैं, ठीक उसी तरह जैसे विभिन्न संगीत नोट्स, स्ट्रिंग के कंपन के विभिन्न तरीके (मोड) कणों को उनके अद्वितीय गुण देते हैं - द्रव्यमान, आवेश, आदि। क्या आप जानते हैं कि, तुलनात्मक रूप से, आपके नाखून की नोक पर मौजूद प्रोटॉन अभी तक अनदेखे ग्रेविटॉन से किस प्रकार भिन्न हैं? केवल छोटे तारों के संग्रह से जो उन्हें बनाते हैं, और जिस तरह से वे तार कंपन करते हैं।

पाँचवाँ आयाम

दस आयाम

दुनिया कैसे काम करती है

सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत

ब्रह्मांड में सुपरस्ट्रिंग्स. स्ट्रिंग सिद्धांत सरल शब्दों में क्या कहता है?

क्वांटम गुरुत्व

स्ट्रिंग सिद्धांत के अतिरिक्त आयाम

लक्ष्य की सरल समझ

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तीन से दस तक गिनती

बिंदु, बिंदु, अल्पविराम

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