यदि ब्रह्माण्ड का विस्तार हो रहा है, तो हम समझ सकते हैं कि दूर की आकाशगंगाएँ हमसे अलग क्यों हो जाती हैं। लेकिन फिर सितारों, ग्रहों और यहां तक ​​कि परमाणुओं का विस्तार भी क्यों नहीं हो रहा है? (सी। FAUCHER-GIGUÈRE, A. LIDZ, और L। HERNQUIST, विज्ञान 319, 5859 (47))

यही कारण है कि हम विस्तार नहीं कर रहे हैं, भले ही ब्रह्मांड है

ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है, लेकिन हम, हमारे ग्रह, सौर मंडल और आकाशगंगा सभी नहीं हैं। यहाँ पर क्यों।

ब्रह्मांड में लगभग किसी भी आकाशगंगा पर एक नज़र डालें, और आप पाएंगे कि यह हमसे दूर जा रही है। यह जितना दूर है, उतनी ही तेजी से यह दिखाई देता है। जैसे ही प्रकाश ब्रह्मांड के माध्यम से यात्रा करता है, यह लंबे और लाल तरंगदैर्ध्य में स्थानांतरित हो जाता है, जैसे कि अंतरिक्ष के कपड़े को बढ़ाया जा रहा है। सबसे बड़ी दूरी पर, इस विस्तार यूनिवर्स द्वारा आकाशगंगाओं को इतनी तेजी से दूर धकेला जा रहा है कि कोई संकेत जो हम संभवतः भेज सकते हैं, कभी प्रकाश की गति से भी उन तक नहीं पहुंच पाएंगे।

लेकिन भले ही अंतरिक्ष के कपड़े पूरे ब्रह्मांड में फैल रहे हैं - हर जगह और सभी दिशाओं में - हम नहीं हैं। हमारे परमाणु समान आकार के रहते हैं। इसलिए ग्रह, चंद्रमा और तारे और साथ ही दूरियां उन्हें अलग करती हैं। यहां तक ​​कि हमारे स्थानीय समूह में आकाशगंगाएँ एक दूसरे से दूर नहीं हैं; वे इसके बजाय एक दूसरे की ओर गुरुत्वाकर्षण कर रहे हैं। यहां यह समझने की कुंजी है कि हमारे विस्तारित यूनिवर्स में विस्तार क्या है (और नहीं है)।

अंतरिक्ष की मूल अवधारणा, न्यूटन के लिए धन्यवाद, निश्चित, पूर्ण और अपरिवर्तनशील के रूप में। यह एक ऐसा चरण था जहां जनता मौजूद हो सकती है और आकर्षित हो सकती है। (एम्बर स्टुवर, हर ब्लाग से, लिविंग लिगो)

सबसे पहली बात हमें यह समझनी होगी कि गुरुत्वाकर्षण का हमारा सिद्धांत क्या है, और यह इस बात से अलग है कि आप इसे कैसे सहज रूप से सोच सकते हैं। हम में से अधिकांश अंतरिक्ष के बारे में सोचते हैं जिस तरह से न्यूटन ने किया था: एक निश्चित, निर्देशांक के अपरिवर्तनीय सेट के रूप में जो आप अपने द्रव्यमान को नीचे रख सकते थे। जब न्यूटन ने पहली बार यूनिवर्स की कल्पना की, तो उन्होंने ग्रिड के रूप में अंतरिक्ष का चित्रण किया। यह एक पूर्ण, निश्चित इकाई थी जो जनता से भरी हुई थी और गुरुत्वाकर्षण ने एक दूसरे को आकर्षित किया था।

लेकिन जब आइंस्टीन साथ आए, तो उन्होंने माना कि यह काल्पनिक ग्रिड निश्चित नहीं था, निरपेक्ष नहीं था और न्यूटन ने जैसा सोचा था वह बिल्कुल भी नहीं था। इसके बजाय, यह ग्रिड एक कपड़े की तरह था, और कपड़े को खुद को घुमावदार, विकृत और समय और ऊर्जा की उपस्थिति से विकसित करने के लिए मजबूर किया गया था। इसके अलावा, इस मामले और ऊर्जा ने यह निर्धारित किया कि यह स्पेसटाइम फैब्रिक कैसे घुमावदार था।

गुरुत्वाकर्षण का ताना-बाना, सामान्य सापेक्ष चित्र में, गुरुत्वाकर्षण जन द्वारा। एक निरंतर, अपरिवर्तनीय ग्रिड के बजाय, जनरल रिलेटीविटी एक स्पेसटाइम फैब्रिक स्वीकार करती है जो समय के साथ बदल सकती है और जिसके गुण पर्यवेक्षकों के लिए अलग-अलग गति और विभिन्न स्थानों पर अलग-अलग दिखाई देंगे। (LIGO / T। PYLE)

लेकिन अगर आप सब अपने जीवनकाल के भीतर जनता का एक समूह था, वे अनिवार्य रूप से एक काला छेद बनाने के लिए, पूरे ब्रह्मांड को फँसाने के लिए पतन होगा। आइंस्टीन को यह विचार पसंद नहीं आया, इसलिए उन्होंने एक कॉस्मैटिक स्थिरांक के रूप में एक "फिक्स" जोड़ा। यदि कोई अतिरिक्त पद मौजूद है - खाली जगह की अनुमति देने वाली ऊर्जा के एक अतिरिक्त रूप का प्रतिनिधित्व करना - यह इन सभी द्रव्यमानों को पीछे हटा सकता है और ब्रह्मांड को स्थिर रख सकता है। यह एक गुरुत्वाकर्षण के पतन को रोकेगा। इस अतिरिक्त विशेषता को जोड़कर, आइंस्टीन सभी अनंत काल के लिए एक स्थिर स्थिति में ब्रह्मांड का अस्तित्व बना सकता है।

लेकिन हर कोई इस विचार के प्रति इतना समर्पित नहीं था कि यूनिवर्स को स्थिर होने की आवश्यकता थी। पहले समाधानों में से एक अलेक्जेंडर फ्राइडमैन नामक भौतिक विज्ञानी द्वारा किया गया था। उन्होंने दिखाया कि यदि आपने इस अतिरिक्त ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक को नहीं जोड़ा, और आपके पास एक ब्रह्मांड था जो किसी भी ऊर्जावान - पदार्थ, विकिरण, धूल, द्रव, आदि से भरा था - समाधान के दो वर्ग थे: एक अनुबंधित ब्रह्मांड के लिए और एक विस्तार ब्रह्मांड के लिए।

विस्तार यूनिवर्स का 'किशमिश ब्रेड' मॉडल, जहां अंतरिक्ष (आटा) फैलने के साथ सापेक्ष दूरी बढ़ जाती है। किसी भी दो किशमिश दूर एक दूसरे से कर रहे हैं, अधिक से अधिक मनाया redshift होगा जब तक यह प्रकाश प्राप्त होता है। (नासा / WMAP विज्ञान टीम)

गणित आपको संभावित समाधानों के बारे में बताता है, लेकिन आपको यह देखने के लिए भौतिक ब्रह्मांड की ओर देखने की जरूरत है कि इनमें से कौन हमें बताता है। यह 1920 के दशक में आया था, एडविन हबल के काम के लिए धन्यवाद। हब्बल ने ही सबसे पहले यह पता लगाया था कि अलग-अलग तारों को अन्य आकाशगंगाओं में मापा जा सकता है, जिससे उनकी दूरी तय होती है।

इसके साथ लगभग समवर्ती वेस्टो स्लिफ़र का काम था। ब्रह्मांड में हर जगह परमाणु समान काम करते हैं: वे कुछ विशिष्ट विशिष्ट आवृत्तियों पर प्रकाश को अवशोषित करते हैं और उत्सर्जित करते हैं, जो इस बात पर निर्भर करते हैं कि उनके इलेक्ट्रॉनों को कैसे उत्तेजित या डी-एक्साइटेड किया जाता है। जब उसने इन दूर की वस्तुओं को देखा - जिसे अब हम अन्य आकाशगंगाओं के रूप में जानते हैं - उनके परमाणु हस्ताक्षर को तरंगदैर्ध्य में स्थानांतरित कर दिया गया था, जिसे समझाया जा सकता था।

जब वैज्ञानिकों ने इन दोनों टिप्पणियों को जोड़ा, तो एक अविश्वसनीय परिणाम सामने आया।

स्पष्ट विस्तार दर (y- अक्ष) बनाम दूरी (x- अक्ष) का एक भूखंड एक ब्रह्मांड के अनुरूप है जो अतीत में तेजी से विस्तारित हुआ था, लेकिन आज भी विस्तार कर रहा है। यह हबल के मूल कार्य की तुलना में हजारों गुना दूर तक फैला हुआ एक आधुनिक संस्करण है। विभिन्न वक्र विभिन्न घटक घटकों से बने यूनिवर्स का प्रतिनिधित्व करते हैं। (NED WRIGHT, BASED ON THE LATEST DATA FROM BETOULE ET AL। (2014))

इसका बोध कराने के दो ही तरीके थे। कोई एक:

  1. सभी सापेक्षता गलत थी, हम ब्रह्मांड के केंद्र में थे, और सब कुछ सममित रूप से हमसे दूर जा रहा था, या
  2. सापेक्षता सही थी, फ्रीडमैन सही था, और एक आकाशगंगा हमसे बहुत दूर थी, औसतन, यह हमारे दृष्टिकोण से तेजी से प्रकट होता था।

एक झपट्टा पड़ने के साथ, विस्तार यूनिवर्स हमारे यूनिवर्स का वर्णन करने वाले प्रमुख विचार होने से एक विचार बन गया। विस्तार के काम करने का तरीका थोड़ा उल्टा है। यह ऐसा है जैसे अंतरिक्ष का कपड़ा समय के साथ खिंचता जा रहा है, और उस स्थान के भीतर की सभी वस्तुओं को एक दूसरे से अलग किया जा रहा है।

दूर एक वस्तु दूसरे से है, जितना अधिक "खींच" होता है, और इसलिए वे एक दूसरे से तेजी से दिखाई देते हैं। यदि आप सभी यूनिवर्स समान रूप से और समान रूप से एक यूनिवर्स से भरे होते, तो वह बात बस कम सघन होती और हर चीज को समय से आगे बढ़ते हुए सब कुछ दूर होता हुआ देखती।

सीएमबी में ठंड के उतार-चढ़ाव (नीले रंग में दिखाए गए) स्वाभाविक रूप से ठंडे नहीं होते हैं, बल्कि ऐसे क्षेत्रों का प्रतिनिधित्व करते हैं जहां पदार्थ के अधिक घनत्व के कारण एक बड़ा गुरुत्वाकर्षण खिंचाव होता है, जबकि गर्म स्थान (लाल रंग में) केवल अधिक गर्म होते हैं क्योंकि विकिरण यह क्षेत्र एक अच्छी तरह से गुरुत्वाकर्षण में रहता है। समय के साथ, अतिदेय क्षेत्रों में सितारों, आकाशगंगाओं और समूहों में बढ़ने की अधिक संभावना होगी, जबकि कम क्षेत्रों में ऐसा करने की संभावना कम होगी। (EM HUFF, SDSS-III टीम और दक्षिण ध्रुव टेलीस्कोप टीम; ZOSIA ROSTOMIAN द्वारा ग्राफिक)

लेकिन यूनिवर्स पूरी तरह से समान और समान नहीं है। इसके पास अतिदेय क्षेत्र हैं, जैसे ग्रह, तारे, आकाशगंगा और आकाशगंगा के समूह। इसके पास बड़े क्षेत्र हैं, जैसे महान ब्रह्मांडीय क्षेत्र, जहां लगभग कोई भी विशाल वस्तु मौजूद नहीं है।

इसका कारण यह है कि ब्रह्मांड के विस्तार के अलावा अन्य भौतिक घटनाएं भी खेल में हैं। छोटे पैमाने पर, जीवित प्राणियों के तराजू की तरह और नीचे, विद्युत चुम्बकीय और परमाणु बल हावी हैं। बड़े पैमाने पर, जैसे कि ग्रह, सौर मंडल और आकाशगंगा, गुरुत्वाकर्षण बल हावी हैं। बड़ी प्रतियोगिता सभी के सबसे बड़े पैमाने पर होती है - पूरे ब्रह्मांड के पैमाने पर - ब्रह्मांड के विस्तार और उसके भीतर मौजूद सभी पदार्थों और ऊर्जा के गुरुत्वाकर्षण आकर्षण के बीच।

सबसे बड़े पैमाने पर, ब्रह्मांड का विस्तार होता है और आकाशगंगाएँ एक-दूसरे से फैलती हैं। लेकिन छोटे पैमानों पर गुरुत्वाकर्षण विस्तार से अधिक हो जाता है, जिससे तारों, आकाशगंगाओं और आकाशगंगाओं के समूह बन जाते हैं। (नासा, ईएसए, और ए FEILD (STSCI))

सभी के सबसे बड़े पैमाने पर, विस्तार जीतता है। सबसे दूर की आकाशगंगाएँ इतनी तेज़ी से दूर जा रही हैं कि कोई भी संकेत हम बाहर नहीं भेजते हैं, यहाँ तक कि प्रकाश की गति से भी, कभी भी उन तक नहीं पहुँच पाएंगे।

ब्रह्मांड के सुपरक्लस्टर - ये लंबे, फिलामेंटरी संरचनाएं आकाशगंगाओं से आबाद हैं और एक अरब से अधिक प्रकाश वर्ष तक खींचती हैं - ब्रह्मांड के विस्तार से अलग हो रही हैं और खींची जा रही हैं। अगले कुछ वर्षों में अपेक्षाकृत कम समय में, वे अस्तित्व में नहीं रह जाएंगे। यहां तक ​​कि मिल्की वे के निकटतम बड़े आकाशगंगा समूह, कन्या क्लस्टर, केवल 50 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर, हमें कभी भी इसमें नहीं खींचेंगे। एक गुरुत्वाकर्षण खिंचाव के बावजूद जो हमारे अपने से हजार गुना अधिक शक्तिशाली है, ब्रह्मांड का विस्तार इस सब को अलग कर देगा।

कई हजार आकाशगंगाओं का एक बड़ा संग्रह हमारे आस-पास के पड़ोस को 100,000,000 प्रकाश वर्ष बनाता है। कन्या क्लस्टर स्वयं एक साथ बंधे रहेंगे, लेकिन जैसे-जैसे समय आगे बढ़ेगा, मिल्की वे इसका विस्तार करते रहेंगे। (विकिमीडिया कॉमन्स USER ANDREW Z. COLVIN)

लेकिन छोटे पैमाने भी हैं जहां विस्तार पर काबू पा लिया गया है, कम से कम स्थानीय रूप से। छोटे दूरी के तराजू पर ब्रह्मांड के विस्तार को पराजित करना बहुत आसान है, क्योंकि गुरुत्वाकर्षण बल के पास बड़े पैमाने की तुलना में छोटे पैमाने पर अतिदेय क्षेत्रों को विकसित करने के लिए अधिक समय है।

पास में, कन्या क्लस्टर खुद गुरुत्वाकर्षण से बंधा रहेगा। मिल्की वे और सभी स्थानीय समूह आकाशगंगाएँ एक साथ बंधे रहेंगे, अंततः अपने गुरुत्वाकर्षण के तहत एक साथ विलय हो जाएगा। पृथ्वी एक ही कक्षीय दूरी पर सूर्य की परिक्रमा करेगी, पृथ्वी स्वयं एक ही आकार की रहेगी, और उस पर सब कुछ बनाने वाले परमाणुओं का विस्तार नहीं होगा।

क्यों? क्योंकि ब्रह्माण्ड के विस्तार का केवल एक ही प्रभाव है जहाँ एक और बल - चाहे गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुम्बकीय या परमाणु - अभी तक पार नहीं किया है। यदि कुछ बल सफलतापूर्वक एक वस्तु को एक साथ पकड़ सकते हैं, तो भी विस्तार यूनिवर्स परिवर्तन को प्रभावित नहीं करेगा।

सौर मंडल के ग्रहों और बृहस्पति के चंद्रमाओं की तुलना में TRAPPIST-1 प्रणाली। गुरुत्वाकर्षण के बंधन बल के कारण उस विस्तार के किसी भी प्रभाव पर काबू पाने के लिए, यहाँ दिखाए गए सब कुछ की कक्षाएँ ब्रह्मांड के विस्तार के साथ अपरिवर्तित हैं। (NASA / JPL-CALTECH)

इसका कारण सूक्ष्म है, और इस तथ्य से संबंधित है कि विस्तार स्वयं एक बल नहीं है, बल्कि एक दर है। अंतरिक्ष वास्तव में अभी भी सभी पैमानों पर विस्तार कर रहा है, लेकिन विस्तार केवल चीजों को संचयी रूप से प्रभावित करता है। एक निश्चित गति है जो किन्हीं दो बिंदुओं के बीच में विस्तार करेगी, लेकिन आपको उस गति की तुलना उन दो वस्तुओं के बीच भागने वाले वेग से करनी होगी, जो इस बात का एक माप है कि वे कितने कसकर या शिथिल रूप से बंधे हैं।

यदि कोई बल उन वस्तुओं को एक साथ बाँधता है जो पृष्ठभूमि विस्तार की गति से अधिक है, तो उनके बीच की दूरी में कोई वृद्धि नहीं होगी। यदि दूरी में कोई वृद्धि नहीं हुई है, तो कोई प्रभावी विस्तार नहीं हुआ है। प्रत्येक पल में, यह प्रतिसाद से अधिक होता है, और इसलिए इसे कभी भी उन अनिष्ट प्रभाव नहीं मिलता है जो अनबाउंड वस्तुओं के बीच दिखाई देता है। नतीजतन, स्थिर, बाध्य वस्तुएं विस्तारित ब्रह्मांड में अनंत काल तक जीवित रह सकती हैं।

चाहे गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुंबकत्व या किसी अन्य बल से बंधे हों, स्थिर, धारित वस्तुओं के आकार यूनिवर्स के विस्तार के बावजूद भी नहीं बदलेंगे। यदि आप ब्रह्मांडीय विस्तार को पार कर सकते हैं, तो आप हमेशा के लिए बंधे रहेंगे। (NASA, EARTH और MARS TO SCALE)

जब तक ब्रह्माण्ड में हमारे पास मौजूद गुण हैं, तब तक यह हमेशा बना रहेगा। डार्क एनर्जी मौजूद हो सकती है और दूर की आकाशगंगाओं को हमसे दूर करने का कारण बन सकती है, लेकिन एक निश्चित दूरी पर विस्तार का प्रभाव कभी नहीं बढ़ेगा। केवल एक ब्रह्मांडीय "बिग रिप" के मामले में - जो सबूत से दूर की ओर इशारा करता है, न कि - यह निष्कर्ष बदल जाएगा।

अंतरिक्ष के कपड़े का विस्तार अभी भी हर जगह हो सकता है, लेकिन इसका हर वस्तु पर एक औसत दर्जे का प्रभाव नहीं होता है। यदि कुछ बल आपको पर्याप्त रूप से एक साथ बांधते हैं, तो विस्तार ब्रह्मांड का आप पर कोई प्रभाव नहीं पड़ेगा। यह केवल सभी के सबसे बड़े पैमानों पर है, जहाँ वस्तुओं के बीच सभी बाध्यकारी बल शीघ्र हबल दर को हराने के लिए बहुत कमजोर हैं, यह विस्तार बिल्कुल होता है। जैसा कि भौतिक विज्ञानी रिचर्ड प्राइस ने एक बार कहा था, "आपकी कमर फैल सकती है, लेकिन आप इसे ब्रह्मांड के विस्तार पर दोष नहीं दे सकते।"

एक बैंग के साथ शुरुआत अब फोर्ब्स पर है, और हमारे पैट्रोन समर्थकों के लिए मध्यम धन्यवाद पर पुनर्प्रकाशित है। एथन ने दो किताबें, बियॉन्ड द गैलेक्सी और ट्रेकनोलॉजी: द साइंस ऑफ स्टार ट्रेक टू ट्राइकॉर्डर्स से ताना ड्राइव तक लिखी हैं।