બ્રહ્માંડનો ફુગાવો વિસ્તરણ. બ્રહ્માંડનો ફુગાવો

બ્રહ્માંડની ઉત્પત્તિના પ્રશ્ન ઉપરાંત, આધુનિક બ્રહ્માંડશાસ્ત્રીઓ અન્ય ઘણી સમસ્યાઓનો સામનો કરી રહ્યા છે. અમે અવલોકન કરીએ છીએ તે પદાર્થના વિતરણની આગાહી કરવા માટે ધોરણ એક માટે, તેની પ્રારંભિક સ્થિતિ ખૂબ જ ઉચ્ચ સ્તરની સંસ્થા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ હોવી જોઈએ. પ્રશ્ન તરત જ ઉદ્દભવે છે: આવી રચના કેવી રીતે બની શકે?

મેસેચ્યુસેટ્સ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ ટેક્નોલોજીના ભૌતિકશાસ્ત્રી એલન ગુથે પોતાનું સંસ્કરણ પ્રસ્તાવિત કર્યું છે, જે આ સંસ્થાના સ્વયંસ્ફુરિત ઉદભવને સમજાવે છે, બ્રહ્માંડની પ્રારંભિક સ્થિતિનું વર્ણન કરતા સમીકરણોમાં કૃત્રિમ રીતે ચોક્કસ પરિમાણો દાખલ કરવાની જરૂરિયાતને દૂર કરે છે. તેમના મોડેલને "ફુગાવાયુ બ્રહ્માંડ" કહેવામાં આવતું હતું. તેનો સાર એ છે કે ઝડપથી વિસ્તરતા, સુપરહીટેડ બ્રહ્માંડની અંદર, અવકાશનો એક નાનો ભાગ ઠંડો થાય છે અને વધુ મજબૂત રીતે વિસ્તરણ કરવાનું શરૂ કરે છે, જેમ કે સુપર કૂલ્ડ પાણી ઝડપથી થીજી જાય છે, તે વિસ્તરે છે. આ ઝડપી વિસ્તરણનો તબક્કો પ્રમાણભૂત બિગ બેંગ સિદ્ધાંતોમાં રહેલી કેટલીક સમસ્યાઓને દૂર કરે છે.

જો કે, ગુથનું મોડેલ પણ તેની ખામીઓ વિના નથી. ગુથના સમીકરણો ફુગાવાના બ્રહ્માંડનું યોગ્ય રીતે વર્ણન કરવા માટે, તેણે તેના સમીકરણો માટેના પ્રારંભિક પરિમાણો ખૂબ જ ચોક્કસ રીતે સ્પષ્ટ કરવા પડ્યા. આમ, તેણે અન્ય સિદ્ધાંતોના સર્જકોની જેમ જ સમસ્યાનો સામનો કરવો પડ્યો. તેમણે મહાવિસ્ફોટની પરિસ્થિતિઓના ચોક્કસ પરિમાણોને સ્પષ્ટ કરવાની જરૂરિયાતમાંથી છુટકારો મેળવવાની આશા રાખી હતી, પરંતુ આ કરવા માટે તેણે પોતાનું પરિમાણીકરણ રજૂ કરવું પડ્યું, જે અસ્પષ્ટ રહ્યું. ગુથ અને તેમના સહ-લેખક પી. સ્ટીનગાર્ટ સ્વીકારે છે કે તેમના મોડેલમાં, “ગણતરીઓ સ્વીકાર્ય અનુમાનો તરફ દોરી જાય છે જો સમીકરણોના આપેલ પ્રારંભિક પરિમાણો ખૂબ જ સાંકડી શ્રેણીમાં બદલાય. મોટાભાગના સિદ્ધાંતવાદીઓ (આપણા સહિત) આવી પ્રારંભિક પરિસ્થિતિઓને અસંભવિત માને છે." લેખકો તેમની આશા વિશે વાત કરે છે કે એક દિવસ નવા ગાણિતિક સિદ્ધાંતો વિકસાવવામાં આવશે જે તેમને તેમના મોડેલને વધુ બુદ્ધિગમ્ય બનાવવાની મંજૂરી આપશે.

હજુ સુધી શોધાયેલ સિદ્ધાંતો પર આ અવલંબન એ ગુથના મોડેલની બીજી ખામી છે. યુનિફાઇડ ફિલ્ડ થિયરી કે જેના પર ફુગાવાના બ્રહ્માંડનું મોડેલ આધારિત છે તે સંપૂર્ણપણે અનુમાનિત છે અને "પ્રયોગાત્મક પરીક્ષણ માટે નબળી રીતે સક્ષમ છે, કારણ કે તેની મોટાભાગની આગાહીઓ પ્રયોગશાળાની પરિસ્થિતિઓમાં માત્રાત્મક રીતે પરીક્ષણ કરી શકાતી નથી." (યુનિફાઇડ ફિલ્ડ થિયરી એ બ્રહ્માંડની કેટલીક મૂળભૂત શક્તિઓને એકસાથે બાંધવા માટે વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા એક શંકાસ્પદ પ્રયાસ છે.)

ગુથના સિદ્ધાંતમાં બીજી ખામી એ છે કે તે અતિશય ગરમ અને વિસ્તરતા પદાર્થની ઉત્પત્તિ વિશે કશું કહેતું નથી. ગુથે બ્રહ્માંડની ઉત્પત્તિની ત્રણ પૂર્વધારણાઓ સાથે તેના ફુગાવાના સિદ્ધાંતની સુસંગતતાનું પરીક્ષણ કર્યું. તેણે સૌથી પહેલા સ્ટાન્ડર્ડ બિગ બેંગ થિયરી પર નજર નાખી. આ કિસ્સામાં, ગુથ અનુસાર, ફુગાવો એપિસોડ બ્રહ્માંડના ઉત્ક્રાંતિના પ્રારંભિક તબક્કામાંના એક સમયે થયો હોવો જોઈએ. જો કે, આ મોડેલ એક અસ્પષ્ટ એકલતાની સમસ્યા ઊભી કરે છે. બીજી પૂર્વધારણા એવી ધારણા કરે છે કે બ્રહ્માંડ અંધાધૂંધીમાંથી ઉદ્ભવ્યું છે. તેના કેટલાક ભાગો ગરમ હતા, અન્ય ઠંડા હતા, કેટલાક વિસ્તરી રહ્યા હતા, જ્યારે અન્ય સંકુચિત હતા. આ કિસ્સામાં, ફુગાવો બ્રહ્માંડના અતિ ગરમ અને વિસ્તરતા પ્રદેશમાં શરૂ થયો હશે. સાચું, ગુથ સ્વીકારે છે કે આ મોડેલ પ્રાથમિક અરાજકતાના મૂળને સમજાવી શકતું નથી.

ત્રીજી શક્યતા, ગુથ દ્વારા તરફેણ કરવામાં આવે છે, તે છે કે દ્રવ્યનો અતિ ગરમ, વિસ્તરતો બ્લોબ રદબાતલમાંથી યાંત્રિક રીતે ક્વોન્ટમ બહાર આવે છે. 1984માં સાયન્ટિફિક અમેરિકનમાં પ્રકાશિત થયેલા એક લેખમાં, ગુથ અને સ્ટેનગાર્ટે જણાવ્યું: “બ્રહ્માંડનું ફુગાવાવાળું મોડલ આપણને સંભવિત મિકેનિઝમની સમજ આપે છે જેના દ્વારા અવલોકન કરી શકાય તેવું બ્રહ્માંડ અવકાશના અસંખ્ય પ્રદેશમાંથી બહાર આવ્યું હોય. આ જાણીને, એક પગલું આગળ વધવાની લાલચનો પ્રતિકાર કરવો મુશ્કેલ છે અને નિષ્કર્ષ પર આવવું કે બ્રહ્માંડ શાબ્દિક રીતે શૂન્યમાંથી ઉદ્ભવ્યું છે.

જો કે, બ્રહ્માંડની રચના કરનાર ઉચ્ચ ચેતનાના અસ્તિત્વની સંભાવનાના કોઈપણ ઉલ્લેખ પર શસ્ત્રો ઉપાડવા માટે તૈયાર હોય તેવા વૈજ્ઞાનિકો માટે આ વિચાર કેટલો આકર્ષક હોઈ શકે છે, સાવચેતીપૂર્વક તપાસ કરવાથી તે ટીકાનો સામનો કરી શકતો નથી. "કંઈ નથી" ગુથ જે વિશે વાત કરી રહ્યો છે તે એક અનુમાનિત ક્વોન્ટમ મિકેનિકલ શૂન્યાવકાશ છે જે હજુ સુધી વિકસિત એકીકૃત ક્ષેત્ર સિદ્ધાંત દ્વારા વર્ણવવામાં આવ્યું છે જે ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ અને સામાન્ય સાપેક્ષતાના સમીકરણોને એકીકૃત કરશે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, આ ક્ષણે આ શૂન્યાવકાશનું સૈદ્ધાંતિક રીતે પણ વર્ણન કરી શકાતું નથી.

એ નોંધવું જોઈએ કે ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ એક સરળ પ્રકારનું ક્વોન્ટમ મિકેનિકલ વેક્યૂમનું વર્ણન કર્યું છે, જે કહેવાતા "વર્ચ્યુઅલ કણો", અણુઓના ટુકડાઓ કે જે "લગભગ અસ્તિત્વમાં છે" નો સમુદ્ર છે. સમયાંતરે, આમાંના કેટલાક સબએટોમિક કણો શૂન્યાવકાશમાંથી ભૌતિક વાસ્તવિકતાની દુનિયામાં જાય છે. આ ઘટનાને વેક્યુમ વધઘટ કહેવામાં આવે છે. શૂન્યાવકાશની વધઘટને સીધી રીતે અવલોકન કરી શકાતું નથી, પરંતુ તેમના અસ્તિત્વની ધારણા કરતા સિદ્ધાંતોની પ્રાયોગિક રીતે પુષ્ટિ કરવામાં આવી છે. આ સિદ્ધાંતો અનુસાર, કણો અને એન્ટિપાર્ટિકલ્સ કોઈ કારણ વગર શૂન્યાવકાશમાંથી બહાર આવે છે અને લગભગ તરત જ અદૃશ્ય થઈ જાય છે, એકબીજાનો નાશ કરે છે. ગુથ અને તેના સાથીદારોએ સિદ્ધાંત આપ્યો હતો કે અમુક સમયે, એક નાના કણને બદલે, શૂન્યાવકાશમાંથી આખું બ્રહ્માંડ ઉદ્ભવ્યું હતું, અને તરત જ અદૃશ્ય થઈ જવાને બદલે, તે બ્રહ્માંડ કોઈક રીતે અબજો વર્ષો સુધી ચાલ્યું હતું. આ મોડેલના લેખકોએ એવી ધારણા કરીને એકલતાની સમસ્યાનું નિરાકરણ કર્યું કે જે અવસ્થામાં બ્રહ્માંડ શૂન્યાવકાશમાંથી બહાર આવે છે તે એકલતાની સ્થિતિથી કંઈક અંશે અલગ છે.

જો કે, આ દૃશ્યમાં બે મુખ્ય ગેરફાયદા છે. સૌપ્રથમ, કોઈ પણ વૈજ્ઞાનિકોની કલ્પનાની હિંમતથી આશ્ચર્યચકિત થઈ શકે છે જેમણે સબએટોમિક કણો સાથેના તેમના મર્યાદિત અનુભવને સમગ્ર બ્રહ્માંડ સુધી વિસ્તાર્યો છે. એસ. હોકિંગ અને જી. એલિસ સમજદારીપૂર્વક તેમના અતિશય ઉત્સાહી સાથીદારોને ચેતવણી આપે છે: “ભૌતિકશાસ્ત્રના નિયમો, પ્રયોગશાળામાં શોધાયેલા અને અભ્યાસ કરાયેલા, અવકાશ-સમયના સાતત્યમાં અન્ય બિંદુઓ પર માન્ય રહેશે તેવી ધારણા, અલબત્ત, ખૂબ જ બોલ્ડ છે. એક્સ્ટ્રાપોલેશન." બીજું, કડક શબ્દોમાં કહીએ તો, ક્વોન્ટમ યાંત્રિક શૂન્યાવકાશને "કંઈ નથી" કહી શકાય નહીં. ક્વોન્ટમ યાંત્રિક શૂન્યાવકાશનું વર્ણન, અસ્તિત્વમાંના સૌથી સરળ સિદ્ધાંતોમાં પણ, અત્યંત અમૂર્ત ગાણિતિક ગણતરીઓના ઘણા પૃષ્ઠો લે છે. આવી સિસ્ટમ નિઃશંકપણે "કંઈક" નું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે અને તે જ હઠીલા પ્રશ્ન તરત જ ઉદ્ભવે છે: "આવું જટિલ રીતે સંગઠિત "વેક્યુમ" કેવી રીતે ઉદ્ભવ્યું?"

ચાલો મૂળ સમસ્યા પર પાછા ફરીએ કે જેના માટે ગુથે ફુગાવાને લગતું મોડેલ બનાવ્યું હતું: બ્રહ્માંડની પ્રારંભિક સ્થિતિને ચોક્કસ રીતે પરિમાણિત કરવાની સમસ્યા. આવા પેરામીટરાઇઝેશન વિના, બ્રહ્માંડમાં દ્રવ્યનું અવલોકન કરેલ વિતરણ મેળવવું અશક્ય છે. જેમ આપણે જોયું તેમ, ગટ આ સમસ્યાનો ઉકેલ લાવવામાં નિષ્ફળ ગયો. તદુપરાંત, ગુથના સંસ્કરણ સહિત બિગ બેંગ થિયરીની કોઈપણ આવૃત્તિ બ્રહ્માંડમાં પદાર્થના અવલોકન કરેલ વિતરણની આગાહી કરી શકે તેવી સંભાવના શંકાસ્પદ લાગે છે.

ગુથના મોડેલમાં અત્યંત વ્યવસ્થિત પ્રારંભિક સ્થિતિ, તેના પોતાના શબ્દોમાં, આખરે 10 સેન્ટિમીટરના વ્યાસ સાથે "બ્રહ્માંડ" માં ફેરવાય છે, જે સજાતીય સુપરડેન્સ, સુપરહિટેડ ગેસથી ભરેલું છે. તે વિસ્તરશે અને ઠંડું થશે, પરંતુ એવું માની લેવાનું કોઈ કારણ નથી કે તે ક્યારેય ગેસના એકસમાન વાદળ કરતાં વધુ કંઈ બનશે. હકીકતમાં, તમામ બિગ બેંગ થિયરીઓ આ પરિણામ તરફ દોરી જાય છે. જો ગુથને આખરે સજાતીય વાયુના વાદળના રૂપમાં બ્રહ્માંડ મેળવવા માટે ઘણી યુક્તિઓનો આશરો લેવો પડ્યો હતો અને શંકાસ્પદ ધારણાઓ કરવી પડી હતી, તો કોઈ વ્યક્તિ કલ્પના કરી શકે છે કે સિદ્ધાંતનું ગાણિતિક ઉપકરણ કેવું હોવું જોઈએ જે બ્રહ્માંડ તરફ દોરી જાય છે. જે સ્વરૂપમાં આપણે તેને જાણીએ છીએ!

એક સારો વૈજ્ઞાનિક સિદ્ધાંત સરળ સૈદ્ધાંતિક માળખાના આધારે ઘણી જટિલ કુદરતી ઘટનાઓની આગાહી કરવાનું શક્ય બનાવે છે. પરંતુ ગુથના સિદ્ધાંતમાં (અને અન્ય કોઈપણ સંસ્કરણ) વિરુદ્ધ સાચું છે: જટિલ ગાણિતિક ગણતરીઓના પરિણામે, આપણને સજાતીય ગેસનો વિસ્તરતો પરપોટો મળે છે. આ હોવા છતાં, વૈજ્ઞાનિક સામયિકો ફુગાવાના સિદ્ધાંત વિશે ઉત્સાહપૂર્ણ લેખો પ્રકાશિત કરે છે, જેમાં અસંખ્ય રંગીન ચિત્રો છે જે વાચકને એવી છાપ આપવી જોઈએ કે ગુથે આખરે તેનું પ્રિય લક્ષ્ય હાંસલ કર્યું હતું - તેને બ્રહ્માંડની ઉત્પત્તિ માટે સમજૂતી મળી હતી. આ મહિને ફેશનેબલ બ્રહ્માંડની ઉત્પત્તિના સિદ્ધાંતને પ્રકાશિત કરવા માટે વૈજ્ઞાનિક જર્નલોમાં કાયમી કૉલમ ખોલવી તે વધુ પ્રમાણિક રહેશે.

આપણા બ્રહ્માંડના ઉદભવ માટે તેની રચનાઓ અને સજીવોની તમામ વિવિધતા સાથે જરૂરી પ્રારંભિક સ્થિતિ અને પરિસ્થિતિઓની જટિલતાની કલ્પના કરવી પણ મુશ્કેલ છે. આપણા બ્રહ્માંડના કિસ્સામાં, આ જટિલતાની ડિગ્રી એવી છે કે તેને ફક્ત ભૌતિક નિયમોનો ઉપયોગ કરીને ભાગ્યે જ સમજાવી શકાય છે.

જો દૂરના ભૂતકાળમાં, બ્રહ્માંડની જગ્યા ખોટા શૂન્યાવકાશની સ્થિતિમાં હોય તો શું થશે? જો તે યુગમાં પદાર્થની ઘનતા બ્રહ્માંડને સંતુલિત કરવા માટે જરૂરી કરતાં ઓછી હતી, તો પછી પ્રતિકૂળ ગુરુત્વાકર્ષણ પ્રભુત્વ મેળવશે. આનાથી બ્રહ્માંડનો વિસ્તરણ થશે, ભલે તે શરૂઆતમાં વિસ્તરણ ન થયું હોય.

અમારા વિચારોને વધુ ચોક્કસ બનાવવા માટે, અમે ધારીશું કે બ્રહ્માંડ બંધ છે. પછી તે ફુગ્ગાની જેમ ફૂલે છે. જેમ જેમ બ્રહ્માંડનું પ્રમાણ વધે છે તેમ તેમ પદાર્થ દુર્લભ બને છે અને તેની ઘનતા ઘટતી જાય છે. જો કે, ખોટા શૂન્યાવકાશની સામૂહિક ઘનતા એક નિશ્ચિત સ્થિરતા છે; તે હંમેશા સમાન રહે છે. તેથી ખૂબ જ ઝડપથી પદાર્થની ઘનતા નજીવી બની જાય છે, આપણી પાસે ખોટા શૂન્યાવકાશનો એક સમાન વિસ્તરતો સમુદ્ર બાકી રહે છે.

વિસ્તરણ તેના સમૂહની ઘનતા સાથે સંકળાયેલા આકર્ષણ કરતાં વધુ ખોટા શૂન્યાવકાશના તણાવને કારણે થાય છે. સમય સાથે આમાંની કોઈપણ માત્રા બદલાતી નથી, તેથી વિસ્તરણનો દર ચોક્કસ સ્થિર રહે છે. આ દર તે પ્રમાણ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે જેમાં બ્રહ્માંડ એકમ સમય દીઠ વિસ્તરે છે (કહો, એક સેકન્ડ). અર્થમાં, આ મૂલ્ય અર્થતંત્રમાં ફુગાવાના દર સાથે ખૂબ સમાન છે - દર વર્ષે કિંમતોમાં ટકાવારી વધારો. 1980 માં, જ્યારે ગુથે હાર્વર્ડમાં એક સેમિનાર શીખવ્યું, ત્યારે યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં ફુગાવાનો દર 14% હતો. જો આ મૂલ્ય સ્થિર રહેશે, તો દર 5.3 વર્ષમાં કિંમતો બમણી થશે. તેવી જ રીતે, બ્રહ્માંડના વિસ્તરણનો સતત દર સૂચવે છે કે સમયનો એક નિશ્ચિત અંતરાલ છે જે દરમિયાન બ્રહ્માંડનું કદ બમણું થાય છે.
વૃદ્ધિ કે જે સતત બમણા સમય દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે તેને ઘાતાંકીય વૃદ્ધિ કહેવામાં આવે છે. તે ખૂબ જ ઝડપથી વિશાળ સંખ્યા તરફ દોરી જાય છે. જો આજે પિઝાના ટુકડાની કિંમત $1 છે, તો 10 ડબલિંગ સાયકલ (અમારા ઉદાહરણમાં 53 વર્ષ) પછી તેની કિંમત $10^(24)$ ડોલર થશે, અને 330 સાયકલ પછી તે $10^(100)$ ડોલર સુધી પહોંચી જશે. આ પ્રચંડ સંખ્યા, એક પછી 100 શૂન્ય, તેનું એક વિશેષ નામ છે - એક ગુગોલ. ગુથે બ્રહ્માંડના ઘાતાંકીય વિસ્તરણનું વર્ણન કરવા માટે કોસ્મોલોજીમાં ફુગાવો શબ્દનો ઉપયોગ કરવાની દરખાસ્ત કરી.

ખોટા શૂન્યાવકાશથી ભરેલા બ્રહ્માંડ માટે બમણો થવાનો સમય અતિ ટૂંકો છે. અને શૂન્યાવકાશ ઊર્જા જેટલી ઊંચી છે, તે ટૂંકી છે. ઈલેક્ટ્રોવીક વેક્યૂમના કિસ્સામાં, બ્રહ્માંડ એક માઈક્રોસેકન્ડના એક ત્રીસમા ભાગમાં ગુગોલ વખત વિસ્તરશે, અને ગ્રાન્ડ યુનિફાઈડ વેક્યૂમની હાજરીમાં, આ $10^(26)$ ગણું વધુ ઝડપથી થશે. એક સેકન્ડના આટલા ટૂંકા અંશમાં, એક અણુનું કદ એક પ્રદેશ આજે સમગ્ર અવલોકનક્ષમ બ્રહ્માંડ કરતા ઘણા મોટા કદ સુધી વધશે.

કારણ કે ખોટા શૂન્યાવકાશ અસ્થિર છે, તે આખરે વિખેરી નાખે છે અને તેની ઉર્જા કણોના અગનગોળાને સળગાવે છે. આ ઘટના ફુગાવાના અંત અને સામાન્ય કોસ્મોલોજિકલ ઉત્ક્રાંતિની શરૂઆત દર્શાવે છે. આમ, નાના પ્રારંભિક ગર્ભમાંથી આપણને પ્રચંડ કદનું ગરમ, વિસ્તરતું બ્રહ્માંડ મળે છે. અને વધારાના બોનસ તરીકે, આ દૃશ્ય ચમત્કારિક રીતે બિગ બેંગ બ્રહ્માંડવિજ્ઞાનમાં રહેલી ક્ષિતિજ અને સપાટ ભૂમિતિની સમસ્યાઓને દૂર કરે છે.

ક્ષિતિજની સમસ્યાનો સાર એ છે કે અવલોકનક્ષમ બ્રહ્માંડના કેટલાક ભાગો વચ્ચેનું અંતર એવું છે કે તે દેખીતી રીતે જ બિગ બેંગ પછીથી પ્રકાશ દ્વારા મુસાફરી કરવામાં આવેલા અંતર કરતાં હંમેશા વધારે છે. આ ધારે છે કે તેઓએ ક્યારેય એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી નથી, અને પછી તે સમજાવવું મુશ્કેલ છે કે તેઓએ તાપમાન અને ઘનતાની લગભગ ચોક્કસ સમાનતા કેવી રીતે પ્રાપ્ત કરી. સ્ટાન્ડર્ડ બિગ બેંગ થિયરીમાં, પ્રકાશ દ્વારા મુસાફરી કરાયેલ અંતર બ્રહ્માંડની ઉંમરના પ્રમાણમાં વધે છે, જ્યારે ગુરુત્વાકર્ષણ દ્વારા કોસ્મિક વિસ્તરણ ધીમું થતાં પ્રદેશો વચ્ચેનું અંતર વધુ ધીમેથી વધે છે. પ્રદેશો કે જેઓ આજે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકતા નથી તેઓ ભવિષ્યમાં એકબીજાને પ્રભાવિત કરી શકશે, જ્યારે પ્રકાશ આખરે તેમને અલગ કરતા અંતરને આવરી લેશે. પરંતુ ભૂતકાળમાં, પ્રકાશ દ્વારા મુસાફરી કરવામાં આવતી અંતર તેના કરતા પણ ઓછી થઈ જાય છે, તેથી જો વિસ્તારો આજે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકતા નથી, તો તેઓ ચોક્કસપણે અગાઉ આમ કરી શકતા ન હતા. આમ સમસ્યાનું મૂળ ગુરુત્વાકર્ષણની આકર્ષક પ્રકૃતિમાં રહેલું છે, જેના કારણે વિસ્તરણ ધીમે ધીમે ધીમી પડે છે.

જો કે, ખોટા શૂન્યાવકાશ સાથેના બ્રહ્માંડમાં, ગુરુત્વાકર્ષણ પ્રતિકૂળ છે, અને વિસ્તરણને ધીમું કરવાને બદલે, તે તેને ઝડપી બનાવે છે. આ કિસ્સામાં, પરિસ્થિતિ વિપરીત છે: વિસ્તારો કે જે પ્રકાશ સંકેતોનું વિનિમય કરી શકે છે તે ભવિષ્યમાં આ ક્ષમતા ગુમાવશે. અને, વધુ મહત્ત્વની વાત એ છે કે, જે વિસ્તારો આજે એકબીજા માટે અગમ્ય છે તેઓએ ભૂતકાળમાં ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી હશે. ક્ષિતિજ સમસ્યા અદૃશ્ય થઈ જાય છે!
ફ્લેટ સ્પેસની સમસ્યા એટલી જ સરળતાથી હલ થાય છે. તે તારણ આપે છે કે બ્રહ્માંડ તેની નિર્ણાયક ઘનતાથી દૂર જાય છે જો તેનો વિસ્તરણ ધીમો પડી જાય. ત્વરિત ફુગાવાના વિસ્તરણના કિસ્સામાં, વિરુદ્ધ સાચું છે: બ્રહ્માંડ નિર્ણાયક ઘનતાની નજીક આવે છે, જેનો અર્થ છે કે તે ખુશામત બની જાય છે. કારણ કે ફુગાવો બ્રહ્માંડને મોટા પ્રમાણમાં વિસ્તરે છે, આપણે તેનો માત્ર એક નાનો ભાગ જ જોઈએ છીએ. આ અવલોકનક્ષમ પ્રદેશ આપણી પૃથ્વી જેવો જ સપાટ દેખાય છે, જે સપાટીની નજીકથી જોવામાં આવે ત્યારે પણ સપાટ દેખાય છે.

તેથી, ફુગાવાનો ટૂંકા ગાળા બ્રહ્માંડને વિશાળ, ગરમ, સજાતીય અને સપાટ બનાવે છે, જે પ્રમાણભૂત બિગ બેંગ કોસ્મોલોજી માટે જરૂરી પ્રારંભિક પરિસ્થિતિઓ બનાવે છે.
મોંઘવારીનો સિદ્ધાંત વિશ્વને જીતવા લાગ્યો. ગુથની વાત કરીએ તો, પોસ્ટડૉક તરીકેનો તેમનો કાર્યકાળ પૂરો થઈ ગયો છે. તેણે તેના અલ્મા મેટર, મેસેચ્યુસેટ્સ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ ટેક્નોલોજીની ઑફર સ્વીકારી, જ્યાં તે આજે પણ કામ કરે છે.

એ. વિલેન્કિનના પુસ્તક "મેની વર્લ્ડ્સ ઇન વન: ધ સર્ચ ફોર અધર યુનિવર્સ" માંથી અંશો

સિદ્ધાંત, જે તમામ આધુનિક બ્રહ્માંડશાસ્ત્રનો આધાર છે, તેમાં ઊંડા વિરોધાભાસ હોઈ શકે છે. ફુગાવાના તબક્કા વિનાનું બ્રહ્માંડ? બિગ બેંગ પછીના યુગમાં પ્રારંભિક બ્રહ્માંડ (પીળા રંગમાં ચિહ્નિત) ના ઝડપી ફુગાવાના ખ્યાલને સુધારી શકાય છે.

લગભગ 30 વર્ષ પહેલાં, એલન ગુથે, જ્યારે હજુ પણ પીએચડી ઉમેદવાર હતા, સ્ટેનફોર્ડ એક્સિલરેટર સેન્ટર ખાતે સેમિનારોની શ્રેણી આપી હતી જેમાં તેમણે કોસ્મોલોજીના લેક્સિકોનમાં "ફૂગાવો" શબ્દ રજૂ કર્યો હતો. આ શબ્દ બ્રહ્માંડના ઝડપી ઘાતાંકીય વિસ્તરણના યુગનો સંદર્ભ આપે છે, જે તેના વિકાસના પ્રારંભિક તબક્કામાં, બિગ બેંગ પછીની પ્રથમ ક્ષણોમાં થયો હતો. ગુથનો એક પરિસંવાદ હાર્વર્ડ ખાતે યોજાયો હતો, જ્યાં તેણે ખગોળ ભૌતિકશાસ્ત્ર, સાપેક્ષતા અને કણ ભૌતિકશાસ્ત્રના ક્ષેત્રના ઘણા નિષ્ણાતો પર મજબૂત છાપ ઉભી કરી હતી, જેમાં આ લેખના લેખક, તે સમયે વિજ્ઞાનના યુવાન અને ઉત્સાહી ઉમેદવાર પણ હતા. ફુગાવાનો આધુનિક સિદ્ધાંત એ કોસ્મોલોજિસ્ટ્સની સૌથી સક્રિય પ્રવૃત્તિના ક્ષેત્રોમાંનો એક છે અને રસપ્રદ શોધો અને સિદ્ધાંતોનો સ્ત્રોત છે.

મૂળભૂત મુદ્દાઓ

કોસ્મોલોજિકલ ઇન્ફ્લેશનનો વિચાર વૈજ્ઞાનિકોના મનમાં એટલો ઊંડો છે કે તે સાબિત તરીકે સ્વીકારવામાં આવે છે. આ ખ્યાલ મુજબ, પ્રારંભિક બ્રહ્માંડમાં તીવ્ર ઘાતાંકીય વિસ્તરણ થયું, જેણે આપણા આધુનિક વિશ્વની વૈશ્વિક એકરૂપતા અને સપાટતા નક્કી કરી.

જો કે, ફુગાવાના સિદ્ધાંતના સ્થાપકો અને કેટલાક વિકાસકર્તાઓ માને છે કે ખ્યાલ સ્વાભાવિક રીતે ખામીયુક્ત હોઈ શકે છે.

ફુગાવો શરૂ કરવા માટે, બ્રહ્માંડમાં અસંભવિત પરિસ્થિતિઓ હોવી આવશ્યક છે. વધુમાં, ફુગાવો હંમેશ માટે થાય છે, વિવિધ વિશ્વોની અસંખ્ય સંખ્યા ઉત્પન્ન કરે છે, જેનો અર્થ છે કે આ સિદ્ધાંત ચોક્કસ આગાહીઓ કરી શકતો નથી.

ફુગાવાના સિદ્ધાંત પાછળનો તર્ક એ બિગ બેંગ થિયરીમાં નબળાઈઓને ઓળખવાનો છે. બિગ બેંગ મોડલનો મુખ્ય વિચાર એ છે કે આપણું બ્રહ્માંડ તેના જન્મની ક્ષણથી ધીમે ધીમે વિસ્તરી રહ્યું છે (ઘટાડી રહ્યું છે) અને ઠંડુ થઈ રહ્યું છે, એટલે કે. આશરે 13.7 અબજ વર્ષ. વિસ્તરણ અને ઠંડકની આ પ્રક્રિયા હાલના બ્રહ્માંડની રચનામાં ઘણી વિગતો સમજાવી શકે છે, જો તે કડક રીતે વ્યાખ્યાયિત પરિસ્થિતિઓ હેઠળ તેના ઉત્ક્રાંતિની શરૂઆત કરે છે. તેમાંથી એક સૌથી મહત્વપૂર્ણ એ છે કે આપણું બ્રહ્માંડ લગભગ સંપૂર્ણપણે એકરૂપ હોવું જોઈએ - સમૂહ અને ઊર્જામાં ખૂબ જ નાની અસંગતતાઓને બાદ કરતાં. ઉપરાંત. બ્રહ્માંડ ભૌમિતિક રીતે સપાટ હોવું જોઈએ (ત્રિ-પરિમાણીય યુક્લિડિયન - અનુવાદકની નોંધ), જેનો અર્થ છે કે પ્રકાશ કિરણો અને ગતિશીલ પદાર્થોના માર્ગો અવકાશ-સમયના ફેબ્રિક દ્વારા વળેલા ન હતા.

પરંતુ શા માટે પ્રારંભિક બ્રહ્માંડ આટલું સમાન અને સપાટ હતું? આવી વિશિષ્ટ પ્રારંભિક પરિસ્થિતિઓ ખૂબ જ અસંભવિત લાગે છે. આ સમસ્યા વિશેના તર્કથી ગુથના ખ્યાલને જન્મ મળ્યો. જો બ્રહ્માંડ તેના અસ્તિત્વની ખૂબ જ શરૂઆતમાં લોકો અને શક્તિઓની વિશાળ અસંગતતા ધરાવે છે, તો પછીના તીવ્ર ઘાતાંકીય વિસ્તરણ તેમને સરળ બનાવી શકે છે. ફુગાવાના સમયગાળાના અંત પછી, બ્રહ્માંડ જડતા દ્વારા વિસ્તરણ કરવાનું ચાલુ રાખી શકે છે, બિગ બેંગ થિયરી સાથે સંપૂર્ણ કરારમાં અને પહેલાથી જ તારાઓ અને તારાવિશ્વોની રચના માટે જરૂરી શરતો ધરાવે છે, વિકાસ કરવા માટે, અમે રાજ્યને જન્મ આપીએ છીએ. આજે અવલોકન કરો.

પ્રસ્તાવિત વિચાર એટલો સરળ અને આકર્ષક હતો કે વિશ્વભરના વૈજ્ઞાનિકોએ તેને વ્યવહારીક રીતે પહેલાથી જ સાબિત કર્યું છે. જો કે, તેના વિકાસના લગભગ 30-વર્ષના સમયગાળામાં, ફુગાવાના સિદ્ધાંતમાં પરિવર્તન આવ્યું છે. તેના સમર્થકોની સાથે તેના વિરોધીઓ પણ દેખાયા હતા. મોટાભાગના લોકો ફુગાવાના સિદ્ધાંતને તેમના પોતાના સંશોધન માટે પ્રારંભિક બિંદુ તરીકે લે છે, આ સિદ્ધાંતના મૂળભૂત વાજબીપણાની કાળજી લેતા નથી અને આશા રાખે છે કે તેના દેખીતા વિરોધાભાસો ટૂંક સમયમાં ઉકેલાઈ જશે. જો કે, ફુગાવાના સિદ્ધાંતની સમસ્યાઓ જિદ્દી રીતે વૈજ્ઞાનિક સમુદાયના તમામ પ્રયત્નોનો પ્રતિકાર કરવાનું ચાલુ રાખે છે.

આ લેખના લેખક, જેમણે ફુગાવાના સિદ્ધાંત અને તેના સ્પર્ધાત્મક સિદ્ધાંતો બંનેના વિકાસમાં યોગદાન આપ્યું છે, તેઓ આજે ફુગાવાના સિદ્ધાંતની સ્થિતિનું કંઈક ઉદ્દેશ્ય મૂલ્યાંકન આપવાનો પ્રયાસ કરશે, માટે અને વિરુદ્ધ દલીલો આપશે.

કોસ્મોલોજીકલ ફુગાવાના સિદ્ધાંતના બચાવમાં

કોસ્મોલોજિકલ ઇન્ફ્લેશનનો સિદ્ધાંત એટલો જાણીતો છે કે તે ફક્ત તેની કેટલીક વિશેષતાઓ અને મહત્વપૂર્ણ વિગતો પર જ ધ્યાન આપવાનો અર્થપૂર્ણ છે. ફુગાવો એ ખાસ પ્રકારની ફુગાવાની ઊર્જા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે, જે ગુરુત્વાકર્ષણ બળો સાથે મળીને, પ્રારંભિક બ્રહ્માંડને ખૂબ જ ટૂંકા ગાળામાં ઝડપથી વિસ્તરણનું કારણ બને છે. ફુગાવાના ઊર્જાની અત્યંત ઊંચી ઘનતામાં અસામાન્ય મિલકત છે - તે વિસ્તરણ દરમિયાન વ્યવહારીક રીતે બદલાતી નથી. તેની સૌથી અદ્ભુત ગુણધર્મ એ છે કે ફુગાવાના ઉર્જાના ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં આકર્ષણ નથી, પરંતુ પ્રતિકૂળ છે, જે આપણા વિશ્વના આટલા ઝડપી વિસ્તરણને નિર્ધારિત કરે છે.

આવી ફુગાવાના ઊર્જાના ઘણા સ્ત્રોતો સૂચવી શકાય છે. મુખ્ય સંસ્કરણ એ ચોક્કસ સ્કેલર ક્ષેત્રનું અસ્તિત્વ છે, જે ફુગાવાના કિસ્સામાં "ઇન્ફ્લાટોન" કહેવાય છે. કણ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં સ્કેલર ક્ષેત્રો વ્યાપકપણે જાણીતા છે: ઉદાહરણ તરીકે, પ્રખ્યાત હિગ્સ બોસોન, જેને તેઓ CERN ખાતે લાર્જ હેડ્રોન કોલાઈડર પર મેળવવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છે, તે સિદ્ધાંત દ્વારા અનુમાનિત સ્કેલર ક્ષેત્રોમાંના એકનું વાહક છે.

ફુગાવાના સિદ્ધાંતનું ક્લાસિક વર્ણન: તાજેતરની ગ્રોથ સ્પોર્ટ

તમામ ક્ષેત્રોની જેમ, ઇન્ફ્લાટન ક્ષેત્રની અવકાશ-સમયના દરેક બિંદુએ ચોક્કસ તીવ્રતા હોય છે. આ તણાવ નક્કી કરે છે કે ઇન્ફ્લાટોન અન્ય ક્ષેત્રો સાથે કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. ફુગાવાના વિસ્તરણના તબક્કા દરમિયાન, ફુગાવાના ક્ષેત્રની મજબૂતાઈ લગભગ સતત રહે છે. આ ક્ષેત્રની શક્તિના આધારે, તેમાં ચોક્કસ માત્રામાં સંભવિત ઊર્જા હોય છે. ક્ષેત્રની શક્તિ અને ઉર્જા વચ્ચેનો સંબંધ આલેખ દ્વારા દર્શાવી શકાય છે, જે ઇન્ફ્લાટન ક્ષેત્ર માટે એક વળાંક છે: પહેલા લગભગ આડા (પઠાર) પર, પછી નીચે નમવું અને ફરીથી વધવું. જો પ્રારંભિક ક્ષેત્રની શક્તિ એક ઉચ્ચપ્રદેશ સાથે સંબંધિત મૂલ્ય લે છે, તો પછી તમે વળાંક સાથે આગળ વધો છો, ક્ષેત્રની શક્તિ અને ઊર્જા ઘટશે. ક્ષેત્રના ઉત્ક્રાંતિ માટેના સમીકરણો ઢોળાવ નીચે છિદ્રમાં ફેરવાતા બોલની ગતિ માટેના સમીકરણો સમાન છે; સ્લોપ પ્રોફાઇલ - સંભવિત ઊર્જા વળાંક.

ઇન્ફ્લાટન ક્ષેત્રની સંભવિત ઉર્જા આપણા બ્રહ્માંડના ઝડપી વિસ્તરણનું સંભવિત કારણ છે. આવા વિસ્તરણની પ્રક્રિયામાં, બ્રહ્માંડમાં પદાર્થના વિતરણમાં અસંગતતાઓ સરળ થઈ જાય છે, અને તે સપાટ બને છે. $10^(-33)$ સમાન સમય માટે, ક્ષેત્ર સતત મૂલ્ય જાળવી રાખે છે, અને બ્રહ્માંડ બધી દિશામાં $10^(25)$ વખત "ફ્લટ" કરવાનું સંચાલન કરે છે. ફુગાવાના વિસ્તરણનો તબક્કો ત્યારે સમાપ્ત થાય છે જ્યારે ઇન્ફ્લાટોન ક્ષેત્રની તીવ્રતા વળાંકના આડા ભાગમાંથી વળાંકવાળા ભાગ તરફ જાય છે. જેમ જેમ ક્ષેત્ર "રોલ" થાય છે, તેમ તેની ઊર્જા ઘટતી જાય છે. આવા રોલ-ઓફના તળિયે, ઇન્ફ્લાટોન ક્ષેત્રની તમામ સંભવિત ઉર્જા આપણને પરિચિત ઊર્જાના સ્વરૂપોમાં પરિવર્તિત કરે છે: શ્યામ પદાર્થ, ઉચ્ચ ગતિ ઊર્જા અને કિરણોત્સર્ગ સાથેનો સામાન્ય પદાર્થ, આધુનિક બ્રહ્માંડને ભરીને, જે તબક્કામાં પ્રવેશ કરે છે. જડતાને કારણે વિસ્તરણ. આ તબક્કે, મોટા પાયે માળખું રચાય છે.

બહુ સારું નથી

ફુગાવો પ્રારંભિક અનિયમિતતાઓને સરળ બનાવે છે, પરંતુ સંપૂર્ણપણે નહીં. ક્વોન્ટમ અસરોને લીધે, નાની અસંગતતાઓ સાચવવામાં આવે છે. ક્વોન્ટમ ફિઝિક્સના નિયમો અનુસાર, ઇન્ફ્લાટોન ફિલ્ડમાં દરેક જગ્યાએ સમાન તીવ્રતા હોઈ શકે નહીં. તેમની હાજરી એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે ફુગાવાના વિસ્તરણનો તબક્કો બ્રહ્માંડના વિવિધ ભાગોમાં એક જ સમયે સમાપ્ત થતો નથી, અને બ્રહ્માંડના વિવિધ પ્રદેશોનું તાપમાન પણ સહેજ બદલાય છે. આ અસંગતતાઓએ તારાઓ અને તારાવિશ્વોની રચના માટે બીજ તરીકે સેવા આપી હતી - એકદમ એકરૂપ બ્રહ્માંડમાં, કોઈ રચનાઓ રચી શકાઈ ન હતી. ફુગાવાના સિદ્ધાંતની આગાહી એ છે કે આવી અસંતુલિતતાઓ સ્કેલ અવ્યવસ્થા દર્શાવે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, તેઓ જે ક્ષેત્રોમાં રચાય છે તેના કદ પર આધાર રાખતા નથી;

ફુગાવાના ખ્યાલને ત્રણ મુખ્ય મુદ્દાઓમાં ટૂંકમાં ઘડી શકાય છે. પ્રથમ, ફુગાવો અનિવાર્ય છે. ગુથના સમયથી, સૈદ્ધાંતિક ભૌતિકશાસ્ત્રના અસંખ્ય અભ્યાસોએ વૈજ્ઞાનિકોને માત્ર પ્રારંભિક બ્રહ્માંડમાં સ્કેલર ક્ષેત્રોના અસ્તિત્વના વિચારમાં મજબૂત બનાવ્યા છે જે ફુગાવાના વિસ્તરણ માટે "જવાબદાર" હતા. તમામ ભૌતિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના એકીકરણના સિદ્ધાંતના તમામ પ્રકારના સંસ્કરણોમાં આવા વિશાળ સંખ્યામાં ક્ષેત્રો દેખાય છે, ઉદાહરણ તરીકે સુપરસ્ટ્રિંગ સિદ્ધાંતોમાં. એવું માનવામાં આવે છે કે અસ્તવ્યસ્ત પ્રારંભિક બ્રહ્માંડમાં, આમાંથી ઓછામાં ઓછું એક ક્ષેત્ર ફુગાવા માટે જરૂરી શરતો ધરાવતું હોવું જોઈએ.

તે આ રીતે બનવું હતું

બીજું, ફુગાવાની પૂર્વધારણા આધુનિક બ્રહ્માંડની અવલોકિત એકરૂપતા અને સપાટતાને સમજાવી શકે છે. બિગ બેંગ પછી તરત જ બ્રહ્માંડમાં કયા ભૌમિતિક પરિમાણો અને કેટલી એકરૂપતા હતી તે કોઈને બરાબર ખબર નથી. ફુગાવાએ આ મુદ્દાઓને અપ્રસ્તુત બનાવી દીધા છે, કારણ કે પ્રારંભિક સ્થિતિ ગમે તે હોય, ફુગાવાને લગતું વિસ્તરણ અવલોકનો સાથે સુસંગત રીતે તેમને સરળ બનાવી શકે છે. ત્રીજું, અને સૌથી મજબૂત દલીલ, ફુગાવાની પૂર્વધારણા અવલોકનોની સારી આગાહી કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, કોસ્મિક માઇક્રોવેવ બેકગ્રાઉન્ડ (સીએમબી) ના અવલોકનોની મોટી સંખ્યા અને તારાવિશ્વોના વિતરણ પરના ડેટા પુષ્ટિ કરે છે કે પ્રારંભિક બ્રહ્માંડની ઊર્જામાં અવકાશી ભિન્નતાઓ વ્યવહારીક રીતે સ્કેલ-અપરિવર્તક હતી.

કોસ્મોલોજીકલ ફુગાવાના સિદ્ધાંતની વિરુદ્ધ

ફુગાવાના સિદ્ધાંત સાથે બધુ બરાબર નથી તે પ્રથમ સંકેતો આ સિદ્ધાંતની આગાહીઓ અને વાસ્તવિક નિરીક્ષણ ડેટા વચ્ચેના નાના તફાવતો છે. તફાવતોનું અસ્તિત્વ સમગ્ર સિદ્ધાંતના ખૂબ જ તાર્કિક આધારને નબળી પાડે છે. શું સિદ્ધાંત ખરેખર 80 ના દાયકામાં જણાવ્યા મુજબ નિરીક્ષણ ડેટા સાથે સંપૂર્ણ રીતે કામ કરે છે? છેલ્લી સદી? શું તે વર્ષોના ફુગાવાના સિદ્ધાંતની આગાહીઓને ફુગાવાના આધુનિક સિદ્ધાંતની આગાહીઓ તરીકે ગણી શકાય? આ બંને પ્રશ્નોના જવાબ છે: ના.

ચાલો આવા જવાબો માટે તર્ક આપીએ. વિધાનને ધ્યાનમાં લો કે બ્રહ્માંડમાં ફુગાવાનો તબક્કો અનિવાર્ય છે. જો આ ખરેખર કેસ છે, તો પછી એક તાર્કિક વિચાર ઉદ્ભવે છે: છેવટે, "ખરાબ ફુગાવો" ની અનુભૂતિ "સારી ફુગાવા" કરતાં વધુ સંભવિત છે. પ્રથમ ટર્મ સુધીમાં આપણે પ્રારંભિક બ્રહ્માંડના ઝડપી વિસ્તરણના આવા સમયગાળાને સમજીશું, જેના આધુનિક બ્રહ્માંડમાં પરિણામો અવલોકન ડેટા સાથે સ્પષ્ટ વિરોધાભાસમાં છે. ઉદાહરણ તરીકે, તાપમાનમાં ખૂબ મોટી ભિન્નતા અસ્વીકાર્ય છે. એક સિદ્ધાંત અવલોકન ડેટા સાથે સારી રીતે સંમત થવા માટે, તફાવતો, ઉદાહરણ તરીકે, ચોક્કસ અવલોકન સંભવિત ઊર્જા વળાંક પર "સારા" અને "ખરાબ" સૈદ્ધાંતિક મૂલ્યો વચ્ચે ખૂબ જ નાનો હોવો જોઈએ. સૈદ્ધાંતિક મૂલ્યો મોડેલ પરિમાણોના મોટા સમૂહ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે. સામાન્ય ફુગાવાના મોડેલમાં, આ તફાવત લગભગ $10^(-15) - 15 દશાંશ સ્થાનો સાથે શૂન્ય હોવો જોઈએ. 12, અથવા દસ, અથવા આઠ દશાંશ સ્થાનો સાથે શૂન્ય, ખરાબ-યોગ્ય ફુગાવાનું મોડલ, પહેલેથી જ "ખરાબ ફુગાવો" હોઈ શકે છે, જેમાં પ્રવેગ દર સમાન (અથવા વધુ) હોય છે, પરંતુ તાપમાનના તફાવતો અવલોકન કરતા વધારે હોય છે.

અમે "ખરાબ ફુગાવો" મોડેલની સમસ્યાઓને અવગણી શકીએ છીએ કારણ કે તે સ્પષ્ટપણે અસંગત છે, ઉદાહરણ તરીકે, બ્રહ્માંડમાં જીવનની ઉત્પત્તિ. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, જો તાપમાનમાં મોટા ફેરફારો ક્યાંક થઈ શકે છે, તો પણ આપણે તેમને ક્યારેય અવલોકન કરી શકીશું નહીં. આવા તર્ક માટે અપીલ કહેવાતા માનવશાસ્ત્રના સિદ્ધાંત દ્વારા પેદા થાય છે. જો કે, આ કિસ્સામાં આવી દલીલો લાગુ પડતી નથી. મોટા તાપમાનના તફાવતો વધુ તારાઓ અને તારાવિશ્વોને અસર કરી શકે છે, અને બ્રહ્માંડ અવલોકન કરતાં વધુ વસ્તી ધરાવતું હોઈ શકે છે. પરોક્ષ પરિણામો અમને જણાવે છે કે બ્રહ્માંડમાં તાપમાનમાં કોઈ મોટો તફાવત નથી.

માત્ર "ખરાબ ફુગાવો" "સારા ફુગાવા" કરતાં વધુ સંભવિત નથી, પરંતુ ફુગાવા વગરની દુનિયા કોઈપણ ફુગાવાવાળા વિશ્વ કરતાં વધુ સંભવિત છે. આ વિચાર સૌપ્રથમ રોજર પેનરોઝે 80ના દાયકામાં વ્યક્ત કર્યો હતો. છેલ્લી સદી. વિજ્ઞાનીએ થર્મોડાયનેમિક સિદ્ધાંતો લાગુ કર્યા, જેમ કે ગેસના અણુઓ અને પરમાણુઓના રૂપરેખાંકનોનું વર્ણન કરવા માટે, ઇન્ફ્લાટોન ક્ષેત્ર અને ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રના તમામ સંભવિત પ્રારંભિક રૂપરેખાંકનોની ગણતરી કરવા માટે. આમાંના કેટલાક પ્રારંભિક ડેટા ફ્લેટ સ્પેસ-ટાઇમમાં પદાર્થના લગભગ સમાન વિતરણની રચના સાથે ફુગાવાના વિસ્તરણની હાજરી તરફ દોરી જાય છે. અન્ય પ્રારંભિક સ્થિતિઓ એકસમાન અને સપાટ બ્રહ્માંડ તરફ દોરી જાય છે - ફુગાવાના વિસ્તરણ વિના. તદુપરાંત, આવી પ્રારંભિક પરિસ્થિતિઓના બંને સેટ નાના છે - બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, કોઈ પણ સંજોગોમાં સપાટ, સજાતીય બ્રહ્માંડ મેળવવાની શક્યતા ઓછી છે. ઉપરાંત, ફુગાવાના વિસ્તરણ દ્વારા સપાટ બ્રહ્માંડ મેળવવા કરતાં ફુગાવા વિના સપાટ બ્રહ્માંડ મેળવવાની શક્યતા ઘણી વધારે છે.

શાશ્વત ફુગાવાનું જોખમ

પ્રારંભિક બ્રહ્માંડનો અભ્યાસ કરવાની બીજી પદ્ધતિ, જે સમાન પરિણામો તરફ દોરી જાય છે, તે જાણીતા ભૌતિક નિયમોનો ઉપયોગ કરીને બ્રહ્માંડના ઇતિહાસને તેની વર્તમાન સ્થિતિમાંથી બહાર કાઢવા પર આધારિત છે. આ પદ્ધતિના પરિણામો અલગ અલગ હોઈ શકે છે, એટલે કે. એક્સ્ટ્રાપોલેશન માત્ર એક જ નથી: આધુનિક બ્રહ્માંડને પ્રારંભિક સ્થિતિ તરીકે લેતાં, સરેરાશ સપાટ અને એકરૂપ, આપણે ભૂતકાળમાં ઘટનાઓની વિવિધ સાંકળો મેળવી શકીએ છીએ. 2008માં કેમ્બ્રિજના ગેરી ગિબન્સ અને ઑન્ટેરિયોમાં સૈદ્ધાંતિક ભૌતિકશાસ્ત્રની સંસ્થાના નીલ તુરોક દ્વારા હાથ ધરવામાં આવેલા મૉડલિંગ મુજબ, ભૂતકાળમાં એક્સ્ટ્રાપોલેટેડ મોટા ભાગની ઘટના ક્રમમાં ફુગાવો નથી, જે પેનરોઝના તારણો સાથે સુસંગત છે. એક તરફ, ફુગાવા વિના આપણા બ્રહ્માંડના સંભવિત વિકાસ માટેના બંને દૃશ્યો અંતઃપ્રેરણા વિરુદ્ધ જાય તેવું લાગે છે, કારણ કે સપાટ અને સરળ બ્રહ્માંડ અસંભવિત છે, અને ફુગાવો એ ચોક્કસ પદ્ધતિ છે જે આવી સ્થિતિના અમલીકરણ માટે જરૂરી છે. બીજી બાજુ, ફુગાવાના આ ફાયદાઓ તેની પોતાની અસંભવિત પ્રારંભિક પરિસ્થિતિઓ દ્વારા મોટા પ્રમાણમાં નબળું પડે છે. આમ, જો આપણે આપણા માટે ઉપલબ્ધ તમામ પરિબળોને શક્ય તેટલું ધ્યાનમાં લઈએ, તો તે તારણ આપે છે કે બ્રહ્માંડ ફુગાવાના તબક્કા વિના તેની વર્તમાન સ્થિતિમાં આવી જવાની શક્યતા વધારે છે.

ઘણા ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ અને બ્રહ્માંડશાસ્ત્રીઓ આ દલીલોને અસમર્થ માને છે. વાસ્તવિક અવલોકનો અને પ્રયોગો હંમેશા કોઈપણ સૈદ્ધાંતિક તર્ક કરતાં વધુ શક્તિશાળી હોય છે, અને 1980 ના દાયકામાં ઘડવામાં આવેલ ફુગાવાના સિદ્ધાંતનું સંસ્કરણ આજના બ્રહ્માંડ સંબંધી અવલોકનોને અનુરૂપ છે. જો કે, ફુગાવાના સિદ્ધાંતના પ્રથમ સંસ્કરણો મોટાભાગે અપૂર્ણ હતા, જે મોટાભાગે વૈજ્ઞાનિકોને બ્રહ્માંડના વિસ્તરણનું માત્ર એક ગુણાત્મક ચિત્ર પૂરું પાડતા હતા, અને આજ સુધી ફુગાવાના મોડલને ઘણી વખત સુધારવામાં આવ્યા છે. અવલોકન ડેટા સાથે આખરે કયું મોડેલ શ્રેષ્ઠ રીતે બંધબેસે છે?

આન્દ્રે લિન્ડે બ્રહ્માંડશાસ્ત્રમાં "શાશ્વત ફુગાવો" ની વિભાવના રજૂ કર્યા પછી વિશ્વ દૃષ્ટિકોણમાં પરિવર્તન આવ્યું - એકવાર તે શરૂ થઈ જાય, તે ક્યારેય સમાપ્ત થશે નહીં. આ ખ્યાલ ક્વોન્ટમ ભૌતિકશાસ્ત્રના નિયમો અને બ્રહ્માંડના ઝડપી વિસ્તરણના નિયમોના સંયોજન પર આધારિત છે. જ્યારે ફુગાવો સમાપ્ત થાય છે, ત્યારે ક્વોન્ટમ વધઘટ થોડી પાછળ રહે છે. જો અવકાશના અમુક પ્રદેશોમાં આવી વધઘટ પૂરતી ઓછી હોય, તો આ પ્રદેશમાં ફુગાવો સમાપ્ત થાય છે. જો કે, વધઘટ રેન્ડમ હોવાથી, એવા ક્ષેત્રો હશે જ્યાં વધઘટ ફુગાવાના તબક્કાના અંતમાં નોંધપાત્ર વિલંબને રજૂ કરવા માટે પૂરતી મોટી હશે. પછીના વિસ્તારો અત્યંત દુર્લભ છે, તેથી વાચકને આશ્ચર્ય થશે કે શું તેઓને સંપૂર્ણપણે અવગણવા જોઈએ. જવાબ ના છે, કારણ કે આ વિસ્તારો ફુગાવાને કારણે વિસ્તરે છે, ઝડપથી વધતા રહે છે અને ક્ષણોમાં તે વિસ્તારોના વિસ્તરણને રોકે છે જ્યાં ફુગાવો પહેલાથી જ સમાપ્ત થઈ ગયો છે. પરિણામ એ ફુગાવા-વિસ્તરતી દુનિયાનું વિશાળ વિસ્તરણ છે, જેમાં નાના ટાપુઓ તરે છે, ગરમ પદાર્થો અને કિરણોત્સર્ગથી ભરેલા છે. તદુપરાંત, ફુગાવાના વિકસતા વિસ્તારો ફુગાવાના વિકસતા વિસ્તારોને જન્મ આપે છે, જેમાંથી દરેક તેના પોતાના વિશ્વ, એક બંધ બ્રહ્માંડનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. જો તમે હજી પણ આ ચિત્રથી મૂંઝવણમાં ન હોવ, તો ચિંતા કરશો નહીં, તે વધુ ખરાબ થઈ જશે.

પદાર્થના ટાપુઓ સમાન નથી. ક્વોન્ટમ થિયરીના નિયમો અનુસાર, તેમાંના કેટલાક ખૂબ જ વિજાતીય છે, અન્ય, તેનાથી વિપરીત, ખૂબ સરળ છે. વિજાતીયતા ઉપર જણાવેલ "ખરાબ ફુગાવાના" દૃશ્ય જેવી જ છે, પરંતુ આવી વિજાતીયતાના દેખાવના કારણો અલગ છે. "ખરાબ ફુગાવો" થાય છે કારણ કે સંભવિત ઊર્જા વળાંકના આકારને નિયંત્રિત કરતા પરિમાણો ખૂબ મોટા છે. હવે, મોડલનું વર્ણન કરતા પરિમાણોના મૂલ્યોને ધ્યાનમાં લીધા વિના, શાશ્વત ફુગાવા અને રેન્ડમ ક્વોન્ટમ વધઘટને કારણે વિજાતીયતા ઊભી થઈ શકે છે.

વધુ સચોટ જથ્થાત્મક અંદાજો માટે, "કેટલાક" શબ્દને "અનંત સંખ્યા" સાથે બદલવો જોઈએ. શાશ્વત ફુગાવાવાળા વિશ્વમાં, અસંખ્ય ટાપુઓ પાસે તે ગુણધર્મો હશે જે આપણે અવલોકન કરીએ છીએ, પરંતુ અનંત સંખ્યામાં તે નથી. આ વિચાર ફુગાવાના સિદ્ધાંતના નિર્માતા, એલન ગુથ દ્વારા સારી રીતે ઘડવામાં આવ્યો હતો: "શાશ્વત ફુગાવાવાળા વિશ્વમાં, જે કંઈ પણ થઈ શકે છે તે થાય છે, અને અનંત સંખ્યામાં થાય છે."

આપણું બ્રહ્માંડ નિયમ છે કે અપવાદ? અસંખ્ય ટાપુઓમાં, જેમાંથી દરેક એક અલગ બ્રહ્માંડ છે, આ પ્રશ્નનો જવાબ આપવો મુશ્કેલ છે. કલ્પના કરો કે તમારી પાસે સફેદ અને કાળા દડાઓ ધરાવતું બોક્સ છે અને તમે તેને એક સમયે એક બહાર કાઢો છો. જો તમને ખબર હોય કે શરૂઆતમાં કેટલા સફેદ અને કેટલા કાળા દડા હતા, તો તમે હંમેશા કહી શકો છો કે તમે કયો દોરો છો. જો કે, જો તેમાંની અસંખ્ય સંખ્યા હોય, તો પરિસ્થિતિ નાટકીય રીતે બદલાય છે. તેથી, જ્યારે તમે દડાને બહાર કાઢો છો, ત્યારે તમે તેને સૉર્ટ કરી શકો છો જેથી એક કાળો એક સફેદ રંગને અનુરૂપ હોય, અને પછી તમને લાગે છે કે બૉક્સમાં બંનેની સમાન સંખ્યા છે. પરંતુ તમે તેમને સૉર્ટ કરી શકો છો જેથી કાળા બોલ દીઠ દસ સફેદ દડા હોય - અને પછી તમારી અંતર્જ્ઞાન તમને કહેશે કે ત્યાં વધુ સફેદ દડા છે. સેટ થિયરી જવાબ આપે છે કે બે અનંતની સરખામણી કરવાના કિસ્સામાં, બંને ધારણાઓ ખોટી છે. આમ, કયો બોલ દેખાવાની શક્યતા વધુ હશે તે કહેવું અશક્ય છે. આ કારણોસર, અનુમાન લગાવવું અશક્ય છે કે કયું બ્રહ્માંડ સૌથી વધુ સંભવિત, "સામાન્ય" હશે. હવે તમને ખરેખર મૂંઝવણ કરવાનો સમય છે. એ કહેવાનો અર્થ શું છે કે ફુગાવાનો સિદ્ધાંત સચોટ આગાહીઓ કરે છે - ઉદાહરણ તરીકે, આપણું બ્રહ્માંડ એકરૂપ છે અથવા તે સ્કેલ-અપરિવર્તનશીલ વધઘટ ધરાવે છે - કારણ કે જે બધું થવું જોઈએ તે હજી પણ કોઈ દિવસ થશે અને અનંત સંખ્યામાં થશે? અને જો કોઈ સિદ્ધાંત પરીક્ષણયોગ્ય આગાહીઓ કરતું નથી, તો બ્રહ્માંડશાસ્ત્રીઓ કેવી રીતે દાવો કરી શકે છે કે સિદ્ધાંત અવલોકનો સાથે સંમત છે, જે તેઓએ અત્યાર સુધી સતત કર્યું છે?

આપણી ભૂલોનું માપ

સિદ્ધાંતવાદીઓને આવી સમસ્યાઓની શંકા છે, પરંતુ ફુગાવાના સિદ્ધાંતના આગમનથી એક સદીના એક ક્વાર્ટર સક્રિય કાર્ય હોવા છતાં, વૈજ્ઞાનિકોએ બધી સમસ્યાઓ હલ કરવાની અને આ ફળદાયી ખ્યાલને સાચવવાની આશા ગુમાવી નથી.

શાશ્વત ફુગાવાના વૈકલ્પિક સિદ્ધાંતો પ્રસ્તાવિત છે - ઉદાહરણ તરીકે, કોઈપણ અનંતતાના બ્રહ્માંડના ઉત્ક્રાંતિને સંપૂર્ણપણે વંચિત કરવા. જો કે, અનંત એ ફુગાવો અને ક્વોન્ટમ ભૌતિકશાસ્ત્રનું કુદરતી પરિણામ છે. અનંતતાને ટાળવા માટે, બ્રહ્માંડનું મોડલ પ્રારંભિક વિશેષ પરિસ્થિતિઓ માટે ખૂબ જ સંવેદનશીલ હોવું જોઈએ, અને ફુગાવા પેદા કરતા ક્ષેત્રે રાજ્યનું વિશેષ સમીકરણ હોવું જોઈએ. ફુગાવો એવી રીતે થવો જોઈએ કે ક્વોન્ટમ વધઘટને તેને ચાલુ રાખવાની તક મળે તે પહેલાં તે અવકાશમાં દરેક જગ્યાએ સમાપ્ત થઈ જાય. જો કે, આવી જરૂરિયાતો ફુગાવાના ખ્યાલનું ઉલ્લંઘન કરે છે, જે તેની શરૂઆત પહેલાં અસ્તિત્વમાં રહેલી પરિસ્થિતિઓ પ્રત્યે નબળી રીતે સંવેદનશીલ છે.

અનંતનું પાતાળ

અન્ય વૈકલ્પિક વ્યૂહરચના સૂચવે છે કે આપણા બ્રહ્માંડ જેવા જ પદાર્થ અને કિરણોત્સર્ગના ટાપુઓ ફુગાવાના સૌથી વધુ પ્રાધાન્યક્ષમ પરિણામ તરીકે કાર્ય કરે છે. આ મોડેલના ડિફેન્ડર્સ કહેવાતા માપનો પરિચય આપે છે, એક વિશેષ નિયમ જે મુજબ દરેક વિશ્વનું સંભવિત વજન હોય છે જે નક્કી કરે છે કે તેમાંથી કયું પ્રાધાન્યક્ષમ છે. કાળા અને સફેદ દડાઓ સાથે સામ્યતા એવી છે કે આપણે, ઉદાહરણ તરીકે, દર ત્રણ સફેદ દડા માટે પાંચ કાળા દડા લેવા જોઈએ. માપની વિભાવના એ એક પાયા વગરની ધારણા છે કે ફુગાવો પોતે કંઈપણ સમજાવતું નથી અથવા આગાહી કરતું નથી.

સૌથી ખરાબ, સૈદ્ધાંતિક રીતે સમકક્ષ એવા પગલાં જુદા જુદા નિષ્કર્ષ તરફ દોરી જાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, કયા ટાપુના બ્રહ્માંડોના કદ અનુસાર સંભવિત વજન હોવું જોઈએ તે મુજબ વોલ્યુમ માપ. પ્રથમ નજરમાં, આ પરિમાણ વાજબી છે. ફુગાવા પાછળનો સાહજિક વિચાર એ છે કે ફુગાવાને લગતું વિસ્તરણ અવલોકન કરાયેલ એકરૂપતા અને સપાટતાને સમજાવે છે અને અવકાશના વધારાના-મોટા જથ્થાનું સર્જન કરે છે. કમનસીબે, આવા વોલ્યુમ માપની રજૂઆત ભૂલભરેલી છે. ખરેખર, બે પ્રકારના પ્રદેશોની કલ્પના કરો: આપણા જેવા ટાપુ બ્રહ્માંડ, અને અન્ય ટાપુઓ જે મોંઘવારી વધ્યા પછી રચાયા હતા. ઘાતાંકીય વૃદ્ધિના દરના આધારે, પછીના વિસ્તારો નોંધપાત્ર રીતે મોટા વોલ્યુમો પર કબજો કરશે. આમ, આપણા કરતાં નાના બ્રહ્માંડ સૌથી વધુ પ્રાધાન્યક્ષમ છે. વોલ્યુમ માપ મુજબ, આપણા બ્રહ્માંડનો જન્મ ખૂબ જ અસંભવિત છે.

પગલાંનો ઉપયોગ કરવાના ઉત્સાહીઓ હાર માનતા નથી: તેઓ જે પગલાં લઈને આવે છે તેનો ઉપયોગ કરતા પહેલા, તેઓ તેનું પરીક્ષણ કરે છે જેથી પરિણામે આપણા બ્રહ્માંડની રચનાની સંભાવના સ્વીકાર્ય રીતે મોટી થઈ જાય. ભલે એક દિવસ સફળતા મળશે. જો કે, પછી તમારે આ માપદંડ બીજા બધા કરતાં શા માટે પ્રાધાન્યક્ષમ છે તે ચકાસવા માટે બીજો સિદ્ધાંત રજૂ કરવો પડશે, પછી આવા સિદ્ધાંતને પસંદ કરવા માટેનો આગળનો સિદ્ધાંત વગેરે.

વૈકલ્પિક અભિગમ એ માનવશાસ્ત્રના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરવાનો છે. માપ પસંદ કરતી વખતે, એવું માની લેવામાં આવે છે કે આપણું બ્રહ્માંડ ફુગાવાના સમુદ્રમાં એક વિશિષ્ટ ટાપુ છે. એન્થ્રોપિક સિદ્ધાંત, તેનાથી વિપરિત, માને છે કે આપણે ખૂબ જ અસામાન્ય વિશ્વમાં જીવીએ છીએ જેમાં જીવનના અસ્તિત્વ માટે ન્યૂનતમ શરતો છે. માનવશાસ્ત્રના સિદ્ધાંતનો અર્થ એ છે કે તમામ લાક્ષણિક ટાપુ બ્રહ્માંડની પરિસ્થિતિઓ તારાવિશ્વો, તારાઓ અથવા અન્ય માળખાઓની રચના સાથે અસંગત છે જે જીવનની ઉત્પત્તિ માટે જરૂરી છે. જો સામાન્ય ટાપુ બ્રહ્માંડો આપણા જેવા વિશ્વ કરતાં ઘણા મોટા જથ્થા પર કબજો કરે તો પણ, તેમને અવગણવા જોઈએ, કારણ કે આપણે ફક્ત તે જ ક્ષેત્રોમાં રસ ધરાવીએ છીએ જેમાં વ્યક્તિ રહી શકે છે. કમનસીબે, આ વિચારના માળખામાં, માનવ વસવાટ માટે આપણા બ્રહ્માંડની પરિસ્થિતિઓ ઓછામાં ઓછી અનુકૂળ હોવી જોઈએ, પરંતુ આવું નથી: આપણું બ્રહ્માંડ જીવન માટે જરૂરી કરતાં ચપટી, સરળ અને સ્કેલ-અપરિવર્તનશીલ છે. વધુ લાક્ષણિક ટાપુઓ, જેમ કે આપણા વિશ્વ કરતાં નાના, લગભગ સમાન રીતે વસવાટયોગ્ય અને ઘણી વધુ સંખ્યાબંધ છે.

જેઓ અચકાય છે તેમને ચૂકવવા દો

સૂચિત દલીલોના પ્રકાશમાં, બ્રહ્માંડ વિજ્ઞાનમાં અવલોકન ડેટા ફુગાવાના સિદ્ધાંતની મૂળભૂત આગાહીઓનું પરીક્ષણ કરે છે તે વિચાર ભૂલભરેલો છે. આપણે એટલું જ કહી શકીએ છીએ કે આધુનિક અવલોકનાત્મક પુરાવા 1983માં પ્રસ્તાવિત સૌથી સરળ ફુગાવાના મોડલની આગાહીઓની પુષ્ટિ કરે છે, પરંતુ આ સિદ્ધાંત આધુનિક ફુગાવાના બ્રહ્માંડવિજ્ઞાન જેવો નથી. સૌથી સરળ સિદ્ધાંત સૂચવે છે કે ફુગાવો, ફક્ત શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્ર પર આધારિત, બ્રહ્માંડના ઉત્ક્રાંતિની આગાહી કરે છે. જો કે, સાચું ચિત્ર એ છે કે ફુગાવો ક્વોન્ટમ ભૌતિકશાસ્ત્રના નિયમો અનુસાર રચાય છે અને જે કંઈ પણ થઈ શકે છે તે થાય છે. પરંતુ જો ફુગાવાનો સિદ્ધાંત સચોટ આગાહી કરી શકતો નથી, તો તેનો અર્થ શું છે?

સમસ્યા એ છે કે ફુગાવાના અંતને મુલતવી રાખવાનું શાસન ફક્ત "નફાકારક" નથી, પરંતુ તેનાથી વિપરીત, તે વધુ પ્રાધાન્યક્ષમ પણ છે. જે ક્ષેત્રોમાં ફુગાવાના તબક્કાના અંતમાં વિલંબ થાય છે તે ઝડપી ઘાતાંકીય વિસ્તરણ ચાલુ રાખે છે. આદર્શ પરિસ્થિતિમાં, આવા કોઈપણ ક્ષેત્ર ધીમે ધીમે વિસ્તરશે અથવા તો સંકુચિત થશે. બાકીની અવકાશ પછી તે પ્રદેશોનો સમાવેશ કરશે જ્યાં ફુગાવો સમાપ્ત થયો હતો, અને આમ આપણું અવલોકનક્ષમ બ્રહ્માંડ તેમાંથી એક હશે.

ફુગાવાના બ્રહ્માંડવિજ્ઞાનના વિકલ્પ તરીકે, લેખના લેખક અને તેમના સાથીઓએ ચક્રીય નામનો સિદ્ધાંત પ્રસ્તાવિત કર્યો. આ સિદ્ધાંત મુજબ, બિગ બેંગ એ અવકાશ અને સમયની શરૂઆત નથી (જુઓ: વેનેઝિયાનો જી. ધ મિથ ઓફ ધ બિગીનિંગ ઓફ ટાઈમ, VMN, નંબર 8, 2004), પરંતુ અગાઉના કમ્પ્રેશન તબક્કાનું માત્ર "રીબાઉન્ડ" છે. નવા વિસ્તરણ તબક્કામાં સંક્રમણ દરમિયાન, જન્મના પદાર્થો અને કિરણોત્સર્ગ સાથે. આ સિદ્ધાંત ચક્રીય છે, કારણ કે અબજો વર્ષો પછી બ્રહ્માંડ ફરીથી સંકોચાઈ જશે અને એક નવું રિબાઉન્ડ થશે. આ સિદ્ધાંતનો મુખ્ય વિચાર એ છે કે અગાઉના તબક્કાના કમ્પ્રેશન યુગ દરમિયાન, બિગ બેંગ પહેલાં સ્મૂથિંગ થયું હતું. બધા પાછળ રહેલા પ્રદેશો સંકુચિત થવાનું ચાલુ રાખે છે, જ્યારે અન્ય પ્રદેશો પહેલેથી જ પુનઃપ્રાપ્ત થઈ રહ્યા છે અને વિસ્તરણ કરવાનું શરૂ કરી રહ્યા છે - આમ, પ્રથમ પ્રદેશો પ્રમાણમાં નાના છે અને તેની અવગણના કરી શકાય છે.

કમ્પ્રેશન સ્મૂથિંગમાં અવલોકનાત્મક અસરો છે. કોઈપણ સરળ તબક્કા દરમિયાન, ફુગાવો કે ચક્રીય, ક્વોન્ટમ વધઘટ અવકાશ સમયની નાની, રેન્ડમલી પ્રચારિત વિકૃતિઓ પેદા કરે છે જેને કોસ્મોલોજીકલ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, જે પૃષ્ઠભૂમિ માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ રેડિયેશનની એનિસોટ્રોપીમાં એક નિશાન છોડી શકે છે. આ તરંગોનું કંપનવિસ્તાર ઊર્જા ઘનતાના પ્રમાણસર છે. જ્યારે બ્રહ્માંડ તેની મહત્તમ ઘનતા પર હોય ત્યારે ફુગાવો શરૂ થઈ શકે છે, અને ચક્રીય બ્રહ્માંડમાં સમાન પ્રક્રિયા ત્યારે થઈ શકે છે જ્યારે બ્રહ્માંડ વ્યવહારીક રીતે ખાલી હોય - તેથી બે સિદ્ધાંતોના અનુમાનિત અવલોકન સહી નોંધપાત્ર રીતે અલગ હોવા જોઈએ. અલબત્ત, ચક્રીય સિદ્ધાંત પ્રમાણમાં નવો છે અને તેની ઘણી સમસ્યાઓ હોઈ શકે છે, પરંતુ તે બતાવે છે કે સૈદ્ધાંતિક રીતે એવા વિકલ્પો છે કે જેમાં શાશ્વત ફુગાવાની સમસ્યાઓ નથી.

તેથી, ફુગાવાના સિદ્ધાંત માટે અને વિરુદ્ધ દલીલો રજૂ કરવામાં આવી છે. કેટલાક વિદ્વાનો માને છે કે તેની સામેની દલીલો તેના પાયાને નબળી પાડે છે અને તેને આમૂલ સુધારાની જરૂર છે. અન્ય લોકો માને છે કે માત્ર ફુગાવાના મૂળ સિદ્ધાંતને શુદ્ધ કરવાની જરૂર છે.

ફુગાવાના સિદ્ધાંતના ભાવિ પર અંતિમ નિર્ણય અવલોકનોના પરિણામો દ્વારા આપવામાં આવશે. આગામી થોડા વર્ષોમાં, કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગના એનિસોટ્રોપીના અભ્યાસોમાંથી મેળવેલ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો પરનો ડેટા જાહેર કરવામાં આવશે: ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની શોધ ફુગાવાના સિદ્ધાંતને સમર્થન આપી શકે છે. ઘણા સંશોધકો ચક્રીય સિદ્ધાંત જેવા વૈકલ્પિક ખ્યાલો તરફ ગુરુત્વાકર્ષણ કરી રહ્યા છે, જે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોમાંથી અવલોકન ન કરી શકાય તેવા નાના સંકેતની આગાહી કરે છે. ભવિષ્ય બતાવશે કે કયો સિદ્ધાંત સાચો છે અને આપણા બ્રહ્માંડ માટે કયા ભાગ્યની રાહ છે.

પોલ સ્ટેઈનહાર્ટ - પ્રિન્સટન ખાતે સૈદ્ધાંતિક વિજ્ઞાન કેન્દ્રના ડિરેક્ટર, નેશનલ એકેડેમી ઓફ સાયન્સના સભ્ય, વિજેતા. પી. ડિરાક (2002) કોસ્મોલોજીકલ ઇન્ફ્લેશનના સિદ્ધાંતના વિકાસમાં તેમના યોગદાન બદલ.

વધારાનું વાંચન

1. ઇન્ફ્લેશનરી બ્રહ્માંડ. એલન
   ગુથ. મૂળભૂત પુસ્તકો, 1998.
2. ક્વોન્ટમ કોસ્મોલોજી, ઇન્ફ્લેશન અને એન્થ્રોપિક સિદ્ધાંત. વિજ્ઞાન અને અંતિમ વાસ્તવિકતામાં એન્ડ્રે લિન્ડક: ક્વોન્ટમ થિયરી, કોસ્મોલોજી અને જટિલતા. જ્હોન ડી. બેરો દ્વારા સંપાદિત, પોલ સી.ડબલ્યુ. ડેવિસ અને ચાર્લ્સ એલ. હાર્પર, જુનિયર કેમ્બ્રિજ યુનિવર્સિટી પ્રેસ, 2004.
3. અનંત બ્રહ્માંડ: બિઓન્ડ ધ બિગ બેંગ. પોલ જે. સ્ટેઈનહાર્ટ અને નીલ તુરોક. ડબલડે, 2007.
4. કોસ્મોલોજીમાં માપની સમસ્યા. જી.ડબલ્યુ. ગિબન્સ અને નીલ ટીબ્રોક ભૌતિક સમીક્ષા ડી, વોલ્યુમ. 77, નં. 6, પેપર નં. 063516; માર્ચ 2008.
5. ધ બર્થ ઓફ ધ બ્રહ્માંડ // VMN, નંબર 7, 2005.

• અનુવાદ

આ હવે કોઈ સટ્ટાકીય સિદ્ધાંત નથી, કારણ કે તેમાંથી ચારની પુષ્ટિ થઈ છે.

વૈજ્ઞાનિક વિચારો સરળ, સમજૂતીત્મક અને આગાહીયુક્ત હોવા જોઈએ. અને જ્યાં સુધી આપણે જાણીએ છીએ ત્યાં સુધી, ફુગાવાના મલ્ટિવર્સમાં આવા ગુણધર્મો નથી.
- પોલ સ્ટેઈનહાર્ટ, 2014

પરંતુ આ ગરમ અને ગાઢ રાજ્ય ઘણા પ્રશ્નો ઉભા કરે છે, જેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

શા માટે ખૂબ દૂરના, અવકાશના જુદા જુદા પ્રદેશો, જે સમયની શરૂઆતથી માહિતીનું આદાનપ્રદાન કરી શકતા નથી, તે સમાન તાપમાનના દ્રવ્યની સમાન ઘનતા અને રેડિયેશનથી ભરેલા છે?

શા માટે બ્રહ્માંડ, જે જો તેની પાસે વધુ દ્રવ્ય હોય તો તે પાછું પડી જાય છે અથવા જો તેની પાસે ઓછું પદાર્થ હોય તો તે શૂન્યતામાં વિસ્તરે છે, આટલું સંપૂર્ણ સંતુલિત કેમ છે?

અને ક્યાં, જો બ્રહ્માંડ અગાઉ ખૂબ જ ગરમ અને ગાઢ સ્થિતિમાં હતું, તો શું આ બધા ઉચ્ચ-ઊર્જા અવશેષો (જેમ કે ચુંબકીય મોનોપોલ) છે, જે આજે સૈદ્ધાંતિક રીતે શોધવા માટે સરળ હોવા જોઈએ?

1979 ના અંતમાં, 1980 ની શરૂઆતમાં, જ્યારે એલન ગુથે કોસ્મિક ઇન્ફ્લેશનનો સિદ્ધાંત આગળ મૂક્યો ત્યારે પ્રશ્નોના જવાબો મળ્યા.

એ સ્વીકારીને કે બિગ બેંગ પહેલા એવી સ્થિતિ હતી કે જેમાં બ્રહ્માંડ દ્રવ્ય અને કિરણોત્સર્ગથી ભરેલું ન હતું, પરંતુ માત્ર બ્રહ્માંડના જ ફેબ્રિકમાં રહેલી મોટી માત્રામાં ઊર્જા સાથે, ગુથ આ બધી સમસ્યાઓનું નિરાકરણ લાવવા સક્ષમ હતા. આ ઉપરાંત, 1980માં અન્ય વિકાસ થયો જેણે નવા વર્ગોના મોડલ શોધવાનું શક્ય બનાવ્યું જે આજના બ્રહ્માંડના પુનઃઉત્પાદનમાં ફુગાવાના મોડલને મદદ કરે છે:

દ્રવ્ય અને કિરણોત્સર્ગથી ભરેલું,
આઇસોટ્રોપિક (બધી દિશામાં સમાન),
સજાતીય (બધા બિંદુઓ પર સમાન),
ગરમ, ગાઢ અને પ્રારંભિક સ્થિતિમાં વિસ્તરણ.

આવા મોડેલ્સ એન્ડ્રી લિન્ડે, પૌલ સ્ટેનહાર્ટ, એન્ડી આલ્બ્રેક્ટ દ્વારા વિકસાવવામાં આવ્યા હતા, અને વધારાની વિગતો હેનરી ટાય, બ્રુસ એલન, એલેક્સી સ્ટારોબિન્સકી, માઈકલ ટર્નર, ડેવિડ શ્રામ, રોકી કોલ્બ અને અન્યો દ્વારા બનાવવામાં આવી હતી.

અમે કંઈક અદ્ભુત શોધ્યું: મોડેલના બે સામાન્ય વર્ગોએ અમને જરૂરી બધું આપ્યું. ટોચ પર સપાટ સંભવિત સાથે એક નવો ફુગાવો હતો, જેમાંથી ફુગાવાનું ક્ષેત્ર "ધીમે ધીમે નીચે" નીચે આવી શકે છે, અને U-આકારની સંભાવના સાથે અસ્તવ્યસ્ત ફુગાવો હતો, જેમાંથી તે ધીમે ધીમે નીચે પણ આવી શકે છે. .

બંને કિસ્સાઓમાં, અવકાશ ઝડપથી વિસ્તર્યો, સીધો થયો, તેના ગુણધર્મો સર્વત્ર સમાન હતા, અને જ્યારે ફુગાવો સમાપ્ત થયો, ત્યારે તમે અમારા જેવા જ બ્રહ્માંડમાં પાછા ફર્યા. વધુમાં, તમને પાંચ વધારાની આગાહીઓ પ્રાપ્ત થઈ છે જેના માટે તે સમયે કોઈ અવલોકનો નહોતા.

1) સપાટ બ્રહ્માંડ. 1980 ના દાયકાની શરૂઆતમાં, અમે તારાવિશ્વો, આકાશગંગા ક્લસ્ટરોના સર્વેક્ષણો પૂર્ણ કર્યા અને બ્રહ્માંડના મોટા પાયે બંધારણને સમજવાનું શરૂ કર્યું. અમે જે જોયું તેના આધારે, અમે બે સૂચકાંકોને માપવામાં સક્ષમ હતા:

બ્રહ્માંડની નિર્ણાયક ઘનતા, એટલે કે બ્રહ્માંડના પતન અને શાશ્વત વિસ્તરણ વચ્ચેના આદર્શ સંતુલન માટે જરૂરી પદાર્થની ઘનતા.
બ્રહ્માંડમાં પદાર્થની વાસ્તવિક ઘનતા, માત્ર તેજસ્વી દ્રવ્ય, ગેસ, ધૂળ અને પ્લાઝ્મા જ નહીં, પરંતુ શ્યામ પદાર્થ સહિત તમામ સ્ત્રોતો, જે ગુરુત્વાકર્ષણ અસર ધરાવે છે.

અમને જાણવા મળ્યું કે ડેટા સ્ત્રોતના આધારે બીજો પ્રથમના 10% અને 35% ની વચ્ચે હતો. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, બ્રહ્માંડમાં દ્રવ્યની નિર્ણાયક માત્રા કરતાં ઘણી ઓછી હતી - જેનો અર્થ છે બ્રહ્માંડ ખુલ્લું છે.

પરંતુ ફુગાવાએ સપાટ બ્રહ્માંડની આગાહી કરી હતી. તે બ્રહ્માંડને કોઈપણ આકાર લે છે અને તેને સપાટ સ્થિતિમાં ખેંચે છે, અથવા ઓછામાં ઓછા સપાટ હોવાથી અલગ ન કરી શકાય તેવી સ્થિતિમાં. ઘણા લોકોએ ફુગાવાના મોડલ બનાવવાનો પ્રયાસ કર્યો છે જે નકારાત્મક વક્રતા (ખુલ્લા) બ્રહ્માંડનું નિર્માણ કરશે, પરંતુ તેઓ સફળ થયા નથી.

શ્યામ ઊર્જાના આગમન સાથે, 1998માં સુપરનોવા અવલોકનને પરિણામે, ત્યારબાદ WMAP ડેટા પ્રથમ વખત 2003માં બહાર પાડવામાં આવ્યો હતો (અને બૂમરેંગ ડેટા થોડો વહેલો બહાર પાડવામાં આવ્યો હતો), અમે નિષ્કર્ષ પર પહોંચ્યા કે બ્રહ્માંડ ખરેખર સપાટ છે, અને પદાર્થની ઓછી ઘનતાનું કારણ ઊર્જાના આ નવા, અણધાર્યા સ્વરૂપની હાજરી હતી.

2) પ્રકાશ કરતાં મોટા ભીંગડા પરની વધઘટ સાથેનું બ્રહ્માંડ કાબુ મેળવી શકે છે. ફુગાવો - બ્રહ્માંડના અવકાશને ઝડપથી વિસ્તરણ કરીને - ખૂબ નાના ભીંગડા પર જે થાય છે તે ખૂબ મોટામાં વધે છે. આજના બ્રહ્માંડમાં ક્વોન્ટમ સ્તરે સહજ અનિશ્ચિતતા છે, ઉર્જામાં નાની વધઘટ કે જે હેઈઝનબર્ગના અનિશ્ચિતતા સિદ્ધાંતને કારણે થાય છે.

પરંતુ ફુગાવા દરમિયાન, ઊર્જાના આ નાના પાયે વધઘટ સમગ્ર બ્રહ્માંડમાં વિશાળ મેક્રોસ્કોપિક ભીંગડા સુધી વિસ્તરેલી હોવી જોઈએ, તેની સમગ્ર હદ સુધી વિસ્તરેલી! (અને સામાન્ય રીતે, અને તેનાથી પણ આગળ, કારણ કે આપણે અવલોકનક્ષમ બ્રહ્માંડની બહાર આવેલી કોઈ પણ વસ્તુનું અવલોકન કરી શકતા નથી).

પરંતુ કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગના સૌથી મોટા સ્કેલ પરના વધઘટને જોઈને, જે COBE પ્રોજેક્ટ 1992 માં અમુક અંશે કરવા સક્ષમ હતો, અમને આ વધઘટ મળી. અને WMAP ના સુધારેલા પરિણામો સાથે, અમે તેમની તીવ્રતા માપવામાં અને તેઓ ફુગાવાના અનુમાનો સાથે સુસંગત હતા તે જોવામાં સક્ષમ હતા.

3) એડિબેટિક વધઘટ સાથેનું બ્રહ્માંડ, એટલે કે દરેક જગ્યાએ સમાન એન્ટ્રોપી સાથે. વધઘટ અલગ હોઈ શકે છે: એડિબેટિક, સતત વક્રતા અથવા બંને પ્રકારનું મિશ્રણ. ફુગાવાએ 100% એડિબેટિક વધઘટની આગાહી કરી હતી, જેનો અર્થ છે સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત CMB પરિમાણોની હાજરી જે WMAP માં માપી શકાય છે અને 2dF અને SDSS પ્રોજેક્ટ્સમાં માપવામાં આવતા મોટા પાયે માળખાં. જો સીએમબી અને મોટા પાયે વધઘટ જોડવામાં આવે તો, તે એડિબેટિક છે, પરંતુ જો નહીં, તો તે સતત વક્રતા હોઈ શકે છે. જો બ્રહ્માંડમાં વધઘટનો એક અલગ સેટ હોત, તો વર્ષ 2000 સુધી આપણે તેના વિશે જાણ્યા ન હોત!

પરંતુ ફુગાવાના સિદ્ધાંતની બાકીની સફળતાઓ દ્વારા આ મુદ્દો એટલો મંજૂર કરવામાં આવ્યો હતો કે તેની પુષ્ટિ લગભગ કોઈનું ધ્યાન ગયું નથી. તે ફક્ત આપણે પહેલેથી જ "જાણીએ છીએ" તેની પુષ્ટિ હતી, જો કે હકીકતમાં તે અન્ય તમામની જેમ ક્રાંતિકારી હતી.

4) એક બ્રહ્માંડ કે જેમાં વધઘટનો વર્ણપટ સ્કેલ-અપરિવર્તક (n s) કરતા થોડો નાનો હતો< 1). Это серьёзное предсказание! Конечно, инфляция, в общем, предсказывает, что флуктуации должны быть масштабно-инвариантными. Но есть подвох, или уточнение: форма инфляционных потенциалов влияет на то, как спектр флуктуаций отличается от идеальной масштабной инвариантности.

1980ના દાયકામાં શોધાયેલા વર્કિંગ મોડલ્સે આગાહી કરી હતી કે વપરાતા મોડલના આધારે વધઘટ સ્પેક્ટ્રમ (સ્કેલર સ્પેક્ટ્રલ ઇન્ડેક્સ, n s) 1 કરતા થોડો ઓછો હોવો જોઈએ, ક્યાંક 0.92 અને 0.98 ની વચ્ચે હોવો જોઈએ.

જ્યારે અમે નિરીક્ષણ ડેટા મેળવ્યો, ત્યારે અમને જાણવા મળ્યું કે માપેલ જથ્થો, ns, લગભગ 0.97 હતો, જેમાં 0.012 ની અનિશ્ચિતતા (BAO પ્રોજેક્ટના CMB માપન મુજબ) હતી. તેઓ સૌપ્રથમ WMAP માં નોંધાયા હતા, અને આ અવલોકન માત્ર પુષ્ટિ જ નહોતું થયું, પરંતુ સમય જતાં અન્ય લોકો દ્વારા તેને વધુ મજબૂત બનાવવામાં આવ્યું હતું. તે ખરેખર એક કરતાં ઓછું છે, અને માત્ર ફુગાવાએ આ આગાહી કરી છે.

5) અને અંતે, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના વધઘટના ચોક્કસ વર્ણપટ સાથેનું બ્રહ્માંડ. આ છેલ્લી આગાહી છે, એકમાત્ર મુખ્ય જેની હજુ સુધી પુષ્ટિ થઈ નથી. કેટલાક મોડેલો - ઉદાહરણ તરીકે, અસ્તવ્યસ્ત ફુગાવાના લિન્ડે મોડેલ - મોટા ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો ઉત્પન્ન કરે છે (આવા તરંગો BICEP2 દ્વારા નોંધવામાં આવ્યા હોવા જોઈએ), અન્ય, ઉદાહરણ તરીકે, આલ્બ્રેક્ટ-સ્ટેઈનહાર્ડ મોડેલ, ખૂબ જ નાના ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો ઉત્પન્ન કરી શકે છે.

અમે જાણીએ છીએ કે તેમનું સ્પેક્ટ્રમ શું હોવું જોઈએ અને આ તરંગો કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગના ધ્રુવીકરણમાં વધઘટ સાથે કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. અનિશ્ચિતતા ફક્ત તેમની તાકાતમાં છે, જેનું નિરીક્ષણ કરવા માટે ખૂબ નાનું હોઈ શકે છે, તેના આધારે ફુગાવાના મોડેલ સાચા છે.

આગલી વખતે જ્યારે તમે ફુગાવાના સિદ્ધાંતના સટ્ટાકીય સ્વભાવ વિશે અથવા સિદ્ધાંતના સ્થાપકોમાંથી એક તેની સત્યતા પર કેવી રીતે શંકા કરે છે તે વિશેનો લેખ વાંચો ત્યારે આ યાદ રાખો. હા, લોકો શ્રેષ્ઠ સિદ્ધાંતોમાં છિદ્રો શોધવાનો પ્રયાસ કરે છે અને વિકલ્પો શોધે છે; આ આપણે વૈજ્ઞાનિકો કરીએ છીએ.

પરંતુ ફુગાવો એ કોઈ સૈદ્ધાંતિક રાક્ષસ નથી જે અવલોકનથી છૂટાછેડા લે છે. તેણીએ પાંચ નવી આગાહીઓ કરી, જેમાંથી ચારની અમે પુષ્ટિ કરી! તેણીએ એવી બાબતોની આગાહી કરી હશે કે જેનું પરીક્ષણ કેવી રીતે કરવું તે આપણે હજી જાણતા નથી, જેમ કે મલ્ટિવર્સ, પરંતુ તે તેણીની સફળતાને દૂર કરતું નથી.

કોસ્મિક ઇન્ફ્લેશનનો સિદ્ધાંત હવે સટ્ટાકીય નથી. કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગના અવલોકનો અને બ્રહ્માંડના મોટા પાયે માળખાના અવલોકનો માટે આભાર, અમે તેની આગાહીઓની પુષ્ટિ કરી શક્યા. આપણા બ્રહ્માંડમાં બનેલી તમામ ઘટનાઓમાં આ પહેલી ઘટના છે. કોસ્મિક ફુગાવો બિગ બેંગ પહેલા થયો હતો અને તેના દેખાવ માટે બધું તૈયાર કર્યું હતું. અને કદાચ આપણે તેના માટે ઘણું બધું શીખી શકીએ!

જેમાં તેમણે સંક્ષિપ્તમાં ઇન્ફ્લેશનરી બ્રહ્માંડના સિદ્ધાંતના ઉદભવ અને વિકાસનું વર્ણન કર્યું છે, જે બિગ બેંગ માટે નવી સમજૂતી આપે છે અને આપણી સાથે અન્ય ઘણા બ્રહ્માંડોના અસ્તિત્વની આગાહી કરે છે.

બ્રહ્માંડ વિજ્ઞાન અમુક રીતે ફિલસૂફી જેવું જ છે. પ્રથમ, તેના સંશોધન વિષયની વિશાળતાના સંદર્ભમાં - તે સમગ્ર બ્રહ્માંડ છે. બીજું, કારણ કે તેમાંના કેટલાક પરિસરને વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા કોઈપણ પરીક્ષણ પ્રયોગ હાથ ધરવાની શક્યતા વિના સ્વીકાર્ય તરીકે સ્વીકારવામાં આવે છે. ત્રીજું, ઘણા બ્રહ્માંડ સંબંધી સિદ્ધાંતોની આગાહી શક્તિ ફક્ત ત્યારે જ કામ કરશે જો આપણે અન્ય બ્રહ્માંડો સુધી પહોંચી શકીએ - જેની અપેક્ષા રાખવામાં આવતી નથી.

જો કે, આ બધાથી તે બિલકુલ અનુસરતું નથી કે આધુનિક બ્રહ્માંડ વિજ્ઞાન એ હાથથી હલાવવાનું અને સંપૂર્ણપણે વૈજ્ઞાનિક ક્ષેત્ર નથી જ્યાં તમે પ્રાચીન ગ્રીકોની જેમ વૃક્ષોની છાયામાં સૂઈ શકો છો અને અવકાશના પરિમાણોની સંખ્યા વિશે અનુમાન લગાવી શકો છો. સમય - ત્યાં દસ કે અગિયાર છે? કોસ્મોલોજિકલ મોડલ્સ ખગોળશાસ્ત્રના અવલોકન ડેટા પર આધારિત છે, અને જેટલો વધુ ડેટા છે, તેટલી વધુ સામગ્રી કોસ્મોલોજિકલ મોડલ્સ માટે છે - જે આ ડેટાને એકબીજા સાથે જોડવા અને સુમેળમાં હોવા જોઈએ. મુશ્કેલી એ છે કે બ્રહ્માંડ વિજ્ઞાન એવા મૂળભૂત મુદ્દાઓ સાથે વહેવાર કરે છે જેમાં કેટલીક પ્રારંભિક ધારણાઓની જરૂર હોય છે, જે બ્રહ્માંડની સંવાદિતા વિશેના તેમના વ્યક્તિગત વિચારોના આધારે મોડેલના લેખકો દ્વારા પસંદ કરવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે, આમાં અપવાદરૂપ કંઈ નથી: કોઈપણ સિદ્ધાંતનું નિર્માણ કરતી વખતે, તમારે કેટલાક સંદર્ભ બિંદુઓ લેવાની જરૂર છે. તે માત્ર એટલું જ છે કે બ્રહ્માંડવિજ્ઞાન માટે, જે અવકાશ અને સમયના સૌથી મોટા સ્કેલ પર કાર્ય કરે છે, તેમને પસંદ કરવાનું ખાસ કરીને મુશ્કેલ છે.

પ્રથમ, કેટલીક મહત્વપૂર્ણ વ્યાખ્યાઓ.

કોસ્મોલોજી એ એક વિજ્ઞાન છે જે સમગ્ર બ્રહ્માંડના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરે છે. જો કે, હજી પણ એવો કોઈ એક સિદ્ધાંત નથી કે જે થઈ રહ્યું છે અને ક્યારેય બન્યું છે તે બધું વર્ણવે. હવે ત્યાં ચાર મુખ્ય કોસ્મોલોજિકલ મોડેલ્સ છે જે બ્રહ્માંડની ઉત્પત્તિ અને ઉત્ક્રાંતિનું વર્ણન કરવાનો પ્રયાસ કરે છે, અને તેમાંના દરેકના પોતાના ગુણદોષ, તેના અનુયાયીઓ અને વિરોધીઓ છે. લેમ્બડા-સીડીએમ મોડલ સૌથી અધિકૃત માનવામાં આવે છે, જો કે તે નિર્વિવાદ નથી. તે સમજવું અગત્યનું છે કે કોસ્મોલોજિકલ મોડલ એકબીજા સાથે સ્પર્ધામાં હોય તે જરૂરી નથી. તેઓ ઉત્ક્રાંતિના મૂળભૂત રીતે જુદા જુદા તબક્કાઓનું વર્ણન કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, લેબમડા-સીડીએમ બિગ બેંગને બિલકુલ ધ્યાનમાં લેતા નથી, જો કે તે તેના પછી જે બન્યું તે બધું સંપૂર્ણ રીતે સમજાવે છે.

તેની અંદર મિનિ-બ્રહ્માંડના પરપોટા સાથે મલ્ટિવર્સનું માળખું.

રેખાંકન: આન્દ્રે લિન્ડે

આ વિશે આશ્ચર્યજનક બાબત એ છે કે બ્રહ્માંડના વિસ્તરણની સાથે કોસ્મોલોજિકલ કોન્સ્ટન્ટ (એટલે ​​​​કે શૂન્યાવકાશ ઊર્જા) સમય જતાં બદલાતો નથી, જ્યારે પદાર્થની ઘનતા સંપૂર્ણપણે અનુમાનિત રીતે બદલાય છે અને અવકાશના જથ્થા પર આધારિત છે. તે તારણ આપે છે કે પ્રારંભિક બ્રહ્માંડમાં દ્રવ્યની ઘનતા શૂન્યાવકાશની ઘનતા કરતાં ઘણી વધી ગઈ છે, જેમ જેમ આકાશગંગાઓ અલગ થઈ જશે તેમ, પદાર્થની ઘનતા ઘટશે. તો શા માટે, હવે આપણે તેમને માપી શકીએ છીએ, શું તેઓ એકબીજાની કિંમતમાં એટલા નજીક છે?

આવા અવિશ્વસનીય સંયોગને સમજાવવાની એકમાત્ર જાણીતી રીત, કેટલીક અવૈજ્ઞાનિક પૂર્વધારણાઓને સામેલ કર્યા વિના, માત્ર માનવશાસ્ત્રના સિદ્ધાંત અને ઇન્ફ્લેશનરી મોડલની મદદથી છે - એટલે કે, અસ્તિત્વમાંના ઘણા બ્રહ્માંડોમાંથી, જીવનની ઉત્પત્તિ તેમાંથી થઈ છે જ્યાં બ્રહ્માંડ સંબંધી સ્થિરતા છે. સમયની આપેલ ક્ષણ પદાર્થની ઘનતા સમાન હોવાનું બહાર આવ્યું છે (આ બદલામાં ફુગાવો શરૂ થયો ત્યારથી જે સમય પસાર થયો છે તે નક્કી કરે છે, અને તારાવિશ્વોની રચના, ભારે તત્વોની રચના અને જીવનના વિકાસ માટે પૂરતો સમય પૂરો પાડે છે. ).

ફુગાવાના મોડલના વિકાસમાં બીજો વળાંક એ બુસો અને પોલ્ચિન્સ્કી દ્વારા 2000 માં એક પેપરનું પ્રકાશન હતું, જેમાં તેઓએ વિવિધ પ્રકારના શૂન્યાવકાશના વિશાળ સમૂહને સમજાવવા માટે સ્ટ્રિંગ થિયરીનો ઉપયોગ કરવાની દરખાસ્ત કરી હતી, જેમાંના દરેકમાં કોસ્મોલોજિકલ કોન્સ્ટન્ટ લઈ શકે છે. વિવિધ મૂલ્યો પર. અને જ્યારે સ્ટ્રિંગ થિયરીના નિર્માતાઓમાંના એક, લિયોનાર્ડ સસ્કિન્ડ, સ્ટ્રિંગ થિયરી અને ઇન્ફ્લેશનરી મોડલને એકીકૃત કરવાના કાર્યમાં સામેલ થયા, ત્યારે તે માત્ર વધુ સંપૂર્ણ ચિત્ર બનાવવામાં મદદ કરી શક્યું નહીં, જેને હવે "સ્ટ્રિંગ થિયરીનું માનવશાસ્ત્રીય લેન્ડસ્કેપ" કહેવામાં આવે છે. ,” પણ અમુક રીતે વૈજ્ઞાનિક વિશ્વમાં સમગ્ર મોડેલમાં વજન ઉમેર્યું. વર્ષ દરમિયાન ફુગાવા પરના લેખોની સંખ્યા ચારથી બત્રીસ સુધી વધી છે.

ફુગાવો મોડલ માત્ર મૂળભૂત સ્થિરાંકોના ફાઇન-ટ્યુનિંગને સમજાવવા માટે જ નહીં, પરંતુ આ સ્થિરાંકોની તીવ્રતા નક્કી કરતા કેટલાક મૂળભૂત પરિમાણોને શોધવામાં પણ મદદ કરે છે. હકીકત એ છે કે સ્ટાન્ડર્ડ મોડલમાં આજે 26 પરિમાણો છે (કોસ્મોલોજિકલ કોન્સ્ટન્ટ સૌથી છેલ્લું શોધવામાં આવ્યું હતું), જે ભૌતિકશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમમાં તમે ક્યારેય અનુભવેલા તમામ સ્થિરાંકોનું મૂલ્ય નક્કી કરે છે. આ ઘણું બધું છે અને આઈન્સ્ટાઈન પહેલાથી જ માનતા હતા કે તેમની સંખ્યા ઘટાડી શકાય છે. તેમણે એક પ્રમેયની દરખાસ્ત કરી, જે તેમના મતે, હાલમાં એક માન્યતા કરતાં વધુ હોઈ શકે નહીં, કે વિશ્વમાં કોઈ મનસ્વી સ્થિરાંકો નથી: તે એટલું સમજદારીપૂર્વક રચાયેલ છે કે દેખીતી રીતે સંપૂર્ણપણે અલગ જથ્થાઓ વચ્ચે કેટલાક તાર્કિક જોડાણો હોવા જોઈએ. ફુગાવાના મોડેલમાં, આ સ્થિરાંકો ફક્ત એક પર્યાવરણીય પરિમાણ હોઈ શકે છે જે ફુગાવાની અસરને કારણે અમને સ્થાનિક રીતે અપરિવર્તિત લાગે છે, જો કે તે બ્રહ્માંડના અન્ય ભાગમાં સંપૂર્ણપણે અલગ હશે અને તે હજુ સુધી ઓળખવાના બાકી છે, પરંતુ ચોક્કસપણે અસ્તિત્વમાં છે. ખરેખર મૂળભૂત પરિમાણો.

લેખના નિષ્કર્ષમાં, લિન્ડે લખે છે કે ફુગાવાના મોડેલની ટીકા ઘણીવાર એ હકીકત પર આધારિત છે કે આપણે નજીકના ભવિષ્યમાં અન્ય બ્રહ્માંડમાં પ્રવેશ કરી શકીશું નહીં. તેથી, સિદ્ધાંતનું પરીક્ષણ કરવું અશક્ય છે અને અમારી પાસે હજી પણ સૌથી મૂળભૂત પ્રશ્નોના જવાબો નથી: બ્રહ્માંડ શા માટે આટલું મોટું છે? શા માટે તે સજાતીય છે? શા માટે તે આઇસોટ્રોપિક છે અને આપણી આકાશગંગાની જેમ ફરતું નથી? જો કે, જો આપણે આ પ્રશ્નોને જુદા ખૂણાથી જોઈએ, તો તે તારણ આપે છે કે અન્ય મિની-બ્રહ્માંડની મુસાફરી કર્યા વિના પણ આપણી પાસે ઘણો પ્રાયોગિક ડેટા છે. જેમ કે કદ, સપાટતા, આઇસોટ્રોપી, એકરૂપતા, કોસ્મોલોજિકલ કોન્સ્ટન્ટનું મૂલ્ય, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન માસનો ગુણોત્તર, વગેરે. અને આ અને અન્ય ઘણા પ્રાયોગિક ડેટા માટે આજની તારીખમાં એકમાત્ર વાજબી સમજૂતી મલ્ટિવર્સિસના સિદ્ધાંત અને પરિણામે, ફુગાવાના બ્રહ્માંડ વિજ્ઞાનના મોડેલના માળખામાં આપવામાં આવી છે.

, 1990. એન્ડ્રી લિન્ડે

"ધ એન્થ્રોપિક લેન્ડસ્કેપ ઓફ સ્ટ્રિંગ થિયરી" 2003. લિયોનાર્ડ સસ્કિન્ડ