ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत

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Unsolved problem in भौतिक विज्ञान:

क्या ब्रह्मांड सजातीय और आइसोटोपिक बड़े मापदंड पर पर्याप्त है, जैसा कि ब्रह्मांड सिद्धांत द्वारा प्रमाणित किया गया है और सभी मॉडलों द्वारा माना जाता है जो इसका उपयोग करते हैं फ्रीडमैन-लेमैट्रे-रॉबर्टसन-वॉकर मीट्रिक, के वर्तमान संस्करण सहित Λसीडीएम मॉडल, या ब्रह्मांड है असमान या विषमदैशिक?[1][2][3]

(more unsolved problems in भौतिक विज्ञान)

आधुनिक भौतिक ब्रह्माण्ड विज्ञान में, ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत यह धारणा है कि ब्रह्मांड में पदार्थ का स्थानिक वितरण एकरूपता (भौतिकी) और समदैशिकता है जब बड़े मापदंड पर देखा जाता है, क्योंकि बलों से पूरे ब्रह्मांड में समान रूप से कार्य करने की अपेक्षा की जाती है, और चाहिए, इसलिए, पदार्थ क्षेत्र के विकास के समय बड़े मापदंड पर संरचना में कोई ध्यान देने योग्य अनियमितता नहीं होती है जो कि महा विस्फोट द्वारा प्रारंभ में निर्धारित की गई थी।

परिभाषा

खगोलविद विलियम कील बताते हैं:

ब्रह्मांड संबंधी सिद्धांत को आमतौर पर औपचारिक रूप से 'पर्याप्त रूप से बड़े मापदंड पर देखा जाता है, ब्रह्मांड के गुण सभी पर्यवेक्षकों के लिए समान हैं।' यह दृढ़ता से दार्शनिक कथन के बराबर है कि ब्रह्मांड का वह हिस्सा जिसे हम देख सकते हैं, एक उचित नमूना है, और वही भौतिक नियम सभी पर लागू होते हैं। संक्षेप में, यह एक अर्थ में कहता है कि ब्रह्मांड जानने योग्य है और वैज्ञानिकों के साथ न्याय कर रहा है।[4]</ब्लॉककोट>

ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत पर्यवेक्षक की परिभाषा पर निर्भर करता है, और इसमें एक अंतर्निहित योग्यता और दो परीक्षण योग्य परिणाम शामिल हैं।

पर्यवेक्षकों का अर्थ ब्रह्मांड में किसी भी स्थान पर कोई भी पर्यवेक्षक है, न कि पृथ्वी पर किसी भी स्थान पर कोई भी मानव पर्यवेक्षक: जैसा कि एंड्रयू लिडल कहते हैं, ब्रह्मांड संबंधी सिद्धांत [अर्थात्] ब्रह्मांड एक जैसा दिखता है, चाहे आप कहीं भी हों।[5] योग्यता यह है कि भौतिक संरचनाओं में भिन्नता को अनदेखा किया जा सकता है, बशर्ते यह अवलोकन से निकाले गए निष्कर्षों की एकरूपता को खतरे में न डाले: सूर्य पृथ्वी से अलग है, हमारी आकाशगंगा एक ब्लैक होल से अलग है, कुछ आकाशगंगाएँ पीछे हटने के बजाय आगे बढ़ती हैं हमें, और ब्रह्मांड में आकाशगंगा समूहों और रिक्तियों की झागदार बनावट है, लेकिन इनमें से कोई भी विभिन्न संरचना भौतिकी के बुनियादी नियमों का उल्लंघन नहीं करती है।

ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत के दो परीक्षण योग्य संरचनात्मक परिणाम एकरूपता (भौतिकी) और आइसोट्रॉपी हैं। समरूपता का अर्थ है कि ब्रह्मांड में विभिन्न स्थानों पर पर्यवेक्षकों के लिए एक ही अवलोकन संबंधी साक्ष्य उपलब्ध है (ब्रह्मांड का वह हिस्सा जिसे हम देख सकते हैं वह एक उचित नमूना है)। आइसोट्रॉपी का अर्थ है कि ब्रह्मांड में किसी भी दिशा में देखने पर समान अवलोकन संबंधी साक्ष्य उपलब्ध हैं (समान भौतिक नियम पूरे ब्रह्मांड में लागू होते हैं)।[dubious – discuss]). सिद्धांत अलग हैं लेकिन निकट से संबंधित हैं, क्योंकि एक ब्रह्मांड जो किसी भी दो (गोलाकार ज्यामिति के लिए, तीन) स्थानों से आइसोट्रोपिक प्रतीत होता है, वह भी सजातीय होना चाहिए।

उत्पत्ति

कॉस्मोलॉजिकल सिद्धांत को पहली बार आइजैक न्यूटन के फिलोसोफी नेचुरेलिस प्रिंसिपिया मैथेमेटिका (1687) में स्पष्ट रूप से बताया गया है।[dubious – discuss] पहले के शास्त्रीय या मध्यकालीन ब्रह्माण्ड विज्ञान के विपरीत, जिसमें पृथ्वी ब्रह्मांड के केंद्र में स्थित थी, न्यूटन ने पृथ्वी को एक खाली स्थान के भीतर सूर्य के चारों ओर कक्षीय गति में एक गोले के रूप में देखा जो सभी दिशाओं में समान रूप से बड़ी दूरी तक समान रूप से फैला हुआ था। इसके बाद उन्होंने ग्रहों और धूमकेतुओं की गति के विस्तृत प्रेक्षणात्मक डेटा पर गणितीय प्रमाणों की एक श्रृंखला के माध्यम से दिखाया कि उनकी गतियों को सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के एकल सिद्धांत द्वारा समझाया जा सकता है जो बृहस्पति के चारों ओर गैलीलियन चंद्रमाओं की कक्षाओं पर भी लागू होता है। पृथ्वी के चारों ओर चंद्रमा, सूर्य के चारों ओर पृथ्वी और पृथ्वी पर गिरने वाले पिंडों तक। अर्थात्, उन्होंने सौर मंडल के भीतर सभी पिंडों की समतुल्य भौतिक प्रकृति, सूर्य और दूर के तारों की समान प्रकृति और इस प्रकार गति के भौतिक नियमों के एकसमान विस्तार को पृथ्वी के अवलोकन स्थान से परे एक बड़ी दूरी पर जोर दिया।

निहितार्थ

1990 के दशक से, टिप्पणियों से पता चला है कि, यदि कोई ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत को मानता है, तो ब्रह्मांड के द्रव्यमान-ऊर्जा घनत्व का लगभग 68% काली ऊर्जा के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है, जिसके कारण लैम्ब्डा-सीडीएम मॉडल|ΛCDM मॉडल का विकास हुआ। .[6][7][8] टिप्पणियों से पता चलता है कि अधिक दूर की आकाशगंगाएँ एक साथ निकट हैं और उनमें लिथियम की तुलना में भारी रासायनिक तत्वों की मात्रा कम है। ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत को लागू करते हुए, यह सुझाव देता है कि भारी तत्वों का निर्माण बिग बैंग में नहीं हुआ था, बल्कि विशाल सितारों में न्यूक्लियोसिंथेसिस द्वारा निर्मित किया गया था और सुपरनोवा विस्फोटों की एक श्रृंखला में निष्कासित कर दिया गया था और सुपरनोवा अवशेषों से नए तारे का निर्माण हुआ था, जिसका अर्थ है कि भारी तत्व ऊपर जमा होंगे समय। एक और अवलोकन यह है कि सबसे दूर की आकाशगंगाएँ (पहले के समय) अक्सर स्थानीय आकाशगंगाओं (हाल के समय) की तुलना में अधिक खंडित, अंतःक्रियात्मक और असामान्य रूप से आकार की होती हैं, साथ ही आकाशगंगा संरचना में विकास का सुझाव देती हैं।

ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत का एक संबंधित निहितार्थ यह है कि ब्रह्मांड में सबसे बड़ी असतत संरचनाएं यांत्रिक संतुलन में हैं। सबसे बड़े मापदंड पर पदार्थ की एकरूपता और आइसोट्रॉपी से पता चलता है कि सबसे बड़ी असतत संरचनाएं एक एकल अविच्छिन्न रूप के हिस्से हैं, जैसे कि एक केक के इंटीरियर को बनाने वाले टुकड़ों की तरह। अत्यधिक ब्रह्माण्ड संबंधी दूरी पर, दृष्टि की रेखा के पार्श्व सतहों में यांत्रिक संतुलन की संपत्ति का अनुभवजन्य परीक्षण किया जा सकता है; हालाँकि, ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत की धारणा के तहत, इसे दृष्टि की रेखा के समानांतर नहीं पाया जा सकता है (ब्रह्माण्ड संबंधी युगों की समयरेखा देखें)।

ब्रह्माण्ड विज्ञानी इस बात से सहमत हैं कि दूरस्थ आकाशगंगाओं के प्रेक्षणों के अनुसार, ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत का पालन करने पर ब्रह्मांड को गैर-स्थैतिक होना चाहिए। 1923 में, अलेक्जेंडर फ्रीडमैन ने अल्बर्ट आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के समीकरणों का एक रूप निर्धारित किया जो एक सजातीय आइसोट्रोपिक ब्रह्मांड की गतिशीलता का वर्णन करता है।[9][10] स्वतंत्र रूप से, जार्ज लेमैत्रे ने 1927 में सामान्य सापेक्षता समीकरणों से एक विस्तारित ब्रह्मांड के समीकरणों को व्युत्पन्न किया।[11] इस प्रकार, सामान्य सापेक्षता पर ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत को लागू करने के परिणाम के रूप में, दूर की आकाशगंगाओं की टिप्पणियों से स्वतंत्र एक गैर-स्थैतिक ब्रह्मांड भी निहित है।

आलोचना

कार्ल पॉपर ने ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत की इस आधार पर आलोचना की कि यह हमारे ज्ञान की कमी को कुछ जानने का सिद्धांत बनाता है। उन्होंने अपनी स्थिति को संक्षेप में इस प्रकार बताया:

ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत थे, मुझे डर है, हठधर्मिता जिन्हें प्रस्तावित नहीं किया जाना चाहिए था।[12]


अवलोकन

यद्यपि ब्रह्माण्ड छोटे मापदंड पर विषम है, लैम्ब्डा-सीडीएम मॉडल|Λसीडीएम मॉडल के अनुसार यह 250 मिलियन प्रकाश वर्ष से बड़े मापदंड पर आइसोट्रोपिक और सांख्यिकीय रूप से सजातीय होना चाहिए। हालाँकि, हाल के निष्कर्षों ने सुझाव दिया है कि ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत का उल्लंघन ब्रह्मांड में मौजूद है और इस प्रकार ΛCDM मॉडल को प्रश्न में कहा गया है, कुछ लेखकों ने सुझाव दिया है कि ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत अब अप्रचलित है और फ्रीडमैन-लेमेट्रे-रॉबर्टसन-वाकर मीट्रिक में टूट जाता है देर से ब्रह्मांड।[1]


आइसोट्रॉपी का उल्लंघन

ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि (CMB) की भविष्यवाणी ΛCDM मॉडल द्वारा आइसोट्रोपिक होने के लिए की जाती है, जिसका अर्थ है कि इसकी तीव्रता लगभग उसी दिशा में होती है जिसे हम देखते हैं।[13] हालांकि, हाल के निष्कर्षों ने ΛCDM मॉडल में ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत को सवालों के घेरे में ला दिया है। प्लैंक मिशन के आंकड़े दो तरह से गोलार्द्धीय पूर्वाग्रह दिखाते हैं: एक औसत तापमान (यानी तापमान में उतार-चढ़ाव) के संबंध में, दूसरा गड़बड़ी की डिग्री (यानी घनत्व) में बड़े बदलाव के संबंध में। यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (प्लैंक मिशन के शासी निकाय) ने निष्कर्ष निकाला है कि ये अनिसोट्रॉपी वास्तव में सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण हैं और इन्हें अब अनदेखा नहीं किया जा सकता है।[14] इसके अलावा, आकाशगंगा समूहों से सबूत,[2][3] कैसर ,[15] और Ia सुपरनोवा टाइप करें[16] सुझाव देता है कि बड़े मापदंड पर आइसोट्रॉपी का उल्लंघन होता है।

फिर भी, कुछ लेखकों का कहना है कि ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि तापमान मानचित्रों के अध्ययन से पृथ्वी के चारों ओर का ब्रह्मांड आइसोट्रोपिक है।[17]


एकरूपता का उल्लंघन

ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत का अर्थ है कि पर्याप्त रूप से बड़े मापदंड पर, ब्रह्मांड सजातीय है। ΛCDM ब्रह्मांड में एन-बॉडी सिमुलेशन के आधार पर, यादव और उनके सहयोगियों ने दिखाया कि आकाशगंगाओं का स्थानिक वितरण सांख्यिकीय रूप से सजातीय है यदि 260Parsec#Megaparsecs और gigaparsecs|/h Mpc या अधिक के मापदंड पर औसत।[18] अधिकतम संरचना आकारों की भविष्यवाणियों के साथ कई टिप्पणियों के विरोध में होने की सूचना दी गई है:

  • 1991 में खोजे गए द क्लॉव्स-कैंपुसानो एलक्यूजी की लंबाई 580 एमपीसी है, और यह लगातार मापदंड से थोड़ा बड़ा है।
  • 2003 में खोजी गई स्लोअन महान दीवार की लंबाई 423 Mpc है,[19] जो केवल ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत के अनुरूप है।
  • U1.11, 2011 में खोजा गया एक बड़ा क्वासर समूह, जिसकी लंबाई 780 Mpc है, और समरूपता मापदंड की ऊपरी सीमा से दो गुना बड़ा है।
  • 2012 में खोजा गया विशाल-एलक्यूजी, इन वर्तमान मॉडलों के अनुसार अनुमान से तीन गुना लंबा और दोगुना चौड़ा है, और इसलिए बड़े मापदंड पर ब्रह्मांड की हमारी समझ को चुनौती देता है।
  • नवंबर 2013 में, 2000-3000 Mpc (स्लोन ग्रेट वॉल के सात गुना से अधिक) को मापने के लिए 10 बिलियन प्रकाश वर्ष दूर एक नई संरचना की खोज की गई, हरक्यूलिस-कोरोना बोरेलिस ग्रेट वॉल, ब्रह्मांड विज्ञान की वैधता पर और संदेह डालती है। सिद्धांत। रेफरी>Horvath, I.; Hakkila, J.; Bagoly, Z. (2013). "ब्रह्मांड की सबसे बड़ी संरचना, गामा-रे बर्स्ट द्वारा परिभाषित". arXiv:1311.1104. {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)</ref>
  • सितंबर 2020 में, 1.36 मिलियन क्वासर के फ्लक्स-सीमित, ऑल-स्काई नमूने के कोणीय वितरण में CMB द्विध्रुव की गतिज व्याख्या और द्विध्रुव की माप के बीच 4.9σ संघर्ष पाया गया।

रेफरी>Secrest, Nathan; von Hausegger, Sebastian; Rameez, Mohamed; Mohayaee, Roya; Sarkar, Subir; Colin, Jacques (2021-02-01). "क्वासर के साथ ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत का परीक्षण". The Astrophysical Journal Letters. 908 (2): L51. arXiv:2009.14826. Bibcode:2021ApJ...908L..51S. doi:10.3847/2041-8213/abdd40. ISSN 2041-8205. S2CID 222066749.</ref>

  • जून 2021 में, द जाइंट आर्क की खोज की गई, जिसकी संरचना लगभग 1000 Mpc में फैली हुई थी।

रेफरी>{{Cite web|url=https://www.newscientist.com/article/2280076-line-of-galaxies-is-so-big-it-breaks-our-understanding-of-the-universe/%7Ctitle = आकाशगंगाओं की रेखा इतनी बड़ी है कि यह ब्रह्मांड के बारे में हमारी समझ को तोड़ती है}</ref> यह 2820 MPc दूर स्थित है और इसमें आकाशगंगाएँ, आकाशगंगा समूह, गैस और धूल शामिल हैं।

हालांकि, जैसा कि 2013 में शेषाद्री नादाथुर ने सांख्यिकीय गुणों का उपयोग करते हुए बताया था, रेफरी नाम = नदाथुर>{{cite journal|last=Nadathur|first=Seshadri|title=शोर में पैटर्न देखना: गीगापारसेक-स्केल 'संरचनाएं' जो एकरूपता का उल्लंघन नहीं करती हैं|journal=Monthly Notices of the Royal Astronomical Society|date=2013|volume=434|issue=1|pages=398–406|doi=10.1093/mnras/stt1028|arxiv=1306.1700|bibcode =2013MNRAS.434..398N|s2cid=119220579}</ref> सजातीय मापदंड से बड़ी संरचनाओं का अस्तित्व (260Parsec#Megaparsecs और gigaparsecs|/h Mpc यादव के अनुमान से[18] ΛCDM मॉडल में आवश्यक रूप से ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत का उल्लंघन नहीं करता है (देखेंHuge-LQG § Dispute).

ब्रह्माण्डीय मापदंड पर ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि की एकरूपता अभी भी बहस का विषय है।[20]


सीएमबी द्विध्रुवीय

Unsolved problem in physics:

Is the CMB dipole purely kinematic, or does it signal anisotropy of the universe, resulting in the breakdown of the FLRW metric and the cosmological principle?[1]

(more unsolved problems in physics)

जैसा कि ऊपर कहा गया है, यह सच है कि ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि एक आइसोट्रोपिक और समरूप ब्रह्मांड का एक स्नैपशॉट प्रदान करती है। फिर भी, जो अक्सर विज्ञापित नहीं किया जाता है वह यह है कि ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि में एक द्विध्रुव अनिसोट्रॉपी है। द्विध्रुवीय का आयाम अन्य तापमान में उतार-चढ़ाव के आयाम से अधिक है, और इस कारण से, यह धारणा पर घटाया जाता है कि यह डॉपलर प्रभाव है, या केवल सापेक्ष गति के कारण। हाल के वर्षों में इस धारणा का परीक्षण किया गया है और वर्तमान परिणाम दूर रेडियो आकाशगंगाओं के संबंध में हमारी गति का सुझाव देते हैं [21] और क्वासर [22] कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड के संबंध में हमारी गति से भिन्न है। Ia सुपरनोवा टाइप करें के हबल आरेख के हाल के अध्ययनों में भी यही निष्कर्ष निकाला गया है[23] और कैसर[24] यह ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत का खंडन करता है और इस धारणा को चुनौती देता है कि CMB द्विध्रुव केवल सापेक्ष गति के कारण होता है।

CMB द्विध्रुव की यह संभावित गलत व्याख्या कई अन्य टिप्पणियों के माध्यम से संकेतित है। सबसे पहले, ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि के भीतर भी, अजीब दिशात्मक संरेखण होते हैं [25] और एक विषम समता विषमता [26] इसकी उत्पत्ति CMB द्विध्रुव में हो सकती है।[27] अलग से, CMB द्विध्रुवीय दिशा क्वासर ध्रुवीकरणों में संरेखण के अध्ययन में एक पसंदीदा दिशा के रूप में उभरी है,[28] आकाशगंगा समूहों में स्केलिंग संबंध,[29][30] मजबूत लेंसिंग समय देरी,[31] Ia सुपरनोवा टाइप करें,[32] और क्वासर और गामा-किरणें मानक मोमबत्तियों के रूप में फूटती हैं।[33] तथ्य यह है कि विभिन्न भौतिकी पर आधारित ये सभी स्वतंत्र प्रेक्षण, CMB द्विध्रुव दिशा पर नज़र रख रहे हैं, यह बताता है कि ब्रह्मांड CMB द्विध्रुव की दिशा में अनिसोट्रोपिक है।

बिल्कुल सही ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत

संपूर्ण ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत का एक विस्तार है, और बताता है कि ब्रह्मांड सजातीय और समदैशिक है अंतरिक्ष और समय में। इस दृष्टि से ब्रह्मांड हर जगह (बड़े मापदंड पर) एक जैसा दिखता है, जैसा वह हमेशा से है और हमेशा रहेगा। सही ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत स्थिर राज्य सिद्धांत को रेखांकित करता है और उभरता है अराजक मुद्रास्फीति सिद्धांत से।[34][35][36]


यह भी देखें

संदर्भ

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  2. ↑ 2.0 2.1 Lee Billings (April 15, 2020). "Do We Live in a Lopsided Universe?". Scientific American. Retrieved March 24, 2022.
  3. ↑ 3.0 3.1 Migkas, K.; Schellenberger, G.; Reiprich, T. H.; Pacaud, F.; Ramos-Ceja, M. E.; Lovisari, L. (8 April 2020). "एलएक्स-टी स्केलिंग रिलेशन के माध्यम से एक नए एक्स-रे आकाशगंगा क्लस्टर नमूने के साथ कॉस्मिक आइसोट्रॉपी की जांच". Astronomy & Astrophysics. 636 (April 2020): 42. arXiv:2004.03305. Bibcode:2020A&A...636A..15M. doi:10.1051/0004-6361/201936602. S2CID 215238834. Retrieved 24 March 2022.
  4. ↑ William C. Keel (2007). आकाशगंगा निर्माण का मार्ग (2nd ed.). Springer-Praxis. p. 2. ISBN 978-3-540-72534-3.
  5. ↑ Andrew Liddle (2003). आधुनिक ब्रह्मांड विज्ञान का एक परिचय (2nd ed.). John Wiley & Sons. p. 2. ISBN 978-0-470-84835-7.
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