ڪتاب ”فيشن، ايمان، تصور ۽ ڪائنات جي نئين طبعيات“

سلام، خابرو شهرين! ڇا بنيادي سائنس ۾ فيشن، ايمان يا تصور بابت ڳالهائڻ ممڪن آهي؟

ڪائنات انساني فيشن ۾ دلچسپي نه آهي. سائنس کي ايمان جي طور تي تعبير نٿو ڪري سگهجي، ڇاڪاڻ ته سائنسي پوسٽون مسلسل سخت تجرباتي جانچ جي تابع آهن ۽ انهن کي رد ڪيو ويندو آهي جيئن ئي ڊگما مقصدي حقيقت سان ٽڪراء شروع ٿئي ٿي. ۽ تصور عام طور تي حقيقتن ۽ منطق ٻنهي کي نظرانداز ڪري ٿو. تنهن هوندي به، عظيم راجر پينروز انهن واقعن کي مڪمل طور تي رد ڪرڻ نه ٿو چاهي، ڇاڪاڻ ته سائنسي فيشن ترقي جي انجڻ ٿي سگهي ٿي، ايمان ظاهر ٿئي ٿو جڏهن هڪ نظريو حقيقي تجربن جي تصديق ڪري ٿو، ۽ تصور جي پرواز کان سواء ڪو به اسان جي سڀني عجيب شين کي سمجهي نٿو سگهي. ڪائنات.

”فيشن“ باب ۾، توهان سٽرنگ ٿيوري بابت سکندا، تازو ڏهاڪن جو سڀ کان وڌيڪ فيشن وارو نظريو. ”ايمان“ انهن اصولن لاءِ وقف آهي جن تي ڪوانٽم ميڪانڪس بيٺو آهي. ۽ "تصور" جو تعلق اسان کي معلوم ڪائنات جي اصليت جي نظرين کان گهٽ ناهي.

3.4. بگ بينگ پيراڊڪس

اچو ته پهرين مشاهدي جو سوال اٿاريون. ان ڳالهه جو ڪهڙو سڌو ثبوت آهي ته سڄي مشاهدي واري ڪائنات هڪ ڀيرو انتهائي دٻجي ۽ ناقابل يقين حد تائين گرم حالت ۾ هئي جيڪا سيڪشن 3.1 ۾ ڏنل بگ بينگ تصوير سان مطابقت رکي ٿي؟ سڀ کان وڌيڪ زبردست ثبوت آهي cosmic microwave background radiation (CMB)، ڪڏهن ڪڏهن بگ بينگ سڏيو ويندو آهي. سي ايم بي تابڪاري روشني آهي، پر هڪ تمام ڊگهي موج سان، تنهنڪري اهو توهان جي اکين سان ڏسڻ لاء مڪمل طور تي ناممڪن آهي. هي روشني اسان تي سڀني پاسن کان تمام گهڻو هڪجهڙائي سان (پر گهڻو ڪري غير متضاد) آهي. اهو ~ 2,725 K جي درجه حرارت سان حرارتي تابڪاري جي نمائندگي ڪري ٿو، يعني مطلق صفر کان ٻه درجا مٿي. مشاهدو ڪيل ”چمڪندڙ“ تصور ڪيو وڃي ٿو ته بگ بينگ کان تقريباً 3000 سال پوءِ هڪ ناقابل یقین حد تائين گرم ڪائنات (~ 379 K ان وقت) ۾ پيدا ٿيو آهي - آخري ٽٽڻ واري دور ۾، جڏهن ڪائنات پهريون ڀيرو برقي مقناطيسي شعاعن ڏانهن شفاف ٿي وئي (جيتوڻيڪ بگ بينگ دوران ائين نه ٿيو هو). پوئين ٽڙيل پکڙيل دور کان وٺي، انهن هلڪي لهرن جي ڊيگهه تقريبن ايتري قدر وڌي وئي آهي، جيتري ڪائنات پاڻ پکڙيل آهي (تقريباً 000 فيڪٽر جي حساب سان)، ته جيئن توانائيءَ جي کثافت گهٽجي وئي آهي. تنهن ڪري، سي ايم بي جو مشاهدو درجه حرارت صرف 1 K آهي.

حقيقت اها آهي ته هي تابڪاري بنيادي طور تي بي ترتيب آهي (يعني، حرارتي) ان جي فريڪوئنسي اسپيڪٽرم جي فطرت جي اثر سان تصديق ڪئي وئي آهي، جيڪا تصوير ۾ ڏيکاريل آهي. 3.13. هر مخصوص تعدد تي تابڪاري جي شدت گراف تي عمودي طور تي پلاٽ ڪئي وئي آهي، ۽ تعدد کاٻي کان ساڄي طرف وڌي ٿي. لڳاتار وکر 2.2 K جي درجه حرارت لاءِ سيڪشن 2,725 ۾ بحث ڪيل پلانڪ بليڪ باڊي اسپيڪٽرم سان مطابقت رکي ٿو. وکر تي پوائنٽون مخصوص مشاهدن مان ڊيٽا آهن جن لاءِ ايرر بار مهيا ڪيا ويا آهن. ساڳئي وقت، غلطي جي بارن کي 500 ڀيرا وڌايو ويو آهي، ڇاڪاڻ ته ٻي صورت ۾ انهن تي غور ڪرڻ ناممڪن آهي، جيتوڻيڪ ساڄي پاسي، جتي غلطيون پنهنجي وڌ ۾ وڌ پهچي ويندا آهن. نظرياتي وکر ۽ مشاهدي جي نتيجن جي وچ ۾ معاهدو صرف قابل ذڪر آهي - شايد فطرت ۾ موجود حرارتي اسپيڪٽرم سان بهترين معاهدو.

بهرحال، هي اتفاق ڇا ظاهر ڪري ٿو؟ حقيقت اها آهي ته اسان هڪ اهڙي رياست تي غور ڪري رهيا آهيون جيڪا، ظاهري طور تي، thermodynamic equilibrium جي تمام ويجهو هئي (جنهن ڪري اصطلاح اڳ ۾ incoherent استعمال ڪيو ويو هو). پر ان حقيقت مان ڪهڙو نتيجو نڪري ٿو ته نئين ٺاهيل ڪائنات thermodynamic equilibrium جي بلڪل ويجهو هئي؟ اچو ته تصوير ڏانهن واپس وڃو. سيڪشن 3.12 مان 3.3. سڀ کان وڌيڪ وسيع ٿلهو اناج وارو علائقو (تعريف جي لحاظ سان) ڪنهن ٻئي اهڙي علائقي کان تمام وڏو هوندو، ۽ عام طور تي ٻين جي نسبت ايترو وڏو هوندو جو اهو انهن سڀني کي تمام گهڻو ٻوڙي ڇڏيندو! Thermodynamic equilibrium هڪ macroscopic رياست سان ملندڙ جلندڙ آهي، جنهن ۾، ممڪن آهي، ڪنهن به نظام کي جلد يا دير سان ايندي. ڪڏهن ڪڏهن ان کي ڪائنات جي حرارتي موت سڏيو ويندو آهي، پر هن معاملي ۾، ڪافي عجيب، اسان کي ڪائنات جي حرارتي پيدائش بابت ڳالهائڻ گهرجي. صورتحال ان حقيقت جي ڪري پيچيده آهي ته نئين ڄاول ڪائنات تيزيءَ سان ڦهلجي رهي هئي، تنهن ڪري جنهن رياست تي اسان غور ڪري رهيا آهيون، اها حقيقت ۾ عدم توازن آهي. تنهن هوندي به، هن معاملي ۾ توسيع کي لازمي طور تي adiabatic سمجهي سگهجي ٿو - هن نقطي کي مڪمل طور تي 1934 ۾ ٽولمين طرفان ساراهيو ويو [Tolman, 1934]. هن جو مطلب آهي ته انٽروپي قدر توسيع دوران تبديل نه ڪيو. (اهڙي جهڙي صورتحال، جڏهن thermodynamic equilibrium adiabatic توسيع جي ڪري برقرار رهي ٿي، فيز اسپيس ۾ بيان ڪري سگهجي ٿو ته برابر حجم وارن علائقن جي هڪ سيٽ جي طور تي هڪ ٿلهي داڻي واري ورهاڱي سان، جيڪي هڪ ٻئي کان مختلف آهن صرف ڪائنات جي مخصوص حجمن ۾. اسان فرض ڪري سگھون ٿا ته هي پرائمري رياست وڌ ۾ وڌ اينٽراپي جي خاصيت هئي - توسيع جي باوجود!).

ظاهر آهي، اسان کي هڪ غير معمولي پاراڊڪس سان منهن ڏيڻو پوي ٿو. سيڪشن 3.3 ۾ پيش ڪيل دليلن جي مطابق، ٻيو قانون گھرندو آھي (۽ آھي، اصولي طور تي، وضاحت ڪئي وئي آھي) بگ بينگ کي انتهائي گھٽ اينٽروپي سان ميڪرو اسڪوپي رياست آھي. بهرحال، سي ايم بي جي مشاهدي مان ظاهر ٿئي ٿو ته بگ بينگ جي ميڪرو اسڪوپي رياست کي وڏي اينٽروپي جي خاصيت هئي، شايد ممڪن آهي ته وڌ کان وڌ. اسان ڪيڏانهن وڃون ٿا ايترو سنجيده غلط؟

هتي هن تضاد لاءِ هڪ عام وضاحت آهي: اهو فرض ڪيو ويو آهي ته، جيئن ته نئين ڄاول ڪائنات تمام ”ننڍي“ هئي، ان ڪري وڌ ۾ وڌ اينٽراپي جي ڪا حد ٿي سگهي ٿي، ۽ thermodynamic توازن جي حالت، جيڪا بظاهر ان وقت برقرار هئي. صرف ان وقت ممڪن حد جي سطح اينٽراپي. بهرحال، هي غلط جواب آهي. اهڙي تصوير مڪمل طور تي مختلف صورتحال سان مطابقت رکي سگهي ٿي، جنهن ۾ ڪائنات جي ماپ جو دارومدار ڪجهه ٻاهرين پابندين تي هوندو، مثال طور، هڪ گئس جي صورت ۾، جيڪو سيلنڊر ۾ بند ٿيل پسٽن سان گڏ هوندو آهي. انهي حالت ۾، پسٽن جو دٻاء ڪجهه خارجي ميڪانيزم طرفان مهيا ڪيل آهي، جيڪو توانائي جي ٻاهرين ذريعن (يا آئوٽليٽ) سان ليس آهي. پر اها صورتحال پوري ڪائنات تي لاڳو نه ٿي ٿئي، جنهن جي جاميٽري ۽ توانائي، گڏوگڏ ان جي ”مجموعي سائيز“ جو تعين مڪمل طور تي اندروني ڍانچي طرفان ڪيو وڃي ٿو ۽ آئن اسٽائن جي عام نظريي جي نزاڪت جي متحرڪ مساواتن جي ذريعي سنڀاليو وڃي ٿو. مساواتون جيڪي معاملي جي حالت کي بيان ڪن ٿيون؛ ڏسو سيڪشن 3.1 ۽ 3.2). اهڙين حالتن ۾ (جڏهن وقت جي هدايت جي حوالي سان مساوات مڪمل طور تي مقرر ۽ غير متغير آهن - سيڪشن 3.3 ڏسو)، فيز اسپيس جو ڪل مقدار وقت سان تبديل نٿو ڪري سگهي. اهو فرض ڪيو ويو آهي ته اسٽيج اسپيس P پاڻ کي ”ترقي“ نه ڪرڻ گهرجي! سمورو ارتقا صرف اسپيس P ۾ وکر C جي مقام سان بيان ڪيو ويو آهي ۽ ان صورت ۾ ڪائنات جي مڪمل ارتقا جي نمائندگي ڪري ٿو (ڏسو سيڪشن 3.3).

شايد اهو مسئلو وڌيڪ واضح ٿي ويندو جيڪڏهن اسان ڪائنات جي زوال جي پوئين مرحلن تي غور ڪنداسين، جڏهن اهو وڏي حادثي جي ويجهو آهي. فريڊمين ماڊل کي ياد ڪريو K > 0، Λ = 0، تصوير ۾ ڏيکاريل آهي. سيڪشن 3.2 ۾ 3.1a. اسان هاڻي سمجهون ٿا ته هن ماڊل ۾ خرابيون مادي جي غير منظم ورڇ جي ڪري پيدا ٿيون آهن ۽ ڪجهه حصن ۾ مقامي تباهي اڳ ۾ ئي ٿي چڪي آهي، بليڪ هول پنهنجي جاءِ تي ڇڏي ويا آهن. پوءِ اسان کي اهو فرض ڪرڻ گهرجي ته ان کان پوءِ ڪجهه بليڪ هول هڪ ٻئي سان ملي ويندا ۽ هڪ حتمي واحديت ۾ ٽٽڻ هڪ انتهائي پيچيده عمل ثابت ٿيندو، جنهن ۾ مثالي گول سميٽري فريڊمين جي سختي سان سميٽري بگ ڪش سان لڳ ڀڳ ڪجھ به مشترڪ نه هوندو. تصوير ۾ پيش ڪيل ماڊل. 3.6 اي. ان جي برعڪس، ڪيفيت جي لحاظ کان، تباهيءَ واري صورتحال تصوير ۾ ڏيکاريل وڏي گندگي جي وڌيڪ ياد ڏياري ويندي. 3.14 هڪ؛ نتيجي ۾ هڪجهڙائي جيڪا هن معاملي ۾ پيدا ٿئي ٿي، ڪنهن حد تائين، سيڪشن 3.2 جي آخر ۾ ذڪر ڪيل BCLM مفروضي سان مطابقت رکي ٿي. آخري ٽٽڻ واري حالت ۾ ناقابل تصور اينٽراپي هوندي، جيتوڻيڪ ڪائنات واپس هڪ ننڍڙي سائيز تائين سڪي ويندي. جيتوڻيڪ هي خاص (مقامي طور تي بند ٿيل) فريڊمين ماڊل کي ٻيهر گڏ ڪرڻ واري نموني کي في الحال اسان جي پنهنجي ڪائنات جي قابل اطمينان نمائندگي نه سمجهيو وڃي ٿو، ساڳيا خيالات ٻين فريڊمين ماڊل تي لاڳو ٿين ٿا، ڪاسمولوجيڪل مستقل سان يا ان کان سواءِ. ڪنهن به اهڙي نموني جو ٽٽڻ وارو نسخو، مادي جي اڻ برابري ورڇ جي ڪري هڪجهڙي پريشانيءَ جو تجربو ڪري، ٻيهر هڪ تمام واپرائيندڙ افراتفري ۾ تبديل ٿيڻ گهرجي، بليڪ هول (تصوير 3.14 ب) وانگر هڪ واحديت. انهن مان هر هڪ رياست ۾ وقت کي ڦيرائڻ سان، اسان هڪ ممڪن ابتدائي واحديت (امڪاني بگ بينگ) تائين پهچنداسين، جنهن جي مطابق، وڏي اينٽراپي آهي، جيڪا هتي انٽراپي جي ”سيلنگ“ بابت ڪيل مفروضي جي تضاد آهي (تصوير 3.14 سي).

هتي مون کي متبادل امکانات ڏانهن وڃڻ گهرجي جيڪي ڪڏهن ڪڏهن سمجهيا ويندا آهن. ڪجهه نظرياتي ماهرن جو چوڻ آهي ته ٻئي قانون کي ڪنهن نه ڪنهن طرح پاڻ کي اهڙين ٽٽڻ واري ماڊلز ۾ تبديل ڪرڻ گهرجي، ته جيئن ڪائنات جي ڪل اينٽراپي (وڌ کان وڌ توسيع کان پوءِ) جيئن بگ حادثو ويجهو اچي، تيئن آهستي آهستي ننڍو ٿيندو. بهرحال، اهڙي تصوير خاص طور تي بليڪ هولز جي موجودگيءَ ۾ تصور ڪرڻ مشڪل آهي، جيڪي هڪ ڀيرو ٺهي وڃن ٿيون، پاڻ ئي انٽراپي کي وڌائڻ لاءِ ڪم ڪرڻ لڳن ٿيون (جيڪو واقعا افق جي ويجهو صفر ڪونز جي جڳهه تي وقت جي توازن سان جڙيل آهي، ڏسو تصوير 3.9). اهو دور مستقبل تائين جاري رهندو - گهٽ ۾ گهٽ جيستائين بليڪ هول هاڪنگ ميڪانيزم جي اثر هيٺ بخار نه ٿي وڃن (ڏسو سيڪشن 3.7 ۽ 4.3). ڪنهن به صورت ۾، هي امڪان هتي پيش ڪيل دليلن کي باطل نٿو ڪري. اتي هڪ ٻيو اهم مسئلو آهي جيڪو اهڙن پيچيده ڪلپسنگ ماڊلز سان جڙيل آهي ۽ جنهن بابت پڙهندڙن پاڻ سوچيو هوندو: بليڪ هولز جي هڪجهڙائي هڪ ئي وقت پيدا نه ٿي سگهي ٿي، تنهن ڪري جڏهن اسان وقت کي ريورس ڪنداسين، اسان کي بگ بينگ نه ٿيندو، جيڪو ٿئي ٿو "سڀني ۽ سڌو". بهرحال، اهو خاص طور تي هڪ خاصيت آهي (اڃا تائين ثابت نه ڪيو ويو آهي، پر قائل ڪندڙ) مضبوط ڪائناتي سينسرشپ جي مفروضي [Penrose، 1998a؛ PkR، سيڪشن 28.8]، جنهن جي مطابق، عام صورت ۾، اهڙي هڪجهڙائي اسپيس وانگر هوندي (سيڪشن 1.7)، ۽ ان ڪري سمجهي سگهجي ٿو هڪ وقت وارو واقعو. ان کان سواء، مضبوط ڪائناتي سنسرشپ جي مفروضي جي صحيحيت جي سوال کان سواء، ڪيترائي حل ڄاڻن ٿا جيڪي هن شرط کي پورو ڪن ٿا، ۽ اهڙن سڀني اختيارن (جڏهن وڌايو ويندو) نسبتا اعلي اينٽروپي قدر هوندا. اهو اسان جي نتيجن جي صحيحيت بابت خدشات کي تمام گهڻو گھٽائي ٿو.

ان جي مطابق، اسان کي اهو ثبوت نه ٿو ملي ته، ڪائنات جي ننڍڙن فضائي طول و عرض کي ڏنو وڃي، لازمي طور تي ممڪن اينٽراپي جي هڪ خاص "گهٽ ڇت" هوندي. اصولي طور تي، بليڪ هول جي صورت ۾ مادي جو جمع ٿيڻ ۽ ”بليڪ هول“ جي انفراديت جو هڪ واحد واحد افراتفري ۾ ضم ٿيڻ هڪ اهڙو عمل آهي جيڪو مڪمل طور تي ٻئي قانون سان مطابقت رکي ٿو، ۽ اهو آخري عمل لازمي طور تي وڏي پئماني تي وڌڻ سان گڏ هوندو آهي. entropy ۾. ڪائنات جي آخري حالت، جاميٽري معيارن جي لحاظ کان "ننڍي" ۾، هڪ ناقابل تصور اينٽروپي ٿي سگهي ٿي، جيڪا اهڙي ٽٽڻ واري ڪائناتي ماڊل جي نسبتا ابتدائي مرحلن کان تمام گهڻي آهي، ۽ فضائي ننڍڙو پاڻ کي وڌ ۾ وڌ قدر لاء "ڇت" مقرر نٿو ڪري. اينٽراپي جي، جيتوڻيڪ اهڙي ”ڇت“ (جڏهن وقت جي وهڪري کي ڦيرائيندي) صرف وضاحت ڪري سگهي ٿي ڇو ته اينٽراپي بگ بينگ دوران انتهائي گهٽ هئي. حقيقت ۾، اهڙي تصوير (Fig. 3.14 a, b)، جيڪا عام طور تي ڪائنات جي زوال جي نمائندگي ڪري ٿي، پاراڊڪس جو هڪ حل پيش ڪري ٿي: ڇو بگ بينگ جي دوران ان جي مقابلي ۾ غير معمولي طور تي گهٽ اينٽروپي هئي، جيڪا ٿي سگهي ٿي. حقيقت اها آهي ته ڌماڪو گرم هو (۽ اهڙي رياست کي وڌ ۾ وڌ اينٽروپي هجڻ گهرجي). جواب اهو آهي ته اينٽراپي بنيادي طور تي وڌي سگهي ٿي جيڪڏهن فضائي هڪجهڙائي کان وڏي انحراف جي اجازت ڏني وڃي، ۽ هن قسم جو سڀ کان وڏو واڌارو بي ترتيبيءَ سان جڙيل آهي، ڇاڪاڻ ته بليڪ هول جي ظاهر ٿيڻ سان. نتيجي طور، هڪ فضائي طور تي هڪجهڙائي وارو بگ بينگ، حقيقت ۾، نسبتا ڳالهائڻ، ناقابل اعتبار حد تائين گهٽ اينٽروپي ٿي سگهي ٿو، ان حقيقت جي باوجود ته ان جو مواد ناقابل اعتبار حد تائين گرم هو.

ثبوتن جي سڀ کان زبردست ٽڪرن مان هڪ آهي ته بگ بينگ حقيقت ۾ ڪافي حد تائين هڪجهڙائي وارو هو، جيڪو FLRU ماڊل جي جاميٽري سان مطابقت رکي ٿو (پر تصوير 3.14c ۾ بيان ڪيل بي ترتيب واحديت جي وڌيڪ عام صورت سان مطابقت ناهي)، ٻيهر اچي ٿو. RI کان، پر هن ڀيري ان جي thermodynamic نوعيت جي بجاءِ ان جي angular homogeneity سان. اها هڪجهڙائي حقيقت ۾ ظاهر ٿئي ٿي ته RI جو گرمي پد عملي طور تي آسمان جي ڪنهن به نقطي تي ساڳيو هوندو آهي، ۽ هڪجهڙائي کان انحراف 10-5 کان وڌيڪ نه هوندا آهن (اهڙي ننڍڙي ڊاپلر اثر لاءِ ترتيب ڏنل آهي جيڪا اسان جي چوڌاري واري معاملي ذريعي حرڪت سان لاڳاپيل آهي. ). ان کان علاوه، ڪهڪشائن ۽ ٻين مادو جي ورڇ ۾ تقريبن آفاقي هڪجهڙائي آهي. اهڙيءَ طرح، بيريون جي ورڇ (ڏسو سيڪشن 1.3) ڪافي وڏي پيماني تي اهم هڪجهڙائي جي خاصيت آهي، جيتوڻيڪ اتي قابل ذڪر بي ضابطگيون آهن، خاص طور تي نام نهاد ويڊس، جتي ڏسڻ واري مادي جي کثافت بنيادي طور تي اوسط کان گهٽ آهي. عام طور تي، اهو دليل ڏئي سگهجي ٿو ته هڪجهڙائي وڌيڪ آهي وڌيڪ آهي ڪائنات جي ماضي ۾ اسان کي نظر اچي ٿو، ۽ RI مادي جي ورڇ جو سڀ کان پراڻو ثبوت آهي جيڪو اسان سڌو سنئون ڪري سگهون ٿا.

هيءَ تصوير ان خيال سان مطابقت رکي ٿي ته پنهنجي ترقيءَ جي شروعاتي مرحلن ۾ هيءَ ڪائنات بيحد هڪجهڙائي هئي، پر ٿورڙي غير منظم کثافتن سان. وقت گذرڻ سان گڏ (۽ مختلف قسم جي ”رگڙ“ جي اثر هيٺ - عمل جيڪي لاڳاپا حرڪتن کي سست ڪن ٿا)، اهي کثافت جي بي ضابطگيون ڪشش ثقل جي اثر هيٺ تيز ٿي ويون، جيڪي مادي جي بتدريج ڪلمپنگ جي خيال سان مطابقت رکن ٿيون. وقت سان گڏ، ڪلمپنگ وڌائي ٿو، نتيجي ۾ تارن جي ٺهڻ؛ اهي ڪهڪشائن ۾ گڏ ٿين ٿا، جن مان هر هڪ مرڪز ۾ هڪ وڏو بليڪ هول ٺاهي ٿو. آخرڪار، هي ڪلمپنگ ڪشش ثقل جي ناگزير اثر جي ڪري آهي. اهڙا عمل درحقيقت اينٽراپي ۾ مضبوط واڌ سان جڙيل آهن ۽ اهو ظاهر ڪن ٿا ته، ڪشش ثقل کي نظر ۾ رکندي، اهو ابتدائي چمڪندڙ بال، جنهن مان اڄ تائين صرف RI باقي آهي، وڌ کان وڌ اينٽراپي کان پري ٿي سگهي ٿي. ھن بال جي حرارتي نوعيت، جيئن تصوير ۾ ڏيکاريل پلانڪ اسپيڪٽرم مان ثابت ٿئي ٿو. 3.13، صرف اهو ئي چوي ٿو: جيڪڏهن اسان ڪائنات کي سمجهون ٿا (آخري ٽٽڻ واري دور ۾) صرف هڪ سرشتي جي طور تي جنهن ۾ مادي ۽ توانائي هڪ ٻئي سان لهه وچڙ ۾ اچي ٿي، ته پوءِ اسان سمجهي سگهون ٿا ته اهو اصل ۾ thermodynamic equilibrium ۾ هو. بهرحال، جيڪڏهن اسان ڪشش ثقل جي اثرن کي به مدنظر رکون ٿا، ته تصوير ڊرامي طور تبديل ٿي وڃي ٿي.

جيڪڏهن اسان تصور ڪريون، مثال طور، هڪ سيل بند ڪنٽينر ۾ هڪ گيس، ته پوءِ اهو فرض ڪرڻ فطري آهي ته اها ان ميڪرو اسڪوپي حالت ۾ پنهنجي وڌ ۾ وڌ اينٽراپي تائين پهچي ويندي جڏهن اها پوري ڪنٽينر ۾ برابر ورهائجي (تصوير 3.15 a). انهي سلسلي ۾، اهو هڪ گرم بال وانگر هوندو جيڪو RI پيدا ڪيو، جيڪو آسمان ۾ برابر طور تي ورهايو ويو آهي. تنهن هوندي، جيڪڏهن توهان گيس جي ماليڪيولن کي بدلائي جسمن جي هڪ وسيع سرشتي سان هڪ ٻئي سان ڪشش ثقل سان ڳنڍيل آهي، مثال طور، انفرادي تارا، توهان کي مڪمل طور تي مختلف تصوير ملي ٿي (تصوير 3.15 ب). ڪشش ثقل جي اثرن جي ڪري، تارا اڻ برابريءَ سان ورهائجي ويندا، ڪلستر جي صورت ۾. آخرڪار، سڀ کان وڏي اينٽراپي حاصل ڪئي ويندي جڏهن ڪيترائي تارا ٽٽندا يا بليڪ هول ۾ ضم ٿي ويندا. جيتوڻيڪ هن عمل ۾ گهڻو وقت لڳي سگهي ٿو (جيتوڻيڪ ان کي انٽر اسٽيلر گيس جي موجودگيءَ جي ڪري رگڻ جي سهولت ڏني ويندي)، اسان ڏسنداسين ته آخرڪار، جڏهن ڪشش ثقل غالب ٿئي ٿي، انٽراپي وڌيڪ آهي، گهٽ هڪجهڙائي سان مادو سسٽم ۾ ورهايو ويندو آهي. .

اهڙا اثر روزمره جي تجربي جي سطح تي به ڳولي سگهجن ٿا. ھڪڙو پڇي سگھي ٿو: ڌرتيء تي زندگي کي برقرار رکڻ ۾ ٻئي قانون جو ڪردار ڇا آھي؟ توهان اڪثر ٻڌندا سين ته اسان هن ڌرتيءَ تي رهون ٿا سج مان حاصل ٿيندڙ توانائي جي مهرباني. پر جيڪڏهن اسان ڌرتيءَ کي مجموعي طور تي سمجهون ته اهو مڪمل طور تي سچو بيان نه آهي، ڇاڪاڻ ته ڌرتيءَ کي ڏينهن ۾ مليل لڳ ڀڳ سموري توانائي جلد ئي وري خلا ۾، اونداهي رات جي آسمان ۾ پکڙجي ٿي. (يقيناً، گلوبل وارمنگ ۽ تابڪاري جي زوال جي ڪري ڌرتيءَ جي گرم ٿيڻ جهڙن عنصرن جي ڪري درست توازن ٿورو ترتيب ڏنو ويندو.) ٻي صورت ۾، ڌرتيءَ ڪجهه ڏينهن اندر ئي تيزيءَ سان گرم ٿيندي ۽ رهڻ لائق نه ٿي ويندي! بهرحال، سج مان سڌو حاصل ڪيل فوٽونز نسبتاً وڌيڪ فريڪوئنسي وارا هوندا آهن (اهي اسپيڪٽرم جي پيلي حصي ۾ مرڪوز هوندا آهن)، ۽ ڌرتي خلا ۾ انفراريڊ اسپيڪٽرم ۾ تمام گهٽ فريڪوئنسي فوٽونز خارج ڪري ٿي. پلانڪ جي فارمولي مطابق (E = hν، ڏسو سيڪشن 2.2)، سج مان ايندڙ هر هڪ فوٽون انفرادي طور تي خلا ۾ خارج ٿيل فوٽون کان تمام گهڻو وڌيڪ توانائي رکي ٿو، تنهن ڪري توازن حاصل ڪرڻ لاءِ، ڌرتيءَ تي اچڻ کان وڌيڪ ڪيترائي فوٽان ڇڏڻ گهرجن ( ڏسو تصوير 3.16). جيڪڏهن گهٽ فوٽونز اچن ٿا ته پوءِ ايندڙ توانائيءَ ۾ آزاديءَ جا گهٽ درجا هوندا ۽ ٻاهر نڪرندڙ توانائي وڌيڪ هوندي، ۽ تنهن ڪري، بولٽزمان جي فارمولي (S = k log V) مطابق، ايندڙ فوٽن وٽ ٻاهر نڪرندڙن جي ڀيٽ ۾ تمام گهٽ اينٽروپي هوندي. . اسان ٻوٽن ۾ موجود گھٽ اينٽراپي توانائي استعمال ڪندا آهيون اسان جي پنهنجي اينٽراپي کي گھٽ ڪرڻ لاءِ: اسان ٻوٽا يا ٻوٽا کائو ٿا. اهڙيءَ طرح ڌرتيءَ تي زندگي زندهه ۽ ترقي ڪري ٿي. (ظاهري طور تي، اهي خيال پهريون ڀيرو واضح طور تي 1967 ۾ Erwin Schrödinger ٺاهيا هئا، جڏهن هن پنهنجي انقلابي ڪتاب Life as It Is [Schrödinger, 2012] لکيو.

هن گهٽ-انٽروپي توازن بابت سڀ کان اهم حقيقت هي آهي: سج هڪ مڪمل طور تي اونداهي آسمان ۾ هڪ گرم جڳهه آهي. پر اهڙيون حالتون ڪيئن پيدا ٿيون؟ ڪيتريون ئي پيچيده عمل ڪردار ادا ڪيا، جن ۾ شامل آهن جيڪي thermonuclear رد عمل سان لاڳاپيل آهن، پر سڀ کان اهم شيء اها آهي ته سج هر وقت موجود آهي. ۽ اهو پيدا ٿيو ڇاڪاڻ ته شمسي مادو (جهڙوڪ معاملو جيڪو ٻين تارن کي ٺاهيندو آهي) ڪشش ثقل جي ڪلمپنگ جي عمل ذريعي ترقي ڪئي، ۽ اهو سڀ ڪجهه گئس ۽ اونداهي مادو جي نسبتا هڪجهڙائي سان شروع ٿيو.

هتي اسان کي هڪ پراسرار مادو جو ذڪر ڪرڻو پوندو جنهن کي ڊارڪ ميٽر سڏيو ويندو آهي، جيڪو بظاهر ڪائنات جي مادي (غير Λ) مواد جو 85 سيڪڙو آهي، پر اهو صرف ڪشش ثقل جي رابطي سان معلوم ٿئي ٿو، ۽ ان جي ساخت نامعلوم ناهي. اڄ اسان صرف ان معاملي کي حساب ۾ رکون ٿا جڏهن مجموعي ماس جو اندازو لڳايو وڃي، جيڪو ڪجهه عددي مقدار کي ڳڻڻ وقت گهربل هوندو آهي (ڏسو سيڪشن 3.6، 3.7، 3.9، ۽ وڌيڪ اهم نظرياتي ڪردار لاءِ ڊارڪ ميٽر، ڏسو سيڪشن 4.3). اونداهي معاملي جي معاملي کان سواءِ، اسان ڏسون ٿا ته مادي جي اصل يونيفارم ورڇ جي گهٽ-انٽراپي نوعيت اسان جي زندگين لاءِ ڪيتري اهم ثابت ٿي آهي. اسان جو وجود، جيئن اسان ان کي سمجھون ٿا، ان جو دارومدار گھٽ-انٽروپي ڪشش ثقل جي ذخيري تي آهي جيڪو مادي جي ابتدائي يونيفارم ورڇ جي خصوصيت آهي.

هتي اسان هڪ قابل ذڪر- حقيقت ۾، شاندار- بگ بينگ جي پهلوءَ تي پهتا آهيون. اسرار نه رڳو ان ۾ آهي ته اهو ڪيئن ٿيو، پر حقيقت ۾ اهو پڻ آهي ته اهو هڪ انتهائي گهٽ اينٽروپي واقعو هو. ان کان علاوه، جيڪا ڳالهه قابل ذڪر آهي، اها اهڙي صورتحال ايتري به نه آهي، جيڪا حقيقت اها آهي ته اينٽراپي صرف هڪ خاص حوالي سان گهٽ هئي، يعني: آزادي جا ڪشش ثقل درجا، ڪنهن سبب جي ڪري، مڪمل طور تي دٻجي ويا هئا. اهو مادي جي آزاديءَ جي درجي ۽ (اليڪٽروميگنيٽڪ) شعاعن جي بلڪل ابتڙ آهي، ڇاڪاڻ ته اهي ظاهر ٿيندا آهن ته گرم حالت ۾ وڌ ۾ وڌ اينٽراپي سان. منهنجي خيال ۾، اهو شايد تمام گهڻي ڪائناتي اسرار آهي، ۽ ڪجهه سببن لاء اهو اڃا تائين گهٽجي ويو آهي!

ان تي وڌيڪ تفصيل سان غور ڪرڻ ضروري آهي ته بگ بينگ جي حالت ڪيتري خاص هئي ۽ ڪشش ثقل جي ڪلمپنگ جي عمل ۾ ڪهڙي اينٽراپي پيدا ٿي سگهي ٿي. تنهن ڪري، توهان کي پهريان اهو سمجهڻ جي ضرورت آهي ته ڇا ناقابل اعتماد اينٽروپي اصل ۾ هڪ بليڪ هول ۾ موروثي آهي (ڏسو تصوير 3.15 ب). اسان هن مسئلي کي سيڪشن 3.6 ۾ بحث ڪنداسين. پر هينئر لاءِ، اچو ته هيٺين سان لاڳاپيل هڪ ٻئي مسئلي ڏانهن رخ ڪريون، ڪافي امڪان: سڀ کان پوءِ، ڪائنات اصل ۾ لامحدود ٿي سگهي ٿي (جيئن ته FLRU ماڊلز جي صورت ۾ K. 0، ڏسو سيڪشن 3.1) يا گهٽ ۾ گهٽ ڪائنات جو گهڻو حصو سڌو سنئون نظر نه ٿو اچي. ان جي مطابق، اسان برهمانياتي افق جي مسئلي ڏانهن وڃو، جنهن تي اسين ايندڙ حصي ۾ بحث ڪنداسين.

» ڪتاب بابت وڌيڪ معلومات لاء، مهرباني ڪري دورو ڪريو پبلشر جي ويب سائيٽ
» مضمونن جو جدول
» اقتباس

Khabrozhiteli لاءِ ڪوپن تي 25٪ رعايت - جديد سائنس

ڪتاب جي پيپر ورشن جي ادائگي تي، هڪ ڪتاب اي ميل تي موڪليو ويندو.

جو ذريعو: www.habr.com