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आधुनिक भौतिकी की सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक एकल या 'एकीकृत' सिद्धांत खोजना है जो प्रकृति के सभी नियमों को एक ही ढांचे में वर्णित कर सके। एक जो दो महान (और असंगत) सिद्धांतों को जोड़ता है, जिनका उपयोग आज वैज्ञानिक वास्तविकता को समझने के लिए करते हैं: आइंस्टीन की सामान्य सापेक्षता, जो बड़े पैमाने पर ब्रह्मांड का वर्णन करती है; और क्वांटम यांत्रिकी, जो परमाणु स्तर पर हमारी दुनिया का वर्णन करती है। इन दो सफल सिद्धांतों के एक साथ फिट होने का कारण विज्ञान के सामने सबसे महान रहस्यों में से एक है।
यदि इसकी पुष्टि हो जाती है, तो 'क्वांटम उत्कीर्णन' के इस सिद्धांत में वास्तविकता का स्थूल और सूक्ष्म विवरण दोनों शामिल होंगे, और हमारा सिद्धांत उन घटनाओं की गहरी दृष्टि भी देगा जो आज अप्राप्य हैं जैसे कि ब्लैक होल या वह क्षण जिसमें ब्रह्मांड का निर्माण हुआ।
लेकिन इसे कैसे प्राप्त करें? लगभग एक सदी से, भौतिकविदों की कई पीढ़ियों ने, बिना सफलता के, यह पता लगाने की कोशिश की है कि बहुत छोटे क्षेत्र में शासन करने वाले कानून हमारे आस-पास की स्थूल दुनिया में 'काम' क्यों नहीं करते हैं, और इसके विपरीत भी। अब, स्वीडन में चाल्मर्स यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने अमेरिकी एमआईटी के साथ मिलकर 'नेचर कम्युनिकेशंस' में एक लेख प्रकाशित किया है जिसमें उन्होंने सुझाव दिया है कि गुरुत्वाकर्षण, वह बल जो ब्रह्मांड पर हावी है, बड़े पैमाने पर उत्पन्न होता है। वास्तव में क्वांटम दुनिया से। इस असाधारण निष्कर्ष तक पहुंचने के लिए, शोधकर्ताओं ने उन्नत गणित और तथाकथित 'होलोग्राफिक सिद्धांत' की ओर रुख किया है।
अध्ययन के सह-लेखक डैनियल पर्सन बताते हैं, "प्रकृति की आंखों को समझने के हमारे प्रयास," और जिस भाषा में ये कानून लिखे गए हैं वह गणित है। जब हम भौतिकी में प्रश्नों के उत्तर खोजते हैं, तो वे अक्सर हमें गणित में भी नई खोजों की ओर ले जाते हैं। "यह इंटरैक्शन क्वांटम गुरुत्व की खोज में विशेष रूप से प्रमुख है, जहां प्रयोग करना बेहद कठिन है।"
किसी घटना का एक उदाहरण जिसके लिए उसके ब्लैक होल के इस प्रकार के एकीकृत विवरण की आवश्यकता होती है। एक ब्लैक होल तब बनता है जब एक पर्याप्त भारी तारा अपने ही गुरुत्वाकर्षण बल के कारण ढह जाता है, जिससे उसका सारा द्रव्यमान एक अत्यंत छोटी मात्रा में केंद्रित हो जाता है। ब्लैक होल की क्वांटम यांत्रिकी का वर्णन अभी भी प्रारंभिक अवस्था में है, लेकिन इसमें शानदार उन्नत गणित शामिल है।
एकीकृत सिद्धांत के इस मामले में, लेख के पहले हस्ताक्षरकर्ता, रॉबर्ट बर्मन द्वारा समझाया गया, “चुनौती यह वर्णन करना है कि गुरुत्वाकर्षण तरंग एक 'आकस्मिक' घटना के रूप में कैसे बनी। जिस तरह रोजमर्रा की घटनाएँ, जैसे कि तरल का प्रवाह, व्यक्तिगत बूंदों की अराजक गतिविधियों से उभरती हैं, हम यह वर्णन करना चाहते हैं कि सूक्ष्म स्तर पर क्वांटम-मैकेनिकल प्रणाली से गुरुत्वाकर्षण कैसे उभरता है।
इस रूप से, शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया कि क्वांटम यांत्रिकी की एक विशेष प्रणाली से बजरी कैसे निकलती है, क्वांटम बजरी द्वारा सरलीकृत मॉडल में जिसे 'होलोग्राफिक सिद्धांत' कहा जाता है।
"गणितीय तकनीकों का उपयोग करते हुए जिनकी मैंने पहले ही जांच की थी," बर्मन आगे कहते हैं, "हम पहले की तुलना में अधिक सटीक तरीके से यह व्याख्या तैयार करने में कामयाब रहे कि होलोग्राफिक सिद्धांत के माध्यम से गुरुत्वाकर्षण कैसे उत्पन्न होता है।"
नया लेख रहस्यमयी डार्क एनर्जी से निपटने का एक नया तरीका भी पेश कर सकता है। आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत में गुरुत्वाकर्षण को एक ज्यामितीय घटना के रूप में वर्णित किया गया है। जिस तरह एक ताजा बना बिस्तर किसी व्यक्ति के वजन के नीचे झुकता है, उसी तरह भारी वस्तुएं अंतरिक्ष-समय को मोड़ सकती हैं, जो 'कपड़ा' है जो ब्रह्मांड को बनाता है।
लेकिन आइंस्टीन के सिद्धांत के अनुसार, खाली स्थान, ब्रह्मांड की 'वैक्यूम अवस्था' में भी एक समृद्ध ज्यामितीय संरचना होती है। यदि हम माइक्रोस्कोप से इस शून्य के पास जाएं और देखें, तो हमें छोटे-छोटे क्वांटम यांत्रिक उतार-चढ़ाव या तरंगें दिखाई देंगी, जिन्हें डार्क एनर्जी के रूप में जाना जाता है, रहस्यमय ऊर्जा का निर्माण होता है जिसे ब्रह्मांड के त्वरित विस्तार के लिए जिम्मेदार माना जाता है।
अध्ययन से इस बात की नई समझ पैदा हो सकती है कि ये सूक्ष्म क्वांटम-मैकेनिकल तरंगें कैसे उभरती हैं, साथ ही आइंस्टीन के गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत और क्वांटम यांत्रिकी के बीच संबंध भी, कुछ वैज्ञानिक दशकों से कोशिश कर रहे हैं।
“ये परिणाम - पर्सन का निष्कर्ष है - होलोग्राफिक सिद्धांत के अन्य पहलुओं के परीक्षण की संभावना को खोलते हैं, जैसे कि ब्लैक होल का सूक्ष्म विवरण। "हमें यह भी उम्मीद है कि हम भविष्य में गणित में नई जमीन हासिल करने के लिए इन नई अंतर्दृष्टि का उपयोग करने में सक्षम होंगे।"
