अल्बर्ट आइंस्टीन के सापेक्षता के क्रांतिकारी सामान्य सिद्धांत ने गुरुत्वाकर्षण को स्पेसटाइम के ताने-बाने में वक्रता के रूप में वर्णित किया है। कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, डेविस के गणितज्ञ शॉकवेव्स पर विचार करते हुए उस कपड़े को सिकोड़ने का एक नया तरीका लेकर आए हैं।
यूसी डेविस में गणित के प्रोफेसर ब्लेक टेम्पल कहते हैं, 'हम दिखाते हैं कि स्पेसटाइम स्थानीय रूप से उस बिंदु पर फ्लैट नहीं हो सकता है जहां दो शॉकवेव टकराते हैं।' 'यह सामान्य सापेक्षता में एक नई तरह की विलक्षणता है।'
टेंपल और उनके सहयोगी इस गणित का अध्ययन करते हैं कि कैसे एक संपूर्ण तरल पदार्थ में शॉकवेव्स स्पेसटाइम की वक्रता को प्रभावित करती हैं। उनके नए मॉडल साबित करते हैं कि विलक्षणताएं उन बिंदुओं पर दिखाई देती हैं जहां सदमे की लहरें टकराती हैं। वोगलर के गणितीय मॉडल ने दो शॉकवेव टकराने का अनुकरण किया। रिंटजेस ने समीकरणों के विश्लेषण के साथ पीछा किया जो वर्णन करता है कि जब शॉकवेव्स पार हो जाती हैं तो क्या होता है। उन्होंने कहा कि विलक्षणता ने 'नियमितता विलक्षणता' बनाई।
'आश्चर्य की बात है,' मंदिर ने यूनिवर्स टुडे को बताया, 'यह है कि लहरों की बातचीत के रूप में सांसारिक कुछ एक स्पेसटाइम विलक्षणता के रूप में कुछ चरम हो सकता है - यद्यपि एक बहुत ही हल्के नए प्रकार की विलक्षणता। यह भी आश्चर्य की बात है कि वे आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत के सबसे मौलिक समीकरणों में बनते हैं, एक पूर्ण द्रव के समीकरण।
परिणाम दो पेपरों में टेम्पल द्वारा स्नातक छात्रों मोरित्ज़ रेंटजेस और ज़ेके वोगलर के साथ जर्नल प्रोसीडिंग्स ऑफ़ द रॉयल सोसाइटी ए में रिपोर्ट किए गए हैं।
आइंस्टीन ने 1916 में प्रकाशित अपने सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के साथ आधुनिक भौतिकी में क्रांति ला दी। संक्षेप में सिद्धांत अंतरिक्ष को एक चार-आयामी कपड़े के रूप में वर्णित करता है जिसे ऊर्जा और ऊर्जा के प्रवाह द्वारा विकृत किया जा सकता है। गुरुत्वाकर्षण खुद को इस कपड़े की वक्रता के रूप में दिखाता है। 'सिद्धांत इस धारणा के साथ शुरू होता है कि स्पेसटाइम (एक 4-आयामी सतह, एक गोले की तरह 2 आयामी नहीं), भी' स्थानीय रूप से सपाट है, 'मंदिर बताते हैं। 'रिंटजेस का प्रमेय साबित करता है कि शॉकवेव इंटरैक्शन के बिंदु पर, यह [स्पेसटाइम] स्थानीय रूप से सपाट होने के लिए बहुत 'क्रिंकल्ड' है।
हम आमतौर पर ब्लैक होल को एक विलक्षणता के रूप में सोचते हैं जो कि यह है। लेकिन यह स्पष्टीकरण का केवल एक हिस्सा है। एक ब्लैक होल के अंदर, स्पेसटाइम की वक्रता इतनी तेज और चरम हो जाती है कि कोई भी ऊर्जा, यहां तक कि प्रकाश भी नहीं बच सकता। मंदिर का कहना है कि एक विलक्षणता अधिक सूक्ष्म हो सकती है जहां किसी भी समन्वय प्रणाली में स्थानीय रूप से सपाट दिखने के लिए केवल स्पेसटाइम का एक टुकड़ा नहीं बनाया जा सकता है।
'स्थानीय रूप से समतल' उस स्थान को संदर्भित करता है जो एक निश्चित दृष्टिकोण से सपाट प्रतीत होता है। सतह से पृथ्वी के बारे में हमारा दृष्टिकोण एक अच्छा उदाहरण है। समुद्र के बीच में एक नाविक को पृथ्वी चपटी दिखती है। जब हम सतह से दूर जाते हैं तभी पृथ्वी की वक्रता स्पष्ट होती है। आइंस्टीन का सामान्य सापेक्षता का सिद्धांत इस धारणा से शुरू होता है कि स्पेसटाइम भी स्थानीय रूप से सपाट है। शॉकवेव एक तरल पदार्थ के दबाव और घनत्व में अचानक परिवर्तन, या असंतुलन पैदा करते हैं। यह स्पेसटाइम की वक्रता में एक छलांग बनाता है लेकिन टीम के मॉडल में दिखाई देने वाली 'क्रिंकलिंग' बनाने के लिए पर्याप्त नहीं है, मंदिर कहते हैं।
टेंपल की खोज का सबसे अच्छा हिस्सा यह है कि सब कुछ, बिग बैंग के दौरान शॉकवेव्स पर उसका पहले का काम और वोगलर और रिंटजेस के काम का संयोजन एक साथ फिट बैठता है।
बहुत सी शांति है, ”मंदिर कहते हैं। 'यह वास्तव में मेरे लिए सबसे अच्छा हिस्सा है।
मुझे यह पसंद है कि यह बहुत सूक्ष्म है। और मुझे यह पसंद है कि शॉकवेव सिद्धांत का गणितीय क्षेत्र, समस्याओं का समाधान करने के लिए बनाया गया, जिसका सामान्य सापेक्षता से कोई लेना-देना नहीं था, ने हमें एक नई तरह की स्पेसटाइम विलक्षणता की खोज के लिए प्रेरित किया है। मुझे लगता है कि यह एक बहुत ही दुर्लभ चीज है, और मैं इसे पीढ़ी-दर-पीढ़ी की खोज में एक बार कहूंगा।'
जबकि मॉडल कागज पर अच्छा दिखता है, टेंपल और उनकी टीम को आश्चर्य होता है कि 'नियमितता विलक्षणता' पर स्पेसटाइम में खड़ी ढाल वास्तविक दुनिया में अपेक्षित प्रभाव से अधिक कैसे हो सकती है। सामान्य सापेक्षता भविष्यवाणी करती है कि ब्लैक होल जैसी विशाल वस्तुओं के टकराने से गुरुत्वाकर्षण तरंगें उत्पन्न हो सकती हैं। 'हमें आश्चर्य है कि क्या एक विस्फोट करने वाली तारकीय सदमे की लहर एक पतन के अग्रणी किनारे पर एक विस्फोट के झटके से टकराती है, जो अपेक्षित गुरुत्वाकर्षण तरंगों की तुलना में अधिक मजबूत हो सकती है,' मंदिर कहते हैं। 'यह गोलाकार समरूपता में नहीं हो सकता है, जिसे हमारा प्रमेय मानता है, लेकिन सिद्धांत रूप में यह हो सकता है यदि समरूपता थोड़ी टूट गई हो।'
चित्र का शीर्षक: बिग बैंग की शुरुआत में अंतरिक्ष-समय के उच्छेदन की कलाकार प्रस्तुति। जॉन विलियम्स/ टेराज़ूम
