हमारे ब्रह्माण्ड का आकार कैसा है? ब्रह्माण्ड का आकार कैसा है? अंतरिक्ष की शास्त्रीय टोपोलॉजी

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ब्रह्माण्ड किस रूप में विद्यमान है?: अनंत अंतरिक्ष की खोज, WMAP ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि मानचित्र, ब्रह्मांड की ज्यामिति और तस्वीरों के साथ अनुमानित आकार।

क्या यह सोचने लायक भी है कि ब्रह्मांड किस आकार का है? हम किसके साथ काम कर रहे हैं? गोला? शंकु? समतल? और इसका निर्धारण कैसे करें?

ब्रह्माण्ड ही एकमात्र ऐसा स्थान है जहाँ हम मौजूद हैं और इससे आगे हम बच नहीं सकते (क्योंकि वहाँ कुछ भी नहीं है)। भौतिक नियमों, प्राकृतिक स्थिरांकों और फूटती हुई भारी धातुओं की बदौलत, हम कई आकाशगंगाओं में से एक में खोई हुई एक छोटी चट्टानी गेंद पर जीवन बनाने में कामयाब रहे।

लेकिन क्या आप जानना नहीं चाहते कि आप कहाँ रहते हैं? बस हर चीज़ को बाहर से देखने का अवसर प्राप्त करें, जैसा कि हमने अपने मूल ग्रह पृथ्वी के साथ किया था। आपके देखने के लिए? अंतहीन अंधेरा? बहुत सारे बुलबुले? स्नोबॉल? एलियंस के हाथ में चूहे की भूलभुलैया या कुछ और? ब्रह्माण्ड का आकार क्या है?

खैर, इसका उत्तर बहुत सरल है, लेकिन अजीब भी है। प्राचीन काल में ही लोगों ने ब्रह्मांड के आकार के बारे में सोचना शुरू कर दिया था। और लोगों ने जानकारी के अभाव में कुछ बहुत ही अद्भुत चीज़ें पेश कीं। हिंदू ग्रंथों के अनुसार यह एक आदमी के आकार का अंडा था। यूनानियों ने शून्य में तैरता हुआ एक द्वीप देखा। अरस्तू का कहना है कि ब्रह्मांड का आकार एक अनंत गोले या बस एक कछुए जैसा है।

दिलचस्प बात यह है कि अल्बर्ट आइंस्टीन का योगदान इनमें से प्रत्येक मॉडल का परीक्षण करने में मदद करता है। वैज्ञानिक तीन पसंदीदा आकृतियाँ लेकर आए हैं: सकारात्मक रूप से घुमावदार, नकारात्मक रूप से घुमावदार और सपाट। हम समझते हैं कि ब्रह्मांड 4 आयामों में मौजूद है और कोई भी आकृति पागल लवक्राफ्टियन ज्यामिति पर आधारित है। तो अपनी अधिकतम कल्पना का प्रयोग करें और चलें!

सकारात्मक रूप से घुमावदार संस्करण के साथ, हमें एक चार-आयामी क्षेत्र मिलता है। इस किस्म का अंत तो है, लेकिन कोई स्पष्ट सीमा नहीं है। अधिक सटीक रूप से, शुरुआत में लौटने से पहले दो कण इसे पार करेंगे। आप इसका परीक्षण घर पर भी कर सकते हैं। एक गुब्बारा लें और एक सीधी रेखा खींचें जब तक कि वह शुरुआती बिंदु पर वापस न आ जाए।

यह प्रजाति तीन आयामों में फिट होती है और अंतरिक्ष में भारी मात्रा में ऊर्जा होने पर दिखाई देती है। पूरी तरह से झुकने या बंद करने के लिए, जगह को फैलने से रोकना होगा। ऐसा तब होगा जब बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडार सामने आएगा जो बढ़त बना सकता है। वर्तमान साक्ष्य दर्शाते हैं कि विस्तार एक कभी न ख़त्म होने वाली प्रक्रिया है। इसलिए यह परिदृश्य प्रश्न से बाहर है।

ब्रह्मांड की नकारात्मक रूप से घुमावदार आकृति एक चार आयामी काठी है। यह खुला है, स्थान और समय की सीमाओं के बिना। यहां बहुत कम ऊर्जा है, इसलिए ब्रह्मांड का विस्तार बंद नहीं होगा। यदि आप दो कणों को सीधी रेखाओं के साथ भेजते हैं, तो वे कभी नहीं मिलेंगे, बल्कि तब तक अलग हो जाएंगे जब तक कि वे अलग-अलग दिशाओं में न चले जाएं।

यदि चरम सीमाओं के बीच ऊर्जा की महत्वपूर्ण मात्रा में उतार-चढ़ाव होता है, तो अनंत के बाद विस्तार रुक जाएगा। यह एक सपाट ब्रह्मांड है. यहां दो कण समानांतर में यात्रा करेंगे, लेकिन कभी अलग नहीं होंगे या मिलेंगे नहीं।

इन तीन आकृतियों की कल्पना करना आसान है, लेकिन कई और विकल्प भी हैं। सॉकर बॉल एक गोलाकार ब्रह्मांड की अवधारणा की याद दिलाती है। डोनट तकनीकी रूप से सपाट है, लेकिन कुछ बिंदुओं पर जुड़ा हुआ है। कुछ लोगों का मानना ​​है कि विशाल गर्म और ठंडे स्थान इस विकल्प के पक्ष में बोलते हैं। आप फोटो में ब्रह्मांड की अनुमानित आकृतियाँ देख सकते हैं।

और अब हम पाइप पर आते हैं। यह एक अन्य प्रकार की नकारात्मक वक्रता है। एक सिरा संकरा होगा और दूसरा चौड़ा। पहले भाग में, सब कुछ संकीर्ण लग रहा था और दो आयामों में मौजूद था। और चौड़े में अधिकतम दूरी तय करना संभव होगा, लेकिन आपको विपरीत दिशा में लौटना होगा (मोड़ पर दिशा बदल जाती है)।

तो क्या? हम किसके साथ काम कर रहे हैं? बैगल? हवा उपकरण? पनीर का एक विशाल सिर? वैज्ञानिकों ने अभी तक पाइप और काठी के विकल्प से इंकार नहीं किया है।

ग्रम्प्स तर्क देंगे कि यह सब व्यर्थ है और हम कभी भी सच्चाई नहीं जान पाएंगे। लेकिन आइए इतना स्पष्ट न हों। प्लैंक के नवीनतम डेटा से पता चलता है कि हमारा ब्रह्मांड... सपाट है! असीम रूप से सीमित, पूरी तरह से घुमावदार और ऊर्जा की एक सटीक महत्वपूर्ण मात्रा के साथ।

यह अकल्पनीय है कि हम न केवल यह पता लगा सकते हैं कि ब्रह्मांड कैसा दिखता है, बल्कि ऐसे लोग भी हैं जो लगातार और भी अधिक जानकारी प्राप्त करने का प्रयास कर रहे हैं। यदि "फ्लैट" आपको उबाऊ लगता है, तो यह न भूलें कि हमारे पास अभी तक पर्याप्त जानकारी नहीं है। तो यह पूरी तरह से संभव है कि हम सभी एक विशाल डोनट में मौजूद हो सकते हैं।

एक बहुत बड़ी गेंद की कल्पना करो. यद्यपि यह बाहर से त्रि-आयामी दिखाई देता है, इसकी सतह - एक गोला - द्वि-आयामी है, क्योंकि गोले के साथ गति की केवल दो स्वतंत्र दिशाएँ हैं। यदि आप बहुत छोटे थे और इस गेंद की सतह पर रहते थे, तो आप अच्छी तरह से मान सकते हैं कि आप किसी गोले पर नहीं, बल्कि एक बड़ी सपाट द्वि-आयामी सतह पर रहते हैं। लेकिन यदि आप किसी गोले पर दूरियों को सटीकता से मापें, तो आप समझेंगे कि आप समतल सतह पर नहीं, बल्कि एक बड़े गोले की सतह पर रहते हैं ( लगभग। अनुवादग्लोब की सतह के साथ सादृश्य बनाना शायद बेहतर होगा)।
एक गेंद की सतह की वक्रता का विचार पूरे ब्रह्मांड पर लागू किया जा सकता है। यह एक बहुत बड़ी सफलता थी आइंस्टीन का सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत. अंतरिक्ष और समय को एक एकल ज्यामितीय इकाई में संयोजित किया गया जिसे कहा जाता है अंतरिक्ष समय, और यह स्पेस-टाइम था ज्यामिति, यह हो सकता था मुड़, ठीक वैसे ही जैसे एक विशाल गेंद की सतह घुमावदार होती है।
जब आप एक बड़ी गेंद की सतह को एक चीज के रूप में देखते हैं, तो आप गोले के पूरे स्थान को एक संपूर्ण के रूप में महसूस करते हैं। गणितज्ञों को गोले की सतह बहुत पसंद है इसलिए यह परिभाषा पूरे गोले का वर्णन करती है, न कि उसके केवल एक भाग का। स्पेसटाइम की ज्यामिति का वर्णन करने का एक प्रमुख पहलू यह है कि हमें संपूर्ण स्थान और संपूर्ण समय का वर्णन करने की आवश्यकता है। इसका मतलब है कि हमें "सबकुछ" और "हमेशा" का वर्णन "एक बोतल में" करने की आवश्यकता है। अंतरिक्ष-समय की ज्यामिति सभी अंतरिक्ष और सभी समय की एक गणितीय इकाई के रूप में एक साथ ज्यामिति है।

अंतरिक्ष-समय की ज्यामिति क्या निर्धारित करती है?

मूल रूप से, भौतिक विज्ञानी इस तरह काम करते हैं - वे गति के समीकरणों की तलाश करते हैं जिनके समाधान उस प्रणाली का सबसे अच्छा वर्णन करते हैं जिसका भौतिक विज्ञानी वर्णन करना चाहते हैं। आइंस्टीन का समीकरणका प्रतिनिधित्व करता है दिक्-काल की गति का शास्त्रीय समीकरण. यह शास्त्रीय है क्योंकि इसे प्राप्त करते समय क्वांटम प्रभावों को ध्यान में नहीं रखा गया था। और इस प्रकार, अंतरिक्ष-समय की ज्यामिति की व्याख्या किसी भी क्वांटम अनिश्चितताओं से रहित, एक विशेष रूप से शास्त्रीय अवधारणा के रूप में की जाती है। इसीलिए यह सटीक सिद्धांत का सर्वोत्तम सन्निकटन है।
आइंस्टीन के समीकरणों के अनुसार, किसी दिए गए दिशा में स्पेसटाइम की वक्रता सीधे सभी स्पेसटाइम में हर चीज की ऊर्जा और गति से संबंधित होती है जो स्पेसटाइम नहीं है। दूसरे शब्दों में, आइंस्टीन के समीकरण गुरुत्वाकर्षण को गैर-गुरुत्वाकर्षण से और ज्यामिति को गैर-ज्यामिति से जोड़ते हैं। वक्रता गुरुत्वाकर्षण है, और बाकी सब इलेक्ट्रॉन और क्वार्क हैं, जो परमाणु बनाते हैं, जो बदले में पदार्थ, विद्युत चुम्बकीय विकिरण बनाते हैं, प्रत्येक कण - अंतःक्रिया का वाहक (गुरुत्वाकर्षण को छोड़कर) - घुमावदार स्थान-समय में "जीवित" रहता है और साथ ही आइंस्टीन के समीकरणों के अनुसार इस वक्रता को निर्धारित करता है।

हमारे अंतरिक्ष-समय की ज्यामिति क्या है?

जैसा कि अभी उल्लेख किया गया है, किसी दिए गए स्थान-समय के संपूर्ण विवरण में न केवल शामिल है सारी जगह, लेकिन सभी समय. दूसरे शब्दों में, स्पेसटाइम में वे सभी घटनाएँ शामिल हैं जो कभी घटित हुई हैं और जो कभी घटित होंगी।
सच है, अब, यदि हम इस अवधारणा में बहुत अधिक शाब्दिक हैं, तो हम समस्याओं में पड़ सकते हैं, क्योंकि हम ब्रह्मांड में ऊर्जा घनत्व और गति के वितरण में उन सभी छोटे परिवर्तनों को ध्यान में नहीं रख पाएंगे जो कभी हुए हैं और होंगे ब्रह्माण्ड में अभी भी होते हैं। लेकिन, सौभाग्य से, मानव मस्तिष्क जैसी अवधारणाओं के साथ काम करने में सक्षम है मतिहीनताऔर सन्निकटनइस प्रकार, हम एक अमूर्त मॉडल का निर्माण कर सकते हैं जो बड़े पैमाने पर, जैसे आकाशगंगा समूहों के पैमाने पर, अवलोकन योग्य ब्रह्मांड का काफी अच्छी तरह से वर्णन करता है।
लेकिन समीकरणों को हल करने के लिए यह पर्याप्त नहीं है. स्पेसटाइम की वक्रता के संबंध में कुछ सरलीकृत धारणाएँ बनाना भी आवश्यक है। पहली धारणा जो हम बनाएंगे वह यह है स्पेसटाइम को बड़े करीने से स्पेस और टाइम में विभाजित किया जा सकता है. हालाँकि, यह हमेशा नहीं किया जा सकता है; उदाहरण के लिए, ब्लैक होल के घूमने के कुछ मामलों में, स्थान और समय एक साथ "घूमते" हैं और इस प्रकार उन्हें बड़े करीने से अलग नहीं किया जा सकता है। हालाँकि, इस बात का कोई संकेत नहीं है कि हमारा ब्रह्मांड भी इसी तरह घूम सकता है। इस प्रकार, हम आसानी से यह अनुमान लगा सकते हैं कि स्पेस-टाइम को इस प्रकार वर्णित किया जा सकता है समय के साथ स्थान बदल रहा है.
बिग बैंग सिद्धांत से आने वाली अगली महत्वपूर्ण धारणा यह है अंतरिक्ष किसी भी बिंदु पर किसी भी दिशा में एक जैसा दिखता है. किसी भी दिशा में एक जैसा दिखने का गुण आइसोट्रॉपी कहलाता है और किसी भी बिंदु पर एक जैसा दिखने का गुण समरूपता कहलाता है। तो हम मान लेते हैं कि हमारा स्थान सजातीय और आइसोट्रोपिक. ब्रह्माण्डविज्ञानी इसे धारणा कहते हैं अधिकतम समरूपता. बड़े पैमाने पर यह काफी उचित धारणा मानी जाती है।
हमारे ब्रह्मांड की अंतरिक्ष-समय ज्यामिति के लिए आइंस्टीन के समीकरणों को हल करते समय, ब्रह्मांडविज्ञानी तीन मुख्य प्रकार की ऊर्जा पर विचार करते हैं जो अंतरिक्ष-समय को मोड़ सकती हैं और मोड़ती भी हैं:
1. निर्वात ऊर्जा
2. विकिरण
3. साधारण पदार्थ
विकिरण और साधारण पदार्थ को ब्रह्मांड में भरने वाली एक सजातीय गैस के रूप में माना जाता है, जिसमें घनत्व से दबाव से संबंधित स्थिति के कुछ समीकरण होते हैं।
एक बार ऊर्जा स्रोतों की एकरूपता और अधिकतम समरूपता की धारणा बन जाने के बाद, आइंस्टीन के समीकरणों को दो अंतर समीकरणों में घटाया जा सकता है जिन्हें सरल गणना विधियों का उपयोग करके आसानी से हल किया जा सकता है। समाधानों से हमें दो चीज़ें मिलती हैं: अंतरिक्ष की ज्यामितिऔर तब समय के साथ अंतरिक्ष के आयाम कैसे बदलते हैं.

खुला, बंद या सपाट?

यदि समय के प्रत्येक क्षण में प्रत्येक बिंदु पर स्थान सभी दिशाओं में एक जैसा दिखता है, तो ऐसा स्थान होना ही चाहिए निरंतर वक्रता. यदि वक्रता एक बिंदु से दूसरे बिंदु पर बदलती है, तो अंतरिक्ष अलग-अलग बिंदुओं से और अलग-अलग दिशाओं में अलग दिखेगा। इसलिए, यदि स्थान अधिकतम सममित है, तो सभी बिंदुओं पर वक्रता समान होनी चाहिए.
यह आवश्यकता कुछ हद तक संभावित ज्यामिति को तीन तक सीमित कर देती है: निरंतर सकारात्मक, नकारात्मक और शून्य वक्रता (सपाट) वाला स्थान। ऐसे मामले में जब कोई निर्वात ऊर्जा (लैम्ब्डा शब्द) नहीं है, केवल सामान्य पदार्थ और विकिरण है, वक्रता, बाकी सब चीजों के अलावा, विकास के समय के बारे में प्रश्न का उत्तर भी देती है:
सकारात्मक वक्रता: निरंतर सकारात्मक वक्रता वाला एक एन-आयामी स्थान एक एन-आयामी क्षेत्र है। वह ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल जिसमें अंतरिक्ष में निरंतर सकारात्मक वक्रता होती है, कहलाता है बंद किया हुआब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल. इस मॉडल में, बिग बैंग के समय अंतरिक्ष शून्य आयतन से फैलता है, फिर किसी समय यह अपने अधिकतम आयतन तक पहुँच जाता है और बिग क्रंच तक सिकुड़ना शुरू कर देता है।
शून्य वक्रता: शून्य वक्रता वाला स्थान कहलाता है समतलअंतरिक्ष। ऐसा समतल स्थान सघन नहीं होता, यह सभी दिशाओं में अनंत रूप से फैला हुआ होता है, जैसे यह केवल फैला हुआ होता है खुलाअंतरिक्ष। ऐसा ब्रह्माण्ड समय के साथ असीमित रूप से विस्तारित होता है।
नकारात्मक वक्रता: निरंतर नकारात्मक वक्रता वाला एक एन-आयामी स्थान एक एन-आयामी छद्ममंडल है। एकमात्र चीज़ जिससे ऐसी अनोखी दुनिया कमोबेश परिचित हो सकती है वह हाइपरबोलॉइड है, जो एक द्वि-आयामी हाइपरस्फेयर है। ऋणात्मक वक्रता वाला स्थान आयतन में अनंत होता है। नकारात्मक वक्रता वाले स्थान में इसका एहसास होता है खुलाब्रह्मांड। यह, एक सपाट की तरह, समय में असीमित रूप से फैलता है।
यह क्या निर्धारित करता है कि ब्रह्मांड खुला होगा या बंद? एक बंद ब्रह्मांड के लिए, कुल ऊर्जा घनत्व एक सपाट ब्रह्मांड के अनुरूप ऊर्जा घनत्व से अधिक होना चाहिए, जिसे कहा जाता है क्रांतिक घनत्व. चलिए डालते हैं. तब एक बंद ब्रह्मांड में w 1 से बड़ा है, एक सपाट ब्रह्मांड में w=1, और में खुला ब्रह्मांड w 1 से कम है.
उपरोक्त सभी बातें केवल उसी स्थिति में सत्य हैं जब केवल सामान्य प्रकार के पदार्थ - धूल और विकिरण - को ध्यान में रखा जाता है और उपेक्षित कर दिया जाता है निर्वात ऊर्जा, जो अच्छी तरह से मौजूद हो सकता है। निर्वात ऊर्जा घनत्व स्थिर है, इसे भी कहा जाता है ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक.

डार्क मैटर कहाँ से आता है?

ब्रह्मांड में बहुत सारे अलग-अलग पदार्थ हैं, जैसे तारे या गर्म गैस या कुछ और, जो अन्य तरंग दैर्ध्य पर दृश्य प्रकाश या विकिरण उत्सर्जित करते हैं। और यह सब या तो आँखों से देखा जा सकता है, या दूरबीनों की मदद से, या कुछ जटिल उपकरणों की मदद से। हालाँकि, यह सब हमारे ब्रह्मांड में नहीं है - पिछले दो दशकों में, खगोलविदों ने इस बात के प्रमाण खोजे हैं कि ब्रह्मांड में बहुत सारा अदृश्य पदार्थ है।
उदाहरण के लिए, यह पता चला है कि तारों और अंतरतारकीय गैस के रूप में दृश्यमान पदार्थ आकाशगंगाओं को गुरुत्वाकर्षण से बांधे रखने के लिए पर्याप्त नहीं है। औसत आकाशगंगा को वास्तव में कितने पदार्थ की आवश्यकता है ताकि वह बिखर न जाए, इसके अनुमान ने भौतिकविदों और खगोलविदों को इस निष्कर्ष पर पहुंचाया है कि ब्रह्माण्ड में अधिकांश पदार्थ अदृश्य है. इस पदार्थ को कहा जाता है गहरे द्रव्यऔर यह ब्रह्माण्ड विज्ञान के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।
चूँकि ब्रह्माण्ड में डार्क मैटर है, तो यह क्या हो सकता है? इसे किस चीज़ से "बनाया" जा सकता है? यदि इसमें सामान्य पदार्थ की तरह क्वार्क शामिल होते, तो प्रारंभिक ब्रह्मांड को हमारे ब्रह्मांड में अब की तुलना में कहीं अधिक हीलियम और ड्यूटेरियम का उत्पादन करना चाहिए था। कण भौतिकविदों का मानना ​​है कि डार्क मैटर का निर्माण होता है सुपरसिमेट्रिक कण, जो बहुत भारी होते हैं, लेकिन सामान्य कणों के साथ बहुत कमजोर रूप से संपर्क करते हैं जो अब त्वरक पर देखे जाते हैं।
इसलिए, ब्रह्माण्ड में एक सपाट ब्रह्माण्ड के लिए भी आवश्यक से बहुत कम दृश्यमान पदार्थ है। अत: यदि ब्रह्माण्ड में और कुछ नहीं है तो वह खुला ही होगा। हालाँकि, क्या ब्रह्मांड को "बंद" करने के लिए पर्याप्त डार्क मैटर है? दूसरे शब्दों में, यदि w B सामान्य पदार्थ का घनत्व है, और w D गहरे पदार्थ का घनत्व है, तो क्या संबंध w B + w D = 1 है? आकाशगंगा समूहों में होने वाली हलचलों के एक अध्ययन से पता चलता है कि कुल घनत्व क्रांतिक घनत्व का लगभग 30% है, जिसमें दृश्य पदार्थ लगभग 5% और डार्क मैटर 25% है।
लेकिन यह अंत नहीं है - हमारे पास अभी भी ब्रह्मांड में ऊर्जा का एक और स्रोत है - ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक।

ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के बारे में क्या?

आइंस्टाइन को अपने ही काम के नतीजे पसंद नहीं आये. उनके गति के समीकरणों के अनुसार, साधारण पदार्थ से भरे ब्रह्मांड का विस्तार होना चाहिए। लेकिन आइंस्टीन एक ऐसा सिद्धांत चाहते थे जिसमें ब्रह्मांड हमेशा एक ही आकार का रहे। और ऐसा करने के लिए, उन्होंने समीकरणों में एक शब्द जोड़ा, जिसे अब के रूप में जाना जाता है ब्रह्माण्ड संबंधी शब्द, जो, जब सामान्य पदार्थ और विकिरण के ऊर्जा घनत्व में जोड़ा जाता है, तो ब्रह्मांड को कभी भी विस्तारित या सिकुड़ने की अनुमति नहीं मिलती है, बल्कि हमेशा के लिए वही रहता है।
हालाँकि, जब हबल को पता चला कि हमारे ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है, तो आइंस्टीन के ब्रह्माण्ड संबंधी शब्द को भुला दिया गया और "छोड़ दिया गया"। हालाँकि, कुछ समय बाद, इसमें रुचि सापेक्षतावादी क्वांटम सिद्धांतों द्वारा जागृत हुई, जिसमें ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक आभासी कणों और एंटीपार्टिकल्स के क्वांटम दोलनों से स्वाभाविक रूप से गतिशील रूप से प्रकट होता है। इसे क्वांटम शून्य ऊर्जा स्तर कहा जाता है और यह एक बहुत ही संभावित उम्मीदवार है निर्वात ऊर्जाअंतरिक्ष समय। हालाँकि, क्वांटम सिद्धांत की अपनी "समस्याएँ" हैं - इस वैक्यूम ऊर्जा को बहुत बड़ा कैसे न बनाया जाए, और यही एक कारण है कि भौतिक विज्ञानी सुपरसिमेट्रिक सिद्धांतों की खोज कर रहे हैं।
ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक ब्रह्माण्ड के विस्तार को या तो तेज़ या धीमा कर सकता है, यह इस पर निर्भर करता है कि यह सकारात्मक है या नकारात्मक। और जब ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक को सामान्य पदार्थ और विकिरण के अलावा अंतरिक्ष-समय में जोड़ा जाता है, तो चित्र ऊपर वर्णित खुले या बंद ब्रह्मांड के सबसे सरल मामलों की तुलना में बहुत अधिक जटिल हो जाता है।

तो उत्तर क्या है?

बिग बैंग के लगभग तुरंत बाद, विकिरण प्रभुत्व युग, जो हमारे ब्रह्मांड के विकास के पहले दस से एक लाख वर्षों तक चला। अब पदार्थ के प्रमुख रूप साधारण पदार्थ और निर्वात ऊर्जा हैं। खगोलविदों की नवीनतम टिप्पणियों को देखते हुए,
1. हमारा ब्रह्माण्ड अच्छी सटीकता के साथ समतल है: ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण उस समय का बचा हुआ अवशेष है जब ब्रह्मांड गर्म था और गर्म फोटॉन गैस से भरा हुआ था। तब से, हालांकि, ब्रह्मांड के विस्तार के कारण, ये फोटॉन ठंडे हो गए हैं, और अब उनका तापमान 2.73 K है। हालांकि, यह विकिरण थोड़ा अमानवीय है; हमारी वर्तमान स्थिति से दिखाई देने वाली उनकी विषमताओं का कोणीय आकार, स्थानिक पर निर्भर करता है ब्रह्माण्ड की वक्रता. तो, ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण की अनिसोट्रॉपी के अवलोकन से सटीक संकेत मिलता है कि हमारा ब्रह्माण्ड चपटा है.
2. ब्रह्माण्ड में एक ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक है: ब्रह्मांड में निर्वात ऊर्जा है, या कम से कम कुछ ऐसा है जो निर्वात ऊर्जा के रूप में कार्य करता है, जिसके कारण ब्रह्मांड त्वरित गति से विस्तारित होता है। ब्रह्मांड के त्वरित विस्तार का प्रमाण दूर के सुपरनोवा के रेडशिफ्ट पर डेटा है।
3. ब्रह्माण्ड में अधिकांश पदार्थ डार्क मैटर के रूप में है: आकाशगंगाओं की गति के अध्ययन से यह निष्कर्ष निकलता है कि तारे, आकाशगंगा, ग्रह और अंतरतारकीय गैस के रूप में सामान्य पदार्थ ब्रह्मांड में कुल पदार्थ का केवल एक छोटा सा अंश बनाते हैं।
आज के ज़माने की तरह


तो अब ब्रह्मांड में निर्वात का ऊर्जा घनत्व डार्क मैटर के ऊर्जा घनत्व से दोगुना से अधिक है, और साथ ही बैरोनिक दृश्यमान पदार्थ के योगदान को आसानी से नजरअंदाज किया जा सकता है। इसलिए हमारे सपाट ब्रह्मांड का हमेशा के लिए विस्तार होना चाहिए।

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ब्रह्मांड की संरचना का अगला संस्करण उल्म विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी फ्रैंक स्टीनर द्वारा सामने रखा गया था, जिन्होंने अपने सहयोगियों के साथ मिलकर विल्किंसन माइक्रोवेव अनिसोट्रॉपी जांच (डब्ल्यूएमएपी) अंतरिक्ष जांच द्वारा एकत्र किए गए डेटा का पुन: विश्लेषण किया, जो एक बार था कॉस्मिक माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण की विस्तृत फोटोग्राफी के लिए लॉन्च किया गया।

हालाँकि, ब्रह्मांड के किनारों के बारे में बात करने में जल्दबाजी न करें। तथ्य यह है कि यह पॉलीहेड्रॉन अपने आप में बंद है, यानी, इसके एक चेहरे तक पहुंचने के बाद, आप बस इस बहुआयामी "मोबियस लूप" के विपरीत पक्ष के माध्यम से वापस अंदर आ जाएंगे।

इस प्रस्तुति से दिलचस्प निष्कर्ष निकलते हैं। उदाहरण के लिए, कि किसी "उच्च गति" रॉकेट पर एक सीधी रेखा में उड़ान भरकर, आप अंततः प्रारंभिक बिंदु पर लौट सकते हैं, या, यदि आप "बहुत बड़ी" दूरबीन लेते हैं, तो आप समान वस्तुओं को अलग-अलग दिशाओं में देख सकते हैं अंतरिक्ष, केवल प्रकाश की अनंत गति के कारण - जीवन के विभिन्न चरणों में।

वैज्ञानिकों ने ऐसे अवलोकन करने की कोशिश की, लेकिन "दर्पण प्रतिबिंब" जैसा कुछ भी नहीं मिला। या तो इसलिए कि मॉडल ग़लत है, या क्योंकि आधुनिक अवलोकन संबंधी खगोल विज्ञान की "सीमा" पर्याप्त नहीं है। फिर भी ब्रह्माण्ड के आकार-प्रकार को लेकर चर्चा जारी है।

अब स्टीनर और उसके साथियों ने आग में नई लकड़ी डाल दी।

प्लैंक का वजन लगभग दो टन होता है। इसे लैग्रेंज बिंदु L2 के आसपास घूमना चाहिए। जैसे ही उपग्रह अपनी धुरी के चारों ओर घूमता है, यह धीरे-धीरे अभूतपूर्व सटीकता और संवेदनशीलता (ईएसए/एओईएस मेडियालैब और ईएसए/सी कैरेउ द्वारा चित्रण) के साथ माइक्रोवेव पृष्ठभूमि का पूरा नक्शा कैप्चर करेगा।

जर्मन भौतिक विज्ञानी ने ब्रह्मांड के कई मॉडल संकलित किए और जांच की कि उनमें माइक्रोवेव पृष्ठभूमि घनत्व तरंगें कैसे बनती हैं। उनका दावा है कि देखे गए ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण का निकटतम मिलान डोनट ब्रह्मांड द्वारा प्रदान किया गया है, और यहां तक ​​कि इसके व्यास की भी गणना की गई है। "डोनट" 56 अरब प्रकाश वर्ष फैला हुआ निकला।

सच है, यह टोरस बिल्कुल सामान्य नहीं है। वैज्ञानिक इसे 3-टोरस कहते हैं। इसके वास्तविक स्वरूप की कल्पना करना कठिन है, लेकिन शोधकर्ता बताते हैं कि कम से कम प्रयास कैसे किया जाए।

सबसे पहले, कल्पना करें कि एक नियमित "डोनट" कैसे बनता है। आप कागज का एक टुकड़ा लें और इसे एक ट्यूब में रोल करें, दो विपरीत किनारों को एक साथ चिपका दें। फिर आप ट्यूब को एक टोरस में रोल करें, इसके दो विपरीत "निकास" को एक साथ चिपका दें।

3-टोरस के साथ, सब कुछ समान है, सिवाय इसके कि शुरुआती घटक एक शीट नहीं है, बल्कि एक घन है, और आपको विमानों के किनारों को नहीं, बल्कि विपरीत चेहरों की प्रत्येक जोड़ी को गोंद करने की आवश्यकता है। इसके अलावा, इसे इस तरह से चिपकाएं कि, क्यूब को उसके एक चेहरे के माध्यम से छोड़ने पर, आप पाएंगे कि आप फिर से इसके विपरीत चेहरे के माध्यम से अंदर आ गए हैं।

स्टीनर के काम पर टिप्पणी करने वाले कई विशेषज्ञों ने कहा कि यह निश्चित रूप से साबित नहीं करता है कि ब्रह्मांड एक "बहुआयामी डोनट" है, लेकिन केवल यह कि यह आकार सबसे संभावित में से एक है। कुछ वैज्ञानिक यह भी कहते हैं कि डोडेकाहेड्रोन (जिसकी तुलना अक्सर सॉकर बॉल से की जाती है, हालांकि यह गलत है) अभी भी एक "अच्छा उम्मीदवार" है।

इस पर फ्रैंक का उत्तर सरल है: रूपों के बीच अंतिम चयन WMAP द्वारा किए गए माप की तुलना में ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण के अधिक सटीक माप के बाद किया जा सकता है। और ऐसा सर्वेक्षण जल्द ही यूरोपीय उपग्रह प्लैंक द्वारा किया जाएगा, जिसे 31 अक्टूबर, 2008 को लॉन्च किया जाना है।

“दार्शनिक दृष्टिकोण से, मुझे यह विचार पसंद है कि ब्रह्मांड सीमित है और एक दिन हम इसका पूरी तरह से पता लगाने और इसके बारे में सब कुछ जानने में सक्षम हो सकते हैं। लेकिन चूँकि भौतिकी के प्रश्नों को दर्शनशास्त्र द्वारा हल नहीं किया जा सकता है, मुझे आशा है कि प्लैंक उनका उत्तर देगा,'' स्टीनर कहते हैं।

प्राचीन काल में लोग सोचते थे कि पृथ्वी चपटी है और तीन व्हेलों पर खड़ी है, तब पता चला कि हमारा एक्यूमिन गोल है और यदि आप हर समय पश्चिम की ओर चलते हैं, तो थोड़ी देर बाद आप अपने शुरुआती बिंदु पर वापस आ जाएंगे। पूर्व। ब्रह्मांड के दृश्य भी इसी तरह बदल गए। एक समय में, न्यूटन का मानना ​​था कि अंतरिक्ष समतल और अनंत था। आइंस्टीन ने हमारी दुनिया को न केवल असीमित और टेढ़ा होने दिया, बल्कि बंद भी होने दिया। कॉस्मिक माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण के अध्ययन के दौरान प्राप्त नवीनतम आंकड़ों से संकेत मिलता है कि ब्रह्मांड अपने आप में बंद हो सकता है। यह पता चला है कि यदि आप हर समय पृथ्वी से दूर उड़ते हैं, तो किसी बिंदु पर आप इसके पास आना शुरू कर देंगे और अंततः वापस लौट आएंगे, पूरे ब्रह्मांड का चक्कर लगाएंगे और दुनिया भर में यात्रा करेंगे, जैसे कि मैगलन के जहाजों में से एक ने चक्कर लगाया था संपूर्ण विश्व, सैनलुकर डी बारामेडा के स्पेनिश बंदरगाह के लिए रवाना हुआ।

यह परिकल्पना कि हमारे ब्रह्मांड का जन्म बिग बैंग के परिणामस्वरूप हुआ था, अब आम तौर पर स्वीकृत मानी जाती है। मामला शुरू में बहुत गर्म, घना और तेजी से बढ़ता गया। तब ब्रह्माण्ड का तापमान कई हजार डिग्री तक गिर गया। उस समय पदार्थ में इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और अल्फा कण (हीलियम नाभिक) शामिल थे, यानी, यह एक अत्यधिक आयनित गैस थी - प्लाज्मा, प्रकाश और किसी भी विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए अपारदर्शी। इस समय शुरू हुआ नाभिक और इलेक्ट्रॉनों का पुनर्संयोजन (संयोजन), यानी तटस्थ हाइड्रोजन और हीलियम परमाणुओं का निर्माण, ने ब्रह्मांड के ऑप्टिकल गुणों को मौलिक रूप से बदल दिया। यह अधिकांश विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए पारदर्शी हो गया।

इस प्रकार, प्रकाश और रेडियो तरंगों का अध्ययन करके, कोई केवल यह देख सकता है कि पुनर्संयोजन के बाद क्या हुआ, और जो कुछ भी पहले हुआ वह आयनित पदार्थ की एक प्रकार की "आग की दीवार" से ढका हुआ है। हम ब्रह्माण्ड के इतिहास में बहुत गहराई से तभी देख सकते हैं जब हम अवशेष न्यूट्रिनो को पंजीकृत करना सीखें, जिसके लिए गर्म पदार्थ बहुत पहले पारदर्शी हो गया, और प्राथमिक गुरुत्वाकर्षण तरंगें, जिसके लिए किसी भी घनत्व का पदार्थ कोई बाधा नहीं है, लेकिन यह का मामला है भविष्य, और उससे बहुत दूर। निकटतम।

तटस्थ परमाणुओं के निर्माण के बाद से, हमारे ब्रह्मांड का लगभग 1,000 गुना विस्तार हुआ है, और पुनर्संयोजन युग से विकिरण आज पृथ्वी पर लगभग तीन डिग्री केल्विन के तापमान के साथ एक अवशेष माइक्रोवेव पृष्ठभूमि के रूप में देखा जाता है। यह पृष्ठभूमि, जिसे पहली बार 1965 में एक बड़े रेडियो एंटीना के परीक्षण के दौरान खोजा गया था, वस्तुतः सभी दिशाओं में समान है। आधुनिक आंकड़ों के अनुसार, परमाणुओं की तुलना में सौ मिलियन गुना अधिक अवशेष फोटॉन हैं, इसलिए हमारी दुनिया ब्रह्मांड के जीवन के पहले मिनटों में उत्सर्जित अत्यधिक लाल प्रकाश की धाराओं में नहाती है।

अंतरिक्ष की शास्त्रीय टोपोलॉजी

100 मेगापार्सेक से बड़े पैमाने पर, ब्रह्मांड का जो हिस्सा हमें दिखाई देता है वह काफी सजातीय है। पदार्थ के सभी घने समूह - आकाशगंगाएँ, उनके समूह और सुपरक्लस्टर - केवल कम दूरी पर देखे जाते हैं। इसके अलावा, ब्रह्मांड भी आइसोट्रोपिक है, यानी, इसके गुण किसी भी दिशा में समान हैं। ये प्रयोगात्मक तथ्य सभी शास्त्रीय ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडलों का आधार हैं, जो पदार्थ के वितरण की गोलाकार समरूपता और स्थानिक एकरूपता मानते हैं।

आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत (जीटीआर) के समीकरणों के शास्त्रीय ब्रह्माण्ड संबंधी समाधान, जो 1922 में अलेक्जेंडर फ्रीडमैन द्वारा पाए गए थे, में सबसे सरल टोपोलॉजी है। उनके स्थानिक खंड विमानों (अनंत समाधानों के लिए) या गोले (सीमित समाधानों के लिए) से मिलते जुलते हैं। लेकिन यह पता चला है कि ऐसे ब्रह्मांडों का एक विकल्प होता है: सीमित मात्रा का एक ब्रह्मांड जिसका कोई किनारा या सीमा नहीं है, जो अपने आप में बंद है।

फ्रीडमैन द्वारा खोजे गए पहले समाधान में केवल एक ही प्रकार के पदार्थ से भरे ब्रह्मांडों का वर्णन किया गया था। पदार्थ के औसत घनत्व में अंतर के कारण अलग-अलग तस्वीरें सामने आईं: यदि यह एक महत्वपूर्ण स्तर से अधिक हो गया, तो सकारात्मक स्थानिक वक्रता, सीमित आयाम और जीवनकाल के साथ एक बंद ब्रह्मांड प्राप्त हुआ। इसका विस्तार धीरे-धीरे धीमा हो गया, रुक गया और इसकी जगह एक बिंदु तक संपीड़न ने ले लिया। क्रांतिक घनत्व से कम घनत्व वाले ब्रह्मांड में नकारात्मक वक्रता थी और इसका अनिश्चित काल तक विस्तार हुआ, इसकी मुद्रास्फीति की दर कुछ स्थिर मूल्य की ओर थी। इस मॉडल को ओपन कहा जाता है। समतल ब्रह्माण्ड, एक मध्यवर्ती मामला जिसका घनत्व क्रांतिक ब्रह्माण्ड के बिल्कुल बराबर है, अनंत है और इसके तात्कालिक स्थानिक खंड शून्य वक्रता के साथ समतल यूक्लिडियन स्थान हैं। एक सपाट, खुले की तरह, अनिश्चित काल तक फैलता है, लेकिन इसके विस्तार की गति शून्य हो जाती है। बाद में, अधिक जटिल मॉडल का आविष्कार किया गया जिसमें एक सजातीय और आइसोट्रोपिक ब्रह्मांड बहुघटक पदार्थ से भरा हुआ था जो समय के साथ बदल गया।

आधुनिक अवलोकनों से पता चलता है कि ब्रह्मांड अब तीव्र गति से विस्तार कर रहा है (देखें "सार्वभौमिक घटनाओं के क्षितिज से परे", संख्या 3, 2006)। यह व्यवहार तब संभव है जब अंतरिक्ष किसी ऐसे पदार्थ (जिसे अक्सर डार्क एनर्जी कहा जाता है) से भरा होता है, जिसका दबाव इस पदार्थ के ऊर्जा घनत्व के करीब उच्च नकारात्मक होता है। डार्क एनर्जी की यह संपत्ति एक प्रकार की एंटीग्रेविटी के उद्भव की ओर ले जाती है, जो बड़े पैमाने पर सामान्य पदार्थ की गुरुत्वाकर्षण शक्तियों पर काबू पाती है। ऐसा पहला मॉडल (तथाकथित लैम्ब्डा शब्द के साथ) स्वयं अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा प्रस्तावित किया गया था।

यदि इस पदार्थ का दबाव स्थिर नहीं रहता है, बल्कि समय के साथ बढ़ता है तो ब्रह्मांड के विस्तार की एक विशेष विधा उत्पन्न होती है। इस स्थिति में, आकार में वृद्धि इतनी तेज़ी से बढ़ती है कि ब्रह्मांड एक सीमित समय में अनंत हो जाता है। आकाशगंगाओं से लेकर प्राथमिक कणों तक सभी भौतिक वस्तुओं के विनाश के साथ स्थानिक आयामों की इतनी तेज मुद्रास्फीति को बिग रिप कहा जाता है।

ये सभी मॉडल ब्रह्मांड के किसी विशेष टोपोलॉजिकल गुणों को नहीं मानते हैं और इसे हमारे परिचित स्थान के समान प्रस्तुत करते हैं। यह तस्वीर उस डेटा से अच्छी तरह मेल खाती है जो खगोलविद दूरबीनों का उपयोग करके प्राप्त करते हैं जो अवरक्त, दृश्यमान, पराबैंगनी और एक्स-रे विकिरण को रिकॉर्ड करते हैं। और केवल रेडियो अवलोकन डेटा, अर्थात् ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि का एक विस्तृत अध्ययन, ने वैज्ञानिकों को संदेह किया कि हमारी दुनिया इतनी सरलता से संरचित है।

वैज्ञानिक "आग की दीवार" से आगे नहीं देख पाएंगे जो हमें हमारे ब्रह्मांड के जीवन के पहले हज़ार वर्षों की घटनाओं से अलग करती है। लेकिन अंतरिक्ष में प्रक्षेपित प्रयोगशालाओं की मदद से, हर साल हम गर्म प्लाज्मा के गर्म गैस में परिवर्तन के बाद क्या हुआ, इसके बारे में अधिक से अधिक सीखते हैं

कक्षीय रेडियो रिसीवर

अंतरिक्ष वेधशाला WMAP (विल्किंसन माइक्रोवेव एनिसोट्रॉपी जांच) द्वारा प्राप्त पहला परिणाम, जिसने ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण की शक्ति को मापा, जनवरी 2003 में प्रकाशित किया गया था और इसमें इतनी लंबे समय से प्रतीक्षित जानकारी थी कि इसकी समझ आज पूरी नहीं हुई है। भौतिकी का उपयोग आमतौर पर नए ब्रह्माण्ड संबंधी डेटा को समझाने के लिए किया जाता है: पदार्थ की स्थिति के समीकरण, विस्तार के नियम और प्रारंभिक गड़बड़ी के स्पेक्ट्रा। लेकिन इस बार विकिरण की ज्ञात कोणीय असमानता की प्रकृति के लिए एक पूरी तरह से अलग स्पष्टीकरण की आवश्यकता थी - एक ज्यामितीय। अधिक सटीक रूप से, टोपोलॉजिकल।

WMAP का मुख्य लक्ष्य ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण (या, जैसा कि इसे माइक्रोवेव पृष्ठभूमि भी कहा जाता है) के तापमान का एक विस्तृत नक्शा बनाना था। WMAP एक अति-संवेदनशील रेडियो रिसीवर है जो एक साथ आकाश में दो बिल्कुल विपरीत बिंदुओं से आने वाले संकेतों का पता लगाता है। वेधशाला को जून 2001 में एक विशेष रूप से शांत और "शांत" कक्षा में लॉन्च किया गया था, जो पृथ्वी से डेढ़ मिलियन किलोमीटर दूर तथाकथित लैग्रेंजियन बिंदु L2 पर स्थित है। 840 किलोग्राम का यह उपग्रह वास्तव में सूर्य की कक्षा में है, लेकिन पृथ्वी और सूर्य के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों की संयुक्त क्रिया के कारण, इसकी कक्षीय अवधि ठीक एक वर्ष है, और यह पृथ्वी से दूर नहीं उड़ता है। उपग्रह को इतनी दूर की कक्षा में लॉन्च किया गया था ताकि सांसारिक मानव निर्मित गतिविधि का हस्तक्षेप ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण के स्वागत में हस्तक्षेप न करे।

अंतरिक्ष रेडियो वेधशाला द्वारा प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, अभूतपूर्व सटीकता के साथ बड़ी संख्या में ब्रह्माण्ड संबंधी मापदंडों को निर्धारित करना संभव था। सबसे पहले, ब्रह्मांड के कुल घनत्व और क्रांतिक घनत्व का अनुपात 1.02±0.02 है (अर्थात, हमारा ब्रह्मांड बहुत कम वक्रता के साथ सपाट या बंद है)। दूसरे, हबल स्थिरांक, जो बड़े पैमाने पर हमारी दुनिया के विस्तार की विशेषता है, 72±2 किमी/सेकंड/एमपीसी। तीसरा, ब्रह्मांड की आयु 13.4 ± 0.3 अरब वर्ष है और पुनर्संयोजन समय के अनुरूप लाल बदलाव 1088 ± 2 है (यह औसत मूल्य है, पुनर्संयोजन सीमा की मोटाई संकेतित त्रुटि से काफी अधिक है)। सिद्धांतकारों के लिए सबसे सनसनीखेज परिणाम अवशेष विकिरण की गड़बड़ी का कोणीय स्पेक्ट्रम था, अधिक सटीक रूप से, दूसरे और तीसरे हार्मोनिक्स का मूल्य बहुत छोटा था।

इस तरह के स्पेक्ट्रम का निर्माण विभिन्न गोलाकार हार्मोनिक्स (मल्टीपोल) के योग के रूप में तापमान मानचित्र का प्रतिनिधित्व करके किया जाता है। इस मामले में, गड़बड़ी की सामान्य तस्वीर से, चर घटकों को अलग किया जाता है जो गोले पर पूर्णांक संख्या में फिट होते हैं: क्वाड्रुपोल 2 बार, ऑक्टूपोल 3 बार, और इसी तरह। गोलाकार हार्मोनिक की संख्या जितनी अधिक होगी, यह उतनी ही अधिक उच्च-आवृत्ति पृष्ठभूमि दोलनों का वर्णन करेगा और संबंधित "स्पॉट" का कोणीय आकार उतना ही छोटा होगा। सैद्धांतिक रूप से, गोलाकार हार्मोनिक्स की संख्या अनंत है, लेकिन वास्तविक अवलोकन मानचित्र के लिए यह उस कोणीय रिज़ॉल्यूशन द्वारा सीमित है जिसके साथ अवलोकन किए गए थे।

सभी गोलाकार हार्मोनिक्स को सही ढंग से मापने के लिए, संपूर्ण आकाशीय क्षेत्र के मानचित्र की आवश्यकता होती है, और WMAP को एक वर्ष के भीतर इसका सत्यापित संस्करण प्राप्त होता है। इस तरह के पहले बहुत विस्तृत नक्शे 1992 में रेलिक और सीओबीई (कॉस्मिक बैकग्राउंड एक्सप्लोरर) प्रयोगों में प्राप्त किए गए थे।

बैगेल कॉफ़ी कप के समान कैसे है?
गणित की एक शाखा है - टोपोलॉजी, जो उन पिंडों के गुणों का अध्ययन करती है जो बिना टूटे या चिपके किसी भी विकृति के तहत संरक्षित होते हैं। कल्पना कीजिए कि जिस ज्यामितीय निकाय में हम रुचि रखते हैं वह लचीला है और आसानी से विकृत हो जाता है। इस मामले में, उदाहरण के लिए, एक घन या पिरामिड को एक गोले या एक बोतल में, एक टोरस ("डोनट") को एक हैंडल के साथ एक कॉफी कप में आसानी से बदला जा सकता है, लेकिन एक गोले को एक हैंडल के साथ बदलना संभव नहीं होगा एक हैंडल के साथ कप यदि आप इस आसानी से विकृत होने वाले शरीर को फाड़ते और चिपकाते नहीं हैं। एक गोले को दो असंबद्ध टुकड़ों में विभाजित करने के लिए, एक बंद कट बनाना पर्याप्त है, लेकिन आप टोरस के साथ केवल दो कट बनाकर ही ऐसा कर सकते हैं। टोपोलॉजिस्ट सभी प्रकार के विदेशी निर्माणों को पसंद करते हैं जैसे कि एक सपाट टोरस, एक सींग वाला गोला या एक क्लेन बोतल, जिसे केवल दोगुने आयामों वाले स्थान में ही सही ढंग से चित्रित किया जा सकता है। इसी तरह, अपने आप में बंद हमारे त्रि-आयामी ब्रह्मांड की कल्पना केवल छह-आयामी अंतरिक्ष में रहकर ही आसानी से की जा सकती है। कुछ समय से, ब्रह्मांडीय टोपोलॉजिस्ट ने अभी तक अतिक्रमण नहीं किया है, जिससे इसे किसी भी चीज में बंद किए बिना, केवल रैखिक रूप से प्रवाहित होने का अवसर मिला है। तो आज सात आयामों के अंतरिक्ष में काम करने की क्षमता यह समझने के लिए काफी है कि हमारे डोडेकाहेड्रल ब्रह्मांड की संरचना कितनी जटिल है।

अंतिम सीएमबी तापमान मानचित्र पांच अलग-अलग आवृत्ति रेंजों में रेडियो उत्सर्जन की तीव्रता को दर्शाने वाले मानचित्रों के श्रमसाध्य विश्लेषण से बनाया गया है।

अप्रत्याशित निर्णय

अधिकांश गोलाकार हार्मोनिक्स के लिए, प्राप्त प्रयोगात्मक डेटा मॉडल गणना के साथ मेल खाता है। केवल दो हार्मोनिक्स, क्वाड्रुपोल और ऑक्टूपोल, सिद्धांतकारों द्वारा अपेक्षित स्तर से स्पष्ट रूप से नीचे थे। इसके अलावा, इस बात की संभावना बहुत कम है कि इतने बड़े विचलन संयोगवश उत्पन्न हो सकते हैं। COBE डेटा में क्वाड्रुपोल और ऑक्टूपोल का दमन नोट किया गया था। हालाँकि, उन वर्षों में प्राप्त नक्शों में खराब रिज़ॉल्यूशन और बहुत अधिक शोर था, इसलिए इस मुद्दे पर चर्चा बेहतर समय तक के लिए स्थगित कर दी गई थी। किस कारण से ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण की तीव्रता में दो सबसे बड़े पैमाने के उतार-चढ़ाव के आयाम इतने छोटे हो गए, यह पहले पूरी तरह से अस्पष्ट था। उन्हें दबाने के लिए किसी भौतिक तंत्र के साथ आना अभी तक संभव नहीं हो पाया है, क्योंकि इसे हमारे द्वारा देखे जाने वाले पूरे ब्रह्मांड के पैमाने पर कार्य करना होगा, इसे और अधिक सजातीय बनाना होगा, और साथ ही छोटे पैमाने पर काम करना बंद करना होगा, जिससे इसे अनुमति मिल सके। अधिक मजबूती से उतार-चढ़ाव. शायद इसीलिए उन्होंने वैकल्पिक रास्तों की तलाश शुरू की और जो सवाल उठा, उसका सामयिक उत्तर मिल गया। भौतिक समस्या का गणितीय समाधान आश्चर्यजनक रूप से सुरुचिपूर्ण और अप्रत्याशित निकला: यह मानने के लिए पर्याप्त था कि ब्रह्मांड अपने आप में बंद एक डोडेकाहेड्रोन है। फिर कम-आवृत्ति हार्मोनिक्स के दमन को पृष्ठभूमि विकिरण के स्थानिक उच्च-आवृत्ति मॉड्यूलेशन द्वारा समझाया जा सकता है। यह प्रभाव एक बंद डोडेकाहेड्रल स्थान के विभिन्न हिस्सों के माध्यम से पुनः संयोजित प्लाज्मा के एक ही क्षेत्र के बार-बार अवलोकन के कारण होता है। यह पता चला है कि ब्रह्मांड के विभिन्न पहलुओं के माध्यम से रेडियो सिग्नल के पारित होने के कारण कम हार्मोनिक्स खुद को रद्द कर देते हैं। दुनिया के ऐसे टोपोलॉजिकल मॉडल में, डोडेकाहेड्रोन के एक चेहरे के पास होने वाली घटनाएं विपरीत चेहरे के करीब होती हैं, क्योंकि ये क्षेत्र समान हैं और वास्तव में ब्रह्मांड का एक और एक ही हिस्सा हैं। इसके कारण, व्यास के विपरीत पक्षों से पृथ्वी पर आने वाला अवशेष प्रकाश प्राथमिक प्लाज्मा के उसी क्षेत्र द्वारा उत्सर्जित होता है। यह परिस्थिति दृश्य घटना क्षितिज की तुलना में आकार में थोड़े बड़े ब्रह्मांड में भी सीएमबी स्पेक्ट्रम के निचले हार्मोनिक्स के दमन की ओर ले जाती है।

अनिसोट्रॉपी मानचित्र
लेख के पाठ में उल्लिखित चतुर्ध्रुव निम्नतम गोलाकार हार्मोनिक नहीं है। इसके अतिरिक्त, एक मोनोपोल (शून्य हार्मोनिक) और एक द्विध्रुव (प्रथम हार्मोनिक) होते हैं। मोनोपोल का परिमाण ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण के औसत तापमान से निर्धारित होता है, जो आज 2.728 K है। इसे सामान्य पृष्ठभूमि से घटाने के बाद, सबसे बड़ा द्विध्रुव घटक है, जो दर्शाता है कि किसी एक में तापमान कितना अधिक है हमारे आस-पास के अंतरिक्ष के गोलार्ध दूसरे की तुलना में अधिक हैं। इस घटक की उपस्थिति मुख्य रूप से अवशेष पृष्ठभूमि के सापेक्ष पृथ्वी और आकाशगंगा की गति के कारण होती है। डॉपलर प्रभाव के कारण गति की दिशा में तापमान बढ़ता है तथा विपरीत दिशा में घटता है। यह परिस्थिति ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण के संबंध में किसी भी वस्तु की गति निर्धारित करना संभव बनाएगी और इस प्रकार पूरे ब्रह्मांड के संबंध में स्थानीय स्तर पर लंबे समय से प्रतीक्षित पूर्ण समन्वय प्रणाली का परिचय देगी।

पृथ्वी की गति से जुड़े द्विध्रुव अनिसोट्रॉपी का परिमाण 3.353*10-3 K है। यह लगभग 400 किमी/सेकेंड की गति से सीएमबी पृष्ठभूमि के सापेक्ष सूर्य की गति से मेल खाता है। उसी समय, हम सिंह और चालिस नक्षत्रों की सीमा की दिशा में "उड़" जाते हैं, और नक्षत्र कुंभ राशि से "दूर उड़ जाते हैं"। हमारी आकाशगंगा, आकाशगंगाओं के स्थानीय समूह के साथ, जिसमें वह शामिल है, लगभग 600 किमी/सेकेंड की गति से अवशेष के सापेक्ष चलती है।

पृष्ठभूमि मानचित्र पर अन्य सभी गड़बड़ी (चतुष्कोणीय और ऊपर से) पुनर्संयोजन सीमा पर पदार्थ के घनत्व, तापमान और वेग में असमानताओं के साथ-साथ हमारी आकाशगंगा के रेडियो उत्सर्जन के कारण होती हैं। द्विध्रुवीय घटक को घटाने के बाद, अन्य सभी विचलनों का कुल आयाम केवल 18 * 10-6 K हो जाता है। आकाशगंगा के स्वयं के विकिरण (मुख्य रूप से गैलेक्टिक भूमध्य रेखा के विमान में केंद्रित) को बाहर करने के लिए, माइक्रोवेव पृष्ठभूमि के अवलोकन हैं 22.8 गीगाहर्ट्ज से 93.5 गीगाहर्ट्ज तक की रेंज में पांच फ्रीक्वेंसी बैंड में किया गया।

एक टोरस के साथ संयोजन

किसी गोले या समतल से अधिक जटिल टोपोलॉजी वाला सबसे सरल पिंड एक टोरस है। जिस किसी के हाथ में बैगेल है वह इसकी कल्पना कर सकता है। एक फ्लैट टोरस का एक और अधिक सटीक गणितीय मॉडल कुछ कंप्यूटर गेम की स्क्रीन द्वारा प्रदर्शित किया जाता है: यह एक वर्ग या आयत है, जिसके विपरीत पक्षों की पहचान की जाती है, और यदि कोई चलती हुई वस्तु नीचे जाती है, तो यह ऊपर से दिखाई देती है; स्क्रीन की बाईं सीमा को पार करते हुए, यह दाईं ओर के पीछे से दिखाई देता है, और इसके विपरीत। ऐसा टोरस एक गैर-तुच्छ टोपोलॉजी वाली दुनिया का सबसे सरल उदाहरण है, जिसका आयतन सीमित है और इसकी कोई सीमा नहीं है।

त्रि-आयामी अंतरिक्ष में, एक समान प्रक्रिया एक घन के साथ की जा सकती है। यदि हम इसके विपरीत फलकों की पहचान करें तो एक त्रि-आयामी टोरस बनता है। यदि आप ऐसे घन के अंदर से आसपास के स्थान को देखते हैं, तो आप एक अनंत दुनिया देख सकते हैं, जिसमें इसके एकमात्र और अद्वितीय (गैर-दोहराए जाने वाले) भाग की प्रतियां शामिल हैं, जिसका आयतन पूरी तरह से सीमित है। ऐसी दुनिया में कोई सीमाएँ नहीं हैं, लेकिन मूल घन के किनारों के समानांतर तीन अलग-अलग दिशाएँ हैं, जिनके साथ मूल वस्तुओं की आवधिक पंक्तियाँ देखी जाती हैं। यह तस्वीर बिल्कुल वैसी ही है जैसी दर्पण वाली दीवारों वाले एक घन के अंदर देखी जा सकती है। सच है, इसके किसी भी चेहरे को देखने पर, ऐसी दुनिया का एक निवासी अपने चेहरे को नहीं, बल्कि अपने सिर के पिछले हिस्से को देखेगा, जैसा कि एक सांसारिक मनोरंजनगृह में होता है। एक अधिक सही मॉडल 6 टेलीविज़न कैमरे और 6 फ्लैट एलसीडी मॉनिटर से सुसज्जित एक कमरा होगा, जिस पर विपरीत स्थित फिल्म कैमरे द्वारा कैप्चर की गई छवि प्रदर्शित होती है। इस मॉडल में, दृश्यमान दुनिया दूसरे टेलीविजन आयाम तक पहुंच के कारण अपने आप बंद हो जाती है।

ऊपर वर्णित कम-आवृत्ति हार्मोनिक्स के दमन की तस्वीर सही है यदि प्रकाश को प्रारंभिक मात्रा को पार करने में लगने वाला समय पर्याप्त रूप से कम है, अर्थात, यदि प्रारंभिक शरीर के आयाम ब्रह्माण्ड संबंधी तराजू की तुलना में छोटे हैं। यदि ब्रह्मांड के अवलोकन योग्य भाग (ब्रह्मांड के तथाकथित क्षितिज) के आयाम मूल टोपोलॉजिकल वॉल्यूम के आयामों से छोटे हो जाते हैं, तो स्थिति सामान्य अनंत में हम जो देखेंगे उससे अलग नहीं होगी आइंस्टीन यूनिवर्स, और ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण के स्पेक्ट्रम में कोई विसंगति नहीं देखी जाएगी।

ऐसे घन जगत में अधिकतम संभव स्थानिक पैमाना मूल पिंड के आयामों द्वारा निर्धारित किया जाता है; किन्हीं दो पिंडों के बीच की दूरी मूल घन के मुख्य विकर्ण के आधे से अधिक नहीं हो सकती। पुनर्संयोजन सीमा से हमारे पास आने वाला प्रकाश रास्ते में कई बार मूल घन को पार कर सकता है, जैसे कि इसकी दर्पण दीवारों में परिलक्षित होता है, इसके कारण विकिरण की कोणीय संरचना विकृत हो जाती है और कम आवृत्ति के उतार-चढ़ाव उच्च आवृत्ति में बदल जाते हैं। परिणामस्वरूप, प्रारंभिक आयतन जितना छोटा होगा, निचले बड़े पैमाने के कोणीय उतार-चढ़ाव का दमन उतना ही मजबूत होगा, जिसका अर्थ है कि सीएमबी का अध्ययन करके, हम अपने ब्रह्मांड के आकार का अनुमान लगा सकते हैं।

3डी मोज़ाइक

एक समतल स्थलाकृतिक रूप से जटिल त्रि-आयामी ब्रह्मांड केवल घनों, समान्तर चतुर्भुज और षट्कोणीय प्रिज्मों के आधार पर बनाया जा सकता है। घुमावदार स्थान के मामले में, आकृतियों के एक व्यापक वर्ग में ऐसे गुण होते हैं। साथ ही, डब्लूएमएपी प्रयोग में प्राप्त सर्वोत्तम कोणीय स्पेक्ट्रा डोडेकाहेड्रोन के आकार वाले ब्रह्मांड के एक मॉडल के अनुरूप हैं। यह नियमित बहुफलक, जिसमें 12 पंचकोणीय फलक हैं, पंचकोणीय पैच से सिलकर बनाई गई एक सॉकर गेंद जैसा दिखता है। यह पता चलता है कि थोड़ी सी सकारात्मक वक्रता वाले स्थान में, नियमित डोडेकाहेड्रोन पूरे स्थान को बिना छेद या पारस्परिक चौराहों के भर सकते हैं। डोडेकाहेड्रोन के आकार और वक्रता के बीच एक निश्चित अनुपात को देखते हुए, इसके लिए 120 गोलाकार डोडेकाहेड्रोन की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, सैकड़ों "गेंदों" की इस जटिल संरचना को टोपोलॉजिकल रूप से समतुल्य संरचना में घटाया जा सकता है, जिसमें केवल एक एकल डोडेकाहेड्रोन शामिल है, जिसके विपरीत चेहरों की पहचान की जाती है, जो 180 डिग्री तक घूमता है।

ऐसे डोडेकाहेड्रोन से बने ब्रह्मांड में कई दिलचस्प गुण हैं: इसकी कोई पसंदीदा दिशा नहीं है, और यह अधिकांश अन्य मॉडलों की तुलना में सीएमबी के सबसे कम कोणीय हार्मोनिक्स के परिमाण का बेहतर वर्णन करता है। ऐसी तस्वीर केवल एक बंद दुनिया में उभरती है जिसमें पदार्थ के वास्तविक घनत्व और 1.013 के महत्वपूर्ण घनत्व का अनुपात होता है, जो आज के अवलोकनों (1.02 ± 0.02) द्वारा स्वीकार्य मूल्यों की सीमा के भीतर आता है।

पृथ्वी के औसत निवासी के लिए, पहली नज़र में इन सभी टोपोलॉजिकल जटिलताओं का कोई विशेष महत्व नहीं है। लेकिन भौतिकविदों और दार्शनिकों के लिए यह बिल्कुल अलग मामला है। संपूर्ण विश्वदृष्टि के लिए और हमारी दुनिया की संरचना की व्याख्या करने वाले एकीकृत सिद्धांत दोनों के लिए, यह परिकल्पना बहुत रुचि की है। इसलिए, अवशेष के स्पेक्ट्रम में विसंगतियों की खोज करने के बाद, वैज्ञानिकों ने अन्य तथ्यों की तलाश शुरू कर दी जो प्रस्तावित टोपोलॉजिकल सिद्धांत की पुष्टि या खंडन कर सकें।

ध्वनि प्लाज्मा
सीएमबी उतार-चढ़ाव के स्पेक्ट्रम पर, लाल रेखा सैद्धांतिक मॉडल की भविष्यवाणियों को इंगित करती है। इसके चारों ओर का ग्रे गलियारा अनुमेय विचलन है, और काले बिंदु अवलोकन के परिणाम हैं। अधिकांश डेटा डब्लूएमएपी प्रयोग से प्राप्त किया जाता है, और केवल उच्चतम हार्मोनिक्स परिणामों के लिए सीबीआई (गुब्बारा) और एसीबीएआर (जमीन-आधारित अंटार्कटिक) अध्ययनों से परिणाम जोड़े जाते हैं। सीएमबी उतार-चढ़ाव के कोणीय स्पेक्ट्रम का सामान्यीकृत ग्राफ कई मैक्सिमा दिखाता है। ये तथाकथित "ध्वनिक चोटियाँ" या "सखारोव दोलन" हैं। उनके अस्तित्व की सैद्धांतिक भविष्यवाणी आंद्रेई सखारोव ने की थी। ये शिखर डॉपलर प्रभाव के कारण होते हैं और पुनर्संयोजन के समय प्लाज्मा की गति के कारण होते हैं। दोलनों का अधिकतम आयाम पुनर्संयोजन के समय कार्य-संबंधित क्षेत्र (ध्वनि क्षितिज) के आकार के भीतर होता है। छोटे पैमाने पर, प्लाज्मा दोलन फोटॉन चिपचिपाहट से कमजोर हो गए थे, और बड़े पैमाने पर गड़बड़ी एक दूसरे से स्वतंत्र थी और चरणबद्ध नहीं थी। इसलिए, आधुनिक युग में देखे गए अधिकतम उतार-चढ़ाव उन कोणों पर होते हैं जिन पर आज ध्वनि क्षितिज दिखाई देता है, यानी, प्राथमिक प्लाज्मा का क्षेत्र जो पुनर्संयोजन के समय एकल जीवन जीता था। अधिकतम की सटीक स्थिति ब्रह्मांड के कुल घनत्व और क्रांतिक घनत्व के अनुपात पर निर्भर करती है। अवलोकनों से पता चलता है कि पहली, सबसे ऊंची चोटी लगभग 200वें हार्मोनिक पर स्थित है, जो सिद्धांत के अनुसार, उच्च सटीकता के साथ एक सपाट यूक्लिडियन ब्रह्मांड से मेल खाती है।

ब्रह्माण्ड संबंधी मापदंडों के बारे में बहुत सारी जानकारी दूसरे और बाद के ध्वनिक शिखरों में निहित है। उनका अस्तित्व ही इस तथ्य को दर्शाता है कि पुनर्संयोजन युग के दौरान प्लाज्मा में ध्वनिक दोलन "चरणबद्ध" होते हैं। यदि ऐसा कोई संबंध नहीं होता, तो केवल पहला शिखर ही देखा जाएगा, और सभी छोटे पैमानों पर उतार-चढ़ाव समान रूप से संभावित होंगे। लेकिन विभिन्न पैमानों पर दोलनों के बीच ऐसे कारणात्मक संबंध उत्पन्न होने के लिए, इन (एक-दूसरे से बहुत दूर) क्षेत्रों को एक-दूसरे के साथ बातचीत करने में सक्षम होना होगा। यह बिल्कुल वही स्थिति है जो मुद्रास्फीतिकारी यूनिवर्स मॉडल में स्वाभाविक रूप से उत्पन्न होती है, और सीएमबी उतार-चढ़ाव के कोणीय स्पेक्ट्रम में दूसरे और बाद के शिखर का विश्वसनीय पता लगाना इस परिदृश्य की सबसे महत्वपूर्ण पुष्टिओं में से एक है।

ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण का अवलोकन थर्मल स्पेक्ट्रम के अधिकतम करीब क्षेत्र में किया गया था। 3K के तापमान के लिए यह 1 मिमी की रेडियो तरंग दैर्ध्य पर है। WMAP ने अपने अवलोकन थोड़ी लंबी तरंग दैर्ध्य पर किए: 3 मिमी से 1.5 सेमी तक। यह सीमा अधिकतम के काफी करीब है, और इसमें हमारी आकाशगंगा के तारों से कम शोर होता है।

बहुआयामी संसार

डोडेकाहेड्रल मॉडल में, घटना क्षितिज और उसके बहुत करीब स्थित पुनर्संयोजन सीमा डोडेकाहेड्रॉन के 12 चेहरों में से प्रत्येक को काटती है। पुनर्संयोजन सीमा और मूल पॉलीहेड्रॉन का प्रतिच्छेदन माइक्रोवेव पृष्ठभूमि मानचित्र पर 6 जोड़े वृत्त बनाता है, जो आकाशीय क्षेत्र के विपरीत बिंदुओं पर स्थित हैं। इन वृत्तों का कोणीय व्यास 70 डिग्री है। ये वृत्त मूल डोडेकेहेड्रोन के विपरीत चेहरों पर स्थित हैं, यानी, वे ज्यामितीय और भौतिक रूप से मेल खाते हैं। परिणामस्वरूप, प्रत्येक जोड़ी वृत्तों के साथ सीएमबी उतार-चढ़ाव का वितरण मेल खाना चाहिए (180 डिग्री के रोटेशन को ध्यान में रखते हुए)। उपलब्ध आँकड़ों के आधार पर अभी तक ऐसे वृत्तों का पता नहीं चला है।

लेकिन यह घटना, जैसा कि बाद में पता चला, अधिक जटिल है। वृत्त केवल अवशेष पृष्ठभूमि के सापेक्ष स्थिर पर्यवेक्षक के लिए समान और सममित होंगे। पृथ्वी इसके सापेक्ष काफी तेज़ गति से चलती है, यही कारण है कि पृष्ठभूमि विकिरण में एक महत्वपूर्ण द्विध्रुवीय घटक दिखाई देता है। इस मामले में, वृत्त दीर्घवृत्त में बदल जाते हैं, उनका आकार, आकाश में स्थान और वृत्त के साथ औसत तापमान बदल जाता है। ऐसी विकृतियों की उपस्थिति में समान वृत्तों का पता लगाना अधिक कठिन हो जाता है, और आज उपलब्ध आंकड़ों की सटीकता अपर्याप्त हो जाती है; नए अवलोकनों की आवश्यकता है जो यह पता लगाने में मदद करेंगे कि वे मौजूद हैं या नहीं।

गुणन संबंधित मुद्रास्फीति

शायद सभी टोपोलॉजिकल रूप से जटिल ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडलों की सबसे गंभीर समस्या, और उनमें से काफी संख्या पहले ही उत्पन्न हो चुकी है, मुख्य रूप से सैद्धांतिक प्रकृति की है। आज, ब्रह्मांड के विकास के लिए मुद्रास्फीति परिदृश्य को मानक माना जाता है। यह अवलोकन योग्य ब्रह्मांड की उच्च एकरूपता और आइसोट्रॉपी की व्याख्या करने के लिए प्रस्तावित किया गया था। उनके अनुसार सबसे पहले जिस ब्रह्माण्ड का जन्म हुआ वह काफी विषम था। फिर, मुद्रास्फीति की प्रक्रिया के दौरान, जब ब्रह्मांड का विस्तार एक नियम के अनुसार घातांक के करीब हुआ, तो इसका मूल आकार परिमाण के कई क्रमों से बढ़ गया। आज हम विशाल ब्रह्माण्ड का केवल एक छोटा सा भाग ही देखते हैं, जिसमें अभी भी विषमताएँ बनी हुई हैं। सच है, उनके पास इतनी बड़ी स्थानिक सीमा है कि वे हमारे लिए सुलभ क्षेत्र के भीतर अदृश्य हैं। मुद्रास्फीति परिदृश्य अब तक का सबसे अच्छा विकसित ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत है।

एक बहुसंबद्ध ब्रह्मांड के लिए, घटनाओं का ऐसा क्रम उपयुक्त नहीं है। इसमें इसके सभी अनूठे भाग तथा इसकी कुछ निकटतम प्रतियाँ अवलोकन हेतु उपलब्ध हैं। इस मामले में, देखे गए क्षितिज से बहुत बड़े पैमाने द्वारा वर्णित संरचनाएं या प्रक्रियाएं मौजूद नहीं हो सकती हैं।

यदि हमारे ब्रह्मांड की बहुसंबद्धता की पुष्टि हो जाती है तो ब्रह्मांड विज्ञान को जिन दिशाओं में विकसित करना होगा वे पहले से ही स्पष्ट हैं: ये गैर-मुद्रास्फीति मॉडल और कमजोर मुद्रास्फीति वाले तथाकथित मॉडल हैं, जिसमें ब्रह्मांड का आकार केवल कुछ गुना बढ़ता है ( या दसियों बार) मुद्रास्फीति के दौरान। अभी तक ऐसे कोई मॉडल नहीं हैं, और वैज्ञानिक, दुनिया की परिचित तस्वीर को संरक्षित करने की कोशिश कर रहे हैं, सक्रिय रूप से अंतरिक्ष रेडियो दूरबीन का उपयोग करके प्राप्त परिणामों में खामियों की तलाश कर रहे हैं।

कलाकृतियों का प्रसंस्करण

डब्लूएमएपी डेटा का स्वतंत्र अध्ययन करने वाले समूहों में से एक ने इस तथ्य पर ध्यान आकर्षित किया कि सीएमबी के क्वाड्रुपोल और ऑक्टूपोल घटक एक-दूसरे के करीब हैं और गैलेक्टिक भूमध्य रेखा के साथ लगभग मेल खाने वाले विमान में स्थित हैं। इस समूह का निष्कर्ष: माइक्रोवेव पृष्ठभूमि अवलोकन डेटा से गैलेक्टिक पृष्ठभूमि को घटाने पर एक त्रुटि उत्पन्न हुई और हार्मोनिक्स का वास्तविक मूल्य पूरी तरह से अलग है।

ब्रह्माण्ड संबंधी और स्थानीय पृष्ठभूमि को सही ढंग से अलग करने के लिए विशेष रूप से 5 अलग-अलग आवृत्तियों पर WMAP अवलोकन किए गए। और कोर डब्लूएमएपी टीम का मानना ​​है कि टिप्पणियों को सही ढंग से संसाधित किया गया था और प्रस्तावित स्पष्टीकरण को खारिज कर दिया गया है।

उपलब्ध ब्रह्माण्ड संबंधी डेटा, जिसे 2003 की शुरुआत में प्रकाशित किया गया था, WMAP अवलोकनों के केवल पहले वर्ष के परिणामों को संसाधित करने के बाद प्राप्त किया गया था। प्रस्तावित परिकल्पनाओं का परीक्षण करने के लिए, हमेशा की तरह, सटीकता में वृद्धि की आवश्यकता होती है। 2006 की शुरुआत तक, WMAP चार वर्षों से लगातार अवलोकन कर रहा था, जो इसकी सटीकता को दोगुना करने के लिए पर्याप्त होना चाहिए, लेकिन डेटा अभी तक प्रकाशित नहीं हुआ है। हमें थोड़ा इंतजार करने की जरूरत है, और शायद ब्रह्मांड की डोडेकाहेड्रल टोपोलॉजी के बारे में हमारी धारणाएं पूरी तरह से प्रदर्शनकारी हो जाएंगी।

मिखाइल प्रोखोरोव, भौतिक और गणितीय विज्ञान के डॉक्टर

आइंस्टीन का सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत 4-आयामी अंतरिक्ष-समय की ज्यामिति का अध्ययन करता है। हालाँकि, त्रि-आयामी अंतरिक्ष के आकार (ज्यामिति) का प्रश्न आज तक अस्पष्ट बना हुआ है।

आकाशगंगाओं के वितरण का अध्ययन करके, वैज्ञानिक इस निष्कर्ष पर पहुंचे हैं कि हमारा ब्रह्मांड, उच्च स्तर की सटीकता के साथ, स्थानिक रूप से सजातीय और बड़े पैमाने पर आइसोट्रोपिक है। इसका मतलब यह है कि हमारी दुनिया की ज्यामिति एक सजातीय और आइसोट्रोपिक त्रि-आयामी विविधता की ज्यामिति है। ऐसे केवल तीन मैनिफ़ोल्ड हैं: एक त्रि-आयामी विमान, एक त्रि-आयामी क्षेत्र और एक त्रि-आयामी हाइपरबोलॉइड। पहला मैनिफ़ोल्ड सामान्य त्रि-आयामी यूक्लिडियन स्थान से मेल खाता है। दूसरे मामले में, ब्रह्मांड का आकार एक गोले जैसा है। इसका मतलब है कि दुनिया बंद है, और हम एक सीधी रेखा में चलते हुए (पृथ्वी के चारों ओर यात्रा करते हुए) अंतरिक्ष में उसी बिंदु तक पहुंच सकते हैं। अंत में, हाइपरबोलॉइड के आकार में स्थान एक खुले त्रि-आयामी मैनिफोल्ड से मेल खाता है, जिसमें त्रिभुज के कोणों का योग हमेशा 180 डिग्री से कम होता है। इस प्रकार, केवल ब्रह्मांड की बड़े पैमाने की संरचना का अध्ययन हमें त्रि-आयामी अंतरिक्ष की ज्यामिति को स्पष्ट रूप से निर्धारित करने की अनुमति नहीं देता है, लेकिन संभावित विकल्पों को काफी कम कर देता है।

कॉस्मिक माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण का अध्ययन, जो इस समय सबसे सटीक ब्रह्माण्ड संबंधी अवलोकन योग्य है, इस मुद्दे में प्रगति की अनुमति देता है। तथ्य यह है कि त्रि-आयामी अंतरिक्ष के आकार का ब्रह्मांड में फोटॉनों के प्रसार पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है - यहां तक ​​कि त्रि-आयामी मैनिफोल्ड की थोड़ी सी वक्रता भी ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण के स्पेक्ट्रम को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करेगी। इस विषय पर आधुनिक शोध कहता है कि ब्रह्मांड की ज्यामिति उच्च स्तर की सटीकता के साथ समतल है। यदि अंतरिक्ष घुमावदार है, तो संबंधित वक्रता त्रिज्या ब्रह्मांड में कारणात्मक रूप से जुड़े क्षेत्र से 10,000 अधिक है।

त्रि-आयामी मैनिफ़ोल्ड की ज्यामिति का प्रश्न भविष्य में ब्रह्मांड के विकास से निकटता से संबंधित है। त्रि-आयामी हाइपरबोलॉइड के रूप में अंतरिक्ष के लिए, ब्रह्मांड का विस्तार हमेशा के लिए रहेगा, जबकि गोलाकार ज्यामिति के लिए विस्तार संपीड़न का मार्ग प्रशस्त करेगा, जिसके बाद ब्रह्मांड एक विलक्षणता में वापस आ जाएगा। हालाँकि, आधुनिक आंकड़ों के आधार पर, आज ब्रह्मांड के विस्तार की दर त्रि-आयामी मैनिफोल्ड की वक्रता से नहीं, बल्कि डार्क एनर्जी, एक निश्चित घनत्व वाले एक निश्चित पदार्थ द्वारा निर्धारित होती है। इसके अलावा, यदि भविष्य में डार्क एनर्जी का घनत्व स्थिर रहता है, तो ब्रह्मांड के कुल घनत्व में इसका योगदान समय के साथ बढ़ेगा, और वक्रता का योगदान कम हो जाएगा। इसका मतलब यह है कि त्रि-आयामी मैनिफोल्ड की ज्यामिति का ब्रह्मांड के विकास पर कभी भी महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ेगा। बेशक, भविष्य में डार्क एनर्जी के गुणों के बारे में कोई विश्वसनीय भविष्यवाणी करना असंभव है, और इसके गुणों का केवल अधिक सटीक अध्ययन ही ब्रह्मांड के भविष्य के भाग्य पर प्रकाश डाल सकता है।