आज सैद्धांतिक भौतिकी के मुख्य कार्यों में से एक इस सवाल का जवाब खोजना है कि क्या उच्च आयाम हैं। क्या अंतरिक्ष वास्तव में केवल लंबाई, चौड़ाई और ऊंचाई से मिलकर बनता है, या यह सिर्फ मानवीय धारणा की एक सीमा है? सहस्राब्दी के लिए, वैज्ञानिकों ने एक बहुआयामी अंतरिक्ष के अस्तित्व के विचार को दृढ़ता से खारिज कर दिया। हालाँकि, वैज्ञानिक और तकनीकी क्रांति बहुत बदल गई है, और आज विज्ञान उच्च आयामों के मुद्दे पर इतना स्पष्ट नहीं है।
"बहुआयामी अंतरिक्ष" की अवधारणा का सार क्या है?
मनुष्य एक ऐसी दुनिया में रहता है जिसमें तीन आयाम हैं। किसी भी वस्तु के निर्देशांकों को तीन मानों में व्यक्त किया जा सकता है। और कभी-कभी दो - जब यह आता है कि पृथ्वी की सतह पर क्या है।
लंबाई, चौड़ाई और ऊंचाई का उपयोग स्थलीय पिंडों और आकाशीय पिंडों - ग्रहों, सितारों और आकाशगंगाओं दोनों का वर्णन करने के लिए किया जा सकता है। वे सूक्ष्म जगत में रहने वाली चीजों के लिए भी पर्याप्त हैं - अणु, परमाणु और प्राथमिककण। चौथा आयाम समय माना जाता है।
बहुआयामी अंतरिक्ष में कम से कम पांच आयाम होने चाहिए। आधुनिक सैद्धांतिक भौतिकी ने विभिन्न आयामों वाले रिक्त स्थान के लिए कई सिद्धांत विकसित किए हैं - 26 तक। एक सिद्धांत भी है जो अनंत आयामों के साथ एक अंतरिक्ष का वर्णन करता है।
यूक्लिड से आइंस्टीन तक
प्राचीन काल, मध्य युग और आधुनिक समय के भौतिकविदों और गणितज्ञों ने उच्च आयामों के अस्तित्व की संभावना को स्पष्ट रूप से नकार दिया। कुछ गणितज्ञों ने अंतरिक्ष की सीमा के लिए तीन मापदंडों का औचित्य भी निकाला। यूक्लिडियन ज्यामिति ने केवल तीन आयाम ग्रहण किए।
सामान्य सापेक्षता के आगमन से पहले, वैज्ञानिक आमतौर पर बहुआयामी अंतरिक्ष को अध्ययन और सिद्धांतों की उन्नति के लिए अयोग्य विषय मानते थे। जब अल्बर्ट आइंस्टीन ने अंतरिक्ष-समय की अवधारणा तैयार की, तो इस मामले में चौथे, समय, निश्चितता के साथ तीन आयामों का संयोजन तुरंत गायब हो गया।
सापेक्षता का सिद्धांत साबित करता है कि समय और स्थान अलग और स्वतंत्र चीजें नहीं हैं। उदाहरण के लिए, यदि अंतरिक्ष यात्री लंबे समय तक तेज गति से चलने वाले जहाज पर चढ़ते हैं, तो पृथ्वी पर लौटने पर वे अपने साथियों से छोटे होंगे। कारण यह है कि पृथ्वी पर मनुष्यों की तुलना में उनके लिए कम समय बीत जाएगा।
कालुजा-क्लेन सिद्धांत
1921 में, जर्मन गणितज्ञ थियोडोर कलुजा ने सापेक्षता के सिद्धांत के समीकरणों का उपयोग करते हुए एक सिद्धांत बनाया किजिसने पहली बार गुरुत्वाकर्षण और विद्युत चुंबकत्व को जोड़ा। इस सिद्धांत के अनुसार, अंतरिक्ष के पांच आयाम हैं (समय सहित)।
1926 में स्वीडिश भौतिक विज्ञानी ऑस्कर क्लेन ने कलुजा द्वारा वर्णित पांचवें आयाम की अदृश्यता का औचित्य निकाला। इसमें यह तथ्य शामिल था कि उच्च आयामों को एक अविश्वसनीय रूप से छोटे मूल्य पर संकुचित किया जाता है, जिसे प्लैंक मान कहा जाता है और यह 10-35 है। इसके बाद, इसने बहुआयामी अंतरिक्ष के अन्य सिद्धांतों का आधार बनाया।
स्ट्रिंग सिद्धांत
सैद्धांतिक भौतिकी का यह क्षेत्र अब तक का सबसे आशाजनक क्षेत्र है। स्ट्रिंग सिद्धांत का दावा है कि सामान्य सापेक्षता के आगमन के बाद से भौतिक विज्ञानी क्या खोज रहे हैं। यह सब कुछ का तथाकथित सिद्धांत है।
तथ्य यह है कि दो मूलभूत भौतिक सिद्धांत - सापेक्षता का सिद्धांत और क्वांटम यांत्रिकी - एक दूसरे के साथ अपरिवर्तनीय विरोधाभास में हैं। हर चीज का सिद्धांत एक काल्पनिक अवधारणा है जो इस विरोधाभास की व्याख्या कर सकती है। बदले में, स्ट्रिंग सिद्धांत इस भूमिका के लिए अधिक उपयुक्त है।
इसका सार यह है कि दुनिया की संरचना के उप-परमाणु स्तर पर, कण सामान्य तारों के कंपन के समान कंपन करते हैं, उदाहरण के लिए, एक वायलिन। यहीं से इस सिद्धांत को अपना नाम मिला। इसके अलावा, इन तारों के आयाम बेहद छोटे हैं और प्लैंक लंबाई के आसपास उतार-चढ़ाव करते हैं - वही जो कलुजा-क्लेन सिद्धांत में प्रकट होता है। यदि एक परमाणु को आकाशगंगा के आकार में बड़ा किया जाता है, तो स्ट्रिंग केवल एक वयस्क पेड़ के आकार तक ही पहुंच पाएगी। स्ट्रिंग सिद्धांत केवल बहुआयामी अंतरिक्ष में काम करता है। और कई हैंसंस्करण। कुछ को 10-आयामी स्थान की आवश्यकता होती है, जबकि अन्य को 26-आयामी स्थान की आवश्यकता होती है।
अपनी स्थापना के समय, स्ट्रिंग सिद्धांत को भौतिकविदों ने बहुत संदेह के साथ माना था। लेकिन आज यह सबसे लोकप्रिय है, और कई सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी इसके विकास में लगे हुए हैं। हालाँकि, सिद्धांत के प्रावधानों को प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध करना अभी संभव नहीं है।
हिल्बर्ट स्पेस
उच्च आयामों का वर्णन करने वाला एक अन्य सिद्धांत हिल्बर्ट स्पेस है। इसका वर्णन जर्मन गणितज्ञ डेविड हिल्बर्ट ने अभिन्न समीकरणों के सिद्धांत पर काम करते हुए किया था।
हिल्बर्ट स्पेस एक गणितीय सिद्धांत है जो अनंत आयाम में यूक्लिडियन अंतरिक्ष के गुणों का वर्णन करता है। यानी यह एक बहुआयामी स्थान है जिसमें अनंत संख्या में आयाम हैं।
साइंस फिक्शन में हाइपरस्पेस
बहुआयामी अंतरिक्ष के विचार के परिणामस्वरूप कई विज्ञान कथा भूखंड - साहित्यिक और सिनेमाई दोनों।
इस प्रकार, डैन सिमंस के "सॉन्ग्स ऑफ हाइपरियन" टेट्रालॉजी में, मानवता हाइपरस्पेशियल नल-पोर्टल्स के एक नेटवर्क का उपयोग करती है जो लंबी दूरी पर वस्तुओं को तुरंत स्थानांतरित करने में सक्षम है। रॉबर्ट हेनलेन के स्टारशिप ट्रूपर्स में, सैनिक भी यात्रा करने के लिए हाइपरस्पेस का उपयोग करते हैं।
हाइपरस्पेस उड़ान के विचार का उपयोग कई अंतरिक्ष ओपेरा फिल्मों में किया गया है, जिसमें प्रसिद्ध स्टार वार्स गाथा और टीवी श्रृंखला बेबीलोन 5. शामिल हैं।
फिल्म "इंटरस्टेलर" का कथानक लगभग पूरी तरह से इस विचार से जुड़ा हैउच्च आयाम। उपनिवेश के लिए एक उपयुक्त ग्रह की तलाश में, नायक अंतरिक्ष के माध्यम से वर्महोल के माध्यम से यात्रा करते हैं - एक हाइपरस्पेस सुरंग जो दूसरी प्रणाली की ओर ले जाती है। और अंत की ओर, मुख्य चरित्र बहुआयामी अंतरिक्ष की दुनिया में प्रवेश करता है, जिसकी मदद से वह जानकारी को अतीत में स्थानांतरित करने का प्रबंधन करता है। यह फिल्म अंतरिक्ष और समय के बीच संबंध को भी स्पष्ट रूप से दिखाती है, जिसे आइंस्टीन ने निकाला था: अंतरिक्ष यात्रियों के लिए, पृथ्वी पर पात्रों की तुलना में समय अधिक धीरे-धीरे गुजरता है।
फिल्म "क्यूब 2: हाइपरक्यूब" में पात्र खुद को एक टेसरेक्ट के अंदर पाते हैं। तो उच्च आयामों के सिद्धांत में एक बहुआयामी घन कहा जाता है। रास्ते की तलाश में, वे खुद को समानांतर ब्रह्मांडों में पाते हैं, जहां वे अपने वैकल्पिक संस्करणों से मिलते हैं।
बहुआयामी अंतरिक्ष का विचार अभी भी शानदार और अप्रमाणित है। हालाँकि, आज यह कुछ दशक पहले की तुलना में बहुत करीब और अधिक वास्तविक है। यह बहुत संभव है कि अगली शताब्दी में, वैज्ञानिक उच्च आयामों में आगे बढ़ने का एक तरीका खोज लेंगे और इसलिए, समानांतर दुनिया में यात्रा करेंगे। तब तक लोग अद्भुत कहानियों का आविष्कार करते हुए इस विषय के बारे में बहुत कल्पना करेंगे।
