सोवियत काल के नायक: एक कार्यकर्ता जॉर्ज अलेक्जेंड्रोविच कालिन्याक का इतिहास (1910-09/14/1989) 1910 में ग्रोड्नो में पैदा हुए। 1927 में उन्होंने विटेबस्क माध्यमिक विद्यालय की 7वीं कक्षा से स्नातक किया। 1928 से वे लेनिनग्राद में रहे। 1928 में उन्होंने एक प्रेस ऑपरेटर के रूप में कोज़मेटलोस्टैम्प आर्टेल में काम करना शुरू किया, फिर 1929 से

पी. सोल्डटेनकोव - "लव स्टोरी, डिजीज स्टोरी" अन्य लोगों की बीमारियों और अन्य लोगों के व्यभिचार के बारे में बात करने से ज्यादा उबाऊ कुछ भी नहीं है। अन्ना अख्मातोवा मुझे यह पसंद नहीं है जब सम्मानित रचनात्मक लोग इस बारे में बात करते हैं कि उसने कैसे शराब पी। मैं समझता हूं कि वह शराब पी रहा था, लेकिन वे इसे सामने लाते हैं

स्टीफन हॉकिंग

समय का संक्षिप्त इतिहास:

बिग बैंग से लेकर ब्लैक होल तक

© स्टीफन हॉकिंग, 1988, 1996

© एएसटी पब्लिशिंग हाउस एलएलसी, 2019 (डिज़ाइन, रूसी में अनुवाद)

प्रस्तावना

ए ब्रीफ हिस्ट्री ऑफ टाइम के पहले संस्करण की प्रस्तावना मैंने नहीं लिखी। कार्ल सागन ने किया। इसके बजाय, मैंने "आभार" नामक एक छोटा खंड जोड़ा, जहां मुझे सभी के प्रति आभार व्यक्त करने के लिए प्रोत्साहित किया गया। सच है, मेरा समर्थन करने वाले कुछ धर्मार्थ संस्थान इस बात से बहुत खुश नहीं थे कि मैंने उनका उल्लेख किया - उन्हें कई और आवेदन प्राप्त हुए।

मुझे लगता है कि किसी को भी - न प्रकाशक को, न मेरे एजेंट को, यहाँ तक कि मुझे भी नहीं - को उम्मीद थी कि किताब इतनी सफल होगी। इसने इसे लंदन अखबार की बेस्टसेलर सूची में शामिल किया। संडे टाइम्स 237 सप्ताह तक - यह किसी भी अन्य पुस्तक से अधिक है (स्वाभाविक रूप से, बाइबिल और शेक्सपियर के कार्यों की गिनती नहीं)। इसका लगभग चालीस भाषाओं में अनुवाद किया गया और बड़ी संख्या में बेचा गया - पृथ्वी के प्रत्येक 750 निवासियों, पुरुषों, महिलाओं और बच्चों के लिए, इसकी लगभग एक प्रति है। जैसा कि फर्म के नाथन मेहरवॉल्ड ने कहा माइक्रोसॉफ्ट(यह मेरा पूर्व स्नातक छात्र है), मैडोना ने सेक्स पर जितनी किताबें बेची हैं, उससे अधिक मैंने भौतिकी पर किताबें बेची हैं।

ए ब्रीफ हिस्ट्री ऑफ टाइम की सफलता का मतलब है कि लोग बुनियादी सवालों में बहुत रुचि रखते हैं कि हम कहां से आए हैं और ब्रह्मांड वैसा क्यों है जैसा हम जानते हैं।

मैंने पुस्तक को नए अवलोकन डेटा और सैद्धांतिक परिणामों के साथ पूरक करने के लिए दिए गए अवसर का लाभ उठाया, जो पहले संस्करण (1 अप्रैल, 1988, अप्रैल फूल दिवस पर) के विमोचन के बाद प्राप्त हुए थे। मैंने वर्महोल और समय यात्रा पर एक नया अध्याय जोड़ा है। ऐसा प्रतीत होता है कि आइंस्टीन का सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत वर्महोल बनाने और बनाए रखने की संभावना की अनुमति देता है - अंतरिक्ष-समय के विभिन्न क्षेत्रों को जोड़ने वाली छोटी सुरंगें। इस मामले में, हम उनका उपयोग आकाशगंगा के चारों ओर तेजी से घूमने या समय में पीछे यात्रा करने के लिए कर सकते हैं। बेशक, हम अभी तक भविष्य के एक भी एलियन से नहीं मिले हैं (या हो सकता है कि मिले हों?), लेकिन मैं यह अनुमान लगाने की कोशिश करूंगा कि इसका स्पष्टीकरण क्या हो सकता है।

मैं अलग-अलग प्रतीत होने वाले भौतिक सिद्धांतों के बीच "द्वैत" या पत्राचार की खोज में हाल की प्रगति पर भी चर्चा करूंगा। ये पत्राचार एकीकृत भौतिक सिद्धांत के अस्तित्व के पक्ष में गंभीर साक्ष्य हैं। लेकिन वे यह भी सुझाव देते हैं कि सिद्धांत को सुसंगत, मौलिक तरीके से तैयार नहीं किया जा सकता है। इसके बजाय, विभिन्न स्थितियों में किसी को अंतर्निहित सिद्धांत के विभिन्न "प्रतिबिंबों" से संतुष्ट रहना पड़ता है। इसी प्रकार, हम संपूर्ण पृथ्वी की सतह को एक मानचित्र पर विस्तार से चित्रित नहीं कर सकते हैं और विभिन्न क्षेत्रों के लिए अलग-अलग मानचित्रों का उपयोग करने के लिए मजबूर हैं। ऐसा सिद्धांत प्रकृति के नियमों को एकीकृत करने की संभावना के बारे में हमारे विचारों में एक क्रांति होगी।

हालाँकि, यह किसी भी तरह से सबसे महत्वपूर्ण बात को प्रभावित नहीं करेगा: ब्रह्मांड तर्कसंगत कानूनों के एक सेट के अधीन है जिसे हम खोजने और समझने में सक्षम हैं।

अवलोकन संबंधी पहलू के लिए, यहां सबसे महत्वपूर्ण उपलब्धि, निश्चित रूप से, परियोजना के ढांचे के भीतर ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण के उतार-चढ़ाव का माप था। COBE(अंग्रेज़ी) कॉस्मिक बैकग्राउंड एक्सप्लोरर -"ब्रह्मांडीय पृष्ठभूमि विकिरण शोधकर्ता") 1
कॉस्मिक माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण के उतार-चढ़ाव, या एनिसोट्रॉपीज़ की खोज सबसे पहले सोवियत रिलीक्ट परियोजना द्वारा की गई थी। – टिप्पणी वैज्ञानिक ईडी।

और दूसरे। ये उतार-चढ़ाव, संक्षेप में, सृजन की "मुहर" हैं। हम प्रारंभिक ब्रह्मांड में बहुत छोटी असमानताओं के बारे में बात कर रहे हैं, जो अन्यथा काफी सजातीय थीं। इसके बाद, वे आकाशगंगाओं, सितारों और अन्य संरचनाओं में बदल गए जिन्हें हम दूरबीन के माध्यम से देखते हैं। उतार-चढ़ाव के रूप ब्रह्मांड के एक मॉडल की भविष्यवाणियों के अनुरूप हैं जिनकी काल्पनिक समय दिशा में कोई सीमा नहीं है। लेकिन सीएमबी उतार-चढ़ाव के लिए अन्य संभावित स्पष्टीकरणों के मुकाबले प्रस्तावित मॉडल को प्राथमिकता देने के लिए, नई टिप्पणियों की आवश्यकता होगी। कुछ वर्षों में यह स्पष्ट हो जाएगा कि क्या हमारे ब्रह्मांड को आरंभ और अंत के बिना, पूरी तरह से बंद माना जा सकता है।

स्टीफन हॉकिंग

अध्याय प्रथम. ब्रह्मांड की हमारी तस्वीर

एक दिन एक प्रसिद्ध वैज्ञानिक (वे कहते हैं कि वह बर्ट्रेंड रसेल थे) ने खगोल विज्ञान पर एक सार्वजनिक व्याख्यान दिया। उन्होंने इस बारे में बात की कि पृथ्वी सूर्य के चारों ओर कक्षा में कैसे घूमती है और सूर्य, हमारी आकाशगंगा कहे जाने वाले तारों के एक विशाल समूह के केंद्र के चारों ओर कक्षा में कैसे घूमता है। जब व्याख्यान समाप्त हुआ, तो दर्शकों की पिछली पंक्ति में एक छोटी बुजुर्ग महिला खड़ी हुई और बोली: “यहाँ जो कुछ भी कहा गया वह पूरी तरह बकवास है। दुनिया एक विशाल कछुए की पीठ पर एक सपाट प्लेट है।" वैज्ञानिक कृपापूर्वक मुस्कुराए और पूछा: "वह कछुआ किस पर खड़ा है?" “तुम बहुत होशियार युवक हो, बहुत होशियार,” महिला ने उत्तर दिया। "एक कछुआ दूसरे कछुए पर खड़ा होता है, और वह कछुआ अगले कछुए पर खड़ा होता है, और इसी तरह अनंत काल तक!"

अधिकांश लोग हमारे ब्रह्माण्ड को कछुओं की अनंत ऊँची मीनार के रूप में प्रस्तुत करने का प्रयास करना हास्यास्पद मानेंगे। लेकिन हम इतने आश्वस्त क्यों हैं कि दुनिया के बारे में हमारा विचार बेहतर है? हम ब्रह्मांड के बारे में वास्तव में क्या जानते हैं और हम यह सब कैसे जानते हैं? ब्रह्माण्ड की उत्पत्ति कैसे हुई? उसके लिए भविष्य क्या है? क्या ब्रह्मांड की शुरुआत हुई थी, और यदि हां, तो इससे पहले क्या हुआ था? समय की प्रकृति क्या है? क्या यह कभी ख़त्म होगा? क्या समय में पीछे जाना संभव है? इनमें से कुछ लंबे समय से चले आ रहे सवालों का जवाब भौतिकी में हाल की सफलताओं से मिल रहा है, जिसका श्रेय कुछ हद तक शानदार नई प्रौद्योगिकियों के आगमन को जाता है। किसी दिन हमें नया ज्ञान उतना ही स्पष्ट मिलेगा जितना कि यह तथ्य कि पृथ्वी सूर्य के चारों ओर घूमती है। या शायद कछुओं की मीनार के विचार जितना बेतुका। केवल समय (जो भी हो) ही बताएगा।

बहुत समय पहले, 340 वर्ष ईसा पूर्व, यूनानी दार्शनिक अरस्तू ने एक ग्रंथ "ऑन हेवन" लिखा था। इसमें उन्होंने दो ठोस सबूत पेश किए कि पृथ्वी गोलाकार है और प्लेट की तरह बिल्कुल भी चपटी नहीं है। सबसे पहले, उन्हें एहसास हुआ कि चंद्र ग्रहण का कारण सूर्य और चंद्रमा के बीच पृथ्वी का गुजरना है। चंद्रमा पर पृथ्वी द्वारा पड़ने वाली छाया हमेशा गोल होती है और यह तभी संभव है जब पृथ्वी भी गोल हो। यदि पृथ्वी एक सपाट डिस्क के आकार की होती, तो छाया आमतौर पर अण्डाकार होती; यह तभी गोल होगा जब ग्रहण के दौरान सूर्य डिस्क के बिल्कुल केंद्र के नीचे स्थित हो। दूसरे, प्राचीन यूनानियों को अपनी यात्राओं के अनुभव से पता था कि दक्षिण में उत्तरी तारा उत्तर की ओर स्थित क्षेत्रों की तुलना में क्षितिज के अधिक निकट स्थित है। (चूंकि उत्तरी सितारा उत्तरी ध्रुव के ऊपर स्थित है, उत्तरी ध्रुव पर एक पर्यवेक्षक इसे सीधे ऊपर देखता है, और भूमध्य रेखा के पास एक पर्यवेक्षक इसे क्षितिज के ठीक ऊपर देखता है।) इसके अलावा, अरस्तू, की स्पष्ट स्थिति में अंतर के आधार पर मिस्र और ग्रीस में अवलोकन के दौरान नॉर्थ स्टार, 400,000 स्टेडियम में पृथ्वी की परिधि का अनुमान लगाने में सक्षम था। हम ठीक से नहीं जानते कि एक स्टेड किसके बराबर था, लेकिन अगर हम मान लें कि यह लगभग 180 मीटर था, तो अरस्तू का अनुमान वर्तमान में स्वीकृत मूल्य से लगभग दोगुना है। यूनानियों के पास पृथ्वी के गोल आकार के पक्ष में एक तीसरा तर्क भी था: इसे और कैसे समझाया जाए, जब कोई जहाज तट के पास आता है, तो पहले केवल उसके पाल दिखाए जाते हैं, और उसके बाद ही पतवार?

अरस्तू का मानना ​​था कि पृथ्वी गतिहीन है, और यह भी मानते थे कि सूर्य, चंद्रमा, ग्रह और तारे पृथ्वी के चारों ओर गोलाकार कक्षाओं में घूमते हैं। उन्हें रहस्यमय विचारों द्वारा निर्देशित किया गया था: अरस्तू के अनुसार, पृथ्वी ब्रह्मांड का केंद्र है, और गोलाकार गति सबसे उत्तम है। दूसरी शताब्दी ईस्वी में, टॉलेमी ने इस विचार के आधार पर एक व्यापक ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल बनाया। ब्रह्माण्ड के केंद्र में पृथ्वी थी, जो आठ घूमने वाले गोलों से घिरी हुई थी, और इन गोलों पर चंद्रमा, सूर्य, तारे और उस समय ज्ञात पांच ग्रह स्थित थे - बुध, शुक्र, मंगल, बृहस्पति और शनि (चित्र)। 1.1). प्रत्येक ग्रह अपने गोले के सापेक्ष एक छोटे वृत्त में चला गया - आकाश में इन प्रकाशकों के बहुत जटिल प्रक्षेप पथ का वर्णन करने के लिए। तारे बाहरी क्षेत्र में स्थिर थे, और इसलिए उनकी सापेक्ष स्थिति अपरिवर्तित रही, विन्यास आकाश में एक पूरे के रूप में घूमता रहा। बाहरी क्षेत्र के बाहर क्या स्थित था, इसके बारे में विचार बहुत अस्पष्ट रहे, लेकिन यह निश्चित रूप से अवलोकन के लिए मानवता के लिए सुलभ ब्रह्मांड के हिस्से के बाहर स्थित था।

टॉलेमी के मॉडल ने आकाश में प्रकाशकों की स्थिति का काफी सटीक अनुमान लगाना संभव बना दिया। लेकिन भविष्यवाणियों और अवलोकनों के बीच सहमति प्राप्त करने के लिए, टॉलेमी को यह मानना ​​पड़ा कि अलग-अलग समय पर चंद्रमा से पृथ्वी की दूरी दो गुना भिन्न हो सकती है। इसका मतलब यह था कि चंद्रमा का स्पष्ट आकार कभी-कभी सामान्य से दोगुना बड़ा होता था! टॉलेमी को अपने सिस्टम की इस कमी के बारे में पता था, जिसने फिर भी दुनिया की उनकी तस्वीर की लगभग सर्वसम्मत मान्यता को नहीं रोका। ईसाई चर्च ने टॉलेमिक प्रणाली को स्वीकार कर लिया क्योंकि उसने इसे पवित्रशास्त्र के अनुरूप पाया: स्थिर तारों के क्षेत्र से परे स्वर्ग और नरक के लिए बहुत जगह थी।

लेकिन 1514 में, पोलिश पुजारी निकोलस कोपरनिकस ने एक सरल मॉडल प्रस्तावित किया। (हालाँकि, सबसे पहले, चर्च द्वारा विधर्म का आरोप लगाए जाने के डर से, कोपरनिकस ने अपने ब्रह्माण्ड संबंधी विचारों को गुमनाम रूप से प्रसारित किया।) कोपरनिकस ने प्रस्तावित किया कि सूर्य गतिहीन है और केंद्र में स्थित है, और पृथ्वी और ग्रह इसके चारों ओर गोलाकार कक्षाओं में घूमते हैं। इस विचार को गंभीरता से लेने में लगभग एक शताब्दी लग गई। दो खगोलशास्त्री, जर्मन जोहान्स केपलर और इतालवी गैलीलियो गैलीली, कोपर्निकन सिद्धांत के पक्ष में सार्वजनिक रूप से बोलने वाले पहले लोगों में से थे, इस तथ्य के बावजूद कि इस सिद्धांत द्वारा भविष्यवाणी की गई खगोलीय पिंडों के प्रक्षेप पथ देखे गए लोगों के साथ बिल्कुल मेल नहीं खाते थे। अरस्तू और टॉलेमी की विश्व व्यवस्था को अंतिम झटका 1609 की घटनाओं से लगा - तब गैलीलियो ने नव आविष्कृत दूरबीन से रात के आकाश का अवलोकन करना शुरू किया 2
स्पॉटिंग स्कोप के रूप में दूरबीन का आविष्कार सबसे पहले 1608 में डच चश्मा निर्माता जोहान लिपरशी ने किया था, लेकिन गैलीलियो 1609 में आकाश में दूरबीन को इंगित करने वाले और खगोलीय अवलोकनों के लिए इसका उपयोग करने वाले पहले व्यक्ति थे। – टिप्पणी अनुवाद

बृहस्पति ग्रह को देखते हुए, गैलीलियो ने इसके चारों ओर परिक्रमा करने वाले कई छोटे चंद्रमाओं की खोज की। इसके बाद यह हुआ कि सभी खगोलीय पिंड पृथ्वी के चारों ओर नहीं घूमते, जैसा कि अरस्तू और टॉलेमी का मानना ​​था। (बेशक, कोई पृथ्वी को स्थिर और ब्रह्मांड के केंद्र में स्थित मानना ​​जारी रख सकता है, यह मानते हुए कि बृहस्पति के उपग्रह पृथ्वी के चारों ओर बेहद जटिल प्रक्षेप पथों में घूमते हैं ताकि यह बृहस्पति के चारों ओर उनकी क्रांति के समान हो। लेकिन फिर भी, कोपरनिकस का सिद्धांत बहुत सरल था।) लगभग उसी समय, केप्लर ने कोपरनिकन सिद्धांत को स्पष्ट किया, जिसमें सुझाव दिया गया कि ग्रह गोलाकार कक्षाओं में नहीं, बल्कि अण्डाकार (यानी, लम्बी) कक्षाओं में घूमते हैं, जिसके कारण सहमति प्राप्त करना संभव हो सका। सिद्धांत की भविष्यवाणियों और टिप्पणियों के बीच।

सच है, केप्लर ने दीर्घवृत्त को केवल एक गणितीय चाल माना, और यह बहुत घृणित था, क्योंकि दीर्घवृत्त की तुलना में दीर्घवृत्त कम पूर्ण आंकड़े हैं। केप्लर ने, लगभग संयोग से, पता लगाया कि अण्डाकार कक्षाएँ अवलोकनों का अच्छी तरह से वर्णन करती हैं, लेकिन वह सूर्य के चारों ओर ग्रहों की गति के कारण के रूप में चुंबकीय बलों के अपने विचार के साथ अण्डाकार कक्षाओं की धारणा को समेट नहीं सके। सूर्य के चारों ओर ग्रहों की गति का कारण बहुत बाद में, 1687 में, सर आइजैक न्यूटन ने अपने ग्रंथ "प्राकृतिक दर्शन के गणितीय सिद्धांत" में प्रकट किया था - शायद भौतिकी पर अब तक प्रकाशित सबसे महत्वपूर्ण कार्य। इस कार्य में, न्यूटन ने न केवल अंतरिक्ष और समय में पिंडों की गति का वर्णन करने वाला एक सिद्धांत सामने रखा, बल्कि इस गति का वर्णन करने के लिए आवश्यक एक जटिल गणितीय उपकरण भी विकसित किया। इसके अलावा, न्यूटन ने सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम तैयार किया, जिसके अनुसार ब्रह्मांड में प्रत्येक पिंड एक बल के साथ किसी अन्य पिंड की ओर आकर्षित होता है, जो जितना अधिक होता है, पिंडों का द्रव्यमान उतना ही अधिक होता है और परस्पर क्रिया करने वाले पिंडों के बीच की दूरी उतनी ही कम होती है। यह वही बल है जिसके कारण वस्तुएं जमीन पर गिरती हैं। (यह कहानी कि न्यूटन का सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम का विचार उसके सिर पर एक सेब गिरने से प्रेरित था, संभवतः केवल एक कल्पना है। न्यूटन ने केवल यह कहा कि यह विचार उसे तब आया जब वह "चिंतनशील मनोदशा में" था और था "एक सेब के गिरने से उत्पन्न प्रभाव के तहत।") न्यूटन ने दिखाया कि, उनके द्वारा बनाए गए कानून के अनुसार, गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में, चंद्रमा को पृथ्वी के चारों ओर एक अण्डाकार कक्षा में घूमना चाहिए, और पृथ्वी और ग्रहों को चलना चाहिए सूर्य के चारों ओर अण्डाकार कक्षाओं में।

कोपर्निकन मॉडल ने टॉलेमिक क्षेत्रों की आवश्यकता को समाप्त कर दिया, और उनके साथ यह धारणा भी समाप्त कर दी कि ब्रह्मांड में किसी प्रकार की प्राकृतिक बाहरी सीमा थी। चूँकि "स्थिर" तारों ने अपनी धुरी पर पृथ्वी के घूमने के कारण आकाश की सामान्य दैनिक गति के अलावा कोई हलचल नहीं दिखाई, इसलिए यह मान लेना स्वाभाविक था कि ये हमारे सूर्य के समान ही पिंड थे, केवल बहुत दूर स्थित थे दूर।

न्यूटन ने महसूस किया कि उनके गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत के अनुसार, तारों को एक-दूसरे को आकर्षित करना चाहिए और इसलिए, जाहिरा तौर पर, वे गतिहीन नहीं रह सकते। वे करीब आकर एक जगह जमा क्यों नहीं हुए? अपने समय के एक अन्य प्रमुख विचारक, रिचर्ड बेंटले को 1691 में लिखे एक पत्र में, न्यूटन ने तर्क दिया कि वे केवल तभी एकत्रित और समूहित होंगे जब अंतरिक्ष के एक सीमित क्षेत्र में केंद्रित तारों की संख्या सीमित होगी। और यदि तारों की संख्या अनंत है और वे अनंत अंतरिक्ष में कमोबेश समान रूप से वितरित हैं, तो किसी स्पष्ट केंद्रीय बिंदु की अनुपस्थिति के कारण ऐसा नहीं होगा जिसमें तारे "गिर" सकें।

यह उन खतरों में से एक है जो अनंत के बारे में सोचते समय उत्पन्न होते हैं। अनंत ब्रह्मांड में किसी भी बिंदु को इसका केंद्र माना जा सकता है, क्योंकि इसके प्रत्येक तरफ अनंत संख्या में तारे हैं। सही दृष्टिकोण (जो बहुत बाद में आया) समस्या को सीमित मामले में हल करना है जहां तारे एक-दूसरे पर गिरते हैं, और अध्ययन करते हैं कि तारों को कॉन्फ़िगरेशन में जोड़ने पर परिणाम कैसे बदलता है जो कि विचाराधीन क्षेत्र के बाहर स्थित हैं और अधिक वितरित हैं या कम समान रूप से. न्यूटन के नियम के अनुसार, औसतन, समुच्चय में अतिरिक्त तारों का मूल तारों पर कोई प्रभाव नहीं होना चाहिए, और इसलिए मूल विन्यास के ये तारे अभी भी तेजी से एक दूसरे में गिरने चाहिए। इसलिए चाहे आप कितने भी तारे जोड़ लें, वे फिर भी एक-दूसरे के ऊपर गिरेंगे। अब हम जानते हैं कि ब्रह्मांड का एक अनंत स्थिर मॉडल प्राप्त करना असंभव है जिसमें गुरुत्वाकर्षण बल प्रकृति में विशेष रूप से "आकर्षक" है।

यह 20वीं सदी की शुरुआत से पहले के बौद्धिक माहौल के बारे में बहुत कुछ कहता है कि तब किसी ने ऐसे परिदृश्य के बारे में नहीं सोचा था जिसके अनुसार ब्रह्मांड सिकुड़ सकता है या फैल सकता है। ब्रह्मांड की आम तौर पर स्वीकृत अवधारणा या तो यह थी कि यह हमेशा अपरिवर्तित रूप में अस्तित्व में था, या यह अतीत में किसी बिंदु पर बनाया गया था - जिस रूप में हम इसे अब देखते हैं। यह, कुछ हद तक, इस तथ्य का परिणाम हो सकता है कि लोग शाश्वत सत्य में विश्वास करते हैं। कम से कम यह याद रखने योग्य है कि सबसे बड़ा आराम इस विचार से मिलता है कि यद्यपि हम सभी बूढ़े हो जाते हैं और मर जाते हैं, ब्रह्मांड शाश्वत और अपरिवर्तनीय है।

यहां तक ​​कि जो वैज्ञानिक यह समझते थे कि न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत के अनुसार, ब्रह्मांड स्थिर नहीं हो सकता, उन्होंने भी यह सुझाव देने की हिम्मत नहीं की कि इसका विस्तार हो सकता है। इसके बजाय, उन्होंने सिद्धांत को समायोजित करने का प्रयास किया ताकि गुरुत्वाकर्षण बल बहुत बड़ी दूरी पर प्रतिकारक हो जाए। इस धारणा ने ग्रहों की अनुमानित गतिविधियों में महत्वपूर्ण बदलाव नहीं किया, लेकिन अनंत संख्या में तारों को संतुलन की स्थिति में रहने की अनुमति दी: पास के तारों की आकर्षक ताकतों को अधिक दूर के तारों की प्रतिकारक ताकतों द्वारा संतुलित किया गया। अब यह माना जाता है कि ऐसी संतुलन स्थिति अस्थिर होनी चाहिए: जैसे ही किसी क्षेत्र में तारे एक-दूसरे के थोड़ा करीब आ जाएंगे, उनका पारस्परिक आकर्षण तीव्र हो जाएगा और प्रतिकारक शक्तियों से अधिक हो जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप तारे आगे बढ़ते रहेंगे। एक दूसरे पर गिरना. दूसरी ओर, यदि तारे एक-दूसरे से थोड़ा ही दूर हैं, तो प्रतिकारक शक्तियां आकर्षक शक्तियों पर हावी हो जाएंगी और तारे अलग हो जाएंगे।

अनंत स्थिर ब्रह्मांड की अवधारणा पर एक और आपत्ति आमतौर पर जर्मन दार्शनिक हेनरिक ओल्बर्स के नाम से जुड़ी है, जिन्होंने 1823 में इस मामले पर अपना तर्क प्रकाशित किया था। वास्तव में, न्यूटन के कई समकालीनों ने इस समस्या की ओर ध्यान आकर्षित किया, और ओल्बर्स का पेपर किसी भी तरह से इस तरह की अवधारणा के खिलाफ मजबूत तर्क प्रस्तुत करने वाला पहला पेपर नहीं था। हालाँकि, यह व्यापक मान्यता प्राप्त करने वाला पहला था। तथ्य यह है कि एक अनंत स्थिर ब्रह्मांड में, दृष्टि की लगभग किसी भी किरण को किसी तारे की सतह पर आराम करना चाहिए, और इसलिए पूरे आकाश को रात में भी सूर्य की तरह चमकना चाहिए। ओल्बर्स का प्रतिवाद यह था कि दूर के तारों से आने वाले प्रकाश को हमारे और उन तारों के बीच पदार्थ द्वारा अवशोषण द्वारा क्षीण किया जाना चाहिए। लेकिन तब यह पदार्थ गर्म हो जाएगा और तारों की तरह चमकने लगेगा। इस निष्कर्ष से बचने का एकमात्र तरीका है कि पूरे आकाश की चमक सूर्य की चमक के बराबर है, यह मान लेना है कि तारे हमेशा के लिए चमकते नहीं थे, बल्कि कुछ विशिष्ट समय पहले "प्रकाशित" होते थे। इस स्थिति में, अवशोषित पदार्थ को गर्म होने का समय नहीं मिलेगा या दूर के तारों के प्रकाश को हम तक पहुँचने का समय नहीं मिलेगा। इस प्रकार, हम इस प्रश्न पर आते हैं कि तारे क्यों चमकते थे।

निःसंदेह, लोगों ने इससे बहुत पहले ब्रह्मांड की उत्पत्ति पर चर्चा की थी। कई प्रारंभिक ब्रह्माण्ड संबंधी विचारों के साथ-साथ दुनिया के यहूदी, ईसाई और मुस्लिम चित्रों में, ब्रह्मांड अतीत में एक निश्चित और बहुत दूर के समय में उत्पन्न हुआ था। ऐसी शुरुआत के पक्ष में एक तर्क किसी ऐसे पहले कारण की आवश्यकता की भावना थी जो ब्रह्मांड के अस्तित्व की व्याख्या करेगा। (ब्रह्मांड के भीतर, इसमें होने वाली किसी भी घटना को किसी अन्य, पहले की घटना के परिणाम के रूप में समझाया जाता है; ब्रह्मांड के अस्तित्व को इस तरह से केवल यह मानकर समझाया जा सकता है कि इसकी किसी प्रकार की शुरुआत थी।) एक और तर्क था ऑरेलियस ऑगस्टीन, या सेंट ऑगस्टीन द्वारा "ऑन द सिटी ऑफ गॉड" कार्य में व्यक्त किया गया। उन्होंने कहा कि सभ्यता विकसित हो रही है और हमें याद है कि किसने यह या वह कार्य किया या इस या उस तंत्र का आविष्कार किया। नतीजतन, मनुष्य और शायद ब्रह्मांड, बहुत लंबे समय तक अस्तित्व में नहीं रह सके। उत्पत्ति की पुस्तक के अनुसार, सेंट ऑगस्टीन का मानना ​​था कि ब्रह्मांड ईसा के जन्म से लगभग 5000 साल पहले बनाया गया था। (दिलचस्प बात यह है कि यह अंतिम हिमयुग के अंत के करीब है - लगभग 10,000 ईसा पूर्व - जिसे पुरातत्वविद् सभ्यता की शुरुआत मानते हैं।)

इसके विपरीत, अरस्तू, साथ ही अधिकांश प्राचीन यूनानी दार्शनिकों को दुनिया के निर्माण का विचार पसंद नहीं आया, क्योंकि यह दैवीय हस्तक्षेप से आया था। उनका मानना ​​था कि मानव जाति और संसार सदैव अस्तित्व में है और सदैव अस्तित्व में रहेगा। पुरातन काल के विचारकों ने भी सभ्यता की प्रगति के बारे में उपर्युक्त तर्क को समझा और इसका प्रतिवाद किया: उन्होंने कहा कि मानव जाति समय-समय पर बाढ़ और अन्य प्राकृतिक आपदाओं के प्रभाव में सभ्यता की शुरुआत के चरण में लौट आती है।

इस बारे में सवाल कि क्या ब्रह्मांड की शुरुआत समय से हुई थी और क्या यह अंतरिक्ष में सीमित है, दार्शनिक इमैनुएल कांट ने 1781 में प्रकाशित अपने स्मारकीय (हालांकि समझने में बहुत मुश्किल) काम "क्रिटिक ऑफ प्योर रीज़न" में उठाया था। कांट ने इन सवालों को शुद्ध कारण के एंटीनोमीज़ (अर्थात, विरोधाभास) कहा क्योंकि उन्हें लगा कि दोनों थीसिस के लिए समान रूप से सम्मोहक तर्क थे - यानी कि ब्रह्मांड की शुरुआत थी - और एंटीथिसिस, यानी कि ब्रह्मांड की शुरुआत थी हमेशा अस्तित्व में था. अपनी थीसिस को साबित करने के लिए, कांत निम्नलिखित तर्क का हवाला देते हैं: यदि ब्रह्मांड की कोई शुरुआत नहीं थी, तो किसी भी घटना को अनंत समय से पहले होना चाहिए था, जो दार्शनिक के अनुसार, बेतुका है। प्रतिपक्षी के पक्ष में, यह विचार सामने रखा गया कि यदि ब्रह्माण्ड की शुरुआत हुई है, तो इसके पहले अनंत समय बीत चुका होगा, और यह स्पष्ट नहीं है कि ब्रह्माण्ड समय के किसी विशिष्ट क्षण में क्यों उत्पन्न हुआ। संक्षेप में, थीसिस और एंटीथिसिस के लिए कांट के औचित्य लगभग समान हैं। दोनों मामलों में, तर्क दार्शनिक की अंतर्निहित धारणा पर आधारित है कि समय अनिश्चित काल तक अतीत में चलता रहता है, भले ही ब्रह्मांड हमेशा अस्तित्व में रहा हो। जैसा कि हम देखेंगे, ब्रह्मांड के जन्म तक समय की अवधारणा का कोई अर्थ नहीं है। सेंट ऑगस्टीन ने सबसे पहले इस पर ध्यान दिया था। उनसे पूछा गया, "दुनिया बनाने से पहले भगवान ने क्या किया?" और ऑगस्टीन ने यह तर्क नहीं दिया कि भगवान ऐसे प्रश्न पूछने वालों के लिए नरक तैयार कर रहे थे। इसके बजाय, उन्होंने कहा कि समय ईश्वर की बनाई दुनिया की संपत्ति है और ब्रह्मांड की शुरुआत से पहले, समय का अस्तित्व नहीं था।

जब अधिकांश लोग संपूर्ण ब्रह्मांड को स्थिर और अपरिवर्तनीय मानते थे, तो यह सवाल कि क्या इसकी शुरुआत थी, अधिक तत्वमीमांसा या धर्मशास्त्र का मामला था। दुनिया की देखी गई तस्वीर को इस सिद्धांत के ढांचे के भीतर समान रूप से अच्छी तरह से समझाया जा सकता है कि ब्रह्मांड हमेशा से अस्तित्व में है, और इस धारणा के आधार पर कि यह किसी विशिष्ट समय पर गति में सेट किया गया था, लेकिन इस तरह से कि स्वरूप ऐसा रहता है कि वह सदैव विद्यमान रहता है। लेकिन 1929 में, एडविन हबल ने एक मौलिक खोज की: उन्होंने देखा कि दूर की आकाशगंगाएँ, चाहे वे आकाश में कहीं भी हों, हमेशा तेज़ गति से हमसे दूर जा रही हैं [उनकी दूरी के अनुपात में] 3
यहां और नीचे, लेखक के पाठ को स्पष्ट करने वाली अनुवादक की टिप्पणियाँ वर्गाकार कोष्ठक में रखी गई हैं। – टिप्पणी ईडी।

दूसरे शब्दों में, ब्रह्माण्ड का विस्तार हो रहा है। इसका मतलब यह है कि अतीत में, ब्रह्मांड में वस्तुएं अब की तुलना में एक-दूसरे के करीब थीं। और ऐसा लगता है कि किसी समय - कहीं 10-20 अरब साल पहले - ब्रह्मांड में जो कुछ भी है वह एक ही स्थान पर केंद्रित था, और इसलिए ब्रह्मांड का घनत्व अनंत था। इस खोज ने ब्रह्मांड की शुरुआत के सवाल को विज्ञान के दायरे में ला दिया।

समय का संक्षिप्त इतिहास

प्रकाशन गृह अधिकार प्राप्त करने में सहायता के लिए साहित्यिक एजेंसियों राइटर्स हाउस एलएलसी (यूएसए) और सिनोप्सिस लिटरेरी एजेंसी (रूस) का आभार व्यक्त करता है।

© स्टीफन हॉकिंग 1988।

© एन.वाई.ए. स्मोरोडिन्स्काया, प्रति. अंग्रेजी से, 2017

© वाई.ए. स्मोरोडिंस्की, आफ्टरवर्ड, 2017

© एएसटी पब्लिशिंग हाउस एलएलसी, 2017

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जेन को समर्पित

कृतज्ञता

1982 में हार्वर्ड में लोएब व्याख्यान देने के बाद मैंने अंतरिक्ष और समय के बारे में एक लोकप्रिय पुस्तक लिखने का प्रयास करने का निर्णय लिया। उस समय प्रारंभिक ब्रह्मांड और ब्लैक होल को समर्पित पहले से ही काफी किताबें मौजूद थीं, दोनों बहुत अच्छी थीं, उदाहरण के लिए स्टीवन वेनबर्ग की किताब "द फर्स्ट थ्री मिनट्स" और बहुत बुरी, जिसका नाम यहां बताने की कोई जरूरत नहीं है। लेकिन मुझे ऐसा लगा कि उनमें से किसी ने भी वास्तव में उन प्रश्नों को संबोधित नहीं किया जिन्होंने मुझे ब्रह्मांड विज्ञान और क्वांटम सिद्धांत का अध्ययन करने के लिए प्रेरित किया: ब्रह्मांड कहां से आया? यह कैसे और क्यों उत्पन्न हुआ? क्या इसका अंत होगा और यदि होगा तो कैसे? ये प्रश्न हम सभी में रुचि रखते हैं। लेकिन आधुनिक विज्ञान गणित से भरा हुआ है, और केवल कुछ विशेषज्ञ ही इसे इतना जानते हैं कि यह सब समझ सकें। हालाँकि, ब्रह्मांड के जन्म और आगे के भाग्य के बारे में बुनियादी विचारों को गणित की मदद के बिना इस तरह प्रस्तुत किया जा सकता है कि वे उन लोगों के लिए भी समझ में आ जाएंगे जिन्होंने विशेष शिक्षा प्राप्त नहीं की है। मैंने अपनी पुस्तक में यही करने का प्रयास किया। इसमें मैं कितना सफल हुआ, इसका निर्णय पाठक ही करेंगे।

मुझे बताया गया था कि पुस्तक में शामिल प्रत्येक फ़ॉर्मूले से ख़रीदारों की संख्या आधी हो जाएगी। फिर मैंने पूरी तरह से बिना फॉर्मूलों के काम करने का फैसला किया। सच है, अंत में मैंने फिर भी एक समीकरण लिखा - प्रसिद्ध आइंस्टीन समीकरण ई=एमसी². मुझे आशा है कि यह मेरे संभावित पाठकों में से आधे को नहीं डराएगा।

मेरी बीमारी - एमियोट्रोफिक लेटरल स्क्लेरोसिस - के अलावा लगभग हर चीज़ में मैं भाग्यशाली था। मेरी पत्नी जेन और बच्चों रॉबर्ट, लुसी और टिमोथी द्वारा प्रदान की गई सहायता और समर्थन ने मुझे अपेक्षाकृत सामान्य जीवन जीने और काम में सफलता हासिल करने में सक्षम बनाया। मैं भी भाग्यशाली था कि मैंने सैद्धांतिक भौतिकी को चुना, क्योंकि यह सब मेरे दिमाग में फिट बैठता है। इसलिए, मेरी शारीरिक कमज़ोरी कोई गंभीर बाधा नहीं बनी। मेरे सहकर्मियों ने, बिना किसी अपवाद के, हमेशा मुझे अधिकतम सहायता प्रदान की है।

काम के पहले, "क्लासिक" चरण में, मेरे सबसे करीबी सहयोगी और सहायक रोजर पेनरोज़, रॉबर्ट गेरोक, ब्रैंडन कार्टर और जॉर्ज एलिस थे। मैं उनकी मदद और सहयोग के लिए उनका आभारी हूं।' यह चरण "स्पेसटाइम के बड़े पैमाने पर संरचना" पुस्तक के प्रकाशन में समाप्त हुआ, जिसे एलिस और मैंने 1973 में लिखा था। मैं पाठकों को अधिक जानकारी के लिए इसकी ओर रुख करने की सलाह नहीं दूंगा: यह सूत्रों से भरा हुआ है और पढ़ने में मुश्किल है। मुझे उम्मीद है कि तब से मैंने और अधिक सुगमता से लिखना सीख लिया है।

मेरे काम के दूसरे, "क्वांटम" चरण के दौरान, जो 1974 में शुरू हुआ, मैंने मुख्य रूप से गैरी गिबन्स, डॉन पेज और जिम हार्टल के साथ काम किया। मैं उनका और साथ ही अपने स्नातक छात्रों का बहुत आभारी हूं, जिन्होंने मुझे "भौतिक" और "सैद्धांतिक" दोनों अर्थों में भारी मदद प्रदान की। स्नातक छात्रों के साथ बने रहने की आवश्यकता एक अत्यंत महत्वपूर्ण प्रेरक थी और मुझे लगता है, इसने मुझे दलदल में फंसने से बचाया।

मेरे एक छात्र ब्रायन विट ने इस पुस्तक को लिखने में मेरी बहुत मदद की। 1985 में, किताब की पहली मोटी रूपरेखा तैयार करने के बाद, मैं निमोनिया से बीमार पड़ गया। और फिर ऑपरेशन, और ट्रेकियोटॉमी के बाद मैंने बोलना बंद कर दिया, अनिवार्य रूप से संवाद करने की क्षमता खो दी। मुझे लगा कि मैं किताब पूरी नहीं कर पाऊंगा। लेकिन ब्रायन ने न केवल मुझे इसे संशोधित करने में मदद की, बल्कि उन्होंने मुझे लिविंग सेंटर संचार कंप्यूटर प्रोग्राम का उपयोग करना भी सिखाया, जो मुझे वर्ड्स प्लस, इंक., सनीवेल, कैलिफ़ोर्निया के वॉल्ट वाल्टोश द्वारा दिया गया था। इसकी मदद से, मैं किताबें और लेख लिख सकता हूं, और एक अन्य सनीवेल कंपनी, स्पीच प्लस द्वारा मुझे दिए गए स्पीच सिंथेसाइज़र के माध्यम से लोगों से बात भी कर सकता हूं। डेविड मेसन ने मेरी व्हीलचेयर पर यह सिंथेसाइज़र और एक छोटा पर्सनल कंप्यूटर स्थापित किया। इस प्रणाली ने सब कुछ बदल दिया: मेरी आवाज खोने से पहले की तुलना में मेरे लिए संवाद करना और भी आसान हो गया।

मैं उन कई लोगों का आभारी हूं जिन्होंने पुस्तक के शुरुआती संस्करणों को पढ़कर सुझाव दिया कि इसे कैसे बेहतर बनाया जा सकता है। इस प्रकार, बैंटम बुक्स के संपादक पीटर गैज़ार्डी ने मुझे उन बिंदुओं के संबंध में टिप्पणियों और प्रश्नों के साथ पत्र के बाद पत्र भेजे, जो उनकी राय में, खराब तरीके से समझाए गए थे। बेशक, जब मुझे अनुशंसित सुधारों की एक बड़ी सूची मिली तो मैं काफी नाराज़ हो गया था, लेकिन गैज़ार्डी बिल्कुल सही थे। मुझे यकीन है कि गैज़ार्डी ने गलतियों पर मेरी नाक रगड़कर किताब को बहुत बेहतर बनाया है।

मेरी गहरी कृतज्ञता मेरे सहायकों कॉलिन विलियम्स, डेविड थॉमस और रेमंड लाफलाम, मेरे सचिव जूडी फेला, एन राल्फ, चेरिल बिलिंगटन और सू मैसी और मेरी नर्सों को जाती है।

यदि वैज्ञानिक अनुसंधान और आवश्यक चिकित्सा देखभाल की सारी लागत गोनविले और कैयस कॉलेज, विज्ञान और प्रौद्योगिकी अनुसंधान परिषद और लीवरहल्मे, मैकआर्थर, नफिल्ड और राल्फ स्मिथ फाउंडेशन द्वारा वहन नहीं की गई होती तो मैं कुछ भी हासिल नहीं कर पाता। मैं उन सभी का बहुत आभारी हूं.

20 अक्टूबर 1987

स्टीफन हॉकिंग

अध्याय प्रथम
ब्रह्मांड के बारे में हमारा विचार

एक बार एक प्रसिद्ध वैज्ञानिक (वे कहते हैं कि वह बर्ट्रेंड रसेल थे) ने खगोल विज्ञान पर एक सार्वजनिक व्याख्यान दिया। उन्होंने बताया कि कैसे पृथ्वी सूर्य के चारों ओर घूमती है, और सूर्य, बदले में, तारों के एक विशाल समूह के केंद्र के चारों ओर घूमता है जिसे हमारी आकाशगंगा कहा जाता है। जैसे ही व्याख्यान समाप्त हुआ, एक छोटी सी बूढ़ी महिला आखिरी पंक्ति से खड़ी हुई और बोली, “आपने हमें जो कुछ भी बताया वह बकवास है। वास्तव में, हमारी दुनिया एक सपाट प्लेट है जो एक विशाल कछुए की पीठ पर बैठी है। वैज्ञानिक ने मुस्कुराते हुए पूछा: "कछुआ किसका समर्थन करता है?" “तुम बहुत होशियार हो, जवान आदमी,” बुढ़िया ने उत्तर दिया। "एक कछुआ दूसरे कछुए पर है, वह भी एक कछुए पर है, इत्यादि, इत्यादि।"

कछुओं की एक अंतहीन मीनार के रूप में ब्रह्मांड का विचार हममें से अधिकांश को अजीब लगेगा, लेकिन हम ऐसा क्यों सोचते हैं कि हम बेहतर जानते हैं? हम ब्रह्मांड के बारे में क्या जानते हैं और हमने इसे कैसे जाना? ब्रह्माण्ड कहाँ से आया और इसका क्या होगा? क्या ब्रह्माण्ड की शुरुआत हुई थी, और यदि हां, तो क्या हुआ? शुरुआत से पहले? समय का सार क्या है? क्या यह कभी ख़त्म होगा? हाल के वर्षों में भौतिकी की उपलब्धियाँ, जिसका श्रेय हम कुछ हद तक शानदार नई तकनीक को देते हैं, ने अंततः कम से कम कुछ ऐसे प्रश्नों के उत्तर प्राप्त करना संभव बना दिया है जो लंबे समय से हमारे सामने थे। जैसे-जैसे समय बीतता है, ये उत्तर इस तथ्य के समान निश्चित हो सकते हैं कि पृथ्वी सूर्य के चारों ओर घूमती है, और शायद कछुओं के टॉवर के समान हास्यास्पद भी। केवल समय (चाहे जो भी हो) निर्णय करेगा।

340 ईसा पूर्व में वापस। इ। यूनानी दार्शनिक अरस्तू ने अपनी पुस्तक "ऑन द हेवेन्स" में इस तथ्य के पक्ष में दो ठोस तर्क दिए हैं कि पृथ्वी एक प्लेट की तरह चपटी नहीं है, बल्कि एक गेंद की तरह गोल है। सबसे पहले, अरस्तू ने अनुमान लगाया कि चंद्र ग्रहण तब होता है जब पृथ्वी चंद्रमा और सूर्य के बीच होती है। पृथ्वी हमेशा चंद्रमा पर एक गोल छाया बनाती है और ऐसा तभी हो सकता है जब पृथ्वी गोलाकार हो। यदि पृथ्वी एक सपाट डिस्क होती, तो इसकी छाया एक लम्बी दीर्घवृत्त के आकार की होती - जब तक कि ग्रहण हमेशा ठीक उसी क्षण नहीं होता जब सूर्य डिस्क की धुरी पर बिल्कुल होता है। दूसरे, अपनी समुद्री यात्राओं के अनुभव से, यूनानियों को पता था कि दक्षिणी क्षेत्रों में उत्तरी तारा उत्तरी क्षेत्रों की तुलना में आकाश में नीचे है। (चूँकि उत्तरी सितारा उत्तरी ध्रुव के ऊपर है, यह सीधे उत्तरी ध्रुव पर खड़े एक पर्यवेक्षक के सिर के ऊपर होगा, और भूमध्य रेखा पर एक व्यक्ति को ऐसा लगेगा कि यह क्षितिज पर है।) इसमें अंतर जानना मिस्र और ग्रीस में नॉर्थ स्टार की स्पष्ट स्थिति के बावजूद, अरस्तू यह गणना करने में भी सक्षम था कि भूमध्य रेखा की लंबाई 400,000 स्टेडियम है। स्टेडियम किसके बराबर था, यह ठीक से ज्ञात नहीं है, लेकिन यह लगभग 200 मीटर था, और इसलिए अरस्तू का अनुमान अब स्वीकृत मूल्य का लगभग 2 गुना है। यूनानियों के पास पृथ्वी के गोलाकार आकार के पक्ष में एक तीसरा तर्क भी था: यदि पृथ्वी गोल नहीं है, तो हम पहले किसी जहाज के पाल को क्षितिज से ऊपर उठते हुए क्यों देखते हैं, और उसके बाद ही जहाज को?

अरस्तू का मानना ​​था कि पृथ्वी गतिहीन है और सूर्य, चंद्रमा, ग्रह और तारे इसके चारों ओर गोलाकार कक्षाओं में घूमते हैं। अपने रहस्यमय विचारों के अनुरूप, उन्होंने पृथ्वी को ब्रह्मांड का केंद्र और गोलाकार गति को सबसे उत्तम माना। दूसरी शताब्दी में, टॉलेमी ने अरस्तू के विचार को एक पूर्ण ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल के रूप में विकसित किया। पृथ्वी केंद्र में खड़ी है, जो चंद्रमा, सूर्य और पांच तत्कालीन ज्ञात ग्रहों: बुध, शुक्र, मंगल, बृहस्पति और शनि को प्रभावित करने वाले आठ गोले से घिरी हुई है (चित्र 1.1)। टॉलेमी का मानना ​​था कि ग्रह स्वयं संबंधित क्षेत्रों से जुड़े छोटे-छोटे वृत्तों में घूमते हैं। इसने उस अत्यंत जटिल पथ की व्याख्या की जिसे हम ग्रहों को लेते हुए देखते हैं। सबसे आखिरी गोले पर स्थिर तारे हैं, जो एक-दूसरे के सापेक्ष एक ही स्थिति में रहते हुए, एक पूरे के रूप में आकाश में एक साथ घूमते हैं। अंतिम क्षेत्र से परे क्या था, इसकी व्याख्या नहीं की गई, लेकिन किसी भी मामले में यह अब ब्रह्मांड का हिस्सा नहीं था जिसे मानवता देखती है।

चावल। 1.1

टॉलेमी के मॉडल ने आकाश में आकाशीय पिंडों की स्थिति की अच्छी तरह से भविष्यवाणी करना संभव बना दिया, लेकिन सटीक भविष्यवाणी के लिए उन्हें यह स्वीकार करना पड़ा कि कुछ स्थानों पर चंद्रमा का प्रक्षेपवक्र दूसरों की तुलना में पृथ्वी के 2 गुना करीब से गुजरता है। इसका मतलब यह है कि एक स्थिति में चंद्रमा दूसरी स्थिति की तुलना में 2 गुना बड़ा दिखाई देना चाहिए! टॉलेमी को इस कमी के बारे में पता था, लेकिन फिर भी उनके सिद्धांत को मान्यता दी गई, हालाँकि हर जगह नहीं। ईसाई चर्च ने ब्रह्मांड के टॉलेमिक मॉडल को बाइबिल के विपरीत नहीं माना: यह मॉडल अच्छा था क्योंकि इसने स्थिर तारों के क्षेत्र के बाहर नरक और स्वर्ग के लिए बहुत सी जगह छोड़ दी थी। हालाँकि, 1514 में, पोलिश पुजारी निकोलस कोपरनिकस ने और भी सरल मॉडल प्रस्तावित किया। (सबसे पहले, शायद इस डर से कि चर्च उसे विधर्मी घोषित कर देगा, कोपरनिकस ने गुमनाम रूप से अपने मॉडल का प्रचार किया।) उसका विचार था कि सूर्य केंद्र में गतिहीन खड़ा है, और पृथ्वी और अन्य ग्रह गोलाकार कक्षाओं में उसके चारों ओर घूमते हैं। कॉपरनिकस के विचार को गंभीरता से लेने से पहले लगभग एक शताब्दी बीत गई। दो खगोलशास्त्री - जर्मन जोहान्स केप्लर और इतालवी गैलीलियो गैलीली - कोपरनिकस के सिद्धांत के समर्थन में सामने आए, इस तथ्य के बावजूद कि कोपरनिकस द्वारा भविष्यवाणी की गई कक्षाएँ अवलोकन की गई कक्षाओं से बिल्कुल मेल नहीं खातीं। अरस्तू-टॉलेमी सिद्धांत 1609 में अस्थिर पाया गया, जब गैलीलियो ने एक नए आविष्कार किए गए दूरबीन का उपयोग करके रात के आकाश का निरीक्षण करना शुरू किया। बृहस्पति ग्रह पर अपनी दूरबीन को इंगित करके, गैलीलियो ने कई छोटे उपग्रहों, या चंद्रमाओं की खोज की, जो बृहस्पति की परिक्रमा करते हैं। इसका मतलब यह था कि जरूरी नहीं कि सभी खगोलीय पिंड सीधे पृथ्वी के चारों ओर घूमें, जैसा कि अरस्तू और टॉलेमी का मानना ​​था। (बेशक, कोई अभी भी यह मान सकता है कि पृथ्वी ब्रह्मांड के केंद्र में स्थित है, और बृहस्पति के चंद्रमा पृथ्वी के चारों ओर एक बहुत ही जटिल पथ पर चलते हैं, ताकि वे केवल बृहस्पति की परिक्रमा करते हुए दिखाई दें। हालांकि, कोपरनिकस का सिद्धांत बहुत अधिक था सरल।) उसी समय, जोहान्स केपलर ने कोपरनिकस के सिद्धांत को इस धारणा के आधार पर संशोधित किया कि ग्रह वृत्तों में नहीं, बल्कि दीर्घवृत्त में चलते हैं (दीर्घवृत्त एक लम्बा वृत्त है)। अंततः, अब भविष्यवाणियाँ अवलोकनों के परिणामों से मेल खाती हैं।

जहां तक ​​केप्लर की बात है, उसकी अण्डाकार कक्षाएँ एक कृत्रिम (तदर्थ) परिकल्पना थीं, और, इसके अलावा, एक "अशोभनीय" परिकल्पना थी, क्योंकि एक दीर्घवृत्त एक वृत्त की तुलना में बहुत कम सही आकृति है। लगभग संयोग से पता चलने के बाद कि अण्डाकार कक्षाएँ अवलोकनों के साथ अच्छी तरह मेल खाती हैं, केपलर इस तथ्य को अपने विचार के साथ कभी भी समेटने में सक्षम नहीं थे कि ग्रह चुंबकीय बलों के प्रभाव में सूर्य के चारों ओर घूमते हैं। यह स्पष्टीकरण बहुत बाद में, 1687 में आया, जब आइजैक न्यूटन ने अपनी पुस्तक "प्राकृतिक दर्शन के गणितीय सिद्धांत" प्रकाशित की। इसमें, न्यूटन ने न केवल समय और स्थान में भौतिक पिंडों की गति का एक सिद्धांत सामने रखा, बल्कि आकाशीय पिंडों की गति का विश्लेषण करने के लिए आवश्यक जटिल गणितीय तरीके भी विकसित किए। इसके अलावा, न्यूटन ने सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम को प्रतिपादित किया, जिसके अनुसार ब्रह्मांड में प्रत्येक पिंड किसी अन्य पिंड की ओर अधिक बल से आकर्षित होता है, इन पिंडों का द्रव्यमान जितना अधिक होता है और उनके बीच की दूरी उतनी ही कम होती है। यह वही बल है जो पिंडों को जमीन पर गिरा देता है। (यह कहानी कि न्यूटन को अपने सिर पर सेब गिरने से प्रेरणा मिली थी, लगभग निश्चित रूप से अविश्वसनीय है। न्यूटन ने स्वयं कहा था कि गुरुत्वाकर्षण का विचार उनके मन में तब आया जब वह "चिंतनशील मुद्रा" में बैठे थे और "अवसर था पतझड़ का।" एक सेब का "।) न्यूटन ने आगे दिखाया कि, उनके नियम के अनुसार, चंद्रमा, गुरुत्वाकर्षण बलों के प्रभाव में, पृथ्वी के चारों ओर एक अण्डाकार कक्षा में घूमता है, और पृथ्वी और ग्रह सूर्य के चारों ओर अण्डाकार कक्षाओं में घूमते हैं।

कोपर्निकन मॉडल ने टॉलेमिक आकाशीय क्षेत्रों से छुटकारा पाने में मदद की, और साथ ही यह विचार आया कि ब्रह्मांड की किसी प्रकार की प्राकृतिक सीमा थी। चूंकि "स्थिर तारे" आकाश में अपनी स्थिति नहीं बदलते हैं, पृथ्वी के अपनी धुरी के चारों ओर घूमने से जुड़ी उनकी गोलाकार गति को छोड़कर, यह मान लेना स्वाभाविक था कि स्थिर तारे हमारे सूर्य के समान वस्तुएं हैं, केवल बहुत अधिक दूरस्थ।

न्यूटन ने समझा कि, उनके गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत के अनुसार, तारों को एक-दूसरे के प्रति आकर्षित होना चाहिए और इसलिए, ऐसा प्रतीत होता है, वे पूरी तरह से गतिहीन नहीं रह सकते। क्या किसी बिंदु पर करीब आकर उन्हें एक-दूसरे के ऊपर नहीं गिरना चाहिए? 1691 में, उस समय के एक प्रमुख विचारक रिचर्ड बेंटले को लिखे एक पत्र में, न्यूटन ने कहा कि यह वास्तव में होगा यदि हमारे पास अंतरिक्ष के एक सीमित क्षेत्र में केवल सीमित संख्या में तारे हों। लेकिन, न्यूटन ने तर्क दिया, यदि तारों की संख्या अनंत है और वे अनंत अंतरिक्ष में कमोबेश समान रूप से वितरित हैं, तो ऐसा कभी नहीं होगा, क्योंकि कोई केंद्रीय बिंदु नहीं है जहां उन्हें गिरने की आवश्यकता होगी।

ये तर्क इस बात का उदाहरण हैं कि अनंत के बारे में बात करते समय परेशानी में पड़ना कितना आसान है। अनंत ब्रह्मांड में किसी भी बिंदु को केंद्र माना जा सकता है, क्योंकि इसके दोनों ओर तारों की संख्या अनंत है। बहुत बाद में उन्हें एहसास हुआ कि अधिक सही दृष्टिकोण एक सीमित प्रणाली को अपनाना था जिसमें सभी तारे एक-दूसरे पर गिरते हैं, केंद्र की ओर झुकते हैं, और देखते हैं कि यदि हम अधिक से अधिक तारे जोड़ते हैं, तो क्या परिवर्तन होते हैं, लगभग वितरित होते हैं विचाराधीन क्षेत्र के बाहर समान रूप से। न्यूटन के नियम के अनुसार, अतिरिक्त तारे, औसतन, मूल तारों को किसी भी तरह से प्रभावित नहीं करेंगे, अर्थात, तारे चयनित क्षेत्र के केंद्र में समान गति से गिरेंगे। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि हम कितने तारे जोड़ते हैं, वे हमेशा केंद्र की ओर झुके रहेंगे। आजकल, यह ज्ञात है कि यदि गुरुत्वाकर्षण बल हमेशा परस्पर आकर्षण बल बने रहें तो ब्रह्मांड का एक अनंत स्थिर मॉडल असंभव है।

यह दिलचस्प है कि बीसवीं सदी की शुरुआत से पहले वैज्ञानिक सोच की सामान्य स्थिति कैसी थी: यह कभी किसी के दिमाग में नहीं आया कि ब्रह्मांड का विस्तार या अनुबंध हो सकता है। सभी का मानना ​​था कि ब्रह्माण्ड या तो हमेशा अपरिवर्तित अवस्था में अस्तित्व में था, या अतीत में किसी समय लगभग उसी तरह बनाया गया था जैसा कि अब है। इसे आंशिक रूप से लोगों की शाश्वत सत्य में विश्वास करने की प्रवृत्ति और इस विचार के विशेष आकर्षण द्वारा समझाया जा सकता है कि, हालांकि वे स्वयं बूढ़े हो जाते हैं और मर जाते हैं, ब्रह्मांड शाश्वत और अपरिवर्तित रहेगा।

यहां तक ​​कि जिन वैज्ञानिकों ने महसूस किया कि न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत ने एक स्थिर ब्रह्मांड को असंभव बना दिया है, उन्होंने विस्तारित ब्रह्मांड परिकल्पना के बारे में नहीं सोचा। उन्होंने गुरुत्वाकर्षण बल को बहुत बड़ी दूरी पर प्रतिकारक बनाकर सिद्धांत को संशोधित करने का प्रयास किया। इससे व्यावहारिक रूप से ग्रहों की अनुमानित गति में कोई बदलाव नहीं आया, लेकिन इसने तारों के अनंत वितरण को संतुलन में रहने की अनुमति दी, क्योंकि पास के तारों के आकर्षण की भरपाई दूर के तारों के प्रतिकर्षण से होती थी। लेकिन अब हमारा मानना ​​है कि ऐसा संतुलन अस्थिर होगा। दरअसल, अगर किसी क्षेत्र में तारे थोड़ा करीब आ जाएं तो उनके बीच आकर्षण बल बढ़कर प्रतिकारक बल से ज्यादा हो जाएगा, जिससे तारे करीब आते रहेंगे। यदि तारों के बीच की दूरी थोड़ी बढ़ जाए तो प्रतिकारक शक्तियां अधिक हो जाएंगी और दूरी बढ़ जाएगी।

अनंत स्थैतिक ब्रह्मांड के मॉडल पर एक और आपत्ति आमतौर पर जर्मन दार्शनिक हेनरिक ओल्बर्स को दी जाती है, जिन्होंने 1823 में इस मॉडल पर एक काम प्रकाशित किया था। वास्तव में, न्यूटन के कई समकालीन एक ही समस्या पर काम कर रहे थे, और एल्बर्स का पेपर गंभीर आपत्तियाँ उठाने वाला पहला पेपर भी नहीं था। वह व्यापक रूप से उद्धृत होने वाली पहली महिला थीं। आपत्ति यह है: एक अनंत स्थिर ब्रह्मांड में, दृष्टि की कोई भी किरण किसी तारे पर टिकी होनी चाहिए। लेकिन तब आकाश, रात में भी, सूर्य की तरह चमकना चाहिए। ओल्बर्स का प्रतिवाद यह था कि दूर के तारों से हमारे पास आने वाले प्रकाश को उसके मार्ग में पदार्थ में अवशोषण द्वारा क्षीण किया जाना चाहिए। लेकिन इस मामले में, इस पदार्थ को स्वयं गर्म होना चाहिए और तारों की तरह चमकना चाहिए। इस निष्कर्ष से बचने का एकमात्र तरीका कि रात का आकाश सूर्य की तरह चमकता है, यह मान लेना है कि तारे हमेशा चमकते नहीं थे, बल्कि अतीत में किसी विशिष्ट समय पर चमकते थे। तब अवशोषित पदार्थ को अभी तक गर्म होने का समय नहीं मिला होगा, या दूर के तारों का प्रकाश अभी तक हम तक नहीं पहुंचा होगा। लेकिन सवाल यह उठता है कि तारे क्यों चमके?

बेशक, ब्रह्मांड की उत्पत्ति की समस्या ने बहुत लंबे समय से लोगों के दिमाग पर कब्ज़ा कर रखा है। कई प्रारंभिक ब्रह्मांड विज्ञानों और यहूदी-ईसाई-मुस्लिम मिथकों के अनुसार, हमारा ब्रह्मांड अतीत में कुछ विशिष्ट और बहुत दूर के बिंदु पर उत्पन्न नहीं हुआ था। ऐसी मान्यताओं का एक कारण ब्रह्मांड के अस्तित्व का "पहला कारण" खोजने की आवश्यकता थी। ब्रह्माण्ड में किसी भी घटना की व्याख्या उसका कारण बता कर की जाती है, अर्थात पहले घटित कोई अन्य घटना; ब्रह्मांड के अस्तित्व की ऐसी व्याख्या तभी संभव है जब इसकी शुरुआत हुई हो। एक अन्य आधार ऑगस्टीन द ब्लेस्ड ने अपने निबंध "ऑन द सिटी ऑफ गॉड" में सामने रखा था। उन्होंने बताया कि सभ्यता प्रगति कर रही है, और हमें याद है कि यह या वह कार्य किसने किया और किसने क्या आविष्कार किया। इसलिए, मानवता, और इसलिए शायद ब्रह्मांड, बहुत लंबे समय तक अस्तित्व में रहने की संभावना नहीं है। ऑगस्टीन द धन्य ने उत्पत्ति की पुस्तक के अनुरूप ब्रह्मांड के निर्माण के लिए स्वीकार्य तिथि पर विचार किया: लगभग 5000 ईसा पूर्व। इ। (दिलचस्प बात यह है कि यह तारीख अंतिम हिमयुग - 10,000 ईसा पूर्व के अंत से बहुत दूर नहीं है, जिसे पुरातत्वविद् सभ्यता की शुरुआत मानते हैं।)

अरस्तू और अधिकांश अन्य यूनानी दार्शनिकों को ब्रह्मांड के निर्माण का विचार पसंद नहीं आया, क्योंकि यह दैवीय हस्तक्षेप से जुड़ा था। इसलिए, उनका मानना ​​था कि लोग और उनके आसपास की दुनिया अस्तित्व में है और हमेशा मौजूद रहेगी। प्राचीन काल के वैज्ञानिकों ने सभ्यता की प्रगति के संबंध में तर्क पर विचार किया और निर्णय लिया कि दुनिया में समय-समय पर बाढ़ और अन्य प्रलय आते रहे, जो हर समय मानवता को सभ्यता के शुरुआती बिंदु पर लौटाते रहे।

यह सवाल कि क्या ब्रह्मांड किसी प्रारंभिक समय में उत्पन्न हुआ था और क्या यह अंतरिक्ष में सीमित है, बाद में दार्शनिक इमैनुएल कांट ने अपने स्मारकीय (और बहुत अस्पष्ट) काम "क्रिटिक ऑफ प्योर रीज़न" में बहुत बारीकी से जांच की, जो प्रकाशित हुआ था। 1781. उन्होंने इन सवालों को शुद्ध कारण का एंटीइनोमीज़ (यानी, विरोधाभास) कहा, क्योंकि उन्होंने देखा कि ब्रह्मांड की शुरुआत की आवश्यकता के बारे में थीसिस और इसके शाश्वत अस्तित्व के बारे में एंटीथिसिस दोनों को साबित या अस्वीकृत करना समान रूप से असंभव था। कांट की थीसिस का तर्क इस तथ्य से दिया गया था कि यदि ब्रह्मांड की कोई शुरुआत नहीं होती, तो प्रत्येक घटना अनंत काल से पहले होती, और कांट ने इसे बेतुका माना। विरोधाभास के समर्थन में, कांट ने कहा कि यदि ब्रह्मांड की शुरुआत हुई होती, तो उसके पहले एक अनंत काल होता, और फिर सवाल यह है कि ब्रह्मांड अचानक एक ही समय में क्यों उत्पन्न हुआ, दूसरे समय में क्यों नहीं? ? वास्तव में, थीसिस और एंटीथीसिस दोनों के लिए कांट के तर्क वस्तुतः समान हैं। यह इस मौन धारणा से आगे बढ़ता है कि अतीत में समय अनंत है, भले ही ब्रह्मांड अस्तित्व में था या हमेशा के लिए अस्तित्व में नहीं था। जैसा कि हम नीचे देखेंगे, ब्रह्मांड के उद्भव से पहले, समय की अवधारणा अर्थहीन है। यह बात सबसे पहले सेंट ऑगस्टीन ने बताई थी। जब ऑगस्टीन से पूछा गया कि ब्रह्मांड बनाने से पहले भगवान क्या कर रहे थे, तो उन्होंने कभी जवाब नहीं दिया कि भगवान ऐसे प्रश्न पूछने वालों के लिए नरक तैयार कर रहे थे। नहीं, उन्होंने कहा कि समय ईश्वर द्वारा निर्मित ब्रह्मांड की एक अभिन्न संपत्ति है और इसलिए ब्रह्मांड के उद्भव से पहले कोई समय नहीं था।

जब अधिकांश लोग एक स्थिर और अपरिवर्तनीय ब्रह्मांड में विश्वास करते थे, तो यह सवाल कि इसकी शुरुआत थी या नहीं, मूलतः तत्वमीमांसा और धर्मशास्त्र का मामला था। सभी अवलोकन योग्य घटनाओं को या तो एक सिद्धांत द्वारा समझाया जा सकता है जिसमें ब्रह्मांड हमेशा के लिए अस्तित्व में था, या एक सिद्धांत द्वारा जिसमें ब्रह्मांड को किसी समय किसी बिंदु पर इस तरह से बनाया गया था कि सब कुछ ऐसा दिखता था जैसे वह हमेशा के लिए अस्तित्व में था। लेकिन 1929 में, एडविन हबल ने एक युगांतकारी खोज की: यह पता चला कि कोई फर्क नहीं पड़ता कि कोई आकाश के किस हिस्से को देखता है, सभी दूर की आकाशगंगाएँ तेजी से हमसे दूर जा रही हैं। दूसरे शब्दों में, ब्रह्माण्ड का विस्तार हो रहा है। इसका मतलब यह है कि पहले के समय में सभी वस्तुएं अब की तुलना में एक-दूसरे के अधिक करीब थीं। इसका मतलब यह है कि जाहिरा तौर पर, लगभग दस या बीस हजार मिलियन वर्ष पहले एक समय था, जब वे सभी एक ही स्थान पर थे, जिससे ब्रह्मांड का घनत्व अनंत रूप से बड़ा था। हबल की खोज ने यह सवाल उठाया कि ब्रह्मांड की शुरुआत विज्ञान के दायरे में कैसे हुई।

हबल के अवलोकनों से पता चला कि एक समय था, तथाकथित बिग बैंग, जब ब्रह्मांड असीम रूप से छोटा और असीम रूप से घना था। ऐसी स्थिति में विज्ञान के सभी नियम अर्थहीन हो जाते हैं और हमें भविष्य की भविष्यवाणी करने की अनुमति नहीं देते हैं। यदि पहले के समय में भी कोई घटनाएँ घटित हुई थीं, तब भी वे किसी भी तरह से इस बात को प्रभावित नहीं कर सकती थीं कि अब क्या हो रहा है। अवलोकन योग्य परिणामों की कमी के कारण, उन्हें आसानी से उपेक्षित किया जा सकता है। बिग बैंग को इस अर्थ में समय की शुरुआत माना जा सकता है कि पहले के समय को परिभाषित ही नहीं किया जा सकता था। आइए हम इस बात पर जोर दें कि समय के लिए ऐसा शुरुआती बिंदु हबल से पहले प्रस्तावित हर चीज से बहुत अलग है। एक अपरिवर्तनीय ब्रह्मांड में समय की शुरुआत कुछ ऐसी चीज़ है जिसे ब्रह्मांड के बाहर विद्यमान किसी चीज़ द्वारा निर्धारित किया जाना चाहिए; ब्रह्माण्ड की शुरुआत के लिए कोई भौतिक आवश्यकता नहीं है। ईश्वर द्वारा ब्रह्मांड की रचना का श्रेय अतीत के किसी भी समय को दिया जा सकता है। यदि ब्रह्माण्ड का विस्तार हो रहा है तो इसकी शुरुआत के भौतिक कारण हो सकते हैं। आप अभी भी कल्पना कर सकते हैं कि यह ईश्वर ही था जिसने ब्रह्मांड का निर्माण किया - बिग बैंग के क्षण में या उसके बाद भी (लेकिन जैसे कि बिग बैंग हुआ हो)। हालाँकि, यह कहना बेतुका होगा कि ब्रह्मांड बिग बैंग से पहले अस्तित्व में आया था। विस्तारित ब्रह्मांड का विचार निर्माता को बाहर नहीं करता है, लेकिन यह उसके काम की संभावित तिथि पर प्रतिबंध लगाता है!

ब्रह्मांड के सार के बारे में बात करने में सक्षम होने के लिए और क्या इसकी शुरुआत थी और क्या इसका अंत होगा, आपको इस बात की अच्छी समझ होनी चाहिए कि सामान्य तौर पर एक वैज्ञानिक सिद्धांत क्या है। मैं सबसे सरल दृष्टिकोण का पालन करूंगा: एक सिद्धांत ब्रह्मांड या उसके कुछ हिस्से का एक सैद्धांतिक मॉडल है, जो सैद्धांतिक मात्राओं को हमारी टिप्पणियों से जोड़ने वाले नियमों के एक सेट द्वारा पूरक है। यह मॉडल केवल हमारे दिमाग में मौजूद है और इसकी कोई अन्य वास्तविकता नहीं है (इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि हम इस शब्द का क्या अर्थ रखते हैं)। एक सिद्धांत को अच्छा माना जाता है यदि यह दो आवश्यकताओं को पूरा करता है: पहला, इसे केवल कुछ मनमाने तत्वों वाले मॉडल के भीतर अवलोकनों की एक विस्तृत श्रेणी का सटीक वर्णन करना चाहिए, और दूसरा, सिद्धांत को भविष्य के अवलोकनों के परिणामों के बारे में अच्छी तरह से परिभाषित भविष्यवाणियां करनी चाहिए। उदाहरण के लिए, अरस्तू का सिद्धांत कि सब कुछ चार तत्वों - पृथ्वी, वायु, अग्नि और जल - से बना है, एक सिद्धांत कहलाने के लिए काफी सरल था, लेकिन इसमें कोई निश्चित भविष्यवाणी नहीं की गई थी। न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत एक और भी सरल मॉडल से आगे बढ़ा, जिसमें पिंड एक दूसरे के प्रति एक बल के साथ आकर्षित होते हैं जो एक निश्चित मात्रा के आनुपातिक होता है जिसे उनका द्रव्यमान कहा जाता है, और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है। लेकिन न्यूटन का सिद्धांत सूर्य, चंद्रमा और ग्रहों की गति की बहुत सटीक भविष्यवाणी करता है।

कोई भी भौतिक सिद्धांत हमेशा इस अर्थ में अस्थायी होता है कि वह महज़ एक परिकल्पना है जिसे सिद्ध नहीं किया जा सकता। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि सिद्धांत कितनी बार प्रायोगिक डेटा से सहमत है, कोई यह सुनिश्चित नहीं कर सकता कि अगली बार प्रयोग सिद्धांत का खंडन नहीं करेगा। साथ ही, किसी भी सिद्धांत का खंडन किसी एक अवलोकन का हवाला देकर किया जा सकता है जो उसकी भविष्यवाणियों से सहमत नहीं है। जैसा कि विज्ञान के दर्शन के क्षेत्र में विशेषज्ञ, दार्शनिक कार्ल पॉपर ने बताया, एक अच्छे सिद्धांत की एक आवश्यक विशेषता यह है कि यह ऐसी भविष्यवाणियाँ करता है जो सिद्धांत रूप में, प्रयोगात्मक रूप से गलत साबित हो सकती हैं। जब भी नए प्रयोग किसी सिद्धांत की भविष्यवाणियों की पुष्टि करते हैं, तो सिद्धांत अपनी जीवंतता प्रदर्शित करता है और उस पर हमारा विश्वास मजबूत हो जाता है। लेकिन अगर एक भी नया अवलोकन सिद्धांत से सहमत नहीं है, तो हमें या तो इसे छोड़ना होगा या इसे फिर से करना होगा। यह कम से कम तर्क है, हालाँकि, निश्चित रूप से, आपको हमेशा उस व्यक्ति की क्षमता पर संदेह करने का अधिकार है जिसने टिप्पणियों को अंजाम दिया।

व्यवहार में, अक्सर यह पता चलता है कि एक नया सिद्धांत वास्तव में पिछले सिद्धांत का ही विस्तार है। उदाहरण के लिए, बुध ग्रह के बेहद सटीक अवलोकन से इसकी गति और न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण सिद्धांत की भविष्यवाणियों के बीच छोटी विसंगतियां सामने आई हैं। आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के अनुसार, बुध को न्यूटन के सिद्धांत से थोड़ा अलग गति से चलना चाहिए। तथ्य यह है कि आइंस्टीन की भविष्यवाणियां अवलोकन संबंधी परिणामों से मेल खाती थीं, लेकिन न्यूटन की भविष्यवाणियां मेल नहीं खाती थीं, यह नए सिद्धांत की निर्णायक पुष्टिओं में से एक बन गया। सच है, व्यवहार में हम अभी भी न्यूटन के सिद्धांत का उपयोग करते हैं, क्योंकि जिन मामलों में हम आम तौर पर सामना करते हैं, उनकी भविष्यवाणियां सामान्य सापेक्षता की भविष्यवाणियों से बहुत कम भिन्न होती हैं। (न्यूटन के सिद्धांत का बड़ा फायदा यह भी है कि आइंस्टीन के सिद्धांत की तुलना में इस पर काम करना बहुत आसान है।)

विज्ञान का अंतिम लक्ष्य एक एकीकृत सिद्धांत बनाना है जो संपूर्ण ब्रह्मांड का वर्णन करेगा। इस समस्या का समाधान करते समय अधिकांश वैज्ञानिक इसे दो भागों में बाँट देते हैं। पहला भाग वे नियम हैं जो हमें यह जानने का अवसर देते हैं कि ब्रह्मांड समय के साथ कैसे बदलता है। (यह जानते हुए कि ब्रह्मांड एक समय में कैसा दिखता है, हम इन कानूनों का उपयोग यह पता लगाने के लिए कर सकते हैं कि बाद के किसी भी बिंदु पर इसका क्या होगा।) दूसरा भाग ब्रह्मांड की प्रारंभिक स्थिति की समस्या है। कुछ लोगों का मानना ​​है कि विज्ञान को केवल पहले भाग से ही निपटना चाहिए, और शुरुआत में क्या था, इस सवाल को तत्वमीमांसा और धर्म का मामला मानते हैं। इस दृष्टिकोण के समर्थकों का कहना है कि चूँकि ईश्वर सर्वशक्तिमान है, यह उसकी इच्छा थी कि वह ब्रह्माण्ड को अपनी इच्छानुसार "संचालित" करे। यदि वे सही हैं, तो ईश्वर के पास ब्रह्मांड को पूरी तरह से यादृच्छिक रूप से विकसित करने का अवसर था। जाहिर है, भगवान ने यह पसंद किया कि यह कुछ नियमों के अनुसार, नियमित रूप से विकसित हो। लेकिन फिर यह मान लेना भी उतना ही तर्कसंगत है कि ब्रह्मांड की प्रारंभिक स्थिति को नियंत्रित करने वाले कानून भी हैं।

यह पता चला है कि तुरंत एक सिद्धांत बनाना बहुत मुश्किल है जो पूरे ब्रह्मांड का वर्णन करेगा। इसके बजाय, हम समस्या को भागों में विभाजित करते हैं और आंशिक सिद्धांत बनाते हैं। उनमें से प्रत्येक प्रेक्षणों के एक सीमित वर्ग का वर्णन करता है और इसके बारे में भविष्यवाणियाँ करता है, अन्य सभी मात्राओं के प्रभाव की उपेक्षा करता है या बाद वाली संख्याओं को संख्याओं के सरल सेट के रूप में प्रस्तुत करता है। संभव है कि यह दृष्टिकोण पूर्णतः ग़लत हो। यदि ब्रह्मांड में सब कुछ मौलिक रूप से हर चीज पर निर्भर करता है, तो यह संभव है कि किसी समस्या के कुछ हिस्सों का अलग-अलग अध्ययन करके, कोई पूर्ण समाधान के करीब नहीं पहुंच सकता है। फिर भी अतीत में हमारी प्रगति इसी प्रकार रही है। एक उत्कृष्ट उदाहरण फिर से न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत है, जिसके अनुसार दो पिंडों के बीच लगने वाला गुरुत्वाकर्षण बल प्रत्येक पिंड की केवल एक विशेषता, अर्थात् उसके द्रव्यमान पर निर्भर करता है, लेकिन यह इस बात पर निर्भर नहीं करता है कि पिंड किस पदार्थ से बने हैं। नतीजतन, उन कक्षाओं की गणना करने के लिए जिनमें सूर्य और ग्रह चलते हैं, उनकी संरचना और संरचना के सिद्धांत की आवश्यकता नहीं है।

अब ब्रह्माण्ड का वर्णन करने के लिए दो मुख्य आंशिक सिद्धांत हैं: सामान्य सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी। ये दोनों 20वीं सदी के पूर्वार्ध में वैज्ञानिकों के भारी बौद्धिक प्रयासों का परिणाम हैं। सामान्य सापेक्षता ब्रह्मांड के गुरुत्वाकर्षण संपर्क और बड़े पैमाने पर संरचना का वर्णन करती है, यानी, कुछ किलोमीटर से लेकर दस लाख मिलियन मिलियन मिलियन (एक के बाद चौबीस शून्य) किलोमीटर तक के पैमाने पर संरचना, या आकार तक। ब्रह्माण्ड का अवलोकनीय भाग. क्वांटम यांत्रिकी अत्यंत छोटे पैमाने पर होने वाली घटनाओं से संबंधित है, जैसे एक सेंटीमीटर के दस लाखवें हिस्से का दस लाखवां हिस्सा। और ये दोनों सिद्धांत, दुर्भाग्य से, असंगत हैं - वे एक ही समय में सही नहीं हो सकते। आधुनिक भौतिकी में अनुसंधान के मुख्य क्षेत्रों में से एक और इस पुस्तक का मुख्य विषय एक नए सिद्धांत की खोज है जो पिछले दोनों को एक में जोड़ देगा - गुरुत्वाकर्षण का क्वांटम सिद्धांत। अभी तक ऐसा कोई सिद्धांत नहीं है, और इसके लिए अभी भी लंबा इंतजार करना पड़ सकता है, लेकिन हम पहले से ही कई गुणों को जानते हैं जो इसमें होने चाहिए। निम्नलिखित अध्यायों में आप देखेंगे कि हम पहले से ही इस बारे में बहुत कुछ जानते हैं कि गुरुत्वाकर्षण के क्वांटम सिद्धांत से क्या भविष्यवाणियाँ की जानी चाहिए।

यदि आप मानते हैं कि ब्रह्मांड मनमाने ढंग से विकसित नहीं होता है, बल्कि कुछ कानूनों का पालन करता है, तो अंत में आपको सभी आंशिक सिद्धांतों को एक पूर्ण सिद्धांत में जोड़ना होगा जो ब्रह्मांड में सब कुछ का वर्णन करेगा। सच है, ऐसे एकीकृत सिद्धांत की खोज में एक मौलिक विरोधाभास है। वैज्ञानिक सिद्धांतों के बारे में ऊपर कही गई हर बात यह मानती है कि हम बुद्धिमान प्राणी हैं, हम ब्रह्मांड में कोई भी अवलोकन कर सकते हैं और इन अवलोकनों के आधार पर तार्किक निष्कर्ष निकाल सकते हैं। ऐसी योजना में, यह मान लेना स्वाभाविक है कि, सिद्धांत रूप में, हम उन कानूनों को समझने के और भी करीब आ सकते हैं जो हमारे ब्रह्मांड को नियंत्रित करते हैं। लेकिन यदि एक एकीकृत सिद्धांत वास्तव में मौजूद है, तो संभवतः इसे किसी तरह हमारे कार्यों को भी प्रभावित करना चाहिए। और फिर सिद्धांत को ही इसके लिए हमारी खोज का परिणाम निर्धारित करना चाहिए! उसे पहले से यह क्यों निर्धारित करना चाहिए कि हम अवलोकनों से सही निष्कर्ष निकालेंगे? वह हमें इतनी आसानी से गलत निष्कर्ष पर क्यों नहीं ले जाती? या बिल्कुल भी नहीं?