Introduction to Dwarfs and Black Holes

Dwarf बन कर सेटल हो जाता है. वाइट डुवार्फ हज़ारों मील के रेडियस में फैले हुए हैं. इस फाइनल स्टेट में वो स्टेबल हो जाते हैं. सबसे पहला वाइट डुवार्फ जिसे खोजा गया था वो मिल्की वे के सबसे ब्राइट स्टार सिरियस के पास है.

Chandrasekhar Limit and Black Holes

तो उन स्टार्स क्या होता है जो चंद्रशेखर लिमिट के ऊपर होते हैं? क्या ग्रेविटी उन्हें सिकोड़ने का काम जारी रखेगी ताकि वो ड्रेस हो जाए? बहुत सारे साइंटिस्ट इस बारे में सोच कर भी घबरा जाते हैं. आइंस्टाइन का भी यही मानना था कि एक स्टार सिकुड़ कर इतना छोटा नहीं हो सकता कि वो साइज़ जीरो तक पहुँच जाए.

फिर 1960 में कोल्ड स्टार्स के बारे में ज्यादा जानने का इंटरेस्ट फिर से जाग गया. रॉबर्ट ओपेनहाइमर ने ये बताया कि स्ट्रॉग ग्रेविटी फ़ोर्स के कारण स्टार निकलने वाली लाइट अंदर की तरफ मुड़ी (bent) हुई होती है. जैसे जैसे स्टार ज़्यादा कॉन्ट्रैक्ट होता जाएगा वैसे वैसे ग्रेविटी स्ट्रॉग होता जाएगा. इसलिए. लाइट कम या मंद होती जाएगी.

Formation of Black Holes

अंत में, लाइट भी इस ग्रेविटेशनल फील्ड से बच नहीं सकता. थ्योरी ऑफ़ रिलेटिविटी का कहना है कि कोई भी चीज़ लाइट की स्पीड से तेज़ नहीं चल सकती. तो अगर लाइट इससे बच नहीं सकता तो और कुछ भी इससे नहीं बच सकता. इस खाली जगह को "ब्लैक होल" कहा जाता है. ब्लैक होल की बाउंड्री को इवेंट होराइजन कहते हैं, जो लाइट बाहर निकलने में फेल हो जाती है, ये इसके द्वारा बनती है.

थ्योरी के हिसाब से, अगर एक एस्ट्रोनॉट स्पेस में खो जाता है और ब्लैक होल के पास पहुँच जाता है तो उसके पैरों पर ग्रेदिटी के पुल का असर उसके सर के मुकाबले कई गुना ज़्यादा होता है. इस तरह, वो एस्ट्रोनॉट एक स्पगेटी की तरह खिंच कर लंबा हो जाता है. अगर कोई स्पेस शिप ब्लैक होल के अंदर चला गया तो वो कभी बाहर नहीं आ पाएगा, ये एक वन वे रास्ते की तरह है, ये ब्लैक होल के अंदर के एरिया है, इस एरिया को "singularity" कहते हैं. यहाँ डेसिटी और स्पेस-टाइम Infinite होता है, Infinite मतलब असीम, जिसका कोई अंत नहीं होता.

The Unsolved Mysteries of Black Holes

हमारे साइंस के सारे लॉज़ वहाँ टूट कर बिखर जाएँगे, और ये बताने की ज़रुरत नहीं है कि वो उस स्पेस शिप का अंत होगा. ब्लैक होल के बारे में काफ़ी स्टडी किया गया है लेकिन कभी कोई ये पक्का नहीं बता पाया कि वो सच में मौजूद हैं. हालांकि, एक बहुत दिलचस्प स्टार सिस्टम है, सिग्नस (Cygnus-1).

ऐसा लगता है कि ग्रेविटी के कारण एक दिखाई देने वाला स्टार (visible स्टार एक अनदेखे साथी (invisible companion) के चारों ओर घूम रहा है. स्टार उसकी तरफ स्पाइरल शेप में घूम रहा है और x-rays निकाल रहा है. इस स्टार के ऑर्बिट का माप ये बताता है कि इस invisible companion का mass सन के mass से 6 गुना ज़्यादा होगा. ये चंद्रशेखर लिमिट से कई गुना ऊपर है. इसलिए, ये "white dwarf" नहीं हो सकता. ये ब्लैक होल हो सकता है.

The Origin and Fate of the Universe

इस यूनिवर्स की शुरुआत बिग बैंग से हुई थी. शुरू में, यूनिवर्स का साइज़ जीरो था और वो भयंकर रूप से गर्म था. एक सेकंड के बाद, यूनिवर्स का टेम्परेचर 10,000 मिलियन डिग्री नीचे गिर गया होगा, ये सन के सेंटर से 1,000 गुना ज्यादा गर्म था. उस समय यूनिवर्स में सिर्फ़ इलेक्ट्रॉन्स, प्रोटोंस, नयूट्रॉस और उनके एंटी पार्टिकल्स ही थे.

समय बीतने के साथ, यूनिवर्स बढ़ने लगा और उसका टेम्परेचर गिरने लगा. 100 सेकंड के बाद, यूनिवर्स का टेम्परेचर गिर कर 1,000 मिलियन डिग्री हो गया होगा. ये सबसे गर्म स्टार्स का टेम्परेचर होता है. अब इस समय, नयूटोंस और प्रोटोंस मिल कर ड्यूटेरियम बनाने लगे थे. ये एक प्रोटोन और एक न्यूट्रॉन से बना होता है.

Element Formation

ड्यूटेरियम और भी ज़्यादा नयूटोंस और प्रोटोन के साथ जुड़ने लगता है. जिससे हीलियम बनने लगता है, जो दो न्यूट्रॉन और दो प्रोटोन से बनता है. इसके अलावा, और भारी एलिमेंट्स जैसे बेरिलियम और लिथियम भी बना होगा.

ऐसा कहा जाता है कि बिग बैंग की वजह से प्रोटोन का एक परसेंटेज अभी भी यूनिवर्स में मौजूद है. लेकिन उनका टेम्परेचर कम हो कर 273 डिग्री सेल्सियस या absolute जीरो से थोड़ा ऊपर हो गया होगा. शायद, बिग बैंग प्रोटोस से निकलने वाले माइक्रोवेव रेडिएशन को ही विल्सन और पेनजियास ने डिटेक्ट किया था. अब इस बात का सेंस समझ में आता है कि ये प्रोटोंस यूनिवर्स में हर जगह फैले हुए हैं.

Galaxy Formation

कुछ घंटों बाद, elements का बनना बंद हो गया होगा. अगले कुछ हज़ार सालों तक कुछ ख़ास और ठंडा होता रहा नहीं हुआ होगा. यूनिवर्स बस expand होता रहा.

1000 डिग्री पर, कुछ ऐसे फील्ड या एरिया बने होंगे जो ज़्यादा डेंस थे., और भी ज़्यादा हीलियम और हाइड्रोजन गैस जमा होने लगे थे. ये थी गैलेक्सी की शुरुआत. गैलेक्सी के अन्दर हीलियम और हाइड्रोजन का क्लाउड ब्रैक हो जाता है. छोटे छोटे क्लाउड्स अपने ही ग्रेविटी की वजह से गिर जाते हैं. लेकिन ज़्यादा nuclear रिएक्शन उन्हें और नीचे गिरने से रोक लेता है. फिर ये स्टार्स बन जाते हैं.

Star Formation

ज़्यादा बड़े स्टार्स में ज़्यादा nuclear रिएक्शन हुए थे. हीलियम एटम एक साथ जुड़ कर ज़्यादा भारी एलेमेंट्स जैसे ऑक्सीजन और कार्बन बनाने लगे. ये तो हम जानते ही हैं कि बड़े स्टार्स ज्यादा ड्रेस और गर्म होते हैं. और अंत में, जब गैस खत्म हो जाती है तब ग्रेविटी की वजह से स्टार गिर जाता वो या तो white dwarf या ब्लैक होल बन जाते हैं.

लेकिन बड़े स्टार्स का बाहरी रीजन फूट जाता है जिसे सुपरनोवा कहा जाता है. ये एक बहुत पावरफुल और ब्राइट explosion होता है. इस तरह, स्टार्स से ऑक्सीजन, कार्बन और दूसरे elements निकल जाते हैं और यूनिवर्स में उड़ जाते हैं. ऐसा कहा जाता है कि सन तीसरी generation का स्टार है. इसका ये मतलब हुआ कि सुपरनोवा से जो गैसेस निकली उसने नए स्टार्स भी बनाए.

The Formation of the Solar System

सन 5,000 मिलियन साल पहले बना था. ज़रुरत से ज्यादा गैस जो सन में शामिल नहीं थी वो उसके चारों तरफ घूमने लगी. अंत में ये गैसेस मिल कर एक क्लाउड जैसा बन गया जो बाद में प्लैनेट्स बन गए.

Early Earth

जब अर्थ नया नया बना था तब ये बहुत गर्म था और इसका कोई atmosphere भी नहीं था, तब तो यहाँ ऑक्सीजन भी नहीं था, हवा हाइड्रोजन सल्फाइड और दूसरे गैस से बना हुआ था जो हमारे लिए बहुत हानिकारक होता है. सड़े हुए अंडों से जो बदबू आती है वो हाइड्रोजन सल्फाइड की वजह लेकिन कुछ ऐसे पहले जीव (primitive organism) भी थे जो इस कठोर एनवायरनमेंट में develop हुए. शायद वो गहरे समद्र में रहते थे. वो होता है.

Origin of Life

तब बने थे जब एटम ने साथ जुड़ कर मैक्रो molecules को बनाया. प्रिमिटिव ओर्गानिस्म खुद को reproduce कर सकते थे. हालांकि उनमें से कुछ ही ऐसा कर पाए होंगे, सिर्फ वो मैक्रो molecules जो ज़्यादा फिट थे बस वो ही जिंदा बच पाए होंगे, तरह से evolution (विकास) की शुरुआत हुई. और भी ज़्यादा काम्प्लेक्स जीव develop होने लगे. वो बच्चे पैदा कर के संख्या में बढ़ने लगे थे वो सांस के द्वारा हाइड्रोजन सल्फाइड अंदर लेते और ऑक्सीजन बाहर छोड़ देते थे. ऐसे फिर अर्थ का atmosphere बना. ऑक्सीजन अब भरपूर मात्रा में मौजूद था.

इस बेहतर एनवायरनमेंट के कारण और हायर organism डेवलप होने लगे. पानी में बैक्टीरिया, फिर प्लांट्स, मछलियां जो पानी में रहती हैं), amphibians (जो पानी और ज़मीन दोनों पर रह सकते हैं), रेप्टाइल्स (जो अंडे देते हैं), मैगल्स(ये अंडे नहीं देते, बच्चेको जन्म देते हैं और आखिर में इंसान का जन्म हुआ जिसने धरती पर कदम रखा.

Unification of Physics

बहुत पुराने समय में, ग्रीक्स ये मानते थे कि अर्थ यूनिवर्स का सेंटर है. उनका मानना था कि मून, सन, स्टार्स और प्लैनेट्स हमारे अर्थ के चारों तरफ घूमते हैं. लेकिन आज हम वहाँ से कितना लम्बा सफर तय कर चुके हैं.

Revolution in Astronomy

कॉपरनिकस ने ये कहा था कि अर्थ नहीं बल्कि सन यूनिवर्स का सेंटर है. गैलिलियो ने टेलिस्कोप बनाया था. उन्होंने जुपिटर और कई सारे मून को इसके हे औेकिती की रोज की और मशीन के बारे में लॉज़ बनाए, जाते भ सस जाते देखा था.

नूटन स ही के हेल्पसे समझाती है. पहला है, जेनरल ध्योरी ऑफ़ रिलेटिविटी और दूसरा है क्वांटम मैकेनिक्स, आज माँडर्न फिजिक्स यूनिवर्स को दो जेनरल रिलेटिविटी लार्ज स्केल की चीज़ों से डील करती है ये ग्रेविटी, प्लैनेट्स, स्टार्स और गैलेक्सी के behaviour को एक्सप्लेन करती है. जबकि, वांट मैकेनिक्स स्माल स्केल पर चीजों को समझाती है. जैसे ये एटम, quarks और दूसरे subatomic पार्टिकल्स के नेचर को एक्सप्लेन करती हैं.

लेकिन ये दोनों थ्योरी एक दूसरे से सहमत नहीं हैं. इसका बड़ा कारण है "द अनसर्टेनिटी प्रिंसिपल". जेनरल रिलेटिविटी में इसकी कोई जगह नहीं है तो हमें एक कम्पलीट थ्योरी की जरुरत है जो हर चीज़ के बारे में एक्सप्लेन कर सके फिर चाहे वो एक बड़ा सा स्टार हो या फिर छोटे से छोटा पार्टिकल हो, वहीं ये प्रिंसिपल क्वांटम मैकेनिक्स का फाउंडेशन है.

String Theory

ये वही तो है जिसे आइंस्टाइन मरते दम तक हल करने की कोशिश कर रहे थे. इस थ्योरी का एक कैंडिडेट है "स्ट्रिंग थ्योरी" इसमें matter को पार्टिकल के रूप में नहीं बल्कि स्ट्रिंग के रूप में माना जाता है. इस ध्योरी के अनुसार, स्पेस-टाइम के 4 डाइमेंशन्स के अलावा और भी हायर डाइमेंशन्स मौजूद हैं. इसका ये भी मानना है कि वर्म होल्स और कई सारे यूनिवर्स होने की possibility है.

Conclusion

इस बुक में आपने जेनरल रिलेटिविटी, स्पेस-टाइम और ब्लैकहोल के बारे में जाना. आपने क्वांटम मैकेनिक्स, अनसर्टेनिटी प्रिंसिपल और subatomic पार्टिकल्स के बारे में भी जाना, आपने इस बढ़ते हुए यूनिवर्स की शुरुआत कैसे हुई इस बारे में समझा.

हमें अपने जीवन, अपने existence के बारे में ज्यादा से ज़्यादा जानने की कोशिश करते रहना चाहिए. हमें हर चीज़ की युनिफाइड थ्योरी के बारे में ज्यादा जानने की ज़रुरत है. हमें और भी अच्छे टेक्नोलॉजी की खोज करके, और भी बेहतर equation को develop करने की ज़रुरत है.

अभी तो कई राज़ और रहस्य हैं जिनका खुलना बाकि है, जिन्हें सुलझाना बाकि है. लेकिन ज्यादा ज़रूरी ये है कि हम आगे बढ़ते रहे. अच्छी बात तो ये है कि हम प्रोग्रेस कर रहे हैं. और हाँ, हम इस धरती पर अपने छोटे से समय को अच्छी तरह इस्तेमाल कर रहे हैं.