जैसे किसी लौकिक रहस्य पर शोध करना गहरे द्रव्य इसकी कमियाँ हैं। एक ओर, एक गहन वैज्ञानिक खोज की ओर अग्रसर होना रोमांचक है। दूसरी ओर, लोगों को यह विश्वास दिलाना कठिन है कि यह किसी ऐसी चीज का अध्ययन करने के लायक है जो अदृश्य, अछूत और स्पष्ट रूप से पूरी तरह से अज्ञात चीज से बनी हो।
जबकि भौतिकविदों के विशाल बहुमत को डार्क मैटर के अस्तित्व के प्रमाण मिलते हैं, कुछ विकल्पों की जांच करना जारी रखते हैं, और प्रेस और जनता के विचार काफी अधिक विभाजित हैं। जब मैं डार्क मैटर के बारे में बात करता हूं तो सबसे आम प्रतिक्रिया मुझे मिलती है: “क्या यह कुछ ऐसा नहीं है जो भौतिकविदों ने गणित को काम करने के लिए बनाया है?”
इसका उत्तर आपको चौंका सकता है: हाँ! वास्तव में, भौतिकी में सब कुछ गणित को कारगर बनाने के लिए बनाया गया है।
जब मैं पहली बार विज्ञान में आया, तो मुझे ब्रह्मांड के बारे में कुछ परम सत्य सीखने की संभावना ने उत्साहित किया। स्टीफन हॉकिंग ने एक बार ब्रह्मांड विज्ञान को “ईश्वर के मन को जानने” के प्रयास के रूप में वर्णित किया था।
लेकिन जबकि यह चरित्र-चित्रण प्रेरक है, व्यवहार में, भौतिकी परम सत्य के इर्द-गिर्द नहीं बनी है, बल्कि गणितीय सन्निकटनों का निरंतर उत्पादन और शोधन है। यह सिर्फ इसलिए नहीं है क्योंकि हम अपने अवलोकनों में कभी भी सटीक सटीकता नहीं रखेंगे। यह है कि, मौलिक रूप से, भौतिकी का संपूर्ण बिंदु गणित में एक मॉडल ब्रह्मांड बनाना है – समीकरणों का एक सेट जो सत्य रहता है जब हम भौतिक घटनाओं की टिप्पणियों से संख्याओं को जोड़ते हैं।
उदाहरण के लिए, न्यूटन का गति का दूसरा नियम, जो कहता है कि बल द्रव्यमान गुणा त्वरण के बराबर होता है, एक गणितीय मॉडल है जो हमें बताता है कि यदि हम किसी वस्तु पर लगाए गए बल को उचित इकाइयों में मापते हैं, तो हमें वही संख्या प्राप्त होनी चाहिए जो वस्तु के गुणनफल के बराबर होती है। वस्तु का द्रव्यमान और वह त्वरण जो उस बल के अधीन होने पर अनुभव करता है।
आइंस्टीन के गुरुत्वाकर्षण के संस्करण, सामान्य सापेक्षता में, समीकरण कहीं अधिक जटिल हो जाते हैं, लेकिन अभ्यास का लक्ष्य समान होता है। प्रयास में निर्मित अमूर्तता का एक स्तर हमेशा होता है क्योंकि जो चीज हमें भविष्यवाणियां करने या नई तकनीकों को डिजाइन करने की अनुमति देती है वह समीकरणों का एक समूह है जिसे लिखा और गणना किया जा सकता है, न कि वास्तविकता की प्रकृति पर दार्शनिक चर्चा।
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कण भौतिकी में अमूर्तता का यह स्तर विशेष रूप से स्पष्ट है, क्योंकि एक उप-परमाणु पैमाने पर एक कण का अस्तित्व या गैर-अस्तित्व एक अस्पष्ट धारणा है। अंतरिक्ष के माध्यम से एक इलेक्ट्रॉन की गति का वर्णन करने वाले समीकरणों में वास्तव में एक कण शामिल नहीं होता है, बल्कि एक अमूर्त गणितीय वस्तु जिसे वेवफंक्शन कहा जाता है जो फैल सकता है और स्वयं में हस्तक्षेप कर सकता है।
क्या यह कभी सच है, यह कहना कि एक इलेक्ट्रॉन गति में होने पर ‘वास्तविक’ होता है? अगर हम मानते हैं कि इलेक्ट्रॉन वास्तविक चीजें हैं, तो क्या हमने गणित को काम में लाने के लिए सिर्फ वेवफंक्शन बनाया है? बिल्कुल – वास्तव में, वह पूरी बात थी। यदि इलेक्ट्रॉन एक ठोस, अलग-थलग कण था, तो हम काम करने के लिए समीकरण प्राप्त नहीं कर सकते थे, इसलिए हमने कुछ ऐसा बनाया जो नहीं था, और फिर संख्याएँ समझ में आने लगीं।
हो सकता है कि भविष्य में हमें कोई ऐसा समाधान मिल जाए जिसे हम किसी वेवफंक्शन की तुलना में पसंद करते हैं और हम उस अवधारणा को पूरी तरह से त्याग देते हैं। लेकिन अगर हम ऐसा करते हैं, तो यह इसलिए होगा क्योंकि गणित ने काम करना बंद कर दिया है: हमारे पास कुछ प्रायोगिक या अवलोकन संबंधी परिणाम होंगे जो हमारे मौजूदा समीकरणों में डेटा डालने पर नहीं जुड़ते हैं। फिर, यदि हम अपना काम ठीक से कर रहे हैं, तो हमें समीकरणों का एक नया सेट मिलेगा जो इलेक्ट्रॉन के व्यवहार का बेहतर वर्णन करता है, और हम उन समीकरणों को नाम देंगे और वैचारिक समानताएँ और पाठ्यपुस्तकें यह कहते हुए लिखी जाएँगी कि “यह वही है जो वास्तव में हो रहा है ।”
वास्तव में क्या हो रहा है, इस बारे में एक वैज्ञानिक की धारणा हमेशा गणित से संचालित होती है। पहले यह माना जाता था कि पृथ्वी परिक्रमा करती है सूरज, खगोलविदों ने पृथ्वी-केंद्रित प्रणाली में ग्रहों की गति का वर्णन करने के लिए एपिसायकल्स – छोटे कक्षीय छोरों का उपयोग किया। इस निर्माण का उपयोग अक्सर गलत तरीके से किया जाता है, “गणित का काम करने के लिए कुछ बनाने” के गलत होने के एक प्रमुख उदाहरण के रूप में।
जबकि यह सच है कि हमने 17 में एपिसाइकिल को छोड़ दियावां सदी, यह गणित था जिसने हमें ऐसा करने के लिए मजबूर किया। न्यूटन के सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के समीकरण और आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता, अधिचक्रीय गति के पुराने समीकरणों की तुलना में अधिक मजबूत सामग्री से नहीं बने हैं – ये सभी रूपरेखाएँ केवल एक पृष्ठ पर प्रतीक हैं – लेकिन वे टिप्पणियों को बेहतर ढंग से फिट करते हैं और भविष्यवाणियों को आसान बनाते हैं, इसलिए हम उनका उपयोग करते हैं हमारे सार मॉडल ब्रह्मांड का आधार।
डार्क मैटर, डार्क एनर्जी, कॉस्मिक इन्फ्लेशन, ब्लैक होल सिंगुलैरिटीज, और हमारे वर्तमान ब्रह्मांड विज्ञान के अन्य सभी काल्पनिक निवासी सेब गिरने या बिजली या द्रव प्रवाह की तुलना में कम वास्तविक लग सकते हैं क्योंकि हम उन्हें अपने रोजमर्रा के जीवन में अनुभव नहीं करते हैं, लेकिन एक से भौतिक विज्ञानी के दृष्टिकोण से, वे सभी गणितीय अमूर्तता के लिए समान रूप से अच्छे चारा हैं।
जबकि जिस तरह से हम कुछ देखते हैं वह निर्धारित करता है कि हम किस प्रकार के डेटा बिंदुओं का उपयोग कर सकते हैं, अंत में, हम जो कुछ भी करते हैं वह गणित को काम करने के लिए होता है। हम निश्चित रूप से आशा करते हैं कि यह सारी गणना हमें वास्तविकता का बेहतर विवरण देती है, लेकिन ईश्वर के मन को दार्शनिकों के लिए छोड़ देना सबसे अच्छा है; हमारे पास उसके लिए कोई समीकरण नहीं है।
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