दशकों से, कॉस्मोलॉजिस्ट ने सोचा है कि अगर बड़े पैमाने पर संरचना ब्रह्माण्ड एक भग्न है – अर्थात, यदि यह समान रूप से देखता है चाहे कितना भी बड़ा पैमाना हो। आकाशगंगाओं के बड़े पैमाने पर सर्वेक्षण पूरा करने के बाद, वैज्ञानिकों के पास आखिरकार एक जवाब है: नहीं, लेकिन एक तरह से।
20 वीं शताब्दी की शुरुआत में, खगोलविदों – के साथ शुरुआत एडविन हबल और विशाल दूरी की उसकी खोज एंड्रोमेडाहमारे अपने निकटतम आकाशगंगा है आकाशगंगा – यह महसूस करना शुरू कर दिया कि ब्रह्मांड लगभग अकल्पनीय रूप से विशाल है। उन्होंने यह भी सीखा कि हम आकाशगंगाओं को करीब और दूर, दोनों ओर बिखरे हुए देख सकते हैं। और इसलिए, स्वाभाविक रूप से, एक सवाल पैदा हुआ: क्या उन आकाशगंगाओं की व्यवस्था के लिए किसी प्रकार का पैटर्न है, या यह पूरी तरह से यादृच्छिक है?
ब्रह्मांड: 10 आसान चरणों में अब बिग बैंग
पहले, यह यादृच्छिक लग रहा था। खगोलविदों ने विशाल को देखा आकाशगंगा समूह, प्रत्येक में एक हजार या अधिक आकाशगंगाएँ होती हैं। और आकाशगंगाओं के बहुत छोटे समूह भी थे, और आकाशगंगाएँ स्वयं बाहर लटक रही थीं। एक साथ लिया, टिप्पणियों ने ऐसा प्रतीत होता है जैसे कि ब्रह्मांड के लिए कोई व्यापक पैटर्न नहीं थे।
और उस के साथ खगोलविद ठीक थे। उन्होंने लंबे समय से एक विचार को ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत कहा था – अर्थात, ब्रह्मांड ज्यादातर सजातीय है (लगभग एक ही जगह से दूसरे स्थान पर) और आइसोट्रोपिक (लगभग कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप किस दिशा में दिखते हैं)। यादृच्छिक आकाशगंगाओं और समूहों का एक समूह उस सिद्धांत में सही बैठता है।
लेकिन 1970 के दशक के अंत में, आकाशगंगा सर्वेक्षण आकाशगंगाओं की व्यवस्था में एक पैटर्न की शुरुआत को प्रकट करने के लिए पर्याप्त परिष्कृत हो गया। समूहों के अलावा, आकाशगंगाओं के लंबे, पतले फिलामेंट भी थे। चौड़ी दीवारें थीं। और फिर वहाँ कुछ भी नहीं की विशाल विस्तार थे। खगोलविदों ने इसे कहा लौकिक वेब। यह पैटर्न कॉस्मोलॉजिकल सिद्धांत का उल्लंघन करेगा, क्योंकि इसका मतलब होगा कि ब्रह्मांड के बड़े क्षेत्र ब्रह्मांड के अन्य बड़े क्षेत्रों की तरह नहीं दिखते।
तो शायद कहानी के लिए और भी बहुत कुछ था।
एक ब्रह्मांड के भीतर एक ब्रह्मांड
एक प्रस्ताव गणितज्ञ का आया बेनोइट मैंडेलब्रोटभग्न का पिता। फ्रैक्टल्स को परिभाषित करने में निराशाजनक रूप से कठिन है, लेकिन वे सरल करने के लिए पर्याप्त हो सकते हैं: वे ऐसे पैटर्न हैं जो कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप ज़ूम इन या आउट कितना दोहराते हैं। मेन्डेलब्रोट ने भग्न की अवधारणा का आविष्कार नहीं किया – गणितज्ञ उम्र के लिए स्व-समान पैटर्न का अध्ययन कर रहे थे – लेकिन उन्होंने “भग्न” शब्द गढ़ा और अवधारणा के हमारे आधुनिक अध्ययन की शुरुआत की।
भग्न हर जगह हैं। यदि आप एक बर्फ के टुकड़े के बिंदु पर ज़ूम करते हैं, तो आप लघु हिमपात का एक खंड देखते हैं। यदि आप एक पेड़ की शाखाओं पर ज़ूम करते हैं, तो आप लघु शाखाओं को देखते हैं। यदि आप एक समुद्र तट पर ज़ूम करते हैं, तो आप लघु समुद्र तट देखते हैं। भग्न हमें प्रकृति में घेर लेते हैं, और भग्न के गणित ने हमें ब्रह्मांड में कई प्रकार की स्व-समान संरचनाओं को समझने में सक्षम किया है।
यदि भग्न हर जगह हैं, मंडेलब्रोट ने अनुमान लगाया, तो शायद पूरा ब्रह्मांड एक भग्न है। हो सकता है कि हमने आकाशगंगाओं की व्यवस्था में पैटर्न के रूप में जो देखा, वह संभवत: सबसे बड़े भग्न का शुरुआती चरण था। हो सकता है कि अगर हम परिष्कृत पर्याप्त सर्वेक्षणों का निर्माण करते हैं, तो हम घोंसले के ढांचे – ब्रह्मांडीय जाले के अंदर ब्रह्मांडीय जाल, पूरे ब्रह्मांड को अनंत तक भर देंगे।
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Homogenized और pasteurized
चूंकि खगोलविदों ने ब्रह्मांडीय वेब के बारे में अधिक खोज की, इसलिए उन्होंने इतिहास के बारे में अधिक जानकारी प्राप्त की महा विस्फोट, और वे ब्रह्मांड में बड़े पैमाने के पैटर्न के अस्तित्व की व्याख्या करने के तरीकों के साथ आए। उन सिद्धांतों ने भविष्यवाणी की थी कि ब्रह्मांड अभी भी सजातीय था, बस पर, खगोलविदों की तुलना में बहुत बड़े पैमाने पर पहले देखा था।
भग्न ब्रह्मांड का अंतिम परीक्षण इस सदी तक नहीं आएगा, जब स्लोअन डिजिटल स्काई सर्वे की तरह वास्तव में गरुवार सर्वेक्षणों ने लाखों आकाशगंगाओं के स्थानों को मैप करने में सक्षम किया है, तराजू पर ब्रह्मांडीय वेब के चित्र को कभी नहीं देखा गया है। इससे पहले।
यदि भग्न ब्रह्मांड का विचार सही है, तो हमें अपने स्थानीय ब्रह्मांडीय वेब को एक बहुत बड़े ब्रह्मांडीय वेब के अंदर देखना चाहिए। यदि यह गलत है, तो किसी बिंदु पर, ब्रह्मांडीय वेब को एक ब्रह्मांडीय वेब होना बंद कर देना चाहिए, और ब्रह्मांड का एक यादृच्छिक, बड़ा-पर्याप्त हिस्सा किसी भी अन्य यादृच्छिक चंक की तरह (सांख्यिकीय) दिखना चाहिए।
परिणाम समरूपता है, लेकिन एक मन-उड़ाने के पैमाने पर। ब्रह्मांड के सजातीय दिखाई देने से पहले आपको लगभग 300 मिलियन प्रकाश-वर्ष तक जाना होगा।
ब्रह्मांड निश्चित रूप से एक भग्न नहीं है, लेकिन ब्रह्मांडीय वेब के कुछ हिस्सों में अभी भी दिलचस्प भग्न-जैसे गुण हैं। उदाहरण के लिए, क्लंप्स ऑफ़ गहरे द्रव्य “हैलोस” कहा जाता है, जो आकाशगंगाओं और उनके समूहों को होस्ट करते हैं, नेस्टेड संरचनाओं और उपग्रहों को बनाते हैं, उन लोगों के अंदर सब-हेलो और उप-सब-हॉल्ज़ रखते हैं।
इसके विपरीत, हमारे ब्रह्मांड के voids पूरी तरह से खाली नहीं हैं। उनमें कुछ फीकी बौने आकाशगंगाएँ होती हैं, और उन कुछ आकाशगंगाओं को ब्रह्मांडीय वेब के एक सूक्ष्म, धूमिल संस्करण में व्यवस्थित किया जाता है। कंप्यूटर सिमुलेशन में, उस संरचना के भीतर उप-voids में भी अपने स्वयं के शानदार कॉस्मिक जाले होते हैं।
इसलिए, जबकि एक पूरे के रूप में ब्रह्मांड एक भग्न नहीं है – और मैंडेलब्रोट का विचार नहीं था – हम अभी भी लगभग हर जगह भग्न पा सकते हैं जो हम देखते हैं।
पॉल एम। सटर पर एक खगोल भौतिकी है सनी स्टोनी ब्रूक और फ़्लैटिरॉन इंस्टीट्यूट, के मेजबान एक अंतरिक्ष यात्री से पूछें तथा अंतरिक्ष रेडियोऔर के लेखक हैं अंतरिक्ष में कैसे मरें।
एपिसोड को सुनकर और जानें “क्या ब्रह्मांड भग्न है?” ऑन ए स्पेसमैन पॉडकास्ट पर उपलब्ध है ई धुन तथा askaspaceman.com। मिशेल एल के लिए धन्यवाद। सवालों के लिए कि इस टुकड़े का नेतृत्व किया! #AskASpaceman का उपयोग करके या पॉल का अनुसरण करके ट्विटर पर अपना प्रश्न पूछें @PaulMattSutter तथा facebook.com/PaulMattSutter।
