13 जुलाई 2024

स्टीफन हॉकिंग के फॉर्मूला का प्रकाश

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स्टीफन हॉकिंग के प्रसिद्ध फॉर्मूला का 50वां जन्मदिन वर्ष 2024 में मनाया जाएगा, जो वैज्ञानिक सिद्धांत में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर है और ब्लैक होल्स के बारे में एक चौंकाने वाला पहलू उजागर करता है। 2018 में 76 वर्ष की आयु में उनकी मृत्यु के बाद, यह फॉर्मूला वेस्टमिंस्टर एबी में पत्थर पर खुदा हुआ था, और उनके कार्यालय और इसकी सामग्री को उत्तराधिकार कर के बदले राष्ट्र को दान कर दिया गया था। लंदन के विज्ञान संग्रहालय में मेरे सहयोगियों ने हॉकिंग की व्यक्तिगत संपत्तियों की जांच करते समय इस फॉर्मूला के गहरे प्रभाव के सबूत खोजे: यह पत्रों पर, हॉकिंग द्वारा किए गए दांवों पर, स्मृति चिन्हों पर, यहां तक कि हॉलीवुड की जीवनी फिल्म ‘द थ्योरी ऑफ एवरीथिंग’ (2015) के निर्माताओं द्वारा उन्हें भेंट किए गए एक चांदी के प्याले पर भी दिखाई देता है।

इस समीकरण का विषय, सभी ब्रह्माण्डीय संस्थाओं में सबसे असाधारण, सैद्धांतिकविदों के मन में सदियों पहले उत्पन्न हुआ था, जब उनके अस्तित्व का कोई ठोस सबूत नहीं था। 1783 में, लीड्स के पास थॉर्नहिल में एक देशी पादरी जॉन मिचेल ने न्यूटन के विचारों पर आधारित ‘डार्क’ सितारों पर विचार किया था, जिसमें गुरुत्वाकर्षण को एक बल के रूप में और प्रकाश को कणों के रूप में देखा गया था: एक तारकीय सतह से निकलने वाले प्रकाश कणों की गति सितारे के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव से कम हो जाती, जैसे कि पृथ्वी से आसमान में दागी गई एक गोली। और यदि एक सितारे का गुरुत्वाकर्षण पर्याप्त रूप से मजबूत हो, तो मिचेल ने महसूस किया कि प्रकाश सतह पर वापस गिर जाएगा।

हालांकि यह ब्लैक होल के सार को पकड़ता था, मिचेल कुछ महत्वपूर्ण पहलुओं में गलत थे: सामान्य सापेक्षता, अल्बर्ट आइंस्टीन का 1915 का गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत, यह मानता है कि प्रकाश की गति स्थिर है। यह गुरुत्वाकर्षण को एक बल के रूप में नहीं देखता, बल्कि इसे अंतरिक्ष-समय के विकृति के रूप में देखता है, जो अंतरिक्ष और समय का संलयन है। हमारा पृथ्वी, उदाहरण के लिए, इस तरह से ब्रह्मांड को विकृत करता है, और उपग्रह परिणामी वक्रों के साथ कक्षाओं में चलते हैं। यही हम गुरुत्वाकर्षण के रूप में अनुभव करते हैं।

आइंस्टीन के अपने सिद्धांत प्रकाशित करने के तुरंत बाद, भौतिक विज्ञानी कार्ल श्वार्जस्चिल्ड, जो उस समय एक जर्मन तोपखाना लेफ्टिनेंट थे, ने आइंस्टीन के समीकरणों का उपयोग करके स्पेसटाइम की कल्पना की, जो एक केंद्रित द्रव्यमान द्वारा इतनी बुरी तरह विकृत हो गई थी कि यह अदृश्य है, हालांकि उनके निष्कर्ष को बहुत अधिक समर्थन नहीं मिला। 1939 में, अमेरिकी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी जे रॉबर्ट ओपेनहाइमर, ‘दुनिया का विनाशक’ बनने से पहले, और हार्टलैंड स्नाइडर के साथ काम करते हुए, ने दिखाया कि धूल के एक गोलाकार बादल को एक ऐसे क्षेत्र में संकुचित किया जा सकता है जिससे प्रकाश नहीं निकल सकता। यह कार्य उनके साथियों को भी प्रभावित नहीं कर सका, लेकिन जैसे-जैसे खगोलशास्त्रियों ने सुपर घने वस्तुओं के सबूत ढूंढने शुरू किए, इसे ब्रिटिश सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी रोजर पेनरोस द्वारा दशकों बाद आगे बढ़ाया गया।

1965 में, पेनरोस ने दिखाया कि ब्लैक होल का निर्माण वास्तव में आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता सिद्धांत की एक मजबूत भविष्यवाणी थी, और यहां तक कि उन्होंने पेनरोस प्रक्रिया के रूप में जाने जाने वाले एक ब्लैक होल से ऊर्जा निकालने के तरीके पर भी विचार किया। इसके तुरंत बाद, प्रिंसटन के भौतिक विज्ञानी जॉन व्हीलर ने ‘ब्लैक होल’ शब्द गढ़ा, हालांकि पेनरोस को अपने काम के लिए नोबेल पुरस्कार मिलने से पहले आधी सदी से अधिक इंतजार करना पड़ा।

अंततः, प्रयोगकर्ताओं ने गणितीय भविष्यवाणियों के साथ पकड़ बनाई: पेनरोस ने 2020 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार रेनहार्ड गेंजेल और एंड्रिया गेज के साथ साझा किया, जिन्होंने 1990 के दशक के प्रारंभ से हमारी आकाशगंगा के एक क्षेत्र सैजिटेरियस ए* पर ध्यान केंद्रित किया था, जो दुनिया की सबसे बड़ी दूरबीनों का उपयोग करते हुए मिल्की वे के केंद्र में गैस और धूल के बादलों के माध्यम से देखने के लिए ‘अब तक के सबसे सम्मोहक सबूत’ प्रदान करते हुए वहां एक सुपरमैसिव ब्लैक होल छुपा हुआ था।

पेनरोस का अनुभव कम से कम इस पहेली का उत्तर देता है कि हॉकिंग ने कभी नोबेल क्यों नहीं जीता: हम अभी भी उनके समीकरण के प्रभावों का समर्थन करने के लिए प्रायोगिक सबूत की प्रतीक्षा कर रहे हैं, जिसे उन्होंने ‘मेरी सबसे आश्चर्यजनक खोज’ कहा, एक ऐसा जो ब्लैक होल्स को पूरी नई रोशनी में प्रस्तुत करता है। जैसा कि हॉकिंग ने कहा, ‘ब्लैक होल्स इतने काले नहीं होते’: वे चमकते हैं। आज, उनके अर्धशताब्दी पुराने समीकरण के कारण ऐसा क्यों है, इसे समझाने के लिए वैज्ञानिक सिद्धांत में यह एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर बन गया है: यह ब्रह्मांड के मौलिक कानूनों को समझने के प्रयासों के लिए एक बीकन बन गया है।