यह भौतिकी और रोजमर्रा के अनुभव दोनों का सत्य है कि चीजें अलग हो जाती हैं। बर्फ पिघलती है। इमारतें ढह जाती हैं. कोई भी वस्तु, यदि आप काफी देर तक प्रतीक्षा करते हैं, तो पहचान से परे स्वयं और उसके परिवेश में घुल-मिल जाती है।

लेकिन 2005 की शुरुआत में, सफलताओं की एक श्रृंखला ने इस मृत्यु मार्च को वैकल्पिक बना दिया। बिल्कुल सही क्वांटम सेटिंग में, इलेक्ट्रॉनों या परमाणुओं की कोई भी व्यवस्था अनंत काल तक बनी रहेगी - यहां तक ​​कि गतिविधि से भरपूर असमान व्यवस्था भी। यह खोज पारंपरिक ज्ञान के सामने उड़ गई कि क्वांटम घटनाएं नाजुक चीजें थीं, जिन्हें केवल बेहद कम तापमान पर ही देखा जा सकता था। इसने थर्मोडायनामिक्स की नींव में भी छेद कर दिया, जो भौतिकी की प्रतिष्ठित शाखा है जो गर्मी और एन्ट्रापी जैसी घटनाओं को कणों के विशाल झुंडों के परस्पर क्रिया के अपरिहार्य परिणामों के रूप में समझाती है।

नतीजे भौतिकविदों के लिए एक झटके के रूप में सामने आए नॉर्मन याओ, उस समय एक स्नातक छात्र जो अब हार्वर्ड विश्वविद्यालय में प्रोफेसर है। "पवित्र नरक," उसे नरक से भी अधिक मजबूत शब्द का उपयोग करते हुए याद आया। “यदि यह एक अंतःक्रियात्मक, बहु-कण प्रणाली में सत्य है, तो सांख्यिकीय यांत्रिकी विफल हो जाती है। थर्मोडायनामिक्स विफल हो जाता है।"

एक क्रांतिकारी नई क्वांटम स्थिरता की धारणा फैल गई। इसने सिद्धांतकारों को समय क्रिस्टल जैसे क्वांटम पदार्थ के नए चरणों की एक श्रृंखला तैयार करने के लिए प्रेरित किया - ऐसी प्रणालियाँ जो ऊर्जा को अवशोषित किए बिना अनिश्चित काल तक दोहराए जाने वाले व्यवहार को बनाए रखती हैं। और क्वांटम इंजीनियरों ने क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए क्वैबिट की कंजूसी से जूझते हुए इस संकेत पर खुशी जताई कि उनकी लड़ाई जीतने योग्य थी।

“क्वांटम कंप्यूटर में आपको अपनी प्रारंभिक स्थितियों की स्मृति की आवश्यकता होती है; अन्यथा आप कुछ नहीं कर सकते,” याओ ने कहा।

सबूतों का संचय 2014 में एक कठोर गणितीय प्रमाण के साथ चरम पर था कि क्वांटम पैटर्न वास्तव में हमेशा के लिए रह सकते हैं।

हालाँकि, हाल के वर्षों में, शाश्वत रूप से स्थिर क्वांटम संरचनाओं का वादा स्वयं लड़खड़ाने लगा है। ऐसे पैटर्न वास्तव में युगों तक बने रह सकते हैं, जैसा कि सफल प्रयोगों से पता चला है। लेकिन इस बात पर बहस चल रही है कि क्या वे युग वास्तव में अनंत काल तक फैल सकते हैं, जैसा कि कई भौतिकविदों का मानना ​​​​है। क्वांटम भाग्य की मौलिक प्रकृति का विच्छेदन करने के क्रम में, इसमें शामिल भौतिकविदों ने पहले से अज्ञात क्वांटम घटनाओं की खोज की है जो कणों की बड़ी भीड़ की स्थिरता को खतरे में डालती हैं।

"आपने सोचा था कि आप [इस विचार को] वास्तव में अच्छी तरह से समझ गए हैं, और अब आप नहीं समझते हैं," कहा वेदिका खेमानी, स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय में एक भौतिक विज्ञानी। "यह मजेदार है। एक रहस्य फिर से सुलझाना बाकी है।”

अनंत काल का स्वाद

क्वांटम अनंत काल की प्रारंभिक सूचना एक भौतिक विज्ञानी फिल एंडरसन द्वारा दी गई थी, जो अपने क्षेत्र में एक किंवदंती बन गए। 1950 के दशक में, एंडरसन बेल लैब्स में अध्ययन कर रहे थे कि उस समय की अत्याधुनिक भौतिकी क्या थी - अर्धचालकों के अंदर इलेक्ट्रॉनों का व्यवहार। कुछ पेचीदा प्रयोगात्मक परिणामों को समझने की कोशिश करते समय, उन्होंने खुद को एक अधिक अमूर्त समस्या के बारे में सोचते हुए पाया।

क्या यह संभव था, एंडरसन ने सोचा, एक क्वांटम कण को ​​जगह में फंसाना?

बिलियर्ड बॉल जैसी क्लासिकल वस्तु को फंसाना आसान है। बस इसे बिलियर्ड टेबल की रेलिंग की तरह बाधाओं से घेर लें। लेकिन क्वांटम कण बाधाओं की पूरी परवाह किए बिना उनके माध्यम से "सुरंग बनाकर" यात्रा कर सकते हैं। समस्या यह है कि वे अधिक दूर तक यात्रा नहीं कर सकते। सुरंग बनाना कठिन हो जाता है - अर्थात, तेजी से असंभावित - जितना आगे एक कण जाने की कोशिश करता है। एंडरसन को आश्चर्य हुआ कि किस परिवेश में एक क्वांटम एस्केप कलाकार शामिल हो सकता है।

उन्होंने पाया कि रहस्य कण को ​​"अव्यवस्थित" क्वांटम परिदृश्य में चिपकाना था, जो चोटियों और घाटियों से युक्त था। प्रत्येक स्थान की एक यादृच्छिक ऊंचाई होगी, जो एक यादृच्छिक ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करेगी। किसी वास्तविक सामग्री में, यह विकार अशुद्धियों से आ सकता है जैसे गायब परमाणु या विभिन्न तत्वों के परमाणु।

पर्याप्त अव्यवस्था के साथ, एंडरसन ने निष्कर्ष निकाला, एक कण कभी भी दूर तक सुरंग नहीं बना पाएगा। सुरंग बनाने के लिए, एक कण को ​​उस स्थान के समान ऊर्जा (या समान ऊंचाई पर) के साथ एक स्थान खोजने की आवश्यकता होती है जहां से वह शुरू होता है। और अधिक अव्यवस्था ऐसी साइटों को दुर्लभ बना देती है। परिदृश्य में आगे देखने पर, एक कण एक सभ्य क्लिप पर उम्मीदवार साइटों को स्काउट करने में सक्षम हो सकता है। यह दर 2डी विमानों और 3डी ईंटों जैसे "उच्च" आयामों में काफी तेज हो सकती है, जहां कण के पास अधिक विकल्प उपलब्ध हैं। लेकिन उन स्थानों तक पहुंचने की अत्यधिक कठिनाई हमेशा और भी तेजी से बढ़ती रहेगी, जिससे सुरंग बनाना एक असंभावित प्रस्ताव बन जाएगा।

एंडरसन ने तर्क दिया कि सुरंग बनाना पर्याप्त नहीं था एक 1958 पेपर. किसी भी आयाम का अव्यवस्थित परिदृश्य एक कण को ​​"स्थानीयकृत" कर देगा। यह कार्य अनिवार्य रूप से वर्षों तक अपठित रहा, हालाँकि इससे अंततः उसे इसका एक हिस्सा सुरक्षित करने में मदद मिली 1977 भौतिकी में नोबेल पुरस्कार.

जबकि एंडरसन की सोच अर्धचालक में इलेक्ट्रॉनों से प्रेरित थी, उसके फ्रेमिंग से पता चलता है कि वह अधिक अमूर्त सोच रहा था। जिस विसंगति ने उन्हें प्रेरित किया था वह थर्मलाइजेशन नामक प्रक्रिया के लिए इलेक्ट्रॉनों के बीच एक रहस्यमय प्रतिरोध था। उन्होंने अधिक गहराई से यह समझने की कोशिश की कि कोई सिस्टम कब थर्मलाइज़ होगा या नहीं। वह इस घटना का अध्ययन करने वाले पहले भौतिक विज्ञानी नहीं थे, लेकिन उन्होंने अपने काम में जो सवाल उठाए, वे बाद की पीढ़ी के भौतिकविदों की कल्पना पर छा गए।

“यह अपने समय से 50 वर्ष आगे था,” कहा डेविड ह्युस, प्रिंसटन विश्वविद्यालय में एक भौतिक विज्ञानी।

रोजमर्रा की भाषा में, थर्मलाइजेशन सिस्टम के मिश्रित होने की स्वाभाविक प्रवृत्ति है। ताश का एक नया डेक जल्दी ही अपना मूल क्रम खो देता है। रेत का महल रेत की गीली गांठ के रूप में सामने आता है। थर्मोडायनामिक्स में, यह प्रवृत्ति सांख्यिकी का सीधा परिणाम है। ऑर्डर करने के कुछ ही तरीके हैं और मिश्रित करने के बहुत सारे तरीके हैं, इसलिए प्रारंभिक रूप से ऑर्डर की गई प्रणाली के मिश्रित होने की अत्यधिक संभावना है।

थर्मलाइजेशन की मुख्य विशेषता यह है कि मिश्रण से कोई भी प्रारंभिक पैटर्न नष्ट हो जाता है। उदाहरण के लिए, कोई भी प्रारंभिक गर्म स्थान या ऊर्जा का संकेन्द्रण तब तक फैलता रहता है जब तक कि आगे फैलना संभव न हो। इस बिंदु पर, सिस्टम स्थिर हो जाता है और उल्लेखनीय रूप से बदलना बंद हो जाता है - एक परिदृश्य भौतिक विज्ञानी थर्मल संतुलन के रूप में संदर्भित करते हैं।

पीछे मुड़कर देखने पर, भौतिक विज्ञानी देखते हैं कि एंडरसन के काम में थर्मलाइजेशन के खिलाफ विद्रोह के बीज थे। उन्होंने दिखाया था कि एक अव्यवस्थित परिदृश्य एक कण को ​​फँसा सकता है। मुख्य प्रश्न यह बन गया: क्या यह कई कणों का स्थानीयकरण कर सकता है? यदि कण जगह-जगह अटक जाते हैं, तो ऊर्जा नहीं फैलेगी, और सिस्टम कभी भी थर्मल नहीं होगा। थर्मलाइजेशन के विपरीत, स्थानीयकरण एक बिल्कुल नए प्रकार की स्थिरता का प्रतिनिधित्व करेगा, ऊर्जा के क्वांटम पैटर्न को हमेशा के लिए बनाए रखने का एक अप्रत्याशित तरीका।

"यह जानना कि क्या थर्मलाइजेशन एक सार्वभौमिक चीज़ है जो एक बंद प्रणाली में होगी, या क्या यह पूरी तरह से टूट सकती है," कहा मैसम बरकेशलीमैरीलैंड विश्वविद्यालय के एक भौतिक विज्ञानी, "भौतिकी में सबसे बुनियादी प्रश्नों में से एक है।"

हालाँकि, उस प्रश्न का उत्तर देने के लिए उस समस्या को हल करने की आवश्यकता होगी जो एंडरसन के नोबेल पुरस्कार विजेता कार्य को वार्मअप जैसा बनाती है। मूल मुद्दा यह है कि कणों के समूह एक-दूसरे को अत्यधिक जटिल तरीकों से प्रभावित कर सकते हैं। इन अंतःक्रियाओं का लेखांकन इतना जटिल साबित हुआ कि एंडरसन के 50 के पेपर और कई-कण प्रणालियों में स्थानीयकरण को समझने के पहले गंभीर प्रयासों के बीच लगभग 1958 साल बीत गए, जिसे भौतिक विज्ञानी कई-शरीर स्थानीयकरण कहते हैं।

आधी सदी बाद जो अविश्वसनीय उत्तर सामने आया, वह यह था कि तापीकरण हमेशा अपरिहार्य नहीं होता है। थर्मलाइजेशन की अवहेलना में, कई-निकाय स्थानीयकरण संभव लग रहा था।

"यह थर्मोडायनामिक्स के नियमों को तोड़ता है," कहा वोज्शिएक डी रॉक, बेल्जियम में केयू ल्यूवेन में एक भौतिक विज्ञानी। "इसका मतलब है कि अराजकता हमेशा जीतती नहीं है।"

अनेक-शरीर स्थानीयकरण का उदय

एंडरसन के काम का ब्लॉकबस्टर सीक्वल 2005 में आया था डेनिस बास्को, इगोर एलेनर और बोरिस अल्टशुलरप्रिंसटन और कोलंबिया विश्वविद्यालयों से संबद्ध भौतिकविदों ने एक ऐतिहासिक पेपर प्रकाशित किया, जो क्षेत्र के शोधकर्ताओं के लिए उनके शुरुआती अक्षरों को तुरंत पहचानने योग्य बना देगा। इसमें, बीएए ने अध्ययन किया कि क्या किसी धातु में परमाणु अशुद्धियां इलेक्ट्रॉनों को स्थानीयकृत कर सकती हैं, उन्हें परमाणुओं के पास फंसा सकती हैं और संचालन सामग्री को एक इन्सुलेटर में बदल सकती हैं।

In 88 पृष्ठों 173 क्रमांकित समीकरणों और 24 अंकों (परिशिष्टों को छोड़कर) वाले गहन गणित में, बीएए ने दिखाया कि एक गन्दा पदार्थ वास्तव में इलेक्ट्रॉनों के समूहों को उनके ट्रैक में रोक सकता है, जैसे एंडरसन ने दिखाया था कि यह एक कण को ​​रोक सकता है। उनके काम ने प्रभावी ढंग से कई-निकाय स्थानीयकरण, या एमबीएल का अध्ययन शुरू किया।

खेमानी ने कहा, "यह वास्तव में एक टूर डी फ़ोर्स था।" "उन्होंने दिखाया कि एमबीएल सभी आयामों में स्थिर है।" काम भी अभेद्य था. शोधकर्ताओं ने इस पर विश्वास किया लेकिन इसे इतनी अच्छी तरह से नहीं समझा कि इस पर आगे बढ़ा जा सके। "उनके अलावा कोई भी वास्तव में बीएए गणना नहीं कर सकता था," ने कहा जेड पिक्सले, रटगर्स विश्वविद्यालय में एक संघनित पदार्थ भौतिक विज्ञानी।

लेकिन बीएए की खोज ने प्रिंसटन परिसर में हलचल मचा दी। बास्को ने अपने मित्र वादिम ओगनेस्यान को बताया, जिन्होंने अपने सलाहकार डेविड ह्युस से इस पर चर्चा की। वे दोनों पहले से ही कंप्यूटर सिमुलेशन चला रहे थे जो उन्हें थर्मलाइजेशन के अधिक अमूर्त संदर्भ में बीएए के विचारों का अधिक सीधे परीक्षण करने की अनुमति देगा।

अपने सिमुलेशन में, ह्यूस और ओगनेसियन ने क्वांटम कणों की श्रृंखला स्थापित की जो ऊपर या नीचे इंगित कर सकते थे और अपने पड़ोसियों को पलट सकते थे। जब उन्होंने स्थानीयकरण नुस्खा के अनुसार अधिक से अधिक विकार जोड़े, तो उन्होंने संकेत देखा कि कणों की श्रृंखला एक थर्मलाइजिंग परिदृश्य से स्विच कर रही थी (जहां, कहते हैं, एक तेजी से फ़्लिपिंग कण अपनी ऊर्जा फैलाएगा और अपने पड़ोसियों को फ़्लिप करना शुरू कर देगा) लगभग स्थानीयकृत परिदृश्य (जहां कण अपनी ऊर्जा बनाए रखेगा)। अव्यवस्था के एक निश्चित स्तर पर थर्मलीकरण से स्थानीयकरण तक का संक्रमण पदार्थ के चरणों के बीच संक्रमण की तरह दिखता है, जैसे कि तरल और बर्फ के बीच, जो एक निश्चित तापमान पर होता है।

क्या एमबीएल एक प्रकार के चरण के रूप में योग्य हो सकता है? भौतिकी में चरण एक विशेष दर्जा रखते हैं। इनकी भी एक विशेष परिभाषा होती है. महत्वपूर्ण रूप से, पदार्थ का एक चरण अनंत लंबी अवधि के लिए और एक अनंत बड़ी प्रणाली के लिए स्थिर होना चाहिए। यदि वास्तव में थर्मलीकरण और स्थानीयकरण के बीच एक संक्रमण था, और यदि अनंत प्रणालियों के लिए स्थानीयकरण अनिश्चित काल तक हुआ, तो शायद दो प्रकार की स्थिरता को अपने आप में चरणों के रूप में माना जा सकता है।

ओगनेसियन और ह्यूस अनंत लंबे समय तक अनंत लंबी श्रृंखलाओं का अनुकरण नहीं कर सके (वे लगभग एक दर्जन कण कर सकते थे), इसलिए उन्हें आश्चर्य नहीं हुआ कि उन्होंने स्थानीयकरण के अपूर्ण संकेत देखे। लेकिन जैसे-जैसे उन्होंने अपनी शृंखलाएँ लंबी कीं, स्थानीयकरण की ओर परिवर्तन तेज़ हो गया। उनका पहला काम, 2006 में पोस्ट किया गया, इस दिलचस्प संभावना को छेड़ा कि पर्याप्त अव्यवस्था के साथ अनंत लंबी श्रृंखलाओं के लिए, एक स्थानीयकरण चरण मौजूद हो सकता है।

शायद अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि उनके सिमुलेशन को समझना आसान था। पिक्सले ने कहा, "डेविड ने गणना इसलिए की ताकि कोई भी इसे कर सके।"

बाद के संख्यात्मक अध्ययनों ने इस धारणा का समर्थन किया कि एक ऊबड़-खाबड़ परिदृश्य ऊर्जा को स्थानीयकृत कर सकता है, और भौतिकविदों ने निहितार्थों पर विचार करना शुरू कर दिया। ऊर्जा की बाढ़, अक्सर गर्मी के रूप में, क्वांटम पदार्थ के नाजुक चरणों को मिटा देती है। लेकिन अगर पर्याप्त रूप से दांतेदार चोटियां ऊर्जा के प्रसार को रोक सकती हैं, तो क्वांटम संरचनाएं किसी भी तापमान पर प्रभावी ढंग से जीवित रह सकती हैं। "आप उन घटनाओं को प्राप्त करने में सक्षम हैं जिन्हें हम वास्तव में जोड़ते हैं और केवल शून्य तापमान पर ही समझते हैं," कहा अनुश्या चंद्रन, बोस्टन विश्वविद्यालय के एक भौतिक विज्ञानी जिन्होंने प्रिंसटन स्नातक छात्र के रूप में एमबीएल का अध्ययन किया।

एमबीएल से विकसित होने वाली एक हाई-प्रोफाइल क्वांटम संरचना समय में एक पैटर्न थी। एक निश्चित दर पर कणों की श्रृंखला के एक छोर को पलटें, और पूरी श्रृंखला फ्लिपिंग से किसी भी ऊर्जा को अवशोषित किए बिना दो विन्यासों के बीच फ्लिप कर सकती है। इन "समय के क्रिस्टल"पदार्थ का संतुलन से बाहर का एक विदेशी चरण था, जो केवल इसलिए संभव था क्योंकि पर्याप्त रूप से अव्यवस्थित परिदृश्य ने कणों की किसी भी कल्पनीय व्यवस्था को थर्मल संतुलन तक पहुंचने से रोक दिया था।

खेमानी, जो इसी समय प्रिंसटन से आए थे और समय के क्रिस्टल को समझने और बनाने में अग्रणी भूमिका निभाएंगे, ने कहा, "इसका कोई एनालॉग नहीं है।" "यह एक पूर्ण प्रतिमान बदलाव है।"

सैद्धांतिक पहेली का अंतिम भाग 2014 में सामने आया, जब जॉन इम्ब्रीवर्जीनिया विश्वविद्यालय के एक गणितीय भौतिक विज्ञानी ने दिखाया कि यदि आप पर्याप्त विकार वाले कणों की एक अनंत लंबी श्रृंखला को एक साथ जोड़ सकते हैं, कोई भी कॉन्फ़िगरेशन स्थानीयकृत रहेगा. कणों की अपने पड़ोसियों के साथ बातचीत करने की क्षमता के बावजूद, वे व्यक्तिगत रूप से हमेशा अपना काम करते रहेंगे।

कठोर गणितीय प्रमाण, जिसके समान भौतिकी में दुर्लभ हैं, पाँच वर्षों के प्रयास का परिणाम था। यह सब गारंटी देता है कि स्थानीयकरण संभव था, एक चरण के रूप में इसकी स्थिति मजबूत हुई। इम्ब्री ने कहा, "जब आप गणितीय तर्क करते हैं, तो आपको हर संभावना पर विचार करना होता है।" "यह सुंदरता का हिस्सा है।"

लगभग उसी समय, ठंडे परमाणुओं में हेरफेर करने में विशेषज्ञता वाली प्रयोगशालाओं के भौतिक विज्ञानी इस बात की पुष्टि कर रहे थे कि वास्तविक कण डिजिटल कणों की तरह ही व्यवहार करते हैं। प्रकाश के पहाड़ों द्वारा अलग किए गए परमाणुओं की मामूली संख्या हिमनदी गति से फैलती है, दोनों ही समय 1डी लाइनों में व्यवस्थित और कब 2डी ग्रिड में व्यवस्थित.

प्रयोगात्मक, गणितीय और संख्यात्मक साक्ष्यों की प्रचुरता के साथ, एमबीएल को चुंबकत्व और अतिचालकता के साथ-साथ चरण संक्रमणों के पैनथियन में प्रवेश करना तय लग रहा था। भौतिकविदों को उम्मीद थी कि विभिन्न आयामों में विभिन्न प्रणालियों की एक विस्तृत विविधता उनके अनुमानित थर्मोडायनामिक भाग्य की स्पष्ट रूप से उपेक्षा कर सकती है।

2022 में, अमेरिकन फिजिकल सोसाइटी ने अल्टशुलर, ह्यूस और एलेनर को प्रतिष्ठित पुरस्कार से सम्मानित किया लार्स ऑनसागर पुरस्कार, उस गणितीय भौतिक विज्ञानी के नाम पर रखा गया जिसने साबित किया कि ए कार्टून मॉडल किसी पदार्थ के चुम्बकित हो जाने पर चरण परिवर्तन को पकड़ लिया।

लेकिन पुरस्कार दिए जाने से पहले ही, असीम रूप से टिकाऊ संरचनाओं का विचार टूटना शुरू हो गया था।

लड़खड़ाहट की शुरुआत

पहला झटका इम्ब्री के प्रमाण के लगभग डेढ़ साल बाद आया।

याद रखें कि तापीयकरण से स्थानीयकरण तक संक्रमण को पदार्थ के परिचित चरणों के बीच संक्रमण की तरह नीचे जाना माना जाता है। उदाहरण के लिए, जब धातु चुम्बकित होती है, तो कुछ गुण विशेष दरों पर बदलते हैं, जिनका वर्णन सावधानीपूर्वक गणना किए गए समीकरणों द्वारा किया जाता है। इन समीकरणों में विशेष मानों के कुछ निश्चित घातांक होते हैं, जैसे 2 इंच x².

एक आयाम में वास्तविक चरण संक्रमण के लिए, गणितज्ञों ने साबित कर दिया था कि इनमें से दो घातांक 2 से अधिक होने चाहिए। लेकिन एमबीएल सिमुलेशन ने उन्हें 1 पाया - एक बड़ी असहमति। में एक अभी भी अप्रकाशित पूर्वमुद्रण 2015 में पोस्ट किया गया, ओगनेसियन और चंद्रन ने, बोस्टन विश्वविद्यालय के क्रिस्टोफर लाउमैन के साथ मिलकर दिखाया कि बेमेल अनंत श्रृंखलाओं के बजाय छोटी श्रृंखलाओं का अध्ययन करने का एक तुच्छ दुष्प्रभाव नहीं था। कुछ अधिक मौलिक चीज़ ख़राब लग रही थी।

"उन्होंने इसे ध्यान से देखा," हस ने कहा। "लेकिन हम यह पता नहीं लगा सके कि क्या ग़लत था।"

अगले कुछ वर्षों में बड़े झटके आये। कल्पना कीजिए कि किस प्रकार का पहाड़ी परिदृश्य एमबीएल की ओर ले जाएगा। अब उस परिदृश्य को सभी दिशाओं में अनंत तक विस्तारित करें। यदि आप बेतरतीब ढंग से इसका पर्याप्त अन्वेषण करते हैं, तो किसी बिंदु पर आप एक विस्तारित सपाट पैच में फंसने के लिए बाध्य हैं।

समतल क्षेत्र में कण आसानी से सुरंग के समान ऊर्जा की स्थिति पा सकते हैं, इसलिए वे आपस में मिल जाते हैं और थर्मलाइज़ हो जाते हैं। ऐसे क्षेत्र में, ऊर्जा प्रचुर मात्रा में होती है, जिससे यह संभावना बढ़ जाती है कि पड़ोसी पहाड़ों में एक कण संपर्क बना सकता है और स्वयं थर्मल हो सकता है, केयू ल्यूवेन के डी रोके ने तर्क दिया और फ़्राँस्वा हुवेनियर्स, जो उस समय फ्रांस में पेरिस-डूफिन विश्वविद्यालय में थे। इस प्रकार, समतल क्षेत्र तापीय ऊर्जा के स्रोत के रूप में काम कर सकता है।

लेकिन क्या इतना छोटा सा पैच पूरे सिस्टम को ख़त्म कर सकता है? यह परिदृश्य सहज रूप से उतना ही प्रशंसनीय लग रहा था जितना डेनवर में एक गर्म टब के कारण वेल, ब्रेकेनरिज और टेलुराइड में मंदी हो रही थी। भौतिकशास्त्रियों ने इसे तुरंत स्वीकार नहीं किया। जब डी रॉक और ह्यूवेनियर्स ने सम्मेलनों में इस संभावना को उठाया, तो उनकी बातों से दर्शकों में गुस्सा फूट पड़ा।

"यह एक बड़ा आश्चर्य था," डी रॉक ने कहा। "शुरुआत में बहुत से लोगों ने हम पर विश्वास नहीं किया।"

आरंभ होने वाले पत्रों की शृंखला में 2016, डी रॉक, ह्यूवेनियर्स और सहयोगियों ने एक ऐसी प्रक्रिया के लिए अपना पक्ष रखा जिसे अब हिमस्खलन के रूप में जाना जाता है। उन्होंने तर्क दिया कि, एक हॉट टब के विपरीत, जो थर्मल कणों की एक बूंद के रूप में शुरू होता है वह समुद्र में बर्फ के गोले की तरह गिर सकता है।

इम्ब्री ने कहा, "आपके पास हीट बाथ है, और यह पड़ोसी स्थलों को हीट बाथ में भर्ती करता है।" “यह अधिक से अधिक मजबूत होता जाता है और अधिक से अधिक साइटों को खींचता है। वह हिमस्खलन है।”

महत्वपूर्ण प्रश्न यह था कि क्या हिमस्खलन गति प्राप्त करेगा या खो देगा। प्रत्येक चरण के साथ, ऊष्मा स्नान वास्तव में एक बड़ा और बेहतर ऊर्जा भंडार बन जाएगा। लेकिन प्रत्येक चरण ने अगली साइट को थर्मलाइज़ करना भी कठिन बना दिया। एंडरसन के एकल-कण स्थानीयकरण की याद दिलाते हुए, बहस दो प्रभावों के बीच एक दौड़ तक पहुंच गई: स्नान में सुधार बनाम इसके आगे बढ़ने में कठिनाई।

डी रोके और ह्यूवेनियर्स ने तर्क दिया कि हिमस्खलन दो और तीन आयामों में जीतेंगे, क्योंकि उन्होंने ऊर्जा राज्यों को अविश्वसनीय रूप से तेजी से जमा किया है - उनके तेजी से बढ़ते क्षेत्र (2 डी में) या वॉल्यूम (3 डी में) से संबंधित दरों पर। अधिकांश भौतिक विज्ञानी यह स्वीकार करने लगे कि इन परिदृश्यों में हिमस्खलन अजेय थे, जिससे एमबीएल को चादरों या ईंटों में एक दूरस्थ संभावना बना दिया गया।

लेकिन एक-आयामी श्रृंखलाओं में एमबीएल की संभावना बची रही, क्योंकि एक रेखा के पार बहने वाला हिमस्खलन ऊर्जा अवस्थाओं को अधिक धीरे-धीरे अर्जित करता है। वास्तव में, ऊष्मा स्नान उसी दर से अधिक शक्तिशाली होता है जिस दर से विकास की कठिनाई बढ़ती है। यह एक टाई थी. हिमस्खलन 1डी में जारी रह सकता है, या रुक सकता है।

इस बीच, अन्य भौतिकविदों को संदेह हुआ कि एमबीएल 1डी श्रृंखला में भी मौजूद हो सकता है। 2019 में, स्लोवेनियाई अराजकता विशेषज्ञों की एक टीम भी शामिल है टोमाज़ प्रोसेन पुराने संख्यात्मक डेटा का पुनर्विश्लेषण किया और इस तथ्य पर प्रकाश डाला कि जैसे-जैसे परिदृश्य अधिक पहाड़ी होता गया, तापीकरण काफी धीमा हो गया लेकिन कभी भी पूरी तरह से बंद नहीं हुआ - एक असुविधाजनक सत्य जिसे एमबीएल शोधकर्ताओं ने अपने छोटे पैमाने के सिमुलेशन की एक कलाकृति के रूप में लिया था। अनातोली पोलकोवनिकोव बोस्टन विश्वविद्यालय और सेल्स को सुखाता है, अब न्यूयॉर्क विश्वविद्यालय और फ़्लैटिरॉन इंस्टीट्यूट सहित अन्य शोधकर्ता आए इसी तरह के निष्कर्ष. उनके तर्कों ने सीधे तौर पर एमबीएल के केंद्रीय आकर्षण को चुनौती दी: क्वांटम रेत के महल के लिए शाश्वत जीवन का वादा।

"एमबीएल के बारे में बात करने वाले सिद्धांतकारों के स्तर पर," चंद्रन ने कहा, "एक ईमानदार-से-भगवान शासन है जहां [थर्मलाइज़ेशन समय] सिर्फ ब्रह्मांड की उम्र नहीं है, और हम इसे नहीं देख सकते हैं। नहीं, यह सचमुच अनंत है।”

अकादमिक साहित्य और निजी चर्चाओं दोनों में जोरदार बहस हुई। महामारी की गहराई के दौरान सेल्स और हस ने ज़ूम पर घंटों बिताए। उन्होंने कभी-कभी एक-दूसरे से बातें कीं, लेकिन प्रत्येक ने उत्पादक अंतर्दृष्टि का श्रेय एक-दूसरे को दिया। विवाद के अंदर और बाहर बेहद तकनीकी हैं, और यहां तक ​​कि इसमें शामिल शोधकर्ता भी सभी दृष्टिकोणों को पूरी तरह से स्पष्ट नहीं कर सकते हैं। लेकिन अंततः, उनके मतभेद प्रत्येक शिविर में आते हैं, जिससे अलग-अलग शिक्षित - अत्यधिक शिक्षित - अनुमान लगाते हैं कि यदि आप कणों की एक श्रृंखला को हमेशा के लिए पलटते हुए देख सकें तो आप क्या देखेंगे।

दोनों पक्ष अभी भी इस बात पर असहमत हैं कि क्या वास्तविक एमबीएल चरण एक आयाम में मौजूद है, लेकिन टकराव का एक ठोस परिणाम यह है कि इसने शोधकर्ताओं को एमबीएल की अनुमानित शुरुआत पर हिमस्खलन के प्रभाव की जांच करने के लिए प्रेरित किया।

ह्युस ने कहा, "संदिग्ध समूहों के पास कुछ बहुत अच्छे बिंदु थे, लेकिन वे उन्हें बहुत दूर ले गए।" "इससे हमें वास्तव में प्रेरणा मिली।"

ह्यूस ने खेमानी समेत एमबीएल के दिग्गजों की एक टीम के साथ मिलकर छोटी श्रृंखलाओं पर हिमस्खलन के प्रभाव को वास्तविक रूप से ट्रिगर किए बिना अनुकरण करने का एक तरीका तैयार किया। (संख्यात्मक रूप से भी किसी ने हिमस्खलन नहीं देखा है, क्योंकि एक बड़ा सपाट स्थान पाने के लिए आपको अरबों कणों की लंबी श्रृंखला की आवश्यकता हो सकती है, सेल्स का अनुमान है, और शोधकर्ता आमतौर पर लगभग 12 की श्रृंखलाओं का अध्ययन करते हैं।) सेल्स ने बाद में अपना खुद का हिमस्खलन मॉक विकसित किया- ऊपर।

दो गुट आ गए समान निष्कर्ष 2021 में: एमबीएल संक्रमण, यदि अस्तित्व में था, तो शोधकर्ताओं के अनुमान से कहीं अधिक पहाड़ी परिदृश्य की आवश्यकता थी। पहले जिस असभ्यता स्तर के बारे में एमबीएल लाने के बारे में सोचा गया था, उससे थर्मलाइजेशन धीमा हो जाएगा, लेकिन रुकेगा नहीं। क्वांटम स्नोमैन को हिमस्खलन के खिलाफ लड़ने का मौका देने के लिए, परिदृश्य को हस और कंपनी के अनुमान से कहीं अधिक अव्यवस्थित होना होगा। हस के समूह ने शुरू में पाया कि पहाड़ों को कम से कम दोगुना ऊबड़-खाबड़ होना चाहिए। सेल्स के काम ने उस संख्या को कम से कम छह गुना तक ऊबड़-खाबड़ कर दिया, जिससे पहाड़ रॉकीज़ की तुलना में अधिक हिमालय जैसे हो गए। एमबीएल अभी भी उन चरम सेटिंग्स में हो सकता है, लेकिन कम कठोर संक्रमण के आसपास जो सिद्धांत बनाया गया था उसमें वास्तव में समस्याएं थीं।

ह्युस ने कहा, "हमने इसे एक तरह से बहुत अच्छी तरह से स्वीकार कर लिया है और हमने इसकी सूक्ष्मताओं पर ध्यान नहीं दिया।"

2021 के कार्यों में, शोधकर्ताओं ने 1डी श्रृंखलाओं के लिए एमबीएल चरण आरेख को फिर से लिखा और विस्तारित किया। कंसास जैसी समतल भूमि में, कण तेजी से तापित होते हैं। रॉकीज़ में, शोधकर्ताओं ने एमबीएल "चरण" को "प्री-थर्मल शासन" के रूप में पुनर्वर्गीकृत किया। यह बीएए, प्रिंसटन सिमुलेशन और परमाणु प्रयोगों द्वारा खोजा गया प्रतीत होता है स्थिर शासन है। लेकिन अब शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला है कि यदि कोई बहुत लंबे समय तक इंतजार करता है - वस्तुतः कुछ सेटअपों के लिए अरबों वर्ष - तो रॉकीज़ द्वारा अलग किए गए कण वास्तव में आपस में मिल जाएंगे और थर्मलाइज़ हो जाएंगे।

रॉकीज़ से परे हिमालय है। वहाँ क्या होता है यह एक खुला प्रश्न बना हुआ है। सेल्स और प्रोसेन आश्वस्त हैं कि ऊर्जा फैल जाएगी और तापीकरण अंततः घटित होगा, भले ही इसमें कई युग लग जाएं। ह्युस और कंपनी का मानना ​​है कि वास्तविक एमबीएल स्थापित होता है।

एमबीएल में विश्वास के उनके कारणों में प्रमुख कारण 2014 का प्रमाण है। सच्चे एमबीएल के अस्तित्व का समर्थन करने वाले सबूतों के कई स्तंभों में से, इम्ब्री का सबूत आखिरी खड़ा है। और इस प्रकार की समस्या के लिए विशेष गणितीय उपकरण विकसित करने के करियर के बाद, वह इस पर कायम हैं।

उन्होंने कहा, "गणित में किसी प्रमाण में त्रुटि होना अनसुना नहीं है," लेकिन मुझे लगता है कि मुझे पता है कि मैं क्या कर रहा हूं।

हालाँकि, प्रमाण भौतिकविदों को विभाजित करता है, क्योंकि भौतिक विज्ञानी इसे नहीं समझते हैं। यह प्रयास की कमी के कारण नहीं है. लॉमैन ने एक बार इम्ब्री को इटली में एक सप्ताह के दौरान उन्हें और कुछ शोधकर्ताओं को प्रमाण सिखाने के लिए कहा था, लेकिन वे विस्तार से चरणों का पालन नहीं कर सके। हालाँकि, यह पूरी तरह से आश्चर्य की बात नहीं है, क्योंकि भौतिक विज्ञानी आमतौर पर गणित का उपयोग गणितज्ञों की तुलना में तेज़ और ढीले तरीके से करते हैं। इम्ब्री का तर्क परिदृश्य में किसी विशिष्ट स्तर की असभ्यता पर निर्भर नहीं करता है, इसलिए एमबीएल चरण आरेख के हालिया संशोधन किसी भी तरह से इसे कमजोर नहीं करते हैं। यह निर्धारित करने के लिए कि क्या एमबीएल वास्तव में मौजूद है, शोधकर्ताओं को कमर कसनी होगी और या तो प्रमाण में कोई समस्या ढूंढनी होगी या हर पंक्ति को सत्यापित करना होगा।

ऐसे प्रयास चल रहे हैं. सेल्स और सहयोगियों का कहना है कि वे एक ऐसे तर्क को अंतिम रूप दे रहे हैं जो इम्ब्री के विरोधाभासी होगा। इस बीच, हिमस्खलन के खतरे की खोज करने वाले गणितज्ञ डी रॉक और ह्यूवेनियर्स, इम्ब्री के प्रमाण को और अधिक सुलभ रूप में फिर से लिखने के प्रयास में दो साल से लगे हुए हैं। डी रोके का कहना है कि उन्होंने सभी प्रमुख अंशों को सही जगह पर रख दिया है और अब तक तर्क ठोस दिखता है।

"एमबीएल, मेरा मानना ​​है कि यह अस्तित्व में है," डी रोके ने कहा। लेकिन "हम यहां गणित कर रहे हैं, इसलिए कोई भी छोटी समस्या पूरी चीज़ को पटरी से उतार सकती है।"

क्वांटम एन्जिल्स से परे

हम जिस ब्रह्माण्ड में निवास करते हैं, जो कुछ अज्ञात वर्षों में स्वयं ही गर्म हो जाएगा, वहां स्थायित्व हमेशा एक भ्रम जैसा होता है। मैनहट्टन अपने ही वजन के नीचे डूब रहा है प्रति दशक 1.6 सेंटीमीटर. लगभग 250 मिलियन वर्षों में महाद्वीप विलीन हो जायेंगे। और जबकि यह है एक अफवाह मध्ययुगीन सना हुआ ग्लास खिड़कियों के निचले हिस्से सदियों से थोड़े मोटे हो गए हैं, भौतिकविदों का मानना ​​​​है कि ग्लास कुछ अज्ञात समय-सीमा में बहता है, संभवतः कई अरबों साल या उससे अधिक।

यदि एमबीएल अस्थिर साबित होता है, तो कई-निकाय स्थानीयकृत प्रणाली कम से कम इनमें से किसी भी उदाहरण जितनी टिकाऊ होगी। तो क्या वे क्वांटम घटनाएँ जो एमबीएल स्थितियों पर निर्भर करती हैं। उदाहरण के लिए, समय के क्रिस्टल, "पदार्थ के चरण" के रूप में अपने पाठ्यपुस्तक पदनाम को खो सकते हैं, लेकिन वे अभी भी क्वांटम कंप्यूटरों की तुलना में कहीं अधिक समय तक टिक टिक करने में सक्षम होंगे जो उन्हें अनुकरण करते हैं (या मनुष्य जो कंप्यूटर संचालित करते हैं, के लिए) वह मामला)। कई शिक्षाविद् थर्मलाइजेशन को हराने की गणितीय संभावना के बारे में गहराई से परवाह करते हैं क्योंकि यह एक सुंदर, अकादमिक प्रश्न है। लेकिन आजकल, अधिकांश लोग इसके कारण अधिक नींद नहीं खो रहे हैं।

चंद्रन ने कहा, "हो सकता है कि देवदूत हमेशा पिन के सिर पर नाचते हों।"

इसके बजाय, चंद्रन और अन्य लोगों ने एक नई तापीयकरण पैदा करने वाली घटना की खोज करने के अवसर का आनंद उठाया है, जिसे भौतिक विज्ञानी वास्तव में छोटी प्रणालियों में देख सकते हैं।

2018 में, वह और उनके सहयोगी फिलिप क्रॉली यह समझने के लिए निकले थे कि छोटी श्रृंखलाएं धीरे-धीरे थर्मल क्यों दिखाई देती हैं, भले ही वे सपाट स्थानों पर उगने के लिए बहुत छोटी थीं। दोनों ने निर्धारित किया कि कणों के समूह कभी-कभी भाग्यशाली हो रहे थे और पड़ोसी समूह से ठीक उसी मात्रा में ऊर्जा उधार ले रहे थे, जितनी उन्हें एक नए विन्यास में बदलने के लिए आवश्यक थी। उन्होंने इन संयोगों को "प्रतिध्वनि" करार दिया और देखा कि कैसे वे एक समूह से दूसरे समूह में फैलते हैं, जिससे हिमस्खलन के लिए बहुत छोटे सिस्टम में थर्मलाइजेशन हो जाता है। 2020 में, उन्होंने दिखाया कि प्रतिध्वनि 2015 के प्रतिपादक बेमेल को समझा सकती है और मछली जैसी कई विशेषताएं जो संख्यात्मक प्रयोगों, अंतर्दृष्टियों में दिखाई दे रहा है जिसने हस और कंपनी को 2021 में छोटी श्रृंखलाओं के लिए चरण आरेख को अपडेट करने में मदद की।

आज, भौतिकविदों का मानना ​​​​है कि प्रतिध्वनि रॉकी-स्तर के विकार के साथ मामूली श्रृंखलाओं को अस्थिर कर देती है, जबकि हिमस्खलन विकार के उच्च स्तर पर लंबी श्रृंखलाओं को अस्थिर कर देता है।

जैसे-जैसे चंद्रन और अन्य लोग अपने सिमुलेशन और प्रयोगों में सुधार करते हैं और लंबी, अधिक ऊबड़-खाबड़ श्रृंखलाओं का पता लगाते हैं, उन्हें आश्चर्य होता है कि हिमालय और उससे आगे और क्या छिपा हो सकता है।

"ऐसा लगता है जैसे वहाँ अन्य भौतिकी चल रही है," हस ने कहा। “यह मेरे लिए सबसे अच्छा होगा। मुझे नई चीज़ें ढूंढना पसंद है।''

संपादक का नोट: इस लेख में दिखाई देने वाले कुछ शोधकर्ताओं को सिमंस फाउंडेशन से धन प्राप्त हुआ है, जो संपादकीय रूप से स्वतंत्र पत्रिका को भी वित्त पोषित करता है। सिमंस फाउंडेशन के फंडिंग निर्णयों का हमारे कवरेज पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। अधिक विवरण उपलब्ध हैं यहाँ उत्पन्न करें.