समय हमें रैखिक लगता है: हम अतीत को याद करते हैं, वर्तमान का अनुभव करते हैं और भविष्य की भविष्यवाणी करते हैं, लगातार एक क्षण से दूसरे क्षण की ओर बढ़ते हुए। लेकिन ऐसा क्यों है, और क्या समय अंततः एक प्रकार का भ्रम हो सकता है? इसी कड़ी में नोबेल पुरस्कार विजेता भौतिकशास्त्री फ्रैंक विलजेक मेज़बान से बात करता है स्टीवन स्ट्रोगेट्ज़ समय के कई "तीरों" के बारे में और उनमें से अधिकांश अपरिवर्तनीय क्यों लगते हैं, घड़ी क्या है इसका सार, आइंस्टीन ने समय की हमारी परिभाषा को कैसे बदल दिया, और समय और डार्क मैटर क्या हो सकता है, इसके बारे में हमारी धारणाओं के बीच अप्रत्याशित संबंध।

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प्रतिलेख

स्टीवन स्ट्रोगेट्ज़: समय के बीतने का एहसास हम सभी को है। हमने इसे मौसम के बदलाव, गीत और नृत्य की लय, हमारे बच्चों के बड़े होने और बड़े होने में महसूस किया है। आप चाहें या न चाहें, समय जीवन का मूलभूत हिस्सा है। और सहस्राब्दियों से, वैज्ञानिकों ने आम तौर पर समय को एक आयामी चीज़ माना है, एक तीर जो आगे बढ़ता रहता है, कभी पीछे नहीं। लेकिन हम समय को जितना करीब से देखते हैं, यह उतना ही जटिल और रहस्यमय होता जाता है। वैज्ञानिक आज इस बात पर बंटे हुए हैं कि समय, या कम से कम इसके बारे में हमारा अनुभव, वास्तविक है या भ्रामक। शायद हम वास्तव में समय के साथ नहीं चल रहे हैं। शायद वर्तमान, अतीत और भविष्य सभी समान रूप से वास्तविक हैं।

[थीम नाटक]

मैं स्टीव स्ट्रोगेट्ज़ हूं, और यह "द जॉय ऑफ व्हाय" का एक पॉडकास्ट है क्वांटा पत्रिका, जहां मेरे सह-मेजबान, जनाना लेविन, और मैं बारी-बारी से आज गणित और विज्ञान के कुछ सबसे बड़े अनुत्तरित प्रश्नों की खोज करता हूँ।

इस एपिसोड में हम पूछेंगे सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी फ्रैंक विल्ज़ेक, "समय क्या है?" हमने इसे अतीत में कैसे परिभाषित किया है? और भविष्य में क्वांटम भौतिकी इसे कैसे पुनः परिभाषित कर सकती है?

फ्रैंक एमआईटी में भौतिकी के हरमन फ़ेशबैक प्रोफेसर, एरिज़ोना स्टेट यूनिवर्सिटी में एक प्रतिष्ठित प्रोफेसर और स्टॉकहोम विश्वविद्यालय में प्रोफेसर हैं। वह का विजेता है 2004 नोबेल पुरस्कार भौतिकी में और 2022 टेम्पलटन पुरस्कार। और वह कई पुस्तकों के लेखक हैं, जिनमें हाल ही में, बुनियादी बातों: वास्तविकता के लिए दस कुंजी. फ़्रैंक, "द जॉय ऑफ़ व्हाई" में आपका स्वागत है।

फ़्रैंक विल्ज़ेक: धन्यवाद। यहाँ होने पर खुश।

स्ट्रोगेट्ज़: खैर, मैं आपसे दोबारा बातचीत करके बहुत खुश हूं। मुझे आपकी पूरी किताब बहुत पसंद आयी आधार, और आपने समय के बारे में जो स्पष्टीकरण दिया और मेरे लिए समय के बारे में कैसे सोचा जाए वह सबसे मार्मिक और सुंदर में से एक था। लेकिन मैं एक बेटे और एक व्यक्ति, एक पति के रूप में आपके समय के अनुभव के बारे में एक तरह के व्यक्तिगत प्रश्न से शुरुआत करना चाहूँगा, मैं नहीं जानता। एक व्यक्ति के रूप में आप समय का अनुभव कैसे करते हैं, और क्या यह एक वैज्ञानिक के रूप में आप इसे कैसे अनुभव करते हैं उससे भिन्न है?

विल्ज़ेक: खैर, इस साल मैंने बहुत अच्छे तरीके से समय का सामना किया है। यह, यह मेरे पहले वैज्ञानिक पेपर की और संयोग से नहीं, मेरी शादी की भी 50वीं वर्षगांठ है। 50 साल हो गए...

स्ट्रोगेट्ज़: (हंसते हुए कहते हैं) बहुत खूब।

विल्ज़ेक: और मैंने समय बीतने पर विचार किया है और एक तरह से उन मौलिक क्षणों को फिर से देखने के लिए समय में पीछे यात्रा की है।

यह एक बहुत ही दिलचस्प सवाल है जो आप पूछते हैं, वह समय जैसा कि हमारे समीकरणों में दिखाई देता है... खैर, यह मास्टर वेरिएबल है, जिसके तहत दुनिया सामने आती है। तो यह एक प्रतीक है, t, जो हमारे समीकरणों में दिखाई देता है। और समीकरणों का पालन करने से हमें किस बात का संकेत मिलता है t है। और यह आपको बताता है कि इसके गुण क्या हैं, जैसा कि हम अपने आस-पास जो चीजें देखते हैं और उनके व्यवहार में दिखाई देते हैं।

लेकिन कहने का तात्पर्य यह है कि समय अपना स्वयं का जीवन लेता है, क्योंकि आप इसके गुणों पर उन चीजों से स्वतंत्र चर्चा कर सकते हैं जिन पर यह कार्य करता है, विशेष रूप से इसकी समरूपता पर।

लेकिन समय के अनुभव बनाम समय की भौतिक परिभाषा पर वापस जाएं - जो चीज़ वस्तुतः एक झुंझलाहट लाती है, वह यह है कि अतीत के बारे में जानकारी संग्रहीत करके और भविष्य के बारे में सोचकर, हम समय के माध्यम से भौतिक तरीकों से यात्रा कर सकते हैं। वस्तुएँ वास्तव में भौतिकी के समीकरणों का पालन नहीं करतीं।

केवल पड़ोसी ही वास्तव में समय पर एक-दूसरे से समीकरणों की बात करते हैं। लेकिन हम अपने दिमाग में यादें संजोकर रख सकते हैं। या फिर हम भविष्य के बारे में सोच सकते हैं. हम सचमुच समय में यात्रा कर सकते हैं।

स्ट्रोगेट्ज़: यह बहुत अच्छा है। समीकरणों में कुछ ऐसा है कि हम केवल असीम रूप से आगे की ओर देखते हैं। जैसा कि आप कहते हैं, समय के अनुसार पड़ोसी ही मायने रखते हैं, है ना? वर्तमान परिस्थितियाँ भविष्यवाणी करती हैं कि भविष्य में अगले क्षण क्या होगा।

विल्ज़ेक: हां, निश्चित रूप से मौलिक कानून के वर्तमान समझे गए ढांचे में, यह इसी तरह काम करता है। यह अनुमान लगाना मज़ेदार है कि अंततः शायद एक अधिक वैश्विक संरचना है, कि ऐसी स्थितियाँ हैं जिन्हें हमने अभी तक नहीं समझा है जो ब्रह्मांड के प्रकटीकरण को अपरिहार्य और अद्वितीय बनाती हैं।

लेकिन जैसा कि अभी है, कानून आपको बताते हैं कि एक पल में दुनिया की स्थिति अगले पल में कैसे बदल जाती है।

स्ट्रोगेट्ज़: आप क्या कहेंगे समय के बारे में बड़े रहस्य क्या हैं?

विल्ज़ेक: मुझे लगता है कि एक रहस्य जो बहुत उपयोगी है, और मुझे लगता है कि शायद हमने इसे स्पष्ट करने में बहुत प्रगति की है, वह यह है कि भौतिकी के मूलभूत नियम दिखते हैं समय में लगभग प्रतिवर्ती, हालाँकि दुनिया का रोजमर्रा का अनुभव नहीं है।

तो इससे दो प्रश्न खड़े होते हैं, जो हैं: आप उन मौलिक कानूनों से कैसे प्राप्त कर सकते हैं जिनमें अनुभव करने के लिए वह उत्क्रमणीय गुण है, जो वास्तव में नहीं है?

और फिर, दूसरी बात, दुनिया में कानूनों के पास वह संपत्ति क्यों है जब अनुभव का वर्णन करना न केवल आवश्यक नहीं है, बल्कि यह एक तरह की शर्मिंदगी है? यह एक समस्या, एक चुनौती उत्पन्न करता है। हम कानूनों की उस संपत्ति को अनुभव के साथ कैसे समेटते हैं, जो विरोधाभासी नहीं तो कम से कम तनाव में प्रतीत होती है।

वे दो बड़ी समस्याएं हैं, जो मुझे लगता है कि वास्तव में काफी हद तक हल हो गई हैं, लेकिन फिर भी बहुत उपयोगी हैं, खासकर पहली: कानून इस तरह क्यों हैं?

और फिर, एक और भी बड़ी समस्या, जो - या इससे भी अधिक रहस्यमय और गहन समस्या है, वह है जिस तरह से हम अब दुनिया का अपना विवरण तैयार करते हैं - उन कानूनों के संदर्भ में जो आपको बताते हैं कि दुनिया पल-पल कैसे प्रकट होती है - वह है पूरा?

यह एक प्रकार से दार्शनिक दृष्टि से असंतोषजनक प्रतीत होता है क्योंकि यह विश्व के विवरण को दो भागों में विभाजित करता है। एक है समीकरण और दूसरा है एक समय में दुनिया की स्थिति जिसमें आपको चीजों को शुरू करने के लिए किसी तरह से शामिल होना होगा।

स्ट्रोगेट्ज़: तो आइए देखें कि क्या मुझे यह मिलता है। प्रश्न इस बारे में हैं कि कानूनों में यह लगभग-परिवर्तनीयता वाली संपत्ति क्यों है।

विल्ज़ेक: हाँ।

स्ट्रोगेट्ज़: "समीकरण बनाम प्रारंभिक स्थितियों" का प्रश्न, हम इसे रख सकते हैं।

विल्ज़ेक: हां हां।

स्ट्रोगेट्ज़: वहां कुछ लोगों को पता होगा कि आप प्रारंभिक शर्तें बिना कहे ही कह रहे हैं।

विल्ज़ेक: सही।

स्ट्रोगेट्ज़: और यह शब्दजाल भी है, "समय का तीर, '' के बारे में - कि हमारे अनुभव में ऐसा महसूस होता है जैसे समय केवल आगे की ओर बहता है। और आप कहते हैं कि ऐसा महसूस होता है जैसे इसका कोई अच्छा संकल्प है। हमें लगता है हम समय के तीर को समझते हैं।

विल्ज़ेक: मुझे भी ऐसा ही लगता है। यह एक लंबी कहानी है जो समय के साथ और अधिक विश्वसनीय होती गई है। लेकिन मुझे लगता है कि जाहिर तौर पर समय के कई अलग-अलग तीर हैं, कई अलग-अलग तरीके हैं जिनमें भविष्य अतीत से अलग है। निःसंदेह यह एक मनोवैज्ञानिक घटना है। इसके अलावा, ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम। यह आपको बताता है कि चीज़ें अधिक यादृच्छिक हो जाती हैं, बहुत मोटे तौर पर कहें तो, लेकिन इसका एक सटीक सूत्रीकरण भी होता है। समय का विकिरण तीर है, विकिरण चीजों से बाहर चला जाता है और अंदर नहीं आता है। समय का यह तीर जीवन के विकास से जुड़ा है। और कई अन्य आप तुरंत आविष्कार कर सकते हैं। जिधर देखो उधर ही समय के तीर हैं। भविष्य और अतीत के बीच विषमताएं हैं।

लेकिन मुझे लगता है कि अब उन सभी को - हम उन सभी को एक तीर में लपेट सकते हैं। बिल्कुल "एक अंगूठी जो उन सभी पर शासन करती है" की तरह, एक तीर है जो उन सभी पर शासन करता है, और वह समय का ब्रह्माण्ड संबंधी तीर है।

और इसलिए, आप कह सकते हैं कि हमने रहस्य सुलझा लिया है, लेकिन मुझे लगता है कि यह कहना अधिक सटीक होगा कि हमने सभी रहस्यों को एक में समेट दिया है, जो है: सबसे पहले बिग बैंग क्यों हुआ था?

गुरुत्वाकर्षण को चीज़ों का एकत्रित होना पसंद है, लेकिन अंतरिक्ष में बिग बैंग के समय प्रारंभिक ब्रह्मांड बहुत, बहुत समान था। इसलिए गुरुत्वाकर्षण संतुलन से बाहर था। और तब से जो हो रहा है वह है गुरुत्वाकर्षण पुनः संतुलन स्थापित करने के लिए संघर्ष कर रहा है।

तो पदार्थ फैलता है और ठंडा होता है, और फिर यह एकत्रित होता है और (अंततः) तारे बनाता है जो परमाणु ऊर्जा और ग्रहों को मुक्त करना शुरू करते हैं जिन पर जीव विकसित हो सकते हैं। एक बहुत ही प्रशंसनीय कहानी है जो बड़े पैमाने पर विस्तृत है जो सभी तीरों को ब्रह्मांडीय विकास के उस एक तीर के साथ संरेखित करती है।

स्ट्रोगेट्ज़: मुझे यह बहुत अच्छा लगता है - यह भी निश्चित नहीं है कि मैं इस पर कौन सा विशेषण लगाऊंगा, लेकिन यह विचार है कि समय का हमारा अनुभव केवल वर्तमान से भविष्य की ओर बहता है और अंडे अपने आप नहीं खुलते हैं और उस तरह की चीज़, यह है संपूर्ण ब्रह्माण्ड के विकास में उसकी गर्म एकसमान अवस्था से लेकर उसके वर्तमान ढुलमुल, आप जानते हैं, आकाशगंगा से युक्त, तारे तक किसी तरह बंधा हुआ है... यह सोचना बिल्कुल बेतुका है कि वह चीज़ जो इतनी दूर लगती है वह अब मेरे पीठ दर्द को प्रभावित कर रही है क्योंकि मैं एक हूँ बूढ़ा आदमी, तुम्हें पता है? जैसे, सचमुच, ठीक है? आख़िरकार, आप यही कह रहे हैं।

विल्ज़ेक: यह निश्चित रूप से एक स्पष्ट कहानी नहीं है, और आधुनिक विज्ञान के पूरे पाठ्यक्रम में विकसित किए गए सबूतों के ढेर के बिना, यह अविश्वसनीय होगा। तो यह बिल्कुल आश्चर्यजनक है.

स्ट्रोगेट्ज़: यदि चीजें नहीं बदलीं - जैसे कि अगर हम किसी विचार प्रयोग की कल्पना कर सकें जहां कुछ भी नहीं बदल रहा था, तो क्या समय अभी भी मौजूद होगा? क्या समय का अस्तित्व घटनाओं से अलग है? या क्या समय इस बात का एक पैमाना है कि चीज़ें बदल रही हैं?

विल्ज़ेक: ठीक है, आप निश्चित रूप से कल्पना कर सकते हैं - और वास्तव में, आप भौतिकी के बुनियादी नियमों के समाधान का निर्माण कर सकते हैं - उन सभी बुनियादी सिद्धांतों के अनुरूप, जिन्हें हम जानते हैं जहां कुछ भी नहीं होता है, और t अभी भी उन समीकरणों का एक घटक है -

स्ट्रोगेट्ज़: तो क्या एक ख़ाली ब्रह्माण्ड के पास अभी भी समय होगा?

विल्ज़ेक: हाँ, समय अभी भी समीकरणों में होगा। और आप उस स्थिति में भी यह प्रश्न पूछ सकते हैं कि यदि आपने इस सार्वभौमिक संतुलन में थोड़ी सी गड़बड़ी की तो क्या होगा? और तब समय का अनावरण होगा. तो समय एक तरह से अव्यक्त होगा, लेकिन स्थिति क्या है, इसे तैयार करने में यह अभी भी आवश्यक प्रतीत होगा। हम किसी ऐसी चीज़ के बारे में बात कर रहे हैं जो समय से स्वतंत्र है, लेकिन आप इसे यह कहे बिना नहीं बना सकते कि ऐसा कुछ है जिस पर यह निर्भर हो सकता था लेकिन ऐसा नहीं है।

स्ट्रोगेट्ज़: यह पहले से ही एक दिलचस्प उत्तर है. मैं थोड़ा आश्चर्यचकित हूं कि आप ऐसा कहते हैं। मेरा मतलब है, जैसा कि मुझे याद है, आपको दर्शनशास्त्र पसंद है। मुझे लगता है कि आपने दर्शनशास्त्र का थोड़ा अध्ययन किया है, है ना?

विल्ज़ेक: बहुत शौकिया, बहुत शौकिया तरीके से. लेकिन मैं वास्तव में हाल ही में तकनीकी स्तर पर इस बारे में सोच रहा हूं। लेकिन एक नदी, एक नदी के प्रवाह के बारे में सोचो। आप एक नदी के दो अलग-अलग वर्णनों की कल्पना कर सकते हैं जो बहुत नियमित तरीके से बह रही हैं।

तो, एक विवरण में, जिसे तकनीकी रूप से यूलर विवरण कहा जाता है, आप निर्दिष्ट करेंगे कि प्रत्येक स्थिति में प्रवाह का वेग क्या है, और इससे आपको नदी के प्रवाह का पूरा विवरण मिल जाएगा। और यदि प्रवाह नियमित है, तो कुछ भी घटित नहीं हो सकता है। वेग समय के साथ नहीं बदलेंगे।

स्ट्रोगेट्ज़: सही।

विल्ज़ेक: हालाँकि, लैग्रेंज के नाम के साथ एक और विवरण जुड़ा हुआ है। यह एक प्रकार का आंतरिक विवरण है जहां आप पानी के अलग-अलग अणुओं के प्रवाह का अनुसरण करते हैं। और फिर वे नमूने स्थानीय वेग से आगे बढ़ते हैं। और जैसे-जैसे समय बीतता है, वे एक अलग जगह पर होते हैं, इसलिए उन्हें एक अलग वेग दिखाई देता है। यद्यपि वेग मूल रूप से एक स्थिति का कार्य था, लेकिन समय का नहीं। लेकिन अंदर से देखा जाए तो जब आप स्वयं प्रवाह का अनुसरण करते हैं तो चीजें घटित हो रही होती हैं।

तो, इसलिए दोनों विवरण मान्य हैं। यदि हम इस नदी को ब्रह्मांड कहते हैं, तो एक अर्थ में ब्रह्मांड बदल नहीं रहा है। लेकिन जैसा कि अंदर से अनुभव किया गया है, यह बदल रहा है। जब आप नदी के भीतर होते हैं और प्रवाह के साथ बहते हैं तो गतिशील विकास के लिए काफी जगह होती है।

और मुझे लगता है कि ब्रह्मांड में जो कुछ हो रहा है वह गहरे स्तर पर हो सकता है। यदि आप एक आंतरिक विवरण चाहते हैं - एक लैग्रेंजियन विवरण, यूलर विवरण के विपरीत - यह कोई विरोधाभास नहीं है। यह एक ही वस्तु, एक ही वास्तविकता को आंतरिक या बाहरी दृष्टि से देखने का एक अलग तरीका है। एक इंसान की नज़र बनाम एक भगवान की नज़र।

स्ट्रोगेट्ज़: जैसा कि आप जानते हैं, मैं आपके साथ विज्ञान के इतिहास में समय की विभिन्न अवधारणाओं का पता लगाना चाहता हूं, जैसे कि हम न्यूटन से आइंस्टीन की ओर बढ़ते हैं। लेकिन इस समय, मैं आपसे बस इतना ही पूछना चाहूँगा - और यह मज़ेदार है, बेशक, हम समय के बारे में बात करते रहते हैं जैसे हम समय पर चर्चा करते हैं। जैसा कि मैं कहता हूं, "इस समय, मैं आपसे समय के बारे में एक प्रश्न पूछने जा रहा हूं।"

विल्ज़ेक: बचना कठिन है, है ना?

स्ट्रोगेट्ज़: बचना कठिन है!

विल्ज़ेक: ऐसा वो कहते हैं। यदि यह एक भ्रम है, तो यह एक बहुत ही ठोस भ्रम है।

स्ट्रोगेट्ज़: यह एक बहुत ही ठोस भ्रम है. तो यहाँ मैं क्या करने जा रहा था: आइंस्टीन, हम जानते हैं, मैक नामक एक वैज्ञानिक/दार्शनिक से बहुत प्रभावित थे, अर्न्स्ट मच. हम ध्वनि में मैक संख्या के बारे में बात करते हैं, लेकिन यह वही मैक है। ठीक है, लेकिन ऐसा: मच। क्या यह व्यक्ति चीजों की परिचालन परिभाषाओं में बहुत रुचि रखता था। तो आइंस्टीन, पेटेंट कार्यालय में बैठे, समय के बारे में सोचते हुए, कहना शुरू करते हैं, "समय वह है जो घड़ियाँ मापती हैं।"

और आप इसके बारे में बहुत कुछ लिखते हैं आधार, और मुझे लगा कि यह चीजों पर एक बहुत ही दिलचस्प दृष्टिकोण था। आप चाहते हैं - क्या आप इस विचार पर विचार कर सकते हैं? जैसे, क्या समय की कुछ अधिक अस्पष्ट परिभाषा के विपरीत, क्या हमें समय के बारे में सोचना चाहिए जो घड़ियाँ मापती हैं?

विल्ज़ेक: ठीक है, मुझे ऐसा लगता है, अगर हम मौलिक स्तर पर समय के बारे में वैज्ञानिक और उपयोगी तरीके से सोचना चाहते हैं। लेकिन मुझे इसे थोड़ा योग्य बनाने दीजिए।

स्ट्रोगेट्ज़: इसे कुछ अनपॅकिंग की आवश्यकता है।

विल्ज़ेक: अंग्रेजी शब्द "टाइम" बहुत सारे क्षेत्रों को कवर करता है और इसे "ऊर्जा" की तरह विभिन्न अर्थों में इस्तेमाल किया जा सकता है, ठीक है? वैज्ञानिक चर्चा के संदर्भ में ऊर्जा का अर्थ बहुत विशिष्ट है। लेकिन आम भाषा में इसका अर्थ बहुत व्यापक है और इसके कुछ धुंधले किनारे भी हैं।

तो, समय के साथ भी, जब मैं कहता हूं, "समय वह है जो घड़ियां मापती हैं," मैं समय की वैज्ञानिक अवधारणा का उल्लेख कर रहा हूं जो बेहद उपयोगी है और इसे बहुत सटीकता के साथ बहुत दूर तक ले जाया जा सकता है। और उस कथन को ठीक से समझने के लिए, आपको घड़ी क्या है, इसकी अवधारणा को भी विस्तृत करना होगा।

घड़ी दुनिया की ऐसी कोई भी चीज़ है, जो किसी भी तरह से बदलती है, क्योंकि कानून इस आधार पर तैयार किए जाते हैं कि चीजें इस चर के कार्य के रूप में कैसे बदलती हैं। t. और हर चीज़ बदलती है, और चीज़ें अलग-अलग तरीकों से बदलती हैं। वे चलते हैं। वे रासायनिक प्रतिक्रियाओं से गुजरते हैं। उनकी आयु जैविक अर्थों में होती है। और उल्लेखनीय कथन यह है कि समीकरणों में यह एक चर ही इन सबका आधार है।

तो आपके पास ऐसी घड़ियाँ हो सकती हैं जो बिल्कुल अलग सिद्धांतों पर काम करती हैं। आपके पास ऐसी चीज़ें हो सकती हैं जो सूर्य के चारों ओर पृथ्वी की गति की निगरानी करती हैं। आपके पास ऐसी चीज़ें हो सकती हैं जो पानी के प्रवाह की निगरानी करती हैं, पानी की घड़ियाँ। आपके पास देखने के आधार पर एक घड़ी हो सकती है किसी की उम्र कैसे बढ़ती है, एक इंसान की उम्र बढ़ती है। यह बहुत सटीक घड़ी नहीं होगी, लेकिन, सिद्धांत रूप में, और यदि आप जैव रसायन में गहराई से उतरेंगे, इसे सटीक बनाया जा सकता है. अनेक, भिन्न-भिन्न प्रकार की घड़ियाँ, लेकिन वे सभी एक-दूसरे से सुसंगत हैं।

इसलिए, जब मैं कहता हूं कि घड़ियां समय को मापती हैं, तो यह एक परिचालन कथन से कहीं अधिक है। इसमें बहुत ही गैर-तुच्छ सामग्री है। इसमें कहा गया है कि सभी घड़ियाँ जो ठीक से कैलिब्रेट की गई हैं और समझी गई हैं, चाहे वे किसी भी सिद्धांत पर आधारित हों, समय के बारे में एक सुसंगत सहमति पर पहुंचने में सक्षम होंगी।

स्ट्रोगेट्ज़: हम जल्द ही वापस आएंगे।

[विज्ञापन प्रविष्टि के लिए ब्रेक]

स्ट्रोगेट्ज़: "द जॉय ऑफ़ व्हाई" में आपका पुनः स्वागत है।

यहां दर्शनशास्त्र से विज्ञान के इतिहास में थोड़ा बदलाव करते हुए, मुझे ऐसा लगता है कि विज्ञान की सफलता की कहानी का एक बड़ा हिस्सा, विशेष रूप से जिसे हम अक्सर 1600 और उसके बाद की वैज्ञानिक क्रांति कहते हैं, उसका संबंध इससे है। समय को अच्छी तरह मापने की शुरुआत करने की क्षमता। यह कोई संयोग नहीं है कि गैलीलियो और ह्यूजेन्स और न्यूटन और, आप जानते हैं, उनके उत्तराधिकारी लगभग उसी समय थे जब अच्छी पेंडुलम घड़ियाँ बननी शुरू हुईं। और यह कि आप गति के नियमों को इस तरह से प्राप्त कर सकते हैं कि आपके पास अच्छे टाइमकीपिंग उपकरण होने से पहले उन्हें प्राप्त करने में परेशानी होती।

क्या आपको लगता है कि यह सही है? वह - कि हमारी वैज्ञानिक प्रगति वास्तव में समय को अच्छी तरह मापने की क्षमता पर निर्भर थी?

विल्ज़ेक: इससे निश्चित रूप से मदद मिली। और विशेष रूप से यदि आप ग्रहों की नियमित गति को शामिल करने के लिए समय की परिभाषा का विस्तार करते हैं, जैसे कि केप्लर का नियम कि ग्रह समान समय में समान क्षेत्रों को पार करते हैं। और निश्चित रूप से वह अवलोकन केप्लर के नियमों के निर्माण के लिए केंद्रीय था, जिसने गैलीलियो के पेंडुला और गिरते पिंडों के अध्ययन के साथ मिलकर वैज्ञानिक क्रांति के शिखर को जन्म दिया: न्यूटन के शास्त्रीय यांत्रिकी और गुरुत्वाकर्षण के नियमों का सूत्रीकरण। तो हाँ, यह सब काफी हद तक उन विचारों पर आधारित है, जो मोटे तौर पर समय के साथ सामने आए।

स्ट्रोगेट्ज़: तो फिर, अगर हम तेजी से आगे बढ़ते हैं - निश्चित रूप से, अभी भी इन समय के साथ यहाँ चिपके हुए हैं - अब आइंस्टीन से आगे बढ़ रहे हैं। आइंस्टीन में, हमें वास्तव में कुछ बहुत ही अजीब चीजें घटित होने लगती हैं - कई लोगों के लिए, उल्टी बातें।

विल्ज़ेक: खैर, न्यूटोनियन समझ से परे गुरुत्वाकर्षण संपर्क का एक समृद्ध विवरण तैयार करने में, और उससे भी पहले, इलेक्ट्रोडायनामिक्स के समीकरणों की समरूपता के साथ न्याय करने की कोशिश में, आइंस्टीन को समय की अधिक लचीली अवधारणा की ओर ले जाया गया था।

तो आइए सापेक्षता के विशेष सिद्धांत से शुरुआत करें, जो ऐतिहासिक रूप से सबसे पहले आया था। यदि आप एक बंद प्रयोगशाला में हैं और आपने प्रयोगशालाओं में ऐसे प्रयोग किए हैं जो एक दूसरे के सापेक्ष एक स्थिर वेग से चलते हैं, तो आप समान नियमों पर पहुंचेंगे, चाहे वह वेग कुछ भी हो। यही विशेष सापेक्षता का सार है। लेकिन ऐसा करने से, यह पता चलता है कि जिसे एक व्यक्ति समय कहेगा, दूसरा व्यक्ति उसे स्थान और समय का मिश्रण कहेगा। यह गणितीय रूप से सरल मिश्रण है। इसे हम रैखिक संयोजन कहते हैं, लेकिन यह निश्चित रूप से स्थान और समय का मिश्रण है। तो, यह इस विचार का परिचय देता है कि समय क्या है इसे परिभाषित करने में कुछ लचीलापन है।

आप कुछ समय का उपयोग करके समान सामग्री के साथ भौतिकी के वैध नियम प्राप्त कर सकते हैं t या कोई अलग समय, t $लेटेक्स ^{प्राइम}$ [टी-प्राइम], वह मिश्रण है t और x, जहां x स्थिति है. तो वह विशेष सापेक्षता थी।

और फिर यह एक बड़ा आश्चर्य था। उदाहरण के लिए, न्यूटन ने समय को एक चीज़ के रूप में सोचा था। न्यूटन बहुत हद तक एक धर्मशास्त्री थे, और बहुत सोचते थे कि वह अपने काम में यह समझ रहे थे कि भगवान कैसे काम करते हैं। और वह ईश्वर के बारे में ऐसा सोचते थे, जैसा कि आप जानते हैं, मुझे लगता है, उन्होंने दुनिया पर अपना मनोवैज्ञानिक समय थोप दिया है। वहाँ था - यह विचार कि समय की अलग-अलग मान्य परिभाषाएँ हो सकती हैं, न्यूटन के लिए बहुत अलग रही होंगी।

लेकिन आइंस्टीन ने यही प्रतिपादित किया, और इससे आपको भौतिकी के नियमों के बहुत अच्छे सूत्रीकरण प्राप्त करने और उनमें नियमितताएँ खोजने की अनुमति मिलती है जिन्हें अन्यथा खोजना बहुत मुश्किल होगा।

और फिर, सामान्य सापेक्षता में, यह और भी अजीब हो जाता है क्योंकि आप अलग-अलग स्थानों पर अलग-अलग लोगों को अपना स्वयं का चयन करने की अनुमति देते हैं t संस्करण, इनमें से कौन सा समय चुनना है। इसे स्थानीय लोरेंत्ज़ इनवेरिएंस कहा जाता है। प्रत्येक व्यक्ति उपयोग के लिए स्थान और समय का अपना मिश्रण चुन सकता है। और आपको समीकरण इस प्रकार तैयार करने होंगे कि वे इन विकल्पों को अनुमति दे सकें। उनके पास समरूपता कहलाने वाली चीज़ है। हालाँकि यदि लोग अलग-अलग विकल्प चुनते हैं तो समीकरणों का निर्माण बहुत अलग दिखेगा, लेकिन उनकी सामग्री एक ही होगी। और केवल अति विशेष समीकरणों में ही वह गुण होता है।

और आइंस्टीन, प्रतिभा की एक अविश्वसनीय उपलब्धि में, उस सिद्धांत से - गुरुत्वाकर्षण का एक बेहतर सिद्धांत प्राप्त करने में सक्षम थे। समय अंतरिक्ष के साथ विलीन हो जाता है, और संपूर्ण स्थान-समय वक्रित हो सकता है। वे प्रभाव प्रयोगशाला के पैमाने पर बहुत, बहुत छोटे हैं। लेकिन जब आप स्थूल पैमानों के बारे में बात करते हैं - पृथ्वी और पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के पैमाने, या ब्रह्मांड, या बहुत चरम स्थितियों में, जैसे कि जहां द्रव्यमान की बहुत विशाल सांद्रता होती है जो ब्लैक होल में अंतरिक्ष को मोड़ती है। तब समय के अधिक लचीले, मुड़ने योग्य या यहां तक ​​कि तरलीकृत रूप अपने आप में आ जाते हैं।

स्ट्रोगेट्ज़: हम्म। मेरा मतलब है, सापेक्षता के कई परीक्षण हैं, हवाई जहाज़ पर परमाणु घड़ियों को ले जाने के प्रयोग। यदि लोगों ने ये बातें नहीं सुनीं जिनका आप अभी उल्लेख कर रहे थे, तो यह संभवतः बहुत ही काल्पनिक लगेगा। लेकिन हमारे पास बहुत अच्छे, पुख्ता सबूत हैं कि वे सभी सच हैं, यहां तक ​​कि जीपीएस गैजेट भी शामिल हैं जिसका उपयोग हम अपनी कारों में करते हैं। आप जानते हैं, मेरा मतलब है, यदि सामान्य और विशेष सापेक्षता, यदि हमने उनका हिसाब नहीं दिया...

विल्ज़ेक: खैर, जीपीएस काम नहीं करेगा, क्योंकि जीपीएस में बिल्कुल सही समय प्राप्त करना बहुत महत्वपूर्ण है। जीपीएस प्रणाली के कामकाज में, आप दूरियों का अनुमान लगाने के लिए बहुत सटीक समय का उपयोग करते हैं, इस तथ्य पर निर्भर करते हुए कि प्रकाश की गति एक सार्वभौमिक स्थिरांक है। मैं थोड़ा अधिक सरलीकरण कर रहा हूं, लेकिन यह मूलतः सत्य है, हां।

और क्योंकि प्रकाश की गति रोजमर्रा की गति की तुलना में बहुत अधिक है, समय की माप में बहुत छोटी गलतियाँ दूरी में महत्वपूर्ण परिवर्तनों में परिलक्षित होती हैं। इसलिए यदि आप समय के साथ व्यवहार करने में छोटी-छोटी गलतियाँ करते हैं, तो वे बहुत बड़ी त्रुटियों में बदल जाती हैं, अंतरिक्ष में महत्वपूर्ण त्रुटियाँ। इसलिए जीपीएस को एक उपयोगी प्रणाली बनाने के लिए आपको समय के संबंध में वास्तव में सटीक होना होगा।

स्ट्रोगेट्ज़: ठीक है, तथ्य यह है कि उपग्रह ऊँचे हैं, जहाँ गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र कमज़ोर है। आप जानते हैं, ये सभी उपग्रह जीपीएस प्रणाली का हिस्सा हैं, और वे वहां बहुत तेजी से आगे बढ़ रहे हैं। उन सभी चीजों को ध्यान में रखा जाना चाहिए और उन्हें ठीक किया जाना चाहिए, और मुझे लगता है कि यह एक महान उदाहरण है कि कैसे, आप जानते हैं, आप सोच सकते हैं कि हमारा आइंस्टीन केवल ब्लैक होल या पूरे ब्रह्मांड के बारे में है, लेकिन -

विल्ज़ेक: खैर, यह वास्तव में उल्लेखनीय है कि यदि आप आइंस्टीन के मूल विशेष सापेक्षता पेपर पर वापस जाते हैं, तो वह विभिन्न स्टेशनों को सिंक्रनाइज़ करने और सहसंबंधित करने के बारे में बात करता है, यदि आप चाहें, ताकि वे अंतरिक्ष और समय की परिभाषा पर सहमत हो सकें। और थोड़े से हास्य के साथ, आप देख सकते हैं कि वह वहां जो वर्णन कर रहा है वह जीपीएस प्रणाली है।

स्ट्रोगेट्ज़: वाह.

विल्ज़ेक: आप जानते हैं, लोग छड़ों और घड़ियों के साथ घूम रहे हैं और प्रकाश की गति को सिंक्रनाइज़ करने और, और, और फिर दूरी मापने के तरीके के रूप में उपयोग कर रहे हैं। यह बिल्कुल सही है - यह जीपीएस प्रणाली है, ठीक है।

स्ट्रोगेट्ज़: ओह, मैंने इस बारे में कभी नहीं सोचा। ऐसी बहुत सी चीज़ें हैं जिनके बारे में मैं आपसे पूछना चाहता हूँ। डार्क मैटर के बारे में क्या ख्याल है? मैं जानता हूं कि यह आपके पसंदीदा में से एक है। आइए सुनते हैं उसके बारे में. डार्क मैटर का समय से क्या संबंध है?

विल्ज़ेक: तार्किक रूप से, इसका समय के साथ सबसे कमजोर संबंध है, लेकिन यह एक बहुत ही दिलचस्प कहानी है जो बहुत रोमांचक है और मैं इस समय इसमें पूरी तरह से शामिल हूं। इसलिए काले पदार्थ अवलोकन यह है कि घटनाओं का एक पूरा नेटवर्क है जहां ऐसा प्रतीत होता है कि जितना हम पदार्थ की उपस्थिति का पता लगा सकते हैं उससे कहीं अधिक गुरुत्वाकर्षण, अधिक गुरुत्वाकर्षण बल है।

ऐसा लगता है कि यह एक नए प्रकार का कण हो सकता है जो कि उन पदार्थों के साथ बहुत ही कमजोर ढंग से बातचीत करता है जिनसे हम दशकों से निपट रहे हैं लेकिन फिर भी गुरुत्वाकर्षण का प्रभाव बना रहता है। और मुझे लगता है कि मुझे पता है कि यह क्या है, और एक तरह की आम सहमति बन रही है कि यह एक अच्छा विचार है - कुछ जिसे एक्सियन कहा जाता है. और अब, अंततः, समय से संबंध आता है।

भौतिकी में अक्षों को डार्क मैटर उत्पन्न करने के एक तरीके के रूप में नहीं, बल्कि कानूनों की अजीब संपत्ति को संबोधित करने के एक तरीके के रूप में पेश किया गया था: यदि आप समय की दिशा बदलते हैं तो वे लगभग समान होते हैं या लगभग समान सामग्री होती है। इसलिए, यद्यपि स्थूल अनुभव उस तरह से व्यवहार नहीं करता है, सूक्ष्मदर्शी नियम उस तरह से व्यवहार करते हैं।

क्यों? हमारे पास इसकी एक बहुत अच्छी कहानी है.

सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांत और मानक मॉडल की गहरी समरूपता - तथाकथित गेज समरूपता जो अन्य बलों के सार को नियंत्रित करती है - शक्तिशाली रूप से उन इंटरैक्शन को प्रतिबंधित करती है जो मायने रख सकते हैं। इसलिए यदि आप मानते हैं कि वे सिद्धांत सही हैं, तो आपको भौतिकी के नियमों पर शक्तिशाली प्रतिबंध मिलते हैं।

और यह पता चला है कि उन प्रतिबंधों के लगभग एक आकस्मिक परिणाम के रूप में, कानून समय में लगभग समान रूप से आगे और पीछे चलते हैं। तो यह सैद्धांतिक समझ की एक जबरदस्त जीत है।

लेकिन यह पूरी तरह ख़त्म नहीं हुआ है. और एक ऐसी बातचीत है जो मूलभूत कानूनों, मूलभूत सिद्धांतों के अनुरूप है, मुझे कहना चाहिए, जो उन सभी सिद्धांतों का पालन करेगी, लेकिन समय के साथ प्रतिवर्ती नहीं होगी। और यह पाया गया है कि वह इंटरैक्शन भी बहुत, बहुत छोटा है।

तो इसे गहराई से समझने के लिए, प्रमुख विचार एक और बड़े सिद्धांत को पेश करना है। इसे कुछ ऐसा कहा जाता है पेसी-क्विन समरूपता बाद जिन भौतिकविदों ने इसे प्रस्तुत किया.

तब हममें से कुछ को एहसास हुआ कि इस नए सिद्धांत के परिणामस्वरूप, एक भविष्यवाणी है कि एक नए प्रकार के कण का अस्तित्व होना चाहिए जिसे मैं एक्सियन कहता हूं, जिसमें बिल्कुल उल्लेखनीय गुण हैं। यह अनुमान लगाया गया है कि यह सामान्य पदार्थ के साथ बहुत ही कमजोर ढंग से संपर्क करेगा। और तब हमें एहसास होता है कि यदि आप बिग बैंग के माध्यम से समीकरण चलाते हैं, तो यह बिल्कुल सही तरीके से डार्क मैटर बनाने के लिए उत्पन्न होता है जैसा कि खगोलविदों ने देखा था।

कम से कम यह कहना बहुत उत्साहजनक है कि यह स्वचालित रूप से इस अन्य ब्रह्माण्ड संबंधी समस्या का समाधान करता है। और पिछले कुछ दशकों में जो आश्चर्यजनक बात हुई है - लेकिन विशेष रूप से अब तेजी से बढ़ रही है - वह यह है कि ऐसे प्रयोगों को डिज़ाइन करना संभव है जो यदि वे वहां हों तो उनका पता लगा लेंगे।

प्रयोग बहुत कठिन हैं. यह न्यूट्रिनो का पता लगाने की समस्या की तरह है, लेकिन कठिन है - शायद एक बार जब हम सही तरकीबें सीख लेंगे, तो यह अब इतना कठिन नहीं लगेगा। लेकिन उन प्रयोगों को स्थापित किया जा रहा है। हम पांच से 10 वर्षों में और भी बहुत कुछ जानेंगे।

स्ट्रोगेट्ज़: मुझे अच्छा लगा कि आप यहां हमारे शो को पांच से 10 वर्षों के उल्लेख के साथ समाप्त करने जा रहे हैं क्योंकि मैं किसी तरह के मार्मिक या भावनात्मक नोट पर निष्कर्ष निकालना चाहता हूं कि बहुत सारे काम जिनके लिए आप विशेष रूप से जाने जाते हैं, जो आपको मिले हैं के लिए नोबेल पुरस्कार, आपके करियर की शुरुआत में था। क्या यह ख़ुशी की बात नहीं होगी अगर पाँच से 10 वर्षों में इन अक्षों को मापा जाए और सही पाया जाए।

विल्ज़ेक: यह मेरा दिन बना देगा. मुझे उम्मीद है कि यह मेरे करियर का अंत नहीं होगा, लेकिन यह निश्चित रूप से मेरा दिन बना देगा।

स्ट्रोगेट्ज़: खैर, फ्रैंक, मैं आपसे दोबारा बात करने में सक्षम होकर बहुत रोमांचित हूं। इसलिए हम समय के रहस्य और सुंदरता के बारे में सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी फ्रैंक विल्ज़ेक से बात कर रहे हैं। फ़्रैंक, आज हमारे साथ रहने के लिए बहुत-बहुत धन्यवाद।

विल्ज़ेक: धन्यवाद। जैसा कि वे कहते हैं, यह एक सम्मान और विशेषाधिकार है।

[थीम नाटक]

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