हजारों सालों से, खगोलविदों ने ब्रह्मांड के आकार और उम्र के बारे में बुनियादी सवालों के साथ कुश्ती की। क्या ब्रह्मांड हमेशा के लिए चला जाता है, या कहीं एक किनारे है? क्या यह हमेशा अस्तित्व में है, या क्या यह अतीत में कुछ समय होने के लिए आया था? 1929 में, कैलटेक के एक खगोल विज्ञानी एडविन हबल ने एक महत्वपूर्ण खोज की, जिसने जल्द ही इन सवालों के वैज्ञानिक जवाब दिए: उन्होंने पाया कि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है।
प्राचीन यूनानियों ने माना कि यह कल्पना करना मुश्किल है कि अनंत ब्रह्मांड कैसा दिख सकता है। लेकिन उन्होंने यह भी सोचा कि अगर ब्रह्मांड परिमित था, और आप अपना हाथ किनारे पर अटक गए, तो आपका हाथ कहाँ जाएगा? ब्रह्मांड के साथ यूनानियों की दो समस्याओं ने एक विरोधाभास का प्रतिनिधित्व किया – ब्रह्मांड को या तो परिमित या अनंत होना था, और दोनों वैकल्पिक समस्याओं ने प्रस्तुत किया।
आधुनिक खगोल विज्ञान के उदय के बाद, एक और विरोधाभास खगोलविदों की पहेली बनने लगा। 1800 के शुरुआती दिनों में, जर्मन खगोलशास्त्री हेनरिक ऑलर्स ने तर्क दिया कि ब्रह्मांड को परिमित होना चाहिए। यदि यूनिवर्स अनंत थे और इसमें पूरे सितारे शामिल थे, तो ऑल्बर्स ने कहा, यदि आप किसी विशेष दिशा में देखते हैं, तो आपकी लाइन-ऑफ-दृष्टि अंततः एक स्टार की सतह पर गिर जाएगी। यद्यपि आकाश में एक तारे का स्पष्ट आकार छोटा हो जाता है, क्योंकि तारे की दूरी बढ़ जाती है, इस छोटी सतह की चमक स्थिर रहती है। इसलिए, यदि ब्रह्माण्ड अनंत थे, तो रात के आकाश की पूरी सतह एक तारे की तरह चमकीली होनी चाहिए। जाहिर है, आकाश में अंधेरे क्षेत्र हैं, इसलिए ब्रह्मांड को परिमित होना चाहिए।
लेकिन, जब आइजैक न्यूटन ने गुरुत्वाकर्षण के नियम की खोज की, तो उन्होंने महसूस किया कि गुरुत्वाकर्षण हमेशा आकर्षक होता है। ब्रह्मांड की प्रत्येक वस्तु हर दूसरी वस्तु को आकर्षित करती है। यदि ब्रह्मांड सही मायने में परिमित था, तो ब्रह्मांड में सभी वस्तुओं की आकर्षक ताकतों को पूरे ब्रह्मांड को स्वयं पर गिरना चाहिए था। यह स्पष्ट रूप से नहीं हुआ था, और इसलिए खगोलविदों को एक विरोधाभास के साथ प्रस्तुत किया गया था।
जब आइंस्टीन ने जनरल थ्योरी ऑफ रिलेटिविटी में गुरुत्वाकर्षण के अपने सिद्धांत को विकसित किया, तो उन्होंने सोचा कि वह उसी समस्या में भागे हैं जो न्यूटन ने किया था: उनके समीकरणों ने कहा कि ब्रह्मांड का विस्तार या पतन होना चाहिए, फिर भी उन्होंने मान लिया कि ब्रह्मांड स्थिर था। उनके मूल समाधान में एक निरंतर शब्द शामिल था, जिसे ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक कहा जाता है, जिसने बहुत बड़े पैमाने पर गुरुत्वाकर्षण के प्रभावों को रद्द कर दिया, और एक स्थिर ब्रह्मांड का नेतृत्व किया। हब्बल के बाद पता चला कि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा था, आइंस्टीन ने ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक को “सबसे बड़ा विस्फोट” कहा।
लगभग उसी समय, बड़ी दूरबीनों का निर्माण किया जा रहा था, जो धुंधली वस्तुओं के तरंग दैर्ध्य के कार्य के रूप में स्पेक्ट्रा, या प्रकाश की तीव्रता को सटीक रूप से मापने में सक्षम थीं। इन नए आंकड़ों का उपयोग करते हुए, खगोलविदों ने बेहोश, अस्पष्ट वस्तुओं की अधिकता को समझने की कोशिश की, जो वे देख रहे थे। 1912 और 1922 के बीच, एरिज़ोना में लोवेल ऑब्जर्वेटरी में खगोलशास्त्री वेस्टो स्लिफ़र ने पाया कि इनमें से कई वस्तुओं से प्रकाश का स्पेक्ट्रा व्यवस्थित रूप से लंबे तरंग दैर्ध्य में स्थानांतरित हो गया था, या फिर लाल हो गया था। थोड़े समय बाद, अन्य खगोलविदों ने दिखाया कि ये अस्पष्ट वस्तुएं दूर की आकाशगंगाएं थीं।
ब्रह्मांड की खोज
इस बीच, आइंस्टीन के गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत पर काम करने वाले अन्य भौतिकविदों और गणितज्ञों ने पाया कि समीकरणों के कुछ समाधान थे जिन्होंने एक विस्तारित ब्रह्मांड का वर्णन किया। इन समाधानों में, दूर की वस्तुओं से आने वाले प्रकाश को फिर से परिभाषित किया जाएगा क्योंकि यह विस्तार ब्रह्मांड के माध्यम से यात्रा करता है। ऑब्जेक्ट के लिए बढ़ती दूरी के साथ रेडशिफ्ट बढ़ता जाएगा।
एडविन हबल
1929 में, कैलिफोर्निया के पासाडेना में कार्नेगी वेधशालाओं में काम करने वाले एडविन हब्बल ने कई दूर की आकाशगंगाओं की रेडशिफ्ट्स को मापा। उन्होंने प्रत्येक आकाशगंगा में सेफहिड्स नामक चर सितारों के वर्ग की स्पष्ट चमक को मापकर उनकी सापेक्ष दूरी को भी मापा। जब उन्होंने सापेक्ष दूरी के खिलाफ रेडशिफ्ट की साजिश रची, तो उन्होंने पाया कि दूर की आकाशगंगाओं के रेडशिफ्ट ने उनकी दूरी के रैखिक कार्य के रूप में वृद्धि की। इस अवलोकन के लिए एकमात्र स्पष्टीकरण यह है कि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा था।
एक बार जब वैज्ञानिकों ने समझा कि ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है, तो उन्होंने तुरंत महसूस किया कि यह अतीत में छोटा रहा होगा। अतीत के किसी बिंदु पर, संपूर्ण ब्रह्मांड एक बिंदु होता। यह बिंदु, जिसे बाद में बड़ा धमाका कहा जाता है, ब्रह्मांड की शुरुआत थी जैसा कि आज हम इसे समझते हैं।
विस्तारित ब्रह्मांड समय और स्थान दोनों में परिमित है। न्यूटन के और आइंस्टीन के समीकरणों के अनुसार ब्रह्मांड का पतन नहीं हुआ है, ऐसा हो सकता है कि यह अपने निर्माण के क्षण से विस्तार कर रहा था। ब्रह्मांड लगातार परिवर्तन की स्थिति में है। विस्तारित ब्रह्मांड, आधुनिक भौतिकी पर आधारित एक नया विचार, 20 वीं शताब्दी की शुरुआत तक प्राचीन काल से खगोलविदों को परेशान करने वाले विरोधाभासों को आराम करने के लिए रखा गया था।
यूनिवर्स की खोज किसने की?