गुरुत्वाकर्षण का जन्म क्वांटम सूचना से हुआ

लेखक: Irena II

गुरुत्वाकर्षण का जन्म क्वांटम सूचना से हुआ-1

लाइपज़िग के भौतिकविदों ने क्वांटम सूचना से आइंस्टीन के प्रसिद्ध समीकरण निकाले हैं। संभव है कि गुरुत्वाकर्षण और स्वयं अंतरिक्ष मूलभूत न हों, बल्कि यह केवल यह हो कि क्वांटम क्षेत्र में निहित सूचना «बाहर से» कैसी दिखती है

सेब ज़मीन पर गिरता है, चंद्रमा पृथ्वी के चारों ओर घूमता है, प्रकाश तारों के पास मुड़ता है। सौ साल से अधिक पहले अल्बर्ट आइंस्टीन ने समझाया था कि ऐसा क्यों होता है: द्रव्यमान और ऊर्जा अंतरिक्ष-काल को मोड़ते हैं, और बाकी सब कुछ बस इन मोड़ों के साथ चलता है। उनके समीकरण बेदाग़ रूप से काम करते हैं - ग्रहों की कक्षाओं से लेकर ब्लैक होल तक। लेकिन वे एक गहरे प्रश्न का उत्तर नहीं देते: अंतरिक्ष आख़िर मुड़ने में समर्थ क्यों है? वह वास्तव में क्या है? लाइपज़िग विश्वविद्यालय के सैद्धांतिक भौतिकी संस्थान के सैद्धांतिक भौतिकविदों फ़िलिप डोराउ और अल्बर्ट मुख का नया कार्य, जो दुनिया की सबसे प्रतिष्ठित भौतिकी पत्रिकाओं में से एक Physical Review Letters में प्रकाशित हुआ है, एक चौंकाने वाला उत्तर प्रस्तुत करता है। आइंस्टीन के समीकरण क्वांटम सूचना से निकाले जा सकते हैं - वह सूचना जो क्वांटम क्षेत्र में दर्ज है, उस अदृश्य आधार में जो पूरे ब्रह्मांड में व्याप्त है।

इस विचार का एक प्रसिद्ध पूर्वेतिहास है। 1995 में अमेरिकी भौतिकविद् टेड जैकबसन ने दिखाया था कि आइंस्टीन के समीकरण ऊष्मागतिकी के नियमों से प्राप्त किए जा सकते हैं - ऊष्मा और एंट्रॉपी का विज्ञान। उनके दृष्टिकोण में गुरुत्वाकर्षण गैस के दबाव जैसा है: दबाव एक अलग बल के रूप में मौजूद नहीं होता, वह अनगिनत अणुओं की गति से उत्पन्न होता है। उसी तरह गुरुत्वाकर्षण भी कोई मूलभूत बल न होकर किसी अधिक गहरी चीज़ का सामूहिक प्रभाव हो सकता है - क्वांटम क्षेत्र में होने वाली प्रक्रियाओं का। लेकिन जैकबसन के दृष्टिकोण में एक कमज़ोरी थी: क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत में सामान्य एंट्रॉपी अनंत निकलती है, और उनके तर्क को कठोर क्वांटम रूप तक पहुँचाना लंबे समय तक संभव नहीं हो सका।

डोराउ और मुख ने एक उपाय खोज निकाला। सामान्य एंट्रॉपी के बजाय उन्होंने तथाकथित क्वांटम सापेक्ष एंट्रॉपी का उपयोग किया - इस बात का माप कि क्वांटम क्षेत्र की एक अवस्था दूसरी से कितनी भिन्न है, अर्थात् उनके बीच कितनी क्वांटम सूचना है। क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत में यह राशि सदैव परिमित होती है। भौतिकविदों ने क्वांटम क्षेत्र की दो अवस्थाओं की तुलना की। पहली - निर्वात, उसकी मूल अवस्था। भौतिकी में यह कोई शून्यता नहीं है: इसमें कण नहीं होते, लेकिन क्वांटम क्षेत्र लगातार उतार-चढ़ावों से काँपता रहता है, और उसके सभी क्षेत्र क्वांटम उलझाव के एक अदृश्य जाल से आपस में जुड़े होते हैं। दूसरी - वही क्षेत्र, जिसमें पदार्थ या ऊर्जा प्रकट हुई है। पता चला कि इन दो अवस्थाओं की «भिन्नता» ठीक-ठीक क्वांटम क्षेत्र की उस ऊर्जा के प्रवाह के बराबर है जो अंतरिक्ष-काल में एक काल्पनिक सीमा, क्षितिज, से होकर गुज़रती है। और प्रसिद्ध बेकेनस्टाइन–हॉकिंग नियम के अनुसार क्षितिज की एंट्रॉपी - अर्थात् वह सूचना जो वह अपने भीतर संचित कर सकता है - उसके क्षेत्रफल के समानुपाती होती है। एक को दूसरे से जोड़कर लेखकों ने आइंस्टीन के समीकरण प्राप्त किए, जो बताते हैं कि क्वांटम पदार्थ अंतरिक्ष-काल को कैसे मोड़ता है।

कार्य का मुख्य निष्कर्ष लगभग दार्शनिक लगता है: अंतरिक्ष-काल का मोड़ सीधे-सीधे इस बात से निकलता है कि क्वांटम सूचना क्वांटम क्षेत्र में कैसे संचित होती है। जब उसमें पदार्थ प्रकट होता है, तो उलझाव का चित्र बदल जाता है, और क्षेत्र में एक तरह का सूचना-चिह्न रह जाता है। यही चिह्न हम गुरुत्वाकर्षण के रूप में अनुभव करते हैं। इसका अर्थ है कि गुरुत्वाकर्षण प्रकृति का मूलभूत बल न होकर एक गौण परिघटना हो सकता है। और उसके साथ स्वयं अंतरिक्ष भी। जिसे हम ज्यामिति, मोड़ और आकर्षण के रूप में देखते हैं, वह यह है कि क्वांटम सूचना «बाहर से» कैसी दिखती है। जिस तरह स्क्रीन पर की तस्वीर उस सॉफ़्टवेयर कोड का केवल बाहरी रूप है जो उसे बनाता है, उसी तरह अंतरिक्ष क्वांटम क्षेत्र में दर्ज सूचना का बाहरी रूप हो सकता है। वह इसलिए नहीं मुड़ता कि द्रव्यमान उसे किसी गेंद की तरह तने हुए कपड़े को दबा देता है, बल्कि इसलिए कि स्वयं क्वांटम सूचना बदल गई है। हमारी शृंखला «वास्तविकता का कोड» की पिछली सामग्रियों में हमने बताया था कि क्वांटम सूचना कैसे अंतरिक्ष की ज्यामिति का निर्माण कर सकती है और पदार्थ को जन्म दे सकती है। लाइपज़िग का कार्य अगला कदम उठाता है: ऐसा लगता है कि क्वांटम सूचना से स्वयं गुरुत्वाकर्षण भी जन्म लेता है।

इस परिणाम की सीमाओं को समझना महत्वपूर्ण है। यह गुरुत्वाकर्षण का अंतिम क्वांटम सिद्धांत नहीं है, भौतिकी का मुख्य अनसुलझा कार्य अभी भी अनसुलझा है। लेखक तथाकथित अर्ध-शास्त्रीय सन्निकटन में काम करते हैं: क्वांटम क्षेत्रों को सामान्य, गैर-क्वांटम अंतरिक्ष-काल की पृष्ठभूमि पर देखा जाता है। गणना क्षेत्र की अवस्थाओं के एक निश्चित वर्ग के लिए की गई है और बेकेनस्टाइन–हॉकिंग नियम को आरंभिक मान्यता के रूप में आधार बनाती है। स्वयं भौतिकविद् अपने कार्य को एक कठोर तर्क कहते हैं, न कि पूर्ण सिद्धांत, और इस दृष्टिकोण को पूर्ण क्वांटम गुरुत्वाकर्षण तक विस्तारित करने की योजना बनाते हैं। लेकिन दिशा पहले से ही स्पष्ट है। संभव है कि सेब इसलिए नहीं गिरता कि पृथ्वी उसे खींचती है। बल्कि इसलिए कि उस क्वांटम क्षेत्र में सूचना इस तरह वितरित है जिससे पूरा ब्रह्मांड बुना गया है।

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QUANTUM COMPUTER MADE PARTICLES FROM ENERGY there is a process in particle physics called string breaking. pull a quark and antiquark apart and the gluon field between them stretches like a rubber band. at some point the stored energy is enough to create a new pair of particles.

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