स्टीफन हॉकिंग का 1974 का पेपर: एक छोटी सी लेख ने ब्लैक होल भौतिकी में क्रांति कैसे ला दी

संयुक्त राज्य अमेरिका - इख़बारी समाचार एजेंसी

स्टीफन हॉकिंग का 1974 का पेपर: एक छोटी सी लेख ने ब्लैक होल भौतिकी में क्रांति कैसे ला दी

1 मार्च 1974 को, 32 वर्षीय एक प्रतिभाशाली भौतिक विज्ञानी स्टीफन हॉकिंग ने प्रतिष्ठित पत्रिका 'नेचर' में दो पृष्ठों से कुछ कम का एक संक्षिप्त पत्र प्रस्तुत किया। "ब्लैक होल एक्सप्लोजन?" (Black hole explosions?) शीर्षक वाला यह प्रकाशन, केवल एक और वैज्ञानिक योगदान नहीं था; यह एक भूकंपीय घटना थी जिसने ब्रह्मांड के बारे में, विशेष रूप से इसके सबसे रहस्यमय पिंडों - ब्लैक होल - के बारे में हमारी समझ को मौलिक रूप से बदल दिया। यह पत्र हॉकिंग की सबसे स्थायी विरासतों में से एक बन गया, जिसने लंबे समय से चली आ रही धारणाओं को चुनौती दी और सैद्धांतिक भौतिकी और ब्रह्मांड विज्ञान में जांच के नए रास्ते खोले।

हॉकिंग के इस महत्वपूर्ण कार्य से पहले, ब्लैक होल के बारे में प्रचलित धारणा अल्बर्ट आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत द्वारा निर्धारित थी। इस ढांचे के अनुसार, ब्लैक होल को अंतरिक्ष-समय के ऐसे क्षेत्र माना जाता था जिनकी गुरुत्वाकर्षण शक्ति इतनी प्रचंड थी कि प्रकाश सहित कुछ भी उनके चंगुल से बच नहीं सकता था। इसका मतलब यह था कि ब्लैक होल अनिवार्य रूप से ब्रह्मांडीय वैक्यूम क्लीनर थे, जो केवल आसपास के पदार्थ को अवशोषित करके या अन्य ब्लैक होल के साथ विलय करके समय के साथ बड़े होते जाएंगे, और अंततः सुपरमैसिव पैमाने तक पहुंच जाएंगे।

हालांकि, हॉकिंग ने, क्वांटम यांत्रिकी के उभरते क्षेत्र - उप-परमाणु दुनिया को नियंत्रित करने वाले विचित्र नियमों के सेट - का लाभ उठाते हुए, यह पता लगाना शुरू कर दिया कि ये क्वांटम प्रभाव ब्लैक होल को कैसे प्रभावित कर सकते हैं। उन्होंने चतुराई से सामान्य सापेक्षता के सिद्धांतों को ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों और अपेक्षाकृत सरल क्वांटम भौतिकी के साथ जोड़ा। सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी जैकब बेकेंस्टीन के पिछले कार्यों पर निर्माण करते हुए, जिन्होंने प्रस्तावित किया था कि ब्लैक होल में एन्ट्रापी होती है, हॉकिंग एक आश्चर्यजनक निष्कर्ष पर पहुंचे: ब्लैक होल पूरी तरह से काले नहीं होते। इसके बजाय, वे एक कमजोर तापीय विकिरण का उत्सर्जन करते हैं।

1988 में अपनी अत्यंत लोकप्रिय पुस्तक "ए ब्रीफ हिस्ट्री ऑफ टाइम" (A Brief History of Time) में, हॉकिंग ने इस घटना की विस्तार से व्याख्या की। उन्होंने इसे अंतरिक्ष के निर्वात में क्वांटम उतार-चढ़ाव का परिणाम बताया, जहां कण-प्रतिकण जोड़े लगातार अस्तित्व में आते और गायब होते रहते हैं। कभी-कभी, एक जोड़ी का एक कण घटना क्षितिज के पास बनते ही ब्लैक होल में गिर सकता है, जबकि उसका साथी अंतरिक्ष में भाग जाता है। भागने वाला कण ब्लैक होल से थोड़ी मात्रा में ऊर्जा ले जाता है; यह प्रक्रिया, युगों तक चलने वाली, ब्लैक होल के क्रमिक संकुचन और अंततः वाष्पीकरण की ओर ले जाती है। इस द्रव्यमान-ऊर्जा के नुकसान को 'हॉकिंग विकिरण' कहा गया।

हॉकिंग की गणनाओं से पता चला कि तारकीय-द्रव्यमान या उससे बड़े ब्लैक होल के लिए, इस वाष्पीकरण प्रक्रिया में ब्रह्मांड की वर्तमान आयु से काफी अधिक समय लगेगा। हालांकि, उन्होंने आदिम ब्लैक होल की आकर्षक संभावना पर भी विचार किया - छोटे ब्लैक होल जो बिग बैंग के अराजक शुरुआती क्षणों में बन सकते थे। ये काल्पनिक, बहुत छोटे ब्लैक होल, जिनका वजन संभावित रूप से एक ट्रिलियन किलोग्राम से कम था, शायद शानदार विस्फोटों में अब तक पूरी तरह से वाष्पित हो गए होंगे। हॉकिंग ने अपनी पत्रिका में शुष्क रूप से उल्लेख किया कि इस तरह का विस्फोट, खगोलीय मानकों के अनुसार छोटा होने के बावजूद, "लगभग 1 मिलियन 1 मेगाटन हाइड्रोजन बमों" के बराबर होगा।

जबकि हॉकिंग विकिरण सैद्धांतिक भौतिकी का एक आधार बन गया, इसने साथ ही एक गहरा विरोधाभास भी प्रस्तुत किया: ब्लैक होल सूचना विरोधाभास। यदि ब्लैक होल वाष्पित हो जाते हैं और गायब हो जाते हैं, तो उनके भीतर निहित जानकारी का क्या होता है? क्वांटम यांत्रिकी मौलिक रूप से यह बताती है कि जानकारी बनाई या नष्ट नहीं की जा सकती। ब्लैक होल में पदार्थ गिरने और फिर ब्लैक होल के वाष्पित होने पर जानकारी का स्पष्ट नुकसान इस मूल सिद्धांत का उल्लंघन करता प्रतीत हुआ। यह विरोधाभास हॉकिंग के शेष करियर के शोध का केंद्रीय केंद्र बन गया, जो उन्हें 2018 में उनकी मृत्यु तक व्यस्त रखता रहा।

2015 में स्वीडन में एक सार्वजनिक व्याख्यान में, हॉकिंग ने अपने इस विश्वास को दोहराया कि जानकारी वास्तव में खोई नहीं है। उन्होंने प्रस्ताव दिया कि जानकारी ब्लैक होल से बच सकती है, शायद वर्महोल से गुजरकर। "ब्लैक होल उतने काले नहीं हैं जितना उन्हें चित्रित किया जाता है," उन्होंने प्रसिद्ध रूप से कहा। "वे वे शाश्वत जेल नहीं हैं जैसा कि उन्हें कभी सोचा जाता था। चीजें ब्लैक होल से बाहर निकल सकती हैं, दोनों बाहर से और संभवतः एक दूसरे ब्रह्मांड में भी बाहर निकल सकती हैं।"

उनके निधन के बाद, उनके कुछ सहयोगियों ने विरोधाभास के समाधान का सुझाव देते हुए पत्र प्रकाशित किए, जिसमें यह तर्क दिया गया कि जानकारी हॉकिंग विकिरण में ही एन्कोड की जा सकती है या ब्लैक होल के वाष्पित होने पर किसी तरह "उल्टी" हो सकती है। हाल ही में, 2024 में, भौतिकविदों ने एक उपन्यास तंत्र का प्रस्ताव दिया: एक ब्लैक होल द्वारा निगली गई जानकारी, उसे घेरने वाले स्पेस-टाइम के ताने-बाने में सूक्ष्म छाप, या लहरें छोड़ सकती है। ये स्पेस-टाइम विकृतियाँ, उनका सिद्धांत है, गुरुत्वाकर्षण तरंगों के रूप में प्रकट हो सकती हैं, जिन्हें वर्तमान और भविष्य की वेधशालाओं द्वारा पता लगाया जा सकता है।

ब्लैक होल विस्फोटों या आदिम ब्लैक होल के अस्तित्व के प्रत्यक्ष अवलोकन संबंधी प्रमाण अभी भी मायावी हैं। हालांकि, हाल के अवलोकनों, जैसे कि जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप द्वारा एक प्राचीन आकाशगंगा की खोज, ने आदिम ब्लैक होल परिकल्पना में एक संभावित स्पष्टीकरण के रूप में रुचि को फिर से जगाया है। स्टीफन हॉकिंग का 1974 का पत्र, समीकरणों के एक संक्षिप्त सेट से जन्मा, वैज्ञानिक अन्वेषण को प्रेरित करना जारी रखता है, हमें याद दिलाता है कि ब्रह्मांड के सबसे गहरे रहस्य भी साहसिक सैद्धांतिक छलांग और अथक बौद्धिक जिज्ञासा से खोले जा सकते हैं।

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