ब्रह्मांड एवं बिग बैंग सिद्धांत

ब्रह्मांड की उत्पत्ति और उसके विकास को समझाने के लिए वैज्ञानिकों ने समय-समय पर विभिन्न सिद्धांत और मॉडल प्रस्तुत किए हैं। वर्तमान वैज्ञानिक अध्ययन में बिग बैंग सिद्धांत अथवा बिग बैंग मॉडल ब्रह्मांड के प्रारंभिक विकास की सबसे व्यापक रूप से स्वीकार की गई व्याख्या है।

इस मॉडल के अनुसार ब्रह्मांड लगभग 13.8 अरब वर्ष पहले अत्यंत गर्म और अत्यधिक घनी अवस्था में था। इसके बाद ब्रह्मांड का तीव्र विस्तार प्रारंभ हुआ और तब से ब्रह्मांड लगातार विकसित तथा विस्तृत होता रहा है।

ब्रह्मांड के विस्तार, प्रारंभिक हल्के तत्वों की मात्रा और ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि जैसे प्रेक्षण बिग बैंग मॉडल के प्रमुख वैज्ञानिक आधार हैं।

1920 के दशक में बेल्जियम के वैज्ञानिक जॉर्ज लेमैत्रे ने आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता सिद्धांत के आधार पर फैलते हुए ब्रह्मांड की वैज्ञानिक अवधारणा प्रस्तुत की। बाद में उन्होंने ब्रह्मांड की अत्यंत घनी प्रारंभिक अवस्था से विकास का विचार भी दिया।

अमेरिकी खगोलशास्त्री एडविन हबल के आकाशगंगाओं से संबंधित प्रेक्षणों से यह स्पष्ट हुआ कि दूरस्थ आकाशगंगाओं का प्रकाश सामान्यतः लाल विस्थापन प्रदर्शित करता है और ब्रह्मांड फैल रहा है।

इसलिए यह कहना अधिक सही है कि हबल के प्रेक्षणों ने फैलते हुए ब्रह्मांड के लिए महत्वपूर्ण प्रमाण उपलब्ध कराए। यह कहना कि उन्होंने अकेले बिग बैंग सिद्धांत को पूरी तरह “सिद्ध” कर दिया था, अत्यधिक सरल कथन होगा।

लोकप्रिय वर्णन में बिग बैंग को कभी-कभी एक अत्यंत छोटे सिंगुलैरिटी बिंदु से हुए महाविस्फोट के रूप में बताया जाता है। सरल अध्ययन में यह कल्पना प्रारंभिक ब्रह्मांड की अत्यधिक घनी अवस्था को समझने में सहायता कर सकती है, लेकिन आधुनिक भौतिकी उस सबसे प्रारंभिक अवस्था की वास्तविक प्रकृति को अभी पूरी तरह नहीं जानती।

बिग बैंग को पहले से मौजूद खाली अंतरिक्ष में हुए सामान्य बम विस्फोट की तरह नहीं समझना चाहिए। इसका मुख्य अर्थ है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड अत्यंत गर्म और घना था तथा स्वयं अंतरिक्ष का विस्तार हुआ।

प्रारंभिक ब्रह्मांड के अत्यंत आरंभिक चरण में बहुत तीव्र विस्तार की एक अवस्था की कल्पना की जाती है, जिसे कॉस्मिक इन्फ्लेशन कहा जाता है। इसके कारण अत्यंत कम समय में ब्रह्मांड का आकार बहुत तेजी से बढ़ा।

ब्रह्मांड के विस्तार के साथ उसका तापमान और घनत्व धीरे-धीरे कम होने लगा। प्रारंभ में ब्रह्मांड इतना गर्म था कि सामान्य परमाणु अस्तित्व में नहीं रह सकते थे।

तापमान कम होने पर मूलभूत और उपपरमाण्विक कणों से प्रोटॉन और न्यूट्रॉन जैसी संरचनाएँ बनीं। बिग बैंग के कुछ मिनट बाद परिस्थितियाँ इतनी ठंडी हो गईं कि हल्के परमाणु नाभिक बनने लगे।

लगभग 3.8 लाख वर्ष बाद ब्रह्मांड इतना ठंडा हो गया कि इलेक्ट्रॉन परमाणु नाभिकों के साथ जुड़कर स्थिर परमाणु बना सके। इसी चरण से निकले विकिरण के अवशेष को आज ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि के रूप में देखा जाता है।

प्रारंभिक ब्रह्मांड में मुख्य रूप से हाइड्रोजन और हीलियम के नाभिक बने। इनके साथ बहुत थोड़ी मात्रा में लिथियम जैसे हल्के तत्व भी बने।

ब्रह्मांड के ठंडा होने के बाद हाइड्रोजन और हीलियम गैस के विशाल बादल गुरुत्वाकर्षण के कारण एकत्र होने लगे। समय के साथ इन्हीं गैसीय क्षेत्रों से पहले तारे और आकाशगंगाएँ बनने लगीं।

तारों के केंद्र में होने वाले परमाणु संलयन ने आगे चलकर कार्बन, ऑक्सीजन और अन्य भारी तत्वों का निर्माण किया। बहुत भारी तारों और सुपरनोवा जैसी प्रक्रियाओं ने भारी तत्वों को अंतरिक्ष में फैलाया।

इन्हीं तत्वों से आगे नए तारे, ग्रह और अंततः हमारे सौरमंडल जैसी ग्रह प्रणालियाँ बनीं।

आकाशगंगाओं का लाल विस्थापन यह दर्शाता है कि बहुत-सी दूरस्थ आकाशगंगाएँ हमसे दूर जा रही हैं। यह ब्रह्मांड के विस्तार का प्रमुख प्रेक्षणीय प्रमाण है।

ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण प्रारंभिक गर्म ब्रह्मांड का अवशेष विकिरण है और बिग बैंग मॉडल के सबसे महत्वपूर्ण प्रमाणों में से एक है।

ब्रह्मांड में पाए जाने वाले हाइड्रोजन और हीलियम जैसे हल्के तत्वों की प्रेक्षित मात्रा भी प्रारंभिक ब्रह्मांड में हुए नाभिकीय निर्माण की गणनाओं से मेल खाती है।

बिग बैंग का अर्थ अंतरिक्ष में किसी एक स्थान पर हुआ सामान्य महाविस्फोट नहीं है; यह प्रारंभिक अत्यंत गर्म और घने ब्रह्मांड के विस्तार का वैज्ञानिक मॉडल है।

सिंगुलैरिटी शब्द सरल पुस्तकों में प्रारंभिक अत्यंत सूक्ष्म अवस्था के लिए प्रयुक्त होता है, लेकिन वर्तमान भौतिकी ब्रह्मांड के बिल्कुल प्रथम क्षण की वास्तविक प्रकृति को निश्चित रूप से नहीं जानती।

एडविन हबल ने अकेले बिग बैंग सिद्धांत को सिद्ध नहीं किया; उनके आकाशगंगीय प्रेक्षणों ने ब्रह्मांड के विस्तार के लिए महत्वपूर्ण प्रमाण दिए।

हाइड्रोजन और हीलियम प्रारंभिक ब्रह्मांड के प्रमुख हल्के तत्व थे, जबकि अधिकांश भारी तत्व बाद में तारों के भीतर बने।