ਵਕਰਿਤ ਸਪੇਸਟਾਈਮ ਅੰਦਰ ਕੁਆਂਟਮ ਫੀਲਡ ਥਿਊਰੀ
ਜੇਕਰ ਜਨਰਲ ਰਿਲੇਟੀਵਿਟੀ ਨੂੰ ਅਜੋਕੀ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਦੇ ਦੋ ਥੰਮਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਇੱਕ ਥੰਮ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਮੰਨਿਆ ਜਾਵੇ, ਤਾਂ, ਕੁਆਂਟਮ ਥਿਊਰੀ, ਜੋ ਮੁਢਲੇ ਕਣਾਂ ਤੋਂ ਠੋਸ ਅਵਸਥਾ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ (ਸੌਲਿਡ ਸਟੇਟ ਫਿਜ਼ਿਕਸ) ਤੱਕ ਪਦਾਰਥ ਨੂੰ ਸਮਝਣ ਦਾ ਅਧਾਰ ਹੈ, ਦੂਜਾ ਥੰਮ ਹੋਣਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ। ਫੇਰ ਵੀ, ਕੁਆਂਟਮ ਥਿਊਰੀ ਦਾ ਜਨਰਲ ਰਿਲੇਟੀਵਿਟੀ ਨਾਲ ਮੇਲ ਮਿਲਾਪ ਕਰਨਾ ਅਜੇ ਇੱਕ ਖੁੱਲਾ ਸਵਾਲ ਹੈ।
ਵਕਰਿਤ ਸਪੇਸਟਾਈਮ ਅੰਦਰ ਕੁਆਂਟਮ ਫੀਲਡ ਥਿਊਰੀ[ਸੋਧੋ]
ਆਮ ਕੁਆਂਟਮ ਫੀਲਡ ਥਿਊਰੀਆਂ, ਜੋ ਅਜੋਕੀ ਮੁਢਲੀ ਕਣ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ (ਐਲੀਮੈਂਟਰੀ ਪਾਰਟੀਕਲ ਫਿਜ਼ਿਕਸ) ਦਾ ਅਧਾਰ ਰਚਦੀਆਂ ਹਨ, ਨੂੰ ਫਲੈਟ ਮਿੰਕੋਵਸਕੀ ਸਪੇਸ ਵਿੱਚ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਇੱਕ ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਨੇੜਤਾ (ਅਪਰੌਕਸੀਮੇਸ਼ਨ) ਹੈ ਜਦੋਂ ਧਰਤੀ ਉੱਤੇ ਪਾਈਆਂ ਜਾਣ ਵਾਲੀਆਂ ਫੀਲਡਾਂ ਵਰਗੀਆਂ ਕਮਜੋਰ ਗਰੈਵੀਟੇਸ਼ਨਲ ਫੀਲਡਾਂ ਅੰਦਰ ਸੂਖਮ ਕਣਾਂ ਦੇ ਸੁਭਾਅ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਣ ਦੀ ਗੱਲ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਜਿਹਨਾਂ ਪ੍ਰਸਥਿਤੀਆਂ ਵਿੱਚ ਗਰੈਵਿਟੀ ਇੰਨੀ ਸ਼ਕਤੀਸ਼ਾਲੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਕਿ ਪਦਾਰਥ (ਕੁਆਂਟਮ) ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕਰਨ ਲਈ ਕਾਫੀ ਹੋਵੇ, ਪਰ ਅਪਣੇ ਆਪ ਨੂੰ ਨਿਰਧਾਰਿਤ ਕਰਨ (ਕੁਆਂਟੀਜ਼ੇਸ਼ਨ) ਦੀ ਜਰੂਰਤ ਜਿੰਨੀ ਸ਼ਕਤੀਸ਼ਾਲੀ ਨਾ ਹੋਵੇ, ਉਹਨਾਂ ਪ੍ਰਸਥਿਤੀਆਂ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਣ ਲਈ, ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨੀਆਂ ਨੇ ਵਕਰਿਤ ਸਪੇਸਟਾਈਮ ਅੰਦਰ ਕੁਆਂਟਮ ਫੀਲਡ ਥਿਊਰੀਆਂ ਦੇ ਫਾਰਮੂਲੇ ਬਣਾਏ ਹਨ। ਇਹ ਥਿਊਰੀਆਂ ਕਿਸੇ ਕਰਵਡ ਬੈਕਗਰਾਊਂਡ ਸਪੇਸਟਾਈਮ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਣ ਲਈ ਜਨਰਲ ਰਿਲੇਟੀਵਿਟੀ ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ, ਅਤੇ ਓਸ ਸਪੇਸਟਾਈਮ ਅੰਦਰ ਕੁਆਂਟਮ ਪਦਾਰਥ ਦੇ ਵਰਤਾਓ ਨੂੰ ਦਰਸਾਓਣ ਲਈ ਇੱਕ ਸਰਵ ਸਧਾਰਨ ਕੀਤੀ ਗਈ ਕੁਆਂਟਮ ਫੀਲਡ ਥਿਊਰੀ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ। ਇਸ ਫਾਰਮੂਲਾ ਬਣਤਰ ਨੂੰ ਵਰਤਦੇ ਹੋਏ, ਇਹ ਦਿਖਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਕਿ ਬਲੈਕ ਹੋਲਾਂ “ਹਾਕਿੰਗ ਰੇਡੀਏਸ਼ਨਾਂ” ਦੇ ਨਾਲ ਨਾਲ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਕਣਾਂ ਦਾ ਇੱਕ ਬਲੈਕਬੌਡੀ ਸਪੈਕਟਰਮ ਬਾਹਰ ਕੱਢਦੀਆਂ ਹਨ, ਜੋ ਇਸ ਸੰਭਾਵਨਾ ਦੀ ਅਗਵਾਈ ਕਰਦਾ ਹੈ ਕਿ ਓਹ ਵਕਤ ਪਾ ਕੇ ਵਾਸ਼ਪਿਤ (ਇਵੈਪੋਰੇਟ) ਹੋ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ। ਜਿਵੇਂ ਉੱਪਰ ਸੰਖੇਪ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਦੱਸਿਆ ਗਿਆ ਹੈ, ਇਹ ਰੇਡੀਏਸ਼ਨ ਬਲੈਕ ਹੋਲਾਂ ਦੇ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਲਈ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਭੂਮਿਕਾ ਨਿਭਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ।
ਕੁਆਂਟਮ ਗਰੈਵਿਟੀ[ਸੋਧੋ]
ਪਦਾਰਥ ਦੇ ਇੱਕ ਕੁਆਂਟਮ ਵਿਵਰਣ ਅਤੇ ਸਪੇਸਟਾਈਮ ਦੇ ਇੱਕ ਜੀਓਮੈਟ੍ਰਿਕ ਵਿਵਰਣ ਦਰਮਿਆਨ ਸਥਿਰਤਾ ਲਈ ਮੰਗ, ਅਤੇ ਸਿੰਗੂਲਰਟੀਆਂ (ਜਿੱਥੇ ਕਰਵੇਚਰ ਲੰਬਾਈ ਪੈਮਾਨੇ ਸੂਖਮ ਬਣ ਜਾਂਦੇ ਹਨ) ਦੀ ਸਥਿਰਤਾ ਲਈ ਮੰਗ, ਕੁਆਂਟਮ ਗਰੈਵਿਟੀ ਦੀ ਇੱਕ ਸੰਪੂਰਣ ਥਿਊਰੀ ਲਈ ਜਰੂਰਤ ਵੱਲ ਇਸ਼ਾਰਾ ਕਰਦੀ ਹੈ: ਬਲੈਕ ਹੋਲਾਂ ਦੇ ਅੰਦਰੂਨੀ ਭਾਗ ਦੇ ਕਿਸੇ ਜਰੂਰਤ ਜਿੰਨੇ ਵਿਵਰਣ ਲਈ, ਅਤੇ ਬਹੁਤ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਦੇ ਵਿਵਰਣ ਲਈ, ਇੱਕ ਥਿਊਰੀ ਦੀ ਜਰੂਰਤ ਹੈ ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਗਰੈਵਿਟੀ ਅਤੇ ਨਾਲ ਜੁੜੀ ਸਪੇਸਟਾਈਮ ਦੀ ਜੀਓਮੈਟਰੀ ਨੂੰ ਕੁਆਂਟਮ ਫਿਜ਼ਿਕਸ ਦੀ ਭਾਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਲਿਖਿਆ ਜਾ ਸਕੇ। ਵੱਡੇ ਯਤਨਾਂ ਦੇ ਬਾਵਜੂਦ, ਕੋਈ ਵੀ ਸੰਪੂਰਣ ਅਤੇ ਸਥਿਰ ਕੁਆਂਟਮ ਗਰੈਵਿਟੀ ਦੀ ਥਿਊਰੀ ਅਜੇ ਤੱਕ ਜਾਣੀ ਨਹੀਂ ਗਈ, ਭਾਵੇਂ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਹੋਣਹਾਰ ਉਮੀਦਵਾਰ ਮੌਜੂਦ ਹਨ।
ਮੁਢਲੀਆਂ ਇੰਟਰੈਕਸ਼ਨਾਂ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਣ ਲਈ ਮੁਢਲੀ ਕਣ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਵਿੱਚ ਵਰਤੀਆਂ ਗਈਆਂ ਸਧਾਰਣ ਕੁਆਂਟਮ ਫੀਲਡ ਥਿਊਰੀਆਂ ਨੂੰ ਜਨਰਲਾਈਜ਼ ਕਰਨ ਦੀਆਂ ਕੋਸ਼ਿਸ਼ਾਂ ਵਿੱਚ ਗਰੈਵਿਟੀ ਨੂੰ ਸ਼ਾਮਿਲ ਕਰਨ ਨੇ ਗੰਭੀਰ ਸਮੱਸਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਜਨਮ ਦਿੱਤਾ ਹੈ। ਨਿਮਰ ਉਰਜਾਵਾਂ (ਲੋਅ-ਐਨਰਜੀਆਂ) ਉੱਤੇ ਇਹ ਪ੍ਰਾਪਤੀ ਸਫਲ ਸਾਬਤ ਹੋਈ ਹੈ, ਓਸ ਵਿੱਚ ਇਹ ਗਰੈਵਿਟੀ ਦੀ ਇੱਕ ਸਵੀਕਾਰ ਕੀਤੀ ਜਾਣ ਯੋਗ ਪ੍ਰਭਾਵਸ਼ਾਲੀ ਕੁਆਂਟਮ ਫੀਲਡ ਥਿਊਰੀ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਦਿੰਦੀ ਹੈ। ਬਹੁਤ ਉੱਚ ਊਰਜਾਵਾਂ ਉੱਤੇ, ਕੁੱਝ ਨਾ ਕੁੱਝ, ਨਤੀਜੇ ਸਾਰੀ ਦੀ ਸਾਰੀ ਭਵਿੱਖਬਾਣੀ ਕਰਨ ਦੀ ਤਾਕਤ ਤੋਂ ਨਿਰਾਧਾਰ ਮਾਡਲਾਂ ਵਾਲੇ ਰਹੇ ਹਨ।
ਇਹਨਾਂ ਕਮੀਆਂ ਤੋਂ ਛੁਟਕਾਰਾ ਪਾਉਣ ਦਾ ਇੱਕ ਯਤਨ ਸਟਰਿੰਗ ਥਿਊਰੀ ਹੈ, ਜੋ ਬਿੰਦੂ-ਕਣਾਂ (ਪੋਆਇੰਟ ਪਾਰਟੀਕਲਾਂ) ਦੀ ਥਿਊਰੀ ਨਹੀਂ ਹੈ, ਸਗੋਂ ਸੂਖਮ ਇੱਕ-ਅਯਾਮੀ ਫੈਲਾਏ ਹੋਈਆਂ ਚੀਜ਼ਾਂ ਹਨ। ਇਹ ਥਿਊਰੀ ਸਾਰੇ ਕਣਾਂ ਅਤੇ ਗਰੈਵਿਟੀ ਸਮੇਤ ਸਾਰੀਆਂ ਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਦਾ ਇੱਕ ਯੂਨੀਫਾਈਡ (ਇਕੱਠਾ ਕੀਤਾ ਹੋਇਆ) ਵਿਵਰਣ ਹੋਣ ਦਾ ਵਾਅਦਾ ਕਰਦੀ ਹੈ; ਕੀਮਤ ਜੋ ਦੇਣੀ ਪੈਂਦੀ ਹੈ ਉਹ ਹੈ ਆਮ ਤਿੰਨ ਦੇ ਜੋੜ ਵਿੱਚ ਸਪੇਸ ਦੀਆਂ ਹੋਰ ਛੇ ਵਾਧੂ ਡਾਇਮੈਨਸ਼ਨਾਂ ਵਰਗੇ ਅਜੀਬ ਲੱਛਣ। ਜਿਸ ਨੂੰ ਦੂਜਾ ਸੁਪਰਸਟਰਿੰਗ ਇੰਨਕਲਾਬ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਉਸ ਵਿੱਚ, ਇਹ ਅਨੁਮਾਨ ਲਗਾਇਆ ਗਿਆ ਸੀ ਕਿ, ਸਟਰਿੰਗ ਥਿਊਰੀ ਅਤੇ ਜਨਰਲ ਰਿਲੇਟੀਵਿਟੀ ਤੇ ਸੁਪਰਸਮਿੱਟਰੀ ਦੀ ਯੂਨੀਫੀਕੇਸ਼ਨ ਜਿਸ ਨੂੰ ਸੁਪਰਗਰੈਵਿਟੀ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਦੋਵੇਂ, M-ਥਿਊਰੀ ਦੇ ਨਾਮ ਨਾਲ ਜਾਣੇ ਜਾਣ ਵਾਲੇ ਇੱਕ ਮਿੱਥ ਗਿਆਰਾਂ ਅਯਾਮੀ ਮਾਡਲ ਦਾ ਹਿੱਸਾ ਰਚਦੀਆਂ ਹਨ, ਜੋ ਕੁਆਂਟਮ ਗਰੈਵਿਟੀ ਦੀ ਇੱਕ ਨਿਰਾਲੀ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਅਤੇ ਸਥਿਰ ਥਿਊਰੀ ਰਚ ਸਕਣਗੀਆਂ।
ਇੱਕ ਹੋਰ ਪ੍ਰਾਪਤੀ (ਅਪਰੋਚ) ਕੁਆਂਟਮ ਥਿਊਰੀ ਦੇ ਕਾਨਿਨੀਕਲ ਕੁਆਂਟੀਜ਼ੇਸ਼ਨ ਕਾਰਜ ਵਿਧੀਆਂ ਨਾਲ ਸ਼ੁਰੂ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਜਨਰਲ ਰਿਲੇਟੀਵਿਟੀ ਦੀ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ-ਮੁੱਲ-ਫਾਰਮੂਲਾ ਬਣਤਰ ਵਰਤਦੇ ਹੋਏ, ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਵੀਲਰ-ਡਿਵਿੱਟ ਇਕੁਏਸ਼ਨ (ਸ਼੍ਰੋਡਿੰਜਰ ਇਕੁਏਸ਼ਨ ਦੇ ਸਮਾਨ ਇੱਕ ਸਮੀਕਰਨ) ਮਿਲਦੀ ਹੈ ਜੋ, ਬਦਕਿਸਮਤੀ ਨਾਲ, ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਹੋਣ ਯੋਗ ਨਾ ਨਿਕਲ ਸਕੀ। ਫੇਰ ਵੀ, ਅੱਜਕੱਲ ਅਸ਼ਟੇਕਰ ਵੇਰੀਏਬਲਾਂ (ਅਸਥਿਰਾਂਕਾਂ) ਦੇ ਨਾਮ ਨਾਲ ਜਾਣੇ ਜਾਂਦੇ ਅਸਥਿਰ ਅੰਕਾਂ ਦੀ ਜਾਣ ਪਛਾਣ ਨਾਲ, ਇਸਨੇ ਲੂਪ ਕੁਆਂਟਮ ਗਰੈਵਿਟੀ ਦੇ ਨਾਮ ਨਾਲ ਜਾਣੇ ਜਾਣ ਵਾਲੇ ਇੱਕ ਭਰੋਸੇ ਯੋਗ ਮਾਡਲ ਵੱਲ ਪ੍ਰੇਰਣਾ ਦਿੱਤੀ। ਸਪੇਸ ਨੂੰ ਇੱਕ ਸਪਿੱਨ-ਨੈੱਟਵਰਕ ਕਹੀ ਜਾਣ ਵਾਲੀ ਜਾਲ-ਨੁਮਾ ਬਣਤਰ ਨਾਲ ਪ੍ਰਸਤੁਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਵਕਤ ਅੰਦਰ ਡਿਸਕਰੀਟ (ਅਨਿਰੰਤਰ) ਸਟੈੱਪਾਂ (ਛੜੱਪਿਆਂ) ਵਿੱਚ ਉਤਪੰਨ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
ਇਸ ਗੱਲ ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੇ ਹੋਏ ਕਿ ਜਨਰਲ ਰਿਲੇਟੀਵਿਟੀ ਅਤੇ ਕੁਆਂਟਮ ਥਿਊਰੀ ਦੇ ਕਿਹੜੇ ਲੱਛਣ ਸਵੀਕਾਰ ਕਰਨ ਤੋਂ ਬਾਦ ਬਦਲਦੇ ਨਹੀਂ, ਅਤੇ ਕਿਹੜੇ ਪੱਧਰ ਉੱਤੇ ਤਬਦੀਲੀਆਂ ਪੇਸ਼ ਕੀਤੀਆਂ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ, ਕੁਆਂਟਮ ਥਿਊਰੀ ਦੀ ਇੱਕ ਪ੍ਰੈਕਟੀਕਲ (ਵਿਵਹਾਰਿਕ) ਥਿਊਰੀ ਉੱਤੇ ਪਹੁੰਚਣ ਲਈ ਹੋਰ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਯਤਨ ਹੋਏ ਹਨ, ਜਿਹਨਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਕੁੱਝ ਉਦਾਹਰਨਾਂ ਇਹ ਹਨ; ਡਾਇਨੈਮਿਕਲ ਟਰੈਂਗੁਲੇਸ਼ਨ, ਕੈਜ਼ੀਊਲ ਸੈੱਟਸ, ਟਵਿਸਟਰ ਮਾਡਲਜ਼ ਜਾਂ ਕੁਆਂਟਮ ਕੌਸਮੌਲਜੀ ਦੇ ਮਾਡਲਾਂ ਉੱਤੇ ਆਧਾਰਿਤ ਪਾਥ-ਇੰਟਗਰਲ।
ਸਾਰੀਆਂ ਉਮੀਦਵਾਰ ਥਿਊਰੀਆਂ ਵਿੱਚ ਅਜੇ ਪ੍ਰਮੁੱਖ ਰਸਮੀ ਅਤੇ ਸੰਕਲਿਪ ਸਮੱਸਿਆਵਾਂ ਨਜਿੱਠਣ ਲਈ ਬਾਕੀ ਹਨ। ਇਹ ਇਸ ਆਮ ਸਮੱਸਿਆ ਦਾ ਸਾਹਮਣਾ ਵੀ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ ਕਿ, ਅਜੇ ਤੱਕ, ਕੁਆਂਟਮ ਗਰੈਵਿਟੀ ਅਨੁਮਾਨਾਂ ਨੂੰ ਪ੍ਰਯੋਗਿਕ ਪਰਖਾਂ ਵਿੱਚ ਰੱਖਣ ਦਾ ਕੋਈ ਤਰੀਕਾ ਵੀ ਨਹੀਂ ਹੈ (ਅਤੇ ਤਾਂ ਜੋ ਇਹ ਫੈਸਲਾ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕੇ ਕਿ ਉਮੀਦਵਾਰਾਂ ਦਰਮਿਆਨ ਉਹਨਾਂ ਦੇ ਅਨੁਮਾਨ ਕਿੰਨੇ ਕੁ ਸਫਲ ਰਹਿੰਦੇ ਹਨ), ਬੇਸ਼ੱਕ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡੀ ਨਿਰੀਖਣਾਂ ਅਤੇ ਕਣ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਪ੍ਰਯੋਗਾਂ ਦੇ ਉਪਲਬਧ ਹੋਣ ਤੋਂ ਭਵਿੱਖ ਆਂਕੜਿਆਂ ਦੇ ਬਦਲ ਜਾਣ ਦੀ ਉਮੀਦ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।