আইনষ্টাইনৰ আপেক্ষিকতাবাদৰ বিশেষ সূত্ৰৰ সৰল ব্যাখ্যা – (আৰহান ইনামূল)

(লেখাটোৰ জৰিয়তে পদাৰ্থ বিজ্ঞানৰ জটিল বিষয় এটাক অসমীয়া ভাষাত যিমান পাৰি সিমান সৰল ভাষাত ব্যাখ্যা কৰিবলৈ চেষ্টা কৰা হৈছে‌। এই লেখাটো সেই সকলৰ বাবে মূলত লিখা হৈছে যাৰ একাডেমীক জীৱন বিজ্ঞান বিষয়ৰ নাছিল বা নহয় কিন্তু বিজ্ঞানৰ প্ৰতি আকৰ্ষণ আছে। সেয়ে মুল বিষয়ৰ বহু জটিল অথচ গুৰুত্বপূৰ্ণ ব্যাখ্যা পৰিহাৰ কৰিব লগীয়া হৈছে। – লিখক)

এই বিশ্বব্ৰক্ষ্মাণ্ডৰ প্ৰতিটো চুকে-কোনে এটা বস্তু অহৰহ বিদ্যমান হৈ আছে, সি হ’ল গতি(Motion)। ই বিশ্বব্ৰক্ষ্মাণ্ডৰ আৰম্ভনিৰে পৰাই আছে। কিন্তু ভৌতিক ৰূপত আমি ইয়াৰ বিষয়ে ভালদৰে জানিব পাৰিছো আজিৰ পৰা মাত্ৰ ৩০০ বছৰ আগৰ পৰাহে, যেতিয়া চাৰ আইজাক নিউটনে গতি বিষয়ক সূত্ৰ সমূহ আগবঢ়াইছিল। তাৰ পিছৰ পৰাই মানুহে গতিৰ বিষয়ে ভালদৰে জনা হল। কিন্তু তেতিয়াওঁ এটা সমস্যা অহৰহ থাকিল যে কোনো বস্তুৰ গতি কিদৰে নিৰ্ধাৰন কৰা হব , অৰ্থাত কোনো বস্তুৰ গতিক আমি কিহৰ সাপেক্ষে নিৰ্ধাৰন কৰিম। এটা উদাহৰণৰ সহায়ত ইয়াক বুজা যাওক –
ধৰা হ’ল আপুনি এটা ৰেইলৱে প্লেটফৰ্মত থিয় হৈ আছে আৰু আপোনাৰ বন্ধু এজন এখন ট্ৰেইনত বহি আছে, ট্ৰেইনখন ৬০ কি.মি./ ঘন্টা বেগেৰে গতিশীল হৈ আছে। এতিয়া আমি এই ক্ষেত্ৰত বিদ্যমান হৈ থকা গতিক দুটা ভিন্ন অৱস্থানৰ পৰা নিৰ্ধাৰন কৰিম।

১/ প্লেটফৰ্মত থিয় হৈ থকা অৱস্থানৰ পৰা আপোনাৰ দৃষ্টিৰে চালে দেখিব যে ট্ৰেইনখনৰ লগতে আপোনাৰ বন্ধুৱেও ট্ৰেইনখনৰ ভিতৰত থকা আন মানুহ বা বস্তুবোৰৰ সৈতে ৬০ কি.মি./ঘন্টা বেগেৰে গতি কৰি আছে,

২/ ট্ৰেইনখনৰ ভিতৰত থকা আপোনাৰ বন্ধুৱে যেতিয়া ট্ৰেইনখনৰ ভিতৰত থকা আন মানুহ বা বস্তুবোৰ চাব তেতিয়া দেখিব যে সেই সকলোবোৰ স্থিৰ হৈ আছে।

 
গতিকে দেখা গ’ল যে দুটা ভিন্ন অৱস্থানৰ (Frame of reference) পৰা পৰ্যবেক্ষন কৰাত একেটা বস্তুৰ ক্ষেত্ৰত দুটা ভিন্ন গতি পৰিলক্ষিত হল। ইয়াৰ ফলতে এটা নতুন সমস্যাৰ সৃষ্টি হল যে কোনটো নিৰ্ধাৰনক আমি শুদ্ধ বুলি বিবেচনা কৰিম। তাৰ প্ৰত্যুত্তৰ হব যে দুয়োটাই নিজৰ নিজৰ স্থানত শুদ্ধ হিচাপে বিবেচিত হব। অৰ্থাত ই নিৰ্ভৰ কৰিব যে বস্তুটোৰ গতি স্থিৰ অৱস্থাত নিৰ্ধাৰণ কৰা হৈছে নে গতিশীল অৱস্থাত কৰা হৈছে। ইয়াৰ পৰা এটা কথা স্পষ্ট হৈ পৰে যে গতি নিৰপেক্ষ বা স্বাধীন নহয়। বৰঞ্চ ই আপেক্ষিক(Relative) হে। সৰল ভাষাত কবলৈ গলে গতি নিৰ্ধাৰন কৰোতে কব লাগিব যে ইয়াক কিহৰ সাপেক্ষত নিৰ্ধাৰন কৰা হৈছে। উদাহৰনস্বৰূপে পৃথিৱীত থকা মানুহৰ বাবে পৃথিৱীখন স্থিৰ, কিন্তু যদি আমি অন্তৰিক্ষৰ পৰা পৰ্যবেক্ষণ কৰোঁ তেন্তে দেখিম যে ই গতিশীল অৱস্থাত আছে।

  
১৭ শতিকাতে এই আপেক্ষিকতাবাদৰ ধাৰণাক সাৰোগত কৰিয়েই তেতিয়াৰ পদাৰ্থ বিজ্ঞানীসকলে সিদ্ধান্ত প্ৰকাশ কৰিছিল যে কোনো স্থিৰ বা সুষম ভাৱে গতিশীল(Uniform Motion) (সমান সমান সময়ত সমান সমান দুৰত্ব অতিক্ৰম কৰা) বস্তুৰ ক্ষেত্ৰত ভৌতিক নিয়মৰ কোনো সালসলনি নহয়। উদাহৰনস্বৰূপে আমি এই কথাটোক এনেকৈ বুজাব পাৰো যে সেই প্লেটফৰ্মত থিয় হৈ থকা মানুহজনৰ দ্বাৰা সংঘটিত কোনো ভৌতিক ক্ৰিয়াৰ মান আৰু ট্ৰেইনখনৰ ভিতৰত থকা মানুহজনে কৰা একেই কোনো ভৌতিক ক্ৰিয়াৰ মান সদায় সমান হব। নিউটনৰ সময়ৰ পৰা গ্ৰহণ কৰি অহা এই সিদ্ধান্তটোকে কোৱা হয় “ক্লাছিকেল থিয়ৰী অৱ ৰিলেটিভিটি”(Classical Theory Of Relativity) বা “আপেক্ষিকতাবাদৰ শাস্ত্ৰীয় মতবাদ”। ১৭ শতিকাৰ পৰা ১৯ শতিকালৈকে আপেক্ষিকতাবাদৰ এই শাস্ত্ৰীয় মতবাদে কোনো প্ৰত্যাহ্বানৰ সন্মুখীন নোহোৱাকৈ চৰ্চিত হৈ আহিছিল। কিন্তু ই তেতিয়া প্ৰত্যাহ্বানৰ সন্মুখীন হল যেতিয়া মেক্সৱেল নামৰ বিজ্ঞানীজনৰ সিদ্ধান্তসমুহক পৰীক্ষাগতভাৱে ব্যৱহাৰ কৰাত আৱিস্কৃত হল যে এই বিশ্বব্ৰক্ষ্মাণ্ডত আৰু এবিধ গতি আছে যাৰ মান কেতিয়াওঁ সাপেক্ষ নহয়, ই নিৰপেক্ষ হয়। ই হল পোহৰৰ গতি, যাৰ মান যিকোনো অৱস্থাত, যিকোনো স্থানভেদে সদায়েই ধ্ৰুৱক(Constant) – ২৯৯৭৯২৪৫৮মিটাৰ/ ছেকেণ্ড (প্ৰায় তিনি লাখ কিলোমিটাৰ প্ৰতি ছেকেণ্ডত)। অৰ্থাত লাগিলে স্থিৰ অৱস্থাতেই নিৰ্ধাৰন কৰা হওঁক বা গতিশীল অৱস্থাত – পোহৰৰ বেগ সদায়েই একেই থাকিব। ইয়াৰ পিছৰে পৰাই সেই কেতিয়াওঁ প্ৰত্যাহ্বানৰ সন্মুখীন নোহোৱাকৈ থকা আপেক্ষিকতাবাদৰ এই শাস্ত্ৰীয় মতবাদৰ লগতে নিউটনে আগবঢ়োৱা সমুহ গতি বিষয়ক মতবাদ সমুহৰেই সাৰ্বজনীন (Universal) গ্ৰহনযোগ্যতাৰ ওপৰত প্ৰশ্নৰ অৱতাৰনা হবলৈ ধৰিলে যে পৃথিৱীৰ ক্ষেত্ৰত ভৌতিকভাৱে গ্ৰহণযোগ্য হোৱা এই সুত্ৰ সমুহ বিশ্বব্ৰক্ষ্মাণ্ডৰ প্ৰতিটো বস্তুৰ ক্ষেত্ৰতে প্ৰযোজ্য হ’ব নে, বিশেষকৈ পোহৰৰ ক্ষেত্ৰত? এই দোমোজাৰ সন্ধিক্ষণতে এজন কালজয়ী বিজ্ঞানীয়ে মানৱজাতিলৈ আগবঢ়ালে বিজ্ঞানৰ ইতিহাসৰ আটাইতকৈ আশ্চৰ্যকৰ মতবাদ – “আপেক্ষিকতাবাদৰ বিশেষ মতবাদ”। তেওঁ হ’ল – চাৰ এলবাৰ্ট আইনষ্টাইন। এই মতবাদ আগবঢ়োৱাৰ আগলৈকে তেওঁৰ মগজুত অহৰহ চিন্তা চলি আছিল যে যদি হে পোহৰে সাধাৰণ ধৰাৰ অন্য সকলো বস্তুৰ ক্ষেত্ৰত প্ৰয়োজ্য হোৱা ভৌতিক নিয়ম নামানে তেন্তে ইয়াৰ ক্ষেত্ৰত সাধাৰণ প্ৰাকৃতিক নিয়মসমুহ কিদৰে বাহাল থাকিব। তেওঁৰ সেই চিন্তাৰ ফলশ্ৰুতিতেই সৃষ্টি হল – আপেক্ষিকতাবাদৰ বিশেষ মতবাদ। থোৰতে কবলৈ গলে এই মতবাদৰ মুল অৰ্থ হ’ল যে – ১/পোহৰে বা পোহৰৰ বেগত গতি কৰা কোনো বস্তুৰ গতি স্বাধীন বা নিৰপেক্ষ হলেও (অৰ্থাত ই পৰ্যবেক্ষক সাপেক্ষ নহয়, ই নিৰপেক্ষ হয়) ই সদায়েই প্ৰকৃতিৰ(পদাৰ্থ বিজ্ঞানৰ) সাধাৰণ নিয়মসমুহ ভংগ নকৰে, আৰু প্ৰকৃতিৰ সাধাৰণ নিয়মসমুহ বৰ্তাই ৰাখিবলৈ যাওঁতে ই স্থান-কালৰেই সালসলনি ঘটায়।

 
২/উৎস , মাধ্যম নিৰ্বিশেষে পোহৰৰ বেগ সদায় ধ্ৰুৱক।

এটা সাধাৰণ উদাহৰণৰ সহায়েৰে আমি ইয়াক বুজিবলৈ চাম।
সেই আগৰ উদাহৰনটোকে আকৌ বিবেচনা কৰা যাওক যে আপুনি এটা ৰেইলৱে প্লেটফৰ্মত থিয় হৈ ট্ৰেইনত বহি থকা আপোনাৰ বন্ধুজনক পৰ্যবেক্ষণ কৰি আছে। এইবাৰ এই উদাহৰনটোত অলপ সালসলনি কৰা হওঁক। ধৰা হ’ল আপোনাৰ বন্ধুজন এইবাৰ ট্ৰেইনত বহি থকাৰ পৰিবৰ্তে ট্ৰেইনখনৰ ওপৰত ট্ৰেইন খনৰ গতিৰ দিশতে ১০কি.মি./ ঘন্টা বেগেৰে দৌৰি আছে আৰু ট্ৰেইনখনৰ বেগ হল ৬০ কি.মি./ ঘন্টা। গতিকে আপোনাৰ বন্ধুজনৰ মুঠ বেগ হব = ১০কি.মি./ ঘন্টা + ৬০কি.মি./ ঘন্টা = ৭০কি.মি./ঘন্টা।

কিন্তু এই গোটেইবোৰ গণনা খেলিমেলি হৈ যাব যদিহে আমি ধৰি লও যে ট্ৰেইনখনে পোহৰৰ বেগত গতি কৰি আছে আৰু তাৰ ওপৰত আপোনাৰ বন্ধুজনেও পোহৰৰ বেগত গতি কৰি আছে। তেনেস্থলত সাধাৰণ গণনা মতে আপোনাৰ বন্ধুজনৰ বেগ হ’ব লাগিছিল = ৩ লাখ কি.মি./ ছে +৩ লাখ কি. মি./ ছে= ৬ লাখ কি. মি./ ছে।
কিন্তু বাস্তৱিকত তেনে নহয়, আপুনি তেনেস্থলত আপোনাৰ বন্ধুক ৩ লাখ কি.মি./ ছে বেগত, অৰ্থাৎ পোহৰৰ বেগত হে গতি কৰা দেখিব। কিয় দুগুনলৈ বৃদ্ধি নহল আপোনাৰ বন্ধুৰ বেগ?

ইয়াৰ ব্যাখ্যা দিবলৈ যাওঁতেই আইনষ্টাইনে আগবঢ়ালে বিখ্যাত স্থান-কাল বা টাইম-স্পেইচৰ(Space-Time) ধাৰনা। ইয়াৰ সৰল ব্যাখ্যা হল এনেধৰনৰ যে কোনো বস্তুৱে পোহৰৰ বেগত গতি কৰিলে ইয়াৰ বেগ ধ্ৰুৱক কৰি ৰাখিবলৈ যাওঁতে এনে এক ব্যৱস্থাপনা হয় যে স্থান আৰু কালৰেই নিজৰ মাজত আন্ত:পৰিৱৰ্তন (Interchange) হয়। এক অৰ্থত স্থান আৰু কাল অবিচ্ছিন্ন।

গাণিতিক ভাৱে যদি আমি বুজিবলৈ যাওঁ তেন্তে, আমি জানো যে – 
দ্ৰুতি = দুৰত্ব/ সময় (Speed=Distance/Time), এই সমিকৰণৰ পৰা এই কথা স্পষ্ট হৈ পৰে যে দ্ৰুতি(Speed) একেই ৰাখিবলৈ হলে দুৰত্ব(স্থান) আৰু সময়(কাল)ৰ নিজৰ মাজতেই স্বত:স্ফুৰ্তভাৱে সালসলনি হব লাগিব। কেনেকৈ ই সম্ভৱ হয় আমি তাক বুজিবলৈ হলে সেই ট্ৰেইনৰ উদাহৰণটোলৈ আকৌ উভটি যাব লাগিব।
যেতিয়া আপুনি প্লেটফৰ্মৰ পৰা পোহৰৰ বেগত গতিশীল আপোনাৰ বন্ধু সহিতে ট্ৰেইনখন পৰ্যবেক্ষণ কৰিব তেতিয়া দেখিব যে ট্ৰেইনখন আগতকৈ চুটি হৈ পৰিছে(স্পেইচ)। আৰু সেই সময়তে কিবা প্ৰকাৰে আপুনি যদি আপোনাৰ হাতত থকা হাত ঘড়ীটো আৰু ট্ৰেইনৰ ভিতৰত থকা আপোনাৰ বন্ধুৰ হাতত থকা হাত ঘড়ীটো পৰীক্ষা কৰিবলৈ সুবিধা পায় তেন্তে দেখিব যে আচৰিত ধৰনেৰে আপোনাৰ বন্ধুৰ হাত ঘড়ীটো ধীৰ গতিৰে চলিছে আপোনাৰটোৰ তুলনাত(টাইম)। অৰ্থাৎ আপোনাৰ তুলনাত আপোনাৰ বন্ধুৰ বাবে সময় লাহে লাহে পাৰ হৈছে। কিন্তু আপোনাৰ বন্ধুজনে এই পৰিৱৰ্তন সমূহ স্বাভাৱিক যেনেই দেখিব , অৰ্থাৎ তেওঁ তেওঁৰ ঘড়ীটো সঠিক গতিত চলি থকাই পাব বা ট্ৰেইনখনৰ দৈৰ্ঘও একেই দেখিব। ইয়াৰ ফলত এনেকুৱা এক আজৱ কাৰবাৰ হব যে আপোনাৰ বন্ধুজনে যদি কেনেবাকৈ সেই ট্ৰেইনখনেৰে এদিনৰ বাবে যাত্ৰা কৰি উভটি আহে তেন্তে তেতিয়ালৈ আপুনি আপোনাৰ জীৱনৰ যিমান সময় পাৰ কৰিব তাতকৈ বহুত কম সময় হে পাৰ হব আপোনাৰ বন্ধুৰ জীৱনৰ। ইয়াৰ পৰাই সময় যাত্ৰাৰ দৰে ধাৰণাৰ সৃষ্টি হৈছিল। ১৯৭৭ চনত নাচা’ই প্ৰেৰণ কৰা কৃত্ৰিম উপগ্ৰহত পৃথিৱীৰ সময় মতে মিলাই দুটা ঘড়ী মহাকাশলৈ প্ৰেৰণ কৰিছিল। তেতিয়া দেখিছিল যে ঘড়ী কেইটাৰ সময় আৰু পৃথিৱীৰ ঘড়ীৰ সময়ৰ মাজত নুন্যতম হ’লেও পাৰ্থক্য আছে। সেই বাবেই এই আধুনিক সময়ত জি.পি.এচ. সমূহৰ কাৰ্যকুশলতা সঠিক আৰু নিখুঁত ৰূপত ৰাখিবলৈ এই সময়ৰ পাৰ্থক্যটো দৃষ্টিত ৰাখি সেই অনুপাতে সময় চেট কৰা হয় ।

এতিয়া আমি বিবেচনা কৰিম বস্তুৰ ভৰৰ (Mass)কথা। আইনষ্টাইনৰ এই মতবাদৰ পৰা এটা সিদ্ধান্তলৈ আহিব পৰা গৈছিল যে বস্তুৰ বেগ বৃদ্ধি হ’লে তাৰ ভৰো বৃদ্ধি হ’ব আৰু তাৰ ফলস্বৰূপে বস্তুটোৱে বহন কৰা শক্তিৰো (Energy)বৃদ্ধি হ’ব। ইয়াৰ পৰা স্পষ্ট হৈ পৰে যে বস্তুৰ ভৰ আৰু শক্তি পাৰস্পৰিক ভাবে আন্তঃপৰিৱৰ্তনশীল। অৰ্থাৎ ভৰ শক্তিলৈ ৰূপান্তৰিত হয় আৰু শক্তি বস্তুৰ ভৰলৈ ৰূপান্তৰিত হয় (কৌতুকৰ ৰহন সানি কবলৈ গলে সেই “ফুলনি মানে বাগিছা, বাগিছা মানে ফুলনি”ৰ নিচিনা কথাটো)। ইয়াৰ পৰাই আইনষ্টাইনে তেওঁৰ সেই বিখ্যাত সমীকৰণটো আগবঢ়াইছিল যে বস্তুৰ শক্তি তাৰ ভৰ আৰু পোহৰৰ বেগৰ বৰ্গৰ পুৰণফলৰ সমান, e= m (c x c)।
আইনষ্টাইনৰ এই মতবাদক এই বাবেই আপেক্ষিকতাবাদৰ বিশেষ মতবাদ বোলা হয় কাৰণ ই এক বিশেষ চৰ্ত (Condition) সাপেক্ষে হে প্ৰযোজ্য হয়। ই তেতিয়া হে প্ৰযোজ্য হ’ব পাৰে যেতিয়া বস্তু এটাই সুষম গতিৰে(Uniform Motion) গতিশীল হৈ থাকিব। ত্বৰিত গতিৰ ক্ষেত্ৰত এই মতবাদ প্ৰযোজ্য নহয়। তেনে ক্ষেত্ৰত আমি আলোচনা কৰিম আপেক্ষিকতাবাদৰ সাধাৰণ মতবাদ(General Theory Of Relativity)। পৰৱৰ্তী সময়ত ইয়াৰ বিষয়ে আলোচনা কৰিবলৈ চেষ্টা কৰিম ।