কিভাবে আপেক্ষিকতা সম্পর্কে চিন্তা

নিউটনীয় পদার্থবিজ্ঞানে, স্থান এবং সময়ের তাদের স্বতন্ত্র পরিচয় ছিল এবং কেউ কখনও তাদের মিশ্রিত করতে পারেনি। 20 শতকের গোড়ার দিকে একত্রিত আপেক্ষিকতা তত্ত্বের সাথে, স্থান-কাল সম্পর্কে কথা বলা প্রায় অনিবার্য হয়ে ওঠে। আপেক্ষিকতায়, এটা আর সত্য নয় যে স্থান এবং সময়ের আলাদা, উদ্দেশ্যমূলক অর্থ রয়েছে। যা আসলেই বিদ্যমান তা হল স্থান-কাল, এবং এটিকে স্থান ও সময়ের মধ্যে কেটে ফেলা নিছক একটি দরকারী মানব সম্মেলন।

আপেক্ষিকতাকে বোঝা কঠিন হওয়ার জন্য একটি খ্যাতির একটি বড় কারণ হল যে আমাদের অন্তর্দৃষ্টি আমাদের স্থান এবং সময়কে আলাদা জিনিস হিসাবে ভাবতে প্রশিক্ষণ দেয়। আমরা বস্তুগুলিকে "মহাকাশ"-এ সীমাবদ্ধ হিসাবে অনুভব করি এবং এটি একটি সুন্দর বস্তুনিষ্ঠ সত্য বলে মনে হয়। শেষ পর্যন্ত এটি আমাদের জন্য যথেষ্ট কারণ আমরা সাধারণত আলোর গতির চেয়ে অনেক কম বেগে মহাকাশে ভ্রমণ করি, তাই প্রাক-আপেক্ষিক পদার্থবিদ্যা কাজ করে।

কিন্তু অন্তর্দৃষ্টি এবং তত্ত্বের মধ্যে এই অমিল একটি স্থান-কালের দৃষ্টিকোণে লাফিয়ে কিছুটা ভয় দেখায়। কি খারাপ, আপেক্ষিকতার উপস্থাপনাগুলি প্রায়শই নীচের দিকের দৃষ্টিভঙ্গি গ্রহণ করে - তারা স্থান এবং সময়ের আমাদের দৈনন্দিন ধারণা দিয়ে শুরু করে এবং আপেক্ষিকতার নতুন প্রসঙ্গে তাদের পরিবর্তন করে।

আমরা একটু ভিন্ন হতে যাচ্ছি. বিশেষ আপেক্ষিকতায় আমাদের রুটটিকে টপ-ডাউন হিসাবে ভাবা যেতে পারে, একটি ইউনিফাইড স্পেস-টাইমের ধারণাকে গুরুত্ব সহকারে নেওয়া থেকে শুরু করে এবং এর অর্থ কী তা দেখা। আমাদের মস্তিষ্ককে কিছুটা প্রসারিত করতে হবে, তবে ফলাফলটি হবে আমাদের মহাবিশ্বের আপেক্ষিক দৃষ্টিভঙ্গির আরও গভীর উপলব্ধি।

আপেক্ষিকতার বিকাশ সাধারণত অ্যালবার্ট আইনস্টাইনকে দায়ী করা হয়, তবে তিনি একটি তাত্ত্বিক ভবনের জন্য ক্যাপস্টোন সরবরাহ করেছিলেন যা জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল 1860-এর দশকে তড়িৎচুম্বকত্বের একক তত্ত্বে বিদ্যুৎ এবং চুম্বকত্বকে একীভূত করার পর থেকে নির্মাণাধীন ছিল। ম্যাক্সওয়েলের তত্ত্ব ব্যাখ্যা করেছে আলো কী - ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ক্ষেত্রের একটি দোদুল্যমান তরঙ্গ - এবং আলো যে গতিতে ভ্রমণ করে তার সাথে এটি একটি বিশেষ তাত্পর্য যুক্ত বলে মনে হয়। নিজে থেকেই বিদ্যমান একটি ক্ষেত্রের ধারণাটি সেই সময়ে বিজ্ঞানীদের কাছে সম্পূর্ণ স্বজ্ঞাত ছিল না, এবং আলোক তরঙ্গে আসলে কী "দোলাচ্ছে" তা ভাবা স্বাভাবিক ছিল।

বিভিন্ন পদার্থবিজ্ঞানী আলোর একটি মাধ্যমে প্রচারিত হওয়ার সম্ভাবনা নিয়ে তদন্ত করেছিলেন তারা আলোকিত ইথার নামে অভিহিত করেছেন। কিন্তু কেউই এই জাতীয় ইথারের প্রমাণ খুঁজে পায়নি, তাই তারা এই পদার্থটি কেন সনাক্ত করা যায় না তা ক্রমবর্ধমান জটিল কারণ উদ্ভাবন করতে বাধ্য হয়েছিল। 1905 সালে আইনস্টাইনের অবদান ছিল যে ইথার সম্পূর্ণরূপে অপ্রয়োজনীয় হয়ে উঠেছে, এবং আমরা এটি ছাড়া পদার্থবিজ্ঞানের নিয়মগুলি আরও ভালভাবে বুঝতে পারি। আমাদের যা করতে হয়েছিল তা হল স্থান এবং সময়ের একটি সম্পূর্ণ নতুন ধারণা গ্রহণ করা। (ঠিক আছে, এটি অনেক, কিন্তু এটি সম্পূর্ণরূপে মূল্যবান বলে প্রমাণিত হয়েছে।)

আইনস্টাইনের তত্ত্বটি আপেক্ষিকতার বিশেষ তত্ত্ব বা বিশেষ আপেক্ষিকতা হিসাবে পরিচিত হয়েছিল। তার মৌলিক গবেষণাপত্রে, "চলমান দেহের বৈদ্যুতিক গতিবিদ্যার উপর,” তিনি দৈর্ঘ্য এবং সময়কাল সম্পর্কে চিন্তা করার নতুন উপায়ের জন্য যুক্তি দিয়েছিলেন। তিনি আলোর গতির বিশেষ ভূমিকা ব্যাখ্যা করেছিলেন যে মহাবিশ্বে একটি পরম গতির সীমা রয়েছে - এমন একটি গতি যেখানে আলো কেবলমাত্র ফাঁকা স্থানের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় ভ্রমণ করে - এবং প্রত্যেকেই সেই গতিকে একই রকম হতে পরিমাপ করবে, তারা কিভাবে চলন্ত ছিল কোন ব্যাপার না. এই কাজটি করার জন্য, তাকে সময় এবং স্থান সম্পর্কে আমাদের প্রচলিত ধারণাগুলি পরিবর্তন করতে হয়েছিল।

কিন্তু তিনি স্থান এবং সময়কে একটি একক একীভূত স্থান-কালের সাথে যুক্ত করার পক্ষে এতটা এগিয়ে যাননি। এই পদক্ষেপটি 20 শতকের গোড়ার দিকে তার প্রাক্তন বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক হারমান মিনকোস্কির কাছে ছেড়ে দেওয়া হয়েছিল। বিশেষ আপেক্ষিকতার ক্ষেত্রটি আজ মিনকোস্কি স্পেস-টাইম নামে পরিচিত।

একবার আপনার কাছে স্থান-কালকে একটি ইউনিফাইড ফোর-ডাইমেনশনাল কন্টিনিউম হিসেবে ভাবার ধারণা পাওয়া গেলে, আপনি এর আকৃতি সম্পর্কে প্রশ্ন করা শুরু করতে পারেন। স্থান-কাল সমতল নাকি বক্র, স্থির বা গতিশীল, সসীম নাকি অসীম? Minkowski স্থান-কাল সমতল, স্থির এবং অসীম।

আইনস্টাইন তার তত্ত্বে কীভাবে অভিকর্ষ বলকে অন্তর্ভুক্ত করা যায় তা বোঝার জন্য এক দশক ধরে কাজ করেছিলেন। তার চূড়ান্ত অগ্রগতি ছিল যে স্থান-কাল গতিশীল এবং বাঁকা হতে পারে এবং সেই বক্রতার প্রভাবগুলি আপনি এবং আমি "মাধ্যাকর্ষণ" হিসাবে অনুভব করি। এই অনুপ্রেরণার ফল যাকে আমরা এখন সাধারণ আপেক্ষিকতা বলি।

তাই বিশেষ আপেক্ষিকতা হল একটি স্থির, সমতল স্থান-কালের তত্ত্ব, মাধ্যাকর্ষণ ছাড়াই; সাধারণ আপেক্ষিকতা হল গতিশীল স্থান-কালের তত্ত্ব, যেখানে বক্রতা মহাকর্ষের জন্ম দেয়। উভয়ই "শাস্ত্রীয়" তত্ত্ব হিসাবে গণনা করে যদিও তারা নিউটনীয় বলবিদ্যার কিছু নীতি প্রতিস্থাপন করে। পদার্থবিদদের কাছে, ক্লাসিক্যাল মানে "অ-আপেক্ষিক" নয়; এর অর্থ "নন-কোয়ান্টাম।" শাস্ত্রীয় পদার্থবিদ্যার সমস্ত নীতি আপেক্ষিক প্রেক্ষাপটে সম্পূর্ণরূপে অক্ষত।

স্থান ও সময়ের বিচ্ছিন্নতার জন্য আমাদের প্রাক-আপেক্ষিকতা ত্যাগ করতে ইচ্ছুক হওয়া উচিত এবং তাদের স্থান-কালের একীভূত অঙ্গনে দ্রবীভূত হতে দেওয়া উচিত। সেখানে যাওয়ার সর্বোত্তম উপায় হল "সময়" বলতে আমরা কী বুঝি সে সম্পর্কে আরও সাবধানে চিন্তা করা। এবং এটি করার সর্বোত্তম উপায় হ'ল আবারও ফিরে আসা, আমরা কীভাবে স্থান সম্পর্কে চিন্তা করি।

মহাকাশে দুটি অবস্থান বিবেচনা করুন, যেমন আপনার বাড়ি এবং আপনার প্রিয় রেস্টুরেন্ট। তাদের মধ্যে দূরত্ব কত?

ওয়েল, এটা নির্ভর করে, আপনি অবিলম্বে ভাবেন. "কাক উড়ে যাওয়ার মতো" দূরত্ব রয়েছে, যদি আমরা দুটি বিন্দুর মধ্যে একটি পুরোপুরি সরল-রেখার পথ নেওয়ার কল্পনা করতে পারি। কিন্তু বাস্তব-বিশ্বের যাত্রায় আপনি যে দূরত্বটি ভ্রমণ করবেন তাও রয়েছে, যেখানে সম্ভবত আপনি সর্বজনীন রাস্তা এবং ফুটপাতে সীমাবদ্ধ, বিল্ডিং এবং পথের অন্যান্য বাধা এড়াতে পারবেন। আপনি যে পথটি নেবেন তা সবসময় কাক উড়ে যাওয়ার দূরত্বের চেয়ে দীর্ঘ হবে, যেহেতু একটি সরল রেখা হল দুটি বিন্দুর মধ্যে সবচেয়ে কম দূরত্ব।

এখন স্থান-কালের দুটি ঘটনা বিবেচনা করুন। আপেক্ষিকতা তত্ত্বের প্রযুক্তিগত পরিভাষায়, একটি "ইভেন্ট" হল মহাবিশ্বের একটি মাত্র বিন্দু, স্থান এবং সময় উভয়ের অবস্থান দ্বারা নির্দিষ্ট করা হয়। একটি ইভেন্ট, এটিকে A বলুন, হতে পারে "সন্ধ্যা 6 টায় বাড়িতে" এবং ইভেন্ট B হতে পারে "সন্ধ্যা 7 টায় রেস্তোরাঁয়" এই দুটি ঘটনা আপনার মনে স্থির রাখুন এবং A এবং B এর মধ্যে একটি যাত্রা সম্পর্কে চিন্তা করুন। আপনি শীঘ্র B পেতে তাড়াহুড়ো করতে পারে না; আপনি যদি রেস্তোরাঁয় 6:45 এ পৌঁছান, তাহলে আপনাকে বসতে হবে এবং 7 টা পর্যন্ত অপেক্ষা করতে হবে স্পেস-টাইমে ইভেন্টে পৌঁছানোর জন্য আমরা B লেবেল করেছি।

এখন আমরা নিজেদেরকে প্রশ্ন করতে পারি, যেমন আমরা বাড়ি এবং রেস্তোরাঁর মধ্যে স্থানিক দূরত্বের জন্য করেছি, এই দুটি ঘটনার মধ্যে কতটা সময় কেটে যায়।

আপনি এটি একটি কৌশল প্রশ্ন মনে হতে পারে. যদি একটি ঘটনা সন্ধ্যা 6 টায় হয় এবং অন্যটি সন্ধ্যা 7 টায় হয়, তাদের মধ্যে এক ঘন্টা থাকে, তাই না?

এত দ্রুত নয়, আইনস্টাইন বলেছেন। একটি পুরানো, বিশ্বের নিউটনিয়ান ধারণা, নিশ্চিত. সময় পরম এবং সার্বজনীন, এবং যদি দুটি ঘটনার মধ্যে সময় এক ঘন্টা হয়, তবে এটিই বলতে হবে।

আপেক্ষিকতা একটি ভিন্ন গল্প বলে। এখন "সময়" বলতে কী বোঝায় তার দুটি স্বতন্ত্র ধারণা রয়েছে। সময়ের একটি ধারণা স্থান-কালের একটি সমন্বয় হিসাবে। স্পেস-টাইম একটি চার-মাত্রিক ধারাবাহিকতা, এবং যদি আমরা এর মধ্যে অবস্থানগুলি নির্দিষ্ট করতে চাই, তবে এটির প্রতিটি বিন্দুতে "সময়" নামক একটি সংখ্যা সংযুক্ত করা সুবিধাজনক। আমরা যখন "সন্ধ্যা 6 pm" এবং "7 pm" চিন্তা করি তখন এটি সাধারণত আমাদের মনে থাকে যেগুলি স্থান-সময়ের একটি সমন্বয়ের মান, লেবেল যা আমাদের ইভেন্টগুলি সনাক্ত করতে সহায়তা করে। আমরা যখন বলি "সন্ধ্যা ৭টায় রেস্তোরাঁয় দেখা হবে" তখন আমরা কী বোঝাতে চাইছি তা সবারই বুঝতে হবে

কিন্তু, আপেক্ষিকতা বলে, ঠিক যেমন কাক উড়ে যাওয়ার দূরত্ব সাধারণত মহাকাশের দুটি বিন্দুর মধ্যে আপনি যে দূরত্বে ভ্রমণ করেন তার থেকে ভিন্ন, আপনি যে সময়কালটি অনুভব করেন তা সর্বজনীন স্থানাঙ্ক সময়ের সমান হবে না। আপনি ভ্রমণে আপনার সাথে বহন করা একটি ঘড়ি দ্বারা পরিমাপ করা যেতে পারে এমন অনেক সময় অনুভব করেন। এই পথ বরাবর সঠিক সময়. এবং একটি ঘড়ি দ্বারা পরিমাপ করা সময়কাল, ঠিক আপনার গাড়ির ওডোমিটার দ্বারা পরিমাপ করা দূরত্বের মতো, আপনি যে পথটি নিয়েছেন তার উপর নির্ভর করবে।

"সময় আপেক্ষিক" বলার অর্থ এটির একটি দিক। আমরা স্থান-কালের সমন্বয়ের পরিপ্রেক্ষিতে একটি সাধারণ সময় এবং একটি ব্যক্তিগত সময় সম্পর্কে চিন্তা করতে পারি যা আমরা ব্যক্তিগতভাবে আমাদের পথ ধরে অনুভব করি। এবং সময় স্থানের মতো - এই দুটি ধারণা মিলে যাওয়ার দরকার নেই। (যেমন ঐতিহাসিক পিটার গ্যালিসন উল্লেখ করেছেন, এটি একটি কাকতালীয় ঘটনা নয় যে আইনস্টাইন এমন একটি সময়ে একটি সুইস পেটেন্ট অফিসে কাজ করেছিলেন যখন দ্রুত রেল ভ্রমণ ইউরোপীয়দের ভাবতে বাধ্য করেছিল যে মহাদেশের অন্যান্য শহরে এটি কোন সময় ছিল, যাতে এটি আরও ভালভাবে তৈরি করা যায়। ঘড়ি একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রযুক্তিগত সীমান্ত হয়ে উঠেছে।)

তবুও, এমন কিছু উপায় থাকতে হবে যেখানে সময় স্থানের মতো নয়, অন্যথায় আমরা তার নিজস্ব লেবেলের প্রাপ্য হিসাবে সময়কে আলাদা করার পরিবর্তে কেবল চার-মাত্রিক স্থান সম্পর্কে কথা বলব। এবং আমরা এখানে সময়ের তীরের কথা ভাবছি না - এই মুহূর্তে, আমরা কিছু চলমান অংশ সহ একটি সরল পৃথিবীতে আছি, যেখানে এনট্রপি এবং অপরিবর্তনীয়তা আমাদের চিন্তা করতে হবে না।

পার্থক্য হল: মহাকাশে, একটি সরল রেখা দুটি বিন্দুর মধ্যে সবচেয়ে কম দূরত্ব বর্ণনা করে। স্পেস-টাইমে, বিপরীতে, একটি সরল পথ দুটি ঘটনার মধ্যে সবচেয়ে দীর্ঘ অতিবাহিত সময় প্রদান করে। এটি হল স্বল্পতম দূরত্ব থেকে দীর্ঘতম সময়ে ফ্লিপ যা সময়কে স্থান থেকে আলাদা করে।

স্থান-কালের একটি "সরল পথ" দ্বারা, আমরা মহাকাশে একটি সরল রেখা এবং ভ্রমণের একটি ধ্রুবক বেগ উভয়কেই বুঝি। অন্য কথায়, একটি জড় গতিপথ, যার কোনো ত্বরণ নেই। স্পেস-টাইমে দুটি ইভেন্ট ঠিক করুন — মহাকাশে দুটি অবস্থান এবং সময়ের সাথে সংশ্লিষ্ট মুহূর্তগুলি। একজন ভ্রমণকারী তাদের মধ্যে একটি সরল রেখায় স্থির বেগে যাত্রা করতে পারে (সঠিক সময়ে পৌঁছানোর জন্য তাদের জন্য সেই বেগ যাই হোক না কেন) অথবা তারা অ-জড়তা পথে পিছন পিছন জিপ করতে পারে। পিছনে এবং সামনের রুটটি সর্বদা আরও স্থানিক দূরত্বকে জড়িত করবে, তবে সরল সংস্করণের তুলনায় কম সঠিক সময় অতিবাহিত হবে।

কেন এটা যে ভালো হয়? কারণ পদার্থবিদ্যা তাই বলে। অথবা, যদি আপনি পছন্দ করেন, কারণ মহাবিশ্ব এমনই। হয়তো আমরা শেষ পর্যন্ত কিছু গভীর কারণ উন্মোচন করব কেন এটি এইভাবে হতে হয়েছিল, কিন্তু আমাদের জ্ঞানের বর্তমান অবস্থায় এটি এমন একটি ভিত্তি অনুমান যার উপর আমরা পদার্থবিদ্যা তৈরি করি, আমরা গভীর নীতিগুলি থেকে প্রাপ্ত একটি উপসংহার নয়। মহাকাশে সরল রেখা হল সবচেয়ে কম সম্ভাব্য দূরত্ব; স্পেস-টাইমে সরল পথগুলিই দীর্ঘতম সম্ভাব্য সময়।

এটি বিপরীতমুখী বলে মনে হতে পারে যে বৃহত্তর দূরত্বের পথগুলি কম উপযুক্ত সময় নেয়। ঠিক আছে. যদি এটি স্বজ্ঞাত হয় তবে ধারণাটি নিয়ে আসতে আপনার আইনস্টাইন হওয়ার দরকার ছিল না।

থেকে অভিযোজিত মহাবিশ্বের সবচেয়ে বড় ধারণা পেঙ্গুইন র্যান্ডম হাউস এলএলসি-এর একটি বিভাগ, পেঙ্গুইন পাবলিশিং গ্রুপের একটি ছাপ, ডটনের অনুমতি নিয়ে শন ক্যারল দ্বারা। কপিরাইট © 2022 শন ক্যারল দ্বারা।