অ্যালবার্ট আইনস্টাইন দ্বারা বিকশিত আপেক্ষিকতা তত্ত্বটি পদার্থবিজ্ঞানের সবচেয়ে যুগান্তকারী ধারণাগুলির মধ্যে একটি। এই তত্ত্বটি মৌলিকভাবে সময়, স্থান এবং মাধ্যাকর্ষণ সম্পর্কে আমাদের বোঝার পরিবর্তন করেছে। এটি দুটি ভাগে বিভক্ত: আপেক্ষিকতার বিশেষ তত্ত্ব এবং আপেক্ষিকতার সাধারণ তত্ত্ব।
আপেক্ষিকতার বিশেষ তত্ত্ব
1905 সালে আইনস্টাইন দ্বারা প্রস্তাবিত আপেক্ষিকতার বিশেষ তত্ত্ব, রেফারেন্সের জড় ফ্রেমে বস্তুর আচরণের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে, যা দৃষ্টিকোণগুলি ধ্রুবক বেগে চলমান। এই তত্ত্বটি দুটি মূল নীতির প্রবর্তন করেছিল: আপেক্ষিকতার নীতি এবং আলোর গতির স্থায়িত্ব।
আপেক্ষিকতার নীতি
আপেক্ষিকতার নীতি বলে যে পদার্থবিজ্ঞানের সূত্রগুলি সমস্ত জড়ীয় রেফারেন্সের ফ্রেমে একই। এর অর্থ হল আপনি বিশ্রামে থাকুন বা স্থির গতিতে চলুন না কেন, পদার্থবিজ্ঞানের নিয়মগুলি পরিবর্তন হয় না। এই নীতির একটি আকর্ষণীয় পরিণতি হল আপনার রেফারেন্সের ফ্রেমের বাইরে না তাকিয়ে আপনি নড়াচড়া করছেন নাকি বিশ্রামে আছেন তা পার্থক্য করতে অক্ষমতা।
আলোর গতির স্থায়িত্ব
আইনস্টাইনের তত্ত্ব দাবি করে যে ভ্যাকুয়ামে আলোর গতি স্থির এবং আলোর উৎস বা পর্যবেক্ষকের গতি দ্বারা প্রভাবিত হয় না। এই গতি প্রায় \(299,792\) কিলোমিটার প্রতি সেকেন্ডে ( \(c\) )। এটি এই ধারণা নিয়ে আসে যে সময় এবং স্থান আপেক্ষিক ধারণা। পর্যবেক্ষকের গতির অবস্থার উপর নির্ভর করে একই ঘটনা বিভিন্ন সময়ে এবং অবস্থানে ঘটতে পারে।
সময় প্রসারণ
আপেক্ষিকতার বিশেষ তত্ত্বের সবচেয়ে আকর্ষণীয় ফলাফলগুলির মধ্যে একটি হল সময় প্রসারণ। এই প্রভাবের অর্থ হল বিভিন্ন জড় ফ্রেমে পর্যবেক্ষকদের জন্য বিভিন্ন হারে সময় চলে যায়। সময়ের প্রসারণ বর্ণনাকারী সূত্রটি হল: \( t' = \frac{t}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}} \) যেখানে \(t'\) হল সময়ের ব্যবধান গতিশীল পর্যবেক্ষক দ্বারা পরিমাপ করা হয়, \(t\) হল স্থির পর্যবেক্ষক দ্বারা পরিমাপ করা সময়ের ব্যবধান, \(v\) হল চলমান পর্যবেক্ষকের বেগ এবং \(c\) হল আলোর গতি। এই সমীকরণটি দেখায় যে \(v\)\(c\) কাছে আসার সাথে সাথে \(t'\)\(t\) থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে বড় হয়ে যায়, যা নির্দেশ করে যে গতিশীল পর্যবেক্ষকের জন্য সময় ধীর হয়ে যায়।
দৈর্ঘ্য সংকোচন
দৈর্ঘ্য সংকোচন আরেকটি আকর্ষণীয় ফলাফল। বস্তুর সাপেক্ষে গতিশীল পর্যবেক্ষক দ্বারা দেখা হলে বস্তুগুলি গতির দিক থেকে ছোট দেখায়। দৈর্ঘ্য সংকোচনের সূত্র হল: \( L' = L \sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}} \) যেখানে \(L'\) হল চলমান পর্যবেক্ষক দ্বারা পরিমাপ করা দৈর্ঘ্য, \(L\) হল স্থির পর্যবেক্ষক দ্বারা পরিমাপ করা দৈর্ঘ্য, \(v\) হল চলমান পর্যবেক্ষকের বেগ, এবং \(c\) হল আলোর গতি। এটি প্রমাণ করে যে একটি বস্তুর গতি আলোর গতির কাছাকাছি আসার সাথে সাথে তার দৈর্ঘ্য হ্রাস পায়।
ভর-শক্তি সমতা
আপেক্ষিকতার বিশেষ তত্ত্ব থেকে উদ্ভূত সবচেয়ে বিখ্যাত সমীকরণ হল \(E=mc^2\) , ভর-শক্তির সমতা প্রকাশ করে। এর মানে হল ভর শক্তিতে রূপান্তরিত হতে পারে এবং তদ্বিপরীত। সমীকরণটি পারমাণবিক শক্তির বিকাশ এবং নক্ষত্রে শক্তি উৎপাদন বোঝার ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছিল।
আপেক্ষিকতার সাধারণ তত্ত্ব
1915 সালে, আইনস্টাইন ত্বরণ এবং মাধ্যাকর্ষণকে অন্তর্ভুক্ত করার জন্য তার তত্ত্বকে প্রসারিত করেছিলেন, যা আপেক্ষিকতার সাধারণ তত্ত্বের দিকে নিয়ে যায়। এই তত্ত্বটি মাধ্যাকর্ষণ বোঝার জন্য একটি নতুন কাঠামো প্রদান করেছে যা ভরের মধ্যে একটি শক্তি হিসাবে নয় বরং ভর দ্বারা সৃষ্ট স্থানকালের বক্রতা হিসাবে।
স্থানকালের বক্রতা
আপেক্ষিকতার সাধারণ তত্ত্ব পরামর্শ দেয় যে গ্রহ এবং নক্ষত্রের মতো বিশাল বস্তুগুলি তাদের চারপাশে স্থানকালের ফ্যাব্রিকে একটি বক্রতা সৃষ্টি করে। স্থানকালের এই বক্রতা, ঘুরে, বস্তুর গতি নির্দেশ করে, যা আমরা মাধ্যাকর্ষণ বল হিসাবে উপলব্ধি করি। ভর ওয়ারপ স্পেসটাইমের উপস্থিতি, এবং এই বাঁকা স্পেসটাইমে বস্তুগুলি যে পথ অনুসরণ করে তাকে আমরা মহাকর্ষীয় কক্ষপথ হিসাবে দেখি।
মহাকর্ষীয় সময় প্রসারণ
মহাকর্ষীয় সময় প্রসারণ হল আপেক্ষিকতার সাধারণ তত্ত্বের একটি ভবিষ্যদ্বাণী। এটি বলে যে বিভিন্ন মহাকর্ষীয় সম্ভাবনার অঞ্চলে সময় বিভিন্ন হারে চলে। আপনি একটি গ্রহ বা নক্ষত্রের মতো একটি বিশাল বস্তুর যত কাছে থাকবেন, ভর থেকে দূরে একটি অঞ্চলের তুলনায় ধীর সময় কেটে যাবে। পৃথিবীর পৃষ্ঠে এবং কক্ষপথে ঘড়ির সময় অতিবাহিত হওয়ার তুলনা করে পরীক্ষা-নিরীক্ষার মাধ্যমে এই প্রভাব নিশ্চিত করা হয়েছে।
পরীক্ষামূলক নিশ্চিতকরণ
অসংখ্য পরীক্ষা-নিরীক্ষা ও পর্যবেক্ষণের মাধ্যমে আপেক্ষিকতার তত্ত্ব নিশ্চিত করা হয়েছে। সবচেয়ে বিখ্যাত পরীক্ষাগুলির মধ্যে একটি ছিল 1919 সালে সূর্যগ্রহণের সময় মাধ্যাকর্ষণ দ্বারা আলোর নমনের পর্যবেক্ষণ, যা আইনস্টাইনের ভবিষ্যদ্বাণীকে সমর্থন করেছিল যে সূর্যের মতো একটি বিশাল বস্তুর কাছাকাছি যাওয়ার সময় আলো বাঁকবে। আরেকটি নিশ্চিতকরণ গ্লোবাল পজিশনিং সিস্টেম (GPS) থেকে আসে, যা আপেক্ষিকতার বিশেষ এবং সাধারণ তত্ত্ব উভয়ই বিবেচনা করে। GPS স্যাটেলাইটগুলি যে গতিতে চলে (বিশেষ আপেক্ষিকতা) এবং পৃথিবীর পৃষ্ঠের তুলনায় দুর্বল মহাকর্ষীয় ক্ষেত্র (সাধারণ আপেক্ষিকতা) উভয় দ্বারা প্রভাবিত হয়। এই আপেক্ষিক প্রভাবগুলির জন্য সামঞ্জস্যগুলি সঠিক অবস্থানের ডেটা সরবরাহ করার জন্য সিস্টেমের জন্য প্রয়োজনীয়। আপেক্ষিকতা তত্ত্ব গভীরভাবে মহাবিশ্ব সম্পর্কে আমাদের বোঝার উপর প্রভাব ফেলে, পরমাণুর আচরণ থেকে ছায়াপথের গতিশীলতা পর্যন্ত। আপাতদৃষ্টিতে বিমূর্ত প্রকৃতির সত্ত্বেও, এর নীতিগুলি আমরা প্রতিদিন যে প্রযুক্তিগুলি ব্যবহার করি এবং মহাজাগতিক অন্বেষণকে গাইড করে চলেছে তার জন্য সহায়ক।
