ବିଶେଷ ଆପେକ୍ଷିକ ତତ୍ତ୍ୱ

ବିଶେଷ ଆପେକ୍ଷିକ ତତ୍ତ୍ୱ ‍‍(ଇଂରାଜୀରେ Special Theory of Relativity) ଭୌତିକ ବିଜ୍ଞାନର ସର୍ବଜନାଦୃତ ଓ ସୁପରୀକ୍ଷିତ ଏକ ତତ୍ତ୍ୱ । ଏହାକୁ ପ୍ରସିଦ୍ଧ ଭୌତିକ ବିଜ୍ଞାନୀ ଆଲବର୍ଟ୍ ଆଇନଷ୍ଟାଇନ ୧୯୦୫ ମସିହାରେ ସର୍ବ ପ୍ରଥମେ ପ୍ରକାଶ କରିଥିଲେ । ଅନେକ ପରୀକ୍ଷା ଓ ଅନୁଶୀଳନ ପରେ ଏହି ତତ୍ତ୍ୱର ସତ୍ୟତା ପ୍ରମାଣ ହୋଇଛି । ଏହି ତତ୍ତ୍ୱରେ ସ୍ଥାନ ଓ କାଳ ମଧ୍ୟରେ ଥିବା ସମ୍ପର୍କ ବିଷୟରେ ବର୍ଣ୍ଣନା କରାଯାଇଛି । ଏହି ତତ୍ତ୍ୱର ମୌଳିକ ସ୍ୱୀକାର୍ଯ୍ୟମାନ ହେଲା׃

୧‌‌. ଭୌତିକ ବିଜ୍ଞାନର ନିୟମ ସମସ୍ତ ଜଡତ୍ୱୀୟ ପରିବେଶରେ ସମାନ ଓ ଅପରିବର୍ତ୍ତିତ ରହିଥାନ୍ତି । ଜଡତ୍ୱୀୟ ପରିବେଶର ଅର୍ଥ ଯାହା ସ୍ଥିରାବସ୍ଥାରେ ଥାଏ ଅଥବା ସମାନ ଗତିରେ ସର୍ବଦା ଗତି କରୁଥାଏ । ସମସ୍ତ ଦେଖଣାହାରୀ ନିଜ ନିଜ ଦୃଷ୍ଟିରୁ ଏହା ଦେଖନ୍ତି ଯେ ସେ ନିଜେ ସ୍ଥିର ଓ ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ବ୍ରହ୍ମାଣ୍ଡ ତା' ଚାରିପଟେ ଗତି କରୁଛି । ତେଣୁ କିଏ ଗତି କରୁଛି ଓ କିଏ ଗତି କରୁନି ତାହା କହିବା କଷ୍ଟକର ।

୨. ଶୂନ୍ୟରେ ଆଲୋକର ବେଗ ସବୁ ଦେଖଣାହାରୀଙ୍କ ପାଇଁ ସମାନ । ଯଦି ଆଲୋକର ଉତ୍ସ ଗତି କରୁଥାଏ, ତେବେ ମଧ୍ୟ ଆଲୋକର ବେଗରେ କୌଣସି ପରିବର୍ତ୍ତନ ହୋଇନଥାଏ । ଉଦାହରଣ ସ୍ୱରୂପ׃ ୧୦ କି.ମି. ପ୍ରତି ଘଣ୍ଟା ବେଗରେ ଯାଉଥିବା ଏକ ରେଳରୁ ଏକ ପଥରକୁ ୫ କି.ମି. ପ୍ରତି ଘଣ୍ଟା ବେଗରେ ଫୋପାଡିଲେ ପଥରର ବେଗ ୫ ବା ୧୫ କି.ମି. ପ୍ରତି ଘଣ୍ଟା ପରି ‍‍ଏକ ଦେଖଣାହାରୀକୁ ଲାଗିପାରେ (କେଉଁ ଦିଗରେ ପଥରକୁ ଫିଙ୍ଗା ଯାଇଛି ତାହା ଅନୁସାରେ) । କିନ୍ତୁ ଆଲୋକ କ୍ଷେତ୍ରରେ ଏହା ସମ୍ଭବ ନୁହେଁ । ଆଲୋକର ଉତ୍ସର ବେଗ ଯେତେ ହେଲେ ମଧ୍ୟ ଆଲୋକର ବେଗ ସବୁ ଦେଖଣାହାରୀଙ୍କ ପାଇଁ ସମାନ ।

ଆପେକ୍ଷିକତାର ପ୍ରଭାବ

ନିମ୍ନ ଲିଖିତ ପ୍ରଭାବଗୁଡିକୁ ବୁଝିବା ପାଇଁ ଆମେ କାଳିଆ ଭାଈ ଓ ବଳିଆ ଭାଈଙ୍କ ଅନୁଭୂତିର ଅବଲୋକନ କରିବା । ମନେ କରାଯାଉ ଯେ ଦୁଇ ଜଣ ଦେଖଣାହାରୀ ଅଛନ୍ତି । କାଳିଆ ଭାଈ ପୃଥିବୀ ଉପରେ ଓ ବଳିଆ ଭାଈ ଏକ ମହାକାଶ ଯାନରେ ଥାଇ ଯାହା ଘଟଣା ଘଟୁଛି ତା'ର ନିରୀକ୍ଷଣ କରୁଛନ୍ତି । ବଳିଆ ଭାଈର ଯାନ ଆଲୋକର ବେଗ ସହ ତୁଳନୀୟ ବେଗରେ ଗତି କରୁଛି । ଏପରି ଅବସ୍ଥାରେ ଉଭୟ ନିଜ ସ୍ଥାନରେ ରହି କହିବେ ଯେ "ମୁଁ ଯାହା କହୁଛି ତାହା ଠିକ୍" ।

୧. ସମୟ ପ୍ରସାରିତ ହେବା - ପାରମ୍ପରିକ ଭୌତିକ ବିଜ୍ଞାନ ଅନୁସାରେ ସମୟ ଗଣନା ସବୁଠାରେ ସମାନ । ବସ୍ତୁର ବେଗ ଯେତେ ବଢୁ ବା କମୁ, ସମୟ ଗଣନା ତା ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଅନୁଯାୟୀ ଚାଲେ । କିନ୍ତୁ ଆପେକ୍ଷିକତା ଅନୁସାରେ ସମୟ ଆପେକ୍ଷିକ । ପାରମ୍ପରିକ ସମୟ ଗଣନାର ଚିନ୍ତାଧାରା ଅଳ୍ପ ବେଗରେ ଗତିଶୀଳ ବସ୍ତୁ ବା ନିରୀକ୍ଷକ ପାଇଁ ସତ । କିନ୍ତୁ ଯଦି କୌଣସି ବସ୍ତୁ ଆଲୋକର ବେଗ (୩ ଲକ୍ଷ କି.ମି. ପ୍ରତି ସେକେଣ୍ଡ) ସହ ତୁଳନୀୟ ବେଗରେ ଗତି କରେ, ତେବେ ସମୟ ଧୀରେ ଧୀରେ ଅତିବାହିତ ହୁଏ । ଯଦି କୌଣସି ବସ୍ତୁ ଆଲୋକର ବେଗରେ ଗତି କରେ ତାହା ପାଇଁ ସମୟ ଅଟକିଯିବ । ଉଦାହରଣ ସ୍ୱରୂପ: ଦୁଇ ଜଣ ଜାଆଁଳା ଭାଈ ପୃଥିବୀ ପୃଷ୍ଠରେ ଅଛନ୍ତି ଓ ଦୁଇ ଜଣଙ୍କ ପାଖରେ ସମାନ ସମୟ ଦେଖାଉଥିବା ଦୁଇଟି ଘଡ଼ି ଅଛି । ସେମାନଙ୍କ ମଧ୍ୟରୁ ଜଣେ ଯଦି ଆଲୋକ ସହ ତୁଳନୀୟ ବେଗରେ ଯାଇ ବର୍ଷେ ପରେ ପୃଥିବୀ ପୃଷ୍ଠକୁ ଫେରି ଆସିବ, ସେ ଜାଣିବାକୁ ପାଇବ ଯେ ସେ ନିଜେ ବର୍ଷେ ବଡ଼ ହୋଇଥିବା ବେଳେ ତା' ଭାଈ ବୁଢ଼ା ହୋଇଯାଇଛି । ହେଲେ ଆଜି ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ କୌଣସି ବସ୍ତୁ ଆବିଶ୍କାର ବା ଉଦ୍ଭାବନ କରାଯାଇନାହିଁ ଯାହା ଆଲୋକଠାରୁ ଅଧିକ ବେଗରେ ଯାଇ ପାରିବ । "ଜାଆଁଳାଙ୍କ ବୟସ ପ୍ରହେଳିକା" ଭଳି ଅନ୍ୟ ଉଦାହରଣ ହେଉଛି ମ୍ୟୁଓନ୍ମାନଙ୍କର ଆୟୁ । ଜାଗତିକ ପ୍ରକ୍ରିୟାଦ୍ୱାରା ସୃଷ୍ଟ ଓ ପୃଥିବୀର ବାୟୁ ମଣ୍ଡଳରେ ପ୍ରବେଶ କରୁଥିବା ମ୍ୟୁଓନ୍ର ଆୟୁ ଗବେଷଣାଗାରରେ ପ୍ରସ୍ତୁତ ମ୍ୟୁଓନ୍ର ଆୟୁଠାରୁ ଅଧିକ ।

କାଳିଆ ଭାଈ ଓ ବଳିଆ ଭାଈଙ୍କ ଅନୁଭୂତି: ଯଦି ବଳିଆ ଭାଈ ଏକ ଲେଜର୍ କିରଣ ପୃଥିବୀ ପୃଷ୍ଠରେ ଥିବା ଏକ ଦର୍ପଣ ଆଡକୁ ଛାଡେ ତାକୁ ଲାଗିବ ଯେ ଲେଜର୍ କିରଣଟି ଏକ ସରଳରେଖାରେ ଯାଇ ତା' ପାଖକୁ ଏକ ସରଳରେଖାରେ ଫେରିଛି । କିନ୍ତୁ କାଳିଆ ଭାଈକୁ ଲାଗିବ ଯେ କିରଣଟି V ଆକୃତିର ପଥରେ ଯାଇଛି । ତେଣୁ କାଳିଆ ଭାଈକୁ ଲାଗିବ ଯେ କିରଣଟି ଅପେକ୍ଷାକୃତ ଲମ୍ବା ପଥରେ ଆସିଛି ଓ ଯାଇଛି ମଧ୍ୟ । ଯେହେତୁ ଆଲୋକର ବେଗ ସମସ୍ତଙ୍କ ପାଇଁ ସମାନ, ତେଣୁ ବଳିଆ ଭାଈର ଘଡ଼ିରେ କାଳିଆ ଭାଈଠାରୁ କମ୍ ସମୟ ଦେଖାଉଥିବ ।

୨. ଦୈର୍ଘ୍ୟ ସଙ୍କୁଚିତ ହେବା - ଆଲୋକର ବେଗ ସହ ତୁଳନୀୟ ବେଗରେ ଗତି କରୁଥିବା ଏକ ବସ୍ତୁର ଦୈର୍ଘ୍ୟ ଅନ୍ୟ ଜଣେ ଦେଖଣାହାରୀକୁ ସଂକୁଚିତ ହେଲାପରି ଦେଖାଯିବ । ବସ୍ତୁର ବେଗ ଆଲୋକର ବେଗର ଯେତେ ନିକଟବର୍ତ୍ତୀ ହେବ, ବସ୍ତୁର ଦୈର୍ଘ୍ୟ ସେତେ ସଂକୁଚିତ ହେବ । ଯଦି କେହି ଆଲୋକ ବେଗରେ ଗତି କରେ ତାକୁ ସମସ୍ତ ବ୍ରହ୍ମାଣ୍ଡ ସଂକୁଚିତ ହେଲାପରି ମନେ ହେବ । ତେଣୁ ତାକୁ ଲାଗିବ ଯେ ସେ କିଛି ସମୟ ମଧ୍ୟରେ ପୁରା ବ୍ରହ୍ମାଣ୍ଡ ବୁଲି ପାରିବ ।

କାଳିଆ ଭାଈ ଓ ବଳିଆ ଭାଈଙ୍କ ଅନୁଭୂତି: ଯଦି ବଳିଆ ଭାଈ ନିଜ ଗତିପଥରେ ଥିବା ଓ ତା' ସହିତ ସମାନ ବେଗରେ ଗତି କରୁଥିବା ଅନ୍ୟ ଏକ ଯାନର ଦୂରତା ନିରୂପଣ କରିବା ପାଇଁ ଏକ ଲେଜର୍ କିରଣ ଛାଡେ, ତାକୁ ଲାଗିବ ଯେ ତା'ର ଘଡ଼ିରେ ଅତିବାହିତ ସମୟ ଓ ଆଲୋକର ବେଗର ଗୁଣନଫଳ ଦର୍ପଣର ଦୂରତା ସହ ସମାନ । ତା'କୁ ଲାଗିବ ନାହିଁ ଯେ ତା'ର ଯାନର ଆକାରରେ କୌଣସି ପରିବର୍ତ୍ତନ ହୋଇଛି । କିନ୍ତୁ କାଳିଆ ଭାଈ ଦେଖିବ ଯେ ଅଜଣା ଯାନର ଘଡ଼ି ବଳିଆ ଭାଈର ଘଡ଼ିଠାରୁ ଧିରେ ଚାଲୁଛି । ଯେହେତୁ ଆଲୋକର ବେଗ ବଦଳି ନାହିଁ ତେଣୁ ବଳିଆ ଭାଈ ଓ ଅଜଣା ଯାନ ମଧ୍ୟରେ ଦୂରତା କମ୍ ହୋଇଯାଇଛି । ବଳିଆ ଭାଈର ଯାନ ଗତିପଥ ଦିଗରେ ସଂକୁଚିତ ହେଲାପରି ମଧ୍ୟ ଦିଶିବ ।

୩. ବସ୍ତୁତ୍ୱ ଶକ୍ତି ସମୀକରଣ - ଆଇନ୍ ଷ୍ଟାଇନଙ୍କଦ୍ୱାରା ପ୍ରଣୀତ ଓ ଖୁବ୍ ଜଣାଶୁଣା ସମୀକରଣ ହେଉଛି ବସ୍ତୁତ୍ୱ ଶକ୍ତି ସମୀକରଣ E = m*c^୨ । E ହେଲା ଶକ୍ତି (Energy), m ହେଲା ବସ୍ତୁତ୍ୱ (Mass), c ହେଲା ଆଲୋକର ବେଗ, cର ମାପ = ୩୦୦,୦୦୦,୦୦୦ ମିଟର୍ ପ୍ରତି ସେକେଣ୍ଡ୍ । ଯଦି କୌଣସି ବସ୍ତୁର ଶକ୍ତି ବଢ଼େ ତେବେ ତାହାର ବସ୍ତୁତ୍ୱ ବଢ଼ିଥିଲା ପରି ମନେ ହେବ । ଆଲୋକର ବେଗରେ ଗତି କରୁଥିବା ବସ୍ତୁର ବସ୍ତୁତ୍ୱ ଏତେ ଅଧିକ ହୋଇଯିବ ଯେ ସେହି ବେଗରେ ଆଗକୁ ବଢ଼ିବା ପାଇଁ ବସ୍ତୁକୁ ଅସୀମ (infinite) ଶକ୍ତି ଦରକାର ।

କାଳିଆ ଭାଈ ଓ ବଳିଆ ଭାଈଙ୍କ ଅନୁଭୂତି: ମନେ କରାଯାଉ ବଳିଆ ଭାଈ ଏକ ଟେନିସ୍ ବଲ୍ ପୃଥିବୀ ପୃଷ୍ଠରେ କାଳିଆ ଭାଈ ଫୋପାଡିଥିବା ଆଉ ଏକ ବଲ୍ ଆଡକୁ ଫିଙ୍ଗେ ଓ ବଲ୍ ଦୁଇଟି ପୁଣି ନିଜନିଜ ଉତ୍ସକୁ ଫେରିଯାନ୍ତି । କାଳିଆ ଭାଈକୁ ଲାଗିବ ଯେ ବଳିଆ ଭାଈଦ୍ୱାରା ବଲଟି ଧୀରେ ଧୀରେ ଫିଙ୍ଗାହେଲା । ଯେହେତୁ ପଡୁଥିବା ବଲର ବେଗ କମ୍ ଜଣାପଡେ, ବଲର ବସ୍ତୁତ୍ୱ ନିଶ୍ଚୟ ଅଧିକ ହୋଇଥିବ । ପ୍ରକୃତରେ କାଳିଆ ଭାଇକୁ ବଳିଆ ଭାଈର ପୁରା ଯାନର ବସ୍ତୁତ୍ୱ ବଢ଼ିଗଲା ପରି ଲାଗିବ ।

୪. ପୃଥିବୀଠାରୁ କେତେ ଦୂରଯାଏଁ ମହାକାଶରେ ଯାତ୍ରା କରିହେବ - ଯେ କୌଣସି ବ୍ୟକ୍ତିବିଶେଷ ଆଲୋକର ବେଗରୁ ଅଧିକ ବେଗରେ ଗତି କରି ପାରିବ ନାହିଁ । ତେଣୁ ଯଦି ଜଣେ ବ୍ୟକ୍ତି ୨୦ରୁ ୬୦ ବର୍ଷ ମଧ୍ୟରେ ସକ୍ରିୟ ରହେ ଓ କୌଣସି ଏକ ଦୈବୀଶକ୍ତି ପ୍ରଭାବରେ ଆଲୋକର ବେଗରେ ଗତି କଲେ ମଧ୍ୟ ସେ ୪୦ ଆଲୋକବର୍ଷରୁ ଅଧିକ ଦୂରତା ଅତିକ୍ରମ କରିବା ଅସମ୍ଭବ । ସେ ସର୍ବାଧିକ ୪୦ ଆଲୋକବର୍ଷ ମଧ୍ୟରେ ଥିବା ସୌରମଣ୍ଡଳ ହିଁ ଅତିକ୍ରମ କରି ପାରିବ । କିନ୍ତୁ ଏହା ସତ୍ୟ ହୋଇପାରେ କି? କାରଣ, ଯଦି ବ୍ୟକ୍ତି ସ୍ଥିତାବସ୍ଥାରୁ ୯.୮ ମି. / ସେ^୨ ତ୍ୱରଣରେ ଯାତ୍ରା ଆରମ୍ଭ କରେ ସେ ପ୍ରାୟ ୧ ବର୍ଷ ମଧ୍ୟରେ ଆଲୋକର ବେଗ ପାଖାପାଖି ପହଞ୍ଚି ଯିବ । ମହାକାଶଚାରୀର ଘଡ଼ିରେ ୧ ବର୍ଷ ହୋଇଥିବା ବେଳେ ପୃଥିବୀରେ ଥିବା ଘଡ଼ିରେ ପାଖାପାଖି ୩ ବର୍ଷ ହୋଇଯାଇଥିବ । ୧୦.୭୮ ମି/ସେ^୨ ତ୍ୱରଣ ସହିତ ଜଣକ ବର୍ଷରେ ୧୪୦,୦୦୦ ଆଲୋକବର୍ଷ ଦୂରତା ଅତିକ୍ରମ କଲା ବେଳକୁ ପୃଥିବୀରେ ୧୪୮,୦୦୦ ବର୍ଷ ଅତିବାହିତ ହୋଇ ସାରିଥିବ ।

ସ୍ଥାନ-କାଳର ସଂରଚନା କଣ?

ଭୌତିକ ବିଜ୍ଞାନରେ ସ୍ଥାନ-କାଳ ଏକ ଗାଣିତିକ ପରିଭାଷା । ବିଂଶ ଶତାବ୍ଦୀର ପ୍ରାରମ୍ଭ ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ପାରମ୍ପରିକ ଭୌତିକ ବିଜ୍ଞାନ ଅନୁସାରେ ସ୍ଥାନକୁ ୩ଟି ଆୟାମ ବିଶିଷ୍ଟ ବୋଲି କୁହାଯାଉଥିଲା, ଯାହା ଆମେ ସ୍ୱଚକ୍ଷୁରେ ଦେଖିପାରୁ । ଉଦାହରଣ ସ୍ୱରୂପ ଏକ ଆୟତଘନାକାର ବସ୍ତୁର ଦୈର୍ଘ୍ୟ, ପ୍ରସ୍ଥ ଏବଂ ଉଚ୍ଚତା ତିନୋଟି ଆୟାମ ବିଶିଷ୍ଟ (ଈଂରାଜୀରେ 3 Dimensional) । ସମୟ/କାଳକୁ ପାରମ୍ପରିକ ଭୌତିକ ବିଜ୍ଞାନରେ ଏକ ଆୟାମ ଭାବେ ଗଣନା କରାଯାଉ ନଥିଲା । କିନ୍ତୁ ଆଧୁନିକ ବିଜ୍ଞାନରେ ସ୍ଥାନର ୩ ଆୟାମ ଓ କାଳକୁ ମିଶାଇ ଏକ ୪ ଆୟାମ ବିଶିଷ୍ଟ ସାତତ୍ୟ ବୋଲି ବିବେଚନା କରାଯାଏ । ତେଣୁ ସ୍ଥାନ ଓ କାଳ ଏକ ନିରବଛିନ୍ନ ସାତତ୍ୟ ଯାହା ମଧ୍ୟରେ ସମସ୍ତ ଘଟଣା ଘଟିଥାଏ । ସ୍ଥାନ-କାଳର ଜ୍ୟାମିତିକ ଚିତ୍ରଦ୍ୱାରା ଆପେକ୍ଷିକତାର ପ୍ରଭାବ ଭିନ୍ନ ଭିନ୍ନ ଦେଖଣାହାରୀଙ୍କ ଉପରେ କିପରି ପଡିଥାଏ ତାହା ଜାଣିହୁଏ । ଆଇନ୍ ଷ୍ଟାଇନଙ୍କ ଏହି ତତ୍ତ୍ୱରେ ଆଲୋକର ବେଗକୁ ଏକ ସ୍ଥିରାଙ୍କ ଭାବେ ପରିଗଣିତ କରାଗଲା । ଆହୁରି ମଧ୍ୟ ଗୋଟିଏ ଘଟଣା ଯେତେ ସ୍ଥାନ ଓ ସମୟ ମଧ୍ୟରେ ଘଟେ ତାହାର ଗଣନା ଭିନ୍ନ ଭିନ୍ନ ନିରୀକ୍ଷଣ ସ୍ଥଳରୁ ଭିନ୍ନ ଭିନ୍ନ ହେବାର ସତ୍ୟତା ପ୍ରମାଣିତ ହେଲା ।