আপেক্ষিকতার সার্বিক তত্ত্ব | কিশোর আলো

পঁয়কারে হয়তো এই তত্ত্ব দাঁড় করানোর জন্য ঠিক কী কী গাণিতিক ধাপ পার হতে হবে তা বুঝতে পারেননি, কিন্তু বিশেষ তত্ত্বের মূল কথাটা তিনি ঠিকই মন দিয়ে উপলব্ধি করতে পেরেছিলেন। আইনস্টাইন সেই সময় জানতেও পারেননি যে পঁয়কারে, লরেন্টজ এবং আরও কয়েকজনের চিন্তাভাবনা তাঁর চিন্তার কতটা কাছাকাছি চলে এসেছিল! অবশ্য অনেক বছর পর আইনস্টাইন এই বিজ্ঞানীদের কাজের প্রতি সম্মান জানিয়েছিলেন।

কিন্তু সাধারণ আপেক্ষিকতা তত্ত্বের ব্যাপারটা ছিল একদম আলাদা। বিজ্ঞানী টেলারের সেই কথা ধার করে আবার বলতে হয়, এটা ছিল ভীষণভাবে চমকপ্রদ সুন্দর। এটা এত বেশি মৌলিক ও গতানুগতিক ধারার বাইরে ছিল যে, এটি বিজ্ঞানীদের জগতে রীতিমতো ঝড় তুলেছিল! অনেকটা ১৯৬২ সালে আমেরিকায় যেমন টুইস্ট নামে নতুন এক নাচের পাগলামি শুরু হয়েছিল, ঠিক সে রকম। আইনস্টাইন যেন সময় ও স্থানের সেই পুরোনো নাচের ছন্দে একদম নতুন একটা টুইস্ট এনে দিয়েছিলেন। খুব অল্প সময়ের মধ্যেই পৃথিবীর সব পদার্থবিজ্ঞানী হয় এই নতুন টুইস্টের তালে নাচতে শুরু করলেন, না হয় এতে বিরক্ত হয়ে ভড়কে গেলেন। কেউ কেউ তো অভিযোগ করলেন, ‘এই নতুন জিনিস শেখার বয়স কি আর আমার আছে!’ আইনস্টাইন যদি পৃথিবীতে না-ও আসতেন, অন্য কোনো বিজ্ঞানী হয়তো পদার্থবিজ্ঞানে ঠিকই এই টুইস্টটা আনতেন, কিন্তু তার জন্য হয়তো আরও এক শতাব্দী বা এক শ বছর পার হয়ে যেত! বিজ্ঞানের ইতিহাসে খুব কম তত্ত্বই আছে, যাকে এত নিখুঁতভাবে শুধু একজন মানুষের একক কাজ বলে দাবি করা যায়।

‘নিউটন, আমাকে ক্ষমা করবেন,’ জীবনের শেষ ভাগে এসে আইনস্টাইন লিখেছিলেন। ‘আপনার ওই সময়ে দাঁড়িয়ে সর্বোচ্চ চিন্তাশক্তি ও সৃষ্টিশীল মনের কোনো মানুষের পক্ষে যতটুকু চিন্তা করা সম্ভব ছিল, আপনি ঠিক ততটুকুই পথ খুঁজে নিয়েছিলেন।’ আমাদের সময়ের সবচেয়ে বড় বিজ্ঞানীর কাছ থেকে তার আগের প্রজন্মের সবচেয়ে বড় বিজ্ঞানীর প্রতি এমন সম্মান জানানোটা সত্যিই খুব হৃদয়স্পর্শী।

আইনস্টাইনের এই সার্বিক তত্ত্বের একেবারে কেন্দ্রে যে বিষয়টি আছে, তিনি তার নাম দিয়েছিলেন প্রিন্সিপাল অব ইকুইভ্যালেন্স। একে আমরা বাংলায় বলতে পারি সমতা নীতি। এটা এতই চমকে দেওয়ার মতো দাবি ছিল যে বিজ্ঞানী নিউটন শুনলে হয়তো তাকে পাগলই ভেবে বসতেন! দাবিটা কী জানো? মহাকর্ষ এবং জড়তা আসলে হুবহু একই জিনিস! এর মানে কিন্তু এই নয় যে তাদের কাজ বা প্রভাব একই রকম। এর আসল মানে হলো, মহাকর্ষ ও জড়তা একদম একই জিনিসের দুটি ভিন্ন নাম!

মহাকর্ষ ও জড়তার প্রভাবের মধ্যে এই অদ্ভুত মিল দেখে যে শুধু আইনস্টাইনই প্রথম অবাক হয়েছিলেন, তা কিন্তু নয়। একটু ভেবে দেখো, একটা ভারী কামানের গোলা এবং একটা ছোট কাঠের বল যদি একই উচ্চতা থেকে নিচে ফেলা হয়, তবে কী ঘটবে? ধরো, কামানের গোলাটির ওজন কাঠের বলের চেয়ে এক শ গুণ বেশি। তার মানে, পৃথিবী কাঠের বলটাকে যে জোরে টানছে, কামানের গোলাটাকে তার চেয়ে ঠিক এক শ গুণ বেশি জোরে নিচের দিকে টানছে। বিজ্ঞানী গ্যালিলিওর শত্রুরা কেন বিশ্বাস করতে চায়নি যে এত আলাদা ওজনের দুটো বল একই সঙ্গে মাটিতে পড়বে, তা বুঝতে নিশ্চয়ই এখন আর তোমার কষ্ট হচ্ছে না।

অবশ্য আমরা এখন খুব ভালো করেই জানি, বাতাসের বাধা যদি না থাকে, তবে ভারী ও হালকা দুটি বল একদম পাশাপাশি একই সঙ্গে নিচে পড়বে। এই ঘটনাটা ব্যাখ্যা করার জন্য বিজ্ঞানী নিউটনকে খুব অদ্ভুত একটা বিষয় ধরে নিতে হয়েছিল। তিনি বলেছিলেন, ঠিক যে মুহূর্তে মহাকর্ষ বল কামানের গোলাটাকে নিচের দিকে টানছে, ঠিক সেই মুহূর্তেই গোলার নিজস্ব জড়তা, অর্থাৎ বলের বিরুদ্ধে তার বাধা দেওয়ার ক্ষমতা গোলাটাকে পেছনের দিকে টেনে ধরে রাখছে। এটা সত্যি যে কামানের গোলার ওপর মহাকর্ষের টান কাঠের বলের চেয়ে এক শ গুণ বেশি। কিন্তু মজার ব্যাপার হলো, কামানের গোলাকে পেছনে টেনে ধরে রাখা তার নিজস্ব জড়তার পরিমাণও কাঠের বলের চেয়ে ঠিক এক শ গুণ বেশি!

পদার্থবিজ্ঞানীরা বিষয়টা এভাবে বুঝিয়ে বলেন—কোনো বস্তুর ওপর কাজ করা মহাকর্ষ বল সব সময় তার জড়তার সমানুপাতিক। ধরো, ‘ক’ নামের একটা বস্তু ‘খ’-এর চেয়ে দ্বিগুণ ভারী। তাহলে ‘ক’-এর জড়তাও হবে দ্বিগুণ। তাই ‘ক’-কে ‘খ’-এর সমান বেগে ছোটানোর জন্য দ্বিগুণ ধাক্কা বা বল দিতে হবে। যদি তা না হতো, তাহলে ভিন্ন ভিন্ন ওজনের বস্তু ওপর থেকে পড়লে তাদের গতি বাড়ার হারও আলাদা হতো।

এমন একটা পৃথিবীর কথা কল্পনা করা খুব সহজ, যেখানে এই দুটি বল একে অপরের সমানুপাতিক নয়। আমি আসলে মহাকর্ষ ও জড়তার কথা বলছি। অ্যারিস্টটলের আমল থেকে গ্যালিলিওর সময় পর্যন্ত বিজ্ঞানীরা ঠিক এমন একটা পৃথিবীর কথাই ভেবেছিলেন! এমন পৃথিবীতেও আমাদের দিব্যি চলে যেত। তবে আমাদের কপাল ভালো যে আমরা এমন একটা পৃথিবীতে থাকি যেখানে এই দুটি বল একদম সমানুপাতিক। গ্যালিলিও প্রথম এটা প্রমাণ করে দেখিয়েছিলেন। এরপর ১৯০০ সালের দিকে হাঙ্গেরির এক বিজ্ঞানী ব্যারন রোল্যান্ড ফন ইয়টভস দারুণ নিখুঁত এক পরীক্ষা করে গ্যালিলিওর কথা প্রমাণ করেন। আর ১৯৬০-এর দশকের শুরুতে প্রিন্সটন ইউনিভার্সিটিতে রবার্ট এইচ ডিক এবং তাঁর সঙ্গীরা সবচেয়ে নিখুঁত পরীক্ষাটি করেছিলেন। তাঁরা প্রমাণ করেছিলেন, মহাকর্ষীয় ভর বা ওজন সব সময়ই জড়তা ভরের একদম সমানুপাতিক।

মহাকর্ষ ও জড়তার মাঝখানের এই অদ্ভুত দড়ি টানাটানির কথা নিউটন অবশ্যই জানতেন। এই দড়ি টানাটানির কারণেই ওপর থেকে ফেলা সব জিনিস একই সঙ্গে মাটিতে পড়ে। কিন্তু নিউটন কিছুতেই এর কোনো বৈজ্ঞানিক ব্যাখ্যা দাঁড় করাতে পারেননি। তাঁর কাছে এটা ছিল শুধু একটা কাকতালীয় ব্যাপার! এই কাকতালীয় ব্যাপারটার কারণেই জড়তাকে কাজে লাগিয়ে মহাকর্ষ তৈরি করা যায়, আবার চাইলে তা মুছেও ফেলা যায়।

প্রথম অধ্যায়েই তো আমরা দেখেছি, লাটিমের মতো দেখতে একটা মহাকাশযানকে চাকার মতো ঘোরালে তার ভেতর একটা কৃত্রিম অভিকর্ষ তৈরি হয়। কেন্দ্রাতিগ বলের কারণে যানের ভেতরের সবকিছু বাইরের দেয়ালের দিকে ছিটকে যেতে চায়। একটি নির্দিষ্ট বেগে যানটিকে ঘোরালে এর ভেতর এমন একটা জড়তা বল তৈরি হয়, যার প্রভাব একদম পৃথিবীর মহাকর্ষের মতোই! নভোচারীরা তখন যানের বাইরের দিকের দেয়ালটাকেই মেঝে ভেবে দিব্যি হেঁটে বেড়াতে পারবেন। কোনো জিনিস হাত থেকে পড়লে সেটা ওই মেঝের দিকেই পড়বে, কিন্তু ধোঁয়া উঠবে ছাদের দিকে! সেখানে সাধারণ মহাকর্ষের সব প্রভাবই থাকবে।

আইনস্টাইন ঠিক এই ব্যাপারটা বোঝাতেই তাঁর সেই বিখ্যাত থট এক্সপেরিমেন্ট পরীক্ষার কথা বলেছিলেন।

ধরো, মহাকাশের ভেতর দিয়ে একটা লিফটকে সমানে ওপরের দিকে টেনে তোলা হচ্ছে এবং এর গতিও ক্রমাগত বাড়ছে। লিফটের এই গতি বাড়ার হার বা ত্বরণ যদি ঠিক পৃথিবীতে ওপর থেকে পড়া কোনো বস্তুর ত্বরণের সমান হয়, তবে লিফটের ভেতরের মানুষগুলোর কাছে মনে হবে তারা একদম পৃথিবীর মতোই কোনো মহাকর্ষ বলের ভেতর আছে!

এই ত্বরণ বা গতি বৃদ্ধি যেমন নকল মহাকর্ষ তৈরি করতে পারে, তেমনি এটি মহাকর্ষকে পুরোপুরি বাতিলও করে দিতে পারে। যেমন ধরো, একটা লিফট যদি তার ছিঁড়ে সোজা নিচের দিকে পড়তে থাকে, তবে ওই পড়ন্ত লিফটের ভেতরে মহাকর্ষের কোনো প্রভাবই থাকবে না! একটা মহাকাশযান যতক্ষণ অবাধে পড়তে থাকে—অর্থাৎ মহাকর্ষ ছাড়া আর কোনো বল সেখানে কাজ করে না—ততক্ষণ তার ভেতরে শূন্য অভিকর্ষ বিরাজ করে। পৃথিবী প্রদক্ষিণ করার সময় রুশ বা মার্কিন নভোচারীরা যে ওজনহীনতা অনুভব করেন, তার কারণ তাঁদের যানটি পৃথিবীর চারপাশে ঘুরতে ঘুরতে অবাধে পড়তে থাকে। যতক্ষণ যানের রকেট ইঞ্জিন বন্ধ থাকে, ততক্ষণ ভেতরে একদম শূন্য মহাকর্ষ থাকে।

জড়তা ও মহাকর্ষের এই অদ্ভুত মিলের রহস্যটা অজানাই থেকে গিয়েছিল, যতক্ষণ না আইনস্টাইন তাঁর আপেক্ষিকতার সার্বিক তত্ত্ব প্রকাশ করেন। বিশেষ তত্ত্বের মতোই এখানেও তিনি সবচেয়ে সহজ কিন্তু সবচেয়ে সাহসী একটা ধারণার কথা বলেছিলেন। মনে আছে, বিশেষ তত্ত্বে আইনস্টাইন কী বলেছিলেন? ইথার বায়ুর প্রভাব না থাকার কারণ হলো, ইথার বায়ু বলতে আসলে কিচ্ছু নেই! আর এই সার্বিক তত্ত্বে তিনি বললেন, মহাকর্ষ ও জড়তাকে একই রকম মনে হওয়ার কারণ, তারা আসলে একদম একই জিনিস!

অবশ্য অবাধে পড়তে থাকা লিফটের ভেতরে শূন্য গ্র্যাভিটি তৈরি হচ্ছে, কথাটা পুরোপুরি ঠিক নয়। পৃথিবীতে দাঁড়িয়ে থাকা কোনো পর্যবেক্ষকের কাছে মনে হবে, পৃথিবীর মহাকর্ষ বল ঠিকই আছে এবং সেটাই লিফট ও এর ভেতরের মানুষটাকে নিচের দিকে টানছে। কিন্তু লিফটের ভেতরে থাকা মানুষটি যদি লিফটটাকেই তার প্রসঙ্গ কাঠামো হিসেবে ধরে নেয়, তবে তার কাছে মনে হবে, পৃথিবীসহ পুরো মহাবিশ্বটাই তার দিকে ছুটে আসছে! ফলে এমন একটা নতুন মহাকর্ষ ক্ষেত্র তৈরি হয়, যা পৃথিবীর মহাকর্ষকে পুরোপুরি বাতিল করে দেয়। হিসাবের সমীকরণগুলো এত নিখুঁত যে লিফটের ভেতরের পর্যবেক্ষকের কাছে পৃথিবীর মহাকর্ষ সত্যিই উধাও হয়ে যায়। সেটা তখন একদম সত্যিকারের জিরো গ্রাভিটি।