अल्बर्ट आइंस्टीन कई चीजों के लिए प्रसिद्ध थे, लेकिन उनकी सबसे बड़ी दिमागी उपज सापेक्षता का सिद्धांत है। इसने अंतरिक्ष और समय की हमारी समझ को हमेशा के लिए बदल दिया।
सापेक्षता क्या है? स्पष्ट रूप से, यह धारणा है कि भौतिकी के नियम हर जगह समान हैं। हम यहां पृथ्वी पर ब्रह्मांड के दूर कोने में किसी के रूप में प्रकाश और गुरुत्वाकर्षण के समान नियमों का पालन करते हैं।
भौतिकी की सार्वभौमिकता का मतलब है कि इतिहास प्रांतीय है। अलग-अलग दर्शकों को घटनाओं का समय और अंतर अलग-अलग दिखाई देगा। हमारे लिए एक लाख साल का समय हो सकता है कि वह किसी हाई-स्पीड रॉकेट में उड़ने या किसी ब्लैक होल में गिरने के लिए बस पलक झपकाए।
यह सब सापेक्ष है।
विशेष सापेक्षता
आइंस्टीन के सिद्धांत को विशेष और सामान्य सापेक्षता में विभाजित किया गया है।
विशेष सापेक्षता पहले आई और यह प्रकाश की गति पर आधारित है जो सभी के लिए स्थिर है। यह काफी सरल लग सकता है, लेकिन इसके दूरगामी परिणाम हैं।
आइंस्टीन 1905 में प्रायोगिक साक्ष्य के बाद इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि प्रकाश की गति पृथ्वी के सूर्य के चारों ओर घूमते हुए नहीं बदली।
यह परिणाम भौतिकविदों के लिए आश्चर्यजनक था क्योंकि अधिकांश अन्य चीजों की गति इस बात पर निर्भर करती है कि पर्यवेक्षक किस दिशा में बढ़ रहा है। यदि आप अपनी कार को रेल की पटरी के साथ चलाते हैं, तो आपके पास आने वाली एक ट्रेन बहुत तेजी से चलती है, जैसे कि आप चारों ओर मुड़ते हैं और उसी दिशा में चलते हैं।
आइंस्टीन ने कहा कि सभी पर्यवेक्षक प्रकाश की गति को 186,000 मील प्रति सेकंड तक मापेंगे, चाहे वे कितनी तेजी से और किस दिशा में बढ़ रहे हों।
इस कहावत ने कॉमेडियन स्टीफन राइट को यह पूछने के लिए प्रेरित किया: "यदि आप एक अंतरिक्ष यान में हैं जो प्रकाश की गति से यात्रा कर रहा है, और आप हेडलाइट को चालू करते हैं, तो क्या कुछ होता है?"
जवाब है हेडलाइट्स सामान्य रूप से चालू होते हैं, लेकिन केवल अंतरिक्ष यान के अंदर किसी के दृष्टिकोण से। बाहर खड़े किसी व्यक्ति को जहाज को उड़ते हुए देखने के लिए, हेडलाइट को चालू करने के लिए प्रकट नहीं होता है: प्रकाश बाहर निकलता है लेकिन यह अंतरिक्ष यान की समान गति से यात्रा कर रहा है।
ये विरोधाभासी संस्करण उत्पन्न होते हैं क्योंकि शासक और घड़ियां - जो चीजें समय और स्थान को चिह्नित करती हैं - वे अलग-अलग पर्यवेक्षकों के लिए समान नहीं हैं। यदि आइंस्टीन ने कहा कि प्रकाश की गति स्थिर रखी जाए, तो समय और स्थान निरपेक्ष नहीं हो सकते; वे व्यक्तिपरक होना चाहिए।
उदाहरण के लिए, 99.99% की गति से यात्रा करने वाली 100 फुट लंबी स्पेसशिप एक स्थिर पर्यवेक्षक के पास एक फुट लंबी दिखाई देगी, लेकिन यह जहाज पर उन लोगों के लिए अपनी सामान्य लंबाई बनी रहेगी।
शायद यहां तक कि अजीब, समय गुजरता है तेजी से एक चला जाता है। यदि एक सुदूर अंतरिक्ष यान में एक जुड़वां सवारी किसी दूर के तारे तक जाती है और फिर वापस आती है, तो वह अपनी बहन से छोटी होगी जो पृथ्वी पर रुकी थी।
द्रव्यमान भी गति पर निर्भर करता है। एक वस्तु जितनी तेज़ी से चलती है, उतनी ही बड़े पैमाने पर बन जाती है। वास्तव में, कोई भी अंतरिक्ष यान कभी भी प्रकाश की गति के 100% तक नहीं पहुंच सकता है क्योंकि इसका द्रव्यमान अनंत तक बढ़ जाएगा।
द्रव्यमान और गति के बीच के इस संबंध को अक्सर द्रव्यमान और ऊर्जा के बीच संबंध के रूप में व्यक्त किया जाता है: E = mc ^ 2, जहां E ऊर्जा है, m द्रव्यमान है और c प्रकाश की गति है।
सामान्य सापेक्षता
आइंस्टीन ने समय और स्थान की हमारी समझ को परेशान नहीं किया। उन्होंने त्वरण को शामिल करके अपने सिद्धांत को सामान्य किया और पाया कि इसने समय और स्थान के आकार को विकृत कर दिया।
उपरोक्त उदाहरण के साथ रहने के लिए: अपने थ्रस्टरों को फायर करके अंतरिक्ष यान की गति की कल्पना करें। वे ऑनबोर्ड जमीन पर वैसे ही चिपक जाएंगे जैसे कि वे पृथ्वी पर थे। आइंस्टीन ने दावा किया कि जिस बल को हम गुरुत्वाकर्षण कहते हैं, वह एक त्वरित जहाज में होने से अप्रभेद्य है।
यह अपने आप में इतना क्रांतिकारी नहीं था, लेकिन जब आइंस्टीन ने जटिल गणित का काम किया (इसमें उन्हें 10 साल लगे), तो उन्होंने पाया कि अंतरिक्ष और समय एक विशाल वस्तु के पास घुमावदार हैं, और इस वक्रता को हम गुरुत्वाकर्षण बल के रूप में अनुभव करते हैं।
सामान्य सापेक्षता की घुमावदार ज्यामिति को चित्रित करना मुश्किल है, लेकिन अगर कोई अंतरिक्ष-समय को एक तरह के कपड़े के रूप में समझता है, तो एक विशाल वस्तु आसपास के कपड़े को ऐसे खींचती है कि पास से गुजरने वाली कोई भी चीज सीधी रेखा का अनुसरण नहीं करती है।
सामान्य सापेक्षता के समीकरण कई घटनाओं की भविष्यवाणी करते हैं, जिनमें से कई की पुष्टि की गई है:
- भारी वस्तुओं के चारों ओर प्रकाश का झुकना (गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग)
- ग्रह की कक्षा में एक धीमी गति से विकास
- घूर्णन निकायों के चारों ओर अंतरिक्ष-समय का फ्रेम खींचना
- गुरुत्वाकर्षण के खींचने से बचने वाला प्रकाश का कमजोर होना (गुरुत्वाकर्षण का लाल होना)
- लौकिक स्मैशअप के कारण गुरुत्वाकर्षण तरंगें (स्पेस-टाइम फैब्रिक में तरंग)
- ब्लैक होल का अस्तित्व जो प्रकाश सहित सब कुछ फंसा देता है
एक ब्लैक होल के चारों ओर अंतरिक्ष-समय का ताना-बाना कहीं और से अधिक तीव्र है। यदि स्पेस-फ़ेयरिंग ट्विन एक ब्लैक होल में गिर गया, तो उसे स्पेगेटी की तरह बढ़ाया जाएगा।
सौभाग्य से उसके लिए, यह कुछ ही सेकंड में खत्म हो जाएगा। लेकिन पृथ्वी पर उसकी बहन इसे कभी भी समाप्त होते नहीं देखती - अपनी बेचारी बहन को ब्रह्मांड की उम्र में ब्लैक होल की ओर बढ़ते देखा।
इस लेख को 2 जुलाई 2019 को लाइव साइंस कंट्रीब्यूटर टिम चिलर्स द्वारा अपडेट किया गया था।
