आइंस्टीन की सामान्य सापेक्षता का सिद्धांत || Einstein's Theory of General Relativity

बाद की कुछ खोजों से पता चला है कि गुरुत्वाकर्षण बल के कारण प्रकाश भी अपने पथ से भटक जाता है। और कभी-कभी वह इतना भटक जाती है कि उसकी दिशा मुड़ जाती है

आइंस्टीन की सामान्य सापेक्षता का सिद्धांत  || Einstein's  Theory of General Relativity

अल्बर्ट आइंस्टीन का सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत विज्ञान के चमत्कारी सिद्धांतों में से एक है। और चीजों को देखने का हमारा नजरिया पूरी तरह से बदल जाता है। हालांकि इस थ्योरी को समझना बहुत मुश्किल है लेकिन हम इस आर्टिकल के जरिए कुछ समझने की कोशिश करते हैं।

लगभग चार सौ साल पहले आइजैक न्यूटन, आइजैक न्यूटन ने गिरते हुए सेब को देखकर एक महत्वपूर्ण खोज की थी, जिसे गुरुत्वाकर्षण बल का सिद्धांत कहा जाता है। इस सिद्धांत के अनुसार, ब्रह्मांड में भौतिक पिंड बहुत हल्के बल से एक दूसरे को खींचते हैं। इस बल को गुरुत्वाकर्षण बल कहते हैं। इसी बल के कारण हम पृथ्वी पर अपनी चाल चल पाते हैं। और यह बल सूर्य के चारों ओर जमीन को घुमाने के लिए जिम्मेदार है। ब्रह्मांड में मौजूद प्रत्येक पिंड गुरुत्वाकर्षण बल के तहत गति कर रहा है। 

बाद की कुछ खोजों से पता चला है कि गुरुत्वाकर्षण बल के कारण प्रकाश भी अपने पथ से भटक जाता है। और कभी-कभी वह इतना भटक जाती है कि उसकी दिशा मुड़ जाती है और वही दिशा बन जाती है जिससे वह चली थी। जब आइंस्टीन ने इन तथ्यों के आलोक में ब्रह्मांड का अध्ययन किया तो उसका एक बिल्कुल नया रूप सामने आया।

एक ऐसे बिंदु की कल्पना करें जिसके चारों ओर कुछ भी न हो। इसके आसपास जगह भी नहीं है। न ही उस बिंदु पर बाहर से कोई आकर्षण या प्रतिकर्षण का बल होता है। फिर वह बिंदु फट जाता है और वह कई भागों में बंट जाता है। निश्चय ही ये अंग एक दूसरे से दूर जाने लगेंगे। और इसके लिए वे खुद जगह भी बनाएंगे। जो एक गोले के आकार का होना चाहिए जो लगातार गुब्बारे की तरह फैल रहा हो। और इसके अंदर का सारा हिस्सा लैडर लाइन में ब्लास्ट प्वाइंट से निकल जाएगा।

 लेकिन अगर ये हिस्से किसी कमजोर बल से एक दूसरे को आकर्षित करते हैं? फिर उनके एक दूसरे से दूर जाने की दिशा भी उनके आकर्षण बल पर निर्भर करेगी। तब उनकी गति सीढ़ी रेखा में नहीं रहेगी। यदि इन बिंदुओं के समूह को आकाश माना जाए तो यह आकाश सीधा नहीं बल्कि वक्र (कर्वे) होगा।

हमारा ब्रह्मांड भी इसी तरह से है जिसमें तारे आकाशगंगाओं और अन्य खगोलीय पिंडों के रूप में मौजूद हैं। यह बहुत गर्म और घने पिंड जो आज के तारे, ग्रह और उपग्रह हैं, के एक बिंदु के विस्फोट से असंख्य बिंदुओं में विभाजित हो गया था। ये सभी अपने-अपने गुरुत्वाकर्षण बल से एक दूसरे को आकर्षित कर रहे हैं। जो जगह में कम है तो ज्यादा है। आइंस्टीन का सिद्धांत गुरुत्वाकर्षण बलों की उत्पत्ति की भी व्याख्या करता है।

अब, अपनी कल्पना को आगे बढ़ाते हुए, मान लीजिए कि विस्फोट के बाद पैदा हुए असंख्य बिंदुओं में से एक पर एक व्यक्ति (Observer) मौजूद है। अब जब वह अन्य बिन्दुओं को गति करते हुए देखता है, तो वह उन बिन्दुओं की गति का जो भी मार्ग देखता है, वह उन सभी बिन्दुओं की गति पर निर्भर करता है, और उन गतियों से उसके आकर्षण बल में परिवर्तन होता है (क्योंकि यह बल दूरी पर निर्भर करता है)।

 यदि हम इस तथ्य को जोड़ दें कि प्रकाश रेखा जो उन बिंदुओं की दृष्टि का एकमात्र स्रोत है, वह भी आकाश में मौजूद आकर्षण बलों द्वारा अपने पथ से भटक जाती है, तो चीजों के प्रकट होने की बात और अधिक जटिल हो जाती है।

ऐसे चमत्कारी निष्कर्ष हमें आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत की ओर ले जाते हैं। आइंस्टीन ने अपने सिद्धांत को एक समीकरण द्वारा व्यक्त किया जिसका समाधान गणितज्ञों और भौतिकविदों के लिए लंबे समय तक एक चुनौती बना रहा। बाद में, शिवर्जचाइल्ड नाम के एक वैज्ञानिक ने पहली बार एक निश्चित समाधान खोजने में सफलता हासिल की।

                                            

आइंस्टीन के समीकरणों को हल करने से कुछ अनोखी बातें सामने आती हैं। जैसे सिंगुलैरिटी, ब्लैक होल्स और वर्महोल।

गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में प्रकाश की गति धीमी हो जाती है। यानी समय की गति भी धीमी हो जाती है।

अंतरिक्ष समय बताता है कि कैसे पदार्थ को स्थानांतरित करना है और पदार्थ समय अवधि बताता है कि कैसे वक्र (मोड़) करना है।

वर्तमान में आइंस्टीन के समीकरणों के कई समाधान हैं, जिनसे कुछ रोचक तथ्य सामने आते हैं। जैसे गोडेल यूनिवर्स जिसमें समय यात्रा संभव है। यानी कोई भूत या भविष्य में यात्रा कर सकता है।

अब एक छोटी सी स्थिति पर चर्चा करते हैं।

मान लीजिए कोई तारा हमारी पृथ्वी से कुछ दूरी पर स्थित है। उस तारे का प्रकाश हमारे पास दो तरह से आ सकता है। सीधे रास्ते से। और दूसरा एक भारी पिंड से गुजरते हुए जो अपने उच्च गुरुत्व के कारण किसी अन्य दिशा में जा रहे तारे के प्रकाश को झुकता है और हमारी पृथ्वी पर भेजता है। जबकि तारे से आने वाली सीढ़ी की किरण को एक ब्लैक होल द्वारा रोक दिया जाता है जो पृथ्वी और तारे के बीच मौजूद होता है। अब जब पृथ्वी पर कोई दर्शक उस तारे की दूरी नापेगा तो वह वास्तविक दूरी से काफी अधिक निकलेगा क्योंकि यह दूरी उस किरण के आधार पर मापी जाएगी जो पिंड के द्वारा गतिमान होकर दर्शक के पास आ रही है।

ब्लैक होल से गुजरते हुए उस तारे तक बहुत जल्दी पहुंचा जा सकता है। बशर्ते कि इस बात का ध्यान रखा जाए कि ब्लैक होल का राक्षस यात्री को अपने घेरे में न ले जाए। ऐसी स्थिति ऐसे शॉर्ट कट की संभावना का संकेत देती है जो ब्रह्मांड में कहीं भी अपेक्षा से अधिक तेजी से पहुंचा जा सकता है। इन शॉर्ट कट्स को भौतिक दुनिया में वर्महोल के रूप में जाना जाता है।

यह एक साधारण स्थिति बन गई। स्थिति तब और जटिल हो जाती है जब हम देखते हैं कि पृथ्वी, पिंड, तारा, ब्लैक होल सभी अपने रास्ते पर चल रहे हैं। ऐसी स्थिति में निष्कर्ष निकालना बहुत कठिन हो जाता है।

कुल मिलाकर यह कहा जा सकता है कि ब्रह्मांड के रहस्यों को समझाने के लिए बनाई गई आइंस्टीन की 'जनरल थ्योरी ऑफ रिलेटिविटी' कई नए रहस्यों को जन्म देती है।

इसे समझने के लिए, हमें एक बुनियादी समझ की आवश्यकता है कि कैसे चीजें घुमावदार रास्ते का अनुसरण करती हैं। समतल स्थान में, यदि दो रेखाएं समानांतर हैं, तो वे हमेशा के लिए समानांतर रहेंगी। हालांकि, अगर हम एक घुमावदार सतह (एक दुनिया कहते हैं) पर दो समानांतर रेखाएं खींचते हैं, तो अंततः वे पार हो जाएंगे। वक्रता दो रेखाओं को एक साथ आने के लिए मजबूर करती है। इस समझ के साथ, मैं आइंस्टीन के सिद्धांत को समझाने की कोशिश करूंगा।

अपने सिद्धांत में, उन्होंने पाया कि अंतरिक्ष और समय अलग-अलग नहीं हैं और एक ही चीज हैं जिन्हें 'स्पेस-टाइम' के रूप में जाना जाता है। अंतरिक्ष और समय अंतरिक्ष में रखे गए द्रव्यमान से प्रभावित होते हैं, द्रव्यमान अंतरिक्ष-समय के fabric को वक्र बनाता है। अब, किसी भी वस्तु की स्वाभाविक प्रवृत्ति सरलतम पथ का अनुसरण करना है। चूंकि द्रव्यमान, वक्र स्थान-समय के fabric के साथ वस्तुओं, यह अपने आंदोलन की प्राकृतिक प्रवृत्ति का पालन करने के लिए स्वतंत्र रूप से चलती हुई वस्तु को बड़े पैमाने पर ले जाने का कारण बनता है।


उनके अनुसार, जब भी कोई गिरता है, तो उसे अंतरिक्ष में एक तैरते हुए पिंड के रूप में कल्पना करें (जो घुमावदार है) और चूंकि भारी वस्तु (पृथ्वी कहो) के चारों ओर अधिक विकृत अंतरिक्ष-समय होगा, लाइटर ऑब्जेक्ट (जो घुमावदार जगह में तैरते हुए) भारी वस्तु को पूरा करने की प्रवृत्ति होगी और इस प्रकार पृथ्वी या किसी अन्य ग्रह यानी ग्रेविटी द्वारा चीजों को खींचने की व्याख्या होती है।

अब समझते हैं रैप्पड टाइम । यह देखा गया है कि जब हम जमीन से दूर जाते हैं तो समय तेजी से बढ़ता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि जैसे-जैसे हम ग्रह से दूर जाते हैं, स्थान और समय कम होता जाता है (यानी समय गुरुत्वाकर्षण पर निर्भर करता है)।

ब्रह्मांड में सब कुछ 'लाइट' को छोड़कर सापेक्षता के सिद्धांत का पालन करता है। प्रकाश की गति पर्यवेक्षक की लगातार परवाह किए बिना रहती है। जैसे-जैसे वस्तु की गति बढ़ती है, समय धीमा हो जाता है। प्रकाश की गति से, समय रुक जाता है। और प्रकाश से अधिक गति के आगे बढ़ने पर, समय उलट जाता है। इस प्रकार समय में वापस यात्रा करने के लिए, हमें प्रकाश की गति से अधिक गति से चलने की आवश्यकता है।

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अल्बर्ट आइंस्टीन (1879-1955) की जीवनी || Albert Einstein biography || facts about Albert Einstein || albert einstein inventions || albert einstein brain

प्रायोगिक साक्ष्य  (Experimental evidence)

हालांकि उपकरण न तो अंतरिक्ष-समय को देख सकते हैं और न ही माप सकते हैं, लेकिन इसके रैपिंग की भविष्यवाणी की गई कई घटनाओं की पुष्टि की गई है।

गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग: एक विशाल वस्तु के चारों ओर प्रकाश, जैसे एक ब्लैक होल, मुड़ा हुआ है, जिससे यह उन चीजों के लिए लेंस के रूप में कार्य करता है । खगोलविद बड़े पैमाने पर वस्तुओं के पीछे सितारों और आकाशगंगाओं का अध्ययन करने के लिए नियमित रूप से इस पद्धति का उपयोग करते हैं।

बुध की कक्षा में परिवर्तन: प्रचंड सूर्य के चारों ओर अंतरिक्ष-समय की वक्रता के कारण, बुध की कक्षा बहुत धीरे-धीरे समय के साथ स्थानांतरित हो रही है। कुछ अरब वर्षों में, यह पृथ्वी से भी टकरा सकता है।

डॉपलर प्रभाव के रूप में जाना जाता है, एक ही घटना सभी आवृत्तियों पर प्रकाश की तरंगों के साथ होती है। 1959 में, दो भौतिकविदों, रॉबर्ट पाउंड और ग्लेन रेबका, ने हार्वर्ड विश्वविद्यालय में एक टॉवर के किनारे रेडियोधर्मी लोहे की गामा-किरणों की शूटिंग की और गुरुत्वाकर्षण के कारण विकृत होने के कारण उन्हें अपनी प्राकृतिक आवृत्ति से न्यूनतम रूप से कम पाया।

गुरुत्वाकर्षण तरंगें:  घटनाओं, जैसे कि दो ब्लैक होल की टक्कर, अंतरिक्ष-समय में तरंगों को बनाने में सक्षम होने के लिए गुरुत्वाकर्षण तरंगों के रूप में जानी जाती हैं। 2016 में, लेजर इंटरफेरोमीटर ग्रेविटेशनल वेव ऑब्जर्वेटरी (एलआईजीओ) ने घोषणा की कि इसमें इन टेल-स्टोरी संकेतकों के प्रमाण मिले हैं।