পদার্থবিজ্ঞানের আপেক্ষিকতা তত্ত্বের উদ্ভাবক কে ?
1398#0
আলবার্ট আইনস্টাইন () (মার্চ ১৪, ১৮৭৯ - এপ্রিল ১৮, ১৯৫৫) জার্মানিতে জন্মগ্রহণকারী একজন নোবেল পুরস্কার বিজয়ী পদার্থবিজ্ঞানী। তিনি তার বিখ্যাত আপেক্ষিকতার তত্ত্ব এবং বিশেষত ভর-শক্তি সমতুল্যতার সূত্র আবিষ্কারের জন্য বিখ্যাত। তিনি ১৯২১ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার লাভ করেন। তার পুরস্কার লাভের কারণ হিসেবে উল্লেখ করা হয়, তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানে বিশেষ অবদান এবং বিশেষত আলোক-তড়িৎ ক্রিয়া সম্পর্কীত গবেষণার জন্য।
আলবার্ট আইনস্টাইন
561604#1
আইনস্টাইন পরবর্তীতে বললেন, সাধারন আপেক্ষিকতা সূত্র প্রদানের কারন ছিল তার দেয়া বিশেষ আপেক্ষিকতা তত্ত্ব এর নিষ্ক্রিয় বেগের পক্ষপাতিত্ব। তাই,১৯০৭ সালে পেটেন্ট অফিসে কাজ করার সময়েই আইনস্টাইন তার "পছন্দসই চিন্তা" টা পেয়ে যান। তিনি দেখলেন, বাস্তবতার নীতিকে মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রেও ব্যাখ্যা করা যাবে।
কাজেই ১৯০৭ সালে তিনি বিশেষ আপেক্ষিকতায় ত্বরনের বিষয়ে একটি আর্টিকেল লিখেন। তিনি বললেন, মুক্তভাবে পড়ন্ত বস্তুর বেগ সত্যিই নিষ্ক্রিয়, এবং সেখানে বিশেষ আপেক্ষিকতার সূত্রগুলো খাটবে। সেই যুক্তিকে সাম্যতার নীতি বলা হয়। একই আর্টিকেলে তিনি মহাকর্ষীয় কাল প্রসারণ এর কথাও বলেন।
১৯১১ সালে তিনি তার এই আর্টিকেলের সাথে আরেকটু যোগ করে আরেকটি আর্টিকেল লিখেন। তিনি ভাবলেন, সমভাবে ত্বরিত একটি বক্স মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রে নেই, এবং দেখলেন বক্সটি অপরিবর্তনীয় মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রেও একই থাকে। তিনি সেখানে তার বিশেষ আপেক্ষিকতা ব্যবহার করে দেখলেন বক্সটি ত্বরিত অবস্থায় থাকলে বক্সের উপরে বক্সের নিচ অপেক্ষা সময় দ্রুত যাচ্ছে। তিনি বললেন কাল, মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রে বস্তুর অবস্থাননির্ভর হয়, এবং কালের পার্থক্য প্রথম অনুমানের মহাকর্ষীয় ক্ষমতার সমানুপাতিক।
ভারী বস্তুর আলোর পথবিচ্যুতিরও পূর্বাভাষ পাওয়া যায়। যদিও পূর্বাভাষটি অশোধিত ছিল, তবুও সেটি দ্বারা মাপা যায় যে সেই পথবিচ্যুতি অশুন্য। জার্মান জ্যোতির্বিদ এরউইন ফিনলে-ফ্রেউনলিক পুরো পৃথিবীতে আইনস্টাইনের দাবী ছড়িয়ে দিলেন। এর ফলে জ্যোতির্বিদরা সূর্যগ্রহণ এর ফলে আলোর পথবিচ্যুতি পর্যবেক্ষণ করতে চাইলেন। এবং এটি আইনস্টাইনকে একটা সুযোগ দিল গানার নর্ডস্টোর্ম এর মহাকর্ষের স্কেলার তত্ত্বকে ভুল প্রমাণ করানোর। কিন্তু তিনি যে সত্যিকার মান দেন তা অনেক ক্ষুদ্র, ২ এর ফ্যাক্টর। কিন্তু তা আলোর প্রায় সমান বেগে চলমান বস্তুর ক্ষেত্রে ভালভাবে কাজ করেনি। যখন আইনস্টাইন তার সাধারণ আপেক্ষিকতা তত্ত্ব শেষ করলেন, তিনি সেই ভুল সংশোধন করলেন এবং সঠিক মান দিলেন। 
আইনস্টাইনের মহাকর্ষ নিয়ে আরেকটি চিন্তামূলক পরীক্ষণ ছিল ঘূর্ণায়মান চাকতির পরীক্ষা (এরেনফেস্ট প্যারাডক্স এর একটি বিকল্প)। তিনি ভাবলেন একজন দর্শক একটি টার্নটেবিলে পরীক্ষা করছে। তিনি বুঝলেন যে সেই দর্শক π এর মান ইউক্লিডীয় জ্যামিতির চেয়ে ভিন্ন মান পাবে। এর কারণ হল বৃত্তের ব্যাসার্ধ একটি অসংকুচিত রুলার দিয়ে মাপা হবে, কিন্তু বিশেষ আপেক্ষিকতা অনুযায়ী পরিধি একটু লম্বা মনে হবে কারণ রুলার টি সংকুচিত মনে হবে। যদিও আইনস্টাইন বিশ্বাস করতেন পদার্থবিদ্যার সকল সূত্র স্থান সংক্রান্ত, যা স্থান সংক্রান্ত ক্ষেত্র দ্বারা বর্ণিত। এ থেকে তিনি এ সিদ্ধান্তে আসলেন যে স্থানকাল আসলে স্থানের মধ্যে বাকানো। এর ফলে তিনি রিমেনীয় জ্যামিতি পড়া শুরু করলেন এবং সাধারণ আপেক্ষিকতা তত্ত্বকে এর মাধ্যমে প্রকাশ করলেন।
সাধারণ আপেক্ষিকতার ইতিহাস
35306#2
১৯১৫ সালে বিজ্ঞানী আলবার্ট আইনস্টাইন তার সাধারণ আপেক্ষিকতা তত্ত্ব উপস্থাপনের পর থেকেই মূলত ভৌত বিশ্বতত্ত্ব একটি পর্যবেক্ষণযোগ্য এবং সুনির্দিষ্ট নীতিমালাবিশিষ্ট বিজ্ঞান হিসেবে সুপ্রতিষ্ঠিত হয়। সেই সময় পদার্থবিদরা সম্পূর্ণ স্থির একটি মহাবিশ্বের ধারণা পোষণ করতেন যার কোন শুরু বা শেষ নেই। আইনস্টাইন তার তত্ত্ব একটি বিশ্বতাত্ত্বিক ধ্রুবক যোগ করে দিয়েছিলেন যেন তা স্থির মহাবিশ্ব তত্ত্বের সাথে মিলে যায়। কিন্তু সেই তথাকথিত "আইনস্টাইন মহাবিশ্ব" স্বভাবিক কারণেই ছিল অস্থিতিশীল। সাধারণ আপেক্ষিক তত্ত্ব মানলে মহাবিশ্বকে হয় প্রসারিত হতে হবো নয়তো সংকুচিত হতে হবে। সাধারণ আপেক্ষিকতা তত্ত্বের এই সমাধানটি প্রথম দেন বিজ্ঞানী আলেকজান্ডার ফ্রিডম্যান যার সমীকরণ ফ্রিডম্যান-Lemaître-রবার্টসন-ওয়াকার মহাবিশ্বের ব্যাখ্যা প্রদান করে এবং এই মহাবিশ্ব প্রসারিত বা সংকুচিত হতে পারে।
ভৌত বিশ্বতত্ত্ব
68192#4
তখন থেকে অনেক পদার্থবিজ্ঞানীই নিউটনের মহাকর্ষ তত্ত্বের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ একটি আপেক্ষিকতাভিত্তিক তত্ত্ব আবিষ্কারের চেষ্টা করতে থাকেন যাদের মধ্য স্বয়ং
আইনস্টাইনও ছিলেন। শেষ পর্যন্ত আইনস্টাইনই সফলতা অর্জন করেন, তার তত্ত্বটিই পর্যবেক্ষণের মাধ্যমে সত্য প্রমাণিত হয়। প্রতিষ্ঠা পায় সাধারণ আপেক্ষিকতা। এই তত্ত্বের মূল বুঝতে হলে ১৯০৭ থেকে ১৯১৫ সাল পর্যন্ত আইনস্টাইনের চিন্তার স্রোতের সাথে পরিচিত হতে হবে। তিনি চিন্তা শুরু করেছিলেন মুক্তভাবে পতনশীল একজন পর্যবেক্ষক (সমতুল্যতা নীতি) নিয়ে, আর শেষ করলেন এসে মহাকর্ষের সম্পূর্ণ জ্যামিতিক তত্ত্বে।
সাধারণ আপেক্ষিকতার ভূমিকা
271218#9
১৯১৬ সালে পল এরেনফেস্ট-এর সাথে একসাথে কাজ করে যে সিটার প্রস্তাব করেন যে একটি চতুর্মাত্রিক স্থান-কাল ব্যবস্থা সাধারণ আপেক্ষিকতার উপর ভিত্তি করে নির্মীত বিশ্বতাত্ত্বিক মডেলের জন্য সবচেয়ে উপযোগী। ১৯১৬-১৭ সালে তিনি জ্যোতির্বিজ্ঞানের উপর আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতা তত্ত্বের প্রভাব বিষয়ে বেশ কয়েকটি গবেষণাপত্র প্রকাশ করেন। তিনি পদার্থের অনুপস্থিতিতে আইনস্টাইনের ক্ষেত্র সমীকরণের সমাধান নির্ণয় করেন। আর্নস্ট মাখ ঘোষিত একটি নীতি ছিল- স্থানীয় জড় প্রসঙ্গ কাঠামো মহাবিশ্বের বৃহৎ স্কেলের ভর বণ্টন দ্বারা নির্ণীত হয়। ডে সিটার প্রশ্ন করলেন, "যদি টেস্ট বডি ছাড়া আর কোন পদার্থের অস্তিত্ব না থাকে তাহলে টেস্ট বডির কি জড়তা থাকে?"
উইলেম ডে সিটার
66521#2
বিশেষ আপেক্ষিকতা স্থানকালের কাঠামোর একটি তত্ত্ব। এটি আলবার্ট আইনস্টাইন প্রথম ১৯০৫ সালে "On the Electrodynamics of Moving Bodies" নামক গবেষণা পত্রে প্রকাশ করেন। বিশেষ আপেক্ষিকতাবাদ দুইটি উপপাদ্যর ভিত্তিতে প্রতিষ্ঠিত, যার সাথে সনাতন বলবিজ্ঞানের বৈপূরত্ব আছে। 
১) সমবেগে চলমান সকল পর্যবেক্ষকের সাপেক্ষে পদার্থবিজ্ঞানের নিয়মাবলী অভিন্ন (আপেক্ষিকতাবাদের মূলনীতি)।
২) শূন্য মাধ্যমে আলোর গতিবেগ সমস্ত পর্যবেক্ষকের সাপেক্ষে একই এবং তা আলোর উৎসের ও পর্যবেক্ষকের গতির সাথে নিরপেক্ষ । 
সামগ্রিকভাবে এই তত্ত্ব ব্যবহারিক পরীক্ষার ফলাফল সনাতন বলবিজ্ঞানের চেয়ে ভালোভাবে ব্যাখ্যা করতে পারে। মাইকেলসন-মোরলী পরীক্ষাটি বিশেষ আপেক্ষিকতাবাদের দ্বিতীয় উপপাদ্য সমর্থন করে, তাছাড়া এই তত্ত্ব অনেক বিস্ময়কর ফলাফলেরও ব্যাখ্যা দেয়।
যেমন একজন পর্যবেক্ষকের পরিমাপে দুইটি ঘটনা তাৎক্ষনিক ঘটলেও অন্য একজন পর্যবেক্ষকের পরিমাপে তা নাও হতে পারে, যদি তারা একজন অপর জনের সাপেক্ষে গতিশীল হয়।
সময় প্রসারণ : একজন চলন্ত পর্যবেক্ষকেরের ঘড়ি, স্থীর পর্যবেক্ষকেরের ঘড়ির চেয়ে ধীরেধীরে টিক্ পরিমাপ করে।
দৈর্ঘ্য সঙ্কোচন: বস্তুর গতির দিকে তার দৈর্ঘ্য সঙ্কোচন ঘটে বলে পর্যবেক্ষকের কাছে পরিমিত হয়। 
ভর-শক্তির সাম্যতা: E = mc (শক্তির পরিমাণ = বস্তুর ভর × আলোর বেগের বর্গ), শক্তি এবং ভর সমতুল্য এবং পারস্পরিক পরিবতনযোগ্য।
আপেক্ষিকতা তত্ত্ব
1398#1
আইনস্টাইন পদার্থবিজ্ঞানের বিভিন্ন ক্ষেত্রে প্রচুর গবেষণা করেছেন এবং নতুন উদ্ভাবন ও আবিষ্কারে তার অবদান অনেক। সবচেয়ে বিখ্যাত আপেক্ষিকতার বিশেষ তত্ত্ব বলবিজ্ঞান ও তড়িচ্চৌম্বকত্বকে একীভূত করেছিল এবং আপেক্ষিকতার সাধারণ তত্ত্ব অসম গতির ক্ষেত্রে আপেক্ষিকতার তত্ত্ব প্রয়োগের মাধ্যমে একটি নতুন মহাকর্ষ তত্ত্ব প্রতিষ্ঠিত করেছিল। তার অন্যান্য অবদানের মধ্যে রয়েছে আপেক্ষিকতাভিত্তিক বিশ্বতত্ত্ব, কৈশিক ক্রিয়া, ক্রান্তিক উপলবৎ বর্ণময়তা, পরিসাংখ্যিক বলবিজ্ঞানের চিরায়ত সমস্যাসমূহ ও কোয়ান্টাম তত্ত্বে তাদের প্রয়োগ, অণুর ব্রাউনীয় গতির একটি ব্যাখ্যা, আণবিক ক্রান্তিকের সম্ভ্যাব্যতা, এক-আণবিক গ্যাসের কোয়ান্টাম তত্ত্ব, নিম্ন বিকরণ ঘনত্বে আলোর তাপীয় ধর্ম (যা ফোটন তত্ত্বের ভিত্তি রচনা করেছিল), বিকিরণের একটি তত্ত্ব যার মধ্যে উদ্দীপিত নিঃসরণের বিষয়টিও ছিল, একটি একীভূত ক্ষেত্র তত্ত্বের প্রথম ধারণা এবং পদার্থবিজ্ঞানের জ্যামিতিকীকরণ।
আলবার্ট আইনস্টাইন
10349#5
এই সফলতা সত্ত্বেও, এখনও অনেক সমস্যা আছে যা সমাধান করা হবে। আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানে গভীরতম সমস্যা হল কোয়ান্টাম মাধ্যাকর্ষণ সমস্যা।আপেক্ষিকতার সাধারণ তত্ত্বটি ক্লাসিক্যাল পদার্থবিজ্ঞানের কাঠামোর মধ্যে প্রণয়ন করা হয়েছে, অন্য মৌলিক বাহিনীগুলি কোয়ান্টাম মেকানিক্সের কাঠামোর মধ্যে বর্ণনা করা হয়েছে। কোয়ান্টাম মেকানিক্সের মূলনীতির সাথে সাধারণ আপেক্ষিকতার সমন্বয় করার জন্য মাধ্যাকর্ষণের একটি কোয়ান্টাম তত্ত্ব প্রয়োজন, কিন্তু যখন গুরুত্ত্বের প্রয়োগে কোয়ান্টাম তত্ত্বের স্বাভাবিক প্রক্রিয়াকরণ প্রয়োগ করা হয় তখন সমস্যাগুলি দেখা দেয়। কোয়ান্টাম মাধ্যাকর্ষণের ধারাবাহিক তত্ত্বের বিকাশের সমস্যা ছাড়াও পারমাণবিক নিউক্লিয়াস, কালো গর্ত এবং প্রথম মহাবিশ্বের পদার্থবিজ্ঞানের অন্যান্য মৌলিক সমস্যা রয়েছে।
স্ট্রিং তত্ত্ব
561604#8
সাধারণ আপেক্ষিকতা তত্ত্বের পরিবর্তনের অনেক চেষ্টা করা হয়। সবচেয়ে বিখ্যাতটি হল ব্রানস-ডিক তত্ত্ব (একে স্কেলার-টেনসর তত্ত্বও বলা হয়), এবং রোজেনের বাইমেট্রিক তত্ত্ব। দুটি তত্ত্বই আপেক্ষিকতার ক্ষেত্রতত্ত্ব বদলানোর কথা বলেছিল, এবং দুটি তত্ত্বই বাইপোলার মহাকর্ষীয় বিকিরণের কথা বলে। ফলে যখন বাইনারী পালসার পাওয়া গেল, রোজেনের তত্ত্ব খণ্ডিত হল। ব্রান্স-ডিকের ক্ষেত্রেও একই ঘটনা ঘটে।
সাধারণ আপেক্ষিকতা আবার কোয়ান্টাম মেকানিক্স, যা পদার্থের কণা তরঙ্গ দৈত্বতার বর্ণনা দেয়,এবং ক্ষুদ্র বস্তুর মহাকর্ষীয় আকর্ষণ মানেনা, এর সাথে অসঙ্গতিপূর্ণ। এখন বিজ্ঞানীরা কাজ করে যাচ্ছেন কিভাবে এই দুটি তত্ত্বকে একত্রিত করা যায়। আর সে তত্ত্বকে কোয়ান্টাম গ্রাভিটি বলে, উদাহরণস্বরুপ স্ট্রিং থিওরী ও লুপ কোয়ান্টাম গ্রাভিটি।
সাধারণ আপেক্ষিকতার ইতিহাস
637197#4
বিভিন্ন তাত্ত্বিক রসায়নবিদরা ১৯৭০ এর আগ পর্যন্ত ডিরাকের বিবৃতি মেনে নেয়, যতদিন না পর্যন্ত ভারী বস্তুতে আপেক্ষিক প্রভাব বুঝা যাচ্ছিল। স্রোডিঞ্জারের ১৯২৬ সালের রিপোর্টে আপেক্ষিকতা আমলে না নিয়েই স্রোডিঞ্জার সমীকরন তৈরী হয়। আণবিক বর্ণালী বর্ণনা করার জন্যে স্রোডিঞ্জারের সমীকরনে আপেক্ষিকতা আনা হয়, কিন্তু এই উন্নতি রসায়নবিদদের ঠিক লাগেনি। যেহেতু আণবিক বর্ণালী লাইন পদার্থবিদ্যার অন্তর্গত ছিল, রসায়নে এর পরিচিতি অনেক স্বল্প ছিল। অনেক রসায়নবিদরাই আপেক্ষিক কোয়ান্টাম রসায়ন এর সাথে অপরিচিত ছিল, এবং তাদের নজর ছিল হালকা বস্তুর দিকে, বিশেষত জৈব রসায়ন এর জন্যে।
আপেক্ষিক কোয়ান্টাম রসায়ন
68999#2
একটি আলাদা তত্ত্ব হিসেবে কোয়ান্টাম বলবিজ্ঞানের আবির্ভাবের পূর্বে পদার্থবিজ্ঞানে যে গণিত ব্যবহৃত হত, তা ছিল মূলত অন্তরক জ্যামিতি এবং আংশিক অন্তরক সমীকরণসমূহ। এছাড়া পরিসংখ্যানিক বলবিজ্ঞানে সম্ভাবনা তত্ত্ব ব্যবহৃত হত। অন্তরক জ্যামিতি ও আংশিক অন্তরক সমীকরণে জ্যামিতিক স্বজ্ঞা নিঃসন্দেহে একটি প্রধান ভূমিকা পালন করত। আপেক্ষিকতার তত্ত্বগুলি সম্পূর্ণভাবে জ্যামিতিক ধারণার আশ্রয় নিয়েই সূত্রায়িত করা হয়েছিল। মোটামুটি ১৮৯৫ ও ১৯১৫ সালের মধ্যবর্তী সময়ে কোয়ান্টাম বলবিজ্ঞানের ব্যাপারগুলি নিয়ে বিজ্ঞানীরা চিন্তাভাবনা শুরু করেন। ১৯২৫ সালে কোয়ান্টাম তত্ত্বের আবির্ভাবের ১০-১৫ বছর আগেও পদার্থবিজ্ঞানীরা চিরায়ত বলবিজ্ঞানের মধ্যে থেকেই, বিশেষত একই ধরনের গাণিতিক সংঘটন ব্যবহার করে, ঘটনাগুলি ব্যাখ্যার চেষ্টা চালান। এই প্রচেষ্টাগুলির মধ্যে সবচেয়ে পরিশীলিত উদাহরণ হল সমারফেল্ড-উইলসন-ইশিওয়ারা কোয়ান্টায়ন নিয়ম। এই নিয়মটি সম্পূর্ণভাবে চিরায়ত দশা জগতে সূত্রায়িত করা হয়েছিল।
কোয়ান্টাম বলবিজ্ঞানের গাণিতিক সূত্রায়ন