आजभन्दा ठ्याक्कै एक सय चार वर्षअघिको कुरा हो। आर्थर एडिङ्टन अफ्रिकाको पश्चिमी तटस्थित प्रिन्सिपे टापूमा सुतेका थिए।
दिउँसोतिर उनी ब्युँझिए। टेन्टको पर्दा खोलेर बाहिर हेरे। कालो बादल छाएको थियो। उनको मन पनि अँध्यारियो। केही दिनयता बादलको गर्जनपछि परेको पानीले उनको मन चिसो पारेको थियो नै।
तर पनि उनले अपराह्नको पर्खाइ छाडेका थिएनन्। यही समयका लागि कैयौं बाधा र अड्चन झेलेर उनी बेलायतदेखि त्यहाँसम्म पुगेका थिए।
त्यो तट आफैंमा कठिन थियो। त्यसमाथि त्यहाँसम्म जान पैसा जुटाउनै उनलाई धौधौ परेको थियो। जेनतेन पैसा जम्मा गरेका थिए।
जब त्यो दिन आयो, आकाशबाट झरेको पानीले उनको सातो लिइरहेको थियो।
एडिङ्टनको प्रिन्सिपे टापू यात्राको कथा सन् १९१५ मा अल्बर्ट आइन्स्टाइनले 'जेनरल थ्योरी अफ रिलेटिभिटी' नामको सिद्धान्त प्रतिपादन गरेर बुनेका थिए।
आर्थर एडिङ्टनको टेलिस्कोपहामी आर्थर र जेनरल थ्योरी अफ रिलेटिभिटीलाई त्यही टापूमा छाडेर एकैछिन आइन्सटाइनले सन् १९०५ मा निकालेको 'स्पेसल थ्योरी अफ रिलेटिभिटी' नामको खोजपत्रबारे कुरा गरौं है?
त्यो खोजमा उनले विशेष गरी प्रकाश र समयबारे लेखेका छन्।
पहिले म स्पेसल थ्योरी अफ रिलेटिभिटी भनेको के हो भनेर सकेसम्म बुझाउने प्रयास गर्छु।
एकछिन सोच्नुहोस् त, तपाईं एउटा रेलको प्लेटफर्ममा हुनुहुन्छ। कतैबाट आइरहेको आफ्नो साथीलाई कुरिरहनुभएको छ। त्यो रेल भ्याक्युममा (सुरूङ) यात्रा गरिरहेको छ। अनि बत्ती बालेर तपाईंतिर आइरहेको छ। त्यो रेलको गति प्रकाशको गतिको आधा मात्र छ अर्थात् एक लाख ५० हजार किलोमिटर प्रतिसेकेन्ड।
उता तपाईंको साथी रेलको अगाडि बसेर त्यहाँ बलेको बत्ती नियाल्दै छ। त्यो बत्ती भने प्रकाशको गति अर्थात् तीन लाख किलोमिटर प्रतिसेकेन्डमा दौडिएको छ।
तपाईं जहाँ हुनुहुन्छ, त्यहाँबाट हेर्दा त रेलको गति र त्यसबाट आएको प्रकाशको गति जोडेर चार लाख ५० हजार किलोमिटर प्रतिसेकेन्ड हुनुपर्ने!
तर त्यस्तो हुँदैन।
तपाईं बसेको ठाउँबाट हेर्दा पनि प्रकाश आफ्नै गतिमा चलिरहेको हुन्छ।
यो सिद्धान्तले त्यस्तो कुराहरूबारे भन्छ जुन धेरै छिटो चलिरहेका हुन्छन्। र, यसलाई स्पेसल रिलेटिभिटी भन्नुका पछाडि कारण छ। स्पेसल यो कारण कि यो कुरा विशेष अवस्थामा मात्र लागू हुन्छ। त्यति बेला जब भिन्न फ्रेम अफ रिफ्रेन्स (कुनै फ्रेममा भएका वस्तुको अवस्थिति र गति निर्धारण गर्ने कोअर्डिनेटहरूको समूह) भएका कुराहरू अचल हुन्छन्। यसलाई इनर्सियल फ्रेम अफ रिफ्रेन्स भनिन्छ।
अघिको रेलको उदाहरण लिने हो भने रेलमा बसेको तपाईंको साथीलाई एउटा फ्रेम अफ रिफ्रेन्स मान्न सकिन्छ भने प्लेटफर्ममा बसेको तपाईंलाई अर्को। आइन्स्टाइनका अनुसार स्पेसल रिलेटिभिटीमा दुइटा महत्त्वपूर्ण कुराहरू जोड्न जरूरी हुन्छ।
पहिलो, भौतिक विज्ञानका नियमहरू सबै इनर्सियल फ्रेममा एउटै हुन्छन्।
अर्थात् तपाईं प्लेटफर्ममा हुनु र रेलमा हुनुले फरक पर्दैन। तपाईंको साथी रेलमा बसेर तपाईं भएको प्लेटफर्म पार गरेर जाँदा उसको लागि आफू नचली बसेको र प्लेटफर्म चाहिँ आफूतिर आएर पछाडि गएको वा आफू चलेर प्लेटफर्म छाडेर अगाडि गएको हो, दुवै कुराले फरक पार्दैन।
आइन्स्टाइनको यो कुरालाई लिएर उनीबारे एउटा चुट्किला नै छ।
उनी युरोप छाडेर अमेरिका आएपछिको कुरा हो। एक दिन आइन्स्टाइन बस्टन जान लागेको रेलमा चढेका थिए रे। एक जना मान्छे आएर, 'ओहो आइन्स्टाइन सर, यो रेल बस्टन जान्छ?' भनेर सोधेछ।
आइन्स्टाइनले उल्टै सोधेछन्, 'बोस्टन यहाँ आउँछ!'
दोस्रो कुरा, प्रकाशको गति भ्याक्युम (सुरूङ) मा सधैं एउटै रहन्छ।
तपाईं प्लेटफर्ममा बसेर प्रकाशको गतिमा कुदेको रेल हेर्नुहोस् वा त्योभन्दा अलि कम गतिमा कुदेको रेलमा बसेर प्रकाशको गति, प्रकाशको गति तीन लाख किलोमिटर प्रतिसेकेन्ड नै हुनेछ।
अब यहाँ रमाइलो कुरा हुन्छ।
भौतिक शास्त्रको एउटा सामान्य नियम हो, गति x समय= दुरी।
तर हामीले भर्खरै प्रकाशको मामिलामा गति सधैं स्थिर हुने कुरा गर्यौं। त्यसैले यहाँ एउटा अप्ठ्यारो स्थिति सिर्जना गर्छ।
माथिको हिसाब (गति x समय= दुरी) मा गति स्थिर भयो भने बाँकी दुई कुरा बदलिनुपर्ने हुन्छ भन्ने सुन्दा तपाईंलाई अचम्म लाग्ला।
'कहाँ समय बदलिन्छ त?' वा 'कहाँ कुनै कुरा सानो वा ठूलो हुन सक्छ?' भन्नुहोला।
तर यही हुन्छ।
यो कुरा वैज्ञानिकहरूले धेरै परीक्षणबाट प्रमाणित गरेका कुरा हुन्।
समय बदलिने कुरालाई 'टाइम डाइलेसन' भनिन्छ।
पर्यवेक्षक (हेर्ने) को फ्रेम अफ रिफ्रेन्समा रहेको तपाईं जति छिटो गतिमा चल्नु हुन्छ, समय त्यति कम चल्न थाल्छ। तर तपाईंका लागि समय त्यही नै हुन्छ। यो कुरालाई समयले मात्र नभएर गुरूत्वाकर्षण क्षेत्रले पनि असर गर्छ।
जति ठूलो गुरुत्वाकर्षणको क्षेत्र छ, समय त्यति नै बिस्तारै चल्छ।
यहाँ एउटा रोचक कुरा जोडिन्छ।
हामीले प्रयोग गर्ने जिपिएसहरू, (जुन आइन्स्टाइनकै सिद्धान्तले गर्दा सम्भव भएको हो) ती पृथ्वीभन्दा धेरै पर छन् र हामीभन्दा कमजोर गुरूत्वाकर्षणको क्षेत्रमा पर्छ। यसले गर्दा तिनीहरूको समय धेरै चाँडो हुन्छ। तर हामीले पृथ्वीमा तिनको समय पाउँदा ठ्याक्कै हाम्रो समयसँग मिलेको पाउँछौं। त्यो कुरालाई पहिले नै यताबाट सच्याएर पठाइएको भएर मिलेको हो।
अझै अचम्मको कुरा छ।
मानौं, तपाईंको जुम्ल्याहालाई पृथ्वी मै राखियो। तपाईंलाई चाहिँ एउटा रकेटमा राखेर अन्तरिक्षको यात्रामा पठाइयो। बीस वर्ष अन्तरिक्ष डुलेर फर्किँदा जुम्ल्याहा र तपाईंको उमेरको फरक हुन्छ।
फेरि पनि यो कुराले अचम्म लाग्यो होइन? तर यो वैज्ञानिकले प्रमाणित गरिसकेका कुरा हो।
यसलाई अझै सहज उदाहरणबाट हेरौं।
तपाईंको साथी रकेटमा बसेर अन्तरिक्षतिर जाँदैछ। तपाईं तल बसेर त्यो रकेट हेरिरहनुभएको छ। साथीले रकेटभित्र एउटा फ्ल्यासलाइट बालेर ऐनामा देखायो। फ्ल्यासलाइटको प्रकाश त्यो ऐनामा ठोक्किएर फेरि ऊतर्फ जान्छ। उसको रिफ्रेन्स विन्दुबाट त्यो बत्ती सिधै जान्छ र सिधै फर्किन्छ।
तर तल बसेर हेरिरहनुभएको तपाईंले प्रकाश ऐनामा ठोक्किएको बेला देख्दा र फिर्ता जाँदासम्म रकेट धेरै अगाडि पुगिसकेको हुन्छ। तपाईंको साथीले जसरी त्यो प्रकाशले सिधा यात्रा गरेको देख्छ, तपाईंले देख्नुहुन्न। तपाईंले त त्यो फ्लासलाइटको प्रकाशले त्रिकोणात्मक यात्रा गरेको देख्नुहुन्छ। त्यति हुँदा पनि प्रकाशको गति भने एउटै रहन्छ।
यदि प्रकाशको गति सधैं एउटै रहन्छ भने यो मामिलामा प्रकाशले पक्कै पनि धेरै दुरी पार गरेको हुनुपर्छ। तर जब इनर्सियल फ्रेमभित्रको पर्यवेक्षक (इनर्सियल अब्जर्भर) चलिरहेको हुन्छ, यी कुराहरूले काम गर्दैनन्। वा गुरूत्वाकर्षणको उपस्थितिमा यिनले काम गर्दैनन्।
यो कुरा आइन्स्टाइनका लागि ठूलो चुनौती बनेको थियो। उनी आफैं आफ्नो सिद्धान्तदेखि सन्तुष्ट थिएनन्।
एक दिन उनले स्विट्जरल्यान्डस्थित आफ्नो कार्यालयमा बसेका बेला झ्याल सफा गरिरहेको व्यक्ति देखे। उनको दिमागमा झट्ट एउटा सोच आयो।
त्यो सोचले संसार बदलिदियो।
आखिर के थियो आइन्स्टाइनको त्यस्तो शक्तिशाली विचार?
कार्यालयबाहिर सिँढीमा चढेर झ्याल सफा गरिरहेको व्यक्तिलाई देखेर आइन्स्टाइनले सोचे— यदि त्यो मान्छे त्यहाँबाट खस्यो भने के हुन्छ?
उनले त्यो बेला आफूलाई त्यो मान्छेको ठाउँमा पनि कल्पना गरे। मान्छे पक्कै पनि गुरूत्वाकर्षणले गर्दा ९.८ मिटर प्रतिसेकेन्डले झर्छ। त्यस्तै तलबाट केही कुराले आड नदिएको वा नठेलेकाले हावाको प्रतिरोध नभएमा उसले निर्वाध गिरावट (फ्री-फल) को अनुभव गर्नुपर्छ।
यही कुराबाट आइन्स्टाइनले अन्तरिक्षमा वजनहीन हुनु र भर्याङबाट खस्दा जे हुन्छ, त्यो अनुभवमा केही फरक नहुने कुरा पत्ता लगाए।
आइन्स्टाइनका अनुसार प्रवेग (एक्सलरेसन) र गुरूत्वाकर्षण एउटै कुरा हो जुन दुई तरिकाले वर्णन गरिन्छ।
अनि उनी गुरूत्वाकर्षण र आफ्नो रिलेटिभिटी सिद्धान्तलाई जोड्न पनि सफल भए।
आइन्स्टाइनको कल्पना त्यहीँ रोकिएन।
उनले एउटा मानिसले आफ्नो घरभित्र तौल नाप्ने मेसिनमा वजन नापिरहेको सोचे। मानौं त्यो मान्छेको वजन ७० किलो छ।
आइन्स्टाइनले सोचे— यदि त्यो मान्छे आफ्नो त्यही कोठामा तर अन्तरिक्षमा यात्रा गरिरहेको भए के हुन्थ्यो?
उसको घर एउटा गतिमा अन्तरिक्षतिर माथि लागिरहेको वा उडिरहेको भए? त्यो पनि ९.८ मिटर प्रतिसेकेन्ड उसको वजन त्यो बेला पनि ७० किलो नै हुन्थ्यो।
अन्तरिक्षमा हुनु र आफ्नो घरमा हुनुले व्यक्तिको वजनमा केही फरक पार्दैन थियो कि भन्ने उनले कल्पना गरे। यो कुरा कसरी पत्ता लगाउने होला भन्ने सोचाइमा डुबे।
माथि भनिएजस्तै बत्तीवाला सोच परीक्षण गर्ने कुरा उनको दिमागमा आयो। रकेटभित्र बसेर भित्तामा रहेको बत्तीमा फ्ल्यासलाइटको प्रकाश पार्दा त्यो भित्तामा ठोक्किन्छ र अलिकति तल पुग्नपर्ने हुन्छ। किनभने रकेट ९.८ मिटर प्रतिसेकेन्ड स्क्वायर्डको गतिमा माथितिर लागेको छ। रकेटमा त्यस्तो हुन्छ भने पृथ्वीमा पनि त्यही हुनुपर्छ।
तर तपाईं हामीले फ्ल्यासलाइट भित्तामा तेर्स्याउँदा त प्रकाश सिधै गएको देखिन्छ। रकेटमा हुनु र पृथ्वी हुनुमा त फरक नपर्नपर्ने?
त्यो बेला आइन्स्टाइनको दिमागमा अर्को अनुमान आयो— गुरूत्वाकर्षण क्षेत्रमा प्रकाश बांगिन्छ वा गुरूत्वाकर्षणले प्रकाशलाई झुकाउँछ।
तर प्रकाशले त सिधै र छोटो दुरी लिनपर्ने? कसरी बांगिन्छ?
यसबारे सोच्दै जाँदा फेरि उनको दिमागमा अर्को आइडिया आयो।
कतै गुरूत्वाकर्षणले अन्तरिक्षमा बक्रता त ल्याउँदैन? वा अन्तरिक्षलाई बंगाउने काम त गर्दैन? जसले गर्दा प्रकाशले लिने छोटो गति सिधा नभएर बक्र हुन्छ?
हामीले यो कुरा हवाईजहाजहरूमा देख्न सक्छौं।
ट्र्याक गर्ने एपमा हेर्यौं भने काठमाडौंबाट क्यालिफोर्निया आएको हवाईजहाज उत्तरी ध्रुव हुँदै आउँदा बक्र रेखामा हिँडेको देखिन्छ। तर खासमा त्यो एउटा सिधा रेखामा हिँडेको हुन्छ। पृथ्वीको बक्रताले सिधा बाटो पनि बक्र नै देखिन जान्छ।
जब आइन्स्टाइनले सन् १९१५ मा यसलाई जेनरल थ्योरी अफ रिलेटिभिटी भन्दै खोजपत्रमार्फत वैज्ञानिक समाजमाझ पुर्याए, उनलाई सबैजसोले 'पागल' भनेर जिस्क्याए। यो एउटा सोच परीक्षणबाट मात्र निस्केको कुरा थियो। त्यति बेला यो प्रयोगशालामा प्रमाणित गर्न सकिने पनि कुरा थिएन।
यहीँनिर प्रवेश भयो आर्थर एडिङ्टनको। त्यति नै बेला एडिङ्टनले बेलायतमा आइन्स्टाइनको खोजपत्र पढे। उनैले आइन्स्टाइनको सोचलाई एउटा परिणाम दिए।
एडिङ्टन बेलायती वैज्ञानिक थिए। यी कुरा भइरहेका बेला जर्मनी र बेलायतबीच राम्रो सम्बन्ध थिएन। जब एउटा बेलायतीले जर्मन वैज्ञानिकले भनेको कुरा प्रमाणित गर्छु भनेर सहयोग रकम मागे, मान्छेहरूले उनलाई पनि 'बेलायतीले जर्मनलाई सही तुल्याउने?' भन्दै गिज्याए।
त्यहाँ दुई देशबीचको तीतो सम्बन्धको कुरा मात्र थिएन।
आर्थर एडिङ्टन
अल्बर्ट आइन्स्टाइन र आर्थर एडिङ्टनआइन्स्टाइनलाई सही तुल्याएको खण्डमा बेलायतका प्रख्यात वैज्ञानिक आइज्याक न्युटनले स्थापित गरेको गुरूत्वाकर्षणको सिद्धान्त डगमगाउने वाला थियो। त्यो कुरा बेलायतीहरू चाहँदैन थिए।
त्यसैले एडिङ्टनलाई कामका लागि रकम पाउन धेरै गाह्रो भयो।
उनी नहारी आखिरमा एउटा तर्क अघि सारे— जर्मन गलत निस्के भने त हाम्रो न्युटनको नाम रोशन हुनेछ।
यस्तो आश्वासन देखाएर सहयोग दिनेहरूलाई फकाइ छाडे।
यहाँ एकैछिन अब न्युटन र आइन्स्टाइनको गुरूत्वाकर्षणबारे कुरा गरौं।
न्युटनका अनुसार गुरूत्वाकर्षण दुइटा वस्तुबीचको आकर्षक शक्ति थियो।
आइन्स्टाइनको जेनरल रिलेटिभिटी सिद्धान्तले गुरूत्वाकर्षण कुनै शक्ति नभएर ठूला वस्तुले अन्तरिक्षको समय तह (स्पेस-टाइम फेब्रिक) मा पार्ने एउटा बक्रता हो भन्थ्यो। न्युटन भने ब्रह्माण्ड स्थिर छ भन्थे। न्युटनको गुरूत्वाकर्षणले ठूलो स्केलमा राम्रोसँग काम गर्दैन थियो।
अब कुरा आयो बक्रता अर्थात् ठूलो वस्तुको अगाडि प्रकाश पनि बांगिने कुरा।
यो कुरा प्रमाणित गर्ने हुटहुटी बोकेर एडिङ्टन अफ्रिका पुगेका थिए। उनी त्यहाँ सूर्य ग्रहण हेर्न गएका हुन्। अझ सूर्य ग्रहणका बेला सूर्यभन्दा पछाडिको तारा हेर्न।
यदि आइन्स्टाइनले भनेअनुसार प्रकाशलाई ठूलो वस्तुले बक्र गरायो भने राती देखिने तारा र दिउँसो सूर्यको उपस्थितिमा देखिने ताराको स्थान फरक हुन्थ्यो। यो कुरा अरू बेला हेर्न गाह्रो थियो। ग्रहणका बेला भने हेर्न सकिन्थ्यो। र, यस्तो मौका सधैं आउँदैन थियो।
त्यसैले टापूमा त्यो झरी परेको दिन उनी निकै चिन्तामा थिए। बादल लागिरह्यो वा पानी परिरह्यो भने त ग्रहण देख्न सकिँदैन थियो। उनले टेन्टको पर्दा खोलेर हेर्ने बेला ग्रहण सुरू भइसकेको थियो। दुःखको कुरा आकाशमा कालो बादल पनि थियो।
उनको दुःख बुझे झैं गरी हेर्दाहेर्दै आकाश खुल्यो। उनले सूर्यपछाडि ताराको झुन्ड (हेडिस) देखे।
यदि प्रकाशको गति सिधै रेखामा चल्ने भए उनले सूर्य पछाडिको ती तारा देख्दैन थिए। सूर्यको उपस्थितिमा ती ताराको प्रकाशले आफ्नो रेखा बदलेको देखियो। यो कुरा उनले सूर्य नहुने बेलाको र सूर्य हुँदाको तस्बिर लिएर पुष्टि गरे।
यसले वैज्ञानिक संसारमा ठूलै कम्पन ल्यायो। अनि अल्बर्ट आइन्स्टाइनको नाम पनि वैज्ञानिक संसारमा अमर बन्यो।
एक बेलायती नागरिकलाई जर्मन नागरिकलाई हिरो बनाएको त्यो दिन थियो मे २९। अर्थात् आजकै दिन।
अहिले अल्बर्ट आइन्स्टाइनलाई त धेरैले सम्झिन्छन्, आर्थर एडिङ्टन भने धेरैको दिमागमै बस्दैनन्। तर आइन्स्टाइनलाई विश्व चर्चित बनाउने श्रेय तिनै एडिङ्टनलाई जान्छ।
म भौतिक विज्ञानको विद्यार्थी होइन। आफूले पढेका केही किताबका आधारमा यो लेख तयार पारेको हुँ। म चाहन्छु, धेरैले बिर्सेका एडिङ्टनलाई मेरा प्रिय पाठकहरूले चिनून्!
लेखक अनुज घिमिरेट्विटरः @mrophiophagus
(अनुज घिमिरेका अन्य लेख पढ्न यहाँ क्लिक गर्नुहोस्)
(लेखक घिमिरेले नर्थ डाकोटा स्टेट युनिभर्सिटीबाट प्राणीशास्त्रमा विद्यावारिधि गरेका छन्।)
1626183247.jpg)
