বাঙ্গালাকথা | শিক্ষামূলক বাংলা ওয়েবসাইট

মানুষ এখন পর্যন্ত ঘন্টায় সর্বোচ্চ চল্লিশ হাজার কিলোমিটার গতি অর্জন করতে পেরেছে| ভবিষ্যতে প্রযুক্তির যতই উন্নতি সাধিত হোক না কেন মানুষ সর্বোচ্চ আলোর গতি নাইনটি নাইন পয়েন্ট নাইন নাইন পার্সেন্ট গতি অর্জন করতে পারবে| একমাত্র ভরহহীন বস্তু| অর্থাৎ যেই বস্তুর ভর শূন্য সেই সকল বস্তু সর্বোচ্চ আলোর গতি অর্জন করতে পারবে|

আপনাদের মধ্যে যারা সাইফাই মুভি দেখে থাকেন তাঁরা অবশ্যই এমন অনেক মুভি দেখেছেন| যেখানে আলোর চেয়ে বেশি বেগ অর্জন করে ট্রাভেল দেখানো হয়| যা আমাদেরকে পুলকিত করে|

বাস্তবে আমরা এখনো পর্যন্ত বিজ্ঞানকে যতটা জেনেছি এবং বুঝেছি সেই অনুযায়ী আলোর চেয়ে বেশি বেগ অর্জন করা সম্ভব নয়| এবং সর্বোচ্চ আলোর ব্যাগ ওই সকল বস্তুই অর্জন করতে পারবে যাদের ভর শূন্য| কিন্তু কেন আলোর চেয়ে বেশি ব্যাগ অর্জন করা সম্ভব নয়| কেনই বা ভরহীন বস্তু সর্বদাই আলোর বেগে গতিশীল থাকবে|

এই মহাবিশ্বে এমন কোনো বস্তু নেই যা আলোর চেয়ে বেশি বেগ অর্জন করতে পারবে| বা আলো সে বেশি বেগে চলতে পারবে| যার ফলে আলোর গতিকে বলা হয় কসনিক স্পেড লিমিট| অর্থাৎ সর্বোচ্চ আলোর বেগ অর্জন করা সম্ভব| তাও আবার একমাত্র ঐ সকল বস্তুই আলোর ব্যাগ অর্জন করতে পারবে যাদের ভর শূন্য| এবং এই বিষয়টি মহাদেশে অবস্থান করা সকল বস্তুর ক্ষেত্রেই প্রযোজ্য| তবে যদি মহাবিশ্বের কথা বলেন তবে মহাবিশ্বের ক্ষেত্রে এই বিষয়টি প্রযোজ্য নয়| কারণ বিগ ব্যাঙ্কের পর থেকে মহাবিশ্ব আলোর চেয়ে বেশি বেগে প্রসারিত হয়েছে|

এবং এখনও আলোর চেয়ে বেশি বেগে প্রসারিত হচ্ছে|

এখন দেখা যাক কেন আলোর চেয়ে বেশি বেগ অর্জন করা সম্ভব নয়| আলোর চেয়ে বেশি বেগ অর্জন করা সম্ভব নয়| কারণ আলোর চেয়ে বেশি বেগ কসালিটি প্রিন্সিপালকে ব্রেক করে| কসালিটি মানে হচ্ছে কজ এবং ইফেক্টের মধ্যবর্তী সম্পর্ক| কসালিটি প্রিন্সিপাল অনুযায়ী যেকোনো ইফেক্টের পেছনে একটি কস বা একটি কারণ থাকবে| অর্থাৎ কারণ বা কজের ফলে ইফেক্ট দেখা যাবে| বিষয়টিকে একটি উদাহরণের মাধ্যমে বলা যাক| আমরা যদি একটি ডিমকে ভাঙা অবস্থায় দেখি তবে আমরা বলতে পারি যে ডিমটি নিচে পড়ে ভেঙ্গে গিয়েছে| অর্থাৎ প্রথমে পরেছে ভেঙেছে| এখানে পড়ে যাওয়া হচ্ছে কস এবং ভেঙে যাওয়া হচ্ছে ইফেক্ট| এখন আলোর চেয়ে বেশি বেগ কিভাবে এই কোয়ালিটি প্রিন্সিপালকে লঙ্ঘন করে|

মহাবিশ্বের যে কোন ঘটনা আমরা আলোর মাধ্যমে দেখতে পাই| অর্থাৎ ইনফরমেশন আলোর মাধ্যমে এক স্থান থেকে অন্য স্থানে travel করে| যদি এক বছর আগে সংগঠিত সুপর্ণ বা বিস্ফোরণের আলো| এই মুহূর্তে পৃথিবীতে এসে পৌঁছায়| এর মানে এক বছর আগে সংগঠিত ঘটনার ইনফরমেশন আমরা এই মুহূর্তে দেখতে পাচ্ছি|

এখন ইনফরমেশন যদি আলোর চেয়েও বেশি ট্রাভেল করে| তবে কসালিটি প্রিন্সিপাল লঙ্ঘন হয়ে যাবে| সুতরাং আমরা ইফেক্ট আগে দেখবো| তারপর কজ দেখবো| অর্থাৎ সময়কে আমরা reverse অবস্থায় দেখবো| বিষয়টি এমন হবে যে কোনো একটি বন্দুক থেকে গুলি বের হয়েছে| এটি দেখার আগেই গুলি আমাদের শরীরে বিদ্ধ হবে| যা গজালিটি প্রিন্সিপালের সুস্পষ্ট লঙ্ঘন|

যারা স্পেশ্যাল relativity ভিডিও টি দেখেছেন তারা অবশ্যই জানেন স্পেস এবং টাইম পরস্পর সম্পর্কে যুক্ত| অর্থাৎ space এর যে কোনো পরিবর্তন সময় প্রবাহে পরিবর্তন নিয়ে আসে| বিষয়টিকে একটি উদাহরণের মাধ্যমে বলা যাক| মনে করুন এই গ্রাফটির এই দিকটা হচ্ছে উত্তর দিক এবং এই দিকটা হচ্ছে পূর্ব দিক| এখন একটি গাড়ি যদি পূর্ব দিক বরাবর যেতে থাকে তবে আমরা বলতে পারি গাড়িটি পূর্ব দিক যাচ্ছে| অর্থাৎ উত্তর দিক বরাবর গাড়িটির গতি শূন্য| আবার গাড়িটি যদি উত্তর দিক বরাবর যেতে থাকে তবে পূর্ব দিক বরাবর গাড়িটির গতি শূন্য| কিন্তু গাড়িটি যদি এবং পূর্ব দিকের মধ্যবর্তী দিকে গতিশীল থাকে|

তবে এইক্ষেত্রে গাড়িটির গতি উত্তর দিকেও থাকবে পূর্ব দিকেও থাকবে|

এখন এই উত্তর দিকের অক্ষটিকে টাইম এবং পূর্ব দিকের অক্ষটিকে স্পেস বিবেচনা করি| এবার পূর্বের আইডিয়ার সাথে মিল রেখে একটি গাড়ি কল্পনা করি| গাড়িটি যদি গ্রাফের উত্তর দিক অর্থাৎ টাইমের অক্ষ বরাবর চলতে থাকে| তার মানে গাড়িটি শুধুমাত্র টাইম অতিক্রম করছে| স্পেস অতিক্রম করছে না| এই মুহূর্তে আপনার অবস্থানের সাথে এই বিষয়টিকে তুলনা করা যেতে পারে| আপনি অবশ্যই স্থির অবস্থায় ভিডিওটি দেখছেন|

তার মানে আপনি শুধুমাত্র সময় বরাবর চলছেন| স্পেস অতিক্রম করছেন না| এবং এক্ষেত্রে সময় তার হান্ড্রেড পার্সেন্ট গতিতে প্রবাহিত হবে|

অন্যদিকে গ্রাফের গাড়টি যদি শুধুমাত্র স্পেস বরাবর চলে তার মানে গাড়টি টাইম অতিবাহিত করছে না| এবং এমনটা ঘটবে কোন বস্তু যদি আলোর গতিতে গতিশীল থাকে| অর্থাৎ আলোর বেগে গতিশীল বস্তু শুধুমাত্র স্পেস অতিক্রম করে| ওই বস্তুর ক্ষেত্রে সময় অতিবাহিত হয় না| অর্থাৎ সময় স্থির হয় যাই|

এখন এই গ্রাফের এইখানে আপনার অবস্থান মানে হচ্ছে আপনার সময় হান্ড্রেড পার্সেন্ট গতিতে প্রবাহিত হচ্ছে| এবং আপনার অবস্থান যদি এইখানে হয় তার মানে আপনার মধ্যে বেগ রয়েছে| তার মানে আপনার ক্ষেত্রে সময় অতিবাহিত হচ্ছে| সেই সাথে সাথে আপনার ব্যাগও রয়েছে| তবে এই ক্ষেত্রে সময় তার hundred পার্সেন্ট গতিতে প্রবাহিত হচ্ছে না| সময় তার গতির চেয়ে কিছুটা স্লো প্রবাহিত হচ্ছে| এভাবে আপনার অবস্থার নিচে আসতে আসতে যখন এই জায়গায় আসবে এইখানে আপনার সময় একদম স্থির হয়ে যাবে| অর্থাৎ এই অবস্থান মানে হচ্ছে আপনি আলোর বেগে গতিশীল রয়েছেন|

আপনার জন্য সময়|

স্থির| এখন আপনার গতি যদি এর চেয়েও বেশি হয় অর্থাৎ আলোর বেগের চেয়েও বেশি হয়| সেই ক্ষেত্রে সময় হবে নেগেটিভ| বা রীণাত্মক|

কিন্তু সময়কে আমরা সবসময় একমুখী অবস্থায় দেখি| যা ভবিষ্যতের দিকে ধাবিত হয়| সময় যদি নেগেটিভ হয় তবে তা প্রথমে উল্লেখ করা কসালিটি প্রিন্সিপালকে লঙ্ঘন করে| অর্থাৎ কজের আগেই ইফেক্ট দেখা যাবে| সময়কে আমরা রিভার্স অবস্থায় দেখবো| এই কোজালিটি প্রিন্সিপাল হচ্ছে একটি কারণ| যার কারণে আলোর চেয়ে বেশি বেগ অর্জন করা সম্ভব নয়|

এবার স্পেশ্যাল relativity এর ভিন্ন একটি দিক দেখা যাক| স্পেশ্যাল relativity অনুযায়ী কোনো বস্তুর বেগ যদি বৃদ্ধি পায় সেক্ষেত্রে বস্তুর ঘরও বৃদ্ধি পাবে| এখন অনেকেই বলতে পারেন যে বস্তুর ভর্ত সব সময় যেকোনো স্থানে, যে কোন অবস্থায় একই থাকে| যে কোন বস্তুর ভর constant| হ্যাঁ আপনি ঠিক বলেছেন তবে এটি হচ্ছে স্থির অবস্থার ভর| অর্থাৎ রেস্ট ম্যাস| কিন্তু যখন কোন বস্তু গতিশীল থাকে তখন বস্তুর ভর বৃদ্ধি পায়| যাকে বলে ভিলেটিভিস্টিক ম্যাস| এবং এই রিলেটিভিসটিক ম্যাস|

আপনি এই সূত্রের মাধ্যমে নির্ণয় করতে পারবেন|

বস্তুর গতির পরিবর্তন অর্থাৎ বেগ বৃদ্ধির সাথে সাথে যেহেতু ম্যাচ বৃদ্ধি পেতে থাকে সেহেতু বস্তু তত ভারী হতে থাকে|

এখন একটি হালকা বস্তু এবং একটি ভারী বস্তু কল্পনা করুন| এখন এই দুইটি বস্তুর মধ্যে টেন এমএসইন বাস ওয়ান বেগ তৈরি করতে কোন বস্তুটিতে বেশি শক্তি প্রয়োগ করতে হবে| অবশ্যই ভারী বস্তুটিতে বেশি শক্তি প্রয়োগ করতে হবে| ঠিক তেমনই কোনো বস্তুর বেগ বৃদ্ধির ফলে ওই বস্তুর ভর বৃদ্ধি পায়| ফলে ওই পরিস্থিতিতে বস্তুর বেগ যদি আরো বাড়ানোর চেষ্টা করা হয় সেক্ষেত্রে আরো বেশি শক্তির প্রয়োজন পরবে| এইভাবে হিসেব করে দেখা যায় কোন বস্তুর বেগ আলোর বেগের সমান করতেই অসীম পরিমাণ শক্তির প্রয়োজন|

বরফ ভারী বস্তুর কথা বাদই দেন| আপনি যদি শুধুমাত্র একটি ইলেকট্রনকে আলোর গতি দিতে চান সেক্ষেত্রে যেই পরিমাণ শক্তির প্রয়োজন পড়বে সম্পূর্ণ মহাবিশ্বে সেই পরিমাণ শক্তি নেই| মোট কথা কোন বস্তুতে যদি ন্যূনতম পরিমান ভরো থেকে থাকে তবে ওই বস্তু আলোর ব্যাগ অর্জন করতে পারবে না| বড়জোর আলোর গতির নাইনটি নাইন পয়েন্ট নাইন নাইন নাইন পার্সেন্ট গতি অর্জন করতে পারবে|

কিন্তু কেন এমনটা হবে? বস্তুর মধ্যে ভর থাকলে কেন তা আলোর বেগ অর্জন করতে পারবে না? এর জন্য আমাদেরকে রিক্স ফিল্ড সম্পর্কে জানতে হবে| আমাদের মহাবিশ্বে নানা অদৃশ্য field রয়েছে| যেমন electric file, magnetic field, তেমনি একটি field হচ্ছে হেক্স ফিল্ড| এই hix field মহাবিশ্বের সকল স্থানে রয়েছে| যখন গড পার্টিক্যাল নিয়ে ভিডিও বানাবো তখন সেখানে হিক্স ফিল্ড সম্পর্কে বিস্তারিত বলবো|

যাইহোক এই মহাবিশ্বের সকল পার্টিক্যাল মূলত আলোর বেগে গতিশীল| কিন্তু যখনই পার্টিক্যাল হিক্সফিল্ডের মধ্যে প্রবেশ করে তখন কিছু পার্টিক্যাল হিট ফিল্ডের সাথে বেশি ইন্টারেক্ট করে| আবার কিছু পার্টিক্যাল হেক্স ফিল্ডের সাথে কম ইন্টারেট করে| যে সকল পার্টিক্যাল হিক্সফিল্ডের সাথে বেশি ইন্টারেক্ট করে সেসব পার্টিকুলার ভর বেশি হয়| এবং যে সকল পার্টিক্যাল এক্স ফিল্ডের সাথে কম ইন্টারেক্ট করে সেই সকল পার্টিকেলের ভর কম হয়| সুতরাং পার্টিকল হিক্স ফিল্ডের সাথে যতটা ইন্টারেক্ট করবে, বস্তুর ভরও ততটা হবে| এবং যে সকল পার্টিক্যাল হিক্স ফিল্ডের সাথে ইন্টারেক্ট করবে না সেই সকল বস্তুর ভর শূন্য থাকবে| 

এখন যেই সকল পার্টিক্যাল হিকস ফিডের সাথে কোন প্রকার ইন্টারেক্ট করে না সেই সকল পার্টিক্যাল মহাবিশ্বের সর্বোচ্চ গতিতে গতিশীল থাকে| কারণ হিকস ফিল্ডের সাথে ইন্টারেক্ট না করার মানে হচ্ছে পার্টিকেলটি কোন প্রকার বাধার সম্মুখীন হচ্ছে না| ফলে এর গতিতে কোন প্রকার প্রভাব পড়ছে না| ফলে এটি মহাবিশ্বের সর্বোচ্চ গতিতেই গতিশীল থাকবে| অর্থাৎ ফিল্ডের সাথে ইন্টারেস্ট না করার মানে হচ্ছে বস্তুটি সর্বোচ্চ গতিতে গতিশীল থাকবে| এবং বস্তুটির ভর হবে শূন্য| এবং এই জন্যই আলোর গতি হচ্ছে মহাবিশ্বের সর্বোচ্চ গতি| কারণ আলোতে থাকা ফোটন হিক্সফিল্ডের সাথে কোন প্রকার ইন্টারেক্ট করে না| যার ফলে ফোটনের ভর শূন্য|

এবং এই জন্য ফোটন হচ্ছে মহাবিশ্বের সর্বোচ্চ গতি সম্পন্ন particle|

এবার কিছুটা গাণিতিক আলোচনা করা যাক| আমরা সবাই একটি সমীকরণের সাথে পরিচিত| ইকুয়ালস টু এমসি স্কোয়ার| সম্ভবত পদার্থ বিজ্ঞানের সবচেয়ে জনপ্রিয় সূত্র হচ্ছে এই ইকুয়াল টু MC square| কিন্তু এই সূত্রটি অসম্পূর্ণ| এই সূত্রটি শুধুমাত্র ওই সকল বস্তুর ক্ষেত্রে প্রযোজ্য| যে সকল বস্তুর ন্যূনতম কিছুটা ভর রয়েছে| এবং বস্তুটি স্থির অবস্থায় রয়েছে| এই ইকুয়ালটু এনসি স্কোয়ার সূত্রটির পূর্ণাঙ্গ রূপ হচ্ছে এটি| ই স্কয়ার ইকুয়াল টু এম| সি স্কোয়ার হোল স্কোয়ার প্লাস পিসি হোল স্কোয়ার| এখানে হচ্ছে মোমেন্টাম বা ভরবেগ| এম হচ্ছে ভর এবং সি হচ্ছে আলোর বেগ| এই সূত্রটিকে আমাদের সবার পরিচিত পৃথা গোরাজের সূত্রর সাথে তুলনা করা যেতে পারে|

পৃথা গোরাজের সূত্র থেকে আমরা জানি অতীব যে স্কয়ার ইকপোল টু লম্বা স্কোয়ার প্লাস ভূমি স্কোয়ার| যেখানে ই হচ্ছে অতিভূজ| এমসি স্কোয়ার হচ্ছে লম্ব এবং পিসি হচ্ছে ভূমি| এখন এইখান থেকে দেখা যাক ইকুয়াল টু এনসি স্কোয়ার কিভাবে পাওয়া যায়| কোন বস্তু যদি স্থির অবস্থায় থাকে তখন বস্তুর বেগ শূন্য| অর্থাৎ বিকুয়াল টু জিরো| সেক্ষেত্রে ভরবেকো শূন্য অর্থাৎ পিসি ইকুয়ালটু জিরো| ফলে আমরা পাই ইকুয়ালটু এমসি স্কোয়ার| কিন্তু ফোটনের মতো ভরহীন বস্তুর ক্ষেত্রে কি হবে? ফোটনের যেহেতু ভর শূন্য তার মানে এম ইকুয়ালটু জিরো| ফলে সূত্রটি দাঁড়ায় ইকুয়ালটু পিসি|

এই ইকুয়ালটু পিসি বিষয়টিকে একটু খেয়াল রাখুন|

এবার পিথাগোরাজের সমকোণি ত্রিভুজে ফিরে যায়| ত্রিভুজটির এই কোনকে আমরা মনে করি আলফা| এখন কোন বস্তুর যদি ন্যূনতম কিছুটা ভর থেকে থাকে তবে ওই বস্তুর ক্ষেত্রে পিসি এর পরিবর্তে হবে পিজি| এখানে হচ্ছে ভরযুক্ত বস্তুটির বেগ| এখন এই ত্রিভুজ থেকে লেখা যায় সাইন আলফা ইকুয়ালটু লম্ববায় অতিভূজ| অর্থাৎ পিভি বাই ই| এটিকে আমরা এক নম্বর সমীকরণ মনে করি| এখন আমরা জানি ইকুয়াল টু এইচ সি বাই ল্যামরা এবং পি ইকুয়াল টু এইচ বাই ল্যামরা|

এখানে এইচ হচ্ছে প্লাঙ্ক কনস্ট্যান্ট এবং ল্যামরা হচ্ছে তরঙ্গ দুর্গ| এই ই এবং পি এর মান একনং সমীকরণে বসাই| তাহলে আমরা পাবো সাইন আলফা ইকোয়াল টু এইচ ভি লেম্বা বাই লেমরা এইচ| সি| এখানে এইচ এবং বা পরস্পর কাটাকাটি হয়ে যাবে| ফলে শেষ পর্যন্ত থাকবে সাইন আলফা ইকোয়াল টু ভি বাই সি| এটিকে আমরা দুই নং সমীকরণ মনে করি| এখন এই ত্রিভুজ থেকে নরমালি পাওয়া যায় সাইন আলফা ইকোয়াল টু পিসি বাই ই| এটিকে আমরা ধরি তিন নং সমীকরণ|

এখন এই দুই এবং তিন নং সমীকরণকে তুলনা করলে আমরা পাবো| ভি বাই সি ইকুয়ালটু পিসি বাই ই| বা ভি ইকুয়ালটু সি পিসি বাই ই| এখন এখান থেকে বলা যায় কোন বস্তুর বেগ যত বৃদ্ধি পাবে| পিসি এর মানও তত পাবে| এবং এই বিষয়টিকে ত্রিভুজের সাথে তুলনা করা মানে হচ্ছে পিসি এর দৈর্ঘ্য তত বেশি হবে| সুতরাং বস্তুর বেগ যত বৃদ্ধি পাবে ততই E এবং PC এর ব্যবধান কমতে থাকবে| কিন্তু E কখনোই পিসি এর সমান হতে পারবে না|

কারণ এই সমীকরণের জন্য আমরা যেই বস্তু বিবেচনা করেছিলাম তার নূন্যতম কিছুটা ভর ছিল| এখন এই ফাইনাল সমীকরণ অর্থাৎ ভি ইকুয়ালটু সি| পিসি বাই ইতে বস্তুর ব্যাগকে আলোর ব্যাগ সি এর সমান হতে হলে এই পিসি এবং ই এর মান সমান হতে হবে| কিন্তু আমরা প্রথমে দেখেছি ই এবং এর মান সমান তখনই হবে যখন বস্তুর ভর শূন্য হবে| সুতরাং একমাত্র ভরহীন বস্তুই আলোর ব্যাগ অর্জন করতে পারবে| যে বস্তুর ন্যূনতম কিছুটা হলেও ভর রয়েছে সেই বস্তু কখনোই আলোর বেগ অর্জন করতে পারবে না|

এবং আলোর চেয়েও বেশি ব্যাগ সেটা তো এক ধরনের বিলাসিতা বলা যাই|

যাইহোক finally আমরা বলতে পারি আলোর চেয়ে বেশি বেগ অর্জন করা সম্ভব নয়| যদিও কিছু concept রয়েছে যার মাধ্যমে দেখা যায় আলোর চেয়ে বেশি ব্যাগের travel করা সম্ভব| এবং এই concept গুলো হচ্ছে one hole| World trick ইত্যাদি|

এই কনসেপ্ট গুলো এখনো শুধুমাত্র theory তে সীমাবদ্ধ| এছাড়া অনেকে মনে করেন একধরণের মৌলিক কণা থাকতে পারে যার নাম ট্র্যাকিয়ন| এই ট্রাকিয়ন আলোর চেয়েও দ্রুত গতিতে চলতে সক্ষম| কিন্তু এই ট্রাকি এন্ড পার্টিক্যাল এটিও থিওরিতে সীমাবদ্ধ|

শিল্প বিপ্লবের পর থেকে বায়ুমণ্ডলে কার্বন ডাই অক্সাইডের পরিমান অস্বাভাবিক রকম বৃদ্ধি পেয়েছে| যার ফলে দ্রুত গতিতে জলবায়ু পরিবর্তন ঘটছে| এবারে নোবেল প্রেস কেন জলবায়ু বিজ্ঞানীদের দেওয়া হয়েছে| এবং যারা নোবেল প্রাইজ পেলেন তাঁরা জলবায়ু বিষয়টি বোঝার ক্ষেত্রে কি কি অবদান রেখেছেন তা জানতে এই ভিডিওটি দেখতে পারেন| ভিডিও ভালো লাগলে বিজ্ঞান পাইসি পরিবারে যুক্ত হয়ে সাথে থাকতে পারেন|