ഗ്രാവിറ്റിയും റിലേറ്റിവിറ്റിയും
Sathyaseelan Thankappan
17-ാം നൂറ്റാണ്ടിൽ സർ ഐസക് ന്യൂട്ടൺ ജനിച്ചതിനു ശേഷമാണ് ഗ്രാവിറ്റിയെപ്പറ്റി ലോകം അറിയുന്നത് . പ്രപഞ്ചത്തിലെ മാസുള്ള വസ്തുക്കൾ പരസ്പരം ആകർഷിക്കുന്നു . സൗരയുഥത്തിലെ എല്ലാ വസ്തുക്കളെയും സൂര്യൻ തന്നിലേക്ക് ആകർഷിക്കുന്നു . അതിൻ്റെ ഫലമായാണ് ഗ്രഹങ്ങൾ സൂര്യനെ വലംവയ്ക്കുന്നത് . ഭൂമി എല്ലാ വസ്തുക്കളെയും അതിൻ്റെ കേന്ദ്രത്തിലേക്ക് ആകർഷിക്കുന്നു .ഇതേ ആകർഷണം മൂലമാണ് ചന്ദ്രൻ ഭൂമിയെ വലംവയ്ക്കുന്നതും . ഭൂമിയുടെ ആകർഷണം മൂലമാണ് നമ്മളൊക്കെ ഭൂമിക്ക് പുറത്തേക്ക് തെറിച്ചു പോകാത്തത് . ന്യൂട്ടൻ്റെ ഗ്രാവിറ്റേഷൻനിയമമനുസരിച്ച് രണ്ടു വസ്തുക്കൾ തമ്മിലുള്ള ഗുരുത്വാകർഷണ ബലമെന്നത് അവയുടെ മാസിനെയും അവയ്ക്കിടയിലുള്ള അകലത്തെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു . അങ്ങനെ ഗ്രാവിറ്റിയുടെ അനന്തരഫലങ്ങൾ അറിയുവാനുള്ള സമവാക്യങ്ങൾ ന്യൂട്ടൺ കണ്ടുപിടിച്ചു . ഇന്നും ഈ സമവാക്യങ്ങളുപയോഗിച്ച് നമുക്ക് നിരവധി കാര്യങ്ങൾ കൃത്യമായി നിർണ്ണയിക്കാൻ കഴിയും .
ഇതുകൊണ്ടാണ് ഗ്രാവിറ്റിയുടെ പിതാവായി ന്യൂട്ടൺ അറിയപ്പെടുന്നത് .ന്യൂട്ടൻ്റെ തിയറി പ്രകാരം space എന്നത് ഒരു ഫ്‌ലാറ്റ് ആണ് . അവിടെ സമയമെന്നത് എല്ലായിടത്തും ഒരുപോലെയാണ് . അവിടെ ഗ്രാവിറ്റി എന്നത് മാസുള്ള വസ്തുക്കൾ തമ്മിൽ ആകർഷിക്കപ്പെടുന്ന ദുരൂഹമായൊരു ബലമാണ് .
Sir Isaac Newton, 1642-1727, he was an English mathematician, astronomer, and physicist who discovered the law of gravitation, vintage line drawing or engraving illustrationന്യൂട്ടൻ്റെ കാലശേഷം 20-ാംനൂറ്റാണ്ടിൽ ആൽബർട്ട് ഐൻസ്റ്റീൻ്റെ ജനറൽ തിയറി ഓഫ് റിലേറ്റിവിറ്റി പബ്ലിഷ് ചെയ്യുന്നതുവരെ ഇങ്ങനെയായിരുന്നു ലോകം വിശ്വസിച്ചിരുന്നത് . അന്നുവരെ ആർക്കും അറിയില്ലായിരുന്നു ടpace ഉം time ഉം പരസ്പരം ബന്ധപ്പെട്ടാണ് കിടക്കുന്നതെന്ന് . ഐൻസ്റ്റീൻ്റെ കണ്ടുപിടിത്തങ്ങളാണ് തികച്ചും പ്രപഞ്ചത്തിൻ്റെ ജ്യോമെട്രി മാറ്റി എഴുതിയത് . ഐൻസ്റ്റീൻ്റെ തിയറി പ്രകാരം ടpace ന് മൂന്ന് dimension നും time ന് ഒരു dimension നും ഉണ്ട് .space ൻ്റെ മൂന്ന് dimension നും time ൻ്റെ ഒരു dimension നും ചേർന്നതാണ്. space – time എന്ന fourth dimension ഉണ്ടാകുന്നത് . അന്നുവരെ ഉണ്ടായ കണ്ടെത്തലുകളിൽ ഏറ്റവും മഹത്തായ
കണ്ടുപിടിത്തമായിരുന്നു ഇത് . ഐൻസ്റ്റീൻ ന്യൂട്ടൻ്റെ ഗുരുത്വാകർഷണ നിയമത്തെ നിരിക്ഷിച്ചത് മറ്റൊരു രീതിയിലായിരുന്നു .ന്യൂട്ടൻ്റെ ഗുരുത്വാകർഷണ നിയമത്തിന് ചില പോരായ്മകളുണ്ടായിരുന്നുവെന്ന് ഐൻസ്റ്റീന് മനസിലായി . എങ്ങനെയാണ് ഗ്രാവിറ്റി ഉണ്ടാകുന്നത് ?എങ്ങനെയാണ് ഗ്രാവിറ്റി വർക്ക് ചെയ്യുന്നത് ? തുടങ്ങിയ ചോദ്യങ്ങൾ വിശദീകരിക്കുവാൻ ന്യൂട്ടന് കഴിഞ്ഞിരുന്നില്ല . 1907 ൽ സ്വിറ്റ്സർലൻഡിലെ പേറ്റൻ്റ് ഓഫീസിലിരിക്കുമ്പോഴാണ് ഐൻസ്റ്റീനിലേക്ക് ആ ചിന്ത കടന്നുവരുന്നത് . അതായത് , ഒരാൾ ഒരു കെട്ടിടത്തിൻ്റെ മുകളിൽ നിന്നും താഴേക്ക് വീഴുകയാണങ്കിൽ ഒന്നുകിൽ അയാൾ മരിക്കും അല്ലങ്കിൽ ക്ഷതമേൽക്കും എന്നായിരിക്കും നമ്മൾ ചിന്തിക്കുക എന്നാൽ ഐൻസ്റ്റീൻ ചിന്തിച്ചത് മറ്റൊരു തരത്തിലായിരുന്നു . കെട്ടിടത്തിൽ നിന്നും താഴേക്ക് വീണുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന അയാളുടെ റഫറൻസ് ഫ്രെയിമിൽ നിന്നു നോക്കുമ്പോൾ അയാൾക്ക്‌ ഗ്രാവിറ്റിയും അനുഭവപ്പെടുന്നില്ല ഭാരവും അനുഭവപ്പെടുന്നില്ല . വായുവിൻ്റെ സ്വാധീനമില്ലങ്കിൽ അയാളൊരു free fall ൽ ആണന്നു പറയാം . ഗ്രാവിറ്റിയുടെ അതേ ദിശയിലേക്ക് നാം സഞ്ചരിക്കുമ്പോൾ ആ ബലം അനുഭവപ്പെടുകയല്ലേ വേണ്ടത് ? ഇതേ ചിന്തതന്നെയാണ് ഐൻസ്റ്റീനെയും കുഴച്ചത് . ന്യൂട്ടൺ കണ്ടുപിടിച്ചതുപോലെ അത്ര സിമ്പിളായിട്ടല്ല ഗ്രാവിറ്റി വർക്ക് ചെയ്യുന്നതെന്ന് ഐൻസ്റ്റീന് മനസിലായി. അങ്ങനെ നീണ്ട എട്ടുവർഷത്തെ ചിന്തകൾക്കും പഠനങ്ങൾക്കും ശേഷം ഐൻസ്റ്റീന് ആ ഉത്തരം ലഭിച്ചു .’ ജനറൽ തിയറി ഓഫ് റിലേറ്റിവിറ്റി ‘ .തൻ്റെ ജീവിതത്തിലെ Happiest moment ആയിട്ടാണ് ഐൻസ്റ്റീൻ ഇതിനെ വിശേഷിപ്പിച്ചത് .
1915 നവംബർ 25 ലാണ് ജനറൽ തിയറി ഓഫ് റിലേറ്റിവിറ്റി പബ്ലിഷ് ചെയ്തത് . അതിനുശേഷം ഐൻസ്റ്റീൻ നിരവധി വിമർശനങ്ങൾക്ക് വിധേയമായി . കാരണം ഗ്രാവിറ്റിയുടെ പിതാവായ ന്യൂട്ടൻ്റെ തിയറിയെ തിരുത്തിക്കൊണ്ടായിരുന്നു ആ തിയറി മാത്രമല്ല അന്നുവരെയുള്ള മനുഷ്യരുടെ
ലോകത്തെപ്പറ്റിയുള്ള കാഴ്ച്ചപ്പാട് മാറ്റിമറിക്കുന്നതായിരുന്നു ആ തിയറി .നിങ്ങൾ ഒരു deep space ലാണന്ന് സങ്കല്പിക്കുക . ഒരു ബോൾ space ലേക്ക് എറിയുകയാണന്നും കരുതുക .അപ്പോൾ എങ്ങനെയായിരിക്കും അവയുടെ ചലനം ? ന്യൂട്ടൻ്റെ ഒന്നാം ചലന നിയമപ്രകാരം മറ്റൊരു external force ഉണ്ടാകുന്നതുവരെ അത് space ലൂടെ stright line ൽ സഞ്ചരിച്ചുകൊണ്ടേയിരിക്കും ന്യൂട്ടൻ്റെ ഗ്രാവിറ്റി എന്നത് space ൻ്റെ ഒരു ജ്യോമെട്രിയായിട്ടാണ് ഐൻസ്റ്റീൻ കണ്ടത് . എന്നാൽ മാസുള്ള ഒരു വസ്തു space – time ൽ വയ്ക്കുന്നു എന്നു കരുതുക . അപ്പോൾ എന്തായിരിക്കുംആ ജ്യോമെട്രിക്ക് സംഭവിക്കുക ?
അതിനായി ആദ്യം നമ്മൾ ഒരു സോഫയിൽ ഇരിക്കാൻ പോകുന്നുവെന്ന് വിചാരിക്കുക .നമ്മൾ ഇരിക്കുമ്പോൾ അത് അകത്തേക്ക് വളയുവാൻ തുടങ്ങുന്നു . ഇതേ രീതിയിലാണ് space – time ഉം വളയുന്നത് ഇവിടെ സോഫവളയുന്നത് ഒരു axis ൽ ആണങ്കിൽ space – time വളയുന്നത് മൂന്ന് axes ലൂടെയാണ് . ഇങ്ങനെ മാസുള്ള വസ്തുക്കൾ space നെ വളയ്ക്കുമെന്ന് നമുക്ക് മനസിലാക്കാം .അപ്പോൾ ഈ വളയലും ( curvature )ഗ്രാവിറ്റിയും തമ്മിൽ എന്താണ് ബന്ധം ?അതായത് തിയറി ഓഫ് റിലേറ്റിവിറ്റി പ്രകാരം സൂര്യൻ ഭൂമിയെ ആകർഷിക്കുന്നുമില്ല ഭൂമി സൂര്യനെ വലംവയ്ക്കുന്നുമില്ല . ബോളിൻ്റെ കാര്യം പറഞ്ഞപോലെ ,
external force ഇല്ലാത്തതിനാൽ stright line ൽ സഞ്ചരിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ് ഭൂമി .എന്നാൽ ആ stright line സൂര്യൻ്റെ മാസ്കരണം വളഞ്ഞിരിക്കുകയാണ് ചന്ദ്രൻ ഭൂമിയെ വലംവയ്ക്കുന്നതുംഇതേപോലെയാണ് . അതായത് external force ഇല്ലെങ്കിൽ എല്ലാ വസ്തുക്കളും stright line ൽ സഞ്ചരിക്കും . അത് space ൽ മാത്രമല്ല
ഭൂമിയിലും അങ്ങനെയാണ് .നാം ഒരുബോൾ ഭൂമിയുടെ മുകളിൽ ഇടുന്നുവെന്നു വിചാരിക്കുക . അപ്പോൾ സ്വാഭാവികമായും ബോളും stright line ൽ സഞ്ചരിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു . പക്ഷേ ഇവിടെ ആ stright line എന്നുപറയുന്നത് ഭൂമിയുടെ മാസ് കാരണം വളരെയധികം വളഞ്ഞിരിക്കുകയാണ് . അങ്ങനെ ആ
വളഞ്ഞ space ലൂടെ ബോൾ സഞ്ചരിക്കുന്നു ഒരു external force വരുന്നതുവരെ .
അതായത് സൂര്യൻ space ലുണ്ടാക്കുന്ന കർവിലൂടെ ഭൂമി കറങ്ങിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു , ഭൂമി ഉണ്ടാക്കുന്ന കർവിലൂടെ ചന്ദ്രൻ കറങ്ങിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു .അപ്പോൾ ഒരു വസ്തുവിൻ്റെ ഗ്രാവിറ്റി എന്നുപറയുന്നത് അത് space – time ൽ ഉണ്ടാക്കുന്ന curvature ആണന്നു പറയാം അല്ലാതെ ആ വസ്തു മറ്റൊരു വസ്തുവിൽ ചെലുത്തുന്ന ബലമല്ല ഗ്രാവിറ്റി . പക്ഷേ എന്തിനാണ് ഇതിനെ space – time എന്നുവിളിക്കുന്നത് ? ഇതിൽ എവിടെയാണ് time വരുന്നത് ? ഇവിടെയാണ് ഐൻസ്റ്റീൻ്റെ സ്പെഷ്യൽ തിയറി ഓഫ് റിലേറ്റിവിറ്റിവരുന്നത് . പ്രപഞ്ചത്തിൽ പ്രകാശത്തിൻ്റെ വേഗതയെന്നത് എല്ലായിടത്തും സ്ഥിരമായിരിക്കും .അങ്ങനെയാണങ്കിൽ space വളയുന്നസ്ഥലത്തെ പ്രകാശവേഗതയും space വളയാത്ത സ്ഥലത്തെ പ്രകാശവേഗതയും ഒന്നുതന്നെ ആയിരിക്കും . ഇവിടെ രണ്ട് സ്ഥലങ്ങളുണ്ട് . ഒന്നിൽ space – time വളരെയധികം bent ആയിട്ടുണ്ട് .എന്നാൽ രണ്ടാമത്തേതിൽ bent ആയിട്ടില്ല . ചിത്രത്തിൽ കാണുംപോലെ A യിൽ നിന്നും B യിലേക്ക് നാം പ്രകാശം കടത്തിവിടുകയാണന്ന് കരുതുക . space വളഞ്ഞിരിക്കുന്നതുകൊണ്ട് പ്രകാശവും വളയും . ഇവിടെ പ്രകാശത്തിൻ്റെ വേഗതയിൽ ഒരു മാറ്റവുമില്ല . എന്നാൽ curve ചെയ്ത ഭാഗത്തെ പ്രകാശം സഞ്ചരിച്ച ദൂരംകൂടുതലാണന്നു കാണാം .അപ്പോൾ ഇവിടെ പ്രകാശം സഞ്ചരിക്കാനെടുക്കുന്ന സമയവും കൂടുന്നു . അതായത് curve ചെയ്യാത്ത space നെ അപേക്ഷിച്ച് curve ചെയ്ത space ൽ സമയം slow ആയിട്ടായിരിക്കും നീങ്ങുക . ടpace എവിടെയാണോ കൂടുതൽ bent ആയിട്ടുള്ളത് അവിടെ സമയം slow ആകുന്നു . ഐൻസ്റ്റീൻ്റെ തിയറി ഒരു ആധുനിക ആശയമാണ് . ഐൻസ്റ്റീൻ ആദ്യമായി ഈ തിയറി അവധരിപ്പിച്ചപ്പോൾ ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാരുടെ പ്രതികരണങ്ങൾ എന്നത് വിമർശനങ്ങൾ മാത്രമായിരുന്നു തങ്ങൾ മനസിലാക്കിയ രീതിയിലല്ല പ്രപഞ്ചം പ്രവർത്തിക്കുന്നതെന്ന് ഉൾക്കൊള്ളുവാൻ ആർക്കും അന്ന് കഴിഞ്ഞിരുന്നില്ല . അന്ന് മാത്രമല്ല ഇന്നും സാമാന്യ ജനങ്ങൾക്ക് പോലും വിശ്വസിക്കാൻ കഴിയുന്നില്ല .മാത്രമല്ല കൃത്യമായ ഒരു തെളിവും ഐൻസ്റ്റീൻ്റെ പക്കലുണ്ടായിരുന്നില്ല .കാരണം ഐൻസ്റ്റീനെ ഇത് പരീക്ഷിക്കുന്നതിൽ നിന്നും തടയുന്ന ഒരു വലിയ തടസ്സം
അന്നുണ്ടായിരുന്നു .ഒന്നാം ലോകമഹായുദ്ധം .
അക്കാലത്ത് ഐൻസ്റ്റീൻ ജർമ്മിനിയിലാണ് താമസിച്ചിരുന്നത് . എന്നാൽ അദ്ദേഹത്തിൻ്റെ കണ്ടെത്തലുകൾ ബ്രിട്ടീഷ് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ആർതർ എഡിങ്ടൻ്റെ കൈകളിലാണ് എത്തിയത് എഡിങ്ടനും കൂട്ടരും ഐൻസ്റ്റീൻ്റെ തിയറികൾ പരീക്ഷിക്കുവാൻ പുറപ്പെട്ടു ഐൻസ്റ്റീൻ്റെ തിയറി പ്രകാരം ,മാസുള്ള വസ്തുക്കൾ space നെ വളയ്ക്കും . ഇതേ പാതയിലൂടെ പ്രകാശം കടന്നുപോകുകയാണങ്കിൽ പ്രകാശത്തിൻ്റെ പാതയും വളയും .അപ്പോൾ വലിയ മാസുള്ള ഒരു നക്ഷത്രത്തിൻ്റെ പിറകിലുള്ള മറ്റ് നക്ഷത്രങ്ങളിൽ നിന്നും വരുന്ന പ്രകാശവും വളയും .നമ്മുടെ അടുത്തുള്ള വലിയ നക്ഷത്രം സൂര്യനാണ് . അപ്പോൾ സൂര്യൻ്റെ പിറകിലുള്ള മറ്റ് നക്ഷത്രങ്ങളിൽ നിന്നും വരുന്ന പ്രകാശം വളയുന്നുണ്ടോ എന്നാണ് കണ്ട്പിടിക്കേണ്ടത് .എന്നാൽ സൂര്യഗ്രഹണമൊഴിച്ച് അടുത്തുള്ള നക്ഷത്രങ്ങളെയൊന്നും നമുക്ക് കാണാനും കഴിയില്ല .1919ൽ ആ സൂര്യഗ്രഹണം വന്നു . അങ്ങനെ ആ സൂര്യഗ്രഹണത്തിൻ്റെ നിരവധി ഫോട്ടോകളെടുത്തു . ജനറൽ തിയറി
ഓഫ് റിലേറ്റിവിറ്റി പ്രകാരം ഐൻസ്റ്റീൻ പ്രവചിച്ച അതേ പൊസിഷനിൽ തന്നെയായിരുന്നു നക്ഷത്രങ്ങളുടെ സ്ഥാനം . ആ ഒരു ഫോട്ടോ ഐൻസ്റ്റീൻ്റെ ജീവിതംതന്നെയാണ് മാറ്റിയത് .അതെ , മാനവരാശിയുടെതന്നെ ലോകത്തെപ്പറ്റിയുള്ള കാഴ്ചപ്പാടാണ് ഐൻസ്റ്റീൻ മാറ്റി എഴുതിയത് .
