सापेक्षता सिद्धांत

मर्यादित सापेक्षता सिद्धांत

१९०५ मध्ये अल्बर्ट आईन्स्टाईनने प्रकाशाच्या वेगासंबंधीचा स्थिर सिद्धांत त्याच्या 'मर्यादित सापेक्षता' सिद्धान्तामध्ये मांडला. आईन्स्टाईनने या सिद्धान्तामध्ये असे मत मांडले आहे की 'इथर' ( प्रकाशाला प्रवास करण्यासाठी लागणारे माध्यम अशी खोटी समजूत ) सारखी कुठलीही गोष्ट अस्तित्वात नाही व प्रकाशाचा वेग कुठल्याही स्थितीमध्ये सारखाच म्हणजे ३ * १० * ८ मी. /सें. एवढा असतो. दुसर्‍या शब्दामध्ये सांगायचे तर प्रकाशाचा वेग कुठल्याही निरीक्षकासाठी मग तो स्थिर नसलातरी त्याच्यासाठी व प्रकाशाच्या स्रोतासाठी सारखाच असतो.

प्रकाशाचा वेग हा 'प्रकाशाने किती अंतर पार केले' याला भागिले 'त्याला यासाठी एकूण किती वेळ लागला' या समीकरणाने केले जाते. एक स्थिर सिद्धांत मांडण्यासाठी आईन्स्टाईनने वेगाच्या व्याख्येमध्ये असलेल्या अंतर आणि काळ यांच्या मूळ कल्पना बदलल्या. त्याने असे सांगितले की अंतर आणि काळ यांच्यामध्ये आपणास असे गृहीत धरले पाहिजे की कोणतीही गोष्ट प्रकाशाच्या वेगापेक्षा जलद जाऊ शकत नाही ही गोष्ट कळण्यासाठी त्याने मर्यादित सापेक्षता सिद्धान्तामध्ये ( Special Relativity Theory) असे मत मांडले की एखाद्या गोष्टीचे वस्तुमान हे त्या गोष्टीच्या वेगाप्रमाणे वाढते. जेव्हा एखादी गोष्ट प्रकाशाच्या वेगाने प्रवास करीत असेल तेव्हा तिचे वस्तुमान अनंत होते, म्हणजेच प्रचंड वेगाने प्रवास प्रवास करण्यासाठी प्रचंड शक्तीची गरज असते. आतापर्यंत अतिसूक्ष्म भौतिकशास्त्राच्या ( Particle Physics) प्रयोगामध्ये वेगाप्रमाणे बदलणारे वस्तुमान खूप वेळा पडताळले आहे. प्रकाशाचे कण ( Photons of lights) यांना वस्तुमान नसल्याने ते प्रकाशाच्या वेगाने प्रवास करतात.

मर्यादित सापेक्षता सिद्धान्तानुसार ज्या गोष्टीपासून मुक्तीवेग हा प्रकाशाच्या वेगाएवढा अथवा त्यापेक्षा जास्त आहे अशी गोष्ट काल्पनिकच असू शकते. कारण प्रकाशाचा वेग हा कोणत्याही गोष्टीपेक्षा जास्त असल्याने अशा काल्पनिक गोष्टीपासून जिच्यापासून मुक्तीवेग प्रकाशापेक्षा जास्त आहे, त्यामधून कुठलीही गोष्ट अथवा प्रारण ( Rediation) पडणार नाहीत ज्याद्वारे त्या गोष्टीचे अस्तित्व बाहेरच्या जगास कळेल. म्हणूनच अशी काल्पनिक गोष्ट आपल्या विश्वामध्ये नसू शकते. जिच्यावर घडणारी कुठलीच गोष्ट आपणास दिसू शकत नाही अथवा कोणत्याही प्रयोगाद्वारे सिद्ध करता होत नाही.

व्यापक सापेक्षता सिद्धांत

व्यापक सापेक्षता सिद्धान्तामध्ये सुरवातीला असे मानले गेले की गुरुत्वीय बल अशी कुठलीच गोष्ट अस्तित्वात नाही. त्यानंतर अल्बर्ट आईन्स्टाईनला गुरुत्वीय बल या गोष्टीला, व्यापक सापेक्षता सिद्धान्ताचा पुनर्विचार करून त्यामध्ये समाविष्ट करण्यासाठी १२ वर्ष लागली. व्यापक सापेक्षता सिद्धान्तामध्ये अशा गोष्टीचा विस्तृत अभ्यास केला जिच्यापासून मुक्तीवेग हा प्रकाशाच्या वेगापेक्षा जास्त आहे.

व्यापक सापेक्षता सिद्धान्ताचा मते वस्तुमान आकाश आणि काळ यांना वाकविते ( Curves 'space' and 'time') आणि त्यामुळे तयार झालेला बाक त्या गोष्टीच्या गतीमध्ये बदल घडविते. प्रचंड वस्तुमान असलेल्या गोष्टीचे इतर गोष्टीवरील गुरुत्वीय बला ऐवजी आईन्स्टाईनने आकाश आणि काळ याना वक्र करणार्‍या गुरुत्वासंबंधी माहिती दिली जी एखाद्या गतिशील गोष्टीच्या गतीवर परिणाम करते.

आईन्स्टाईनच्या व्यापक सापेक्षता सिद्धान्तामध्ये कार्ल श्वार्झश्वाइल्ड याने प्रकाशाच्या वेगापेक्षा मुक्तीवेग जास्त असलेल्या गोलाकार गोष्टीच्या जवळचे आकाश आणि काळ यांच्यासाठी एक विशिष्ट समीकरण सुचविले. हे विशिष्ट समीकरण त्या काल्पनिक गोष्टीभोवती असलेले गोलाकार कुंपण ज्यालाच 'घटना क्षितिज' ( Event Horizon) असे म्हणतात याचे चित्र स्पष्ट करते. हे कुंपण अशा त्रिज्येच्या ठिकाणी असते जिथे मुक्तीवेग हा प्रकाशाच्या वेगाएवढा असतो. या त्रिज्येलाच श्वार्झश्वाइल्डची त्रिज्या असे म्हणतात.

'घटना क्षितिज' ( Event Horizon) जास्त प्रसिद्ध होण्याचे कारण असे की या रेषेच्या मागे घडणारी कुठलीही गोष्ट बाहेर पडू शकत नसल्याने बाहेरील जगास त्याचे अस्तित्व कळत नाही. ज्यामुळे कुठल्याही प्रयोगाद्वारे घटना क्षितिजाच्या पलिकडील वस्तुमान आणि बल यांची माहिती मिळत नाही. इथे आपण असे गृहीत धरू शकतो की आईन्स्टाईन याचे समीकरण बाहेरील जग सोडल्यास घटना क्षितिजाच्या आतील गोष्टींसाठी थांबते. इथे अनेक गृहीतके कृष्णविवरासारख्या अनेक विचित्र गोष्टींचे अस्तित्व असण्याचे सांगतात. ज्यांचे अस्तित्व प्रयोगाद्वारे तपासून पाहण्या पलीकडे आहेत. प्रामुख्याने जिथे आईन्स्टाईनची समीकरणे घटना क्षितिजच्या आतील गोष्टींसाठी थांबतात.

माहिती स्रोत: अवकाशवेध.कॉम