রহস্য

আলো হচ্ছে আমাদের জন্য অত্যাবশ্যকীয় এবং অত্যান্ত পরিচিত এক শক্তি। আলো যখন অনুপস্থিত থাকে আমরা তখন কিছুই দেখতে পাই না। আলো ছাড়া পৃথিবীতে প্রাণের অস্তিত্ব সম্ভব নয়। পৃথিবীর সকল প্রাণী প্রত্যক্ষ বা পরোক্ষভাবে আলোর উপর নির্ভরশীল। তাই প্রাচীনকাল থেকেই মানুষ জানার চেষ্টা করেছে আলো সম্পর্কে।



খ্রীষ্টপূর্ব ৪৫০ সালে প্রাচীন গ্রিসে এম্পিডকলস্ প্রথম দাবী করেন যে, আলোর গতি সীমিত। তিনি যুক্তি দেখিয়েছিলেন যে, আলো হচ্ছে এমন একটা কিছু যা গতিশীল এবং ইহা এক স্থান থেকে অন্য স্থানে যেতে কিছু না কিছু সময় লাগে। কিন্তু অ্যারিস্টটল এই তত্ত্বে দ্বিমত পোষণ করে বলেন, আলো হচ্ছে কোন কিছু একটার উপস্থিতি, কোন কিছুর অবস্থানের পরিবর্তন নয়। টলেমি এবং ইউক্লিড বললেন আলো নির্গত হয় চোখ থেকে, তাই আমরা দেখতে পাই। এই তত্ত্বের উপর ভিত্তি করে আলেক্সান্দ্রিয়ার হেরন বলেন, আলোর গতি অবশ্যই অসীম, কারণ দূরের বস্তু যেমন--তারা--আমরা চোখ খুললেই দেখতে পাই।



১৬০০ সালে গ্যালিলিও আলোর গতি মাপার চেষ্টা করেন। তিনি এবং তার সঙ্গী একটা করে সাটারযুvoid(0);ক্ত লন্ঠন সঙ্গে নিয়ে দুজন দুটো পর্বতে উঠেন। গ্যালিলিও তাঁর লন্ঠনের সাটার খোলেন এবং যখন তাঁর সঙ্গী গ্যালিলিওর আলো দেখতে পায়, প্রত্যুত্তরে সঙ্গী তাঁর লন্ঠনের সাটার খুলে দেন। গ্যালিলিওর সাটার খোলা এবং সঙ্গীর কাছ থেকে আলোর সংকেত আসতে সময়ের যে পার্থক্য হয়, তা থেকে তিনি হিসেব করে আলোর গতি মাপার চেষ্টা করেন। এটা ছিল আলোর গতি মাপার নীতিগতভাবে একেবারে সঠিক পদ্ধতি।

কিন্তু তাঁরা ব্যর্থ হন, কারণ আলোর গতি এত বেশি যে এ সময়ের মধ্যে আলো পৃথিবীকে কয়েকবার প্রদক্ষিণ করতে পারে। ১৬৬৭ সালে ইটালির অ্যাকাদেমিয়া দেল সিমেন্টো, এক কিলোমিটার দুরত্বে দুটি সাটার যুক্ত লন্ঠন রেখে গ্যালিলিওর পরীক্ষাটি করেন, কোন সময়ের পার্থক্য নির্ণয় করতে পারেননি। হিসেব করলে দেখা যায়, এই পরীক্ষাতে পার্থক্যের পরিমাণ ১১মি:সে: হত।

আল হাজেন ‘বুক অফ অপটিক্স’ নামে একটি বই প্রকাশ করেন। এ বইতে তিনি অনেক যুক্তি উপাস্থাপন করে চোখ থেকে আলো নির্গমণ তত্ত্ব বাতিল করেন এবং বলেন, বস্তু থেকে আলো এসে চোখে পড়ে।

তিনি প্রস্তাব করেন, আলোর গতি পরিবর্তনশীল এবং ঘন মাধ্যমে আলোর গতি কমে যায়। তিনি যুক্তি দেখান, আলো হল এক প্রকার বস্তু, যার বিস্তারে সময় লাগে। তাই আলোর গতি সসীম, এমনকি যদি তা আমাদের ধারণার আড়ালেও থাকে।

১১ শতাব্দীতে আবু রায়হান আল বিরুনী একমত হন, আলোর গতি সীমিত এবং তিনি পর্যবেক্ষণ করেন, আলোর গতি শব্দের গতির চেয়ে অনেক বেশি। ত্রয়োদশ শতাব্দীতে রজার বেকন যুক্তি দেন, বাতাসের মধ্যে আলোর গতি সীমিত।

ওয়াইটলো ১২৭০ সালে মনে করতেন, আলোর গতি শূন্যস্থানে অসীম এবং তুলনামূলক ঘন বস্তুতে আলোর গতি কমে যায়। সপ্তদশ শতাব্দীর প্রারম্ভে, যোহান্স কেপলার মনে করতেন, যেহেতু শূন্যস্থানে কোন প্রতিবন্ধকতা নেই তাই সেখানে আলোর গতি অসীম।

রেনে দেকার্তে (১৫৯৫-১৬৫০) যুক্তি দেন, যদি আলোর গতি সসীম হত সূর্য, পৃথিবী, চন্দ্র গ্রহণের সময় লক্ষণীয়ভাবে সমন্বয়হীন হয়ে যেত। যেহেতু এমন কিছু পর্যবেক্ষিত হয়নি, তাই তিনি সিদ্ধান্তে আসেন আলোর গতি অসীম। ১৬২৯ সালে আইজাক বিকম্যান ১.৬ কিলোমিটার দুরে বসানো কামানের গোলা ছোড়ার ঝলসানি আয়নায় প্রতিফলিত করে আলোর গতি মাপার একটি পরীক্ষার প্রস্তাব করেন।



১৬৭৬ সালে ওলে রোমার দূরের গ্রহে এর চন্দ্রের দ্বারা সংঘটিত গ্রহণের সময়ের হিসেব করে দেখান যে, পৃথিবীর কক্ষপথের ব্যাস অতিক্রম করতে আলোর ২২মিনিট সময় লাগে। ক্রিস্টিয়ান হাইজেন এই ফলাফলের হিসেব এবং পৃথিবীর কক্ষপথের ব্যাসের মাপ হিসেব করে বলেন, আলোর গতি ২২০,০০০ কি:মি:/সে:, যা সঠিক মাপের চেয়ে ২৬% কম।

নিউটন যখন জানতে পারলেন যে, রোমারের চন্দ্রগ্রহণের ছায়া রঙ্গীন নয়, তিনি বললেন, বিভিন্ন রং-এর আলো একই গতিতে ভ্রমণ করে। রোমার প্রথমবারের মত আলোর গতির হিসেব না দেওয়া পর্যন্ত প্রাচীন গ্রীসে মুসলিম স্কলার এবং ইউরোপিয়ান বিজ্ঞানীরা এ নিয়ে দীর্ঘদিন বিতর্ক করেছেন। ১৭২৯ সালে ব্র্যাডলি আবিষ্কার করেন, আলো পৃথিবীর কক্ষীয় গতির চেয়ে ১০.২১০ গুণ বেশি গতিতে গতিশীল (আধুনিক মতে ১০,০৬৬ গুণ)।

ফিজো এবং ফকাল্ট স্বচ্ছ বস্তুতে আলোর গতি মাপেন। তারা আবিষ্কার করেন, ঘন বস্তুতে আলোর গতি কমে যায়।

১৬৭৫ রোমার এবং হাইজেনস বৃহস্পতির চাঁদ ২২০,০০০
১৭২৯ জেমস্ ব্র্যাডলি আলোর বিচ্যুতি ৩০১,০০০
১৮৪৯ হিপোলাইট ফিজো টুথ্ড হুইল ৩১৫,০০০
১৮৬২ লিও ফকাল্ট ঘূর্ণায়মান দর্পন ২৯৮,০০০ ৫০০
১৯৮৩ সি.জি.পি.এম সঠিক ২৯৯,৭৯২.৪৫৮

১৮৬৪ সালে ম্যাক্সওয়েল দেখিয়েছিলেন, তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ শূন্যস্থানে বিস্তার করে আলোর গতিতে অর্থাৎ আলোর গতি এবং তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের গতি একই। ম্যাক্সওয়েল বলেন, আসলে আলো হচ্ছে তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ। ম্যাক্সওয়েল লক্ষ করেছিলেন যে তড়িৎক্ষেত্র এবং চুম্বকক্ষেত্র একত্র হয়ে তড়িৎচুম্বকিয় তরঙ্গ তৈরি করে।

তড়িৎক্ষেত্র অথবা চুম্বকক্ষেত্র একাকী ভ্রমণ করতে পারে না। তিনি আবিষ্কার করেন, তড়িৎক্ষেত্রের পরিবর্তনে চুম্বকক্ষেত্রেরও পরিবর্তন হয়, আবার চুম্বকক্ষেত্রেরর পরিবর্তনে তড়িৎক্ষেত্রের পরিবর্তন হয়, এরকম পরিবর্তন চলতে থাকলে এ সময় তড়িৎচুম্বক তরঙ্গ উৎপন্ন হয়। একটি তড়িৎচুম্বক তরঙ্গ কখনই অস্তিত্ব লাভ করতে পারে না যতক্ষণ না এই পরিবর্তন চলমান থাকে এবং একবার এই তরঙ্গ তৈরি হলে তা চিরকাল চলতেই থাকবে যতক্ষণ না অন্য বস্তুর দ্বারা শোষিত হয়।

১৮৮০ সালে হার্টস্ দুইটি সমস্যার সমাধান করেন। প্রথমত, ম্যাক্সওয়েলের তরঙ্গের গতি, যা শুধু মাত্র তাত্ত্বিকভাবে তিনি আবিষ্কার করেছিলেন।

হার্টস্ বললেন আলোর তরঙ্গের গতি এবং বেতার তরঙ্গের গতি একই, আলোর তরঙ্গ এবং বেতার তরঙ্গ মূলত একই। দ্বিতীয়ত, তিনি দেখান কীভাবে তড়িৎক্ষেত্র এবং চুম্বকক্ষেত্র বিচ্যুত এবং মুক্ত হয়ে ছুটে চলে ম্যাক্সওয়েলের তরঙ্গ হিসেবে।

আগে মনে করা হত, এই মহাবিশ্ব ইথারে পরিপূর্ণ। ১৯ শতকের বিজ্ঞানীরা মনে করতেন আলো হচ্ছে, ইথার তরঙ্গবিশেষ। তারা জানতেন ইথারের মধ্য দিয়ে আলোক-তরঙ্গ এবং তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ অস্তিত্ত্ব লাভ করে এবং প্রতি সেকেন্ডে প্রায় তিন লক্ষ কিলোমিটার বেগে ছুটে চলে।

কোন কোন পদার্থবিজ্ঞানী মনে করতেন, যে এই ইথার পরম প্রসঙ্গ কাঠামো void(0);হিসেবে কাজ করে।

১৮৮৭ সালে মাইকেলসন / মর্লি ইথারে আলোর গতি প্রভাবিত হবে ভেবে একটি পরীক্ষা করেন। তারা মনে করেছিলেন পৃথিবীর সাপেক্ষে ইথারের একটি ¯্রােত থাকবে, ভেসে চলা পৃথিবীর গতিবেগ নির্ণয় সম্ভব হবে। তাই পৃথিবীর আহ্নিক গতির দিকে আলো ইথারের প্রতিকুলে মন্থর হওয়ার আশা করেছিলেন। তারা গতির অনুকুলে এবং বিপরীতে আলোর গতির তারতম্য আশা করেছিলেন যা একজন সাঁতারুর নদীর স্রোতের অনুকুলে এবং বিপরীতে সাঁতারের সময় যে অভিজ্ঞতা হয়।

কিন্তু তারা আশাহত হলেন। তারা দেখলেন যে, পৃথিবীর কক্ষীয় গতি বরাবর এবং আড়াআড়ি দিকে আলোর গতি বিশেষভাবে সমান। ইহাতে ইথারের ধারণা নস্যাৎ হয়ে যায়। এটা সম্ভবত ইতিহাসে সবচেয়ে তাৎপযপূর্ণ নেতিবাচক বৈজ্ঞানিক পরীক্ষা। কিন্তু পরীক্ষায় ব্যর্থ হয়ে তারা ভেবেছিলেন, তাহলে কি ইথার নেই? আলো কি কারো গতির উপর নির্ভর করে না? পৃথিবী সূর্যের চারিদিকে ঘোরে এটা তখন প্রতিষ্ঠিত সত্য, না হলে এটা প্রশ্নের সম্মুখীন হতে পারতো।



আইরিশ পদার্থবিদ ফিটজেরাল্ড প্রস্তাব করেন যে, মাইকেলসন-মর্লির পরীক্ষার ব্যর্থতার কারণ দৈর্ঘের সংকোচন। ইথারের প্রেক্ষাপটে পৃথিবীর গতি মাপার প্রচেষ্টা ব্যর্থ হলে অন্যান্য বিজ্ঞানীর মত লরেন্সও এই ফলাফলে বিস্মিত হন। তিনি তখন প্রস্তাব করেন, ইথারের মধ্য দিয়ে যাবার সময় গতির অভিমূখে যন্ত্রপাতির সংকোচন ঘটে। লরেন্সের তত্ত্বের উপর ভিত্তি করে ১৯০৪ সালে পয়েনকেয়ার এই সিদ্ধান্তে আসেন যে, গতিবিদ্যায় আলোর গতিবেগ সসীম।

যে কোন ক্ষেত্রে যে কোন রং-এর আলোর বেলায় এই গতিবেগ একই।

দ্বৈত নক্ষত্রসমূহে পর্যবেক্ষিত তথ্য সম্পর্কিত অনুরূপ ধারণাবলী থেকে ডাচ জ্যোতির্বিদ ডি. সিটার দেখতে পেরেছিলেন, আলোক প্রহবণের গতিবেগ আলোক নির্গতকারী বস্তুর গতিবেগের উপর নির্ভর করে না। আর আলোর গতি ’স্থানিক’ দিক নির্ভর নয়।

আলোর গতি প্রতি সেকেণ্ডে প্রায় তিন লক্ষ কি:মি: ত্বরণহীন সকল কাঠামোর জন্য এবং আলোর গতি উৎসের গতের উপর নির্ভর করে না। আমরা দেখব, এই বক্তব্য বিশেষ আপেক্ষিকতার সমার্থক এবং আর সব এর পর্যায়ক্রম ফলাফল। লক্ষণীয় যে এই বক্তব্যে মাইকেলসন-মর্লির পরীক্ষার ব্যর্থতার ব্যাখ্যা পাওয়া যায়।

যাইহোক, ১৯০৫ সালে আইস্টটাইন এই পরীক্ষা সম্পর্কে জানতেন কিনা জানা যায় না। আইনস্টাইন প্রভাবিত হয়েছিলেন পয়েনকেয়ার-এর ১৯০২ সালের একটি বক্তব্য থেকে “মহাবিশ্বে পরম কোন স্থান নেই, পরম কোন সময় নেই। ”

১৯০৫ সালে আইস্টইন প্রস্তাব করেন যে, শূন্যস্থানে আলোর গতি সকল ত্বরণহীন কাঠামোর জন্য তার উৎসের গতির নিরপেক্ষ। এই নীতির উপর ভিত্তি করে তিনি আপেক্ষিকতার ধারণায় আসেন, যেখানে শূন্যস্থানে আলোর গতিকে মূলvoid(0); প্যারামিটার হিসেবে উপস্থাপিত করেন। যে সব পর্যবেক্ষকের মধ্যে আপেক্ষিক গতি আছে তাদের কাছে একই ঘটনা সাধারণভাবে ভিন্ন সময়ে ঘটবে।

আলবার্ট আইস্টাইন একটা বিকল্প ধারণা দেন, সময়কে গতির উপরে নির্ভরশীল ধরে নিলে আলোর গতি কেন পরিবর্তীত তার ব্যাখ্যা পাওয়া যায়।

১৯২৫ সালেvoid(0); ডেটন মিলার ঘোষণা করেন, আলোর গতির পরিবর্তন তিনি ডিটেক্ট করেছেন এবং এই আবিষ্কারের জন্যে তিনি পুরষ্কৃতও হন। কিন্তু, ১৯৫০ সালে পুনর্মূল্যায়ন করে বলা হয়, পৃথিবীর আহ্নিক গতি এবং ঋতুর পরিবর্তনজনিত তাপমাত্রার কারণে তার যন্ত্রপাতিতে প্রভাব পড়ে থাকতে পারে।

প্রসারমান এই মহাবিশ্বে গ্যালাক্সিরা একে অপরের কাছ থেকে যে যত দূরে সে তত দ্রুত সরে যাচ্ছে। এই সরে যাওয়া মাধ্যাকর্ষণের জন্য নয়, বরং প্রসারমান স্থানের জন্য।

হাবল স্ফেয়ার-এর পর থেকে, এই সরে যাওয়ার গতি আলোর গতির চেয়েও বেশি।

নিউটনের পদার্থ বিজ্ঞানে বলা হয়েছিল, মাধ্যাকর্ষণ শূন্যস্থানের মধ্যে দিয়ে অপারেট করে, কিন্তু কীভাবে দূরের ভরের সাথে এটা কাজ করে তার ব্যাখ্যা দেয়া না। ব্যাপক অপেক্ষবাদ এই ধাঁধাঁর উত্তর দেয়, বস্তু স্থান-কালে সরলরেখায় চলে, কিন্তু আমরা দেখি বস্তুর গতিতে ত্বরণ কারণ স্থান-কালের বক্রতার জন্য।
১৭শ শতাব্দীতে আলোর ২টি পরস্পর বিরোধী তত্ত্ব সম্পর্কে জানা ছিল। একটা তত্ত্ব হল, গুচ্ছাকারে ছুটে চলা এবং আরেকটা বিবেচিত হয় তরঙ্গ হিসেবে।

এখন দুটি তত্ত্বই সঠিক বলে বিবেচিত।
।