सापेक्षता का विशेष सिद्धांत, आइंस्टीन द्वारा 1905 में प्रकाशित और पहले की कई परिकल्पनाओं का एक महत्वपूर्ण सामान्यीकरण, भौतिकी में सबसे अधिक गुंजयमान और चर्चा में से एक है।
वास्तव में, यह कल्पना करना मुश्किल है कि जब कोई वस्तु निकट-प्रकाश गति से चलती है, तो उसके लिए भौतिक प्रक्रियाएं पूरी तरह से असामान्य तरीके से आगे बढ़ने लगती हैं: इसकी लंबाई कम हो जाती है, इसका द्रव्यमान बढ़ता है, और समय धीमा हो जाता है। प्रकाशन के तुरंत बाद, सिद्धांत को बदनाम करने का प्रयास शुरू हुआ, जो आज भी जारी है, हालाँकि सौ साल से अधिक समय बीत चुका है। यह आश्चर्य की बात नहीं है, क्योंकि समय क्या है इस सवाल ने मानव जाति को लंबे समय से चिंतित किया है और सभी का ध्यान आकर्षित किया है।
सापेक्षवाद क्या है
सापेक्ष यांत्रिकी का सार (यह सापेक्षता का विशेष सिद्धांत भी है, जिसे बाद में एसआरटी कहा जाता है) और शास्त्रीय यांत्रिकी से इसका अंतर इसके नाम के प्रत्यक्ष अनुवाद द्वारा स्पष्ट रूप से व्यक्त किया गया है: लैटिन रिलेटिवस का अर्थ है "रिश्तेदार"। SRT किसी वस्तु के लिए समय के फैलाव की अनिवार्यता को दर्शाता है क्योंकि यह एक पर्यवेक्षक के सापेक्ष चलती है।
अंतरन्यूटनियन यांत्रिकी से अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा प्रस्तावित इस सिद्धांत का और इस तथ्य में निहित है कि सभी चल रही प्रक्रियाओं को केवल एक दूसरे के सापेक्ष या किसी बाहरी पर्यवेक्षक के सापेक्ष माना जा सकता है। सापेक्षतावादी समय फैलाव क्या है, इसका वर्णन करने से पहले, सिद्धांत के गठन के प्रश्न में थोड़ा तल्लीन करना और यह निर्धारित करना आवश्यक है कि इसका निर्माण संभव और अनिवार्य क्यों हो गया।
सापेक्षता की उत्पत्ति
19वीं शताब्दी के अंत तक, वैज्ञानिकों को यह समझ में आ गया कि कुछ प्रयोगात्मक डेटा शास्त्रीय यांत्रिकी पर आधारित दुनिया की तस्वीर में फिट नहीं होते हैं।
मौलिक विरोधाभासों के परिणामस्वरूप न्यूटन के यांत्रिकी को मैक्सवेल के समीकरणों के साथ संयोजित करने का प्रयास किया गया जिसमें निर्वात और निरंतर मीडिया में विद्युत चुम्बकीय तरंगों की गति का वर्णन किया गया था। यह पहले से ही ज्ञात था कि प्रकाश सिर्फ एक ऐसी तरंग है, और इसे इलेक्ट्रोडायनामिक्स के ढांचे के भीतर माना जाना चाहिए, लेकिन दृश्य और सबसे महत्वपूर्ण, समय-परीक्षणित यांत्रिकी के साथ बहस करना बेहद समस्याग्रस्त था।
विरोधाभास, हालांकि, स्पष्ट था। मान लीजिए कि चलती ट्रेन के सामने एक लालटेन लगी हुई है, जो आगे चमकती है। न्यूटन के अनुसार, ट्रेन की गति और लालटेन से आने वाली रोशनी को जोड़ना चाहिए। इस काल्पनिक स्थिति में मैक्सवेल के समीकरण बस "टूट गए"। एक पूरी तरह से नए दृष्टिकोण की जरूरत थी।
विशेष सापेक्षता
यह मानना गलत होगा कि आइंस्टीन ने सापेक्षता के सिद्धांत का आविष्कार किया था। वास्तव में, उन्होंने उन वैज्ञानिकों के कार्यों और परिकल्पनाओं की ओर रुख किया, जिन्होंने उनसे पहले काम किया था। हालांकि, लेखक ने संपर्क कियादूसरी ओर प्रश्न और न्यूटन के यांत्रिकी के बजाय मैक्सवेल के समीकरणों को "एक प्राथमिक सही" के रूप में मान्यता दी।
सापेक्षता के प्रसिद्ध सिद्धांत के अलावा (वास्तव में, गैलीलियो द्वारा तैयार किया गया, हालांकि, शास्त्रीय यांत्रिकी के ढांचे के भीतर), इस दृष्टिकोण ने आइंस्टीन को एक दिलचस्प बयान दिया: प्रकाश की गति सभी फ्रेमों में स्थिर है संदर्भ। और यह निष्कर्ष है जो हमें वस्तु के चलने पर समय मानकों को बदलने की संभावना के बारे में बात करने की अनुमति देता है।
प्रकाश की गति की स्थिरता
ऐसा प्रतीत होता है कि "प्रकाश की गति स्थिर है" कथन आश्चर्यजनक नहीं है। लेकिन यह कल्पना करने की कोशिश करें कि आप स्थिर खड़े हैं और प्रकाश को एक निश्चित गति से अपने से दूर जाते हुए देख रहे हैं। आप बीम का अनुसरण करते हैं, लेकिन यह ठीक उसी गति से आपसे दूर जाता रहता है। इसके अलावा, बीम से विपरीत दिशा में घूमते हुए और उड़ते हुए, आप किसी भी तरह से एक दूसरे से अपनी दूरी की गति को नहीं बदलेंगे!
यह कैसे संभव है? यहाँ समय फैलाव के सापेक्षतावादी प्रभाव के बारे में बातचीत शुरू होती है। दिलचस्प? फिर पढ़ें!
आइंस्टीन के अनुसार सापेक्षतावादी समय फैलाव
जब किसी वस्तु की गति प्रकाश की गति के करीब पहुंचती है, तो वस्तु के आंतरिक समय की गणना धीमी होने के लिए की जाती है। यदि हम यह मान लें कि कोई व्यक्ति समान गति से सूर्य की किरण के समानांतर चलता है, तो उसके लिए समय बिल्कुल भी चलना बंद हो जाएगा। एक वस्तु की गति के साथ अपने संबंध को दर्शाते हुए, सापेक्षतावादी समय फैलाव के लिए एक सूत्र है।
हालांकि, इस मुद्दे का अध्ययन करते समय यह याद रखना चाहिए कि द्रव्यमान वाला कोई भी पिंड सैद्धांतिक रूप से प्रकाश की गति तक भी नहीं पहुंच सकता है।
सिद्धांत से संबंधित विरोधाभास
विशेष सापेक्षता एक वैज्ञानिक कार्य है और समझने में आसान नहीं है। हालांकि, नियमित रूप से समय क्या है, इस सवाल में जनहित इस विचार को जन्म देता है कि रोजमर्रा के स्तर पर अघुलनशील विरोधाभास प्रतीत होते हैं। उदाहरण के लिए, निम्नलिखित उदाहरण उन अधिकांश लोगों को चकित कर देता है जिनका परिचय एसआरटी से बिना किसी भौतिकी ज्ञान के हुआ है।
दो विमान हैं, जिनमें से एक सीधी उड़ान भरता है, और दूसरा उड़ान भरता है और प्रकाश की गति के करीब गति से एक चाप का वर्णन करते हुए, पहले के साथ पकड़ लेता है। अनुमानतः, यह पता चला है कि दूसरे उपकरण के लिए समय (जो निकट-प्रकाश गति से उड़ता था) पहले की तुलना में अधिक धीरे-धीरे पारित हुआ। हालाँकि, SRT अभिधारणा के अनुसार, दोनों विमानों के लिए संदर्भ के फ्रेम समान हैं। इसका मतलब है कि समय एक और दूसरे डिवाइस दोनों के लिए अधिक धीरे-धीरे गुजर सकता है। ऐसा लगता है कि यह एक मृत अंत है। लेकिन…
विरोधाभासों का समाधान
वास्तव में, इस तरह के विरोधाभासों का स्रोत सिद्धांत के तंत्र की गलतफहमी है। एक प्रसिद्ध सट्टा प्रयोग का उपयोग करके इस विरोधाभास को हल किया जा सकता है।
हमारे पास एक शेड है जिसमें दो दरवाजे हैं जो एक थ्रू मार्ग बनाते हैं और एक खंभा शेड की लंबाई से थोड़ा लंबा है। यदि हम खम्भे को घर-घर तक फैला दें, तो वे बंद नहीं हो सकेंगे या वे हमारे खम्भे को ही तोड़ देंगे। यदि पोल, खलिहान में उड़ रहा है,प्रकाश की गति के करीब गति होगी, इसकी लंबाई घट जाएगी (याद रखें: प्रकाश की गति से चलने वाली वस्तु की लंबाई शून्य होगी), और फिलहाल यह खलिहान के अंदर है, हम बंद कर सकते हैं और खोल सकते हैं हमारे सहारा को तोड़े बिना दरवाजे।
दूसरी ओर, जैसा कि विमान के उदाहरण में है, यह खलिहान है जो ध्रुव के सापेक्ष कम होना चाहिए। विरोधाभास दोहराया जाता है, और, ऐसा प्रतीत होता है, कोई रास्ता नहीं है - दोनों वस्तुओं को लंबाई में समकालिक रूप से कम किया जाता है। हालाँकि, याद रखें कि सब कुछ सापेक्ष है, और समय बदलकर समस्या का समाधान करें।
एक साथ सापेक्षता
जब पोल का अगला किनारा अंदर हो, सामने के दरवाजे के सामने, हम उसे बंद कर सकते हैं और खोल सकते हैं, और जिस समय पोल पूरी तरह से शेड में उड़ जाएगा, हम पीछे के साथ भी ऐसा ही करेंगे दरवाजा। ऐसा लगता है कि हम इसे एक ही समय में नहीं कर रहे हैं, और प्रयोग विफल हो गया है, लेकिन यहां मुख्य बात सामने आती है: सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के अनुसार, दोनों दरवाजों के समापन क्षण एक ही बिंदु पर स्थित हैं। समय अक्ष।
ऐसा इसलिए होता है क्योंकि संदर्भ के एक फ्रेम में एक साथ होने वाली घटनाएं दूसरे में एक साथ नहीं होंगी। सापेक्षतावादी समय फैलाव वस्तुओं के संबंध में प्रकट होता है, और हम आइंस्टीन के सिद्धांत के बिल्कुल रोजमर्रा के सामान्यीकरण पर लौटते हैं: सब कुछ सापेक्ष है।
एक और विवरण है: एसआरटी में संदर्भ प्रणालियों की समानता प्रासंगिक है, जब दोनों वस्तुएं समान रूप से और सीधी रेखा में चलती हैं। जैसे ही किसी एक पिंड में तेजी या गिरावट शुरू होती है, उसके संदर्भ का फ्रेम अद्वितीय हो जाता हैसंभव।
जुड़वां विरोधाभास
सबसे प्रसिद्ध विरोधाभास जो "सरल तरीके से" सापेक्षतावादी समय फैलाव की व्याख्या करता है, वह दो जुड़वां भाइयों के साथ एक सोचा हुआ प्रयोग है। उनमें से एक अंतरिक्ष यान में प्रकाश की गति के करीब गति से उड़ जाता है, जबकि दूसरा जमीन पर रहता है। लौटने पर, अंतरिक्ष यात्री भाई को पता चलता है कि उसकी खुद की उम्र 10 साल है, और उसका भाई, जो घर पर रहता है, की उम्र 20 साल है।
पिछली व्याख्याओं से पाठक के लिए समग्र तस्वीर पहले से ही स्पष्ट होनी चाहिए: अंतरिक्ष यान पर भाई के लिए, समय धीमा हो जाता है क्योंकि उसकी गति प्रकाश की गति के करीब होती है; हम ब्रदर-ऑन-ग्राउंड के सापेक्ष संदर्भ के फ्रेम को स्वीकार नहीं कर सकते, क्योंकि यह गैर-जड़त्वीय हो जाएगा (केवल एक भाई ओवरलोड का अनुभव करता है)।
मैं कुछ और नोट करना चाहूंगा: विवाद में विरोधी चाहे जितनी भी डिग्री तक पहुंचें, तथ्य बना रहता है: अपने निरपेक्ष मूल्य में समय स्थिर रहता है। एक भाई अंतरिक्ष यान पर कितने साल तक उड़ता है, उसकी उम्र ठीक उसी दर पर बनी रहेगी जैसे समय उसके संदर्भ के फ्रेम में गुजरता है, और दूसरा भाई ठीक उसी दर से उम्र का होगा - अंतर तभी पता चलेगा जब वे मिलते हैं, और किसी मामले में नहीं।
गुरुत्वाकर्षण समय फैलाव
निष्कर्ष में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक दूसरे प्रकार का समय फैलाव है, जो पहले से ही सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत से जुड़ा हुआ है।
18वीं सदी में भी मिशेल ने लाल रंग के अस्तित्व की भविष्यवाणी की थीविस्थापन, जिसका अर्थ है कि जब कोई वस्तु मजबूत और कमजोर गुरुत्वाकर्षण वाले क्षेत्रों के बीच चलती है, तो उसके लिए समय बदल जाएगा। लेपलेस और ज़ोल्डनर द्वारा इस मुद्दे का अध्ययन करने के प्रयासों के बावजूद, केवल आइंस्टीन ने 1911 में इस विषय पर एक पूर्ण कार्य प्रस्तुत किया।
यह प्रभाव सापेक्षतावादी समय फैलाव से कम दिलचस्प नहीं है, लेकिन इसके लिए एक अलग अध्ययन की आवश्यकता है। और, जैसा कि वे कहते हैं, एक पूरी तरह से अलग कहानी है।
