ಸಾಪೇಕ್ಷ ಸಿದ್ಧಾಂತ ಅಥವಾ (Theory of Relativity) ಅಲ್ಬರ್ಟ್ ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಪ್ರಕಟಿಸಿದ ಸಿದ್ಧಾಂತವಾಗಿದೆ. ಇದರಲ್ಲಿ 2 ಭಾಗಗಳಿವೆ.
- ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಿಧ್ದಾಂತ (ಜನರಲ್ ಥಿಯರಿ)
- ವಿಶಿಷ್ಟ ಸಿಧ್ದಾಂತ(ಸ್ಪೆಶಲ್ ಥಿಯರಿ)
ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ ಜನರಲ್ ಥಿಯರಿಯನ್ನು ನೋಡೋಣ.
ಸ್ಪೆಶಲ್ ಥಿಯರಿ ಆಫ್ ರಿಲೇಟಿವಿಟಿ ಇನರ್ಶಿಯಲ್ ಫ್ರೇಮ್ ಆಫ್ ರೆಫರೆನ್ಸ್ ನಲ್ಲಿ (ಅಂದರೆ ಒಂದು ವ್ಯವಸ್ಥೆ, ಆ ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಸ್ಥಿರ ಅಥವಾ ಒಂದೇ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತಿರುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಭೂಮಿ ತಿರುಗುವುದು)ಮಾತ್ರ ಮಾನ್ಯತೆ ಹೊಂದಿದೆ. ಅಂದರೆ ಸ್ಪೆಶಲ್ ಥಿಯರಿ ನೈಜ ಪ್ರಪಂಚದಲ್ಲಿ ಅನ್ಯಯ ಆಗುವುದೇ ಇಲ್ಲ. ನೈಜ ಪ್ರಪಂಚದಲ್ಲಿ ಬಹಳಷ್ಟು ವಸ್ತುಗಳು ವೇಗವರ್ಧಿತವಾಗುತ್ತಾ (accelerated) ಇರುತ್ತದೆ. ಹಾಗಾಗಿ ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಎಕ್ಸಿಲರೇಶನ್ ಎಂದರೇನು ಅನ್ನುವುದನ್ನು ಅರ್ಥ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸಿದರು.
ಉದಾಹರಣೆಗೆ ನೀವು ಲಿಫ್ಟ್ ನಲ್ಲಿದ್ದೀರಾ ಎಂದು ಊಹಿಸಿಕೊಳ್ಳಿ. ಆ ಲಿಫ್ಟ್ ಸ್ಪೇಸ್ (ಆಕಾಶ) ನಲ್ಲಿದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಿ ಮತ್ತು ಆ ಸ್ಥಳದ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆ(gravity) 0 ಇದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸಿ. ಲಿಫ್ಟ್ ಆಕಾಶದಲ್ಲಿ ತೇಲುತ್ತಿದೆ ಮತ್ತು ನೀವೂ ಕೂಡಾ ಲಿಫ್ಟ್ ನ ಒಳಗೆ ತೇಲುತ್ತಿದ್ದೀರಾ.
ನಂತರ ಲಿಫ್ಟಗೆ 9.8 ಮೀಟರ್ ಪ್ರತಿ ಸೆಕೆಂಡ್ ಸ್ಕ್ವೇರ್ ವೇಗ ಕೊಟ್ಟಾಗ ಲಿಫ್ಟ್ ಮೇಲ್ಮುಖವಾಗಿ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನೀವು ಕೆಳಮುಖವಾಗಿ ಚಲಿಸಲು ಆರಂಭಿಸಿ ಲಿಫ್ಟ್ ನ ಮೇಲ್ಮೈ ಮೇಲೆ ಬಂದು ನಿಲ್ಲುತ್ತೀರಾ.ಆಗ ನಿಮಗೆ ನೀವು ಸ್ಪೇಸ್ ನಲ್ಲಿದ್ದೀರೋ ಅಥವಾ ಭೂಮಿಯಲ್ಲಿದ್ದೀರೋ ಎಂದು ಹೇಳಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಏಕೆಂದರೆ ಅಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಗಮನಕ್ಕೆ ಬರುವುದಿಲ್ಲ.
ಈ ಮೂಲಕ ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಎಕ್ಸಿಲರೇಶನ್ ಮತ್ತು ಗ್ರಾವಿಟಿ ಬೇರೆ ಬೇರೆ ಅಲ್ಲ ಅವು ಒಂದೇ ಎಂದು ಹೇಳಿದರು.
ಇದಾದ ನಂತರ ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಗೆ ಹಾಗಾದರೆ ಗ್ರಾವಿಟಿ ಎಂದರೇನು ಅನ್ನುವ ಪ್ರಶ್ನೆ ಉದ್ಭವಿಸಿತು. ನ್ಯೂಟನ್ ನ ಪ್ರಕಾರ ಗ್ರಾವಿಟಿ - ಎರಡು ವಸ್ತುಗಳ ನಡುವೆ ಇರುವ ಆಕರ್ಷಣಾ ಬಲ ಎಂದಾಗಿತ್ತು. ನ್ಯೂಟನ್ ನ ಪ್ರಕಾರಗ್ರಾವಿಟಿಯ ಪರಿಣಾಮ ತಕ್ಷಣವೇ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ.
ಇನ್ನೊಂದು ಉದಾಹರಣೆ ತೆಗೆದುಕೊಂಡು ಅರ್ಥೈಸಿಕೊಳ್ಳೋಣ.
ಸೂರ್ಯ ತನ್ನ ಜಾಗದಿಂದ ಮಾಯವಾದರೆ ಏನಾಗುತ್ತದೆ ?
ನ್ಯೂಟನ್ ನ ಪ್ರಕಾರ ಆಗ ಭೂಮಿ ಒಂದು ಸರಳ ರೇಖೆಯಲ್ಲಿ ಚಲಿಸತೊಡಗುತ್ತದೆ. ಏಕೆಂದರೆ ಸೂರ್ಯನ ಜೊತೆ ಅವನ ಗ್ರಾವಿಟಿ ಕೂಡಾ ಮಾಯವಾಗುತ್ತದೆ. ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕು ಭೂಮಿಗೆ ಬರಲು ಸುಮಾರು 8 ನಿಮಿಷಗಳು ಬೇಕು. ಆದರೆ ನ್ಯೂಟನ್ ನ ಪ್ರಕಾರ ಗ್ರಾವಿಟಿ ತತ್ಕ್ಷಣ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ನ್ಯೂಟನ್ ನ ಪ್ರಕಾರ ಒಂದು ವೇಳೆ ಸೂರ್ಯ ಮಾಯವಾದರೆ ಬೆಳಕು ಕೂಡಾ ತತ್ಕ್ಷಣವೇ ಮಾಯವಾಗಬೇಕು.
ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ನ ಪ್ರಕಾರ ಇದು ಅಸಾಧ್ಯ ಏಕೆಂದರೆ ಗ್ರಾವಿಟಿ ಬೆಳಕಿನಕಿಂತಲೂ ವೇಗವಾಗಿ ಚಲಿಸಲು ಹೇಗೆ ಸಾಧ್ಯ? ಇದು ಪ್ರಕೃತಿಯ ನಿಯಮಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿದೆ. ಈ ಗೊಂದಲವನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಜನರಲ್ ಥಿಯರಿ ಆಫ್ ರಿಲೇಟಿವಿಟಿ ಮಂಡಿಸಿದನು.
ಮೊದಲು ಸ್ಪೇಸ್ ಮತ್ತು ಸಮಯ ಎರಡೂ ಬೇರೆ ಬೇರೆ ಎಂದು ತಿಳಿಯಲಾಗಿತ್ತು. ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಸ್ಪೇಸ್ ಮತ್ತು ಟೈಮ್ ಪರಸ್ಪರ ಒಂದಕ್ಕೊಂದು ಸಂಬಂಧ ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಅವು ಪರಸ್ಪರ ಪೂರಕ ಎಂದು ಹೇಳಿದರು.
ಇದನ್ನೇ ಸ್ಪೇಸ್ ಟೈಮ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ನ ಪ್ರಕಾರ ನಾಲ್ಕನೇ ಆಯಾಮ (dimension) ಸಮಯ. ಯಾವುದೇ ಘಟನೆ ಅಥವಾ ಕೆಲಸ ಸಮಯದ ಹೊರತಾಗಿ ನಡೆಯಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ.
ಅನಂತರ ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಸ್ಪೇಸ್ ಮತ್ತು ಸಮಯಕ್ಕೆ ಆಕಾರ ಹೇಗೆ ಬರುತ್ತದೆ ಎಂದು ವಿವರಿಸಿದರು.
ಇದರ ಉತ್ತರ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ (ಮಾಸ್ /ತೂಕ). ಸ್ಪೇಸ್ ಮತ್ತು ಸಮಯ ಒಂದು ಚಾದರದಂತೆ ಇದೆ. ಆ ಚಾದರದ ಮೇಲೆ ಯಾವುದಾದರೂ ತೂಕ ಇರುವ ವಸ್ತುವನ್ನು ಇಟ್ಟರೆ ಅಲ್ಲಿ ತಿರುವು (curve)ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನೆ ಗ್ರಾವಿಟಿ ಎಂದು ಕರೆದನು.
ನೀವೂ ಇದನ್ನು ಮನೆಯಲ್ಲಿಯೇ ಪ್ರಯತ್ನ ಮಾಡಬಹುದು.ಒಂದು ಚಾದರ /ಬಟ್ಟೆ (fabric) ಯನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಂಡು ಅದರ ತುದಿಯನ್ನು ಗಟ್ಟಿಯಾದ ಫಿಕ್ಸ ಮಾಡಿ.ಅದರ ಮೇಲೆ ಯಾವುದಾದರೂ ತೂಕ ಇರುವ ವಸ್ತು ಇಟ್ಟಾಗ ಅದರ ಮೇಲೆ ತಿರುವು ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ.
ಯಾವುದಾದರೂ ಕಡಿಮೆ ತೂಕ ಇರುವ ವಸ್ತುವನ್ನು ಅದರ ಮೇಲೆ ಹಾಕಿದಾಗ ಆ ವಸ್ತು ಅದರ ಸುತ್ತಲೂ ತಿರುಗತೊಡಗುತ್ತದೆ. ಇದೇ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಸೂರ್ಯನ ಸುತ್ತ ಇತರ ಗ್ರಹಗಳು ತಿರುಗುತ್ತವೆ. ಯಾವ ವಸ್ತುವಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ತೂಕ ಇರುತ್ತದೆಯೋ ಅದು ಅಸ್ಟೇ ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಪೇಸ್ ಟೈಮ್ ನ್ನು ತಿರುವುಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಅಂದರೆ ಯಾವ ವಸ್ತುವಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ತೂಕ ಇರುತ್ತದೆಯೋ ಅದಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚು ಗ್ರಾವಿಟಿ ಇರುತ್ತದೆ.
ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ನ ಪ್ರಕಾರ ಗ್ರಾವಿಟಿ ಟೈಮನ್ನು ಕೂಡಾ ಪ್ರಭಾವಕ್ಕೆ ಒಳಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಯಾವ ಜಾಗದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಗ್ರಾವಿಟಿ ಇದೆಯೊ ಆ ಜಾಗದಲ್ಲಿ ಸಮಯ ನಿಧಾನವಾಗಿ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಮತ್ತು ಗ್ರಾವಿಟಿ ಕಡಿಮೆ ಇರುವ ಜಾಗದಲ್ಲಿ ಸಮಯ ವೇಗವಾಗಿ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಇದೇ ತತ್ವವನ್ನಾಧರಿಸಿ ನಮ್ಮ ಜಿಪಿಎಸ್(GPS) ಸಿಸ್ಟಂಗಳು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತಿವೆ.
ನಾವು ಮೊದಲಿನಿಂದಲೂ ಬೆಳಕು ನೇರವಾಗಿ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಕೇಳುತ್ತಾ ಬಂದಿದ್ದೇವೆ ಆದರೆ ಸ್ಪೇಸ್ ಟೈಮ್ ತಿರುವಿನ ಕಾರಣ (curve) ಬೆಳಕು ಸ್ವಲ್ಪ ಬಾಗುತ್ತದೆ. ಯಾವ ವಸ್ತುವಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ತೂಕವಿದೆಯೋ ಅಲ್ಲಿ ಬೆಳಕು ಅತೀ ಹೆಚ್ಚು ಬಾಗುತ್ತದೆ.
ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ತನ್ನ ಜನರಲ್ ಥಿಯರಿ ಆಫ್ ರಿಲೇಟಿವಿಟಿಯಿಂದ ಬುದಗ್ರಹದ (mercury) ಕಕ್ಷೆಯನ್ನೂ ವಿವರಿಸಿದರು. ನ್ಯೂಟನ್ ನಿಂದ ಇದು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿರಲಿಲ್ಲ. ಏಕೆಂದರೆ ಅದರ ಕಕ್ಷೆಗಳು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಬದಲಾಗುತ್ತಿರುತ್ತದೆ.
ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ನ ಪ್ರಕಾರ ಸೂರ್ಯ ಮಾಯವಾದರೆ ನಮಗೆ ತಿಳಿಯುವುದು 8 ನಿಮಿಷಗಳ ನಂತರವೇ.
