* ആപേക്ഷികതയുടെ തത്വം (Principle of Relativity):

 

ആൽബർട്ട് ഐൻസ്റ്റൈൻ 1905-ൽ അവതരിപ്പിച്ച വിപ്ലവകരമായ ഒരു ഭൗതികശാസ്ത്ര സിദ്ധാന്തമാണ് പ്രത്യേക ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം (Special Theory of Relativity). ഇത് സ്ഥലകാലം (spacetime), പിണ്ഡം (mass), ഊർജ്ജം (energy), ചലനം (motion) എന്നിവയെക്കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ പരമ്പരാഗത ധാരണകളെ മാറ്റിമറിച്ചു. പ്രത്യേകിച്ച്, ഉയർന്ന വേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്ന വസ്തുക്കളെക്കുറിച്ച് ഈ സിദ്ധാന്തം പുതിയ ഉൾക്കാഴ്ചകൾ നൽകുന്നു.

പ്രത്യേക ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തിന് രണ്ട് അടിസ്ഥാന പ്രമാണങ്ങളാണുള്ളത്:

 * ആപേക്ഷികതയുടെ തത്വം (Principle of Relativity):

   * ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ നിയമങ്ങൾ എല്ലാ ഇൻട്രിയൽ റെഫറൻസ് ഫ്രെയിമുകളിലും (inertial reference frames) ഒരുപോലെയാണ്. ഇൻട്രിയൽ റെഫറൻസ് ഫ്രെയിം എന്നാൽ, നിശ്ചലാവസ്ഥയിലോ ഒരു സ്ഥിരമായ വേഗതയിൽ നേർരേഖയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നതോ ആയ ഒരു നിരീക്ഷണ കേന്ദ്രമാണ്. അതായത്, നിങ്ങൾ ഒരു തീവണ്ടിയിൽ ഇരിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ആ തീവണ്ടി ഒരു സ്ഥിരമായ വേഗതയിൽ മുന്നോട്ട് പോകുകയാണെങ്കിൽ, അതിനുള്ളിലെ ഭൗതിക നിയമങ്ങൾ, പുറത്ത് നിശ്ചലമായി നിൽക്കുന്ന ഒരാൾക്ക് അനുഭവപ്പെടുന്ന ഭൗതിക നിയമങ്ങൾ പോലെ തന്നെയായിരിക്കും. നിങ്ങൾക്ക് തീവണ്ടിയുടെ ചലനം അനുഭവപ്പെടണമെങ്കിൽ അത് വേഗത കൂട്ടുകയോ കുറയ്ക്കുകയോ വളയുകയോ ചെയ്യണം.

 * പ്രകാശത്തിന്റെ വേഗതയുടെ സ്ഥിരതയുടെ തത്വം (Principle of the Constancy of the Speed of Light):

   * ശൂന്യതയിൽ പ്രകാശത്തിന്റെ വേഗത എല്ലാ ഇൻട്രിയൽ റെഫറൻസ് ഫ്രെയിമുകളിലും സ്ഥിരമായിരിക്കും. നിങ്ങൾ ഏത് വേഗതയിൽ സഞ്ചരിച്ചാലും, പ്രകാശത്തിന്റെ വേഗത എല്ലായ്പ്പോഴും 299,792,458 മീറ്റർ പ്രതി സെക്കൻഡ് (c) ആയിരിക്കും. ഇത് വളരെ വിചിത്രമായി തോന്നാം, കാരണം സാധാരണയായി നമ്മൾ വേഗതകൾ കൂട്ടിച്ചേർക്കാറുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു ബസ് 60 കി.മീ/മണിക്കൂർ വേഗതയിൽ പോകുമ്പോൾ, അതിനുള്ളിൽ 10 കി.മീ/മണിക്കൂർ വേഗതയിൽ ഓടുന്ന ഒരാളുടെ ആകെ വേഗത 70 കി.മീ/മണിക്കൂർ ആയിരിക്കും. എന്നാൽ പ്രകാശത്തിന്റെ കാര്യത്തിൽ ഇത് ബാധകമല്ല. നിങ്ങൾ പ്രകാശത്തിന്റെ ദിശയിൽ 100,000 കി.മീ/സെക്കൻഡ് വേഗതയിൽ ഓടിയാലും, പ്രകാശത്തിന്റെ വേഗത നിങ്ങൾക്ക് c ആയിത്തന്നെ അനുഭവപ്പെടും.

ഈ രണ്ട് പ്രമാണങ്ങളിൽ നിന്ന് വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ട ചില ഫലങ്ങൾ ഉരുത്തിരിയുന്നു:

 * സമയ ദൈർഘ്യം (Time Dilation):

   * വേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്ന ഒരു വസ്തുവിലെ സമയം, നിശ്ചലമായി നിൽക്കുന്ന ഒരാൾക്ക് സാവധാനത്തിൽ ചലിക്കുന്നതായി തോന്നും. അതായത്, നിങ്ങൾ വളരെ വേഗത്തിൽ ബഹിരാകാശത്ത് സഞ്ചരിച്ച് ഭൂമിയിലേക്ക് മടങ്ങിവരികയാണെങ്കിൽ, ഭൂമിയിലുള്ളവരെ അപേക്ഷിച്ച് നിങ്ങൾക്ക് പ്രായം കുറഞ്ഞിരിക്കും. ഈ പ്രതിഭാസം ദൈനംദിന ജീവിതത്തിൽ അനുഭവവേദ്യമല്ല, കാരണം പ്രകാശത്തിന്റെ വേഗതയുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ നമ്മുടെ വേഗതകൾ വളരെ കുറവാണ്. എന്നാൽ ഉയർന്ന വേഗതയിൽ ഇത് പ്രകടമാകും. ഇതിന്റെ ഏറ്റവും നല്ല ഉദാഹരണമാണ് GPS സാറ്റലൈറ്റുകൾ. അവ അതിവേഗത്തിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നത് കാരണം അവയിലെ സമയം ഭൂമിയിലെ സമയത്തേക്കാൾ അല്പം വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും. ഇത് കണക്കിലെടുത്തില്ലെങ്കിൽ GPS കൃത്യമായി പ്രവർത്തിക്കില്ല.

 * ദൂര ചുരുങ്ങൽ (Length Contraction):

   * ഒരു വസ്തു അതിന്റെ ചലന ദിശയിൽ ചുരുങ്ങുന്നതായി തോന്നും. നിങ്ങൾ അതിവേഗത്തിൽ ഒരു പാലത്തിലൂടെ കടന്നുപോവുകയാണെങ്കിൽ, ആ പാലം അതിന്റെ ചലന ദിശയിൽ അല്പം ചുരുങ്ങിയതായി നിങ്ങൾക്ക് അനുഭവപ്പെടും. ഇത് നിരീക്ഷകന്റെ വീക്ഷണകോണിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കും. നിശ്ചലമായി നിൽക്കുന്ന ഒരാൾക്ക് വസ്തുവിന്റെ യഥാർത്ഥ നീളം തന്നെയായിരിക്കും.

 * പിണ്ഡത്തിന്റെ ആപേക്ഷികത (Relativistic Mass):

   * ഒരു വസ്തുവിന്റെ വേഗത കൂടുമ്പോൾ അതിന്റെ പിണ്ഡം കൂടുന്നതായി അനുഭവപ്പെടും. ഒരു വസ്തു പ്രകാശത്തിന്റെ വേഗതയിലേക്ക് അടുക്കുമ്പോൾ, അതിന്റെ പിണ്ഡം അനന്തമായി വർദ്ധിക്കുന്നു. അതുകൊണ്ടാണ് ഒരു വസ്തുവിനും പ്രകാശത്തിന്റെ വേഗതയിൽ എത്താൻ കഴിയാത്തത്. അതിന് അനന്തമായ ഊർജ്ജം ആവശ്യമായി വരും.

 * പിണ്ഡ-ഊർജ്ജ സമത്വം (Mass-Energy Equivalence):

   * E=mc^2 എന്ന പ്രശസ്തമായ സമവാക്യം ഈ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട ഫലമാണ്. ഇത് പിണ്ഡവും ഊർജ്ജവും തമ്മിലുള്ള ബന്ധത്തെ വിശദീകരിക്കുന്നു. E എന്നത് ഊർജ്ജം, m എന്നത് പിണ്ഡം, c എന്നത് പ്രകാശത്തിന്റെ വേഗത എന്നിവയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഈ സമവാക്യം അനുസരിച്ച്, വളരെ കുറഞ്ഞ പിണ്ഡത്തെപ്പോലും വലിയ അളവിലുള്ള ഊർജ്ജമാക്കി മാറ്റാൻ കഴിയും. അണുബോംബുകളുടെയും ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്ടറുകളുടെയും പ്രവർത്തനത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനം ഈ തത്വമാണ്.

ചുരുക്കത്തിൽ:

പ്രത്യേക ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം പ്രപഞ്ചത്തെക്കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ കാഴ്ചപ്പാടിനെ സമൂലമായി മാറ്റിമറിച്ചു. സമയവും ദൂരവും കേവലമല്ലെന്നും, അവ നിരീക്ഷകന്റെ ചലനത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നുവെന്നും ഇത് നമ്മെ പഠിപ്പിച്ചു. ഇത് ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ്, ബ്ലാക്ക് ഹോളുകൾ, ബിഗ് ബാങ് സിദ്ധാന്തം തുടങ്ങിയ ആധുനിക ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ പല മേഖലകൾക്കും വഴിയൊരുക്കി. സാധാരണ വേഗതകളിൽ ഈ പ്രതിഭാസങ്ങൾ ശ്രദ്ധിക്കപ്പെടില്ലെങ്കിലും, പ്രകാശവേഗതയോടടുത്തുള്ള വേഗതകളിൽ ഇവ വളരെ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്നു.