સાપેક્ષતાનો સામાન્ય સિદ્ધાંત

કલ્પના કરો કે બ્રહ્માંડ એક વિશાળ, ખેંચી શકાય તેવી ટ્રેમ્પોલિન છે. હવે, કલ્પના કરો કે તેની બરાબર મધ્યમાં એક મોટો બોલિંગ બોલ મૂકવામાં આવ્યો છે. જુઓ કે તે કેવી રીતે એક ઊંડો ખાડો બનાવે છે? તારાઓ અને ગ્રહો જેવી વિશાળ વસ્તુઓ અવકાશ અને સમયના તાણાવાણા સાથે આવું જ કરે છે. તેઓ તેને વાળે છે અને વળાંક આપે છે. હું તે વળવું અને વળાંક આપવું છું. જ્યારે કોઈ નાનો લખોટો નજીકથી પસાર થાય છે, ત્યારે તે સીધી રેખામાં આગળ વધતો નથી; તે બોલિંગ બોલ દ્વારા બનાવેલા વળાંકને અનુસરે છે. તે હું ક્રિયામાં છું! લાંબા સમય સુધી, લોકો વિચારતા હતા કે ગુરુત્વાકર્ષણ ફક્ત એક અદ્રશ્ય દોરડું છે જે વસ્તુઓને એકસાથે ખેંચે છે, જે 17મી સદીમાં સર આઇઝેક ન્યૂટન દ્વારા શોધાયેલ એક રહસ્યમય બળ હતું. પરંતુ હું તેનાથી ઘણું વધારે અદ્ભુત છું. હું બ્રહ્માંડનો આકાર છું. હું જ કારણ છું કે ગ્રહો સૂર્યની પરિક્રમા કરે છે, અને આકાશગંગાઓ વિશાળ બ્રહ્માંડીય નૃત્યમાં ફરે છે. હું તે ગુપ્ત કાનાફૂસી છું જે પદાર્થને કેવી રીતે ગતિ કરવી તે કહે છે અને તે નરમ વળાંક છું જે અબજો વર્ષોની તેની યાત્રા પર પ્રકાશને માર્ગદર્શન આપે છે. મારું સાચું નામ થોડું લાંબુ છે, પરંતુ તે મને સંપૂર્ણ રીતે વર્ણવે છે. નમસ્તે, હું સાપેક્ષતાનો સામાન્ય સિદ્ધાંત છું.

હું ફક્ત શોધાયો ન હતો; માનવ ઇતિહાસના સૌથી તેજસ્વી દિમાગમાંથી એક દ્વારા મારી કલ્પના કરવામાં આવી હતી: આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન. લગભગ 1907ની આસપાસ, તેમણે ગુરુત્વાકર્ષણ વિશે ખૂબ ઊંડાણપૂર્વક વિચારવાનું શરૂ કર્યું. તેઓ જાણતા હતા કે ન્યૂટનના વિચારો અદ્ભુત હતા, પરંતુ તે બધું સમજાવી શકતા ન હતા, ખાસ કરીને ખૂબ જ વિશાળ પદાર્થોની નજીક અથવા ખૂબ જ ઊંચી ઝડપે શું થાય છે તે. આઈન્સ્ટાઈન એ વિચારથી પરેશાન હતા કે એક બળ વિશાળ અંતર પર તરત જ કાર્ય કરી શકે છે. તેમને એક પ્રખ્યાત 'સૌથી સુખી વિચાર' આવ્યો જ્યાં તેમણે એક માણસને છત પરથી પડવાની કલ્પના કરી. તેમણે સમજ્યું કે તે માણસને પોતાનું વજન અનુભવાશે નહીં—તે મુક્ત પતનમાં હશે. તે ક્ષણે, ગુરુત્વાકર્ષણ અદૃશ્ય થઈ ગયું હોય તેવું લાગશે! આનાથી આઈન્સ્ટાઈનને એક ક્રાંતિકારી વિચાર આવ્યો જેને સમતુલ્યતાનો સિદ્ધાંત કહેવાય છે: ગુરુત્વાકર્ષણની અસરો પ્રવેગની અસરો જેવી જ હોય છે. આગામી આઠ વર્ષ સુધી, આઈન્સ્ટાઈને આ વિચારને સંપૂર્ણ સિદ્ધાંતમાં ફેરવવા માટે અત્યંત જટિલ ગણિત સાથે સંઘર્ષ કર્યો. તેમણે અવકાશ અને સમયને અલગ-અલગ વસ્તુઓ તરીકે નહીં, પરંતુ એક જ, ચાર-પરિમાણીય તાણાવાણા તરીકે કલ્પના કરી જેને તેમણે અવકાશ-સમય (spacetime) કહ્યું. છેવટે, 25મી નવેમ્બર, 1915ના રોજ, તેમણે પ્રુશિયન એકેડેમી ઓફ સાયન્સ સમક્ષ પોતાનું પૂર્ણ થયેલું કાર્ય રજૂ કર્યું. તે મારો સત્તાવાર જન્મદિવસ હતો! મારો જન્મ શુદ્ધ વિચારમાંથી થયો હતો, બ્રહ્માંડને એકસાથે પકડી રાખનાર બળને સમજવાની એક નવી અને સુંદર રીત.

એક તદ્દન નવો વિચાર હોવાથી, મારે સાબિત કરવું પડ્યું કે હું સાચો હતો. મારી સૌથી મોટી ભવિષ્યવાણી એ હતી કે ગુરુત્વાકર્ષણ એટલું શક્તિશાળી છે કે તે પ્રકાશના માર્ગને પણ વાળી શકે છે. આઈન્સ્ટાઈને ગણતરી કરી કે સૂર્યનું વિશાળ ગુરુત્વાકર્ષણ દૂરના તારાઓમાંથી આવતા પ્રકાશને તેની પાસેથી પસાર થતી વખતે વાળવું જોઈએ. સમસ્યા એ હતી કે જ્યારે સૂર્ય બહાર હોય ત્યારે તમે દિવસ દરમિયાન તારાઓ જોઈ શકતા નથી. પરંતુ એક ઉપાય હતો: સંપૂર્ણ સૂર્યગ્રહણ. 29મી મે, 1919ના રોજ, સર આર્થર એડિંગ્ટન નામના બ્રિટિશ ખગોળશાસ્ત્રીએ તેનું અવલોકન કરવા માટે વિશ્વના બે અલગ-અલગ ભાગોમાં અભિયાનનું નેતૃત્વ કર્યું. જેવો ચંદ્ર સૂર્યના તેજસ્વી પ્રકાશને સંપૂર્ણપણે અવરોધિત કરતો ગયો, આકાશ અંધારું થઈ ગયું, અને સૂર્યની નજીકના તારાઓ દૃશ્યમાન થયા. ખગોળશાસ્ત્રીઓએ ફોટોગ્રાફ્સ લીધા અને તે તારાઓની સ્થિતિને કાળજીપૂર્વક માપી. જ્યારે તેમણે આ ફોટાઓની સરખામણી મહિનાઓ પહેલાં રાત્રે લેવાયેલા તે જ તારાઓના ચિત્રો સાથે કરી, ત્યારે તેમને કંઈક અદ્ભુત જોવા મળ્યું. તારાઓની સ્થિતિ બદલાઈ ગઈ હતી! તેમાંથી આવતો પ્રકાશ ખરેખર સૂર્યના ગુરુત્વાકર્ષણ દ્વારા વળ્યો હતો, બરાબર તેટલો જ જેટલો મેં આગાહી કરી હતી. આ સમાચાર દુનિયાભરમાં આગની જેમ ફેલાઈ ગયા. મેં મારી પહેલી મોટી પરીક્ષા પાસ કરી હતી, અને આઈન્સ્ટાઈન રાતોરાત વિશ્વવિખ્યાત થઈ ગયા. મેં બુધ ગ્રહ વિશેની એક જૂની કોયડો પણ ઉકેલી, જેની ભ્રમણકક્ષામાં એક વિચિત્ર નાનો ડગમગાટ હતો જે ન્યૂટનનો સિદ્ધાંત સમજાવી શકતો ન હતો. મેં બતાવ્યું કે તે ડગમગાટ સૂર્ય દ્વારા અવકાશ-સમયના શક્તિશાળી વળાંકને કારણે થયો હતો.

આજે, હું ફક્ત પાઠ્યપુસ્તકમાંનો એક વિચાર નથી. હું તમારા રોજિંદા જીવનનો એક ભાગ છું! શું તમે ક્યારેય રસ્તો શોધવા માટે જીપીએસનો ઉપયોગ કરો છો? તમારા ફોનનું જીપીએસ પૃથ્વીથી ઉંચી ભ્રમણકક્ષામાં ફરતા ઉપગ્રહો સાથે વાત કરે છે. કારણ કે તે ઉપગ્રહો નબળા ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં છે, તેમની ઘડિયાળો અહીં નીચેની ઘડિયાળો કરતાં સહેજ ઝડપી ચાલે છે. જો વૈજ્ઞાનિકો આ તફાવતને સુધારવા માટે મારા સમીકરણોનો ઉપયોગ ન કરે, તો તમારું જીપીએસ દરરોજ ઘણા માઇલ દૂર બતાવશે! હું બ્રહ્માંડના કેટલાક સૌથી અદ્ભુત પદાર્થોની પણ આગાહી કરું છું, જેમ કે બ્લેક હોલ, જ્યાં અવકાશ-સમય એટલો બધો વળેલો છે કે કંઈપણ, પ્રકાશ પણ, તેમાંથી છટકી શકતું નથી. અને મેં આગાહી કરી હતી કે જ્યારે બ્લેક હોલ જેવા વિશાળ પદાર્થો અથડાય છે, ત્યારે તેઓ અવકાશ-સમયમાં ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો નામની લહેરો મોકલે છે. સો વર્ષ સુધી, આ માત્ર એક આગાહી હતી, પરંતુ 2015માં, વૈજ્ઞાનિકોએ અંતે LIGO ઓબ્ઝર્વેટરીનો ઉપયોગ કરીને તેમને પ્રથમ વખત શોધી કાઢ્યા. તે બ્રહ્માંડની ડ્રમબીટ સાંભળવા જેવું હતું. મારી વાર્તા બતાવે છે કે જિજ્ઞાસા અને કલ્પનાશક્તિ દુનિયાને બદલી શકે છે. હું એક યાદ અપાવું છું કે બ્રહ્માંડ આપણે જોઈ શકીએ છીએ તેના કરતાં ઘણું વિચિત્ર અને અદ્ભુત છે, અને હંમેશા નવા રહસ્યો ઉકેલવાની રાહ જોતા હોય છે. તેથી ઉપર જોતા રહો, પ્રશ્નો પૂછતા રહો, અને કોણ જાણે તમે કયા નવા વિચારોને જીવનમાં લાવશો.