ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം

1916 ഇൽ ആൽബർട്ട് ഐൻസ്റ്റീൻ തന്റെ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം അവതരിപ്പിച്ചപ്പോൾ ഉടലെടുത്ത ഒരു അന്ധവിസ്വാസം അല്ലെങ്കിൽ കെട്ടുകഥയായിരുന്നു,ഒരു കൂട്ടം ശാസ്ത്രജ്ഞർക്കൊ,അല്ലെങ്കിൽ ഐൻസ്റ്റീൻ പോലുള്ള ഒരു ജീനിയസിനു മാത്രമേ അത് ഐൻസ്റ്റിനെ പോലെ മനസ്സിലാവുകയുള്ളു എന്ന്.

ഐൻസ്റ്റീന്റെ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം അടിസ്ഥാനമായി വക്രതയുള്ള (curvature) സ്ഥലവും കാലവും ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്,അതിനു റിക്കിയും റീമാനും ഉണ്ടാക്കിയെടുത്ത അടിസ്ഥാന സമവാക്യങ്ങളും ആശയങ്ങളുമാണ് ഐൻസ്റ്റീൻ ഉപയോഗിച്ചത്. സാധാരണ ആൾക്കാർക്ക് അതിത്തിരി ദഹിക്കാൻ ബുദ്ധിമുട്ടായത് കൊണ്ടാണ് ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം ബുദ്ധിമുട്ടാണെന്ന് പൊതുവിൽ പറയുന്നത്.

അതിലുപരി,അപേക്ഷികതയുടെ പ്രവചനങ്ങൾ സാമാന്യ ബോധതിനു നിരക്കുന്ന്തും,പരീക്ഷിച്ചു തെളിയിക്കാൻ അന്ന് കഴിയാതിരുന്നതുമാണ് മിക്കതും. അതിലുപരി അന്ന് ശാസ്ത്ര പരീക്ഷണങ്ങൾക്ക് പ്രോഗ്രാം ചെയ്ത സോഫ്റ്റവെറുകളും  കംപ്യുട്ടറുകളും ഉപയോഗിച്ചിരുന്നില്ല. അതിനാൽ തന്നെ,വളരെ ലഘുവായ ഉദാഹരണങ്ങൾ മാത്രമാണ് ഐൻസ്റ്റീനു പോലും കണക്കിലെടുത്തിരുന്നത്,മറ്റുള്ളവക്ക് ഒരുപാട് ഉത്തരങ്ങളും,സാധ്യതകളും ഉണ്ടാവുമെന്നത് കൊണ്ട്.

---

പ്രകാശത്തിനെ കുറിച്ചുള്ള സംശയങ്ങളിൽ നിന്നാണ് ഐൻസ്റ്റീന്റെ മനസ്സിൽ ആപേക്ഷിക ചിന്തകൾ ഉടലെടുക്കുന്നത്. പ്രകാശം എന്താണ്,എങ്ങനെയാണു സഞ്ചരിക്കുന്നത് എന്നതായിരുന്നു അടിസ്ഥാനപരമായ സംശയങ്ങൾ. ശബ്ദം വായുവിൽ സഞ്ചരിക്കുന്ന ഒരു തരംഗമാണെന്ന് ഗ്രീക്കുകാർ തൊട്ടു മനസ്സിലാക്കി പോന്നിരുന്നു. പക്ഷെ എന്താണ് പ്രകാശം?

പ്രകാശമെന്താണ്? തരംഗമോ? അതോ കണികയോ? ശൂന്യത(vacuum) യിൽ കൂടി പ്രകാശത്തിനു സഞ്ചരിക്കാമെന്നു കൂടി മനസ്സിലാക്കിയത് ഈ ചിന്തയിലേക്ക് കൂടുതൽ പ്രശ്ങ്ങൾ സൃഷ്ടിച്ചു. അന്ന് തൊട്ടു ആളുകളിലേക്ക് വന്ന ഒരു കാര്യമാണ് ഇതെർ സിദ്ധാന്തം.

 അദൃശ്യമായ ഇതെർ എന്ന ഒരു വസ്തുവിൽ കൂടിയാണ് പ്രകാശം സഞ്ചരിക്കുന്നത്,അതിനാലാണ് ഇത്രയും വേഗതയോടെ പ്രകാശം സഞ്ചരിക്കുന്നത്. ഇതെർ സർവ്വ വ്യാപിയാണ്,എല്ലാം ഇതേരിൽ കൂടി സഞ്ചരിക്കുന്നു,ഇതെർ ഇൽ കൂടിയാണ് സമയം പോലും എന്ന് വരെ സിദ്ധാന്തങ്ങൾ ഉണ്ടായി.

---

1676 ഇൽ റോമർ,ജൂപിറ്ററിന്റെ ചന്ദ്രനായ 'ഐ ഓ' യുടെ ഭ്രമണസമയംജുപിറ്റർ  ഭൂമിക്ക് അടുത്ത് വരുമ്പോഴും,അകന്നു പോവുമ്പോഴും വ്യത്യാസപ്പെടുന്നത് കണ്ടെത്തിയിരുന്നു.

അത് വച്ച്,പ്രകാശ വേഗത സെക്കൻഡിൽ രണ്ടേകാൽ ലക്ഷം കിലോമീറ്റർ എന്നൊരു മൂല്യം കണ്ടെത്തിയിരുന്നു. മൂല്യം തെറ്റായിരുന്നെങ്കിലും,അതിന്റെ അടിസ്ഥാന ഘടകം അപേക്ഷികതയിൽ മുങ്ങി കിടക്കുകയായിരുന്നു.

1704 ഇൽ ന്യൂട്ടൺ തന്റെ ഒപ്റ്റിക്സ് എന്ന പുസ്തകം പ്രകാശനം ചെയ്തു.ഒപ്റ്റിക്കൽ സയൻസിന്റെ ഏറ്റവും ബ്രിഹത്തായ കാര്യകാരണങ്ങളോട് കൂടി വിവരിച്ച ലോകത്തെ ഏറ്റവും മികച്ച പുസ്തകമായിരുന്നു അത്. പക്ഷെ ഇതറിനെ അംഗീകരിക്കാൻ ന്യൂട്ടനും തയ്യാറായിരുന്നില്ല. ഗ്രഹങ്ങളുടെ ചലനത്തെയൊക്കെ സ്വാധീനിക്കാൻ കഴിയാത്തത്ര ഘനം കുറഞ്ഞതും ,എന്നാൽ പ്രകാശത്തിനു അമിത വേഗത നൽകാൻ മാത്രം കഴിയുന്നതുമായ ഇതറിനെ ന്യൂട്ടൺ എതിർത്തു . ന്യൂട്ടൺ എതിർത്ത് ന്യൂട്ടൻറെ കണികാ സിദ്ധാന്തം കൂടുതൽ ശരി വെപ്പിക്കാൻ കൂടി വേണ്ടിയായിരുന്നു. തരംഗ സ്വഭാവം പ്രകാശത്തിനില്ല,കണികാ സ്വഭാവമാണെന്നു കാണിക്കുകയും ചെയ്തു.

എന്നാൽ,1802 തോമസ് യങ് interference പരീക്ഷണങ്ങൾനടത്തുകയും ,പ്രകാശം തരംഗമായി തന്നെയാണ് സഞ്ചരിക്കുന്നതെന്നും കണ്ടെത്തി. യങിന്റെ പരീക്ഷങ്ങൾ കൂടുതൽ കൃത്യതയോടെ നടത്തി,അഗസ്റ്റസ് ഫ്രണൽ യാങ്ങിന്റെ കണ്ടെത്തലുകൾ സ്ഥിരീകരിക്കുകയും,അതോടൊപ്പം ഇതറിന്റെ സാധ്യതയും മായിച്ചു കളഞ്ഞു.

---

1862 ഇൽ ജെയിംസ് ക്ലാർക്ക് മാക്‌സ്‌വെൽ വൈദ്യുത കാന്തിക സമീകരണങ്ങൾ രൂപീകരിച്ചു ,കാന്തികതയിലും വൈദ്യുതിയിലും പുതിയ സിദ്ധാന്തങ്ങൾ രൂപീകരിച്ചു. അതിലൂടെ വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗങ്ങളുടെ വേഗത അളന്നെടുത്തപ്പോൾ,പ്രകാശ വേഗത്തിന്റെ വേഗത തന്നെ കണ്ടുപിടിച്ചു. അതിൽ നിന്ന് പ്രകാശവും ഒരു വൈദ്യുത കാന്തിക തരംഗമാകാം എന്ന് മാക്‌സ്‌വെൽ പറഞ്ഞു. പല frequency യിൽ പ്രകാശങ്ങൾ ഉണ്ടാകാമെന്നും പറഞ്ഞു. വർഷങ്ങൾക്ക് ശേഷമാണു ഹേർട്സ് ഇത് പരീക്ഷണത്തിൽകൂടി തെളിയിച്ചത്. കൂടുതൽ കൃത്യതന്ന പരീക്ഷങ്ങളിൽ നിന്ന് റേഡിയോ താരങ്ങൾങ്ങൾ മാർക്കോണി സൃഷ്ടിച്ചു,റേഡിയോയുടെ കണ്ടുപിടിത്തവും നടത്തി.

oscillate ചെയ്യുന്ന വൈദ്യുത തരംഗങ്ങൾ കാന്തിക തരംഗങ്ങളെ സൃഷ്ടിക്കുകയും,അതുപോലെ തിരിച്ചു കാന്തിക തരംഗങ്ങൾ വൈദ്യുത തരംഗങ്ങളെ സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നുവെന്ന് കണ്ടെത്തി.പ്രകാശം ശൂന്യതയിൽ ഉള്ളതിനേക്കാൾ കുറഞ്ഞ വേഗതയിലാണ് സഞ്ചരിക്കുന്നതെന്നും കണ്ടെത്തി. (അത് പ്രകാശ വേഗത കുറഞ്ഞതിനാലല്ല,മരിച്ചു പ്രകാശം കൂടുതൽ സമയമെടുക്കുന്നു എന്നതുകൊണ്ടാണ്)

ഇങ്ങനെയൊക്കെ വലിയ കണ്ടെത്തലുകൾ നടത്തിയെങ്കിലും,മാക്‌സ്‌വെൽ ഇതെർ ന്റെ ഇല്ലായ്മ സ്ഥിരീകരിക്കാൻ ധൈര്യപ്പെട്ടില്ല. കാരണം,പ്രകാശത്തിനു ഒരു സ്ഥിര വേഗതയെന്നു പറയണമെങ്കിൽ,അതിനു ആപേക്ഷികമായി എന്തെങ്കിലും വേണമായിരുന്നു. അത് ഇതര ആണെന്ന് പറഞ്ഞില്ലെങ്കിലും,അല്ലെന്നു പറയാൻ മാക്സ്വെല്ലിനായില്ല.

---

എന്തെങ്കിലും വസ്തുവിന് അപേക്ഷികമായാണോ,അതോ നിരീക്ഷകർ തമ്മിലാണോ പ്രകാശ വേഗത അളക്കേണ്ടത് എന്ന ചിന്ത ഐൻസ്റ്റിനു വന്നതാണ് പിന്നീടുണ്ടായത്. പ്രകാശ വേഗം ശൂന്യതയിൽ നിരീക്ഷകനും പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന source ഉം തമ്മിലാണെന്നു ഐൻസ്റ്റീൻ വാദിച്ചു. രണ്ടിന്റെയും നിരീക്ഷണ ഫലങ്ങൾ ഒന്നായാണ് കൊണ്ട്,ഏതാണ് ശരിയെന്നു പറയാനായില്ല. പിന്നീട് മികെൽസണും മോറിലെയും നടത്തിയ പരീക്ഷണത്തിൽ ഇതെർ അതിന്റെ എല്ലാ തരത്തിലുള്ള രീതിയിലും പരാജപ്പെടുകയായിരുന്നു.

ഇതോടു കൂടി ഐൻസ്റ്റീന്റെ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം അംഗീകരിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്തു. മികെൽസണിന്റെ പരീക്ഷണങ്ങളിൽ വന്ന കാര്യങ്ങളെ ന്യായീകരിച്ചു,ഇതറിനെ വീണ്ടും കൊണ്ടുവരാൻ പലരും ശ്രമിച്ചെങ്കിലും,അതെല്ലാം പരാജയപെട്ടു.

ഫിസ്‌ജെറാൾഡും ലോറന്റ്‌സും,പിന്നീട് ട്രൗട്ടനും നോബിളും അളവുകളിൽ ചുരുങ്ങൽ കണ്ടെത്തുകയും പരീക്ഷണങ്ങളിലൂട തെളിയിക്കുകയും ചെയ്തു, ഇതെല്ലം ഐൻസ്റ്റീന്റെ വാദങ്ങളെ ശരിവച്ചു.

പക്ഷെ ഇപ്പോഴും ലോകം മുഴുവൻ ഐൻസ്റ്റീൻ അംഗീകയ്ക്കപ്പെട്ടിരുന്നില്ല. മണ്ടൻ ന്യായങ്ങളുമായി വന്ന ഒരു ശാസ്ത്ര വിദ്യാർത്ഥി എന്നത് തന്നെയായിരുന്നു ലേബൽ.