സ്ഥലവും കാലവും- ഭാഗം ഒന്ന്‌

വസ്തുക്കളുടെ ചലനത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ഇന്നത്തെ നമ്മുടെ അറിവ് ഗലീലിയോ, ന്യൂട്ടന്‍ എന്നിവരുടെ കാലം മുതല്‍ക്കുള്ളതാണ്. ഒരു വസ്തുവിന്റെ സഹജാവസ്ഥ(natural state) വിരാമ(rest)മാണെന്നും വസ്തു സഞ്ചരിക്കുന്നത് ബലമോ അല്ലെങ്കില്‍ ആവേഗമോ അതില്‍ പ്രയോഗിക്കപ്പെടുമ്പോഴാണ് എന്നും പറഞ്ഞ അരിസ്റ്റോട്ടിലിന്റെ സിദ്ധാന്തത്തിലാണ് അതുവരെ ജനങ്ങള്‍ വിശ്വസിച്ചിരുന്നത്. ഇതു പ്രാകാരം ഭാരമുള്ള ഒരു വസ്തു ഭാരം കുറഞ്ഞ ഒരു വസ്തുവിനേക്കാള്‍ വേഗത്തില്‍ നിപതിക്കണം. കാരണം ഭാരം കൂടിയ വസ്തു ഭൂമിയുടെ കേന്ദ്രത്തിലേക്ക് ശക്തിയായി ആകര്‍ഷിക്കപ്പെടുന്നു എന്നതു കൊണ്ടു തന്നെ. അരിസ്റ്റോട്ടിലിന്റെ പ്രമാണം പ്രപഞ്ചത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന എല്ലാ നിയമങ്ങളും യഥാര്‍ഥമായ ചിന്ത കൊണ്ട് ഗണിച്ചെടുക്കാന്‍ കഴിയുമെന്നുംഇത് നിരീക്ഷണത്തിന് വിധേയമാക്കി പരിശോധിക്കേണ്ട ആവശ്യമില്ലെന്നും അനുശാസിക്കുന്നു. അതുകൊണ്ട് വ്യത്യസ്ത ഭാരമുള്ള വസ്തുക്കള്‍ വ്യത്യസ്ത വേഗതിയിലാണോ ഭൂമിയില്‍ നിപതിക്കുന്നതെന്നു പരീക്ഷിച്ചറിയാന്‍ ഗലീലിയോ മുതിരും വരെ ആരും ശ്രമിച്ചിരുന്നില്ല. അരിസ്‌റ്റോട്ടിലിന്റെ വിശ്വാസം തെറ്റാണെന്ന് ചരിഞ്ഞ ഗോപുരത്തില്‍ നിന്നു വ്യത്യസ്ത ഭാരമുള്ള രണ്ടു വസ്തുക്കള്‍ താഴെക്കിട്ട് ഗലീലിയോ തെളിയിക്കുകയുണ്ടായി എന്നു പറയപ്പെടുന്നു. ഈ കഥ മിക്കവാറും അസത്യമാണ്. എന്നാല്‍ ഗലീലിയോ ഇതിനു സമാനമായ എന്തോ ചെയ്തിട്ടുണ്ട്. അദ്ദേഹം വ്യത്യസ്തമായ ഭാരമുള്ള രണ്ടു പന്തുകളെ ചരിവുതലത്തിലൂടെ താഴോട്ടുരുട്ടി. ഇത് ഭാരമുള്ള വസ്തു കുത്തനെ പതിക്കുന്നതിനു തുല്യമാണ്. മാത്രമല്ല വേഗത വളരെ കുറവായതു കാരണം നിരീക്ഷണം എളുപ്പവുമാണ്. ഗലീലിയോയുടെ നിരീക്ഷണങ്ങള്‍ സൂചിപ്പിക്കുന്നത് വസ്തുഭാരം എത്രയാണെങ്കിലും ഓരോ വസ്തുവും അതിന്റെ വേഗത വര്‍ധിപ്പിക്കുന്നത് തുല്യ നിരക്കിലാണ് എന്നാണ്. ഉദാഹരണത്തിന് 1/10 മീറ്റര്‍ ചരിവുള്ള ഒരു ഭൂതലത്തിലൂടെ ഒരു പന്തുരുട്ടിയാല്‍( ഭാരം എത്രയായാലും) അതിന്റെ വേഗത സെക്കന്റില്‍ ഒരു മീറ്റര്‍, രണ്ടു സെക്കന്റില്‍ രണ്ടു മീറ്റര്‍ എന്ന തോതില്‍ വര്‍ധിക്കുന്നതായി കാണാം. ഒരു ഈയക്കട്ട തൂവലിനേക്കാള്‍ വേഗത്തില്‍ നിപതിക്കാന്‍ കാരണം വായു പ്രതിരോധം കൊണ്ട് തൂവലിന്റെ വേഗത കുറയുന്നു എന്നതുമാത്രമാണ്. അധികം വായു പ്രതിരോധം ഏല്‍ക്കാത്ത രണ്ടു വസ്തുക്കള്‍ താഴോട്ടിട്ടാല്‍ (രണ്ടു വ്യത്യസ്ത ഭാരമുള്ള ഈയക്കട്ടകള്‍) അവ ഒരേ നിരക്കില്‍ നിപതിക്കുന്നു ഗലീലിയോയുടെ കണ്ടെത്തലുകള്‍ ന്യൂട്ടന്‍ അദ്ദേഹത്തിന്റെ നിയമങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ ഉപയോഗിച്ചു. ഒരു വസ്തു ചരിവുതലത്തിലൂടെ താഴോട്ട് ഉരുളുമ്പോള്‍ എല്ലാ സമയത്തും അതില്‍ ഒരേ ബലം പ്രയോഗിക്കപ്പെടുന്നതു മൂലം(അതിന്റെ ഭാരം) വസ്തുവിന് സ്ഥിര വേഗത കിട്ടുമെന്ന് ഗലീലിയോയുടെ പരീക്ഷണങ്ങളില്‍ കണ്ടു. ഇതു കാണിക്കുന്നത് ബലത്തിന്റെ യഥാര്‍ഥ ഫലം മുന്‍പ് വിചാരിച്ചിരുന്നതുപോലെ വസ്തുവിനെ ചലിപ്പിക്കാനല്ല, മറിച്ച് വസ്തുവിന്റെ വേഗത മാറ്റാനാണ് എന്നാണ്. ഒരു വസ്തുവില്‍ ബലം പ്രയോഗിക്കപ്പെടാത്തിടത്തോളം അത് നേര്‍രേഖയില്‍ തന്നെ സഞ്ചരിക്കുന്നു. 1687ല്‍ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ന്യൂട്ടന്റെ ‘ പ്രകൃതി ദര്‍ശനത്തിന്റെ ഗണിതശാസ്ത്രങ്ങള്‍’ ( principia mathematica) എന്ന ഗ്രന്ഥത്തിലാണ് ഈ ആശയം ആദ്യമായും വ്യക്തമായും പ്രസ്താവിച്ചത്. ഇതിനെ ന്യൂട്ടന്റെ ഒന്നാം നിയമം എന്നു പറയുന്നു. ഒരു വസ്തുവില്‍ ബലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോള്‍ എന്തു സംഭവിക്കുന്നുവെന്ന് ന്യൂട്ടന്റെ രണ്ടാം നിയമം വിശദീകരിക്കുന്നു. ബലത്തിന്റെ ആനുപാതിക നിരക്കില്‍ വസ്തുവിന്റെ വേഗത മാറുന്നു അല്ലെങ്കില്‍ ത്വരണം( acccileration) കിട്ടുന്നു എന്നാണ് വ്യക്തമാക്കുന്നത്. ഉദാഹണത്തിന് ബലം രണ്ടിരട്ടിയാകുമ്പോള്‍ ത്വരണവും രണ്ടിരട്ടിയാകും. പിണ്ഡം(mass, ദ്രവത്തിന്റെ അളവ്) കൂടുമ്പോള്‍ ത്വരണം കുറയുന്നു. ഒരു വസ്തുവിലും അതിന്റെ പിണ്ഡമുള്ള മറ്റൊരുവസ്തുവിലും ഒരേ ബലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോള്‍ രണ്ടാമത്തേതില്‍ ത്വരണം പകുതിയാണ്. ഒരു കാര്‍ എന്‍ജിന്‍ ശക്തി കൂട്ടുമ്പോള്‍ അതിന്റെ ത്വരണം വര്‍ധിക്കുന്നു എന്നത് പരിചിതമായ ഉദാഹരണമാണ്. എന്നാല്‍ കാറിന്റെ ഭാരം കൂടുമ്പോള്‍ അതേ എന്‍ജിന്റെ ത്വരണം കുറയുന്നു. ചലന നിയമങ്ങള്‍ക്ക് പുറമേ ന്യൂട്ടന്‍ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ബലത്തെ വിശദീകരിക്കാന്‍ മറ്റൊരു നിയമം കൂടി കണ്ടെത്തി. ഒരു വസ്തുവും മറ്റേതു വസ്തുവിനെയും ആകര്‍ഷിക്കുന്ന ബലം വസ്തുക്കളുടെ പിണ്ഡത്തിന് അുനുപാതികമാണ്. രണ്ടു വസ്തുക്കളില്‍(Aയും Bയും) ഏതെങ്കിലും ഒന്നിന്റെ പിണ്ഡം ഇരട്ടിയാകുമ്പോള്‍ അവ തമ്മിലുള്ള ആകര്‍ഷണ ബലവും ഇരട്ടിയാകുന്നു. കാരണം ഇപ്പോഴത്തെ A എന്ന വസ്തു ആദ്യത്തെ A എന്ന വസ്തുവിന്റ ഇരട്ടി പിണ്ഡം കൊണ്ടാണ് ഉണ്ടാക്കിയിരിക്കുന്നത്. രണ്ടും B എന്ന വസ്തുവിനെ ആദ്യത്തെ ബലം കൊണ്ട് ആകര്‍ഷിക്കുന്നുവെന്ന് കരുതുക. അപ്പോള്‍ Aയും Bയും തമ്മിലുള്ള ആകെ ബലം ആദ്യത്തെ ബലത്തിന്റെ ഇരട്ടിയായിരിക്കും. ഒരു വസ്തുവിന് രണ്ടിരട്ടി പിണ്ഡവും മറ്റേതിനു മൂന്നിരട്ടി പിണ്ഡവും ഉണ്ടാകുമ്പോള്‍ ബലം ആദ്യത്തേക്കാളും ആറിരട്ടിയായി മാറുന്നു. അപ്പോള്‍ എല്ലാ വസ്തുക്കളും ഒരേ നിരക്കില്‍ നിപതിക്കുന്നത് എന്താണെന്നു മനസിലാകും. ഇരട്ടി ഭാരമുള്ള വസ്തുവിന് താഴോട്ട് ഇരട്ടി ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ബലം ഉണ്ടായിരിക്കും. എന്നാലിതിന് ഇരട്ടി പിണ്ഡവും ഉണ്ട്. ന്യൂട്ടന്റെ രണ്ടാം നിയമപ്രകാരം ഈ രണ്ടു പ്രക്രിയകളും അന്യോന്യം നിരസിതമാകുന്നു. ( exactly cancel). അതുകൊണ്ട് എല്ലാ വസ്തുക്കള്‍ക്കും ഒരേ ത്വരണം കിട്ടുന്നു വസ്തുക്കള്‍ തമ്മിലുള്ള അകലം കൂടുന്നതനുസരിച്ച് ബലം കുറയുന്നു എന്ന് ന്യൂട്ടന്റെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ നിയമം അനുശാസിക്കുന്നു. ഒരു നക്ഷത്രത്തിന്റെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണബലം, പകുതി അകലത്തില്‍ നില്‍ക്കുന്ന അതേ പോലുള്ള നക്ഷത്രത്തിന്റെ 1/4 ഭാഗമായിരിക്കും എന്ന് ന്യൂട്ടന്റെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ നിയമം പറയുന്നു. ഈ നിയമം ഭൂമി, ചന്ദ്രന്‍, മറ്റു ഗ്രഹങ്ങള്‍ എന്നിവയുടെ ഭ്രമണ പഥത്തെ കൃത്യമായി പ്രവചിക്കുന്നു. ഒരൂ നക്ഷത്രത്തിന്റെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ബലം അകലത്തിനനുസരിച്ച വേഗത്തില്‍ കുറഞ്ഞിരുന്നെങ്കില്‍ ഗ്രഹങ്ങളുടെ ഭ്രമണപഥങ്ങള്‍ ദീര്‍ഘവൃത്തീയമാകുമായിരുന്നില്ല. അവ സൂര്യനിലേക്ക് സര്‍പ്പിളമായി സഞ്ചരിക്കുകയും ചെയ്യുമായിരുന്നു. ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ബലം സാവധാനത്തിലാണ് കുറയുന്നതെങ്കില്‍ അകലെയുള്ള നക്ഷത്രങ്ങളുടെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ബലം ഭൂമിയുടേതിനേക്കാള്‍ മുന്തി നിന്നേക്കാം. അരിസ്റ്റോട്ടിലിന്റെയും ഗലീലിയോ, ന്യൂട്ടന്‍ എന്നിവരുടെയും ആശയങ്ങള്‍ തമ്മിലുണ്ടായ ഒരു വലിയ അന്തരം അരിസ്‌റ്റോട്ടില്‍ ഒരു ‘ അധിമതവിരാമവസ്ഥ’യില്‍ ( Preferred state of rest) വിശ്വസിച്ചിരുന്നു എന്നതാണ്. അതായത് ബലമോ ആവേഗമോ അനുഭവപ്പെടാത്ത സമയത്ത് ഏതൊരു വസ്തുവും സ്വീകരിക്കുന്ന അവസ്ഥ. പ്രത്യേകിച്ചും ഭൂമി വിരാമാവസ്ഥയിലാണെന്ന് അദ്ദേഹം വിശ്വസിച്ചു. എന്നാല്‍ ന്യൂട്ടന്റെ നിയമങ്ങളില്‍ നിന്ന് ഒരു അദ്വിതീയ പ്രാമാണിക വിരാമം(Unique standard of rest) ഇല്ല എന്നു മനസിലാക്കാവുന്നതാണ്. A എന്ന വസ്തു വിരാമത്തിലുംB എന്ന വസ്തു A യെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം സ്ഥിര വേഗതിയിലുമാണ്. അല്ലെങ്കില്‍ ഇതിനു സമാനമായ B എന്ന വസ്തു വിരാമാവസ്ഥയിലും A എന്ന വസ്തു ചലനാവസ്ഥയിലുമാണെന്നു പറയാം. ഉദാഹരണത്തിന് ഒരു നിമിഷത്തേയ്ക്കു ഭൂമിയുടെ ചലനവും സൂര്യനു ചുറ്റുമുള്ള അതിന്റെ ഭ്രമണവും റദ്ദാക്കുന്നുവെന്നിരിക്കട്ടെ. അപ്പോള്‍ ഭൂമി വിരമാവസ്ഥയിലും അതിലുള്ള തീവണ്ടി 90 മൈല്‍ വേഗതയില്‍ വടക്കോട്ട് സഞ്ചരിക്കുന്ന അവസ്ഥയിലുമാണ്. അല്ലെങ്കില്‍ ഇതു തീവണ്ടി വിരാമാവസ്ഥയില്‍ സ്ഥിതി ചെയ്യുകയും ഭൂമി മണിക്കൂറില്‍ 90 മൈല്‍ വേഗതയില്‍ തെക്കോടു സഞ്ചരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നതിനു സമാനമാണ്. ട്രെയ്ന്‍ സഞ്ചരിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന വസ്തുക്കളുമായി പരീക്ഷണം നടത്തിയാല്‍ ന്യൂട്ടന്റെ എല്ലാ നിയമങ്ങളും ഇവിടെ പരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നുവെന്ന് കാണാന്‍ കഴിയും. ഉദാഹരണത്തിന് ട്രെയ്‌നകത്തു വച്ചു ടേബിള്‍ ടെന്നിസ് കളിക്കുമ്പോള്‍ പാതയ്ക്കരികിലെ മേശപ്പുറത്തുള്ള പന്തിനെപ്പോലെ പന്ത് ന്യൂട്ടന്റെ നിയമങ്ങളെ അനുസരിക്കുന്നു. അതുകൊണ്ട് ട്രെയ്‌നാണോ ഭൂമിയാണോ സഞ്ചരിക്കുന്നത് എന്നു കണ്ടുപിടിക്കാന്‍ യാതൊരു വഴിയുമില്ല.

Generated from archived content: kalathinte7.html Author: stephen_hoking

അഭിപ്രായങ്ങൾ

അഭിപ്രായങ്ങൾ

അഭിപ്രായം എഴുതുക

Please enter your comment!
Please enter your name here

 Click this button or press Ctrl+G to toggle between Malayalam and English