ആറ്‌

2. സ്ഥലരാശിയും സമയവും

വസ്‌തുക്കളുടെ ചലനത്തെക്കുറിച്ചുളള നമ്മുടെ ഇന്നത്തെ ആശയങ്ങൾ ഗലീലിയോ, ന്യൂട്ടൻ എന്നിവരുടെ കാലം മുതലുളളതാണ്‌. അതിനുമുമ്പ്‌ ജനങ്ങൾ അരിസ്‌റ്റോട്ടിലിനെ വിശ്വസിച്ചു. ഒരു വസ്‌തുവിന്റെ സ്വാഭാവികമായ അവസ്ഥ നിശ്ചലതയാണെന്നും ഒരു ബാഹ്യശക്തിയോ ആഘാതമോ ഉണ്ടായാൽ മാത്രമേ അത്‌ ചലിക്കുകയുളളുവെന്നും അദ്ദേഹം പറഞ്ഞു. ഇതിൽ നിന്നും നാം മനസ്സിലാക്കേണ്ടത്‌ ഒരു ഭാരമുളള വസ്‌തു ഭാരമില്ലാത്ത വസ്‌തുവിനെക്കാൾ വേഗത്തിൽ വീഴും എന്നാണ്‌. കാരണം, അത്‌ കൂടുതൽ ശക്തിയോടെ ഭൂമിയിലേക്ക്‌ വലിക്കപ്പെടുന്നു. അരിസ്‌റ്റോട്ടിൽ പാരമ്പര്യം മറ്റൊന്നും കൂടി ഉയർത്തിക്കാട്ടുന്നു. അതായത്‌ പ്രപഞ്ചത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന എല്ലാ നിയമങ്ങളും വെറും ചിന്ത കൊണ്ടുമാത്രം ഗ്രഹിക്കാൻ സാധിക്കും; അത്‌ നിരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ പരിശോധിക്കേണ്ട ആവശ്യമില്ല. അതുകൊണ്ട്‌ ഗലീലിയോ വരെ ആരും വ്യത്യസ്ത ഭാരമുളള വസ്‌തുക്കൾ വ്യത്യസ്ത വേഗത്തിലാണോ പതിക്കുന്നത്‌ എന്ന്‌ നോക്കാൻ മെനക്കെട്ടില്ല. ഗലീലിയോ പിസയിലെ ചരിഞ്ഞ ഗോപുരത്തിൽനിന്ന്‌ ഭാരമുളള വസ്‌തുക്കൾ താഴേക്കിട്ടുകൊണ്ടാണ്‌ അരിസ്‌റ്റോട്ടിലിന്റെ വിശ്വാസം തെറ്റാണെന്ന്‌ തെളിയിച്ചതെന്ന്‌ പറയപ്പെടുന്നു. ഈ കഥ മിക്കവാറും തെറ്റാണെന്ന്‌ തീർച്ചയാണ്‌; പക്ഷേ ഗലീലിയോ തത്തുല്യമായ കാര്യം തന്നെയാണ്‌ ചെയ്‌തത്‌. അദ്ദേഹം വ്യത്യസ്‌ത ഭാരമുളള ഗോളങ്ങൾ ഒരു മിനുസമായ ചരിവിലൂടെ ഉരുട്ടി. ഇത്‌ കുത്തനെ വീഴുന്നതിന്‌ തുല്യം തന്നെയാണ്‌ അതേസമയം നിരീക്ഷിക്കാൻ എളുപ്പമാണ്‌. കാരണം വേഗത കുറഞ്ഞിരിക്കും. ഓരോ ഗോളത്തിന്റെയും വേഗത അതിന്റെ തൂക്കം എന്തു തന്നെയായാലും, ഒരേ തോതിലാണ്‌ കൂടിക്കൊണ്ടിരുന്നതെന്ന്‌ ഗലീലിയോവിന്റെ കണക്കുകൾ കാണിച്ചു. ഉദാഹരണത്തിന്‌ ഒരു ചരുവിൽ ഒരു ഗോളം സ്വയം ഉരുളാൻ അനുവദിക്കുക. നിങ്ങൾ പത്തുമീറ്റർ പോകുമ്പോൾ ഗോളം ഒരു മീറ്റർ താഴേയ്‌ക്കു വരുന്നുവെങ്കിൽ ഗോളം, അതെത്ര ഭാരമുളളതായാലും ആദ്യത്തെ സെക്കന്റിനുശേഷം സെക്കന്റിൽ ഒരു മീറ്ററും രണ്ടാമത്തെ സെക്കന്റിനുശേഷം സെക്കന്റിൽ രണ്ടു മീറ്ററും എന്നിങ്ങനെ വേഗതയിൽ താഴേയ്‌ക്ക്‌ ഉരുണ്ടുകൊണ്ടിരിക്കും. തീർച്ചയായും ഒരു ഈയക്കട്ടി ഒരു തൂവലിനേക്കാൾ വേഗതയിൽ താഴേയ്‌ക്ക്‌ വീഴും. അത്‌, പക്ഷേ, വായുവിന്റെ പ്രതിരോധശക്തി തൂവലിന്റെ വേഗത കുറയ്‌ക്കുന്നതു കാരണമാണ്‌. വായുവിന്റെ പ്രതിരോധശക്‌തി കുറഞ്ഞ വസ്‌തുക്കൾ, ഉദാഹരണത്തിന്‌, വ്യത്യസ്‌ത ഭാരമുളള രണ്ട്‌ ഈയക്കട്ടികൾ, താഴേയ്‌ക്കിടുകയാണെങ്കിൽ അവ ഒരേ തോതിൽ വീണുകൊണ്ടിരിക്കും.

ഗലീലിയോയുടെ ഈ കണക്കുകളാണ്‌ ന്യൂട്ടൻ തന്റെ ചലന നിയമങ്ങൾക്ക്‌ അടിസ്ഥാനമായെടുത്തത്‌. ഗലീലിയോയുടെ പരീക്ഷണങ്ങളിൽ, ഒരു വസ്‌തു ചരിവിലൂടെ ഉരുളുമ്പോൾ ആ വസ്‌തുവിൽ എല്ലായ്‌പ്പോഴും തുല്യമായ ഒരു ചാലകശക്‌തി (അതിന്റെ ഭാരം) പ്രവർത്തിക്കുന്നു. അത്‌ വസ്‌തുവിന്റെ വേഗത തുടർച്ചയായി കൂട്ടിക്കൊണ്ടിരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു ശക്തിയുടെ യഥാർത്ഥ പ്രവർത്തനഫലം ഒരു വസ്‌തുവിന്റെ വേഗതയിൽ മാറ്റമുണ്ടാക്കുന്നതാണ്‌, അല്ലാതെ, മുമ്പ്‌ കരുതിയിരുന്നതുപോലെ, ഒരു വസ്‌തുവിന്‌ ചലനശേഷി നല്‌കുക മാത്രമല്ല. ഒരു വസ്‌തുവിൽ യാതൊരു ശക്തിയും പ്രവർത്തിക്കാതിരിക്കുമ്പോൾ, അത്‌, അതിന്റെ വേഗതയിൽ മാറ്റമില്ലാതെ, ഒരേ നേർരേഖയിൽ സഞ്ചരിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുമെന്നും ഇതിൽ നിന്ന്‌ മനസ്സിലാക്കാം. 1687-ൽ, ആദ്യമായി പ്രസിദ്ധപ്പെടുത്തിയ ന്യൂട്ടന്റെ പ്രിൻസിപ്പിയ മാത്തമാറ്റിക്കയിൽ ഈ ആശയം വളരെ വ്യക്തമായി പ്രസ്താവിച്ചിരുന്നു. ഇതിനാണ്‌ ന്യൂട്ടന്റെ ആദ്യനിയമം എന്ന്‌ പറയുന്നത്‌. വസ്‌തുവിൽ ഒരു ബാഹ്യശക്‌തി പ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ എന്ത്‌ സംഭവിക്കുന്നു എന്നാണ്‌ ന്യൂട്ടന്റെ രണ്ടാമത്തെ നിയമത്തിൽ പറയുന്നത്‌. ശക്തിയുടെ നേർ അനുപാതത്തിൽ വസ്‌തു ത്വരിതഗതിയിലാവുന്നു അഥവാ അതിന്റെ വേഗതയിൽ മാറ്റം വരുന്നു. (ഉദാഹരണത്തിന്‌ ശക്തി ഇരട്ടിയാവുമ്പോൾ ത്വരണവും ഇരട്ടിയാവുന്നു) അതുപോലെ വസ്‌തുവിന്റെ പിണ്ഡം കൂടുമ്പോൾ ത്വരണം കുറയുന്നു. ഒരേ ശക്തി ഇരട്ടി പിണ്ഡമുളള ഒരു വസ്‌തുവിൽ പ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ ത്വരണം പകുതിയാവുന്നു. ഒരു കാറിന്റെ പരിചിതമായ ഒരു ഉദാഹരണമെടുക്കാംഃ എഞ്ചിന്റെ ശക്‌തി കൂടുമ്പോൾ ത്വരണവും കൂടുന്നു. അതേസമയം എഞ്ചിൻ മാറ്റമില്ലാതെ കാറിന്റെ ഭാരം കൂടുമ്പോൾ ത്വരണം കുറയുന്നു.

ചലന നിയമങ്ങൾക്കു പുറമേ ഗുരുത്വാകർഷണ ശക്തിയെ വിശദീകരിക്കുന്ന മറ്റൊരു നിയമവും ന്യൂട്ടൻ കണ്ടുപിടിച്ചു. അതനുസരിച്ച്‌ എല്ലാവസ്‌തുക്കളും മറ്റ്‌ എല്ലാവസ്‌തുക്കളെയും അവയുടെ പിണ്ഡത്തിന്റെ നേർ അനുപാതത്തിലുളള ശക്‌തിയോടെ ആകർഷിക്കുന്നു. അപ്രകാരം രണ്ടു വസ്‌തുക്കളിൽ ഒന്നിന്റെ (എ എന്നിരിക്കട്ടെ) പിണ്ഡം ഇരട്ടിച്ചാൽ അവ തമ്മിലുളള ആകർഷണശക്‌തിയും ഇരട്ടിക്കും. ഇത്‌ ആരും പ്രതീക്ഷിക്കുന്നതു തന്നെയാണ്‌ കാരണം പുതിയ വസ്‌തു (എ) മുമ്പുണ്ടായിരുന്ന അതേ പിണ്ഡമുളള രണ്ടെണ്ണം കൂടിയതാണെന്നു കരുതാമല്ലോ. ഓരോന്നും മുമ്പുണ്ടായിരുന്ന ശക്‌തിയിൽ ബി യെ ആകർഷിക്കും. അങ്ങനെ എയും ബിയും തമ്മിലുളള മൊത്തം ശക്‌തി മുമ്പുണ്ടായിരുന്ന ശക്‌തിയുടെ ഇരട്ടിയാവുന്നു. ഇനി ഒരു വസ്‌തുവിന്‌ ഇരട്ടിയും മറ്റേതിന്‌ രണ്ടിരട്ടിയും പിണ്ഡം ഉണ്ടെന്നിരിക്കട്ടെ അപ്പോൾ രണ്ടു വസ്‌തുക്കൾ തമ്മിലുളള ആകർഷണശക്തി ആറു മടങ്ങായി മാറുന്നു. എല്ലാ വസ്‌തുക്കളും ഒരേ തോതിൽ താഴേക്ക്‌ വീഴുന്നതിന്റെ കാരണം ഇപ്പോൾ നമുക്ക്‌ മനസ്സിലാക്കാൻ കഴിയും. ഇരട്ടി ഭാരമുളള ഒരു വസ്‌തുവിന്‌ ഇരട്ടി ഗുരുത്വാകർഷണശക്‌തി താഴേയ്‌ക്കു വലിയ്‌ക്കുന്നു. പക്ഷെ അതിന്‌ ഇരട്ടി പിണ്ഡമുണ്ട്‌. ന്യൂട്ടന്റെ രണ്ടാം നിയമമനുസരിച്ച്‌ ഈ രണ്ടു മാറ്റങ്ങളും പരസ്‌പരം ഇല്ലാതാവും. അതിനാൽ ത്വരണം എല്ലായ്‌പ്പോഴും ഒരുപോലെയായിരിക്കും.

ന്യൂട്ടന്റെ ഗുരുത്വാകർഷണ സിദ്ധാന്തം മറ്റൊരു കാര്യം കൂടി പറയുന്നു. അതായത്‌ വസ്‌തുക്കൾ കൂടുതൽ അകലെയായിരിക്കുമ്പോൾ ആകർഷണശക്‌തി കുറയുന്നു. ഒരു നക്ഷത്രത്തിന്റെ ഗുരുത്വാകർഷണശക്‌തി പകുതി ദൂരത്തുളള അതുപോലുളള ഒരു നക്ഷത്രത്തിന്റെ ആകർഷണശക്‌തിയുടെ കൃത്യം നാലിലൊന്നായിരിക്കുമെന്ന്‌ ഈ സിദ്ധാന്തം പറയുന്നു. ഈ നിയമം ഭൂമി, ചന്ദ്രൻ, ഗ്രഹങ്ങൾ മുതലായവയുടെ ഭ്രമണപഥങ്ങൾ വളരെ കൃത്യമായി പ്രവചിക്കുന്നു. നിയമം ഇങ്ങനെയായിരുന്നില്ലെങ്കിൽ അഥവാ ആകർഷണശക്‌തി ദൂരം കൂടുന്നതനുസരിച്ച്‌ കൂടുതൽ വേഗത്തിൽ കുറഞ്ഞുകൊണ്ടിരിക്കുകയായിരുന്നുവെങ്കിൽ, ഗ്രഹങ്ങളുടെ ഭ്രമണപഥം ദീർഘവൃത്താകൃതിയാകുമായിരുന്നില്ല. മറിച്ച്‌ അതിന്റെ വ്യാപ്‌തി ചുരുങ്ങി ചുരുങ്ങി സൂര്യനിൽ പതിക്കുമായിരുന്നു. അതേസമയം ഗുരുത്വാകർഷണശക്‌തി കൂടുതൽ സാവധാനത്തിലാണ്‌ കുറയുന്നതെങ്കിൽ വിദൂര നക്ഷത്രങ്ങളിൽ നിന്നുളള ആകർഷണശക്‌തി ഭൂമിയുടേതിനെക്കാൾ കൂടുതലായിരിക്കും.

അരിസ്‌റ്റോട്ടിലിന്റെ ആശയങ്ങളും ഗലീലിയോയുടേയും ന്യൂട്ടന്റെയും ആശയങ്ങളും തമ്മിലുളള വലിയൊരു വ്യത്യാസം അരിസ്‌റ്റോട്ടിൽ ഒരു വസ്‌തു ഒരു ശക്‌തിക്കോ ആഘാതത്തിനോ വിധേയമല്ലാത്തപ്പോൾ നിശ്ചലാവസ്ഥ സ്വീകരിക്കുമെന്ന്‌ വിശ്വസിച്ചു എന്നതാണ്‌. പ്രത്യേകിച്ചും അദ്ദേഹം ഭൂമി നിശ്ചലമാണെന്ന്‌ കരുതി. പക്ഷേ ന്യൂട്ടന്റെ നിയമങ്ങൾ പ്രകാരം നിശ്ചലതക്ക്‌ കേവലമായൊരു മാനദണ്ഡമില്ല. എ എന്ന വസ്‌തു നിശ്ചലവും ബി എന്ന വസ്‌തു സ്ഥിരവേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നുവെന്നും അല്ലെങ്കിൽ ബി എന്ന വസ്‌തു എയെ അപേക്ഷിച്ച്‌ നിശ്ചലവും എ സ്ഥിരവേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നുവെന്നും പറയുന്നത്‌ ഒരുപോലെ ശരിയായിരിക്കും. ഉദാഹരണത്തിന്‌ ഒരു നിമിഷത്തേക്ക്‌ നാം ഭൂമിയുടെ സ്വന്തം ഭ്രമണവും സൂര്യനു ചുറ്റുമുളള ഭ്രമണവും മാറ്റിവെക്കുകയാണെങ്കിൽ, ഭൂമി നിശ്ചലവും അതിലൂടെ ഒരു തീവണ്ടി മണിക്കൂറിൽ 90 നാഴിക വേഗത്തിൽ വടക്കോട്ടോടുകയാണെന്ന്‌ പറയാം അതല്ലെങ്കിൽ തീവണ്ടി നിശ്ചലമാണെന്നും ഭൂമി മണിക്കൂറിൽ 90 നാഴിക വേഗതയിൽ തെക്കോട്ടോടുകയാണെന്നും പറയാം. തീവണ്ടിയുടെ അകത്ത്‌ ചലിക്കുന്ന വസ്‌തുക്കൾ കൊണ്ട്‌ പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തിയാലും ന്യൂട്ടന്റെ എല്ലാ നിയമങ്ങളും ശരിയായിരിക്കും. ഉദാഹരണത്തിന്‌ തീവണ്ടിയിൽ പിങ്ങ്‌ പോങ്ങ്‌ കളിക്കുകയാണെങ്കിൽ തീവണ്ടിയിലുളള പന്ത്‌ പാതയുടെ അരികിൽ വെച്ചിട്ടുളള മേശമേലുളള പന്ത്‌ പോലെ തന്നെ ന്യൂട്ടന്റെ എല്ലാ നിയമങ്ങളും അനുസരിക്കുന്നുവെന്ന്‌ കാണാൻ കഴിയും. അതുകൊണ്ട്‌ തീവണ്ടിയാണോ ഭൂമിയാണോ സഞ്ചരിക്കുന്നത്‌ എന്നു പറയാൻ നിർവ്വാഹമില്ല.

നിശ്ചലാവസ്ഥക്ക്‌ കേവലമായ ഒരു മാനദണ്ഡത്തിന്റെ അഭാവം കാരണം വ്യത്യസ്‌തസമയത്ത്‌ നടക്കുന്ന രണ്ട്‌ സംഭവങ്ങൾ ഒരേ സ്ഥാനത്താണോ നടന്നതെന്ന്‌ നിർണ്ണയിക്കാനാവുകയില്ല. ഉദാഹരണത്തിന്‌ തീവണ്ടിയിലുളള നമ്മുടെ പിങ്ങ്‌ പൊങ്ങ്‌ പന്ത്‌ ഒരു സെക്കന്റ്‌ ഇടവിട്ട്‌ രണ്ട്‌ തവണ ഒരേ സ്ഥാനത്ത്‌ മേശമേലടിച്ച്‌ പൊങ്ങുകയാണെന്നു കരുതുക. പാതവക്കത്തുളള ഒരാൾക്ക്‌ ഈ രണ്ട്‌ പൊങ്ങലുകളും ഏകദേശം 40 മീറ്ററകലെയായി തോന്നും. കാരണം, തീവണ്ടി ഇതിനിടയിൽ അത്രയും ദൂരം പാതയിലൂടെ മുന്നോട്ട്‌ സഞ്ചരിച്ചിരിക്കും. കേവലമായ നിശ്ചലാവസ്ഥയുടെ ഈ അഭാവം ഒരു സംഭവത്തിന്‌ സ്ഥലരാശിയിൽ അരിസ്‌റ്റോട്ടിൽ കരുതിയപോലെ ഒരു കേവല സ്ഥാനം കല്പിക്കുന്നതിന്‌ തടസ്സമാവുന്നു. സംഭവങ്ങളുടെ സ്ഥാനങ്ങളും അവ തമ്മിലുളള ദൂരങ്ങളും തീവണ്ടിയ്‌ക്കകത്തുളള വ്യക്തിക്കും പുറത്ത്‌ ട്രാക്കിനടുത്ത്‌ നില്‌ക്കുന്ന വ്യക്തിക്കും വ്യത്യസ്‌തമായിരിക്കും. അതിൽ ഒന്ന്‌ മറ്റൊന്നിനേക്കാൾ കൃത്യമാണെന്ന്‌ പറയുവാൻ കാരണങ്ങളൊന്നും തന്നെയില്ല.

ഈ കേവല സ്ഥാനത്തിന്റെ അഥവാ കേവല സ്ഥലരാശിയുടെ അഭാവം ന്യൂട്ടനെ വളരെ അസ്വസ്ഥനാക്കി. കാരണം, ഇത്‌ പരമമായ ദൈവം എന്ന അദ്ദേഹത്തിന്റെ ആശയവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നില്ല. വാസ്‌തവത്തിൽ, സ്വന്തം നിയമങ്ങൾ തന്നെ കേവല സ്ഥലരാശിയുടെ അഭാവം സൂചിപ്പിച്ചുവെങ്കിലും അത്‌ വിശ്വസിക്കാൻ അദ്ദേഹം വിസമ്മതിച്ചു. അദ്ദേഹത്തിന്റെ ഈ യുക്തിരഹിതമായ വിശ്വാസത്തെ പലരും നിശിതമായി വിമർശിച്ചു. എല്ലാ ലൗകിക വസ്‌തുക്കളും സമയവും സ്ഥലവുമെല്ലാം മായയാണെന്ന്‌ വിശ്വസിച്ചിരുന്ന ബിഷപ്പ്‌ ബർക്കിലി എന്ന തത്വചിന്തകനായിരുന്നു അവരിൽ പ്രമുഖൻ. പ്രസിദ്ധനായ ഡോ.ജോൺസനോട്‌ ബർക്കലിയുടെ അഭിപ്രായം പറഞ്ഞപ്പോൾ അദ്ദേഹം “ഞാൻ അതിനെ ഇങ്ങനെ നിഷേധിക്കുന്നു” എന്നു ഒരു വലിയ പാറയെ കാലു കൊണ്ടു തട്ടിയിട്ട്‌ അലറി.

അരിസ്‌റ്റോട്ടിലും ന്യൂട്ടനും കേവല സമയത്തിൽ വിശ്വസിച്ചു. അതായത്‌ നമുക്ക്‌ രണ്ട്‌ സംഭവങ്ങൾ തമ്മിലുളള സമയവ്യത്യാസം അപ്രമാദിതമായി അളക്കാമെന്നും നല്ല ഘടികാരമാണെങ്കിൽ ആര്‌ അളന്നാലും ഈ സമയം ഒന്നു തന്നെയായിരിക്കും എന്നും അവർ വിശ്വസിച്ചു. സമയം സ്ഥലരാശിയിൽ നിന്നും തികച്ചും വ്യത്യസ്‌തവും സ്വതന്ത്രവുമാണ്‌. ഇതാണ്‌ മിക്കവരും സാമാന്യബോധത്തിന്‌ നിരക്കുന്ന വീക്ഷണം എന്ന്‌ കരുതുക. പക്ഷെ നമുക്ക്‌ സ്ഥലരാശിയേയും സമയത്തേയും കുറിച്ചുളള നമ്മുടെ ആശയങ്ങൾ മാറ്റേണ്ടി വന്നു. നമ്മുടെ വ്യക്തവും വിവേകപൂർവവുമായ ആശയങ്ങൾ ആപ്പിൾ, ഗ്രഹങ്ങൾ തുടങ്ങിയ താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ വേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നവയുടെ കാര്യത്തിൽ നല്ലവണ്ണം ഫലിക്കുമെങ്കിലും അവ പ്രകാശവേഗതയോടടുത്ത്‌ സഞ്ചരിക്കുന്ന വസ്‌തുക്കളുടെ കാര്യത്തിൽ തീരെ ഫലിക്കുന്നില്ല.

Generated from archived content: samayam6.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