মহাকর্ষ

From LTRC

Law of Gravity

পদার্থবিজ্ঞানে, মহাকর্ষ (ওজন[1]), যা গ্র্যাভিটেশন বা মহাকর্ষীয় মিথস্ক্রিয়া নামেও পরিচিত,[2] হলো একটি মৌলিক মিথস্ক্রিয়া, যাকে এমন একটি বল হিসেবে বর্ণনা করা যেতে পারে যা বস্তুসমূহকে একে অপরের দিকে আকর্ষণ করে।

আদি মহাবিশ্বের আদিম হাইড্রোজেন মেঘ এবং কৃষ্ণবস্তুর গুচ্ছের মধ্যে মহাকর্ষীয় আকর্ষণ হাইড্রোজেন গ্যাসকে একত্রিত হতে সাহায্য করেছিল, যা শেষ পর্যন্ত ঘনীভূত হয়ে এবং ফিউশন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে নক্ষত্র তৈরি করেছিল। বৃহত্তর পরিসরে এর ফলে ছায়াপথ এবং ছায়াপথগুচ্ছ সৃষ্টি হয়েছে, তাই মহাবিশ্বের বৃহৎ কাঠামোর প্রধান চালিকাশক্তি হলো মহাকর্ষ। মহাকর্ষের পাল্লা অসীম, যদিও বস্তুসমূহ একে অপরের থেকে দূরে সরে গেলে এর প্রভাব দুর্বল হয়ে পড়ে।

মহাকর্ষকে সাধারণ আপেক্ষিকতা তত্ত্বের মাধ্যমে বর্ণনা করা হয়, যা ১৯১৫ সালে আলবার্ট আইনস্টাইন প্রস্তাব করেছিলেন। এই তত্ত্ব মহাকর্ষকে ভরের অসম বণ্টনের কারণে সৃষ্ট স্থানকালের বক্রতা হিসেবে ব্যাখ্যা করে। স্থানকালের এই বক্রতার সবচেয়ে চরম উদাহরণ হলো কৃষ্ণগহ্বর, যার ঘটনা দিগন্ত অতিক্রম করার পর কোনো কিছুই—এমনকি আলোও—এখান থেকে বেরিয়ে আসতে পারে না।[3] তবে, অধিকাংশ প্রয়োগের ক্ষেত্রে, মহাকর্ষকে নিউটনের মহাকর্ষীয় সূত্রের মাধ্যমে যথেষ্ট নির্ভুলভাবে বর্ণনা করা যায়। এই সূত্র অনুযায়ী, যেকোনো দুটি বস্তুর মধ্যে আকর্ষণ বল তাদের ভরের গুণফলের সমানুপাতিক এবং তাদের মধ্যবর্তী দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক।

বিজ্ঞানীরা এমন একটি তত্ত্ব খুঁজছেন যা কোয়ান্টাম বলবিজ্ঞানের কাঠামোর মধ্যে মহাকর্ষকে বর্ণনা করতে পারে (কোয়ান্টাম মহাকর্ষ),[4] যা মহাকর্ষ এবং পদার্থবিজ্ঞানের অন্যান্য পরিচিত মৌলিক মিথস্ক্রিয়াগুলোকে একটি একক গাণিতিক কাঠামোর (একটি সর্বজনীন তত্ত্ব) অধীনে নিয়ে আসবে।[5]

পৃথিবীর মতো কোনো গ্রহীয় বস্তুর পৃষ্ঠে, মহাকর্ষ বল বস্তুর কেন্দ্রের দিকে কাজ করে এবং গ্রহের ঘূর্ণনের ফলে সৃষ্ট কেন্দ্রাতিগ প্রভাব দ্বারা পরিবর্তিত হয়।[6] এই প্রেক্ষাপটে, মহাকর্ষ ভৌত বস্তুকে ওজন প্রদান করে এবং পৃষ্ঠের পানির তরঙ্গ, চন্দ্রের জোয়ার-ভাটা এবং আবহাওয়ার ধরনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। মহাকর্ষীয় ওজনের অনেক গুরুত্বপূর্ণ জৈবিক কাজও রয়েছে, যেমন গ্র্যাভিট্রপিজম প্রক্রিয়ার মাধ্যমে উদ্ভিদের বৃদ্ধি নিয়ন্ত্রণ করা এবং বহুকোষী জীবের তরল পদার্থের সংবহনে প্রভাব ফেলা।

বৈশিষ্ট্য

মহাকর্ষ হলো একটি ভৌত সূত্র বা মৌলিক ভৌত মিথস্ক্রিয়া বর্ণনা করার শব্দ, যা মূলত ভর থেকে উদ্ভূত হয় এবং বস্তুর ওপর সেই মিথস্ক্রিয়ার পর্যবেক্ষণযোগ্য ফলাফল। মহাকর্ষ হলো সেই সূত্র যার মাধ্যমে মহাবিশ্বের প্রতিটি ভরযুক্ত বস্তু অন্য প্রতিটি বস্তুকে তাদের ভরের গুণফলের সমানুপাতিক এবং তাদের মধ্যবর্তী দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক হারে আকর্ষণ করে। মহাকর্ষ বল, F-কে মহাকর্ষীয় ধ্রুবক, G ব্যবহার করে এভাবে লেখা হয়[7] F=Gmm′r2 দুটি ভর, m এবং m′, যাদের মধ্যবর্তী দূরত্ব r।

মহাকর্ষকে চারটি মৌলিক মিথস্ক্রিয়ার একটি হিসেবে বিবেচনা করা হয়। তড়িৎচৌম্বকীয় বলের সূত্রটি মহাকর্ষ বলের সূত্রের মতোই: উভয়ই সাধারণ মিথস্ক্রিয়ায় বস্তুর মধ্যবর্তী দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক। দুটি ইলেকট্রনের মহাকর্ষীয় আকর্ষণের সাথে তাদের বৈদ্যুতিক বিকর্ষণের অনুপাত হলো ১ থেকে 4.17×10^42।[7] ফলস্বরূপ, উপ-পারমাণবিক কণার স্তরে মহাকর্ষকে সাধারণত উপেক্ষা করা যায়।[8] জ্যোতির্বৈজ্ঞানিক বস্তুর স্কেলে মহাকর্ষ বস্তুর মধ্যে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ মিথস্ক্রিয়া হয়ে ওঠে এবং এটি কৃত্রিম উপগ্রহ, গ্রহ, নক্ষত্র, ছায়াপথ, এমনকি আলোর গতি নির্ধারণ করে। মহাকর্ষ অন্য একটি অর্থেও মৌলিক: নিউটনের দ্বিতীয় সূত্রে যে জড়তার ভর দেখা যায়, তা মহাকর্ষীয় ভরের সমান। এই সমতুল্যতা নীতি একটি বৈজ্ঞানিক প্রকল্প, যা পরীক্ষামূলকভাবে এক ট্রিলিয়নের এক ভাগের চেয়েও বেশি নির্ভুলতায় প্রমাণিত হয়েছে।Cite error: Invalid <ref> tag; refs with no name must have content

ইতিহাস

মূল নিবন্ধ: History of gravitational theory

প্রাচীন বিশ্ব

মহাকর্ষের প্রকৃতি এবং কার্যপদ্ধতি প্রাচীনকালের অনেক পণ্ডিত অনুসন্ধান করেছিলেন। প্রাচীন গ্রিসে, অ্যারিস্টটল বিশ্বাস করতেন যে মহাবিশ্বের প্রতিটি ধ্রুপদী উপাদানের একটি প্রাকৃতিক স্থান রয়েছে যার দিকে এটি ধাবিত হয় – পৃথিবী মহাবিশ্বের কেন্দ্রে (পৃথিবীর কেন্দ্র, যা গোলাকার বলে জানা ছিল); তারপর জল, বায়ু, আগুন এবং ইথার অভ্যন্তরীণ থেকে বাইরের দিকে সমকেন্দ্রিক স্তরে থাকে।[9] তিনি আরও ভেবেছিলেন যে একটি পড়ন্ত বস্তুর গতি তার ওজনের সাথে বৃদ্ধি পাওয়া উচিত, যে ধারণাটি পরবর্তীতে ভুল প্রমাণিত হয়।[10] যদিও অ্যারিস্টটলের দৃষ্টিভঙ্গি প্রাচীন গ্রিস জুড়ে ব্যাপকভাবে গৃহীত হয়েছিল, তবুও প্লুটার্কের মতো অন্যান্য চিন্তাবিদ ছিলেন যারা সঠিকভাবে ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন যে মহাকর্ষীয় আকর্ষণ কেবল পৃথিবীর জন্য অনন্য নয়।[11]

যদিও তিনি মহাকর্ষকে একটি বল হিসেবে বুঝতে পারেননি, প্রাচীন গ্রিক দার্শনিক আর্কিমিডিস ত্রিভুজের ভরকেন্দ্র আবিষ্কার করেছিলেন।[12] তিনি প্রস্তাব করেছিলেন যে যদি দুটি সমান ওজনের ভরকেন্দ্র একই না হয়, তবে দুটি ওজনের সম্মিলিত ভরকেন্দ্র তাদের ভরকেন্দ্রগুলোকে সংযোগকারী রেখার মাঝখানে থাকবে।[13] দুই শতাব্দী পরে, রোমান প্রকৌশলী এবং স্থপতি ভিট্রুভিয়াস তার De architectura গ্রন্থে দাবি করেন যে মহাকর্ষ কোনো পদার্থের ওজনের ওপর নির্ভর করে না, বরং তার "প্রকৃতির" ওপর নির্ভর করে।[14] ষষ্ঠ শতাব্দীতে, বাইজেন্টাইন আলেকজান্দ্রীয় পণ্ডিত জন ফিলোপোনাস ইমপেটাস তত্ত্ব প্রস্তাব করেন, যা অ্যারিস্টটলের এই তত্ত্বকে সংশোধন করে যে "গতির ধারাবাহিকতা একটি বলের ক্রমাগত ক্রিয়ার ওপর নির্ভর করে" এবং এর পরিবর্তে একটি কার্যকারক বল যুক্ত করে যা সময়ের সাথে হ্রাস পায়।[15]

৬২৮ খ্রিস্টাব্দে, ভারতীয় গণিতবিদ এবং জ্যোতির্বিজ্ঞানী ব্রহ্মগুপ্ত এই ধারণা প্রস্তাব করেন যে মহাকর্ষ একটি আকর্ষণ বল যা বস্তুকে পৃথিবীর দিকে টানে এবং এটি বর্ণনা করতে তিনি গুরুত্বাকর্ষণ শব্দটি ব্যবহার করেন।[16]105[17][18]

প্রাচীন মধ্যপ্রাচ্যে, মহাকর্ষ ছিল তীব্র বিতর্কের বিষয়। পারস্যের বুদ্ধিজীবী আল-বিরুনি বিশ্বাস করতেন যে মহাকর্ষ বল কেবল পৃথিবীর জন্য অনন্য নয় এবং তিনি সঠিকভাবে ধরে নিয়েছিলেন যে অন্যান্য স্বর্গীয় বস্তুও মহাকর্ষীয় আকর্ষণ প্রয়োগ করে।[19] বিপরীতে, আল-খাজিনি অ্যারিস্টটলের মতো একই অবস্থানে ছিলেন যে মহাবিশ্বের সমস্ত পদার্থ পৃথিবীর কেন্দ্রের দিকে আকৃষ্ট হয়।[20]

বৈজ্ঞানিক বিপ্লব

মূল নিবন্ধ: Scientific Revolution ষোড়শ শতাব্দীর মাঝামাঝি সময়ে, বিভিন্ন ইউরোপীয় বিজ্ঞানী পরীক্ষামূলকভাবে অ্যারিস্টটলের এই ধারণা ভুল প্রমাণ করেন যে ভারী বস্তু দ্রুত নিচে পড়ে।[21] বিশেষ করে, স্পেনীয় ডোমিনিকান যাজক ডোমিঙ্গো দে সোটো ১৫৫১ সালে লিখেছিলেন যে মুক্ত পতনের বস্তুগুলো সুষমভাবে ত্বরান্বিত হয়।[21] দে সোটো ইতালিতে অন্যান্য ডোমিনিকান যাজকদের দ্বারা পরিচালিত পূর্ববর্তী পরীক্ষাগুলো দ্বারা প্রভাবিত হতে পারেন, যার মধ্যে বেনেদেত্তো ভার্চি, ফ্রান্সেস্কো বিয়াটো, লুকা ঘিনি এবং জিওভান বেলাসো অন্তর্ভুক্ত ছিলেন, যারা অ্যারিস্টটলের পতনের শিক্ষার বিরোধিতা করেছিলেন।[21]

ষোড়শ শতাব্দীর মাঝামাঝি ইতালীয় পদার্থবিজ্ঞানী জিয়ামবাতিস্তা বেনেদেত্তি গবেষণাপত্র প্রকাশ করেন যেখানে দাবি করা হয় যে, আপেক্ষিক গুরুত্বের কারণে, একই উপাদান দিয়ে তৈরি কিন্তু ভিন্ন ভরের বস্তু একই গতিতে নিচে পড়বে।[22] ১৫৮৬ সালের ডেলফট টাওয়ার পরীক্ষার মাধ্যমে, ফ্লেমিশ পদার্থবিজ্ঞানী সাইমন স্টেভিন পর্যবেক্ষণ করেন যে দুটি ভিন্ন আকার ও ওজনের কামানের গোলা একটি টাওয়ার থেকে ফেলার সময় একই হারে নিচে পড়ে।[23]

ষোড়শ শতাব্দীর শেষের দিকে, গ্যালিলিও গ্যালিলির আনত তলে গড়িয়ে পড়া বলের সতর্ক পরিমাপ তাকে দৃঢ়ভাবে প্রতিষ্ঠিত করতে সাহায্য করে যে মহাকর্ষীয় ত্বরণ সমস্ত বস্তুর জন্য একই।[24][25]334 গ্যালিলিও প্রস্তাব করেছিলেন যে বায়ুর বাধা হলো কারণ যার ফলে কম ঘনত্ব এবং উচ্চ পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল বিশিষ্ট বস্তু বায়ুমণ্ডলে ধীরে নিচে পড়ে। তার ১৬৩৮ সালের কাজ Two New Sciences-এ, গ্যালিলিও প্রমাণ করেন যে একটি পড়ন্ত বস্তুর অতিক্রান্ত দূরত্ব অতিবাহিত সময়ের বর্গের সমানুপাতিক। তার পদ্ধতিটি ছিল গ্রাফিক্যাল নিউমেরিক্যাল ইন্টিগ্রেশনের একটি রূপ, কারণ সেই সময়ে বীজগণিত এবং ক্যালকুলাসের ধারণা অজানা ছিল।[26]4 এটি পরবর্তীতে ১৬৪০ থেকে ১৬৫০ সালের মধ্যে ইতালীয় বিজ্ঞানী গ্রিমালদি এবং রিচিওলি দ্বারা নিশ্চিত করা হয়। তারা পেন্ডুলামের দোলন পরিমাপ করে পৃথিবীর মহাকর্ষের মানও গণনা করেছিলেন।[27]

গ্যালিলিও জড়তাকে গতির স্থায়িত্ব হিসেবে গণ্য করে অ্যারিস্টটলীয় দর্শনের ভুল ধারণাগুলো ভেঙে দেন, বিশ্রামে আসার প্রবণতা হিসেবে নয়। একটি চলন্ত জাহাজে পদার্থবিজ্ঞানের সূত্রগুলো ভূমির মতোই অভিন্ন বলে বিবেচনা করে, গ্যালিলিও নির্দেশতন্ত্র এবং আপেক্ষিকতার নীতির ধারণাগুলো তৈরি করেন।[28]5 এই ধারণাগুলো নিউটনের বলবিজ্ঞানের কেন্দ্রবিন্দু হয়ে ওঠে, যা পরবর্তীতে আইনস্টাইনের মহাকর্ষ তত্ত্ব, সাধারণ আপেক্ষিকতা তত্ত্বে রূপান্তরিত হয়।[29]17

ষোড়শ শতাব্দীর শেষভাগে টাইকো ব্রাহে অ্যাস্ট্রোমেট্রির জন্য সঠিক সরঞ্জাম তৈরি করেন, যা গ্রহগুলোর সতর্ক পর্যবেক্ষণ প্রদান করে। তার সহকারী এবং উত্তরসূরি, জোহানেস কেপলার এই তথ্যগুলো বিশ্লেষণ করে গ্রহীয় গতির তিনটি অভিজ্ঞতামূলক সূত্র তৈরি করেন। এই সূত্রগুলো একশ বছর পরে মহাকর্ষ তত্ত্বের বিকাশে কেন্দ্রীয় ভূমিকা পালন করেছিল।[30] তার ১৬০৯ সালের বই Astronomia nova-তে কেপলার মহাকর্ষকে একটি পারস্পরিক আকর্ষণ হিসেবে বর্ণনা করেন, দাবি করেন যে পৃথিবী এবং চাঁদ যদি কোনো বল দ্বারা আলাদা না রাখা হতো তবে তারা একে অপরের সাথে মিলিত হতো। তিনি স্বীকার করেছিলেন যে যান্ত্রিক বল ক্রিয়া সৃষ্টি করে, এক ধরণের স্বর্গীয় যন্ত্র তৈরি করে। অন্যদিকে কেপলার গ্রহগুলোর ওপর সূর্যের বলকে চৌম্বকীয় এবং তাদের কক্ষপথের স্পর্শক বরাবর ক্রিয়াশীল হিসেবে দেখেছিলেন এবং তিনি অ্যারিস্টটলের সাথে একমত ছিলেন যে জড়তার অর্থ হলো বস্তুগুলো বিশ্রামে আসার প্রবণতা রাখে।[31][32]846

১৬৬৬ সালে, জিওভান্নি আলফোনসো বোরেলি কেপলারকে সীমাবদ্ধ করা মূল সমস্যাগুলো এড়িয়ে যান। বোরেলির সময়ে জড়তার ধারণাটি তার আধুনিক অর্থ লাভ করেছিল, যা বস্তুর সুষম গতিতে থাকার প্রবণতা এবং তিনি সূর্যকে কেবল আরেকটি স্বর্গীয় বস্তু হিসেবে দেখেছিলেন। বোরেলি যান্ত্রিক ভারসাম্যের ধারণা তৈরি করেন, যা জড়তা এবং মহাকর্ষের মধ্যে একটি ভারসাম্য। নিউটন তার তত্ত্বে বোরেলির প্রভাবের কথা উল্লেখ করেছেন।[32]848

১৬৫৭ সালে, রবার্ট হুক তার Micrographia প্রকাশ করেন, যেখানে তিনি অনুমান করেছিলেন যে চাঁদের নিজস্ব মহাকর্ষ থাকা উচিত।[33]57 ১৬৬৬ সালে রয়্যাল সোসাইটিতে একটি যোগাযোগে এবং তার ১৬৭৪ সালের গ্রেশাম লেকচার, An Attempt to prove the Annual Motion of the Earth-এ, হুক সম্পর্কিত অনুমানগুলোকে একত্রিত করে এবং তারপর অনুমানের ভিত্তিতে ভবিষ্যদ্বাণী করার গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ নিয়েছিলেন।[34] তিনি লিখেছিলেন: আমি বিশ্বের এমন একটি ব্যবস্থা ব্যাখ্যা করব যা এখন পর্যন্ত প্রাপ্ত যেকোনো ব্যবস্থার চেয়ে খুব আলাদা। এটি নিম্নলিখিত অবস্থানের ওপর ভিত্তি করে প্রতিষ্ঠিত। ১. সমস্ত স্বর্গীয় বস্তুর কেবল তাদের নিজস্ব সঠিক কেন্দ্রের দিকে তাদের অংশের মহাকর্ষই নেই, বরং তারা তাদের ক্রিয়ার গোলকের মধ্যে একে অপরকে পারস্পরিকভাবে আকর্ষণও করে। ২. সরল গতিসম্পন্ন সমস্ত বস্তু একটি সরলরেখায় চলতে থাকবে, যদি না কোনো বাহ্যিক বল দ্বারা ক্রমাগত বিচ্যুত হয়, যা তাদের একটি বৃত্ত, উপবৃত্ত বা অন্য কোনো বক্ররেখা বর্ণনা করতে বাধ্য করে। ৩. এই আকর্ষণ তত বেশি শক্তিশালী হয় যত কাছে বস্তুগুলো থাকে। দূরত্বের বৃদ্ধির সাথে সেই বলগুলো যে অনুপাতে হ্রাস পায়, আমি স্বীকার করছি যে আমি তা আবিষ্কার করতে পারিনি....[35](Hooke, 1679, An Attempt to prove the Annual Motion of the Earth, page 2, 3) হুক একজন গুরুত্বপূর্ণ যোগাযোগকারী ছিলেন যিনি বৈজ্ঞানিক উদ্যোগকে নতুন রূপ দিতে সাহায্য করেছিলেন।[36] তিনি প্রথম পেশাদার বিজ্ঞানীদের একজন ছিলেন এবং ৪০ বছর ধরে তৎকালীন নতুন রয়্যাল সোসাইটির পরীক্ষার কিউরেটর হিসেবে কাজ করেছিলেন।[37] তবে তার মূল্যবান অন্তর্দৃষ্টিগুলো অনুমান হিসেবেই থেকে যায় এবং এর মধ্যে কিছু ভুল ছিল।[38] তিনি মহাকর্ষের একটি গাণিতিক তত্ত্ব তৈরি করতে এবং এর ফলাফলগুলো বের করতে অক্ষম ছিলেন।[32]853 এর জন্য তিনি নিউটনের শরণাপন্ন হন, ১৬৭৯ সালে তাকে একটি চিঠি লিখে দূরত্বের ওপর আকর্ষণ ক্রিয়ার কারণে শূন্যস্থানে গ্রহীয় গতির একটি মডেলের রূপরেখা দেন। এই চিঠিটি সম্ভবত নিউটনের চিন্তাধারাকে একটি নতুন দিকে ঘুরিয়ে দেয়, যা মহাকর্ষের ওপর তার বৈপ্লবিক কাজের দিকে পরিচালিত করে।[36] যখন নিউটন ১৬৮৬ সালে তার ফলাফলগুলো রিপোর্ট করেন, হুক দাবি করেন যে বিপরীত বর্গের সূত্রের অংশটি তার "ধারণা" ছিল।

নিউটনের মহাকর্ষ তত্ত্ব

মূল নিবন্ধ: Newton's law of universal gravitation

১৬৮৪ সালের আগে, ক্রিস্টোফার রেন, রবার্ট হুক এবং এডমন্ড হ্যালি সহ বিজ্ঞানীরা নির্ধারণ করেছিলেন যে কেপলারের তৃতীয় সূত্র, যা গ্রহীয় কক্ষপথের পর্যায়কালের সাথে সম্পর্কিত, তা বিপরীত বর্গের সূত্র প্রমাণ করবে যদি কক্ষপথগুলো বৃত্তাকার হয়। তবে কক্ষপথগুলো উপবৃত্তাকার বলে জানা ছিল। হ্যালির পরামর্শে, নিউটন সমস্যাটি সমাধান করেন এবং প্রমাণ করতে সক্ষম হন যে উপবৃত্তগুলোও কেপলারের পর্যবেক্ষণ থেকে বিপরীত বর্গের সম্পর্ক প্রমাণ করে।[29]13 ১৬৮৪ সালে, আইজ্যাক নিউটন এডমন্ড হ্যালির কাছে De motu corporum in gyrum ('একটি কক্ষপথে বস্তুর গতি') শিরোনামে একটি পাণ্ডুলিপি পাঠান, যা গ্রহীয় গতির কেপলারের সূত্রগুলোর জন্য একটি ভৌত যৌক্তিকতা প্রদান করে।[39] হ্যালি পাণ্ডুলিপিটি দেখে মুগ্ধ হন এবং নিউটনকে এটি প্রসারিত করার জন্য অনুরোধ করেন, এবং কয়েক বছর পরে নিউটন Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (প্রাকৃতিক দর্শনের গাণিতিক নীতি) নামে একটি যুগান্তকারী বই প্রকাশ করেন।

নিউটনের মহাকর্ষ তত্ত্বের বৈপ্লবিক দিকটি ছিল ত্বরণের পৃথিবী-কেন্দ্রিক পর্যবেক্ষণের সাথে স্বর্গীয় বলবিজ্ঞানের একত্রীকরণ।[40]4 তার বইয়ে, নিউটন মহাকর্ষকে একটি সর্বজনীন বল হিসেবে বর্ণনা করেছেন এবং দাবি করেছেন যে এটি "তাদের মধ্যে থাকা কঠিন পদার্থের পরিমাণের ওপর ভিত্তি করে বস্তুর ওপর কাজ করে এবং সব দিকে বিশাল দূরত্বে সর্বদা দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক হারে ছড়িয়ে পড়ে"।[41]546 এই সূত্রের দুটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ ছিল। প্রথমটি হলো জড়তার ভর এবং মহাকর্ষীয় ভরের সমতা। নিউটনের দ্বিতীয় সূত্র জড়তার ভরের জন্য F=ma এর মাধ্যমে বলকে সংজ্ঞায়িত করে, তার মহাকর্ষীয় বলের সূত্র একই ভর ব্যবহার করে। নিউটন এই ধারণাটি যাচাই করার জন্য পেন্ডুলাম নিয়ে পরীক্ষা করেছিলেন।[29]11

নিউটনের সূত্রের দ্বিতীয় দিকটি ছিল দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক। এই দিকটি নতুন ছিল না: জ্যোতির্বিজ্ঞানী ইসমায়েল বুলিয়ালদুস ১৬৪০ সালের দিকে এটি প্রস্তাব করেছিলেন। প্রমাণের সন্ধানে, নিউটন ১৬৬৫ সালের দিকে চাঁদের কক্ষপথের পর্যায়কাল এবং দূরত্ব বিবেচনা করে এবং পৃথিবীতে পড়ন্ত বস্তুর সময় বিবেচনা করে পরিমাণগত বিশ্লেষণ করেছিলেন। নিউটন সেই সময়ে এই ফলাফলগুলো প্রকাশ করেননি কারণ তিনি প্রমাণ করতে পারেননি যে পৃথিবীর মহাকর্ষ এমনভাবে কাজ করে যেন তার সমস্ত ভর তার কেন্দ্রে ঘনীভূত থাকে। সেই প্রমাণটি করতে তার বিশ বছর লেগেছিল।[29]13

নিউটন-এর প্রিন্সিপিয়া (Principia) বৈজ্ঞানিক মহলে সমাদৃত হয়েছিল এবং তার মহাকর্ষ সূত্র দ্রুত ইউরোপীয় বিশ্বে ছড়িয়ে পড়ে। এক শতাব্দীরও বেশি সময় পর, ১৮২১ সালে, তার মহাকর্ষ তত্ত্ব আরও বেশি গুরুত্ব লাভ করে যখন এটি নেপচুন-এর অস্তিত্বের পূর্বাভাস দিতে ব্যবহৃত হয়। সেই বছর, ফরাসি জ্যোতির্বিজ্ঞানী অ্যালেক্সিস বুভার্ড (Alexis Bouvard) এই তত্ত্বটি ব্যবহার করে ইউরেনাস-এর কক্ষপথের একটি মডেল তৈরি করেন, যা দেখা যায় যে গ্রহটির প্রকৃত গতিপথ থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে আলাদা। এই অসামঞ্জস্যতা ব্যাখ্যা করার জন্য, অনেক জ্যোতির্বিজ্ঞানী অনুমান করেছিলেন যে ইউরেনাসের কক্ষপথের বাইরে সম্ভবত একটি বিশাল বস্তু রয়েছে যা এর কক্ষপথকে ব্যাহত করছে। ১৮৪৬ সালে, জ্যোতির্বিজ্ঞানী জন কাউচ অ্যাডামস (John Couch Adams) এবং উর্বাইন লে ভেরিয়ার (Urbain Le Verrier) স্বাধীনভাবে নিউটনের সূত্র ব্যবহার করে রাতের আকাশে নেপচুনের অবস্থানের পূর্বাভাস দেন এবং একদিনের মধ্যেই সেখানে গ্রহটি আবিষ্কৃত হয়।[42][43]

নিউটনের সূত্রটিকে পরবর্তীতে ব্যস্তানুপাতিক বর্গের সূত্রে ঘনীভূত করা হয়:F=Gm1m2r2,যেখানে F হলো বল, m1 এবং m2 হলো মিথস্ক্রিয়া করা বস্তু দুটির ভর, r হলো ভরগুলোর কেন্দ্রের মধ্যবর্তী দূরত্ব এবং G হলো মহাকর্ষীয় ধ্রুবক G যদিও G-কে নিউটনের ধ্রুবকও বলা হয়, নিউটন নিজে এই ধ্রুবক বা সূত্রটি ব্যবহার করেননি, তিনি কেবল সমানুপাতিকতা নিয়ে আলোচনা করেছিলেন। কিন্তু এটি তাকে একটি বিস্ময়কর সিদ্ধান্তে পৌঁছাতে সাহায্য করেছিল যা আমরা আজ স্বাভাবিক বলে ধরে নিই: চাঁদের ওপর পৃথিবীর মহাকর্ষ এবং আপেলের ওপর পৃথিবীর মহাকর্ষ একই:Mearth∝aappleRradius of earth2=amoonRlunar orbit2তৎকালীন সময়ে জানা মানগুলো ব্যবহার করে, নিউটন তার সূত্রের এই রূপটি যাচাই করতে সক্ষম হয়েছিলেন। G-এর মান শেষ পর্যন্ত ১৭৯৭ সালে হেনরি ক্যাভেন্ডিশ (Henry Cavendish) পরিমাপ করেন।[44]31

নিউটনের মহাকর্ষ তত্ত্ব বিজ্ঞানের একটি মূল ধারণার বিপরীত ছিল, যা তখনও ছিল এবং এখনও আছে: বলের ক্ষেত্রে তাৎক্ষণিক দূরবর্তী ক্রিয়া (action at a distance) থাকা উচিত নয়। নিউটন এই সমস্যা সম্পর্কে সচেতন ছিলেন এবং তবুও এগিয়ে যাওয়ার তার সিদ্ধান্তটি দার্শনিক দিক থেকে সঠিক কিন্তু অভিজ্ঞতামূলকভাবে ত্রুটিপূর্ণ মডেল থেকে বৈজ্ঞানিক চিন্তাধারার একটি পরিবর্তনের ইঙ্গিত দেয়।[45]44 গটফ্রিড উইলহেম লাইবনিজ (Gottfried Wilhelm Leibniz)-এর মতো বিজ্ঞানীরা মহাকর্ষ তত্ত্বের এই দিকটি নিয়ে অভিযোগ করেছিলেন।[46]339 বিংশ শতাব্দীতে আইনস্টাইনের আপেক্ষিকতা বিষয়ক কাজের আগ পর্যন্ত এই সমস্যার সমাধান হয়নি।[7]

আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতা

মূল নিবন্ধ: History of general relativity

পরিশেষে, জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা বুধ গ্রহের কক্ষপথে একটি উৎকেন্দ্রিকতা লক্ষ্য করেন যা নিউটনের তত্ত্ব দ্বারা ব্যাখ্যা করা সম্ভব ছিল না: কক্ষপথের অনুসূর (perihelion) প্রতি শতাব্দীতে প্রায় ৪২.৯৮ আর্কসেকেন্ড করে বৃদ্ধি পাচ্ছিল। এই অসামঞ্জস্যতার সবচেয়ে সুস্পষ্ট ব্যাখ্যা ছিল এখন পর্যন্ত অনাবিষ্কৃত কোনো মহাজাগতিক বস্তু, যেমন বুধের চেয়েও সূর্যের কাছাকাছি কক্ষপথে থাকা কোনো গ্রহ, কিন্তু এমন কোনো বস্তু খোঁজার সমস্ত প্রচেষ্টা ব্যর্থ হয়। ১৯১৫ সালে, আলবার্ট আইনস্টাইন সাধারণ আপেক্ষিকতা তত্ত্বের বিকাশ ঘটান যা বুধের কক্ষপথকে সঠিকভাবে মডেল করতে সক্ষম ছিল।[47]

আইনস্টাইনের তত্ত্ব মহাকর্ষের ভৌত তত্ত্বগুলোতে স্বাধীন ইতিহাসসহ আরও দুটি ধারণাকে যুক্ত করে: আপেক্ষিকতার নীতি এবং অ-ইউক্লিডীয় জ্যামিতি।

গ্যালিলিও কর্তৃক প্রবর্তিত এবং নিউটন কর্তৃক ভিত্তিগত নীতি হিসেবে ব্যবহৃত আপেক্ষিকতার নীতি, ম্যাক্সওয়েলের সমীকরণগুলো প্রমাণ করার পর যে আলো রেফারেন্স ফ্রেম নির্বিশেষে একটি নির্দিষ্ট গতিতে চলে, একটি আলোকবাহী ইথার (luminiferous aether)-এর দীর্ঘ এবং নিষ্ফল অনুসন্ধানের দিকে পরিচালিত করে। নিউটনের বলবিদ্যায়, বেগ যোগ হয়: একটি চলন্ত জাহাজ থেকে ছোড়া কামানের গোলার গতিপথের মধ্যে জাহাজের গতি অন্তর্ভুক্ত থাকবে। যেহেতু আলোর গতি নির্দিষ্ট, তাই ধরে নেওয়া হয়েছিল যে এটি একটি নির্দিষ্ট, পরম মাধ্যমে ভ্রমণ করে। অনেক পরীক্ষা এই মাধ্যমটি উন্মোচন করার চেষ্টা করেছিল কিন্তু ব্যর্থ হয় এবং ১৯০৫ সালে আইনস্টাইনের বিশেষ আপেক্ষিকতা তত্ত্ব দেখায় যে ইথারের প্রয়োজন নেই। বিশেষ আপেক্ষিকতা প্রস্তাব করে যে বলবিদ্যাকে নিউটনের গৃহীত গ্যালিলীয় রূপান্তর-এর পরিবর্তে আলোর জন্য প্রযোজ্য লরেন্টজ রূপান্তর ব্যবহার করে নতুনভাবে সাজানো উচিত। বিশেষ আপেক্ষিকতা, যেমনটি বিশেষ ক্ষেত্র-এ হয়, বিশেষভাবে মহাকর্ষকে অন্তর্ভুক্ত করেনি।[29]4

যদিও আপেক্ষিকতা বলবিদ্যার সাথে এবং তাই মহাকর্ষের সাথে যুক্ত ছিল, জ্যামিতি পরিবর্তনের ধারণাটি মহাকর্ষের গল্পে তখনই যুক্ত হয় যখন বলবিদ্যার জন্য লরেন্টজ রূপান্তরের প্রয়োজন হয়। জ্যামিতি ছিল একটি প্রাচীন বিজ্ঞান যা ১৮০০-এর দশকে কার্ল গাউস (Carl Gauss) আবিষ্কার করেন যে যেকোনো সংখ্যক মাত্রার পৃষ্ঠতল একটি মেট্রিক দ্বারা চিহ্নিত করা যেতে পারে, যা দুটি বিন্দুর মধ্যে ক্ষুদ্রতম পথের দূরত্ব পরিমাপ করে এবং অসীম বিভাজনে ইউক্লিডীয় দূরত্বে হ্রাস পায়। গাউসের ছাত্র বার্নহার্ড রিমান (Bernhard Riemann) ১৮৫৪ সালের মধ্যে এটিকে একটি সম্পূর্ণ জ্যামিতিতে রূপান্তর করেন। এই জ্যামিতিগুলো স্থানীয়ভাবে সমতল কিন্তু বৈশ্বিকভাবে বক্রতা (curvature) বিশিষ্ট।[29]4

১৯০৭ সালে, আইনস্টাইন সমতুল্য নীতি (equivalence principle)-এর একটি নতুন রূপ তৈরি করতে বিশেষ আপেক্ষিকতা ব্যবহার করে তার প্রথম পদক্ষেপ নেন। জড়তা ভর এবং মহাকর্ষীয় ভরের সমতুল্যতা একটি পরিচিত অভিজ্ঞতামূলক আইন ছিল। নিউটনের প্রথম সূত্রে F=ma-এর m এবং পৃথিবীতে নিউটনের মহাকর্ষ সূত্রে F=GMm/r2-এর m-এর মান একই। আইনস্টাইন বুঝতে পেরেছিলেন যে মুক্ত-পতনের ক্ষেত্রে, এমন একটি ত্বরান্বিত স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা বিদ্যমান যেখানে কোনো স্থানীয় মহাকর্ষীয় ক্ষেত্র নেই।[48] অন্য যেকোনো স্থানাঙ্ক ব্যবস্থায় মহাকর্ষের প্রতিটি বর্ণনাকে অবশ্যই এমনভাবে রূপান্তরিত হতে হবে যাতে মুক্ত-পতনের ক্ষেত্রে কোনো ক্ষেত্র না থাকে, যা মহাকর্ষের সমস্ত তত্ত্বের ওপর একটি শক্তিশালী ইনভ্যারিয়েন্স (invariance) সীমাবদ্ধতা।[29]20

আইনস্টাইনের মহাকর্ষের বর্ণনাটি অধিকাংশ পদার্থবিজ্ঞানীর কাছে দুটি কারণে গৃহীত হয়েছিল। প্রথমত, ১৯১০ সালের মধ্যে তার বিশেষ আপেক্ষিকতা জার্মান পদার্থবিজ্ঞানে গৃহীত হয়েছিল এবং অন্যান্য দেশে ছড়িয়ে পড়ছিল। দ্বিতীয়ত, তার তত্ত্ব বুধের অনুসূর এবং সূর্যের চারপাশে আলোর বেঁকে যাওয়ার মতো পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলোকে নিউটনের তত্ত্বের চেয়ে ভালোভাবে ব্যাখ্যা করেছিল।[49]

১৯১৯ সালে, ব্রিটিশ জ্যোতির্পদার্থবিজ্ঞানী আর্থার এডিংটন (Arthur Eddington) সেই বছরের সূর্যগ্রহণের সময় আলোর পূর্বাভাসিত বিচ্যুতি নিশ্চিত করতে সক্ষম হন।[50][51] এডিংটন নিউটনীয় কর্পাসকুলার তত্ত্বের চেয়ে দ্বিগুণ নক্ষত্রালোকের বিচ্যুতি পরিমাপ করেন, যা সাধারণ আপেক্ষিকতার পূর্বাভাসের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ ছিল। যদিও এডিংটনের বিশ্লেষণ পরবর্তীতে বিতর্কিত হয়েছিল, এই পরীক্ষাটি আইনস্টাইনকে প্রায় রাতারাতি বিখ্যাত করে তোলে এবং সাধারণ আপেক্ষিকতাকে বৈজ্ঞানিক মহলে ব্যাপকভাবে গৃহীত হতে সাহায্য করে।[52]

১৯৫৯ সালে, আমেরিকান পদার্থবিজ্ঞানী রবার্ট পাউন্ড (Robert Pound) এবং গ্লেন রেবকা (Glen Rebka) একটি পরীক্ষা পরিচালনা করেন যেখানে তারা গামা রশ্মি ব্যবহার করে মহাকর্ষীয় সময় প্রসারণ (gravitational time dilation)-এর পূর্বাভাস নিশ্চিত করেন। একটি ৭৪-ফুট টাওয়ারের নিচে রশ্মিগুলো পাঠিয়ে এবং নিচে তাদের কম্পাঙ্ক পরিমাপ করে, বিজ্ঞানীরা নিশ্চিত করেন যে আলো যখন মহাকর্ষের উৎসের দিকে যায় তখন তা ডপলার শিফট (Doppler shifted) হয়। পর্যবেক্ষিত শিফটটি এই ধারণাকেও সমর্থন করে যে মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রের উপস্থিতিতে সময় ধীরগতিতে চলে (একটি নির্দিষ্ট ব্যবধানে অনেক বেশি তরঙ্গের চূড়া অতিক্রম করে)। যদি আলো মহাকর্ষের একটি শক্তিশালী উৎস থেকে বাইরের দিকে চলে, তবে তা রেডশিফট (redshift) সহ পর্যবেক্ষিত হবে।[53] একটি বিশাল বস্তুর কাছাকাছি দিয়ে যাওয়া আলোর সময়ের বিলম্ব (time delay of light) প্রথম ১৯৬৪ সালে আরউইন আই. শাপিরো (Irwin I. Shapiro) আন্তঃগ্রহ মহাকাশযানের সংকেতে শনাক্ত করেন।[54]

১৯৭১ সালে, বিজ্ঞানীরা সিগনাস নক্ষত্রমণ্ডলে প্রথমবারের মতো একটি ব্ল্যাক হোল আবিষ্কার করেন। ব্ল্যাক হোলটি শনাক্ত করা হয়েছিল কারণ এটি একটি ছোট নক্ষত্রকে গ্রাস করার সময় এক্স-রে নির্গত করছিল এবং এটি সিগনাস এক্স-১ (Cygnus X-1) নামে পরিচিত হয়।[55] এই আবিষ্কার সাধারণ আপেক্ষিকতার আরও একটি পূর্বাভাস নিশ্চিত করে, কারণ আইনস্টাইনের সমীকরণগুলো ইঙ্গিত দেয় যে আলো একটি যথেষ্ট বড় এবং ঘন বস্তু থেকে পালাতে পারে না।[56]

ফ্রেম ড্র্যাগিং (Frame dragging), অর্থাৎ একটি ঘূর্ণায়মান বিশাল বস্তু তার চারপাশের স্থান-কালকে বাঁকিয়ে দেয়, এই ধারণাটি ২০১১ সালে গ্র্যাভিটি প্রোব বি (Gravity Probe B)-এর ফলাফলের মাধ্যমে নিশ্চিত হয়।[57][58] ২০১৫ সালে, লাইগো (LIGO) মানমন্দির ক্ষীণ মহাকর্ষীয় তরঙ্গ শনাক্ত করে, যার অস্তিত্ব সাধারণ আপেক্ষিকতার মাধ্যমে পূর্বাভাস দেওয়া হয়েছিল। বিজ্ঞানীরা বিশ্বাস করেন যে তরঙ্গগুলো পৃথিবী থেকে ১.৫ বিলিয়ন আলোকবর্ষ দূরে ঘটে যাওয়া একটি ব্ল্যাক হোল মার্জার (black hole merger) থেকে নির্গত হয়েছিল।[59]

পৃথিবীতে

মূল নিবন্ধ: Gravity of Earth প্রতিটি গ্রহীয় বস্তু (পৃথিবীসহ) তার নিজস্ব মহাকর্ষীয় ক্ষেত্র দ্বারা পরিবেষ্টিত, যা নিউটনীয় পদার্থবিজ্ঞানের সাথে সমস্ত বস্তুর ওপর একটি আকর্ষণ বল প্রয়োগকারী হিসেবে ধারণা করা যেতে পারে। একটি গোলকীয় প্রতিসম গ্রহ ধরে নিলে, পৃষ্ঠের উপরে যেকোনো বিন্দুতে এই ক্ষেত্রের শক্তি গ্রহীয় বস্তুর ভরের সমানুপাতিক এবং বস্তুর কেন্দ্র থেকে দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক।

মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রের শক্তি সংখ্যাগতভাবে এর প্রভাবে থাকা বস্তুগুলোর ত্বরণের সমান।[60] পৃথিবীর পৃষ্ঠের কাছাকাছি পড়ন্ত বস্তুর ত্বরণের হার অক্ষাংশ, পর্বত এবং শৈলশিরার মতো পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্য এবং সম্ভবত অস্বাভাবিকভাবে উচ্চ বা নিম্ন ভূ-পৃষ্ঠের ঘনত্বের ওপর নির্ভর করে খুব সামান্য পরিবর্তিত হয়।[61] ওজন এবং পরিমাপের উদ্দেশ্যে, আন্তর্জাতিক একক পদ্ধতি (SI)-এর অধীনে আন্তর্জাতিক ওজন ও পরিমাপ ব্যুরো (International Bureau of Weights and Measures) দ্বারা একটি আদর্শ মহাকর্ষ (standard gravity) মান নির্ধারণ করা হয়েছে।

পৃথিবীর পৃষ্ঠে বস্তুগুলো যে মহাকর্ষ বল অনুভব করে তা দুটি বলের ভেক্টর যোগফল:[6] (ক) নিউটনের মহাকর্ষের সার্বজনীন সূত্র অনুযায়ী মহাকর্ষীয় আকর্ষণ, এবং (খ) কেন্দ্রাতিগ বল, যা পৃথিবী-কেন্দ্রিক, ঘূর্ণায়মান রেফারেন্স ফ্রেম নির্বাচনের ফলে উদ্ভূত হয়। বিষুবরেখায় মহাকর্ষ বল সবচেয়ে দুর্বল কারণ পৃথিবীর ঘূর্ণনের ফলে সৃষ্ট কেন্দ্রাতিগ বল এবং বিষুবরেখার বিন্দুগুলো পৃথিবীর কেন্দ্র থেকে সবচেয়ে দূরে অবস্থিত। মহাকর্ষ বল অক্ষাংশের সাথে পরিবর্তিত হয় এবং এর ফলে ত্বরণ বিষুবরেখায় প্রায় ৯.৭৮০ মি/সে২ থেকে মেরু অঞ্চলে প্রায় ৯.৮৩২ মি/সে২ পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়।[62][63]

গ্র্যাভিটি ওয়েভ

মূল নিবন্ধ: Gravity wave মহাসাগর, হ্রদ এবং অন্যান্য জলাশয়ে তরঙ্গ সৃষ্টি হয় যখন পানির পৃষ্ঠে মহাকর্ষীয় ভারসাম্য বিঘ্নিত হয়, উদাহরণস্বরূপ বাতাসের কারণে।[64] অনুরূপ প্রভাব বায়ুমণ্ডলীয় তরঙ্গ-এ ঘটে যেখানে তাপীয় আবহাওয়া ফ্রন্ট বা পর্বতমালা দ্বারা ভারসাম্য বিঘ্নিত হয়।[65]

কক্ষপথ

মূল নিবন্ধ: Orbit গ্রহগুলো মহাকর্ষের সূত্রের ফলস্বরূপ একটি উপবৃত্ত (ellipse) আকারে সূর্যকে প্রদক্ষিণ করে। একইভাবে চাঁদ এবং কৃত্রিম উপগ্রহগুলো পৃথিবীকে প্রদক্ষিণ করে। ধারণাগতভাবে কক্ষপথে থাকা দুটি বস্তুই সেই বক্ররেখা থেকে পড়ে যাচ্ছে যা তারা ভ্রমণ করত যদি মহাকর্ষ বল তাদের একসাথে টেনে না আনত। যেহেতু মহাকর্ষ বল সার্বজনীন, তাই সমস্ত গ্রহ একে অপরকে আকর্ষণ করে এবং সবচেয়ে বিশাল ও নিকটতম জোড়াটির পারস্পরিক প্রভাব সবচেয়ে বেশি। এর মানে হলো কক্ষপথগুলো সাধারণ উপবৃত্তের চেয়ে জটিল।[7]

জ্যোতির্পদার্থবিজ্ঞান

নক্ষত্র এবং ব্ল্যাক হোল

মূল নিবন্ধ: Star formation নক্ষত্র গঠনের সময়, হাইড্রোজেন গ্যাসের মেঘে মহাকর্ষীয় আকর্ষণ তাপীয় গ্যাস চাপের সাথে প্রতিযোগিতা করে। গ্যাসের ঘনত্ব বাড়ার সাথে সাথে তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়, তারপর গ্যাস শক্তি বিকিরণ করে, যা অতিরিক্ত মহাকর্ষীয় ঘনীভবন ঘটতে দেয়। যদি ওই অঞ্চলে গ্যাসের ভর কম হয়, তবে প্রক্রিয়াটি চলতে থাকে যতক্ষণ না একটি বাদামী বামন (brown dwarf) বা গ্যাস-দানব গ্রহ তৈরি হয়। যদি আরও ভর উপলব্ধ থাকে, তবে অতিরিক্ত মহাকর্ষীয় শক্তি কেন্দ্রীয় অঞ্চলকে পারমাণবিক ফিউশন-এর জন্য পর্যাপ্ত চাপে পৌঁছাতে দেয়, যা একটি নক্ষত্র গঠন করে। একটি নক্ষত্রে, আবার মহাকর্ষীয় আকর্ষণ তাপীয় এবং বিকিরণ চাপের সাথে হাইড্রোস্ট্যাটিক ভারসাম্য-এ প্রতিযোগিতা করে যতক্ষণ না নক্ষত্রের পারমাণবিক জ্বালানি শেষ হয়ে যায়। পরবর্তী পর্যায়টি নক্ষত্রের মোট ভরের ওপর নির্ভর করে। খুব কম ভরের নক্ষত্রগুলো ধীরে ধীরে শ্বেত বামন (white dwarf) নক্ষত্র হিসেবে শীতল হয়, যার একটি ছোট কেন্দ্র ইলেকট্রন ডিজেনারেসি প্রেশার (electron degeneracy pressure)-এর সাথে মহাকর্ষীয় আকর্ষণকে ভারসাম্যপূর্ণ করে। সূর্যের মতো ভরের নক্ষত্রগুলো শ্বেত বামন নক্ষত্র হওয়ার আগে একটি লোহিত দানব (red giant) পর্যায় অতিক্রম করে। উচ্চ ভরের নক্ষত্রগুলোর জটিল কেন্দ্রীয় কাঠামো থাকে যা হিলিয়াম এবং উচ্চ পারমাণবিক সংখ্যার উপাদানগুলো পোড়ায়, শেষ পর্যন্ত একটি লোহার কেন্দ্র তৈরি করে। তাদের জ্বালানি শেষ হয়ে গেলে, এই নক্ষত্রগুলো অস্থিতিশীল হয়ে ওঠে এবং একটি সুপারনোভা তৈরি করে। ফলাফল হতে পারে একটি নিউট্রন নক্ষত্র যেখানে মহাকর্ষীয় আকর্ষণ নিউট্রন ডিজেনারেসি প্রেশার (neutron degeneracy pressure)-এর সাথে ভারসাম্য বজায় রাখে অথবা, আরও বেশি ভরের জন্য, একটি ব্ল্যাক হোল যেখানে মহাকর্ষ এত তীব্রতার সাথে কাজ করে যে আলোও পালাতে পারে না।[66]121

মহাকর্ষীয় বিকিরণ

মূল নিবন্ধ: Gravitational wave

সাধারণ আপেক্ষিকতা পূর্বাভাস দেয় যে মহাকর্ষীয় বিকিরণ, যা মহাকর্ষীয় তরঙ্গ নামেও পরিচিত, তার মাধ্যমে একটি সিস্টেম থেকে শক্তি বাইরে পরিবাহিত হতে পারে। মহাকর্ষীয় বিকিরণের প্রথম পরোক্ষ প্রমাণ পাওয়া যায় ১৯৭৩ সালে হালস-টেইলর বাইনারি (Hulse–Taylor binary)-এর পরিমাপের মাধ্যমে। এই সিস্টেমে একে অপরের কক্ষপথে একটি পালসার এবং নিউট্রন নক্ষত্র রয়েছে। শক্তির হ্রাসের কারণে এর কক্ষপথের পর্যায়কাল প্রাথমিক আবিষ্কারের পর থেকে হ্রাস পেয়েছে, যা মহাকর্ষীয় বিকিরণের কারণে শক্তির হ্রাসের পরিমাণের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। এই গবেষণার জন্য ১৯৯৩ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার প্রদান করা হয়।[67]

মহাকর্ষীয় বিকিরণের প্রথম প্রত্যক্ষ প্রমাণ ১৪ সেপ্টেম্বর ২০১৫ সালে লাইগো ডিটেক্টর দ্বারা পরিমাপ করা হয়। পৃথিবী থেকে ১.৩ বিলিয়ন আলোকবর্ষ দূরে দুটি ব্ল্যাক হোলের সংঘর্ষের সময় নির্গত মহাকর্ষীয় তরঙ্গগুলো পরিমাপ করা হয়েছিল।[68][69] এই পর্যবেক্ষণ আইনস্টাইন এবং অন্যদের তাত্ত্বিক পূর্বাভাস নিশ্চিত করে যে এই ধরনের তরঙ্গ বিদ্যমান। এটি মহাকর্ষের প্রকৃতি এবং বিগ ব্যাং সহ মহাবিশ্বের ঘটনাগুলো পর্যবেক্ষণ ও বোঝার জন্য ব্যবহারিক পথ উন্মুক্ত করে।[70] নিউট্রন নক্ষত্র এবং ব্ল্যাক হোল গঠনও শনাক্তযোগ্য পরিমাণে মহাকর্ষীয় বিকিরণ তৈরি করে।[71] এই গবেষণার জন্য ২০১৭ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার প্রদান করা হয়।[72]

ডার্ক ম্যাটার

মূল নিবন্ধ: Dark matter মহাজাগতিক স্কেলে, মহাকর্ষ একটি প্রভাবশালী ভূমিকা পালন করে। মহাবিশ্বের মোট ভরের প্রায় ৫/৬ অংশ ডার্ক ম্যাটার নিয়ে গঠিত যা মহাকর্ষের মাধ্যমে মিথস্ক্রিয়া করে কিন্তু তড়িৎচৌম্বকীয় মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যমে নয়। ডার্ক ম্যাটার হ্যালো (dark matter halos) নামে পরিচিত ডার্ক ম্যাটারের গুচ্ছগুলোর মহাকর্ষ হাইড্রোজেন গ্যাসকে আকর্ষণ করে, যা নক্ষত্র এবং গ্যালাক্সি তৈরির দিকে পরিচালিত করে।[73]

মহাকর্ষীয় লেন্সিং

মূল নিবন্ধ: Gravitational lensing

মহাকর্ষ আলো এবং পদার্থের ওপর সমানভাবে কাজ করে, যার অর্থ হলো একটি যথেষ্ট বিশাল বস্তু তার চারপাশে আলোকে বাঁকিয়ে একটি মহাকর্ষীয় লেন্স তৈরি করতে পারে। এই ঘটনাটি প্রথম ১৯৭৯ সালে অ্যারিজোনার কিট পিক ন্যাশনাল অবজারভেটরি (Kitt Peak National Observatory)-তে ২.১ মিটার টেলিস্কোপ ব্যবহার করে পর্যবেক্ষণের মাধ্যমে নিশ্চিত করা হয়, যা একই কোয়াসারের দুটি প্রতিচ্ছবি দেখেছিল যার আলো YGKOW G1 গ্যালাক্সির চারপাশে বেঁকে গিয়েছিল।[74][75] মহাকর্ষীয় লেন্সিংয়ের অনেক পরবর্তী পর্যবেক্ষণ গ্যালাক্সির চারপাশে প্রচুর পরিমাণে ডার্ক ম্যাটারের অতিরিক্ত প্রমাণ প্রদান করে। মহাকর্ষীয় লেন্সগুলো চশমার লেন্সের মতো ফোকাস করে না, বরং আইনস্টাইন রিং (Einstein rings) নামক বলয়াকার আকৃতি তৈরি করে।[44]370

মহাকর্ষের গতি

মূল নিবন্ধ: Speed of gravity

২০১৭ সালের অক্টোবর মাসে, LIGO এবং Virgo interferometer ডিটেক্টরগুলি গামা রশ্মি স্যাটেলাইট এবং অপটিক্যাল টেলিস্কোপের সংকেত পাওয়ার ২ সেকেন্ড আগে মহাকর্ষীয় তরঙ্গের সংকেত গ্রহণ করে। এই সংকেতগুলি প্রায় ১৩০ মিলিয়ন আলোকবর্ষ দূরবর্তী একটি উৎস থেকে একই দিক থেকে এসেছিল। এটি নিশ্চিত করে যে মহাকর্ষীয় তরঙ্গের গতি আলোর গতির সমান।[76]

অসামঞ্জস্যতা এবং বিচ্যুতি

এমন কিছু পর্যবেক্ষণ রয়েছে যা পর্যাপ্তভাবে ব্যাখ্যা করা যায়নি, যা হয়তো মহাকর্ষের আরও উন্নত তত্ত্বের প্রয়োজনীয়তার দিকে ইঙ্গিত করে অথবা অন্য কোনো উপায়ে ব্যাখ্যা করা যেতে পারে।

মডেলসমূহ

মহাকর্ষের ভৌত মডেলগুলি, অন্যান্য সমস্ত ভৌত মডেলের মতোই, গাণিতিকভাবে প্রকাশ করা হয়। পদার্থবিজ্ঞানীরা সমাধানের জন্য বা ভৌত অন্তর্দৃষ্টি অর্জনের উদ্দেশ্যে বিভিন্ন মডেল ব্যবহার করেন।[83]44

নিউটনীয় অ্যাকশন-অ্যাট-আ-ডিস্ট্যান্স

নিউটনীয় বিপরীত বর্গীয় সূত্র মহাকর্ষকে দুটি বস্তুর মধ্যে একটি বল F হিসেবে মডেল করে, যা তাদের ভর m-এর সমানুপাতিক: Failed to parse (syntax error): {\displaystyle F_{12} = G \frac{m_1 m_2}^2}} এই মহাকর্ষীয় বল বস্তুগুলিকে একে অপরের দিকে ত্বরান্বিত করে, যদি না অন্য কোনো বল দ্বারা তা ভারসাম্যপূর্ণ হয়। এই বলটি "নন-লোকাল" বা অ-স্থানীয়: এটি দূরবর্তী কোনো বস্তুর ভরের ওপর নির্ভর করে।[83]44 নিউটনের পরবর্তী বিজ্ঞানীরা স্বীকার করেছিলেন যে এই অ্যাকশন অ্যাট আ ডিস্ট্যান্স বা দূরবর্তী ক্রিয়া বলের মূল কারণ ব্যাখ্যা করে না; এই মূল কারণের অভাব নিউটনের তত্ত্বের বিরুদ্ধে প্রথম দিকে উত্থাপিত হয়েছিল।[46]339 তবুও, এই মডেলটি কামানের গোলার গতিপথ, জোয়ার-ভাটা এবং গ্রহের কক্ষপথসহ বিপুল সংখ্যক ভৌত প্রভাব ব্যাখ্যা করে।[83]4 অ্যাকশন অ্যাট আ ডিস্ট্যান্স থেকে মুক্ত একটি তত্ত্ব তৈরি করতে হলে আপেক্ষিকতার ধারণার সাথে মহাকর্ষকে যুক্ত করতে হয়, যা নিউটনীয় মডেল ব্যবহার করে একটি অত্যন্ত জটিল কাজ।[83]48

মহাকর্ষীয় ক্ষেত্র

মূল নিবন্ধ: Gravitational field

মহাকর্ষ মডেল করার দ্বিতীয় সমতুল্য পদ্ধতি হলো ক্ষেত্র ব্যবহার করা।[83]44 পদার্থবিজ্ঞানে, একটি ক্ষেত্র মহাকাশের প্রতিটি বিন্দুর সাথে যুক্ত একটি গাণিতিক সত্তা ব্যবহার করে একটি ভৌত ঘটনাকে উপস্থাপন করে। বিভিন্ন ক্ষেত্র তত্ত্ব বিভিন্ন সত্তা এবং স্থানের ধারণা ব্যবহার করে। মহাকর্ষের ধ্রুপদী ক্ষেত্র তত্ত্বের জন্য, সত্তাগুলি ত্রিমাত্রিক স্থানের বিন্দুগুলির সাথে যুক্ত ভেক্টর হতে পারে। প্রতিটি ভেক্টর মহাকাশের সেই বিন্দুতে একটি নগণ্য ছোট পরীক্ষামূলক ভরের ওপর প্রযুক্ত বল নির্দেশ করে। প্রতিটি বিন্দুতে বল ভেক্টরটিকে মহাকর্ষীয় বিভবের পরিবর্তনের সর্বোচ্চ হারের দিক হিসেবে গণনা করা যেতে পারে, যা মহাকাশের প্রতিটি বিন্দুতে একটি একক সংখ্যা। বিভব বা মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রের ত্রিমাত্রিক মানচিত্রটি আশেপাশের সমস্ত বস্তুর মহাকর্ষীয় প্রভাবের একটি দৃশ্যমান উপস্থাপনা প্রদান করে।GR is a "classical theory", but does not fit this description. Presumably the field theory that is equivalent to Newtonian theory is meant? Also, not all historical classical field theories fit this description (for example, that of Heaviside). ক্ষেত্র মডেলগুলি স্থানীয়: একটি গোলকের ওপর ক্ষেত্রের মানগুলি গোলকের ভেতরের মহাকর্ষের প্রভাবকে সম্পূর্ণরূপে নির্ধারণ করে।[83]45

সাধারণ আপেক্ষিকতাতেও ক্ষেত্র ব্যবহৃত হয়, তবে ইউক্লিডীয় স্থান-এর ওপর ভেক্টরের পরিবর্তে, সত্তাগুলি হলো স্পেসটাইম বা স্থান-কালের ওপর টেনসর। আইনস্টাইন ফিল্ড ইকুয়েশন বা আইনস্টাইনের ক্ষেত্র সমীকরণগুলি টেনসরের ১০টি স্বাধীন মানকে স্থানের ভর ও শক্তির বিন্যাসের সাথে সম্পর্কিত করে।Not "mass and energy in space, but rather "mass (or equivalently energy), momentum and stress in spacetime".

অ্যাকশন প্রিন্সিপল বা ক্রিয়া নীতি

মূল নিবন্ধ: Action principles মহাকর্ষের একটি মডেল উদ্ভূত করার তৃতীয় সম্পূর্ণ ভিন্ন পদ্ধতি হলো অ্যাকশন প্রিন্সিপল বা ক্রিয়া নীতির ওপর ভিত্তি করে। এই বিন্যাসটি গাণিতিকভাবে বিমূর্ত উপায়ে একটি সিস্টেমের ওপর মহাকর্ষের প্রভাবকে উপস্থাপন করে। সিস্টেমের অবস্থা, উদাহরণস্বরূপ প্রতিটি কণার অবস্থান এবং বেগ, একটি একক গাণিতিক সত্তা হিসেবে প্রকাশ করা হয়। প্রতিটি অবস্থার সাথে একটি শক্তি বৈশিষ্ট্য যুক্ত থাকে যাকে বলা হয় ল্যাগ্রাঞ্জিয়ান; সিস্টেমের অবস্থার ভৌতভাবে অনুমোদিত পরিবর্তনগুলি এই বৈশিষ্ট্যের মানকে সর্বনিম্ন করে। অবস্থার পথটি ভৌত স্থানের পথ নয়, বরং একটি উচ্চ-মাত্রিক স্টেট স্পেস বা অবস্থা-স্থানের পথ: পথের প্রতিটি বিন্দু সিস্টেমের সমস্ত কণার সম্মিলিত ভিন্ন ভিন্ন অবস্থান এবং/অথবা বেগের সাথে সম্পর্কিত। এই বিন্যাসটি পৃথক কণাগুলির বল বা ক্ষেত্র প্রকাশ করে না।[83]46 আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের তত্ত্বগুলি এই ক্রিয়া নীতিগুলোর ওপর নির্ভর করে।[84]396 মহাকর্ষের জন্য আইনস্টাইন ফিল্ড ইকুয়েশন আইনস্টাইন-হিলবার্ট অ্যাকশন থেকে উদ্ভূত হতে পারে।[84]388

সাধারণ আপেক্ষিকতা

আরও দেখুন: Introduction to general relativity আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানে, সাধারণ আপেক্ষিকতাকে মহাকর্ষের সবচেয়ে সফল তত্ত্ব হিসেবে বিবেচনা করা হয়।[85] পদার্থবিজ্ঞানীরা সাধারণ আপেক্ষিকতার ভিত্তি হিসেবে আইনস্টাইন ফিল্ড ইকুয়েশন-এর সমাধান খোঁজার কাজ চালিয়ে যাচ্ছেন এবং তত্ত্বটি পরীক্ষা করে সব ক্ষেত্রেই চমৎকার মিল পাচ্ছেন।[86][87][88]p.9

সীমাবদ্ধতা

মহাকর্ষের যেকোনো তত্ত্বকে অবশ্যই বিশেষ আপেক্ষিকতা এবং পরীক্ষামূলক পর্যবেক্ষণের প্রয়োজনীয়তা মেনে চলতে হবে। নিউটনের মহাকর্ষ তত্ত্ব অ্যাকশন অ্যাট আ ডিস্ট্যান্স বা দূরবর্তী ক্রিয়া ধরে নেয় এবং তাই বিশেষ আপেক্ষিকতার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হতে পারে না। নিউটনের পদ্ধতির সহজতম সাধারণীকরণ হতো একটি স্কেলার ক্ষেত্র তত্ত্ব, যেখানে মহাকর্ষীয় বিভব ৪-মাত্রিক স্পেসটাইমে একটি একক সংখ্যা দ্বারা উপস্থাপিত হয়। যাইহোক, এই ধরনের তত্ত্ব মহাকর্ষীয় রেডশিফট বা পদার্থের দ্বারা আলোর বিচ্যুতি সঠিকভাবে অনুমান করতে ব্যর্থ হয় এবং বুধ গ্রহের অয়নচলন বা প্রিসেশনের জন্য ভুল মান দেয়। একটি ভেক্টর ক্ষেত্র তত্ত্ব ঋণাত্মক শক্তির মহাকর্ষীয় তরঙ্গের পূর্বাভাস দেয়, তাই এটিও ব্যর্থ হয়। অধিকন্তু, স্পেসটাইমে বক্রতা ছাড়া কোনো তত্ত্বই বিশেষ আপেক্ষিকতার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হতে পারে না। বিশেষ আপেক্ষিকতা এবং সু-অধ্যয়নকৃত পর্যবেক্ষণের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ সহজতম তত্ত্বটি হলো সাধারণ আপেক্ষিকতা।[89]

সাধারণ বৈশিষ্ট্য

একটি প্যারামিটার G বিশিষ্ট নিউটনের সূত্রের বিপরীতে, সাধারণ আপেক্ষিকতায় বল ১০টি সংখ্যার মাধ্যমে প্রকাশ করা হয় যা একটি মেট্রিক টেনসর গঠন করে।[29]70 সাধারণ আপেক্ষিকতায় মহাকর্ষের প্রভাব বিভিন্ন রেফারেন্স ফ্রেমে বিভিন্নভাবে বর্ণনা করা হয়। একটি মুক্ত-পতনশীল বা সহ-গতিশীল স্থানাঙ্ক ব্যবস্থায়, একটি বস্তু সরলরেখায় ভ্রমণ করে। অন্যান্য স্থানাঙ্ক ব্যবস্থায়, বস্তুটি ত্বরান্বিত হয় এবং তাই একটি বলের অধীনে গতিশীল বলে মনে হয়। মুক্ত-পতনশীল বস্তুর দ্বারা স্পেসটাইম-এ (ত্রিমাত্রিক স্থানে নয়) অতিক্রান্ত পথকে বলা হয় জিওডেসিক এবং বস্তুর ফ্রেমে সময় দ্বারা পরিমাপকৃত সেই পথের দৈর্ঘ্যই হলো ক্ষুদ্রতম (বা খুব কম ক্ষেত্রে দীর্ঘতম) পথ। ফলস্বরূপ, মহাকর্ষের প্রভাবকে স্পেসটাইম বাঁকানো হিসেবে বর্ণনা করা যেতে পারে। একটি দুর্বল স্থির মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রে, সাধারণ আপেক্ষিকতা নিউটনের সমীকরণে রূপান্তরিত হয়। পৃথিবীতে সাধারণ আপেক্ষিকতার দ্বারা প্রবর্তিত সংশোধনগুলি এক বিলিয়নের মধ্যে ১ ভাগ মাত্রার।[29]77

আইনস্টাইন ফিল্ড ইকুয়েশন

মূল নিবন্ধ: Einstein field equations আইনস্টাইন ফিল্ড ইকুয়েশন বা আইনস্টাইনের ক্ষেত্র সমীকরণগুলি ১০টি আংশিক অন্তরক সমীকরণ-এর একটি সিস্টেম, যা বর্ণনা করে যে কীভাবে পদার্থ স্পেসটাইমের বক্রতাকে প্রভাবিত করে। সিস্টেমটিকে এই আকারে প্রকাশ করা যেতে পারে: Gμν+Λgμν=κTμν, যেখানে Gμν হলো আইনস্টাইন টেনসর, gμν হলো মেট্রিক টেনসর, Tμν হলো স্ট্রেস-এনার্জি টেনসর, Λ হলো মহাজাগতিক ধ্রুবক, G হলো নিউটনীয় মহাকর্ষীয় ধ্রুবক এবং c হলো আলোর গতি।[90] ধ্রুবক κ=8πGc4-কে আইনস্টাইন মহাকর্ষীয় ধ্রুবক বলা হয়।[91]

সমাধানসমূহ

মূল নিবন্ধ: Solutions of the Einstein field equations অ-রৈখিক দ্বিতীয়-ক্রমের আইনস্টাইন ফিল্ড ইকুয়েশনগুলি অত্যন্ত জটিল এবং মাত্র কয়েকটি বিশেষ ক্ষেত্রে এগুলোর সমাধান করা সম্ভব হয়েছে।[92] তবে এই ক্ষেত্রগুলো মহাবিশ্ব সম্পর্কে আমাদের বোঝাপড়ায় বৈপ্লবিক পরিবর্তন এনেছে। বেশ কয়েকটি সমাধান ব্ল্যাক হোল বা কৃষ্ণগহ্বর বোঝা এবং বিগ ব্যাং-এর পর থেকে মহাবিশ্বের বিবর্তনের আধুনিক মডেলের ভিত্তি হিসেবে কাজ করে।[40]227

সাধারণ আপেক্ষিকতার পরীক্ষা

মূল নিবন্ধ: Tests of general relativity

সাধারণ আপেক্ষিকতার পূর্বাভাস পরীক্ষা করা ঐতিহাসিকভাবে কঠিন ছিল, কারণ ক্ষুদ্র শক্তি এবং ভরের ক্ষেত্রে এগুলি নিউটনীয় মহাকর্ষের পূর্বাভাসের সাথে প্রায় অভিন্ন।[93] বিস্তৃত পরিসরের পরীক্ষা সাধারণ আপেক্ষিকতার সমর্থন প্রদান করেছে।[88]1–9[94][95][96][97] আজ, আইনস্টাইনের আপেক্ষিকতা তত্ত্ব সমস্ত মহাকর্ষীয় গণনার জন্য ব্যবহৃত হয় যেখানে পরম নির্ভুলতা প্রয়োজন, যদিও নিউটনের বিপরীত বর্গীয় সূত্র কার্যত সমস্ত সাধারণ গণনার জন্য যথেষ্ট নির্ভুল।[88]79[98]

মহাকর্ষ এবং কোয়ান্টাম বলবিদ্যা

মূল নিবন্ধ: Graviton, Quantum gravity

বৃহৎ স্কেলে মহাকর্ষের প্রভাবের পূর্বাভাস দেওয়ার ক্ষেত্রে সফল হওয়া সত্ত্বেও, সাধারণ আপেক্ষিকতা শেষ পর্যন্ত কোয়ান্টাম বলবিদ্যা-র সাথে অসামঞ্জস্যপূর্ণ। এর কারণ হলো সাধারণ আপেক্ষিকতা মহাকর্ষকে স্পেসটাইমের একটি মসৃণ, অবিচ্ছিন্ন বিকৃতি হিসেবে বর্ণনা করে, যেখানে কোয়ান্টাম বলবিদ্যা মনে করে যে সমস্ত বল কোয়ান্টাম নামক বিচ্ছিন্ন কণার বিনিময়ের ফলে উদ্ভূত হয়। এই দ্বন্দ্বটি পদার্থবিজ্ঞানীদের জন্য বিশেষভাবে বিরক্তিকর কারণ অন্য তিনটি মৌলিক বল (সবল নিউক্লীয় বল, দুর্বল নিউক্লীয় বল এবং তড়িৎচৌম্বকীয় বল) কয়েক দশক আগেই একটি কোয়ান্টাম কাঠামোর সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ করা হয়েছে।[99] ফলস্বরূপ, গবেষকরা এমন একটি তত্ত্ব খোঁজা শুরু করেছেন যা মহাকর্ষ এবং কোয়ান্টাম বলবিদ্যা উভয়কেই একটি আরও সাধারণ কাঠামোর অধীনে একত্রিত করতে পারে।[100]

একটি পথ হলো কোয়ান্টাম ফিল্ড থিওরি (QFT)-এর কাঠামোর মধ্যে মহাকর্ষকে বর্ণনা করা, যা অন্যান্য মৌলিক মিথস্ক্রিয়া-কে সঠিকভাবে বর্ণনা করতে সফল হয়েছে। তড়িৎচৌম্বকীয় বল ভার্চুয়াল ফোটন-এর বিনিময়ের ফলে উদ্ভূত হয়, যেখানে মহাকর্ষের QFT বর্ণনায় ভার্চুয়াল গ্র্যাভিটন-এর বিনিময় ঘটে।[101][102] এই বর্ণনাটি ধ্রুপদী সীমা-তে সাধারণ আপেক্ষিকতাকে পুনরুৎপাদন করে। যাইহোক, এই পদ্ধতিটি প্ল্যাঙ্ক দৈর্ঘ্য-এর মাত্রার ক্ষুদ্র দূরত্বে ব্যর্থ হয়,[103] যেখানে কোয়ান্টাম গ্র্যাভিটি-র একটি আরও সম্পূর্ণ তত্ত্ব (বা কোয়ান্টাম বলবিদ্যার একটি নতুন পদ্ধতি) প্রয়োজন।

বিকল্প তত্ত্বসমূহ

মূল নিবন্ধ: Alternatives to general relativity সাধারণ আপেক্ষিকতা ভর এবং আকারের বিশাল পরিসরে অনেক পরীক্ষা সফলভাবে উত্তীর্ণ হয়েছে।[104][105] জ্যোতির্বৈজ্ঞানিক পর্যবেক্ষণ ব্যাখ্যার ক্ষেত্রে, সাধারণ আপেক্ষিকতার ওপর ভিত্তি করে তৈরি মহাজাগতিক মডেলগুলো মহাবিশ্বে দুটি উপাদানের প্রবর্তন করে,[106] যার একটি হলো ডার্ক ম্যাটার[107] এবং অন্যটি ডার্ক এনার্জি বা অন্ধকার শক্তি,[108] যাদের প্রকৃতি বর্তমানে পদার্থবিজ্ঞানের একটি অমীমাংসিত সমস্যা। মহাজাগতিক আদর্শ মডেলের অনেক সফল এবং উচ্চ-নির্ভুল ভবিষ্যদ্বাণী জ্যোতিঃপদার্থবিজ্ঞানীদের এই সিদ্ধান্তে উপনীত করেছে যে, এটি এবং সেইসাথে সাধারণ আপেক্ষিকতা ভবিষ্যতের অগ্রগতির ভিত্তি হিসেবে কাজ করবে।[109][110] তবে, ডার্ক ম্যাটার কণা পদার্থবিজ্ঞানের স্ট্যান্ডার্ড মডেল দ্বারা সমর্থিত নয়, ডার্ক এনার্জির ভৌত মডেলগুলো মহাজাগতিক তথ্যের সাথে মেলে না এবং কিছু মহাজাগতিক পর্যবেক্ষণ অসামঞ্জস্যপূর্ণ।[110] এই সমস্যাগুলো মহাকর্ষের বিকল্প তত্ত্বগুলোর গবেষণার দিকে পরিচালিত করেছে।[111]

আরও দেখুন

30em

  • Anti-gravity
  • Artificial gravity
  • Equations for a falling body
  • Escape velocity
  • Atmospheric escape
  • Gauss's law for gravity
  • Gravitational potential
  • Gravitational biology
  • Newton's laws of motion
  • Standard gravitational parameter
  • Weightlessness

তথ্যসূত্র

  1. ↑ dict.cc dictionary :: gravitas :: English-Latin translation.
  2. ↑ (2011). Particles and Fundamental Interactions: An Introduction to Particle Physics. 109. Springer Science & Business Media. ISBN 978-94-007-2463-1. Extract of page 109
  3. ↑ HubbleSite: Black Holes: Gravity's Relentless Pull. hubblesite.org.
  4. ↑ Overbye, Dennis. (10 October 2022). Black Holes May Hide a Mind-Bending Secret About Our Universe – Take gravity, add quantum mechanics, stir. What do you get? Just maybe, a holographic cosmos.. The New York Times.
  5. ↑ Cartwright, Jon. (May 17, 2025). "Defying gravity". New Scientist. 30–33.
  6. ↑ 6.0 6.1 (2006). "Physical Geodesy". Springer. ISBN 978-3-211-33544-4.
  7. ↑ 7.0 7.1 7.2 7.3 (2006). The Feynman lectures on physics. Pearson Addison Wesley. ISBN 978-0-8053-9045-2.
  8. ↑ (1999). Scientific Development and Misconceptions Through the Ages: A Reference Guide. 133. Greenwood Publishing Group. ISBN 978-0-313-30226-8.
  9. ↑ De Caelo II. 13-14.
  10. ↑ Cappi, Alberto. The concept of gravity before Newton. Culture and Cosmos.
  11. ↑ (June 2020). "Motion to the Center or Motion to the Whole? Plutarch's Views on Gravity and Their Influence on Galileo". Isis. 111 (2) 217–238. doi:10.1086/709138.
  12. ↑ (13 October 2011). The Archimedes Codex: Revealing The Secrets of the World's Greatest Palimpsest. 125. Hachette UK. ISBN 978-1-78022-198-4.
  13. ↑ Tuplin. (2002). Science and Mathematics in Ancient Greek Culture. xi. Hachette UK. ISBN 978-0-19-815248-4.
  14. ↑ Vitruvius, Marcus Pollio. (1914). De Architectura libri decem. 215. Harvard University Press.
  15. ↑ Philoponus' term for impetus is "ἑνέργεια ἀσώματος κινητική" ("incorporeal motive enérgeia"); see CAG XVII, Ioannis Philoponi in Aristotelis Physicorum Libros Quinque Posteriores Commentaria সংরক্ষিত সংস্করণ, Walter de Gruyter, 1888, p. 642: "λέγω δὴ ὅτι ἑνέργειά τις ἀσώματος κινητικὴ ἑνδίδοται ὑπὸ τοῦ ῥιπτοῦντος τῷ ῥιπτουμένῳ [I say that impetus (incorporeal motive energy) is transferred from the thrower to the thrown]."
  16. ↑ (16 April 2008). Archimedes to Hawking: Laws of Science and the Great Minds Behind Them. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-979268-9.
  17. ↑ (1988). Late classical India. A. Mukherjee & Co..
  18. ↑ Sen, Amartya. (2005). "The Argumentative Indian". 29. Allen Lane. ISBN 978-0-7139-9687-6.
  19. ↑ (2015). Lost Enlightenment: Central Asia's Golden Age from the Arab Conquest to Tamerlane. 260. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-16585-1.
  20. ↑ (1996). "Statics". Encyclopedia of the History of Arabic Science. 2 614–642. ISBN 978-0-415-12411-9.
  21. ↑ 21.0 21.1 21.2 Wallace, William A.. (2018). Domingo de Soto and the Early Galileo: Essays on Intellectual History. 119, 121–22. Routledge. ISBN 978-1-351-15959-3.
  22. ↑ (1963). "Two Versions of G. B. Benedetti's Demonstratio Proportionum Motuum Localium". Isis. 54 (2) 259–262. doi:10.1086/349706.
  23. ↑ Schilling, Govert. (31 July 2017). Ripples in Spacetime: Einstein, Gravitational Waves, and the Future of Astronomy. 26. Harvard University Press. ISBN 978-0-674-97166-0.
  24. ↑ Galileo (1638), Two New Sciences, First Day Salviati speaks: "If this were what Aristotle meant you would burden him with another error which would amount to a falsehood; because, since there is no such sheer height available on earth, it is clear that Aristotle could not have made the experiment; yet he wishes to give us the impression of his having performed it when he speaks of such an effect as one which we see."
  25. ↑ Sobel, Dava. (1993). "Galileo's daughter: a historical memoir of science, faith, and love". Walker. ISBN 978-0-8027-1343-8.
  26. ↑ Gillispie, Charles Coulston. (1988). The Edge of Objectivity: An Essay in the History of Scientific Ideas. 3–6. Princeton University Press. ISBN 0-691-02350-6.
  27. ↑ J. L. Heilbron, Electricity in the 17th and 18th Centuries: A Study of Early Modern Physics (Berkeley, California: University of California Press, 1979), p. 180.
  28. ↑ Ferraro, Rafael. (2007). "Einstein's space-time: an introduction to special and general relativity". Springer. ISBN 978-0-387-69946-2.
  29. ↑ 29.0 29.1 29.2 29.3 29.4 29.5 29.6 29.7 29.8 Weinberg, Steven. (1972). Gravitation and cosmology. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-92567-5.
  30. ↑ Høg, Erik. (August 2009). "400 years of astrometry: from Tycho Brahe to Hipparcos". Experimental Astronomy. 25 (1–3) 225–240. doi:10.1007/s10686-009-9156-7.
  31. ↑ (May 1956). Johannes Kepler's Universe: Its Physics and Metaphysics. American Journal of Physics. 24 (5) 340–351. doi:10.1119/1.1934225.
  32. ↑ 32.0 32.1 32.2 (1954). "History of Gravity and Attraction before Newton". Cahiers d'Histoire Mondiale. Journal of World History. 1 (4) 839–856.
  33. ↑ (2017). "Out of the shadow of a giant: Hooke, Halley and the birth of British science". William Collins. ISBN 978-0-00-822059-4.
  34. ↑ Stewart, Dugald. (1816). Elements of the Philosophy of the Human Mind. 2 434. Constable & Co; Cadell & Davies.
  35. ↑ Hooke, Robert. (1679). Lectiones Cutlerianae, or A collection of lectures, physical, mechanical, geographical & astronomical : made before the Royal Society on several occasions at Gresham Colledge [i.e. College: to which are added divers miscellaneous discourses].
  36. ↑ 36.0 36.1 (26 June 2020). "On the invisibility and impact of Robert Hooke's theory of gravitation". Open Philosophy. 3 (1) 266–282. doi:10.1515/opphil-2020-0131.
  37. ↑ Purrington, Robert D.. (2009). "The first professional scientist: Robert Hooke and the Royal Society of London". Birkhäuser. ISBN 978-3-0346-0037-8.
  38. ↑ Hecht, Eugene. (July 2021). "The true story of Newtonian gravity". American Journal of Physics. 89 (7) 683–692. doi:10.1119/10.0003535.
  39. ↑ (1997). Comet. 52–58. Random House. ISBN 978-0-3078-0105-0.
  40. ↑ 40.0 40.1 Longair. (2008). Galaxy Formation. Springer Berlin Heidelberg. ISBN 978-3-540-73477-2. doi:10.1007/978-3-540-73478-9.
  41. ↑ Newton, Isaac. (1999). "The Principia, The Mathematical Principles of Natural Philosophy". University of California Press.
  42. ↑ (1 August 2020). September 23, 1846: Neptune's Existence Observationally Confirmed. APS News.
  43. ↑ (31 January 1976). "The Royal Observatory and the study of gravitation". Notes and Records of the Royal Society of London. 30 (2) 133–140. doi:10.1098/rsnr.1976.0010.
  44. ↑ 44.0 44.1 Zee, Anthony. (2013). "Einstein Gravity in a Nutshell". Princeton University Press. ISBN 978-0-691-14558-7.
  45. ↑ Cohen, I. Bernard. (1988). Newton's Scientific and Philosophical Legacy. 25–53. Springer Netherlands. ISBN 978-94-010-7764-4. doi:10.1007/978-94-009-2809-1_2.
  46. ↑ 46.0 46.1 Hesse, Mary B.. (1955). "Action at a Distance in Classical Physics". Isis. 46 (4) 337–353. doi:10.1086/348429.
  47. ↑ Nobil, Anna M.. (March 1986). "The real value of Mercury's perihelion advance". Nature. 320 (6057) 39–41. doi:10.1038/320039a0.
  48. ↑ (23 November 2015). Without Einstein it would have taken decades longer to understand gravity.
  49. ↑ (June 1999). "Why was Relativity Accepted?". Physics in Perspective. 1 (2) 184–214. doi:10.1007/s000160050015.
  50. ↑ (1920). A Determination of the Deflection of Light by the Sun's Gravitational Field, from Observations Made at the Total Eclipse of May 29, 1919. Phil. Trans. Roy. Soc. A. 220 (571–581) 291–333. doi:10.1098/rsta.1920.0009.. Quote, p. 332: "Thus the results of the expeditions to Sobral and Principe can leave little doubt that a deflection of light takes place in the neighbourhood of the sun and that it is of the amount demanded by Einstein's generalised theory of relativity, as attributable to the sun's gravitational field."
  51. ↑ Weinberg, Steven. (1972). Gravitation and cosmology. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-92567-5.. Quote, p. 192: "About a dozen stars in all were studied, and yielded values 1.98 ± 0.11" and 1.61 ± 0.31", in substantial agreement with Einstein's prediction θ☉ = 1.75"."
  52. ↑ (20 March 2022). "The 1919 eclipse results that verified general relativity and their later detractors: a story re-told". Notes and Records: The Royal Society Journal of the History of Science. 76 (1) 155–180. doi:10.1098/rsnr.2020.0040.
  53. ↑ General Astronomy Addendum 10: Graviational Redshift and time dilation. homepage.physics.uiowa.edu.
  54. ↑ Asada, Hideki. (20 March 2008). "Gravitational time delay of light for various models of modified gravity". Physics Letters B. 661 (2–3) 78–81. doi:10.1016/j.physletb.2008.02.006.
  55. ↑ (8 August 2011). The Fate of the First Black Hole. Science.
  56. ↑ Black Holes Science Mission Directorate. webarchive.library.unt.edu.
  57. ↑ NASA's Gravity Probe B Confirms Two Einstein Space-Time Theories. Nasa.gov.
  58. ↑ "Frame-Dragging" in Local Spacetime. Stanford University.
  59. ↑ Gravitational Waves Detected 100 Years After Einstein's Prediction. Ligo Lab | Caltech.
  60. ↑ (2006). Companion to the History of Modern Science. 448. Routledge. ISBN 978-1-134-97751-2.
  61. ↑ 15 December 2014
  62. ↑ Boynton, Richard. (2001). Precise Measurement of Mass. S.A.W.E., Inc..
  63. ↑ Curious About Astronomy?. Cornell University.
  64. ↑ Young, I. R.. (1999). "Wind generated ocean waves". Elsevier. ISBN 978-0-08-043317-2.May 2026
  65. ↑ (March 2003). "Gravity wave dynamics and effects in the middle atmosphere". Reviews of Geophysics. 41 (1). doi:10.1029/2001RG000106.
  66. ↑ Demtröder, Wolfgang. (2024). Astrophysics. 121–175. Springer Nature Switzerland. ISBN 978-3-031-22133-0. doi:10.1007/978-3-031-22135-4_5.
  67. ↑ (13 October 1993). The Nobel Prize in Physics 1993. Nobel Foundation.
  68. ↑ Clark, Stuart. (11 February 2016). Gravitational waves: scientists announce 'we did it!' – live. the Guardian.
  69. ↑ (11 February 2016). "Einstein's gravitational waves found at last". Nature. doi:10.1038/nature.2016.19361.
  70. ↑ (13 January 2016). WHAT ARE GRAVITATIONAL WAVES AND WHY DO THEY MATTER?. popsci.com.
  71. ↑ (October 2017). "GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral". Physical Review Letters. 119 (16). doi:10.1103/PhysRevLett.119.161101.
  72. ↑ (3 October 2017). Nobel prize in physics awarded for discovery of gravitational waves. the Guardian.
  73. ↑ (14 September 2018). "The Connection Between Galaxies and Their Dark Matter Halos". Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 56 (1) 435–487. doi:10.1146/annurev-astro-081817-051756.
  74. ↑ Subal. (2022). Physics and Astrophysics: Glimpses of the Progress. 106. CRC Press. ISBN 978-1-000-55926-2. Extract of page 106.
  75. ↑ (24 January 2014). Hubble, Hubble, Seeing Double!. NASA.
  76. ↑ GW170817 Press Release. LIGO Lab – Caltech.
  77. ↑ (September 2001). "Rotation Curves of Spiral Galaxies". Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 39 (1) 137–174. doi:10.1146/annurev.astro.39.1.137.
  78. ↑ The Nobel Prize in Physics 2011: Adam G. Riess Facts. NobelPrize.org.
  79. ↑ (5 February 2024). What is Dark Energy? Inside our accelerating, expanding Universe. science.nasa.gov.
  80. ↑ (3 March 2008). "Anomalous Orbital-Energy Changes Observed during Spacecraft Flybys of Earth". Physical Review Letters. 100 (9). doi:10.1103/PhysRevLett.100.091102.
  81. ↑ (12 June 2012). "Support for the Thermal Origin of the Pioneer Anomaly". Physical Review Letters. 108 (24). doi:10.1103/PhysRevLett.108.241101.
  82. ↑ (May 2015). "Gravitational anomalies in the solar system?". International Journal of Modern Physics D. 24 (6) 1530015–1530343. doi:10.1142/S0218271815300153.
  83. ↑ 83.0 83.1 83.2 83.3 83.4 83.5 83.6 Feynman, Richard P.. (1990). "The character of physical law". MIT Press. ISBN 978-0-262-56003-0.
  84. ↑ 84.0 84.1 Zee, Anthony. (2013). "Einstein Gravity in a Nutshell". Princeton University Press. ISBN 978-0-691-14558-7.
  85. ↑ Stephani, Hans. (2003). "Exact Solutions to Einstein's Field Equations". 1. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-46136-8.
  86. ↑ (25 July 2019). Einstein's general relativity theory is questioned but still stands for now. Science News.
  87. ↑ Lea, Robert. (15 September 2022). Einstein's greatest theory just passed its most rigorous test yet. Scientific American.
  88. ↑ 88.0 88.1 88.2 Will, Clifford M.. (2018). Theory and Experiment in Gravitational Physics. Cambridge Univ. Press. ISBN 978-1-107-11744-0.
  89. ↑ (28 September 2016). "General Relativity and Cosmology: Unsolved Questions and Future Directions". Universe. 2 (4) 23. doi:10.3390/universe2040023.
  90. ↑ Einstein Field Equations (General Relativity). University of Warwick.
  91. ↑ (15 September 2021). How to understand Einstein's equation for general relativity. Big Think.
  92. ↑ Siegel, Ethan. This Is Why Scientists Will Never Exactly Solve General Relativity. Forbes.
  93. ↑ Testing General Relativity. NASA Blueshift.
  94. ↑ Lindley, David. (12 July 2005). The Weight of Light. Physics. 16.
  95. ↑ Hafele-Keating Experiment. hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
  96. ↑ (24 May 2019). How the 1919 Solar Eclipse Made Einstein the World's Most Famous Scientist. Discover Magazine.
  97. ↑ (4 May 2011). At Long Last, Gravity Probe B Satellite Proves Einstein Right. Science.
  98. ↑ Hassani, Sadri. (2010). From Atoms to Galaxies: A conceptual physics approach to scientific awareness. 131. CRC Press. ISBN 978-1-4398-0850-4.
  99. ↑ Gravity Probe B – Special & General Relativity Questions and Answers. einstein.stanford.edu.
  100. ↑ (2020). "Beyond Spacetime: The Foundations of Quantum Gravity". 6. Cambridge University Press. ISBN 978-1-108-65570-5.
  101. ↑ (1995). Feynman lectures on gravitation. Addison-Wesley. ISBN 978-0-201-62734-3.
  102. ↑ Zee, A.. (2003). "Quantum Field Theory in a Nutshell". Princeton University Press. ISBN 978-0-691-01019-9.
  103. ↑ Randall, Lisa. (2005). Warped Passages: Unraveling the Universe's Hidden Dimensions. Ecco. ISBN 978-0-06-053108-9.
  104. ↑ (December 2014). "The Confrontation between General Relativity and Experiment". Living Reviews in Relativity. 17 (1). doi:10.12942/lrr-2014-4.
  105. ↑ (2017). "Tests of General Relativity: A Review".
  106. ↑ Ryden, Barbara Sue. (2017). "Introduction to cosmology". Cambridge University Press. ISBN 978-1-316-65108-7.
  107. ↑ (2011). "Dark Matter: A Primer". Advances in Astronomy. 2011 1–22. doi:10.1155/2011/968283.
  108. ↑ (December 2013). "Dark energy: A brief review". Frontiers of Physics. 8 (6) 828–846. doi:10.1007/s11467-013-0300-5.
  109. ↑ (26 September 2022). "The Road to Precision Cosmology". Annual Review of Nuclear and Particle Science. 72 (1) 1–35. doi:10.1146/annurev-nucl-111119-041046.
  110. ↑ 110.0 110.1 (June 2022). "Cosmology intertwined: A review of the particle physics, astrophysics, and cosmology associated with the cosmological tensions and anomalies". Journal of High Energy Astrophysics. 34 49–211. doi:10.1016/j.jheap.2022.04.002.
  111. ↑ Cooper. (6 February 2024). Cosmic combat: delving into the battle between dark matter and modified gravity. physicsworld.

আরও পড়ুন

  • (2001). "Physics v. 1". John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-32057-9.
  • Serway, Raymond A.. (2004). Physics for Scientists and Engineers. Brooks/Cole. ISBN 978-0-534-40842-8.
  • Tipler, Paul. (2004). "Physics for Scientists and Engineers: Mechanics, Oscillations and Waves, Thermodynamics". W.H. Freeman. ISBN 978-0-7167-0809-4.
  • Thorne. (1973). "Gravitation". W.H. Freeman. ISBN 978-0-7167-0344-0.

বহিঃসংযোগ

y

  • Gravitation
  • Gravitation, theory of

উৎস: ইংরেজি উইকিপিডিয়ার “Gravity” নিবন্ধের অনুবাদ।

মূল নিবন্ধ: https://en.wikipedia.org/wiki/Gravity

এই অনুবাদটি স্বয়ংক্রিয়ভাবে প্রস্তুত করা হয়েছে।

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=মহাকর্ষ&oldid=730"