পদার্থবিজ্ঞান ১ম পত্র · একাদশ-দ্বাদশ · অধ্যায় ১ · ১.৫
পদার্থবিজ্ঞানে স্থান, সময় ও ভর।
একটা রুলার হাতে নাও। নিউটনের কাছে ওটা সব অবস্থায় একই লম্বা, তুমি স্থির থাকো বা ছুটতে থাকো। আইনস্টাইন বললেন, না, গতির সাথে দৈর্ঘ্য, সময় আর ভর সবই বদলায়। এই অংশের পুরোটা একটাই প্রশ্ন: রাশিগুলো পরম, নাকি আপেক্ষিক?
১. নিউটনের চোখে সবই পরম
চিরায়ত বলবিদ্যার আরেক নাম নিউটনীয় বলবিদ্যা। এখানে তিনটি মৌলিক রাশির ধারণা করা হয়েছে: স্থান (Space), সময় বা কাল (Time) এবং ভর (Mass)।
নিউটনের মতে স্থান একটি পরম জিনিস, যা নিজের মধ্যেই অবস্থান করে। বাইরের কোনো কিছুর সঙ্গে এর সম্পর্ক নেই, পরিবেশও একে প্রভাবিত করে না। তাই বস্তুর দৈর্ঘ্য বস্তুর বা পর্যবেক্ষকের গতির ওপর নির্ভর করে না।
সময়ও তাই। নিউটনের মতে সময় প্রকৃতিগতভাবে একটি পরম রাশি, বাইরের কিছুর ওপর নির্ভর না করে সমভাবে এগিয়ে চলে। সময় সর্বজনীন। এর দুটি ফল: দুটি ঘটনার মাঝের সময় সব পর্যবেক্ষকের কাছে একই, আর দুটি ঘটনা একসাথে ঘটলে পর্যবেক্ষকের গতীয় অবস্থা যাই হোক, সবার কাছেই তারা একসাথে।
ভরও পরম। নিউটনীয় বলবিদ্যায় ভর গতির ওপর নির্ভর করে না। ভরের নিত্যতা সূত্র অনুযায়ী ক্রিয়া-প্রতিক্রিয়ার ফলে ভর কমেও না, বাড়েও না।
২. আইনস্টাইন যা বদলালেন
আইনস্টাইন প্রমাণ করলেন, স্থান, সময় ও ভর গতির সাথে পরিবর্তিত হয়। অতএব এই তিনটি রাশি পরম নয়। এই পরিবর্তনের তিনটি নাম আছে, আর প্রতিটা একেকটা রাশির।
দৈর্ঘ্য সংকোচন: কোনো বস্তুর গতিশীল অবস্থার দৈর্ঘ্য তার স্থির অবস্থার দৈর্ঘ্যের চেয়ে ছোট হওয়া। গতির সাথে দৈর্ঘ্য সংকুচিত হয়।
কাল দীর্ঘায়ন বা সময় প্রসারণ: একটি স্থির কাঠামোতে ঘটা ঘটনার সময় ব্যবধান, ওই কাঠামোর সাপেক্ষে গতিশীল অন্য কাঠামো থেকে দেখলে বেড়ে গেছে মনে হয়।
ভরের আপেক্ষিকতা: বস্তু গতিশীল হলে তার ভর বৃদ্ধি পায়। একে গতিজনিত ভর বৃদ্ধিও বলে।
আইনস্টাইনের মতে স্থান, কাল ও দৈর্ঘ্য কোনোটিই পরম বা নিরপেক্ষ নয়, সবই পরিবর্তনশীল।
কথাগুলো চোখে দেখো। রকেটের বেগ আলোর বেগের কাছে নিয়ে যাও।
আপেক্ষিকতাহাতল টানো
বেগ বাড়লে দৈর্ঘ্য, সময় আর ভর
এবার কার দাবি কোনটা, ছকে মিলিয়ে নাও।
ছকপরম না আপেক্ষিক ভাবো।
কার কথা?
রাশি
নিউটন
আইনস্টাইন
স্থান
দৈর্ঘ্য গতির ওপর নির্ভর করে না
গতিশীল বস্তুর দৈর্ঘ্য সংকুচিত হয়
সময়
সকল পর্যবেক্ষকের কাছে সমভাবে চলে
গতিশীল কাঠামোয় ব্যবধান বাড়ে
ভর
গতির সাথে বদলায় না
গতির সাথে বাড়ে
নিউটনের কথা। স্থান পরম, তাই পর্যবেক্ষক বা বস্তু যেভাবেই চলুক, দৈর্ঘ্য একই।
আইনস্টাইনের কথা। গতির সাথে দৈর্ঘ্য ছোট হয়, একে বলে দৈর্ঘ্য সংকোচন।
নিউটনের কথা। সময় পরম ও সর্বজনীন, সমভাবে এগোয়, কোনো পর্যবেক্ষকের গতি তাকে বদলায় না।
আইনস্টাইনের কথা। গতিশীল কাঠামো থেকে দেখলে সময় ব্যবধান বেড়ে যায়, একে বলে কাল দীর্ঘায়ন।
নিউটনের কথা। ভর গতির ওপর নির্ভর করে না, আর ভরের নিত্যতা সূত্রে ক্রিয়া-প্রতিক্রিয়ায় তা বদলায় না।
আইনস্টাইনের কথা। বস্তু গতিশীল হলে ভর বাড়ে, একে বলে ভরের আপেক্ষিকতা।
ভাগ করোনামেই ইঙ্গিত আছে।
কোন প্রভাব কোন রাশির?
একটা নাম ধরো, তারপর যে রাশিটা বদলায় তার বাক্সে ছাড়ো।
ঠিক। পরেরটা।
এখনো না। নামের শব্দটা দেখো: দৈর্ঘ্য, কাল, না ভর?
সব ঠিক জায়গায়। দৈর্ঘ্য ছোট হয়, সময় ব্যবধান বাড়ে, ভর বাড়ে।
৩. ভর, শক্তি আর গতির সীমা
চিরায়ত বলবিজ্ঞানে ভর আর শক্তি আলাদা, একে অন্যের ওপর নির্ভর করে না। আপেক্ষিকতার বিশেষ তত্ত্বে আইনস্টাইন দেখালেন তারা সমতুল্য। ভর-শক্তি সমতা সূত্র: E = mc²।
আর গতির একটা সীমা আছে। ভরসম্পন্ন কোনো বস্তুই আলোর বেগে বা তার চেয়ে বেশি বেগে ছুটতে পারে না।
নোট থেকে কাটাআগে মনে করো।
সংজ্ঞাগুলো বলো
প্রশ্নদৈর্ঘ্য সংকোচন কাকে বলে?
উত্তরকোনো বস্তুর গতিশীল অবস্থার দৈর্ঘ্য তার স্থির অবস্থার দৈর্ঘ্যের চেয়ে ছোট হওয়াকে দৈর্ঘ্য সংকোচন বলে।
প্রশ্নসময় প্রসারণ কাকে বলে?
উত্তরস্থির কাঠামোর ঘটনার সময় ব্যবধান, ওই কাঠামোর সাপেক্ষে গতিশীল অন্য কাঠামো থেকে দেখলে বেড়ে যায়। একে কাল দীর্ঘায়ন বা সময় প্রসারণ বলে।
প্রশ্নভরের আপেক্ষিকতা কাকে বলে?
উত্তরবস্তু গতিশীল হলে তার ভর বৃদ্ধি পায়। এই ঘটনাকে ভরের আপেক্ষিকতা বা গতিজনিত ভর বৃদ্ধি বলে।
৪. মিলিয়ে দেখো
তিনটা প্রশ্ন, প্রথমটা দিয়ে শুরু।
মিলিয়ে দেখোএকটা উত্তর বেছে নাও
প্রশ্ন ১
বিশেষ আপেক্ষিকতা তত্ত্বে ভর ও শক্তির সমতা প্রকাশ করে কোন সমীকরণ?
E = mv² ভরবেগ ও গতিশক্তির মিশ্রণ; ভর-শক্তি সম্পর্ক এটি নয়।
½mv² হলো গতিশক্তি, ভর ও শক্তির সমতা নয়।
ঠিক। ভর ও শক্তির সমতা E = mc² সমীকরণে প্রকাশিত।
mgh বিভব শক্তি, আপেক্ষিকতার ভর-শক্তি সম্পর্ক নয়।
দ্বিতীয়টা, পরম না আপেক্ষিক ভেবে বেছে নাও।
মিলিয়ে দেখোএকটা উত্তর বেছে নাও
প্রশ্ন ২
আইনস্টাইনের তত্ত্ব অনুসারে খুব দ্রুত গতিশীল কাঠামোতে:i. দৈর্ঘ্য কমে ii. ভর বাড়ে iii. সময়ের ব্যবধান বাড়ে
i. দৈর্ঘ্য কমে ii. ভর বাড়ে iii. সময়ের ব্যবধান বাড়ে
i ও ii সত্য, তবে iii-ও সত্য: গতিশীল কাঠামোতে সময়ের ব্যবধান বাড়ে, তাই এটি পূর্ণ উত্তর নয়।
i ও iii সত্য, তবে ii-ও সত্য: গতির সঙ্গে ভর বাড়ে; তাই তিনটিই সত্য।
ii ও iii সত্য, তবে i-ও সত্য: গতিশীল বস্তুর দৈর্ঘ্য কমে; তাই তিনটিই সত্য।
ঠিক। দৈর্ঘ্য সংকোচন, ভর বৃদ্ধি ও কাল দীর্ঘায়ন তিনটিই আইনস্টাইনের তত্ত্বের ফল।
শেষটা একটু ভেবে।
মিলিয়ে দেখোএকটা উত্তর বেছে নাও
প্রশ্ন ৩
নিউটনের গতিসূত্র কোন বলবিদ্যার অন্তর্ভুক্ত?
কোয়ান্টাম বলবিদ্যা পরমাণুর শক্তির ছিন্নায়ন নিয়ে; নিউটনের সূত্র এর আগের।
আপেক্ষিক বলবিদ্যা আইনস্টাইনের; এটি নিউটনীয় ধারণা বদলে দেয়।
তরঙ্গ বলবিদ্যা নিউটনের গতিসূত্রের শ্রেণি নয়।
ঠিক। চিরায়ত বলবিদ্যাই নিউটনীয় বলবিদ্যা নামে পরিচিত।
পুরো অংশটা আটটা কার্ডে।
নোট থেকে কাটাউল্টে দেখো
আটটা কার্ড
প্রশ্ননিউটনের মতে স্থান কেমন?
উত্তরপরম: নিজের মধ্যেই অবস্থান করে, বাইরের কিছুর সঙ্গে সম্পর্কিত নয়, পরিবেশ দ্বারা প্রভাবিত হয় না।
প্রশ্ননিউটনের মতে সময় বা কাল কেমন রাশি?
উত্তরপ্রকৃতিগতভাবে পরম রাশি, যা বাইরের কিছুর ওপর নির্ভর না করে সমভাবে এগিয়ে চলে।
প্রশ্নআইনস্টাইন স্থান, সময় ও ভর সম্পর্কে নিউটনের ধারণার কী পরিবর্তন করলেন?
উত্তরপ্রমাণ করলেন এগুলো গতির সাথে পরিবর্তিত হয়, তাই পরম নয়।
প্রশ্নদৈর্ঘ্য সংকোচন কাকে বলে?
উত্তরকোনো বস্তুর গতিশীল অবস্থার দৈর্ঘ্য ওই বস্তুর স্থির অবস্থার দৈর্ঘ্যের চেয়ে ছোট হওয়াকে দৈর্ঘ্য সংকোচন বলে।
প্রশ্নকাল দীর্ঘায়ন বা সময় প্রসারণ কাকে বলে?
উত্তরস্থির কাঠামোর ঘটনার সময় ব্যবধান ওই কাঠামোর সাপেক্ষে গতিশীল কাঠামো থেকে দেখলে বৃদ্ধি পাওয়াকে সময় প্রসারণ বলে।
প্রশ্নভরের আপেক্ষিকতা বা গতিজনিত ভর বৃদ্ধি কাকে বলে?
উত্তরবস্তু গতিশীল হলে এর ভর বৃদ্ধি পাওয়াকে বলে।
প্রশ্নআইনস্টাইনের ভর-শক্তি সমতা সূত্রটি কী?
উত্তরE = mc²।
প্রশ্নভরসম্পন্ন কোনো বস্তুর বেগ কত পর্যন্ত হতে পারে না?
উত্তরআলোর বেগ বা তার বেশি বেগে ছুটতে পারে না।
সূত্র: পদার্থবিজ্ঞান ১ম পত্র, একাদশ-দ্বাদশ শ্রেণি (এনসিটিবি), অধ্যায় ১ “ভৌতজগৎ ও পরিমাপ”, অনুচ্ছেদ ১.৫।