আসুন মহাকর্ষ ও অভিকর্ষের রহস্য ভেদ করি!
ছোটবেলায় খেলার সময় কতবার যে পড়ে গেছি তার কোনো হিসেব নেই, তাই না? কখনো ভেবেছেন, কেন পড়লেন? কেন আপনি শূন্যে ভেসে থাকলেন না? এর পেছনে কাজ করছে মহাকর্ষ আর অভিকর্ষ। এই দুটো বিষয় পদার্থবিজ্ঞানের খুবই গুরুত্বপূর্ণ অংশ। আজকে আমরা এগুলো নিয়েই আলোচনা করব, একদম সহজ ভাষায়। যেন অষ্টম শ্রেণির বাচ্চারাও বুঝতে পারে!
মহাকর্ষ (Gravity): সেই আদি আকর্ষণ
মহাকর্ষ কী, সেটা বুঝতে হলে একটা গল্প বলি। নিউটনের আপেল গাছের গল্প। একদিন নিউটন গাছের নিচে বসে আছেন, হঠাৎ একটা আপেল টুপ করে পড়ল। নিউটন ভাবলেন, আপেলটা কেন উপরে গেল না, কেন নীচের দিকেই এল? এই ভাবনা থেকেই তিনি মহাকর্ষের ধারণা দেন।
সহজ ভাষায়, মহাকর্ষ হলো এই মহাবিশ্বের যেকোনো দুটো বস্তুর মধ্যে পারস্পরিক আকর্ষণ। যার ভর আছে, এমন যেকোনো জিনিসই একে অপরকে টানে। আপনার মোবাইল ফোনটা যেমন আপনার ল্যাপটপকে টানছে, আবার আপনার বাড়িটা টানছে পুরো পৃথিবীকে! তবে এই টান খুবই সামান্য, তাই আমরা সেটা টের পাই না।
মহাকর্ষের সূত্র (Law of Gravitation):
নিউটনের দেওয়া মহাকর্ষের সূত্রটি হলো:
দুটি বস্তুর মধ্যে আকর্ষণ বল তাদের ভরের গুণফলের সমানুপাতিক এবং তাদের দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক।
অর্থাৎ, বস্তু দুটির ভর যত বেশি হবে, তাদের মধ্যে আকর্ষণ তত বাড়বে। আর তাদের মধ্যে দূরত্ব যত বাড়বে, আকর্ষণ তত কমবে।
গণিতের ভাষায় সূত্রটি হলো:
F = G * (m1 * m2) / r²
এখানে,
- F হলো মহাকর্ষ বল (Gravitational Force)
- G হলো মহাকর্ষীয় ধ্রুবক (Gravitational Constant), যার মান 6.674 × 10⁻¹¹ N(m/kg)²
- m1 ও m2 হলো বস্তুদ্বয়ের ভর (Mass)
- r হলো বস্তুদ্বয়ের মধ্যে দূরত্ব (Distance)
মহাকর্ষের কয়েকটি উদাহরণ:
- সূর্যের চারিদিকে পৃথিবীর ঘোরা: সূর্য তার বিশাল ভর দিয়ে পৃথিবীকে আকর্ষণ করে রেখেছে, তাই পৃথিবী সূর্যের চারিদিকে ঘুরছে।
- চাঁদের চারিদিকে পৃথিবীর ঘোরা: পৃথিবীও চাঁদকে টানে, তাই চাঁদ পৃথিবীর চারিদিকে ঘোরে।
- তারাদের গ্যালাক্সিতে একসাথে থাকা: গ্যালাক্সির তারাগুলো মহাকর্ষের টানেই একসাথে থাকে।
অভিকর্ষ (Gravity): পৃথিবীর বিশেষ টান
অভিকর্ষ হলো মহাকর্ষেরই একটা বিশেষ রূপ। যখন কোনো বস্তুকে পৃথিবী নিজের কেন্দ্রের দিকে টানে, তখন সেই আকর্ষণ বলকে অভিকর্ষ বলে। তার মানে, আপনি যখন কোনো জিনিস উপর থেকে ফেলেন, সেটি অভিকর্ষের কারণেই নিচে পড়ে।
অভিকর্ষজ ত্বরণ (Acceleration due to gravity):
অভিকর্ষের প্রভাবে কোনো বস্তুর বেগ প্রতি সেকেন্ডে যে হারে বাড়ে, তাকে অভিকর্ষজ ত্বরণ বলে। একে ‘g’ দিয়ে প্রকাশ করা হয়। পৃথিবীর পৃষ্ঠে এর মান প্রায় 9.8 m/s²। তার মানে, আপনি যদি কোনো বল উপর থেকে ছেড়ে দেন, তাহলে প্রতি সেকেন্ডে তার গতিবেগ 9.8 মিটার করে বাড়বে।
ওজন (Weight) এবং অভিকর্ষ:
আমরা প্রায়ই ভর (Mass) আর ওজনকে (Weight) গুলিয়ে ফেলি। ভর হলো কোনো বস্তুর মধ্যে থাকা পদার্থের পরিমাণ। এটা কখনো বদলায় না। কিন্তু ওজন হলো পৃথিবীর অভিকর্ষ বলের কারণে বস্তুর উপর প্রযুক্ত বল। তাই ওজন একেক জায়গায় একেক রকম হতে পারে।
ওজন = ভর × অভিকর্ষজ ত্বরণ (W = m * g)
যেমন, চাঁদে অভিকর্ষজ ত্বরণ পৃথিবীর চেয়ে কম, তাই সেখানে আপনার ওজনও কম হবে।
অভিকর্ষের প্রভাব: আমাদের জীবনে
অভিকর্ষ আমাদের জীবনে অনেক বড় ভূমিকা রাখে। কিছু উদাহরণ দেই:
- আমরা মাটিতে দাঁড়িয়ে থাকতে পারি: অভিকর্ষ না থাকলে আমরা সবাই মহাশূন্যে ভেসে বেড়াতাম।
- বৃষ্টি পড়ে: মেঘ থেকে পানি অভিকর্ষের টানেই নিচে নেমে আসে।
- নদী সমুদ্রে মেশে: নদীর পানি অভিকর্ষের টানে পাহাড় থেকে নিচে নেমে সমুদ্রের দিকে যায়।
- গাছে ফল ধরে: ফলগুলো অভিকর্ষের কারণেই গাছের ডালে ঝুলে থাকে, পেকে গেলে নিচে পড়ে যায়।
মহাকর্ষ ও অভিকর্ষের মধ্যে পার্থক্য (Difference Between Gravity and Gravitation)
অনেকেই মহাকর্ষ (Gravitation) ও অভিকর্ষকে (Gravity) একই মনে করেন, কিন্তু এদের মধ্যে একটা সূক্ষ্ম পার্থক্য আছে। চলুন, বিষয়টা সহজ করে বুঝিয়ে বলি:
| বৈশিষ্ট্য | মহাকর্ষ (Gravitation) | অভিকর্ষ (Gravity) |
|---|---|---|
| সংজ্ঞা | মহাবিশ্বের যেকোনো দুটি বস্তুর মধ্যে পারস্পরিক আকর্ষণ বল। অর্থাৎ, ভর আছে এমন যেকোনো দুটি বস্তুই একে অপরকে আকর্ষণ করে। | পৃথিবী এবং অন্য যেকোনো বস্তুর মধ্যে আকর্ষণ বল। এখানে পৃথিবী একটি অপরিহার্য অংশ। |
| ব্যাপ্তি | এটি একটি সার্বজনীন বল। মহাবিশ্বের সর্বত্র এই বল কাজ করে। | এটি মহাকর্ষেরই একটি বিশেষ রূপ, যা শুধুমাত্র পৃথিবী এবং অন্য বস্তুর মধ্যে প্রযোজ্য। |
| নির্ভরতা | যেকোনো দুটি বস্তুর ভরের উপর নির্ভরশীল। | পৃথিবীর ভর এবং অন্য বস্তুর ভরের উপর নির্ভরশীল। |
| উদাহরণ | সূর্য ও পৃথিবীর মধ্যে আকর্ষণ, দুটি নক্ষত্রের মধ্যে আকর্ষণ। | আপেল গাছ থেকে মাটিতে পড়া, একজন মানুষ দাঁড়িয়ে আছে। |
| সূত্র | F = G * (m1 * m2) / r² | W = m * g (এখানে g হলো অভিকর্ষজ ত্বরণ) |
সংক্ষেপে:
- মহাকর্ষ: দুটি বস্তুর মধ্যে সাধারণ আকর্ষণ।
- অভিকর্ষ: পৃথিবীর আকর্ষণ।
মাধ্যাকর্ষণ কিভাবে কাজ করে তার পেছনের বিজ্ঞান
মাধ্যাকর্ষণ কিভাবে কাজ করে, তার পেছনের বিজ্ঞান বেশ জটিল, কিন্তু আমি সহজ করে বোঝানোর চেষ্টা করব।
আইনস্টাইনের আপেক্ষিকতা তত্ত্ব (Einstein’s Theory of Relativity):
নিউটনের মহাকর্ষ সূত্র অনেক ক্ষেত্রেই সঠিক ফলাফল দিলেও, কিছু ক্ষেত্রে এটি যথেষ্ট ছিল না। বিশেষ করে যখন আলোর গতিবেগের কাছাকাছি কোনো বস্তুর গতি নিয়ে আলোচনা করা হয়, তখন নিউটনের সূত্র ভুল প্রমাণ হয়। এই সমস্যা সমাধানের জন্য আইনস্টাইন নিয়ে আসেন তাঁর আপেক্ষিকতা তত্ত্ব।
আইনস্টাইনের মতে, মহাকর্ষ কোনো বল নয়, এটি হলো স্থান-কালের বক্রতা (Curvature of Space-Time)। তাঁর তত্ত্ব অনুযায়ী, ভর স্থান-কালকে বাঁকিয়ে দেয়। এই বাঁকানো পথে অন্য বস্তুগুলো চলাচল করে, যা আমরা মহাকর্ষ হিসেবে অনুভব করি।
স্থান-কালের বক্রতা (Curvature of Space-Time):
এটা বোঝার জন্য একটা উদাহরণ দেওয়া যাক। মনে করুন, আপনি একটা টানটান চাদরের ওপর একটা ভারী বল রাখলেন। বলের কারণে চাদরটা দেবে যাবে, তাই না? এবার যদি আপনি ঐ চাদরের ওপর একটা ছোট মার্বেল রাখেন, তাহলে দেখবেন মার্বেলটা গড়িয়ে গিয়ে বড় বলের দিকে যাচ্ছে।
এখানে বড় বলটা হলো পৃথিবী আর চাদরটা হলো স্থান-কাল। পৃথিবীর ভরের কারণে স্থান-কাল বেঁকে গেছে, আর মার্বেলটা (অন্য কোনো বস্তু) সেই বাঁকের কারণে পৃথিবীর দিকে যাচ্ছে।
মাধ্যাকর্ষণ তরঙ্গ (Gravitational Waves):
আইনস্টাইনের আপেক্ষিকতা তত্ত্ব অনুযায়ী, যখন কোনো ভারী বস্তু খুব দ্রুত গতিতে ঘুরে (যেমন ব্ল্যাক হোল), তখন স্থান-কালে কম্পন তৈরি হয়। এই কম্পনগুলো তরঙ্গের আকারে ছড়িয়ে পড়ে, যাকে বলা হয় মাধ্যাকর্ষণ তরঙ্গ।
২০১৬ সালে বিজ্ঞানীরা প্রথম এই তরঙ্গ শনাক্ত করেন। এর মাধ্যমে মহাবিশ্বের অনেক অজানা রহস্য উন্মোচিত হয়েছে।
কোয়ান্টাম মাধ্যাকর্ষণ (Quantum Gravity):
বিজ্ঞানীরা এখনো মাধ্যাকর্ষণের সম্পূর্ণ চিত্র তৈরি করতে পারেননি। আপেক্ষিকতা তত্ত্ব বৃহৎ বস্তুর ক্ষেত্রে প্রযোজ্য হলেও, ক্ষুদ্র কণার জগতে কোয়ান্টাম মেকানিক্সের নিয়মকানুন চলে। তাই মাধ্যাকর্ষণকে কোয়ান্টাম তত্ত্বের সাথে মেলানোর চেষ্টা চলছে। এই চেষ্টার ফলস্বরূপ কোয়ান্টাম মাধ্যাকর্ষণ (Quantum Gravity) নামক একটি নতুন শাখার সৃষ্টি হয়েছে।
মহাকর্ষ এবং অভিকর্ষ নিয়ে কিছু মজার তথ্য
- চাঁদে আপনার ওজন পৃথিবীর চেয়ে প্রায় ৬ গুণ কম হবে। কারণ চাঁদের অভিকর্ষজ ত্বরণ পৃথিবীর চেয়ে কম।
- মহাকর্ষ শুধু বস্তুর উপর নয়, আলোর উপরও প্রভাব ফেলে। ব্ল্যাক হোল এর পাশ দিয়ে যখন আলো যায়, তখন আলো বেঁকে যায়।
- পৃথিবীর সব জায়গায় অভিকর্ষজ ত্বরণের মান সমান নয়। মেরু অঞ্চলে এর মান সবচেয়ে বেশি, আর বিষুবীয় অঞ্চলে সবচেয়ে কম।
- যদি কোনো কারণে পৃথিবীর অভিকর্ষ হঠাৎ করে বন্ধ হয়ে যায়, তাহলে সবকিছু মহাশূন্যে ভাসতে শুরু করবে!
মহাকর্ষ ও অভিকর্ষ নিয়ে কিছু প্রশ্ন ও উত্তর (FAQs)
এখানে কিছু সাধারণ প্রশ্ন এবং সেগুলোর উত্তর দেওয়া হলো, যা আপনাদের আরও স্পষ্ট ধারণা দেবে:
প্রশ্ন ১: মহাকর্ষীয় ধ্রুবক (Gravitational Constant) কি? এর মান কত?
উত্তর: মহাকর্ষীয় ধ্রুবক হলো সেই সংখ্যা, যা মহাকর্ষ বলের সূত্রে ব্যবহৃত হয় এবং এটি মহাকর্ষ বলের মান নির্ধারণ করে। এর মান হলো: 6.674 × 10⁻¹¹ N(m/kg)²।
প্রশ্ন ২: অভিকর্ষজ ত্বরণ (Acceleration due to gravity) কাকে বলে?
উত্তর: অভিকর্ষের প্রভাবে কোনো বস্তুর বেগ প্রতি সেকেন্ডে যে হারে বাড়ে, তাকে অভিকর্ষজ ত্বরণ বলে। একে ‘g’ দিয়ে প্রকাশ করা হয় এবং পৃথিবীর পৃষ্ঠে এর মান প্রায় 9.8 m/s²।
প্রশ্ন ৩: ভর (Mass) এবং ওজনের (Weight) মধ্যে পার্থক্য কী?
উত্তর: ভর হলো কোনো বস্তুর মধ্যে থাকা পদার্থের পরিমাণ, যা কখনো বদলায় না। অন্যদিকে, ওজন হলো পৃথিবীর অভিকর্ষ বলের কারণে বস্তুর উপর প্রযুক্ত বল। তাই ওজন স্থানভেদে পরিবর্তিত হতে পারে।
প্রশ্ন ৪: ব্ল্যাক হোল (Black Hole) কী?
উত্তর: ব্ল্যাক হোল হলো মহাবিশ্বের এমন একটি স্থান, যেখানে মাধ্যাকর্ষণ শক্তি এতটাই বেশি যে আলোসহ কোনো কিছুই এর থেকে পালাতে পারে না।
প্রশ্ন ৫: মহাকর্ষ তরঙ্গ (Gravitational Waves) কী?
উত্তর: মহাকর্ষ তরঙ্গ হলো স্থান-কালের কম্পন, যা ব্ল্যাক হোলের মতো ভারী বস্তুর দ্রুত গতির কারণে সৃষ্টি হয় এবং তরঙ্গ আকারে ছড়িয়ে পড়ে।
মাধ্যাকর্ষণ কিভাবে কাজ করে?
মাধ্যাকর্ষণ একটি জটিল বিষয়, যা মূলত ভরের কারণে ঘটে। প্রতিটি বস্তু তার ভরের কারণে স্থান-কালকে বাঁকিয়ে দেয়, এবং এই বাঁকানো পথে অন্য বস্তুগুলো আকৃষ্ট হয়। এটি নিউটনের সূত্রে যেমন ব্যাখ্যা করা হয়েছে, তেমনি আইনস্টাইনের আপেক্ষিকতা তত্ত্বেও আরও বিস্তারিতভাবে বলা হয়েছে।
মহাকর্ষীয় তরঙ্গ কিভাবে সনাক্ত করা হয়?
মহাকর্ষীয় তরঙ্গ সনাক্ত করার জন্য বিজ্ঞানীরা বিশেষ ডিটেক্টর ব্যবহার করেন, যেমন লাইগো (LIGO) এবং Virgo। এই ডিটেক্টরগুলো লেজার ইন্টারফেরোমিটার ব্যবহার করে স্থান-কালের সামান্য পরিবর্তনও ধরতে পারে।
মহাকর্ষীয় ক্ষেত্র (Gravitational Field) কাকে বলে?
মহাকর্ষীয় ক্ষেত্র হলো কোনো বস্তুর চারপাশে মহাকর্ষ বলের প্রভাবের অঞ্চল। এই ক্ষেত্রে অন্য কোনো বস্তু প্রবেশ করলে, সেটি মহাকর্ষ বল অনুভব করে।
মহাকর্ষীয় স্থিতিশক্তি (Gravitational Potential Energy) কী?
মহাকর্ষীয় স্থিতিশক্তি হলো কোনো বস্তুকে মহাকর্ষ বলের বিরুদ্ধে কোনো অবস্থানে আনতে যে পরিমাণ কাজ করতে হয়, তা। এটি বস্তুর ভর, অভিকর্ষজ ত্বরণ এবং উচ্চতার উপর নির্ভর করে।
যদি পৃথিবী তার আকর্ষণ শক্তি হারায় তাহলে কি হবে?
যদি পৃথিবী তার আকর্ষণ শক্তি হারায়, তবে সবকিছু মহাশূন্যে ভাসতে শুরু করবে। বায়ুমণ্ডল সরে যাবে, মহাসাগরগুলো ছড়িয়ে পড়বে এবং পৃথিবীর পৃষ্ঠ বসবাসের অযোগ্য হয়ে পড়বে।
মহাকর্ষীয় লেন্সিং (Gravitational Lensing) কী?
মহাকর্ষীয় লেন্সিং হলো যখন কোনো বিশাল বস্তুর মহাকর্ষ আলোকরশ্মিকে বাঁকিয়ে দেয়, যার ফলে দূরের বস্তুকে বড় বা একাধিক প্রতিচ্ছবি হিসেবে দেখা যায়।
শেষ কথা
মহাকর্ষ ও অভিকর্ষ আমাদের জীবনের সাথে ওতপ্রোতভাবে জড়িত। এই বিষয়গুলো ভালোভাবে বুঝতে পারলে আমাদের চারপাশের জগতকে নতুনভাবে দেখতে পারবেন। পদার্থবিজ্ঞান শুধু কঠিন সূত্র আর জটিল হিসাব নয়, এটা আমাদের চারপাশের প্রকৃতির নিয়মগুলো জানার এক দারুণ উপায়। তাই, মহাকর্ষ আর অভিকর্ষ নিয়ে আরও জানুন, নতুন কিছু শিখুন, আর বিজ্ঞানকে ভালোবাসুন। আর হ্যাঁ, খেলাধুলা করার সময় একটু সাবধানে থাকবেন, অভিকর্ষ কিন্তু সবসময় আপনার উপর নজর রাখছে!
