गुरुत्वाकर्षणको पुनराविष्कार : आइन्स्टाइनको सापेक्षतावाद र ब्रह्माण्डको नयाँ व्याख्या

गुरुत्वाकर्षणबारे हाम्रो बुझाइ एक पटक होइन, दुईपटक क्रान्तिकारी तरिकाले फेरिएको छ। पहिलो क्रान्ति आइज्याक न्यूटनको कलमबाट आयो । चर्चित स्याउ झर्ने प्रसङ्गलाई उनले दुई वस्तुबीचको बलको रूपमा गुरुत्वाकर्षण बललाई परिभाषित गरे। दोस्रो, र अझ गहिरो क्रान्ति, अल्बर्ट आइन्स्टाइनको सापेक्षतावादी सिद्धान्तबाट आयो । उनले गुरुत्व कुनै बल नभई स्थान-समय (spacetime) को बांगोपन हो भन्ने अवधारणा प्रस्तुत गरे ।

न्यूटनको दृष्टिकोण : बलको रूपमा गुरुत्व

सन् १६८७ मा प्रकाशित Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica मा न्यूटनले भनेका थिए- "हरेक वस्तुले अर्को वस्तुलाई गुरुत्वबलमार्फत तान्दछ।" यो परिकल्पना व्यवहारमा अत्यन्त उपयोगी रह्यो। सूर्य र ग्रहहरूको गति, ज्वारभाटा, वस्तुहरूको झर्ने प्रक्रिया सबै यसै सिद्धान्तले व्याख्या गर्न सकिने बनायो। तर यहाँ एक मौलिक प्रश्न अझै बाँकी रह्यो-गुरुत्वबल सर्ने माध्यम के हो? न्यूटन स्वयं यसबारे मौन थिए।

आइन्स्टाइनको क्रान्ति : वक्र स्थान-समय

सन् १९१५ मा आइन्स्टाइनले प्रस्तुत गरेको सामान्य सापेक्षतावाद (General Theory of Relativity) ले गुरुत्वाकर्षणको स्वरूपलाई मूलतः परिवर्तन गरिदियो। आइन्स्टाइनका अनुसार, द्रव्यमान वा ऊर्जा भएको पिण्डले आफ्नो वरिपरिका स्थान-समयलाई वक्र बनाउँछ, र अन्य वस्तुहरू त्यो वक्र पथमा स्वाभाविक रूपमा गन्तव्य तर्फ तानिन्छन्। यस प्रकार, गुरुत्व कुनै 'बल' नभई ज्यामितीय वक्रता हो।

यसलाई बुझाउन प्रायः प्रयोग हुने दृष्टान्त हो- रबरको च्यादरमा भारी बल राख्दा च्यादर थेप्चिन्छ, अन्य बलहरू त्यही ओरालोतर्फ लडे झैँ देखिन्छन्। आइन्स्टाइनको अनुसार यही 'थेप्चिएको सतह' नै गुरुत्व हो । अनि यथार्थमा त त्यो स्पेसटाइमको वक्रता हो।

सैद्धान्तिक नवाचार : Einstein Field Equations

आइन्स्टाइनको विचार केवल भाषिक रूपमै होइन, गणितीय रूपमै सुदृढ थियो। Einstein Field Equations (EFE) भन्ने जटिल समीकरणमार्फत उनले स्थान-समयको वक्रता र द्रव्यमान/ऊर्जाको सम्बन्ध प्रष्ट पारे। यी समीकरणहरूले हामीलाई ब्ल्याक होल, ब्रह्माण्डको विस्तार, समय यात्रा जस्ता गहन विषय बुझ्न सहयोग गरेका छन्।

सापेक्षता र समयको पुनरव्याख्या

सापेक्षतावादले स्थान मात्र होइन, समयलाई पनि सापेक्ष बनायो। गुरुत्वको प्रभाव जहाँ धेरै हुन्छ, त्यहाँ घडी ढिलो चल्छ। पृथ्वीको सतहको तुलनामा कक्षामा रहेको घडी छिटो चल्दछ र GPS जस्ता प्रणालीहरूलाई यथार्थ बनाइराख्न यिनै भिन्नतालाई गणनामा समावेश गर्नुपर्छ।

यदि आइन्स्टाइनको सिद्धान्तलाई GPS मा समावेश नगरिने हो भने, दिनको १० किलोमिटरभन्दा बढी त्रुटि आउन सक्छ।

गुरुत्व तरंगहरू : आइन्स्टाइनको भविष्यवाणीको पुष्टि

आइन्स्टाइनले भविष्यवाणी गरेका गुरुत्व तरंगहरू (Gravitational Waves) को पहिलो प्रत्यक्ष पुष्टि सन् २०१५ मा LIGO प्रयोगशालाले गर्यो। दुई ब्ल्याक होलको टक्करबाट उत्पन्न भएका यी तरंगहरू स्पेसटाइममै सृजित कम्पन हुन्। यो खोज आइन्स्टाइनको दृष्टिकोणप्रति वैज्ञानिक जगतको सबैभन्दा ठूलो श्रद्धाञ्जली हो।

गुरुत्वको आधुनिक व्याख्या

आइन्स्टाइनको सिद्धान्तले गुरुत्वलाई केवल पुनर्परिभाषित गरेन, यो सम्पूर्ण ब्रह्माण्ड विज्ञानको ढाँचा नै पुनःनिर्माण गरिदियो। ब्ल्याक होल, बिग ब्याङ, डार्क म्याटरजस्ता अवधारणाहरू आइन्स्टाइनकै आधारमा बुझिने गरिन्छ ।  आज जब गुरुत्वाकर्षण केवल वस्तु झर्ने घटना होइन, ब्रह्माण्डको संरचना र समयको गति नियन्त्रित गर्ने रहस्यमयी प्रणालीको कुरा हो भन्ने स्थापित भइसकेको छ ।

आइन्स्टाइनले हामीलाई देखाएका छन्- गुरुत्वबल भनेको कुनै अदृश्य डोरी होइन, त्यो त ब्रह्माण्डीय स्पेसटाइममा लेखिएको एक गहन कविता हो - बाङ्गिएको, तर पूर्णतः संगीतबद्ध।