സ്ഥലവും കാലവും- ഭാഗം രണ്ട്

ഒരു കേവല പ്രാമാണിക വിരാമത്തിന്റെ (absolute standard of rest) അര്‍ഥമാക്കുന്നത്, രണ്ടു വ്യത്യസ്ത സമയങ്ങളില്‍ സ്‌പേസില്‍ നടന്ന സംഭവങ്ങള്‍ ഒരേ സ്ഥലത്ത് വച്ചു തന്നെയാണോ നടന്നത് എന്നു നിര്‍ണയിക്കാനാവില്ല എന്നാണ്. ഉദാഹരണത്തിന് തീവണ്ടിയിലെ ടേബിള്‍ ടെന്നിസ് പന്ത് ഒരോ സെക്കന്റെ ഇടവിട്ട് മേശയില്‍ മേലോട്ടും താഴോട്ടും തട്ടി പൊന്തുന്നു. എന്നു സങ്കല്‍പ്പിക്കുക. റെയില്‍ പാലത്തിനരികെ നില്‍ക്കുന്ന ഒരാള്‍ക്ക് തട്ടല്‍ കഴിഞ്ഞ് ഏകദേശം 40 മീറ്റര്‍ അകലത്തിലാണ് രണ്ടാമത്തെ തട്ടല്‍ നടക്കുന്നു എന്നു കാണാം. കാരണം രണ്ടു തട്ടിപ്പൊന്തലുകല്‍ക്കിടയില്‍ തീവണ്ടി അത്രയും ദൂരം സഞ്ചരിച്ചിരിക്കും. അതു കൊണ്ട് അരിസ്‌റ്റോട്ടില്‍ വിശ്വസിച്ചിരുന്നതു പോലെ കേവല വിരാമത്തിന്റെ അഭാവം എന്നതിനര്‍ഥം ഒരു സംഭവത്തിന് സ്‌പേസില്‍ ഒരു കേവല സ്ഥാനം(absolute position) നല്‍കാന്‍ കഴിയില്ല എന്നതാണ്. സംഭവങ്ങളുടെ സ്ഥാനങ്ങളും അവ തമ്മിലുള്ള ദൂരവും തീവണ്ടിയിലെയും റെയില്‍പാളത്തിലെയും വ്യക്തികളെ സംബന്ധിച്ചു വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും.. അതു കൊണ്ട് ഒരു വ്യക്തിയുടെ സ്ഥാനം മറ്റേ ആളേക്കാള്‍ ഉത്തമമല്ല.

ഒരു കേവല സ്ഥാനത്തിന്റെ അഥവ കേവല സ്‌പേസിന്റെ അഭാവം ന്യൂട്ടനെ വിഷമിപ്പിച്ചിരുന്നു. കാരണം ഇത് അദ്ദേഹത്തിന്റെ കേവല സൃഷ്ടാവ് (പരിപൂര്‍ണ ദൈവം) എന്ന ആശയവുമായി യോജിക്കുന്നതായിരുന്നില്ല. വാസ്തവത്തില്‍ കേവല സ്‌പേസ് എന്നൊന്നില്ല എന്ന വാദത്തെ സ്വീകരിക്കാന്‍ അദ്ദേഹം തയാറായില്ല. എന്നാല്‍ അദ്ദേഹത്തിന്റെ നിയമങ്ങള്‍ ഇതിനെ പരോക്ഷമായി ഉള്‍ക്കൊള്ളുകയും ചെയ്തിരിക്കുന്നു. ഈ യുക്തിവിരുദ്ധമായ വിശ്വസം മൂലം മറ്റനേകം ആളുകളുടെ കഠിനമായ വിമര്‍ശനത്തിന് അദ്ദേഹം പാത്രീഭവിച്ചു. എല്ലാ ഭൗതിക വസ്തുക്കളും സ്ഥലവും കാലവും മിഥ്യയാണ് എന്നു വിശ്വസിച്ചിരുന്ന ബിഷപ്പ് ബെര്‍ക്കലെ എന്ന തത്വജ്ഞാനിയായിരുന്നു ഇതിലേറ്റവും ശ്രദ്ധേയനായ വിമര്‍ശകന്‍. ബെര്‍ക്കലയുടെ ഈ അഭിപ്രായം കേട്ട മഹാനായ ഡോക്റ്റര്‍ ജോണ്‍സണ്‍ ഞാനിതിനെ തള്ളിക്കളയുന്നു എന്നു അലറുകയുണ്ടായി.

അരിസ്‌റ്റോട്ടിലും ന്യൂട്ടനും കേവല സമയം (absolute time) എന്ന ആശയത്തില്‍ വിശ്വസിച്ചിരുന്നു. രണ്ടു സംഭവങ്ങള്‍ തമ്മിലുള്ള ഇടവേള വ്യക്തമായി അളക്കുവാന്‍ കഴിയുമെന്നും ഈ സമയം വ്യക്തിനിഷ്ഠമല്ല എന്നും അവര്‍ വിശ്വസിച്ചിരുന്നു. സമയം സ്ഥലത്തില്‍ നിന്ന് പൂര്‍ണമായും വേര്‍പ്പെട്ടതും സ്വതന്ത്രവുമാണ് എന്നായിരുന്നു അധികമാളുകളുടെയും സാമാന്യ ധാരണ. എന്നാല്‍ സ്ഥലകാലങ്ങളെ കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ ധാരണ മാറ്റേണ്ടതുണ്ട്. ഒരു വസ്തുവിനെയോ താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ വേഗതയില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്ന ഗ്രഹങ്ങള്‍ പോലെയുള്ള വസ്തുക്കളെയോ കൈകാര്യം ചെയ്യുമ്പോള്‍ നമ്മുടെ സാമാന്യബോധം ശരിയായി കാണുന്നു. എന്നാല്‍ പ്രകാശവേഗതയില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്ന വസ്തുക്കളുടെ കാര്യത്തില്‍ ഈ സാമാന്യബോധം തകിടം മറിയുന്നു.

പ്രകാശം പരിമിതമായും എന്നാല്‍ വളരെ ഉയര്‍ന്ന വേഗതയിലും സഞ്ചരിക്കുന്നു എന്ന യാഥാര്‍ഥ്യം ആദ്യമായി കണ്ടു പിടിച്ചത് 1676ല്‍ ഡാനിഷ് ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞനായ ഓലെ ക്രിസ്റ്റന്‍സണ്‍ റോമര്‍ ആയിരുന്നു. വ്യാഴത്തിന്റെ ഉപഗ്രഹങ്ങള്‍ അതിനെ ചുറ്റിക്കറങ്ങുന്നത് ഒരു നിശ്ചിത നിരക്കിലാണ് എന്നു ധരിക്കുന്നതിന് പകരം ഉപഗ്രഹങ്ങള്‍ അതിനെ ചുറ്റിക്കറങ്ങുന്നത് ഒരു നിശ്ചിതനിരക്കിലാണ് എന്നു ധരിക്കുന്നതിന് പകരം ഉപഗ്രഹങ്ങളുടെ ഭ്രമണങ്ങള്‍ തമ്മിലുള്ള ഇടവേള ഒന്നായിരുന്നില്ല എന്നദ്ദേഹം കണ്ടു. ഭൂമിയും വ്യാഴവും സൂര്യനെ ഭ്രമണം ചെയ്യുമ്പോള്‍ അവ തമ്മിലുള്ള അകലം മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു. നാം വ്യാഴത്തില്‍ നിന്നു വളരെ അകലെയാകുമ്പോള്‍ അതേ ഉപഗ്രഹങ്ങള്‍ വ്യാഴത്തെ കടന്നു പോകുന്നത് വളരെ വൈകിയാണെന്നു റോമര്‍ കണ്ടുപിടിച്ചു. ഇതിനു കാരണം ഉപഗ്രഹങ്ങള്‍ നിന്നുള്ള പ്രകാശ രശ്മികള്‍ വളരെ അകലെയായതുകൊണ്ട് നമ്മളില്‍ എത്താന്‍ കൂടുതല്‍ സമയം എടുക്കുന്നു. എന്ന് അദ്ദേഹം വാദിച്ചു. വ്യാഴത്തില്‍ നിന്നു ഭൂമിയിലേക്കുള്ള അകലം അദ്ദേഹം അളന്നത് കൃത്യമായിരുന്നില്ല. 1,86,000 ആണ് പ്രകാശവേഗതയെന്നതിനു പകരം സെക്കന്റില്‍ 1,40,000 മൈല്‍ ആണെന്നായിരുന്നു അദ്ദേഹം കണ്ടുപിടിച്ചത്. എന്നാല്‍ പ്രകാശം പരിമിത വേഗത്തില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്നു എന്നു തെളിയിക്കുകയും അതളക്കാന്‍ കഴിയുമെന്ന് കാണിച്ചു തരികയും ചെയ്തതാണ് റോമറിന്റെ നേട്ടം. ന്യൂട്ടന്റെ Principia Mathematica എന്ന ഗ്രന്ഥം പ്രസിദ്ധീകരിക്കുന്നതിന് 11 വര്‍ഷം മുമ്പ് ഇതു കണ്ടുപിടിച്ചു എന്നതാണ് ഈ നേട്ടത്തിന്റെ സവിശേഷത.

1865-ല്‍ ബ്രിട്ടിഷ് ഭൗതിക ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ജെയിംസ് ക്ലാര്‍ക്ക് മാക്‌സ് വെല്‍ വൈദ്യുത കാന്തിക ബലങ്ങളെ ഏകീകരിക്കുന്നതു വരെ പ്രകാശ സംചരണത്തിന് (propagation of light) ഉചിതമായൊരു സിദ്ധാന്തമുണ്ടായിരുന്നില്ല. സംയോജിത വൈദ്യുത കാന്തിക മണ്ഡലത്തില്‍ ഒരു തരംഗ രൂപത്തിലുള്ള വിക്ഷോഭമുണ്ടെന്നും ഇവ ഒരു നിശ്ചിത വേഗത്തില്‍ കുളത്തിലെ അലകള്‍ പോലെ സഞ്ചരിക്കുന്നുവെന്നും മാക്‌സ് വെല്ലിന്റെ സമീകരണങ്ങള്‍ (equations) പ്രവചിച്ചു. ഈ തരംഗങ്ങളുടെ തരംഗദൈര്‍ഘ്യം ഒരു മീറ്ററോ അതില്‍ കൂടുതലോ ആണെങ്കില്‍ അവയെ റേഡിയോ തരംഗങ്ങള്‍ എന്നുവിളിക്കുന്നു. കുറഞ്ഞ തരംഗദൈര്‍ഘ്യമുള്ളവയെ(കുറച്ചുസെന്റീമീറ്റര്‍) സൂഷ്മ തരംഗങ്ങളെന്നും ഒരു സെന്റീമീറ്ററിന്റെ 10,000 ഒരു ഭാഗത്തില്‍ കൂടുതലുള്ളവയാണെങ്കില്‍ അധോരുണം (infra red) എന്നു വിളിക്കുന്നു. ദൃശ്യപ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈര്‍ഘ്യം ഒരു സെന്റീമീറ്ററിന്റെ നാല്‍പത് ദശലക്ഷത്തിലൊരംശത്തിന്റെയും എണ്‍പത് ദശലക്ഷത്തിലൊരംശത്തിന്റെയും ഇടയിലായിരിക്കും. ഇതിലും കുറഞ്ഞ തരംഗദൈര്‍ഘ്യമുള്ളവ ആള്‍ട്രാ വയലറ്റ് എക്‌സ്‌കിരണങ്ങള്‍, ഗാമാ കിരണങ്ങള്‍ എന്നൊക്കെ വിളിക്കപ്പെടുന്നു.

മാക്‌സ് വെല്ലിന്റെ സിദ്ധാന്തം റേഡിയോ തരംഗങ്ങള്‍ അല്ലെങ്കില്‍ പ്രകാശ തരംഗങ്ങള്‍ സ്ഥിരമായ നിശ്ചിത വേഗത്തില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്നുവെന്നു പ്രവചിച്ചു. എന്നാല്‍ ന്യൂട്ടന്റെ സിദ്ധാന്തം കേവല വിരാമത്തെ തള്ളിക്കളഞ്ഞതു കാരണം പ്രകാശം ഒരു സ്ഥിര വേഗതയില്‍ സഞ്ചരിക്കണമെങ്കില്‍ എന്തിന് അപേക്ഷികമാണ് ഈ സ്ഥിര വേഗത എന്നു പറയേണ്ടിയിരിക്കുന്നു. അതു കൊണ്ട് എല്ലായിടത്തും (ശൂന്യാകാശത്തു പോലും) കാണപ്പെടുന്ന ഈഥര്‍ എന്ന ഒരു വസ്തുവിന്റെ അസ്തിത്വം നിര്‍ദേശിക്കപ്പെടുകയുണ്ടായി. ശബ്ദതരംഗങ്ങള്‍ വായുവിലൂടെ എന്ന പോലെ പ്രകാശതരംഗങ്ങള്‍ ഈഥറിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുന്നു. അവയുടെ വേഗത ഈഥറിന് ആപേക്ഷികമാണ്. ഈഥറിന് ആപേക്ഷികമായി സഞ്ചരിക്കുന്ന വ്യത്യസ്ത നിരീക്ഷകര്‍, പ്രകാശത്തെ വ്യത്യസ്ത വേഗതയില്‍ കാണുന്നു. എന്നാല്‍ ഈഥറിനെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം പ്രകാശവേഗത സ്ഥിരമാണ്. പ്രത്യേകിച്ച് ഭൂമി സൂര്യനു ചുറ്റും ഈഥറിലൂടെ ഭ്രമണം ചെയ്യുന്നതു കൊണ്ട് ഭൂമി സഞ്ചരിക്കുന്ന ദിശയ്ക്ക് ലംബമായി സഞ്ചരിക്കുന്ന പ്രകാശ വേഗതയേക്കാള്‍ കൂടുതലായിരിക്കും. (നമ്മള്‍ സ്രോതസിനടുത്തേയ്ക്ക് സഞ്ചരിച്ചില്ലെങ്കില്‍). 1887-ല്‍ ആല്‍ബര്‍ട്ട് മൈക്കള്‍സണും (ഭൗതിക ശാസ്ത്രത്തില്‍ നോബല്‍ സമ്മാനം ലഭിക്കുന്ന ആദ്യത്തെ അമേരിക്കക്കാരന്‍) എഡ്വേഡ് മോര്‍ലെയും ക്ലീവ്‌ലാന്‍ഡിലെ അപ്ലൈഡ് സ്‌കൂളില്‍ വച്ച് ശ്രദ്ധേയമായ പരീക്ഷണം നടത്തുകയുണ്ടായി. ഭൂമിയുടെ സഞ്ചാര ദിശയിലെയും അതിന്റെ ലംബ ദിശയിലെയും പ്രകാശ വേഗതയെ താരതമ്യം ചെയ്തപ്പോള്‍ അവരെ ആശ്ചര്യപ്പെടുത്തിക്കൊണ്ട്, ഇതു രണ്ടും ഒന്നു തന്നെയാണെന്ന വസ്തുത അവര്‍ക്കു കാണാന്‍ കഴിഞ്ഞു.