శాస్త్ర విజ్ఞానము ఇప్పుడు మిగతా భారతీయ భాషల్లో కూడా... ఇక్కడ నొక్కి చూడండి. For Science in other Indian Languages. Please Click here.

సాపేక్షతా సిద్ధాంతంలోని మూల సూత్రాలు

Posted by శ్రీనివాస చక్రవర్తి Friday, September 15, 2017 0 comments




ఇంచుమించు ఇలాంటి సిద్ధాంతాన్నే 1892  లో హెన్రిక్ లోరెన్జ్ అనే డచ్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త ప్రతిపాదించాడు. లోరెన్జ్, ఫిట్ జెరాల్డ్ లు ప్రతిపాదించిన సిద్ధాంతాలు గణితపరంగా సమంజసంగానే వున్నా వాటి వల్ల కొత్త సమస్యలు తలెత్తాయి. ఈథరు గాలి వల్ల వస్తువులు కుంచించుకుపోవడం ఏమిటి? అదసలు ఎలా జరుగుతుంది? అంతకన్నా ముందు అసలు ఈథర్ అంటే ఏంటి? దాని లక్షణాలేంటి? దానికి ద్రవ్యరాశి వుంటుందా? సాంద్రత వుంటుందా? ఉంటే మరి అన్ని వస్తువుల లాగానే అదీ కదలాలిగా? మరి నిశ్చల నేపథ్యంలా విశ్వమంతా వ్యాపించి వుండడం ఏంటి? ప్రశ్నలు వేటికీ సమాధానాలు లేవు. పరిస్థితి ఇలా అగమ్య గోచరంగా ఉన్న తరుణంలో పేటెంట్ ఆఫీసులో గుమాస్తాగా పని చేస్తున్న అజ్ఞాత మేధావి మన ఆల్బర్ట్ ఐన్స్టయిన్ రంగప్రవేశం చేశాడు.

ఈథర్ అన్న భావన వల్ల వచ్చిన తంటాలన్నీ అర్థం చేసుకున్న ఐన్స్టయిన్   అసలు ఈథర్ అనేదే లేదన్న భావన మీద తన సిద్ధాంతాన్ని  నిలబెట్టాడు. ఈథర్ లేకపోవడం వల్ల మూలం యొక్క ప్రమేయం లేకుండా కాంతి అన్ని దిశలలో ఒకే విధంగా ఎందుకు కదులుతోందో వివరించవలసిన అవసరం లేకుండా పోయింది

శూన్యంలో కాంతి అన్ని దిశలలోను (కాంతి మూలంతో సంబంధం లేకుండా) ఒకే వేగంతో (c = 3 X 108 m/s) కదులుతుంది.

ఐన్స్టయిన్  సిద్ధాంతానికి సూత్రం మొదటి పునాది రాయి అయ్యింది.
ఈథర్ అనే ఊహాత్మకమైన నిశ్చల నేపథ్యం లేకపోవడం వల్ల, ఇక చలనానికి నిరపేక్షమైన ప్రమాణం అనేది లేకుండా పోయింది. కనుక ఒక వ్యవస్థ యొక్క చలనాన్ని మరో వ్యవస్థ బట్టి, అంటే వ్యవస్థకి సాపేక్షంగా (relative)  మాత్రమే వర్ణించడానికి వీలవుతుంది. ఒక వ్యవస్థ నుండి చూసినప్పుడు కదులుతున్నట్టు కనిపించే వస్తువు, మరో వ్యవస్థ నుండి చూస్తున్నప్పుడు నిశ్చలంగా ఉన్నట్టు కనిపించొచ్చు. అంటే వేగం సాపేక్షం అన్న మాట. ఇది సాపేక్షతకి రెండవ సూత్రం. దీన్ని మరింత శాస్త్రీయంగా ఇలా నిర్వచిస్తారు.
మొదటి ప్రత్యేక సాపేక్షతా సూత్రం: “రెండు వ్యవస్థలు ఒక దాని బట్టి ఒకటి సమవేగంతో కదులుతున్నప్పుడు, మొదటి వ్యవస్థలో భౌతిక ధర్మాలు వర్తిస్తున్నాయో, రెండవ వ్యవస్థలో కూడా అవే ధర్మాలు వర్తిస్తాయి. అంటే, అన్ని జడ చట్రాలలోను భౌతిక ధర్మాలు ఒకే విధంగా ఉంటాయి.

అయితే ఒక్క కాంతి మాత్రమే సాపేక్షతకి అతీతంగా ప్రత్యేక హోదా కలిగి వుంటుంది. కనుక రెండవ సూత్రాన్ని ఇలా వర్ణిస్తారు.

రెండవ ప్రత్యేక సాపేక్షతా సూత్రం: సమ వేగంతో కదిలే వ్యవస్థ నుండి చూసినా కాంతి మాత్రం శూన్యంలో ఎప్పుడూ ఒకే వేగంతో కదలడం కనిపిస్తుంది. వేగం విలువ 3 X 108 m/s.
కదిలే వ్యవస్థ నుండి చూసినా కాంతి వేగంలో మార్పు రాకపోవడం శాస్త్రవేత్తలకి ఆశ్చర్యం కలిగించింది. కాని దాన్ని కొట్టిపారేయడానికి లేదు. కనుక కాంతి యొక్క  ప్రత్యేక లక్షణాన్ని నిజమని స్వీకరిస్తే అందుకు సైద్ధాంతికంగా ఎన్నో ప్రగాఢమైన పర్యవసానాలు వున్నాయని గుర్తించాడు ఆల్బర్ట్ ఐన్స్టయిన్.  భౌతిక ప్రపంచంలో మనం రోజు వ్యవహరించే అతి సామాన్యమైన రాశుల విషయంలో కూడా ఇంతవరకు మనకు వున్న అవగాహన తప్పని సూచించాడు. అవగాహన మార్చుకోవలసి వుందని సైద్ధాంతికంగా నిరూపించాడు. ఐన్స్టయిన్  ప్రతిపాదించిన సిద్ధాంతం ఎంత నవీనమైనది అంటే మొట్టమొదట దాన్ని ప్రతిపాదించినప్పుడు వైజ్ఞానిక ప్రపంచానికి అది సులభంగా మింగుడు పడలేదు. తొలిదశలలో మొత్తం ప్రపంచంలో సిద్ధాంతాన్ని అర్థం చేసుకున్న వారు పన్నెండు మందికి మించి వుండరు అని ఒక నమ్మకం కూడా వుంది. అయితే అది కేవలం పుకారు మాత్రమే అయ్యుండాలి. సిద్ధాంతం ఎంత వినూత్నమో చెప్పడానికి అలాంటి అతిశయోక్తి వాడి వుంటారు.

(ఇంకా వుంది)

కాంతి వేగంతో వచ్చిన సమస్య

Posted by శ్రీనివాస చక్రవర్తి Wednesday, August 16, 2017 1 comments





న్యూటన్ తన కాంతికణ సిద్ధాంతంతో కాంతి యొక్క పరావర్తన వక్రీభవన ధర్మాలని వివరించగలిగాడు. అదే సిద్ధాంతంతో రంగులు ఎలా ఏర్పడతాయో కూడా వివరించగలిగాడు. అయితే కాంతితో న్యూటన్ చేసిన కొన్ని ప్రయోగాలలో కాంతి ఒక కణధారలాగా కాక ఒక తరంగంలా ప్రవర్తిస్తున్నట్టు కనిపించింది. తను అంతవరకు నమ్మిన కాంతి కణ సిద్ధాంతానికి, ప్రత్యేక ప్రయోగాలకి మధ్య రాజీ ఎలా కుదురుతుందో న్యూటన్ చెప్పలేకపోయాడు.

ఇలా వుండగా పందొమ్మిదవ శతాబ్దపు చివరి భాగంలో ఇంగ్లండ్ కి చెందిన  జేమ్స్ క్లార్క్ మాక్స్ వెల్ అనే సైద్ధాంతిక భౌతిక శాస్త్రవేత్త కాంతి ఒక తరంగం అని ప్రతిపాదిస్తూ అద్భుతమైన గణిత సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదించాడు. కాంతి ఒక విద్యుదయస్కాంత తరంగం అని వెల్లడి చేసే సిద్ధాంతం ద్వార కాంతికి, విద్యుత్తుకి, అయస్కాంత తత్వానికి మధ్య సంబంధం ఏర్పడింది. కాంతి ఒక తరంగం అనుకున్నప్పుడు తరంగం ప్రసారం అయ్యే మాధ్యం ఏమిటి? అన్న ప్రశ్న ఉత్పన్నమవుతుంది. సమస్యకి పరిష్కారంగా కొందరు శాస్త్రవేత్తలు ఎప్పుడో మూలనబడ్డ ఈథర్ (ether)  అన్న భావనకి దుమ్ము దులిపి మళ్లీ కొత్త ఊపిరి పోశారు. ఈథర్ అనే అదృశ్యమైన, అస్పర్శమైన యానకంలో కాంతి తరంగం  ప్రసారం అవుతుందని భావించారు. కాంతి ప్రసారానికి మాధ్యమంగానే కాక ఈథర్ కి మరో ముఖ్యమైన ప్రయోజనం కూడా కనిపించింది.

 
జేమ్స్ క్లార్క్ మాక్స్వెల్

విశ్వమంతా వ్యాపించిన ఈథర్ ని నిశ్చల నేపథ్యంగా పరిగణిస్తే, నేపథ్యాన్ని బట్టి చలనాన్ని నిర్వచించడానికి, నిర్ధారించడానికి వీలవుతుందని భావించారు.
ఈథర్ అనే యానకంలో కాంతి ప్రసారం అవుతోంది అనేది వాస్తవమే అయితే కాంతి యొక్క వేగంలో దాని మూలం/జనకం (source)  యొక్క వేగాన్ని బట్టి కొన్ని మార్పులు రావాలి. మార్పులు ఎలాంటివో అర్థం చేసుకోవాలంటే చిన్న సారూప్యాన్ని తీసుకుందాం.
  నిశ్చల సరస్సులో పడవ V  వేగంతో కదలగలదు అనుకుందాం. అదే పడవ U వేగంతో ప్రవహిస్తున్న నదిలో ప్రయాణిస్తున్నట్టయితే దాని వేగం మారుతుంది. ప్రవాహదిశలో పడవ కదిలితే దాని వేగం V + U  అవుతుంది. ప్రవాహానికి ఎదురొడ్డి కదిలినట్టయితే దాని వేగం V-U  అవుతుంది.

అదే విధంగా కాంతి మూలం యొక్క వేగం బట్టి కాంతి వేగంలో మార్పులు కనిపిస్తాయా? అయితే కాంతి వేగం విలువ చాలా ఎక్కువ (3 X 108 m)  కనుక, కాంతి మూలం యొక్క వేగం కూడా గణనీయంగా ఉంటే తప్ప కాంతి వేగంలో మార్పులు (అసలంటూ వుంటే!) పెద్దగా కనిపించవు. మరి ప్రచండ వేగంతో కదిలే కాంతి మూలాలని సాధించేదెలా?

సమస్యకి పరిష్కారంగా ఏకంగా భూమినే వేగంగా కదిలే కాంతి మూలంగా తీసుకున్నారు ఇద్దరు శాస్త్రవేత్తలు.
1887  లో అమెరికాకి చెందిన ఆల్బర్ట్ మికెల్సన్ మరియి ఎడ్వర్డ్ మార్లే అనే ఇద్దరు శాస్త్రవేత్తలు, కాంతి వేగం మీద ఈథర్ యొక్క ప్రభావాన్ని కొలవడానికి పూనుకున్నారు. సూర్యుడి చుట్టూ ప్రదక్షిణ చేసే భూమి సుమారు 30 km/s  వేగంతో అంతరిక్షంలో కదులుతోంది. కనుక భూమి మీద ఉన్న కాంతి మూలం నుండి  కాంతి వెలువడినప్పుడు భూమి చలనదిశని బట్టి కాంతి వేగం మారాలి. భూమి చలన దిశలోనే కాంతి ప్రసారమైతే దాని వేగం ఎక్కువగా ఉండాలి; భూమి చలన దిశకి వ్యతిరేకంగా ఉంటే కాంతి వేగం కాస్త తగ్గాలి.

కాని ఆశ్చర్యం ఏంటంటే మికెల్సన్ మార్లే ప్రయోగంలో దిశలో కొలిచినా కాంతి వేగం ఒకేలా ఉండడం కనిపించింది. కాంతి మూలం కదులుతున్నా దాంట్లోంచి వెలువడే కాంతి వేగం మారకపోవడం ఏంటోఎవరికీ అర్థం కాలేదు.
విడ్డూరాన్ని వివరించడం కోసం 1889  లో ఐర్లాండ్ కి  చెందిన జార్జ్ ఫిట్ జెరాల్డ్ అనే శాస్త్రవేత్త  చిత్రమైన ప్రతిపాదన చేశాడు. ఈథరు లోంచి దూసుకుపోతున్న భూమికి అభిముఖంగా వీచేఈథరుగాలి ప్రభావం వల్ల ప్రయోగ పరికరం భూమి కదులుతున్న దిశలో కాస్త కుంచించుకుపోతోంది అని ప్రతిపాదించాడు. కారణం చేత నిజంగా కాంతి వేగం మారుతున్నా, దాన్ని ప్రయోగ పరికరం గుర్తించలేకపోయింది అంటూ మికెల్సన్మార్లే లు చేసిన ప్రయోగం విఫలం కావడానికి కారణం చెప్పాడు

(ఇంకా వుంది)

postlink

సైన్సు పుస్తకాలు ఇక్కడ నుంచి కొనవచ్చు.. click on image

అంతరిక్షం చూసొద్దాం రండి

"తారావళీ సూపర్ ట్రావెల్స్" తరపున స్వాగతం... సుస్వాగతం!" "తారావళీ సూపర్ ట్రావెల్స్" గురించి ప్రత్యేకించి మీకు చెప్పనవసరం లేదు. తారాంతర యాత్రా సేవలు అందించడంలో మాకు 120 ఏళ్ల అనుభవం ఉంది. మా హెడ్ క్వార్టర్స్ భూమి మీదే ఉన్నా, సౌరమండలం బయట మాకు చాలా బ్రాంచీలు ఉన్నాయని మీకు బాగా తెలుసు. అంతరిక్షానికి వెళ్ళడానికి ఇక్కడ నొక్కండి

Printer-friendly gadget

Print

ఈ బ్లాగులోని పోస్ట్ లు ఆటోమేటిక్ గా మీ మెయిల్ ఇన్బాక్స్ లోకి చేరడానికి మీ ఈ-మెయిల్ ఐడీని ఎంటర్ చేసి చందాదారులు కండి Enter your email address:

Delivered by FeedBurner

Total

Blogumulus by Roy Tanck and Amanda FazaniInstalled by CahayaBiru.com

Label Category

Followers

archive

Total Pageviews

There was an error in this gadget
There was an error in this gadget

విజ్ఞానులు

GuestBooker 2.5

Recent Posts

Popular Posts

Follow by Email