মহাকর্ষ শক্তি কি ?

মহাকর্ষ শক্তি কি?

আমরা প্রতিদিন অসংখ্য ঘটনার সাক্ষী হই, কিন্তু খুব কম সময়ই ভাবি সেগুলোর পেছনে কী শক্তি কাজ করছে। আপনি যখন হাত থেকে মোবাইল ফেলে দেন, সেটি মাটিতে পড়ে যায়। বৃষ্টির ফোঁটা আকাশ থেকে নিচে নামে। পৃথিবী সূর্যের চারদিকে ঘুরছে, আবার চাঁদ ঘুরছে পৃথিবীর চারপাশে। এত বিশাল এই মহাজাগতিক ব্যবস্থাকে নিয়ন্ত্রণ করছে একটি অদৃশ্য শক্তি—মহাকর্ষ শক্তি।

মহাকর্ষ এমন একটি শক্তি, যা ছাড়া আমাদের পৃথিবী কল্পনা করাও অসম্ভব। যদি এই শক্তি না থাকত, তাহলে মানুষ মাটিতে দাঁড়িয়ে থাকতে পারত না, সমুদ্রের পানি ভেসে মহাশূন্যে চলে যেত, এমনকি পৃথিবীও সূর্যের কক্ষপথ ছেড়ে অজানার পথে হারিয়ে যেত। অর্থাৎ, আমাদের অস্তিত্বের সঙ্গেই মহাকর্ষ ও তপ্রোতভাবে জড়িত। বিজ্ঞানীরা বহু শতাব্দী ধরে মহাকর্ষের রহস্য জানার চেষ্টা করেছেন। আইজ্যাক নিউটন থেকে শুরু করে আলবার্ট আইনস্টাইন—অনেক মহান বিজ্ঞানী এই শক্তি নিয়ে যুগান্তকারী গবেষণা করেছেন। আজকের আধুনিক মহাকাশবিজ্ঞান, ব্ল্যাকহোল গবেষণা কিংবা মহাকর্ষীয় তরঙ্গের আবিষ্কার—সবকিছুর কেন্দ্রে রয়েছে মহাকর্ষ।

যেভাবে সূত্রের আবিষ্কার

মহাকর্ষের সাধারণ ধারণা

মহাকর্ষ হলো প্রকৃতির একটি মৌলিক আকর্ষণ বল। সহজভাবে বললে, ভর আছে এমন যেকোনো দুটি বস্তু একে অপরকে টানে। এই টানই হলো মহাকর্ষ। পৃথিবী আমাদের নিজের দিকে টেনে রাখছে বলেই আমরা মাটিতে হাঁটতে পারছি। একইভাবে সূর্যের বিশাল আকর্ষণ শক্তি পৃথিবীসহ সব গ্রহকে তার চারপাশে ঘুরিয়ে রাখছে। মজার বিষয় হলো, আমরা প্রতিদিন মহাকর্ষ অনুভব করলেও সেটিকে চোখে দেখতে পাই না। এটি বাতাসের মতো অদৃশ্য, কিন্তু এর প্রভাব সব জায়গায়। আপনি যদি একটি বল উপরে ছুঁড়ে দেন, সেটি কিছুক্ষণ পরে আবার নিচে নেমে আসে। কেন? কারণ পৃথিবীর মহাকর্ষ সেটিকে নিজের দিকে টেনে আনে।

মহাকর্ষের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য হলো এটি সবসময় আকর্ষণ সৃষ্টি করে। অন্য কিছু বলের মতো এটি কখনো ধাক্কা দেয় না বা বিকর্ষণ তৈরি করে না। আরেকটি বিষয় হলো, কোনো বস্তুর ভর যত বেশি হবে, তার মহাকর্ষও তত বেশি হবে। এজন্য সূর্যের মহাকর্ষ পৃথিবীর তুলনায় অনেক বেশি শক্তিশালী।
দূরত্বের সঙ্গেও মহাকর্ষের সম্পর্ক রয়েছে। দুটি বস্তু যত দূরে সরে যাবে, তাদের মধ্যে আকর্ষণ তত কমে যাবে। তবে পুরোপুরি কখনো শেষ হবে না। এই কারণেই মহাবিশ্বের দূরবর্তী নক্ষত্র ও গ্যালাক্সিগুলোও একে অপরের ওপর প্রভাব ফেলে। মহাকর্ষ শুধু পৃথিবীর জীবনের জন্য নয়, পুরো মহাবিশ্বের ভারসাম্যের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এটি না থাকলে কোনো নক্ষত্র, গ্রহ কিংবা গ্যালাক্সি তৈরি হতো না। মহাবিশ্ব আজ যেভাবে সাজানো, তার পেছনে সবচেয়ে বড় ভূমিকা এই শক্তির।

নিউটনের মহাকর্ষ সূত্র

মহাকর্ষ সম্পর্কে মানুষের ধারণাকে বৈজ্ঞানিক রূপ দেন আইজ্যাক নিউটন। বলা হয়, একদিন তিনি গাছের নিচে বসে ছিলেন। হঠাৎ একটি আপেল গাছ থেকে মাটিতে পড়তে দেখে তার মনে প্রশ্ন জাগে—আপেলটি নিচেই পড়ল কেন? ওপরে বা পাশে গেল না কেন? এই সাধারণ প্রশ্ন থেকেই জন্ম নেয় মহাকর্ষের বিখ্যাত সূত্র। নিউটন বুঝতে পারেন, পৃথিবী আপেলকে নিজের দিকে টেনে নিচ্ছে। পরে তিনি আবিষ্কার করেন, শুধু পৃথিবী নয়—মহাবিশ্বের প্রতিটি বস্তুই একে অপরকে আকর্ষণ করে।

F = G\frac{m_1 m_2}{r^2}

এই সূত্রের মাধ্যমে নিউটন দেখান যে দুটি বস্তুর মধ্যে মহাকর্ষ বল তাদের ভরের ওপর নির্ভর করে। ভর যত বেশি হবে, আকর্ষণও তত বেশি হবে। আবার বস্তু দুটি যত দূরে থাকবে, আকর্ষণ তত কমে যাবে।
নিউটনের এই সূত্র বিজ্ঞানের জগতে এক বিশাল বিপ্লব এনে দেয়। এর মাধ্যমে বিজ্ঞানীরা গ্রহের গতি, চাঁদের আবর্তন, এমনকি সমুদ্রের জোয়ার-ভাটাও ব্যাখ্যা করতে সক্ষম হন। পৃথিবী কেন সূর্যের চারদিকে ঘোরে, সেটিও এই সূত্র দিয়ে বোঝানো যায়।

সবচেয়ে আশ্চর্যের বিষয় হলো, পৃথিবীতে পড়ে যাওয়া একটি আপেল আর মহাকাশে ঘুরতে থাকা একটি গ্রহ—দুটির পেছনেই একই নিয়ম কাজ করছে। এটাই নিউটনের আবিষ্কারকে এত অসাধারণ করে তুলেছে। আজও সাধারণ পদার্থবিজ্ঞান ও মহাকাশ গবেষণায় নিউটনের মহাকর্ষ সূত্র অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। যদিও পরে আইনস্টাইন মহাকর্ষ সম্পর্কে আরও গভীর ব্যাখ্যা দেন, তবুও নিউটনের তত্ত্ব এখনো অসংখ্য ক্ষেত্রে নির্ভুলভাবে কাজ করে।

অভিকর্ষ ও মহাকর্ষের পার্থক্য

অনেকেই “অভিকর্ষ” এবং “মহাকর্ষ” শব্দ দুটিকে একই অর্থে ব্যবহার করেন। বাস্তবে এদের মধ্যে সামান্য পার্থক্য রয়েছে। মহাকর্ষ হলো মহাবিশ্বের যেকোনো দুটি ভরযুক্ত বস্তুর মধ্যে আকর্ষণ বল। অন্যদিকে অভিকর্ষ সাধারণত কোনো গ্রহ বা নক্ষত্রের নিজস্ব আকর্ষণ শক্তিকে বোঝায়। যেমন পৃথিবী যখন মানুষ, গাছপালা বা অন্য বস্তুকে নিজের কেন্দ্রের দিকে টেনে আনে, তখন সেটিকে অভিকর্ষ বলা হয়। কিন্তু পৃথিবী ও সূর্যের পারস্পরিক আকর্ষণকে বলা হবে মহাকর্ষ।

এই পার্থক্য বোঝা খুব কঠিন নয়। সহজভাবে বলা যায়, অভিকর্ষ হলো মহাকর্ষের একটি বিশেষ রূপ। পৃথিবীর অভিকর্ষের কারণেই আমরা মাটিতে থাকতে পারি। যদি পৃথিবীর অভিকর্ষ না থাকত, তাহলে মানুষ বাতাসে ভেসে বেড়াত। চাঁদে অভিকর্ষ পৃথিবীর তুলনায় অনেক কম। এজন্য মহাকাশচারীরা সেখানে ধীরে হাঁটেন এবং অনেক উঁচুতে লাফ দিতে পারেন। একই ব্যক্তি পৃথিবীতে যে ওজন অনুভব করেন, চাঁদে গিয়ে তার অনেক কম অনুভব করেন। বিজ্ঞান ও মহাকাশ গবেষণায় এই ধারণাগুলো অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। রকেট উৎক্ষেপণ থেকে শুরু করে অন্য গ্রহে মহাকাশযান পাঠানো—সব ক্ষেত্রেই অভিকর্ষ ও মহাকর্ষের হিসাব করতে হয়।

মহাকর্ষ বল

আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতা

নিউটনের তত্ত্ব দীর্ঘদিন ধরে মহাকর্ষ ব্যাখ্যার প্রধান ভিত্তি ছিল। কিন্তু সময়ের সঙ্গে বিজ্ঞানীরা বুঝতে পারেন, কিছু জটিল ক্ষেত্রে এই তত্ত্ব পুরোপুরি সঠিক ব্যাখ্যা দিতে পারে না। বিশেষ করে অত্যন্ত বিশাল ভর বা আলোর কাছাকাছি গতির ক্ষেত্রে সমস্যা দেখা দেয়। এই সীমাবদ্ধতা দূর করেন আলবার্ট আইনস্টাইন। ১৯১৫ সালে তিনি সাধারণ আপেক্ষিকতা তত্ত্ব উপস্থাপন করেন এবং মহাকর্ষ সম্পর্কে মানুষের ধারণাকেই বদলে দেন।

আইনস্টাইনের মতে, মহাকর্ষ আসলে কোনো সাধারণ বল নয়। বরং ভর ও শক্তি স্থান ও সময়কে বাঁকিয়ে দেয়। সেই বাঁকানো পথ ধরেই বস্তুগুলো চলতে থাকে।একটি বড় কাপড়ের উপর ভারী বল রাখলে কাপড় নিচের দিকে বসে যায়। এরপর ছোট বল সেখানে গড়িয়ে আসে। আইনস্টাইন বলেন, মহাকাশেও ঠিক এমনটাই ঘটে। সূর্যের বিশাল ভর স্থানকালকে বাঁকিয়ে দেয় এবং পৃথিবী সেই বাঁকানো পথে ঘুরতে থাকে।

আইনস্টাইনের তত্ত্বের সবচেয়ে অবাক করা দিক হলো—এটি দেখায় যে মহাকর্ষ সময়কেও প্রভাবিত করতে পারে। খুব শক্তিশালী মহাকর্ষের কাছে সময় ধীরে চলে। ব্ল্যাকহোলের আশেপাশে এই প্রভাব সবচেয়ে বেশি দেখা যায়। আজকের GPS প্রযুক্তি থেকে শুরু করে ব্ল্যাকহোল গবেষণা—সব ক্ষেত্রেই আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। আধুনিক বিজ্ঞান এই তত্ত্বকে মহাকর্ষ ব্যাখ্যার সবচেয়ে নির্ভুল পদ্ধতি হিসেবে গ্রহণ করেছে।

সৌরজগতের মহাকর্ষ

সৌরজগত ও মহাকর্ষ

আমাদের সৌরজগত মূলত মহাকর্ষের ওপর দাঁড়িয়ে আছে। সূর্য সৌরজগতের সবচেয়ে বড় ও ভারী বস্তু। তাই এর মহাকর্ষ শক্তিও সবচেয়ে বেশি। এই আকর্ষণ বলের কারণেই পৃথিবীসহ সব গ্রহ সূর্যের চারদিকে ঘুরছে। যদি সূর্যের মহাকর্ষ না থাকত, তাহলে পৃথিবী সোজা মহাশূন্যে ছিটকে চলে যেত। একইভাবে পৃথিবীর মহাকর্ষ চাঁদকে নিজের চারপাশে ধরে রেখেছে।

গ্রহগুলো কেন সূর্যের মধ্যে পড়ে যায় না—এ প্রশ্ন অনেকের মনেই আসে। আসলে গ্রহগুলো সামনে এগিয়ে চলতে চায়, কিন্তু সূর্যের মহাকর্ষ তাদের ভেতরের দিকে টানে। এই দুইয়ের ভারসাম্যের ফলেই তারা কক্ষপথে ঘুরতে থাকে। মহাকর্ষের আরেকটি দারুণ উদাহরণ হলো জোয়ার-ভাটা। চাঁদের আকর্ষণ শক্তি পৃথিবীর সমুদ্রের পানিকে টেনে তোলে। ফলে সমুদ্রের পানির উচ্চতা বাড়ে ও কমে।

মহাকাশ গবেষণায় মহাকর্ষের গুরুত্ব অপরিসীম। বিজ্ঞানীরা রকেট উৎক্ষেপণের সময় পৃথিবীর অভিকর্ষ অতিক্রম করার জন্য বিশেষ হিসাব করেন। আবার অন্য গ্রহে মহাকাশযান পাঠানোর ক্ষেত্রেও মহাকর্ষ ব্যবহার করে গতিপথ নির্ধারণ করা হয়। সৌরজগতের প্রতিটি গ্রহ, উপগ্রহ ও ধূমকেতু মূলত মহাকর্ষের অদৃশ্য সুতোয় বাঁধা।

ব্ল্যাকহোল এবং চরম মহাকর্ষ

Black Hole মহাবিশ্বের সবচেয়ে রহস্যময় বস্তুগুলোর একটি। এটি এমন এক অঞ্চল, যেখানে মহাকর্ষ এতটাই শক্তিশালী যে আলো পর্যন্ত সেখান থেকে বের হতে পারে না। সাধারণত বিশাল ভরের কোনো নক্ষত্র মৃত্যুর পর ব্ল্যাকহোল তৈরি হয়। যখন নক্ষত্রের ভেতরের শক্তি শেষ হয়ে যায়, তখন তার নিজের মহাকর্ষ তাকে ভেতরের দিকে সংকুচিত করতে শুরু করে। একসময় সেটি এত ঘন হয়ে যায় যে একটি ব্ল্যাকহোলের জন্ম হয়।

ব্ল্যাকহোলের চারপাশে একটি সীমা থাকে, যাকে ইভেন্ট হরাইজন বলা হয়। এই সীমার ভেতরে ঢুকে গেলে আর কিছুই ফিরে আসতে পারে না। আইনস্টাইনের তত্ত্ব অনুযায়ী, ব্ল্যাকহোলের কাছে সময় ধীরে চলে। অর্থাৎ সেখানে কয়েক মিনিট মানে পৃথিবীর হিসেবে অনেক বছরও হতে পারে।

বিজ্ঞানীরা ব্ল্যাকহোলকে সরাসরি দেখতে পারেন না। কারণ আলো সেখান থেকে বের হতে পারে না। তবে এর আশেপাশের গ্যাস, ধুলো বা নক্ষত্রের আচরণ দেখে ব্ল্যাকহোলের অস্তিত্ব বোঝা যায়। 

২০১৯ সালে বিজ্ঞানীরা প্রথমবার ব্ল্যাকহোলের ছায়ার ছবি তুলতে সক্ষম হন। এটি ছিল আধুনিক

জ্যোতির্বিজ্ঞানের ইতিহাসে এক অসাধারণ সাফল্য। ব্ল্যাকহোল আমাদের শেখায়, মহাকর্ষ কতটা ভয়ংকর শক্তিশালী হতে পারে।

ওজন ও মহাকর্ষ

আমরা সাধারণত ওজনকে খুব সাধারণ একটি বিষয় মনে করি। কিন্তু এর পেছনেও কাজ করছে মহাকর্ষ। আসলে ওজন হলো কোনো বস্তুর উপর মহাকর্ষের প্রভাব। পৃথিবীর মহাকর্ষ মানুষ ও অন্যান্য বস্তুকে নিচের দিকে টানে বলেই আমরা ওজন অনুভব করি। তবে ওজন আর ভর এক বিষয় নয়। ভর হলো কোনো বস্তুর পদার্থের পরিমাণ, যা সব জায়গায় একই থাকে। কিন্তু ওজন স্থানভেদে পরিবর্তিত হয়।

যেমন চাঁদের মহাকর্ষ পৃথিবীর তুলনায় অনেক কম। তাই সেখানে গেলে মানুষের ওজনও কমে যায়। পৃথিবীতে ৬০ কেজি ওজনের একজন ব্যক্তি চাঁদে অনেক হালকা অনুভব করবেন। মহাকাশে মহাকাশচারীরা ভেসে বেড়ান দেখে অনেকেই ভাবেন সেখানে মহাকর্ষ নেই। আসলে মহাকর্ষ সেখানে থাকে, তবে তারা ক্রমাগত মুক্ত-পতনের অবস্থায় থাকেন বলেই ভাসতে দেখা যায়। ওজন ও মহাকর্ষের সম্পর্ক বোঝা বিজ্ঞান ও প্রযুক্তিতে খুবই গুরুত্বপূর্ণ। মহাকাশযান তৈরি, উপগ্রহ উৎক্ষেপণ কিংবা অন্য গ্রহে অভিযান পরিচালনার ক্ষেত্রে এই ধারণা ব্যবহার করা হয়।

মহাকর্ষীয় তরঙ্গ

মহাকর্ষ নিয়ে সবচেয়ে রোমাঞ্চকর আবিষ্কারগুলোর একটি হলো মহাকর্ষীয় তরঙ্গ। এটি হলো স্থানকালের ঢেউ, যা মহাবিশ্বের বিশাল ও শক্তিশালী ঘটনার ফলে তৈরি হয়। যখন দুটি ব্ল্যাকহোল একে অপরের সঙ্গে সংঘর্ষে লিপ্ত হয়, তখন প্রচণ্ড শক্তি উৎপন্ন হয় এবং স্থানকালে ঢেউ সৃষ্টি হয়। এই ঢেউ আলোর গতিতে ছড়িয়ে পড়ে। একেই বলা হয় মহাকর্ষীয় তরঙ্গ।

আলবার্ট আইনস্টাইন অনেক আগেই এই ধারণার কথা বলেছিলেন। তবে প্রযুক্তিগত সীমাবদ্ধতার কারণে দীর্ঘ সময় ধরে এটি শনাক্ত করা সম্ভব হয়নি। অবশেষে ২০১৫ সালে বিজ্ঞানীরা প্রথম মহাকর্ষীয় তরঙ্গ শনাক্ত করেন। এটি ছিল বিজ্ঞানের ইতিহাসে এক যুগান্তকারী ঘটনা।

এই তরঙ্গের সবচেয়ে আশ্চর্য বৈশিষ্ট্য হলো, এটি স্থানকালকে সামান্য প্রসারিত ও সংকুচিত করতে পারে। যদিও এই পরিবর্তন অত্যন্ত ক্ষুদ্র, তবুও অত্যাধুনিক যন্ত্র দিয়ে তা শনাক্ত করা সম্ভব হয়েছে

মহাকর্ষীয় তরঙ্গের মাধ্যমে বিজ্ঞানীরা এখন মহাবিশ্বকে নতুনভাবে পর্যবেক্ষণ করতে পারছেন। আগে যেখানে শুধু আলো ব্যবহার করে মহাকাশ দেখা হতো, এখন মহাকর্ষীয় তরঙ্গ ব্যবহার করেও মহাজাগতিক ঘটনা বোঝা যাচ্ছে।

ব্ল্যাক হোলের মহাকর্ষ

মহাকর্ষ শক্তি শুধু একটি বৈজ্ঞানিক ধারণা নয়, এটি পুরো মহাবিশ্বের ভারসাম্যের মূল ভিত্তি। পৃথিবীতে আমাদের প্রতিটি পদক্ষেপ থেকে শুরু করে গ্যালাক্সির গঠন—সবকিছুর পেছনেই কাজ করছে এই অদৃশ্য শক্তি। আইজ্যাক নিউটন মহাকর্ষের মৌলিক ব্যাখ্যা দিয়েছিলেন, আর আলবার্ট আইনস্টাইন সেটিকে আরও গভীরভাবে বুঝতে সাহায্য করেন। আজ ব্ল্যাকহোল, মহাকর্ষীয় তরঙ্গ কিংবা মহাবিশ্বের সম্প্রসারণ নিয়ে যে গবেষণা চলছে, তার কেন্দ্রবিন্দুতেই রয়েছে মহাকর্ষ।

আমরা হয়তো মহাকর্ষকে চোখে দেখতে পাই না, কিন্তু এর প্রভাব থেকে এক মুহূর্তও আলাদা থাকতে পারি না। এটি আমাদের পৃথিবীকে স্থির রাখছে, সৌরজগতকে ভারসাম্যে রাখছে এবং পুরো মহাবিশ্বকে এক অদৃশ্য বন্ধনে বেঁধে রেখেছে। ভবিষ্যতে বিজ্ঞান যত এগোবে, মহাকর্ষ সম্পর্কে আমাদের জ্ঞানও তত গভীর হবে। হয়তো একদিন এই রহস্যময় শক্তির আরও বিস্ময়কর দিক আমরা জানতে পারব।

তথ্য সূত্রঃ উইকিপিডিয়া

আরো পড়ুনঃ মহাকাশে শব্দ শোনা যায় না কেন?

তারা কিভাবে জন্মায়?