দূরবর্তী ক্রিয়া

দূরত্বে ক্রিয়া (ইংরেজি: Action at a distance) হলো পদার্থবিজ্ঞানের একটি ধারণা যার মতে একটি বস্তুর গতি অন্য একটি বস্তু দ্বারা প্রভাবিত হতে পারে যদিও দুটি বস্তু একে অপরের সাথে ভৌত সংস্পর্শে না থাকে; অর্থাৎ এটি স্থানে পৃথক থাকা বস্তুগুলোর অ-স্থানীয় মিথস্ক্রিয়ার ধারণা। কুলম্বের সূত্র এবং নিউটনের সর্বজনীন মহাকর্ষ সূত্র দূরত্বে ক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে গড়ে উঠেছে।

ঐতিহাসিকভাবে, মহাকর্ষ এবং বিদ্যুৎ-চুম্বকত্বের ব্যাখ্যায় দূরত্বে ক্রিয়া ছিল প্রথম বৈজ্ঞানিক মডেল এবং অনেক ব্যবহারিক ক্ষেত্রে এটি এখনও উপযোগী। ১৯শ ও ২০শ শতাব্দীতে এই ঘটনাগুলোর আরও নির্ভুল ব্যাখ্যার জন্য ক্ষেত্র মডেল উদ্ভাবিত হয়। ইলেকট্রন আবিষ্কার এবং বিশেষ আপেক্ষিকতা তত্ত্বের উন্নয়নের ফলে ক্ষেত্র তত্ত্বের বিকল্প হিসেবে নতুন দূরত্বে ক্রিয়া মডেল তৈরি হয়। আমাদের আধুনিক বোঝাপড়া অনুসারে পদার্থবিজ্ঞানের চারটি মৌলিক মিথস্ক্রিয়া (মহাকর্ষ, তড়িৎচুম্বকত্ব, প্রবল মিথস্ক্রিয়া এবং দুর্বল মিথস্ক্রিয়া) কোনোটিই দূরত্বে ক্রিয়া দ্বারা বর্ণিত হয় না।

 ক্রিয়ার শ্রেণিবিভাগ 

বলবিদ্যা অধ্যয়নে দূরত্বে ক্রিয়া হলো বস্তুর গতি সৃষ্টিকারী তিনটি মৌলিক ক্রিয়ার একটি। অন্য দুটি হলো সরাসরি আঘাত (স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষ বা অস্থিতিস্থাপক সংঘর্ষ) এবং ধারাবাহিক মাধ্যমে ক্রিয়া যেমন তরল বলবিদ্যা বা কঠিন বলবিদ্যা-তে দেখা যায়।

ঐতিহাসিকভাবে, বিশেষ বিশেষ ঘটনার ভৌত ব্যাখ্যা সময়ের সাথে এই তিনটি শ্রেণির মধ্যে স্থানান্তরিত হয়েছে যখন নতুন মডেল উদ্ভাবিত হয়েছে।

দূরত্বে ক্রিয়া এবং ধারাবাহিক মাধ্যমে ক্রিয়া সহজেই আলাদা করা যায় যখন মাধ্যমের গতিবিদ্যা দৃশ্যমান হয়, যেমন পানিতে তরঙ্গ বা স্থিতিস্থাপক কঠিন পদার্থে। বিদ্যুৎ বা মহাকর্ষের ক্ষেত্রে কোনো মাধ্যমের প্রয়োজন হয় না। ঊনবিংশ শতাব্দীতে মধ্যবর্তী পদার্থের উপর ক্রিয়ার প্রভাব, সময় বিলম্ব পর্যবেক্ষণ, শক্তি সঞ্চয়ের আপাত দৃশ্যমানতা, অথবা ক্রিয়া সঞ্চালনের জন্য যান্ত্রিক মডেলের সম্ভাবনা—এসবকে দূরত্বে ক্রিয়ার বিরুদ্ধে প্রমাণ হিসেবে গ্রহণ করা হতো। ইথার তত্ত্বগুলো মহাকর্ষ ও তড়িৎচুম্বকত্বে আপাত দূরত্বে ক্রিয়ার পরিবর্তে "ইথার" নামক (অদৃশ্য) মাধ্যমের মধ্যে ধারাবাহিক ক্রিয়ার প্রস্তাব হিসেবে এসেছিল।

বৃহৎ বস্তুর সরাসরি আঘাত দূরত্বে ক্রিয়া থেকে দৃশ্যত সহজেই আলাদা করা যায়। কিন্তু যদি বস্তুগুলো পরমাণু দিয়ে গঠিত হয় এবং পরমাণুর আয়তন নির্ধারিত না হয় এবং পরমাণুগুলো বৈদ্যুতিক ও চৌম্বক বলে মিথস্ক্রিয়া করে, তবে পার্থক্য কম স্পষ্ট হয়ে যায়।

 ভূমিকা 

দূরত্বে ক্রিয়ার ধারণা পদার্থবিজ্ঞানে একাধিক ভূমিকা পালন করে এবং প্রতিটি ভৌত সমস্যার প্রয়োজন অনুসারে অন্যান্য মডেলের সাথে সহাবস্থান করতে পারে।

একটি ভূমিকা হলো ভৌত ঘটনার সারাংশ হিসেবে, এর কারণ যাই হোক না কেন। উদাহরণস্বরূপ, গ্রহের অবস্থানের জ্যোতির্বিজ্ঞানীয় সারণি নিউটনের সর্বজনীন মহাকর্ষ সূত্র ব্যবহার করে সংক্ষিপ্তভাবে প্রকাশ করা যায়, যা ধরে নেয় গ্রহগুলো সংস্পর্শ বা মধ্যবর্তী মাধ্যম ছাড়াই মিথস্ক্রিয়া করে। তথ্যের সারাংশ হিসেবে এই ধারণাকে যান্ত্রিক মডেল হিসেবে মূল্যায়ন করার প্রয়োজন হয় না।

দূরত্বে ক্রিয়া অন্যান্য মডেলের উপস্থিতিতেও ভৌত ঘটনার ব্যাখ্যা হিসেবে কাজ করে। আবার মহাকর্ষের ক্ষেত্রে, ভরগুলোর মধ্যে তাৎক্ষণিক বলের অনুমান ধূমকেতুর ফিরে আসার সময় পূর্বাভাস করতে এবং নেপচুন-এর মতো অজানা গ্রহের অস্তিত্ব পূর্বাভাস করতে সাহায্য করেছে। এই সাফল্যগুলো সাধারণ আপেক্ষিকতার উপর ভিত্তি করে মহাকর্ষের বিকল্প আরও নির্ভুল মডেলের চেয়ে অনেক দশক আগে ঘটেছিল।

প্রাথমিক পদার্থবিজ্ঞান পাঠ্যপুস্তকগুলো মহাকর্ষের মতো কেন্দ্রীয় বল আলোচনা করে দূরত্বে ক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে মডেল ব্যবহার করে, এর কারণ বা এর সাথে সমস্যা নিয়ে আলোচনা না করে যতক্ষণ না আপেক্ষিকতা তত্ত্ব এবং ক্ষেত্র বিষয় আসে। উদাহরণস্বরূপ, দ্য ফাইনম্যান লেকচার্স অন ফিজিক্স-এ মহাকর্ষ নিয়ে আলোচনা দেখুন।Feynman, Richard P., Robert B. Leighton, and Matthew Sands. দ্য ফাইনম্যান লেকচার্স অন ফিজিক্স, খণ্ড I: নতুন সহস্রাব্দ সংস্করণ: প্রধানত বলবিদ্যা, বিকিরণ এবং তাপ। খণ্ড ১। বেসিক বুকস, ২০১১।

 ইতিহাস 

 গতির প্রাথমিক অনুসন্ধান 

দূরত্বে ক্রিয়া হিসেবে ভৌত ধারণার জন্য বস্তু, দূরত্ব এবং তাদের গতি চিহ্নিত করা প্রয়োজন। প্রাচীনকালে প্রাকৃতিক জগত সম্পর্কে ধারণাগুলো এই শর্তে সংগঠিত ছিল না। গতিশীল বস্তুকে জীবন্ত প্রাণীর মতো মডেল করা হতো। প্রায় ১৬০০ খ্রিস্টাব্দে বৈজ্ঞানিক পদ্ধতি শিকড় গাড়তে শুরু করে। রেনে দেকার্ত পদার্থ ও ক্রিয়ার আরও মৌলিক দৃষ্টিভঙ্গি গড়ে তোলেন, ধর্মতত্ত্ব থেকে স্বাধীনভাবে। গ্যালিলিও গ্যালিলেই পড়ন্ত ও গড়িয়ে চলা বস্তুর পরীক্ষামূলক পরিমাপ নিয়ে লেখেন। জোহানেস কেপলার-এর কেপলারের গ্রহীয় গতির সূত্র টাইকো ব্রাহে-এর জ্যোতির্বিজ্ঞানীয় পর্যবেক্ষণের সারাংশ দিয়েছে। বিদ্যুৎ ও চৌম্বক পদার্থ নিয়ে অনেক পরীক্ষা নতুন বল সম্পর্কে ধারণা তৈরি করেছে। এই প্রচেষ্টাগুলো নিউটনের বল ও মহাকর্ষ নিয়ে কাজের জন্য মঞ্চ তৈরি করে।

 নিউটনীয় মহাকর্ষ 

১৬৮৭ সালে আইজ্যাক নিউটন তাঁর প্রিন্সিপিয়া প্রকাশ করেন যাতে তাঁর নিউটনের গতিসূত্র-কে কেপলারের পরীক্ষামূলক ফলাফল পুনরুৎপাদন করতে সক্ষম নতুন গাণিতিক বিশ্লেষণের সাথে একত্রিত করা হয়েছে। তাঁর ব্যাখ্যা ছিল সর্বজনীন মহাকর্ষ সূত্র-এর আকারে: যেকোনো দুটি বস্তু পরস্পরকে আকর্ষণ করে এমন বল দ্বারা যা তাদের ভরের গুণফলের সমানুপাতিক এবং তাদের মধ্যবর্তী দূরত্বের বর্গের বিপরীত সমানুপাতিক। এভাবে গ্রহগুলোর গতি বিশাল দূরত্বে কাজ করা বল ধরে নিয়ে পূর্বাভাস করা হয়েছে।

এই বলের গাণিতিক প্রকাশ কোনো কারণ নির্দেশ করে না। নিউটন নিজে দূরত্বে ক্রিয়াকে মহাকর্ষের জন্য অপর্যাপ্ত মডেল বলে বিবেচনা করতেন।Ducheyne, S. "নিউটনের দূরত্বে ক্রিয়া সম্পর্কে"। জার্নাল অফ দ্য হিস্ট্রি অফ ফিলোসফি খণ্ড ৫২.৪ (২০১৪): ৬৭৫–৭০২। নিউটনের ভাষায়, তিনি দূরত্বে ক্রিয়াকে বিবেচনা করতেন:

১৭০০-এর দশকের প্রথম দিকে অধিবিদ্যাবিদরা নিউটনের তত্ত্বে অব্যাখ্যাত দূরত্বে ক্রিয়ার বিরোধিতা করেন। গটফ্রিড ভিলহেল্ম লাইবনিৎস অভিযোগ করেন যে মহাকর্ষের প্রক্রিয়া "অদৃশ্য, অস্পর্শনীয় এবং যান্ত্রিক নয়"। এছাড়া প্রাথমিক জ্যোতির্বিজ্ঞানীয় তথ্যের সাথে তুলনা অনুকূল ছিল না। গাণিতিক কৌশল উন্নত হওয়ার সাথে সাথে তত্ত্বটি ক্রমশ সাফল্য দেখায়, হ্যালির ধূমকেতুর ফিরে আসার তারিখ পূর্বাভাস করে এবং ১৮৪৬ সালে গ্রহ নেপচুন আবিষ্কারে সাহায্য করে। এই সাফল্য এবং ১৯শ শতাব্দীর দিকে বিজ্ঞানের ক্রমবর্ধমান পরীক্ষামূলক দৃষ্টিভঙ্গির ফলে নিউটনের মহাকর্ষ তত্ত্ব দূরত্বে ক্রিয়ার প্রতি অপছন্দ সত্ত্বেও গৃহীত হয়।

 বিদ্যুৎ দূরত্বে ক্রিয়া 


বৈদ্যুতিক ও চৌম্বক ঘটনাও ১৬০০-এর দশকের প্রথম দিকে পদ্ধতিগতভাবে অনুসন্ধান করা শুরু হয়। উইলিয়াম গিলবার্ট-এর প্রাথমিক "বৈদ্যুতিক এফ্লুভিয়া" তত্ত্বে, এক ধরনের বৈদ্যুতিক বায়ুমণ্ডল ধরে নেওয়া হয় এবং তিনি "কোনো পদার্থ সংস্পর্শ ছাড়া ক্রিয়া করতে পারে না" বলে দূরত্বে ক্রিয়াকে বাতিল করেন।

তবে পরবর্তী পরীক্ষা, বিশেষ করে স্টিফেন গ্রে-র পরীক্ষা দূরত্বে বৈদ্যুতিক প্রভাব দেখায়। গ্রে "বৈদ্যুতিক ছেলে" নামে একটি পরীক্ষা উদ্ভাবন করেন যা সরাসরি সংস্পর্শ ছাড়াই বৈদ্যুতিক সঞ্চালন দেখায়।

ফ্রাঞ্জ এপিনাস ১৭৫৯ সালে প্রথম দেখান যে বিদ্যুতের জন্য দূরত্বে ক্রিয়ার তত্ত্ব বৈদ্যুতিক এফ্লুভিয়া তত্ত্বের চেয়ে সরল বিকল্প প্রদান করে। এই সাফল্য সত্ত্বেও এপিনাস নিজে বলের প্রকৃতিকে অব্যাখ্যাত বলে বিবেচনা করেন: তিনি "দূরত্বে ক্রিয়ার সম্ভাবনা ধরে নেওয়া মতবাদ অনুমোদন করেন না", যা ইথার-ভিত্তিক তত্ত্বের দিকে স্থানান্তরের মঞ্চ তৈরি করে।

১৭৮৫ সালের মধ্যে শার্ল-অগুস্তাঁ দ্য কুলম্ব দেখান যে দুটি স্থির বৈদ্যুতিক চার্জের মধ্যে বল তাদের মধ্যবর্তী দূরত্বের বর্গের বিপরীত সমানুপাতিক, যা এখন কুলম্বের সূত্র নামে পরিচিত। মহাকর্ষের সাথে আশ্চর্যজনক মিল দূরত্বে ক্রিয়ার পক্ষে যুক্তি শক্তিশালী করে, অন্তত গাণিতিক মডেল হিসেবে।Woodruff, A. E. "ঊনবিংশ শতাব্দীর তড়িৎচুম্বকত্বে দূরত্বে ক্রিয়া।" Isis, খণ্ড ৫৩, সংখ্যা ৪, ১৯৬২, পৃ. ৪৩৯–৫৯। JSTOR, http://www.jstor.org/stable/227719। ২৪ অক্টোবর ২০২৩ অ্যাক্সেস করা হয়েছে।

গাণিতিক পদ্ধতি উন্নত হওয়ার সাথে সাথে, বিশেষ করে পিয়ের-সিমোঁ লাপ্লাস, জোসেফ-লুই লাগ্রাঞ্জ এবং সিমোঁ দেনি পোয়াসোঁ-এর কাজের মাধ্যমে, আরও জটিল গাণিতিক পদ্ধতি বিজ্ঞানীদের চিন্তাভাবনাকে প্রভাবিত করতে শুরু করে। ক্ষুদ্র পরীক্ষণ কণা-র উপর সম্ভাব্য শক্তি প্রয়োগের ফলে স্কেলার ক্ষেত্র ধারণার উদ্ভব হয়, যা স্থান জুড়ে বলের গাণিতিক মডেল। যদিও এই গাণিতিক মডেল যান্ত্রিক মাধ্যম নয়, তবু এমন ক্ষেত্রের মানসিক চিত্র একটি মাধ্যমের মতো।
 ক্ষেত্র একটি বিকল্প হিসেবে 


মাইকেল ফ্যারাডে প্রথম ব্যক্তি যিনি পরামর্শ দেন যে দূরত্বে ক্রিয়া বিদ্যুৎ ও চৌম্বক বলের ব্যাখ্যা হিসেবে অপর্যাপ্ত, এমনকি (গাণিতিক) সম্ভাব্য ক্ষেত্রের আকারেও। ফ্যারাডে, একজন পরীক্ষামূলক বিজ্ঞানী, বৈদ্যুতিক বল সঞ্চালনের জন্য কোনো মাধ্যমের প্রয়োজনীয়তার পক্ষে তিনটি কারণ উল্লেখ করেন: ১) অন্তরকের মধ্য দিয়ে স্থিরবৈদ্যুতিক প্রেরণ অন্তরকের প্রকৃতির উপর নির্ভর করে, ২) চার্জযুক্ত অন্তরক কাটলে প্রতিটি অর্ধেকে বিপরীত চার্জ দেখা যায়, এবং ৩) বৈদ্যুতিক স্ফুলিঙ্গ অন্তরকে বক্র হয়। এই কারণগুলো থেকে তিনি উপসংহারে পৌঁছান যে অন্তরকের কণাগুলো অবশ্যই পোলারাইজড হয় এবং প্রতিটি কণা ধারাবাহিক ক্রিয়ায় অবদান রাখে। তিনি চুম্বক নিয়েও পরীক্ষা করেন এবং লোহার গুঁড়ো দিয়ে বলরেখা দৃশ্যমান করেন। তবে উভয় ক্ষেত্রেই তাঁর ক্ষেত্র-সদৃশ মডেল কণার উপর নির্ভর করে যারা দূরত্বে ক্রিয়ার মাধ্যমে মিথস্ক্রিয়া করে: তাঁর যান্ত্রিক ক্ষেত্র-সদৃশ মডেলের কোনো মৌলিক ভৌত কারণ দীর্ঘ-পাল্লার কেন্দ্রীয় ক্ষেত্র মডেলের চেয়ে বেশি নেই।

ফ্যারাডের পর্যবেক্ষণ এবং অন্যান্যদের কাজ জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল-কে ১৮৬৫ সালে একটি যুগান্তকারী সূত্রায়নে নিয়ে যায়—ম্যাক্সওয়েলের সমীকরণ—যা স্থির ও গতিশীল বিদ্যুৎ ও চুম্বকত্বকে একত্রিত করে এবং তড়িৎচুম্বকীয় বিকিরণ—আলো—অন্তর্ভুক্ত করে। ম্যাক্সওয়েল জটিল যান্ত্রিক মডেল দিয়ে শুরু করেন কিন্তু শেষ পর্যন্ত গতিশীল ভেক্টর ক্ষেত্র ব্যবহার করে সম্পূর্ণ গাণিতিক চিকিৎসা প্রদান করেন। এই ক্ষেত্রগুলোকে আলো প্রচারের জন্য কম্পিত হতে হবে এই ধারণা থেকে প্রচার মাধ্যমের অনুসন্ধান শুরু হয়; এই মাধ্যমকে আলোকবাহী ইথার বা ইথার বলা হয়।

১৮৭৩ সালে ম্যাক্সওয়েল দূরত্বে ক্রিয়াকে স্পষ্টভাবে সম্বোধন করেন।Maxwell, J. C., On action at a distance, Proceedings of the Royal Institution of Great Britain, VII, 48–49, 1873–1875. Kuehn, K. (2016)-এ পুনরুৎপাদিত। Action-at-a-Distance. In: A Student's Guide Through the Great Physics Texts. Undergraduate Lecture Notes in Physics. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-21816-8_30 তিনি ফ্যারাডের বলরেখা পর্যালোচনা করেন এবং সতর্ক করে বলেন যে ফ্যারাডে নিজে এই রেখাগুলোর জন্য কোনো যান্ত্রিক মডেল প্রদান করেননি। তবুও এই বলরেখার অনেক বৈশিষ্ট্য থেকে বোঝা যায় যে "এই রেখাগুলোকে কেবল গাণিতিক বিমূর্ততা হিসেবে বিবেচনা করা যায় না"। ফ্যারাডে নিজে এই বলরেখাগুলোকে মডেল হিসেবে দেখতেন, পরীক্ষাকারীর জন্য "মূল্যবান সহায়ক" এবং আরও পরীক্ষার পরামর্শদাতা।

বিভিন্ন ধরনের ক্রিয়ার মধ্যে পার্থক্য করতে ফ্যারাডে তিনটি মানদণ্ড প্রস্তাব করেন: ১) অতিরিক্ত পদার্থবস্তু ক্রিয়াকে পরিবর্তন করে কি?, ২) ক্রিয়াটি সময় নেয় কি?, এবং ৩) এটি গ্রহণকারী প্রান্তের উপর নির্ভর করে কি? বিদ্যুতের ক্ষেত্রে ফ্যারাডে জানতেন যে তিনটি মানদণ্ডই পূরণ হয়, কিন্তু মহাকর্ষের ক্ষেত্রে শুধু তৃতীয়টি পূরণ হয় বলে মনে করা হতো। ম্যাক্সওয়েলের সময়ের পর শক্তি সঞ্চালনের চতুর্থ মানদণ্ড যোগ করা হয়, যা বিদ্যুতের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য বলে মনে করা হয় কিন্তু মহাকর্ষের ক্ষেত্রে নয়। নতুন মহাকর্ষ তত্ত্বের আবির্ভাবে আধুনিক ব্যাখ্যা মহাকর্ষকে অতিরিক্ত বস্তুর উপর নির্ভরতা ছাড়া অন্য সব মানদণ্ডে পূরণ করে।

 ক্ষেত্র স্পেসটাইমে মিলে যায় 

ম্যাক্সওয়েলের ক্ষেত্র সমীকরণের সাফল্যের ফলে ১৯শ শতাব্দীর শেষ দশকগুলোতে বিদ্যুৎ, চৌম্বক এবং মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রের যান্ত্রিক মডেল দিয়ে উপস্থাপনের অনেক প্রচেষ্টা চলে। কোনো মডেল বিদ্যমান ঘটনার ব্যাখ্যা দিতে পারেনি। বিশেষ করে তারকা বিচ্যুতি-র কোনো ভালো মডেল ছিল না, যা পৃথিবীর আপেক্ষিক বেগের সাথে তারকার অবস্থানের স্থানান্তর। সেরা মডেলগুলোতে ইথারকে স্থির ধরে পৃথিবীকে চলমান ধরা হয়েছিল, কিন্তু পরীক্ষামূলক প্রচেষ্টা পৃথিবীর ইথারের মধ্য দিয়ে গতির প্রভাব পরিমাপ করতে ব্যর্থ হয়।

১৮৯২ সালে হেন্দ্রিক লরেন্টজ ম্যাক্সওয়েলের কঠোর ম্যাক্রোস্কোপিক ধারাবাহিক তত্ত্বের পরিবর্তে উদীয়মান আণবিক মডেলের উপর ভিত্তি করে পরিবর্তিত ইথার প্রস্তাব করেন। লরেন্টজ স্থির ইথারের মধ্যে চলমান একক ইলেকট্রনের পারস্পরিক মিথস্ক্রিয়া অনুসন্ধান করেন। তিনি এভাবে ম্যাক্সওয়েলের সমীকরণ পুনরুৎপাদন করেন কিন্তু গুরুত্বপূর্ণভাবে, প্রক্রিয়ায় তিনি চলমান ইলেকট্রনের স্থানাঙ্কে তরঙ্গের প্রতিনিধিত্ব করার জন্য সমীকরণ পরিবর্তন করেন। তিনি দেখান যে তরঙ্গ সমীকরণগুলো একই রূপ ধারণ করে যদি একটি নির্দিষ্ট স্কেলিং লরেন্টজ ফ্যাক্টর ব্যবহার করে রূপান্তর করা হয়,

যেখানে  হলো চলমান ইলেকট্রনের বেগ এবং  হলো আলোর গতি। লরেন্টজ লক্ষ্য করেন যে যদি এই ফ্যাক্টরকে স্থির ইথারে চলমান পদার্থের দৈর্ঘ্য সংকোচন হিসেবে প্রয়োগ করা হয়, তবে ইথারের মধ্য দিয়ে গতির কোনো প্রভাব থাকবে না, যা পরীক্ষার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।

১৮৯৯ সালে হেনরি পোয়াঁকারে ইথারের অস্তিত্ব নিয়ে প্রশ্ন তোলেন এবং দেখান যে আপেক্ষিকতার নীতি ইথার মডেলের সমর্থকদের ধরে নেওয়া পরম গতিকে নিষিদ্ধ করে। তিনি লরেন্টজের ব্যবহৃত রূপান্তরকে লরেন্টজ রূপান্তর নাম দেন কিন্তু এটিকে আপেক্ষিক বেগ  বিশিষ্ট দুটি জড় ফ্রেমের মধ্যে রূপান্তর হিসেবে ব্যাখ্যা করেন। এই রূপান্তর তড়িৎচুম্বকীয় সমীকরণগুলোকে প্রতিটি অভিন্ন গতিশীল জড় ফ্রেমে একই রূপে দেখায়। তারপর ১৯০৫ সালে আলবার্ট আইনস্টাইন দেখান যে আপেক্ষিকতার নীতি, সময়ের সমসাময়িকতা এবং আলোর ধ্রুব গতি-র উপর প্রয়োগ করলে ঠিক লরেন্টজ রূপান্তর পাওয়া যায়। এই বিশেষ আপেক্ষিকতা তত্ত্ব দ্রুত আধুনিক স্পেসটাইম ধারণায় পরিণত হয়।

এভাবে ইথার মডেল, যা প্রথমে দূরত্বে ক্রিয়া থেকে খুব আলাদা ছিল, ধীরে ধীরে সরল শূন্য স্থানের মতো হয়ে যায়।

১৯০৫ সালে পোয়াঁকারে মহাকর্ষীয় তরঙ্গ প্রস্তাব করেন, যা কোনো বস্তু থেকে উৎপন্ন হয়ে আলোর গতিতে প্রচারিত হয় এবং লরেন্টজ রূপান্তরের প্রয়োজনীয়তা থেকে উদ্ভূত, এবং পরামর্শ দেন যে ত্বরিত বৈদ্যুতিক চার্জ তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ উৎপন্ন করার মতো, আপেক্ষিক মহাকর্ষ ক্ষেত্র তত্ত্বে ত্বরিত ভর মহাকর্ষীয় তরঙ্গ উৎপন্ন করা উচিত। তবে ১৯১৫ সাল পর্যন্ত মহাকর্ষ দূরত্বে ক্রিয়া দ্বারা বর্ণিত বল হিসেবে আলাদা ছিল। সেই বছর আইনস্টাইন দেখান যে স্পেসটাইমের ক্ষেত্র তত্ত্ব, সাধারণ আপেক্ষিকতা, আপেক্ষিকতার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণভাবে মহাকর্ষ ব্যাখ্যা করতে পারে। এই তত্ত্ব থেকে উদ্ভূত নতুন প্রভাব কসমোলজি-র জন্য নাটকীয় ছিল কিন্তু গ্রহীয় গতি এবং পৃথিবীতে পদার্থবিজ্ঞানের জন্য সামান্য।

আইনস্টাইন নিজে নিউটনের "বিশাল ব্যবহারিক সাফল্য" লক্ষ্য করেছেন।

 আধুনিক দূরত্বে ক্রিয়া 

২০শ শতাব্দীর প্রথম দশকগুলোতে কার্ল শোয়ার্জশিল্ড,K. Schwarzschild, Nachr. ges. Wiss. Gottingen (১৯০৩) ১২৮,১৩২ হুগো টেট্রোড,H. Tetrode, Zeitschrift für Physik ১০:১৩৭, ১৯২২ এবং আদ্রিয়ান ফকারA. D. Fokker, Zeitschrift für Physik ৫৮:৩৮৬, ১৯২৯ স্বাধীনভাবে বিশেষ আপেক্ষিকতার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ অ-তাৎক্ষণিক দূরত্বে ক্রিয়া মডেল উন্নয়ন করেন। ১৯৪৯ সালে জন আর্চিবল্ড হুইলার এবং রিচার্ড ফাইনম্যান এই মডেলগুলোর উপর ভিত্তি করে তড়িৎচুম্বকত্বের নতুন ক্ষেত্র-মুক্ত তত্ত্ব উন্নয়ন করেন।

ম্যাক্সওয়েলের ক্ষেত্র সমীকরণ সাধারণত সফল হলেও, চলমান ইলেকট্রনের লরেন্টজ মডেল ক্ষেত্রের সাথে মিথস্ক্রিয়া গাণিতিক অসুবিধার সম্মুখীন হয়: চলমান বিন্দু চার্জের স্ব-শক্তি ক্ষেত্রের মধ্যে অসীম। হুইলার-ফাইনম্যান অ্যাবসর্বার তত্ত্ব তড়িৎচুম্বকত্বে স্ব-শক্তির সমস্যা এড়িয়ে যায়। তারা আব্রাহাম-লরেন্টজ বল, ইলেকট্রন ত্বরণের বিরোধী আপাত বলকে, মহাবিশ্বের অন্য সকল বিদ্যমান চার্জ থেকে ফিরে আসা বাস্তব বল হিসেবে ব্যাখ্যা করেন।

হুইলার-ফাইনম্যান তত্ত্ব সময়ের তীর এবং কোয়ান্টাম অ-স্থানীয়তা-র প্রকৃতি নিয়ে নতুন চিন্তাভাবনার অনুপ্রেরণা দিয়েছে। এই তত্ত্বের কসমোলজির জন্য প্রভাব রয়েছে; এটি কোয়ান্টাম বলবিদ্যা-তে প্রসারিত করা হয়েছে। একই ধরনের পদ্ধতি সাধারণ আপেক্ষিকতার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ মহাকর্ষের বিকল্প তত্ত্ব উন্নয়নে প্রয়োগ করা হয়েছে। জন জি. ক্রেমার হুইলার-ফাইনম্যান ধারণাকে প্রসারিত করে কোয়ান্টাম বলবিদ্যার ট্রানজ্যাকশনাল ব্যাখ্যা তৈরি করেছেন।

 "দূরত্বে ভৌতিক ক্রিয়া" 

যদিও আলবার্ট আইনস্টাইন কোয়ান্টাম বলবিদ্যার উন্নয়নে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেন, তিনি নিজে কখনো তত্ত্বটিকে পুরোপুরি গ্রহণ করেননি। তিনি স্বীকার করেন যে এটি সঠিক পূর্বাভাস দেয়, কিন্তু তিনি বিশ্বাস করতেন যে প্রকৃতির আরও মৌলিক বর্ণনা সম্ভব। বছরের পর বছর তিনি এর পক্ষে একাধিক যুক্তি উপস্থাপন করেন, কিন্তু তাঁর সবচেয়ে পছন্দের যুক্তি ১৯৩০ সালে বোরের সাথে বিতর্কের সময়কার। আইনস্টাইন একটি চিন্তা পরীক্ষা প্রস্তাব করেন যেখানে দুটি বস্তুকে মিথস্ক্রিয়া করতে দেওয়া হয় এবং তারপর পরস্পর থেকে অনেক দূরে সরিয়ে নেওয়া হয়। দুটি বস্তুর কোয়ান্টাম-যান্ত্রিক বর্ণনা হলো ওয়েভফাংশন নামক গাণিতিক সত্তা। যদি মিথস্ক্রিয়ার আগে দুটি বস্তু বর্ণনাকারী ওয়েভফাংশন দেওয়া থাকে, তবে শ্রোডিঙ্গার সমীকরণ মিথস্ক্রিয়ার পর তাদের বর্ণনাকারী ওয়েভফাংশন প্রদান করে। কিন্তু পরবর্তীতে কোয়ান্টাম জটিলতা বলা হবে এমন কারণে, একটি বস্তুর উপর পরিমাপ করলে অন্য বস্তু বর্ণনাকারী ওয়েভফাংশনে তাৎক্ষণিক পরিবর্তন ঘটে, যত দূরেই থাকুক না কেন। এছাড়া প্রথম বস্তুর উপর কোন পরিমাপ করা হবে তা বেছে নেওয়া দ্বিতীয় বস্তুর জন্য কোন ওয়েভফাংশন সম্ভব তা প্রভাবিত করে। আইনস্টাইন যুক্তি দেন যে প্রথম বস্তুর উপর ক্রিয়া দ্বিতীয় বস্তুতে তাৎক্ষণিকভাবে প্রভাব ফেলতে পারে না। আসলে, তিনি যুক্তি দেন, পদার্থবিজ্ঞান এক জিনিসকে অন্যটির থেকে আলাদা করতে পারার উপর নির্ভর করে, এবং এমন তাৎক্ষণিক প্রভাব তা প্রশ্নবিদ্ধ করবে। যেহেতু দ্বিতীয় বস্তুর প্রকৃত "ভৌত অবস্থা" প্রথমটির উপর ক্রিয়ার দ্বারা তাৎক্ষণিকভাবে পরিবর্তিত হতে পারে না, আইনস্টাইন উপসংহারে পৌঁছান যে ওয়েভফাংশন সেই প্রকৃত ভৌত অবস্থা হতে পারে না, কেবল তার অসম্পূর্ণ বর্ণনা।

১৯৪৭ সালে আইনস্টাইন ম্যাক্স বর্ন-কে একটি চিঠিতে কোয়ান্টাম তত্ত্বের প্রতি অসন্তোষ প্রকাশ করেন। "আমি গুরুত্ব সহকারে বিশ্বাস করতে পারি না" কোয়ান্টাম বলবিদ্যায়, তিনি লেখেন, "কারণ তত্ত্বটি এই ধারণার সাথে মিলতে পারে না যে পদার্থবিজ্ঞান সময় ও স্থানে মুক্ত, দূরত্বে ভৌতিক ক্রিয়া থেকে মুক্ত একটি বাস্তবতার প্রতিনিধিত্ব করা উচিত।"

১৯৬৪ সালে জন স্টুয়ার্ট বেল কোয়ান্টাম জটিলতার বিশ্লেষণ আরও এগিয়ে নিয়ে যান বেলের উপপাদ্য-র প্রথম সংস্করণ প্রমাণ করে। বেলের উপপাদ্যের প্রসঙ্গে "স্থানীয়" বলতে স্থানীয়তার নীতি বোঝায়, অর্থাৎ একটি কণা কেবল তার আশেপাশের দ্বারা প্রভাবিত হতে পারে এবং ভৌত ক্ষেত্র দ্বারা মধ্যস্থ ক্রিয়া আলোর গতি-র চেয়ে দ্রুত প্রচারিত হতে পারে না। "লুকানো চলক" হলো কোয়ান্টাম কণার কথিত বৈশিষ্ট্য যা কোয়ান্টাম তত্ত্বে অন্তর্ভুক্ত নয় কিন্তু তবুও পরীক্ষার ফলাফলকে প্রভাবিত করে। বেলের ভাষায়, "যদি [লুকানো-চলক তত্ত্ব] স্থানীয় হয় তবে এটি কোয়ান্টাম বলবিদ্যার সাথে মিলবে না, আর যদি কোয়ান্টাম বলবিদ্যার সাথে মিলে তবে এটি স্থানীয় হবে না।"

তাঁর মূল পত্রে, বেল অনুমান করেন যে যদি জটিল জোড়ার দুটি পৃথক কণার উপর স্বাধীনভাবে পরিমাপ করা হয়, তবে প্রতিটি অর্ধেকের মধ্যে লুকানো চলকের উপর ফলাফল নির্ভর করে এমন অনুমান দুটি পরিমাপের ফলাফলের মধ্যে সম্পর্কের উপর গাণিতিক সীমাবদ্ধতা আরোপ করে। এ ধরনের সীমাবদ্ধতাকে পরবর্তীতে বেল অসমতা নাম দেওয়া হয়। বেল তারপর দেখান যে কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞান এমন সম্পর্ক পূর্বাভাস করে যা এই অসমতা লঙ্ঘন করে। বেলের মূল পত্রের পরবর্তী বছরগুলোতে বেলের উপপাদ্যের একাধিক ভিন্নতা প্রস্তাব করা হয়, ভিন্ন অনুমান ব্যবহার করে এবং ভিন্ন বেল (বা "বেল-ধরনের") অসমতা প্রাপ্ত করে।

"দূরত্বে ভৌতিক ক্রিয়া" বাক্যাংশটি বেল অসমতা লঙ্ঘন বর্ণনা করতে গৃহীত হয়েছে। এই ঘটনাগুলো কি সত্যিকারের দূরত্বে ক্রিয়া জড়িত, অর্থাৎ লুকানো-চলক মডেলে অ-স্থানীয়তার প্রয়োজনীয়তা কি প্রকৃতিতে সত্যিকারের অ-স্থানীয়তা নির্দেশ করে, তা বিতর্কের বিষয়।

 কোয়ান্টাম ক্ষেত্র তত্ত্বে বল 

কোয়ান্টাম ক্ষেত্র তত্ত্ব-এ দূরত্বে ক্রিয়ার প্রয়োজন হয় না। সবচেয়ে মৌলিক স্তরে মাত্র চারটি বল প্রয়োজন। প্রতিটি বল নির্দিষ্ট বোসন-এর বিনিময়ের ফল হিসেবে বর্ণিত। দুটি স্বল্প-পাল্লার: প্রবল মিথস্ক্রিয়া মেসন দ্বারা মধ্যস্থ এবং দুর্বল মিথস্ক্রিয়া দুর্বল বোসন দ্বারা মধ্যস্থ; দুটি দীর্ঘ-পাল্লার: তড়িৎচুম্বকত্ব ফোটন দ্বারা মধ্যস্থ এবং মহাকর্ষ গ্র্যাভিটন দ্বারা মধ্যস্থ বলে অনুমান করা হয়। তবে উন্নত আধুনিক কণা পদার্থবিজ্ঞানে বলের সম্পূর্ণ ধারণা গৌণ। শক্তি ভৌত মডেলের ভিত্তি এবং ক্রিয়া শব্দটি বল বোঝানো থেকে সরে একটি নির্দিষ্ট প্রযুক্তিগত অর্থে চলে গেছে, সম্ভাব্য শক্তি এবং গতিশক্তি-র পার্থক্যের উপর একটি সমাকলন।

 আরও দেখুন 

 কেন্দ্রীয় বল
 সবল নিউক্লিয় বল
 দুর্বল নিউক্লিয় বল

 তথ্যসূত্র 

 বহিঃসংযোগ 


বিষয়শ্রেণী:বল
বিষয়শ্রেণী:পদার্থবিজ্ঞানের ধারণা