సాపేక్ష సిద్ధాంతం

భౌతికశాస్త్రంలో సాపేక్షత (relativity) గురించి ఆల్బర్ట్ అయిన్‌స్టయిన్ రెండు వాదాలు (theories) ప్రతిపాదించేరు: అవి (1) ప్రత్యేక సాపేక్షత (special relativity), (2) సాధారణ సాపేక్షత (general relativity).^[1]

స్థలకాలం

సాపేక్షత గురించి కనీసం ఒక నఖచిత్రంలానైనా అర్థం చేసుకోవాలంటే భౌతిక శాస్త్రంలో వచ్చే కొన్ని మూల భావాలు అవగాహనలోకి రావాలి. ఈ సందర్భంలో కనీసం అవలోకన చట్రం (frame of reference) అంటే ఏమిటో అర్థం కావాలి.

అవలోకన చట్రం

మనం మన గదిలో నిలబడి ఒక బంతిని విసిరేమనుకుందాం. అప్పుడు మన అవలోకన చట్రం మన గది. మరొకరు కదులుతూన్న రైలు బండిలో నిలబడి అదే బండిలో ఎదురుగా నిలబడ్డ మరొక వ్యక్తి వైపు బంతిని విసిరేరనుకుందాం. అప్పుడు కదులుతూన్న బండి మన అవలోకన చట్రం అవుతుంది. మన గదిలో బంతి నూటన్ ప్రవచించిన ఏ గురుత్వాకర్షక నియమాలకి లోబడి ఉందో, కదులుతూన్న బండిలో బంతి కూడ అవే నియమాలకి లోబడి ఉంటుంది.

ఇప్పుడు బండి నిదానంగా ఒక స్థిరమైన (ఉ. గంటకి 100) కిమీ వేగం (uniform velocity) తో తూర్పు దిశలో పరిగెడుతున్నాదని అనుకుందాం. ఇక్కడ "నిదాన వేగం" అంటే ఏ క్షణానికి ఆ క్షణం బండి కదిలే దిశ (direction) లోనూ, బండి జోరు (spedd) లోనూ మార్పు లేదని అర్థం. (అనగా,బండి త్వరణం = 0). ఇటువంటి త్వరణం శూన్యం అయిన ప్రత్యేక సందర్భంలో ఉపయోగపడే వాదాన్ని ప్రత్యేక సాపేక్ష వాదం అంటారు. అనగా, ప్రత్యేక వాదంలో అవలోకన చట్రపు త్వరణం = 0.

ఇప్పుడు మరొక సందర్భం చూద్దాం. ఒక గ్రహం ఒక నక్షత్రం చుట్టూ గుండ్రంగా, వృత్తాకారంలో, స్థిరమైన జోరు (constant speed)తో ప్రదక్షిణలు చేస్తోందనుకుందాం. ఇక్కడ గ్రహం అనుక్షణపు జోరు (instantaneous speed) లో మార్పు లేకపోయినా, గ్రహం ప్రయాణం చేసే దిశ అనుక్షణం మారుతోంది కనుక గ్రహం వేగం (velocity) లో అనుక్షణం మార్పు ఉన్నట్లే లెక్క. వేగంలో మార్పు ఉంటే త్వరణం శూన్యం అవదు. ఇలా త్వరణ శూన్యం కాని సాధారణ సందర్భంలో ఉపయోగపడే వాదాన్ని సాధారణ సాపేక్ష వాదం అంటారు. అనగా, సాధారణ వాదంలో అవలోకన చట్రపు త్వరణం సున్న కాదు.

సాపేక్ష వాదాలు ఆవిష్కరించిన ప్రధాన ఆంశాలు

• స్థలం, కాలము అనేవి వేర్వేరు నిరూపకాలు కావు. కనుక చతుర్మితీయమైన స్థలకాలం (spacetime) అనే కొత్త భావన పుట్టింది.

• ${\displaystyle E=mc^{2}}$ అనే సమీకరణం ఆవిష్కరణ పొందింది.

• కాంతి వేగం అందరి పరిశీలకులకు సమానంగానే ఉంటుంది. శూన్యంలో ఆ వేగం ఒక అవధిని మించదు.

^[2][3]