ගුරුත්වය සහ කාල අවකාශ වක්‍රතාවය

මේ විශ්වයේ පවතින ඕනෑම ස්කන්ධ දෙකක් අතර ආකර්ෂණ බල හට ගනී. එනම් සුර්‍රයා සහ පෘතුවිය අතර මෙන්ම ආලෝක වර්ෂ සිය දහස් ගනන් දුරින් පවතින ඕනැම ස්කන්ධ දෙකක් අතර වුවද ආකර්ෂණ බල හට ගනී. එම ආකර්ෂණ බල ගරුත්ව බල හෙවත් ගුරුත්වය ලෙස හැදින්වේ.

මෙම රූපයේ දැක්වෙන පරිදි වඩදිය ඇති වනුයේ 

චන්ද්‍රයා දෙසට සයුරේ ජල අණු ආකර්ෂණය විම නිසාය. එනම් චන්ද්‍රයා සහ ජල අණු අතර ආකර්ෂණ බලයක් හටගෙන චන්ද්‍රයා සිටින දිශාවට ලම්භක දිශාවල ඇති සයුරේ ජල අණු ද චන්ද්‍රයා සිටින දිශාවේ සයුරට පැමිණේ. එවිට සයුරේ ජල මට්ටම ඉහල යයි. එලෙසම පෘතුවියේ සමතුලිතතාවය රැක ගැනීම උදෙසා චන්ද්‍රයා සිටින දිශාවට ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවේ ද ජල මට්ටම ඉහළ යයි. එසේ නම් කුඩාම අංශුව වන ඉලෙක්ට්‍රොනයේ සිට අති විශාල මන්දාකිණි අතර පවා ගුරුත්වාකර්ෂණ බල හට ගන්නා බව දැන් ඔබට පැහැදිලි විය යුතුය.

 නිව්ටන් පවසන පරිදි ගුරුත්වාකර්ෂණ බලය එම වස්තුවල ස්කන්ධයන්ගේ ගුණිතයට අනුලෝමවත් ඒවා අතර දුරෙහි වර්ගයට ප්‍රතිලෝමවත් සමානුපාතික වේ. ඒ අනුව වස්තූන් දෙකක් අතර ඇතිවන ගරුත්ව බලය පහත සමිකරණයෙන් ගනනය කල හැකිය.

F= ස්කන්ධ දෙක අතර ගුරුත්ව බලය

                    m1 , m2= සකන්ධ දෙක

                    d= ස්කන්ධ දෙක අතර දුර 

                    g= සර්වත්‍ර ගුරුත්වාකර්ෂණ නියතය.

 
   නිව්ටන්ට අනුව පෘථිවිය සූර්යා වටා ගමන් කරන්නේ ද  ම්‍ෙ ගුරුත්ව බලපෑම නිසාය. සැබවින්ම එය එසේ වේ. නමුත් මෙලෙස ස්කන්ධ අතර ආකර්ශණ බල ඇති වන්නේ කෙසේද කියා පැහැදිලි කිරීමක් නිව්ටන් විසින් සිදු නොකරන ලදී. ඒ වගේම මෙම ගුරුත්ව බලය වලංගු වන්නේ වස්තූන් නිශ්චලව තිබෙන අවස්ථාවක හෝ ආලෝකයේ වේගයට සාපේක්ෂව ඉතාම සෙමීන් ගමන් කරන්නේ නම් පමණි.  එනම් නිව්ටන් විසින් මෙම නියමය ඉදිරිපත් කර ඇත්තේ අවකාශය නියතයක් ලෙස ගෙනය.

එසේනම් අවකාශය නියත නොවන විට නිව්ටන්ගේ නියම වලංගු වන්නේ කෙසේද කියා අයින්ස්ටයින් කල්පනා කළේය. 

ඔබ සෝපානයක සිටින බව සිතන්න. සෝපානය නිසලව ඇතිවිට ඔබ එය තුළ සිට කිසියම් වස්තුවක් අතහරින විට, වස්තුව ගුරුත්වජ ත්වරණයෙන් (9.78 m/s² ) සෝපානය මතට වැටෙන බව ඔබට පෙනේ. නමුත් ඔබ වස්තුව අතහරින විට, සෝපානය ගුරුත්වජ ත්වරණයෙන් (9.78 m/s² ) ඉහළට ගමන් කරමින් තිබුණේ නම් ඔබට පෙනෙනුයේ, වස්තුව සෝපානය මතට වැටෙන බවද නැතිනම් සෝපානය වස්තුව වෙත එන බවද?

   මෙසේ කල්පනා කිරීමෙන් ගුරුත්ව බලය ක්‍රියා කරන්නේ කිසියම් රාමුවක බව අයින්ස්ටයින් වටහා ගත්තේය. ම‍ෙ අනුව අයින්ස්ටයින් කාල-අවකාශ සංකල්පය ඉදිරිපත් කරන ලදී. එම සංකල්පය මගින් ගුරුත්ව බල ඇතිවන්නේ කෙසේද කියා පැහැදිලි කිරීමට අයින්ස්ටයින්ට හැකි විය.

            ඇදෙන සුළු රෙදි කැබැල්ලක් ක‍ොන් සතරින් අල්වා, රෙද්ද රැළි නොගැස‍ෙන ස‍ේ හොඳින් ඇද ඇතැයි සිතන්න. එවිට ඒ ඇදුන රෙදි කැබැල්ල මත ලෙදර් බෝලයක්  වැනි යමක් තැබුවහොත් කුමක් සිදුවේ ද...? අර බෝලය්‍ෙ ස්කන්ධය නිසා රෙදි කැබැල්ල පහළට වක්‍ර වනු ඇත.

අයින්ස්ටයින් විසින් මෙම ක්‍රියාවලිය ත්‍රිමාන අවකාශයට ගලපන ලදී. එසේ ගැලපූ විට ලෙදර් බෝලය, පෘථිවිය වැනි අධික ස්කන්ධයක් සහිත ග්‍රහලොවක් නම්, හා හොඳින් ඇදුණ රෙදි කැබැල්ල අවකාශය නම්, අධික ස්කන්ධයක් සහිත ග්‍රහලොව‍ෙ බලපෑම නිසා අවකාශය වක්‍ර වී තිබිය යුතුය. සැබවින්ම එය වක්‍ර වන්නේ කාලය සමඟය.( ම්‍ෙ ගැන පැහැදිලි කිරීමක් කාල තරණය නමැති ලිපියකින් පසුවට පැහැදිලි කරන්නම්.)

 

අයින්ස්ටයින්ග‍ෙ ඊලග අභියෝගය වුයේ කාල- අවකාශය සැබවින්ම අධික ස්කන්ධයක් සහිත ග්‍රහලොවක් අවට වක්‍ර වී ඇති බව සනාථ කිරීමය. එසේ කාල- අවකාශය වක්‍ර වී ඇත්නම් ඒ හරහා යන ආලෝක කිරණ නැවී ගමන් කළ යුතුය. එනම් ස්කන්ධය අධික ග්‍රහලොවක් අසලින් යන ආලෝක කිරණ වක්‍රව ගමන් කළ යුතුය.

ඉහත රූපයේ දිස් වන්නේ තාරකාවකින් පැමිණෙන ආලෝක කිරණයක් සූර්යා අසලින් පැමිණීම්‍ෙ දී, නැමී ගමන් කිරීම හේතුවෙන්, තාරකාව‍ෙ නිවැරදි පිහිටීම වෙනස්  වී ඇති අයුරුය. මෙම සංසිද්ධිය උපයෝගී කරගෙන අයින්ස්ටයින් විසින් කාල-අවකාශ වක්‍ර තාවය තහවුරු කළේය.

දැන් නැවතත් කලින් සඳහන් කළ ලෙදර් බෝල උදාහරණය සිහියට නගාගන්න. දැන් ඔබ එ අසලින් කුඩා වීදුරු බෝලයක් තැබුවහොත් එම වීදුරු බෝලය, ලෙදර් බෝලය අසලට යන බව ඔබට දැක ගත හැක. 

එසේ වීදුරු බෝලය, ලෙදර් බෝලය අසලට ඇදී යන්නේ, ස්කන්ධ අතර පවතින ආකර්ශණ බල නිසාද, නැතිනම්  ලෙදර් බෝලය නිසා රෙදි කැබැල්ල පහළට වක්‍ර වී ඇති නිසාද...? සැබවින්ම ඒ සඳහා බලපානුය්‍ෙ රෙදි කැබැල්ල‍ෙ වක්‍රතාවයි. එලෙස ස්කන්ධ අතර ආකර්ශණ බල ඇති වනුයේ කාල - අවකාශ වක්‍රතාවය නිසා වේ. අයින්ස්ටයින් පවසන්නේ නිව්ටන්ගේ නියමය වලංගු වන්නේ අවකාශය නියත විට පැමණක් බවයි. සැබවින්ම ගුරුත්වාකර්ෂණය ඇති වනුයේ කාල- අවකාශ වක්‍රතාවය නිසාවෙනි.

ඉහත ලෙදර් බෝලය්‍ෙ උදාහරණය‍ෙදී, වීදුරු බෝලයට කිසියම් ප්‍රව්‍ෙගයක් ලබා දුන්නොත්, වීදුරු බෝලය ගමන් කිරීමට උත්සාහ කරන්නේ වෘත්තාකාර පථයක ද, ඕවලාකාර පථයක ද? සැබවින්ම එය ඕවලාකාර පථයක ගමන් කිරීමට උත්සාහ කරයි. (ප්‍රායෝගිකව සිදු කර බලන්න )

එසේනම් පෘථිවිය ඇතුළු ග්‍රහලෝක සූර්යයා වටා වෘත්තාකාර පථයක නොගොස් ඕවලාකාර පථයක ගමන් කරනුයේ ඇයිද යන්න දැන්  ඔබට පැහැදිලි විය යුතුය.