माथी र तल: उभिएको मान्छेको खुट्टा भन्दा टाउको बुढो !

माथी (Up) र तल (Down) को दिशा (direction) कता हुन्छ?

यो प्रश्न कस्तो कस्तो लाग्नु पटक्कै अवस्भाविक होइन। तर यसको वास्तविक अर्थ भने स्वभाविक छैन। उत्तर त यसको सोझो छ, तल भनेको तलतिर, माथी भनेको माथीतिर ! होइन र ? यो उत्तर त हो तर सहि उत्तर होइन । 

डाँडाको टुप्पामा बसेर तल कता ? को उत्तर दिदाँ सबैले डाँडाको फेदी तिर देखाउँछन्। स्वभाविकरुपमा  तल भन्नाले जतापट्टी ओरालो छ त्यही दिशा तिर बुझिन्छ। तर सम्मठाउँमा बसेर यहि प्रश्न सोध्ने हो भने सबैको उत्तर हुन्छ, भुईँ तिर, अर्थात टेकिएको जमिन तर्फ, पृथ्वी तर्फ।

यो माथीको तस्विरमा झै पृथ्वीको सतहमा हामी यसरी नै उभिएका हुन्छौ। तर पृथ्वीमा जहाँ उभिएपनि गुरुत्वबलको कारण हामी पृृथ्वीतिर र पृथ्वी हामी तिर तानिएको हुन्छ। यसअर्थ हामी उभिएको बेला, खुट्टा तल र टाउको माथी हुन्छ। के साच्चै यस्तै हुन्छ?

के दिशा (direction) ठाउँ अनुसार फरक हुन्छ ? नत्र, उत्तरी गोलार्धमा उभिएको मान्छेको लागि 'तल'; दक्षिणी गोलार्धमा उभिएको मान्छेको लागि 'माथी' कसरी हुन्छ?

उत्तरी गोलार्धमा उभिएको मान्छेको लागि दक्षिणी गोलार्ध तर्फ 'तल' र दक्षिणी गोलार्धमा उभिएको मान्छेको लागि उत्तरी गोलार्ध तिर 'तल' हुन्छ। के 'तल'को दिशा ठाउँ अनुसार परिवर्तनशील छ ? वा, के हामीले दिइरहेको उत्तरहरु नै गलत त छन् ?

पृथ्वीको जहाँ उभिएपनि हामी पृथ्वीको केन्द्रतरि नै तल ठान्छौ। किनकी यो स्वभाविक लाग्छ। आखिर वस्तुहरु खस्दा पृथ्वीतिरै झर्छन्, भुईँ तिर नै त खस्छन्। 

यो त जो कसैले पनि भन्न सक्छ कि वस्तुहरु 'तल' तिर नै झर्छन्। अर्थात हामीले दैनिक देख्दै, भोग्दै आएको कुरा नै हो हातबाट केही चिज छुट्नासाथ भुँइमा बजारिन्छ, अर्थात खस्छ त पृथ्वी तिर नै। तर यो सुन्दा अनौठो लाग्न सक्छ कि समतल टेबलमा दुइ गोला (बल/भकुण्डो) राख्ने हो भने ति आपसमा आकर्षित हुन्छन्, एकले अर्कोलाई तान्छ। 

तर किन ? किनकी यो ब्रह्माण्डका हरेक पिण्ड (mass) हरु बीच गुरुत्वाकर्षण बल पैदा हुन्छ, जसको कारण वस्तुहरु आपसमा तानिन्छन्। तर के समतल टेबलमा दुई बल राख्दा पनि ति एकआपस तर्फ आकर्षित भएर अन्तत: ठोकिन्छन् त?

हो, टेबलमा राखिएका दुई बल बिच गुरुत्वाकर्षण बल पैदा भएको हुन्छ, तर यी बलहरुको पिण्ड थौरै भएको हुँदा निकै कम मात्र गुरुत्वाकर्षण बल पैदा हुन्छ। यो गुरुत्वाकर्षण बल यति थोरै हुन्छ कि बल र टेबलबीचको घर्षण शक्तिलाई जित्न सक्दैन, साथै बलहरुबीच रहेको हावालाई पनि धकेल्न शक्ति पुग्दैन, फलत: बलहरु आफै एकअर्को तर्फ गुड्दैनन्। 

तर, यीनै दुई बललाई अन्तरिक्षमा राखिदिने हो भने यी दुईबीच उत्पन्न गुरुत्वाकर्षण बलले आफ्नो असर देखाउँछ। मानौ, दुइ क्रिकेटबललाई अन्तरिक्षमा १ मिटरको दुरीमा राख्ने हो भने, दुई बीच पैदा हुने गुरुत्वाकर्षण बलको कारणले यी आपसमा ठोक्किन खोज्छन्। अन्तरिक्षमा हावा र घर्षणको लागि अन्य वस्तुहरु नहुने हुँदा गुरुत्वाकर्षण बल निकै कम पैदा हुँदा पनि यी बलहरु निकै कम गतिमै भएपनि एकअर्को तर्फ बढ्छन्। यो १ मिटरको दुरी पार गर्न यी बलहरुले केही दिन लगाउँछन्। यसरी एक आपसतर्फ आकर्षित हुने गति बलहरुको पिण्डमा भर पर्छ। जति धेरै पिण्ड त्यति धेरै गुरुत्वाकर्षण बल, जति धेरै गुरुत्वाकर्षणबल त्यति नै बढी गति पैदा हुन्छ।

यसको अर्को उदाहरण, पृथ्वीको गुरुत्वबल 9.807 m/s² छ। यसको अर्थ पृथ्वीले हरेक वस्तुलाई ९.८ मिटर प्रतिसेकेन्ड प्रतिसेकेन्डको दरले आफुतर्फ तान्छ। ख्याल रहोस यहाँ दुई पटक प्रतिसेकेन्ड छ। अर्थात, कुनै वस्तुलाई केही उचाइबाट छोड्दा  १ सेकेन्डमा त्यो ९.८ मिटर तल खस्छ। अर्थात यो वस्तुको गति ९.८ मिटर प्रतिसेकेन्ड हुुन्छ। तर दोस्रो सेकेन्डसकिदाँ यसको गति ९.८ x २ = १९.६ मिटर प्रतिसेकेन्ड हुन्छ। अर्थात हरेक सेकेन्डमा यसको गति ९.८ मिटर प्रतिसेकेन्डले बढ्छ। 

हरेक सेकेन्डमा गति (गतिको एकाई मिटर प्रतिसेकेन्ड) बढ्ने भएकाले गुरुत्वबलको इकाइ मिटर प्रतिसेकेन्ड प्रतिसेकेन्ड हुन्छ।

तर त्यही वस्तुलाई चन्द्रमामा लगेर छोडिदिने हो भने पहिलो सेकेन्डमा १.६२२ मिटर प्रतिसेकेन्डको गतिले चन्द्रमाको सहततिर झर्छ, दोस्रो सेकेन्डमा त्यसको गति १.६ x २‍‍‍ = ३.२ मिटर प्रतिसेकेन्ड हुन्छ। वस्तु एउटै तर झर्ने गति किन फरक-फरक? किनकी पृथ्वी र चन्द्रमाको गुरुत्वबल फरक छ। चन्द्रमाको गुरुत्वबल पृथ्वीको भन्दा करिब ६ गुणाले कम छ। यस्तो किन भयो? किनकी पृथ्वीको पिण्ड (mass) भन्दा चन्द्रमाको पिण्ड करिब ६ गुणाले कम छ। कुनै वस्तु र पृथ्वीबीच जति गुरुत्वाकर्षण बल पैदा हुन्छ,  सोही वस्तु र चन्द्रमाबीच त्यति गुरुत्वाकर्षण बल पैदा हुँदैन। कम आकर्षण शक्तिको कारण दुई वस्तुहरु एक आपसमा ढिलो गतिले आकर्षित हुन्छन्। त्यसैले पृथ्वीमा १ फिट उफ्रनसक्ने मान्छे चन्द्रमामा ६ फिट उफ्रन सक्छ।

यहाँ पटक पटक दुई वस्तु आपसमा आकर्षित हुन्छन् भन्ने कुरा अलि अनौठो लाग्न सक्छ। किनकी दुई वस्तुहरु आपसमा आकर्षित हुने भए, र आकर्षित भएर एकआपसमा ठोकिक्न खोज्ने भए, किन कुनै वस्तु पृथ्वी तिर मात्र खस्छ, किन पृथ्वी सो वस्तु तिर खस्दैन, वा आकर्षित हुँदैन? यसको उत्तर झनै अनौठो छ।

पहिलो कुरा: हेरक दुई पिण्डबिच गुरुत्वाकर्षण बल पैदा हुन्छ। अर्थात पहिलो पिण्डले दोस्रो पिण्डलाई आफुतिर आकर्षित गर्छ र दोस्रो पिण्डले पहिलो पिण्डलाई आकर्षित गर्छ।

दोस्रो कुरा: हरेक पिण्ड वा वस्तुले आफ्नो पिण्ड (mass) अनुसार अर्को वस्तुलाई आफुतर्फ आकर्षित गर्छ। जस्तो कि पृथ्वीले कुनै वस्तुलाई ९.८ मिटर प्रतिसेकेन्ड प्रतिसकेन्ड र चन्द्रमाले कुनै वस्तुलाई पृथ्वीको भन्दा करिब ६ गुणा कम बलले आफुतर्फ तान्छ। 

मानौ कुनै व्यक्ति हावामा उफ्रियो, केही फिट माथी उफ्रेपछि अन्तत: उसको गतिशक्तिलाई पृथ्वीको गुरुत्वबलले जित्छ र फेरी जमिनमा बजारिन्छ। हामीले ख्याल गर्दैनौ तर, उक्त व्यक्ति उफ्रदा उसले पनि पृथ्वीलाई आफु तर्फ आकर्षित गर्छ, अर्थात पृथ्वी सो व्यक्तितर्फ खस्छ। तर व्यक्तिको पिण्ड निकै थोरै भएकाले यसको असर पृथ्वीमा नगन्य पर्छ। बरु पृथ्वीको पिण्ड तुलनात्मक रुपमा निकै बढी भएकाले व्यक्तिमा मात्र पृथ्वीको गुरुत्वबलको असर  देखिन्छ। व्यक्तिले पृथ्वीलाई आफुतिर त तान्छ, यदि नाप्ने नै हो भने यो दुरी कुनै अणुको इलेक्ट्रोनको व्यास भन्दा पनि कम हुन्छ। अब अणु नै आंखाले देख्न सकिन्न, इलेक्ट्रोनको आकार कति सानो होला, अनुमान पनि लगाउन सकिन्न। तर महत्वपूर्ण कुरा यो हो कि, सानो होस् वा ठूलो दुई वस्तुले एकआपसलाई तान्दछन्।

तर, तलको दिशा चाहि कता हुन्छ ?

विज्ञानको भाषामा जता समय ढिलो चल्छ त्यतै वस्तु खस्छ। जस्तो कि, समय सूर्यको सतहमा जुन गतिमा चल्छ पृथ्वीमा समयको त्यो गति हुँदैन।

हो, समयको पनि गति हुन्छ। ब्रह्माण्डको सबै ठाउँमा समय एकै नासले चल्दैन। रोचक कुरा त यो कि, हाम्रो टाउको र खुट्टाको समय पनि फरक फरक हुन्छ। 

हामी उभिएको बेला हाम्रो टाउको खुट्टा भन्दा बुढो हुन्छ।  भलै त्यो सेकेन्डको करोडौँ भागको एक भागले मात्र फरक हुन्छ, तर यी दुईबीचको उमेरमा फरक हुन्छ भन्न सकिन्छ । उमेर आखिर के हो, समयको मापन न हो। 

उभिएको बेला हाम्रो टाउको भन्दा खुट्टा पृथ्वीको नजिक हुन्छ। यो केही फिटको नजिकपनाले टाउको भन्दा खुट्टामा पृथ्वीको गुरुत्वबलको असर बढी हुन्छ (निकै निकै थोरै भएपनि) खुट्टामा गुरुत्वबल बढी भएकाले समय ढिलो चल्छ। तुलनात्मक रुपमा टाउकोमा गुरुत्व बलको प्रभाव कम भएकाले (निकै थोरैले भएपनि) टाउकोको लागि समय छिटो चल्छ।  खुट्टा भन्दा टाउकोको समय अगाडी गइसकेकाले टाउको बुढो र खुट्टा तन्नेरी हुन्छ।

ब्रह्माण्डमा हरेक चिज, वस्तु वा पिण्ड जता समय ढिलो चल्छ त्यतै तानिदै छ। हामी पृथ्वीतिर, चन्द्रमा पृथ्वीतिर, पृथ्वी र चन्द्रमा सूर्यतिर, सूर्य आकाशगंगा तारपुञ्जको केन्द्रमा रहेको 'ब्ल्याक होल' तिर। जता गुरुत्व बल बढी छ त्यतै सबै पिण्डहरु खस्दै छन्, तानिदै छन्। जहाँ गुरुत्वबल बढी छ, त्यहाँ समय अन्यत्र भन्दा ढिलो चल्छ। अर्थात जता समय छिटो चल्छ, उतै ओरालो छ, उतै सबै तानिदैछन्। आखिर जता वस्तुहरु खस्छन् उतै 'तल' होइन र ?

गुरुत्वबल र गतिले समयलाई कसरी असर गर्छ? यो विषय सापेक्षतावादको सिद्धान्त अन्तर्गतको टाइम डाइलेसनमा अल्वर्ट आइन्स्टाइनले निकै रोचक ढंगले व्याख्या गरेका छन्। जसमा टाइम ट्राभल अर्थात भविष्यमा जान सकिने, द्रुत गतिमा यात्रा गर्दा अन्यको भन्दा कम समय व्यतित हुने अर्थात अरु बुढो हुने तर आफु जवान नै रहन सकिने लगायत अनेकन रोचक विषय पनि समेटिएका छन्। 

टाइम डाइलेसन (time dilation) अल्वर्ट आइन्स्टाइनको अनौठा सिद्धान्त मध्येको एक हो, जुन प्रमाणित पनि भइसकेको छ। यसबारेमा विस्तृत अर्को लेखमा।