19 শতকের দ্বিতীয়ার্ধে, আলোর প্রচারের প্রকৃতি, মহাকর্ষের ক্রিয়া এবং কিছু অন্যান্য ঘটনা সম্পর্কে শারীরিক দৃষ্টিভঙ্গি আরও স্পষ্টভাবে অসুবিধার সম্মুখীন হতে শুরু করে। তারা বিজ্ঞানে আধিপত্যশীল ইথারিয়াল ধারণার সাথে যুক্ত ছিল। একটি পরীক্ষা পরিচালনা করার ধারণা যা জমে থাকা দ্বন্দ্বগুলিকে সমাধান করবে, যেমনটি তারা বলে, বাতাসে ছিল৷
1880 এর দশকে, পরীক্ষার একটি সিরিজ সেট করা হয়েছিল, সেই সময়ের জন্য খুব জটিল এবং সূক্ষ্ম - পর্যবেক্ষকের গতির দিকের উপর আলোর গতির নির্ভরতা অধ্যয়নের জন্য মাইকেলসনের পরীক্ষাগুলি। এই বিখ্যাত পরীক্ষাগুলির বর্ণনা এবং ফলাফল সম্পর্কে আরও বিস্তারিতভাবে আলোচনা করার আগে, ইথারের ধারণাটি কী ছিল এবং আলোর পদার্থবিদ্যা কীভাবে বোঝা হয়েছিল তা স্মরণ করা প্রয়োজন৷
১৯ শতকের বিশ্বের প্রকৃতির দৃশ্য
শতাব্দীর শুরুতে, আলোর তরঙ্গ তত্ত্ব জয়লাভ করে, উজ্জ্বল পরীক্ষামূলক প্রাপ্তিজাং এবং ফ্রেসনেলের কাজগুলিতে নিশ্চিতকরণ এবং পরে - এবং ম্যাক্সওয়েলের কাজের তাত্ত্বিক ন্যায্যতা। আলো একেবারেই অনস্বীকার্যভাবে তরঙ্গ বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করেছিল, এবং কর্পাসকুলার তত্ত্বটি এমন তথ্যের স্তূপের নীচে চাপা পড়েছিল যা এটি ব্যাখ্যা করতে পারেনি (এটি কেবলমাত্র 20 শতকের শুরুতে সম্পূর্ণ নতুন ভিত্তিতে পুনরুজ্জীবিত হবে)।
তবে, সেই যুগের পদার্থবিজ্ঞান একটি মাধ্যমের যান্ত্রিক কম্পনের মাধ্যমে অন্যথায় একটি তরঙ্গের বংশবিস্তার কল্পনা করতে পারেনি। যদি আলো একটি তরঙ্গ হয়, এবং এটি একটি শূন্যে বংশবিস্তার করতে সক্ষম হয়, তাহলে বিজ্ঞানীদের অনুমান করা ছাড়া আর কোন উপায় ছিল না যে শূন্যস্থানটি একটি নির্দিষ্ট পদার্থে ভরা, আলোক তরঙ্গ পরিচালনা করার কারণে এর কম্পন।
উজ্জ্বল ইথার
রহস্যময় পদার্থ, ওজনহীন, অদৃশ্য, কোনো যন্ত্র দ্বারা নিবন্ধিত নয়, তাকে ইথার বলা হয়। মাইকেলসনের পরীক্ষাটি কেবলমাত্র অন্যান্য ভৌত বস্তুর সাথে এর মিথস্ক্রিয়াটির সত্যতা নিশ্চিত করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছিল৷
ইথারিয়াল পদার্থের অস্তিত্ব সম্পর্কে অনুমানগুলি 17 শতকে ডেসকার্টস এবং হাইজেনস দ্বারা প্রকাশ করা হয়েছিল, কিন্তু 19 শতকে এটি বায়ু হিসাবে প্রয়োজনীয় হয়ে ওঠে এবং একই সময়ে অদ্রবণীয় প্যারাডক্সের দিকে পরিচালিত করে। আসল বিষয়টি হল যে সাধারণভাবে অস্তিত্বের জন্য, ইথারের পারস্পরিক একচেটিয়া বা সাধারণভাবে, শারীরিকভাবে অবাস্তব গুণ থাকতে হবে।
ইথার ধারণার দ্বন্দ্ব
পর্যবেক্ষিত বিশ্বের ছবির সাথে মিলিত হওয়ার জন্য, আলোকিত ইথারকে অবশ্যই একেবারে গতিহীন হতে হবে - অন্যথায় এই ছবিটি ক্রমাগত বিকৃত হবে। কিন্তু তার অচলতা ছিল ম্যাক্সওয়েলের সমীকরণ এবং নীতির সাথে অসংলগ্ন দ্বন্দ্বেগ্যালিলিয়ান আপেক্ষিকতা। তাদের সংরক্ষণের স্বার্থে, এটি স্বীকার করা প্রয়োজন ছিল যে ইথার চলন্ত দেহগুলিকে বহন করে নিয়ে যায়।
এছাড়া, ইথারিয়াল পদার্থকে একেবারে শক্ত, অবিচ্ছিন্ন এবং একই সাথে এটির মধ্য দিয়ে দেহের চলাচলে কোনওভাবেই বাধা দেয় না বলে মনে করা হয়েছিল, অসংকোচনীয় এবং তদুপরি, অনুপ্রস্থ স্থিতিস্থাপকতার অধিকারী, অন্যথায় এটি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ পরিচালনা করবে না। উপরন্তু, ইথারকে একটি সর্বব্যাপী পদার্থ হিসাবে কল্পনা করা হয়েছিল, যা আবার, তার আবেগের ধারণার সাথে ভালভাবে খাপ খায় না।
মিকেলসনের পরীক্ষার ধারণা এবং প্রথম প্রযোজনা
আমেরিকান পদার্থবিজ্ঞানী অ্যালবার্ট মাইকেলসন ম্যাক্সওয়েলের চিঠি পড়ার পর ইথার সমস্যায় আগ্রহী হয়ে ওঠেন, ম্যাক্সওয়েলের মৃত্যুর পরে 1879 সালে প্রকাশিত হয়েছিল, যা নেচার জার্নালে ইথারের সাপেক্ষে পৃথিবীর গতি শনাক্ত করার একটি ব্যর্থ প্রচেষ্টার বর্ণনা দেয়।
1881 সালে, মাইকেলসনের প্রথম পরীক্ষাটি ইথারের সাপেক্ষে বিভিন্ন দিকে প্রচারিত আলোর গতি নির্ধারণের জন্য সংঘটিত হয়েছিল, একজন পর্যবেক্ষক পৃথিবীর সাথে চলমান।
পৃথিবী, কক্ষপথে চলমান, তথাকথিত ইথারিয়াল বায়ুর ক্রিয়াকলাপের অধীন হতে হবে - একটি চলমান দেহের উপর বায়ু প্রবাহের অনুরূপ একটি ঘটনা। এই "বাতাস" এর সমান্তরাল নির্দেশিত একটি একরঙা আলোক রশ্মি তার দিকে এগিয়ে যাবে, গতিতে কিছুটা হারাবে এবং বিপরীত দিকে (আয়না থেকে প্রতিফলিত)। উভয় ক্ষেত্রেই গতির পরিবর্তন একই, তবে এটি বিভিন্ন সময়ে অর্জিত হয়: ধীর হয়ে যাওয়া "আসন্ন" মরীচিটি ভ্রমণ করতে বেশি সময় নেবে। তাই আলোর সংকেত"ইথার বায়ু" এর সমান্তরাল নির্গত হওয়া অপরিহার্যভাবে একই দূরত্বে ভ্রমণকারী একটি সংকেতের তুলনায় বিলম্বিত হবে, এছাড়াও আয়না থেকে প্রতিফলন সহ, কিন্তু একটি লম্ব দিকে।
এই বিলম্ব নিবন্ধন করার জন্য, মিশেলসন নিজেই উদ্ভাবিত একটি ডিভাইস ব্যবহার করা হয়েছিল - একটি ইন্টারফেরোমিটার, যার অপারেশনটি সুসংগত আলোক তরঙ্গের সুপারপজিশনের ঘটনার উপর ভিত্তি করে। যদি তরঙ্গগুলির মধ্যে একটি বিলম্বিত হয়, ফলে ফেজ পার্থক্যের কারণে হস্তক্ষেপের প্যাটার্নটি স্থানান্তরিত হবে৷
মিকেলসনের আয়না এবং একটি ইন্টারফেরোমিটার নিয়ে প্রথম পরীক্ষাটি ডিভাইসের অপর্যাপ্ত সংবেদনশীলতা এবং অসংখ্য হস্তক্ষেপের (কম্পন) অবমূল্যায়নের কারণে একটি দ্ব্যর্থহীন ফলাফল দেয়নি এবং সমালোচনার কারণ হয়েছিল। নির্ভুলতার উল্লেখযোগ্য উন্নতি প্রয়োজন ছিল৷
বারবার অভিজ্ঞতা
1887 সালে, বিজ্ঞানী তার স্বদেশী এডওয়ার্ড মর্লির সাথে একসাথে পরীক্ষাটি পুনরাবৃত্তি করেছিলেন। তারা একটি উন্নত সেটআপ ব্যবহার করেছে এবং পার্শ্ব কারণগুলির প্রভাব দূর করার জন্য বিশেষ যত্ন নিয়েছে৷
অভিজ্ঞতার সারাংশ পরিবর্তিত হয়নি। একটি লেন্সের মাধ্যমে সংগৃহীত আলোক রশ্মিটি 45° কোণে সেট করা একটি অর্ধস্বচ্ছ আয়নায় ঘটেছিল। এখানে তিনি বিভক্ত করেছেন: একটি মরীচি বিভাজকের মধ্য দিয়ে প্রবেশ করেছে, দ্বিতীয়টি একটি লম্ব দিকে গেছে। প্রতিটি বিম তখন একটি সাধারণ সমতল আয়না দ্বারা প্রতিফলিত হয়, বিম স্প্লিটারে ফিরে আসে এবং তারপর আংশিকভাবে ইন্টারফেরোমিটারে আঘাত করে। পরীক্ষকরা একটি "ইথারিয়াল উইন্ড" এর অস্তিত্বে আত্মবিশ্বাসী ছিলেন এবং হস্তক্ষেপের প্রান্তের এক তৃতীয়াংশেরও বেশি সম্পূর্ণ পরিমাপযোগ্য স্থানান্তর পাওয়ার আশা করেছিলেন৷
মহাকাশে সৌরজগতের গতিবিধি উপেক্ষা করা অসম্ভব ছিল, তাই পরীক্ষাটির ধারণার মধ্যে "ইথারিয়াল বায়ু" এর দিকটি সূক্ষ্ম সুর করার জন্য ইনস্টলেশনটি ঘোরানোর ক্ষমতা অন্তর্ভুক্ত ছিল।
যন্ত্রটি ঘুরানোর সময় কম্পনের হস্তক্ষেপ এবং ছবির বিকৃতি এড়াতে, পুরো কাঠামোটি বিশুদ্ধ পারদের মধ্যে ভাসমান একটি কাঠের টরয়েডাল ফ্লোট সহ একটি বিশাল পাথরের স্ল্যাবের উপর স্থাপন করা হয়েছিল। ইনস্টলেশনের নীচে ভিত্তিটি পাথরের সাথে চাপা পড়েছিল৷
পরীক্ষামূলক ফলাফল
বিজ্ঞানীরা সারা বছর ধরে সতর্ক পর্যবেক্ষণ করেছেন, প্লেটটিকে ঘড়ির কাঁটার দিকে এবং ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে ঘোরান৷ হস্তক্ষেপের প্যাটার্নটি 16 টি দিকে রেকর্ড করা হয়েছিল। এবং, তার যুগের জন্য অভূতপূর্ব নির্ভুলতা সত্ত্বেও, মাইকেলসনের পরীক্ষা, মর্লির সহযোগিতায় করা হয়েছিল, একটি নেতিবাচক ফলাফল দিয়েছে৷
ইন-ফেজ আলোর তরঙ্গ বিম স্প্লিটার ছেড়ে ফেজ শিফট ছাড়াই ফিনিশ লাইনে পৌঁছেছে। এটি প্রতিবার, ইন্টারফেরোমিটারের যে কোনও অবস্থানে পুনরাবৃত্তি হয়েছিল, এবং এর মানে হল যে মাইকেলসনের পরীক্ষায় আলোর গতি কোনও পরিস্থিতিতে পরিবর্তিত হয়নি৷
পরীক্ষার ফলাফলগুলি বারবার পরীক্ষা করা হয়েছিল, যার মধ্যে রয়েছে XX শতাব্দীতে, লেজার ইন্টারফেরোমিটার এবং মাইক্রোওয়েভ রেজোনেটর ব্যবহার করে, আলোর গতির এক দশ বিলিয়ন ভাগের নির্ভুলতায় পৌঁছেছিল। অভিজ্ঞতার ফলাফল অটুট থাকে: এই মান অপরিবর্তিত।
পরীক্ষার অর্থ
মাইকেলসন এবং মর্লির পরীক্ষা-নিরীক্ষা থেকে এটি অনুসৃত হয় যে "ইথারিয়াল উইন্ড", এবং ফলস্বরূপ, এই অধরা বিষয়টির অস্তিত্বই নেই।যদি কোনো ভৌত বস্তু মৌলিকভাবে কোনো প্রক্রিয়ায় শনাক্ত না হয়, তাহলে এটি তার অনুপস্থিতির সমতুল্য। চমত্কারভাবে মঞ্চস্থ পরীক্ষার লেখক সহ পদার্থবিদরা ইথারের ধারণার পতন এবং এর সাথে রেফারেন্সের পরম ফ্রেমটি অবিলম্বে উপলব্ধি করতে পারেননি৷
শুধুমাত্র আলবার্ট আইনস্টাইন 1905 সালে পরীক্ষার ফলাফলের একটি সামঞ্জস্যপূর্ণ এবং একই সময়ে বৈপ্লবিক নতুন ব্যাখ্যা উপস্থাপন করতে সক্ষম হন। এই ফলাফলগুলিকে সেগুলি হিসাবে বিবেচনা করে, তাদের প্রতি অনুমানমূলক ইথার আঁকার চেষ্টা না করে, আইনস্টাইন দুটি সিদ্ধান্তে পৌঁছেছিলেন:
- কোনও অপটিক্যাল এক্সপেরিমেন্ট পৃথিবীর রেক্টিলাইনার এবং ইউনিফর্ম গতি সনাক্ত করতে পারে না (এটিকে বিবেচনা করার অধিকারটি পর্যবেক্ষণের কাজটির স্বল্প সময়ের দ্বারা দেওয়া হয়)।
- রেফারেন্সের যেকোন ইনর্শিয়াল ফ্রেমের ক্ষেত্রে, ভ্যাকুয়ামে আলোর গতি অপরিবর্তিত থাকে।
এই উপসংহারগুলি (প্রথম - আপেক্ষিকতার গ্যালিলিয়ান নীতির সাথে একত্রিত) আইনস্টাইনের তার বিখ্যাত পোস্টুলেট তৈরির ভিত্তি হিসাবে কাজ করেছিল। তাই মাইকেলসন-মর্লে পরীক্ষা আপেক্ষিকতার বিশেষ তত্ত্বের জন্য একটি কঠিন অভিজ্ঞতামূলক ভিত্তি হিসেবে কাজ করেছে।
