गुरुत्वाकर्षणम्

आमुखम्

अस्माकं ब्रह्माण्डस्य पटस्य आकारं ददाति इति मौलिकं बलं गुरुत्वाकर्षणं आकाशपिण्डानां गतिं नियन्त्रयति, पृथिव्यां वस्तुनां व्यवहारं च प्रभावितं करोति । प्रथमवारं सर आइजैक् न्यूटनेन १७ शताब्द्यां वर्णितं गुरुत्वाकर्षणं एकं आकर्षकबलं भवति यत् द्रव्यमानयुक्तानि वस्तूनि परस्परं प्रति आकर्षयति । एतत् बलं लघुतमकणात् बृहत्तमेषु आकाशगङ्गापर्यन्तं विशालेषु ब्रह्माण्डीयदूरेषु स्वस्य प्रभावं विस्तारयति ।

न्यूटनस्य सार्वभौमिकगुरुत्वाकर्षणनियमेन गुरुत्वाकर्षणस्य अवगमनस्य रूपरेखा स्थापिता । तत्र उक्तं यत् प्रत्येकं द्रव्यमानं ब्रह्माण्डे प्रत्येकं अन्यं द्रव्यमानं स्वद्रव्यमानस्य गुणनफलस्य आनुपातिकेन बलेन आकर्षयति, तेषां केन्द्रयोः अन्तरस्य वर्गस्य विपरीतानुपातेन च अयं नियमः न केवलं सेबस्य पतनस्य व्याख्यानं कृतवान् अपितु ग्रहचन्द्रयोः कक्षायाः पूर्वानुमानस्य आधारं अपि प्रदत्तवान् ।

परन्तु २० शताब्द्याः आरम्भे विकसितः अल्बर्ट आइन्स्टैनस्य सामान्यसापेक्षतायाः अभूतपूर्वसिद्धान्तः एव अस्माकं गुरुत्वाकर्षणस्य अवगमने क्रान्तिं कृतवान् आइन्स्टाइनः गुरुत्वाकर्षणं केवलं बलं न अपितु द्रव्यमानेन ऊर्जायाः च कारणेन अन्तरिक्षकालस्य पटस्य वक्रता इति प्रस्तावितवान् । ग्रहतारकाः इत्यादयः विशालाः पदार्थाः तेषां परितः अन्तरिक्षसमयं विकृतयन्ति, येन समीपस्थवस्तूनाम् गतिं प्रभावितं कुर्वन् गुरुत्वाकर्षणं सृजति सामान्यसापेक्षता न्यूटनस्य सिद्धान्तः न शक्नोति इति घटनां सफलतया व्याख्यातवान्, यथा बुधस्य कक्षायाः पूर्वगमनं, गुरुत्वाकर्षणलेन्सिङ्ग इति नाम्ना प्रसिद्धानां विशालवस्तूनाम् परितः प्रकाशस्य मोचनं च अस्मिन् सिद्धान्ते गुरुत्वाकर्षणतरङ्गानाम् अस्तित्वस्य अपि पूर्वानुमानं कृतम्-अन्तरिक्षकाले विशालवस्तूनाम् त्वरणस्य कारणेन तरङ्गाः-ये पश्चात् २०१५ तमे वर्षे लेजर-अन्तर-अन्तर-मापक-गुरुत्वाकर्षण-तरङ्ग-वेधशाला (LIGO) इत्यनेन ज्ञाताः

अस्माकं सौरमण्डलस्य वास्तुकलानां आकारे गुरुत्वाकर्षणस्य महती भूमिका अस्ति । सूर्यस्य गुरुत्वाकर्षणेन ग्रहाः, चन्द्राः, अन्ये आकाशाः च कक्षायां भवन्ति । प्रत्येकस्य ग्रहस्य गुरुत्वाकर्षणबलं तस्य चन्द्रान् प्रभावितं करोति, गुरुत्वाकर्षणपरस्परक्रियाणां सुकुमारं नृत्यं निर्माति । पृथिव्यां चन्द्रस्य गुरुत्वाकर्षणकर्षणेन ज्वाराः भवन्ति, येन समुद्राः, ग्रहस्य परिभ्रमणं अपि प्रभाविताः भवन्ति ।

गुरुत्वाकर्षणबलम्

पृथिव्यां पतन्तानाम् पदार्थानां त्वरणस्य कारणं गुरुत्वाकर्षणं भवति । पृथिव्याः पृष्ठस्य समीपे गुरुत्वाकर्षणस्य कारणेन त्वरणं प्रायः ९.८ मीटर् प्रति सेकण्ड् वर्गाकारं भवति । एतत् नित्यबलं प्रक्षेप्यमार्गं निर्दिशति, क्षिप्तकन्दुकात् आरभ्य अन्तरिक्षे प्रक्षेपितस्य रॉकेटपर्यन्तं सर्वस्य गतिशीलतां नियन्त्रयति च

ब्रह्माण्डविज्ञानस्य क्षेत्रे आकाशगङ्गानां निर्माणे विकासे च गुरुत्वाकर्षणस्य महत्त्वपूर्णा भूमिका भवति । आकाशगङ्गानां समूहाः गुरुत्वाकर्षणेन एकत्र बद्धाः भवन्ति, येन विशालाः ब्रह्माण्डीयसंरचनानि निर्मीयन्ते । कृष्णपदार्थः, रहस्यपूर्णः पदार्थः यः प्रकाशं न उत्सर्जयति, न अवशोषयति, न प्रतिबिम्बयति, सः अपि ब्रह्माण्डस्य गुरुत्वाकर्षणमचायाः योगदानं करोति, यत् दृश्यद्रव्यस्य वितरणं प्रभावितं करोति ।

गुरुत्वाकर्षणस्य विश्वविस्तारस्य च अन्तरक्रिया विस्तृताध्ययनस्य विषयः अभवत् । गुरुत्वाकर्षणं पदार्थं एकत्र आकर्षयितुं प्रयतमानानां आकर्षकबलरूपेण कार्यं करोति, परन्तु २० शताब्द्याः आरम्भे एड्विन् हबल इत्यनेन प्रारम्भे आविष्कृतस्य ब्रह्माण्डस्य विस्तारः तस्य विपरीतगतिम् सूचयति एतेषां विरुद्धशक्तीनां मध्ये सन्तुलनेन अन्धकारशक्तेः अवधारणायाः विकासः अभवत्---ब्रह्माण्डस्य त्वरितविस्तारं चालयति इति प्रतिकर्षकबलम्

ऐसाक् न्यूटन्

गुरुत्वाकर्षणस्य प्रभावः ब्रह्माण्डपरिमाणात् परं कणानां सूक्ष्मविश्वपर्यन्तं विस्तृतः भवति । क्वाण्टम-यान्त्रिकस्य क्षेत्रे भौतिकशास्त्रज्ञाः गुरुत्वाकर्षणं अन्यैः मौलिकबलैः सह, यथा विद्युत्चुम्बकत्वम्, प्रबल-दुर्बल-परमाणुबलैः च सह एकीकरणं कर्तुं प्रयतन्ते प्रायः तारसिद्धान्तस्य क्षेत्रे अनुसृतः सर्वस्य दुर्लभः सिद्धान्तः गुरुत्वाकर्षणस्य क्वाण्टम् वर्णनं सहितं सर्वाणि मौलिकबलानि समाविष्टं व्यापकरूपरेखां प्रदातुं उद्दिश्यते

गुरुत्वाकर्षणस्य कालस्य प्रभावः सापेक्षताक्षेत्रे अपि प्रमुखतया दृश्यते । पृथिव्याः पृष्ठे इव बलिष्ठगुरुत्वाकर्षणक्षेत्रेषु घटिकाः कक्षायां स्थितानां दुर्बलगुरुत्वाकर्षणक्षेत्रेषु घटिकाभ्यः किञ्चित् मन्दतरं धावन्ति अस्य समयविस्तारप्रभावस्य व्यावहारिकप्रयोगाः सन्ति, यत्र गुरुत्वाकर्षणबलस्य भेदस्य लेखानुरूपं वैश्विकस्थानप्रणाल्यां (GPS) समायोजनं कृतम् अस्ति

अस्माकं ब्रह्माण्डस्य आकारं कुर्वतां बलानां एकीकृतबोधस्य अन्वेषणे वैज्ञानिकाः गुरुत्वाकर्षणस्य रहस्यानां अन्वेषणं निरन्तरं कुर्वन्ति । कृष्णद्रव्यस्य अन्वेषणं गुरुत्वाकर्षणतरङ्गानाम् अन्वेषणम् इत्यादयः प्रयोगात्मकाः प्रयासाः अस्माकं ज्ञानस्य सीमां धक्कायन्ति, द्रव्यमानस्य अन्तरिक्षकालस्य च जटिलनृत्यस्य अवगमनाय नूतनान् मार्गान् उद्घाटयन्ति च यथा यथा वयं ब्रह्माण्डस्य यथार्थस्य पटस्य च गभीरं गच्छामः तथा तथा गुरुत्वाकर्षणं नित्यं तिष्ठति, लघुतमकणान् भव्यतमविश्वसंरचनैः सह संयोजयन्ति इति सूत्राणि बुनति .

गुरुत्वम्

संसारचक्रस्य स्वभावः गुरुत्वम् अस्ति। गुरुत्वम् एकोऽस्ति भूतानां यत्र केचन भूतानि अन्ये भूतानि समीपे स्थितानि सन्ति। गुरुत्वे सम्बद्धे स्वभावः यथा अवस्थितस्य पथि ग्रामस्य यन्त्रस्य च स्थाने। एवम् गुरुत्वे सम्बद्धे संसारचक्रे भूतानि सन्ति यत्र ते तिष्ठन्ति। तत्र संसारचक्रस्य स्वभावः गुरुत्वम् अस्ति।गुरुत्वसम्बन्धित्वे सम्बन्धेन एकः नियमः अस्ति, यथा "अक्षयौ पृथिवी द्यौर् गुरुत्वात् एक एव च" इति। अस्यां सूक्ष्मतरे अवस्थायां भूतानां अन्तःकरणे एकत्वं भासते। सर्वे भूतानि एकमेवाभ्यन्तरं प्रतिष्ठन्ति यत्र गुरुत्वं तिष्ठति। गुरुत्वसम्बन्धेन संयोगः अस्ति, यथा अक्षयौ संयुगे समागते योजनानि एकवद् गुरुत्वात् एकौ समागतौ च भवतः। एतौ संयोगौ गुरुत्वात् एकवद् अभिलभ्यन्ते।गुरुत्वसम्बन्धेन प्रवृत्तिः अस्ति, यथा अक्षयौ गुरुत्वात् एकं भूतं प्रवृत्तिं प्रवर्तते। तस्मिन् समये अक्षयौ पृथिव्या एकं भूतं वलयं गच्छति। तत्र अक्षयौ गुरुत्वात् एकमेव प्रवृत्तिं प्रवर्तते इति। एवं गुरुत्वे सम्बद्धे संसारचक्रे गुरुत्वं तिष्ठति। तत्र गुरुत्वसम्बन्धेन नियमः, संयोगः, प्रवृत्तिः च अस्ति। तत्र गुरुत्वं सर्वभूतानाम् एक एव प्रवर्तते यत्र ते तिष्ठन्ति।गुरुत्वस्य एकत्वेऽपि विविधत्वं अस्ति। अक्षयौ गुरुत्वात् एकमेव प्रवृत्तिं प्रवर्तते, तच्च अनेकप्रकारेण विविधानि विकाराणि उत्पद्यन्ते। अत्र गुरुत्वं एकः भगवान् विकाराणां जननादि कारणं भवति।गुरुत्वस्य एकत्वे सति अनेकः प्रभावः उत्पद्यते। अक्षयौ गुरुत्वात् एकस्य प्रभावस्य अनेकप्रकाराणि साधनानि उत्पद्यन्ते। एकस्य प्रभावस्य एकत्वे सति अनेकप्रकारेण प्रभावाः उत्पद्यन्ते। एतेषु प्रभावेषु सागरनगरयोः उद्दीपनप्रभावः, उद्दीपनप्रभावस्य च सागरनगरयोः प्रतिबिम्बप्रभावः, भूमिस्थप्राणिभ्योऽपि पुरुषप्रभावः, तदन्तर्गते जले वा अक्षयौ पृथिव्या एकस्य प्रभावस्य जलबिम्बप्रभावः, सर्वे एते अनेकप्रकारेण उत्पद्यन्ते। गुरुत्वसम्बन्धिन्यायस्य योग्यता अतीव शोभना। यत्र सति गुरुत्वं तत्र संसारचक्रं स्थितं भवति। गुरुत्वं योग्यत्वे अतीव लब्धम्। अतः सर्वे भूतानि योग्यत्वे सति गुरुत्वं प्राप्नुवन्ति यत्र ते तिष्ठन्ति।गुरुत्वे सम्बद्धे गुरुत्वं स्वतन्त्रं नास्ति। गुरुत्वं तादृश्यादि सर्वे प्राणिनः विना न जीवन्ति। एतस्मिन् समये अक्षयौ गुरुत्वात् एकमेव भूतं जीवन्ति। तस्मिन् समये अक्षयौ गुरुत्वात् एकमेव जीवन्ति इति।गुरुत्वे सम्बद्धे सर्वभूतानाम् एकत्वं सत्यम् अस्ति। गुरुत्वे सम्बद्धे संसारचक्रे गुरुत्वं तिष्ठति यत्र सर्वे भूतानि एकवद् समीपे स्थितानि भवन्ति। गुरुत्वे सम्बद्धे संसारचक्रे सर्वे भूतानि एकस्मिन् स्थाने अवस्थितानि भवन्ति। गुरुत्वे सम्बद्धे संसारचक्रे सर्वे भूतानि एकमेव प्रवृत्तिं प्रवर्तते यत्र ते तिष्ठन्ति। गुरुत्वे सम्बद्धे संसारचक्रे सर्वे भूतानि एकमेव जीवन्ति इति। गुरुत्वे सम्बद्धे संसारचक्रे सर्वे भूतानि एके जीवन्ति यत्र ते तिष्ठन्ति।गुरुत्वे सम्बद्धे संसारचक्रे गुरुत्वं तिष्ठति इति अतीव विद्यते। एवम् गुरुत्वसम्बन्धेन नियमः, संयोगः, प्रवृत्तिः च अस्ति। एते गुरुत्वे सम्बद्धे संसारचक्रे सर्वभूतानाम् एकत्वं सत्यम् इति विद्यते।

गुरुत्वसम्बन्धेन नियमः, संयोगः, प्रवृत्तिः च अस्ति। एते गुरुत्वे सम्बद्धे संसारचक्रे सर्वभूतानाम् एकत्वं सत्यम् इति विद्यते। गुरुत्वे सम्बद्धे संसारचक्रे गुरुत्वं तिष्ठति इति अतीव विद्यते। एवम् गुरुत्वसम्बन्धेन नियमः, संयोगः, प्रवृत्तिः च अस्ति। गुरुत्वाकर्षणस्य प्रभावः अस्माकं सौरमण्डलस्य परिचितसीमाभ्यः दूरं विस्तृतः अस्ति । आकाशगङ्गानां समूहेषु नृत्यं, ताराग्रहाणां निर्माणं, जगतः एव विस्तारं च नियन्त्रयति । अपरं तु सूक्ष्मजगति मौलिककणानां व्यवहारं कृष्णरन्ध्रस्य निर्माणं च प्रभावितं कृत्वा महत्त्वपूर्णां भूमिकां निर्वहति गुरुत्वाकर्षणस्य विषये अस्माकं अवगमने उल्लेखनीयप्रगतेः अभावेऽपि प्रहेलिकायां एकः प्रमुखः भागः अद्यापि लुप्तः अस्ति : गुरुत्वाकर्षणम् । अयं काल्पनिककणः गुरुत्वाकर्षणबलस्य, गुरुत्वाकर्षणस्य क्वाण्टम-एककस्य वाहकः इति मन्यते । दुर्गमगुरुत्वाकर्षणस्य अन्वेषणं स्मारकीयसिद्धिः भविष्यति, गुरुत्वाकर्षणस्य क्वाण्टमप्रकृतेः अन्यैः मौलिकबलैः सह तस्य सम्बन्धस्य च गहनतया अवगमनं प्रदास्यति गुरुत्वाकर्षणस्य अन्वेषणं प्रचलति, लेजर-इण्टरफेरोमीटर् गुरुत्वाकर्षण-तरङ्ग-वेधशाला (LIGO) इत्यादयः प्रयोगाः, तस्य यूरोपीय-समकक्षः कन्या राशिः च महत्त्वपूर्णं प्रगतिम् अकरोत् एते यन्त्राणि दूरस्थे ब्रह्माण्डे विशालवस्तूनाम् आघातेन उत्पद्यमानानां लघुतरङ्गानाम् अन्तरिक्षकालस्य अन्वेषणं कुर्वन्ति, येन प्रबलगुरुत्वाकर्षणस्य क्षेत्रे दृष्टिः प्राप्यते, सम्भाव्यतया दुर्गमगुरुत्वाकर्षणस्य अन्वेषणस्य मार्गः प्रशस्तः भवति

निगमनम्

गुरुत्वाकर्षणस्य अवगमनं केवलं शैक्षणिकं कार्यं न भवति; ब्रह्माण्डस्य रहस्यानां तालान् उद्घाटयितुं, नूतनानां प्रौद्योगिकीनां विकासाय, अन्ते च, अस्माकं भविष्यस्य आकारं दातुं च कुञ्जी धारयति । यथा यथा वयं तस्य रहस्यं विमोचयामः तथा तथा वयं यत् जगत् निवसन्ति तस्य अदृश्यबलस्य च गहनतया प्रशंसां प्राप्नुमः यत् तत् सर्वं एकत्र बध्नाति गुरुत्वाकर्षणजगति यात्रा दूरं समाप्तम् अस्ति। प्रत्येकं नूतनं आविष्कारं, प्रत्येकं प्रौद्योगिकी-उत्प्लवं, वयं अस्य गूढबलस्य रहस्यं उद्घाटयितुं समीपं गच्छामः। कदाचित् एकस्मिन् दिने वयं अवगच्छामः यत् गुरुत्वाकर्षणं क्वाण्टम-जगत् कथं उत्पद्यते, अन्यैः मौलिक-शक्तैः सह कथं अन्तरक्रियां करोति, ब्रह्माण्डस्य परम-भाग्ये तस्य का भूमिका अस्ति इति ।

गुरुत्वाकर्षणं प्रकृतेः मौलिकं बलं भवति यत् द्रव्यमानयुक्तौ वस्तुद्वयं परस्परं प्रति आकर्षयति । प्रबलपरमाणुबलं, दुर्बलं नाभिकबलं, विद्युत्चुम्बकीयबलं च सह ब्रह्माण्डे चतुर्णां मौलिकबलानाम् एकम् अस्ति ।

गुरुत्वाकर्षणस्य विषये केचन प्रमुखाः बिन्दवः अत्र सन्ति ।

1. गुरुत्वाकर्षणस्य सार्वभौमिकनियमः : सर आइजैक् न्यूटनेन निर्मितः अस्मिन् कथ्यते यत् द्रव्यमानयुक्तौ कोऽपि पिण्डः परस्परं आकर्षकबलं प्रयोजयति, एतत् बलं च तेषां द्रव्यमानस्य गुणनफलस्य प्रत्यक्षतया आनुपातिकं भवति, तयोः मध्ये दूरस्य वर्गस्य च विपरीतरूपेण आनुपातिकं भवति .
2. गुरुत्वाकर्षणं आकर्षकम् : गुरुत्वाकर्षणं सर्वदा आकर्षकं भवति अर्थात् वस्तुनः एकत्र आकर्षयति । गुरुत्वाकर्षणस्य प्रतिकूलरूपं ज्ञातं नास्ति ।
3. गुरुत्वाकर्षणत्वरणम् : पृथिव्याः पृष्ठस्य समीपे गुरुत्वाकर्षणस्य कारणेन त्वरणं प्रायः 9.8 m/s^2 भवति, यत् सामान्यतया 'g' इति नाम्ना प्रसिद्धम् अस्ति । एतेन त्वरणेन पदार्थाः पातितेषु पृथिवीं प्रति पतन्ति ।
4. गुरुत्वाकर्षणक्षेत्रम् : द्रव्यमानयुक्ताः पदार्थाः तेषां परितः गुरुत्वाकर्षणक्षेत्रं निर्मान्ति, यत् द्रव्यमानयुक्तेषु अन्येषु वस्तुषु बलं प्रयोजयति । गुरुत्वाकर्षणक्षेत्रस्य बलं वस्तुतः दूरस्य वर्गेण सह न्यूनं भवति ।
5. ग्रहगतिः - तारा-आकाशगङ्गाभ्यां परितः ग्रहाणाम् अन्येषां आकाशपिण्डानां च गतिं गुरुत्वाकर्षणस्य उत्तरदायी भवति । न्यूटनस्य गुरुत्वाकर्षणनियमेन सूर्यस्य परितः ग्रहाणां दीर्घवृत्ताकाराः व्याख्याताः ।
6. कृष्णरन्ध्रम् : अत्यन्तं विशालेषु सघनेषु च वस्तुषु कृष्णरन्ध्रवत् अपारं गुरुत्वाकर्षणं भवति यत् घटनाक्षितिजम् इति निश्चितसीमातः परं प्रकाशः अपि न पलायितुं शक्नोति
7. सामान्यसापेक्षता : १९१५ तमे वर्षे प्रस्तावितः अल्बर्ट आइन्स्टाइनस्य सामान्यसापेक्षतासिद्धान्तः गुरुत्वाकर्षणस्य अधिकं सटीकं वर्णनं ददाति, विशेषतः प्रबलगुरुत्वाकर्षणक्षेत्रेषु, द्रव्यमानस्य अथवा ऊर्जायाः उपस्थित्या अन्तरिक्षसमयस्य विकृतिः इति वर्णयित्वा।

गुरुत्वाकर्षणं पृथिव्यां वस्तुनां गतिं, ग्रहनक्षत्राणां कक्षां, समग्रस्य ब्रह्माण्डस्य संरचनां विकासं च नियन्त्रयति इति अत्यावश्यकं बलम् अस्ति ।