समय फैलाव या विस्तारण क्या है? उदाहरण, जानकारी

ऐसा लगता है कि समय आसानी से व्यतीत होता रहता है। यह कभी भी अपनी चलने की दर को परिवर्तित नहीं करता अर्थात यह निश्चित दर से ही चलता रहता  है।

इसके चलने की दर इतनी नियत होती है कि हम अपनी दिनचर्या समय के अनुसार ही परिवर्तित करते हैं कि कब जागना है, कब सोना है, खाने का समय क्या है…आदि, यह सब समय के अनुसार ही निश्चित करते हैं।

समय फैलाव की परिभाषा (time dilation definition in hindi)

Dilation का मतलब कुछ भी जो आकार बदलता है, आमतौर पर बढ़ रहा है। समय फैलाव (Time dilation), समय का विरुपण या समय का विस्तार है।

सन् 1905 मे आइंस्टीन ने सापेक्षता का सिद्धांत दिया और उसने बताया कि बताया कि समय नियत दर से चलने वाली राशि नहीं है। समय हर किसी के लिए एक ही दर पर नहीं बीतता है।

समय फैलाव या विस्तारण (Time dilation theory in hindi):

सापेक्षता के अनुसार, समय फैलाव को समझने के लिए, हमें समझना होगा कि आइंस्टीन ने शास्त्रीय यांत्रिकी के तहत “वेगों को जोड़ने” के नियम को खारिज कर दिया है। यदि मैं 3 किलोमीटर/घंटा से ट्रेन के पीछे से आगे की ओर जाता हूं, और ट्रेन 60 किलोमीटर/घंटा से चल रही है, तो सामान्य रुप से कहा जायेगा कि जमीन के सापेक्ष मेरी गति 63 किलोमीटर/घण्टा है। यह सच है।

लेकिन आइंस्टीन ने बताया कि प्रकाश ऐसा नहीं करता है। इसकी चाल (c) एक नियतांक 299,792,458 मी/सेकेंड यानि लगभग 3 लाख किलोमीटर/सेकेडं होती है।

कहने का तात्पर्य यह है कि अगर कोई वस्तु गतिमान है तथा उसकी सतह से गति की दिशा में ही प्रकाश को चलाया जाए तो प्रकाश की गति तथा वस्तु की गति दोनों जुड़ जानी जानी चाहिए परंतु ऐसा नहीं होता है।

प्रकाश की गति में किसी भी प्रकार की बढ़ोतरी नहीं होती। ऐसा नहीं है, यदि प्रकाश तेज नहीं होता है, तो कुछ अन्य राशियों को इसकी क्षतिपूर्ति (compensate) करनी चाहिए। आइंस्टीन ने बताया कि वास्तव में अधिकांश अन्य चर (variables) प्रकाश की गति को समान रखने के लिए बदलते हैं। आइंस्टीन ने साबित कर दिया कि पहली दो चीजें जो बदलती हैं, वो हैं दूरी और समय।

उदाहरण के तौर पर रेल ट्रैक पटरियों के बगल में फ्लैशलाइट के साथ जमीन पर खड़े किसीे व्यक्ति को लें। एक ही प्रकार की फ्लैशलाइट के साथ एक हाई स्पीड ट्रेन के शीर्ष पर खड़े किसी और व्यक्ति को ले। ट्रेन और व्यक्ति एक ही दिशा की ओर हैं।

तत्काल जब ट्रेन गुजरती है और दोनों लोग अगल-बगल होते हैं, तो वे दोनों अपनी फ्लैशलाइट पर क्लिक करते हैं। हम उम्मीद करते हैं कि ट्रेन पर व्यक्ति की बीम जमीन पर व्यक्ति के प्रकाश बीम से तेज हो। परन्तु ऐसा नहीं होता है।

स्पीड (c) पर प्रकाश को आगे बढ़ाने के लिए, या तो जमीन पर व्यक्ति के लिए कुछ तेजी से आगे बढ़ना चाहिए, या ट्रेन पर कुछ धीमा होना चाहिए। प्रकाश की चाल को नियत बनाए रखने के लिए कुछ राशियों को बदलना पड़ता है।

जैसा कि जमीन पर व्यक्ति द्वारा देखा जायेगा कि- ट्रेन पर व्यक्ति की घड़ी धीमी हो जाएगी। न सिर्फ घड़ी, बल्कि समय धीमा हो जाएगा। ट्रेन पर व्यक्ति की धडकन भी धीमी हो जायेगी। और व्यक्ति की उम्र धीरे-धीरे बढ़ेगी। लेकिन ट्रेन में व्यक्ति के लिए, सबकुछ सामान्य लगता है। तेज गति के कारण समय का धीमा होना धीमा होना समय फैलाव (time dilation) है।

समय विस्तारण की गणना (Calculation of time dilation in hindi):

समय फैलाव की गणना निम्नलिखित सूत्र द्वारा की जाती की जाती है-

उपयुक्त सूत्र से प्राप्त ‘समय फैलाव’ और गतिमान वस्तु की चाल के बीच ग्राफ खींचने पर निम्नलिखित परिणाम प्राप्त होता है-

 

हम ग्राफ से देख सकते हैं कि “कम” चाल पर समय के फैलाव में केवल एक छोटा सा परिवर्तन होता है, लेकिन प्रकाश की चाल के लगभग 75% से अधिक चाल होने पर ‘समय फैलाव’ काफी प्रभावशाली है।

प्रकाश की चाल के 10% की “कम गति” पर भी, हमारे घड़ियाँ केवल 1% तक धीमा हो जाएंगे, लेकिन यदि हम प्रकाश की गति का 95% यात्रा करते हैं तो एक स्थिर पर्यवेक्षक (observer) द्वारा मापा गया समय लगभग एक-तिहाई तक धीमा हो जाएगा। ध्यान दें कि प्रकाश की गति के शून्य प्रतिशत पर कोई ‘समय फैलाव’ नहीं होता है। वास्तव में गति की 100% गति तक पहुंचना असंभव है।

यूनिवर्सल स्पीड लिमिट (Universal speed limit in hindi):

सापेक्षता के बारे में अक्सर पूछा जाने वाला एक प्रश्न यह है कि “क्या होगा यदि हम प्रकाश से तेज हो जाएं?”। कभी-कभी यह कहा जाता है कि समय पीछे की तरफ चलने लगेगा। विशेष सापेक्षता सिद्धांत हमें बताता है कि यह संभव नहीं है।

ब्रह्मांड मे प्रकाश की गति के नीचे की गति सीमा है, और प्रकृति के पास इसे तोड़ने से रोकने का एक चालाक तरीका है। जैसे ही हम तेजी से जाते हैं तो हमारे द्रव्यमान (जो कि बाहरी पर्यवेक्षक द्वारा मापा जाता है) हमारी गति के अनुपात में निम्नलिखित सूत्र के अनुसार बढ़ता है-

असल में हमारा द्रव्यमान उसी दर से बढ़ता प्रतीत होता है जैसे समय धीमा होता जाता है। (जैसा कि पहले देखा गया ग्राफ के समान तरीके से)।

हम रोजमर्रा के अनुभव से जानते हैं कि भारी वस्तु को आगे बढ़ने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। जैसे-जैसे हमारी चाल बढ़ती है वैसे-वैसे द्रव्यमान बढ़ता है और इसको गतिमान बनाये रखने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। प्रकाश की गति से किसी भी द्रव्यमान को स्थानांतरित करने के लिए अनंत ऊर्जा की आवश्यकता होगी।

चूंकि अनंत ऊर्जा प्राप्त करना स्पष्ट रूप से असंभव है, इसलिए हम कभी भी प्रकाश की गति तक नहीं पहुंच सकते हैं।

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