1.5: টানমাত্রা নির্ধারণ করে আলোর গতি

সূচিপত্র ／ অধ্যায় 1: শক্তি-তন্তু তত্ত্ব

আলো হলো “শক্তির সমুদ্র” জুড়ে ছড়িয়ে পড়া একগুচ্ছ বিঘ্ন। এর সর্বোচ্চ গতি সর্বত্র এক সংখ্যায় স্থির নয়; যে জায়গায় এবং যে মুহূর্তে আলো চলছে, সেই স্থানীয় টানই মাধ্যমের প্রচারের ঊর্ধ্বসীমা নির্ধারণ করে। টান বাড়লে স্থানীয় ঊর্ধ্বসীমা বাড়ে, টান কমলে ঊর্ধ্বসীমা কমে। পথজুড়ে টান যেভাবে বণ্টিত থাকে, আলোর মোট যাত্রা-সময় তদনুসারে “পুনর্লিখিত” হয়।

ল্যাবরেটরিতে যখন স্থানীয়尺度 (রুলার) ও ঘড়ি দিয়ে মাপি, মাপকাঠিগুলোও পরিবেশের সঙ্গে সহ-স্কেলে বদলে যায়। তাই পড়া মান প্রায় অপরিবর্তিত থাকে—এটিকেই আমরা মাপা আলোর গতি বলি।

দুই কথাই একসঙ্গে সত্য: আলোর স্থানীয় ঊর্ধ্বসীমা টানের সঙ্গে বদলাতে পারে; তবে যথেষ্ট স্থানীয় পরীক্ষায় পড়া মান একই থাকে।

সহজ বোঝার জন্য উপমা

• একই ঢোলের চামড়া যত বেশি টান, প্রতিধ্বনি তত দ্রুত ছড়ায়।
• একই তার যত বেশি কষে টানা, তরঙ্গের শিখা তত তাড়াতাড়ি এগোয়।
• “কঠিন” মাধ্যম হলে শব্দ দ্রুত ছড়ায়।

স্বতঃসিদ্ধ ভাবনা: বেশি টান ও দ্রুত পুনরুদ্ধার-টান ⇒ দ্রুততর প্রচার।

I. বেশি টানে গতি বাড়ে—তিনটি স্বাভাবিক কারণ

• হস্তান্তর বেশি নির্ভুল: টান বেশি হলে মাধ্যম সোজা ও টানটান থাকে। বিঘ্নের পরে শক্তিশালী পুনরুদ্ধার-বল দ্বিধাহীন কাজ করে, স্থানচ্যুতি দ্রুত পরের ক্ষুদ্র এককে পৌঁছে দেয়; ফলে তরঙ্গ-ফ্রন্ট তাড়াতাড়ি এগোয়।
• পার্শ্ব-বিকৃতি কমে: টান কম হলে বিঘ্ন ফুলে উঠে কুঁচকে দুই পাশে ছড়ায়। বেশি টান এই “ঘুরপথ” চাপা দেয়, শক্তি এগোনোর দিকেই কেন্দ্রীভূত হয়, দক্ষতা বাড়ে।
• পুনরুদ্ধার/টানাটানির অনুপাত বাড়ে: “উপাদান-পরিমাণ” সমান থাকলে বেশি টানে পুনরুদ্ধার জোরালো হয়, টানাটানি/ঘষটে যাওয়া কমে; সমষ্টিগত ফল—বেশি গতি।

এক বাক্যে: উচ্চ টান = শক্তিশালী পুনরুদ্ধার + কম বিলম্ব + কম পার্শ্ব-পলায়ন ⇒ দ্রুত প্রচার।

II. স্থানীয়ভাবে অভিন্ন, অঞ্চল পেরোলে পরিবর্তনশীল (আপেক্ষিকতার সঙ্গে সামঞ্জস্য)

• স্থানীয় সাম্য: যথেষ্ট ছোট প্রতিবেশে যে-ই মাপুক, নিজ নিজ尺度 ও ঘড়িতে একই c পড়ে—কারণ মাপকাঠিগুলো পরিবেশের সঙ্গে একইভাবে স্কেল বদলায়।
• পথ-নির্ভর পরিবর্তন: ভিন্ন টানের অঞ্চলে গেলে স্থানীয় ঊর্ধ্বসীমা মাধ্যমের সঙ্গে ধীরে ধীরে বদলাতে পারে। শর্ত শুধু এতটাই যে সিগন্যাল কোথাও এই স্থানীয় ঊর্ধ্বসীমা “ছুঁবে না বা ছাড়াবে না”; বদলায় ঊর্ধ্বসীমাটিই, সিগন্যাল “সীমাকে হারায়” না।
• প্রবল মাধ্যাকর্ষণে বিলম্ব কেন ধনাত্মকই থাকে: বৃহৎ ভর-পিণ্ডের কাছে টান বেশি, তাই স্থানীয় ঊর্ধ্বসীমাও বড়; কিন্তু আলোর পথ বেশি বেঁকে আরও দীর্ঘ হয়। “দীর্ঘ পথের ধীরতা” “উচ্চ সীমার ত্বরণ”কে ছাপিয়ে যায়; মোট সময় বাড়ে—যা পর্যবেক্ষিত মাধ্যাকর্ষণজনিত বিলম্বের সঙ্গে মিলে যায়।

III. ল্যাবরেটরিতে সব সময় একই c কেন পড়ে

• 尺度 ও ঘড়ি ব্যবস্থার বাইরের নয়: এগুলোও স্থানীয় পদার্থ দিয়ে তৈরি। পরিবেশের টান বদলালে পরমাণুর শক্তিস্তর, স্বাভাবিক কম্পাঙ্ক ও উপাদান-প্রতিক্রিয়া সহ-স্কেলে পুনর্নির্ধারিত হয়।
• সহ-স্কেল যন্ত্রে মাপা: এমন ক্যালিব্রেশনে একই স্থানীয় ঊর্ধ্বসীমা বারবার একই সংখ্যা হিসেবেই পড়ে।
• সুতরাং: ভৌত ঊর্ধ্বসীমা স্থানীয়ভাবে বদলাতে পারে, তবু মাপা মান অপরিবর্তিত থাকতে পারে—আগেরটি ভৌত “সিলিং”, পরেরটি স্থানীয় “রিডিং”。

IV. আদিম মহাবিশ্বে দ্রুত সমসত্ত্বতা গঠন

মূল ভাবনা: সূচনা-কালে পটভূমির টান ছিল অস্বাভাবিক রকম বেশি; “শক্তির সমুদ্র” ছিল চরম টানটান। ফলে স্থানীয় প্রচার-ঊর্ধ্বসীমা বিপুল হয়েছিল। তথ্য ও শক্তির বিঘ্ন অতি স্বল্প সময়ে অতি দূরত্ব পেরোতে পেরেছে; তাপমাত্রা ও বিভবের পার্থক্য দ্রুত সমতল হয়ে আজকের বৃহৎ-স্কেলের সমসত্ত্বতা গড়ে উঠেছে।

• “স্থান-স্ফীতি” কেন জরুরি নয়: প্রচলিত ধারণায় দূরবর্তী অঞ্চল একসময় সংযুক্ত ছিল বোঝাতে স্থান নিজেই দ্রুত ফুলে উঠেছিল। এখানে আমরা পদার্থগত প্রক্রিয়ায় ব্যাখ্যা করি: উচ্চ টান ⇒ উচ্চ ঊর্ধ্বসীমা ⇒ বিঘ্নের দ্রুত পারস্পরিক সংযোগ; আলাদা স্ফীতির ধাপ দরকার নেই (দেখুন অনুচ্ছেদ 8.3)।
• পরে হওয়া “ধ্বনিক” ঘটনাগুলোর থেকে বিভাজন: প্লাজমা-যুগে পটভূমির টান তুলনামূলকভাবে উঁচুই ছিল, কিন্তু শক্তিশালী কাপলিং ও বারংবার বিচ্ছুরণে সমষ্টিগত ধ্বনি-তরঙ্গের কার্যকর ক্রুজ-গতি স্থানীয় ঊর্ধ্বসীমার নিচে নেমে যায়। এ সময় গঠনে “পছন্দের ফাঁক” রেখে গেছে, তবু “স্ফীতি ছাড়াই দ্রুত সমসত্ত্বতা”—এই সিদ্ধান্ত অটুট।

V. পর্যবেক্ষণধর্মী সূচক ও তুলনা (সাধারণ পাঠকের জন্য)

• মাত্রাহীন অনুপাতকে অগ্রাধিকার দিন: দূরবর্তী অঞ্চল তুলনা করতে গেলে একই উৎসের স্পেকট্রাল-রেখার কম্পাঙ্ক-অনুপাত, আলো-বক্রের আকার-অনুপাত, বা শক্তিশালী মাধ্যাকর্ষণ-লেন্সে বহু ছবির বিলম্ব-অনুপাত ব্যবহার করুন—তাতে “মাপকাঠি-সহ ভেসে যাওয়া” প্রভাবকে সত্যিকারের ধ্রুবক-পরিবর্তন ভেবে ভুল হবে না।
• “সমান অফসেট + স্থিতিশীল অনুপাত” ধাঁচ খুঁজুন: শক্ত লেন্স বা চরম দৃষ্টিপথে যদি বিভিন্ন ছবি/বার্তাবাহকের বিলম্ব-অনুপাত প্রায় অপরিবর্তিত থাকে, অথচ পরম সময় একসঙ্গে সমান পরিমাণ সরে যায়—তবে সেটি “টান-নির্ধারিত স্থানীয় ঊর্ধ্বসীমা + পথ-জ্যামিতি”র সম্মিলিত স্বাক্ষর; উৎসস্থ বিলম্ব বা কম্পাঙ্ক-নির্ভর বিচ্ছুরণ একাই যথেষ্ট নয়।
• পথ যত লম্বা, সংবেদনশীলতা তত বেশি: পৃথিবীর আশপাশে, যেখানে টান মোটামুটি সমান, বারবার মাপে একই মানই পাওয়া যায়। অতি দীর্ঘ বা চরম পরিবেশপথ পার হওয়া যাত্রায় পার্থক্য ধরা সহজ হয়।

VI. সংক্ষেপে

• স্থানীয় সিলিং টান দিয়ে নির্ধারিত: বেশি টান ⇒ বেশি দ্রুত; কম টান ⇒ কম দ্রুত। মাপা মান স্থানীয় যন্ত্র ঠিক করে: যথেষ্ট ছোট অঞ্চলে সব সময়ই c পড়ে।
• সিলিং আসে বিভব থেকে, ঘড়ি সেট হয় জ্যামিতিতে: ঊর্ধ্বসীমা নির্ধারিত হয় স্থানীয় টান দিয়ে; মোট সময় নির্ধারিত হয় টানের বণ্টন ও পথের জ্যামিতি দিয়ে।
• আপেক্ষিকতার সঙ্গে বিবাদ নেই: যথেষ্ট স্থানীয় “প্যাচে” ঊর্ধ্বসীমা সবার জন্য সমান; বিভিন্নতা কেবল অঞ্চল পেরোনোর সাথে সাথে সঞ্চিত হয়।
• আদিম মহাবিশ্বে: অতি উচ্চ টান বিঘ্নের প্রায় তৎক্ষণাৎ পারস্পরিক সংযোগকে সম্ভব করেছে; তাই আলাদা স্ফীতি-ধাপ ছাড়াই দ্রুত সমসত্ত্বতা গড়ে ওঠা সম্ভব (দেখুন অনুচ্ছেদ 8.3)।