মহাবিশ্ব সম্পর্কে আমাদের ধারণার ক্রমবিকাশ

ক্রিস্টোফার কলম্বাসের সময়েও পৃথিবীকে সমতল ভাবা মানুষ খুব সহজেই খুঁজে পাওয়া যেত। এমনকি আজকের দিনেও এমন কিছু লোক খুঁজে পাওয়া যাবে। তবু আধুনিক জ্যোতির্বিদ্যার শুরু কিন্তু সেই গ্রিকদের আমলেই। খৃস্টের জন্মের প্রায় ৩৪০ বছর আগে এরিস্টটল On the Heavens (মহাকাশ প্রসঙ্গ) নামে একটি বই লিখেন। বইটিতে তিনি থালার মত চ্যাপ্টা পৃথিবীর বদলে গোলক আকৃতির পৃথিবির সপক্ষে কিছু ভালো যুক্তি তুলে ধরেন।

একটি যুক্তি ছিল চন্দ্রগ্রহণ নিয়ে। এরিস্টটল বুঝতে পেরেছিলেন, পৃথিবী সূর্য ও চাঁদের মাঝে এসে পড়লে চন্দ্রগ্রহণ হয়। এ অবস্থায় চাঁদে পৃথিবীর ছায়া পড়ার কারণে গ্রহণটি ঘটে। এরিস্টটল দেখলেন, পৃথিবীর ছায়া সব সময় গোল হয়ে পড়ে। পৃথিবী যদি  চ্যাপ্টা চাকতি না হয়ে গোলকের মতো হয় তবেই কেবল এমনটা সম্ভব। পৃথিবী যদি চাকতির মত সমতল হত, তবে গোল ছায়া শুধু তখনই পড়ত যখন সূর্য চাকতির ঠিক কেন্দ্র বরাবর থাকত। অন্য সময় ছায়া লম্বা হয়ে উপবৃত্তের মত হয়ে যেত। উল্লেখ্য, একটি বৃত্তকে একদিকে টেনে লম্বা করে দিলে যে আকৃতি পাওয়া যায় সেটিই হল উপবৃত্ত।

পৃথিবীর আকৃতি গোলকীয় হবার পক্ষে গ্রিকদের আরেকটি যুক্তি ছিল। পৃথিবী যদি সমতল হত, তবে দূর থেকে আসা কোন জাহাজকে দিগন্তের কাছে একটি ছোট্ট ও সাধারণ বিন্দু হিসেবে দেখা যেত। এরপর ক্রমেই কাছে আসতে থাকলে এর আরো খুঁটিনাটি যেমন পাল, কাঠামো ইত্যাদি দেখা যেত। কিন্তু বাস্তবে এমন হয় না। জাহাজ আসার সময় দিগন্তের দিকে তাকালে আমরা সবার আগে দেখি জাহাজের পাল। এর আরো অনেকক্ষণ পরে চোখে পড়ে এর মূল কাঠামো। জাহাজের লম্বা মাস্তুল এর মূল কাঠামো থেকে অনেক উঁচুতে থাকায় সবার আগে একে দিগন্তে উঁকি দিতে দেখা যায়- এ থেকে প্রমাণ হয়, পৃথিবীর আকৃতি গোলকের মতো (সমতল নয়)।

দিগন্ত থেকে আসা জাহাজের ছবি: পৃথিবীর আকৃতি গোলকীয় হবার কারণে দিগন্ত থেকে আসা জাহাজের পাল ও মাস্তুল এর মূল কাঠামোর আগে চোখে পড়ে।

রাতের আকাশের ব্যাপারেও গ্রিকরা দারুণ উৎসাহী ছিল। এরিস্টটলের সময় থেকেই কয়েক শতক ধরে মানুষ রাতের আকাশের আলোগুলোর চলাচলের তথ্য লিখে রাখতো। তারা দেখল, আকাশজুড়ে হাজার হাজার আলোর সবাই একইসাথে চললেও এদের পাঁচজন (চাঁদ বাদে) এই নিয়ম মানছে না। কখনো এরা নিয়মমাফিক পূর্ব-পশ্চিম পথে চলতে থাকে, কখনো আবার যেতে থাকে উল্টো দিকে। এই আলোগুলোর নাম দেওয়া হল প্ল্যানেট বা গ্রহ১ (Planet)। ইংরেজি প্ল্যানেট শব্দটি গ্রিক ভাষায় যাযাবর বোঝাতে ব্যবহৃত হয়। গ্রিকদের চোখে শুধু পাঁচটি গ্রহই ধরা পড়েছিল কারণ আমরা খালি চোখে বাকি গ্রহদের দেখতে পাই না। আমরা খালি চোখে দেখি বুধ, শুক্র, মঙ্গল, বৃহস্পতি ও শনিকে। বর্তমানে আমরা জানি, গ্রহরা কেন এই অদ্ভুত পথে চলে। আমাদের সৌরজগতের সাপেক্ষে নক্ষত্রদেরকে প্রায় স্থির বলা চলে, কিন্তু গ্রহরা সূর্যকে প্রদক্ষিণ করে। এ কারণে রাতের আকাশে গ্রহদের চলাচলের পথ দূরবর্তী নক্ষত্রদের তুলনায় অনেক জটিল।

এরিস্টটল মনে করতেন, পৃথিবী স্থির এবং সূর্য, চন্দ্র, গ্রহ এবং নক্ষত্ররা পৃথিবীর চারদিকে বৃত্তাকার পথে ঘুরছে। তাঁর এই বিশ্বাসের কারণ ছিল একটি অতিদ্রীয় যুক্তি যে পৃথিবীর অবস্থান মহাবিশ্বের কেন্দ্রে এবং বৃত্তাকার গতিই হচ্ছে সবচেয়ে নিখুঁত। ২য় শতাব্দীতে আরেক গ্রিক পণ্ডিত টলেমি এই ধারণাকে একটি পরিপূর্ণ মডেলে রূপ দান করেন। তাঁর গবেষণা সম্পর্কে তিনি আবেগসিক্ত ভাষায় বলেন, ‘বৃত্তাকার পথে চলনশীল নক্ষত্রদের গতির কথা ভাবতে থাকলে আমার মনেই হয় না আমি এই পৃথিবীতে আছি’।

টলেমির মডেলে আটটি ঘূর্ণায়মান গোলক পৃথিবীকে বেষ্টন করেছিল। এর প্রতিটি আগেরটি চেয়ে ক্রমান্বয়ে বড় ছিল, অনেকটা রুশদের নেস্টিং ডলের২ মতো। এই গোলকদের কেন্দ্রে ছিল পৃথিবীর অবস্থান। সবচেয়ে বাইরের গোলকের পরে কী আছে তা কখনোই স্পষ্ট করে বলা হয়নি, তবে একে মানুষের পর্যবেক্ষণযোগ্য মহাবিশ্বের মধ্যেও গণ্য করা হয়নি। ফলে, বাইরের গোলকটিই ছিল মহাবিশ্বের সীমানা বা ধারক। এই গোলকের মধ্যে নক্ষত্ররা স্থিরভাবে বসেছিল, ফলে গোলকটি আবর্তন করলেও নক্ষত্রদের পারস্পরিক অবস্থান একই থাকত এবং এরা দলবেঁধে একই সাথে পুরো আকাশজুড়ে আবর্তন করত।

গ্রহদের গোলক ছিল ভেতরের দিকে। এরা এদের নিজস্ব গোলকের মধ্যে নক্ষত্রদের মত স্থির ছিল না, বরং গোলকের মধ্যেই এরা আবার ছোট ছোট বৃত্তাকার পথে চলত। এই বৃত্তাকার পথকে বলা হত মন্দবৃত্ত (Epicycle)। গ্রহরা গোলকের সাথে ঘূর্ণনের পাশাপাশি নিজেরাও গোলকের মধ্যে চলাচল করছে বলে পৃথিবী থেকে দেখতে এদের চলাচলের পথকে জটিল দেখাচ্ছে। এভাবে টলেমি আকাশে গ্রহদের দৃশ্যমান কক্ষপথকে প্যাঁচানো দেখা যাচ্ছে কেন তার একটি ব্যাখ্যা দিতে সক্ষম হলেন।

টলেমির মডেলের সাহায্যে আকাশের বস্তুদের অবস্থানের পূর্বাভাস দেওয়া সম্ভব হচ্ছিল। কিন্তু এই অবস্থানগুলোর সঠিক পূর্বাভাস দিতে গিয়ে মেনে নিতে হচ্ছিল যে চাঁদের কক্ষপথ একে কোনো কোনো সময় অন্য সময়ের চেয়ে পৃথিবীর দ্বিগুণ কাছে নিয়ে আসে। এটা সঠিক হলে কোনো কোনো সময় চাঁদকে অন্য সময়ের দ্বিগুণ বড় দেখানোর কথা ছিল। টলেমি তাঁর মডেলের এই খুঁত সম্পর্কে জানতেন। তবুও তাঁর মডেলটি সাধারণভাবে স্বীকৃত ছিল, যদিও সবাই তা মেনে নেয়নি।  ধর্মগ্রন্তের সাথে মিলে যাওয়ায় খ্রিষ্টানদের গির্জায়ও এই মডেলটি অভ্যর্থনা পায়। গির্জার জন্যে এই মডেলের সুবিধাটি ছিল যে এতে স্থির গোলকদের বাইরে স্বর্গ ও নরকের জন্যে যথেষ্ট জায়গা উপস্থিত ছিল।

টলেমির মডেলে পৃথিবীর অবস্থান ছিল মহাবিশ্বের কেন্দ্রে, যার বাইরের আটটি গোলক মহাকাশের সবগুলো বস্তুকে ধারণ করে রেখেছিল।

কিন্তু ১৫১৪ সালে পোলিশ যাজক নিকোলাস কোপার্নিকাস অন্য একটি মডেল উপস্থাপন করেন। সম্ভবত গির্জাবিরোধী হিসেবে পরিচিত হবার ভয়ে শুরুতে তিনি এটি নাম গোপন রেখে প্রকাশ করেন। তিনি একটি বৈপ্লবিক ধারণা উপস্থাপন করলেন। তাঁর মতে, মহাকাশের সবকিছু পৃথিবীকে কেন্দ্র করে ঘুরছে- এটা সত্য নয়।  বরং, সূর্য সৌরজগতের কেন্দ্রে স্থির আছে এবং পৃথিবী ও গ্রহরা সূর্যের চারপাশে বৃত্তাকার কক্ষপথে ঘুরছে। টলেমির মডেলের মতোই এটিও কিছুটা সফল হল, কিন্তু পর্যবেক্ষণের সাথে পুরোপুরি মেলেনি। এটি টলেমির মডেলের চেয়ে অনেক সরল ছিল বলে একে মেনে নেওয়াই উচিত ছিল। কিন্তু এক শতাব্দী পার হয়ে গেলেও এটি কোথাও গুরুত্ব পেল না। এরপর দুইজন জ্যোতির্বিদ- জার্মানির জোহানেস কেপলার ও ইতালির গ্যালিলিও গালিলেই প্রকাশ্যে কোপার্নিকান তত্ত্বের পক্ষে অবস্থান নেন।

১৬০৯ সালে গ্যালিলিও কিছু দিন আগে আবিষ্কৃত টেলিস্কোপের সাহায্যে রাতের আকাশ দেখা শুরু করেন। তিনি বৃহস্পতির (Jupiter) দিকে তাকিয়ে দেখেন, এর চারপাশে কিছু ছোট ছোট উপগ্রহ একে প্রদক্ষিণ করছে। এর অর্থ হচ্ছে এরিস্টটল ও টলেমিদের চিন্তা সঠিক নয়- সবাইকে পৃথিবীকে কেন্দ্র করে ঘুরতে হবে এমন কোনো কথা নেই। একই সময়ে কেপলার কোপার্নিকাসের তত্ত্বটি উন্নত করেন। নতুন তত্ত্বের বক্তব্য ছিল, গ্রহরা বৃত্তাকার পথে নয়, চলছে উপবৃত্তাকার পথে। এই পরিবর্তনের ফলে তত্ত্বের সাথে পর্যবেক্ষণ মিলে গেল। এ ছিল টলেমির মডেলের কফিনে শেষ পেরেক।

উপবৃত্তাকার কক্ষপথের মাধ্যমে কোপার্নিকাসের মডেল উন্নত হলেও কেপলার নিজে একে চূড়ান্ত মনে করতেন না। এর কারণ ছিল প্রকৃতি সম্পর্কে তাঁর মনে আসন গেঁড়ে থাকা এমন কিছু ধারণা, যেগুলো তাঁর কাছে পর্যবেক্ষণলব্ধ জ্ঞানের চেয়ে প্রভাবশালী ছিল। এরিস্টটলের মতো তিনিও মনে করতেন উপবৃত্তের চেয়ে বৃত্তরা কম সুন্দর। তাঁর মতে এমন ত্রুটিপূর্ণ পথে গ্রহরা চলবে- এমন বিশ্রী কথা চূড়ান্ত সত্য হতে পারে না। আরেকটি কারণেও তিনি এই ধারণাটি ঠিক মনে করতেন না। তাঁর মতে গ্রহরা সূর্যকে কেন্দ্র করে ঘুরছে সূর্যের চৌম্বক বলের কারণে, যার ফলাফল উপবৃত্তকার পথের সাথে মেলে না। যদিও তিনি ভুল করে গ্রহদের কক্ষপথের জন্যে চৌম্বক বলকে দায়ী করেছেন, তবুও আমরা তাঁকে এর পেছনে কোন বলের উপস্থিতি থাকার বিষয়টি বুঝতে পারর জন্যে কৃতিত্ব দিতে পারি। এর আরো অনেক পরে, ১৬৮৭ সালে স্যার আইজ্যাক নিউটন সূর্যের চারদিকে গ্রহদের কক্ষপথের সঠিক ব্যখ্যা দেন। এটি প্রকাশিত হয় ফিলোসোফিয়া ন্যাচারালিস প্রিন্সিপিয়া ম্যাথমেটিকা (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica) প্রবন্ধে। সম্ভবত এটি পদার্থবিজ্ঞানের ইতিহাসে সবচেয়ে গ্রুত্বপূর্ণ একক অবদান।

প্রিন্সিপিয়াতে নিউটনের একটি সূত্রের বক্তব্য ছিল, কোনো বল কাজ করার আগ পর্যন্ত সকল স্থির বস্তু স্থিরই থাকবে। এতে তিনি আরো দেখালেন যে বলের প্রভাবে কীভাবে একটি বস্তু চলতে শুরু করে বা গতির পরিবর্তন করে। তাহলে গ্রহরা সূর্যের চারদিকে উপবৃত্তাকার পথে চলে কেন? নিউটনের মতে এর পেছনে দায়ী হচ্ছে একটি নির্দিষ্ট বল। তাঁর মতে, এই একই বলের কারণে উপরে নিক্ষিপ্ত বস্তু ভূমিতে ফিরে আসে। তিনি এই বলের নাম দিলেন মহাকর্ষ বা গ্র্যাভিটি (Grvaity)। নিউটনের আগে gravity শব্দটি মেজাজের রুক্ষতা বা ওজোনের বৈশিষ্ট্য হিসবেই শুধু ব্যবহৃত হত।

এছাড়াও মহাকর্ষ বা অন্য কোনো বলের প্রভাবে বস্তুর কী প্রতিক্রিয়া হয় তাও তিনি গাণিতিকভাবে বের করে ফেললেন। সমাধান করলেন উদ্ভূত সমীকরণগুলো। এভাবে তিনি দেখাতে সক্ষম হলেন যে সূর্যের মহাকর্ষের ফলেই পৃথিবী ও অন্যান্য গ্রহরা উপবৃত্তাকার পথে চলে। এটি মিলে গেল কেপলারের বক্তব্যের সাথে। নিউটনের মতে এই সূত্র মহাবিশ্বের সব কিছুর জন্যেই প্রযোজ্য, তা চাই পড়ন্ত আপেল হোক অথবা গ্রহ বা নক্ষত্রই হোক। ইতিহাসে এই প্রথম কেউ গ্রহদের গতির এমন ব্যাখ্যা দিলেন যা পৃথিবীর গতিও নিয়ন্ত্রণ করে। আধুনিক পদার্থবিদ্যা ও জ্যোতির্বিদ্যার এখানেই পথ চলা শুরু।

টলেমির গোলকীয় ধারণা বাদ দিলে মহাবিশ্বের প্রাকৃতিক কোন সীমানা (সর্ববহিঃস্থ গোলক) আছে বলে মনে করার আর কোনো কারণ বাকি ছিল না। অন্য দিকে যেহেতু দেখা যাচ্ছে যে রাতের আকাশের নক্ষত্ররা শুধু পৃথিবীর আবর্তনের৩ কারণেই তাদের অবস্থান পরিবর্তন করছে, তাই স্বাভাবিকভাবেই বোঝা গেল, এরাও সূর্যের মতোই বস্তু কিন্তু অনেক দূরে অবস্থিত।  আমরা শুধু পৃথিবীকেই মহাবিশ্বের কেন্দ্র থেকে সরাইনি, বরং সূর্য এমনকি সৌরজগতও যে মহাবিশ্বের বিশেষ কোনো অংশ হতে পারে- এমন ধারণাও বাদ দিয়েছি। মতের এই পরিবর্তনের সাথে চিন্তার জগতেও বড় একটি পরিবর্তন সাধিত হয়। মহাবিশ্ব সম্পর্কে আধুনিক জ্ঞানেরও সূচনা এখানেই।

নোটঃ
১। পৃথিবীর পশ্চিম থেকে পূর্বে আবর্তনের কারণে রাতের আকাশের তারাদেরকে প্রতি রাতেই পূর্ব থেকে পশ্চিমে যেতে দেখা যায়। আবার সূর্যের চারদিকে পৃথিবীর প্রদক্ষিণের কারণে প্রতি রাতেই কোন তারাকে আগের রাতের চেয়ে একটু পশ্চিমে দেখা যায়। প্রকৃতপক্ষে কোনো তারাকে আগের দিনের চেয়ে প্রায় চার মিনিট আগে একই জায়গায় দেখা যায়। এভাবে চলতে চলতে এক বছর পর একটি তারাকে আবার একই সময়ে আগের জায়গায় দেখা যায়। কিন্তু গ্রহরা এরকম নির্দিষ্ট কোন চক্র  মেনে চলে না। এক একটি রাত আসতে আসতে এদেরকে কখনো পশিমে আবার কখনো পূবে সরতে দেখা যায়। – অনুবাদক

২। অনেক গুলো ছোট- বড়ো পুতুলকে সাইজ অনুসারে একটিকে ক্রমান্বয়ে আরেকটির ভেতরে ঢুকিয়ে রাখা হলে একে নেস্টিং ডল বলে। – অনুবাদক।

৩। পৃথিবী পশ্চিম থেকে পূর্ব দিকে আবর্তন করায় রাতের আকাশের তারাদেরকে পশ্চিমে যাচ্ছে বলে মনে হয়। নক্ষত্রদের আরো নানান রকম গতি থাকলেও এরা বহু দূরে থাকায় সেসব গতির ফলাফল আমাদের চোখে কয়েকশো বছরেও ধরা পড়ে না। – অনুবাদক