نيوٽن جي اضافيت: حرڪت ۽ ڪشش ثقل جي شروعاتي سمجھ
پنڊال
تاريخ جي سڀ کان وڌيڪ بااثر سائنسدانن مان هڪ، اسحاق نيوٽن، اهڙا نظريا تيار ڪيا جيڪي ڪائنات جي اسان جي سمجھ ۾ انقلاب آڻيندا هئا. سندس تاريخي ڪم، "فلسفيæ نيچرلس پرنسيپيا ميٿيميٽيڪا"، جيڪو 1687 ۾ شايع ٿيو، حرڪت جي قانونن ۽ عالمگير ڪشش ثقل جي قانون کي متعارف ڪرايو. جيتوڻيڪ اضافيت جو تصور، جيئن اڄ عام طور تي سڃاتو وڃي ٿو، اڪثر البرٽ آئن اسٽائن سان منسوب ڪيو ويندو آهي، اضافيت جو خيال اصل ۾ پهريون ڀيرو نيوٽن پاران ڪلاسيڪل ميڪينڪس جي حوالي سان رسمي طور تي پيش ڪيو ويو هو. هي مضمون نيوٽن جي اضافيت جي اصولن، حرڪت ۽ ڪشش ثقل جي سمجھ لاءِ انهن جي اثرن، ۽ آئن اسٽائن جي اضافيت جي دور تائين اهي خيال ڪيئن ارتقا پذير ٿيا آهن ان جو جائزو وٺندو.
نيوٽن جا حرڪت جا قانون
نيوٽن جا حرڪت جا قانون ڪلاسيڪل ميڪينڪس جو بنياد آهن ۽ ٽن قانونن تي مشتمل آهن جيڪي ڪنهن شيءِ جي حرڪت ۽ ان تي عمل ڪندڙ قوتن جي وچ ۾ تعلق کي بيان ڪن ٿا. اهي ٽي قانون آهن:
1. نيوٽن جو پهريون قانون (جڙتا جو قانون):
"هر شيءِ آرام تي رهندي يا سڌي لڪير ۾ مسلسل رفتار سان هلندي رهندي جيستائين ڪا ٻاهرين قوت ان حالت کي تبديل ڪرڻ لاءِ ڪم نه ڪري."
هي قانون انرشيا جي اهميت تي زور ڏئي ٿو، ڪنهن به شيءِ جي حرڪت جي حالت کي برقرار رکڻ جو رجحان. اضافيت جي تناظر ۾، ان جو مطلب آهي ته ٻن شين جي وچ ۾ نسبتي حرڪت تبديل نه ٿيندي جيستائين ڪو زور لاڳو نه ڪيو وڃي.
2. نيوٽن جو ٻيو قانون:
"ڪنهن به شيءِ جي تيزي ان تي عمل ڪندڙ قوت جي سڌي متناسب آهي ۽ ان جي ماس جي الٽي متناسب آهي. رياضي طور تي، ان کي F = ma طور ظاهر ڪيو ويندو آهي."
هتي، قوت (F) ماس (m) ۽ تيزي (a) جي پيداوار آهي. هي قانون ڏيکاري ٿو ته ڪيئن ڪنهن شيءِ جي حرڪت کي طاقت جي استعمال سان تبديل ڪري سگهجي ٿو. اضافيت جي تناظر ۾، ان جو مطلب آهي ته هڪ قوت جيڪا ڪنهن شيءِ تي عمل ڪندي آهي، ان جي نسبتي حرڪت کي تبديل ڪندي.
3. نيوٽن جو ٽيون قانون:
"هر عمل هڪ برابر ۽ مخالف رد عمل پيدا ڪندو."
هي قانون وضاحت ڪري ٿو ته قوتون هميشه جوڙن ۾ ٿينديون آهن. جيڪڏهن شئي A شئي B تي قوت لڳائي ٿي، ته پوءِ شئي B شئي A تي برابر پر مخالف قوت لڳائيندي. هي هڪ بند نظام ۾ شين جي وچ ۾ رابطي کي سمجهڻ ۾ اهم آهي.
نيوٽن جو عالمگير ڪشش ثقل جو قانون
نيوٽن جي عالمگير ڪشش ثقل جي قانون ۾ چيو ويو آهي ته ڪائنات ۾ هر ذرو هر ٻئي ذري کي هڪ اهڙي قوت سان ڇڪيندو آهي جيڪا سڌي طرح ٻن ذرڙن جي ماس جي پيداوار جي متناسب ۽ انهن جي وچ ۾ فاصلي جي چورس جي الٽي متناسب آهي. رياضي طور تي، هي قانون هن ريت بيان ڪيو ويو آهي:
\[ ايف = جي \فريڪ{م_1 م_2}{ر^2} \]
ڪٿي:
– \( F \) ٻن ذرڙن جي وچ ۾ ڪشش ثقل جي قوت آهي.
– \( G \) عالمگير ڪشش ثقل مستقل آهي.
– \( m_1 \) ۽ \( m_2 \) ٻن ذرڙن جا ماس آهن.
– \( r \) ٻن ذرڙن جي ماس جي مرڪزن جي وچ ۾ فاصلو آهي.
نيوٽن جو ڪشش ثقل جو قانون گرهن جي مدارن ۽ زمين جي مٿاڇري تي شين جي حرڪت جهڙن واقعن کي سمجهڻ لاءِ بنياد فراهم ڪري ٿو. اهو نيوٽن جي اضافيت جي تصور ۾ پڻ اهم ڪردار ادا ڪري ٿو، ڇاڪاڻ ته ڪشش ثقل اها قوت آهي جيڪا ڪشش ثقل جي ميدان ۾ شين جي لاڳاپيل حرڪت کي متاثر ڪري ٿي.
نيوٽن جي اضافيت
نيوٽنين رليٽيوٽي، يا وڌيڪ صحيح طور تي، نيوٽن جو رليٽيوٽي جو اصول، اهو تصور آهي ته فزڪس جا قانون جيڪي هڪ انرشيل ريفرنس فريم ۾ لاڳو ٿين ٿا، ٻين سڀني انرشيل ريفرنس فريم ۾ پڻ لاڳو ٿين ٿا. ان جو مطلب آهي ته ڪو به خاص انرشيل ريفرنس فريم ناهي؛ حرڪت جا سڀئي قانون هڪ ٻئي جي حوالي سان مسلسل رفتار تي هلندڙ ڪنهن به فريم ۾ برابر لاڳو ٿين ٿا.
ڪلاسيڪل اضافيت جو اصول
نيوٽن جي اضافيت جي اصول جو خلاصو هن ريت ڪري سگهجي ٿو:
- گيليلين تبديليون: هڪ انرشيل ريفرنس فريم ۾ حرڪت جي مساواتن کي هڪ فريم کان ٻئي فريم ۾ تبديل ڪري سگهجي ٿو جيڪو مساواتن جي شڪل کي تبديل ڪرڻ کان سواءِ مسلسل رفتار سان پهرين جي نسبت سان حرڪت ڪري ٿو.
گيليلين تبديليون بيان ڪن ٿيون ته ٻن انرشيل ريفرنس فريمن جي وچ ۾ خلائي وقت جي همراهن ڪيئن تبديلي آڻين ٿا. فرض ڪريو ته ٻه انرشيل ريفرنس فريم آهن، S ۽ S'، جتي S' مسلسل رفتار سان حرڪت ڪري ٿو \( v \) S جي نسبت سان. جيڪڏهن \( (x, y, z, t) \) فريم S ۾ همراهن آهن ۽ \( (x', y', z', t') \) فريم S ۾ همراهن آهن، ته پوءِ گيليلين تبديلين کي هن طرح ظاهر ڪري سگهجي ٿو:
\[ x' = x – vt \]
\[ ي ' = ي \]
\[ ز ' = ز \]
\[ ٽي' = ٽي \]
هي تبديلي ڏيکاري ٿي ته وقت مطلق آهي ۽ سڀني جمودي حوالن جي فريمن ۾ ساڳيو آهي، جيڪو ڪلاسيڪل ميڪينڪس ۾ هڪ بنيادي نظريو آهي.
نيوٽن جي اضافيت جا اثر
نيوٽن جي اضافيت جا ڪلاسيڪل فزڪس ۾ ڪيترائي اهم اثر آهن:
1. جڙت ۽ نسبتي حرڪت:
هڪ انرشيل فريم آف ريفرنس ۾ مسلسل رفتار سان حرڪت ڪندڙ شيءِ ٻئي انرشيل فريم آف ريفرنس ۾ مسلسل رفتار سان حرڪت ڪندي رهندي، نيوٽن جي انرشيل اصول جي مطابق. ان جو مطلب آهي ته ٻن شين جي وچ ۾ نسبتي حرڪت تبديل نه ٿيندي جيستائين ڪا قوت انهن تي عمل نه ڪري.
2. رفتار جو تحفظ:
هڪ انرشيل فريم آف ريفرنس ۾، هڪ بند نظام جو ڪل رفتار مستقل رهي ٿو جيڪڏهن ڪو به ٻاهرين قوت سسٽم تي عمل نه ڪري. هي اصول رفتار جي تحفظ جي قانون جو بنياد آهي، جيڪو شين جي وچ ۾ ٽڪراءَ ۽ رابطي کي سمجهڻ ۾ اهم آهي.
3. ڪشش ثقل ۽ مداري حرڪت:
نيوٽن جو ڪشش ثقل جو قانون اسان کي سيارن ۽ ٻين آسماني جسمن جي حرڪت جي اڳڪٿي ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿو. نيوٽنين اضافيت جي تناظر ۾، سڀئي سيارا ڪشش ثقل جي ساڳئي قانون جي تابعداري ڪن ٿا ۽ پنهنجي لاڳاپيل انرشيل ريفرنس فريم ۾ نيوٽن جي حرڪت جي قانونن مطابق عمل ڪن ٿا.
آئن اسٽائن جي اضافيت ڏانهن منتقلي
جيتوڻيڪ نيوٽنين رليٽيوٽي حرڪت ۽ ڪشش ثقل کي سمجهڻ لاءِ هڪ مضبوط بنياد فراهم ڪيو، پر ان جون حدون هيون. ڪجهه واقعا، جهڙوڪ روشني جي مسلسل رفتار ۽ تيز رفتار تي رليٽيوسٽڪ اثرات، ڪلاسيڪل نيوٽنين ميڪينڪس ذريعي وضاحت نه ٿي سگهيا. ان جي ڪري 20 صدي جي شروعات ۾ البرٽ آئن اسٽائن جي خاص ۽ عام رليٽيوٽي جي نظرين جي ترقي ٿي.
خاص اضافيت
1905ع ۾ متعارف ڪرايل آئن اسٽائن جي خاص اضافيت واري نظريي، نيوٽنين ميڪينڪس جي ڪيترن ئي بنيادي مفروضن کي نظرثاني ڪيو. ان جي مرڪزي اصولن مان هڪ اهو آهي ته خلا ۾ روشني جي رفتار مسلسل ۽ مبصر جي رفتار کان آزاد آهي. اهو نيوٽن جي مطلق وقت جي نظريي جي تضاد ڪري ٿو ۽ وقت جي پکيڙ ۽ ڊيگهه جي نسبتي رفتار تي گهٽتائي جي تصورن ڏانهن وٺي ٿو.
عام اضافيت
1915ع ۾ آئن اسٽائن پاران شايع ٿيل جنرل رليٽيوٽي، نيوٽن جي ڪشش ثقل جي قانون کي ان تصور سان تبديل ڪيو ته ڪشش ثقل ماس ۽ توانائي جي ڪري پيدا ٿيندڙ خلائي وقت جي وکر آهي. هي نظريو وڌيڪ صحيح طور تي مضبوط ڪشش ثقل جي واقعن کي بيان ڪري ٿو، جهڙوڪ سيارو عطارد ۽ بليڪ هولز جو مدار، جنهن کي نيوٽن جو ڪشش ثقل جو قانون بيان نٿو ڪري سگهي.
نتيجو
نيوٽن جو اضافيت، حرڪت ۽ عالمگير ڪشش ثقل جي قانونن سان، ڪلاسيڪل فزڪس جو هڪ اهم بنياد آهي جنهن ڪائنات جي اسان جي سمجھ کي تبديل ڪيو. نيوٽن جا اضافيت جا اصول انرشيل ريفرنس فريم ۾ حرڪت ۽ رابطي جو هڪ مستقل نظريو فراهم ڪن ٿا. جيتوڻيڪ آخرڪار آئن اسٽائن جي اضافيت طرفان ان کي رد ڪيو ويو، نيوٽن جو ورثو قدرتي واقعن جي مطالعي ۽ سمجهڻ لاءِ هڪ طاقتور بنياد رهي ٿو، گرهن جي حرڪت کان وٺي روزمره جي حرڪت تائين.
