Discover with Mainul

ব্ল্যাকহোলের কেন্দ্রে শূন্য আয়তন বনাম অসীম ঘনত্বের মুখোমুখিতে কি ঘটে?
( What happens in the clash between zero volume and infinite density at the center of a Black Hole?)

মহাবিশ্বের সবচেয়ে রহস্যময় জায়গাটির নাম ব্ল্যাকহোল বা কৃষ্ণগহ্বর। এর ভেতরে কী আছে, তা নিয়ে বিজ্ঞানীদের কৌতূহলের শেষ নেই। তবে আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতা তত্ত্বের সমীকরণ ধরে যদি আমরা ব্ল্যাকহোলের একদম কেন্দ্রবিন্দুতে পৌঁছাতে পারি, তবে সেখানে গণিত এবং পদার্থবিজ্ঞানের এমন এক অদ্ভুত মুখোমুখি সংঘাত ঘটে, যা আমাদের চেনা বাস্তবতাকে পুরোপুরি ওলটপালট করে দেয়। তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানের ভাষায় এই কেন্দ্রবিন্দুকে বলা হয় সিঙ্গুলারিটি। আসুন, মহাবিশ্বের এই পরম রহস্যময় বিন্দুটি নিয়ে গভীরভাবে বিশ্লেষণের চেষ্টা করি:

সূর্যের চেয়ে বহুগুণ বড় একটি নক্ষত্র তার জীবনের শেষ প্রান্তে এসে নিজের তীব্র মহাকর্ষ বলের কারণে ভেতরের দিকে সংকুচিত হতে শুরু করে। নক্ষত্রটির ভেতরের সমস্ত ভর যখন সংকুচিত হতে হতে একটি অতি ক্ষুদ্র বিন্দুতে গিয়ে জড়ো হয়, তখনই জন্ম নেয় ব্ল্যাকহোল। সাধারণ আপেক্ষিকতার সমীকরণ অনুযায়ী, এই কেন্দ্রে সংকোচন প্রক্রিয়াটি চলতেই থাকে। চলতে চলতে একসময় নক্ষত্রটির পুরো ভর যে বিন্দুতে গিয়ে থেমে যায়, তার গাণিতিক আয়তন হয়ে যায় প্রায় শূন্য!
এখানেই শুরু হয় প্রকৃতির সবচেয়ে বড় প্যারাডক্স।

পদার্থবিজ্ঞানের সাধারণ নিয়ম অনুযায়ী, ঘনত্ব বের করার সূত্র হলো ভরকে আয়তন দিয়ে ভাগ করা। এখন, ব্ল্যাকহোলের কেন্দ্রে একটি বিশাল নক্ষত্রের ভর নির্দিষ্ট ঠিকই, কিন্তু গানিতিক সমীকরণে তার আয়তন প্রায় শূন্যের কাছাকাছি। গণিতের নিয়ম অনুযায়ী, যেকোনো নির্দিষ্ট সংখ্যাকে যখন শূন্যের কাছাকাছি কোনো অতি ক্ষুদ্র সংখ্যা দিয়ে ভাগ করা হয়, তখন তার উত্তর অসীমের দিকে ধাবিত হয়। অর্থাৎ, গানিতিকভাবে ব্ল্যাকহোলের কেন্দ্রে আয়তন যেখানে শূন্যের ঘরে পৌঁছায়, সেখানে তার ঘনত্ব হয়ে ওঠে অসীম।

​তবে বাস্তব প্রকৃতিতে "অসীম ঘনত্ব" বা "প্রকৃত শূন্য আয়তন" বলে কোনো ভৌত রাশির অস্তিত্ব থাকা সম্ভব নয়। তাই গনিতের হিসাবে এর অর্থ হলো - এখানে এসে আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতা তত্ত্বের সমীকরণগুলো আর কাজ করে না, তারা গাণিতিকভাবে ভেঙে পড়ে। এই বিন্দুতে স্থান এবং কাল বা স্পেস-টাইম এত তীব্রভাবে বেঁকে যায় যে, আমাদের জানা প্রকৃতির সমস্ত চেনা নিয়মকানুন এক মুহূর্তে স্তব্ধ হয়ে যায়। সেখানে সময়ের প্রবাহ কেমন হবে, বা আদৌ কোনো সময় থাকবে কি না, তা আমাদের চেনা বিজ্ঞান দিয়ে ব্যাখ্যা করা অসম্ভব।

​ঠিক এই জায়গাতেই সাধারণ আপেক্ষিকতার সীমাবদ্ধতা দূর করতে পদার্থবিজ্ঞানীরা দ্বারস্থ হন "কোয়ান্টাম গ্র্যাভিটি" বা অতি ক্ষুদ্র কণার মহাকর্ষীয় তত্ত্বের। এই তত্ত্ব এবং হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতি অনুযায়ী, প্রকৃতিতে কোনো কিছুই আসলে একদম নিখুঁত শূন্য আয়তনের বিন্দু হতে পারে না। কারণ আমাদের মহাবিশ্বের একটি সর্বনিম্ন সীমানা রয়েছে, যাকে বলা হয় প্ল্যাঙ্ক স্কেল। কোয়ান্টাম কসমোলজির দৃষ্টিতে, ব্ল্যাকহোলের কেন্দ্রটি আসলে শূন্য আয়তনের কোনো বিন্দু নয়, বরং তা প্রকৃতির ক্ষুদ্রতম সীমার সমান একটি অতি অতি ক্ষুদ্র কোয়ান্টাম কোর বা ফেনা, যা তীব্র মহাকর্ষের চাপেও স্থান-কালকে সম্পূর্ণ শূন্যে মিলিয়ে যেতে বাধা দেয়।

ব্ল্যাকহোলের কেন্দ্রের এই শূন্য বনাম অসীমের লড়াই আসলে কোনো বাস্তব জাগতিক সত্য নয়, বরং এটি আমাদের চেনা বিজ্ঞানের সমীকরণের একটি সীমাবদ্ধতা মাত্র। এটি আমাদের মনে করিয়ে দেয় যে, মহাবিশ্বকে পুরোপুরি বুঝতে হলে আমাদের বৃহৎ মহাবিশ্বের বিজ্ঞান অর্থাৎ আপেক্ষিকতার সাথে কোয়ান্টাম গ্র্যাভিটিকে এক সুতোয় বাঁধতে হবে। যতদিন না আমরা এই দুটি তত্ত্বকে মিলিয়ে 'থিওরি অফ এভরিথিং' খুঁজে পাচ্ছি, ততদিন ব্ল্যাকহোলের কেন্দ্রের এই রহস্য আমাদের কল্পনার জগতে এক অন্তহীন রোমাঞ্চ হয়েই থাকবে।

​*** এই বিষয়ে অধিকতর জানতে কমেন্টে শেয়ারকৃত তথ্যসূত্র পড়ুন।

The most mysterious place in the universe is a black hole. Scientists have endless curiosity about what lies inside it. However, if we reach the very center of a black hole using the equations of Einstein's General Theory of Relativity, we encounter a strange confrontation between mathematics and physics that completely turns our known reality upside down. In the language of theoretical physics, this focal point is called a singularity. Let us try to deeply analyze this ultimate mysterious point of the universe:

A star many times larger than our Sun begins to collapse inward at the end of its life due to its own intense gravitational pull. When all the mass of the star shrinks and gathers into an extremely tiny point, a black hole is born. According to the equations of General Relativity, this collapse process continues indefinitely at the center. Eventually, the mathematical volume of the point where the entire mass of the star comes to a halt becomes virtually zero!

This is where nature's biggest paradox begins.
According to the standard rules of physics, the formula for finding density is mass divided by volume. Now, at the center of a black hole, the mass of a massive star is indeed finite and specific, but in mathematical equations, its volume is close to zero. According to the rules of mathematics, when any specific number is divided by an extremely small number near zero, the answer tends toward infinity. That is, mathematically, where the volume reaches the zero mark at the center of a black hole, its density becomes infinite.

However, in physical nature, the existence of any physical quantity like "infinite density" or "true zero volume" is impossible. Therefore, in mathematical terms, it means that Einstein's equations of General Theory of Relativity no longer work here; they mathematically break down. At this point, space and time - or space-time - warp so intensely that all the known laws of nature instantly come to a standstill. It is impossible to explain with our known science what the flow of time would be like there, or whether time would even exist at all.

This is precisely where physicists turn to "Quantum Gravity"- the gravitational theory of subatomic particles - to overcome the limitations of General Relativity. According to this theory and Heisenberg's Uncertainty Principle, nothing in nature can actually be a point of absolutely perfect zero volume. This is because our universe has a minimum boundary, known as the Planck scale. From the perspective of quantum cosmology, the center of a black hole is not actually a point of zero volume, but rather an ultra-microscopic quantum core or foam equal to the smallest limit of nature, which prevents space-time from completely vanishing into nothingness, even under the pressure of intense gravity.

The battle of zero versus infinity at the center of a black hole is not actually a real physical truth, but rather a mere limitation of our known scientific equations. It reminds us that to fully understand the universe, we must weave the science of the macro-universe, relativity, together with quantum gravity. Until we unify these two theories to find the 'Theory of Everything,' the mystery at the center of a black hole will remain an endless thrill in the world of our imagination.

***To learn more about this topic, read the references shared in the comments.

#মহাকাশ

Physics Term of the Day (17/06/2026)

ভ্যালেন্টিনা তেরেশকোভা: ইতিহাসের প্রথম নারী মহাকাশচারীর ডানা মেলার গল্প।

১৯৬৩ সালের ১৬ জুন তৎকালীন সোভিয়েত ইউনিয়নের ‘ভোস্টক ৬’ (Vostok 6) মহাকাশযানে চড়ে মাত্র ২৬ বছর বয়সী এক তরুণী পাড়ি জমিয়েছিলেন অজানার উদ্দেশ্যে। তিনি আর কেউ নন, বিশ্বের প্রথম নারী মহাকাশচারী ভ্যালেন্টিনা তেরেশকোভা (Valentina Tereshkova)।

আজ থেকে ছয় দশকেরও বেশি সময় আগে, যখন মহাকাশ বিজ্ঞান ছিল সম্পূর্ণ নতুন এবং অত্যন্ত ঝুঁকিপূর্ণ, তখন ভ্যালেন্টিনা তেরেশকোভা প্রমাণ করেছিলেন যে, অদম্য ইচ্ছাশক্তি থাকলে নারীরাও পৃথিবীর সীমানা ছাড়িয়ে মহাকাশ জয় করতে পারে। মজার ব্যাপার হলো, তেরেশকোভা কিন্তু কোনো পেশাদার বিজ্ঞানী বা সামরিক বৈমানিক ছিলেন না। তিনি ছিলেন একটি টেক্সটাইল কারখানার সাধারণ কর্মী। তবে তাঁর একটি বিশেষ পারদর্শিতা ছিল - প্যারাশুট নিয়ে আকাশ থেকে সফলভাবে লাফিয়ে পড়া (Skydiving)। তাঁর এই অনন্য স্কাইডাইভিং দক্ষতাই তাঁকে শত শত আবেদনকারীর মধ্য থেকে এই অত্যন্ত গোপন ও কঠিন মহাকাশ অভিযানের জন্য চূড়ান্তভাবে নির্বাচিত হতে সাহায্য করেছিল।

১৯৬৩ সালের ১৬ জুন যখন তাঁর রকেটটি পৃথিবী ছেড়ে মহাকাশের দিকে রওনা হয়, তখন কন্ট্রোল রুমের স্পিকারে তাঁর কণ্ঠ ভেসে এসেছিল। সোভিয়েত এই মিশনের নিয়ম অনুযায়ী তাঁর কোড নাম রাখা হয়েছিল 'চায়কা' (Chaika), যার বাংলা অর্থ গাঙচিল। মহাকাশে ওড়ার পর তিনি আনন্দের সাথে বলে উঠেছিলেন - "আমি গাঙচিল বলছি! দিগন্তে আমি নীল রঙের একটি সুন্দর রেখা দেখতে পাচ্ছি। এটা আমাদের পৃথিবী। কত সুন্দর এই পৃথিবী!"

তিনি কেবল মহাকাশ ভ্রমণই করেননি, একক অভিযানে (Solo Mission) তিনি মহাকাশে প্রায় ৭১ ঘণ্টা সময় কাটান এবং পৃথিবীকে মোট ৪৮ বার প্রদক্ষিণ করেন। তিনি একাই সেই সময় পর্যন্ত মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ‘মার্কারি প্রজেক্ট’-এর সকল পুরুষ মহাকাশচারীর সম্মিলিত মহাকাশ ভ্রমণের সময়ের চেয়েও বেশি সময় কক্ষপথে কাটিয়ে এক অনন্য রেকর্ড গড়েছিলেন। মিশন শেষে মহাকাশযানটি যখন পৃথিবীতে ফিরে আসছিল, তখন ভোস্টক ক্যাপসুলের নিজস্ব কারিগরি নকশা ও অবতরণ নিয়ম অনুযায়ী, ভূমিতে স্পর্শ করার আগেই তাঁকে ক্যাপসুল থেকে সফলভাবে ইজেক্ট করা হয়। এরপর প্রায় বিশ হাজার ফুট ওপর থেকে প্যারাশুট নিয়ে তিনি একাই নিরাপদে কাজাখস্তানের মাটিতে অবতরণ করেন।

আজ ১৬ জুন! মানব ইতিহাসের, বিশেষ করে নারী জাগরণ এবং মহাকাশ অভিযানের ইতিহাসের অন্যতম এক গৌরবোজ্জ্বল ও বৈপ্লবিক দিন। পৃথিবীর সীমানা ছাড়িয়ে মহাকাশের বুকে প্রথম ডানা মেলা সেই সাহসী "গাঙচিল" ভ্যালেন্টিনা তেরেশকোভার এই ঐতিহাসিক মহাকাশ অভিযানের বিশেষ দিনে তাঁর প্রতি রইল গভীর শ্রদ্ধা ও স্যালুট।

#মহাকাশ #মহাবিশ্ব

Physics Term of the Day (16/06/2026)

গ্র্যান্ডফাদার প্যারাডক্স: যদি কেউ অতীতে গিয়ে তার দাদাকে মেরে ফেলে, বর্তমানে কি তার অস্তিত্ব থাকবে?
( Grandfather Paradox: If someone goes back in time and kills their grandfather, will they still exist in the present?)

সময় ভ্রমণের তাত্ত্বিক জটিলতার মধ্যে 'গ্র্যান্ডফাদার প্যারাডক্স' সবচেয়ে রোমাঞ্চিত একটি বিষয়। এটি মূলত আমাদের চেনা কার্যকারণ সম্পর্ক বা কজালিটিকে একটি বড় চ্যালেঞ্জের মুখে ফেলে দেয়। যদি আপনি অতীতে গিয়ে আপনার দাদাকে হত্যা করেন তবে আপনার বাবার জন্ম হওয়ার পথ বন্ধ হয়ে যায় এবং স্বাভাবিকভাবেই আপনার নিজেরও জন্ম হওয়ার কথা নয়। কিন্তু প্রশ্ন হলো যদি আপনার জন্মই না হয় তবে অতীতে ফিরে গিয়ে সেই হত্যাকাণ্ড ঘটালো কে? এই অন্তহীন লজিক্যাল লুপটি পদার্থবিজ্ঞানের দৃষ্টিতে অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ।

এই প্যারাডক্স বা ধাঁধা সমাধানের জন্য বিশ্ববিখ্যাত বিজ্ঞানীগণ বিভিন্ন গাণিতিক ও তাত্ত্বিক ব্যাখ্যা দিয়েছেন। পদার্থবিজ্ঞানী ইগর নভিকভ তার 'নভিকভ সেলফ কনসিস্টেন্সি প্রিন্সিপল বা আত্ম-সংগতি নীতি'র মাধ্যমে জানান যে, মহাবিশ্ব বা প্রকৃতি আপনাকে এমন কোনো কাজ করতে দেবে না, যা বর্তমানকে বদলে দেয়। অর্থাৎ আপনি অতীতে গিয়ে চাইলেও আপনার দাদাকে হত্যা করতে পারবেন না। কোনো না কোনো দৈব কারণে আপনার চেষ্টা ব্যর্থ হবে এবং ইতিহাস তার নিজের গতিপথ রক্ষা করবে।

অন্যদিকে আধুনিক কোয়ান্টাম মেকানিক্সের মেনি ওয়ার্ল্ডস ইন্টারপ্রিটেশন বা বহু-বিশ্ব তত্ত্ব অনুযায়ী, আপনি যখন অতীতে কোনো পরিবর্তন ঘটান তখন মহাবিশ্বের একটি নতুন শাখা বা প্যারালাল টাইমলাইন তৈরি হয়। বিজ্ঞানী হিউ এভারেট প্রস্তাবিত এই তত্ত্বে বলা হয়, আপনি যে দাদাকে হত্যা করেছেন তিনি অন্য একটি সমান্তরাল জগতের অংশ। ফলে সেই নতুন জগতে আপনার জন্ম হবে না ঠিকই কিন্তু আপনার মূল জগত যেখানে আপনার জন্ম হয়েছিল সেটি অপরিবর্তিত থাকবে।

এছাড়া স্টিফেন হকিং তার 'ক্রনোলজি প্রটেকশন কনজেকচার' তত্ত্বে উল্লেখ করেন যে প্রকৃতির আইন সম্ভবত সময় ভ্রমণকেই অসম্ভব করে তোলে যাতে মহাবিশ্বের যুক্তিকাঠামো ভেঙে না পড়ে। সুতরাং বৈজ্ঞানিক দৃষ্টিতে সময় ভ্রমণ যদি কখনো সম্ভব হয় তবে তা গাণিতিকভাবে অত্যন্ত নিয়ন্ত্রিত হবে।

*** এ বিষয়ে অধিকতর জানতে কমেন্টে শেয়ারকৃত পদার্থবিজ্ঞানী ইগর নভিকভ এর মূল গবেষণাপত্র পড়ুন।


The 'Grandfather Paradox' is one of the most exciting topics in the theoretical complexities of time travel. It directly challenges our familiar understanding of cause and effect (causality). If you go back in time and kill your grandfather, your father would never be born, and naturally, you wouldn't be born either. But the question is: if you were never born, who went back in time to commit the murder? This endless logical loop is highly significant in the field of physics.

World-famous scientists have offered various mathematical and theoretical explanations to solve this paradox. Physicist Igor Novikov, through his 'Novikov Self-Consistency Principle', states that the universe or nature will not allow you to do anything that changes the present. In other words, even if you want to, you cannot kill your grandfather in the past. Due to some unexpected event, your attempt will fail, and history will protect its own path.

On the other hand, according to modern quantum mechanics' 'Many-Worlds Interpretation', when you make a change in the past, a new branch or parallel timeline of the universe is created. This theory, proposed by physicist Hugh Everett, suggests that the grandfather you killed belongs to a parallel world. As a result, you will not be born in that new world, but your original world - where you were born - will remain completely unchanged.

Additionally, Stephen Hawking mentioned in his 'Chronology Protection Conjecture' that the laws of nature probably make time travel impossible just to keep the logical structure of the universe from breaking down. Therefore, from a scientific viewpoint, if time travel ever becomes possible, it will be strictly controlled by mathematics.

*** To learn more about this topic, read the reference link in the comments.

#মহাকাশ #মহাবিশ্ব

আইনস্টাইনের সবচেয়ে বড় ভুলটি যিনি ল্যাবরেটরিতে প্রমাণ করে নোবেল জিতলেন!

আলবার্ট আইনস্টাইনকে আমরা সর্বকালের সেরা বিজ্ঞানী হিসেবে জানি। কিন্তু কোয়ান্টাম মেকানিক্সের এক অদ্ভুত নিয়মকে তিনি কিছুতেই মেনে নিতে পারেননি। মহাবিশ্বের দুটি কণা যদি একে অপরের সাথে এমনভাবে বন্ধনে আবদ্ধ হয় যে, একটার কোয়ান্টাম অবস্থা পরিমাপ করলে কোটি কোটি আলোকবর্ষ দূরে থাকা অন্য কণাটির অবস্থাও মুহূর্তের মধ্যে নির্ধারিত হয়ে যায় - তবে তাকে বলা হয় কোয়ান্টাম এনট্যাঙ্গেলমেন্ট (Quantum Entanglement)। আইনস্টাইন কোয়ান্টাম বলবিদ্যার এই ধারণাকে অসম্পূর্ণ মনে করেছিলেন এবং একে উপহাস করে নাম দিয়েছিলেন দূরবর্তী স্থানে ভূতুড়ে কাণ্ড (Spooky action at a distance)। তিনি বিশ্বাস করতেন, প্রকৃতির নিয়ম কখনোই এমন হতে পারে না এবং এর পেছনে নিশ্চয়ই কোনো লুকানো চলক বা হিডেন ভ্যারিয়েবল রয়েছে।

আইনস্টাইনের এই তাত্ত্বিক অবস্থানকে ল্যাবরেটরিতে পরীক্ষা করে দেখার কঠিন চ্যালেঞ্জটি নিয়েছিলেন ফরাসি বিজ্ঞানী আলাঁ আস্পে। আজ থেকে কয়েক দশক আগে তাত্ত্বিক পদার্থবিদ জন স্টুয়ার্ট বেলের দেওয়া একটি গাণিতিক অসমতা বা বেল-টেস্টকে বাস্তবে রূপ দেন তিনি।
১৯৮০-এর দশকের শুরুতে আলাঁ আস্পে তাঁর অসাধারণ পরীক্ষামূলক দক্ষতার মাধ্যমে ফোটন কণা ব্যবহার করে একটি নিখুঁত বেল-টেস্ট সম্পন্ন করেন। তাঁর এই যুগান্তকারী পরীক্ষাটি ল্যাবরেটরিতে প্রমাণ করে যে, আইনস্টাইনের লুকানো চলকের ধারণাটি ভুল ছিল এবং কোয়ান্টাম এনটেঙ্গেলমেন্টের এই অদ্ভুত বৈশিষ্ট্যটি শতভাগ সত্যি! দুটি কণা মহাবিশ্বের দুই প্রান্তে থাকলেও তাদের মধ্যকার এই গভীর সংযোগ বা সম্পর্ক আলোর গতির সীমানাকেও হার মানায় - যদিও পদার্থবিজ্ঞানের নিয়ম অনুযায়ী এর মাধ্যমে আলোর চেয়ে দ্রুত কোনো তথ্য বা সংকেত পাঠানো সম্ভব নয়।

বিজ্ঞানের ইতিহাস ওলটপালট করে দেওয়া এবং কোয়ান্টাম মেকানিক্সের ভিত্তিকে চূড়ান্তভাবে মজবুত করার এই অনন্য স্বীকৃতির জন্য ২০২২ সালে তাঁকে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কারে ভূষিত করা হয়। আজকের কোয়ান্টাম কম্পিউটিং ও হ্যাকিং-প্রুফ কোয়ান্টাম ক্রিপ্টোগ্রাফির মতো অত্যাধুনিক প্রযুক্তির দরজাও খুলে গেছে তাঁর এই কালজয়ী পরীক্ষার মাধ্যমেই।

কোয়ান্টাম মেকানিক্স এবং আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের ইতিহাসের অন্যতম একটি রোমাঞ্চকর ও বৈপ্লবিক দিন ১৫ জুন। ১৯৪৭ সালের আজকের এই দিনেই ফ্রান্সে জন্মগ্রহণ করেছিলেন বিখ্যাত ফরাসি পদার্থবিদ আলাঁ আস্পে (Alain Aspect)। কোয়ান্টাম জগতের এই মহান পথপ্রদর্শকের জন্মদিনে তাঁর প্রতি রইল গভীর শ্রদ্ধা ও ভালোবাসা।

#মহাকাশ #মহাবিশ্ব

Physics Term of the Day (15/06/2026)

অসীম সময়ে আমাদের বর্তমান মুহূর্তটি কি মহাবিশ্বে বারবার ফিরে আসবে?
( Will our present moment return in the universe in infinite time?)

ঠিক এই মুহূর্তে আপনি যেভাবে আপনার ঘরের একটি নির্দিষ্ট কোণে বসে মোবাইল স্ক্রিনের দিকে তাকিয়ে গভীর মনোযোগ দিয়ে এই লেখাটি পড়ছেন, ঠিক এই সেটআপটিই আপনার এই অবিকল অনুভূতিসহ আজ থেকে কোটি কোটি বছর পর কি মহাবিশ্বে হুবহু আবার ফিরে আসবে? তাত্ত্বিক পদার্থ বিজ্ঞানের উত্তর হলো - হ্যা। আপনার হুবহু প্রতিরূপ আবারও ঠিক এভাবেই এই লেখাটি পড়বেন। বিষয়টি অবাস্তব মনে হচ্ছে, তাই না? কিন্তু তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞান অনুযায়ী, সময় যদি সত্যিই অসীম হয় এবং মহাবিশ্বের মৌলিক উপাদানগুলোর বিন্যাস যদি নির্দিষ্ট গণ্ডিতে সীমাবদ্ধ থাকে, তবে আপনার কাছে যা এখন অবাস্তব মনে হলো, তা গাণিতিক সত্যে রূপ নিতে পারে। আসুন, আধুনিক কসমোলজি এবং দর্শনের হাত ধরে এই রোমাঞ্চকর থট এক্সপেরিমেন্ট নিয়ে গভীরভাবে বিশ্লেষণ করা যাক:

১৮৯০-এর দশকে বিখ্যাত ফরাসি গণিতবিদ ও পদার্থবিজ্ঞানী অরি পোয়েনকেয়ার একটি অসাধারণ গাণিতিক সূত্র দেন, যা 'পোয়েনকেয়ার রিকারেন্স থিওরেম' নামে পরিচিত। সহজ ভাষায় বিষয়টি বুঝতে একটি তাসের প্যাকেটের কথা ভাবা যাক। একটি তাসের প্যাকেটে বায়ান্নটি তাস থাকে। আপনি যদি তাসগুলোকে বারবার ওলটপালট করতে থাকেন, তবে একটা নির্দিষ্ট সময় পর তাসগুলো আবার ঠিক সেই আগের ক্রমানুসারে চলে আসতে বাধ্য, যেভাবে প্যাকেটটি প্রথম কেনার সময় সাজানো ছিল। কেন? কারণ তাসের সংখ্যা সীমিত, কিন্তু আপনি ওলটপালট করতে পারবেন অসীম বার। পদার্থবিজ্ঞানের ভাষায় একে বলা হয় একটি সিস্টেমের ফেজ স্পেস বা সম্ভাব্য মাইক্রোস্টেটের সীমাবদ্ধতা। আমাদের দৃশ্যমান মহাবিশ্বে পরমাণুর সংখ্যা আনুমানিক 10^{80} টি হলেও, যদি এর সাথে ডার্ক ম্যাটার, ফোটন এবং সামগ্রিক শক্তির কোয়ান্টাম স্টেটকে একটি নির্দিষ্ট সীমানার মধ্যে আবদ্ধ ধরা হয়, তবে তাদের মোট বিন্যাস বা সাজানোর উপায়ও সীমিত হয়ে পড়ে। এবার যদি মহাবিশ্বের হাতে অসীম সময় থাকে, তবে এই সীমিত বিন্যাসগুলো বারবার ওলটপালট করতে করতে এমন এক সময় আসবে, যখন সমস্ত কণা ও শক্তি আবার ঠিক আজকের মতো করেই হুবহু সেজে উঠবে। আর তখনই সৃষ্টি হবে ঠিক আজকের এই মুহূর্তটির একটি অবিকল কার্বন কপি।

সহজ করে বললে, পোইনকেয়ার রিকারেন্স থিওরেম অনুযায়ী, মহাবিশ্বের সমস্ত কণা ও শক্তি যদি অসীম সময়ে আবার ঠিক আজকের দিনের মতো হুবহু একই বিন্যাসে বা কনফিগারেশনে ফিরে আসে, তবে সেই কণাগুলোর সুনির্দিষ্ট বিন্যাসের কারণেই আজকের এই পৃথিবী, আপনার ঘর, আপনার শরীর এবং আপনার মস্তিষ্ক অবিকলভাবে আবার তৈরি হবে। অর্থাৎ, অতীত থেকে কোনো মানুষ মরে গিয়ে ভ্রমণ করে ভবিষ্যতে যাচ্ছে না; বরং কোটি কোটি বছর পর মহাবিশ্বের কণাগুলো ওলটপালট হতে হতে কাকতালীয়ভাবে আবার এমন এক অবিকল পরিবেশ তৈরি করছে, যেখানে আজকের আপনার একটি হুবহু প্রতিরূপ বা 'কার্বন কপি' তৈরি হচ্ছে। যেহেতু সেই নতুন শরীরের মস্তিষ্কের পরমাণুর গঠন, নিউরনের সংযোগ এবং মেমোরি সেলগুলো ঠিক এই মুহূর্তের আপনার মতোই হবে, তাই সে নিজেকে 'আপনি' বলেই অনুভব করবে এবং তার মনে হবে সে এই লেখাটি পড়ছে। এটি পুনর্জন্ম নয়, এটি হলো প্রকৃতির একটি গাণিতিক পুনরাবৃত্তি।

এখানে একটি বড় প্রশ্ন দেখা দেয়। ডার্ক এনার্জি'র কারণে আমাদের মহাবিশ্ব প্রতিনিয়ত চারদিকে তীব্র গতিতে ছড়িয়ে পড়ছে। মহাবিশ্ব যদি চিরকাল এভাবেই বড় হতে থাকে, তবে এর ভেতরের কণাগুলো একে অপরের থেকে অনেক দূরে হারিয়ে যাবে। তারা আর কখনো কাছাকাছি এসে আগের মতো করে চেনা রূপে চেনা জায়গায় ফেরার সুযোগ পাবে না। ফলে, সব কিছু আবার আগের নিয়মে ফিরে আসার এই গাণিতিক সূত্রটি আর খাটবে না।

​কিন্তু আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের কিছু তত্ত্ব অন্য কথা বলে। বিজ্ঞানীরা মনে করেন, আমাদের দৃশ্যমান মহাবিশ্বের একটি নির্দিষ্ট সীমানা বা মহাজাগতিক দিগন্ত রয়েছে। এই সীমানার ভেতরে থাকা সমস্ত তথ্য এবং শক্তির পরিমাণ নির্দিষ্ট ও সীমাবদ্ধ। যদি এই ধারণাটি সত্যি হয়, তবে মহাবিশ্ব যতই প্রসারিত হোক না কেন, একটি নির্দিষ্ট গণ্ডির মধ্যে কণাগুলোর ওলটপালট হওয়ার সুযোগ সব সময়ই থেকে যাবে। আর কেবল তখনই, এই অসীম সময়ের খেলায় কোটি কোটি বছর পর সব কিছুর হুবহু প্রতিরূপ আবার ফিরে আসা গাণিতিকভাবে সম্ভব হতে পারে।

বিজ্ঞানী লুডভিগ বোল্টজম্যান এই অসীম সময়ের ধারণাকে আরও এক ধাপ এগিয়ে নিয়ে যান। মহাবিশ্ব যখন একসময় পুরোপুরি ঠান্ডা, নিথর ও মৃত হয়ে যাবে, যাকে আমরা এনট্রপির সর্বোচ্চ অবস্থার দরুন 'হিট ডেথ' বলি, তখনও শূন্য মহাকাশের কোয়ান্টাম কণাগুলোর এলোমেলো ওলটপালটের কারণে হঠাৎ করেই যেকোনো কিছু তৈরি হয়ে যেতে পারে। কোটি কোটি বছরের সেই অন্তহীন শূন্যতায় এমন এক অবিশ্বাস্য ঘটনা ঘটা অসম্ভব নয়, যেখানে হুট করে মানুষের চেতনার একটি অবিকল কেন্দ্রবিন্দু নিজে থেকেই তৈরি হয়ে যাবে।

শূন্যতার মাঝে তৈরি হওয়া এই সাময়িক কাঠামোতে ঠিক এই মুহূর্তে আপনার মাথায় থাকা সমস্ত স্মৃতি, চিন্তা এবং অনুভূতির একটি নিখুঁত নকল তৈরি হতে পারে। তবে প্রকৃতির নিয়ম অনুযায়ী, তৈরি হওয়ার পরের মুহূর্তেই এই অদ্ভুত অবয়ব আবার মহাকাশের শূন্যতায় মিলিয়ে যাবে। তবুও, অসীম সময়ের স্কেলে ওই একটি ক্ষুদ্রতম সেকেন্ডের জন্যই আপনার বর্তমান চেতনা মহাবিশ্বে আবারও ক্ষণিকের জন্য জেগে ওঠা অসম্ভব কিছু নয়।

কিন্তু সবকিছু কি আসলেই এত চমৎকার? এই ভাবনার একটি অন্ধকার দিকও রয়েছে। বিখ্যাত জার্মান দার্শনিক ফ্রিডরিশ নিশে একে বলেছিলেন অনন্ত প্রত্যাবর্তন। মহাবিশ্ব যদি বারবার হুবহু একই নিয়মে ফিরে আসে, তবে শুধু আপনার আনন্দের দিনগুলোই নয়; আপনার জীবনের সবচেয়ে বড় দুঃখ, কষ্ট, ভুল এবং প্রিয়জনকে হারানোর বেদনাও অসীমকাল ধরে বারবার একইভাবে ফিরে আসবে। আমরা কি তাহলে এক মহাজাগতিক লুপে বন্দি, যেখানে কোটি বছর পর পর আমাদের একই জীবন আবার রি-প্লে করা হবে?

তবে বিজ্ঞান বলছে, এই মুহূর্তটি আবার ফিরে আসতে যে বিশাল সময় লাগবে, তা মহাবিশ্বের বর্তমান বয়সের চেয়েও কোটি কোটি গুণ বেশি। তাই এই চক্র নিয়ে আজ দুশ্চিন্তার কোনো কারণ নেই। বরং প্রকৃতির এই অদ্ভুত নিয়ম আমাদের শেখায় যে, আমাদের বর্তমান মুহূর্তটি চিরদিনের জন্য হারিয়ে যাচ্ছে না। তাই প্রতিটি মুহূর্তকে সচেতনভাবে উপভোগ করাই বুদ্ধিমানের কাজ।

*** এই বিষয়ে অধিকতর জানতে কমেন্টে শেয়ারকৃত মহাবিশ্বের প্রসারণ এবং অসীম সময়ে কণার পুনরাবৃত্তির গাণিতিক হিসাব নিয়ে পদার্থবিজ্ঞানী লিওনার্ড সাসকিন্ড ও তার সহ-গবেষকদের 'Disturbing Implications of a Cosmological Constant' শীর্ষক বিখ্যাত গবেষণাপত্র
পড়ুন।

Right at this moment, the way you are sitting in a specific corner of your room, looking towards the mobile screen, and reading this text with deep concentration, will this exact setup, along with your identical feeling, return exactly to the universe after crores and crores of years? The answer of theoretical physics is - yes. Your exact replica will read this text again just like this. The matter feels unrealistic, right? But according to theoretical physics, if time is truly infinite and the configuration of the fundamental elements of the universe remains limited within a specific boundary, then what felt unrealistic to you now can turn into a mathematical truth. Come, let us analyze deeply about this thrilling thought experiment holding the hands of modern cosmology and philosophy:

In the 1890s, the famous French mathematician and physicist Henri Poincare gave an extraordinary mathematical formula, which is known as 'Poincare Recurrence Theorem'. To understand the matter in simple language, let us think of a pack of cards. There are fifty-two cards in a pack of cards. If you keep shuffling the cards repeatedly, then after a specific time, the cards are bound to come back to that exact previous order, the way the pack was arranged when first buying it. Why? Because the number of cards is limited, but you can shuffle infinite times. In the language of physics, this is called the limitation of a system's phase space or potential microstates. Although the number of atoms in our visible universe is approximately 10^{80}, if dark matter, photons, and the overall quantum state of energy are considered bound within a specific boundary along with it, their total arrangement or ways of organizing also become limited. Now if the universe has infinite time in its hands, while shuffling these limited arrangements repeatedly, a time will come when all particles and energy will dress up exactly like today again. And only then will an exact carbon copy of this very moment be created.

To say it simply, according to the Poincare Recurrence Theorem, if all the particles and energy of the universe return to the exact same arrangement or configuration in infinite time, then due to the specific arrangement of those particles, today's Earth, your room, your body, and your brain will be created exactly the same way. That is, no human from the past is dying and traveling to the future; rather, after crores and crores of years, the particles of the universe are shuffling repeatedly to coincidentally create such an identical environment again, where an exact replica or 'carbon copy' of today's you is being created. Since the atomic structure, neuron connections, and memory cells of the brain of that new body will be exactly like yours of this moment, it will feel itself as 'you' and it will feel like it is reading this text. This is not reincarnation, this is a mathematical repetition of nature.

A big question arises here. Due to 'dark energy', our universe is constantly expanding in all four directions at a fierce speed. If the universe keeps growing like this forever, the particles inside it will get lost far away from each other. They will never get the opportunity to come close again and return to the familiar place in the familiar form. As a result, this mathematical formula of everything returning to the previous rule will no longer work.
But some theories of modern physics say otherwise. Scientists think that our visible universe has a specific boundary or cosmic horizon. The amount of all information and energy inside this boundary is specific and limited. If this concept is true, then no matter how much the universe expands, the opportunity for the particles to shuffle within a specific territory will always remain. And only then, the return of the exact replica of everything after crores and crores of years in this game of infinite time can be mathematically possible.

Scientist Ludwig Boltzmann took this concept of infinite time one step further. When the universe eventually becomes completely cold, stagnant, and dead, which we call 'heat death' due to the highest state of entropy, even then, due to the random shuffling of quantum particles of empty space, anything can get created suddenly. In that endless emptiness of crores and crores of years, it is not impossible for such an unbelievable event to happen, where suddenly an exact center point of human consciousness will get created on its own.

In this temporary structure created in the midst of emptiness, a perfect copy of all the memories, thoughts, and feelings inside your head at this very moment can be created. However, according to the rules of nature, this strange form will disappear again into the emptiness of space the very next moment. Still, on the scale of infinite time, it is not impossible for your current consciousness to wake up again momentarily in the universe for that one smallest second.

But is everything really so wonderful? This thought has a dark side too. The famous German philosopher Friedrich Nietzsche called it eternal return. If the universe repeatedly returns to the exact same rule, then not only the happy days of your life; your biggest sorrow, pain, mistake, and the pain of losing loved ones will also return repeatedly in the same way for infinite time. Are we then trapped in a cosmic loop, where our same life will be re-played every crores of years?

However, science says that the huge time it will take for this moment to return again is crores and crores of times more than the current age of the universe. So there is no reason to worry about this cycle today. Rather, this strange rule of nature teaches us that our current moment is not being lost forever. Therefore, enjoying every moment consciously is the wise thing to do.

*** To know more about this topic, read the famous research paper titled 'Disturbing Implications of a Cosmological Constant' by physicists Leonard Susskind and others about the expansion of the universe and the mathematical calculation of particle recurrence in infinite time, shared in the comments.

#মহাকাশ #মহাবিশ্ব #বিজ্ঞান

বিদ্যুতের দুনিয়ায় 'কুলম্ব' শব্দটির আসল ইতিহাস ও একজন ফরাসি ইঞ্জিনিয়ারের গল্প।

আধুনিক বিজ্ঞান এবং বিদ্যুৎ আবিষ্কারের ইতিহাসের অন্যতম একটি স্মরণীয় দিন ১৪ জুন। ১৭৩৬ সালের আজকের এই দিনেই ফ্রান্সে জন্মগ্রহণ করেছিলেন বিখ্যাত ফরাসি পদার্থবিদ এবং সামরিক প্রকৌশলী শার্ল ওগুস্তাঁ দ্য কুলম্ব (Charles-Augustin de Coulomb)।
আমরা যখন মোবাইল চার্জ করি কিংবা ব্যাটারি কিনি, তখন চার্জের পরিমাণের সাথে অনেকেই কুলম্ব শব্দটি দেখে থাকি। কিন্তু এই কুলম্ব শব্দটির পেছনের আসল ইতিহাস এবং এই ফরাসি ইঞ্জিনিয়ারের গল্পটি সত্যিই দারুণ রোমাঞ্চকর।

আজ থেকে প্রায় আড়াইশত বছর আগে বিজ্ঞানীদের ধারণা ছিল, মহাকর্ষ বলের মতো বিদ্যুৎ বা আধানের আকর্ষণ-বিকর্ষণের পেছনেও কোনো নিয়ম আছে, কিন্তু সেই অদৃশ্য বল পরিমাপ করার কোনো নিখুঁত উপায় বা যন্ত্র কারও জানা ছিল না। শার্ল ওগুস্তাঁ দ্য কুলম্ব পেশায় একজন সামরিক প্রকৌশলী হওয়ার কারণে কাঠামোগত নকশা এবং সূক্ষ্ম পরিমাপের কাজে অত্যন্ত দক্ষ ছিলেন। তিনি নিজেই একটি অত্যন্ত সংবেদনশীল যন্ত্র তৈরি করেন, যার নাম ছিল টুর্শন ব্যালেন্স বা মর্ষন তুলাদণ্ড। একটি সুতোর পাক খোলার বলকে কাজে লাগিয়ে তিনি দুটি চার্জের মধ্যকার অতি ক্ষুদ্র বলও নিখুঁতভাবে মেপে ফেলেন।

এই ঐতিহাসিক পরীক্ষার মাধ্যমে তিনি প্রমাণ করেন যে, দুটি চার্জ বা আধানের মধ্যকার আকর্ষণ বা বিকর্ষণ বলের মান আধান দুটির পরিমাণের গুণফলের সমানুপাতিক এবং তাদের মধ্যকার দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক। পদার্থবিজ্ঞানের ইতিহাসে এই বৈপ্লবিক সূত্রটি কুলম্বের সূত্র (Coulomb's Law) নামে পরিচিত। এই একটি মাত্র আবিষ্কারের মাধ্যমেই মূলত স্থির তড়িৎ বা ইলেকট্রোস্ট্যাটিক্স বিজ্ঞান একটি শক্তিশালী গাণিতিক ভিত্তি পায়।

বিজ্ঞানে তাঁর এই অবিস্মরণীয় অবদানকে চিরস্মরণীয় করে রাখতে বৈদ্যুতিক আধান বা চার্জের আন্তর্জাতিক এককটির নাম রাখা হয়েছে তাঁর নামানুসারেই - কুলম্ব (Coulomb)। আজ ১৪ জুন, আধুনিক বিদ্যুৎ বিজ্ঞানের অন্যতম এই মহান পথপ্রদর্শক ও রূপকারের জন্মদিনে তাঁর প্রতি রইল গভীর শ্রদ্ধা।

#মহাকাশ