নিউটনের অভিকর্ষতত্ত্ব ও গতির সূত্রগুলো বাড়িয়ে দেয় পদার্থবিজ্ঞানের সীমা, সেগুলো দিয়ে চমৎকার ব্যাখ্যা করা যায় সৌরজগত; আইনস্টাইন পদার্থবিজ্ঞানের সীমা আরো বাড়িয়ে দেন, বাড়িয়ে দেন সৌরজগত ছাড়িয়ে অসীমে, তাঁর আপেক্ষিকতাতত্ত্বের সাহায্যে পদার্থবিজ্ঞান ব্যাখ্যা করতে পারে অনেক দ্রুত গতির ব্যাপারগুলো, বহু দূরকে, মহাবিশ্বের নক্ষত্রপুঞ্জের অতিতীব্র শক্তিকে । নিউটনের এলাকা ছিলো নক্ষত্র ও গ্রহের এলাকা, আইনস্টাইনের এলাকা সমগ্র মহাবিশ্ব । বিজ্ঞানের সীমা বাড়াতে গিয়ে আইনস্টাইন ছেড়ে দেন নিউটনের স্থান ও কালের ধারণা। নিউটনের দৃষ্টিতে স্থান ও কাল স্থির অটল, তাতে কোনো পরিবর্তন নেই; তাঁর মতে, ‘ধ্রুব, সত্য ও গাণিতিক সময় (কাল) নিজে, ও নিজের স্বভাবে, অপরিবর্তিত রূপে প্রবাহিত হয় বাইরের কোনো কিছুর সাথে সম্পর্ক না রেখে।’ এ-ধারণা বাদ দেন আইনস্টাইন, একে তাঁর মনে হয় অগভীর ও বিভ্রান্তিকর। তিনি উদ্ঘাটন করেন মহাবিশ্বের এক নতুন রূপ। এ-কাজ করেন তিনি দু-ধাপে; প্রথমে “বিশেষ আপেক্ষিকতাতত্ত্ব’-এর সাহায্যে, তারপর সাধারণ আপেক্ষিকতাতত্ত্ব’-এর সাহায্যে। আইনস্টাইনের বিশেষ আপেক্ষিকতাতত্ত্বের সারকথা হচ্ছে : সুষম গতিশীল সব দর্শকের জন্যে পদার্থবিজ্ঞানের সূত্ররাশি অভিন্ন। এ-তত্ত্বেই রয়েছে তাঁর বিখ্যাত সমীকরণটি, ই=এমসি^২, তবে এর যে-ধারণাটি সাধারণের কাছে বেশ অবোধ্য মনে হয়, তা হচ্ছে স্থানকালের ধারণা। সাধারণ বোধে স্থান ও কাল দুটি ভিন্ন ধারণা, কিন্তু বিশেষ আপেক্ষিকতাতত্ত্বে ধারণা দুটি সমন্বিত- দুটি কাজ করে এক সাথে, একটি ছাড়া আরেকটি নেই।

আগে বিজ্ঞানীদের, এবং সকলের, কাছে স্থান ও কাল ছিলো মহাবিশ্বের দুটি পৃথক বৈশিষ্ট্য, যে-দুটির মধ্যে কোনো সম্পর্ক নেই, স্থান আছে স্থানের জায়গায় কাল আছে কালের জায়গায়। নিউটনের কাছে এ-দুটি সম্পূর্ণ পৃথক ব্যাপার; কিন্তু আইনস্টাইনের কাছে মহাবিশ্বের সব ঘটনা ঘটে বিশেষ স্থানকালে, স্থানের সাথে সব সময়ই জড়িয়ে থাকে কাল; স্থান ও কাল পরস্পর অচ্ছেদ্য । মনে হ’তে পারে এটা আর এমন কী ব্যাপার, ঘটনা ঘটার তো একটা সময় থাকবেই, আর কোনো-না-কোনো স্থান লাগবেই; কিন্তু আইনস্টাইনের কাছে কোনো ঘটনা ঘটে বিশেষ স্থানকালে, স্থান ও কাল উভয়েরই ভেতরে। তিনি এমন সংঘটনকে বলেন ‘ঘটনা’। আমরা কোনো ঘটনাকে চিহ্নিত করি এটা দেখে যে ঘটনাটি কোথায় (স্থান) ঘটলো, আর কখন (কাল) ঘটলো। এই ঘটনাগুলো সৃষ্টি করে ‘স্থানকাল’। স্থানকাল হচ্ছে চারমাত্রিক এক সংশয়, যাতে আছে স্থানের তিনটি মাত্রা (দৈর্ঘ্য, প্রস্থ, বেধ) আর কালের একটি মাত্রা। স্থানকালের অচ্ছেদ্য সম্পর্ক প্রথমে বেশ ধাঁধার মতো লাগে- বোঝা যায় না; বোঝার জন্যে একটি বিষয় বিবেচনা করা যাক। আমরা কোনো বিশেষ সময়ে ঘটতে দেখি যে-সব ঘটনা, সেগুলো কি আসলেই একই সময়ে ঘটে? আমরা কোনো কিছু দেখি ওই বস্তু থেকে চোখে আলো এসে ঢুকলে । আলো অত্যন্ত দ্রুত চলে, তবে তার গতিরও সীমা আছে । তাই বহু বহু দূরে যে-সব ঘটনা ঘটে, সেগুলো আমরা কখনো একই সময়ে দেখতে পাই না। অতিশয় দূরের বস্তুকে দেখি অতীতে তারা যেমন ছিলো, তেমন; এখন যেমন আছে, তেমন নয়। যখন চাঁদের দিকে তাকাই, দেখতে পাই এক মিনিট আগের চাঁদ; সূর্যের দিকে তাকালে দেখি আট মিনিট আগের সূর্য । তারার দিকে তাকালে দেখতে পাই অনেক অনেক বছর আগের পুরোনো তারা। সিরিয়াস বা লুব্ধক তারাটির দিকে তাকালে দেখতে পাই আট বছর আগে তারাটি যেমন ছিলো। তাই যখন মহাশূন্যের দিকে তাকাই, আমরা তাকাই অতীতের দিকে।

১৯০৫ থেকে ১৯১৫ অব্দের মধ্যে আইনস্টাইন সীমা বাড়িয়ে দেন তাঁর বিশেষ আপেক্ষিকতাতত্ত্বের; তিনি গ্রহণ করেন ‘ত্বরিত দর্শক’, অর্থাৎ যে-দর্শক স্থির হয়ে নেই এক স্থানে, যার ঘটছে ত্বরণ (বিশেষ সময়ে গতি পরিবর্তনের হার) ও বিকাশ ঘটান সাধারণ আপেক্ষিকতাতত্ত্বের । এ-তত্ত্বে তিনি বিচার করেন অভিকর্ষঃ প্রথমেই প্রশ্ন তোলেন নিউটনের ভর ও জাড্য ধারণা দুটি সম্পর্কে;- দেখেন নিউটন ভরকে একভাবে গ্রহণ করেছেন অভিকর্ষতত্ত্বে, এবং অন্যভাবে গ্রহণ করেছেন গতির দ্বিতীয় সূত্রে। নিউটন গতির দ্বিতীয় সূত্রে কোনো বস্তুর ওপর বিশেষ বল প্রয়োগ ক’রে বস্তুটির ত্বরণ মেপে নির্ণয় করেন বস্তুটির ডর; একে বলেন বস্তুটির ‘জাড্যভর’। আবার ওই বস্তুটিকে তিনি ওজন করেন। ওজন এক ধরনের বল; কেননা বস্তুটির ওজন (এক কেজি, এক টন প্রভৃতি) হচ্ছে সেই অভিকর্ষ, যা দিয়ে পৃথিবী বস্তুটিকে টানছে নিজের দিকে । ওজন হচ্ছে অভিকর্ষ । এভাবে তিনি বস্তুটির যে-ভর মাপেন, তাকে বলা হয় বস্তুটির ‘আভিকর্ষিক ভর’। নিউটন মনে করতেন বস্তুর জাড্যভর ও আভিকর্ষিক ভর একই জিনিশ । গ্যালিলিও ও তাঁর নিজের নিরীক্ষা থেকে তিনি সিদ্ধান্তে পৌঁচেছিলেন যে পৃথিবীর কাছাকাছি সব ভর একই ত্বরণে নিচের দিকে পড়ে। জাড্যভর আর আভিকর্ষিক ভর যে একই জিনিশ এটা কি কোনো আকস্মিক ব্যাপার? এটা প্রশ্ন জাগিয়ে তোলে আইনস্টাইনের মনে ৷ তিনি সিদ্ধান্তে পৌঁছেন এটা কোনো আকস্মিক ব্যাপার নয়; এটা মহাবিশ্বের এক মৌল সত্য । তিনি এটাকে ‘সমতুল্যতানীতি’ নাম দিয়ে গ্রহণ করেন তাঁর সাধারণ আপেক্ষিকতাতত্ত্বে।

মনে করা যাক জানালাহীন একটি মহাকাশযানে আছে একটি লোক, এবং মহাকাশযানটি এখনো আছে পৃথিবীতে। সে তার হাত থেকে মহাকাশযানে কয়েকটি জিনিশ ফেলে, সেগুলোর ত্বরণ মাপে, দেখতে পায় সেগুলো নিচে পড়ছে একই ত্বরণে । এবার মনে করা যাক লোকটিসহ, এবং লোকটির অজান্তে, একই ত্বরণে মহাকাশযানটিকে পাঠিয়ে দেয়া হলো মহাশূন্যে । লোকটি তখনও হাত থেকে জিনিশগুলো ফেলছে, সেগুলোর ত্বরণ মাপছে, দেখতে পাচ্ছে ত্বরণের কোনো বদল হচ্ছে না । লোকটি শুধু যদি জানালা দিয়ে তাকাতে পারে তাহলেই সে বুঝবে সে পৃথিবী ছেড়ে গেছে। তার পক্ষে পরীক্ষানিরীক্ষা ক’রে অভিকর্ষের বলের ক্রিয়া ও রকেটের ইঞ্জিনের বলের ক্রিয়ার মধ্যে পার্থক্য বোঝা সম্ভব হবে না। আবার মনে করা যাক একটি লোক মাটিতে দাঁড়িয়ে দেখছে একটি জিনিশ নিচে পড়ছে। স্থানকালে তার কাছে মনে হবে জিনিশটি নিচে পড়ছে একটি বক্ররেখায় । কেনো এমন মনে হবে? তার কারণ জিনিশটির ত্বরণ ঘটছে ৷ এখন মনে করা যাক যে লোকটিও নিচে পড়ছে জিনিশটির সাথে । তখন লোকটির মনে হবে জিনিশটি বক্ররেখায় নিচে না প’ড়ে পড়ছে সরলরেখায় । জিনিশটি ও লোকটি একই সাথে একই ত্বরণে নিচে পড়ছে ব’লে লোকটির মনে হবে জিনিশটির ত্বরণ ঘটছে না । সমতুল্যতার এ-নীতি বেশ সরল, কিন্তু এর ফলাফল অসামান্য । নিউটন মনে করেছিলেন সব অবস্থায়ই অভিকর্ষ বল; কিন্তু অবাধ মুক্তভাবে নিচে পড়লে মনে হবে অভিকর্ষ ব’লে কিছু নেই । নিউটনের কাছে অভিকর্ষ ছিলো।

রহস্যপূর্ণ ব্যাপার, তবে তিনি তার ক্রিয়া বর্ণনা করেছিলেন; আর আইনস্টাইনের কাছে নিচ দিকে পড়া কোনো রহস্যপূর্ণ ব্যাপার নয়। তাঁর কাছে নিচে পড়া হচ্ছে স্থানকালে বস্তুর স্বাভাবিক গতি । তাই তাঁর কাছে অভিকর্ষ কোনো বল নয় । কিন্তু তাহলে চাঁদ কেনো ঘুরছে পৃথিবীর চারদিকে? আর পৃথিবীর চারদিকে ঘোরাই হয় যদি চাঁদের স্বাভাবিক গতি, তাহলে চাঁদ কেনো সরল রেখায় না চ’লে ঘুরছে বক্রভাবে? এটা বোঝার জন্যে যেতে হবে জ্যামিতিতে।

নিউটন জানতেন জ্যামিতি আছে একটিই, সেটি ইউক্লিডীয়; তাই মহাবিশ্বের জ্যামিতি ইউক্লিডীয়; তবে আইনস্টাইন এমন কোনো পূর্বধারণা পোষণ করেন নি, তিনি মনে করেছেন মহাবিশ্বের জ্যামিতি কেমন, তা বের করতে হবে নিরীক্ষা ক’রে। পুরোনো মিশরীয়দের জমি পরিমাপের রীতিনীতি দেখে জ্যামিতির বিকাশ ঘটিয়েছিলো গ্রিকরা, যা বিধিবদ্ধ করেন ইউক্লিড । অনেক শতাব্দী ধ’রে ইউক্লিডের জ্যামিতিই ছিলো একমাত্র ও চূড়ান্ত জ্যামিতি । ইউক্লিডীয় জ্যামিতি হচ্ছে সমতলীয় জ্যামিতি, যাতে সমান্তরাল রেখা চিরসমান্তরাল, আর ত্রিভুজের তিন কোণের সমষ্টি ১৮০ ডিগ্রি । ১৮২৯ অব্দে নিকোলাই লোবাশেভস্কি বিকাশ ঘটান অন্য একরকম জ্যামিতি, যার নাম ‘পরাবৃত্তিক জ্যামিতি’। এ-জ্যামিতি বাঁকা; আর এতে ত্রিভুজের তিন কোণের সমষ্টি সব সময়ই ১৮০ ডিগ্রির কম । পরাবৃত্তিক জ্যামিতি অসীম, কেননা এর সমান্তরাল রেখা কখনো মিলিত হয় না। পরাবৃত্তিক ও সমতল জ্যামিতিকে বলা হয় ‘মুক্ত জ্যামিতি’। ১৮৫৪ অব্দে গিয়র্গ রাইমান বের করেন আরেক জ্যামিতি, যাতে সমান্তরাল রেখা বাড়তে বাড়তে গিয়ে মিলিত হয় এক স্থানে । এটা বোঝা যাবে পৃথিবীর অক্ষ ও দ্রাঘিমা রেখার কথা ভাবলে । বিষুবরেখার ওপর যদি দুটি লম্বরেখা নিই, তাদের বাড়াতে থাকি সমান্তরালভাবে, এক সময় দেখা যাবে ওই সমান্তরাল রেখা দুটি মিলিত হয়েছে মেরুবিন্দুতে। এখানে ত্রিভুজের তিন কোণের সমষ্টি ১৮০ ডিগ্রির থেকে বেশি। এ-জ্যামিতিকে বলা হয় ‘বতুল জ্যামিতি’, বা ‘বদ্ধ জ্যামিতি’। তাই আইনস্টাইনের সামনে ছিলো তিন রকম জ্যামিতি, যেখানে নিউটনের সামনে ছিলো একটি । এ-তিন রকম জ্যামিতির মধ্যে কোনটি খাটে মহাবিশ্বের সাথে, আর সেটির সাথে অভিকর্ষের সম্পর্ক কেমন?

নিউটন ধ’রে নিয়েছিলেন মহাবিশ্ব সমতল, তাই মহাবিশ্বে দেখেছিলেন এক রহস্যপূর্ণ বল, যাকে তিনি বলেছেন অভিকর্ষ; আইনস্টাইন মনে করেন মহাবিশ্ব বক্র, বক্র ব’লেই মহাবিশ্বের বিভিন্ন বস্তু ঘোরে বক্রপথে, তাই তাঁর মহাবিশ্বে অভিকর্ষের দরকার পড়ে না। এটা শুধু তাঁর অনুমান নয়, নিরীক্ষার সাহায্যে এটা প্রমাণ করা সম্ভব, ও প্রমাণিত হয়েছে । মহাবিশ্বের স্থানকালের বক্রতা কেমন, এবং কেনোই বা তা বক্র? আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতাতত্ত্বে স্থানকালের জ্যামিতি নির্ধারিত হয় ভরের বণ্টন ও শক্তির দ্বারা । কোনো বিশাল ভরের বস্তু তার সন্নিকট স্থানকালে সৃষ্টি করে বক্রতা। ওই বক্রতার ফলেই ঘটে ত্বরিত গতি । নিউটন বলেন ত্বরণ ঘটে অভিকর্ষের ফলে; আর আইনস্টাইন বলেন স্থানকাল বক্র ব’লেই ঘটে ত্বরণ; এটা কোনো রহস্যপূর্ণ অভিকর্ষের ফলে ঘটে না । আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতাতত্ত্ব এও ভবিষ্যদ্বাণী করে যে স্থানকালের বক্রতার ফলে বেঁকে যাবে আলোকরশ্মিও, সরলরেখায় চলতে পারবে না । নিরীক্ষার সাহায্যে এ-ভবিষ্যদ্বাণীও প্রমাণিত হয়েছে, দেখা গেছে সূর্যের ভরের ফলে সুদূর তারার আলোকরশ্মি সূর্যের কাছাকাছি বেঁকে যায়। গ্রহগুলোর কক্ষপথ কেনো বক্র? আইনস্টাইনের তত্ত্বানুসারে গ্রহগুলো স্থানকালে তাদের স্বাভাবিক-গতিতে সরল রেখায়ই চলে; কিন্তু আমরা তাদের কক্ষপথগুলোকে বাঁকা দেখি, যেহেতু স্থানকালই বাঁকা। সূর্যের কাছাকাছি গ্রহগুলোর কক্ষপথ বেশি বাঁকা; সূর্য থেকে যতো দূরে যাওয়া যায়, বক্রতা কমতে থাকে; তাই পৃথিবীর কক্ষপথ অনেক বেশি বাকা বৃহস্পতির কক্ষপথের থেকে।

আইনস্টাইনের আপেক্ষিকতাতত্ত্ব শুধু সৌরলোকেই খাটে না, খাটে সারা মহাবিশ্বেই । এর সাহায্যে আমরা ধারণা করতে পারি, এমনকি কল্পনায় দেখতে পারি মহাবিশ্বের জ্যামিতি । আমরা জানি জ্যামিতি আছে তিন রকম – পরাবৃত্তিক, বতুল, আর সমতল; এর মধ্যে কোন জ্যামিতি প্রয়োগ করতে হবে মহাবিশ্বে, সে-সম্পর্কে আইনস্টাইন কিছু বলেন নি, শুধু বলেছেন এটা দেখতে হবে পরীক্ষা ক’রে । ১৯১৭ অব্দে আইনস্টাইন তাঁর আপেক্ষিকতাতত্ত্ব প্রয়োগ ক’রে তৈরি করেন মহাবিশ্বের একটি বদ্ধরূপ, বদ্ধ জ্যামিতির মহাবিশ্ব; এতে মহাবিশ্ব অনন্ত অসীম নয়, বদ্ধ সসীম । খুবই বড়ো, প্রকাণ্ড, ভুল করেছিলেন এ-মহাবিজ্ঞানী; একে পরে তিনি বলেন তাঁর জীবনের প্রধানতম ভুল। নিউটনের মহাবিশ্ব অসীম অনন্ত; আইনস্টাইনের মহাবিশ্ব অনেকটা আরিস্ততলের মহাবিশ্বের মতো বদ্ধ, সসীম আপেক্ষিকতাতত্ত্ব যদিও নির্ভুল, কিন্তু তা তিনি প্রয়োগ করেন ভুলভাবে; এবং তৈরি করেন একটি বদ্ধ মহাবিশ্বকাঠামো। তবে তাঁর ওই বদ্ধমহাবিশ্বকাঠামো প্রস্তাবের কয়েক বছরের মধ্যেই জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা আবিষ্কার করেন যে সম্প্রসারিত হচ্ছে মহাবিশ্ব। এটা ধরা পড়ে যখন তাঁরা গ্যালাক্সি বা নক্ষত্রপুঞ্জগুলোর বেগ ও দূরত্ব নিয়ে গবেষণা শুরু করেন। ১৯১২ অব্দে ভেস্টো এম স্নিফার (১৮৭৫-১৯৬৯) আবিষ্কার করেন যে অ্যান্ড্রোমিডা নক্ষত্রপুঞ্জটি আমাদের দিকে সেকেন্ডে ১৭০ কিলোমিটার বেগে ছুটে আসছে। ১৯২৮ অব্দের মধ্যে স্লিফার হিশেব করেন ৪০টিরও বেশি নক্ষত্রপুঞ্জের বেগ, এবং দেখেন অধিকাংশ নক্ষত্রপুঞ্জই দূরে চলে যাচ্ছে আমাদের মিল্কি ওয়ে নক্ষত্রপুঞ্জ বা ছায়াপথ থেকে। একই সময়ে এডুইন পি হাবেল (১৮৯৯-১৯৫৩) হিশেব করেন কয়েকটি নক্ষত্রপুঞ্জের দূরত্ব। তিনি নক্ষত্রপুঞ্জগুলোর দূরে স’রে যাওয়ার একটি সূত্রও আবিষ্কার করেন, যাকে বলা হয় ‘হাবেলের সূত্র’। তাঁর সূত্র বলে যে-নক্ষত্রপুঞ্জগুলো যতো বেশি দূরে সেগুলো দূরে স’রে যায় ততো বেশি বেগে । এ-নক্ষত্রগুঞ্জগুলো মহাগর্জনের সময় থেকেই ছুটে চলছিলো বেশি বেগে, তাই বেশি দূরে চ’লে গেছে, এবং ছুটছে বেশি বেগে ৷ মহাবিশ্ব সৃষ্টি হয়ে চলছে আজো, বেড়ে চলছে মহাবিশ্ব; একবার কেউ তৈরি ক’রে একে চিরকালের জন্যে স্থির অটল বদ্ধ ক’রে রাখে নি।