ચાર મૂળભૂત બળ

હું તમને આ વિડિઓમાં બ્રહ્માંડના ચાર મૂળભૂત બળો વિશે સમજ આપવા માંગુ છું અને હું ગુરુત્વાકર્ષણથી શરૂઆત કરીશ હું અહીં ગ્રેવિટીથી શરૂઆત કરીશ અને તમારામાંના કેટલાકને આશ્ચર્ય થશે પરંતુ આ ગુરુત્વાકર્ષણ બળ એ ચાર મૂળભૂત બળોમાંનું સૌથી નબળું બળ છે તે આપણને આ ગ્રહમાંથી નીચે પડતું અટકાવે છે તેના કારણે જ ઉપગ્રહ પૃથ્વીની આસપાસ કક્ષામાં પરિભ્રમણ કરે છે પૃથ્વી સૂર્યની આસપાસ પરિભ્રમણ કરે છે અને સૂર્ય આકાશગંગાના કેન્દ્રની આસપાસ પરિભ્રમણ કરે છે અને તેથી જ આ થોડું આશ્ચર્યજનક છે કે ગુરુત્વાકર્ષણ એ ચાર મૂળભૂત બળોમાંથી સૌથી નબળું બળ છે જ્યારે તમે આણ્વીય સ્તરે અથવા પરમાણ્વીય સ્તરે વિચારવાનું શરૂ કરો ત્યારે તે તમને સહજીક લાગશે જો તમે માનવીય સ્તરે વિચારો તો તમારું કમ્પ્યુટર અને તમારી વચ્ચે કોઈક પ્રકારનું ગુરુત્વાકર્ષણ આકર્ષણ હોય છે પરંતુ તમે તેને નોંધી શકતા નથી અથવા તમારા વોલેટ અને સેલફોનની વચ્ચે ગુરુત્વાકર્ષણ આકર્ષણ હોય છે પરંતુ જે રીતે બે ચુંબકો એકબીજાની સાથે આકર્ષાય છે અથવા અપાકર્ષાય છે તે રીતે તમે તે બાબતોને એકબીજાની તરફ ખેંચાતી જોઇ શકતા નથી પરંતુ જો તમે ખૂબ જ નાના સ્તર પર વિચારો તો તે હજુ પણ ઓછું મહત્વ ધરાવે આપણે રસાયણ શાસ્ત્રમાં પણ કોઈવાર ગુરુત્વાકર્ષણની વાત કરી નથી પરંતુ તે ત્યાં છે જો તમે તે માપક્રમ પર વિચારો તો ત્યાં બીજા ઘણા બળો મહત્વના છે આમ ગુરુત્વાકર્ષણ સૌથી નબળું છે હવે આપણે થોડું આગળ વધીએ આ બળની કલ્પના કરવી ખૂબ જ અઘરી છે આપણે તેને weak force કહીશું એટલે કે નિર્બળ બળ અને કોઇકવાર તેને નિર્બળ ન્યુક્લિયર બળ પણ કહેવામાં આવે છે અને તે રેડિયોએક્ટિવ પદાર્થના ક્ષય માટે જવાબદાર છે ખાસ કરીને બીટા પ્લસ અને બીટા માઇનસ કણોના ક્ષય માટે જવાબદાર છે હું તમને તેનો એક ઉદાહરણ આપીશ.ધારો કે મારી પાસે સિઝિયમ 137 છે અહીં 137 નો અર્થ એવો થાય કે તેની પાસે 137 પ્રોટોન અથવા ન્યુટ્રોન છે જો તમે પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યાનો સરવાળો કરો તો તમને 137 મળે અને તે સિઝીયમ છે તેથી તેની પાસે 55 પ્રોટોન છે હવે આ સિઝીયમનો એક ન્યુટ્રોન,પ્રોટોનમાં રૂપાંતરીત થશે અને નિર્બળ તેના માટે જવાબદાર છે હું અહીં વધુ ઊંડાણમાં જઈશ નહીં કારણ કે તેની ગણતરી ખૂબ જટિલ છે હું ફક્ત તમને અહીં એક ઉદાહરણ આપવા માંગુ છું. તેમાંનો એક ન્યૂટોન પ્રોટોનમાં રૂપાંતરિત થશે હવે આપણી પાસે એક વધારાનો પ્રોટોન હશે પરંતુ આ 137 પ્રોટોન અથવા ન્યુટ્રોનની સંખ્યા સમાન જ રહે હવે તમારી પાસે અહીં વધારાના ન્યુટ્રોનની જગ્યાએ વધારાનું પ્રોટોન છે અને હવે આ જુદો પરમાણુ થશે અને તે બેરિયમ છે આ રૂપાંતરણ દરમ્યાન તે ઇલેક્ટ્રોન અને વિદ્યુતભારવિહીન ન્યુટ્રિનોનું ઉત્સર્જન હવે આ વિદ્યુતભારવિહીન ન્યુટ્રિનો શું છે? તેના ઊંડાણમાં હું જઈશ નહિ પરંતુ આ બધા મૂળભૂત કણો છે અહી આ નિર્બળ બળ છે જેને આપણે weak force કહીશું સામાન્ય રીતે આપણે તેને જાણતા નથી વસ્તુઓ એકબીજાને ખેંચે કે વસ્તુઓ એકબીજાને ધક્કો મારે આ તે પ્રકારનું નથી હવે ગુરુત્વાકર્ષણ બળ એ નિર્બળ બળની સાપેક્ષમાં કેટલું નબળું છે તેની સમજ આપવા નિર્બળ બળ એ 10 ની 25 ઘાત ગુણ્યા ગુરુત્વાકર્ષણની પ્રબળતા થશે 10 ની 25 ઘાત ગુણ્યા ગુરુત્વાકર્ષણની પ્રબળતા હવે તમે કહેશો કે જો આ પ્રબળ હોય તો આ પૃથ્વીની સાપેક્ષે આપણા પર અને ગ્રહ પર કઈ રીતે કાર્ય કરે છે? આકાશ ગંગા વચ્ચેના અંતર માટે ગુરુત્વાકર્ષણ બળ ની જેમ જ આ બળ કેમ કાર્ય કરતું નથી અને તેનું કારણ એ છે કે આ નિર્બળ બળ ખૂબ જ ઓછા અંતર માટે લાગુ પાડી શકાય તે ખૂબ જ ઓછા અંતર માટે લાગુ પાડી શકાય આમ તે ગુરુત્વાકર્ષણ બળ કરતાં ખૂબ જ મજબૂત હોવા છતાં તેને ખૂબ જ સૂક્ષ્મ માપક્રમ માટે લાગુ પાડી શકાય જો તમે તે માપક્રમની ઉપર જાવ તો તે અદૃશ્ય થઈ જશે હવે પછીનું બળ ખૂબ જ મહત્વનું છેજેની સાથે તમે પરિચિત છો મોટા ભાગના રસાયણશાસ્ત્રમાં તે મહત્વનો ભાગ ભજવે છે અને આપણે જે વિદ્યુત ચુંબકત્વ સાથે કામ કરીએ છીએ તેમાં પણ તે મહત્વનું છે અને તે વિદ્યુતચુંબકીય બળ છે તે વિદ્યુતચુંબકીય બળ છે વિદ્યુતચુંબકીય બળ એટલે કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફોર્સ અને ફક્ત તમને સમજ આપવા માટે તે 10 ની 36 ઘાત ગુણ્યાં ગુરુત્વાકર્ષણ બળની પ્રબળતા છે 10 ની 36 ઘાત ગુણ્યા ગુરુત્વાકર્ષણની પ્રબળતા એટલે કે તે નિર્બળ બળ કરતાં 10ની 11 ઘાત જેટલું પ્રબળ છે આપણે અહીં ખૂબ જ મોટી સંખ્યાઓની વાત કરી રહ્યા છીએ પછી તે આની સાપેક્ષે આ હોય કે આની સાપેક્ષે ગુરુત્વાકર્ષણ હોય અને તમે તેના પરથી કહી શકો કે વિદ્યુત ચુંબકીય બળ એ કલ્પના પણ ન કરી શકાય તેટલું મજબૂત બળ છે તો પછી તેને ગુરુત્વાકર્ષણ બળની જેમ શા માટે મેક્રો સ્કેલ પર લાગુ ન પાડી શકાય ખરેખર તો વિદ્યુતચુંબકીય બળને ખૂબ જ મોટા અંતર માટે લાગુ પાડી શકાય કે નહીં તેના વિશે કઈ નથી વાસ્તવમાં આપણે જેટલો ભાર દળ પર આપીએ છીએ તેટલું બળ ચુંબકત્વ અથવા કુલંબના વીજભાર પર આપતા નથી અહીં ગુરુત્વાકર્ષણબળ એ વિદ્યુતચુંબકીય બળ કરતાં ખૂબ જ નબળું બળ છે તો પણ દળને ખૂબ જ મોટા અંતર માટે લાગુ પાડી શકાય વિદ્યુતચુંબકીય બળ આકર્ષી અને અપાકર્ષિ બંને પ્રકારનું હોય છે અને તેઓ એકબીજાને દૂર કરે છે તેથી મોટા ભાગના દ્રવ્ય વિદ્યુતીય રીતે તટસ્થ હોય છે માટે તમને એટલા બધા વીજભાર જોવા મળતા નથી હવે તમને કદાચ થશે કે તેને વિદ્યુતચુંબકીય બળ શા માટે કહેવામાં આવે છે? રોજીંદા જીવનમાં ઉપયોગી એવું કુલંબ બળ અથવા સ્થિત વિદ્યુત બળ સાથે તમે પરિચિત છો ધન વીજભાર અથવા સમાન વીજભારો એકબીજાથી અપાકર્ષણ પામે છે અને જો આ ઋણ વીજભાર હોય તો તે જ સમાન બાબત થશે અને અસમાન વીજભાર વિજાતીય વીજભાર એકબીજા પ્રત્યે આકર્ષાય છે આપણે તે ઘણી બધી વાર જોઈ ગયા આ કુલંબ બળ છે અથવા સ્થિત વિદ્યુત બળ છે સ્થિત વિદ્યુત બળ એટલે કે ઇલેક્ટ્રોસીટી કોસ અને બીજી તરફ તમારી પાસે ચુંબકવાળો ભાગ છે તમે કદાચ તમારા ફ્રીજ સાથે ચુંબક વડે રમ્યા હશો ચુંબકમાં પણ સમાન ધ્રુવો વચ્ચે અપાકર્ષણ થાય છે અને અસમાન ધ્રુવો વચ્ચે આકર્ષણ થાય છે તો તેને એક જ બળ શા માટે કહેવાય છે? ફરીથી હું અહીં ઊંડાણમાં જઈશ નહિ પરંતુ કુલંબ બળ અથવા સ્થિત વિદ્યુત બળ અને ચુંબકીય બળ તે બંને સમાન છે ફક્ત તેને જુદી જુદી સંદર્ભ ફ્રેમમાં જોવામાં આવે છે હું તેના ઊંડાણમાં જઈશ નહીં પરંતુ અત્યારે એટલું યાદ રાખો કે તેઓ એકબીજા સાથે જોડાયેલા છે તેઓ એકબીજાની સાથે કઈ રીતે જોડાયેલા છે તે કદાચ આપણે ભવિષ્યના વિડીઓમાં જોઈશું.હવે સૌથી મજબૂત બળ અને તેનું નામ પણ એ જ પ્રમાણે છે અને તે પ્રબળ બળ છે strong force કદાચ હજુ સુધી તમે તેને રસાયણશાસ્ત્રના વર્ગમાં જોયું હશે નહીં પરંતુ મોટેભાગે તે ત્યાં જ લાગુ પડે છે તેના માટે આપણે હિલિયમનો પરમાણુ જોઈએ અને હિલિયમના પરમાણુ પાસે તેના ન્યૂક્લીયસમાં 2 પ્રોટોન હોય છે અને તેની પાસે 2 ન્યુટ્રોન પણ હોય છે અને 2 ઇલેક્ટ્રોન તેની આસપાસ પરિભ્રમણ કરતા હોય છે હવે જ્યારે તમે સૌ પ્રથમ રસાયણશાસ્ત્રના ક્લાસમાં આ હિલિયમ પરમાણુના મોડલનો અભ્યાસ કરો ત્યારે કદાચ તમને આ પ્રશ્ન થયો હશે આપણે અહીં એ જોઈ શકીએ છીએ કે શા માટે આ ઇલેક્ટ્રોન ન્યૂક્લિયસ તરફ આકર્ષાયેલા હોય છે? ઇલેક્ટ્રોન ઋણ વીજભારિત હોય છે અને આ ન્યૂક્લિયસનો પરિણામી વીજભાર ધન હોય છે પરંતુ તમને કદાચ એ પ્રશ્ન થઈ શકે જેને મોટાભાગના કેમેસ્ટ્રીના ક્લાસમાં સમજાવવામાં આવતું નથી કે આ બંને ધન વીજભારો એકબીજાની પાસે આવેલા છે જો ત્યાં ફક્ત વિદ્યુતચુંબકીય બળ લાગતું હોય અથવા જો ત્યાં ફક્ત કુલંબ બળ જ લાગતું હોય તો આ બંને વીજભાર એકબીજાથી દૂર જતા રહે છે. તેમની વચ્ચે અપાકર્ષણ થશે પરંતુ આ બંને વીજભાર એકબીજાને ચોંટીને રહેલા છે તેનું મુખ્ય કારણ એ જ છે કે ત્યાં કોઈંક એવું બળ હશે જે આ વિદ્યુત ચુંબકીય બળ કરતાં પણ વધારે મજબૂત હોય જે આ ખૂબ જ ઓછા અંતર પર લાગુ પડે છે માટે જો આ પ્રોટોન એકબીજાની ખૂબ જ નજીક આવેલા હોય અને આ પ્રબળ બળને ખૂબ જ ઓછા અંતર પર લાગુ પાડી શકાય તો અહીં તેમની વચ્ચે પ્રબળ બળ લાગશે તેમની વચ્ચે લાગતુ પ્રબળ બળ તેમને એકબીજાની સાથે ચોંટેલા રાખે છે હવે જો તેને ગુરુત્વાકર્ષણના સંદર્ભમાં વિચારીએ તો તે 10 ની 38 ઘાત ગુણ્યાં ગુરુત્વાકર્ષણની પ્રબળતા છે 10 ની 38 ઘાત ગુણ્યા ગુરુત્વાકર્ષણની પ્રબળતા અથવા તે વિદ્યુતચુંબકીય બળ કરતાં 100 ગણું મજબૂત છે આમ પ્રબળ સૌથી વધારે મજબૂત હોવા છતાં તમે તેને જોઈ શકતા નથી કારણ કે તેની પ્રબળતા ખૂબ જ ઝડપથી પતી જાય છે જ્યારે તમે ખુબ જ મોટી ત્રિજ્યા ધરાવતા ન્યૂક્લિયસ તરફ જાઓ ત્યારે તેની પ્રબળતા દૂર થઈ જાય છે વિદ્યુત ચુંબકીય બળને ગુરુત્વાકર્ષણ બળની જેમ ખૂબ જ મોટા અંતર માટે લાગુ પાડી શકાતું નથી કારણ કે તમે જે રીતે બ્રહ્માંડમાં દળને જુઓ છો તેરીતે વીજભારને જોતા નથી કારણ કે વીજભારો એકબીજાને દૂર કરે છે તેઓ એકબીજાને તટસ્થ બનાવે છે જો મારી પાસે ખૂબ મોટો ધન વીજભાર હોય અને એક ખૂબ મોટો ઋણ વીજભાર હોય તો તેમની વચ્ચે આકર્ષણ થશે અને પછી તે બંને ભેગા મળીને એક ખૂબ જ મોટો તટસ્થ વીજભાર બનાવે.હવે આ તટસ્થ વીજભાર બીજી કોઈપણ વસ્તુ સાથે આંતરક્રિયા કરતો નથી જ્યારે ગુરુત્વાકર્ષણ બળમાં જો તમારી પાસે એક દળ હોય અને બીજું દળ હોય તો આ બંને દળોની વચ્ચે આકર્ષણ થશે અને જો તે બંને દળો ભેગા થઈ જાય તો તેઓ બાકીના દળને ખૂબ જ સારી રીતે આકર્ષી શકે આમ તે બાકીની બાબતોને આકર્ષવાનું ચાલુ રાખશે અને તેથી જ ગુરુત્વાકર્ષણ બ્રહ્માંડમાં ખૂબ જ મોટી વસ્તુઓ પર લાગુ પાડી શકાય.