History of classical mechanics
এই নিবন্ধটি ধ্রুপদী বলবিজ্ঞানের ইতিহাস নিয়ে আলোচনা করে। প্রাচীন গ্রীক দার্শনিকরা, বিশেষত অ্যারিস্টটল, প্রথম প্রস্তাব করেছিলেন যে বিমূর্ত নীতিগুলি প্রকৃতিকে পরিচালনা করে। অ্যারিস্টটল অন দ্য হেভেনস-এ যুক্তি দিয়েছিলেন যে, স্থলজ বস্তুগুলি তাদের "প্রাকৃতিক স্থানে" উত্থিত বা পতিত হয় এবং একটি আইন হিসাবে সঠিক অনুমান হিসাবে উল্লেখ করেছেন যে কোনও বস্তুর পতনের গতি তার ওজনের আনুপাতিক এবং এটি যে তরলের মধ্য দিয়ে পড়ছে তার ঘনত্বের বিপরীত আনুপাতিক। অ্যারিস্টটল যুক্তি ও পর্যবেক্ষণে বিশ্বাস করতেন, কিন্তু ফ্রান্সিস বেকন প্রথম বৈজ্ঞানিক পদ্ধতির পরীক্ষা-নিরীক্ষা শুরু করতে আঠারোশো বছরেরও বেশি সময় লাগবে, যাকে তিনি প্রকৃতির বিরক্তি বলে অভিহিত করেছিলেন। অ্যারিস্টটল "প্রাকৃতিক গতি" এবং "জোরপূর্বক গতি"-র মধ্যে একটি পার্থক্য দেখেছিলেন এবং তিনি বিশ্বাস করতেন যে 'একটি অকার্যকর অবস্থায়' একটি বস্তু বিশ্রামে থাকবে এবং গতিশীল একটি বস্তুর একই গতি অব্যাহত থাকবে। এইভাবে, অ্যারিস্টটল প্রথম জড়তার আইনের অনুরূপ কিছুর দিকে অগ্রসর হন। তবে, তিনি বিশ্বাস করতেন যে একটি শূন্যস্থান অসম্ভব হবে কারণ আশেপাশের বাতাস অবিলম্বে এটি পূরণ করতে ছুটে আসবে। তিনি আরও বিশ্বাস করতেন যে, প্রয়োগকৃত বল অপসারণের পর একটি বস্তু অস্বাভাবিক দিকে অগ্রসর হওয়া বন্ধ করে দেবে। পরে অ্যারিস্টটলিয়ানরা একটি বিশদ ব্যাখ্যা তৈরি করেছিলেন যে কেন একটি তীর ধনুক ছেড়ে যাওয়ার পরেও বাতাসের মধ্য দিয়ে উড়তে থাকে, প্রস্তাব করে যে একটি তীর তার পরিপ্রেক্ষিতে একটি ভ্যাকুয়াম তৈরি করে, যার মধ্যে বায়ু পিছন থেকে ধাক্কা দেয়। অ্যারিস্টটলের বিশ্বাসগুলি আকাশের বৃত্তাকার অভিন্ন গতির পরিপূর্ণতা সম্পর্কে প্লেটোর শিক্ষার দ্বারা প্রভাবিত হয়েছিল। ফলস্বরূপ, তিনি এমন একটি প্রাকৃতিক শৃঙ্খলার কল্পনা করেছিলেন যেখানে পরিবর্তনশীল উপাদানগুলির পার্থিব জগতের বিপরীতে আকাশের গতিগুলি অপরিহার্যভাবে নিখুঁত ছিল, যেখানে ব্যক্তিরা হয়ে যায় এবং মারা যায়। আরেকটি ঐতিহ্য রয়েছে যা প্রাচীন গ্রীকদের কাছে ফিরে যায় যেখানে গণিত বিশ্রাম বা গতিতে দেহগুলি বিশ্লেষণ করতে ব্যবহৃত হয়, যা কিছু পিথাগোরিয়ানদের কাজ থেকেই পাওয়া যেতে পারে। এই ঐতিহ্যের অন্যান্য উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে ইউক্লিড (ভারসাম্য), আর্কিমিডিস (বিমানের ভারসাম্য, ভাসমান দেহের উপর) এবং হিরো (মেকানিকা)। পরে, ইসলামী এবং বাইজেন্টাইন পণ্ডিতরা এই কাজগুলি তৈরি করেছিলেন এবং এগুলি শেষ পর্যন্ত 12 শতকে এবং আবার রেনেসাঁর সময় পশ্চিমে পুনরায় চালু করা হয়েছিল বা উপলব্ধ হয়েছিল। মধ্যযুগীয় চিন্তা ফার্সি ইসলামী পলিম্যাথ ইবনে সিনা দ্য বুক অফ হিলিং (1020)-এ তাঁর গতির তত্ত্ব প্রকাশ করেছিলেন। তিনি বলেছিলেন যে নিক্ষেপকারী দ্বারা একটি প্রক্ষেপণকে একটি অনুপ্রেরণা দেওয়া হয় এবং এটিকে স্থায়ী হিসাবে দেখা হয়, যার জন্য বায়ু প্রতিরোধের মতো বাহ্যিক শক্তির প্রয়োজন হয়। ইব্ন সিনা 'বল' এবং 'প্রবণতার' (যাকে 'মায়ল' বলা হয়) মধ্যে পার্থক্য করেছিলেন এবং যুক্তি দিয়েছিলেন যে কোনও বস্তু যখন তার প্রাকৃতিক গতির বিপরীতে থাকে তখন তা মায়ল লাভ করে। সুতরাং তিনি উপসংহারে এসেছিলেন যে, গতির ধারাবাহিকতা বস্তুর দিকে স্থানান্তরিত প্রবণতার জন্য দায়ী, এবং যতক্ষণ না মেইলটি ব্যয় করা হয় ততক্ষণ সেই বস্তুটি গতিশীল থাকবে। তিনি আরও দাবি করেছিলেন যে ভ্যাকুয়ামে প্রক্ষেপ্যটি তার উপর কাজ না করা পর্যন্ত থামবে না। গতির এই ধারণাটি নিউটনের প্রথম গতির সূত্র, জড়তার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। যা বলে যে গতিশীল কোনও বস্তু গতিশীল থাকবে যদি না এটি কোনও বাহ্যিক শক্তি দ্বারা কাজ করে। এই ধারণাটি যা অ্যারিস্টটলিয়ান দৃষ্টিভঙ্গি থেকে ভিন্ন ছিল, পরে জন বুরিদান দ্বারা "অনুপ্রেরণা" হিসাবে বর্ণনা করা হয়েছিল, যিনি ইব্ন সিনার বুক অফ হিলিং দ্বারা প্রভাবিত ছিলেন। 12শ শতাব্দীতে হিবাত আল্লাহ আবুল-বারাকাত আল-বাগদাদি অভিশেন্নার প্রক্ষেপ্য গতির তত্ত্ব গ্রহণ ও সংশোধন করেন। তাঁর কিতাব আল-মুতবারে, আবুল-বারাকাত বলেছেন যে মুভারটি মুভের উপর একটি হিংস্র প্রবণতা (মায়ল কাসরি) প্রদান করে এবং চলন্ত বস্তুটি মুভার থেকে দূরে সরে যাওয়ার সাথে সাথে এটি হ্রাস পায়। শ্লোমো পাইন্সের মতে, আল-বাগদাদির গতির তত্ত্বটি ছিল "অ্যারিস্টটলের মৌলিক গতিশীল আইনের প্রাচীনতম অস্বীকার [অর্থাৎ, একটি ধ্রুবক শক্তি একটি অভিন্ন গতি তৈরি করে], [এবং এইভাবে একটি] শাস্ত্রীয় বলবিজ্ঞানের মৌলিক আইনের অস্পষ্ট পদ্ধতিতে প্রত্যাশা [অর্থাৎ, যে একটি শক্তি ক্রমাগত প্রয়োগ করা ত্বরণ তৈরি করে]"। 14শ শতাব্দীতে, ফরাসি পুরোহিত জিন বুরিদান ইব্ন সিনার সম্ভাব্য প্রভাব সহ অনুপ্রেরণার তত্ত্বটি তৈরি করেছিলেন। হ্যালবারস্ট্যাডের বিশপ অ্যালবার্ট এই তত্ত্বটি আরও বিকশিত করেছিলেন। গ্যালিলিও গ্যালিলির দূরবীক্ষণ যন্ত্রের বিকাশ এবং তাঁর পর্যবেক্ষণগুলি এই ধারণাকে আরও চ্যালেঞ্জ করেছিল যে আকাশগুলি একটি নিখুঁত, অপরিবর্তনীয় পদার্থ থেকে তৈরি হয়েছিল। কোপারনিকাসের সূর্যকেন্দ্রিক অনুমান গ্রহণ করে গ্যালিলিও বিশ্বাস করেছিলেন যে পৃথিবী অন্যান্য গ্রহের মতোই। যদিও বিখ্যাত টাওয়ার অফ পিসা পরীক্ষার বাস্তবতা বিতর্কিত, তবুও তিনি একটি বাঁকানো সমতলে বল ঘুরিয়ে পরিমাণগত পরীক্ষা-নিরীক্ষা করেছিলেন; তাঁর ত্বরান্বিত গতির সঠিক তত্ত্বটি স্পষ্টতই পরীক্ষার ফলাফল থেকে উদ্ভূত হয়েছিল। গ্যালিলিও আরও দেখেছেন যে একটি বস্তু উল্লম্বভাবে মাটিতে আছড়ে পড়ে একই সময়ে একটি বস্তু অনুভূমিকভাবে অভিক্ষিপ্ত হয়, তাই একটি পৃথিবী একইভাবে আবর্তিত হলে মাধ্যাকর্ষণের অধীনে বস্তুগুলি মাটিতে পড়ে যাবে। আরও উল্লেখযোগ্যভাবে, এটি জোর দিয়ে বলে যে অভিন্ন গতি বিশ্রাম থেকে আলাদা করা যায় না, এবং তাই আপেক্ষিকতা তত্ত্বের ভিত্তি গঠন করে। কোপারনিকাসের জ্যোতির্বিজ্ঞানের গ্রহণযোগ্যতা ব্যতীত, ইতালির বাইরে 17 শতকে বিজ্ঞানের উপর গ্যালিলিওর সরাসরি প্রভাব সম্ভবত খুব বেশি ছিল না। যদিও ইতালি এবং বিদেশে শিক্ষিত সাধারণ মানুষের উপর তাঁর প্রভাব যথেষ্ট ছিল, তবে বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপকদের মধ্যে, তাঁর নিজের কয়েকজন ছাত্র ছাড়া, এটি নগণ্য ছিল। গ্যালিলিও এবং নিউটনের সময়ের মধ্যে, ক্রিস্টিয়ান হিউজেন্স ছিলেন পশ্চিম ইউরোপের শীর্ষস্থানীয় গণিতবিদ এবং পদার্থবিজ্ঞানী। তিনি স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষের জন্য সংরক্ষণ আইন প্রণয়ন করেন, কেন্দ্রমুখী বলের প্রথম উপপাদ্য তৈরি করেন এবং দোলন ব্যবস্থার গতিশীল তত্ত্ব তৈরি করেন। তিনি টেলিস্কোপের উন্নতিও করেছিলেন, শনির চাঁদ টাইটান আবিষ্কার করেছিলেন এবং পেন্ডুলাম ঘড়ি আবিষ্কার করেছিলেন। ট্রেইট দে লা লুমিয়েরে প্রকাশিত তাঁর আলোর তরঙ্গ তত্ত্ব পরে ফ্রেন্সেল দ্বারা হিউজেন্স-ফ্রেন্সেল নীতির আকারে গৃহীত হয়েছিল। স্যার আইজাক নিউটন প্রথম গতির তিনটি সূত্রকে (জড়তার সূত্র, উপরে উল্লিখিত তাঁর দ্বিতীয় সূত্র এবং ক্রিয়া ও প্রতিক্রিয়ার সূত্র) একত্রিত করেন এবং প্রমাণ করেন যে এই সূত্রগুলি পার্থিব ও মহাজাগতিক উভয় বস্তুই পরিচালনা করে। নিউটন এবং তাঁর সমসাময়িকদের অধিকাংশই আশা করেছিলেন যে শাস্ত্রীয় বলবিজ্ঞান (জ্যামিতিক আলোকবিজ্ঞানের আকারে) আলো সহ সমস্ত সত্তাকে ব্যাখ্যা করতে সক্ষম হবে। নিউটনের বলয় সম্পর্কে নিউটনের নিজস্ব ব্যাখ্যা তরঙ্গের নীতিগুলি এড়িয়ে চলেছিল এবং ধারণা করেছিল যে আলোর কণাগুলি কাচ দ্বারা পরিবর্তিত বা উত্তেজিত হয়েছিল এবং অনুরণিত হয়েছিল। নিউটন ক্যালকুলাসও তৈরি করেছিলেন যা শাস্ত্রীয় বলবিজ্ঞানের সাথে জড়িত গাণিতিক গণনাগুলি সম্পাদন করার জন্য প্রয়োজনীয়। তবে নিউটনের থেকে স্বাধীনভাবে গটফ্রিড লাইবনিজ একটি ক্যালকুলাস তৈরি করেছিলেন যা আজ অবধি ব্যবহৃত ডেরিভেটিভ এবং ইন্টিগ্রালের স্বরলিপি সহ। ধ্রুপদী বলবিজ্ঞান সময় ব্যুৎপত্তিগুলির জন্য নিউটনের বিন্দু স্বরলিপি ধরে রেখেছে। লিওনহার্ড অয়লার নিউটনের গতির নিয়মগুলিকে দুটি অতিরিক্ত সূত্র সহ কণা থেকে অনমনীয় বস্তুতে প্রসারিত করেছিলেন। শক্তির অধীনে কঠিন পদার্থের সাথে কাজ করা বিকৃতির দিকে পরিচালিত করে যা পরিমাপ করা যেতে পারে। এই ধারণাটি অয়লার (1727) দ্বারা স্পষ্ট করা হয়েছিল এবং 1782 সালে জিওর্দানো রিকাটি কিছু উপাদানের স্থিতিস্থাপকতা নির্ধারণ করতে শুরু করেন, তারপরে টমাস ইয়ং। সিমিওন পয়সন পয়সন অনুপাতের সাথে অধ্যয়নকে তৃতীয় মাত্রায় প্রসারিত করেছিলেন। গ্যাব্রিয়েল ল্যামে কাঠামোর স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করার জন্য গবেষণার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেন এবং ল্যামে পরামিতিগুলি প্রবর্তন করেন। এই সহগগুলি রৈখিক স্থিতিস্থাপকতা তত্ত্ব প্রতিষ্ঠা করে এবং কন্টিনিউয়াম মেকানিক্সের ক্ষেত্র শুরু করে। নিউটনের পরে, পুনর্বিন্যাসগুলি ক্রমান্বয়ে অনেক বেশি সংখ্যক সমস্যার সমাধানের অনুমতি দেয়। প্রথমটি 1788 সালে ইতালীয়-ফরাসি গণিতবিদ জোসেফ লুই ল্যাগ্রাঞ্জ দ্বারা নির্মিত হয়েছিল। ল্যাগ্রাঞ্জিয়ান বলবিজ্ঞানে সমাধানটি ন্যূনতম ক্রিয়ার পথ ব্যবহার করে এবং বৈচিত্র্যের ক্যালকুলাস অনুসরণ করে। উইলিয়াম রোয়ান হ্যামিল্টন 1833 সালে ল্যাগ্রাঞ্জিয়ান বলবিজ্ঞান পুনরায় গঠন করেন। হ্যামিল্টনিয়ান মেকানিক্সের সুবিধা ছিল যে এর কাঠামো অন্তর্নিহিত নীতিগুলিকে আরও গভীরভাবে দেখার অনুমতি দেয়। হ্যামিল্টনীয় বলবিজ্ঞানের বেশিরভাগ কাঠামো কোয়ান্টাম বলবিজ্ঞানে দেখা যায় তবে কোয়ান্টাম প্রভাবের কারণে পদগুলির সঠিক অর্থ পৃথক হয়। যদিও ধ্রুপদী বলবিজ্ঞান ধ্রুপদী তড়িৎগতিবিদ্যা এবং তাপগতিবিদ্যার মতো অন্যান্য "ধ্রুপদী পদার্থবিজ্ঞান" তত্ত্বের সাথে মূলত সামঞ্জস্যপূর্ণ, তবে 19 শতকের শেষের দিকে কিছু সমস্যা আবিষ্কৃত হয়েছিল যা কেবল আরও আধুনিক পদার্থবিজ্ঞান দ্বারা সমাধান করা যেতে পারে। ধ্রুপদী তাপগতিবিদ্যার সাথে মিলিত হলে, ধ্রুপদী বলবিজ্ঞান গিবস প্যারাডক্সের দিকে পরিচালিত করে যেখানে এনট্রপি একটি সুনির্দিষ্ট পরিমাণ নয়। পরীক্ষাগুলি পারমাণবিক স্তরে পৌঁছানোর সাথে সাথে ধ্রুপদী বলবিজ্ঞান শক্তির মাত্রা এবং পরমাণুর আকারের মতো মৌলিক বিষয়গুলিও ব্যাখ্যা করতে ব্যর্থ হয়। এই সমস্যাগুলি সমাধানের প্রচেষ্টার ফলে কোয়ান্টাম মেকানিক্সের বিকাশ ঘটে। একইভাবে, বেগ রূপান্তরের অধীনে ধ্রুপদী তড়িৎচুম্বকীয়তা এবং ধ্রুপদী বলবিজ্ঞানের বিভিন্ন আচরণ আপেক্ষিকতা তত্ত্বের দিকে পরিচালিত করে। সমসাময়িক যুগে ধ্রুপদী বলবিজ্ঞান 20 শতকের শেষের দিকে, পদার্থবিজ্ঞানে ধ্রুপদী বলবিজ্ঞান আর একটি স্বাধীন তত্ত্ব ছিল না। ধ্রুপদী তড়িৎ চুম্বকত্বের পাশাপাশি এটি আপেক্ষিক কোয়ান্টাম বলবিজ্ঞান বা কোয়ান্টাম ক্ষেত্র তত্ত্বে অন্তর্ভুক্ত হয়েছে। এটি বিশাল কণাগুলির জন্য অ-আপেক্ষিক, অ-পরিমাণগত যান্ত্রিক সীমা নির্ধারণ করে। ধ্রুপদী বলবিজ্ঞানও গণিতবিদদের অনুপ্রেরণার উৎস। ধ্রুপদী বলবিজ্ঞানে পর্যায়ের স্থান একটি প্রাকৃতিক বর্ণনাকে একটি সিমপ্লেক্টিক ম্যানিফোল্ড (প্রকৃতপক্ষে শারীরিক আগ্রহের বেশিরভাগ ক্ষেত্রে একটি কোট্যাঞ্জেন্ট বান্ডিল) এবং সিমপ্লেক্টিক টপোলজি হিসাবে স্বীকার করে, যা হ্যামিল্টনিয়ান বলবিজ্ঞানের বিশ্বব্যাপী সমস্যাগুলির অধ্যয়ন হিসাবে মনে করা যেতে পারে, 1980-এর দশক থেকে গণিত গবেষণার একটি উর্বর ক্ষেত্র। আরও দেখুন শাস্ত্রীয় বলবিজ্ঞানের যান্ত্রিক সময়রেখা উল্লেখ শাস্ত্রীয় বলবিজ্ঞান শাস্ত্রীয় বলবিজ্ঞান আইজাক নিউটন