3.19 गुरुत्वीय विचलन बनाम पदार्थ में अपवर्तन — पृष्ठभूमि ज्यामिति और माध्यम-प्रतिक्रिया की सीमा

सूची ／ अध्याय 3: स्थूल ब्रह्मांड

I. प्रमुख बातें (पाठक मानचित्र)

• गुरुत्वीय विचलन: “अधिक तनाव” वाले पृष्ठभूमि क्षेत्र में प्रकाश का ज्यामितीय मार्ग लंबा हो जाता है। भारी पिंडों के पास पृष्ठभूमि का तनाव बढ़ता है, स्थानीय प्रसार-सीमा भी ऊँची होती है, और किरण उस “अधिक तनाव” वाली ओर मुड़ती है। मार्ग बढ़ने से कुल यात्रा-समय अक्सर बढ़ता है। प्रभाव अक्रोमैटिक है और फोटॉन तथा गुरुत्व तरंगों जैसे अनेक संकेतवाहकों पर लागू होता है।
• पदार्थ में अपवर्तन: माध्यम के भीतर प्रकाश बँधे आवेशों से बार-बार युग्मित होता है; प्रभावी गति घटती है और वर्ण विचलन पैदा होता है, अर्थात विभिन्न रंग अलग-अलग कोणों से मुड़ते हैं। साथ में अवशोषण, प्रकीर्णन और पल्स-विस्तारण दिखता है; पथ में बदलाव इंटरफ़ेस पर और पदार्थ के भीतर होता है।

II. मूल अंतरों का सार (चार “वाटरशेड” कार्ड)

1. वर्ण विचलन होता है या नहीं
   • गुरुत्वीय विचलन: अक्रोमैटिक; सभी बैंड साथ में मुड़ते और साथ में विलंबित होते हैं।
   • पदार्थ में अपवर्तन: प्रबल वर्ण विचलन; नीला और लाल अलग कोणों से मुड़ते हैं, पल्स के आगमन-क्रम में फैलाव आता है।
2. अधिक समय कहाँ से आता है
   • गुरुत्वीय विचलन: स्थानीय सीमा अधिक है, पर मार्ग अधिक वक्र और लंबा है; कुल समय में पथ-लंबाई का योगदान हावी रहता है।
   • पदार्थ में अपवर्तन: ठहराव–पुनः विकिरण चक्रों के कारण प्रभावी प्रसार धीमा होता है; अवशोषण और बहु-प्रकीर्णन अतिरिक्त विलंब दे सकते हैं।
3. ऊर्जा और सामंजस्य (कोहेरेंस)
   • गुरुत्वीय विचलन: परिवर्तन मुख्यतः ज्यामितीय है; ऊर्जा-हानि नगण्य रहती है और सामंजस्य प्रायः बना रहता है।
   • पदार्थ में अपवर्तन: अवशोषण, ऊष्मीय शोर और डी-कोहेरेंस पल्स को चौड़ा करते हैं और व्यतिकरण धारियाँ धुंधली हो जाती हैं।
4. किस पर असर होता है
   • गुरुत्वीय विचलन: फोटॉन, गुरुत्व तरंग और न्यूट्रिनो—सभी पर समान ज्यामितीय नियम लागू होता है।
   • पदार्थ में अपवर्तन: मुख्यतः उन विद्युतचुंबकीय तरंगों पर असर पड़ता है जो पदार्थ से युग्मित होती हैं; गुरुत्व तरंगें काँच को लगभग “नज़रअंदाज़” करती हैं।

III. दो कट-अवे दृश्य

1. गुरुत्वीय विचलन (पृष्ठभूमि ज्यामिति)
   • मंच: आकाशगंगाएँ, ब्लैक होल और क्लस्टर के आस-पास।
   • रूप: किरणें “तनाव-अधिक” ओर मुड़ती हैं; प्रबल गुरुत्वीय लेंसिंग में बहु-प्रतीरूप और आर्क बनते हैं, दुर्बल लेंसिंग में शियर और संकेन्द्रण दिखता है।
   • समय-मापन: एक ही स्रोत से कई मार्ग अक्रोमैटिक विलंब पैदा करते हैं; पूरे बैंड “जल्दी–देर” साथ-साथ खिसकते हैं।
   • निदान: बैंडों और संकेतवाहकों में आगमन-विलंब तथा विचलन-कोण की तुलना करें; यदि स्फुट बदलाव सहमत हों और अनुपात स्थिर रहे, तो कारण ज्यामिति मानें।
2. पदार्थ में अपवर्तन (माध्यम-प्रतिक्रिया)
   • मंच: काँच, पानी, प्लाज़्मा बादल, धूल परतें।
   • रूप: अपवर्तन-कोण तरंगदैर्ध्य पर निर्भर करता है; परावर्तन, प्रकीर्णन और अवशोषण साथ आते हैं।
   • समय-मापन: पल्स में प्रबल विस्तार दिखता है; प्लाज़्मा में निम्न आवृत्तियाँ अधिक देर से पहुँचती हैं; स्पष्ट वर्ण-विचलन वक्र उभरता है।
   • निदान: ज्ञात पदार्थ-पूर्वभूमि घटाएँ; अवशिष्ट वर्ण-विचलन बचे तो अनमॉडल माध्यम खोजें। यदि वर्ण-विचलन गायब हो जाए पर साझा शिफ्ट बना रहे, तो फिर से ज्यामितीय व्याख्या पर लौटें।

IV. प्रेक्षणीय कसौटियाँ और व्यावहारिक सूची

• बहु-बैंड सह-मापन: यदि समान पथ पर ऑप्टिकल–NIR–रेडियो में साझा मोड़ या साझा विलंब दिखे और वर्ण-विचलन न के बराबर हो, तो गुरुत्वीय विचलन को वरीयता दें।
• बहु-संकेतवाहक जाँच: एक ही घटना के फोटॉन और गुरुत्व तरंगें (या न्यूट्रिनो) समान दिशा में और तुल्य परिमाण से शिफ्ट हों तो कारण पृष्ठभूमि ज्यामिति है, न कि पदार्थ की वर्ण-विचलन।
• बहु-प्रतीरूप अंतर (प्रबल लेंस): एक ही स्रोत की छवियों की प्रकाश-वक्रें घटाकर स्रोत की अंतर्निहित परिवर्तनशीलता हटाएँ; यदि शेष संकेत अक्रोमैटिक और परस्पर सम्बद्ध रहें, तो पथ-अंतर ज्यामितीय है।
• पल्स-विस्तारण वक्र: आगमन-समय यदि आवृत्ति के साथ व्यवस्थित रूप से फैलता जाए और सामंजस्य घटे, तो कारण माध्यम का वर्ण-विचलन और अवशोषण है।

V. सामान्य गलत-फहमियों पर संक्षिप्त उत्तर

1. क्या भारी पिंड के पास प्रकाश “धीमा” हो जाता है?
   • स्थानीय रूप से: प्रसार-सीमा ऊँची होती है।
   • दूरदृष्टि से: मार्ग अधिक लंबा और वक्र होता है, इसलिए कुल समय अक्सर बढ़ता है। दोनों कथन अलग मात्राएँ बताते हैं; विरोध नहीं है।
2. क्या पदार्थ का अपवर्तन गुरुत्वीय लेंसिंग जैसा दिख सकता है?
   चौड़े बैंड और बहु-संकेतवाहकों में टिकाना कठिन है; माध्यम वर्ण-विचलन और डी-कोहेरेंस लाता है, जबकि गुरुत्वीय लेंसिंग अक्रोमैटिक और बहु-संकेतवाहक है।
3. क्या केवल एक बैंड से फर्क किया जा सकता है?
   जोखिम भरा है। ठोस रणनीति है—बहु-बैंड + बहु-संकेतवाहक + बहु-प्रतीरूप अंतर।

VI. इस पुस्तक के अन्य हिस्सों से जोड़

• §1.11 तनाव-आधारित सांख्यिक गुरुत्व (STG): गुरुत्वीय विचलन “ढाल-निर्देशित” प्रत्यक्ष रूप है।
• §1.12 तनाव पृष्ठभूमि शोर (TBN): प्रेक्षण में अक्सर “पहले शोर, फिर बल” का क्रम दिखता है—पृष्ठभूमि उठती है और फिर ज्यामितीय पद गहरे होते हैं।
• §8.4 रेडशिफ्ट (Redshift): लंबी पथ-लंबाइयों पर जमा अक्रोमैटिक आवृत्ति- तथा समय-विचलन पृष्ठभूमि ज्यामिति और उसके विकास के “पथ-पद” हैं।
• §8.6 कॉस्मिक माइक्रोवेव पृष्ठभूमि (CMB): आरम्भिक “प्लेट + डिवेलप” का चित्र अक्रोमैटिक पृष्ठभूमि प्रभावों पर आधारित है; पदार्थ-पूर्वभूमि को क्रमबद्ध तरीके से अलग करना चाहिए।

VII. संक्षेप में

• एक वाक्य में: गुरुत्वीय विचलन मार्ग की आकृति बदलता है; पदार्थ में अपवर्तन माध्यम के भीतर “कदम-अनुभूति” बदलता है।
• क्या जाँचें: वर्ण-विचलन, सामंजस्य, बहु-प्रतीरूप अंतर और बहु-संकेतवाहक संगति।
• पद्धति: “साझा शिफ्ट” को पृष्ठभूमि ज्यामिति में और “वर्ण-विस्तारण” को माध्यम-प्रतिक्रिया में दर्ज करें, फिर दोनों को एक ही पृष्ठभूमि-तनाव मानचित्र पर सह-पंजीकृत करें।