അനിശ്ചിതത്വസിദ്ധാന്തം – 1

ശാസ്ര്ത സിദ്ധാന്തങ്ങളുടെ വിജയം പ്രത്യേകിച്ചും ന്യൂട്ടന്റെ ഗുരുത്വാകർഷണ സിദ്ധാന്തം പ്രപഞ്ചം പൂർണ്ണമായും നിർണ്ണീതമാണെന്ന്‌ വാദിക്കാൻ 19-​‍ാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ ആദ്യത്തിൽ ഫ്രഞ്ച്‌ ശാസ്ര്തജ്ഞനായ മാർക്വിസ്‌ ഡി ലപ്ലാസിനെ (Marquis de Laplace) പ്രേരിപ്പിച്ചു. ഏതെങ്കിലും സമയത്തെ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ അവസ്ഥ പൂർണ്ണമായും അറിയാമെങ്കിൽ പ്രപഞ്ചത്തിൽ നടക്കുന്ന എല്ലാം പ്രവചിക്കുവാൻ സാധിക്കുന്ന ഒരു കൂട്ടം ശാസ്ര്ത നിയമങ്ങളുണ്ടായിരിക്കുമെന്ന്‌ ലപ്ലാസ്‌ നിർദ്ദേശിച്ചു. ഉദാഹരണത്തിന്‌, നമുക്ക്‌ ഏതെങ്കിലും ഒരു സമയത്തെ സൂര്യന്റെയും ഗ്രഹങ്ങളുടെയും സ്ഥാനവും വേഗതയും അറിയാമെങ്കിൽ ന്യൂട്ടന്റെ നിയമങ്ങളുപയോഗിച്ച്‌ മറ്റേതു സമയത്തേയും സൗരയൂഥത്തിന്റെ അവസ്ഥ കണക്കാക്കുവാൻ കഴിയും. ഇവിടെ യുക്തിഭദ്രത (determinism) വളരെ സ്പഷ്ടമാണെന്ന്‌ തോന്നാമെങ്കിലും ലാപ്ലാസ്‌ ഒരു പടികൂടി കടന്ന്‌ മനുഷ്യസ്വഭാവമടക്കം സകലതും നിയന്ത്രിക്കുന്ന ഇത്തരം നിയമങ്ങളുണ്ടെന്ന്‌ വിശ്വസിച്ചു.

ശാസ്ര്തീയ യുക്തിഭദ്രതയെന്ന പ്രമാണത്തെ, ലോകത്തിൽ ഇടപെടാനുള്ള ദൈവത്തിന്റെ സ്വാതന്ത്ര്യത്തിന്റെ ഉല്ലംഘനമായി കരുതി പലരും ശക്തമായി എതിർത്തു. എങ്കിലും അത്‌ ശാസ്ര്തത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന വിശ്വാസമായി ഈ നൂറ്റാണ്ടിന്റെ ആദ്യവർഷങ്ങൾ വരെ തുടർന്നു. ഈ വിശ്വാസം ഉപേക്ഷിക്കേണ്ടിവരും എന്നതിന്റെ ആദ്യ സൂചനകളിലൊന്ന്‌ പുറത്തുവന്നത്‌, ബ്രിട്ടീഷ്‌ ശാസ്ര്തജ്ഞരായ ലോഡ്‌ റാലെയും (Lord Rayleigh) സർ ജയിംസ്‌ ജീൻസും (Sir James Jeans) നക്ഷത്രം പോലെ ചൂടുള്ള ഒരു വസ്തുവോ ഗോളമോ അനന്തമായ അളവിൽ ഊർജ്ജം പ്രസരിപ്പിക്കണം എന്ന്‌ നിർദ്ദേശിച്ചപ്പോഴാണ്‌. അന്ന്‌ നാം വിശ്വസിച്ചിരുന്ന നിയമങ്ങൾ പ്രകാരം ഒരു ചൂടുള്ള വസ്തു, എല്ലാ ആവൃത്തികളിലും സമമായി കാന്തവൈദ്യുത തരംഗങ്ങൾ (റേഡിയോ തരംഗങ്ങൾ, പ്രകാശം, എക്സ്‌റേ മുതലായവ) പുറത്തുവിടുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്‌, ഒരു ചൂടുള്ള വസ്തു സെക്കന്റിൽ ഒന്നിനും രണ്ടിനും ലക്ഷം കോടികൾക്കിടയിൽ ആവൃത്തിയുള്ള തരംഗങ്ങളിലും സെക്കന്റിൽ രണ്ടുലക്ഷം കോടികൾക്കും മൂന്നുലക്ഷം കോടികൾക്കുമിടയിൽ ആവൃത്തിയുള്ള തരംഗങ്ങളിലും ഒരേ അളവിൽ ഊർജ്ജം വികിരണം ചെയ്യും. എന്നാൽ ഒരു സെക്കന്റിലുള്ള തരംഗങ്ങൾക്ക്‌ യാതൊരു പരിധിയുമില്ലാത്തതുകൊണ്ട്‌, ഇതിന്റെ അർത്ഥം ആകെ വികിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഊർജ്ജം അനന്തമായിരിക്കുമെന്നാണല്ലോ.

തീർത്തും അസംബന്ധമായ ഈ നിഗമനം ഒഴിവാക്കുന്നതിനായി 1900ൽ മാക്സ്‌ പ്ലാങ്ക്‌ (Max Planck) എന്ന ജർമ്മൻ ശാസ്ര്തജ്ഞൻ, പ്രകാശം എക്സ്‌റേ തുടങ്ങിയ തരംഗങ്ങൾ അവ്യവസ്ഥിതമായ അളവിൽ വികിരണം ചെയ്യപ്പെടുകയല്ല, മറിച്ച്‌, ക്വാണ്ടം (quantum – ഊർജ്ജകണം) എന്ന്‌ അദ്ദേഹം പേരിട്ട പ്രത്യേക മാത്രകളായാണ്‌ എന്ന ഒരു നിർദ്ദേശം മുന്നോട്ടുവച്ചു. ഓരോ ഊർജ്ജകണത്തിലും ഒരു പ്രത്യേക അളവിൽ ഊർജ്ജം ഉണ്ടായിരിക്കും. തരംഗങ്ങളുടെ ആവൃത്തി കൂടുംതോറും ഈ അളവും കൂടിയിരിക്കും. അതിനാൽ ആവൃത്തി ഒരു പരിധിക്കു മുകളിലാവുമ്പോൾ അതിലെ ഒരു ഊർജ്ജകണത്തിനുവേണ്ട ഊർജ്ജം ലഭിക്കാതെ വരുന്നു. അങ്ങനെ ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിലുള്ള വികിരണം കുറഞ്ഞുവരുന്നു. അതിനാൽ വസ്തുവിൽ നിന്ന്‌ നഷ്ടപ്പെടുന്ന ഊർജ്ജത്തിന്റെ തോത്‌ നിശ്ചിതമായിരിക്കും.

ഊർജ്ജകണ അനുമാന സിദ്ധാന്തം (hypothesis) ചൂടുള്ള വസ്തുക്കളിൽ നിന്നുള്ള നിരീക്ഷിതമായ വികിരണങ്ങളുടെ തോത്‌ വളരെ കൃത്യമായി വിശദീകരിക്കുന്നുവെങ്കിലും ഇതിന്‌ യുക്തിഭദ്രതാവാദത്തിന്മേലുള്ള പ്രത്യാഘാതങ്ങൾ, 1926ൽ ജർമ്മൻ ശാസ്ര്തജ്ഞനായ വെർണർ ഹൈസൻബർഗ്ഗ്‌ (Werner Heisenberg) തന്റെ പ്രശസ്തമായ അനിശ്ചിതത്വസിദ്ധാന്തത്തിന്‌ രൂപം കൊടുക്കുന്നതുവരെ ശരിക്കും മനസിലാക്കപ്പെട്ടിരുന്നില്ല… ഒരു സൂക്ഷ്മകണികയുടെ (particle) ഭാവിയിലെ സ്ഥാനവും വേഗതയും പ്രവചിക്കുന്നതിന്‌ അതിന്റെ ഇപ്പോഴത്തെ സ്ഥാനവും വേഗതയും കൃത്യമായി അളക്കാൻ കഴിയണം. ഇതിനുള്ള വ്യക്തമായ മാർഗ്ഗം സൂക്ഷ്മകണത്തിന്മേൽ വെളിച്ചം പ്രകാശിപ്പിക്കുകയാണ്‌. ചില പ്രകാശതരംഗങ്ങളെ ഈ സൂക്ഷ്മാണു പ്രകീർണ്ണനം (scatter) ചെയ്യുകയും ഇത്‌ അതിന്റെ സ്ഥാനം കാണിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. എന്നാൽ സൂക്ഷ്മകണികയുടെ സ്ഥാനം പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യത്തേക്കാൾ സൂക്ഷ്മമായി കണക്കാക്കാൻ കഴിയുകയില്ല. അതിനാൽ അതീവ കൃത്യതയോടെ കണക്കാക്കാൻ വളരെ കുറഞ്ഞ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള പ്രകാശം ഉപയോഗിക്കേണ്ടിവരും. അപ്പോൾ പ്ലാങ്കിന്റെ ഊർജ്ജകണ അനുമാനസിദ്ധാന്തപ്രകാരം നമുക്കിഷ്ടംപോലെ ചെറുതായ അളവിലുള്ള പ്രകാശം ഉപയോഗിക്കുവാൻ കഴിയുകയില്ല. ചുരുങ്ങിയത്‌ ഒരു ഊർജ്ജകണമെങ്കിലും ഉപയോഗിക്കണം. ഈ ഊർജ്ജകണം സൂക്ഷ്മകണികയെ പ്രക്ഷുബ്ധമാക്കുകയും അതിന്റെ വേഗത പ്രവചിക്കാനാവാത്ത വിധം മാറ്റുകയും ചെയ്യും. മാത്രമല്ല, എത്ര കണ്ട്‌ സൂക്ഷ്മതയോടെ സ്ഥാനം നിർണ്ണയിക്കുന്നുവോ, അത്രകണ്ട്‌ ചെറിയ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള പ്രകാശം ഉപയോഗിക്കേണ്ടിവരും. അപ്പോൾ ഒരു ഊർജ്ജകണത്തിന്റെ ഊർജ്ജം അത്രയും കൂടിയുമിരിക്കും. അതിനാൽ അത്രയും വലിയ അളവിൽ സൂക്ഷ്മാണുവിന്റെ വേഗത മാറ്റപ്പെടുകയും ചെയ്യും. മറ്റൊരു വിധത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ എത്രകണ്ട്‌ സൂക്ഷ്മതയോടെ നാം

ഒരു സൂക്ഷ്മകണികയുടെ സ്ഥാനം നിർണ്ണയിക്കാൻ ശ്രമിക്കുന്നുവോ അത്രകണ്ട്‌ അതിന്റെ വേഗതയുടെ കൃത്യത കുറഞ്ഞിരിക്കും. അതുപോലെത്തന്നെ തിരിച്ചും. ഒരു സൂക്ഷ്മകണത്തിന്റെ സ്ഥാനത്തിലെ അനിശ്ചിതത്വം, അതിന്റെ പ്രവേഗത്തിന്റെ അനിശ്ചിതത്വം, അതിന്റെ പിണ്ഡം എന്നിവയുടെ ഗുണനഫലം ഒരിക്കലും ഒരു നിശ്ചിതസംഖ്യക്ക്‌ താഴെയാവില്ല എന്ന്‌ ഹൈസൻബർഗ്‌ തെളിയിച്ചു. ഇതിനെയാണ്‌ പ്ലാങ്ക്‌ സംഖ്യ (Planck’s constant) എന്നു പറയുന്നത്‌. മാത്രമല്ല, ഈ പരിധിയെ സൂക്ഷ്മകണികയുടെ സ്ഥാനമോ വേഗതയോ അളക്കാൻ നാം ഉപയോഗിക്കുന്ന മാർഗ്ഗമോ ഈ സൂക്ഷ്മകണികയുടെ സ്വഭാവമോ ബാധിക്കുന്നില്ല. ഹൈസൻബർഗിന്റെ അനിശ്ചിതത്വസിദ്ധാന്തം ലോകത്തിന്റെ മൗലികവും അനിവാര്യവുമായ ഒരു സവിശേഷതയാണ്‌.

അനിശ്ചിതത്വസിദ്ധാന്തം നാം ലോകത്തെ നോക്കിക്കാണുന്ന രീതിയിൽ അഗാധമായ പ്രത്യാഘാതങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുകയുണ്ടായി. അമ്പത്‌ വർഷങ്ങൾക്കുശേഷവും പല ചിന്തകരും ഇവ പൂർണ്ണമായും മനസ്സിലാക്കുകയും വിലയിരുത്തുകയും ചെയ്തിട്ടില്ലെന്നു മാത്രമല്ല ഇന്നും അവ വലിയ വിവാദവിഷയങ്ങളാണ്‌. പരിപൂർണ്ണ യുക്തിഭദ്രതയോടുകൂടിയ ഒരു ശാസ്ര്തസിദ്ധാന്തം, ഒരു പ്രപഞ്ച മാതൃക എന്ന ലപ്ലാസിന്റെ സ്വപ്നത്തിന്‌ അനിശ്ചിതത്വസിദ്ധാന്തം അന്ത്യം കുറിച്ചു. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഇപ്പോഴത്തെ അവസ്ഥ തന്നെ കൃത്യമായി കണക്കാക്കാൻ കഴിയില്ലെങ്കിൽ പിന്നെ ഭാവി സംഭവങ്ങൾ കൃത്യമായി പ്രവചിക്കുവാൻ സാദ്ധ്യമല്ലല്ലോ! എങ്കിലും ചില അലൗകിക ജീവികൾക്കെങ്കിലും എല്ലാ സംഭവങ്ങളും പൂർണ്ണമായും പ്രവചിക്കുവാൻ കഴിയത്തക്കവിധം ഒരുകൂട്ടം നിയമങ്ങളുണ്ടെന്നും അവർക്ക്‌ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഇപ്പോഴത്തെ അവസ്ഥ, അതിൽ മാറ്റമുണ്ടാക്കാതെ തന്നെ കൃത്യമായി നിരീക്ഷിക്കാൻ കഴിയുമെന്നും സങ്കല്പിക്കാം. പക്ഷെ, സാധാരണ മനുഷ്യരായ നമുക്ക്‌ ഇത്തരം മാതൃകകൾ കൊണ്ട്‌ വലിയ കാര്യമില്ല. ഇവിടെ ഒക്കാമിന്റെ കത്തി (Occam’s razor) എന്നുവിളിക്കുന്ന മിതവ്യവതത്വം ഉപയോഗിച്ച്‌ നമുക്ക്‌ പ്രാവർത്തികമാക്കാൻ കഴിയാത്ത കാര്യങ്ങളെല്ലാം സിദ്ധാന്തത്തിൽ നിന്ന്‌ ഒഴിവാക്കുകയാണ്‌ നല്ലതെന്നു തോന്നുന്നു. ഈ സമീപനമാണ്‌ 1920ൽ ഹൈസൻബർഗ്ഗി(Heisenberg)നേയും എർവിൽ ഷ്രോഡിൻഞ്ചറെയും (Erwin Schrodinger) പോൾ ഡിറക്കി(PaulDirac) )നേയും അനിശ്ചിതത്വസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ ബലതന്ത്രത്തെ പരിഷ്‌ക്കരിച്ച്‌ ഊർജ്ജകണ ബലതന്ത്രം(quantum mechanics) എന്നു വിളിക്കുന്ന ഒരു പുതിയ സിദ്ധാന്തത്തിന്‌ രൂപം കൊടുക്കുവാൻ പ്രേരിപ്പിച്ചത്‌. ഈ സിദ്ധാന്തത്തിൽ സൂക്ഷ്മകണികകൾക്ക്‌ നമുക്ക്‌ നിരീക്ഷണസാദ്ധ്യമല്ലാത്ത, വിഭിന്നവും കൃത്യമായി വേർതിരിക്കപ്പെട്ടതുമായ സ്ഥാനവും വേഗതയുമില്ല. പകരം സ്ഥാനവും വേഗതയും സംയോജിപ്പിച്ചുകൊണ്ടുള്ള ഊർജ്ജകണാവസ്ഥ(Quantum State) ആണ്‌ അവക്കുള്ളത്‌.

Generated from archived content: samayam_2nd7.html Author: stephen_hoking

അഭിപ്രായങ്ങൾ

അഭിപ്രായങ്ങൾ

അഭിപ്രായം എഴുതുക

Please enter your comment!
Please enter your name here

 Click this button or press Ctrl+G to toggle between Malayalam and English