അനിശ്ചിതത്വസിദ്ധാന്തം – 2

പൊതുവേ പറഞ്ഞാൽ, ഊർജ്ജകണതന്ത്രം ഒരു നിരീക്ഷണത്തിന്‌ കൃത്യമായ ഒരൊറ്റ ഫലം പ്രവചിക്കുന്നില്ല. പകരം അത്‌ സാദ്ധ്യതയുള്ള വ്യത്യസ്തമായ പല ഫലങ്ങൾ പ്രവചിക്കുകയും ഇവ ഓരോന്നിനും എത്രകണ്ട്‌ സാദ്ധ്യതയുണ്ടെന്നും പറയുന്നു. അതായത്‌, ഒരുപോലെ ആരംഭിച്ച അനേകം സാമ്യമുള്ള മാതൃകകളിലെ ഒരേ അളവ്‌ എടുക്കുകയാണെങ്കിൽ അതിന്റെ ഫലം കുറേ എണ്ണത്തിൽ ‘എ’ ആണെങ്കിൽ മറ്റു കുറേ എണ്ണത്തിൽ ‘ബി’ എന്നിങ്ങനെ ആണെന്നും നമുക്കു കാണാൻ കഴിയും. എ, ബി എന്നീ ഫലങ്ങൾ ഏകദേശം എത്ര എണ്ണം വീതം വരാമെന്ന്‌ പ്രവചിക്കാമെങ്കിലും ഒരു പ്രത്യേക അളവിന്റെ ഫലം കണിശമായി പ്രവചിക്കുവാൻ കഴിയുകയില്ല. അതിനാൽ ഊർജ്ജകണതന്ത്രം അനിവാര്യമായ പ്രവചനാതീതത്വത്തിന്റെ, അഥവാ ആകസ്മികതയുടെ ഒരംശം ശാസ്ര്തത്തിലേക്ക്‌ കൊണ്ടുവന്നു. ഈ ആശയങ്ങളുടെ വികാസത്തിൽ പ്രധാനപങ്ക്‌ വഹിച്ചുവെങ്കിലും ഐൻസ്‌റ്റീൻ ഇതിനെ ശക്തമായി എതിർത്തു. ഊർജ്ജകണസിദ്ധാന്തത്തിന്‌ നൽകിയ സംഭാവനയ്‌ക്ക്‌ ഐൻസ്‌റ്റീന്‌ നോബൽ സമ്മാനം ലഭിച്ചു. എന്നിരുന്നാലും പ്രപഞ്ചത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്നത്‌ വെറും യാദൃശ്ചികതയാണെന്ന്‌ ഐൻസ്‌റ്റീൻ ഒരിക്കലും അംഗീകരിച്ചില്ല. ഈ വികാരമാണ്‌ അദ്ദേഹം ‘ദൈവം ഒരിക്കലും ചൂതുകളിക്കുകയില്ല’ എന്ന പ്രശസ്തമായ വാക്കുകളിലൂടെ പ്രകടിപ്പിച്ചത്‌. എന്നാൽ മറ്റ്‌ മിക്ക ശാസ്ര്തജ്ഞരും ഊർജ്ജകണികാ സിദ്ധാന്തം അംഗീകരിക്കാൻ ഒരുക്കമായിരുന്നു. കാരണം, അത്‌ പരീക്ഷണങ്ങളുമായി പരിപൂർണ്ണമായി യോജിക്കുന്നു. തീർച്ചയായും ഇത്‌ അത്യധികം വിജയകരമായ ഒരു സിദ്ധാന്തം തന്നെയായിരുന്നുവെന്നു മാത്രമല്ല മിക്കവാറും എല്ലാ ആധുനിക ശാസ്ര്ത സാങ്കേതികതയുടേയും പിന്നിലുള്ളത്‌ ഈ സിദ്ധാന്തമാണ്‌. ടെലിവിഷൻ, കമ്പ്യൂട്ടർ മുതലായവ ഇലക്ര്ടോണിക്‌ ഉപകരണങ്ങളിലെ അനിവാര്യഘടകമായ ഇന്റഗ്രേറ്റഡ്‌ സർക്യൂട്ടുകളുടേയും ട്രാൻസിസ്‌റ്ററുകളുടേയും സ്വഭാവം നിർണ്ണയിക്കുന്നതും, കൂടാതെ ആധുനിക രസതന്ത്രത്തിന്റെയും ജീവശാസ്ര്തത്തിന്റെയും അടിസ്ഥാനവും ഇതാണ്‌. ഊർജ്ജകണതന്ത്രം ഇനിയും വേണ്ടവിധം ഏകോപിക്കപ്പെടാത്ത ഭൗതിക ശാസ്ര്തത്തിലെ ഒരേയൊരു മണ്ഡലം ഗുരുത്വാകർഷണവും പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ബൃഹത്‌രൂപത്തിലുള്ള ഘടനയുമാണ്‌.

പ്രകാശതരംഗങ്ങളാണെങ്കിലും ചിലപ്പോൾ അത്‌ സൂക്ഷ്മകണികകൾ (particles) പോലെയാണ്‌ പ്രവർത്തിക്കുന്നതെന്ന്‌ പ്ലാങ്കിന്റെ ഊർജ്ജകണ അനുമാനസിദ്ധാന്തം (hypothesis) പറയുന്നു. അത്‌ വികിരണവും ആഗിരണവും ചെയ്യപ്പെടുന്നത്‌ ഓരോ മാത്രകളിൽ മാത്രമാണ്‌. അതുപോലെത്തന്നെ ഹൈസൻബർഗിന്റെ അനിശ്ചിതത്വ സിദ്ധാന്തം സൂക്ഷ്മകണികൾ ചില കാര്യങ്ങളിൽ തരംഗങ്ങളെപ്പോലെ പ്രവർത്തിക്കുന്നതെന്ന്‌ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. അവയ്‌ക്ക്‌ കൃത്യമായ ഒരു സ്ഥാനമില്ല, മറിച്ച്‌ ഒരു പ്രത്യേക സാങ്കല്പിക വ്യാപ്തിയോടുകൂടി പരന്നുകിടക്കുന്നു. ഊർജ്ജകണസിദ്ധാന്തം തീർത്തും പുതിയതായ ഒരുതരം ഗണിതത്തെ അടിസ്ഥാനപ്പെടുത്തിയുള്ളതാണ്‌. അത്‌ യഥാർത്ഥ ലോകത്തെ സൂക്ഷ്മകണികകളും തരംഗങ്ങളുമായി കാണുന്നില്ല. മറിച്ച്‌ ലോകത്തെപ്പറ്റിയുള്ള നിരീക്ഷണങ്ങൾ അവയുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ വിശദീകരിക്കാവുന്നതാണെന്നു മാത്രം. അങ്ങനെ ഊർജ്ജകണബലതന്ത്രത്തിൽ തരംഗങ്ങളും സൂക്ഷ്മകണങ്ങളും തമ്മിൽ ഒരുതരം ദ്വന്ദാവസ്ഥയുണ്ടെന്നു പറയാം. ചില കാര്യങ്ങൾക്കായി സൂക്ഷ്മകണികകളെ തരംഗങ്ങളായി കരുതുന്നതാണ്‌ പ്രയോജനപ്പെടുന്നതെങ്കിൽ മറ്റു ചില കാര്യങ്ങൾക്ക്‌ തരംഗങ്ങളെ സൂക്ഷ്മകണികകളായി കരുതുന്നതാണ്‌ അഭികാമ്യം. ഇതിന്റെ ഒരു പ്രധാന പരിണിതഫലമെന്താണെന്നുവച്ചാൽ, നമുക്ക്‌ ഒരു കൂട്ടം തരംഗങ്ങളും സൂക്ഷ്മകണികകളും തമ്മിലുള്ള വ്യതികരണം (interference) കാണാൻ കഴിയും. അതായത്‌, ഒരു കൂട്ടം തരംഗങ്ങളുടെ ശിഖരങ്ങൾ മറ്റൊരു കൂട്ടത്തിന്റെ താഴ്‌ചയുമായി ചേർന്നുവരുന്നു. അപ്പോൾ അവ കൂടി ഒരുവലിയ തരംഗമാവുന്നതിനു പകരം പരസ്പരം ഇല്ലാതാവുന്നു. (ചിത്രം 4.1) പ്രകാശത്തിന്റെ കാര്യത്തിൽ വ്യതികരണത്തിന്‌ ഒരു പരിചിതമായ ഉദാഹരണമാണ്‌ സോപ്പ്‌ കുമിളകളിൽ കാണുന്ന വർണ്ണങ്ങൾ. കുമിളയുടെ നേരിയ ജലപാളിയുടെ രണ്ടുവശങ്ങളിൽ നിന്നും പ്രകാശം പ്രതിഫലിക്കുമ്പോഴാണ്‌ ഇവയുണ്ടാവുന്നത്‌. സൂര്യപ്രകാശം പല തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളുടെ ഒരു സംയുക്തമാണ്‌. ചില പ്രത്യേക തരംഗദൈർഘ്യങ്ങൾക്ക്‌ കുമിളയുടെ ഒരു വശത്തുനിന്നും പ്രതിഫലിക്കുന്ന തരംഗങ്ങളുടെ ശിഖരം മറുവശത്തു നിന്നു പ്രതിഫലിക്കുന്ന തരംഗങ്ങളുടെ താഴ്‌ചയുമായി ചേർന്നു വരുകയും ഈ തരംഗ ദൈർഘ്യങ്ങൾക്ക്‌ തുല്യമായ വർണ്ണങ്ങൾ പ്രതിഫലിക്കുന്ന പ്രകാശത്തിൽ ഇല്ലാതിരിക്കുകയും തന്മൂലം അത്‌ വർണ്ണമുള്ളതായി പ്രത്യക്ഷപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഊർജ്ജകണബലതന്ത്രം അവതരിപ്പിച്ച ദ്വന്ദാവസ്ഥ കാരണം വ്യതികരണം (Interference) സൂക്ഷ്മകണങ്ങളിലും സംഭവിക്കാവുന്നതാണ്‌. ഒരു പ്രസിദ്ധ ഉദാഹരണമാണ്‌ ഇരട്ടദ്വാരപരീക്ഷണം (twp-slit experiment) (ചിത്രം 4.2) രണ്ടു നേരിയ സമാന്തര പിളർപ്പുകളുള്ള ഒരു മറയെടുക്കുക. അതിന്റെ ഒരുവശത്ത്‌ ഒരു പ്രത്യേക നിറത്തിലുള്ള (അതായത്‌ പ്രത്യേക തരംഗദൈർഘ്യമുള) പ്രകാശം പുറത്തേക്കു വിടുന്ന വിളക്കോ മറ്റോ വയ്‌ക്കുക. ഭൂരിഭാഗം പ്രകാശവും മറയിൽ തട്ടുന്നു. അൽപ്പം വെളിച്ചം ദ്വാരങ്ങളിലൂടെ കടന്നുപോകുന്നു. ഇനി മറ്റൊരു മറ ആദ്യത്തേതിന്‌ പിന്നിൽ വെക്കുക. ഈ മറയിലെ ഓരോ ബിന്ദുവിലും രണ്ട്‌ ദ്വാരങ്ങളിൽ നിന്നുമുള്ള പ്രകാശം പതിക്കുന്നു. എന്നാൽ ഉത്ഭവസ്ഥാനത്തിൽ നിന്നും ഈ രണ്ടു ദ്വാരങ്ങളിലൂടെയും വരുന്ന പ്രകാശരശ്മികൾ സഞ്ചരിക്കുന്ന ദൂരം പൊതുവേ വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും. ഇതുമൂലം രണ്ട്‌ ദ്വാരങ്ങളിൽ നിന്നു വരുന്ന തരംഗങ്ങൾ രണ്ടാമത്തെ മറയിലെത്തിച്ചേരുന്നത്‌ തുല്യസ്ഥിതിയിലായിരിക്കുകയില്ല. ചില സ്ഥലത്ത്‌ അവ തമ്മിൽ പരസ്പരം ഇല്ലാതാവുമ്പോൾ മറ്റുചില സ്ഥലത്ത്‌ പരസ്പരം ഇരട്ടിപ്പിക്കുന്നു. ഇരുളിന്റെയും പ്രകാശത്തിന്റെയും വരകളുടെ പ്രത്യേകമായ ഒരു നിരയാണ്‌ ഇതിന്റെ ഫലം.

ഇതിലെ വിസ്മയാവഹമായ കാര്യം, ഇനി പ്രകാശത്തിനു പകരം നിശ്ചിത വേഗതയിലുള്ള (അതായത്‌, തത്തുല്യമായ തരംഗങ്ങൾക്ക്‌ നിശ്ചിത ദൈർഘ്യമുണ്ടായിരിക്കും) ഇലക്ര്ടോൺ പോലുള്ള സൂക്ഷ്മകണികകളുടെ ഒരു സ്രോതസ്സ്‌ വെക്കുകയാണെങ്കിലും കൃത്യമായി ഇതുപോലുള്ള വരകൾ കാണാൻ കഴിയുമെന്നുള്ളതാണ്‌. ഇതിലേറെ വിചിത്രമാണ്‌ ഒരു ദ്വാരം മാത്രമേയുള്ളുവെങ്കിൽ ഈ വരകൾ ലഭിക്കുന്നില്ല. പകരം ഇലക്ര്ടോണുകളെല്ലാം മറയിൽ ഒരുപോലെ വ്യാപിച്ചു കിടക്കുന്നു എന്ന വസ്തുത. അതിനാൽ ഒരു ദ്വാരംകൂടി തുറന്നാൽ മറയിൽ ഓരോ ബിന്ദുവിലും വന്നു മുട്ടുന്ന ഇലക്ര്ടോണുകളുടെ എണ്ണം വർദ്ധിക്കുമെന്ന്‌ നാം കരുതിയേക്കാം. എന്നാൽ വാസ്തവത്തിൽ വ്യതികരണം (interference) കാരണം ചില സ്ഥലങ്ങളിൽ ഇലക്ര്ടോണുകളുടെ എണ്ണം കുറയുകയാണ്‌ ചെയ്യുന്നത്‌. ഇനി ഇലക്ര്ടോണുകൾ ഒരു സമയത്ത്‌ ഒന്നുവീതം കടത്തിവിടുകയാണെങ്കിൽ ഓരോന്നും ഏതെങ്കിലും ഒരു ദ്വാരത്തിലൂടെ പോകുമെന്നാണ്‌ നാം ന്യായമായും കരുതുക. അപ്പോൾ അത്‌ ഒരു ദ്വാരം മാത്രമുള്ള സ്വഭാവം കാണിക്കുകയും മറയിൽ വരകളൊന്നുമില്ലാതെ ഒരുപോലെ വ്യാപിച്ചു കിടക്കുകയും വേണം. എന്നാൽ യഥാർത്ഥ നിരീക്ഷണത്തിൽ ഓരോ ഇലക്ര്ടോണുകളായി കടത്തി വിടുമ്പോഴും വരകൾ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു. അതായത്‌ ഓരേ ഇലക്ര്ടോണും ഒരേ സമയം രണ്ട്‌ ദ്വാരങ്ങളിലൂടെ പോകുന്നുണ്ടാവണം.

വ്യതികരണം എന്ന പ്രതിഭാസം, രസതന്ത്രത്തിലെയും ജീവശാസ്ര്തത്തിലേയും അടിസ്ഥാന ഏകകവും നമ്മളും നമ്മുടെ ചുറ്റുമുള്ള സർവ്വവും നിർമ്മിക്കപ്പെട്ട അടിസ്ഥാന നിർമ്മാണ വസ്തുവുമായ അണുവിന്റെ ഘടന മനസ്സിലാക്കുന്നതിൽ നിർണ്ണായക പങ്കു വഹിച്ചിട്ടുണ്ട്‌. ഈ നൂറ്റാണ്ടിന്റെ ആദ്യത്തിൽ അണുക്കൾ സൂര്യനും, ചുറ്റും തിരിയുന്ന ഗ്രഹങ്ങളും പോലെയാണെന്നാണ്‌ കരുതിയിരുന്നത്‌. ഇലക്ര്ടോണുകൾ ഋണ വൈദ്യുതി (negative electricity)യുള്ള കണികകൾ അനുരോധ വൈദ്യുതി (positive electricity)യുള്ള അണുകേന്ദ്രത്തിനു ചുറ്റും തിരിയുന്നു. ഋണ അനുരോധ വൈദ്യുതികൾ തമ്മിലുള്ള ആകർഷണം സൂര്യനും ഗ്രഹങ്ങളും തമ്മിലുള്ള ഗുരുത്വാകർഷണം, ഗ്രഹങ്ങളെ അവയുടെ നിശ്ചിത ഭ്രമണപഥത്തിൽ നിർത്തുന്നതുപോലെ, ഇലക്ര്ടോണുകളേയും അവയുടെ ഭ്രമണപഥത്തിൽ നിർത്തുന്നുവെന്നാണ്‌ കരുതപ്പെട്ടിരുന്നത്‌. ഇതിലൊരു പ്രശ്നമുള്ളത്‌, ബലതന്ത്രത്തിന്റെയും വൈദ്യുതിയുടേയും നിയമങ്ങൾ (ഊർജ്ജകണബലതന്ത്രം വരുന്നതിനുമുമ്പ്‌) ഇലക്ര്ടോണുകളുടെ ഊർജ്ജം നഷ്ടപ്പെടുകയും അവയുടെ ഭ്രമണപഥം ചെറുതായി ചെറുതായി അണുകേന്ദ്രത്തിലേയ്‌ക്ക്‌ പതിക്കുകയും ചെയ്യുമെന്ന്‌ പ്രവചിക്കുന്നു എന്നതാണ്‌. ഇതിന്റെ അർത്ഥം അണുവും അതോടൊപ്പം എല്ലാ പദാർത്ഥവും അതിവേഗം അതിസാന്ദ്രമായ ഒരു അവസ്ഥയിലേക്ക്‌ ചുരുങ്ങുമെന്നാണല്ലോ. ഇതിനൊരു ഭാഗിക പരിഹാരം 1913ൽ ഡാനിഷ്‌ ശാസ്ര്തജ്ഞനായ നീൽസ്‌ ബോഹർ (Niels Bohr) കണ്ടെത്തി. ഒരു പക്ഷെ ഈ ഇലക്ര്ടോണുകൾക്ക്‌ അണുകേന്ദ്രത്തിൽ നിന്ന്‌ ഇഷ്ടംപോലെ ഏതെങ്കിലും ദൂരത്തിൽ ചുറ്റുവാൻ സാദ്ധ്യമല്ല. മറിച്ച്‌ ചില നിർദ്ദിഷ്ട ഭ്രമണപഥത്തിൽ മാത്രമേ കറങ്ങാനാവൂ എന്നദ്ദേഹം നിർദ്ദേശിച്ചു. ഈ ഓരോ ദൂരത്തിലും ഒന്നോ രണ്ടോ ഇലക്ര്ടോണുകൾക്കു മാത്രമേ കറങ്ങാനാവൂ എന്ന്‌ കരുതുകയാണെങ്കിൽ ഇത്‌ അണുവിന്റെ ചുരുങ്ങലിന്‌ പരിഹാരമാവും. കാരണം ഇലക്ര്ടാണുകൾക്ക്‌ ഏറ്റവും കുറവു ദൂരവും ഊർജ്ജവുമുള്ള ഭ്രമണപഥം വരെ മാത്രമേ വരുവാൻ കഴിയുകയുള്ളൂ.

Generated from archived content: samayam_2nd8.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