குவான்டம் விசையியலும் பௌதிக மெய்ம்மையும்!
Quantum mechanics and the Physical Reality!
இதுதான் பொருள்முதல்வாதம்!
-------------------------------------------------------------------------
பி இளங்கோ சுப்பிரமணியன்
Quantum mechanics and the Physical Reality!
இதுதான் பொருள்முதல்வாதம்!
-------------------------------------------------------------------------
பி இளங்கோ சுப்பிரமணியன்
நியூட்டன் அறிவியல் மன்றம்
------------------------------------------------------------------------
புறநிலை மெய்ம்மை அல்லது பௌதிக மெய்ம்மை
(physical reality) என்பது குவான்டம் விசையியலிலும்
தத்துவத்திலும் (philosophy) அடிப்படையான முக்கியத்துவம்
வாய்ந்தது.
1 அடி நீளம், 1 அடி அகலம், 1 அடி உயரம் உள்ள ஒரு
கன சதுரப் பெட்டியில் ஒரு எலக்ட்ரான் இருப்பதாக
வைத்துக் கொள்வோம். பெட்டியின் நடுவிலோ,
ஓரத்திலோ, அடியிலோ, பக்கவாட்டிலோ இப்படி
ஏதேனும் ஓர் இடத்தில் அத்துகள் இருக்கக் கூடும்.
அத்துகள் எங்கே இருக்கிறது என்பதைத் துல்லியமாக
அறிய இயலுமா? குவாண்டம் விசையியல் என்ன
கூறுகிறது?
வெர்னர் ஹெய்சன்பெர்க் (Werner Heisenberg) இதற்குப்
பதிலளிக்கிறார். இவர் தாம் கண்டு பிடித்த
உறுதியின்மைக் கோட்பாட்டுக்காக (uncertainty principle)
நோபல் பரிசு பெற்றவர்.
மிகவும் எளிமையாகச் சொன்னால், உறுதியின்மைக்
கோட்பாடு என்பது இதுதான்:
"ஒரு துகளின் இருப்பிடத்தையும் அதன் வேகத்தையும்
ஒரே சமயத்தில் ஒருபோதும் துல்லியமாகச் சொல்ல முடியாது.
இருப்பிடத்தைத் துல்லியமாகக் கூறினால்,
வேகத்தைத் துல்லியமாகக் கூற இயலாது.அதைக்
கணிப்பதில் பெரும் பிழை ஏற்பட்டு விடும்.
வேகத்தைத் துல்லியமாகக் கூறினாலோ, இருப்பிடத்தை
அளப்பதில் பெரும் பிழை ஏற்பட்டு விடும்". இதுதான்
உறுதியின்மைக் கோட்பாடு.
மேலே கூறியிருப்பது உறுதியின்மைக் கோட்பாட்டின்
official version அல்ல. ஆங்கிலத்தில் இக்கோட்பாடு
பின்வருமாறு கூறப்படுகிறது. ஆங்கிலத்தில்
உள்ளதே அதிகாரபூர்வமானது.
Uncertainty principle:
"The position and momentum of a particle cannot be simultaneously
measured with precision."
ஆக பெட்டிக்குள் உள்ள எலக்ட்ரான் எந்த இடத்தில்
இருக்கிறது என்பதை ஒருபோதும் துல்லியமாகக்
கூற முடியாது என்கிறார் வெர்னர் ஹெய்சென்பெர்க்.
இவ்வாறு துல்லியமாகக் கூற முடியாமல் போவதற்கு
என்ன காரணம்? கருவிகளின் நுட்பமின்மையா?
இல்லை என்கிறார் ஹெய்ஸன்பெர்க். That uncertainty is
INHERENT in nature என்கிறார் அவர். இத்தகைய
உறுதியின்மை இயற்கையாகவே இருக்கிறது
என்கிறார் ஹெய்சென்பெர்க்.
அப்படியானால் பெட்டிக்குள் இருக்கும் எலக்ட்ரானின்
இருப்பிடத்தை அறியவே முடியாதா? இதற்கு
விடையளிக்கிறார் எர்வின் ஷ்ராடிங்கர் (Erwin Schrodinger)
என்னும் ஆஸ்திரிய விஞ்ஞானி. இவரும் இயற்பியலில்
நோபல் பரிசு பெற்றவர்.
குவான்டம் விசையியலில் ஷ்ராடிங்கரின் Wave equation
மிகவும் புகழ் பெற்றது; மிகவும் அடிப்படையானது.
பெட்டிக்குள் இருக்கும் எலக்ட்ரான் எந்த இடத்தில்
இருக்கக்கூடும் என்பதற்கான நிகழ்தகவை (probability)
தெளிவாகக் கூற முடியும் என்கிறது ஷ்ராடிங்கரின்
சமன்பாடு.
படத்தில் உள்ள ஷ்ராடிங்கரின் சமன்பாட்டைப்
பாருங்கள். இச்சமன்பாட்டுக்கான விளக்கம்
இக்கட்டுரையின் வரம்புக்கு அப்பாற்பட்டது.
சமன்பாட்டில் வரும் கிரேக்க எழுத்தான
ப்சை (psi) என்பதைக் கவனியுங்கள்.
இந்த "ப்சை" ஐ square செய்து அதன் absolute valueஐக்
கண்டறிந்தால், அது துகள் இருக்கும் இடத்திற்கான
நிகழ்தகவை அறிவிக்கும். அதாவது,
modulus psi squared = probability density.
ஆக, துகளின் துல்லியமான இருப்பிடத்தை (exact location)
கூற இயலாது. அதாவது இந்த இடத்தில்தான் துகள் இருக்கிறது
என்று அடித்துக் கூற இயலாது. ஆனால் எந்த இடத்தில்
இருக்கக்கூடும் என்பதற்கான நிகழ்தகவை மட்டுமே
கூற இயலும்.
ஒரு துகள் எங்கே இருக்கிறது என்பதைக்கூட
அறிவியலால் சொல்ல முடியாதா? அப்படியானால்
அறிவியல் குறைபாடு உடையதுதானே என்று
சிலர் கேட்கலாம். துகளின் இருப்பிடத்தைக்
கூற முடியாமல் போனதில் அறிவியலின் குறைபாடு
எதுவும் இல்லை. இயற்கை அப்படித்தான் இருக்கிறது.
அதாவது பௌதிக மெய்ம்மை எனப்படும் physical reality
அப்படித்தான் இருக்கிறது.
புறநிலை மெய்ம்மை அதாவது இயற்கை இப்படித்தான்
இருக்க வேண்டும் என்று மனிதன் ஒரு சட்டகத்தை
(frame) உருவாக்கிக் கொண்டு, அதனுள் இயற்கையை
அடைக்க முடியாது. " இயற்கை எப்படி இருக்கிறதோ
அதை அப்படியே மனிதன் ஏற்றுக் கொள்ள வேண்டும்"
என்கிறார் வெர்னர் ஹெய்சென்பெர்க்.
என்றாலும் ஐன்ஸ்டின் குவான்டம் விசையியலில்
உள்ள இந்த உறுதியின்மையை (uncertainty) ஏற்றுக்
கொள்ள விரும்பவில்லை. ஐன்ஸ்டின் மட்டுமா?
லூயி டி பிராக்லியம் விரும்பவில்லை. இன்னும்
சிலரும் விரும்பவில்லை. அக்காலத்தில் நியல்ஸ் போர்
(Neils Bohr) தலைமையில் சிலரும் ஐன்ஸ்டின்
தலைமையில் சிலரும் என அறிவியல் உலகமே
இரு பிரிவாகப் பிரிந்து நின்று விவாதித்தது.
மனிதனின் சட்டகத்துக்குள் இயற்கை ஒருபோதும்
அடங்காது. இயற்கையை அது எப்படி இருக்கிறதோ
அப்படியே அதைப் புரிந்து கொள்வதுதான் சரியானது.
பௌதிக மெய்ம்மை (physical reality) என்பது இப்படித்தான்
இருக்கிறது; அது ஏகப்பட்ட உறுதியின்மைகளைக்
கொண்டிருக்கிறது என்றால், அதை அப்படியே
ஏற்றுக் கொள்வதுதான் சரியானது.
சரி, இந்தக் கட்டுரை புரிகிறதா? குவான்டம்
விசையியலிலும் தத்துவத்திலும் உள்ள மிக
முக்கியமான ஒரு பிரச்சினை குறித்து எழுதப்பட்ட
கட்டுரை இது. இதை இந்த அளவுதான்
எழுத இயலும். தமிழில் எழுதுவது ஒரு சிக்கல்.
அறிவியல் குறியீடுகளைப் பயன்படுத்தாமல்
எழுதுவது இன்னொரு சிக்கல்.
ஒரு முறைக்கு இருமுறை படியுங்கள். புரிந்து
கொள்ள முயற்சி செய்யுங்கள்.இந்தப் பொருளில்
தமிழில், இவ்வளவு அக்கறையுடன் எவரும் எழுதப்
போவதில்லை.
--------------------------------------------------------------------
பின்குறிப்பு:
அறிவியல் ஒளி இதழில் இக்கட்டுரை ஆசிரியர் எழுதிய
ஷ்ராடிங்கரின் பூனை என்ற கட்டுரைப் படிப்பது
இக்கட்டுரையைப் புரிந்து கொள்ள உதவும்.
*********************************************
.
------------------------------------------------------------------------
புறநிலை மெய்ம்மை அல்லது பௌதிக மெய்ம்மை
(physical reality) என்பது குவான்டம் விசையியலிலும்
தத்துவத்திலும் (philosophy) அடிப்படையான முக்கியத்துவம்
வாய்ந்தது.
1 அடி நீளம், 1 அடி அகலம், 1 அடி உயரம் உள்ள ஒரு
கன சதுரப் பெட்டியில் ஒரு எலக்ட்ரான் இருப்பதாக
வைத்துக் கொள்வோம். பெட்டியின் நடுவிலோ,
ஓரத்திலோ, அடியிலோ, பக்கவாட்டிலோ இப்படி
ஏதேனும் ஓர் இடத்தில் அத்துகள் இருக்கக் கூடும்.
அத்துகள் எங்கே இருக்கிறது என்பதைத் துல்லியமாக
அறிய இயலுமா? குவாண்டம் விசையியல் என்ன
கூறுகிறது?
வெர்னர் ஹெய்சன்பெர்க் (Werner Heisenberg) இதற்குப்
பதிலளிக்கிறார். இவர் தாம் கண்டு பிடித்த
உறுதியின்மைக் கோட்பாட்டுக்காக (uncertainty principle)
நோபல் பரிசு பெற்றவர்.
மிகவும் எளிமையாகச் சொன்னால், உறுதியின்மைக்
கோட்பாடு என்பது இதுதான்:
"ஒரு துகளின் இருப்பிடத்தையும் அதன் வேகத்தையும்
ஒரே சமயத்தில் ஒருபோதும் துல்லியமாகச் சொல்ல முடியாது.
இருப்பிடத்தைத் துல்லியமாகக் கூறினால்,
வேகத்தைத் துல்லியமாகக் கூற இயலாது.அதைக்
கணிப்பதில் பெரும் பிழை ஏற்பட்டு விடும்.
வேகத்தைத் துல்லியமாகக் கூறினாலோ, இருப்பிடத்தை
அளப்பதில் பெரும் பிழை ஏற்பட்டு விடும்". இதுதான்
உறுதியின்மைக் கோட்பாடு.
மேலே கூறியிருப்பது உறுதியின்மைக் கோட்பாட்டின்
official version அல்ல. ஆங்கிலத்தில் இக்கோட்பாடு
பின்வருமாறு கூறப்படுகிறது. ஆங்கிலத்தில்
உள்ளதே அதிகாரபூர்வமானது.
Uncertainty principle:
"The position and momentum of a particle cannot be simultaneously
measured with precision."
ஆக பெட்டிக்குள் உள்ள எலக்ட்ரான் எந்த இடத்தில்
இருக்கிறது என்பதை ஒருபோதும் துல்லியமாகக்
கூற முடியாது என்கிறார் வெர்னர் ஹெய்சென்பெர்க்.
இவ்வாறு துல்லியமாகக் கூற முடியாமல் போவதற்கு
என்ன காரணம்? கருவிகளின் நுட்பமின்மையா?
இல்லை என்கிறார் ஹெய்ஸன்பெர்க். That uncertainty is
INHERENT in nature என்கிறார் அவர். இத்தகைய
உறுதியின்மை இயற்கையாகவே இருக்கிறது
என்கிறார் ஹெய்சென்பெர்க்.
அப்படியானால் பெட்டிக்குள் இருக்கும் எலக்ட்ரானின்
இருப்பிடத்தை அறியவே முடியாதா? இதற்கு
விடையளிக்கிறார் எர்வின் ஷ்ராடிங்கர் (Erwin Schrodinger)
என்னும் ஆஸ்திரிய விஞ்ஞானி. இவரும் இயற்பியலில்
நோபல் பரிசு பெற்றவர்.
குவான்டம் விசையியலில் ஷ்ராடிங்கரின் Wave equation
மிகவும் புகழ் பெற்றது; மிகவும் அடிப்படையானது.
பெட்டிக்குள் இருக்கும் எலக்ட்ரான் எந்த இடத்தில்
இருக்கக்கூடும் என்பதற்கான நிகழ்தகவை (probability)
தெளிவாகக் கூற முடியும் என்கிறது ஷ்ராடிங்கரின்
சமன்பாடு.
படத்தில் உள்ள ஷ்ராடிங்கரின் சமன்பாட்டைப்
பாருங்கள். இச்சமன்பாட்டுக்கான விளக்கம்
இக்கட்டுரையின் வரம்புக்கு அப்பாற்பட்டது.
சமன்பாட்டில் வரும் கிரேக்க எழுத்தான
ப்சை (psi) என்பதைக் கவனியுங்கள்.
இந்த "ப்சை" ஐ square செய்து அதன் absolute valueஐக்
கண்டறிந்தால், அது துகள் இருக்கும் இடத்திற்கான
நிகழ்தகவை அறிவிக்கும். அதாவது,
modulus psi squared = probability density.
ஆக, துகளின் துல்லியமான இருப்பிடத்தை (exact location)
கூற இயலாது. அதாவது இந்த இடத்தில்தான் துகள் இருக்கிறது
என்று அடித்துக் கூற இயலாது. ஆனால் எந்த இடத்தில்
இருக்கக்கூடும் என்பதற்கான நிகழ்தகவை மட்டுமே
கூற இயலும்.
ஒரு துகள் எங்கே இருக்கிறது என்பதைக்கூட
அறிவியலால் சொல்ல முடியாதா? அப்படியானால்
அறிவியல் குறைபாடு உடையதுதானே என்று
சிலர் கேட்கலாம். துகளின் இருப்பிடத்தைக்
கூற முடியாமல் போனதில் அறிவியலின் குறைபாடு
எதுவும் இல்லை. இயற்கை அப்படித்தான் இருக்கிறது.
அதாவது பௌதிக மெய்ம்மை எனப்படும் physical reality
அப்படித்தான் இருக்கிறது.
புறநிலை மெய்ம்மை அதாவது இயற்கை இப்படித்தான்
இருக்க வேண்டும் என்று மனிதன் ஒரு சட்டகத்தை
(frame) உருவாக்கிக் கொண்டு, அதனுள் இயற்கையை
அடைக்க முடியாது. " இயற்கை எப்படி இருக்கிறதோ
அதை அப்படியே மனிதன் ஏற்றுக் கொள்ள வேண்டும்"
என்கிறார் வெர்னர் ஹெய்சென்பெர்க்.
என்றாலும் ஐன்ஸ்டின் குவான்டம் விசையியலில்
உள்ள இந்த உறுதியின்மையை (uncertainty) ஏற்றுக்
கொள்ள விரும்பவில்லை. ஐன்ஸ்டின் மட்டுமா?
லூயி டி பிராக்லியம் விரும்பவில்லை. இன்னும்
சிலரும் விரும்பவில்லை. அக்காலத்தில் நியல்ஸ் போர்
(Neils Bohr) தலைமையில் சிலரும் ஐன்ஸ்டின்
தலைமையில் சிலரும் என அறிவியல் உலகமே
இரு பிரிவாகப் பிரிந்து நின்று விவாதித்தது.
மனிதனின் சட்டகத்துக்குள் இயற்கை ஒருபோதும்
அடங்காது. இயற்கையை அது எப்படி இருக்கிறதோ
அப்படியே அதைப் புரிந்து கொள்வதுதான் சரியானது.
பௌதிக மெய்ம்மை (physical reality) என்பது இப்படித்தான்
இருக்கிறது; அது ஏகப்பட்ட உறுதியின்மைகளைக்
கொண்டிருக்கிறது என்றால், அதை அப்படியே
ஏற்றுக் கொள்வதுதான் சரியானது.
சரி, இந்தக் கட்டுரை புரிகிறதா? குவான்டம்
விசையியலிலும் தத்துவத்திலும் உள்ள மிக
முக்கியமான ஒரு பிரச்சினை குறித்து எழுதப்பட்ட
கட்டுரை இது. இதை இந்த அளவுதான்
எழுத இயலும். தமிழில் எழுதுவது ஒரு சிக்கல்.
அறிவியல் குறியீடுகளைப் பயன்படுத்தாமல்
எழுதுவது இன்னொரு சிக்கல்.
ஒரு முறைக்கு இருமுறை படியுங்கள். புரிந்து
கொள்ள முயற்சி செய்யுங்கள்.இந்தப் பொருளில்
தமிழில், இவ்வளவு அக்கறையுடன் எவரும் எழுதப்
போவதில்லை.
--------------------------------------------------------------------
பின்குறிப்பு:
அறிவியல் ஒளி இதழில் இக்கட்டுரை ஆசிரியர் எழுதிய
ஷ்ராடிங்கரின் பூனை என்ற கட்டுரைப் படிப்பது
இக்கட்டுரையைப் புரிந்து கொள்ள உதவும்.
*********************************************
.
கருத்துகள் இல்லை:
கருத்துரையிடுக