கடந்த மாத உயிர்மை இதழில் வெளிவந்த கட்டுரை இது. மிகவும் சிக்கலான
குவாண்டம் இயற்பியல் சிந்தனையின் அடிப்படையில் தோன்றிய ஒரு விதியை விளக்க
முயன்ற கட்டுரை இது. இது உங்களுக்குப் புரியுமானால் அதுவே எனக்கு ஒரு பெரிய
வெற்றி. அதன்பின் எந்த ஒரு சிக்கலான விதியையும் தமிழில் சுலபமாகப் புரிய
வைத்துவிடலாம் என்னும் தைரியத்தை அது எனக்குத் தரும். படித்து உங்கள்
அபிப்பிராயத்தைச் சொல்லுங்கள்.
-ராஜ்சிவா-
இந்தக் கட்டுரையில் நான் சொல்லவரும் தகவல்கள் அனைத்தும் குவாண்டம் இயற்பியலின் (Quantum Physics) அடிப்படையிலானது. 1935ம் ஆண்டளவில் பிறந்த பிரபலமான சிந்தனையொன்றைப் பற்றியது இது. புரிவதற்கு மிகவும் கடினமானது. இருந்தாலும், தமிழில் இலகுவில் புரியவைப்பதற்காக என்னாலான ஒரு முயற்சியாகவே இதைக் கருதுகிறேன். "இயற்பியலில் எனக்கு நாட்டமில்லை, அதனால் நான் இதைப் புரிந்து கொள்ளவேண்டிய அவசியமில்லை" என்று நினைத்து, நீங்கள் இதை ஒதுக்கிவிட்டுச் செல்ல வேண்டாம். நவீன அறிவியல், நினைத்துப் பார்க்கவே முடியாத அளவுக்கு வளர்ந்துவரும் இந்தக் காலகட்டத்தில், அனைவரும் கட்டாயம் தெரிந்து கொள்ளவேண்டிய ஒன்றாகவே இதை நான் கருதுகிறேன். அதனால் சிரமங்களை ஒருபுறம் ஒதுக்கி வைத்துவிட்டு, கட்டுரைக்குள் நுழைந்து கொள்ளலாம் வாருங்கள்.
இலத்திரன் (Electron) என்பது குவாண்டம் நிலையில், இரண்டு விதத்தில் இயங்குகிறது என்று சொல்லியிருந்தேன். அது சாதாரண நிலையில் அலைகளாகவும் (Wave), வேறொரு நிலையில் துகள்களாகவும் (Particles) காணப்படுகிறது. ஒரே இலத்திரன் இப்படி இரண்டு விதமாகவும் இருப்பது என்பது சாத்தியமாக இருக்க முடியாதது. ஆனால், இலத்திரன் இந்த இரண்டு நிலைகளிலும் இருப்பது என்பது ஆராய்ச்சிகளின் மூலம் கண்டறியப்பட்டது. மேலிருந்து கீழாக மெல்லிய, நீண்டதொரு துளையுள்ள ஒரு தகட்டினூடாக இலத்திரன்களைத் தொடர்ச்சியாகச் செலுத்தி, அவை அந்தத் துளையினூடாக வெளிவந்து தகட்டின் பின்னால் உள்ள திரையில் படும்படி விட்டபோது, அங்கு நேர் கோட்டில் இலத்திரன்கள் படிந்ததை அவதானிக்க முடிந்தது. அதாவது துப்பாக்கிக் குண்டுகள் நேராக செலுத்தப்பட்டு துளைப்பது போல, நேர்கோட்டில் அவை அந்தத் திரையில் படிந்து காணப்பட்டன. இது இலத்திரன்கள் துகள்களாக இருக்கும் தண்மைக்கு உதாரணமாகிறது. ஆனால், முன்னரிட்ட துளை போல, இரண்டு துளைகளை அருகருகே இட்டு, இலத்திரன்களை அவற்றினூடாகத் தொடர்ச்சியாகச் செலுத்திய போது, பின்னால் உள்ள திரையில், இரண்டு கோடுகளாக இலத்திரன்கள் படிவதற்குப் பதிலாக, வரிசையாகப் பல கோடுகள் படிந்து காணப்பட்டன. இவை இலத்திரன்கள் அலைகளாக இயங்குவதற்கான ஆதாரமாக அமைகின்றது (புரிந்து கொள்ள முடியாதவர்கள் படத்தைப் பார்த்துப் புரிந்து கொள்ளலாம்).
-ராஜ்சிவா-
இந்தக் கட்டுரையில் நான் சொல்லவரும் தகவல்கள் அனைத்தும் குவாண்டம் இயற்பியலின் (Quantum Physics) அடிப்படையிலானது. 1935ம் ஆண்டளவில் பிறந்த பிரபலமான சிந்தனையொன்றைப் பற்றியது இது. புரிவதற்கு மிகவும் கடினமானது. இருந்தாலும், தமிழில் இலகுவில் புரியவைப்பதற்காக என்னாலான ஒரு முயற்சியாகவே இதைக் கருதுகிறேன். "இயற்பியலில் எனக்கு நாட்டமில்லை, அதனால் நான் இதைப் புரிந்து கொள்ளவேண்டிய அவசியமில்லை" என்று நினைத்து, நீங்கள் இதை ஒதுக்கிவிட்டுச் செல்ல வேண்டாம். நவீன அறிவியல், நினைத்துப் பார்க்கவே முடியாத அளவுக்கு வளர்ந்துவரும் இந்தக் காலகட்டத்தில், அனைவரும் கட்டாயம் தெரிந்து கொள்ளவேண்டிய ஒன்றாகவே இதை நான் கருதுகிறேன். அதனால் சிரமங்களை ஒருபுறம் ஒதுக்கி வைத்துவிட்டு, கட்டுரைக்குள் நுழைந்து கொள்ளலாம் வாருங்கள்.
"யான்நோக்கும் காலை நிலன்நோக்கும் நோக்காக்கால்
தான்நோக்கி மெல்ல நகும்"
அறிவியல் கட்டுரையொன்றைத் திருக்குறளுடன் ஆரம்பிப்பது உங்களுக்கு ஆச்சரியத்தைத் தரலாம். அறிவியலைத் தேடி, ஓடிக்களைத்து, திருக்குறளென்னும் மெய்யியலில் அடங்கி ஒடுங்குவதில் தப்பே கிடையாது. ஆனாலும், திருக்குறளின் மேன்மை பற்றிப் பேசுவதற்காக இந்தக் குறளை இங்கு நான் தரவில்லை. காமத்துப் பாலில் 1094ம் குறளாக அமைந்த, இந்தக் குறள் தரும் அர்த்தம், அப்படியே முழுமையாகக் குவாண்டம் நிலையில் நடைபெறும் செயலொன்றுடன் ஒத்துப் போகிறது என்று நான் சொன்னால், நிச்சயம் நீங்கள் ஆச்சரியப்பட்டுத்தான் போவீர்கள். 'நான் பார்க்கும் போது நிலத்தைப் பார்த்து, பார்க்காத நேரத்தில் என்னைப் பார்த்து, தனக்குள் சிரிப்பாள்' என்பதுதான் இந்தக் குறளின் பொருள். இதில் பார்ப்பவரும், பார்க்கப்படுபவரும் காதலர்கள். இருவரும் உயிருள்ளவர்கள். ஆனால் குவாண்டம் நிலையில் உள்ள துகள்கள் கூட, இப்படியான செயற்பாட்டிலேயே இயங்குகின்றன என்பது உங்களுக்குத் தெரியுமா? அதாவது, குவாண்டம் நிலையில் இருக்கும் ஒரு இலத்திரன், நாம் அதை அவதானிக்கும் போது ஒரு விதமாகவும், நாம் அவதானிக்காத போது, அதற்கு எதிரான வேறு ஒரு விதமாகவும் இயங்குகிறது. அந்த இலத்திரனுக்கு நாம் அவதானிப்பது ஏதோ வகையில் தெரிகிறது. என்ன நம்ப முடியவில்லையா? குறளில் சொன்னது போல உயிருள்ள ஒருவரால், பார்க்கும் போது பார்க்காமல் இருக்கவும், பார்க்காத போது பார்க்கவும் செய்ய முடியும். அது எப்படி, உயிரில்லாத இலத்திரன்கள், பார்க்கும் போது ஒரு விதமாகவும், பார்க்காத போது வேறு விதமாகவும் இருக்க முடியும்? இயற்பியலாளர்களை ஆச்சரியத்துடன் நிமிர்ந்து நிற்கவைத்த ஒரு செயற்பாடு இது. இதனால் திணறிப் போனார்கள். இவையெல்லாம் குவாண்டம் நிலையிலேயே நடைபெறுகின்றன. இவற்றைப்பற்றி நாம் தெளிவாக அறிந்து கொள்ளவேண்டும். அதற்கு முன்னர் 'குவாண்டம்' என்றால் என்னவென்று பார்க்க வேண்டும்.
இயற்பியலில் இரண்டு விதமான இயற்பியல்கள் உண்டு. அவை, 1. நியூட்டனின் இயற்பியல் (Newtonian Physics), 2. குவாண்டம் இயற்பியல் (Quantum Physics). அணுக்கள், அணுக்கள் சேர்ந்து உருவாகும் மூலக்கூறுகள், மூலக் கூறுகளால் உருவான பொருட்கள், பொருட்களால் உருவான உலகம், உலகங்களால் உருவான அண்டம் என, அணுவை விட அளவில் பெரிதாக, அண்டத்தில் இருக்கும் அனைத்தும் 'நியூட்டோனியன் பிசிக்ஸ்' என்னும் ஒரு தொகுதிக்குள் அடங்குகிறது. இதில் இருக்கும் எதுவுமே ஒளியின் வேகத்தில் பிரயாணம் செய்ய முடியாத தண்மைகளைக் கொண்டிருக்கும். இன்னும் இலகுவாகச் சொல்லப் போனால், ஐசாக் நியூட்டன் என்னும் விஞ்ஞானியின் காலத்தில், அவரால் வரையரை செய்யப்பட்ட விதிகளுக்குட்பட்டவை இவை. ஆனால் 'குவாண்டம் பிசிக்ஸ்' என்பது அப்படியே அதற்கு நேரெதிரானது. அணுவைப் பிளந்து, அதனுள்ளே ஆராய்ந்து பார்த்த போது, அதனுள்ளே உபஅணுத்துகள்கள் (Subatomic Particles) என்று அழைக்கப்படும் அணுவைவிட மிகமிகச் சிறிய துகள்களாலான மாபெரும் உலகமே அங்கு இயங்கிக் கொண்டிருந்தது. உலகமென்ன? அண்டத்துக்கே நிகராக, உபஅணுத்துகள்களின் செயல்பாடுகள் அணுக்களின் உள்ளே நடந்து கொண்டிருந்தன. அணுக்களுக்குள்ளே இயங்கிக் கொண்டிருந்த அந்த நுண்ணிய அண்டமே, 'குவாண்டம்' என்று அழைக்கப்படுகிறது. ஒன்று அணுக்களை விடப் பெரிய அளவிலான அண்டம். மற்றது அணுக்களுக்குள்ளே இயங்கும் நுண்ணிய வடிவிலான குவாண்டம். குவாண்டம் என்பது பிற மொழிச் சொல்லாக இருந்தாலும், தமிழில் 'அண்டம்', 'குவாண்டம்' என்னும் இரண்டு சொற்களும் பொருந்தியது போல வேறு எந்த மொழியிலும் பொருந்தவில்லை. அண்டத்துக்கு எதிர், குவாண்டம் என்று தமிழில் அமைந்தது ஒரு மாபெரும் தற்செயலே!
அணுவை பிளந்து ஆராயும் போது, அது இலத்திரன், புரோட்டான், நியூட்ரான் ஆகியவற்றால் உருவாக்கப்பட்டிருப்பதை முதலில் கண்டுபிடித்தனர். இந்த மூன்றிலிலுமிருந்துதான் குவாண்டம் பிசிக்ஸ் பயணத்தை ஆரம்பிக்கிறது. பின்னர் புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் போன்றவை பிளக்கப்பட்டு, அங்கு குவார்க்குகளும், குளுவான்களும் இருப்பது கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. இப்படியே படிப்படியாக, உபஅணுத்துகள்களுக்கே ஒரு காட்சிச்சாலை (Subatomic Particle Zoo ) அமைக்கக் கூடிய அளவுக்கு துகள்கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டன. இன்னும் எத்தனையோ துகள்கள் கண்டுபிடிக்கப்படாமலும் இருக்கின்றன. இவை போஸான்கள், பேமியான்கள், லெப்டான்கள், ஹாட்ரான்கள், மேசோன்கள், பாரியோன்கள், மாட்டர்கள், ஆண்டி மாட்டர்கள் என்ற வகைகளில் எண்ணிக்கையற்றுக் குவிந்தபடி இருக்கின்றன. இவை அனைத்தும் மிகச் சிறியதென்று நாம் நினைத்து வந்த அணுவுக்குள்ளே இருப்பவை. இவை அனைத்தும் ஒன்று சேர்ந்து தனியாக, ஒரு அண்டம் போல இயங்குகின்றன. அங்குள்ள துகள்களில் பல ஒளியின் வேகத்தில் பயணிப்பவை. மனிதனால் கற்பனை செய்தே பார்க்க முடியாத இயல்புகளைக் கொண்டவை. நவீன இயற்பியலாளர்கள் வெளியிடும் புரட்சிகரமான, அதிர்ச்சிகரமான அறிக்கைகளுக்கு மூலகாரணமாக இருப்பவை. இவற்றைப் பற்றி அறிந்து கொள்வதே 'குவாண்டம் இயற்பியல்' எனப்படுகிறது. சமீபத்தில் வெளியான 'ஸ்ட்ரிங்க் தியரி', 'எம் தியரி', 'பாரலல் யூனிவேர்ஸ்', 'மல்ட்டிவேர்ஸ்', 'பல்பரிமாணங்கள்', 'டார்க் எனர்ஜி', 'டார்க் மாட்டர்', 'கிராவிட்டான்' என்பவை பற்றிய புரட்சிகரமான கோட்பாடுகளுக்கு இந்த குவாண்டம் இயற்பியலே காரணமானது (இவை பற்றி தனித்தனியாக வெவ்வேறு கட்டுரைகளில் 'உயிர்மையில்' நானே எழுதியிருக்கிறேன்). இப்படியான குவாண்டம் நிலையில்தான் இலத்திரன் என்பது இயங்குகிறது என்பதை இப்போது நீங்கள் புரிந்திருப்பீர்கள்.
தான்நோக்கி மெல்ல நகும்"
அறிவியல் கட்டுரையொன்றைத் திருக்குறளுடன் ஆரம்பிப்பது உங்களுக்கு ஆச்சரியத்தைத் தரலாம். அறிவியலைத் தேடி, ஓடிக்களைத்து, திருக்குறளென்னும் மெய்யியலில் அடங்கி ஒடுங்குவதில் தப்பே கிடையாது. ஆனாலும், திருக்குறளின் மேன்மை பற்றிப் பேசுவதற்காக இந்தக் குறளை இங்கு நான் தரவில்லை. காமத்துப் பாலில் 1094ம் குறளாக அமைந்த, இந்தக் குறள் தரும் அர்த்தம், அப்படியே முழுமையாகக் குவாண்டம் நிலையில் நடைபெறும் செயலொன்றுடன் ஒத்துப் போகிறது என்று நான் சொன்னால், நிச்சயம் நீங்கள் ஆச்சரியப்பட்டுத்தான் போவீர்கள். 'நான் பார்க்கும் போது நிலத்தைப் பார்த்து, பார்க்காத நேரத்தில் என்னைப் பார்த்து, தனக்குள் சிரிப்பாள்' என்பதுதான் இந்தக் குறளின் பொருள். இதில் பார்ப்பவரும், பார்க்கப்படுபவரும் காதலர்கள். இருவரும் உயிருள்ளவர்கள். ஆனால் குவாண்டம் நிலையில் உள்ள துகள்கள் கூட, இப்படியான செயற்பாட்டிலேயே இயங்குகின்றன என்பது உங்களுக்குத் தெரியுமா? அதாவது, குவாண்டம் நிலையில் இருக்கும் ஒரு இலத்திரன், நாம் அதை அவதானிக்கும் போது ஒரு விதமாகவும், நாம் அவதானிக்காத போது, அதற்கு எதிரான வேறு ஒரு விதமாகவும் இயங்குகிறது. அந்த இலத்திரனுக்கு நாம் அவதானிப்பது ஏதோ வகையில் தெரிகிறது. என்ன நம்ப முடியவில்லையா? குறளில் சொன்னது போல உயிருள்ள ஒருவரால், பார்க்கும் போது பார்க்காமல் இருக்கவும், பார்க்காத போது பார்க்கவும் செய்ய முடியும். அது எப்படி, உயிரில்லாத இலத்திரன்கள், பார்க்கும் போது ஒரு விதமாகவும், பார்க்காத போது வேறு விதமாகவும் இருக்க முடியும்? இயற்பியலாளர்களை ஆச்சரியத்துடன் நிமிர்ந்து நிற்கவைத்த ஒரு செயற்பாடு இது. இதனால் திணறிப் போனார்கள். இவையெல்லாம் குவாண்டம் நிலையிலேயே நடைபெறுகின்றன. இவற்றைப்பற்றி நாம் தெளிவாக அறிந்து கொள்ளவேண்டும். அதற்கு முன்னர் 'குவாண்டம்' என்றால் என்னவென்று பார்க்க வேண்டும்.
இயற்பியலில் இரண்டு விதமான இயற்பியல்கள் உண்டு. அவை, 1. நியூட்டனின் இயற்பியல் (Newtonian Physics), 2. குவாண்டம் இயற்பியல் (Quantum Physics). அணுக்கள், அணுக்கள் சேர்ந்து உருவாகும் மூலக்கூறுகள், மூலக் கூறுகளால் உருவான பொருட்கள், பொருட்களால் உருவான உலகம், உலகங்களால் உருவான அண்டம் என, அணுவை விட அளவில் பெரிதாக, அண்டத்தில் இருக்கும் அனைத்தும் 'நியூட்டோனியன் பிசிக்ஸ்' என்னும் ஒரு தொகுதிக்குள் அடங்குகிறது. இதில் இருக்கும் எதுவுமே ஒளியின் வேகத்தில் பிரயாணம் செய்ய முடியாத தண்மைகளைக் கொண்டிருக்கும். இன்னும் இலகுவாகச் சொல்லப் போனால், ஐசாக் நியூட்டன் என்னும் விஞ்ஞானியின் காலத்தில், அவரால் வரையரை செய்யப்பட்ட விதிகளுக்குட்பட்டவை இவை. ஆனால் 'குவாண்டம் பிசிக்ஸ்' என்பது அப்படியே அதற்கு நேரெதிரானது. அணுவைப் பிளந்து, அதனுள்ளே ஆராய்ந்து பார்த்த போது, அதனுள்ளே உபஅணுத்துகள்கள் (Subatomic Particles) என்று அழைக்கப்படும் அணுவைவிட மிகமிகச் சிறிய துகள்களாலான மாபெரும் உலகமே அங்கு இயங்கிக் கொண்டிருந்தது. உலகமென்ன? அண்டத்துக்கே நிகராக, உபஅணுத்துகள்களின் செயல்பாடுகள் அணுக்களின் உள்ளே நடந்து கொண்டிருந்தன. அணுக்களுக்குள்ளே இயங்கிக் கொண்டிருந்த அந்த நுண்ணிய அண்டமே, 'குவாண்டம்' என்று அழைக்கப்படுகிறது. ஒன்று அணுக்களை விடப் பெரிய அளவிலான அண்டம். மற்றது அணுக்களுக்குள்ளே இயங்கும் நுண்ணிய வடிவிலான குவாண்டம். குவாண்டம் என்பது பிற மொழிச் சொல்லாக இருந்தாலும், தமிழில் 'அண்டம்', 'குவாண்டம்' என்னும் இரண்டு சொற்களும் பொருந்தியது போல வேறு எந்த மொழியிலும் பொருந்தவில்லை. அண்டத்துக்கு எதிர், குவாண்டம் என்று தமிழில் அமைந்தது ஒரு மாபெரும் தற்செயலே!
அணுவை பிளந்து ஆராயும் போது, அது இலத்திரன், புரோட்டான், நியூட்ரான் ஆகியவற்றால் உருவாக்கப்பட்டிருப்பதை முதலில் கண்டுபிடித்தனர். இந்த மூன்றிலிலுமிருந்துதான் குவாண்டம் பிசிக்ஸ் பயணத்தை ஆரம்பிக்கிறது. பின்னர் புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் போன்றவை பிளக்கப்பட்டு, அங்கு குவார்க்குகளும், குளுவான்களும் இருப்பது கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. இப்படியே படிப்படியாக, உபஅணுத்துகள்களுக்கே ஒரு காட்சிச்சாலை (Subatomic Particle Zoo ) அமைக்கக் கூடிய அளவுக்கு துகள்கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டன. இன்னும் எத்தனையோ துகள்கள் கண்டுபிடிக்கப்படாமலும் இருக்கின்றன. இவை போஸான்கள், பேமியான்கள், லெப்டான்கள், ஹாட்ரான்கள், மேசோன்கள், பாரியோன்கள், மாட்டர்கள், ஆண்டி மாட்டர்கள் என்ற வகைகளில் எண்ணிக்கையற்றுக் குவிந்தபடி இருக்கின்றன. இவை அனைத்தும் மிகச் சிறியதென்று நாம் நினைத்து வந்த அணுவுக்குள்ளே இருப்பவை. இவை அனைத்தும் ஒன்று சேர்ந்து தனியாக, ஒரு அண்டம் போல இயங்குகின்றன. அங்குள்ள துகள்களில் பல ஒளியின் வேகத்தில் பயணிப்பவை. மனிதனால் கற்பனை செய்தே பார்க்க முடியாத இயல்புகளைக் கொண்டவை. நவீன இயற்பியலாளர்கள் வெளியிடும் புரட்சிகரமான, அதிர்ச்சிகரமான அறிக்கைகளுக்கு மூலகாரணமாக இருப்பவை. இவற்றைப் பற்றி அறிந்து கொள்வதே 'குவாண்டம் இயற்பியல்' எனப்படுகிறது. சமீபத்தில் வெளியான 'ஸ்ட்ரிங்க் தியரி', 'எம் தியரி', 'பாரலல் யூனிவேர்ஸ்', 'மல்ட்டிவேர்ஸ்', 'பல்பரிமாணங்கள்', 'டார்க் எனர்ஜி', 'டார்க் மாட்டர்', 'கிராவிட்டான்' என்பவை பற்றிய புரட்சிகரமான கோட்பாடுகளுக்கு இந்த குவாண்டம் இயற்பியலே காரணமானது (இவை பற்றி தனித்தனியாக வெவ்வேறு கட்டுரைகளில் 'உயிர்மையில்' நானே எழுதியிருக்கிறேன்). இப்படியான குவாண்டம் நிலையில்தான் இலத்திரன் என்பது இயங்குகிறது என்பதை இப்போது நீங்கள் புரிந்திருப்பீர்கள்.
இலத்திரன் (Electron) என்பது குவாண்டம் நிலையில், இரண்டு விதத்தில் இயங்குகிறது என்று சொல்லியிருந்தேன். அது சாதாரண நிலையில் அலைகளாகவும் (Wave), வேறொரு நிலையில் துகள்களாகவும் (Particles) காணப்படுகிறது. ஒரே இலத்திரன் இப்படி இரண்டு விதமாகவும் இருப்பது என்பது சாத்தியமாக இருக்க முடியாதது. ஆனால், இலத்திரன் இந்த இரண்டு நிலைகளிலும் இருப்பது என்பது ஆராய்ச்சிகளின் மூலம் கண்டறியப்பட்டது. மேலிருந்து கீழாக மெல்லிய, நீண்டதொரு துளையுள்ள ஒரு தகட்டினூடாக இலத்திரன்களைத் தொடர்ச்சியாகச் செலுத்தி, அவை அந்தத் துளையினூடாக வெளிவந்து தகட்டின் பின்னால் உள்ள திரையில் படும்படி விட்டபோது, அங்கு நேர் கோட்டில் இலத்திரன்கள் படிந்ததை அவதானிக்க முடிந்தது. அதாவது துப்பாக்கிக் குண்டுகள் நேராக செலுத்தப்பட்டு துளைப்பது போல, நேர்கோட்டில் அவை அந்தத் திரையில் படிந்து காணப்பட்டன. இது இலத்திரன்கள் துகள்களாக இருக்கும் தண்மைக்கு உதாரணமாகிறது. ஆனால், முன்னரிட்ட துளை போல, இரண்டு துளைகளை அருகருகே இட்டு, இலத்திரன்களை அவற்றினூடாகத் தொடர்ச்சியாகச் செலுத்திய போது, பின்னால் உள்ள திரையில், இரண்டு கோடுகளாக இலத்திரன்கள் படிவதற்குப் பதிலாக, வரிசையாகப் பல கோடுகள் படிந்து காணப்பட்டன. இவை இலத்திரன்கள் அலைகளாக இயங்குவதற்கான ஆதாரமாக அமைகின்றது (புரிந்து கொள்ள முடியாதவர்கள் படத்தைப் பார்த்துப் புரிந்து கொள்ளலாம்).
ஒரே
இலத்திரன் எப்படி ஒரு சமயத்தில் துகளாகவும், இன்னுமொரு சமயத்தில்
அலையாகவும் இயங்குகிறது என்று ஆச்சரியத்தின் உச்சிக்குச் சென்ற
ஆராய்ச்சியாளர்கள், இலத்திரனின் இன்னுமொரு செயலைக் கண்டு சிலையாகிப்
போனார்கள். இரண்டு துளைகளினூடாகச் செலுத்தப்பட்ட 'இலத்திரன்கள் அலைகளாக
செல்கின்றனவே!' என்று ஆச்சரியத்துடன் அவற்றை அவதானிக்கச் சென்ற போது, நாம்
அவதானிப்பது தெரிந்த இலத்திரன்கள், உடனடியாக அலைகளாகச் செயல்படுவதை
நிறுத்திவிட்டு, துகள்களாகச் செல்ல ஆரம்பித்தன. அதாவது பின்னால் உள்ள
திரையில் நாம் அவதானித்த போது, இரண்டு நேர்கோடுகள் போல இலத்திரன்கள் பதிய
ஆரம்பித்தன. நாம் அவதானிக்காத போது, அலைகளாகவும், நாம் அவதானிப்பது
தெரிந்ததும் பார்ட்டிகள்களாகவும் இலத்திரன்கள் இயங்கின. ஏற்கனவே இலத்திரன்
அலையாகவும், துகளாகவும் எப்படி இயங்குகிறது என்று ஆச்சரியப்பட்டுப் போன
இயற்பியலாளர்கள், நாம் அவதானிப்பதால் தன் செயலை மாற்றிக் கொள்ளும்
இலத்திரனைப் புரிந்துகொள்ள முடியாமல் தவித்தனர். 'இலத்திரனுக்கு உயிர்
இருக்கிறதா?' எனச் சந்தேகிக்கலாம் போலக் கூட இருந்தது. இப்படிப்பட்ட
செயல்பாடு இலத்திரனுக்கு மட்டுமல்லாமல், பெரும்பாண்மையான உப
அணுத்துகள்களுக்கும் இருந்ததையும் கண்டுபிடித்தனர். நாம் அவதானிக்கும்
போது, வேறு விதமான நிலையில் துகள்கள் இயங்குவதை, அந்தத் துகள்களின் 'உச்ச
நிலை' (Superposition) என்று இயற்பியலாளர்கள் அழைத்தனர்.
'சூப்பர் பொசிஸன்' நிலையைக் குவாண்டம் இயற்பியல் ஆரம்பித்த காலகட்டங்களில் பலரால் புரிந்து கொள்ள முடியாமல் இருந்தது. 'சூப்பர் பொசிஸன்' நிலையைப் புரிய வைப்பதற்காக, ஆஸ்ட்ரியாவைச் சேர்ந்த இயற்பியலாளரான 'எர்வின் ஷ்ரோடிங்கர்' (Erwin Schroedinger) என்பவர், 1935ம் ஆண்டில் ஒரு புதுமையான சிந்தனையை முன்வைத்தார். அந்தச் சிந்தனையே, 'ஷ்ரோடிங்கரின் பூனைச் சிந்தனை' (Schrodinger's Cat Thought) என்று அழைக்கப்படுகிறது. ஷ்ரோடிங்கர் ஆஸ்ட்ரியா நாட்டில் பிறந்தவர். ஜேர்மனியின் நாஸிகள் ஆஸ்ட்ரியாவைக் கைப்பற்றிய சமயத்தில் அயர்லாந்தைச் சென்றடைந்தார். டப்ளின் நகரில் வைத்தே தனது பூனைக் கருத்தை அவர் வெளியிட்டார். குவாண்டம் இயற்பியலின் ஆரம்ப கர்த்தாக்களில் ஷ்ரோடிங்கரும் ஒருவராவார்.
அணுத்துகள்களின் இரட்டை நிலைகளையும், சூப்பர் பொசிஸனையும் விளக்குவதற்காக, தனது பூனையை மையமாக வைத்தே ஷ்ரோடிங்கர் ஒரு கருத்தைத் தெரிவித்தார். அதற்காக அவர் தனது பூனையை எந்த ஒரு பரிசோதனைக்கும் உட்படுத்தவில்லை. வாய்மொழியாக சொல்லப்பட்ட ஒரு பரிசோதனைச் சிந்தனைதான் இது. அந்தச் சிந்தனைக்கான பரிசோதனையை சுருக்கமாகச் சொல்கிறேன். இறுக்கமாக அடைக்கப்பட்ட இரும்பினாலான ஒரு பெட்டிக்குள் கதிர்வீச்சை வெளிவிடும் ஒரு தனிமத்தின் மிகமிகச் சிறிய அளவை எடுத்து, அதாவது அந்த தனிமத்தின் ஓரிரு அணுக்களை மட்டும் எடுத்து அந்தப் பெட்டிக்குள் வைக்க வேண்டும். கதிர்வீச்சு வெளிவிடப்படும் போது, அந்தக் கதிர்வீச்சை அளப்பதற்கு ஒரு கருவியை உபயோகிப்பார்கள். அந்தக் கருவி 'கைகர் கௌண்டர்' (Geiger Counter) என்று அழைக்கப்படுகிறது. அந்த 'கைகர் கௌண்டர்' கருவியையும் கதிர்வீச்சு தனிமத்துடன் சேர்த்து அந்தப் பெட்டியில் வைக்க வேண்டும். பின்னர் ஒரு சிறிய கண்ணாடிக் குடுவையினுள் சயனைட் விசத்தை நிரப்பி, அதையும் பெட்டியினுள் வைக்க வேண்டும். கதிர்வீச்சு தனிமம் கதிர்வீச்சை வெளியிடும் சமயத்தில், 'கைகர் கௌண்டர்' கருவி, ஒரு அசைவுடன் இயங்க ஆரம்பிக்கும். அந்த அசைவின் போது, அதனுடன் சேர்ந்து அசைவது போல, ஒரு சம்மட்டி ஒன்றும் பொருத்தப்பட்டு இருக்க வேண்டும். அதாவது, கதிர்வீச்சு தனிமம் கதிர்வீச்சை வெளியிடும் போது, 'கைகர் கௌண்டர்' அசையும். அப்போது அந்தச் சம்மட்டியும் அசைந்து சயனைட் விசமுள்ள குப்பியை தாக்கி உடைக்குமாறு அனைத்தும் வடிவமைக்கப்பட்டிருக்க வேண்டும். செய்ய வேண்டியதெல்லாம் அவ்வளவுதான்.
இதன் பின்னர்தான் ஷ்ரோடிங்கரின் பூனைச் சிந்தனைக்கான பரிசோதனை ஆரம்பமாகிறது. ஒரு பூனையை எடுத்து அந்தப் பெட்டியினுள்ளே இட்டு மூடிவிட வேண்டும். பெட்டிக்குள்ளே நடப்பது எதுவும் வெளியே தெரியாதபடி பெட்டி இறுக்கமாக மூடப்பட்டிருக்கும். இப்போது இரண்டுவிதமான சாத்தியங்கள் பெட்டிக்குள் நடைபெறலாம். ஒன்று, பெட்டிக்குள் இருக்கும் கதிர்வீச்சு தனிமம் சிதைவுறும் போது (Decay), அது கதிர்வீச்சை வெளிவிடலாம், அல்லது அது சிதைவடையாமல் கதிர்வீச்சை வெளிவிடாமலும் இருக்கலாம். கதிர்வீச்சை அந்த தனிமம் வெளிவிட்டால், 'கைகர் கௌண்டர்' இயக்கப்பட்டு, அதன் மூலம் சம்மட்டியானது சயனைட் இருக்கும் குப்பியைத் தாக்கி, சயனைட் விசத்தினால் பூனை இறந்து போய்விடும். அல்லது அந்த தனிமம் சிதைவடையாமல் இருந்து, எதுவுமே நடக்காமல் பூனை உயிருடன் இருக்கும்.
இப்போது யோசித்துப் பாருங்கள். அந்தப் பெட்டியைத் திறக்கும் வரை, பூனை உயிருடன் இருக்கிறதா? இல்லையா? என்பது வெளியில் இருக்கும் நமக்குத் தெரியாது. பெட்டியைத் திறந்தால் மட்டுமே பூனை உயிருடன் இருக்கிறது அல்லது செத்திருக்கிறது என்பது தெரியவரும். ஆனால் பெட்டி மூடிய நிலையில் இருக்கும் போது, பூனை உயிருடன் இருக்கவும், உயிரில்லாமலும் இருக்கவுமான சாத்தியங்கள் சமமாகவே இருக்கும். ஒரே நேரத்தில் பூனை உயிருடனும், இறந்தும் இருக்கக் கூடிய இரட்டை நிலை காணப்படும். எப்போது பெட்டியைத் திறந்து நாம் அவதானிக்கிறோமோ, அப்போது அந்த இரட்டை நிலையில் இருந்து விலகி, ஒரு நிலையை மட்டும் எடுக்கும். இது பூனையை அவதானிப்பவர்களான நம்மை வைத்துக் கணிக்கப்படும் ஒரு நிலை. இதுபோலப் பெட்டிக்குள் பூட்டப்பட்டிருக்கும் பூனையின் பார்வையில் இந்தச் செயல்பாட்டைக் கவனியுங்கள். கதிர்த் தொழில்பாட்டை அந்தத் தனிமம் வெளியிடாதவரை பூனை அந்தப் பெட்டியில் உள்ள அனைத்தையும் பார்த்துக் கொண்டே இருக்கும். அது உயிருடன் இருக்கும் வரை எதுவுமே நடக்காமல், எந்த மாற்றமும் இல்லாமல் இருக்கும். ஏதாவது நடந்தால், அந்தக் கணமே பூனை உயிருடன் இருக்காது. இறந்த பூனைக்கு எதுவும் தெரியாது. அதனால் பூனைக்கு எப்போதும் ஒரேயொரு நிலை மட்டுமே இருக்கும். அந்தப் பெட்டிக்குள் இருப்பவை எந்த மாற்றமில்லாமல் காட்சிதரும் நிலைதான் அது. இரண்டாம் நிலை என்பது அதன் பார்வையில் இருக்கவே போவதில்லை. அப்படி ஒன்று இருக்கும் பட்சத்தில் அது இறந்து போயிருக்கும். அதனால் பூனை எப்போதும் 'சூப்பர் பொசிஸன்' என்னும் ஒரே நிலையில் இருக்கும். அந்தப் பெட்டியைத் திறக்கும் வரை, நமது பார்வையில் ஒரே சமயத்தில் பூனை இறந்தும், இறக்காமலும் உள்ள இரட்டை நிலை இருந்து கொண்டே இருக்கும். நாம் எப்போது பெட்டியைத் திறந்து அவதானிக்கிறோமோ, அப்போது அந்த இரட்டை நிலை விடுபட்டு பூனை இறந்துவிட்டது அல்லது உயிருடன் இருக்கிறது என்னும் ஒரு நிலை மிஞ்சும்.
மேற்படி சொல்லபட்ட ஷ்ரோடிங்கரின் பூனைச் சிந்தனை, மிகச் சரியாக அணுத்துகள்களின் செயற்பாடுகளைப் புரியவைப்பதாக அமைந்திருந்தது. இந்த 'ஷ்ரோடிங்கரின் பூனைச் சிந்தனை' இன்றுவரை பலராலும் வியந்து சொல்லப்பட்டு வருகிறது. குவாண்டம் இயற்பியலுக்கு மிகவும் வலிமையைச் சேர்த்த ஒரு தத்துவமாகவே இது இன்றுவரை பார்க்கப்படுகிறது.
பெட்டிக்குள் பூட்டப்பட்ட கதிர்வீச்சுத் தனிமம் ஏன் கதிர்வீச்சை வெளிவிடாமல் இருக்க வேண்டும் என்ற கேள்வி இங்கு எழலாம். கதிர்விச்சுத் தனிமம் என்றால், தானே சிதைந்து (Decay) கதிர்வீச்சை வெளிவிடத்தானே வேண்டும்? அதுதான் உண்மையும் கூட. அப்படி இருக்க, அது ஏன் கதிர்வீச்சை வெளியிடாமல் இருக்க வேண்டும் என்பது பெரிய கேள்வியாகிறதல்லவா? அதைப் புரிய வைக்க முதலில் கதிர்வீச்சுத் தனிமங்களின் 'அரைவாழ்வு காலம்' என்றால் என்ன? அது என்ன வகையில் நடைபெறுகிறது என்று பார்க்கலாம். அணுக்கதிர்வீச்சு தனிமங்கள் இரண்டு விதங்களில் கதிர்வீச்சை வெளிவிடுகின்றன. ஒன்று, பிற தாக்கங்கள் எதுவுமின்றி தானாகவே சிதைவடைவது (Nuclear Decay), மற்றது இலகுவாக அணுப்பிளவடைவது (Nuclear Fission). ஒவ்வொரு கதிர்வீச்சுத் தனிமமும் அவற்றின் தண்மைக்கேற்றவாறு, தம்மைச் சிதைத்துக் கொள்கின்றன. அப்படிச் சிதைவதால் அவை வேறொரு தனிமமாக மாறுகின்றன. சிதைவடைவதன் மூலம் அழிவுறும் அந்தத் தனிமத்தின் தண்மையை, 'அரை வாழ்வுக் காலம்' (Nuclear half life) என்னும் ஒரு அளவீட்டால் அளக்கிறார்கள். உதாரணமாக, ஒரு கிலோகிராம் எடையுள்ள தனிமம், தன்னைத் தானே அழித்து (சிதைவடைந்து) அரைக் கிலோகிராம் எடையுள்ளதாக மாறுவதற்கு எடுக்கும் காலத்தை, 'அரை வாழ்வுக் காலம்' என்கிறார்கள். ஒவ்வொரு தனிமத்துக்கும் 'அரைவாழ்வுக் காலம்' வேறு வேறானதாக இருக்கும். ஒரு நிமிடத்திலிருந்து ஒரு இலட்சம் வருடங்கள் வரை கூட இந்த அரைவாழ்வு காலம் தனிமத்துக்கு தனிமம் மாற்றமடைந்து இருக்கும். அல்ஃபா கதிர், பீட்டா கதிர், காமா கதிர் என்னும் கதிர்களை இவை வெளிவிட்டு, புதிய தனிமங்களாக மாறுகின்றன.
இப்போது, 'X' என்னும் அணுக்கதிர்வீச்சு தனிமத்தை உதாரணத்திற்காக எடுத்துக் கொள்ளுங்கள். அதன் அரைவாழ்வு காலம், 'ஒரு நாள்' என்றும் வைத்துக் கொள்ளுங்கள். அதாவது ஒரு கிலோகிராம் 'X' தனிமம் அரை கிலோகிராமாக மாறுவதற்கு ஒரு நாளாகிறது. பின்னர் அந்த 'X' தனிமம் கால் கிலோகிராமாக மாற மேலுமொரு நாள் ஆகிறது. கால் கிலோகிராம், 125 கிராமாக மாற மூன்றாவது நாள் எடுக்கும். இப்படியே அது சிதைவடைந்து கொண்டிருக்கும் என்று வைத்துக் கொள்ளுங்கள். எல்லாமே ஒரு உதாரனத்திற்காகத்தான். ஒரு கிலோகிராம் 'X' தனிமத்தில் ஒரு லட்சம் அணுக்கள் இருந்தன என்று ஒரு பேச்சுக்கு வைத்துக் கொள்ளலாம் (பேச்சுக்குத்தான்).
அது அரை கிலோகிராமாக மாறும் போது, ஐம்பதாயிரம் அணுக்கள் அழிந்திருக்கும், ஐம்பதாயிரம் அணுக்கள் அழியாமல் இருந்திருக்கும். அடுத்த தினம் கால்கிலோகிராமாக மாறும் போது, அதில் 25000 அணுக்கள் அழிந்து போய், 25000 அணுக்கள் எஞ்சியிருக்கும். இப்படியே அழிந்து கொண்டிருக்கும் போது, குறிப்பிட்ட சில அணுக்கள் ஆரம்பத்திலிருந்து இறுதிவரை அழியாமல் தப்பிக் கொண்டே இருக்கும். ஆனாலும் அவற்றின் அரைவாழ்வு காலமும் ஒரு நாள்தான். இருந்தாலும் பல நாட்களுக்கு அழியாமல் தப்பிக் கொள்கின்றன. சில அணுக்கள் அழிவதும், சில அணுக்கள் அழியாமல் தப்புவதற்கும் இருக்கும் வித்தியாசத்தைப் பார்த்தால், ஏதுமில்லை. ஒவ்வொரு அணுவும் அழியவும், அழியாமல் இருப்பதற்கும் ஏதோ ஒரு வகையில் தீர்மானிக்கின்றன. ஒரு வருடத்துக்கு அந்த X தனிமம் முழுமையாக அழியாமல், அதில் சிறிதளவு எஞ்சியிருந்தது என்றால், அந்த ஒரு வருடத்திற்கு எஞ்சியிருந்த சிறிதளவு அணுக்கள், ஒரு நாள் அரைவாழ்வு காலம் இருந்தும், ஒரு வருடத்துக்கு வாழ்ந்துதான் இருக்கின்றன. ஏதோ ஒரு செயற்பாட்டினால் அவை அழியாமல் அப்படியே இருந்திருக்கின்றன. அதாவது ஒரு அணுக்கதிர் தனிமம், கதிர்வீசை வெளிவிடலாம், வெளிவிடாமலும் இருக்கலாம் என்பது இதிலிருந்து புரிகிறது. இதுவே ஷ்ரோடிங்க பூனைச் சிந்தனையிலும் சொல்லப்பட்ட கதிர்வீச்சு மூலகத்துக்கு நடைபெற்றது. உங்களுக்குப் புரிகிறதா?
பிற்குறிப்பு: மிகவும் கடினமானதொரு இயற்பியல் கருத்தைப் புரியவைப்பதற்கு முயற்சித்திருக்கிறேன். இது உங்களுக்குப் புரியாவிட்டால், மீண்டும் ஒருமுறை திரும்பப் படித்துப் பாருங்கள். அப்போதும் புரியவில்லை என்றால், அது உங்கள் தவறல்ல. உங்களுக்குச் சரியாகப் புரிய வைக்க முடியாத என் தவறுதான். ஆனால் இங்கு நான் எழுதியது உங்களுக்குப் புரிந்திருந்தால், அது எனக்குக் கிடைக்கும் பெரிய வெற்றியாகும்.
-ராஜ்சிவா-
'சூப்பர் பொசிஸன்' நிலையைக் குவாண்டம் இயற்பியல் ஆரம்பித்த காலகட்டங்களில் பலரால் புரிந்து கொள்ள முடியாமல் இருந்தது. 'சூப்பர் பொசிஸன்' நிலையைப் புரிய வைப்பதற்காக, ஆஸ்ட்ரியாவைச் சேர்ந்த இயற்பியலாளரான 'எர்வின் ஷ்ரோடிங்கர்' (Erwin Schroedinger) என்பவர், 1935ம் ஆண்டில் ஒரு புதுமையான சிந்தனையை முன்வைத்தார். அந்தச் சிந்தனையே, 'ஷ்ரோடிங்கரின் பூனைச் சிந்தனை' (Schrodinger's Cat Thought) என்று அழைக்கப்படுகிறது. ஷ்ரோடிங்கர் ஆஸ்ட்ரியா நாட்டில் பிறந்தவர். ஜேர்மனியின் நாஸிகள் ஆஸ்ட்ரியாவைக் கைப்பற்றிய சமயத்தில் அயர்லாந்தைச் சென்றடைந்தார். டப்ளின் நகரில் வைத்தே தனது பூனைக் கருத்தை அவர் வெளியிட்டார். குவாண்டம் இயற்பியலின் ஆரம்ப கர்த்தாக்களில் ஷ்ரோடிங்கரும் ஒருவராவார்.
அணுத்துகள்களின் இரட்டை நிலைகளையும், சூப்பர் பொசிஸனையும் விளக்குவதற்காக, தனது பூனையை மையமாக வைத்தே ஷ்ரோடிங்கர் ஒரு கருத்தைத் தெரிவித்தார். அதற்காக அவர் தனது பூனையை எந்த ஒரு பரிசோதனைக்கும் உட்படுத்தவில்லை. வாய்மொழியாக சொல்லப்பட்ட ஒரு பரிசோதனைச் சிந்தனைதான் இது. அந்தச் சிந்தனைக்கான பரிசோதனையை சுருக்கமாகச் சொல்கிறேன். இறுக்கமாக அடைக்கப்பட்ட இரும்பினாலான ஒரு பெட்டிக்குள் கதிர்வீச்சை வெளிவிடும் ஒரு தனிமத்தின் மிகமிகச் சிறிய அளவை எடுத்து, அதாவது அந்த தனிமத்தின் ஓரிரு அணுக்களை மட்டும் எடுத்து அந்தப் பெட்டிக்குள் வைக்க வேண்டும். கதிர்வீச்சு வெளிவிடப்படும் போது, அந்தக் கதிர்வீச்சை அளப்பதற்கு ஒரு கருவியை உபயோகிப்பார்கள். அந்தக் கருவி 'கைகர் கௌண்டர்' (Geiger Counter) என்று அழைக்கப்படுகிறது. அந்த 'கைகர் கௌண்டர்' கருவியையும் கதிர்வீச்சு தனிமத்துடன் சேர்த்து அந்தப் பெட்டியில் வைக்க வேண்டும். பின்னர் ஒரு சிறிய கண்ணாடிக் குடுவையினுள் சயனைட் விசத்தை நிரப்பி, அதையும் பெட்டியினுள் வைக்க வேண்டும். கதிர்வீச்சு தனிமம் கதிர்வீச்சை வெளியிடும் சமயத்தில், 'கைகர் கௌண்டர்' கருவி, ஒரு அசைவுடன் இயங்க ஆரம்பிக்கும். அந்த அசைவின் போது, அதனுடன் சேர்ந்து அசைவது போல, ஒரு சம்மட்டி ஒன்றும் பொருத்தப்பட்டு இருக்க வேண்டும். அதாவது, கதிர்வீச்சு தனிமம் கதிர்வீச்சை வெளியிடும் போது, 'கைகர் கௌண்டர்' அசையும். அப்போது அந்தச் சம்மட்டியும் அசைந்து சயனைட் விசமுள்ள குப்பியை தாக்கி உடைக்குமாறு அனைத்தும் வடிவமைக்கப்பட்டிருக்க வேண்டும். செய்ய வேண்டியதெல்லாம் அவ்வளவுதான்.
இதன் பின்னர்தான் ஷ்ரோடிங்கரின் பூனைச் சிந்தனைக்கான பரிசோதனை ஆரம்பமாகிறது. ஒரு பூனையை எடுத்து அந்தப் பெட்டியினுள்ளே இட்டு மூடிவிட வேண்டும். பெட்டிக்குள்ளே நடப்பது எதுவும் வெளியே தெரியாதபடி பெட்டி இறுக்கமாக மூடப்பட்டிருக்கும். இப்போது இரண்டுவிதமான சாத்தியங்கள் பெட்டிக்குள் நடைபெறலாம். ஒன்று, பெட்டிக்குள் இருக்கும் கதிர்வீச்சு தனிமம் சிதைவுறும் போது (Decay), அது கதிர்வீச்சை வெளிவிடலாம், அல்லது அது சிதைவடையாமல் கதிர்வீச்சை வெளிவிடாமலும் இருக்கலாம். கதிர்வீச்சை அந்த தனிமம் வெளிவிட்டால், 'கைகர் கௌண்டர்' இயக்கப்பட்டு, அதன் மூலம் சம்மட்டியானது சயனைட் இருக்கும் குப்பியைத் தாக்கி, சயனைட் விசத்தினால் பூனை இறந்து போய்விடும். அல்லது அந்த தனிமம் சிதைவடையாமல் இருந்து, எதுவுமே நடக்காமல் பூனை உயிருடன் இருக்கும்.
இப்போது யோசித்துப் பாருங்கள். அந்தப் பெட்டியைத் திறக்கும் வரை, பூனை உயிருடன் இருக்கிறதா? இல்லையா? என்பது வெளியில் இருக்கும் நமக்குத் தெரியாது. பெட்டியைத் திறந்தால் மட்டுமே பூனை உயிருடன் இருக்கிறது அல்லது செத்திருக்கிறது என்பது தெரியவரும். ஆனால் பெட்டி மூடிய நிலையில் இருக்கும் போது, பூனை உயிருடன் இருக்கவும், உயிரில்லாமலும் இருக்கவுமான சாத்தியங்கள் சமமாகவே இருக்கும். ஒரே நேரத்தில் பூனை உயிருடனும், இறந்தும் இருக்கக் கூடிய இரட்டை நிலை காணப்படும். எப்போது பெட்டியைத் திறந்து நாம் அவதானிக்கிறோமோ, அப்போது அந்த இரட்டை நிலையில் இருந்து விலகி, ஒரு நிலையை மட்டும் எடுக்கும். இது பூனையை அவதானிப்பவர்களான நம்மை வைத்துக் கணிக்கப்படும் ஒரு நிலை. இதுபோலப் பெட்டிக்குள் பூட்டப்பட்டிருக்கும் பூனையின் பார்வையில் இந்தச் செயல்பாட்டைக் கவனியுங்கள். கதிர்த் தொழில்பாட்டை அந்தத் தனிமம் வெளியிடாதவரை பூனை அந்தப் பெட்டியில் உள்ள அனைத்தையும் பார்த்துக் கொண்டே இருக்கும். அது உயிருடன் இருக்கும் வரை எதுவுமே நடக்காமல், எந்த மாற்றமும் இல்லாமல் இருக்கும். ஏதாவது நடந்தால், அந்தக் கணமே பூனை உயிருடன் இருக்காது. இறந்த பூனைக்கு எதுவும் தெரியாது. அதனால் பூனைக்கு எப்போதும் ஒரேயொரு நிலை மட்டுமே இருக்கும். அந்தப் பெட்டிக்குள் இருப்பவை எந்த மாற்றமில்லாமல் காட்சிதரும் நிலைதான் அது. இரண்டாம் நிலை என்பது அதன் பார்வையில் இருக்கவே போவதில்லை. அப்படி ஒன்று இருக்கும் பட்சத்தில் அது இறந்து போயிருக்கும். அதனால் பூனை எப்போதும் 'சூப்பர் பொசிஸன்' என்னும் ஒரே நிலையில் இருக்கும். அந்தப் பெட்டியைத் திறக்கும் வரை, நமது பார்வையில் ஒரே சமயத்தில் பூனை இறந்தும், இறக்காமலும் உள்ள இரட்டை நிலை இருந்து கொண்டே இருக்கும். நாம் எப்போது பெட்டியைத் திறந்து அவதானிக்கிறோமோ, அப்போது அந்த இரட்டை நிலை விடுபட்டு பூனை இறந்துவிட்டது அல்லது உயிருடன் இருக்கிறது என்னும் ஒரு நிலை மிஞ்சும்.
மேற்படி சொல்லபட்ட ஷ்ரோடிங்கரின் பூனைச் சிந்தனை, மிகச் சரியாக அணுத்துகள்களின் செயற்பாடுகளைப் புரியவைப்பதாக அமைந்திருந்தது. இந்த 'ஷ்ரோடிங்கரின் பூனைச் சிந்தனை' இன்றுவரை பலராலும் வியந்து சொல்லப்பட்டு வருகிறது. குவாண்டம் இயற்பியலுக்கு மிகவும் வலிமையைச் சேர்த்த ஒரு தத்துவமாகவே இது இன்றுவரை பார்க்கப்படுகிறது.
பெட்டிக்குள் பூட்டப்பட்ட கதிர்வீச்சுத் தனிமம் ஏன் கதிர்வீச்சை வெளிவிடாமல் இருக்க வேண்டும் என்ற கேள்வி இங்கு எழலாம். கதிர்விச்சுத் தனிமம் என்றால், தானே சிதைந்து (Decay) கதிர்வீச்சை வெளிவிடத்தானே வேண்டும்? அதுதான் உண்மையும் கூட. அப்படி இருக்க, அது ஏன் கதிர்வீச்சை வெளியிடாமல் இருக்க வேண்டும் என்பது பெரிய கேள்வியாகிறதல்லவா? அதைப் புரிய வைக்க முதலில் கதிர்வீச்சுத் தனிமங்களின் 'அரைவாழ்வு காலம்' என்றால் என்ன? அது என்ன வகையில் நடைபெறுகிறது என்று பார்க்கலாம். அணுக்கதிர்வீச்சு தனிமங்கள் இரண்டு விதங்களில் கதிர்வீச்சை வெளிவிடுகின்றன. ஒன்று, பிற தாக்கங்கள் எதுவுமின்றி தானாகவே சிதைவடைவது (Nuclear Decay), மற்றது இலகுவாக அணுப்பிளவடைவது (Nuclear Fission). ஒவ்வொரு கதிர்வீச்சுத் தனிமமும் அவற்றின் தண்மைக்கேற்றவாறு, தம்மைச் சிதைத்துக் கொள்கின்றன. அப்படிச் சிதைவதால் அவை வேறொரு தனிமமாக மாறுகின்றன. சிதைவடைவதன் மூலம் அழிவுறும் அந்தத் தனிமத்தின் தண்மையை, 'அரை வாழ்வுக் காலம்' (Nuclear half life) என்னும் ஒரு அளவீட்டால் அளக்கிறார்கள். உதாரணமாக, ஒரு கிலோகிராம் எடையுள்ள தனிமம், தன்னைத் தானே அழித்து (சிதைவடைந்து) அரைக் கிலோகிராம் எடையுள்ளதாக மாறுவதற்கு எடுக்கும் காலத்தை, 'அரை வாழ்வுக் காலம்' என்கிறார்கள். ஒவ்வொரு தனிமத்துக்கும் 'அரைவாழ்வுக் காலம்' வேறு வேறானதாக இருக்கும். ஒரு நிமிடத்திலிருந்து ஒரு இலட்சம் வருடங்கள் வரை கூட இந்த அரைவாழ்வு காலம் தனிமத்துக்கு தனிமம் மாற்றமடைந்து இருக்கும். அல்ஃபா கதிர், பீட்டா கதிர், காமா கதிர் என்னும் கதிர்களை இவை வெளிவிட்டு, புதிய தனிமங்களாக மாறுகின்றன.
இப்போது, 'X' என்னும் அணுக்கதிர்வீச்சு தனிமத்தை உதாரணத்திற்காக எடுத்துக் கொள்ளுங்கள். அதன் அரைவாழ்வு காலம், 'ஒரு நாள்' என்றும் வைத்துக் கொள்ளுங்கள். அதாவது ஒரு கிலோகிராம் 'X' தனிமம் அரை கிலோகிராமாக மாறுவதற்கு ஒரு நாளாகிறது. பின்னர் அந்த 'X' தனிமம் கால் கிலோகிராமாக மாற மேலுமொரு நாள் ஆகிறது. கால் கிலோகிராம், 125 கிராமாக மாற மூன்றாவது நாள் எடுக்கும். இப்படியே அது சிதைவடைந்து கொண்டிருக்கும் என்று வைத்துக் கொள்ளுங்கள். எல்லாமே ஒரு உதாரனத்திற்காகத்தான். ஒரு கிலோகிராம் 'X' தனிமத்தில் ஒரு லட்சம் அணுக்கள் இருந்தன என்று ஒரு பேச்சுக்கு வைத்துக் கொள்ளலாம் (பேச்சுக்குத்தான்).
அது அரை கிலோகிராமாக மாறும் போது, ஐம்பதாயிரம் அணுக்கள் அழிந்திருக்கும், ஐம்பதாயிரம் அணுக்கள் அழியாமல் இருந்திருக்கும். அடுத்த தினம் கால்கிலோகிராமாக மாறும் போது, அதில் 25000 அணுக்கள் அழிந்து போய், 25000 அணுக்கள் எஞ்சியிருக்கும். இப்படியே அழிந்து கொண்டிருக்கும் போது, குறிப்பிட்ட சில அணுக்கள் ஆரம்பத்திலிருந்து இறுதிவரை அழியாமல் தப்பிக் கொண்டே இருக்கும். ஆனாலும் அவற்றின் அரைவாழ்வு காலமும் ஒரு நாள்தான். இருந்தாலும் பல நாட்களுக்கு அழியாமல் தப்பிக் கொள்கின்றன. சில அணுக்கள் அழிவதும், சில அணுக்கள் அழியாமல் தப்புவதற்கும் இருக்கும் வித்தியாசத்தைப் பார்த்தால், ஏதுமில்லை. ஒவ்வொரு அணுவும் அழியவும், அழியாமல் இருப்பதற்கும் ஏதோ ஒரு வகையில் தீர்மானிக்கின்றன. ஒரு வருடத்துக்கு அந்த X தனிமம் முழுமையாக அழியாமல், அதில் சிறிதளவு எஞ்சியிருந்தது என்றால், அந்த ஒரு வருடத்திற்கு எஞ்சியிருந்த சிறிதளவு அணுக்கள், ஒரு நாள் அரைவாழ்வு காலம் இருந்தும், ஒரு வருடத்துக்கு வாழ்ந்துதான் இருக்கின்றன. ஏதோ ஒரு செயற்பாட்டினால் அவை அழியாமல் அப்படியே இருந்திருக்கின்றன. அதாவது ஒரு அணுக்கதிர் தனிமம், கதிர்வீசை வெளிவிடலாம், வெளிவிடாமலும் இருக்கலாம் என்பது இதிலிருந்து புரிகிறது. இதுவே ஷ்ரோடிங்க பூனைச் சிந்தனையிலும் சொல்லப்பட்ட கதிர்வீச்சு மூலகத்துக்கு நடைபெற்றது. உங்களுக்குப் புரிகிறதா?
பிற்குறிப்பு: மிகவும் கடினமானதொரு இயற்பியல் கருத்தைப் புரியவைப்பதற்கு முயற்சித்திருக்கிறேன். இது உங்களுக்குப் புரியாவிட்டால், மீண்டும் ஒருமுறை திரும்பப் படித்துப் பாருங்கள். அப்போதும் புரியவில்லை என்றால், அது உங்கள் தவறல்ல. உங்களுக்குச் சரியாகப் புரிய வைக்க முடியாத என் தவறுதான். ஆனால் இங்கு நான் எழுதியது உங்களுக்குப் புரிந்திருந்தால், அது எனக்குக் கிடைக்கும் பெரிய வெற்றியாகும்.
-ராஜ்சிவா-
No comments:
Post a Comment