විදු නැන නුවණ – Science Literacy for All

ක්වොන්ටම් ලෝකය – හැඳින්වීමක්

ක්වොන්ටම් ලෝකය.

ක්වොන්ටම් යන වචනය බොහෝ විට අප අසා ඇත්තේ ඇතැම් ජනමාධ්‍ය කරුවන් අතින් භාවිතාවෙන ‘ක්වොන්ටම් පිම්මක්‘ වැනි යෙදුම් නිසයි. එහෙත් ජනමාධ්‍ය කරුවන් බොහෝවිට එවැනි යෙදුම් භාව්තා කරන්නේ භෞතික විද්‍යාවේදී ඒවා යොදාගන්නා අර්ථයෙන්ම නොවෙයි.

ක්වොන්ටම් ලෝකයේදී විස්තර කරන්නේ උපපරමාණුක මට්ටමෙ සිදුවන දේවල් බැවින් මේ ලිපිය කියවීමට පෙර ‘පරමාණුවක  හැටි´ යන මැයෙන් මේ වෙබ් අඩවියේ පළ වී ඇති ලිපිය කියවීම ප්‍රයෝජනවත්ය.

බොහෝ විද්‍යාඥයන් සිය එදිනෙදා කටයුතු සඳහා ක්වොන්ටම් යාන්ත‍්‍රණය උපයෝගී කරගන්නේ නැහැ. එය උපයෝගි කරගන්නා අය පවා ක්වොන්ටම් යාන්ත‍්‍රණය සලකන්නේ හුදෙක් උපපරාමාණුක ව්‍යුහය අවබෝධකර ගැනීම සඳහා ඇති ගණිතමය විධික‍්‍රමයක් ලෙසටයි. එහිදී විශවයේ හැසිරීම පිලිබඳ අපේ සාමාන්‍ය දැනුම සමග එම ගණිතමය විධික‍්‍රමය ගැලපෙන්නේද නැද්ද යන්න ගැන ඔවුන් එතරම් සැලැකිල්ලක් දක්වන්නේ නැහැ.

කෙසේ වෙතත් ක්වොන්ටම් යාන්ත‍්‍රණය ගැන විමසන විට ඔබ විසින් මතක තබා ගත යුතු ඉතා වැදගත් කරුණු දෙකක් තියෙනවා. (1) කොයිතරම් අද්භූත විජ්ජුම්බරයක් ලෙස පෙණුනත් ක්වොන්ටම් යාන්ත‍්‍රණය යනු ඇත්තටම වැඩ කරන දෙයක්. අමෙරිකාවේ දල ජාතික ආදායමෙන් තුනෙන් එකක් පදනම් වී ඇත්තේ අවසානයේදී ක්වොන්ටම් යාන්ත‍්‍රණය යොදා ගැනීමෙන් ඉටුවන කටයුතු නිසයි. (2) ක්වොන්ටම් ලෝකයේ කටයුතු සිදුවෙන්නේ ශ්‍රාස්ත්‍රීය භෞතික විද්‍යාවේ එන නිව්ටන්ගේ නියාම අනුව ක‍්‍රියාකරන අපට හුරුපුරුදු අප ජීවත්වෙන නිව්ටෝනියානු ලෝකයේ කටයුතු සිදුවන ආකාරයටම නොවෙයි. ඇතැම් විට අපේ මිනිස් මොළය සැදි ඇත්තේ ක්වොන්ටම් ලෝකය වැනි අතිශයින් ම ක්ෂුද්‍ර වූ ලෝකයක ඇති හැසිරීම් වහා අවබෝධ කරගැනීම සඳහා නොවෙන්නට පුළුවන්.

ඒ කෙසේ වෙතත් විද්‍යාත්මක සාක්ෂරතාවය ඇති තැනැත්තෙක් වශයෙන් ක්වොන්ටම් ලෝකය ගැන හොඳින් මතක තබා ගත් යුතු මූලික සරල කරුණු දෙකක් තියෙනවා. ඉන් එකක් නම් අංශු, ශක්තිය, ඉලෙක්ට්‍රෝනවල බමණ අනුපාතය ආදී ක්වොන්ටම් ලෝකයේදී සිදුවන සියල්ලම ඇති වෙන්නේ වෙන් වෙන් ක්වොන්ටම් ඒකක වශයෙන් බවයි.

අනෙක් කාරණය සාමාන්‍ය ලෝකයේ මෙන් නොව මිනුමට භාජනය වන දෑ වෙනස් කිරීමකින් තොරව ඔබට ක්වොන්ටම් ලෝකයේ ඇති කිසි දෙයක් මිනිය නොහැකි බවයි. වෙනත් අයුරකින් කියනවානම් ක්වොන්ටම් ලෝකයේදී අංශුවක් වැනි යමක් පිහිටි ස්ථානය හා එහි ප‍්‍රවේගය මැනීමට තැත් කරන හැම විටකම අඩුම වශයෙන් ඉන් එකක් හෝ නිශ්චිතව මිනිය නොහැකි ලෙස වෙනස් වන බවයි ඉන් අදහස් කරන්නේ.

මේ මූලික කරුණු දෙක අනුවයි ක්වොන්ටම් ලෝකයේ පරමාණු, පරමාණු තුළ ඇති දේවල් සහ ඒ දේවල් තුළ ඇති දේවල්ද හැසිරෙන්නේ.

අතිශයින්ම කුඩා වූ ලෝකය

ක්වොන්ටම් යාන්ත‍්‍රණය යනු පරමාණුවක සහ පරමාණුවක් තුළ අන්තර්ගත වී ඇති දේවල හැසිරීම අධ්‍යනය කිරීම සඳහා කැපවූ විද්‍යාවයි. ක්වොන්ටම් යන ලතින් වචනයෙන් අතිශයින් කුඩා කැටිය හෝ පොදිය වැනි ප‍්‍රමාණය හඟවන තේරුම්ක් ගෙන දෙනවා. යාන්ත‍්‍රණය යනු කලකට පෙර ශ‍්‍රාස්ත‍්‍රීය භෞතික විද්‍යාවේ චලිතය යන්න හඳුන්වාදීමට භාවිතා වූ යෙදීමක්. එ අනුව ක්වොන්ටම් යාන්ත‍්‍රණය යන්නෙන් හැඳින්වෙන්නේ අතිශයින්ම කුඩා කැටි වල චලිතය’යි යනුවෙන් ද කිව හැකියි.

පරමාණුවක් තුළ ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් වැනි අංශුවක් සෑම විටම ඇති විය යුත්තේ ක්වොන්ටීකරණයට ලක් වූ අන්දමකිනුයි. එහි අදහස ඉලෙක්ට්‍රෝන එකක්, දෙකක් හෝ තුනක් හෝ වශයෙන් පරිපූර්ණව පැවැතිය යුතු බවයි. එසේ නැතුව ඉලෙක්ට්‍රෝනවලට 1.5ක් හෝ 2.7 ක් හෝ වශයෙන් පැවැතිය නොහැකියි. සාමාන්‍යයෙන් නොකඩවා ගලා එන දෙයක් වශයෙන් අප සලකන ආලෝකය පවා පවතින්නේ මේ අන්දමට ක්වොන්ටම් කැටි වශයෙන්යැ’යි යන්න අපට වහා වැටහෙන කරුණක් නොවෙයි. එහෙත් පෝටෝන් (photon) යන නමින් හැඳින්වෙන ක්වොන්ටම් කැටි ලෙසටයි අප දකින ආලෝකයත් ඇති වෙන්නේ. ඊටත් වඩා හිතින් හිතා ගැනීමට අසීරු දෙයක් තමයි ශක්තිය ක්වොන්ටම් කැටි වශයෙන් ඇති වන බව සහ ඉකේට්‍රොනවල සීඝ‍්‍ර භ‍්‍රමණය පවා ක්වොන්ටම් කැටි වශයෙන් ඇතිවන දෙයක් බව. ක්වොන්ටම් ලෝකයේ ඇති හැම දෙයක්ම පවතින්නේ මෙසේ ක්වොන්ටීකරණයට ලක් වෙලායි. ඒවායේ ඒ ක්වොන්ටීකරණය අඩු හෝ වැඩි වන්නේ වෙන් වෙන් පරිපූර්ණ අගයන්ගෙන් පමණයි.

ක්වොන්ටාවක් හැසිරෙන ආකාරය බැලූ බැල්මටම බෙහෙෙවින් ගැටළු සහිත දෙයක්. ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් වැනි ක්ෂුද්‍ර අංශුවක් වුවද අතිශයින් කුඩා බිලියඞ් බෝල හැසිරෙන ආකාරයකට සමානව හැසිරිය යුතු බවයි සාමාන්‍යයෙන් අපට සිතෙන්නේ. වෙනත් අන්දමකින් කිව හොත් සාමාන්‍යයෙන් අප බලාපොරොත්තුවන්නේ විශ්වයේ ඇති අතිශයින් ක්ෂුද්‍ර දේවල් පවා අප දිනපතා අත්දකින දේවලට අඩු වැඩි වශයෙන් සමානවන ආකාරයට හැසිරිය යුතු බවයි. එහෙත් බලාපොරොත්තුවත් යථාර්තයත් යන දෙකම එකක් නොවේ. ක්වොන්ටම් ලෝකය පහසුවෙන් තේරුම් ගැනීමට අපට හැකිවිය යුතු යැ’යි හැඟුනත් ඇත්ත නම් එය එසේ නොවන බවයි. එහෙත් ඒ නිසා ස්වභාධර්මය යනු අද්භූත අපභ‍්‍රංසයක් යැයි නොකිව යුතුයි. එයින් අදහස් වන්නේ ස්වාභාධර්මයේ ඇතිදේවල් අතරින් අපට වටහා ගැනීමට හැකි ලෙස පෙනෙන බිලියඞ් බෝල වල සාමාන්‍ය හැසිරීම මෙන් නොව අතිශයින් කුඩා පරමාණුවක් තුළ ඇති දෑ හැසිරෙන්නේ එලෙස සාමාන්‍යයෙන් අපට හුරුපුරුදු අන්දමින් නොවෙන බවයි.

අනිශ්චය මූලධර්මය

ක්වොන්ටම් ලෝකයේ ඇති අමුතු ස්වාභාවයට හොඳම සාක්කියක් වශයෙන් අනිශ්චය මූලධර්මය (the uncertainty principle)  ක‍්‍රියාකරන ආකාරය සැලකිය හැකියි. බොහෝවිට හයිසෙන්බර්ග්ගේ අනිශ්චය මූලධර්මය වශයෙන් හැඳින්වෙන එය අණාවරණය කරගනු ලැබුවේ ජර්මානු භෞතික විද්‍යාඥයෙකු වූ වර්නර් හයිසන්බරග් (1901-1976) විසිනුයි. මේ මූලධර්මය තේරුම් ගැනීමට ඇති එක් පහසු ක‍්‍රමයක් නම් යමක් ‘‘දකිනවා’’ යන්නෙන් ඇත්තටම අදහස් වෙන්නේ කුමක් දැයි පළමුවෙන්ම සිතා බැලීමයි. උදාහරණයක් වශයෙන් ගත්තොත් ඔබට මේ පොතේ ඇති වචන දැකීමට නම් සූර්යයා හෝ පහණක් වැනි කිසියම් ප‍්‍රභවයකින් නිකුත්ව එන ආලෝකයක් තිබිය යුතුයි. එසේ කිසියම් ප‍්‍රභවයකින් එන ආලෝකය පොත මතට පතිත වී පරාවර්තනය වීමෙන් ඔබේ ඇසට ළඟා වෙනවා. ඒ එන ආලෝක කදම්බ ඇසෙහි ඇති රෙටිනාව මත පතිත වීමෙන් ඇතිවන සංකිර්ණ රසායනික ප‍්‍රතික‍්‍රියා නිසා ආලෝක ශක්තිය ඔබ දකින පොතෙහි අනුරූපයට අනුව මොළයට යැවෙන සංඥා බවට පෙරළෙනවා.

එසේ කිසියම් ප‍්‍රභවයකින් එන ආලෝකය පොතට පතිත වන විට සිදුවන දෑ ගැන මොහොතක් සිතන්න. ආලෝකය ගෙන එන පෝටොන අංශු තත්පරයක් තත්පරයක් පාසා ආලෝකයේ වේගයෙන් පොත මත වැදුනද ඒ නිසා පොත ඇඹරෙන හෝ නලියන බවක්  අප දකින්නේ නැහැ. සාමාන්‍ය නිව්ටෝනියානු භෞතික විද්‍යාවට අනුව ආලෝකය සහ පොත අතර ඇති සම්බන්ධතාවය අප මනින්නේ එවැනි නිශ්චය තත්වයක් යටතේයි. ඒ අනුව මෙහිදී පොතේ සිට පරාවර්තණය වන ආලෝකය මනින කටයුත්තකදී ඒ මැනීම නිසා මිනුමට ලක්වන වස්තුවට එනම් පොතට කිසිදු වෙනසක් ඇති වෙන බවක් අප අදහන්නේ නැහැ. පොත චලනයට ලක් කිරීමට අවශ්‍යවන ශක්ති ප‍්‍රමාණය සැලකූ විට පොත මත පතිත වන ඉතා අල්ප වූ ආලෝක ශක්තිය කිසිසේත්ම ඒ සඳහා ප‍්‍රමාණවත් නැහැ. තවත් අන්දමකට පැහැදිලි කළොත් පිත්තක වැදී එක් පැත්තකට වීසිවී යන ක‍්‍රිකට් පන්දුවක් ඡායාරූප ශිලපියෙකුගේ ෆ්ලෑෂ් ආලෝකය නිසා වෙනත් පැත්තකට යැවෙන්නේ නැහැ. එමෙන්ම අඳුරු සාලයක ඇති ගෘහභාණ්ඩ විදුලි ආලෝක ස්විචය දමන හැම විටකදීම ඇඹරෙන්නේ හෝ නලියන්නේ නැහැ.

එහෙත් මේ සාමාන්‍ය සාධාරණ නිව්ටෝනියානු ස්වාභාවය පරමාණුවක් වැනි අතිශයින් ක්ෂුද්‍ර වූ ලෝකයක් සඳහා ආදේශ කළ හැකිද? මේ පොත ‘‘දකින’’ ආකාරයටම ඔබට ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් වැනි ක්ෂුද්‍ර අංශුවක් ‘‘දැකිය’’ හැකිද?

මේ ප‍්‍රශ්න දෙක ගැන මොහොතක් සිතා බැලූවොත් පොත සහ ඉලෙක්ට්‍රෝනය ඔබ ‘‘දකින’’ ආකාර දෙක අතර මූලික වෙනසක් ඇති බව ඔබට වැටහේවි. ඔබ පොතක් දකින්නේ එයින් පරාවර්තනය වී එන ආලෝකය නිසායි. එහෙත් පොතට සැලකිය යුතු බලපෑමක් ඇතිකිරීමට තරම් ප‍්‍රමාණවත් ශක්තියක් ඒ ආලෝකයට නැහැ. එහෙත් අනෙක් අතට ඔබ ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් දකින්නේ එය මතට තවත් ඉලෙක්ට්‍රොනයක් (හෝ ඒ හා සමකළ හැකි ක්වොන්ටම් කැටියක් හෝ) යැවීමෙන්. මෙහිදී විමසීමට ලක්වෙන වස්තුව වූ ඉලෙක්ට්‍රෝනයත් විමසුම සඳහා උපයෝගී කරගන්නා ඉලෙක්ට්‍රෝනයත් සියලු අතින්ම එක හා සමානයි. ඒ නිසා ඉලෙක්ට්‍රෝන දෙක අතර ඇති වන අන්තර් ක‍්‍රියාවේදී විමසීමට ලක් වන ඉලෙක්ට්‍රෝනයට වෙනසකට භාජනය නොවී සිටීමට කිසිදු හැකියාවක් නැහැ. එක්තරා ආකාරයකට එය බිලියඞ් බෝලයක් දැක ගැනීමට හැකිවන්නේ තවත් බිලියඞ් බෝලයකින් මුල් බිලියඞ් බෝලයට ගැසූවිට පමණක් වැනි හා සමාන වැඩක්.

ක්වොන්ටම් ලෝකයේ මිනුම් ගැන පැහැදිලි අවබෝධයක් ලබා දෙන උදාහරණයක් ගැන දැන් අපි විමසා බලමු. කන්දක් හරහා කැපූ ඉතා දිගු අඳුරු උමං මගක් ඇතැයි මොහොතකට සිතමු. එම උමග තුළ වාහනයක් නතර වී ඇත් දැයි බැලීමට ඔබට අවශ්‍ය වී යැයිද සිතමු. ඔබට ඒ උමග ඇතුළට එළියක් යවා බැලීමට කිසිදු ක‍්‍රමයක් නැති බවත් උමගේ වාහනයක් ඇත්ද නැත්ද යන්න දැන ගැනීමට හැකි එකම ක‍්‍රමය තවත් වාහනයක් උමං මග ඔස්සේ යවා වාහන දෙක ගැටෙන හඬ අසා සිටීමෙන් පමණක් බවත් සිතමු. ඔබ යැවූ වාහනය අඳුරු උමගේ ඇති වාහනය හා ගැටෙන හඬ ඇසුණු විට නිශ්චිතවම එම වාහනය එහි ඇති බව ඔබට කිව හැකියි. එහෙත් එම ආකාරයට වාහන ඝට්ටනය කොට ‘‘මිනුම’’ ගැනීමේදී උමගේ තිබු එම වාහනයට තව දුරටත් කලින් පැවැති ආකාරයටම පැවැතිය නොහැකියි. මෙහිදී වාහනයක් යොදා මුල් වාහනය හා ගැටීමට සැලැස්වීමම නැතහොත් ‘‘මිනුම’’ ගැනීමේ කටයුත්තම මුල් වාහනය අනිශ්චය ලෙස වෙනසකට ලක් කරයි. තවත් මිනුමක් ගැනීම සඳහා ඔබ මෙවර වෙනත් වාහනයක් උමගට යැව්වොත් ඔබට එවර මනින්නට සිදුවන්නේ මුල් අවස්ථාවටත් වඩා වෙනස් වු අවස්ථාවකට පත්ව ඇති වාහනයක්.

ඒ හා සමානව ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් මැනීමට මෙවැනි කඩාකප්පල්කාරී අන්තර්ක‍්‍රියාවක් උපයෝගී කර ගැනීම යනු එසේ මනින, මනින හැම විටකදීම එකී ඉලෙක්ට්‍රෝනය (හෝ වෙනයම් ක්වොන්ටම් අංශුවක් හෝ) වෙනස් විය යුතු බවයි. හයිසෙන්බර්ග් විසින් හඳුන්වාදෙන ලද අනිශ්චය මූලධර්මයට සහ අවසාන වශයෙන් ගත් විට ක්වොන්ටම් ලෝකය හා අපට හුරුපුරුදු ලෝකය අතර ඇති බොහෝ වෙනස්කම් වලට පාදක වන්නේ මේ සරල කාරණාවයි.

අනිශ්චය මූලධර්යෙන් ප‍්‍රකාශ වන්නේ මිනුම ගැනීම නිසා ඇති වන වෙනස්කම් කරණ කොට ක්වොන්ටම් අංශුවක් පිළිබඳ සැමදෙයක්ම නිශ්චිතව නියතාර්ථයකින් නිගමනය කළ නොහැකි බවයි. ඒ අනුව භෞතික වස්තුවක් විස්තර කිරීමේදී සාමාන්‍යයෙන් සිදු කරන අන්දමට වස්තූව ඇති ස්ථානය සමග එය චලනය වෙන ප‍්‍රවේගය ක්වොන්ටම් ලෝකයේදී ඒකාන්තයෙන්ම කිව නොහැකිය.

මේ අනුව අවිනිශ්චය මූලධර්මය සම්බන්ධයෙන් වැදගත් වන එක් දෙයක් නම් කුඩා අංශුවක් පිහිටි ස්ථානය හැකිතරම් දෝෂ අඩුකොට වඩ වඩා නිශ්චිතව මැනීමට තැත්කරන හැම විටකදීම ඒ සඳහා හිලව්වක් වශයෙන් එම අංශුව චලනය වන ප‍්‍රවේගය වඩ වඩා අනිශ්චිත වන බවයි. එසේ අංශුවක ඇති එක් ලකෂණයක් අවබෝධකර ගැනීමට ඔබ දරන වෑයමේ බැරෑරුම් කමට සරිලන පරිදි එම අංශුවේ අනෙක් ලක්ෂණය ගැන ඔබට ඇතිවන දුරවබෝධයද වැඩිවෙනවා. ඔබේ මිනුම් ක‍්‍රියාවම ඔබ මිනුමට ලක් කරන වස්තුව වෙනස් කරලනවා. එබැවින් ඒ වස්තුවේ කිසියම් දෙයක් ගැන සැම විටකම ඔබට ඇත්තේ අවිනිශ්චියක්.

තරංගාකාර හැසිරීම

වෙනස් කිරීමකින් තොරව ක්වොන්ටම් පද්ධතියක් මැනිය නොහැකිය යන කාරණය එවැනි අතිශයින් ක්ෂුද්‍ර පද්ධති විස්තර කිරීමේ ලා ඉතාවැදගත් කරුණක් ඉස්මතු කරයි. මේ සඳහා අපි මොහොතකට හිතමු අහස්යානා වැනි විශාල වස්තුවක්ද හැසිරෙන්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් හැසිරෙන ආකාරයට සමාන අන්දමින්ය කියා. අහස්යානය දැන් ගමන්කරමින් සිටින්නේ ලංකාවේ සිට උතුරට කිලෝමීටර් 300ක් ඈත අහසේ යයි සලකා තව පැය දෙකකදී අහස්යානය තිබිය යුතු තැන නිශ්චය කිරීමට ඔබට අවශ්‍යයැ’යි සිතන්න. එහෙත් අවිනිශ්චය මූලධර්මයට අනුව බැලූවිට අහස්යානය තිබිය යුතු තැනත් එය ගමන්කරන ප‍්‍රවේගයත් යන දෙකම එකවිට දැන ගැනීමට ඔබට නොහැකියි. ඒ අනුව කිසියම් අනුමාන සම්මුතියක් අනුව කටයුතු කිරීමට ඔබට සිදුවේවි. උදාහරණයක් වශයෙන් එවිට අහස්යානය ඇති ස්ථානය දල වශයෙන් කිලෝමීටර් 50 ක විශ්කම්භයකින් යුත් ප‍්‍රදේශයකත් එහි ප‍්‍රවේගය දල වශයෙන් පැයකට කිලෝමීටර 250 කින් මෙපිටත් විය යුතුයැයි නිගමනය කිරීමට ඔබට සිදුවේවි.

තවත් පැය දෙකට පසු අහස්යානය ඇත්තේ කොතනකදැ‘යි කිසිවෙකු ඔබෙන් ඇසුවොත් ඔබට දිය හැකි පිළිතුර වෙන්නේ එය ‘‘යම් යම් සාධක මත රඳාපවතින්නක්’’ බවයි. එවිට අහස්යානය ගමන් කරන්නෙ පැයට කිලෝමීටර් 200 කවේගයෙන් නම් අහස්යානය තිබිය යුත්තේ තවත් කිලෝමීටර 400 ඔබ්බෙන් යැයි කිව හැකියි. එය ගමන් කරන්නෙ පැයට කිලෝමීටර 250ක වේගයකින් නම් දැන් එය තිබිය යුත්තේ කලින් තිබුන තැනට වඩා කිලෝමීටර 500ක් ඈතින් බවද ඔබට කිව හැකියි. එහෙත් අහස්යානය තම ගමන ආරම්භ කළේ කොතැනක සිටදැයි අප නිශ්චයටම නොදන්නා බැවින් ඒවන විට එහි පිහිටීම නිශ්චයටම කිව නොහැකි අවිනිශ්චිතයක් වෙනවා.

මෙවැනි ගැටළු සහිත අවස්ථාවක අහස්යානය අවසානයට පිහිටි තැන විස්තරකිරීම ඇතැම්විට සම්භාවිතාවය අනුව සිදු කළ යුතු දෙයක් විය හැකියි. උදාහරණයක් වශයෙන් ඒ අනුව අහස්යානය A නමැති ස්ථානයෙ තිබීමට ඇති හැකියාව 30%ක් බවත් B නමැති ස්ථානයේ තිබීමට ඇති හැකියාව 20%ක් බවත් කීමට සිදු වේවි. ඇත්ත වශයෙන්ම ගතවන කාලය හා අහස්යානයේ ප‍්‍රවේගය අනුව අහස්යානය තිබිය හැකි ස්ථාන රැුසක් දක්වන සම්භාවිතා ප‍්‍රස්ථාරයක් ද ඒ සඳහා ඔබට ඇඳ පෙන්විය හැකියි. අහස්යානයට ඇතිවිය හැකි මෙවැනි සම්භාවිතා රැසක එකතුවක් සම්ප‍්‍රදායිකව හඳුන්වන්නේ එම අහස්යානයේ තරංගාකාර හැසිරීම යනුවෙනුයි.

එහෙත් අහස්යානයක තරංගාකාර හැසිරීම ගැන අප ඒතරම් උනන්දු නොවීමට හේතුව ක්වොන්ටම් ලෝකයේ මෙන් නොව සාමාන්‍යලෝකයේදී ගන්නා මිනුම් කටයුත්ත නිසා මිනුමට භාජනය වන වස්තුවක ඇති විය හැකි වෙනස ගණන් නොගත යුතු තරම් වන බැවින් අහස්යානයේ ස්ථානය සහ ප‍්‍රවේගය සම්බන්ධයෙන් ඇතිවිය හැකි අවිනිශ්චිතතාවය මුළුමනින්ම නොසලකා හැරිය හැකි නිසායි. එහෙත් ඊට හාත්පසින්ම වෙනස්ව ක්වොන්ටම් ලෝකයේදී හැම මිනුමක් නිසාම මිනුමට ලක්වන වස්තුව සැලැකිය යුතු වෙනසකට භාජනය වෙයි. එනිසා ක්වොන්ටම් ලෝකයේ හැම දෙයක්ම විස්තර කළ යුත්තේ  සම්භාවිතාවයන් සහ තරංගාකාර හැසිරීම් මගිනුයි.

තරංගද නැත්නම් අංශුද?

ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් වැනි ක්වොන්ටම් වස්තුවක් සිතින් මවා ගැනීමට තැත්කිරීමම මහත් ගැට`ථවක්. අපේ මනසේ තැන්පත්ව ඇති චිත්තරූප සංචිතය අපට හුරුපුරුදු සාමාන්‍ය ලෝකයේ පවතින දේවල් සිතින් මවා ගැනීමට පමණක් සීමා වී ඇති නිසා ඉලෙක්ට්‍රෝනයක චිත්තරූපයක් මවා ගැනීම අසීරු  දෙයක්. සිතින් සිතා ගැනීම පිළිබඳ ඇති මේ අසීරුව අන් කවර දෙයකටත් වඩා ක්වොන්ටම් ලෝකයේ තරංග හා අංශු පිළිබඳ කෙරෙන සාකච්ඡුාවකදී උග‍්‍ර ලෙස බලපානවා.

අපට හුරුපුරුදු සාමාන්‍ය ලෝකයේදී නම් ශක්තියකට තරංග හෝ අංශු වශයෙන් හෝ සංක‍්‍රමණය විය හැකියි. මෙය අවබෝධ කරගැනීමට මොහොතකට බෝල ඇලියක් ඇසුරෙන් කෙරෙන නිදර්ශනයක් විමසා බලමු. බෝල ඇලියක සාමාන්‍යයෙන් සිදුවන්නේ ඇලියේ කෙලවර කෙලින් අතට තබා ඇති පින් යනුවෙන් හඳුන්වන උස පොරොප්ප වැනි ඉත්තන් පෙළක් අනෙක් කෙළවරේ සිට යැවෙන දැල්පන්දුවක් තරම් වූ බෝලයක් මගින් පෙරලා දැමීමයි. එසේ ඉත්තෙක් පෙරළා දැමීමට නම් ශක්තියක් යොදා ගත යුතුයි. ඉත්තා මත යොදන ඒ ශක්තිය ලැබෙන්නේ බෝලය යැවීමට ඔබ යොදන ශක්තියෙන්. එසේ බෝලයක් යවා තනි ඉත්තෙක් පෙරළා දැමීම මේ නිදර්ශනයේදී අංශුවක් මගින් ශක්තිය සංක‍්‍රමණය වෙනවා හා තරමක් සමාන ක‍්‍රීයාවක්. මෙහිදී බෝලය යනු ඒ අංශුවයි. එසේ බෝල ඇලියේ අග ඇති ඉත්තෙකු පෙරලීමට හැකි අනෙක් ක‍්‍රමයක් නම් බෝලයක් යොදා ගැනීම වෙනුවට බෝල ඇලියේ එක් කෙලවරක සිට අනෙක් කෙලවර දක්ාම ඉත්තන් පේලියක් කෙලින් අතට සිටුවා මේ කෙලවරේ ඇති ඉත්තාගෙන් පේලියේ ඊළඟට ඇති ඉත්තා පෙරළා එසේ අනුක‍්‍රමයෙන් ඉත්තන් එකිනෙක පෙරළවීමට සැලැස්වීමෙන් අනෙක් කෙළවරේ ඇති අවසාන ඉත්තාද පෙරළා දැමීමයි. මේ අවස්ථාවේදී අවසාන ඉත්තා පෙරළීමට අවශ්‍ය වන ශක්තිය සංක‍්‍රමණය වෙන්නේ එකිනෙක මත පෙරලෙන ඉත්තන් තරංගයක් ඔස්සේයි. එක්තරා අන්දමකින් බැලූවිට මෙය තරංගයක් ඔස්සේ ශක්තිය සංක‍්‍රමණය වෙනවා හා සමාන ක‍්‍රියාවක්.

පරමාණුවක් තුළ ඇති උපපරමාණුක ලෝකය අධ්‍යනය කිරීමේදී විද්‍යාඥයන්ගේ විමසිල්ලට ලක් වූ එක් කරුණක් වුණේ ‘‘ඉලෙක්ට්‍රෝන හැසිරෙන්නේ අංශු වශයෙන්ද නැතහොත් තරංග වශයෙන්ද?’’ යන්නයි. ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් මගින් ශක්තිය සංක‍්‍රමණය වෙනවා. ශක්තිය සංක‍්‍රමණය විය හැක්කේ අංශු හෝ තරංග යන ක‍්‍රම දෙක මගින් පමණක් බැවින් නිසා ඉලෙක්ට්‍රෝන ඒ ක‍්‍රම දෙකෙන් එකකට අනුව හැසිරිය යුතු බව ඔවුන් මුලින් කල්පනා කළා.

එහෙත් එය හිතූ තරම් සරල දෙයක් නොවෙයි. මේ සම්බන්ධව කරන පද පරීක්ෂණ වලින් හෙලිවුණේ ඇතැම් අවස්ථාවලදී ඉලෙක්ට්‍රෝන අංශු මෙන්ද තවත් අවස්ථාවකදී ඉලෙක්ට්‍රෝන තරංග මෙන්ද ක‍්‍රියා කරන බවයි. ඒ හා සමානව අප සාමාන්‍යයෙන් තරංග වශයෙන් සලකන ආලෝකය පවා ඇතැම් අවස්ථාවලදී අංශු මෙන් ක‍්‍රියා කරන බවද විද්‍යාඥයෝ තේරුම් ගත්තා. තේරුම් කිරීමට අපහසු වූ මේ අද්භූත ස්වභාවය විසිවෙනි ශත වර්ෂයේ මුල් අවධියේදී හැඳින් වුයේ ‘‘තරංග-අංශු ද්විත්වය’’ (wave-particle duality) යන නමින්. එසේ හැඳින්වීමෙන් ක්වොන්ටම් ලෝකයේ ඇති අද්භූත ස්වාභාවය විස්තර වෙතැ’යි ද විද්‍යාඥයන් එකල කල්පනා කළා.

එහෙත් මේ ‘‘ද්විත්ව ස්වභාවය’’ ඒ සා විශේෂ වූ අද්භුතයක් නොවෙයි. ඉලෙක්ට්‍රෝනවල සහ ආලෝකයේ මේ ආකාර හැසිරීමෙන් සරල ව කියැවෙන්නේ සාමාන්‍ය ලෝකයේදී අපට හුරුපුරුදු ‘‘තරංග’’ සහ ‘‘අංශු’’ වැනි වර්ගීකරණ ක්වොන්ටම් ලෝකයට ආදේශ නොවන බවයි. ඇත්තටම ඉලෙක්ට්‍රෝනය යනු තරංගයක් හෝ අංශුවක් හෝ නොවෙයි, ඒ දෙකටම වඩා හාත්පසින් වෙනස් දෙයක්. මෙහිදී සිදුවන්නේ අප විසින් කරනු ලබන විවිධ පර්යේෂණ වලට අනුකූලව ඉලෙක්ට්‍රෝන අංශු හෝ තරංග හෝ ආකාරයෙන් හැසිරෙන බව හුදෙක් අපට පෙනීම පමණයි. ඇත්තටම තරංග-අංශු ගැටළුව අපේ මනසේ ඇතිවන දෙයක් මිස ස්වභාවධර්මයේ ඇති වූ දෙයක් නොවෙයි.

මොහොතකට අපි හිතමු ඔබ අඟහරු වැසියෙක් බවත් පෘථිවියේ සිට විකාශනය කෙරෙන ගුවන් විදුලි සේවා අතරින් ඔබට ඇසිය හැක්කේ ප‍්‍රංශ සහ ජර්මන් භාෂා වලින් විකාශනය කෙරෙන ගුවන් විදුලි සේවා පමණක් බවත්. ඒ අනුව පෘථිවියේ ඇත්තේ ප‍්‍රංශ සහ ජර්මන් භාෂා පමණක් බවට ප‍්‍රවාදයක් ඔබ අඟහරු ලොවේදී පළ කරනු ඇති. දැන් ඔබ පෘථිවියේ එංගලන්තයට ගොඩබැස ඇති බවත් එහිදී ඔබට ඉංග‍්‍රිසි බස අන්නට ලැබුනු බවත් සිතමු. ප‍්‍රංශ හා ජර්මන් බස් අසා පළ පුරුදු ඔබට ප‍්‍රථම වරට ඉංග‍්‍රිසි බස අසන්නට ලැබුණු විට එහි ඇතැම් වචන ප‍්‍රංශ බසෙහි ඇති වචනවලටත් තවත් සමහර වචන ජර්මන් බසෙහි එන වචනවලටත් සමාන බව ඔබට වැටහෙනු ඇති. ජර්මන් හා ප‍්‍රංශ වලට අතිරේකව කලින් නොදත් තුන්වැනි හාෂාවක් ද තිබිය හැකි බව කිසියම් ආකාරයකින් දැන සිටියේනම් ඔබට එය ගැටළුවක් නොවන්නට තිබුනි. එහෙත් එවැනි දැනුමක් නැති බැවින් ඔබට ඇසෙන අර ඉංග‍්‍රිසි බස විස්තර කිරීමට ‘‘ප‍්‍රංශ-ජර්මන් ද්විත්වය’’ වැනි යෙදුමක් භාවිතා කිරීමට ඔබ පෙළඹුනොත් එය පුදුමයක් නොවේ.

එයට අනුරූපව, උපපරමාණුක මට්ටමේ ඇති දේවල් හැසිරෙන්නේ අපට හුරුපුරුදු සාමාන්‍ය ලෝකයේ ඇති දේවල් මෙන් නොවෙයි යන්න පිළිගැනීමට අප සූදානම් නම් ඉලෙක්ට්‍රෝන් වැනි දේවල් අංශුද? නැතහොත් තරංගද? වැනි ප‍්‍රශ්න පැන නොන`ගී. තරංගද නැත්නම් අංශුද? යන පැනයට නිවැරදි පිළිතුර වන්නේ ඒ දෙකම නොවෙයි යන්නයි.

ඇත්තටම එහි තේරුම වන්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් යනු කුමක්දැයි අපට හිතෙන් මවා ගැනීමටවත් නොහැකි දෙයක් බව සහ ඉලෙක්ට්‍රෝනයක පින්තුරයක් ඇඳීම අපට කොහෙත්ම කළ නොහැක්කක් බවයි. දෘෂ්‍ය රූප දැක ගැනීම ඒකායන මාර්ගය කොටගත් අපට මෙය දරා ගැනීමට නොහැකි දෙයක්. විද්‍යාඥයන් සහ විද්‍යාඥයන් නොවන අප දෙගොල්ලන්ම යථාකාරී හෝ යථාකාරී නොවන චිත්තරූප මවාගැනීමට අරගල කරන අයයි. මේ පොත ලියන මමත් ඒ වගේ චිත්ත රූප මවාගැනීමට අරගල කරන කෙනෙක්. මගේ චිත්ත රූපයට අනුව නම් ඉලෙක්ට්‍රෝන යනු අංශුවක් විදියට යම් තැනෙක තියෙන උදම්රළක් වැනි දෙයක්. ඒත් ඒකට තරංගයකට වගේ ශීර්ෂ සහ ද්‍රෝණි තියෙනවා.

සම්බන්ධ වී ඇති විවිධාකාර අංශු වලට අනුව මේ උදම් රළේ දිග ප‍්‍රමාණය අත්‍යන්තයෙන් වෙනස් විය හැකියි. ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් සමිබන්ධයෙන් ගත් විට පරමාණුවක ප‍්‍රමාණයටත් සාමාන්‍ය දෘෂ්‍යාලෝකයේ ඇති පෝටෝන අංශුවක් සමබන්ධයෙන් ගත් විට අඩි තුනක් පමණ දක්වාත් එකී උදම්රළේ දිග වෙනස් විය හැකියි. මේ ආකාරයට සැලකුවොත් ආලෝකය වැනි තරංග වලටත් ඉලෙක්ට්‍රෝන වැනි අංශුවලටත් ඇත්තේ එක සමාන වූ මූලික ව්‍යුහයක්. ඒ අනුව අප හොඳින් දන්නා සම්ප‍්‍රදායික භෞතික විද්‍යාවේදී අසන්නට ලැබෙන  තරංග සහ අංශු අතර ඇති වෙනස ක්වොන්ටම් ලෝකයේදී කිසි තේරුමක් නැති දෙයක් බවට පත් වෙනවා.

පරමාණු-ක්වොන්ටම් යාන්ත‍්‍රණයේ ප‍්‍රායෝගික උපයෝගීතාවය

විද්‍යා අවබෝධය සම්බන්ධයෙන් ක්වොන්ටම් යාන්ත‍්‍රණය ඉටු කරන ඉතා වැදගත් කාර්යයක් නම් පරමාණුවක් සංයුක්ත වී ඇත්තේ කෙසේදැයි විස්තර කර දීමයි. මීට පෙර පරිච්චේදයේදී අප බෝර් පරමාණුවේ ඇති විවිධ ස්ථාපිත කාක්ෂිකා වලට ගැලපෙන අන්දමට ඉලෙක්ට්‍රෝන හැඩ ගැසෙන්නේ කෙසේද යන්න සාක්ච්ඡුාවට ලක් කළා. මේ ස්ථාපිත කාක්ෂිකා යනු ක්වොන්ටීකරණයට ලක් වූ ඉලෙක්ට්‍රොන ශක්තියේ සෘජු ප‍්‍රතිඵලයක් වශයෙන් සැලැකිය හැකියි. ඉලෙක්ට්‍රෝනයකට තිබිය හැක්කේ නිශ්චිත ශක්ති ප‍්‍රමාණයක්. එනිසා කාක්ෂිකා දෙකක් අතර ඉලෙක්ට්‍රෝනය ක්වොන්ටම් පිමිමක් පනින ඉලෙක්ට්‍රෝනයකට ඒ කාක්ෂිකා අතර ඇති ශක්ති ප‍්‍රමාණ දෙකේ වෙනසට අනුකූලවීමට සිදුවෙනවා.

මතු සම්බන්ධයි.

8 Responses to “ක්වොන්ටම් ලෝකය – හැඳින්වීමක්”

ප්‍රතිචාරයක් ලබාදෙන්න

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ WordPress.com ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Twitter picture

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ Twitter ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Facebook photo

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ Facebook ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Google+ photo

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ Google+ ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Basic HTML is allowed. Your email address will not be published.

Subscribe to this comment feed via RSS

%d bloggers like this: