සියල්ලෙහි සුලමුල 42: යථාර්ථය මේ තරම් ගුප්ත බව අපට තේරුම්ගියේ කොහොමද?

ප්‍රකට  විද්‍යාඥ ස්ටීවන් හෝකින්ග් ලියූ කරුණු සාර සංග්‍රහයක් කොට  2016 දී පළ කළ  ‘සියල්ලෙහි ම(පාහේ) සම්භවය’ (The Origin of (Almost) Every Thing) නමැති අළුත් ම කෘතිය ඇසුරෙන් ලිපි මාලවක්  තතු මේ වසරේ සිට ගෙන එනු ලැබේ.  සියලු දේවලම සූල මුල, වගතුග දැනගැනීමේ කුතුහලයක්, නොතිත් ආශාවක් අප සැම තුළ සහජයෙන්ම ඇත. බොහෝ විට එය සංසිඳවීමී හැකියාව ඇත්තේ විද්‍යාවටය. විටක අප මවිතයට පත් කරමින්, විටක ප්‍රමෝදයට පත්කරමින් විද්‍යාව ඒ කාර්යය ඉටු කරණුයේ සැමවිටම  ඥානයේ ආනන්දය වඩවමිනි. සෑම සෙනසුරාදාවකම (සහ ඉරිදාවකම) නොවරදවා කියවන්න — විද්‍යා සාර සංග්‍රහය ‘සියල්ලෙහි සුලමුල’.

 

 

යථාර්ථය මේ තරම් ගුප්ත බව අපට තේරුම්ගියේ කොහොමද?

1874 වසරේදී  විද්‍යා විෂය ධාරාව යටතේ අධ්‍යාපනය  ලබමින් හිටපු මැක්ස් ප්ලාන්ක් කියන දාහත් හැවිරිදි තරුණයා තමා භෞතික විද්‍යා ක්ෂේත්‍රෙය් රැකියාවක යෙදෙන්න කැමති බව ඔහුගේ විශ්වවිද්‍යාල මහාචාර්යවරයාට කිව්වාම  තරුණයාට, වැඩිහිටියා  දුන්නේ අපූරු උපදේශයක්. “මේ ක්ෂේත්‍රයේ සොයාගන්න තියන හැමදෙයක්ම වගේ දැන් සොයාගෙන අහවරයි”, ඔහු ප්‍රකාශ කළා.  “අලුතින් කරන්න ඉතුරු වෙලා තියෙන්නේ ඒ දැනුමේ හිඩැස් ටික පුරවන එකයි.”

ඔහුගේ ස්ථාවරය යම් දුරකට නිවරදි බව පෙනුණා – හැබැයි ඒ හිඩැස ලුවිස් කැරොල් පවා විශ්මයට පත්කරන තරම් ගැඹුරු හා ගුල්වලට උපමා කරන්න පුළුවන්. (ලුවිස් කැරොල් (Lewis Carroll) කියන අනවර්ථ කමින් හැඳින්වෙන්නේ සුප්‍රකට ඇලිස් දුටු විශ්මලන්තය (Alice in Wonderland) ප්‍රබන්ධය රචනා කළ, ගණිතය පිළිබඳ කතිකාචාර්යවරයෙකු ද  වූ චාල්ස් ලුට්විජ් ඩොජ්සන් (Charles Lutwidge Dodgson) කියන ඉංග්‍රීසි ජාතික ලේඛකයා. ඒ කතාවට අනුව ඇලිස් අහම්බයෙන් විසමලන්තයට පිවිසෙන්නේ හාවෙකුගේ ගුලක් හරහා ගිහින් පතුලක් නොපෙනෙන තරම් ගැඹුරු වලකට ඇද වැටීමෙන්) ඒ හිඩැස් පුරවන්න අවුරුදු කිහිපයක කෙටි කාලසීමාවකදී දරපු ප්‍රයත්නයේ ප්‍රතිඵලයක් හැටියට, විශ්වය ගැන ගොඩනැගුණු අවබෝධය අපව අන්දමන්ද කරවන තරම් විප්ලවීයයි. අකමැත්තෙන් වුණත් මුල්ම වරට ඒ වලවල්වලට බහින්න වුණේ ප්ලාන්ක්ටමයි.

වර්තමානයේදී විද්‍යාත්මක යථාර්ථය පිළිබඳ සාර්ථකම අර්ථදැක්වීම හැටියට සැලකෙන්නේ කොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවයි. එයින් පරමාණුවේ සිට තාරකා දක්වා දේවල් අවබෝධ කරගන්න අපට අවස්ථාව සලසා දෙනවා. යථාර්ථය මොනතරම් ගැඹුරුද? අද්භූතද? එය වටහාගැනීම මොනතරම් අසීරුද කියලා පසක් කරගන්නත් එය අපට උපකාරී වෙනවා.

විදුලි පහන දැල්වුණු මොහොත

මේ විප්ලවයට මුල් වුණේ (වැඩේට ගැලපෙන ආකාරයටම) විදුලි බුබුලක්. 1894 වසරේදී — ඒ වනවිට බර්ලින් නගරයේ විශ්වවිද්‍යාල මහාචාර්යවරයෙකු හැටියට සේවය කරපු — ප්ලාන්ක්ට, තෝමස් අල්වා එඩිසන්ගේ නව නිර්මාණය සම්බන්ධ තාක්ෂණික කටයුත්තක් පැවරුණා. විදුලි බල්බය තුළ තිබෙන සූත්‍රිකාවේ හෙවත්  සිහින් කම්බියේ උෂ්ණත්වයත් ආලෝකයේ වර්ණයත් අතර ඇති සබඳතාව  අධ්‍යයනය කරන්නත් ඔහු යොමුවුණේ අවම බලශක්තියක් වැය කරමින් විදුලි බල්බයකින් වඩාත් දීප්තිමත්, සුදු පැහැති ආලෝකය නිපදවන ක්‍රමයක් සොයාගන්න විදුලිබල සමාගම් පෙළඹීමේ ප්‍රතිඵලයක් හැටියටයි.

මේ සංකල්පයත් ලෝහ කැබැල්ලක හෝ ඊට සමාන වස්තුවක උෂ්ණත්වයත්, එය නිකුත් කරන ආලෝකයේ වර්ණයත් අතර සම්බන්ධය විග්‍රහ කරන “කෘෂ්ණ වස්තු විකිරණ ගැටලුව” (black body radiation problem) නමින් හැඳින්වෙන න්‍යායම වෙනත් වචනවලින් අර්ථ දැක්වීමක්. (කෘෂ්ණ වස්තුවක්- a black body කියන්නේ විද්‍යුත් චුම්භක කිරණ සම්පූර්ණයෙන් අවශෝෂණය කරන්න වගේම සම්පූර්ණයෙන්ම විමෝචනය කරන්නත්(නිකුත් කරන්න) සමත් කාල්පනික වස්තුවකටයි). පර්යේෂණ හරහා ලබාගත් මිනුම් විශ්ලේෂණය කරද්දී භෞතික විද්‍යාවෙන් පැහැදිලි කරන්න අසීරු දැවැන්ත විෂමතාවක් හෙළිදරව් වුණා: කෘෂ්ණ වස්තුවක උෂ්ණත්වය කොතෙක් වැඩි කළත් ඒවායින් පාරජම්බූල ආලෝකය(ultraviolet light)  විමෝචනය වීමක් සිදු නොවුණු තරම්. පසුකාලීනව මේ සංසිද්ධිය හැඳින්වුණේ පාරජම්බූල ව්‍යසනය (ultraviolet catastrophe) නමින්.

1900 වසරේ දෙසැම්බර් මාසයේදී එවකට හතළිස් දෙහැවිරිදි වියේ පසුවුණු ප්ලාන්ක් ජර්මානු භෞතික විද්‍යාඥයන්ගේ සංසදය ඉදිරියේ මේ ගැටලුවට විසඳුමක් ඉදිරිපත් කළා: ශක්තිය සන්තත (අඛණ්ඩ- continuous) සංසිද්ධියක් නොවන බවත්, විවිධ ප්‍රමාණවලට අයත් කොටස් වශයෙන් පමණක් පවතින බවත්, විවික්ත(discrete) පදාර්ථ හැටියට පමණක් පවතින බවත් එයින් කියවුණා. ඔහු එම එක් එක් තනි පදාර්ථයක් හැඳින්වුවේ “කොන්ටම්”  (quantum) නමින් (බහුවචනය quanta). තමන් වැටුණේ ගැලවිල්ලක් නැති වලකට බව ප්ලාන්ක්ට ඒ අවස්ථාවේ වැටහුණේ නැහැ. ඒත් ඔහුගේ අවසන් නිගමනය (ඔහු එය විස්තර කළේ කරකියාගන්නට දෙයක් නැති තැන ගත් පියවරක් හැටියටයි) මේ ගැටලුවේ පතුළටම බහින්න නව පරපුරේ භෞතික විද්‍යාඥයන් තුළ උනන්දුවක් ඇති කළා.

ඇල්බට් අයින්ස්ටයින් කියන විසිපස් හැවිරිදි සාමාන්‍ය තරුණයාත් ඒ අතරින් කෙනෙක්. ඔහු ප්‍රකාශ විද්‍යුත් ආචරණය (photoelectric effect) අවබෝධ කරගන්න උත්සහ කරමින් සිටියා. මේ සංසිද්ධියේදී සිදුවන්නේ නිශ්චිත සංඛ්‍යාතයන් (frequencies) ඇති ආලෝක ධාරාවකට නිරාවරණය වුණු  ලෝහයකින්, ආලෝකයේ තීව්‍රතාවයේ (intensity) බලපෑමකින් තොරවම ඉලෙක්ට්‍රෝන නිකුත් වීමයි. මේ සංසිද්ධිය පැහැදිලි කරන්න ඔහුට අවශ්‍ය වී තිබුණු මූලික සංකල්පය ප්ලාන්ක්ගේ කොන්ටම් නියමයෙන් සැපයුණා. ප්‍රකාශ විද්‍යුත් ආචරණය පැහැදිලි කරන්න පුළුවන් ආලෝකයත් පරිමාණකරණය (quantise) කිරීමෙන් පමණක් බව ඔහුට අවබෝධ වුණා. එහෙම නම් ආලෝකය අභ්‍යාවකාශය හරහා ගමන් කරන ධාරාවක් බවට එවකට පැවතුණු සාම්ප්‍රදායික මතය බැහැර කරන්න සිදු වෙනවා. ඒ වෙනුවට ආලෝකය එක පදාර්ථයක කොන්ටම් එකක ශක්ති ප්‍රමාණයක් අඩංගු “කොන්ටම් පදාර්ථවලින්” (quanta) සමන්විත ධාරාවක් බව පිළිගන්න සිදුවෙනවා.

එහෙම කිව්වාට ඒක ඒ හැටියටම පිළිගන්න භෞතික විද්‍යාඥයන් කැමැති වුණේ නැහැ. ඒ ඇයිද කියලා අපි මේ ලිපියේ ඉතුරු කොටස හෙට(10 දා) කියවලා බලමු.