ஒரு முறை நான் என்னை ஒரு அணுவாக உருமாற்றி கற்பனை செய்து பார்த்தேன், இல்லை… இல்லை… நான்தான் எலெக்ட்ரான்… அணுக்கருவை நான் சற்றி வருகிறேன். நான் எதிர்மின்வாய், புரோட்டான்கள் நேர்மின்வாய், எனவே அவற்றின் கிட்டே வாலாட்ட முடியாது, இப்படி எல்லாம் கற்பனை செய்து பார்த்த நாட்களில் அணு அமைப்பு குறித்த கோபன்ஹேகன் தலையீடு என்பதை அறிய நேர்ந்தது, நீல்ஸ் ஃபோரும், ஹெசின்பர்க்கும் வெளியிட்டிருந்த குவாண்டவியல் கோட்பாடு மற்றும் அதன் அதீத – யதார்த்த நிலையாக்கம் பற்றி உணர்ந்த போது இவ்விதம் எலெக்ட்ரான் நியூட்ரான் என கற்பனை செய்வதில் குழப்பம் ஏற்பட்டது. சாதாரண குழப்பமல்ல.
கொஞ்சம் வரலாறு, 1920களில் டென்மார்க்கில் பிறந்து கோபன்ஹேகனில் வசித்த நீல்ஸ் ஃபோர் (1885 – 1962)தான், அப்போதைய இயற்பியல் உலகின் புதிய விடியலுக்கான தலைமை சிந்தனையாளராக இருந்தார். அணுக்களின் உள்ளே இருந்த உலகத்தை புரிந்து கொள்ளத்தக்க புதிய கோட்பாடுகளை கட்டமைக்கும் முயற்சியில் உலகம் இருந்தது. ஆனால் அது அவ்வளவு வெளிப்படையாக ஏனைய கோட்பாடுகள் போல அடைய முடியாததாக இருந்தது. மிக மிக சிறிதாக இருந்த அந்த அணுத்துகள்கள் உலகிற்குள் நுழைந்து தேடத்தேட நமது அறிவியல் புரிதல் என்பதே அளவானதாக சுருங்கிப்போவதை உணர்ந்தார்கள். நியூட்டன் காலத்தில் இருந்து நம்பப்பட்ட நேரடி அறிவியல் ஆய்வு அதன்படி கிடைக்கும் முடிவுகள் அதன் அடிப்படையில் எழுதப்படும் கோட்பாடு எனும் படிநிலைகள் தகர்ந்தன. பல ஆய்வுகளின்படி பலவாறாக அடையப்பட்ட முடிவுகளை ஒரு கோட்பாடாக ஒருங்கிணைக்க முடியாது என்று நீல்ஸ் அறிவித்தார், குவாண்ட உலகம் – அதாவது அணுவுக்கு உள்ளே இருக்கும் உலகம் – வேறு வேளி உலகம் வேறு என்பதே கோபன் ஹேகன் தலையீடு என்று அழைக்கப்படுகிறது.
அணுவுக்கு உள்ளே இருக்கும் உலகம் என்கிற ஒரு புதிய வகை இயற்பியல் (அல்லது வேதியியல் அல்லது இரண்டும் கலந்த இயந்திரவியல் அல்லது … சரி அதை விட்டு விடுங்கள்) பற்றி நான் கடந்த இருபது வருடங்களாக யோசித்து, வாசித்து, எழுதி, வாழ்ந்தும் உயிரோடு இருக்கிறேன். நான் ஆரம்பத்தில் எனது சாதாரண கற்பனை பார்வை அனுபவம் சார்ந்ததும், படித்தும் பொதுவான இயற்பியல் விதிகள் சார்ந்தும் அணுகுறித்த ஒரு புரிதலுக்கு வர முயற்சி செய்தேன். எனவேதான் என் உருவத்தை ஒரு அணுவின் எலெக்ட்ரான் அளவுக்கு சுருக்கி என்னை அந்த இடத்தில் வைத்து உணரத் தலைப்பட்டேன். அதாவது அறிவியலை அப்படித்தான் நீங்கள் அணுக வேண்டும். சுயமாக கற்பனை செய்து உணர்ந்து பார்க்க வேண்டும், இது ஒரு பாணி. நியூட்டனின் ஒளியை ஏழு நிறமாக பிரிக்கும் முப்பட்டக ஆய்வில் ஒரு ஒளி கற்றையாக உங்கள் பல படிநிலைகள் கடக்கும் – கடந்து அப்படியாக மாறிவரும் ஒரு மனித குரங்காக உங்களையே உணர்ந்து பார்த்தல், அப்புறம் வேதியியலில் ஜோசப் லிஸ்டர், கார்பாலிக் அமிலத்தை – பீனாலாக மாற்றி கிருமி நாசினியாக மாற்றிய சோதனையில் அந்த அமிலமாக உங்களை கற்பனை செய்து பார்க்க நீங்கள் முயற்சிக்கலாம்.
ஆனால் மேற்கண்ட சுய கற்பனை பாத்திரப்படைப்புகளை விட ஒரு அணுவின் உள் உலகில் ஒரு உறுப்பினராக ஆவது சற்றே குழப்பமான விஷயம், இப்படியான சுய கற்பனையாக்க அறிவியல் ஆய்வு களத்தின் உச்ச கட்ட கஷ்டமான சவாலான சமாச்சாரம் அணுவின் உள் உலகில் உங்களை நீங்கள் ஒரு எலெக்ட்ரானாக உணர்ந்து செய்யும் ஆய்வுதான், எனக்கு அது அப்போது தெரியாது, நீல்ஸ் சொல்வது என்னவென்றால் அது உங்களுக்கு அவ்வளவு நல்லதல்ல. டோன்ட் டேக் ரிஸ்க். ஆனால் ரிஸ்க் எடுப்பதுதானே அறிவியல், ஆனால் அறிவியலின் நுணுக்கமான அம்சம் நீங்கள் அந்த அளவு உலகிற்குள் `எப்படி நுழைந்தீர்கள் என்பது அல்ல… நாம் இப்படி முயற்சித்து பார்க்கலாம். எனக்கு பதிலாக நான் ஒரு மிக சிறிய கருவி – அமைப்பை உருவாக்கி அதை அணுவுக்குள் நுழைத்துப் பார்க்கலாம். அது எதை பதிவு செய்கிறதோ அதை பகிரலாம். ஆனால் அந்த ’தேடி’யும் அணுக்கள் – அணுத்துகள்களால் ஆனதாக இருக்க வேண்டுமே. அதை எப்படி நான் அணுகுவது. எனவே அது நிச்சயமற்ற நிலைதான். எனவே நாம் நேரடியாக என்ன நடக்கிறது என்பதை புரிந்தறிய கருவி எனும் அணு அமைப்பாக்க உலகம் அது நமக்கு காட்டுகிறது அணு உள் உலகம் என இரண்டையும் புரிந்து தெளிய வேண்டி இருக்கிறது, எப்படி நாம் முயன்றாலும் நமது பெரிய உலகில் நடப்பது போல, அதாவது ஒளிக்கற்றையை முப்பட்டகம் வழியே செலுத்தி நமக்கு ஏழு நிறமாக பிரித்து நிறமாலை கிடைப்பது மாதிரியான நேரடி ஆய்வு எதையும் அப்பட்ட புரிதலுக்கு உட்படுத்தும் கணக்கீட்டு அட்டவணை வரையும் படியான `அறிவியலாளர்` முனைப்புகளை இங்கே காட்ட முடியாது. உங்களுக்கு கிடைக்கும் ஆய்வு முடிவுகள் அணுவின் உட்கரு உலக முடிவா அல்லது அதை ஆய்வு செய்ய அனுப்பி வைத்த கருவி தேடி எனும் அணுக்களின் அமைப்பில் நடந்த தவற்றின் முடிவா எனும் நிச்சயமற்ற நிலையே ஏற்படும் நீங்கள் இப்படி போய் சிக்கி விடுகிறீர்கள்.
மனிதனின் இது வரையிலான வரலாற்று அனுபவங்களில் இருந்தே முற்றிலும் வேறுபடும் அணு உட்கரு உலகை எப்படி விவரிப்பது என நீல்ஸ் பலவாறு குழம்பினார். நமது சாதாரண உலகினை விவரிக்க பயன்படுத்தும் அதே மொழி, வழியே அணுக்கரு உள் உலகை எப்படி விவரிக்க முடியும் என அவர் திணறியதும் இயல்பானதே, நமக்கு தெரியவந்திருக்கும் மொழிகளின் தர்க்க வகைப்பாட்டு இலக்கணங்களுக்கே அப்பாற்பட்ட ஒன்றை வைத்தே இதை நாம் விளக்க முடியும் என்று அவருக்குப்பட்டது. அவர் மட்டுமல்ல, மாக்ஸ் பிளாஸ்க், ஹெய்சின் பர்க் என பலர் ஏறக்குறைய பித்து பிடித்து சட்டையை கிழித்துக்கொண்டு உறக்கமின்மை உட்பட பலவகை விநோத நோய்களுக்கு ஆட்பட்டனர். எனவே விவரிக்க முயலும் மொழி பெரிய பிரச்சனை, நீல்ஸ் குவாண்ட இயந்திரவியலை விவரிக்க முயன்றபோது சொன்னார். இயற்பியலின் சவால் அணு உட்கரு உலகை கண்டுபிடிப்பது அல்லது இயற்பியல் கவலைப்படுவதெல்லாம் இயற்கையின் மிக ரகசியமான அந்த உலகை எப்படி விவரித்து பேசுவது என்பதுதான்.
இயற்கை குறித்த கேள்வி ஒன்றை கேட்டுக்கொண்டு முடிவுகளைத் தேடி நாம் நுழையும்போது எந்த ஆய்வு உபகரணங்களை பயன்படுத்தி எந்த மாதிரி புள்ளி விபர சேகரிப்பு முறைகளை பயன்படுத்தி நாம் என்ன செய்யப்போகிறோம் என விவரிக்க வேண்டி உள்ளது என்கிறார் நீல்ஸ். உதாரணமாக அணுவின் உள்ளே ஒரு குறிப்பிட்ட நேரத்தில் ஒரு எலெக்ட்ரான் இருக்கும் அதன் நிலை என்ன? அதன் முடுக்கம் என்ன? இப்படி நாம் கேள்வி எழுப்புகிறோம் என்று வைத்துக் கொள்வோம். ஒரு சாதாரண உலகின் ஆய்வில் விடை தேடும்போது ஒரு பொருளின் நிலை மற்றும் முடுக்கம் (அதாவது அதன் நிறையோடு கூடிய வேகம்) இவற்றை காண அதன் இருப்பை மாற்றி அமைத்துவிட்டால் போதும், உபகரணங்களை கணக்கில் எடுக்கத் தேவை இல்லை. அந்த பொருள் எதனால் ஆனது என்பதையும் கணக்கில் எடுக்கத் தேவை இல்லை. ஆனால் எலெக்ட்ரான் மாதிரியான ஒரு `பொருளுக்கு` இதை நாம் பொருத்த முடியாது. ஒரு எலெக்ட்ரானை நாம் ஆய்வுக்காக உற்று நோக்கத் தொடங்கினாலே அதன் உருநிலை மாறிவிடுகிறது.
நோக்கும் ஒருவரால் நோக்கப்படும் ஒன்று மாறிப்போய் விடுகிறது என்பது சாதாரண வாழ்வில் எப்படி எதிரொலிக்கிறத., நாகரீக உலகிடம் இருந்து முற்றிலும் துண்டிக்கப்பட்ட ஒரு கிராமத்தை பற்றி ஆய்வு செய்ய மானுடவியல் ஆய்வாளர் ஒருவர் போவதாக வைத்துக்கொள்வோம். இரண்டு பின் விளைவுகள் ஏற்படும். மனிதர்தானே அவரும்? எனவே அவரது அந்த இடத்தின் இருப்பே அந்த கிராமத்தை ஒரு அர்த்தத்தில் நவீனப்படுத்தி விடும் அங்கமாக அவரே ஆகிவிடுவார். அவர் தங்களை கண்காணிக்கிறார் என்பதை கிராமவாசிகள் உணர்ந்தாலே போதும் அவர்களிடம் இயல்பிற்கு மீறிய நடத்தை மாற்றங்கள் வந்துவிடும், அவர் ஒரு நோக்கராக அல்லாமல் நோக்கப்படும் ஒன்றாகவும் நோக்கப்படுவனவற்றில் மாற்றம் கொண்டு வரும் ஒன்றாகவும் மாறிப்போய்விடுகிறார்.
நீல்ஸ் அதைத்தான் சொல்லவருகிறார், ஒரு குவாண்ட உலக உற்று நோக்காளரை இயற்கை தன்னில் ஒருவராக்கி விடுகிறது. அவர் ஒரு எலெக்ட்ரானின் நிலைமை ஒரு குறிப்பிட்ட நொடியில் வட்டப்பாதையால் என்ன என்பதை துல்லியமாக ஆராய குவாண்ட இயந்திரவியலின் எந்த கோட்பாட்டு விதியும் தடுப்பது இல்லை. நான் நிலை என சொல்வது பலமுறை கணக்கிட்டு வரும் கணக்கீடுகளின் சராசரியைத்தான், ஆய்வாளர் எலெக்ட்ரான் என்பது ஒரு துகள் எனவும் கண்டிப்பான நம் வெளியின் குறிப்பிட்ட இடத்தில் நிலைபெற்றதாகவும் கருதுவார். அதே சமயம் அவர் எலெக்ட்ரானின் அலை நீளத்தைக் கண்டறிய வேறு ஒரு உபகரண அமைப்பை உருவாக்கி அதை அணுவுக்குள் நுழைத்து அலை நீளத்தை பதிவு செய்வதாக வைப்போம். அலை நீளத்தை பதிவு செய்ய முடியுமா என்றால் கண்டிப்பாக முடியும். ஆனால் இங்கேதான் நம் பிரச்சனை தொடங்குகிறது. ஒரு பேனா மேசை மீது இருக்கிறது. பேனாவிற்கு நிலை உண்டா, உண்டு. முடுக்கம் உண்டா. ஒரு வேளை அது நகர்த்தப்பட்டால் அதன் நிறை அடிப்படை வேக சராசரி முடுக்கம், அதுவும் இருக்கலாம். நியூட்டனின் முதல் விதிப்படி பேனா தானாக நகராது. ஆனால் புறவிசை ஒன்று செயல்பட்டால் அது நகரும். ஆனால் பேனாவுக்கு அலைநீளம் உண்டா– பேனா ஒரு பருபொருள். அது அசையா துகள்களால் ஆனது. அது துகள் தொகுதி, பேனா ஒரு அலை அல்ல. எனவே அதற்கு அலை நீளம் கிடையாது. ஒளிக்கு அலை நீளம் உண்டு. ஒலிக்கு உண்டு.
நீல்ஸ் கூறுவது என்னவென்றால் எலெக்ட்ரானுக்கு நிலை, முடுக்கம் இவற்றோடு அலை நீளமும் உண்டு. அதாவது அணுவின் உட்துகள் குவாண்ட உலகில் யாவுமே துகளாகவும் அதே சமயம் அலையாகவும் உள்ளன. எனவே நமது மேதகு ஆய்வாளர் எலெக்ட்ரானின் அலை நீளத்தை கண்டறிய கூடுதலாக உபகரணம் ஒன்றை பயன்படுத்தினால் அவரால் அந்த எலெக்ட்ரானின் அலை நீளத்தை கண்டறிய முடியும். அணுத்துகளான எலெக்ட்ரானின் நிலை அந்த வினாடியில் அது உள்ளே இடம் கண்டறிய முன்பே ஒரு உபகரணம் பயன்படுத்தி அதை கணக்கிட்டது போலத்தான் இதுவும்.
ஆனால் நமது மேதகு ஆய்வாளர் இத்தோடு விட்டு விட தயாராக இல்லை. எலெக்ட்ரானுக்கு இந்திந்த நிலையில் இந்திந்த அலை நீளம், முடுக்கம் என கண்டறிய முனைகிறார் என்றால் நீல்ஸ் எச்சரிக்கிறார். அது எலெக்ட்ரானுக்கு தெரிந்து விடுகிறது.
இயற்கை உங்களை ஒரு ஆய்வாளராக தொடர விடாது. நீங்கள் நிச்சயமற்ற நிலையால் வீழ்த்தப்படுகிறீர்கள். மேதகு ஆய்வாளருக்கு எலெக்ட்ரான் துகளாகவும் அலையாகவும் இயற்கைத் தன்மையோடு இருப்பது பிடிக்கவில்லை. இந்த குழப்பத்தையே முடிவுக்கு கொண்டு வந்து எலெக்ட்ரானின் நிலைமை மற்றும் முடுக்கம், அலை நீளம் யாவற்றையும் அளந்து ஆய்வு செய்திட மேதகு ஆய்வாளர் விரும்புகிறார். இயற்கை அப்படி அதைப் பார்க்கவில்லை. ஒரு துகளாக எலெக்ட்ரானின் நிலை குறித்த ஆய்வில் ஈடுபடுவதானால் மேதகு ஆய்வாளர் தாராளமாக செய்யலாம். ஒரு அலையாக எலெக்ட்ரானின் அலைநீளம் குறித்த ஆய்வில் ஈடுபடுவதானால் மேதகு ஆய்வாளர் தாராளமாக செய்யலாம். ஒரு அலையாக எலெக்ட்ரானின் அலை நீளம் குறித்த ஆய்வில் ஈடுபடுவதானாலும் மேதகு ஆய்வாளர் தாராளமாக செய்யலாம். ஆனால், எலெக்ட்ரானை ஒரு துகள் மற்றும் அலையாக ஒரே சமயத்தில் கருதி ஆய்வு செய்ய மேதகு ஆய்வாளர் முயன்றால் அது சாத்தியப்படாதது மட்டும் அல்ல இயற்கை மேதகு ஆய்வாளரையும் ஆய்வின் ஒரு பகுதி ஆக்கி விடுகிறது.
ஏன் நம்மால் நிலைமை மற்றும் முடுக்கம் இரண்டையும் ஒரு சேர ஆராய்ந்து அளவிட முடியவில்லை. அதற்கு நீல்ஸ் சொல்லும் பதில் என்ன? நிலைமைத்துவம் காலத்தோடு சம்பந்தப்பட்டது. இந்த வினாடிப் பொழுதில் அந்த எலெக்ட்ரான் நிலை கொண்ட இடம் எது என்பதே நிலைத் தன்மை. குவாண்ட இந்திரவியலில், வெளி ஒருங்கிணைப்புகளும், காலத் தருணம் காட்டும் அமைப்புகளும் அதை அளக்கத் தேவை. ஆனால் முடுக்கத்தை அளந்திட நகரும் உபகரண அமைப்பாக்கம் சாத்தியமில்லை. நீங்கள் ஒன்று துகளாக இருக்க வேண்டும் அல்லது ஒரு உபகரணமாக இருக்கலாம். இதாக இருந்து அதை எதிர் கொள்வதோ, அதாக இருந்து இதை அளப்பதோ, ஒரே சமயத்தில் சாத்தியம் இல்லை. ஒரு துகளின் நிலை மற்றும் முடுக்கம் இரண்டையும் அளக்க முடியாமல் போவதற்கான காரணத்தை நாம் இப்படியும் விளக்கலாம். அது எதற்கு ஒப்பானது என்றால் நீங்கள் உங்கள் முன்னால் இருப்பதை பார்த்துக் கொண்டிருக்கும் அதே சமயம் எந்த கண்ணாடி உதவியும் இன்றி உங்கள் தலைக்கு பின் உள்ள உலகையும் ஒரே சமயத்தில் பாரக்க முயற்சிப்பதற்கு சமமாகும். நீங்கள் உங்கள் தலைக்குப் பின்னால் உள்ளதை காண திரும்பும்போதே உங்கள் தலைக்குப் பின் உள்ள உலகும் திரும்பி இப்போது நீங்கள் உங்கள் தலைக்கு பின்னால் காணும் உலகும், முன்பு தலைக்கு முன்னால் பார்த்த உலகாக மாறுகிறது. நிலைத் தன்மை மற்றும் முடுக்கம் இரண்டும் இருக்கிறது என்பது தெரியும். இரண்டையும் ஒரே சமயத்தில் பார்ப்பது கணக்கிடுவது முடியாத காரியம்.
நீல்ஸ் இப்படி சொன்னால் ஹெய்கின்பர்க் வேறு ஒரு அதி முக்கிய விஷயத்தை பற்றி தன் கோபன்ஹேகன் தலையீடு என்கிற ஒன்றை வெளியிட்டார். ஜெர்மனியில் பிறந்து கோபன்ஹேகனில் நீல்ஸ் ஃபோரோடு இணைந்தவர் ஹெய்சின்பர்க். 1925 முதல் 27 வரை இரண்டாண்டுகள் இருவரும் குவாண்ட உலகை கடுமையாக வாதாடி அதை அறிவியலாக்கினர். அதற்காக அவர் கற்பனை ஆய்வை பரிசோதனை ஒன்றிணை முன் வைத்தார். அதன்படி ஒரு நுண்ணோக்கி வழியே எலெக்ட்ரானின் நிலைமைமையை நாம் பரிசோதிப்பதாகக் கொண்டால் அப்படி யோசிப்பதே பல விநோதமான சிந்தனை போக்குகளை உருவாக்குகிறது. நுண்ணோக்கி எப்படி செயல்படுகிறது என்பது எல்லாருக்கும் தெரியும். அது ஒளியை எலெக்ட்ரான் மீது விழ வைக்கும். எலெக்ட்ரான் துகள் அதை எதிரொளிக்கும் அந்த எதிரொளிப்பு லென்சின் வழியே உருபேருக்கடைந்து நமது விழிகளை அடையும். ஒளி போட்டான்களில் ஆனது. போட்டான் என்பது ஒரு துகள். ஆனால் ஒளி அலையாக கருதப்படும்போதுதான் நுண்ணோக்கி லென்சு வழியே ஊடுருவி குறிப்பிட்ட அலை நீளத்தில் விழியை அடையும். எலெக்ட்ரான் எனும் துகள் மீது விழும் போட்டான் (ஒளித்துகள்) காம்ப்டன் மறு சுழற்சி விளைவுக்கு தள்ளப்படும் ஒரு துகளாக மாறுகிறது.
இந்த இடத்தில் ஹெய்சின்பர்க் பரஸ்பரம் பரிந்துணரப்படும் நிரப்புத் தன்மை என்பதை முன் வைக்கிறார். அதாவது ஒரு எலெக்ட்ரான் எப்போது துகளாக இருக்கும் எப்போது அலையாக இருக்கும் என்பது நிச்சயமற்ற நிலை மட்டுமல்ல அது மேதகு ஆய்வாளரை, நோக்காளரை பொறுத்து மாறுகிறது. துகள் அலை எனும் இரு நிலை இரட்டைத் தன்மை ஒன்றுக்கு ஒன்று
பரஸ்பர நிரப்புத்தன்மையாகவும் உள்ளது. மேக்ஸ் டோர்ன் எனும் பிரபல இயற்பியலாளர் கூறுகிறார் `இது.. ஒரு நாடக சபையில் நடக்கும் நாடகத்தில் பார்வையாளரும் ஒரு அங்கமாக இருப்பது போன்றது` எனவே அடுத்த முறை நான் எலெக்ட்ரானாக அணுவுக்குள் சுருங்கி சுய உணர்வு ஆய்வுக்கு தயாரானபோது அணுவா.. அதை பரிசோதிக்கும் கருவியா.. எது நான் என்று குழம்புவது தவிரக்க முடியாதது என்பது உங்களுக்கு புரிந்திருக்கும்.
___
ஹெயின்ஸ் ஆர். பாஜெல்ஸ், (1939_1988) அமெரிக்க இயற்பியலாளர். பல அறிவியல் நூல்களின் ஆசிரியர். இந்தக் கட்டுரை அவர் 1982ல் எழுதி `காஸ்மிக் கோட்` புத்தகத்தில் வெளிவந்தது)
___
தொடர் 1:
தொடர் 2:
தொடர் 3:
தொடர் 4:
தொடர் 5: