ક્વાન્ટમ વર્લ્ડ

----------ક્વાન્ટમ વર્લ્ડ(ભાગ-1)----------

 

વીસમી સદીના બીજા-ત્રીજા દાયકામાં વિજ્ઞાનની એક એવી શાખાએ જન્મ લીધો જેણે વર્ષોથી બ્રહ્માંડ વિષે ચાલ્યા આવતા આપણાં સઘળા પૂર્વાનુમાનોને ધ્વસ્ત કરી નાખ્યાં. આણ્વિક સ્તરે બ્રહ્માંડના રહસ્યોનું અધ્યયન કરનારી આ શાખાને ક્વાન્ટમ મિકેનિક્સ કહે છે. આ થીઅરી પદાર્થ સંબંધિત આપણી હર જીજ્ઞાસાનું સમાધાન સફળતાપૂર્વક કરવામાં સક્ષમ હતી. જેમકે...પદાર્થ કયા મૂળભૂત તત્વોથી બનેલ છે? તત્વોના અણુઓને કોણ બાંધી રાખે છે? પદાર્થ અલગ-અલગ જેમકે ઘન, પ્રવાહી, વાયુ, નદી, પહાડ, ઝરણાં વગેરે સ્વરૂપોમાં કેમ છે? વર્નર હાઇઝેનબર્ગ, પોલ ડીરાક, નીલ્સ બોહર, એડવિન શ્રોડિંગર જેવા ક્વાન્ટમ વૈજ્ઞાનિકોના કાર્યોના ફળસ્વરૂપ એ પ્રતિપાદિત થઇ ચૂક્યૂ હતું કે ક્વાન્ટમ ગણનાઓ વડે વિશ્વના સમસ્ત પદાર્થના રાસાયણિક ગુણધર્મોને વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે. આ સમયથી જ કેમેસ્ટ્રી મૂળભૂત વિજ્ઞાન હોવાનો પોતાનો દાવો ખોઇ ચૂકી હતી.

-

ક્વાન્ટમ થીઅરી પોતાની આશ્ચર્યજનક ભવિષ્યવાણીઓ બાવજૂદ નિર્વિવાદરૂપે સફળ હતી. આજે આપણાં આધુનિક વિશ્વના 99.99% આવિષ્કારોનો શ્રેય ક્વાન્ટમ વિજ્ઞાનને જાય છે. સામાન્ય બુદ્ધિને ચકિત કરનારી આ થીઅરી હર પ્રયોગશાળામાં ચકાસણીની એરણ ઉપર ખરી ઉતરી છે. ત્રીસના દાયકા સુધી પહોંચતા આ થીઅરીએ વિજ્ઞાન જગતમાં તહેલકો મચાવી દીધો હતો. આઇનસ્ટાઇન જેવા દિગ્ગજોના કાર્યો પણ હાંસિયામાં ધકેલાઇ ચૂક્યાં હતાં. યુનિવર્સિટિઓમાં પ્રવેશ લેનાર મહત્તમ છાત્રોનું સ્વપ્ન આ નવી થીઅરીને ભણવાનું હતું.

-

ક્વાન્ટમ વર્લ્ડ ખુબજ રહસ્યમયી તેમજ વિચિત્ર છે(આપણી દ્રષ્ટિએ), કેમકે તેમાં ઘટતી ઘટનાઓ આપણી વિચારધારા મુજબ નથી ઘટતી. જ્યારે ક્વાન્ટમ થીઅરી નહોતી ત્યારે તેની આગાહીઓએ ઘણાં વૈજ્ઞાનિકોને પરેશાન કર્યાં, જેમાં આઇનસ્ટાઇનનો પણ સમાવેશ થાય છે. દરઅસલ આઇનસ્ટાઇનને ક્વાન્ટમ થીઅરી ક્યારેય હજમ જ નહોતી થઇ કેમકે તેની આગાહીઓ(predictions) ખુબજ વિચિત્ર હતી કે જે આપણી સામાન્ય દુનિયા કરતા ખુબજ અલગ હતી. મિત્રો અહીં એક ચોખવટ:- આ વિષય એટલો બહોળો છે કે વિસ્તૃત પોષ્ટ લખવા બેસીએ તો લગભગ છ મહિના સુધી તમારા મગજ ઉપર આ વિષયક હથોડાં પડતા રહે. માટે આપણે એક સામાન્ય વાચકને સમજાય એ હેતુથી આ શ્રૃંખલાને મર્યાદિત રાખીશું. જેમાં quantum entanglement, quantum tunnelling, uncertainty principle જેવા મુદ્દાઓને શક્ય એટલી સરળ ભાષામાં આવરી લઇશું.

-

ક્વાન્ટમ મિકેનિક્સનો સૌથી આધારભૂત સિદ્ધાંત આણ્વિક સ્તરે બ્રહ્માંડની અનિશ્ચિતતા છે. 1927 માં જર્મન વૈજ્ઞાનિક હાઇઝેનબર્ગે પ્રતિપાદિત કર્યુ કે આપણે ક્યારેય કોઇ કણનો મોમેન્ટમ(ગતિમાન પદાર્થનો વેગ) અને સ્થિતિને એકસાથે, એકજ સમયે જાણી નથી શકતાં(). જેનું કારણ છે, એક ઇલેક્ટ્રોન એટલો બધો નાનો છે કે તેને આપણે કોઇપણ પ્રકારે જોઇ નથી શકતાં. ઇલેક્ટ્રોનને જોવાનો એકમાત્ર રસ્તો એ છે કે, કોઇ અન્ય ઇલેક્ટ્રોનની ટક્કર તે ઇલેક્ટ્રોન સાથે કરાવાય અને ટક્કરના પરિણામોનું અધ્યયન કરી તે ઇલેક્ટ્રોનના ગુણધર્મોનું વિવેચન કરાય.

-

પરંતુ!! જ્યારે ટક્કર થશે તો શું પ્રથમ ઇલેક્ટ્રોનનો વેગ-પરિવર્તન નહીં થાય/તેની સ્થિતિ બદલાઇ નહીં જાય? બેશક થઇ જશે. આજ કારણ છે કે કેવળ હસ્તક્ષેપ વડે જ કોઇ મૂળભૂત કણની સ્થિતિ અથવા વેગ જાણી શકાય છે. પણ...પણ...પણ...હસ્તક્ષેપના કારણે, જો આપણે કણની સ્થિતિ જાણી લઇએ તો તેના વેગ માપનમાં વિસંગતિઓ આવી જશે અને વેગનું માપન કરીએ તો કણ તે સમયે ક્યાં મૌજૂદ છે, તે આપણે ક્યારેય જાણી નહીં શકીએ.

-

રહસ્યવાદીઓ દ્વારા ઘણીવાર આ ઇફેક્ટને 'ચેતનાની ઉપસ્થિતિ' નું બિરૂદ આપવામાં આવે છે પરંતુ આ બોગસ તેમજ પાયાવિહિન દલીલ છે. કેમકે પ્રયોગ દરમિયાન એ નોંધવામાં આવ્યુ કે ચેતન મનુષ્યો હોય કે ન હોય, પ્રયોગોના નિષ્કર્ષમાં કોઇ બદલાવ નથી આવતો. અર્થાત આ કણોને જોવા માટે હસ્તક્ષેપ અનિવાર્ય છે અને તે હસ્તક્ષેપ 'ચેતન નિરીક્ષણ' ન થઇને 'મિકેનિકલ interference' હોય છે. શરળ શબ્દોમાં બ્રહ્માડના કણોની મૂળભૂત અનિશ્ચિતતાનું કારણ આપણી મશીની તથા ઇન્દ્રિય ક્ષમતાઓ છે, નહીં કે ચેતના.

-

ક્વાન્ટમ થીઅરીને ખોટી સાબિત કરવા માટે આઇનસ્ટાઇને તેમના અન્ય બે સાથી સાથે મળી એક thought experiment નો સહારો લીધો. જેને EPR paradox કહે છે. આ EPR માં E એટલે 'E'instein P એટલે Boris 'P'odolsky અને R એટલે Nathan 'R'osen. આ experiment એ એક એવી અનન્ય ઘટનાને ઉજાગર કરી જે પોતાના અજીબોગરીબ વર્તનને કારણે આજે પણ આપણા માટે એક સંશોધનનો વિષય બનેલ છે અને તેનું નામ છે quantum entanglement. આમ તો તેઓએ આ વિરોધાભાસનો પાયો ક્વાન્ટમ થીઅરીને ખોટી સાબિત કરવા માટે નાંખ્યો હતો પરંતુ થયું સાવ ઊલ્ટું. દરઅસલ જે સમયે તેઓએ આ વિરોધાભાસની વાત કરી હતી, તે સમયે તે વાતને ચકાસવા માટેના પર્યાપ્ત સાધનો ઉપલબ્ધ ન હતાં પરંતુ જેવા સાધનો ઉપલબ્ધ થયાં ત્યારે સાબિત થઇ ગયું કે હકિકતે ખોટાં આઇનસ્ટાઇન અને તેમના સાથીઓ હતાં. કઇરીતે જાણીશું આવનારી પોષ્ટમાં...

 

(ક્રમશ:)