வியப்பூட்டும் துகள்கள் (Amazing Particles)

சொட்டு பௌதிகம் (quantum physics) 

கடந்த நூற்றாண்டின் மிக முக்கிய கண்டுபிடிப்புகளில் ஒன்றாக விளங்குவது துகள்கள் பற்றிய பௌதீகமாகும். சரியாக கூறுவதானால் இது விஞ்ஞானத்தின் மிகபெரிய திருப்பு முனையாகும். எனினும் இது எம்மக்களிடையே மிகவும் அறியபடாத உண்மையாகும்.
துகள்கள் பற்றிய பௌதீகம் என்பது ஆங்கிலத்தில் Particle Physics என அழைக்கப்படும். இதில் முக்கிய அங்கமாக விளங்குவது குவாண்டம் அதாவது சொட்டுக்கள் என தமிழில் அழைக்கப்படும் பகுதியாகும். சொட்டுகள் அல்லது குவாண்டம் பற்றிய விதியானது மிகவும் விசித்திரமானது. அதை விளங்கிக்கொள்ள முயலும் பொழுது நாம் விஞ்ஞான பூர்வமான பகுத்தறிவிலிருந்து முற்றாக விடுபடவேண்டி நேரும். அதுமட்டுமல்லாமல் நாம் காரண காரிய நிதர்சனமான மற்றும் நிச்சயமான உலகிலிருந்து வேறு ஒரு உலகிற்குச் செல்லவேண்டி நேரும். இவ்வுலகமானது தனக்கே உரித்தான விதிகளைக் கொண்டது. இவ் விதிகள் நிகழ்தகவை அடிப்படையாகக் கொண்டவை. குவாண்டம் பற்றிய விதி மிகவும் விசித்திரமானது எனக் கூறுவது ஏன் எனில் அவை நிதர்சனமான உலகம் பற்றிய நமது எண்ணக் கருவில் ஒரு அசாதாரண மாற்றத்தை உண்டுபண்ணுகிறது. இவ் விதிகளின் அடிப்படையை விளங்கிக்கொள்வதற்கு மூன்று பரிசோதனைகள் உதவும். அவற்றுள் முக்கியமானது இருதுளைப் பரிசோதனை ஆகும். குவாண்டம் பற்றிய விதியை அதிகமாக ஆராய்ந்தவர் நீல்வோர்ட் எனும் விஞ்ஞானி ஆவார். குவாண்டம் விதியானது அணு மற்றும் அதைவிட சிறிய துணிக்கைகளின் இயல்பை விபரிப்பதாகும். பெரிய பொருட்களின் விதிகளை இவற்றிற்குப் பயன்படுத்த முடியாது. இருதுளைப் பரிசோதனை இதை சிறப்பாக விளக்குகிறது. இரு துளைப் பரிசோதனை உண்மையில் ஒளியானது அலைகளாகவா அல்லது துணிக்கைகளாகவா பயணிக்கிறது என்பதை அறியவே செய்யப்பட்டது. எனினும் இதைச் செய்த விஞ்ஞானிகள் மிகவும் புதிதான ஒரு உண்மையை அறிந்துகொண்டனர் அதையே நான் இங்கு விளக்க முற்படுகிறேன்.
இருதுளைப் பரிசோதனை

இருதுளைப் பரிசோதனையானது நாம் கூறியது போன்று ஒளியானது துணிக்கைகளாகவா அல்லது அலை வடிவமாகவா பயணிக்கிறது என்பதை அறிவதற்கே செய்யப்பட்டது. இப்பரிசோதனையில் முதலிலிருந்து (Source) பயணிக்கும் ஒளி இரு துளைக;டாகச் செல்கிறது. அதற்குப் பின்னால் உள்ள திரையில் அவ்வொளி ஏற்படுத்தும் வடிவம் அவதானிக்கப்படுகிறது. ஒளியானது துணிக்கைகளாகப் பயணிக்குமாயின் ஒளியின் சிறுகூறுகளாகக் கருதப்படும் போட்டோன்களை இவ்விரு துழைகளுக்குடாக அனுப்பும் பொழுது அவை துப்பாக்கியிலிருந்து ரவைகள் பயணிப்பது போன்று பயணிக்க வேண்டும். இவ்விரு துழைகளினூடாப் பயணிக்கும் துணிக்கையானது அதற்குப் பின்னால் உள்ள திரையில் துப்பாக்கி ரவைகள் படுவது போன்று ஒரே இடத்தில் விம்பத்தை ஏற்படுத்தும். போட்டோன்கள் எனப்படுவது ஒளியின் மிகச் சிறிய கூறுகளாகும். இவ்வாறான அவதானிப்பு இப் பரிசோதனையில் பெறப்படுமாயின் ஒளியானது துணிக்கைகளாகப் பயணிக்கிறது என எடுத்துக்கொள்ளலாம். ஒளியானது அலை வடிவில் பயணிக்குமாயின் அவை நீரில் நீரலைகள் பயணிப்பது போன்று பயணிக்கும்.

இதைப் படத்தில் நீங்கள் காணலாம். இவ்விரு துழைகளையும் அடையும் ஒளியலையானது இரு துழைகளிலும் இருந்தும் புதிய முதலாகச் (source) செயற்பட்டு அவை ஒன்றுடன் ஒன்று கலந்து சில இடங்களில் அலைகள் பெரிதாகவும் மற்ற இடங்களில் இரு அலைகளும் ஒன்றையொன்று சமப்படுத்தியும் அலைகளற்ற இடமாகவும் காட்சியளிக்கும்.

இதை நீங்கள் படத்தில் காணலாம். இவ்வடிவமானது படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளவாறு திரையில் ஒரு வரிகள் போன்ற அமைப்பை ஏற்படுத்தும்.

எனினும் மிகவும் ஒழுங்கமைக்கப்பட்டு மீண்டும் மீண்டும் செய்யப்பட்ட பரிசோதனைகள் மிகவும் விசித்திரமான முடிவுகளைத் தந்துள்ளது. ஓளிக்கற்றையானது இவ்விரு துழைகளினூடாக அனுப்பப்படும் பொழுது அவை திரையில் அலை போன்ற வடிவத்தை ஏற்படுத்தி வரிவடிவான உருவத்தை ஏற்படுத்தியது. எனினும் ஒளியின் அடிப்படைத் துணிக்கையான போட்டோன்கள் மில்லியன் கணக்கில் ஒவ்வொன்றாக இரு துளைகளையும் நோக்கி அனுப்பப்படும் பொழுது அவை ஒரே நேரத்தில் ஒரு துளையினூடாகச் சென்று துப்பாக்கியின் ரவைகள் உண்டாக்கும் வடிவத்தைக் கொடுக்க வேண்டும் அதுவே நாம் அறிந்தவரை துணிக்கைகளின் இயல்பாகும். ஏனெனில் ஒவ்வொரு துணிக்கையும் ஒரு துகளாகும். அவற்றை அனுப்பும் பொழுது அவை ஒவ்வொரு துணிக்கையாகவே சென்று திரையில் படவேண்டும். எனினும் மாறாக பல மில்லியன் கணக்கான போட்டோன்கள் ஒன்றன் பின் ஒன்றாக அனுப்பப்படும் பொழுது அவை இறுதியில் ஒளிக்கற்றை செலுத்தும் போது உண்டாகும் ஒரு அலை வடிவத்தை திரையில் உண்டாக்கின. ஆனால் நமது அறிவிற்குட்பட்ட வரையில் ஒரு துணிக்கையானது ஒரே நேரத்தில் இரு துளைகளினூடாகப் பயணிக்க முடியாது. எனவே அவை ஒரு துழையினூடாகப் பயணித்து துப்பாக்கி ரவைகள் ஒரு திரையில் படும் அமைப்பையே உருவாக்க வேண்டும். எனினும் இப் பரிசோதனையின் இறுதியில் அவை அலைகளில் ஒளிக்கற்றைகள் ஏற்படுத்தும் வரி போன்ற அமைப்பை ஏற்படுத்தின. இன்னும் விளக்கமாகச் சொல்வதாயின் ஒளிக்கற்றைகள் நீரைலகள் போன்று செயற்பட்டு ஒன்றையொன்று கலந்து உருவாகும் (interference) அதாவது ஒன்றையொன்று இடையூறு செய்யும் ஒரு சிக்கலான அமைப்பை போட்டோன்களை துணிக்கைகளாக அனுப்பும் பொழுதும் பெறப்படுகிறது.

இதிலிருந்து புலனாவது என்னவெனின் ஒவ்வாரு சிறு துணிக்கையான போட்டோன்களுக்கும் தங்களையும் பரிசோதனை அமைப்பையும் நன்கு தெரிந்து வைத்துள்ளன என்றே தோன்றுகிறது. அதாவது அவை இரு துளைகளும் திறந்துள்ளன எனத் தெரிந்துகொண்டு ஒரு துளையினூடாகச் செல்லும் போட்டோன் இறுதியில் ஒளிக்கற்றை எவ்வாறான வடிவத்தை ஏற்படுத்துமோ என அறிந்துகொண்டு அவ் ஒளிக்கற்றையில் தான் எந்த இடத்தை வகிக்க வேண்டும் என்பதையும் அறிந்துகொண்டு அவ்விடத்தில் திரையில் போய் தனது இடத்தைப் பெறுகிறது. இவ்வாறாக அனுப்பப்படும் பல மில்லியன் கணக்கான போட்டோன்கள் ஒன்றன்பின் ஒன்றாக தங்களுக்குரிய இடத்தை எடுத்துக்கொண்டு உண்மையில் ஒளிக்கற்றையை அனுப்பும் பொழுது பெறப்படும் ஒரு ஒன்றை ஒன்று இடையூறு செய்யும் அவதானிப்பை நமக்கு இறுதியில் தருகிறது. விஞ்ஞானிகள் இப் பரிசோதனையை மீண்டும் ஒரு துளையை மூடி ஒளித்துணிக்கையான போட்டோன்களை அனுப்பி நடத்தினார்கள். அப்பொழுது ஒன்றன் பின் ஒன்றாக அனுப்பப்பட்ட போட்டோன்கள் ஒரு துளையினூடாக ஒளிக்கற்றையை எவ்வாறு சென்று அத்திரையில் ஏற்படுத்தும் பதிவை ஏற்படுத்தின. அதாவது அனுப்பப்படும் போட்டோன்களுக்கு ஒரு துளையானது மூடியுள்ளது என்பதை அறிய முடியுமாக இருந்தது. திடீரென மற்றத் துளையைத் திறந்த பொழுது மீண்டும் அவை ஒன்றையொன்று பாதித்து ஏற்படுத்தும் வரிவடிவப் பதிவை திரையில் ஏற்படுத்தியது. இதிலிருந்து நாம் புரிந்துகொள்ளக் கூடியது என்னவென்றால் போட்டோன்கள் எனும் ஒரு சிறு துணிக்கை ஒளிக்கற்றையில் தனது பங்கையும் அவை இரு துளைகளினூடாக அனுப்பப்படும் பொழுது ஏற்படும் வரிவடிவப் பதிவையும் மூடிய பொழுது ஏற்படுத்தும் சாதாரண பதிவையும் முன்கூட்டியே தெரிந்து வைத்துள்ளது போன்று நமக்குத் தெரிகிறது. ஒரே போட்டோனானது ஒரே நேரத்தில் இரு துளைகளிலும் சென்றால் மாத்திரமே இவ்வாறான ஒரு பதிவை உருவாக்க முடியும் என விஞ்ஞானிகள் கருதி இரு துளைகளையும் அவதானிக்கும் (Detectors) பொருத்தப்பட்டு இப்பரிசோதனை மீண்டும் செய்யப்பட்டது. இதன் போது விஞ்ஞானிகள் மிகவிசித்திரமான ஒரு அவதானிப்பை அவதானித்தார்கள். அதாவது போட்டோன் துணிக்கையானது இரு துளைகளும் அவதானிக்கப்படுகிறது என்பதை அறிந்துகொண்டு அவை ஒரு துணிக்கையை எவ்வாறு துப்பாக்கி ரவையில் இருந்து வெளிச்சென்று ஒரே நேரத்தில் ஒரு துளையில் மாத்திரம் சென்று திரையில் படுமோ அவ்வாறான ஒரு விம்பத்தை ஏற்படுத்தியது. அப்பொழுது விஞ்ஞானிகள் ஒரு துளையின் அவதானிப்பை நீக்கி ஒரு துழையை மாத்திரம் அவதானித்தார்கள். மீண்டும் போட்டோன் துணிக்கையானது மறுதுளை அவதானிக்கப்படுகிறது என்பதைப் புரிந்துகொண்டு ஒரு துளையினூடாக மாத்திரம் சென்று துப்பாக்கி ரவை துணிக்கை போன்ற துளைகளினூடாக சென்று ஏற்படும் பதிவை ஏற்படுத்தியது. அதாவது யாரும் அவதானிக்காத நேரத்தில் ஒளித் துணிக்கையானது அலையாகச் சென்று அலைக்குரிய விம்பத்தையும் யாரும் அவதானிக்கும் பொழுது அதாவது சுய உணர்வுள்ள (conscious mind) ஒருவர் அவதானிக்கும் பொழுது அவரின் நம்பிக்கையை சீர்குலைக்கா வண்ணம் ஒளித்துணிக்கையானது துணிக்கை போன்ற பௌதீக இயல்பைப் பின்பற்றுகிறது. இவ் இருதுளைப் பரிசோதனையானது பல்வேறு கருத்துக்களை முன்வைக்கிறது.

ஓவ்வொரு போட்டோனும் ஒரு துணிக்கையாக ஆரம்பித்து துளையை நெருங்கும் போது இருதுளைகளினூடாகவும் சென்று ஒரு மொத்த ஒளிக்கற்றையில் தங்களது சிறிய பங்கு எவ்வாறு வகிக்க வேண்டுமோ என்பதை மிகவும் துல்லியமாகப் புரிந்துகொண்டு அவ்விடத்தில் சென்று திரையில் படுகிறது. விஞ்ஞானிகளுக்கு இது பல கேள்விகளை முன்வைத்தது.

 

அதாவது ஒரு போட்டோனானது ஒரே நேரத்தில் இரு துளைகளிலும் செல்கிறதா?
ஒரே நேரத்தில் எவ்வாறு அவை தங்களுக்குரிய இடத்தைக் கண்டுபிடிக்கிறது?
ஏவ்வாறு அவை இனி வரப்போகும் பதிவை தெரிந்து வைத்திருக்கின்றன? ஏன் அனுப்பப்படும் எல்லா போட்டோன்களும் ஒரே பாதையைத் தெரிவு செய்யாமல் வேறு பாதையைத் தெரிவுசெய்து இறுதிப் பதிவைத் தருகின்றன?
விஞ்ஞானிகள் அதன் பொழுது இது ஒளியின் ஒரு விசித்திரமான இயல்பாக இருக்கலாம் எனக் கருதி வேறு துணிக்கைகளை அதாவது இலத்திரன்இ அணு போன்ற துணிக்கைகளை இவ்வாறு இருதுளைப் பரிசோதனைக்குப் பயன்படுத்தினார்கள். ஆனால் என்ன விசித்திரம!; எல்லா சிறிய துணிக்கைகளும் அணு உட்பட இலத்திரன் போன்ற சிறிய துணிக்கைகளும் ஒளிப் போட்டோன்கள் எவ்வாறு நடந்துகொண்டனவோ அவ்வாறே நடந்துகொண்டன. இதனால் சிறிய துணிக்கைகளின் இயல்புகள் பெரிய துணிக்கைகளுக்கு மாறாக வேறு ஒரு இயல்பைக் கொண்டுள்ளன. அவை சடப்பொருள் உலகில் முற்றும் உணர்ந்த தன்மையை வெளிக்காட்டியது.
விஞ்ஞானிகள் இதிலிருந்து பல அனுமானங்களைச் செய்யவேண்டியிருந்தது. அதாவது ஒன்று சிறு துணிக்கைகள் அலைகள் போன்று பயணித்து எவரும் அதாவது சுயஉணர்வுள்ள (conscious) எவரும் அவதானிக்கும் பொழுதே அவை துணிக்கைகளாக மாறுகின்றன என அனுமானிக்கப்பட்டது. இவ்வாறு அலைவடிவில் செல்லும் துணிக்கைகளானது எங்கும் இருக்கக்கூடிய இயல்புகளை அதாவது நிகழ்தகவைக் கொண்டிருந்தன எனக் கருதினர். அப்பொழுது சிறு துணிக்கைகளினாலான பிரபஞ்சம் ஏதாவதொரு அதாவது பல விழிப்புணர்வுள்ளவர்கள் நோக்கும் பொழுது மாத்திரமே உருவாகிறதெனவும் மற்ற நேரங்களில் அவை அலை வடிவாகவே இருப்பது போன்று தெரிகிறது. இதிலிருந்து எமது பிரபஞ்சமானது யாரும் அவதானிக்கும் பொழுது மாத்திரமே எமக்குப் பொருளைக் காட்டுகிறதாகவும் மற்ற நேரங்களில் ஒன்றுமே அற்ற ஒளி அலை வடிவாகவே இருக்க வேண்டும் அதாவது Nothing is real until it has been observed  எனக் குறிப்பிட்டனர். தமிழில் இதற்கு மிகவும் பொருத்தமான சொல் மாயை என்பதாகும்.

ஜோன்வீலர் எனும் பௌதீகவியலாளர் இதை மிகவும் பொருத்தமாகக் கூறினார். அதாவது பகுத்தறிவுள்ள மனிதர்கள் இல்லாதவிடத்து இப் பிரபஞ்சமானது இல்லை எனவும் அவர்கள் நோக்கும் பொழுது மாத்திரமே இப் பிரபஞ்சமானது கோள்களாகவும்இ நட்சத்திரங்களாகவும் எமது அன்றாடப் பொருட்களாகவும் காணப்படுகின்றதெனவும் ஒரு கருத்தை முன்வைத்தார். ஒளி அலையாக இருக்கும் இப் பிரபஞ்சமானது எமது பகுத்தறிவிற்கு ஏற்ற வகையில் ஒடுங்கி பொருளாகவும் நமக்குக் காட்சியளிக்கிறதென கொள்ளலாம்;. இக்கருத்திலிருந்து முரண்பட மிகவும் கடினமாகவே இருக்கிறது. நான் இதைக் கூறும் பொழுது நீங்கள் நான் விஞ்ஞானத்தை விடுத்து கீழைத்தேய தத்ததுவக் கருத்தைதொன்றைக் கூறுவது போன்று தோன்றலாம். ஆனால் நாம் விரும்பினாலோ விரும்பாவிட்டாலோ இருதுளை பரிசோதனையில் சொட்டுகள் (quantum) பற்றி பெறப்பட்ட முடிவுகள் இவையே.
இத்துடன் இருதுளைப் பரிசோதனைகள் முடிகின்றன. நாம் மற்றைய பகுதிகளில் மற்றைய இரு பரிசோதனைகளையும் பற்றி இவற்றின் தொடர்ச்சியாகப் பார்ப்போம்.