হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতি কি ? রহস্যময় অনিশ্চয়তা নীতি জানুন - YMC
Thu. Jul 7th, 2022
হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতি

হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতি হলো কোয়ান্টাম মেকানিক্সের প্রাণ কিন্তু আইনস্টান তার মৃত্যু আগ পর্যন্ত হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতি মেনে নেননি। আজকে আমরা এই পোস্ট থেকে হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতি সম্পর্কে ইতিহাস এবং বিস্তারিত জানবো

ওয়ার্নার কার্ল হাইজেনবার্গ 5 ই ডিসেম্বর 1901 সালে জার্মানিতে জন্মগ্রহণ করেন । তার বাবা অগাস্ট হাইজেনবার্গ একজন শিক্ষক ছিলেন । হাইজেনবার্গ অত্যন্ত মেধাবী ছাত্র ছিলেন । বেশিরভাগ বিজ্ঞানীদের জীবনী পড়লে দেখা যায় তারা অতটা ভালো ছাত্র ছিলেন না কিন্তু হাইজেনবার্গের ইতিহাস উল্টো । হাইজেনবার্গ ছাত্র হিসেবে খুব ভালো ছিল । 1920 সাল । যখন হাইজেনবার্গের বয়স মাত্র 18 বছর তখন তিনি মিউনিখে পদার্থবিজ্ঞান শিখতে চলে যান । মিউনিখে তখন পরমাণু মডেলের জনক সমারফিল্ড ছিলেন । সেই সময় হাইজেনবার্গ একটি সমস্যা নিয়ে কাজ করেছিলেন । সেটা হলো ব্যত্যয়ী জিম্যান প্রক্রিয়া । হাইজেনবার্গ এই সমস্যার সমাধান ঠিকই করেন কিন্তু তিনি আধা কোয়ান্টাম সংখ্যা ব্যবহার করেন । সমারফিল্ড আধা কোয়ান্টাম সংখ্যা গ্রহণ করে নেই  কারণ আধা কোয়ান্টাম সংখ্যাতত্ত্বে অগ্রহণ যোগ্য । পরবর্তীতে হাইজেনবার্গ ও সমারফিল্ড 1923 সালে নতুন করে ব্যত্যয়ী জিম্যান সম্পর্কে গবেষণা প্রবন্ধ লেখেন । হাইজেনবার্গের ডক্টরেট ডিগ্রি অর্জন করেন এবং 1923 সালে  গটিনজেন বিশ্ববিদ্যালয় ম্যাক্স  বর্ণের সাথে দেখা করলেন

1922 সালে গটিনজেন বিশ্ববিদ্যালয়ে বিজ্ঞান আলোচনা সভায় আয়োজন করেন হিলবার্ট । সেই সভাতে বোরকে আমন্ত্রণ করেন বক্তৃতা দেওয়ার জন্য । সেই আয়োজন আজ ইতিহাসে বোর উৎসব নামে পরিচিত । গটিনজেন বিশ্ববিদ্যালয়ে বিভিন্ন দেশ থেকে বড় বড় অধ্যাপক যোগ দিলেন । পরমাণু মডেলের জনক সমারফিল্ডও যোগ দিলেন । সমারফিল্ডের সাথে তার দুইজন ছাত্র ছিলেন । তাদের মধ্যে একজন উলফগ্যাং পাউলি ও অন্যজন ওয়ার্নার কার্ল হাইজেনবার্গ  । পরবর্তীতে এই দুইজন ব্যক্তি পদার্থবিজ্ঞানে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছেন । পলির অপবর্জন নীতি নামে যে নীতি রয়েছে সেটা উলফগ্যাং পাউলির দেওয়া নীতি। কোয়ান্টাম মেকানিক্সের প্রাণ হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতিকে বলে  । এই অনিশ্চয়তা নীতিটি হাইজেনবার্গের আবিষ্কার । গটিনজেন বিশ্ববিদ্যালয়ে বোর তার বক্তৃতায় পল ইরেনফেস্টের মন্থর পরিবর্তন নীতি এবং ‘ সংযোগ রক্ষার নীতি ‘ নিয়ে আলোচনা করেছিলেন । সংযোগ রক্ষার নীতি হলেন যখন কোয়ান্টাম সংখ্যার মান বেশি হবে তখন কোয়ান্টাম জগত থেকে কিভাবে চিরায়ত জগতে যাওয়া সম্ভব । বক্তৃতার কোনো এক সময় হেন্ডারিক ক্রমারাসের দ্বিঘাত স্টার্ফ প্রক্রিয়া ব্যাখ্যা করতে গিয়ে তার সংযোগ নীতি ব্যবহার করেছিলেন । হাইজেনবার্গের এই ব্যাপারে আপত্তি করে প্রশ্ন করলেন অধ্যাপক বোরকে । বোরের কাছে সেদিন এই প্রশ্নের  উত্তর ছিল না । সত্যি কথা বলতে কোয়ান্টাম  মেকানিক্স আবিষ্কার হওয়ার পূর্ব পর্যন্ত এই প্রশ্নের উত্তর ছিল না । হাইজেনবার্গের চিন্তার ক্ষমতা দেখে বোর মুগ্ধ হয়ে হাইজেনবার্গকে তার সাথে কিছু সময় কাটানোর জন্য আমন্ত্রণ জানালো । 

ইলেকট্রন কক্ষপথ পরিবর্তন করলে ইলেকট্রন কিভাবে বুঝলো তাকে এক কক্ষপথ থেকে অন্য কক্ষপথে যেতে হবে ? 

আবার মনে করি 3 নং কক্ষপথের ইলেকট্রন আবর্তন করে । এটা সত্য যে ইলেকট্রনের কোনো ধরনের জ্ঞান বুদ্ধি নেই । ইলেকট্রন 1 নং ও 2 নং কক্ষপথকে চিনে না  । এমনকি 3 নং কক্ষপথের ইলেকট্রন এটাও জানে না তার কক্ষপথ ছাড়া দুনিয়াতে আরো কোনো কক্ষপথ আছে কিনা । বোরের সূত্র থেকে আমরা জেনেছি ইলেকট্রন যখন লাফ দিয়ে এক কক্ষপথ থেকে অন্য কক্ষপথে যাবে তখন নির্দিষ্ট পরিমাণ শক্তি বিকিরণ করবে । নির্দিষ্ট পরিমান শক্তি হলো hv । ধরি ইলেকট্রন 3 নং শক্তিস্তর থেকে 2নং শক্তিস্তরে যাবে । তাহলে ইলেকট্রন E3-E2 = hv পরিমাণ শক্তি বিকিরণ করে স্থানান্তরিত হবে । ইলেকট্রন তো 2 নং শক্তিস্তর চিনেনা তাহলে। ইলেকট্রন কিভাবে বুঝলো তাকে E3 – E2 = hv পরিমাণ শক্তি বিকিরণ করে স্থানান্তরিত হতে হবে । সত্যিই এই এক অদ্ভুত ধাঁধা ! 

আপনি ঢাকা থেকে সাভার যাবেন । সাভার কোথায় আপনি তা চিনেন না , আবার ধরেন আপনার চোখ বন্ধ । আপনি পকেট থেকে সাভার যাবার ভাড়া দিয়ে সাভার নেমে পড়লেন । সাভার নামলেন কিভাবে ? আগেই বলেছি আপনার চোখ , কান বন্ধ । তার থেকে বড় কথা হলো 1 টাকা কম বা বেশি নয় ঠিক সাভার যাওয়ার ভাড়া  দিলেন কিভাবে ?

ইলেকট্রন 2 নং শক্তিস্তর চিনে না তাহলে ইলেকট্রন কিভাবে জানলো তাকে hv পরিমাণ শক্তি বিকিরণ করতে হবে ? আমরা সবাই জানি ইলেকট্রন hv পরিমান শক্তি পেলে এক শক্তিস্তর থেকে অন্য শক্তিস্তরে স্থানান্তরিত হয় কিন্তু ইলেকট্রন স্থানান্তরিত হবার আগে hv পরিমান শক্তি গ্রহণ করে তারপর যাবে । ইলেকট্রন উপরে শক্তিস্তর চিনে না তাহলে সে কিভাবে জানলো তাকে hv পরিমাণ শক্তি শোষণ করতে হবে ? বোরের পরমাণু মডেলে এইসব উত্তর নেই ।

2

1925 সাল । হঠাৎ করে হাইজেনবার্গ অসুস্থ হয়ে পড়েন । তারা শিক্ষক ম্যাক্স বর্ন তাকে উপদেশ দিলেন কিছুদিনের জন্য হাওয়া বদল করে আসতে।  শিক্ষক ম্যাক্স বর্ণের উপদেশ অনুযায়ী হাইজেনবার্গ হেলগোল্যান্ড দ্বীপে গেলেন । দ্বীপে গিয়ে হাইজেনবার্গ পদার্থ বিজ্ঞানের দুটি সমস্যার সমাধান করেছেন । তার ভিতরে একটা ছিল ” দশা – সমাকলন ” তিনি দশা – সমাকলন ভরবেগ ও অবস্থান এর অপেক্ষক নিয়ে আসলেন । হাইজেনবার্গ একটা জিনিস লক্ষ্য করলেন সেটা হলো ইলেকট্রনের গতিপথের জন্য চিরায়ত পদার্থ বিজ্ঞানের নিউটনের সূত্র ব্যবহার করা হচ্ছে । নিউটনের সূত্র অনুযায়ী অবস্থান সময় এর উপর নির্ভর করে । তার মানে প্রথম প্রশ্ন আসলো , ইলেকট্রনের অবস্থান সময়ের উপর নির্ভর করে এটা আমরা কিভাবে জানি ? আর এই চিন্তার কারণে পরবর্তীতে অনিশ্চয়তা নীতির জন্ম । তার আগে তিনি ইলেকট্রনকে কণা ধরে হিসাব করে ম্যাট্রিক্স বলবিদ্যা আবিষ্কার করেন 

চিরায়ত বলবিদ্যা একটি বস্তু p ভরবেগ নিয়ে A থেকে B বিন্দুতে গেলে ভরবেগ ও অবস্থান গুন করলে (pq) যা হবে B থেকে A বিন্দুতে আসলে ভরবেগ ও অবস্থান গুন(qp) পূর্বের গুণফলের সমান হবে । 

3

বিংশ শতাব্দীর সবচেয়ে বড় আবিষ্কার হলো আপেক্ষিক তত্ত্ব ও কোয়ান্টাম মেকানিক্স । আপেক্ষিক তত্ত্ব ছোট থেকে বৃহৎ বস্তু  পরিমাপ ও ভবিষ্যৎবাণী করার জন্য ভালো ফলাফল দেয় । কোয়ান্টাম মেকানিক্স ক্ষুদ্র থেকে ক্ষুদ্র বস্তুদের জন্য ভালো ফলাফল দেয় । কোয়ান্টাম মেকানিক্সের প্রাণ অনিশ্চয়তা নীতি । শ্রোডিঞ্জারের সমীকরণ যতটুকু না ভয়ানক ‘অনিশ্চয়তা নীতি ‘ তার থেকে বেশি ভয়ানক । 

বিজ্ঞানের প্রতি মানুষের আস্থা বেড়ে গেছে । আস্থা  বাড়ার প্রধান কারণ হলো বিজ্ঞান ভবিষ্যৎবাণী করতে পারে। নিউটনের সূত্রের ওপর ভরসা করে মানুষ  রকেট বানিয়ে চাঁদে পর্যন্ত পৌঁছে গেছে । একটা রকেট কতদিন পরে চাঁদের মাটিতে পৌঁছাবে তা আমরা নিউটনের সূত্র থেকে বের করতে পারি । আমাদের কাছে পর্যাপ্ত পরিমান তত্ব থাকলে আমরা নিউটনের সূত্র দিয়ে নিখুত ভাবে ভবিষ্যৎ বাণী করতে পারবো  । নিউটনের সূত্র এত নির্ভুলভাবে ভবিষ্যৎবাণী করতে পারে হ্যালি নিউটনের সূত্র দিয়ে ভবিষ্যদ্বাণী করে বলে দিয়েছে 1757 সালে একটি ধুমকেতু পৃথিবীর পাশ দিয়ে যাবে ।  হ্যালির  নাম অনুসরণ করে সেই ধূমকেতুর নাম দেওয়া হয়েছে হ্যালির ধূমকেতু । একটা গ্রহ , উপগ্রহ , নক্ষত্র কখন কোথায় থাকবে তা আমরা নিউটনের সূত্র থেকে বলতে পারি । নিউটনের সূত্র আমাদের ভবিষ্যৎ বলার ক্ষমতা দিয়েছে । তাই নিউটনের সূত্র পদার্থবিজ্ঞানের বড় একটি অংশ । নিউটনের সূত্র মতে , কোন বস্তুর বর্তমান অবস্থান ও ভরবেগ  জানলে ঐ বস্তু ভবিষ্যতে কোথায় থাকবে তা আমরা নিখুঁতভাবে জানতে পারবো । নিউটনের সূত্র ভবিষ্যৎবাণী করার ক্ষমতা রাখে । নিউটনের সূত্রের ওপর ভিত্তি করে ঊনবিংশ শতাব্দীর শুরুর দিকে ফরাসি বিজ্ঞানী লাপ্লাস জোর দিয়ে “নির্ধারিতবাদ”এর  কথা বলে । তার মতে , আমাদের কাছে যদি পর্যাপ্ত পরিমাণ তথ্য থাকে তাহলে ভবিষ্যতে কি ঘটবে  তা আমরা নিখুঁতভাবে মাপতে পারবো ।  তার দাবি ছিল প্রকৃতি আমাদেরকে সবকিছু জানতে দিবে । লাপ্লাসের সময় তো কোয়ান্টাম মেকানিক্স ছিল না । তাই তার     ” নির্ধারিতবাদ ” টিকে যায় । 1927 সালে হাইজেনবার্গ তার অনিশ্চয়তা নীতি দিয়ে ‘ নির্ধারিতবাদ ‘ মতবাদকে বুড়ো আঙুল দেখায় । হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতি এর মতে প্রকৃতি আমাদেরকে সবকিছু জানতে দিবে না । হাইজেনবার্গের তত্ত্বের মূল কথা হলো ” যত নিখুঁতভাবে আপনি কণার অবস্থান নির্ণয় করবেন ভরবেগ ততো বেশি অনিশ্চিত হবে । ঠিক একইভাবে ভরবেগ জানলে অবস্থান অনিশ্চিত হবে ” ভরবেগ অনিশ্চয়তা এবং অবস্থানের অনিশ্চয়তা গুণ করলে সব সময় একটি ধ্রুবক হবে । যা প্লাঙ্কের ধ্রুবক এর মান । 

ভরবেগ ও অবস্থানের অনিশ্চয়তা নীতি ,

∆x∆p>=h/4π 

আবার শক্তি ও সময়ের অনিশ্চয়তা হবে ,

∆E∆t >=h/4π

কৌণিক ভরবেগ ও কৌণিক অবস্থানের অনিশ্চয়তা

∆L∆Thita> h/4π 

4

অনিশ্চয়তা আমাদের রহমান জীবনে  নানান ধরনের সমস্যার জন্ম দেয় । আমাদের কাজের ভিতর অনিশ্চয়তা লুকিয়ে থাকে । যেমন ধরুন সময়ের  অনিশ্চয়তা । মনে করুন আপনার প্রিয়তমা ফেসবুকে ঢুকলে মেসেজ দিবেন । আপনি সিদ্ধান্ত নিলেন  20 মিনিট পর পর আপনি ফেসবুকে ঢুকবেন । 20 মিনিট পর ঢোকার পর আপনি দেখলেন 10 মিনিট আগে সে একটিভ ছিল । আপনি সিদ্ধান্ত নিলেন 10 মিনিট পরপর ঢুকবেন । 10 মিনিট পর আপনি ঢুকে হতাশা হলেন । এবার ও 5 মিনিট আগে একটিভ দেখালো । এই যে 10 মিনিট 5 মিনিট আগে একটিভ দেখলেন এটা হলো সময়ের অনিশ্চয়তা । আপনি 5 মিনিট পরপর ঢুকলে তখন আপনি 2 মিনিট আগে একটিভ দেখতেন । আপনি 1 মিনিট পরপর ঢুকলে হয়তো 30 সেকেন্ডের অনিশ্চিয়তা দেখবেন । 

অন্য উদাহরণ , আপনি একটা গাড়িতে করে যাচ্ছেন । গাড়ির বেগ অনুযায়ী হিসাব করে দেখলেন গন্তব্যে  যেতে 1 ঘন্টা 5 মিনিট লাগবে । কিন্তু আপনি 1 ঘন্টা 5 মিনিট 5 সেকেন্ড পরে  পৌঁছালেন । এখানে কিন্তু 5 সেকেন্ডের অনিশ্চয়তা ।

 আপনার দৈনন্দিন জীবনে 50 সেকেন্ড কম – বেশি হলে কোনো প্রভাব ফেলবে না ।  1 বছর=365 দিন 5 ঘন্টা 48 মিনিট 47 সেকেন্ড । কিন্তু আমরা বলি 365 দিনে 1 বছর । আসলে আমাদের জীবনে 1 সেকেন্ড এইদিক – ঐদিক কোনো প্রভাব ফেলে না । কিন্তু যদি কোয়ান্টাম জগতের এই ঘটনা ঘটে তাহলে অনেক বড় সমস্যা হবে । 

আবার দূরত্বের অনিশ্চয়তা আছে ফিতা দিয়ে আমরা কোনো বস্তুর দৈর্ঘ্য পরিমাপ করলে 1 সে. মি – 2 সে. মি কম বেশি হয় । তাই আমরা ত্রুটি  এড়ানোর জন্য কয়েকবার পরিমাপ করে গড় মান বের করে নেই । তারপরও 1 মিলিমিটার বা মাইক্রোমিটার কম বা বেশি হয় । এই কম বেশির  জন্য আমাদের জীবনে কোনো প্রভাব পড়ে না । কিন্তু কোয়ান্টাম জগতে এই 1 মাইক্রো মিটার বা 1 মাইক্রো সেকেন্ড পুরো হিসাবকে ওলট -পালট করে দিতে পারে । 

হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতি
কার্ল ওয়ার্নার হাইজেনবার্গ , কোয়ান্টাম মেকানিক্সের প্রাণ অনিশ্চয়তা নীতির আবিস্কার

           অতিরিক্ত তথ্য হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতি থেকে মহাকর্ষ সূত্র পড়ুন

5

আইনস্টাইন কিন্তু অনিশ্চয়তা নীতি মেনে নেননি । আইনস্টাইন বিশ্বাস করতো পদার্থবিজ্ঞানের সূত্র সম্ভাবনা ভিত্তিক হবে না । আইনস্টাইন বিশ্বাস করতো মহান সৃষ্টিকর্তা এই মহাবিশ্বকে  সৃষ্টির সময় বৃহৎ বস্তুর জন্য এক নিয়ম ও ক্ষুদ্র বস্তুর  জন্য অন্য নিয়ম দিয়ে সৃষ্টি করবে না । হতে পারে কিছু শর্ত দিয়ে ক্ষুদ্র এবং বৃহৎ বস্তুর জন্য এক সমীকরণে আনতে হবে কিন্তু সমীকরণের ভাষা একটা হবে । তাই আইনস্টাইন বলতো ” ঈশ্বর পাশা  খেলে না ” বস্তুর বেগ জানলে অবস্থান জানা যাবে এবং অবস্থান জানলে বেগ জানা যাবে । নিউটনের সূত্র দ্বারা যেভাবে নিখুঁতভাবে ভবিষ্যৎ নির্ণয় করা যায় ঠিক তেমনি কণাদের জন্যও এমন কোন নিয়ম আছে যা দিয়ে ভবিষ্যৎ বাণী করা যাবে । কোয়ান্টাম মেকানিক্সে অসম্পূর্ণতা  আছে যার কারণে অনিশ্চয়তা এসে পড়ে । 

আমাদের এই বইয়ের মূল বিষয়বস্তু নিশ্চয়তা নীতি । নিশ্চয়তা নীতি দ্বারা আমরা কোয়ান্টাম মেকানিক্সের অসম্পূর্ণতা কি সেটা দেখবো আর কেন অনিশ্চয়তা চলে আসে সেটাও দেখবো ।

রেফারেন্স :

রহস্যময় কোয়ান্টাম মেকানিক্স

Leave a Reply

Your email address will not be published.