Thu. Oct 28th, 2021
YMC

1

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 । অনিশ্চয়তা নীতি দিয়ে উত্তর দেওয়া যায় কিন্তু আমি সেটা রেখে দিলাম নিশচয়তা বলবিদ্যার জন্য । 

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 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 । 

কার্ল ওয়ার্নার হাইজেনবার্গ , কোয়ান্টাম মেকানিক্সের প্রাণ অনিশ্চয়তা নীতির আবিস্কার

            

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 ।

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *