Atom secrets

 Aadhi Shiva Guru Spark Yoga 🧘‍♀️ 

எல்லாமே மாயா!

‘நிச்சயமற்ற கொள்கை’ (Uncertainty Principle) என்பதுதான் ‘குவாண்டம் இயங்கியலின்’ (Quantum Mechanics) மையப் புள்ளியாகும். குவாண்டம் நுண்துகள்களின் செயற்பாடுகள், நம் அன்றாட வாழ்க்கையில் பங்குபெறும் பொருட்களின் இயல்புகளுடன் பொருந்துவதில்லை. அணுக்களைக் கொண்டு உருவாக்கப்பட்ட பொருட்கள், குவாண்டம் நுண்துகள்களின் குணங்களின் தன்மைக்குச் சற்றும் சம்பந்தமில்லாதவை. குவாண்டம் நுண்துகள்கள் இயங்கும் விதம் தனித்தன்மையானது. விதிவிலக்கானவை. அதனாலேயே, குவாண்டம் இயங்கியலைத் தனிப்பிரிவாக்கிக் கற்றுக்கொள்கிறோம். குவாண்டம் நுண்துகள்களுக்குப் பல சிறப்புத் தன்மைகள் இருந்தாலும், அவற்றின் நிச்சயமற்ற தன்மைதான் (Uncertainty) பயமுறுத்துவதாக இருக்கும். ஒரே சமயத்தில் அங்கும், இங்கும், எங்கும் இருக்கும் இறைவன்போலக் (இப்ப வருவார்கள் பார்!) குவாண்டம் துகள்களும் அங்கும் இருக்கும். அதே கணத்தில் இங்கும் இருக்கும். ஆனால், எங்கே எப்படி இருக்குமென்பதை மட்டும் கணிக்க முடியாது.  இந்த நிலையற்ற தன்மையே (Uncertainty) குவாண்டம் துகள்களின் தனிச் சிறப்பு. இதை முதலில் அறிவித்தவர் ‘வேர்ணர் ஹைசென்பேர்க்’ ( Werner Heisenberg) என்னும் ஜெர்மன் இயற்பியலாளர் (குவாண்டம் இயங்கியலின் ஆரம்பகர்த்தாக்களில் பெரும்பாண்மையானவர்கள் ஜெர்மன் மொழியாளர்களாகவே இருந்திருக்கிறார்கள்).

 அணுவொன்றின் படத்தைப் பாடசாலைகளில் நீங்கள் வரைந்திருப்பீர்கள். அல்லது படமாகப் பார்த்திருப்பீர்கள். அணுக்கருவை, எலெக்ட்ரோன்கள் வட்டப் பாதையில் சுற்றுவதாக அப்படம் இருக்கும். நிஜத்தில் எலெக்ட்ரோன்கள் அப்படிச் சுற்றுவதில்லை. அணுக்கருவை  எலெக்ட்ரோன்கள் சுற்றினாலும், அவற்றின் அதிவேகத்தினாலும், நிலையற்ற தன்மையினாலும், முகில்போல (Cloud) அணுக்கருவைச் சூழ்ந்து காணப்படும். அவை எங்கிருக்கின்றன என்று கணிக்கவே முடியாது.  எங்கும் புகைபோலச் சூழ்ந்திருக்கும். ‘இங்குதான் இருக்கிறது’ என்று சொல்லி எலெக்ட்ரோனை அளக்கவும் முடியாது. நாம் அளக்கும்போது, அவற்றின் இடமும், தன்மையும் மாறிவிடும். இதுவே அனைத்து குவாண்டம் துகள்களின் நிலைப்பாடும். கிட்டத்தட்ட ஒருவித மாயத்தன்மையுடன் அவை காணப்படுகின்றன. அதனால், ‘மாயன்கள்’ என்று சொன்னாலும் தப்பில்லை. இந்தக் காரணத்தினாலேயே, குவாண்டம் சார்ந்த என் கட்டுரைகளின் இறுதியில் ‘எல்லாமே மாயா!’ என்று போடுகிறேன் (உஸ்ஸ்ஸ்…ஸப்பா…! எப்பிடியெல்லாம் சமாளிக்க வேண்டியிருக்கிறது?). 

குவாண்டம் நுண்துகள்களின் நிச்சயமற்ற தன்மைபற்றி நான் எளிமையாகச் சொன்னாலும், அது அவ்வளவு சுலபமானது அல்ல. சிக்கலான கணிதச் சமன்பாடுகளின் தீர்வின்வழியே உருவானது. 

குவாண்டம் துகள்களின் இந்த நிச்சயமற்ற தன்மைகளைப் பார்த்த ஐன்ஸ்டைன், அவற்றை ஏற்றுக்கொள்ள முடியாமல், “சீச்சீ! இந்தக் குவாண்டம் புளிக்கும்” என்று கடாசிவிட்டு விலகியோடிய சம்பவமும் நடந்தது. குவாண்டம் இயங்கியலின் மூன்று கர்த்தாக்களில் ஒருவராகக் கருதப்படும் ஐன்ஸ்டைனால்கூட, குவாண்டம் துகள்களின் விபரீத நடவடிக்கைகளை ஏற்றுக்கொள்ள முடியவில்லை. ஐசாக் நியூட்டன் வழிவந்த கிளாசிக்கல் இயற்பியலின் நிலையான தன்மையில் நம்பிக்கை கொண்டவர் ஐன்ஸ்டைன். அவரிடம் போய், “குவாண்டம் துகள்கள் நிலையற்ற தன்மை கொண்டைவை” என்று சொன்னால், “அடப்போடா! அதெல்லாம் Spooky action” என்று ஜகா வாங்கிவிடுவார். 

காலத்தை அளப்பதற்கு கிமு, கிபி என்பதுபோல, பொருட்களைக் கட்டமைக்கும் துகள்களின் அளவை, அணுவைவிடப் பெரியது, அணுவைவிடச் சிறியது என்று இரண்டாகப் பிரிக்கலாம். அணுக்களாலான பெரிய பொருட்களின் இயல்புகளைப் ‘பாரம்பரிய இயற்பியல்’ (Classical Physics) கற்றுத் தருகிறது. அணுவிலும் சிறிய  நுண்துகள்களின் இயல்புகளைக் ‘குவாண்டம் இயற்பியல்’ (Quantum Physics) கற்றுத் தருகிறது. இவ்விரண்டு இயற்பியல்களின் நடுவே உட்கார்ந்திருப்பது அணு (Atom). ஒன்று அணுவுக்கு மேலே. அடுத்தது அணுவுக்குக் கீழே. அணுவைப் பிளந்தால், அதனுள் குறிப்பிடக்கூடிய மூன்று முக்கிய துகள்கள் காணப்படும். அவை, புரோட்டோன், நியூட்ரோன், எலெக்ட்ரோன். அவற்றில் புரோட்டோனும், நியூட்ரோனும் கிளாசிக்கல் இயற்பியலுக்குள்ளும், எலெக்ட்ரோன், குவாண்டம் இயற்பியலுக்குள்ளும் பொருந்திக் கொள்கின்றன. காரணம், மேலும் பிரிக்க முடியாத நுண்துகள்களையே குவாண்டம் துகள்கள் என்கிறோம். அவற்றை அடிப்படைத் துகள்கள் (Fundamental Particles) அல்லது ஆரம்பத் துகள்கள் (Elementary Particles) என்றும் அழைக்கிறோம். எலெக்ட்ரோன், மேலும் பிரிக்க முடியாத ஒரு துகளாகும். அதனால் அதுவொரு அடிப்படைத் துகளாகிறது. ஆனால், புரோட்டோனையும், நியூட்ரோனையும் மேலும் பிரிக்க முடியும். அவை குவார்க்குகள் (Quarks) என்னும் அடிப்படைத் துகள்களால் உருவாக்கப்பட்டவை. எனவே, அவை அடிப்படைத் துகளுக்குள் அடங்குவதில்லை.

குவாண்டத்தின் ஆரம்பத்தை இப்படிப் புரியவைக்க முயற்சித்திருக்கிறேன். வழக்கம்போல ஒரு கட்டுரையை எழுதுவோம் என்றே ஆரம்பித்தேன். இப்போதுதான், ‘குவாண்டம் இயற்பியல்பற்றிய முழுமையான கட்டுரையாக  அடிப்படையிலிருந்து ஒரு தொடர்போல ஏன் எழுதக்கூடாது?’ என்று நினைத்தேன். அதை, ‘எல்லாமே மாயா!’ என்னும் தலைப்பிலேயே எழுதுகிறேன். 

குவாண்டம் அடிப்படைத் துகள்கள் எவ்வளவு சிறியவையோ, அவை இயங்கும் தளங்களும் அவ்வளவு சிறியவையே! அவற்றை அளப்பதற்கு, மிகச்சிறிய அளவீடுகள் தேவைப்படுகின்றன. அதில் ஒன்றுதான் ‘பிளாங்க் நீளம்’ (Planck Length). ஒரு பிளாங்க் நீளம், 10^-35 மீட்டர் அளவு சிறியது. அதாவது, 1ஐ 1உடன் 35 சுழியங்கள் சேர்ந்துவரும் எண்ணால் வகுக்கும்போது (0.00 000 000  000  000 000 000 000 000 000 000 161 மீட்டர்) வரும் மிகச்சிறிய மீட்டர் அளவே பிளாங்க் நீளமாகும். இந்தச் சிறிய அளவீட்டை உங்களால் கற்பனை செய்ய முடியாது. குவாண்டத்தின் மிகச்சிறிய அளவையும், அண்டத்தின் மிகப்பெரிய அளவையும் மனிதனொருவனால் புரிந்துகொள்ளவே முடியாது. மனிதனால் புரிந்துகொள்ளகூடிய ஒப்பீடுகளின் வழியேதான் அவற்றை அறியலாம். அதை அடுத்த பதிவில் புரியவைக்க முயல்கிறேன். 

‘எல்லாமே மாயா!’