ஆற்றலின் சிப்பக் கொள்கை

ஆற்றலின் சிப்பக் கொள்கை (Quantum theory) என்பது மாக்சு பிளாங்கின் ஆற்றலின் தொடர்ச்சியின்மைக் கொள்கையின் வருகையால் தோன்றியக் கோட்பாடாகும். இதனை அடிப்படையாகக் கொண்டது தான் குவாண்டம் இயக்கவியல். இக்கொள்கையின்படி ஆற்றல் சிப்பம் சிப்பமாகத்
(Quantum- bundle ) தோன்றுகின்றன. எல்லாநிலையிலும் ஆற்றல் தொடர்ச்சியாக இல்லை என்பதாகும். படிக்கட்டில், ஒவ்வொரு படியிலும் உள்ள ஆற்றல் போன்றது.

குவாண்டா என்றால் மிக மிக நுண்ணிய துகள்/அலை, அதாவது ஆற்றலின் ஒரு பகுதி என்றே கொள்ளலாம். இப்படிப்பட்ட பகுக்க முடியாத ஆற்றல் குறித்து விளக்கும் கோட்பாடுதான் குவாண்டம் கோட்பாடு. இப்போது குவாண்டம் கோட்பாடு பல்வேறு பரிமாணம் எடுத்துக் கொண்டு வருகிறது.

குவாண்டம் கோட்பாட்டில் ஐந்து விசயங்கள் மிகவும் முக்கியமானதாக கருதப்படுகிறது.

1. ஆற்றலானது தொடர்ச்சியாக இல்லாமல், சிறிது சிறிதாக அதுவும் வெவ்வேறான நிலையில் இருக்கும்.

நமது மீது பாயும் ஒளியானது தொடர்ந்து வந்து விழுந்தாலும் அவை ஒரு பகுதி பகுதியாகவே வரும். அதைத்தான் போட்டான் என குறிப்பிடுகிறார்கள். குவாண்டா அந்த போட்டானின் ஒரு சிறு பகுதி. ஒரு படம் எப்படி புள்ளிகள் இணைந்து உருவாகிறதோ அதைப் போலவே இந்த ஆற்றல் புள்ளிகளாக இருக்கிறது. இது எப்படி சாத்தியம் எனில் ஒரு அணுவில் வெளி ஆர்பிட்டலில் இருக்கும் எலக்ட்ரான்கள் வெவ்வேறு ஆற்றல் நிலை கொண்டு இருக்கின்றன என கண்டறியப்பட்டு இருக்கிறது. அதோடு மட்டுமில்லாது  அவை ஓரிடத்தில் நில்லாமல் மேலும் கீழும் குதித்துக் கொண்டு இருக்கிறது. அதன் காரணமாகவே நாம் பல்வேறு வண்ணங்கள் காண முடிகிறது.

2. அடிப்படைத் துகள்கள், இரட்டைத்தன்மை கொண்டது, அதாவது அலைகளாகவும், துகள்களாகவும் செயல்படும்.

இதற்கு ஒரு செயல்முறை பயிற்சி செய்தார்கள். தற்போதைய காலகட்டத்தில் எல்கட்ரானை துல்லியமாக கண்டறியும் கருவி நம்மிடம் இல்லை. அதனால்  நியூட்ரான் கொண்டு செயல்முறை செய்து பார்த்தார்கள். ஒரு அறை. அந்த அறையின் மத்தியில் இரண்டு துவாரங்கள் உள்ள சுவர். அந்த பக்கம் மணல் மூடை, இந்த பக்கம் ஒரு துப்பாக்கியுடன் உள்ள நபர். இப்போது ஒரு துவாரம் மூடப்படுகிறது. சுவருக்கு அருகில் இருந்து சுடும் போது திறக்கப்பட்ட துவாரத்தின் வழியின் மத்தியில் பல குண்டுகள் செல்லும். கணிப்பு மிகவும் துல்லியம். சற்று தள்ளி சென்று சுடும்போது அனைத்தும்  துவாரத்தின் மத்தியில் செல்ல வாய்ப்பு இல்லை. இப்போது மறு துவாரம் மூடப்படுகிறது. மூடப்பட்ட துவாரம் திறக்கப்படுகிறது. அதே விடை கிடைக்கிறது. ஏனெனில் இருப்பது ஒரு திறந்த துவாரம் மட்டுமே. இப்போது இரண்டு துவாரங்களை திறப்போம். முன்னர் மாதிரி சில குண்டுகள் இரண்டு துவாரங்கள் மத்தியில் செல்லும், ஒரு குண்டு ஒரு துவாரத்தில் மட்டுமே செல்லும். ஏனெனில் இந்த குண்டுகள் பருமப் பொருள் மட்டுமே எனவே ஒரே நிலைதான். இப்போது இந்த செயல்முறை பயிற்சியில் முக்கியமானது எந்த குண்டும் துவாரத்தைத் தவிர மற்ற இடத்தில் பட்டு திரும்பாது எனும் ஒரு கட்டுப்பாடு.

அதைப் போன்றே அலைகள் இப்போது செலுத்தப்படுகிறது. ஒரு துவாரம் மூடப்படுகிறது. எப்படி குண்டுகள் சென்றதோ அதைப் போன்றே அலைகள் செல்கிறது. மறு துவாரம் மூடி, மூடப்பட்ட துவாரம் திறக்கபடுகிறது, மீண்டும் அதே போன்ற முடிவு. இதில் ஆச்சரியம் ஏதுமில்லை. இப்போது இரண்டு துவாரங்கள் திறக்கப்படுகிறது. இப்போது முதலில் ஒரு துவாரம் திறக்கப்பட்டபோது இருந்த பதில் இல்லாமல், ஒரு அலை வடிவம் தென்படுகிறது. இப்போது அலையின் உயரம் அதிகமாக தென்படுகிறது. இதற்கு காரணம், இரண்டு துவாரங்கள் வழியாக சென்ற அலைகள் இணைந்து ஒரு பெரிய அலையை உருவாக்கிவிட்டது. அதற்கு பின்னர் சின்ன அலை. சில இடங்களில் அலைகள் சேர்ந்து பெரிதாகவும், சில இடங்களில் அலைகள் சேர்ந்து ஒன்றுமில்லாமலும் ஆகும்.

இந்த குண்டுகள், மற்றும் அலைகள் செயல்படும் விதத்தை அடிப்படைத் துகள்கள் ஒரு சேர செய்கின்றன என்பதுதான் குவாண்டம் கோட்பாடு. உதாரணத்திற்கு எலக்ட்ரான் எடுத்துக் கொள்ளப்படுகிறது. எலக்ட்ரான்கள் எதிர்மறைத் தன்மை கொண்டவை. இப்போது ஒரு துவாரம் திறக்க இந்த எலக்ட்ரான்கள் குண்டுகள் போன்றும், அலைகள் போன்றும் எப்படி ஒரு துவாரம் திறந்து இருந்ததோ அதைப் போன்றே செயல்பட்டன. இரண்டு துவாரங்கள் திறந்தபோது இந்த எலக்ட்ரான்கள் அலைகள் போன்றே செயல்பட்டன. ஒவ்வொரு எலக்ட்ரானும் மோதிக் கொள்வதால் இருக்கும் என்றே ஒரு ஒரு எலக்ட்ரான் மட்டும் செல்லுமாறு செயல்முறை செய்யப்பட்டது. அப்போதும் அவை அலைகள் போன்றே செயல்பட்டன. இதை கண்டறிய ஒளியை பயன்படுத்தினார்கள்.

ஒரு எலக்ட்ரான் செல்லும்போது இந்த ஒளியினால் வெளிச்சம் தரும். எனவே எலக்ட்ரான்கள் எந்த வழியில் செல்கிறது என கண்டறிய முற்பட்டார்கள். சுவற்றின் பின்புறம் விளக்கு வைக்கப்பட்டது. எலக்ட்ரான் ஆச்சரியமூட்டும் வகையில் குண்டுகள் போன்றே ஒரே ஒரு துவாரத்தில் சென்றன. இதற்கு என்ன காரணம் என அறிய முற்பட்டபோது ஒளியின் இடையூறு என அறிந்து கொள்ள முடிந்தது. இதனால் ஒளியின் தன்மையை குறைத்தார்கள். ஆற்றல் பகுதி பகுதியாய் வருவது என குறிப்பிட்டு இருந்தோம். இப்போது எலக்ட்ரான்கள் ஒளியின் தன்மை குறைந்ததால் ஒளியானது எலக்ட்ரானில் படும்போது குண்டுகள் போன்றும், ஒளியில் இருந்து தப்பிக்கும் எலக்ட்ரான்கள் அலைகள் போன்றும் செயல்பட்டன.

தற்போது ஒளியின் வேகத்தை (சீரான அளவு எனினும்) குறைத்தார்கள். அதாவது ஒளியலையின் நீளம் அதிகரிக்கப்பட்டது. இப்போது ஓரளவு ஒளியலை நீளம் குறைக்கப்பட்டபோது குண்டுகள் போன்றும், மேலும் ஒளியலை நீளம் குறைக்கப்பட்ட போது அலைகள் போன்று செயல்பட்டது.

3. இந்த அடிப்படைத் துகள்கள் ஒழுங்குமுறையின்றி செல்லும் தன்மை கொண்டது.

4. ஒரு துகளின் உத்வேகத்தையும், அந்த உத்வேகத்தில் இருக்கும்போது உள்ள நிலையினையும் கண்டறிந்து கொள்வது என்பது முடியவே முடியாத ஒன்று. கருவிகள் இல்லாதபட்சத்தில் அதாவது ஓடிக்கொண்டிருப்பவர் ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியில் எவ்வளவு வேகமாக ஓடினார் என அறிந்து கொள்வது சிரமம். இவை இரண்டில் ஒன்றை துல்லியமாக அறிந்து கொள்ள நினைத்தால் மற்றொன்று பிழைத்துப் போகும்.

5. நாம் இப்போது கண்டு கொண்டு இருக்கும் உலகமும், அணுக்களின் உலகமும் முற்றிலும் வெவ்வேறானவை.

எப்போது ஒரு துகள் துகளாகவும், அலையாகவும் இருக்கும். ஆச்சரியப்படாதீர்கள். எப்போது துகளாக பார்க்கிறோமோ அப்போது துகளாக இருக்கும், எப்போது அலையாக பார்க்கிறோமோ அப்போது அலையாக இருக்கும். நாம் பார்க்கும் முறையை பொருத்தது என்றார் ஐன்ஸ்டீன்.

ஆதாரம்
A dictionary of science-ELBS

ஆற்றல்
இயற்பியல் தொடர்பான குறுங்கட்டுரைகள்