“உங்களை எங்கே பார்க்கலாம்?” என்று யாரேனும் கேட்டால், “காலை எட்டு மணிக்குப் பள்ளியிலும், மாலை நான்கு மணிக்கு வீட்டிலும் இருப்பேன், எங்கு வசதிப்படுகிறதோ அங்கு வந்து என்னைப் பாருங்கள்!” என்று நீங்கள் கூறலாம்.
ஆனால், “காலை எட்டு மணிக்கு, நான் பள்ளியிலும் இருப்பேன் வீட்டிலும் இருப்பேன், இரண்டு இடங்களிலேயும் நீங்கள் என்னை எங்கு வேண்டுமானாலும் பார்க்கலாம்” எனச் சொன்னால்! ஒரே நேரத்தில் ஒருவர் எப்படி இரண்டு இடங்களிலும் இருக்க முடியும்? ஆனால் குவாண்டம் விதிகளின்படி, அணுவினுள்ளே ஒருவர் உங்களைப் பார்க்கும்வரை, நீங்கள் ஓர் இடத்தில் அல்ல, பல இடங்களில் ஒரே நேரத்தில் இருக்கும் சாத்தியம் உண்டு.
என்ன, இது மந்திரவாதிக் கதை போலத் தோன்றுகிறதா? இது குவாண்டம் இயற்பியலின் ஒரு விதி. அணுவின் உள்மாதிரியையும், அணுக்கூறுகளின் இயக்கத்தையும், இயற்பியலாளர்கள் ஆராயும் வரை, பிரபஞ் சத்தில் உள்ள அனைத்து பொருள்களின் இயக்கத்தையும் மரபு இயற் பியல், வெற்றிகரமாகக் கணித்துக் கொண்டிருந்தது. ஆனால், அணுவின் உலகம், விநோத நிகழ்வுகளால் ஆளப்பட்டது. அவற்றை விளக்கத் தனித்துவமான விதிகள் தேவைப்பட்டன.
திடீர் காட்சி:
நூற்றாண்டுகளுக்கு முன்பு, ஒளியின் சில அசாதாரண பண்புகளை, இயற்பியலாளர்களால் விளக்க முடியவில்லை. எடுத்துக்காட்டாக ஹைட்ரஜன் வாயுவை, கண்ணாடிக் குழாயில் சூடாக்கி, வெளிவந்த ஒளியை ஒரு முப்பட்ட கத்தின் வழியே செலுத்தியபோது, கிடைத்த நிறமாலை, வானவில் போலத் தொடர்ச்சியாக இல்லாமல், தனித்தனி கோடுகளாகக் காட்சியளித்தது.
இதன் அடிப்படையில் அணுவின் அடிப்படைக் கட்டமைப்பை நீல்ஸ் போர் ஆராய்ந்தார். ஓர் அணுவில், எலெக்ட்ரான் பொதுவாக அதன் இயல்பு நிலையில் (Ground state), அதாவது உட்கருவுக்கு அருகில் உள்ள ஆற்றல் நிலையில் (சுற்றுப்பாதை) இருக்கும். ஆனால், அணுக்கள் சூடாக்கப்படும்போது, ஆற்றலை உறிஞ்சிக்கொள்ளும் எலெக்ட்ரான் உற்சாகமாக, உயர்மட்ட பாதைக்குத் தாவுகிறது.
அந்த ஆற்றல் குறையும்போது அங்கே அது நிலையாக இருக்க முடியாது. மீண்டும் தனது பழைய பாதைக்கே திரும்பும். அப்போது, தான் பெற்ற உபரி ஆற்றலை ஒரு குறிப்பிட்ட அலைநீளத்தில் வெளி யேற்றுகிறது. இதைத் ‘தாவுவது' என்றுகூட சொல்லிவிட முடியாது. ஒவ்வொரு சுற்றுப்பாதையிலும் திடீர் திடீரென்று காட்சியளிக்கும் என்று வேண்டுமானால் சொல்லலாம்.
தனித்தனிக் கோடுகள்:
எலெக்ட்ரான்களின் இயக்கம் என்பது ஏணியில் நடப்பதைப் போன்றது. முதல் படியில் அல்லது இரண்டாவது படியில் இருக்க முடியும். இரண்டு படிகளுக்கும் நடுவில் பாதி தூரத்தில் நிற்க முடியாது. இப்படி ஒவ்வோர் ஆற்றல் நிலைக்கும் (சுற்றுப்பாதை) தாவும் எலெக்ட்ரான் வெளிப்படுத்தும் ஆற்றலும் தொடர்ச்சியாக இல்லாமல் தனித்தனியாகத்தான் வெளிப்படும்.
ஆக, சூடாக்கப்பட்ட ஹைட்ரஜனின் அணுவிலிருந்து வெளிவரும் சிறிய அளவு ஆற்றல், பாக்கெட் பாக்கெட் டாகத்தான் வெளிவருகிறது. அந்த ஒளியை முப்பட்டகத்தின் வழியாகப் பிரிக்கும்போது, அது வானவில் போலத் தொடர்ச்சியான நிறமாலையாகத் தெரியாது. அதற்குப் பதிலாக, சிவப்பு, மயில் நீலம் (cyan), நீலம், ஊதா போன்ற நிறங்களில், தனித்தனிக் கோடுகளாகத் தோன்றுகிறது.
மரபு இயற்பியலின்படி, பிரபஞ்சத்தில் ஆற்றல் என்பது தடையற்ற அருவியைப் போலச் சீரான ஓட்டமாகக் கருதப்பட்டது. ஆனால், அணுவின் நுண் உலகுக்குள், ஆற்றல் என்பது சீராக இல்லாமல், சிறுசிறு பொட்டலங்களாக இருந்தன. இந்தப் பிரபஞ்சம் முழுவதும் அணுவால் செய்யப்பட்டது என்றால், இங்கே வெளிப் படும் ஒவ்வொரு ஆற்றலும், துண்டு துண்டாகத்தான் வெளிப்படுகிறது.
நமது அன்றாட வாழ்க்கையில் இந்த ஆற்றல் பாக்கெட்டுகள் நமக்குத் தொடர்ச்சியாகத் தெரிவதன் காரணம் அவை மிகவும் சிறிய அளவில் இருப்பதால்தான். ஆனால், அணுக்களின் உலகினுள், எல்லாமே ‘பாக்கெட்'களாக இருக்கும்.
இந்த ஆற்றல் பொட்டலங் களே ‘குவாண்டா' என்று அழைக்கப்படுகின்றன. அவை பிரபஞ்சத்தின் மிகச் சிறிய, தனித்துவமான, பிரிக்க முடியாத அளவைக் குறிக்கின்றன. இந்த நுண்ணுலகின் விதிகளை விளக்குவதற்காக உருவான புதிய சிந்தனையும் கோட்பாடுகளுமே குவாண்டம் இயற்பியல்.
(தொடர்ந்து தேடுவோம்)
- கட்டுரையாளர்: மென்பொறியியல் தொழில் முனைவோர், அறிவியல் எழுத்தாளர்; sujaaphoenix@gmail.com