কোৱাণ্টামৰ জগতখন-(বিকাশ শৰ্মা)
কোৱাণ্টাম মেকানিক্স বা কোৱাণ্টাম বলবিজ্ঞান হৈছে পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ এনে এটি বিভাগ, যাৰ অবিহনে আধুনিক পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ অধ্যয়নেই অসম্ভৱপ্ৰায়। কোৱাণ্টাম বলবিজ্ঞানৰ ধাৰণা পোন-প্ৰথমবাৰৰ বাবে ১৮৯৮ চনত আগ বঢ়াইছিল মেক্স প্লেংক নামৰ এজন জাৰ্মান পদাৰ্থবিদে। কোৱাণ্টামৰ ধাৰণা ব্যৱহাৰ কৰি তেওঁ কৃষ্ণপদাৰ্থৰ শক্তি বিকিৰণৰ পৰিঘটনাটো সফলভাৱে ব্যাখ্যা কৰিবলৈ সক্ষম হৈছিল; যিটো পৰিঘটনা ব্যাখ্যা কৰিবলৈ অন্য পদাৰ্থবিদসকল অসমৰ্থ হৈছিল, কাৰণ সেই সময়ত প্ৰচলিত পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ সূত্ৰবোৰ এনেধৰণৰ কিছুমান পৰিঘটনা ব্যাখ্যা কৰিবলৈ পৰ্যাপ্ত নাছিল। কিন্তু মেক্স প্লেংকে এটা মাত্ৰ পৰিঘটনা বৰ্ণনা কৰিবলৈ আগ বঢ়োৱা এটি ধাৰণাই যে পৰৱৰ্তী সময়ত পদাৰ্থ বিজ্ঞানৰ গতিপথেই সলনি কৰি পেলাব, এইটো কথা হয়তো সেই সময়ৰ পদাৰ্থবিজ্ঞানীসকলৰ কাৰণে কল্পনাৰো অগোচৰ আছিল। আপোনাৰ মনলৈ হয়তো প্ৰশ্ন আহিব পাৰে, এই কোৱাণ্টামনো কি আৰু মেক্স প্লেংকক কৃষ্ণপদাৰ্থৰ শক্তি বিকিৰণৰ পৰিঘটনাটো ব্যাখ্যা কৰিবলৈ এই কোৱাণ্টামৰ ধাৰণাটো কিয় প্ৰয়োজন হৈছিল বা পদাৰ্থ বিজ্ঞানৰ পুৰণি সূত্ৰবোৰ এই পৰিঘটনাৰ লগতে অন্য কিছুমান পৰিঘটনা ব্যাখ্যা কৰিবলৈ কিয় ব্যৰ্থ হৈছিল? এই বিষয়ে বিতংকৈ আলোচনা কৰাৰ আগতে আগতে কিছু পুৰণি কথা অৰ্থাৎ প্ৰাক-কোৱাণ্টাম যুগৰ পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ জগতখনৰ কিছু কথা আলোচনা কৰোঁ আহকচোন।
প্ৰখ্যাত বিজ্ঞানী চাৰ আইজাক নিউটনে পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ জগতখনত এক নতুন ধাৰাৰ আৰম্ভণি কৰিছিল। নিউটনৰ পূৰ্বে বিজ্ঞানীসকলে আপেল এটা গছৰ পৰা সৰা বা পৃথিৱীয়ে সূৰ্যৰ চাৰিওফালে ঘূৰা এই দুয়োটা পৰিঘটনাক দুটা বেলেগ দৃষ্টিভংগীৰে চাইছিল। অৰ্থাৎ পৃথিৱীৰ পৃষ্ঠত কোনো এটা বস্তুৰ গতি আৰু মহাকাশৰ গ্ৰহ নক্ষত্ৰৰ গতি বেলেগ বেলেগ কাৰকৰ দ্বাৰা নিয়ন্ত্ৰিত হয় বুলি ভাবিছিল। কিন্তু, এই সন্দৰ্ভত নিউটনে তেওঁৰ বিখ্যাত মহাকৰ্ষণ-সূত্ৰৰ যোগেদি এক যুগান্তকাৰী ব্যাখ্যা আগ বঢ়ায়। নিউটনে এই দুইধৰণৰ গতিৰ কাৰণে এটাই মাত্ৰ কাৰক (মহাকৰ্ষণীয় বল) দ্বায়বদ্ধ বুলি দৰ্শায়, অৰ্থাৎ তেওঁ এই দুইধৰণৰ গতিক একেডাল জৰীৰে বান্ধিবলৈ সক্ষম হয়। এনেদৰে আগৰ পৰা প্ৰচলিত দুটা পৃথক ধাৰণাক একেডাল জৰীৰে বান্ধি এটা সূত্ৰৰ দ্বাৰা ব্যাখ্যা কৰিব পাৰি বুলি সাব্যস্ত কৰাকে একত্ৰীকৰণ (Unification) বুলি কোৱা হয় আৰু নিউটন আছিল বিজ্ঞান জগতৰ এই একত্ৰীকৰণৰ বাটকটীয়া স্বৰূপ; কাৰণ নিউটনৰ পৰৱৰ্তীকালত পদাৰ্থ বিজ্ঞানৰ জগতখনত একত্ৰীকৰণৰ এটা যুগৰে আৰম্ভ হৈছিল।
নিউটনৰ পৰৱৰ্তীকালত পোনপ্ৰথমেই হোৱা আটাইতকৈ উল্লেখযোগ্য একত্ৰীকৰণটো আছিল তাপগতিবিজ্ঞান আৰু বলবিজ্ঞানৰ একত্ৰীকৰণ। আজি আমি সকলোৱে জানো যে তাপ এক প্ৰকাৰৰ শক্তি। কিন্তু পূৰ্বতে বিজ্ঞানীসকলে তাপ অন্য এক পৃথক ৰাশি বুলি ভাবিছিল যিটো বেছি উষ্ণতাৰ কোনো বস্তুৰ পৰা কম উষ্ণতাৰ কোনো বস্তুলৈ পৰিবাহিত হ’ব পাৰে। অণু-পৰমাণুৰ গতিবেগ, কম্পন আদি বলবৈজ্ঞানিক ৰাশিৰ দ্বাৰা যে আচলতে কোনো পদাৰ্থৰ উষ্ণতা নিয়ন্ত্ৰিত হ’ব পাৰে এই কথাটো ক্ল’চিয়াচ, বল্ট্জ্মেন, গিব্চ আদি কেইবাজনো বিজ্ঞানীয়ে সাব্যস্ত কৰাৰ পিছত তাপগতিবিজ্ঞানক বলবিজ্ঞানৰ দৃষ্টিভংগীৰেই ব্যাখ্যা কৰিব পৰা হ’ল আৰু তাপেও এক প্ৰকাৰৰ শক্তি হিচাপে স্বীকৃতি পাবলৈ সক্ষম হ’ল। ইয়াৰ পিছতেই ঊনৈশ শতিকাৰ আৰম্ভণিতে বিজ্ঞানীসকলে বিদ্যুৎ আৰু চুম্বকত্বক একেডাল জৰীৰে বন্ধিবলৈ সক্ষম হৈছিল। এই একত্ৰীকৰণৰ লগত জড়িত আছিল এম্পিয়াৰ, ফেৰাডে আদি বিখ্যাত বিজ্ঞানী। কিন্তু ইমানতে বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় একত্ৰীকৰণৰ সমাপ্তি ঘটা নাছিল। এই একত্ৰীকৰণৰ অন্তিম ৰূপ দিছিল মেক্সৱেলে তেওঁৰ বিখ্যাত সমীকৰণ চাৰিটাৰ দ্বাৰা। এই সমীকৰণ কেইটাৰ দ্বাৰা বিদ্যুৎ আৰু চুম্বকত্বৰ লগতে পোহৰকো একেডাল জৰীৰে বান্ধিব পৰা গ’ল আৰু পোহৰ যে বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় তৰংগ নামৰ একপ্ৰকাৰৰ তৰংগহে এই কথা সাব্যস্ত হ’ল। মেক্সৱেলৰ সমীকৰণকেইটাৰ দুটা সমীকৰণৰ সমাধানৰ পৰা একধৰণৰ তৰংগৰ অৱস্থিতিৰ কথা বুজিব পৰা যায়, যাৰ বেগ পোহৰৰ বেগৰ সমান বুলি গণনা কৰি গম পোৱা যায়। এই তৰংগক বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় তৰংগ বুলি কোৱা হয়। মেক্সৱেলে তেওঁৰ অধ্যয়নৰ পৰা দেখিছিল যে এই তৰংগই পোহৰৰ সৈতে একেই ধৰ্ম দেখুৱায় আৰু তেওঁ নিশ্চিত হৈছিল যে পোহৰো প্ৰকৃততে এক প্ৰকাৰৰ বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় তৰংগ। মেক্সৱেলে পোহৰৰ বেগত গতি কৰা বেলেগ বেলেগ কম্পনাংকৰ অসংখ্য বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় তৰংগৰ অৱস্থিতিৰ কথা অনুমান কৰিছিল। আমি চকুৰে দেখা বেলেগ বেলেগ ৰঙৰ পোহৰবোৰো আচলতে বেলেগ বেলেগ কম্পনাংকৰ বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় তৰংগহে। ইতিমধ্যে হাইজেনে ‘পোহৰৰ তৰংগ সূত্ৰ’ৰ দ্বাৰা পোহৰৰ প্ৰতিফলন, প্ৰতিসৰণকে আদি কৰি সমাৰোপন, অপৱৰ্তন আদি বিভিন্ন পৰিঘটনা ব্যাখ্যা কৰি পোহৰক একপ্ৰকাৰৰ তৰংগ বুলি প্ৰতিষ্ঠা কৰিছিল।
নিউটনে আৰম্ভ কৰা একত্ৰীকৰণৰ এই ধাৰাটোৱে মেক্সৱেলৰ বিদ্যুৎ-চুম্বকত্বৰ একত্ৰীকৰণৰ যোগেদি এক নতুন গতি লাভ কৰিবলৈ সক্ষম হৈছিল আৰু এই ধাৰাটো এতিয়াও বিজ্ঞানীসকলে অব্যাহত ৰাখিছে এটি ‘সৰ্বতত্ত্ব সিদ্ধান্ত’ (Theory of Everything)-ৰ অন্বেষণত। একত্ৰীকৰণৰ দৃষ্টিকোণেৰে চাবলৈ গ’লে কোৱাণ্টাম মেকানিক্সকো পদাৰ্থবিজ্ঞান আৰু ৰসায়ণবিজ্ঞানৰ একত্ৰীকৰণ বুলিয়ে ক’ব পাৰি, কাৰণ কোৱাণ্টাম মেকানিক্সৰ যোগেদিয়ে পদাৰ্থৰ বহুতো ৰাসায়নিক ধৰ্মৰ ভৌতিক ব্যাখ্যা দিব পৰা যায়।
বিজ্ঞানৰ বিভিন্ন সূত্ৰৰ দ্বাৰা ইমানবিলাক পৰিঘটনা সুন্দৰভাৱে ব্যাখ্যা কৰি থকাৰ পিচতো কোৱাণ্টাম মেকানিক্সৰ ধাৰণা এটাৰনো কিয় প্ৰয়োজন আছিল? কি কি কথাতনো ধ্ৰুপদী পদাৰ্থবিজ্ঞান ব্যৰ্থ হৈছিল, যাৰ বাবে কোৱাণ্টাম মেকনিক্স নামৰ পদাৰ্থ বিজ্ঞানৰ এটা নতুন বিভাগৰ প্ৰয়োজন হৈ পৰিছিল? ঊনবিংশ শতিকাৰ শেষৰ ফালে বিজ্ঞানীসকলে এনে বহুতো পৰিঘটনা লক্ষ্য কৰিছিল যিবোৰ পৰিঘটনা সফলভৱে ব্যাখ্যা কৰাত পদাৰ্থবিজ্ঞানীসকল বাৰুকৈয়ে ব্যৰ্থ হৈছিল। ইয়াৰ প্ৰধান কাৰণ আছিল, ধ্ৰুপদী পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ যিবোৰ সূত্ৰ ব্যৱহাৰ কৰি তেওঁলোকে এনে পৰিঘটনা ব্যাখ্যা কৰিবলৈ যত্ন কৰিছিল সেই সূত্ৰবোৰ এনে পৰিঘটনাবোৰ ব্যাখ্যা কৰিব পৰাকৈ পৰ্যাপ্ত নাছিল। এনে বিভিন্ন পৰিঘটনাৰ ভিতৰত কৃষ্ণপদাৰ্থৰ বিকিৰণৰ পৰিঘটনাটোও আছিল অন্যতম। ইয়াৰ বাহিৰেও ধ্ৰুপদী পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ সহায়ত ব্যাখ্যা কৰিব নোৱাৰা কিছুমান পৰিঘটনা হ’ল:
(১) পদাৰ্থ এবিধ উত্তাপিত কৰাৰ বিভিন্ন স্তৰত ইয়াৰ যি ৰং পৰিৱৰ্তন হয়, তাৰ ব্যাখ্যা দিবলৈ ধ্ৰুপদী পদাৰ্থবিজ্ঞান অসমৰ্থ আছিল। উদাহৰণ স্বৰূপে লোহা এডাল যেতিয়া উত্তাপিত কৰা হয়, তেতিয়া ই প্ৰথমে ৰঙা হয়, তাৰ পিছত ক্ৰমান্বয়ে হালধীয়া হয় আৰু এটা সময়ত ইয়াৰ ৰং বগা হৈ পৰে। ধ্ৰুপদী পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ দ্বাৰা এনেধৰণৰ ৰং পৰিৱৰ্তনৰ ব্যাখ্যা কৰাত বিজ্ঞানীসকল ব্যৰ্থ হৈছিল।
(২) বিভিন্ন মৌলৰ কিছুমান নিৰ্দিষ্ট ধৰ্ম ইহঁতৰ ইলেকট্ৰনৰ সংখ্যাৰ বিশেষ পাৰ্থক্য নথকা স্বত্বেও যথেষ্ট পৃথক হোৱা দেখা যায়। উদাহৰণ স্বৰূপে, নিয়নৰ পৰমাণু এটাত থকা ইলেক্ট্ৰনৰ সংখ্যা ১০ আৰু ছডিয়ামৰ পৰমাণু এটাত থকা ইলেক্ট্ৰনৰ সংখ্যা হৈছে ১১। ছডিয়াম আৰু নিয়নৰ ইলেক্ট্ৰনৰ সংখ্যাৰ পাৰ্থক্য মাত্ৰ ১ হোৱা স্বত্বেও ছডিয়াম ৰাসায়নিকভাৱে অত্যন্ত সক্ৰিয় হোৱাৰ বিপৰীতে নিয়ন ৰাসায়নিকভাৱে অত্যন্ত সুস্থিৰ হয়। আনকি নিয়নৰ পৰমাণুৱে সাধাৰণ অৱস্থাত কোনো যৌগ গঠন নকৰে। মৌলসমূহৰ মাজত থকা এনে ধৰণৰ বিভিন্নতাৰ ব্যাখ্যা দিব পৰাকৈ ধ্ৰুপদী পদাৰ্থবিজ্ঞান সক্ষম নাছিল।
(৩) ধ্ৰুপদী পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ দ্বাৰা কিছুমান পৰীক্ষামূলক নিৰীক্ষণ, যেনে আলোক-বিদ্যুৎ পৰিঘটনা আদিৰ ব্যাখ্যা কৰিবলৈ পদাৰ্থবিজ্ঞানীসকল সক্ষম হোৱা নাছিল।
(৪) পদাৰ্থৰ পৰমাণুবিলাকৰ মাজত পৰস্পৰ আন্তঃক্ৰিয়া আৰু সংঘৰ্ষ ঘটি থকাৰ পিছতো পৰমাণুবিলাকে নিজৰ স্বকীয়তা বৰ্তাই ৰাখে, বা অন্য ভাষাত ক’বলৈ পদাৰ্থৰ পৰমাণুবোৰ অত্যন্ত সুস্থিৰ হয়। ধ্ৰুপদী পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ সহায়ত পৰমাণুৰ এই সুস্থিৰতাৰ ব্যাখ্যা কৰাও সম্ভৱ হোৱা নাছিল।
ধ্ৰুপদী পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ এনে বিফলতাক অতিক্ৰম কৰি কৃষ্ণপদাৰ্থৰ বিকিৰণ বৰ্ণালীৰ সফলভাৱে ব্যাখ্যা কৰিবলৈ মেক্স প্লেংকে সোঁতৰ সম্পূৰ্ণ বিপৰীতে গৈ এক ধাৰণাৰ অৱতাৰণা কৰিছিল। উল্লেখযোগ্য যে কৃষ্ণপদাৰ্থ বা কৃষ্ণবস্তু এনে এবিধ পদাৰ্থ যি তাৰ ওপৰত আপতিত সকলোবোৰ কম্পনাংকৰ বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় বিকিৰণ শোষণ কৰিব পাৰে আৰু সময়ত ই এই সকলো কম্পনাংক শক্তি হিচাপে বিকিৰণ কৰিব পাৰে। কৃষ্ণপদাৰ্থৰ বিকিৰণকে আদি কৰি বিভিন্নধৰণৰ পৰিঘটনাৰ ব্যাখ্যা কৰাৰ ক্ষেত্ৰত ধ্ৰুপদী পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ সূত্ৰসমূহৰ বিফলতাৰ এটা মূল কাৰণ আছিল যে, এই সূত্ৰসমূহৰ মতে শক্তি নিৰন্তৰভাবে বিকিৰিত বা শোষিত হয়। এই ধাৰণাৰ বিপৰীতে প্লেংকে আগ বঢ়োৱা কোৱাণ্টাম উপপাদ্যটো গঠিত হৈছিল দুটা প্ৰধান ধাৰণাৰ ওপৰত ভিত্তি কৰি। ইয়াৰ প্ৰথম ধাৰণাটোৰ মতে প্লেংকে কৃষ্ণপদাৰ্থ এটাৰ বেৰৰ অণুবোৰক কিছুমান সৰল পৰ্যাবৃত্ত দোলক হিচাপে বিবেচনা কৰি লৈছিল, যিবোৰে সিহঁতৰ নিজা এক স্বাভাৱিক কম্পনাংকত দোলিত হৈ থাকে। এনে দোলকসমূহৰ শক্তি যিকোনো মানৰ হ’ব নোৱাৰে; মাত্ৰ এটা নিৰ্দিষ্ট মানৰ শক্তিৰ সাধাৰণ গুণিতকহে হ’ব পাৰে। নিৰ্দিষ্ট এটা দোলকৰ কম্পনাংকৰ সমানুপাতিক শক্তিৰ এই নিৰ্দিষ্ট নূন্যতম মানক, শক্তিৰ প্ৰাথমিক একক হিচাপে গ্ৰহণ কৰা হয়। f কম্পনাংকৰ দোলক এটাৰ ক্ষেত্ৰত এই নূন্যতম শক্তিৰ মান হৈছে hf, য’ত h এটা ধ্ৰুৱক ৰাশি আৰু ইয়াক প্লেংকৰ ধ্ৰুৱক বুলি কোৱা হয়। আনহাতে প্লেংকৰ দ্বিতীয় ধাৰণাটোৰ মতে, নিৰ্দিষ্ট কম্পনাংকত দোলিত দোলক এটাই শক্তি বিকিৰণ বা শোষণ কৰিব নোৱাৰে। শক্তিৰ বিকিৰণ বা শোষণ তেতিয়াহে হয় যেতিয়া দোলকবোৰে নিৰ্দিষ্টমানৰ শক্তিৰ স্তৰৰ পৰা অন্য এটা স্তৰলৈ জাঁপ মাৰে। এই ক্ষেত্ৰত দোলকবোৰে বিকিৰণ বা শোষণ কৰা শক্তিৰ পৰিমাণ শক্তিৰ স্তৰদুটাৰ পাৰ্থক্যৰ সমান হয়। অৰ্থাৎ এই দোলকবোৰে শক্তি বিকিৰণ বা শোষণ নিৰন্তৰভাৱে নকৰি কিছুমান সৰু সৰু পেকেট হিচাপে কৰে আৰু শক্তিৰ এই সৰু সৰু পেকেটবোৰক কোৱাণ্টাম (একবচনত কোৱাণ্টা) বুলি জনা যায়। কোৱাণ্টাম উপপাদ্যটোক ভিত্তি হিচাপে লৈ প্লেংকে কৃষ্ণপদাৰ্থৰ বিকিৰণ বৰ্ণালীৰ ক্ষেত্ৰত শক্তিৰ প্ৰকাশ ৰাশিৰ বাবে এটা সমীকৰণ গণনা কৰি উলিয়ায়; যাৰ দ্বাৰা পৰীক্ষামূলকভাৱে লাভ কৰা কৃষ্ণপদাৰ্থৰ শক্তিৰ বিকিৰণৰ ফলাফলসমূহ সফলভাৱে ব্যাখ্যা কৰিব পৰা গ’ল। কৃষ্ণপদাৰ্থৰ বিকিৰণ বৰ্ণালী ব্যাখ্যা কৰিবলৈ শক্তিৰ কোৱাণ্টাৰ মেক্স প্লেংকে যি অভিনৱ ধাৰণাৰ আৱিষ্কাৰ কৰিছিল, তাৰ বাবে ১৯১৮ চনত তেখেতক পদাৰ্থ বিজ্ঞানৰ নোবেল বঁটাৰে সন্মানিত কৰা হয়।
কোৱাণ্টাম উপপাদ্যৰ দ্বাৰা মেক্স প্লেংকে সফলভাৱে কৃষ্ণপদাৰ্থৰ বিকিৰণ বৰ্ণালীৰ ব্যাখ্যা কৰাৰ পিছত, এই ধাৰণাৰ প্ৰথম প্ৰয়োগ কৰিছিল বিখ্যাত বিজ্ঞানী এলবাৰ্ট আইনষ্টাইনে। আইনষ্টাইনে কোৱাণ্টামৰ ধাৰণা পোহৰৰ ওপৰত প্ৰয়োগ কৰি আলোক-বিদ্যুৎ পৰিঘটনাৰ সফল ব্যাখ্যা দিবলৈ সক্ষম হৈছিল। উল্লেখযোগ্য যে কিছুমান ধাতবীয় পদাৰ্থৰ ওপৰত পোহৰ আপতিত হ’লে পদাৰ্থটোৰ পৃষ্ঠৰ পৰা ইলেক্ট্ৰন নিৰ্গত হোৱা পৰিঘটনাটোকে আলোক-বিদ্যুৎ পৰিঘটনা বুলি কোৱা হয়। এই পৰিঘটনা ব্যাখ্যা কৰিবলৈ আইনষ্টাইনে পোহৰক ফ’টন নামৰ কিছুমান সৰু সৰু কণিকাৰ সমষ্টি বুলি ধৰি লৈছিল। কোনো এক নিৰ্দিষ্ট ৰঙৰ পোহৰৰ কম্পনাংক যদি f হয়, তেন্তে সেই ৰঙৰ পোহৰৰ ফ’টন এটাৰ শক্তি hf (প্লেংকৰ উপপাদ্য মতে কৃষ্ণপদাৰ্থৰ দোলক বোৰৰ দৰে) বুলি বিবেচনা কৰি আইনষ্টাইনে আলোক-বিদ্যুৎ পৰিঘটনাত নিৰ্গত হোৱা ইলেক্ট্ৰনৰ গতিশক্তিৰ বাবে এটা সমীকৰণ আগ বঢ়াইছিল, যাৰ দ্বাৰা তেওঁ আলোক-বিদ্যুৎ পৰিঘটনা নিখুটভাবে ব্যাখ্যা কৰিবলৈ সক্ষম হৈছিল। অৰ্থাৎ আইনষ্টাইনে ফ’টনক পোহৰৰ কোৱাণ্টা হিচাপে গণ্য কৰি আলোক-বিদ্যুৎ পৰিঘটনাৰ ব্যাখ্যা কৰিবলৈ সক্ষম হৈছিল। আইনষ্টাইনে আলোক-বিদ্যুৎ পৰিঘটনা সম্পৰ্কীয় তেখেতৰ গৱেষণাৰ ফলাফলসমূহ ১৯০৫ চনত প্ৰকাশ কৰিছিল আৰু এই গৱেষণা কাৰ্যৰ বাবে তেখেতক ১৯২১ চনত পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ নোবেল বঁটাৰে সন্মানিত কৰা হৈছিল।
আইনষ্টাইনে পোহৰক ফ’টন নামৰ কণিকা বুলি ধৰি লৈ আলোক-বিদ্যুৎ পৰিঘটনাৰ ব্যাখ্যা কৰাৰ লগে লগে পোহৰ প্ৰকৃততে কণা নে তৰংগ তাক লৈ বিজ্ঞানীসকলৰ মাজত এক বিভ্ৰান্তিৰ সৃষ্টি হ’ল। কাৰণ পোহৰক বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় তৰংগ হিচাপে ধৰি লৈ ইতিমধ্যে পোহৰৰ প্ৰতিফলন, প্ৰতিসৰণকে ধৰি সমাৰোপণ, অপৱৰ্তন আদি বিভিন্ন পৰিঘটনা সফলভাৱে ব্যাখ্যা কৰিব পৰা গৈছিল। কিন্তু পোহৰক কণাৰ সমষ্টি বুলি ধৰি ল’লে সমাৰোপণ, অপৱৰ্তন আদি পৰিঘটনাবোৰ ব্যাখ্যা কৰাটো সম্ভৱ নহৈছিল। অৱশেষত এই বিভ্ৰান্তিৰ অৱসান ঘটায় ফৰাচী পদাৰ্থবিদ লুইচ ডি ব্ৰইয়ে। ডি ব্ৰইয়ে প্লেংকৰ কোৱাণ্টাম তত্বৰ পৰা উপলব্ধ শক্তি(E)-ৰ সমীকৰণ E = hf আৰু আইনষ্টাইনৰ আপেক্ষিকতাবাদৰ পৰা উপলব্ধ বিখ্যাত সমীকৰণ E = mc2-ক একত্ৰিত কৰি এটা উপপাদ্য প্ৰস্তাৱ কৰে। ডি ব্ৰইৰ এই উপপাদ্য মতে প্ৰত্যেক পদাৰ্থ কণিকাৰ লগতে তৰংগ ধৰ্ম নিহিত হৈ থাকে। অৰ্থাৎ এই উপপাদ্য মতে পোহৰে কণিকাৰ ধৰ্ম দেখুওৱাৰ লগতে তৰংগৰ ধৰ্মও দেখুৱায়। পোহৰৰ লগতে ইলেক্ট্ৰন, প্ৰ’টন আদি অন্য উপপাৰমাণৱিক কণিকা আৰু অণু, পৰমাণু আদিয়েও তৰংগ ধৰ্ম দেখুৱায় বুলি ডি ব্ৰইয়ে প্ৰস্তাৱ কৰে। অৱশ্যে সেই সময়ত ডি ব্ৰইৰ উপপাদ্যই প্ৰস্তাৱ কৰা পদাৰ্থৰ এই তৰংগ-কণা দ্বৈত ধৰ্মৰ কোনো পৰীক্ষামূলক প্ৰমাণ নাছিল। এই উপপাদ্যটোৰ সৰ্বগ্ৰহণযোগ্যতাৰ কাৰণে পৰীক্ষামূলকভাৱে প্ৰমাণ হোৱাটো জৰুৰী আছিল। ডি ব্ৰইৰ উপপাদ্যটো, ১৯২৭ চনত ডেভিচন আৰু গাৰ্মাৰ নামৰ দুজন গৱেষকে তেওঁলোকৰ বিখ্যাত সম্পৰীক্ষা এটাৰ দ্বাৰা ইলেক্ট্ৰনত নিহিত তৰংগ ধৰ্ম আৱিষ্কাৰ কৰাৰ লগে লগে সৰ্বগ্ৰহণযোগ্য হিচাপে স্বীকৃত হয়। পদাৰ্থৰ তৰংগ-কণা দ্বৈত ধৰ্মৰ বিষয়ে ডি ব্ৰইয়ে আগবঢ়োৱা তত্বৰ বাবে তেখেতক ১৯২৯ চনত নোবেল বঁটাৰে সন্মানিত কৰা হয়।
আইনষ্টাইনৰ পিছতে উল্লেখযোগ্যভাৱে প্লেংকৰ কোৱাণ্টাম তত্বৰ প্ৰয়োগ কৰিছিল ১৯১৩ চনত প্ৰখ্যাত ডেনিচ পদাৰ্থবিদ নেল্চ ব’ৰে তেওঁৰ পৰমাণু আৰ্হিৰ দ্বাৰা হাইড্ৰজেনৰ বৰ্ণালী ব্যাখ্যা কৰি। কোৱাণ্টামৰ ধাৰণাৰ ওপৰত ভিত্তি কৰি প্ৰস্তাৱ কৰা ব’ৰৰ পৰমাণুৰ আৰ্হিটোত ইলেক্ট্ৰনবোৰ প্লেংকৰ দোলকবোৰৰ (কৃষ্ণপদাৰ্থৰ ক্ষেত্ৰত) দৰে কিছুমান নিৰ্দিষ্ট অনুমোদিত শক্তিৰ স্তৰতহে থাকে বুলি ধৰি লোৱা হৈছিল। ইলেক্ট্ৰন এটা যেতিয়া এটা নিৰ্দিষ্ট শক্তিৰ স্তৰত থাকে, তেতিয়ালৈকে পৰমাণু এটাই শক্তি বিকিৰণ বা শোষণ নকৰে কিন্তু যেতিয়াই এটা উচ্চ শক্তি স্তৰৰ পৰা নিম্ন শক্তিৰ স্তৰলৈ জাঁপ মাৰে তেতিয়াই ই শক্তিৰ এটা কোৱাণ্টা বিকিৰণ কৰে। অন্যহাতে পৰমাণু এটাই শক্তিৰ এটা কোৱাণ্টা শোষণ কৰিলে ইয়াৰ ইলেক্ট্ৰন এটাই নিম্ন শক্তিৰ স্তৰ এটাৰ পৰা উচ্চ শক্তিৰ স্তৰ এটালৈ জাঁপ মাৰে। এইক্ষেত্ৰত শোষণ বা বিকিৰণ কৰা কোৱাণ্টাটোৰ শক্তিৰ মান স্তৰদুটাৰ শক্তিৰ পাৰ্থক্যৰ সমান হয়। এই পৰমাণু আৰ্হিৰ সহায়ত নেল্চ ব’ৰে হাইড্ৰজেনৰ বিকিৰণ বৰ্ণালীৰ বিভিন্ন শ্ৰেণীসমূহ ব্যাখ্যা কৰিবলৈ সক্ষম হৈছিল। এই পৰমাণু আৰ্হিৰ দ্বাৰা হাইড্ৰজেনৰ দৰে পৰমাণুৰ শক্তি বৰ্ণালী ব্যাখ্যা কৰাৰ বাবে ১৯২২ চনত নেল্চ ব’ৰক পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ নোবেল বঁটাৰে সন্মানিত কৰা হয়।
কৃষ্ণপদাৰ্থৰ বিকিৰণৰ পৰা আৰম্ভ কৰি আলোক বিদ্যুৎ পৰিঘটনা আৰু পৰমাণুৰ শক্তি বৰ্ণালীৰ সফলভাৱে ব্যাখ্যা কৰিব পৰাৰ লগে লগে প্লেংকৰ কোৱাণ্টাম তত্ত্বই বিজ্ঞানীসমাজৰ মাজত যথেষ্ট সমাদৰ পাবলৈ সক্ষম হৈছিল আৰু বহুতো আগশাৰীৰ আৰু উদীয়মান গৱেষকে কোৱাণ্টাম তত্ত্বৰ সন্দৰ্ভত গৱেষণা কৰিবলৈ আগ বাঢ়ি আহিছিল। ইতিমধ্যে ডি ব্ৰয়ৰ উপপাদ্যমতে পদাৰ্থৰ তৰংগ আৰু কণিকাৰ দ্বৈত ধৰ্মৰ বিষয়টোৱে চৰ্চা লাভ কৰাত কোৱাণ্টাম তত্ত্বৰ দ্বাৰা ইলেক্ট্ৰন, প্ৰ’টন আদি কণাৰ আচৰণ ব্যাখ্যা কৰিবলৈ এটা প্ৰাথমিক সমীকৰণৰ প্ৰয়োজনীয়তা আহি পৰিছিল। এই প্ৰাথমিক সমীকৰণটো এনে হ’ব লাগিব যাতে, নিৰ্দিষ্ট কণিকা এটাৰ বাবে এই সমীকৰণটোৰ সমাধান কৰি পোৱা ৰাশিটোৱে কণিকাটোৰ তৰংগ আৰু কণা দুয়োটা ধৰ্ম প্ৰকাশ কৰিব পাৰে। এনেকুৱা এটা সমীকৰণৰ বিকাশ ঘটায় এৰ্ৱিন শ্ৰুডিঞ্জাৰ নামৰ এজন অষ্ট্ৰিয়ান পদাৰ্থবিদে। তেখেতে ইলেক্ট্ৰন, প্ৰ’টন আদি উপপাৰমাণিক কণিকাৰ আচৰণ ব্যাখ্যা কৰিবলৈ এটা দ্বিতীয় মাত্ৰাৰ অৱকল সমীকৰণৰ বিকাশ ঘটায় যি সমীকৰণৰ সমাধানটোৱে নিৰ্দিষ্ট কণিকাটোৰ তৰংগ ধৰ্মৰ প্ৰকাশ ঘটায়। সেয়েহে এই সমীকৰণটো সমাধান কৰি পোৱা ৰাশিটো এটা তৰংগ ফলন (Wave Function) বুলি কোৱা হয় আৰু সমীকৰণটো শ্ৰুডিঞ্জাৰৰ তৰংগ সমীকৰণ হিচাপে বিখ্যাত হৈ পৰে। শ্ৰুডিঞ্জাৰৰ তৰংগ সমীকৰণটো সমাধান কৰি পোৱা তৰংগ ফলনটোৱে নিৰ্দিষ্ট কণিকা এটা এক নিৰ্দিষ্ট অঞ্চলত পোৱাৰ সম্ভাৱনীয়তা প্ৰকাশ কৰে আৰু তৰংগ ফলনৰ বৰ্গক এই সম্ভাৱনীয়তাৰ প্ৰকাশ ৰাশি হিছপে ব্যৱহাৰ কৰা হয়। কোৱাণ্টাম তত্ত্বৰ বিকাশৰ ক্ষেত্ৰত এৰ্ৱিন শ্ৰুডিঞ্জাৰৰ এই অৱদানৰ কাৰণে ১৯৩৩ চনত তেখেতক পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ নোবেল বঁটাৰে সন্মানিত কৰা হয়।
মেক্স প্লেংকে কৃষ্ণপদাৰ্থৰ বিকিৰণৰ পৰীক্ষামূলক ফলাফলসমূহৰ তাত্ত্বিক ব্যাখ্যা আগ বঢ়াবলৈ অৱতাৰণা কৰা কোৱাণ্টাম উপপাদ্যৰ ভেটিটোৱেই কালক্ৰমত বিভিন্ন পদাৰ্থবিদে বিকাশ ঘটোৱা সূত্ৰৰ কোৱাণ্টাম মেকানিক্স বা কোৱাণ্টাম বলবিজ্ঞান হিচাপে এক পূৰ্ণতা লাভ কৰিবলৈ সক্ষম হৈছিল। পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ আন বহুতো তত্ত্ব যেনে নিউটনৰ বলবিজ্ঞানৰ তত্ত্ব, মেক্সৱেলৰ বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় তত্ত্ব বা আইনষ্টাইনৰ আপেক্ষিকতাৰ তত্ত্বৰ দৰে কোৱাণ্টাম বলবিজ্ঞানৰ তত্ত্ব কোনো এক নিৰ্দিষ্ট বিজ্ঞানীৰ অৱদান নাছিল। কোৱাণ্টাম তত্ত্বৰ বিকাশ ঘটিছিল কেইবাজনো বিজ্ঞানীৰ অৱদানৰ দ্বাৰা। এইক্ষেত্ৰত প্লেংক, আইনষ্টাইন, ব’ৰ, ডি ব্ৰই, শ্ৰুডিঞ্জাৰৰ লগতে হাইজেনবাৰ্গ, ডিৰাক, পাউলি, ফাৰ্মি আদি পদাৰ্থবিদৰ নাম বিশেষভাৱে উল্লেখযোগ্য। কোৱাণ্টাম বলবিজ্ঞানৰ বিকাশৰ এই ধাৰা অৱশ্যে শ্ৰুডিঞ্জাৰৰ পৰৱৰ্তী সময়তো একেধৰণেই চলি থাকিল। ১৯২৮ চনত গেমৌ আৰু কণ্ডন নামৰ দুজন পদাৰ্থবিদে তেজস্ক্ৰিয় আল্ফা বিকিৰণৰ কোৱাণ্টাম তত্ত্ব আগবঢ়ায়। ১৯৩১ ৱল্ফ্গেং পাউলিয়ে নিউট্ৰিন’ নামৰ এক নতুন প্ৰাথমিক কণিকাৰ ধাৰণাৰে তেজস্ক্ৰিয় বিটা বিকিৰণ ব্যাখ্যা কৰে। পিছত ১৯৩৪ চনত এন্ৰিক’ ফাৰ্মিয়ে বিটা বিকিৰণৰ কোৱাণ্টাম তত্ত্বৰ বিকাশ ঘটায়। পৰৱৰ্তী সময়ত ইলেক্ট্ৰন, প্ৰ’টন আদি কণাৰ মাজৰ বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় আন্তঃক্ৰিয়াৰ বিষয়ে অধ্যয়ন কৰিবলৈ কোৱাণ্টাম বিদ্যুৎ-গতিবিজ্ঞান বা কোৱাণ্টাম ইলেক্ট্ৰ’ডাইনেমিক্স নামৰ এক তত্ত্বৰ বিকাশ ঘটে। আনহাতে উপনিউক্লীয় পদাৰ্থকণিকা, বিশেষকৈ কোৱাৰ্কসমূহৰ মাজৰ শক্তিশালী-আন্তঃক্ৰিয়াৰ বিষয়ে অধ্যয়ণ কৰিবলৈ পদাৰ্থবিদসকলে কোৱাণ্টাম বৰ্ণগতিবিজ্ঞান বা কোৱাণ্টাম ক্ৰ’ম’ডাইনেমিক্স নামৰ অন্য এক তত্ত্বৰ বিকাশ কৰে। এনেদৰেই কোৱাণ্টাম মেকনিক্সৰ ধাৰাটোৱে ক্ৰমান্বয়ে আগবাঢ়ি গৈ বিভিন্ন ভৌতিক পৰিঘটনাৰ বিষয়ে মানুহৰ জ্ঞান সমৃদ্ধ কৰাৰ লগে লগে কোৱাণ্টাম মেকানিক্সৰ জ্ঞান অবিহনে পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ যিকোনো বিষয়ৰ অধ্যয়ন অসম্ভৱপ্ৰায় হৈ পৰিল।
পদাৰ্থবিজ্ঞানৰ বিভিন্ন বিষয়সমূহৰ ভিতৰতে আকৰ্ষণীয় অথচ জনমানসত কিছু জটিল বুলি প্ৰচলিত এই কোৱাণ্টাম মেকানিক্স সম্পৰ্কে প্ৰখ্যাত বিজ্ঞানী নেল্চ ব’ৰে কৈছিল, “যদি কোৱাণ্টাম পদাৰ্থবিজ্ঞানে আপোনাক বিভ্ৰান্তিত পেলোৱা নাই, তেন্তে আপুনি আচলতে ইয়াক বুজিয়ে পোৱা নাই।” আনহাতে প্ৰখ্যাত ফৰাছী গণিতজ্ঞ হেন্ৰী প’ইনকেয়াৰৰ ভাষাত কোৱাণ্টাম বলবিজ্ঞান হৈছে- “The greatest and deepest revolution to which natural philosophy has been subjected since Newton.”
(লেখক যোৰহাটৰ দেৱীচৰণ বৰুৱা ছোৱালী মহাবিদ্যালয়ৰ পদাৰ্থবিজ্ঞান বিভাগৰ সহকাৰী অধ্যাপক)
