சிறந்த இயற்பியல் சிந்தனை பரிசோதனைகள் எவை?

சிறந்த இயற்பியல் சிந்தனை பரிசோதனைகள் எவை?

இயற்பியலில் கருத்துகளை விளக்கவோ அல்லது ஒரு சிக்கலை எடுத்துக்காட்டவோ ‘சிந்தனைப் பரிசோதனைகள்’ (thought experiments) முன்வைக்கப்படுகின்றன.

 ‘சுரோடிங்கரின் பூனை’ (Schrodinger’s Cat) என்ற சிந்தனைப் பரிசோதனைதான்.

இது ‘குவாண்டம் இயற்பியல்’ (Quantum Physics) என்ற இயற்பியல் துறையில் முன்வைக்கப்பட்டது.

குவாண்டம் இயற்பியலின் முன்னோடியும் அதைக் கட்டமைத்த நிறுவனர்களில் ஒருவருமான எர்வின் சுரோடிக்கர் (Erwin Schrodinger) என்ற ஆசுதிரிய இயற்பியலாளரால் 1935-ம் ஆண்டு  முன்வைக்கப்பட்டது.

சுரோடிங்கர் பூனை சிந்தனைப் பரிசோதனை:

ஒரு பெட்டிக்குள் ஒரு பூனையையும் ஒரு துப்பாக்கியையும் (அல்லது விஷ வாயுவை வெளியிடும் ஒரு அமைப்பையோ) வைக்கின்றோம்.

அதனுள் ஒரு கதிரியக்க அணுவும் இருக்கிறது.

அந்த அணு கதிரியக்கத்தை வெளியிட்டால் பெட்டிக்குள் இருக்கும் துப்பாக்கி வெடித்துப் பூனையைக் கொல்லும்படி அமைக்கப்பட்டுள்ளது.

(கதிரியக்கம் என்பது நிகழ்தகவு (probability) சார்ந்த இயக்கம். ஒரே ஒரு அணு என்று இருக்கையில் அதிலிருந்து கதிரியக்கம் வெளிப்படுமா இல்லையா என்பது 50–50 நிகழ்தகவு கொண்ட ஒன்று!

பெட்டிக்குள் இருக்கும் அணு கதிரியக்கத்தை வெளியிட்டுவிட்டதா? இல்லையா?

பூனை இறந்துவிட்டதா? இல்லையா? இது நிகழ்தகவு சார்ந்ததாக இருக்கிறது...

இப்போது வினா என்னவென்றால்,

பெட்டிக்குள் இருக்கும் பூனை உயிரோடு இருக்கிறதா? இல்லை இறந்துவிட்டதா?

”இதென்ன கேள்வி, பெட்டியைத் திறந்து பார்த்தால் தெரிந்துவிடுகிறது!”

(”இது கூட தெரியாமலா நீங்களெல்லாம் இயற்பியலாளர் என்று விண்ணை அளக்கிறோம், அணுவைத் துளைக்கிறோம் என்று பகட்டுகாட்டிக்கொண்டிருக்கின்றீர்கள்?” என்று நீங்கள் பொங்குவது கேட்கிறது, பொறுமை!)

பெட்டியைத் திறந்து பார்த்தால் அந்தப் பூனை ஒன்று இறந்து இருக்கும் அல்லது உயிரோடு இருக்கும். சரிதானே?

அது இறந்தோ / உயிரோடோ இருப்பதற்கான சாத்தியம் (நிகழ்தகவு) என்ன?

50 - 50 (பாதிக்குப் பாதி!)

சுரோடிங்கரின் வினா என்னவென்றால்,

பெட்டியைத் திறக்கும் முன் அந்தப் பூனை உயிரோடு இருந்ததா? அல்லது இறந்திருந்ததா?

இங்குதான் சிக்கல் தொடங்குகிறது!

பழைய (செவ்வியல்) இயற்பியலைப் பொறுத்தவரை பொருள்களின் பண்புகள் துல்லியமாக அளக்கப்படக் கூடியவை.

தூக்கி எறியப்பட்ட ஒரு பந்தை எடுத்துக்காட்டாகக் கொள்வோம், அப்பந்தின் இருப்பிடம் (தரையிலிருந்து எவ்வளவு உயரம்? எறிந்தவரிடமிருந்து எவ்வளவு தொலைவு? ஆகிய விவரங்கள்), அதன் வேகம், அதன் முடுக்கம் () ஆகிய அனைத்தையும் துல்லியமாக அளக்கலாம்.

அது மட்டுமின்றி, ஒரு குறிப்பிட்ட நேரத்தில் பந்தின் இடம், வேகம், முடுக்கம் ஆகியவற்றை அறிந்திருப்பதன் மூலம் அப்பந்து முன்பு எங்கு இருந்தது, இனி எங்கு இருக்கும் ஆகிய விவரங்களையும் எளிதில் கணித்துவிடலாம்.

ஆனால், குவாண்டம் இயற்பியலில் இது சாத்தியம் அல்ல!

பந்தின் இடத்தைத் துல்லியமாகக் கணக்கிட்டால் நம்மால் பந்தின் வேகத்தைத் துல்லியமாகக் கணக்கிட இயலாது, அல்லது வேகத்தைத் துல்லியமாகக் கணக்கிட்டால் இடத்தைத் துல்லியமாக கணக்கிட முடியாது - இது நமது அளவைக் கருவிகளின் குறைபாடல்ல, இயற்கையின் அமைப்பே இதுதான் (இதனை ஹெய்சன்பர்கு அறுதியின்மைக் கொள்கை (Heisenberg’s Uncertainty Principle) என்போம்!)

இதனால், குவாண்டம் இயற்பியலில் அனைத்து அளவுகளுமே நிகழ்தகவுகள்தான்.

ஒரு அமைப்பின் பண்பை நாம் அளக்க முற்பட்டால் நமக்குக் கிடைப்பது நிகழ்தகவுகள்தான். ’இப்படி இருக்க அதிக வாய்ப்பு இருக்கிறது’ என்றுதான் சொல்ல முடிகிறது.

பெட்டிக்குள் இருக்கும் சுரோடிங்கரின் பூனைக்கு வருவோம்,

குவாண்டம் இயற்பியலின் கோப்பனாகன் விளக்கத்தின்படி (Copenhagen Interpretation) ஒரு அமைப்பை நாம் அளப்பதற்கு முன்புவரை அது இருக்கக் கூடிய எல்லா நிலைகளிலும் இருக்கிறது.

நமது ‘அளத்தல்’ என்ற செயல்தான் அந்த அமைப்பை ஒரு குறிப்பிட்ட நிலைக்குத் தள்ளிவிடுகிறது!

அதாவது,

பெட்டிக்குள் இருக்கும் பூனைக்கு இரண்டு நிலைகள் சாத்தியம்: ஒன்று உயிரோடு இருத்தல், இரண்டாவது இறந்திருத்தல்.

நாம் பெட்டியைத் திறந்து பார்க்காதவரை அந்தப் பூனை இந்த இரண்டு நிலைகளிலுமே (பாதிப்பாதியாக) இருக்கிறது (என்பது கோப்பனாகன் விளக்கம்!)

அதாவது, பூனை ஒரே நேரத்தில் உயிரோடும் இறந்தும் இருக்கிறது!

என்ன தலை சுற்றுகிறதா?

இதைத்தான் சுரோடிங்கரும் சுட்டிக்காட்டினார்.

குவாண்டம் இயற்பியலின் அடிப்படை சமன்பாட்டை அமைத்தவராலேயே அதன் இந்த விளக்கத்தை ஒத்துக்கொள்ள இயலவில்லை.

”அதெப்படி, ஒரு பூனை ஒரே நேரத்தில் இறந்தும் உயிரோடும் இருக்கும்?” என்று வாதிட்டார்!

ஆனால், அதுதான் இயற்கையின் அமைப்பு!

பெட்டியைத் திறக்காதவரை பூனை இறக்கவுமில்லை உயிரோடுமில்லை, அதன் இரண்டு சாத்திய நிலைகளிலுமே அது இருக்கிறது, பெட்டியைத் திறந்து பார்ப்பதான நமது செயல்தான் (நமது ‘அளத்தல்’தான்) பூனையின் நிலையில் இரண்டில் ஏதேனும் ஒன்றுக்குக் கட்டாயமாகத் தள்ளிவிட்டு அதனை ‘நிசம்’ என்று ஆக்குகிறது, நாமும் அதை அளக்கிறோம்!

குவாண்டம் இயற்பியலின் இந்த அடிப்படைத் தன்மையை அணுக்கள், துகள்களின் நிலைகளுக்குப் பொறுத்திப் பார்க்கையில் பெரிதாய் ஒன்றும் தோன்றாது, எனவேதான் சுரோடிங்கர் இப்பண்பை பூனை போன்ற பெரிய (உயிருள்ள) பொருளுக்குப் பொருத்திக்காட்ட இந்தச் சிந்தனைப் பரிசோதனையை வடிவமைத்தார்.

முதலில் ஏற்க இயலாததாயும் அதிர்ச்சியூட்டுவதாயும் இருந்தாலும் குவாண்டம் உலகின் உண்மை இதுதான்!

குவாண்டம் உலகம் இது போன்ற பல விபரீத வசீகரங்களை உள்ளடக்கியது (நமக்குத்தான் இவை விபரீதங்களாகத் தோன்றுகின்றன, ஆனால், இயற்கையின் உண்மை இவைதான்!)