Main Logo

Saturday 24 March 2012

තරංගවාදය කඩා වැටෙයි

අපට මේසය හෝ පුටුව හෝ පෙනෙන්නේ යම් තැනක ය. එහෙත් අප කිහිප වතාවක් ම කියා ඇති පරිදි අපට මේසයක් හෝ පුටුවක් හෝ දක්නට නො ලැබෙයි. අපට වර්ණ හා හැඩ පෙනුන ද මේස හෝ පුටු හෝ නො පෙනෙයි. එහෙත් අපි අනුමානයෙන් මේස හා පුටු ඇතැයි සිතමු. මේස හා පුටු පෙනෙන්නේ යැයි සිතමු. එපමණක් නො වේ. පුටුවක් හෝ මේසයක් හෝ ඇත්තේ අවකාශයෙහි එක් තැනක පමණක් යැයි අපි කියමු. එනම් මේසයක් හෝ පුටුවක් හෝ ඇත්තේ අවකාශයෙහි එක් තැනක පමණක් යැයි අපි අනුමාන කරමු. අප එකම ආකාරයේ පුටු තැන් දෙකක පිහිටි බව දුටුවහොත් ඒ පුටු දෙකක් මිස එක පුටුවක් යැයි මොහොතකටවත් නො සිතමු. එහෙත් ඒ එකම පුටුවක් විය නො හැකි ද?

යම්කිසි වස්තුවක් හා අප (නිරීක්‍ෂකයා) අතර කාචයක් තිබී ඒ වස්තුවෙහි ප්‍රතිබිම්බ දෙකක් අපට දිස්වන්නේ නම් හා වස්තුව හා අප අතර කාචයක් ඇති බව අප නොදන්නේ නම් අප එවිට අනුමාන කරන්නේ, සිතන්නේ කුමක් ද? කිසිම සැකයකින් තොරව වස්තු දෙකක් ඇතැයි අපි කියමු. එහෙත් ඒ වස්තු ඇතැයි අප සිතන තැන්වලට ගියහොත් ඒ එක් තැනක දී වුව ද අපට වස්තුවක් ස්පර්ශ කිරීමට හෝ දැක ගැනීමට හෝ නොහැකි වනු ඇත. එහෙත් ඒ තැන්වලට යෑමට නොහැකි නම් අප සිතන්නේ වස්තු දෙකක් ඇති බව ය.

ඈත විශ්වයේ මන්දාකිණි හා වෙනත් එවැනි විශාල ස්කන්ධ සහිත වස්තු එලෙස කාච ලෙස හැසිරෙයි. එවැනි කාචවලට විශ්වවේදයෙහි ගුරුත්වජ කාච (gravitational lenses) යැයි කියනු ලැබේ. සූර්යයා ද ඈත පිහිටි තාරකා සම්බන්ධයෙන් ගත් කල ගුරුත්වජ කාචයක් ලෙස ක්‍රියා කරයි. එසේ සිදුවන්නේ අයින්ස්ටයින්ගේ සාධාරණ සාපේක්‍ෂතාවාදයට අනුව එවැනි විශාල ස්කන්ධ සහිත වස්තු අසලින් ගමන් කරන ආලෝකය නැමෙන බැවිනි. ආලෝකය එසේ නැමීම හේතුවෙන් ස්කන්ධය විශාල වස්තුව කාචයක් මෙන් ක්‍රියා කරයි. කාචයකින් කෙරෙන්නේ ද ආලෝකය නැමීමකි. විශාල ස්කන්ධය ඇති වස්තුවෙන් යම් ප්‍රභවයකින් (තාරකාවක්, මන්දාකිණියක්, මන්දාකිණියක න්‍යාෂ්ටියක් හෝ ආලෝකය නිකුත් කරන වෙනත් වස්තුවක් හෝ විය හැකි ය) ලැබෙන ආලෝකය නැමීම නිසා එම ප්‍රභවයෙහි ප්‍රතිබිම්බ දෙකක්, තුනක් ආදී වශයෙන් නිර්මාණය විය හැකි යැයි ද ඒ නිරීක්‍ෂණය කළ හැකි යැයි ද කියැවෙයි. ප්‍රතිබිම්බ සංඛ්‍යාව විවිධ හේතු මත රඳා පවතින බව ද සඳහන් වෙයි.

අපට ඇතැම් අවස්ථාවල අවකාශයෙහි පෙනෙන්නේ යැයි කියන්නේ ප්‍රතිබිම්බ මිස මුල් ප්‍රභවය නො වේ. අද එවැනි ප්‍රතිබිම්බ රාශියක් විශ්වවේදීන් විසින් හඳූනාගනු ලැබ ඇත. එහෙත් හඳුනාගනු නොලැබූ ප්‍රතිබිම්බ කෙතෙක් වේ ද? අප ඒ ප්‍රතිබිම්බ බව නොදන්නේ නම් අප සිතන්නේ ඒ මුල් ප්‍රභව කියා ය. අද අපට අහසෙහි පෙනෙන තාරකා මන්දාකිණි කොපමණ සංඛ්‍යාවක් ප්‍රතිබිම්බ වේ ද? ඒ පිළිබඳ ව නිවැරදි ව ප්‍රකාශයක් කළ හැක්කේ කා හට ද? එබැවින් එකම ප්‍රභවය අපි අහසෙහි තැන් කිහිපයක දී දකින්නෙමු ද? එහෙත් අපි ඒ ප්‍රතිබිම්බ බව නොදැන මුල් වස්තු ලෙස සලකන්නෙමු ද?

මා මෙහි දී උත්සාහ ගන්නේ වත්මන් ප්‍රවාදවලට හා අර්ථකථනවලට අනුව එකම වස්තුව අහසෙහි කිහිප තැනක දී නිරීක්‍ෂණය කළ හැකි බව පෙන්වීමට ය. එහි දී යමකු කියනු ඇත්තේ අප එසේ නිරීක්‍ෂණය කිරීම හා එකම වස්තුව කිහිප තැනක පිහිටීම යනු එකක් නොව දෙකක් බව ය. එහෙත් එය එතරම් ම සරල නො වේ. බොහෝ දෙනා අසා තිබෙන, එහෙත් භෞතික විද්‍යාව පිළිබඳ නොබෙල් ත්‍යාගලාභී රිචඩ් ෆයින්මාන් විද්වතාට අනුව කිසිවකුට නොතේරෙන (එහෙත් ලංකාවෙන් කැනඩාවට ගොස් පාසල් ගුරුවරයකු ලෙස සේවය කරන බෝධි ධනපාල නම් මහතකුට හා ඒ මහතා කැනඩාවේ ඇසුරු කරන මහාචාර්යවරු පිරිසකට නම් ඒ තේරෙන බව ඒ මහතාගේ ප්‍රකාශවලින් පෙනී යයි.) ද්විත්ව සිදුරු පරීක්‍ෂණය මේ පැවැත්ම හා සම්බන්ධ වෙයි.

ද්විත්ව සිදුරු පරීක්‍ෂණයෙහි දී නිරෝධන රටා (interference patterns) දක්නට ලැබෙයි. බොහෝ බටහිර භෞතික විද්‍යාඥයන් සිතන්නේ එසේ වීමට හේතුව ආලෝකය තරංග මෙන් හැසිරෙන නිසා බව ය. එහෙත් කැලණිය විශ්වවිද්‍යාලයේ එකල ශිෂ්‍යයකු වූ සූරාජ් චන්දන මහතා විසින් කරන ලද පරීක්‍ෂණවලින් තහවුරු වූයේ ආලෝකය එසේ තරංග මෙන් නො හැසිරෙන බව ය. එමෙන් ම කොළඹ විශ්වවිද්‍යාලයේ දී ගාමිණී පියදාස මහතා විසින් කරන ලද පරීක්‍ෂණවලින් ද ඒ නිගමනයට එළඹීමට හැකි වෙයි. මේ පර්යේෂණවල ප්‍රතිඵල මෙරට ඊනියා විද්වත් සඟරාවල පළ වී ඇත. අප විසින් කාලයක් තිස්සේ දරණ ලද මතයක් ඔස්සේ අපට ඒ පරීක්‍ෂණවල ප්‍රතිඵල විග්‍රහ කළ හැකි ය. අප සිතා සිටි පරිදි එක් ෆෝටෝනයක් වුව ද සිදුරු දෙක තුළින් ම ගමන්කරන බව කැලණිය විශ්වවිද්‍යාලයේ අවුරුදු කිහිපයකට ඉහත සිදු කෙරුණු පරීක්‍ෂණවලින් පැහැදිලි විය.

අපේ විවරණයට අනුව ෆෝටෝනයකට හෝ වෙනත් ක්වොන්ටම් අංශුවකට හෝ එක්විට කිහිප තැනක පැවතිය හැකි ය. එහෙත් අපට ඒ දර්ශනය නො වේ. එනම් එක්විට කිහිප තැනක ඇති අංශුවක් අපේ පංචේන්ද්‍රියවලට ගෝචර නො වේ. අප යම්
කිසි ආකාරයකින් අංශුවේ එක් අවස්ථාවක් දුුටුවහොත්, එනම් එක් අවස්ථාවක් ඉන්ද්‍රිය ගෝචර වුවහොත්, එවිට අනෙක් අවස්ථා සියල්ල නැති වී යයි. එසේ අංශුවක් එක්විට කිහිප තැනක පවතින බව අපට එක්විට දැකගත නොහැකි වුවත් අපට ඒ දැනගත හැකිවා පමණක් නොව අංශුවෙහි යම් අවස්ථාවක් හෝ අවස්ථා අපට යම් යම් වෙනස් කිරීම්වලට ද භාජනය කිරීමට ද හැකි වෙයි. බෙරිලියම් පරමාණුවකට එලෙස අවස්ථා ඇති බව කලකට පෙර මොන්රෝ නම් බටහිර විද්‍යාඥයකු විසින් කරන ලද පරීක්‍ෂණවලින් තහවුරු වෙයි.

කලකට පෙර අභාවප්‍රාප්ත ඉතාමත් විශිෂ්ට ගණයේ බටහිර භෞතික විද්‍යාඥයකු වූ ජෝන් වීලර් විද්වතා කාච හා දර්පන පද්ධතියක් යොදා ගනිමින් ද්විත්ව සිදුරු පරීක්‍ෂණයට තුල්‍ය පරික්‍ෂණයක් යොජනා කළේ ය. ඔහුගේ මුලික ප්‍රයත්නය වූයේ තම පද්ධතිය යොදාගෙන ෆෝටෝනයක් අවස්ථා දෙකක පිහිටීමට සැලැස්වීම ය. ඉන්පසු පද්ධතිය ඔස්සේ ඒ අවස්ථා ගමන් කරවා ඉන්පසු අවස්ථා ද වෙනස්කම්වලට ලක්කරමින්, එහෙත් නිරීක්‍ෂණය නොකරමින්, පසුව අවස්ථාවලට එක්වීමට සැලැස්විමෙන් නිරෝධන රටා නිරීක්‍ෂණය කළ හැකි බව ඔහු පෙන්වා දුන්නේ ය.

මේ අවස්ථා පිළිබඳ අදහස වීලර් විද්වතාගේ අදහසක් නොව අපේ විවරණය අනුව කෙරෙන්නක් බව මෙහි දී සඳහන් කළ යුතු ය. අප කියා සිටින්නේ යම්කිසි නිශ්චිත ශක්තියක් හා ගම්‍යතාවක් සහිත ව ප්‍රභවයකින් පිට කෙරෙන ෆෝටෝනයක් පිහිටුම සම්බන්ධයෙන් ගත්කල අවස්ථා රාශියක ම ඇති බව ය. මෙය ක්වොන්ටම් භෞතිකයෙහි අනිශ්චයතා මූලධර්මය සමග බැඳී ඇත. ෆෝටෝනයක පිහිටුම නිරීක්‍ෂණය කිරීමේ දී ඒ අවස්ථා කඩා වැටී එක් අවස්ථාවක් පමණක් බවට පත්වෙයි. ප්‍රභවයකින් නිකුත් කෙරෙන ෆෝටෝනයක් හමුවට කාචයක් ගෙන ආවිට ඒ ඒ අවස්ථාවට සාපේක්‍ෂව කාචයේ පිහිටීම අනුව විවිධ පෙත්වල යන්නා ලෙස අපට ගත හැකි ය. කාචය පසුකර යම් දුරක් යෑමෙන් පසු අප ඒ ෆෝටෝන නිරීක්‍ෂණය කළහොත් අවස්ථා දෙකක් එකම අවස්ථාවකට පත්වෙයි. අපට කාචයක ක්‍රියාකාරීත්වය එලෙස විස්තර කළ හැකි ය.

ජෝන් වීලර් විද්වතා තම අදහස ගුරුත්වජ කාචවලට ද විස්තීරණය කළේ ය. අපගේ විවරණය අනුව එහි දී මුල් ප්‍රභවයෙන් නිකුත් කෙරෙන ෆෝටෝනයක් අවස්ථා කිහිපයක පිහිටා ඒ අවස්ථා ගුරුත්වජ කාචය හේතුවෙන් විවිධ පෙත් ඔස්සේ ගමන් කර අවසානයේ දී කලා වෙනසක් (phase difference) සමග එකතුවීමෙන් නිරෝධන රටා ඇති කළ හැකි ය. එහෙත් මේ පරීක්‍ෂණය කිසිවකු විසින්වත් කරන ලද බවක් මම නො දනිමි. එය කිරීමට පහසු පරීක්‍ෂණයක් නො වේ. එමෙන් ම ගුරුත්වජ කාච පිළිබඳව ද ගැටළු ඇත.

මෙහි දී අවධාරණය කළ යුත්තක් නම් ෆෝටෝන ඇතුළු ක්වොන්ටම් අංශුවල විවිධ පිහිටීම් ගැන කතාකිරීමේ දී අප සලකන්නේ අංශුවක විවිධ අවස්ථා ගැන බව ය. අංශුවක් එකම අවස්ථාවෙහි දී පිහිටීම් දෙකක ඇතැයි අප කියන්නේ අංශුවේ ප්‍රභින්න අවස්ථා දෙකක් පිහිටීම් දෙකක ඇති විට ය. අංශුව එසේ අවස්ථා දෙකක පිහිටීම අංශුවේ පිහිටීම් දෙකක් ලෙස අපි සලකමු. අපි ද්විත්ව සිදුරු ඔස්සේ යන ෆෝටෝනයක් සලකමු. ෆෝටෝනය සිදුරු දෙක තුලින් ම යයි. එහෙත් එයින් කියැවෙන්නේ ෆෝටෝනය කොටස් දෙකකට කැඩෙන බව නො වේ.

ෆෝටෝනයේ ශක්තිය hv යැයි සිතමු. ෆෝටෝනය අවස්ථා දෙකක, එනම් මෙහි දී අනිශ්චයතා මූලධර්මය අනුව පිහිටුම් දෙකක ඇතැයි කීමෙන් ඒ එක් එක් අවස්ථාවට hv2 ශක්තියක් ඇතැයි නො කියැවෙයි. කිනම් අවස්ථාවක පිහිටියත් එහි ශක්තිය මුළු ශක්තිය වෙයි. අනිශ්චයතා මූලධර්මය අනුව ෆෝටෝනයේ ගම්‍යතාව හා ඒ සමහ ශක්තිය දත්විට එහි පිහිටුම හා කාලය මැනගත නො හැකි ය. ෆෝටෝනය කොටස් දෙකකට කැඩී නැත. එහෙත් එය පිහිටුම් දෙකක පවතියි. ඒ එක් එක් පිහිටුමට වෙන ම ශක්ති හෝ ගම්‍යතා හෝ නැත. එසේ වුවත් ඒ පිහිටුම් අතර කලා වෙනසක් තිබිය හැකි ය. නිරෝධන රටා ඇතිවන්නේ මේ කලා වෙනස හේතුකොට ගෙන ය.

මෙහි දී අවධාරණය කළ යුත්තක් නම් අප ෆෝටෝනයේ ශක්තිය ලිවීමේ දී hν යන්න භාවිතා කිරීමෙන් තරංගවාදය යොදා නොගන්නා බව ය. ν යනු තරංගයක සංඛ්‍යාතිය නොවේදැයි කිසිවකුට ඈසිය හැකි ය. එය තරංගයක සංඛ්‍යාතිය ලෙස ගැනීමට අප පුරුදු වී ඇත්තේ ආලෝකයේ තරංගවාදය ඔස්සේ ය. අයින්ස්ටයින් විද්වතා ප්‍රකාශවිද්‍යුත් ආචරණය (photoelectric effect) හඳුන්වා දුන් අවස්ථාවෙහි ප්ලෑන්ක් විද්වතා අනුගමනය කරමින් ආලෝකය පැකට් හෙවත් පොදි වශයෙන් ගමන්කරන බව ප්‍රකාශ කර එවැනි පොදියකට ෆෝටෝනය නම ලබාදීමට කටයුතු කළේ ය. එලෙස ෆෝටෝනයක ශක්තිය hν වශයෙන් ලිවීමට බලපෑවේ එවකටත් පිළිගැණුනු තරංගවාදය බව පැහැදිලි ය. යම් හෙයකින් එකල තරංගවාදයක් නොතිබිණි නම් ν යන්නට කිනම් අර්ථයක් ලැබෙන්නට තිබිණි දැයි අද අපට නිශ්චිත ව කිව හැකි නො වේ.

අද අප ν යනු ඊනියා තරංගයක සංඛ්‍යාතිය ලෙස සැලකිය යුතු නො වේ. අංශුවේ ශක්තිය E නම් ν=Eh යන තේරුම අපට ලබාදිය හැකි ය. එනම් ν යනු ෆෝටෝනයේ ශක්තිය ප්ලෑන්ක් නියතයෙන් බෙදු විට ලැබෙන්න යන්න ය. මෙය අද අපට දිය හැකි එක් අර්ථකථනයක් පමණකි. කිසිවකු එය එතරම් සුදුසු අර්ථකථනයක් නොවේ යැයි කියනු ඇත. එහෙත් එය එතරම් බැරෑරුම් විරුද්ධතාවක් නො වේ. තවත් අර්ථකථන තිබිය හැකි ය.

දැන් ප්‍රශ්නය වනුයේ මේ සියල්ල ඊනියා බාහිර ලෝකයක් ද යන්න ය. සාමාන්‍ය කාච යොදාගත්ත ද ගුරුත්වාකර්ෂණ කාච යොදා ගත්ත ද වෙනත් උපකරණ යොදා ගත්ත ද මේ සියල්ල, එනම් ප්‍රවාද හා අර්ථකථන ඇතිව මේ සියල්ල, හුදු ඉන්ද්‍රිය ගෝචර ප්‍රත්‍ය්ක්‍ෂ පමණක් නො වේ. එහි දී මනසෙන් කෙරෙන අනුමාන බොහෝමයක් වෙයි. සියළු ප්‍රවාද, අර්ථකථන මනසේ අනුමාන වෙයි. එපමණට ඒ සියල්ල අභ්‍යන්තර සංස්කරණ හේතුවෙන් ඇතිවන දෑ පමණ ය.