কোয়ান্টাম মেকানিক্সের শুরুর কথা

১৮০০-১৯০০ শতকের কথা। ততদিনে ইলেক্ট্রিসিটি আবিষ্কার হয়ে গেছে। নিউটন, কুলম্ব, ম্যাক্সওয়েলের এর মত বাঘা বাঘা বিজ্ঞানীদের তত্ত্ব ব্যবহার করে মোটামুটিভাবে বিজ্ঞানের অনেক কিছুই আরামসে ব্যাখ্যা করা যাচ্ছিলো।এই সময়টাতে অনেকেই মনে করেছিলো, বিজ্ঞানের মৌলিক সূত্রগুলির সবগুলিই আবিষ্কার হয়ে গেছে; নতুন করে আবিষ্কারের তেমন কিছুই আর নেই। এমনকি আমেরিকান পদার্থবীদ অ্যালবার্ট মাইকেলসন তো বলেই ফেলেছিলেন-

The more important fundamental laws and facts of physical science have all been discovered, and these are so firmly established that the possibility of their ever being supplanted in consequence of new discoveries is exceedingly remote. - Albert Michelson (1903)

কিন্তু মাইকেলসন জানতেন না আর মাত্র কয়েকটা বছর পরেই তাঁর এই ধারনাটি ভুল প্রমানিত হবে।

প্রচলিত ক্লাসিকাল তত্ত্বগুলির সাহায্যে অধিকাংশ এক্সপেরিমেন্ট ব্যাখ্যা করা গেলেও কিছু কিছু এক্সপেরিমেন্টের ফলাফল পাতার পর পাতা হিসেব কষেও ব্যাখ্যা করা যাচ্ছিলো না। এগুলোর মধ্যে অন্যতম ছিলো-

• ● কৃষ্ণবস্তুর বিকিরণ
• ● আলোকতড়িৎ ক্রিয়া
• ● কম্পটন ক্রিয়া
• ● পরমাণুর বর্ণালীর বিচ্ছিন্নতা
• ● Frank ও Hertz এর এক্সপেরিমেন্ট
• ● Stern ও Gerlach এর এক্সপেরিমেন্ট

কিন্তু পদার্থবীদরা এতো সহজে হাল ছাড়ার পাত্র নন। তাঁরা গবেষনা চালিয়ে যেতে লাগলেন। আইনস্টাইন, নিলস বোর, হাইজেনবার্গ, প্ল্যাংকসহ আরও কয়েকজন বিজ্ঞানী মিলে ক্লাসিকাল তত্ত্ব থেকে আলাদা একটি নতুন কিছু ধারণার প্রস্তাব করেন যেগুলো কোয়ান্টাম মেকানিক্স শাখার উদ্ভাবনের পেছনে বেশ গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রেখেছিলো-

• ● কোয়ান্টাইজেশনঃ কিছু কিছু জিনিসের মান (যেমনঃ শক্তি) সবসময়ই সতন্ত্র হয়ে থাকে এবং একটির মান অন্য কোনটার মানের উপর কোনভাবেই নির্ভর করেনা। এদেরকে বলা হয় কোয়ান্টা।
• ● তরঙ্গ ও কণার দ্বৈত অবস্থাঃ ক্লাসিকাল মেকানিক্সে তরঙ্গ ও বস্তুকে আলাদাভাবে বিবেচনা করা হয়। কিন্তু ক্ষুদ্র কণার ক্ষেত্রে সেটি সত্যি নয়। দেখা গিয়েছে ইলেক্ট্রন একই সাথে তরঙ্গ এবং কণার মত আচরণ করে।
• ● সম্ভাব্যতা ও অনিশ্চয়তাঃ কোয়ান্টাম মেকানিক্সে কোন ক্ষুদ্রকণার অবস্থান এবং ভরবেগ একই সাথে কখনই নিশ্চিতভাবে বলা সম্ভব হয়না। এক্ষেত্রে কণাটির অবস্থার শুধু সম্ভাব্যতা হিসেব করা হয়।

বিংশ শতাব্দির শুরুর দিকে উদ্ভাবিত এই নতুন তত্ত্বগুলি বিজ্ঞানীদের মধ্যে বেশ সাড়া ফেলে দিলো। আস্তে আস্তে তাঁরা বুঝতে পারলেন, আণুবীক্ষণিক বস্তুর ক্ষেত্রে নিউটন, ম্যাক্সওয়েল বা কুলম্বের প্রচলিত সূত্র কাজ করবেনা। এগুলি ব্যাখ্যার জন্য নতুন ভাবে ভাবনা চিন্তা করার প্রয়োজন। এবং সেখান থেকেই জন্ম নিলো পদার্থবিজ্ঞানের নতুন একটি শাখা- "কোয়ান্টাম মেকানিক্স"।

কৃষ্ণবস্তুর বিকিরণ ও Planck এর তত্ত্ব