ක්වොන්ටම් ලෝකයේ සහ මනසේ අමුතු සබැඳියාව
සමහර විද්යාඥයන් අප දැනටමත් විඥනය යනු කුමක් දැයි දන්නා බව විශ්වාස කරනවා. සමහරුන් පවසන්නේ එය හුදු මායාවක් පමණක් බවයි. එහෙත් බොහෝ දෙනකුගේ අදහසට අනුව මනස උපදින්නේ කෙලෙස ද යන්න ගැන අප තවමත් කිසිසේත් ම අවබෝධ කරගෙන නැහැ. විඥනය පිළිබඳ මේ නො විසඳුණු ප්රහේලිකාව සමහර පර්යේෂකයන් ක්වොන්ටම් විද්යාව උපයෝගී කරගෙන පැහැදිලි කරන්නට උත්සාහ කරනු දැකිය හැකියි. එහෙත් ඒ ප්රයත්නය දෙස බොහෝ දෙනකු බලන්නේ සැක සංකා සහගතවයි. එක් අද්භූතයකින් තවත් අත්භූතයක් පැහැදිලි කරන්නට යැම එතරම් නුවණක්කාර දෙයක් නො වීම මීට හේතුවයි.
කෙසේවෙතත් මනස මඟින් ක්වොන්ටම් ලෝකයට එල්ල වන බලපෑම නම් හුදු අදහසක් පමණක් වන්නේ නැහැ. බොහෝ කාලයක් තිස්සේ බටහිර විද්යාව මනස හා භෞතික ලෝකය සලකනු ලැබුවේ අන්ත දෙකක ඇති දෙයක් ලෙසයි. මනස මඟින් භෞතික ලෝකයට බලපෑම් එල්ල වීම හුදු මිථ්යා අදහසක් ලෙසටයි පොදුවේ පිළිගැනුණේ. නමුත් සම්භාව්ය භෞතික විද්යාවේ යුගය නිමා වී ක්වොන්ටම් භෞතික විද්යා යුගය ඇරඹෙන විට මේ තත්ත්වය වෙනස් වුණා. ක්වොන්ටම් විද්යාවේ මුල් යුගයේ දී මනස එය තුළට බලහත්කාරයෙන් ප්රවේශ වීම මනස පිළිබඳ ව නො සලකා කටයුතු කිරීමට පුරුදු ව සිටි භෞතික විද්යාඥයන් අපහසුතාවට පත් කළ කරුණක් වුණා.
ක්වොන්ටම් විද්යාව යනු එතෙක් මෙතෙක් අපේ ලෝකයේ ඇණ මුරිච්චි මට්ටම වන පරමාණුක හා උපපරමාණුක ලෝකය ක්රියාත්මක වන අන්දම පිළිබඳ විග්රහ කිරීමට අපට හමු වූ හොඳ ම ප්රවාදයයි. මේ ප්රවාදය හා ගැටගැසී ඇති සමහර විට වඩාත් ම ප්රකට ම අද්භූතය නම් ක්වොන්ටම් පරීක්ෂණයක ප්රතිඵලය එයට සහභාගි කරගැනෙන අංශුවල ගුණ, මැනීම හෝ නො මැනීම මත, එසේත් නැතිනම් නිරීක්ෂණය කිරීම හෝ නො කිරීම මත වෙනස් වීම විය හැකියි.
ක්වොන්ටම් ප්රවාදයේ මුල් යුගයේ පුරෝගාමීන් මේ 'නිරීක්ෂකයාගේ බලපෑම' පිළිබඳ ව මුල් වරට සොයාගත් විට එය ඔවුන් ව දැඩි ලෙස කැළඹීමට ලක් කිරීමට හේතුවක් වුණා. ඒ, විද්යාව සම්බන්ධයෙන් ගත් කල පවතින ප්රධාන ම උපකල්පනයක් වන, අප පැවතුණ ද නැත ද අපෙන් තොර ව ලෝකයක් පවතින බවට වන අදහස ඉන් අභියෝගයට ලක් වීමයි. ලෝකය පවතින අන්දම, අප එය දෙස බලන්නේ ද යන්න මත හෝ අප ඒ දෙස බලන ආකාරය මත වෙනස් වන්නේ නම් යථාර්ථය යන්නෙන් අප අදහස් කරන්නේ සත්ය වශයෙන් ම කුමක් ද යන ගැටලුව පැනනඟිනවා.
මේ තත්ත්වය තුළ සමහර පර්යේෂකයන් නිගමනය කළේ වාස්තවිකත්වය (objectivity) හුදු මායාවක් පමණක් බවයි. එමෙන් ම විඥනය ක්වොන්ටම් ප්රවාදය තුළ ප්රධාන කාර්යයක් රඟ දැක්විය යුතු බව ඔවුන්ගේ අදහස වූවා. අනෙක් අයට එය නිර්මාණය කළේ උභතෝකෝටිකයක්. සුප්රකට විද්යාඥ අයින්ස්ටයින්ට පවා මේ තත්ත්වය විශ්වාස කරගත හැකි වූයේ නැහැ. වරක් ඔහු ප්රශ්න කර තිබුණේ එසේ නම් සඳ පවතින්නේ එය දෙස බලන විට පමණක් ද යන්නයි.
අද සමහර භෞතික විද්යාඥයන්, විඥනය ක්වොන්ටම් යාන්ත්රණයට බලපෑම් කරන්නේ ද නො කරන්නේ ද යන්න පිළිබඳ ව පමණක් නො ව එය ක්වොන්ටම් යාන්ත්රණයේ ප්රතිඵලයක් ලෙස පැනනඟින්නක් ද යන්න ගැනත් සැක පහළ කරනවා. ඔවුන් කල්පනා කරන අන්දමට මොළය ක්රියාත්මක වන්නේ කෙලෙස ද යන්න හරි හැටි තේරුම්ගන්නට ක්වොන්ටම් ප්රවාදය අවශ්ය විය හැකියි.
ක්වොන්ටම් වස්තූන් එක්වර තැන් දෙකක තිබෙන අන්දමට ක්වොන්ටම් මොළයට ද එකිනෙකින් ස්වායත්ත අදහස් දෙකක් එකවර දැරිය හැකි ද? මෙවැනි අදහස් ඉතා ම සිත් ඇදගන්නාසුලුයි. අවසානයේ ක්වොන්ටම් භෞතික විද්යාව මනසේ ක්රියාකාරිත්වයට කිසිදු බලපෑමක් එල්ල නො කරන බව හෙළිදරව් විය හැකියි. කෙසේ නමුත් මනස මඟින් ක්වොන්ටම් යාන්ත්රණයට බලපෑම් එල්ල කරන බව නම් දැනට පැහැදිලි ව පෙනෙන්නට තිබෙනවා. අන් කිසිවක් නො වූවත් ක්වොන්ටම් ප්රවාද කෙතරම් අසාමාන්ය අන්දමින් අප ව සිතන්නට පොලඹවන්නේ ද යන්න මේ විභවයන් පෙන්වා දෙනවා.
ද්විත්ව සිදුරු පරීක්ෂණය
ක්වොන්ටම් විද්යාව තුළට මනසෙන් සිදු කෙරුණු ආක්රමණය පිළිබඳ ව හොඳ ම උදාහරණය වන්නේ ද්විත්ව සිදුරු පරීක්ෂණයයි (double-slit experiment). එකිනෙක සමීපයෙන් පවතින දික් සිදුරු දෙකක් සහිත තිරයක් හරහා ගමන් කරන දීප්තිමත් ආලෝක ධාරාවක් සහ එම තිරයට පිටුපසින් සිදුරු දෙකෙන් පැමිණෙන ආලෝකය පතිත වන පරිදි පවතින තවත් තිරයකින් මේ පර්යේෂණ ඇටවුම සමන්විතයි.
ක්වොන්ටම් ප්රවාදය මතු වන්නටත් බොහෝ කලකට පෙර සිට ම, වසර දෙ සියයක් පමණ තරම් කාලයක් තිස්සේ යමක් තරංගයක ගති ලක්ෂණ දරන බව තහවුරු කරගැනීමට යොදාගන්නා ලද්දේ මේ ද්විත්ව සිදුරු පරීක්ෂණයයි. ජල තරංග, ආලෝක තරංග වැනි ඕනෑ ම තරංගයක් සඳහා මේ පර්යේෂණය වලංගු වනවා. උදාහරණයක් ලෙස ආලෝකය ගනිමු. මේ ද්විත්ව සිදුර වෙත ආලෝක ධාරාවක් එල්ල කළ විට මේ සිදුරු දෙකෙන් පිටතට පැමිණෙන ආලෝක තරංග නැවත එකිනෙක හා අන්තර් ක්රියා කරනවා. තරංගවල මුදුන් දෙකක් හෝ නිම්න දෙකක් එකිනෙක මුණගැසුණු විට ඒවා අධිස්ථාපනය වී වර්ධනය වන අතර මුදුනක් හා නිම්නයක් එකිනෙක මුණගැසුණු විට එය එකිනෙක අවලංගු කර දමනවා. මේ සංසිද්ධිය හැඳින්වෙන්නේ විවර්තනය (Diffraction) නමින්. මේ හරහා අවසානයේ තිරය මත මාරුවෙන් මාරුවට දීප්තිමත් හා අඳුරු පටිවලින් සමන්විත නිරෝධන රටාවක් (interference pattern) නිර්මාණය වන අතර එය තිරය මත පතිත වන, ආලෝක තීරු සමූහයකින් හඳුනාගත හැකියි.
ජල තරංග හෝ ආලෝක තරංග මෙන් ම පරමාණුවල උප කොටස් වන ඉලෙක්ට්රොaන වැනි ක්වොන්ටම් අංශු ධාරාවක් සඳහා ද මේ ද්විත්ව සිදුරු පර්යේෂණය යොදාගත හැකියි. අපේ සහජ ඥනය මේවා අංශු ලෙස හැසිරෙතැයි බලාපොරොත්තු වුවත් ඊට ප්රතිවිරුද්ධ ව මේ අංශු, තරංගයක් ලෙස ද හැසිරෙනවා. එනම් මෙවැනි අංශු ධාරාවක් ද්විත්ව සිදුරු ඇටවුම තුළින් යෑවූ විට නිරෝධන රටාවන් ඇති වන අතර අංශු එකිනෙක හා ගැටී විවර්තනය වී, මේ රටාව ඇති වන්නට ඇතැයි සැලකෙනවා.
දැන් මේ ක්වොන්ටම් අංශු ධාරාවක් ලෙස නො ව එකකට පසු එකක් ලෙස එක බැගින් ද්විත්ව සිදුරු වෙත යොමු කරන අවස්ථාවක් සලකමු. එවිට එම තනි අංශුවට අන්තර් ක්රියා කිරීමට වෙනත් කිසි ම අංශුවක් නොමැති බැවින් සිදුරු දෙක හරහා යනවා නම් ඒ දෙකෙන් එක් සිදුරක් තුළින් කෙළින් ම යා යුතුයි. එසේ නම් යම් කිසි කාලයකට පසු බැලූ විට තිරය මත තිබිය යුතු වන්නේ ද්විත්ව සිදුරට සමරූපී ව ඇති වූ තීරු දෙකකින් පමණක් යුතු වූ රටාවක්.
එහෙත් ප්රායෝගික ව මේ පරීක්ෂණය කර බැලූ විට සත්ය වශයෙන් ම සිදු වන්නේ මෙයට හාත්පසින් ම වෙනස් දෙයක්. අංශුවෙන් අංශුව යවා බැලුව ද අවසානයේ තිරය මත නිරෝධන රටාවක් ඇති වී පවතිනු දැකිය හැකියි.
මේ අසාමාන්ය ප්රතිඵලය පැහැදිලි කළ හැක්කේ සැම අංශුවක් ම එක්වර ම සිදුරු දෙක හරහා යන බවත්, තමා සමඟ ම අන්තර් ක්රියා කරන බවටත් සැලකීමෙන් පමණයි. මෙලෙස එක ම අංශුව එකවර තැන් දෙකක තිබීම ක්වොන්ටම් විද්යාවේ හඳුන්වන්නේ අධිස්ථාපන පිහිටුම (superposition state) ලෙසයි. මෙය සාමාන්ය ලෝකයේ සිදු වනවා දැකිය නො හැකි, ක්වොන්ටම් ලෝකයේ පමණක් සිදු වන අංශුවල අද්භූත හැසිරීමක්.
කෙසේ නමුත් ඇත්ත වශයෙන් ම අද්භූත දෙය සිදු වන්නේ මින් ඉදිරියටයි
ද්විත්ව සිදුර ආසන්නයේ දී මෙලෙස තනි තනි ව යවනු ලබන අංශු හැසිරෙන්නේ කුමන ආකාරයකින් දැයි හරියට ම සෙවීම සඳහා අපට ද්විත්ව සිදුරු ආසන්නයේ අනාවරකයක් (detector) තැබිය හැකියි. එමඟින් යම් නිශ්චිත ක්වොන්ටම් අංශුවක් සිදුරු දෙක හරහා යන්නේ ද, එසේ නම් ඒ කුමන සිදුර හරහා ද යන්න නිශ්චිත ව දැනගත හැකියි. තනි ව එකිනෙක පසුපසින් යෑවෙන අංශු හරහා නිරෝධන රටා ඇති වීමේ අබිරහසට යම් පැහැදිලි කරගැනීමක් මෙලෙස අනාවාරක සවි කිරීමෙන් සපයාගැනීමට හැකි විය යුතුයි.
කෙසේ නමුත් පවතින පටලැවිල්ල පැහැදිලි කරගැනීමට මෙලෙස අනාවරක සවි කර මේ පරීක්ෂණය පැවැත්වූ විට ලැබෙන්නේ ඊටත් වඩා හිස අවුල් කරවනසුලු ප්රතිඵලයක්. එලෙස අනාවරක සවි කර මේ පර්යේෂණය පැවැත්වූ විට නිරෝධන රටාව නැති වී ගොස් තීරු දෙකක් පමණක් තිරය මත දිස් වනවා. මින් අදහස් වන්නේ අනාවරක සවි කළ විගස ක්වොන්ටම් අංශු ලෙස හැසිරෙන්නට පටන්ගන්නා බවයි. ඒ අනුව අංශුවක ගමන් මාර්ගයට කිසිදු බාධාවක් නො කර එය නිරීක්ෂණය කිරීමට කටයුතු කිරීමෙන් පමණක් එම අංශුව හැසිරෙන අන්දමට බලපෑම් එල්ල වන බව මින් පෙනී යනවා.
ක්වොන්ටම් විද්යාවේ පුරෝගාමියකු වූ නීල්ස් බෝර් සමඟ වැඩ කළ භෞතික විද්යාඥයකු වන Pascual Jordan මේ සංසිද්ධිය විස්තර කරන්නේ මේ ආකාරයටයි. "නිරීක්ෂණයන් හරහා, ගැනීමට නියමිත මිනුමට බාධා වනවා පමණක් නො ව ඒ හරහා මිනුම නිෂ්පාදනය වනවා. අපගේ නිරීක්ෂණය හරහා ක්වොන්ටම් අංශුවකට යම් නිශ්චිත පිහිටුමක් ගැනීමට බලපෑම් එල්ල කරනවා. වෙනත් ආකාරයකින් කිව හොත් අප ගන්නා මිනුම්වල ප්රතිඵල නිශ්චය කරන්නේ ද අප විසින් මයි."
ෙෂ්රාaඩිංගර්ගේ පූසා සහ තවත් කතා
ද්විත්ව සිදුරු පරීක්ෂණය
දහ අටවැනි සියවසේ මුල් ගණන්වල බොහෝ විද්යාඥයන් විශ්වාස කළේ ආලෝකය අංශුවලින් සැකසුණු දෙයක් බවයි. එහෙත් බ්රිතාන්ය විද්යාඥයකු වූ Thomas Young එය තරංගයක් විය හැකි යෑයි විශ්වාස කළ අතර එය තහවුරු කර දැක්වීමට පර්යේෂණයක් ගැන කල්පනා කළේ ය. ද්විත්ව සිදුරු පරීක්ෂණය බිහි වන්නේ එහි ප්රතිඵලයක් ලෙසිනි. ඔහු ලෝහ තහඩුවක කුඩා සිදුරු දෙකක් කපා එහි පිටුපසින් තිරයක් තබා ඒ සිදුරු දෙක මතට ආලෝක කදම්බයක් එල්ල කළේ ය. ආලෝකය අංශු වශයෙන් පවතින්නක් නම් එය තිරය මත, සිදුරු දෙකට සමපාත ආලෝක තීරු දෙකක රටාවක් ඇති කළ යුතු ය. එහෙත් එය ඒ වෙනුවට ඇති කළේ තරංගවලින් ඇති වන අන්දමේ නිරෝධන රටාවකි. එමඟින් ආලෝකය තරංගයකැයි 1801 දී ඔහු පෙන්වා සිටියේ ය.
අංශු තරංග ද්වෛතය
Albert Einstein" Louis de Broglie ඇතුළු තවත් පර්යේෂකයන් විසින් පසුකාලීන ව සොයාගන්නා ලද්දේ සැම වස්තුවකට ම අංශුමය මෙන් ම තරංගමය ගුණ ද පවතින බවයි. මේස, පුටු ආදි විශාල වස්තුවල මේ තරංගමය ස්වරූපය ප්රකට නො වන අතර ඉලෙක්ට්රොaන, ෆොaටෝන වැනි ක්වොන්ටම් පරිමාණයේ වස්තුවල මේ තරංගමය හා අංශුමය හැසිරීම් දැකිය හැකි ය. ඉලෙක්ට්රොaන සඳහා දවිත්ව සිදුරු පරීක්ෂණයේ දී අංශුවක් ලෙස පිට වන ඉලෙක්ට්රොaනය ද්විත්ව සිදුර අසල දී තරංගයක් ලෙස ක්රියා කර නිරෝධන රටා ඇති කරන්නේ මේ ස්වභාවය නිසාවෙනි.
සම්භාවිතා තරංග
ක්වොන්ටම් විද්යාවේ තවත් ඉදිරියට යන විට මේ තරංග - අංශු හැසිරීම වඩාත් වෙනස් ආකාරයකට අර්ථ දැක්වෙයි. මේ සංකල්ප මනසින් චිත්රණය කරගැනීම තරමක් අපහසු ය. එයට අනුව ඉලෙක්ට්රොaනයක් චලනය වන විට යම් කිසි නිශ්චිත මොහොතක දී එය තරංගයක් හෝ අංශුවක් හෝ ලෙස හැසිරෙනවා යෑයි කීම කළ නොහැකි ය. වඩාත් නිවැරැදි ව කිව හැක්කේ එය සම්භාවිතා තරංගයක් බවයි. එය එක්තරා අන්දමකින් විවිධ සම්භාවිතාවන් ගෙන් සමන්විත වලාවක් ලෙස සැලකිය හැකි ය.
වෙනත් ආකාරයකින් කිව හොත් යම්කිසි ඉලෙක්ට්රොaනයක චලිතය පිළිබඳ 'ඉලෙක්ට්රොaනය ඇත්තේ කොහි ද?' යන පැනය තවදුරටත් වලංගු නො වේ. ඒ වෙනුවට වඩාත් නිවැරැදි ව ඇසිය හැකි පැනය නම්, යම් කිසි ස්ථානයක ඉලෙක්ට්රොaනය තිබිය හැකි වීමේ සම්භාවිතාව කුමක් ද?' යන්නයි. ඔස්ටි්රයානු භෞතික විද්යාඥ Erwin Schrödinger මේ සම්භාවිතාව සෙවිය හැකි ගණිතමය අර්ථ දැක්වීමක් ඉදිරිපත් කළේ ය. අපට ද්විත්ව සිදුරු පරීක්ෂණයේ දී කිසියම් ඉලෙක්ට්රොaනයක් ද්විත්ව සිදුර පසු කර ගොස් තිරය මත පතිත වන්නේ කොතැන දැයි නිශ්චිත ව කිව නොහැකි මුත් ෙෂ්රාaඩිංගර්ගේ සමීකරණ නමින් හැඳින්වෙන මේ සමීකරණ හරහා එය යම් තැනක පතිත වීමට ඇති සම්භාවිතාව කුමක් දැයි ගණනය කළ හැකි ය.
අධිස්ථාපනය හා ෙෂ්රාaඩිංගර්ගේ පූසා
මෙලෙස ඉලෙක්ට්රොaනය සම්භාවිතා තරංගයක් මෙන් චලනය වන අතර එය එක වර ද්විත්ව සිදුරේ එක් සිදුරකින්, සිදුරු දෙකෙන් ම ගමන් කිරීමට මෙන් ම එක් සිදුරකින් හෝ ගමන් නො කර තිබීමටත් හැකියාව ඇත. මෙය අපේ සාම්ප්රදායික සංකල්පවලට පහසුවෙන් ග්රහණය කරගත නොහැකි ක්වොන්ටම් ලෝකයේ අරුම පුදුම හැසිරීමකි. කෙසේ වෙතත් අප ඒ පිළිබඳ ව නිරීක්ෂණය කිරීමට උත්සාහ කරත් ම එම සම්භාවිතා වලාව බිඳ වැටී එක් නිශ්චිත මාවතක් බවට පත් වේ.
මෙය පැහැදිලි කිරීම සඳහා Schrödinger සිතිවිලි පරීක්ෂණයක් ඉදිරිපත් කළ අතර 'ෙෂ්රාaඩිංගර්ගේ පූසා' (Schrödinger's Cat) ලෙස ප්රකට වී ඇත්තේ මේ පරීක්ෂණයයි. එයට අනුව සීල් තබා ඇති පෙට්ටියක් තුළ පූසකු දමා ඇති අතර එය තුළ විකිරණශීලී ද්රව්යයක් හා විකිරණ මානයක් සමඟ උග්ර විෂක් අඩංගු භාජනයක් තබා ඇත. මේ විකිරණ මානයට මිටියක් සවි කර ඇති අතර යම් කිසි මොහොතක විකිරණයක් සංවේදනය වුව හොත් එමඟින් මිටිය පහළට වැටී විෂ අඩංගු භාජනය බිඳ දැමෙයි. එවිට පූසා ක්ෂණික ව මිය යයි. මේ විකිරණශීලී ද්රව්ය ප්රමාණය ඉතා කුඩා වන අතර පැයක් ඇතුළත එමඟින් විකිරණයක් නිකුත් වීමේ හැකියාව 50ට 50 වෙයි. ෙෂ්රාaඩිංගර් පෙන්වා දෙන්නේ කිසිවකු පෙට්ටිය විවෘත කර පද්ධතිය නිරීක්ෂණය කරන තුරු පූසා සිටින්නේ ජීවත් ව ද මිය ගොස් ද යන්න නිශ්චිත ව කීම කෙලෙසක වත් කළ නොහැකි බවයි. ඒ අනුව ඒ වන තුරු සැලකිය හැක්කේ පූසා සියයට පනහක් ජීවත් ව සිටින හා සියයට පනහක් මිය ගොස් සිටින අධිස්ථාපනය වූ තත්ත්වයක පවතින බවටයි. එක වර මිය ගොස් සහ ජීවත් ව සිටින පූසකු සත්ය වශයෙන් ම අප ජීවත් වන මහේක්ෂ ලෝකයේ සොයාගත නොහැකි වුවත් ක්වොන්ටම් පරිමාණයේ ක්ෂqද්ර ලෝකයේ මෙවැනි සිදුවීම් සාමාන්ය පිළිගත් යථාර්ථයයි.
Philip Ball විසින් BBC - Earth වෙනුවෙන් ලියන ලද ලිපියක් ඇසුරෙනි.
දමිත නිපුණජිත්
(විදුසර සගරාව)
සමහර විද්යාඥයන් අප දැනටමත් විඥනය යනු කුමක් දැයි දන්නා බව විශ්වාස කරනවා. සමහරුන් පවසන්නේ එය හුදු මායාවක් පමණක් බවයි. එහෙත් බොහෝ දෙනකුගේ අදහසට අනුව මනස උපදින්නේ කෙලෙස ද යන්න ගැන අප තවමත් කිසිසේත් ම අවබෝධ කරගෙන නැහැ. විඥනය පිළිබඳ මේ නො විසඳුණු ප්රහේලිකාව සමහර පර්යේෂකයන් ක්වොන්ටම් විද්යාව උපයෝගී කරගෙන පැහැදිලි කරන්නට උත්සාහ කරනු දැකිය හැකියි. එහෙත් ඒ ප්රයත්නය දෙස බොහෝ දෙනකු බලන්නේ සැක සංකා සහගතවයි. එක් අද්භූතයකින් තවත් අත්භූතයක් පැහැදිලි කරන්නට යැම එතරම් නුවණක්කාර දෙයක් නො වීම මීට හේතුවයි.
කෙසේවෙතත් මනස මඟින් ක්වොන්ටම් ලෝකයට එල්ල වන බලපෑම නම් හුදු අදහසක් පමණක් වන්නේ නැහැ. බොහෝ කාලයක් තිස්සේ බටහිර විද්යාව මනස හා භෞතික ලෝකය සලකනු ලැබුවේ අන්ත දෙකක ඇති දෙයක් ලෙසයි. මනස මඟින් භෞතික ලෝකයට බලපෑම් එල්ල වීම හුදු මිථ්යා අදහසක් ලෙසටයි පොදුවේ පිළිගැනුණේ. නමුත් සම්භාව්ය භෞතික විද්යාවේ යුගය නිමා වී ක්වොන්ටම් භෞතික විද්යා යුගය ඇරඹෙන විට මේ තත්ත්වය වෙනස් වුණා. ක්වොන්ටම් විද්යාවේ මුල් යුගයේ දී මනස එය තුළට බලහත්කාරයෙන් ප්රවේශ වීම මනස පිළිබඳ ව නො සලකා කටයුතු කිරීමට පුරුදු ව සිටි භෞතික විද්යාඥයන් අපහසුතාවට පත් කළ කරුණක් වුණා.
ක්වොන්ටම් විද්යාව යනු එතෙක් මෙතෙක් අපේ ලෝකයේ ඇණ මුරිච්චි මට්ටම වන පරමාණුක හා උපපරමාණුක ලෝකය ක්රියාත්මක වන අන්දම පිළිබඳ විග්රහ කිරීමට අපට හමු වූ හොඳ ම ප්රවාදයයි. මේ ප්රවාදය හා ගැටගැසී ඇති සමහර විට වඩාත් ම ප්රකට ම අද්භූතය නම් ක්වොන්ටම් පරීක්ෂණයක ප්රතිඵලය එයට සහභාගි කරගැනෙන අංශුවල ගුණ, මැනීම හෝ නො මැනීම මත, එසේත් නැතිනම් නිරීක්ෂණය කිරීම හෝ නො කිරීම මත වෙනස් වීම විය හැකියි.
ක්වොන්ටම් ප්රවාදයේ මුල් යුගයේ පුරෝගාමීන් මේ 'නිරීක්ෂකයාගේ බලපෑම' පිළිබඳ ව මුල් වරට සොයාගත් විට එය ඔවුන් ව දැඩි ලෙස කැළඹීමට ලක් කිරීමට හේතුවක් වුණා. ඒ, විද්යාව සම්බන්ධයෙන් ගත් කල පවතින ප්රධාන ම උපකල්පනයක් වන, අප පැවතුණ ද නැත ද අපෙන් තොර ව ලෝකයක් පවතින බවට වන අදහස ඉන් අභියෝගයට ලක් වීමයි. ලෝකය පවතින අන්දම, අප එය දෙස බලන්නේ ද යන්න මත හෝ අප ඒ දෙස බලන ආකාරය මත වෙනස් වන්නේ නම් යථාර්ථය යන්නෙන් අප අදහස් කරන්නේ සත්ය වශයෙන් ම කුමක් ද යන ගැටලුව පැනනඟිනවා.
මේ තත්ත්වය තුළ සමහර පර්යේෂකයන් නිගමනය කළේ වාස්තවිකත්වය (objectivity) හුදු මායාවක් පමණක් බවයි. එමෙන් ම විඥනය ක්වොන්ටම් ප්රවාදය තුළ ප්රධාන කාර්යයක් රඟ දැක්විය යුතු බව ඔවුන්ගේ අදහස වූවා. අනෙක් අයට එය නිර්මාණය කළේ උභතෝකෝටිකයක්. සුප්රකට විද්යාඥ අයින්ස්ටයින්ට පවා මේ තත්ත්වය විශ්වාස කරගත හැකි වූයේ නැහැ. වරක් ඔහු ප්රශ්න කර තිබුණේ එසේ නම් සඳ පවතින්නේ එය දෙස බලන විට පමණක් ද යන්නයි.
අද සමහර භෞතික විද්යාඥයන්, විඥනය ක්වොන්ටම් යාන්ත්රණයට බලපෑම් කරන්නේ ද නො කරන්නේ ද යන්න පිළිබඳ ව පමණක් නො ව එය ක්වොන්ටම් යාන්ත්රණයේ ප්රතිඵලයක් ලෙස පැනනඟින්නක් ද යන්න ගැනත් සැක පහළ කරනවා. ඔවුන් කල්පනා කරන අන්දමට මොළය ක්රියාත්මක වන්නේ කෙලෙස ද යන්න හරි හැටි තේරුම්ගන්නට ක්වොන්ටම් ප්රවාදය අවශ්ය විය හැකියි.
ක්වොන්ටම් වස්තූන් එක්වර තැන් දෙකක තිබෙන අන්දමට ක්වොන්ටම් මොළයට ද එකිනෙකින් ස්වායත්ත අදහස් දෙකක් එකවර දැරිය හැකි ද? මෙවැනි අදහස් ඉතා ම සිත් ඇදගන්නාසුලුයි. අවසානයේ ක්වොන්ටම් භෞතික විද්යාව මනසේ ක්රියාකාරිත්වයට කිසිදු බලපෑමක් එල්ල නො කරන බව හෙළිදරව් විය හැකියි. කෙසේ නමුත් මනස මඟින් ක්වොන්ටම් යාන්ත්රණයට බලපෑම් එල්ල කරන බව නම් දැනට පැහැදිලි ව පෙනෙන්නට තිබෙනවා. අන් කිසිවක් නො වූවත් ක්වොන්ටම් ප්රවාද කෙතරම් අසාමාන්ය අන්දමින් අප ව සිතන්නට පොලඹවන්නේ ද යන්න මේ විභවයන් පෙන්වා දෙනවා.
ද්විත්ව සිදුරු පරීක්ෂණය
ක්වොන්ටම් විද්යාව තුළට මනසෙන් සිදු කෙරුණු ආක්රමණය පිළිබඳ ව හොඳ ම උදාහරණය වන්නේ ද්විත්ව සිදුරු පරීක්ෂණයයි (double-slit experiment). එකිනෙක සමීපයෙන් පවතින දික් සිදුරු දෙකක් සහිත තිරයක් හරහා ගමන් කරන දීප්තිමත් ආලෝක ධාරාවක් සහ එම තිරයට පිටුපසින් සිදුරු දෙකෙන් පැමිණෙන ආලෝකය පතිත වන පරිදි පවතින තවත් තිරයකින් මේ පර්යේෂණ ඇටවුම සමන්විතයි.
ක්වොන්ටම් ප්රවාදය මතු වන්නටත් බොහෝ කලකට පෙර සිට ම, වසර දෙ සියයක් පමණ තරම් කාලයක් තිස්සේ යමක් තරංගයක ගති ලක්ෂණ දරන බව තහවුරු කරගැනීමට යොදාගන්නා ලද්දේ මේ ද්විත්ව සිදුරු පරීක්ෂණයයි. ජල තරංග, ආලෝක තරංග වැනි ඕනෑ ම තරංගයක් සඳහා මේ පර්යේෂණය වලංගු වනවා. උදාහරණයක් ලෙස ආලෝකය ගනිමු. මේ ද්විත්ව සිදුර වෙත ආලෝක ධාරාවක් එල්ල කළ විට මේ සිදුරු දෙකෙන් පිටතට පැමිණෙන ආලෝක තරංග නැවත එකිනෙක හා අන්තර් ක්රියා කරනවා. තරංගවල මුදුන් දෙකක් හෝ නිම්න දෙකක් එකිනෙක මුණගැසුණු විට ඒවා අධිස්ථාපනය වී වර්ධනය වන අතර මුදුනක් හා නිම්නයක් එකිනෙක මුණගැසුණු විට එය එකිනෙක අවලංගු කර දමනවා. මේ සංසිද්ධිය හැඳින්වෙන්නේ විවර්තනය (Diffraction) නමින්. මේ හරහා අවසානයේ තිරය මත මාරුවෙන් මාරුවට දීප්තිමත් හා අඳුරු පටිවලින් සමන්විත නිරෝධන රටාවක් (interference pattern) නිර්මාණය වන අතර එය තිරය මත පතිත වන, ආලෝක තීරු සමූහයකින් හඳුනාගත හැකියි.
ජල තරංග හෝ ආලෝක තරංග මෙන් ම පරමාණුවල උප කොටස් වන ඉලෙක්ට්රොaන වැනි ක්වොන්ටම් අංශු ධාරාවක් සඳහා ද මේ ද්විත්ව සිදුරු පර්යේෂණය යොදාගත හැකියි. අපේ සහජ ඥනය මේවා අංශු ලෙස හැසිරෙතැයි බලාපොරොත්තු වුවත් ඊට ප්රතිවිරුද්ධ ව මේ අංශු, තරංගයක් ලෙස ද හැසිරෙනවා. එනම් මෙවැනි අංශු ධාරාවක් ද්විත්ව සිදුරු ඇටවුම තුළින් යෑවූ විට නිරෝධන රටාවන් ඇති වන අතර අංශු එකිනෙක හා ගැටී විවර්තනය වී, මේ රටාව ඇති වන්නට ඇතැයි සැලකෙනවා.
දැන් මේ ක්වොන්ටම් අංශු ධාරාවක් ලෙස නො ව එකකට පසු එකක් ලෙස එක බැගින් ද්විත්ව සිදුරු වෙත යොමු කරන අවස්ථාවක් සලකමු. එවිට එම තනි අංශුවට අන්තර් ක්රියා කිරීමට වෙනත් කිසි ම අංශුවක් නොමැති බැවින් සිදුරු දෙක හරහා යනවා නම් ඒ දෙකෙන් එක් සිදුරක් තුළින් කෙළින් ම යා යුතුයි. එසේ නම් යම් කිසි කාලයකට පසු බැලූ විට තිරය මත තිබිය යුතු වන්නේ ද්විත්ව සිදුරට සමරූපී ව ඇති වූ තීරු දෙකකින් පමණක් යුතු වූ රටාවක්.
එහෙත් ප්රායෝගික ව මේ පරීක්ෂණය කර බැලූ විට සත්ය වශයෙන් ම සිදු වන්නේ මෙයට හාත්පසින් ම වෙනස් දෙයක්. අංශුවෙන් අංශුව යවා බැලුව ද අවසානයේ තිරය මත නිරෝධන රටාවක් ඇති වී පවතිනු දැකිය හැකියි.
මේ අසාමාන්ය ප්රතිඵලය පැහැදිලි කළ හැක්කේ සැම අංශුවක් ම එක්වර ම සිදුරු දෙක හරහා යන බවත්, තමා සමඟ ම අන්තර් ක්රියා කරන බවටත් සැලකීමෙන් පමණයි. මෙලෙස එක ම අංශුව එකවර තැන් දෙකක තිබීම ක්වොන්ටම් විද්යාවේ හඳුන්වන්නේ අධිස්ථාපන පිහිටුම (superposition state) ලෙසයි. මෙය සාමාන්ය ලෝකයේ සිදු වනවා දැකිය නො හැකි, ක්වොන්ටම් ලෝකයේ පමණක් සිදු වන අංශුවල අද්භූත හැසිරීමක්.
කෙසේ නමුත් ඇත්ත වශයෙන් ම අද්භූත දෙය සිදු වන්නේ මින් ඉදිරියටයි
ද්විත්ව සිදුර ආසන්නයේ දී මෙලෙස තනි තනි ව යවනු ලබන අංශු හැසිරෙන්නේ කුමන ආකාරයකින් දැයි හරියට ම සෙවීම සඳහා අපට ද්විත්ව සිදුරු ආසන්නයේ අනාවරකයක් (detector) තැබිය හැකියි. එමඟින් යම් නිශ්චිත ක්වොන්ටම් අංශුවක් සිදුරු දෙක හරහා යන්නේ ද, එසේ නම් ඒ කුමන සිදුර හරහා ද යන්න නිශ්චිත ව දැනගත හැකියි. තනි ව එකිනෙක පසුපසින් යෑවෙන අංශු හරහා නිරෝධන රටා ඇති වීමේ අබිරහසට යම් පැහැදිලි කරගැනීමක් මෙලෙස අනාවාරක සවි කිරීමෙන් සපයාගැනීමට හැකි විය යුතුයි.
කෙසේ නමුත් පවතින පටලැවිල්ල පැහැදිලි කරගැනීමට මෙලෙස අනාවරක සවි කර මේ පරීක්ෂණය පැවැත්වූ විට ලැබෙන්නේ ඊටත් වඩා හිස අවුල් කරවනසුලු ප්රතිඵලයක්. එලෙස අනාවරක සවි කර මේ පර්යේෂණය පැවැත්වූ විට නිරෝධන රටාව නැති වී ගොස් තීරු දෙකක් පමණක් තිරය මත දිස් වනවා. මින් අදහස් වන්නේ අනාවරක සවි කළ විගස ක්වොන්ටම් අංශු ලෙස හැසිරෙන්නට පටන්ගන්නා බවයි. ඒ අනුව අංශුවක ගමන් මාර්ගයට කිසිදු බාධාවක් නො කර එය නිරීක්ෂණය කිරීමට කටයුතු කිරීමෙන් පමණක් එම අංශුව හැසිරෙන අන්දමට බලපෑම් එල්ල වන බව මින් පෙනී යනවා.
ක්වොන්ටම් විද්යාවේ පුරෝගාමියකු වූ නීල්ස් බෝර් සමඟ වැඩ කළ භෞතික විද්යාඥයකු වන Pascual Jordan මේ සංසිද්ධිය විස්තර කරන්නේ මේ ආකාරයටයි. "නිරීක්ෂණයන් හරහා, ගැනීමට නියමිත මිනුමට බාධා වනවා පමණක් නො ව ඒ හරහා මිනුම නිෂ්පාදනය වනවා. අපගේ නිරීක්ෂණය හරහා ක්වොන්ටම් අංශුවකට යම් නිශ්චිත පිහිටුමක් ගැනීමට බලපෑම් එල්ල කරනවා. වෙනත් ආකාරයකින් කිව හොත් අප ගන්නා මිනුම්වල ප්රතිඵල නිශ්චය කරන්නේ ද අප විසින් මයි."
ෙෂ්රාaඩිංගර්ගේ පූසා සහ තවත් කතා
ද්විත්ව සිදුරු පරීක්ෂණය
දහ අටවැනි සියවසේ මුල් ගණන්වල බොහෝ විද්යාඥයන් විශ්වාස කළේ ආලෝකය අංශුවලින් සැකසුණු දෙයක් බවයි. එහෙත් බ්රිතාන්ය විද්යාඥයකු වූ Thomas Young එය තරංගයක් විය හැකි යෑයි විශ්වාස කළ අතර එය තහවුරු කර දැක්වීමට පර්යේෂණයක් ගැන කල්පනා කළේ ය. ද්විත්ව සිදුරු පරීක්ෂණය බිහි වන්නේ එහි ප්රතිඵලයක් ලෙසිනි. ඔහු ලෝහ තහඩුවක කුඩා සිදුරු දෙකක් කපා එහි පිටුපසින් තිරයක් තබා ඒ සිදුරු දෙක මතට ආලෝක කදම්බයක් එල්ල කළේ ය. ආලෝකය අංශු වශයෙන් පවතින්නක් නම් එය තිරය මත, සිදුරු දෙකට සමපාත ආලෝක තීරු දෙකක රටාවක් ඇති කළ යුතු ය. එහෙත් එය ඒ වෙනුවට ඇති කළේ තරංගවලින් ඇති වන අන්දමේ නිරෝධන රටාවකි. එමඟින් ආලෝකය තරංගයකැයි 1801 දී ඔහු පෙන්වා සිටියේ ය.
අංශු තරංග ද්වෛතය
Albert Einstein" Louis de Broglie ඇතුළු තවත් පර්යේෂකයන් විසින් පසුකාලීන ව සොයාගන්නා ලද්දේ සැම වස්තුවකට ම අංශුමය මෙන් ම තරංගමය ගුණ ද පවතින බවයි. මේස, පුටු ආදි විශාල වස්තුවල මේ තරංගමය ස්වරූපය ප්රකට නො වන අතර ඉලෙක්ට්රොaන, ෆොaටෝන වැනි ක්වොන්ටම් පරිමාණයේ වස්තුවල මේ තරංගමය හා අංශුමය හැසිරීම් දැකිය හැකි ය. ඉලෙක්ට්රොaන සඳහා දවිත්ව සිදුරු පරීක්ෂණයේ දී අංශුවක් ලෙස පිට වන ඉලෙක්ට්රොaනය ද්විත්ව සිදුර අසල දී තරංගයක් ලෙස ක්රියා කර නිරෝධන රටා ඇති කරන්නේ මේ ස්වභාවය නිසාවෙනි.
සම්භාවිතා තරංග
ක්වොන්ටම් විද්යාවේ තවත් ඉදිරියට යන විට මේ තරංග - අංශු හැසිරීම වඩාත් වෙනස් ආකාරයකට අර්ථ දැක්වෙයි. මේ සංකල්ප මනසින් චිත්රණය කරගැනීම තරමක් අපහසු ය. එයට අනුව ඉලෙක්ට්රොaනයක් චලනය වන විට යම් කිසි නිශ්චිත මොහොතක දී එය තරංගයක් හෝ අංශුවක් හෝ ලෙස හැසිරෙනවා යෑයි කීම කළ නොහැකි ය. වඩාත් නිවැරැදි ව කිව හැක්කේ එය සම්භාවිතා තරංගයක් බවයි. එය එක්තරා අන්දමකින් විවිධ සම්භාවිතාවන් ගෙන් සමන්විත වලාවක් ලෙස සැලකිය හැකි ය.
වෙනත් ආකාරයකින් කිව හොත් යම්කිසි ඉලෙක්ට්රොaනයක චලිතය පිළිබඳ 'ඉලෙක්ට්රොaනය ඇත්තේ කොහි ද?' යන පැනය තවදුරටත් වලංගු නො වේ. ඒ වෙනුවට වඩාත් නිවැරැදි ව ඇසිය හැකි පැනය නම්, යම් කිසි ස්ථානයක ඉලෙක්ට්රොaනය තිබිය හැකි වීමේ සම්භාවිතාව කුමක් ද?' යන්නයි. ඔස්ටි්රයානු භෞතික විද්යාඥ Erwin Schrödinger මේ සම්භාවිතාව සෙවිය හැකි ගණිතමය අර්ථ දැක්වීමක් ඉදිරිපත් කළේ ය. අපට ද්විත්ව සිදුරු පරීක්ෂණයේ දී කිසියම් ඉලෙක්ට්රොaනයක් ද්විත්ව සිදුර පසු කර ගොස් තිරය මත පතිත වන්නේ කොතැන දැයි නිශ්චිත ව කිව නොහැකි මුත් ෙෂ්රාaඩිංගර්ගේ සමීකරණ නමින් හැඳින්වෙන මේ සමීකරණ හරහා එය යම් තැනක පතිත වීමට ඇති සම්භාවිතාව කුමක් දැයි ගණනය කළ හැකි ය.
අධිස්ථාපනය හා ෙෂ්රාaඩිංගර්ගේ පූසා
මෙලෙස ඉලෙක්ට්රොaනය සම්භාවිතා තරංගයක් මෙන් චලනය වන අතර එය එක වර ද්විත්ව සිදුරේ එක් සිදුරකින්, සිදුරු දෙකෙන් ම ගමන් කිරීමට මෙන් ම එක් සිදුරකින් හෝ ගමන් නො කර තිබීමටත් හැකියාව ඇත. මෙය අපේ සාම්ප්රදායික සංකල්පවලට පහසුවෙන් ග්රහණය කරගත නොහැකි ක්වොන්ටම් ලෝකයේ අරුම පුදුම හැසිරීමකි. කෙසේ වෙතත් අප ඒ පිළිබඳ ව නිරීක්ෂණය කිරීමට උත්සාහ කරත් ම එම සම්භාවිතා වලාව බිඳ වැටී එක් නිශ්චිත මාවතක් බවට පත් වේ.
මෙය පැහැදිලි කිරීම සඳහා Schrödinger සිතිවිලි පරීක්ෂණයක් ඉදිරිපත් කළ අතර 'ෙෂ්රාaඩිංගර්ගේ පූසා' (Schrödinger's Cat) ලෙස ප්රකට වී ඇත්තේ මේ පරීක්ෂණයයි. එයට අනුව සීල් තබා ඇති පෙට්ටියක් තුළ පූසකු දමා ඇති අතර එය තුළ විකිරණශීලී ද්රව්යයක් හා විකිරණ මානයක් සමඟ උග්ර විෂක් අඩංගු භාජනයක් තබා ඇත. මේ විකිරණ මානයට මිටියක් සවි කර ඇති අතර යම් කිසි මොහොතක විකිරණයක් සංවේදනය වුව හොත් එමඟින් මිටිය පහළට වැටී විෂ අඩංගු භාජනය බිඳ දැමෙයි. එවිට පූසා ක්ෂණික ව මිය යයි. මේ විකිරණශීලී ද්රව්ය ප්රමාණය ඉතා කුඩා වන අතර පැයක් ඇතුළත එමඟින් විකිරණයක් නිකුත් වීමේ හැකියාව 50ට 50 වෙයි. ෙෂ්රාaඩිංගර් පෙන්වා දෙන්නේ කිසිවකු පෙට්ටිය විවෘත කර පද්ධතිය නිරීක්ෂණය කරන තුරු පූසා සිටින්නේ ජීවත් ව ද මිය ගොස් ද යන්න නිශ්චිත ව කීම කෙලෙසක වත් කළ නොහැකි බවයි. ඒ අනුව ඒ වන තුරු සැලකිය හැක්කේ පූසා සියයට පනහක් ජීවත් ව සිටින හා සියයට පනහක් මිය ගොස් සිටින අධිස්ථාපනය වූ තත්ත්වයක පවතින බවටයි. එක වර මිය ගොස් සහ ජීවත් ව සිටින පූසකු සත්ය වශයෙන් ම අප ජීවත් වන මහේක්ෂ ලෝකයේ සොයාගත නොහැකි වුවත් ක්වොන්ටම් පරිමාණයේ ක්ෂqද්ර ලෝකයේ මෙවැනි සිදුවීම් සාමාන්ය පිළිගත් යථාර්ථයයි.
Philip Ball විසින් BBC - Earth වෙනුවෙන් ලියන ලද ලිපියක් ඇසුරෙනි.
දමිත නිපුණජිත්
(විදුසර සගරාව)
Last edited:
