બ્રહ્માંડ આખું ક્વોન્ટમમય છે

ઉત્સવ

બ્રહ્માંડ દર્શન -ડો. જે. જે. રાવલ

અત્રે આપણે હયુ એવરેટનું કાર્ય અને જીવન વિષે જાણીશું. અહીં જે લખાયું છે તે તેમના મિત્રો અને તેના સંગીતકાર પુત્રની સાથે વાતચીત પરથી જાણવા મળ્યું છે.
પ્રશ્ર્ન એ છે કે આપણો સમાજ વિજ્ઞાન અને વિજ્ઞાનીઓનાં કાર્યને ક્યારે સમજતો થશે? મહાન વિજ્ઞાનીઓ પેદા કરવા નાના નાના યુવાન વિજ્ઞાનીઓને પણ પ્રોત્સાહન, હિંમત અને નાણાંની મદદ કરવાની જરૂર છે. નાના વિજ્ઞાનીઓ જ ભવિષ્યમાં મોટા વિજ્ઞાનીઓ બને છે. આ સત્ય અમેરિકા સમજી ગયું છે, માટે તો તેની દુનિયામાં દાદાગીરી ચાલે છે. અમેરિકાની નાસા સંસ્થા જ ચંદ્ર પર માનવી ઉતારી શકે છે, મંગળ પર અડધો ડઝન અંતરીક્ષયાનો ઉતારી શકે છે. હબલ સ્પેસ ટેલિસ્કોપને અંતરીક્ષમાં દશકાઓ સુધી તરતો રાખી શકે છે, જેમ્સવોટ, પાટકર સોલાર પ્રોબ જેવા અતિ મહત્ત્વાકાંક્ષી અંતરીક્ષયાનોને આકાશમાં પૃથ્વી ફરતે તરતા મૂકી તેમને ચલાવી શકે છે, આમ શા માટે? કેમ કે તે નાનાથી માંડી મોટા વિજ્ઞાનીઓને પ્રોત્સાહન અને નાણાં આપે છે. આપણા દેશમાં વિજ્ઞાન સંશોધન જેવું જોઈએ તેવું આગળ વધી શક્યું નથી, તેનો સર્વાંગી વિકાસ થયો નથી. તે માટે આપણે નવલોહિયાઓ તૈયાર કરવા પડશે. પ્રયોગો કરવામાં થોડાં નાણાં વેડફાય પણ ખરા, નહીં તો પ્રયોગ કહેવાય જ નહીં. એ નાણાં વેડફાયાં નથી હોતાં, તે પ્રયોગ કરનારાઓને ઘણું બધું શીખવાડી જાય છે, ગુપ્ત જ્ઞાન આપી જાય છે.
શોધ, નાની કે મોટી, તે શોધ હોય છે. ઘણીવાર નાની લાગતી શોધ ખૂબ જ મોટી શોધનું કારણ બને છે. પાણીની વરાળ (વાયુ)ને ઠંડી પાડીએ તો તે વળી પાછું પાણી બને છે. ઑક્સિજન વાયુને પણ પ્રવાહી બનાવી શકાય, હાઈડ્રોજન વાયુને પણ પ્રવાહી બનાવી શકાય, તેણે રોકટને અંતરીક્ષમાં મોકલવા કેટલી મોટી મદદ કરી. ન્યુટને ગુરૂત્વાકર્ષણની શોધ કરી તેણે આપણને પૂરા બ્રહ્માંડમાં ચાલતી બધી ગતિવિધિઓ આપણને સમજાવી. પ્રકાશને ત્રિપાર્શ્ર્વ કાચમાંથી પસાર કરીએ તો તે રંગ પરાણે ઉત્પન્ન કરે છે તેને હવે વિજ્ઞાનીઓ સ્પેકટ્રોસ્કોપી કહે છે જે બ્રહ્માંડની ગતિવિધિ આપણને સમજાવી છે. ભૂમિતિની શોધે આપણને બ્રહ્માંડની રચના સમજાવી છે.
એક નાનું નિરીક્ષણ મહાન શોધનું કારણ બને છે.
સત્તરમી સદીમાં ન્યુટને શોધ કરી કે પ્રકાશ સૂક્ષ્મકણોનો બનલો છે. આ ધારણા ઉપર તેને પ્રકાશના પરાવર્તન અને વક્રીભવનના નિયમો સમજાવ્યાં, પણ પ્રકાશનો ઈન્ટરફિયરંસનો ગુણધર્મ ન્યુટનની ધારણા પરથી સમજાવી શકાયો નહીં. ન્યુટનનો જ સમકાલીન ક્રિશ્ર્ચન હોમગન્સ પ્રકાશ તરંગોનો બનેલો છે તે થીઅરી લઈને આવ્યો. પ્રકાશ તરંગોનો બનેલો છે તે ધારણા પર પ્રકાશનો ઈન્ટરફિયરંસનો ગુણ અને પ્રકાશનો ડિફ્રેકશનનો ગુણ બન્ને સમજાવી શકાયા. તેથી ન્યુટનની ધારણા કે પ્રકાશ સૂક્ષ્મકણોનો બનેલો છે તે તદ્દન ભૂલાઈ ગઈ. તેમાં વળી મેક્ષવેલે સાબિત કર્યું કે પ્રકાશ બીજું કાંઈ જ નથી પણ વિદ્યુત-ચૂંબકીય તરંગો છે જેની ગતિ અવકાશમાં પ્રતિ સેક્ધડની ૩ લાખ કિ.મી. છે.
એવામાં ફોટો-ઈલેકટ્રીક ઈફેકટની શોધ થઈ. તે પ્રમાણે જ્યારે મેટલ પર અમુક આવર્તન (ફ્રિકવન્સી)નો પ્રકાશ પડે છે ત્યારે પ્લેટમાંથી ઈલેકટ્રોન બહાર પડે છે. આમ શા માટે થાય છે તે વિજ્ઞાનીઓને સમજાતું ન હતું. તો બીજી બાજુ વિખ્યાત જર્મન ભૌતિકશા મેક્ષ પ્લાંકે દર્શાવ્યું કે પ્રકાશ આપણે જાણીએ છીએ તેમ સળંગ નથી, તે નાના નાના સૂક્ષ્મ પેકેટ (દાણા)માં આવે છે. આ બધા પ્રયોગો અને શોધોએ ભૌતિકશાીઓને આશ્ર્ચર્યમાં મૂકી દીધાં.
પ્રકાશ તો ઊર્જા છે તો તે કેવી રીતે પેકેટરૂપ હોઈ શકે? તે કેવી રીતે કવોન્ટાના રૂપમાં હોઈ શકે? ભૌતિકશામાં ગરબડ થઈ ગઈ.
એ વખતે આઈન્સ્ટાઈને દર્શાવ્યું કે જેમ ન્યુટન માનતો હતો તેમ પ્રકાશનું કણસ્વરૂપ છે અને હોયગન્સ માનતો હતો તેમ તેનું તરંગ (ઊર્જા) સ્વરૂપ પણ છે. એટલે કે જ્યારે પ્રકાશ ગતિ કરે છે ત્યારે તે તરંગરૂપે ગતિ કરે છે અને જ્યારે તે કોઈ વસ્તુ સાથે અથડાય છે ત્યારે તે કણ સ્વરૂપે વર્તે છે. આમ પ્રકાશને બે રૂપો છે, પ્રકાશ દ્વિસ્વરૂપી છે. તેને વિજ્ઞાનીઓ પ્રકાશની વેવ-પાર્ટીકલ ડૂઆલીટી (wave particleduality) કહે છે.
મેક્ષ પ્લાંકે પ્રકાશની ગતિવિધિ E=hu ના રૂપમાં માપી જ્યાંh એ અચળ સંખ્યા (constant)ં અનેuપ્રકાશની ફ્રિકવન્સી (આવર્તન) છે. ઊર્જાE,hu ક્વોન્ટાના સ્વરૂપે દેખાઈ નહીં કે સળંગ. આમ વિદ્યુતક્ષેત્ર, ચૂંબકીયક્ષેત્ર, વિદ્યુત-ચૂંબકીયક્ષેત્ર, અણુઊર્જા બધાં જ કણના સ્વરૂપે સ્પષ્ટ થયાં અને તરંગોરૂપે પણ પ્રગટ થયાં. આમ શક્તિના બે રૂપો દેખાયાં, કણરૂપ અને તરંગરૂપ. ગુરૂત્વાકર્ષણ ઊર્જા પણ ગ્રેવીટોન્સના કણરૂપે દેખાય છે. આઈન્સ્ટાઈને દર્શાવ્યું કે E=mc. આમ પદાર્થ અને ઊર્જા એકના એક છે તેમ સાબિત થયું. તેથી આઈન્સ્ટાઈને દર્શાવ્યું કે અમુક શક્તિશાળી પ્રકાશ (જેની ફ્રિકવન્સી વધારે છે) જ્યારે ગતિ કરે છે ત્યારે તો તે તરંગરૂપ હોય છે પણ મેટલની પ્લેટ પર અથડાય છે ત્યારે તે કણરૂપે અથડાય છે અને ઈલેકટ્રોન્સને બહાર ધકેલે છે. આ ફોટો ઈલેકટ્રીક ઈફેકટને સમજાવવા માટે આઈન્સ્ટાઈનને ૧૯૨૨માં નોબેલ ઈનામ મળેલું, નહીં કે તેની સાપેક્ષવાદની થીઅરી માટે.
આમ ક્વોન્ટમ થીઅરીનો જન્મ થયો. તે વેવ-પાર્ટીકલ ડુઆલીટીમાંથી જન્મી. તે માટે મેક્ષપ્લાંક અને આઈન્સ્ટાઈન જવાબદાર છે.
જો ફોટોન (પ્રકાશકણ, પ્રકાશ કવોન્ટા) ઈલેકટ્રોનને બહાર ધકેલી શકે અને ઈલેકટ્રોન માફક વર્તે તો ઈલેકટ્રોન ફોટોનની માફક શા માટે ન વર્તે? આ વાત પ્રયોગોથી ડેવીસ અને જર્મરે સાબિત કરી, જે ફ્રાન્સના રાજવી ઘરાનાના વિજ્ઞાની ડીબ્રોલાઈએ સાબિત કરેલી થીઅરી પર આધારિત હતી. આમ ક્વોન્ટમ થીઅરી આખું માળખું ઊભું થયું.
ઓસ્ટ્રિયન ભૌતિકશા ઈરવીન શ્રોડીંજરે વેવ ઈકવેશન આપ્યું જેને સૂક્ષ્મ પદાર્થકણોના ડાયનામિકનો પાયો નાંખ્યો. ડીબ્રોલાઈ, ડેવીસ-જર્મર અને શ્રોડીંજર બધાને જ તેમની શોધો માટે નોબેલ ઈનામો મળ્યાં.
આ ક્વોન્ટમ વિચાર નવો નથી. ભારતીયશાોમાં અર્ધનારીશ્ર્વરની કથા છે. અર્ધનારીશ્ર્વર એટલે કે અડધો પુરુષ અને અર્ધી ી. તે શંકરભગવાનનું એકરૂપ છે. હકીકતમાં પુરુષમાં ી છે અને ીમાં પુરૂષ છે. પુરુષ એટલે પદાર્થકણ અને ી એટલે ઊર્જા. આમ પ્રાચીન ભારતીય ઋષિ-મુનિઓને ઊર્જા-કણ, તરંગ-કણની દૃષ્ટિ હતી જ. માટે તો તેઓએ અર્ધનારીશ્ર્વરની વાત કરી હતી.
પાણીનો પ્રવાહ આપણને સળંગ દેખાય છે પણ હકીકતમાં તે સળંગ નથી, તે ત્રુટક ત્રુટક છે. તે પાણીના કણો-અણુઓ-રેણુઓ (મોલેકયુલ્સ)નો બનેલો છે. પીક અવર્સમાં ચર્ચગેટ સ્ટેશનમાંથી બહાર નીકળતા માણસોને દૂરથી આકાશમાંથી જોઈએ તો તે નદીના પ્રવાહ જેવો જ લાગે. જાણે કે સળંગ, પણ બધા માનવીઓ એકબીજાથી દૂર હોય છે. આકાશગંગાને આપણે પૃથ્વી પરથી જોઈએ તો ગંગાના પ્રવાહ જેવી લાગે પણ તે અબજો ને અબજો તારાની બનેલી છે એ તો દૂરથી ગંગાના પ્રવાહ જેવી લાગે છે.
પાણીના પ્રવાહને ઈલેકટ્રોન માયક્રોસ્કોપથી જોઈએ તો ખબર પડે કે કણો-અણુઓ અને રેણુઓનો પ્રવાહ છે જે અલગ અલગ છે. આપણા શરીર પરની ચામડી કેવી સળંગ દેખાય છે. પણ જો આપણે આપણા શરીરને કે બીજાના શરીરને ઈલેકટ્રોન માયક્રોસ્કોપથી જોઈએ તો તે જાળી જાળી લાગે જેનાં છિદ્રોમાંથી શરીરના વાળ બહાર નીકળે છે, ત્યાં કાણા દેખાય.
ઈન્ટર યુનિવર્સિટી ઓફ એસ્ટ્રોનોમી-એસ્ટ્રોફિઝીકસ પુણેના તેજસ્વી ખગોળ-ભૌતિકશાી તનુ પદ્મનાભનના ઉત્કૃષ્ટ સંશોધને દર્શાવ્યું છે કે અંતરીક્ષ (Space) આપણને સળંગ દેખાય છે, પણ વાસ્તવમાં તે સળંગ નથી. તે ત્રુટક ત્રુટક છે. તે પ્લાન્ક લેન્થવાળી ઇંટોનું બનેલું છે. આમ જ્યાં જોઈએ ત્યાં ક્વોન્ટમ થીઅરી નજરે ચઢે છે. હવે તો શંકા ઉત્પન્ન થાય છે કે શું ન્યુટનનું ડાયનામિક્સ પણ ક્વોન્ટમ ડાયનામિક્સ છે? કદાચ. બ્રહ્માંડ આખું ક્વોન્ટમમય છે. ઉ

પ્રતિશાદ આપો

તમારું ઇમેઇલ સરનામું પ્રકાશિત કરવામાં આવશે નહીં.