অধ্যায় ১২৫: কোয়ান্টাম মেকানিক্সের যুদ্ধ
“দু কে, তুমি কী সব বলছ?” দু কের অসংলগ্ন কথা শুনে সিসে-সিসে সম্পূর্ণ বিভ্রান্ত হয়ে পড়ল।
পানির নিচে আপাতত আর গবেষণা করা সম্ভব নয় দেখে দু কে সিসে-সিসে-কে নিয়ে ডাঙায় উঠে এল। তার হাতে তখনও কয়েকটি জাদুকরী শক্তি ফুরিয়ে যাওয়া ছোট ছোট বর্ণ পরিবর্তনকারী মাছ ছিল। সে একটি গর্ত খুঁড়ে সেগুলোকে সেখানে ছেড়ে দিল, যাতে পরে ধীরে ধীরে পর্যবেক্ষণ করা যায়।
সব শেষ করে সে সিসে-সিসে-কে ব্যাখ্যা করতে শুরু করল: “এর শুরুটা করতে হবে সুদূর অতীত থেকে। আমার জন্মভূমিতে সবাই জানে যে, বিংশ শতাব্দীর আগে ছিল চিরায়ত বলবিদ্যার যুগ, আর বিংশ শতাব্দীর পর শুরু হয় কোয়ান্টাম বলবিদ্যার শাসন।” দু কে তার শিক্ষকসুলভ ভঙ্গিতে কথা বলতে শুরু করল। সে মনে মনে ভাবল, বুদ্ধিমত্তা নাটকীয়ভাবে বেড়ে যাওয়া সিসে-সিসে-কে পদার্থবিজ্ঞানের জগতে নিয়ে আসা যায় কিনা একবার পরখ করেই দেখা যাক।
“আর এই সবকিছুর শুরুটা হয়েছিল আলো তরঙ্গ নাকি কণা—তা নিয়ে বিতর্ক থেকে...”
প্রথম দিকে গ্রিমালদি আলোর বিচ্ছুরণ বা ডিফ্রাকশন লক্ষ্য করেন এবং তিনি মনে করতেন আলো এক ধরনের তরঙ্গ।
সে সময় অসামান্য প্রতিভার অধিকারী এক মহান ব্যক্তি ছিলেন, স্যার আইজ্যাক নিউটন। নিউটন মনে করতেন আলো এক ধরনের কণা। কারণ তিনি প্রিজমের মাধ্যমে আলোর বিচ্ছুরণ পরীক্ষা করে দেখেছিলেন যে আলো সাতটি রঙে বিভক্ত হয়ে যায়। তার মতে, কণা ছাড়া আর কীইবা এভাবে আলাদা হতে পারে!
নিউটনের প্রভাব এতই প্রবল ছিল যে আলোর কণা তত্ত্বই তখন প্রধান মতবাদ হয়ে দাঁড়ায়।
পরবর্তীতে থমাস ইয়ং আলোর ব্যতিচার বা ইন্টারফারেন্স পর্যবেক্ষণ করেন। এটি ছিল তরঙ্গের বৈশিষ্ট্য। তা ছাড়া তার এই পরীক্ষা প্রমাণ করে যে আলো এক ধরনের অনুপ্রস্থ তরঙ্গ। ফলে এক সময় তরঙ্গ তত্ত্ব বেশ জনপ্রিয় হয়ে ওঠে।
ঠিক সেই সময় আপেক্ষিকতা তত্ত্ব নিয়ে নিমগ্ন মহান বিজ্ঞানী আইনস্টাইন হঠাৎ মাথা তুলে একটি বড় আঘাত হানলেন—তিনি আলোক তড়িৎ ক্রিয়া বা ফটো-ইলেকট্রিক ইফেক্ট ব্যাখ্যা করলেন, যা আলোকে কণা হিসেবে প্রমাণের অকাট্য দলিল হয়ে দাঁড়াল।
তরঙ্গ তত্ত্বের সমর্থক হিসেবে ম্যাক্স প্লাঙ্ক চুপ করে বসে থাকতে পারলেন না। তিনি আইনস্টাইনের সাথে লড়াই করার সিদ্ধান্ত নিলেন। অসাধারণ গাণিতিক দক্ষতার মাধ্যমে তিনি কৃষ্ণবস্তুর বিকিরণ বা ব্ল্যাক বডি রেডিয়েশনের জন্য একটি নিখুঁত সমীকরণ তৈরি করলেন, যার উদ্দেশ্য ছিল আলো যে তরঙ্গ তা প্রমাণ করা। কিন্তু সমীকরণটি বের হওয়ার পর তিনি নিজেই অবাক হয়ে গেলেন। কারণ সমীকরণটির অর্থই ছিল—শক্তি ছোট ছোট প্যাকেট বা কোয়ান্টায় বিভক্ত, যা সরাসরি কণা তত্ত্বকেই সমর্থন করল।
প্লাঙ্ক নিজের অস্ত্র দিয়েই নিজের তত্ত্বের ক্ষতি করে বসলেন, আর কণা তত্ত্ব আরও শক্তিশালী হয়ে উঠল।
আইনস্টাইন এই নতুন আবিষ্কারকে লুফে নিয়ে আলোক কোয়ান্টাম তত্ত্ব প্রস্তাব করলেন।
আইনস্টাইন যখন তরঙ্গ তত্ত্বের সমাধি রচনা করতে উদ্যত, তখন আরেক মহান বিজ্ঞানী নিলস বোর চুপ করে থাকতে পারলেন না। তখন বোর তরুণ, তিনি কোয়ান্টাম তত্ত্বের বিরোধিতা করতে চেয়েছিলেন। কিন্তু তিনি ব্যর্থ হলেন, বরং আলোক কোয়ান্টাম এবং রাদারফোর্ডের পরমাণু মডেলের ওপর ভিত্তি করে তিনি পরমাণুর এক পূর্ণাঙ্গ গঠনচিত্র এঁকে ফেললেন—যা বোর মডেল নামে পরিচিত।
এভাবেই প্লাঙ্ক থেকে শুরু করে আইনস্টাইনের আলোক কোয়ান্টাম তত্ত্ব এবং বোরের পরমাণু মডেলের মাধ্যমে কোয়ান্টাম বলবিদ্যার পর্দার উত্থান ঘটল।
তবে তখনও আলো ঠিক তরঙ্গ নাকি কণা, তা পরিষ্কার ছিল না। আইনস্টাইন এবং বোর একে অপরের তত্ত্ব মেনে নিয়েও নিজেদের অবস্থানে অটল রইলেন। তারা মনে করতেন অন্যের তত্ত্বে মারাত্মক ত্রুটি আছে। কেউ আলোকে শুধু কণা, কেউ বা শুধু তরঙ্গ হিসেবে দেখতেন। এবং ধীরে ধীরে এটি অন্যান্য কণার ক্ষেত্রেও ছড়িয়ে পড়ল, কারণ দেখা গেল অন্যান্য কণাও তরঙ্গের বৈশিষ্ট্য দেখাতে পারে।
এর পর হাইজেনবার্গ এবং শ্রোডিঞ্জারের আবির্ভাব ঘটল।
হাইজেনবার্গ কণা তত্ত্বের পক্ষে দাঁড়িয়ে তৈরি করলেন এক মরণাস্ত্র—ম্যাট্রিক্স। ম্যাট্রিক্স বলবিদ্যা কণা তত্ত্বের শক্তিশালী হাতিয়ার হয়ে উঠল। অন্যদিকে বিড়াল নিয়ে পরীক্ষা করতে পছন্দ করা শ্রোডিঞ্জার তরঙ্গ তত্ত্বের পক্ষে দাঁড়িয়ে ডিফারেনশিয়াল সমীকরণ সমাধানের মাধ্যমে কোয়ান্টাম বলবিদ্যার বিস্ময়কর তরঙ্গ ফাংশন বা ওয়েভ ফাংশন বের করলেন, যার মাধ্যমে তরঙ্গ বলবিদ্যার জন্ম হলো। ম্যাট্রিক্স বলবিদ্যা বনাম তরঙ্গ বলবিদ্যা—কোয়ান্টাম বলবিদ্যা অভূতপূর্ব সমৃদ্ধি লাভ করল।
তবে তারা যখনই একে অপরের বিরুদ্ধে সরাসরি লড়াইয়ে নামতে চাইলেন, তখনই আবিষ্কার করলেন যে, অন্যজনের তত্ত্বের বর্ণনাও আসলে সঠিক! কিন্তু কেউ তো আর হার মানতে পারেন না, তাই লড়াই চলতেই থাকল!
ঠিক তখন ডিরাক এগিয়ে এসে বললেন, “তোমরা আর লড়াই কোরো না।” তিনি প্রমাণ করে দেখালেন যে, ম্যাট্রিক্স বলবিদ্যা এবং তরঙ্গ বলবিদ্যা আসলে সমতুল্য এবং একে অপরের রূপান্তরের মাধ্যমেই পাওয়া সম্ভব।
ডিরাকের বিশেষ গুণ ছিল সবকিছুকে একত্রিত করা। তিনি শুধু হাইজেনবার্গ এবং শ্রোডিঞ্জারকে একত্রিতই করেননি, আইনস্টাইনের বিশেষ আপেক্ষিকতা তত্ত্বকেও কোয়ান্টাম বলবিদ্যায় যুক্ত করেন, যার ফলে তিনি কোয়ান্টাম বলবিদ্যার অন্যতম ভিত্তিপ্রস্তর স্থাপনকারী হয়ে ওঠেন।
এভাবেই আলোর দ্বৈত সত্তা বা ওয়েভ-পার্টিকেল ডুয়ালিটি একটি সুনিশ্চিত তত্ত্ব হিসেবে প্রতিষ্ঠিত হলো।
আইনস্টাইন বনাম বোর, আর হাইজেনবার্গ বনাম শ্রোডিঞ্জারের লড়াইয়ে কেউই চূড়ান্ত জয়ী হতে পারল না। বরং এই লড়াইয়ের মাধ্যমেই কোয়ান্টাম বলবিদ্যার জন্ম হলো এবং নিউটনের চিরায়ত বলবিদ্যার যুগের অবসান ঘটল।
অবশ্য কোয়ান্টাম বলবিদ্যা সমৃদ্ধ হলেও এর অভ্যন্তরীণ যুদ্ধ আজও শেষ হয়নি।
“কোয়ান্টাম বলবিদ্যার রহস্যময় দিক হলো—এটি প্রকৃত অর্থে অনিশ্চিত। এর মানে হলো, একটি কোয়ান্টাম সিস্টেম একই সাথে বিভিন্ন অবস্থায় থাকতে পারে। শ্রোডিঞ্জারের বিড়াল তত্ত্ব এটিই বোঝায়। যেমন, একটি কণা, যতক্ষণ না আপনি তার অবস্থা পরিমাপ করছেন, ততক্ষণ সেটি একই সাথে অবস্থা এক এবং অবস্থা দুইয়ে থাকতে পারে। কিন্তু পরিমাপ করলেই আপনি কেবল একটি নির্দিষ্ট ফলাফল পাবেন।”
সিসে-সিসে এসব শুনতে শুনতে ঝিমিয়ে পড়ছিল, কিন্তু দু কে তখনও নিজের মনে বলে যাচ্ছিল: “সম্পূর্ণ একই রকম দুটি কণা পরিমাপ করলেও কখনো অবস্থা এক, কখনো অবস্থা দুই পাওয়া যায়। কীসের ভিত্তিতে এই অবস্থার পরিবর্তন ঘটে তা জানা অসম্ভব... শ্রোডিঞ্জার তরঙ্গ ফাংশন দিয়ে এটি ব্যাখ্যা করেছেন... পরিমাপের আগের অনিশ্চিত তরঙ্গ হলো ফাই-জিরো, আর পরিমাপের পর কণাটি ফাই-ওয়ান বা ফাই-টু অবস্থায় আসে...”
পদার্থবিজ্ঞানের ভাষায়, তরঙ্গ ফাংশন ফাই-জিরো থেকে ফাই-ওয়ান বা ফাই-টু তে ধসে পড়ে বা কলাপস করে। এখানেই আইনস্টাইন ও শ্রোডিঞ্জার বোর ও হাইজেনবার্গের সাথে দ্বন্দ্বে জড়িয়ে পড়েন।
বোর ও হাইজেনবার্গের মতে, ফাই-জিরো থেকে ফাই-ওয়ান বা ফাই-টু তে এই রূপান্তর তাৎক্ষণিকভাবে ঘটে। এর মাঝে কোনো মধ্যবর্তী অবস্থা নেই, কোনো কার্যকারণ সম্পর্ক নেই, এটি সম্পূর্ণ র্যান্ডম বা দৈব।
আইনস্টাইন এটি মানতে নারাজ ছিলেন। তিনি বিখ্যাত সেই উক্তিটি করেছিলেন: “ঈশ্বর পাশা খেলেন না।” তিনি বিশ্বাস করতেন, এই রূপান্তরটি নিশ্চয়ই একটি ধারাবাহিক প্রক্রিয়া, এর পেছনে অবশ্যই কোনো কার্যকারণ সম্পর্ক আছে। হয়তো আমাদের বর্তমান পদার্থবিজ্ঞানের জ্ঞান এতই সীমিত যে আমরা তা ব্যাখ্যা করতে পারছি না।
“সংক্ষেপে বলতে গেলে, বোর ও হাইজেনবার্গের মতে অনিশ্চয়তাই কোয়ান্টাম বলবিদ্যার ভিত্তি। আর আইনস্টাইন ও শ্রোডিঞ্জারের মতে, এই অনিশ্চয়তা কেবল বর্তমান জ্ঞানের সীমাবদ্ধতা, এর পেছনে অবশ্যই কোনো কার্যকারণ আছে।”
এক পক্ষ বলছে দৈব, অন্য পক্ষ বলছে কার্যকারণ—এই যুদ্ধ বহু বছর ধরে চলছে।
২০১৯ সালে ইয়েল বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষণায় মনে হয়েছিল আইনস্টাইন হয়তো সঠিক। তারা তরঙ্গ ফাংশনের পরিবর্তনের এক ধারাবাহিক প্রক্রিয়া পর্যবেক্ষণ করেছিলেন এবং কিছুটা হলেও তা অনুমান করা সম্ভব হয়েছিল। কিন্তু গত কয়েক বছরে পদার্থবিজ্ঞানের জগতে এর কোনো বড় প্রভাব পড়েনি, কারণ এই পরীক্ষাটি কোয়ান্টাম পরিবর্তনের মূল কারণ ব্যাখ্যা করতে পারেনি। তাই কোয়ান্টাম বলবিদ্যার অনিশ্চয়তার নীতি এখনও সঠিক।
গত দুই বছর ধরে দু কে ইলেকট্রন প্রবাহ তত্ত্ব নিয়ে কাজ করছে, তবে কোয়ান্টাম বলবিদ্যা নিয়েও সে পড়াশোনা চালিয়ে যাচ্ছে।
“আমি যদি শিফটার বিস্টের টেলিপোর্টেশন এবং বর্ণ পরিবর্তনকারী মাছের পানি-পালানোর কৌশল পুরোপুরি বুঝতে পারি, তবে কি নতুন কোনো পদার্থবিজ্ঞানের নিয়ম বের করা সম্ভব? এই নিয়মের সাথে কোয়ান্টাম বলবিদ্যার কি কোনো মিল থাকবে?”
সে আকাশের দিকে তাকাল। তার চিন্তায় এক তীব্র উদ্দীপনা ছড়িয়ে পড়ল: “সত্যিকারের কোয়ান্টাম বলবিদ্যা কি আমার হাত ধরেই এক মহান লাফের দিকে এগিয়ে যাবে? কোয়ান্টাম যোগাযোগ, কোয়ান্টাম কম্পিউটার...”
হঠাৎ তার মনে পড়ল তার নিজের এবং মাইন্ড আর্মারের কথা: “হ্যাঁ, আইনস্টাইন বলেছিলেন তথ্যের গতি আলোর চেয়ে বেশি হতে পারে না। কিন্তু মাইন্ড আর্মার তো আমাকে আলোর চেয়েও দ্রুত গতিতে নিয়ে যাচ্ছে। তাহলে ভবিষ্যৎ কেমন হবে... কোয়ান্টাম বলবিদ্যার কাছেই জানতে হবে!”
সেই মুহূর্তে ভবিষ্যতের প্রতি এক গভীর আশা তার মনে জাগ্রত হলো। তার চলার পথ এবং জীবনের চূড়ান্ত লক্ষ্য সম্পর্কে সে এক স্পষ্ট ধারণা পেল।