குவாண்டம் சூப்பர்போசிஷன், "உண்மை என்ன?" என்று கேட்கும்படி நம்மைக் கெஞ்சுகிறது.

மிக மிக சிறிய உலகம் விசித்திரங்களின் அதிசய உலகம். 20 ஆம் நூற்றாண்டின் முற்பகுதியில் அணுக்களின் இயற்பியலுடன் மல்யுத்தம் செய்த விஞ்ஞானிகளுக்கு மூலக்கூறுகள், அணுக்கள் மற்றும் அவற்றின் அங்கமான துகள்கள் அவற்றின் இரகசியங்களை உடனடியாக வெளிப்படுத்தவில்லை. நாடகம், விரக்தி, கோபம், குழப்பம் மற்றும் நரம்புத் தளர்ச்சிகள் ஏராளமாக இருந்தன, ஒரு முழு நூற்றாண்டுக்குப் பிறகு, ஆபத்தில் இருப்பதைப் புரிந்துகொள்வது இப்போது நமக்கு கடினமாக உள்ளது. உலகக் கண்ணோட்டத்தை அழிப்பதன் தொடர்ச்சியான செயல்தான் நடந்தது. எதையாவது உண்மை என்று நீங்கள் நினைத்த அனைத்தையும் நம்புவதை நீங்கள் கைவிட வேண்டியிருக்கும். குவாண்டம் இயற்பியல் முன்னோடிகளின் விஷயத்தில், பொருள் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதை ஆணையிடும் விதிகளைப் பற்றிய அவர்களின் புரிதலை மாற்றுவதாகும்.

சரம் ஆற்றல்

1913 ஆம் ஆண்டில், போர் ஒரு அணுவின் மாதிரியை உருவாக்கினார், அது ஒரு சிறிய சூரிய குடும்பத்தைப் போன்றது. எலக்ட்ரான்கள் அணுக்கருவை சுற்றி வட்ட சுற்றுப்பாதையில் நகர்ந்தன. போர் தனது மாதிரியில் சில திருப்பங்களைச் சேர்த்தார் - இது அவர்களுக்கு விசித்திரமான மற்றும் மர்மமான பண்புகளைக் கொடுத்தது. போரின் மாதிரி விளக்கமளிக்கும் சக்தியைப் பெறுவதற்கு திருப்பங்கள் அவசியமாக இருந்தன - அதாவது, சோதனை அளவீடுகளின் முடிவுகளை விவரிக்க முடியும். எடுத்துக்காட்டாக, எலெக்ட்ரான்களின் சுற்றுப்பாதைகள் அணுக்கருவைச் சுற்றியுள்ள இரயில் பாதைகள் போல சரி செய்யப்பட்டன. எலக்ட்ரான் சுற்றுப்பாதைகளுக்கு இடையில் இருக்க முடியாது, இல்லையெனில், அது கருவில் விழக்கூடும். சுற்றுப்பாதை ஏணியில் அது மிகக் குறைந்த படிக்கு வந்ததும், ஒரு எலக்ட்ரான் உயரமான சுற்றுப்பாதைக்கு குதிக்காத வரை அங்கேயே தங்கியிருந்தது.

எலக்ட்ரான்களை துகள்களாகவும் அலைகளாகவும் பார்க்க முடியும் என்ற டி ப்ரோக்லியின் யோசனையுடன் இது ஏன் நடந்தது என்பது பற்றிய தெளிவு வரத் தொடங்கியது. ஒளி மற்றும் பொருளின் இந்த அலை-துகள் இருமை திடுக்கிடும் வகையில் இருந்தது, மேலும் ஹைசன்பெர்க்கின் நிச்சயமற்ற கொள்கை அதை துல்லியமாக வழங்கியது. துகள் எவ்வளவு துல்லியமாக நீங்கள் உள்ளூர்மயமாக்குகிறீர்களோ, அவ்வளவு துல்லியமாக அது எவ்வளவு வேகமாக நகரும் என்பதை நீங்கள் அறிவீர்கள். ஹைசன்பெர்க் தனது குவாண்டம் இயக்கவியல் கோட்பாட்டைக் கொண்டிருந்தார், இது சோதனைகளின் சாத்தியமான விளைவுகளைக் கணக்கிடுவதற்கான ஒரு சிக்கலான சாதனமாகும். இது அழகாக இருந்தது ஆனால் விஷயங்களை கணக்கிடுவது மிகவும் கடினமாக இருந்தது.

சிறிது நேரம் கழித்து, 1926 இல், ஆஸ்திரிய இயற்பியலாளர் எர்வின் ஷ்ரோடிங்கருக்கு ஒரு பெரிய யோசனை தோன்றியது. அணுக்கருவைச் சுற்றி எலக்ட்ரான் என்ன செய்கிறது என்பதற்கான சமன்பாட்டை நாம் எழுதினால் என்ன செய்வது? டி ப்ரோக்லி எலக்ட்ரான்கள் அலைகளைப் போல செயல்படும் என்று பரிந்துரைத்ததால், இது ஒரு அலை சமன்பாடு போல இருக்கும். இது ஒரு உண்மையான புரட்சிகரமான யோசனையாகும், மேலும் இது குவாண்டம் இயக்கவியல் பற்றிய நமது புரிதலை மறுவடிவமைத்தது.

ஒளியை அசைக்கும் மின்சாரம் மற்றும் காந்தப்புலங்கள் என விவரிக்கும் மேக்ஸ்வெல்லின் மின்காந்தவியலில், டி ப்ரோக்லியின் பொருள் அலைகளை விவரிக்கக்கூடிய அலை இயக்கவியலை ஷ்ரோடிங்கர் பின்பற்றினார். டி ப்ரோக்லியின் யோசனையின் விளைவுகளில் ஒன்று, எலக்ட்ரான்கள் அலைகளாக இருந்தால், சில சுற்றுப்பாதைகள் மட்டும் ஏன் அனுமதிக்கப்படுகின்றன என்பதை விளக்க முடியும். இது ஏன் உண்மை என்பதைப் பார்க்க, அனா மற்றும் பாப் ஆகிய இரண்டு பேர் ஒரு சரத்தை வைத்திருப்பதை கற்பனை செய்து பாருங்கள். அனா அதை விரைவாக அசைத்து, பாப் நோக்கி நகரும் அலையை உருவாக்குகிறார். பாப் அதையே செய்தால், ஒரு அலை அனாவை நோக்கி நகர்கிறது. அனா மற்றும் பாப் அவர்களின் செயல்களை ஒத்திசைத்தால், ஒரு நிலையான அலை தோன்றும், அது இடது அல்லது வலதுபுறமாக நகராத ஒரு வடிவமானது மற்றும் அவர்களுக்கு இடையே ஒரு முனை எனப்படும் ஒரு நிலையான புள்ளியை வெளிப்படுத்துகிறது. அனா மற்றும் பாப் தங்கள் கைகளை வேகமாக நகர்த்தினால், அவர்கள் இரண்டு முனைகள், பின்னர் மூன்று முனைகள் மற்றும் பலவற்றைக் கொண்ட புதிய நிற்கும் அலைகளைக் கண்டுபிடிப்பார்கள். வெவ்வேறு எண்ணிக்கையிலான முனைகளுடன் நிற்கும் அலைகளைக் கண்டறியும் வரை, மாறுபட்ட பலம் கொண்ட கிட்டார் சரத்தைப் பறிப்பதன் மூலமும் நீங்கள் நிற்கும் அலைகளை உருவாக்கலாம். நிற்கும் அலையின் ஆற்றலுக்கும் கணுக்களின் எண்ணிக்கைக்கும் இடையே ஒன்றுக்கு ஒன்று தொடர்பு உள்ளது.

பிறந்த மரபு

டி ப்ரோக்லி எலக்ட்ரானை அணுக்கருவை சுற்றி நிற்கும் அலையாக சித்தரித்தார். எனவே, குறிப்பிட்ட அதிர்வு வடிவங்கள் மட்டுமே ஒரு மூடிய வட்டத்தில் பொருந்தும் - சுற்றுப்பாதைகள், ஒவ்வொன்றும் கொடுக்கப்பட்ட எண்ணிக்கையிலான முனைகளால் வகைப்படுத்தப்படும். அனுமதிக்கப்பட்ட சுற்றுப்பாதைகள் எலக்ட்ரான் அலையின் முனைகளின் எண்ணிக்கையால் அடையாளம் காணப்பட்டன, ஒவ்வொன்றும் அதன் குறிப்பிட்ட ஆற்றலுடன். ஷ்ரோடிங்கரின் அலை இயக்கவியல், எலக்ட்ரானை நிற்கும் அலையாகப் பற்றிய டி ப்ரோக்லியின் படம் ஏன் துல்லியமானது என்பதை விளக்கியது. ஆனால் அது இன்னும் அதிகமாகச் சென்று, இந்த எளிமையான படத்தை மூன்று இடஞ்சார்ந்த பரிமாணங்களாகப் பொதுமைப்படுத்தியது.

ஆறு குறிப்பிடத்தக்க ஆவணங்களின் வரிசையில், ஷ்ரோடிங்கர் தனது புதிய இயக்கவியலை உருவாக்கினார், அவற்றை வெற்றிகரமாக ஹைட்ரஜன் அணுவில் பயன்படுத்தினார், மேலும் சிக்கலான சூழ்நிலைகளுக்கு தோராயமான பதில்களை உருவாக்க அவற்றை எவ்வாறு பயன்படுத்தலாம் என்பதை விளக்கினார், மேலும் ஹெய்சன்பெர்க்கின் இயக்கவியலின் இணக்கத்தன்மையை நிரூபித்தார்.

ஷ்ரோடிங்கரின் சமன்பாட்டிற்கான தீர்வு அலை செயல்பாடு என அறியப்பட்டது. ஆரம்பத்தில், எலக்ட்ரான் அலையையே விவரிப்பதாக அவர் நினைத்தார். நிர்ணயவாதத்திற்குக் கீழ்ப்படிந்து, காலப்போக்கில் அலைகள் எவ்வாறு உருவாகின்றன என்பதற்கான பாரம்பரியக் கருத்துக்களுக்கு இணங்க இது இருந்தது. அவற்றின் ஆரம்ப நிலை மற்றும் வேகத்தின் அடிப்படையில், எதிர்காலத்தில் என்ன நடக்கும் என்பதைக் கணிக்க அவற்றின் இயக்கச் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தலாம். ஷ்ரோடிங்கர் இந்த உண்மையைப் பற்றி குறிப்பாக பெருமிதம் கொண்டார் - அணு இயற்பியலால் ஏற்பட்ட கருத்தியல் குழப்பத்திற்கு அவரது சமன்பாடு சில ஒழுங்கை மீட்டெடுத்தது. தனித்துவமான சுற்றுப்பாதைகளுக்கு இடையில் எலக்ட்ரான் "குதிக்கும்" யோசனை அவருக்கு ஒருபோதும் பிடிக்கவில்லை.

இருப்பினும், ஹைசன்பெர்க்கின் நிச்சயமற்ற கொள்கை அலை செயல்பாட்டின் இந்த உறுதியான விளக்கத்தை அழித்துவிட்டது. குவாண்டம் உலகில், எல்லாமே தெளிவற்றதாக இருந்தது, மேலும் எலக்ட்ரானின் கால பரிணாமத்தை துல்லியமாக கணிக்க முடியாது, அது ஒரு துகள் அல்லது அலை. கேள்வி ஆனது: இந்த அலை செயல்பாடு என்றால் என்ன?

இயற்பியலாளர்கள் இழந்தனர். பொருள் மற்றும் ஒளியின் அலை-துகள் இருமை மற்றும் ஹைசன்பெர்க்கின் நிச்சயமற்ற கொள்கை ஆகியவை ஷ்ரோடிங்கரின் அழகிய (மற்றும் தொடர்ச்சியான) அலை இயக்கவியலுடன் எவ்வாறு சமரசம் செய்யப்படலாம்? மீண்டும் ஒரு தீவிரமான புதிய யோசனை தேவைப்பட்டது, மீண்டும் யாரோ அதை வைத்திருந்தனர். இந்த முறை, குவாண்டம் இயக்கவியலின் முக்கிய கட்டிடக் கலைஞர்களில் ஒருவரான மேக்ஸ் பார்னின் முறை வந்தது, 1970களின் ராக் ஸ்டார் ஒலிவியா நியூட்டன்-ஜானின் தாத்தாவும் ஆவார்.

ஷ்ரோடிங்கரின் அலை இயக்கவியல் எலக்ட்ரான் அலையின் பரிணாமத்தை விவரிக்கவில்லை, ஆனால் விண்வெளியில் இந்த அல்லது அந்த நிலையில் எலக்ட்ரானைக் கண்டுபிடிப்பதற்கான நிகழ்தகவு என்று பர்ன் முன்மொழிந்தார். ஷ்ரோடிங்கரின் சமன்பாட்டைத் தீர்த்து, இயற்பியலாளர்கள் இந்த நிகழ்தகவு காலப்போக்கில் எவ்வாறு உருவாகிறது என்பதைக் கணக்கிடுகின்றனர். எலக்ட்ரான் இங்கு கிடைக்குமா அல்லது அங்கு கிடைக்குமா என்பதை நாம் உறுதியாகக் கணிக்க முடியாது. ஒரு அளவீடு செய்யப்பட்டவுடன் மட்டுமே அது இங்கே அல்லது அங்கே காணப்படுவதற்கான நிகழ்தகவுகளைக் கொடுக்க முடியும். குவாண்டம் இயக்கவியலில், அலைச் சமன்பாட்டின் படி நிகழ்தகவு உறுதியான முறையில் உருவாகிறது, ஆனால் எலக்ட்ரானே அவ்வாறு இல்லை. ஒரே மாதிரியான பரிசோதனையை, ஒரே நிபந்தனைகளின் கீழ் பலமுறை மீண்டும் செய்தால், வெவ்வேறு முடிவுகளைத் தரலாம்.

குவாண்டம் சூப்பர்போசிஷன்

இது மிகவும் விசித்திரமானது. முதன்முறையாக, இயற்பியல் ஒரு சமன்பாட்டைக் கொண்டுள்ளது, இது ஒரு பொருளுக்குச் சொந்தமான ஏதோவொன்றின் நடத்தையை விவரிக்கவில்லை - ஒரு பந்து அல்லது கிரகத்தின் நிலை, வேகம் அல்லது ஆற்றல் போன்றவை. அலை செயல்பாடு உலகில் உண்மையான ஒன்று அல்ல. (குறைந்த பட்சம், இந்த இயற்பியலாளருக்கு அப்படி இல்லை. இந்த சிக்கலான சிக்கலை விரைவில் தீர்ப்போம்.) இது சதுரம் -, அதன் முழுமையான மதிப்பு, இது ஒரு சிக்கலான அளவு என்பதால் - ஒரு முறை விண்வெளியில் ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியில் துகள் கண்டுபிடிக்கும் நிகழ்தகவை அளிக்கிறது. ஒரு அளவீடு செய்யப்படுகிறது. ஆனால் அளவீட்டுக்கு முன் என்ன நடக்கும்? எங்களால் சொல்ல முடியாது. நாம் சொல்வது என்னவென்றால், அலைச் செயல்பாடு என்பது எலக்ட்ரானுக்கு சாத்தியமான பல நிலைகளின் மேல்நிலை. ஒவ்வொரு நிலையும் எலக்ட்ரான் ஒரு அளவீடு செய்யப்பட்டவுடன் காணக்கூடிய நிலையைக் குறிக்கிறது.

பல படங்கள் தொங்கிக்கொண்டிருக்கும் சுவரை நோக்கிச் சென்று, இருட்டாக இருக்கும் ஒரு அறையில் உங்களைப் படம்பிடித்துக்கொள்வது ஒரு பயனுள்ள படம் (அவை அனைத்தும் இஃது) ஆகும். நீங்கள் சுவரில் ஒரு குறிப்பிட்ட இடத்தை அடையும் போது, ​​ஒரு ஓவியத்தின் முன் விளக்குகள் எரியும். நிச்சயமாக, நீங்கள் ஒரு ஓவியத்தை நோக்கி நடந்து செல்லும் ஒரு நபர் என்பதை நீங்கள் அறிவீர்கள். ஆனால் நீங்கள் எலக்ட்ரான் அல்லது ஃபோட்டான் போன்ற துணை அணுக் துகளாக இருந்தால், நீங்கள் ஒரே நேரத்தில் சுவரை நோக்கி நடந்து செல்லும் பல பிரதிகள் இருக்கும். நீங்கள் பல உங்களின் சூப்பர்போசிஷனில் இருப்பீர்கள், ஒரே ஒரு நகல் மட்டுமே சுவரை அடைந்து விளக்குகளை இயக்கும். உங்களின் ஒவ்வொரு பிரதியும் சுவரை அடைவதற்கான வெவ்வேறு நிகழ்தகவு இருக்கும். சோதனையை பல முறை மீண்டும் மீண்டும் செய்வதன் மூலம், இந்த வெவ்வேறு நிகழ்தகவுகள் வெளிப்படுத்தப்படுகின்றன.

இருட்டறையில் நகரும் அனைத்து பிரதிகளும் உண்மையானதா அல்லது சுவரில் மோதி விளக்குகள் எரிவது மட்டும்தானா? அது மட்டும் உண்மையானால், மற்றவர்களும் எப்படி சுவரில் மோதியிருக்க முடியும்? குவாண்டம் சூப்பர்போசிஷன் என்று அழைக்கப்படும் இந்த விளைவு, ஒருவேளை அவை அனைத்திலும் விசித்திரமானது. மிகவும் வித்தியாசமான மற்றும் கவர்ச்சிகரமான இது ஒரு முழு கட்டுரைக்கு தகுதியானது.