पदार्थ..वरवर गुडबॉय..पण खऱ्यात मात्र दंगेखोर, मनमौजी कारटं..(Here Starts the journey of Quantum Physics)

पुन्हा अशीच एक काळी किर्र अंधारी रात्र.. काळेपणाचा अतिशय दाट थरच जणू ठरवून कोणी पसरला असावा.. घट्ट काजळी पूर्ण आकाशभर अंथरलेली.. इतकी दाट की दूरच्या ताऱ्यांनाही पृथ्वीचा मार्ग न दिसावा .. पाऊस तर बेमाप, बेसुमार पडत होता.. तशी पाऊस कधी मापात पडतो? मग ते पाऊस कधी पडेल याचं माप असो किंवा किती पडेल याचं माप असो किंवा कुठे पडेल याचं माप असो किंवा किती वेळ पडेल याचं माप असो.. तो तर पर्जन्यराज.. मर्जी त्याची.. लहर त्याची.. तसेच काळे ढग.. पर्जन्यराजाचे सैनिक.. राजा म्हणेल तिथे तुटून पडणार.. माणूस दुसरीकडेच वाट पाहात बसणार.. तारखेने तर पावसाळा सुरु झाला..मृग नक्षत्रही गेलं पण पाऊस काही म्हणावा तसा झाला नाही म्हणून विक्रम राजा चिंतीत होता.. पाण्याच्या नियोजनात, दुष्काळाच्या चिंतेत त्याचं डोकं पार बुडलेलं होतं..

“काय राजा पुन्हा तुम्हा माणसांची मापं चुकलेलीच दिसतात.. तुम्हाला पाहिजे तितका पाऊस कसा पडेल सांग बरं ? कोणत्या आधारावर अशा अपेक्षा ठेवता तुम्ही नक्की आणि कोणाच्या भरवशावर.. ते जाऊदे पण मला सांग की या शास्त्रज्ञांचे नियम आणि अंदाज कधी चुकतात का रे? नियम बदलायला भाग पडतात असं होतं कारे तुमच्या त्या फिजिक्स मध्ये? का काळ्या दगडावरची रेघ.. लिख दिया तो लिख दिया.. बोला तो बोला .. मी म्हणेन ते ब्रह्मवाक्य!!!”

“नाही, असं होत नाही, म्हणजे विविध मतांना चिकटून राहणारे लोक असतात पण नवीन नियमांना जागा मिळते. हेच बघ ना.. पदार्थ हा वर्गातल्या अत्यंत आदर्श मुलासारखा वागतो. एवढा धक्का दिला की एवढ्या वेळात एवढेच अंतर जातो, न्यूटनच्या गतीच्या नियमानुसारच काटेकोर पणे वागतो असे अनेक वर्ष लोक मानत होते.. १७व्या शतकापासून ते अगदी विसाव्या शतकापर्यंत न्यूटन खरा व त्याचे नियम सगळीकडे लागू आहेत असं सर्व साधारणपणे मानले जात होते. प्रत्येक धक्क्यामुळे काहीतरी परिणाम होतो हे तर खरच पण तो परिणाम किती होतो ते लोक`जेव्हा वेगवेगळे प्रयोग करून पाहू लागली तेव्हा त्यांना आश्चर्याचे धक्के बसू लागले, न्यूटनचे नियम कशे काय चुकू शकतात असं लोकांना वाटत होते. खासकरुन द्रव आणि वायूंवर प्रयोग करताना तर काहीतरी चुकतंय असं लक्षात येत होतं.. मोठा एक बॉल आहे. त्याला एका ठिकाणाहून किक मारली आणि तो इतक्या वेळात दुसऱ्याठिकाणी गेला. त्यावरून त्याचा वेग इतका होता. आणि वेगात कसा बदल होत गेला आणि तो थांबला हे सगळं कळणं तसं सोपं होतं. पण तोच बॉल नेहमीच्या बॉल पेक्षा लहान करत करत नेला आणि अगदी आपल्या डोक्यावरचा केस देखील त्या बॉल ला एखादा सिक्स लेन हाय वे वाटावा व त्या हायवेसाठी वापरलेल्या डांबराच्या खड्यावरही असे हजारो लहान बॉल मावतील इतका तो लहान व्हावा तेव्हा तो बॉल काही वेगळाच वाटू लागला.. विचित्रच वागू लागला .. ”

“म्हणजे त्या बॉल ला काय वेड लागलं ? पण वेड लागायला तो थोडाच शहाणा माणूस होता आधी? निर्जीवच होता ना आधीपासून… तुमच्या त्या पृथ्वी (solid), आप (liquid), तेज (heat), वायू (gas) किंवा आकाश (plasma) यांपासून बनलेला !!”

“हो खरंय पण तो अतिशय शिस्तबद्ध आणि सांगेल तसे वागणारा गुणी बाळ वाटला होता तो एक गोड गैरसमज होता हे शास्त्रज्ञांच्या ध्यानात आलं..म्हणजे शाळेत अगदी नियमित असणारा, चांगले काम करणारा विद्यार्थी कॉलेजला जाउन अगदी हाताबाहेर जावा, आधी नम्र असणारा नंतर एकदम उद्दट व्हावा आणि शिविगाळ करु लागावा मग जो धक्का बसावा आणि चांगल्या गुणांवरचा विश्वास उडावा तसंच काहीसं न्यूटनला मानणाऱ्या शास्त्रज्ञांचं झालं..कारण-परिणाम निश्चितच खरा होता पण परिणाम नक्की कसा आणि किती होतो याबद्दल अनिश्चितता निर्माण झाली ती झालीच..”

“पण मग केलं काय अशा वेळी?”
photon

(Source:www(dot)ck12(dot)org)
“शास्त्रज्ञांनी जो आधीपासून वास्तूचे स्थान आणि वेग यांच्यातला बदल मोजण्याचा जो अट्टाहास ठेवला होता तो या अणूरेणूंच्या बाबतीत मोजणं सोडून दिलं.. हायझेनबर्ग ने सांगितलं की कोणत्याही क्षणी या इलेक्ट्रॉन ची जागा आणि त्याक्षणी असलेला त्याचा वेग हे दोन्ही एकाच वेळी मोजणं अवघड आहे.. एखाद्या प्रकाशाच्या उजेडात तिथला इलेक्ट्रॉन कुठे आहे हे जरी कळलं तरी याच तीव्र प्रकाशामुळे इलेक्ट्रॉन किती गती घेईल याचा अंदाज बांधणं अवघड आहे.. उलट प्रकाशाची तीव्रता कमी असेल तर इलेक्ट्रॉन च्या गतीचा अंदाज एकवेळ बांधता येईल पण मग प्रकाशाच्या कमी तीव्रतेमुळे त्याची निश्चित जागा ठरवणं मुश्किल आहे हाच तो तिढा किंवा हायझेनबर्गचे अनिश्चितता तत्व (Heisenberg’s Uncertainty Principle)..”

Werner Heisenberg

Zentralbild Prof. Dr. phil Werner Kar. Heisenberg, Physiker, geboren 5.12.1901 in Würzburg, Professor für theoretische Physik, Direktor des Max-Planck-Instituts für Physik in Göttingen, Nobelpreis für Physik 1932 (Aufnahme 1933) 39049-33

“अरे पण विक्रमा हे कळलं कसं तुम्हाला ? थेट इलेक्ट्रॉन वगैरेवर घसरलास..”
“हे बघ वेताळा, मोठ्या किंवा नेहमीच्या आकारात ही अनिश्चितता कमी असते कारण या मोठ्या आकाराच्या विशेषतः स्थायूंमध्ये अणुरेणूंची संख्या अमर्याद असते.. आपण पाहतो त्या साधारण आकारामध्ये लाखो, करोडो, अब्जो, मिलियन्स, बिलियन्स मध्ये अणुरेणू असतात.. पण बर्फाच्या खड्याला धक्का दिला तर त्याची मोजमापे कायम राहतात, पूर्ण प्रवासात या खड्या मधला रेणू कसा जातोय हे पाहणं सोपं आहे.. पण तो खडा समजा विरघळवला तर त्या पाण्यातला रेणू पाणी वाहायची सुरुवात केली तेव्हा कुठे होता आणि त्याचा प्रवास कुठून कुठे कसा झाला याचा अंदाज बांधता येईल पण तो शक्यतांच्या भाषेत मांडावा लागेल.. १०० टक्के खात्री देणं अवघड.. याच पाण्याची वाफ केली आणि ती वाफ एका पिंपामध्ये साठवली तर त्या वाफेतला प्रत्येक रेणू कुठून निघाला, त्याने कसा प्रवास केला, शेवटी तो कुठे पोहोचला याचा अंदाज बांधणं तर अजूनच अशक्य.. त्यामुळे शास्त्रज्ञांनी अंदाज बांधताना शक्यता(probability) आणि संख्याशास्त्राचा(statistics) चा वापर करायला सुरुवात केली.. हीच ती क्वांटम युगाची सुरुवात.. क्वांटम ची भाषा म्हणजे शक्यतांची भाषा निश्चिततेची नाही.. पण या शक्यता अति सूक्ष्म आकारांच्या बाबतीतच बरका.. ”

“पण मग तुम्ही लोक सोपं करण्याऐवजी अवघडाकडे कुठे गेलात? आधीच फिजिक्स कळायला अवघड..त्यात आता हे संख्याशास्त्र आणि शक्याशक्यता  काढल्यात..”

“नाही बरोबर आहे तुझं एका  अर्थी..पण हे पाहा..ढोबळ मानाच्या वस्तू असतात त्यांचा अंदाज आपल्याला अनुभवाने सरावाने आलेला असतो. त्यात चूक झाली तरीही किती प्रमाणात होणार हे माहित असतं..समजा सचिन तेंडुलकर बॅटिग करतोय आणि त्या बॅटला अगदी व्यवस्थित बसून तो बॉल अगदी उंच आकाशात हळूहळू गेला तर सचिनला, फिल्डरला, प्रेक्षकांना इतकंच काय तर समोरच्या बॉलरलाही माहित असतं की तो सिक्स गेला..पण तसं न होता बॅटची कडा घेउन बॉल उडाला तर सचिनच पॅविलिनकडे निघालेला असायचा..सांगायचा अर्थ काय तर ढोबळ आकारांच्या बाबतीत परिणामांची निश्चितता असते (Determinism)..तशी निश्चितता अणूरेणू, प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन, न्युट्रॉन यांच्या अतिसूक्ष्म आकारांच्या बाबतीत नसते..म्हणून मग तिथे शक्यता,  अंदाज असे शब्द येतात..खात्री राहात नाही..सिक्सरला जाणारा चेंडू निश्चितपणे कुठून उडाला, किती अंशात आकाशात चढत गेला..शेवटी कुठे जाऊन पडला हे सगळं निश्चितपणे सांगता येतं..चेंडूच्या सरासरी वेगाचाही अंदाज करता येतो..पण हेच सारं जर तो चेंडू अणुरेणू आकाराचा झाला तर सांगणं अनिश्चित होउन बसतं..पण प्रयोगांनी तो इलेक्ट्रॉन कुठे असेल हे सांगता येतं.. ”

“वा म्हणजे एवढा घोळ घालून पुन्हा निश्चितता नाहीच कमाल आहे तुमची ! तुमचे दरवर्षीचे पावसाचे अंदाज सुद्धा शक्यताच असतात`नाहीका.. निश्चितता नाहीच.. कोणाला काय आजार होईल निश्चितता नाहीच.. तुमच्या एकंदरीत आयुष्यातच काही निश्चितता नाही.. पण या शास्त्रज्ञांनी या इलेक्ट्रॉन्सला नशिबावर न सोडता शक्यतांचे शास्त्र वापरले हे कौतुकच आहे.. कधी तरी सांगरे या शक्यता आणि संख्याशास्त्राबद्दल.. पण माझी मात्र निघण्याची वेळ झाली बरका.. त्यात निश्चितता आहे.. तुला पुन्हा यायचंच आहे.. त्यात काही अनिश्चितपणा नाही.. येतो मी वेताळा..पुन्हा भेटू… हा हा हा.. ”

(क्रमश:)

मुखपृष्ठ
१२ वी पर्यंतचं फिजिक्स
कथांची पूर्ण यादी

 

Advertisements

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

error: Content is protected !!
%d bloggers like this: