അനിശ്ചിതതത്വ സിദ്ധാന്തം

നാം പ്രപഞ്ചത്തെ വീക്ഷിക്കുന്ന രീതിയില്‍ തന്നെ അനിശ്ചിതത്വത്തിന് അഗാധമായ വിവക്ഷകള്‍ ഉണ്ടായിരുന്നു. ഇന്നും വിവാദവിഷയമായ ഇതിനെ ഒരു നൂറ്റാണ്ടിന്റെ പകുതിയിലധികം കഴിഞ്ഞിട്ടും വിലമതിപ്പോടെ നോക്കിക്കാണാന്‍ അധികം തത്വശാസ്ത്രജഞ്ന്മാര്‍ക്കും കഴിഞ്ഞിട്ടില്ല. പൂര്‍ണ്ണമായും നിര്‍ണ്ണയിക്കപ്പെട്ട ഒരു പ്രപഞ്ചമാതൃക എന്ന ലാപ്ലാസിന്റെ ശാസ്ത്രസിദ്ധാന്ത സ്വപ്നങ്ങള്‍ക്ക് അന്ത്യം കുറിച്ചത് അനിശ്ചിതത്വ സിദ്ധാന്തമാണ്. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഇന്നത്തെ അവസ്ഥയെ വിക്ഷോഭിപ്പിക്കാതെ നിരീക്ഷിക്കാന്‍ കഴിയുന്ന ഒരു പ്രപഞ്ചാതീത ശക്തിയുണ്ടെന്നും ഈ ശക്തിക്ക് പൂര്‍ണ്ണമായി നിര്‍ണ്ണയിക്കുവാന്‍ കഴിയുന്ന നിയമങ്ങളുണ്ടെന്നും നമുക്ക് സങ്കല്പിക്കാവുന്നതാണ്. എന്നാല്‍ ഇത്തരം മാതൃകകള്‍ നമ്മളെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം പ്രാധാന്യമര്‍ഹിക്കുന്നില്ല. അതുകൊണ്ട് സിദ്ധാന്തത്തിലെ നിരീക്ഷിക്കാന്‍ കഴിയാത്ത ഗുണങ്ങളെ ഒക്കാംസ് റേസര്‍ (Occam's razor) എന്നറിയപ്പെടുന്ന ധനതത്വം ഉപയോഗിച്ച് മുറിച്ചുമാറ്റുന്നതായിരിക്കും ഉജിതമെന്നു തോന്നുന്നു. ഈ സമീപനരീതിയാണ് 1920-കളില്‍ ഹൈസന്‍ബര്‍ഗ്, ഇര്‍വിന്‍ ഷ്റോഡിംഗര്‍, പോള്‍ഡിറാക് എന്നിവരെ ബലതന്ത്രത്തെ പുനരാവിഷ്കരിച്ച് അനിശ്ചിതത്വ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്രം എന്ന പുതിയ സിദ്ധാന്തത്തിന് രൂപം കൊടുക്കാന്‍ പ്രേരിപ്പിച്ചത്. ഈ സിദ്ധാന്തപ്രകാരം കണങ്ങള്‍ക്ക് നിരീക്ഷിക്കപ്പെടാന്‍ കഴിയാത്ത വിഭിന്നമായ കൃത്യതയുള്ള സ്ഥാനമോ വേഗതയോ ഉണ്ടായിരിക്കുകയില്ല. പകരം ഒരു ക്വാണ്ടം അവസ്ഥ ഉണ്ടായിരിക്കണം. ഇത് സ്ഥാനത്തിന്റെയും വേഗത്തിന്റെയും മിശ്രിതമായിരിക്കും.

ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്രം ഒരൊറ്റ നിരീക്ഷണത്തിന്റെ ഫലം പ്രവചിക്കുകയില്ല. പകരം വ്യത്യസ്ഥമായ സാധ്യതാഫലങ്ങളെക്കുറിച്ചും, അവയോരോന്നും മിക്കവാറും എങ്ങനെയായിരിക്കുമെന്നും പ്രവഹിക്കുകയാണ് ചെയ്യുന്നത്. അതായത് ഒരേ രീതിയിലുള്ള ഒരു കൂട്ടം വ്യൂഹങ്ങളില്‍ ഒരേ തരത്തിലുള്ള മാപനങ്ങള്‍(measurment) നടത്തുകയാണെങ്കില്‍ ചില മാപനങ്ങളുടെ ഫലം 'A' വേറേ ചില മാപനങ്ങളുടേത് 'B' എന്നിങ്ങനെയാണ് കാണാന്‍ കഴിയും. മാപനഫലം ഏകദേശം ഇങ്ങനെയാണെന്ന് പ്രവചിക്കാന്‍ കഴിയുമെങ്കിലും ഒരൊറ്റ മാപനഫലത്തെ കൃത്യമായി പ്രവചിക്കാന്‍ കഴിയില്ല. അതുകൊണ്ട് ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്രം ഒഴിവാക്കാന്‍ പറ്റാത്ത അപ്രവചനാവസ്ഥയുടെ ഘടകം അല്ലെങ്കില്‍ ആകസ്മികത (randomness) ശാസ്ത്രത്തില്‍ കൊണ്ടുവന്നു എന്നു പറയാം. ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്രത്തിന്റെ ആശയങ്ങള്‍ വികസിപ്പിക്കുന്നതില്‍ മുഖ്യപങ്ക് വഹിച്ചിട്ടുണ്ടായിരുന്ന 'ഐന്‍സ്റ്റീന്‍' ഇതിനെ ശക്തിയായി എതിര്‍ത്തു. ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തത്തിലേക്കുള്ള സംഭാവനയ്ക്കായി ഐന്‍സ്റ്റീന് നോബല്‍ സമ്മാനം ലഭിക്കുകയുണ്ടായി. പ്രപഞ്ചത്തെ ഭരിക്കുന്നത് സംഭാവ്യതയാണെന്ന് (by chance) ഐന്‍സ്റ്റീന്‍ ഒരിക്കലും അംഗീകരിച്ചില്ല. 'സ്രഷ്ടാവ് ഒരിക്കലും ചൂതുകളിക്കുകയില്ല' എന്ന പ്രസിദ്ധമായ പ്രസ്ഥാവനയില്‍ ഐന്‍സ്റ്റീന്‍ തന്റെ വികാരം മുഴുവനും ഒതുക്കിയതായി നമുക്ക് മനസ്സിലാക്കാന്‍ കഴിയും. പരീക്ഷണവുമായി ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം യോജിപ്പിലായത് കാരണം മിക്ക ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാര്‍ക്ക് ഇത് സ്വീകാര്യമായി. തീര്‍ച്ചയായും ആധുനിക ശാസ്ത്രത്തിനും സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്കും ആധാരമായ വിജയകരമായ ഒരു സിദ്ധാന്തമാണിത്. ടെലിവിഷന്‍, കമ്പ്യൂട്ടര്‍ എന്നീ ഇലക്ട്റോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ മുഖ്യഘടകങ്ങളായ ട്രാന്‍സിസ്റ്റര്‍, ഇന്‍ഡഗ്രേറ്റഡ് സര്‍ക്യൂട്ട് എന്നിവയെ ഭരിക്കുന്നതും ആധുനിക രസതന്ത്രത്തിന്റെയും ജീവശാസ്ത്രത്തിന്റെയും അടിസ്ഥാനവും ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്രമാണ്. ഗുരുത്വാകര്‍ഷണവും സ്ഥൂലപ്രപഞ്ചഘടനയുമാണ് ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്രം സമ്യോജിപ്പിക്കാത്ത ഭൗതികശാസ്ത്ര മേഖലകള്‍.

പ്രകാശം തരംഗനിര്‍മ്മിതമാണെങ്കിലും ഒരു തരത്തില്‍ ഇത് കണ നിര്‍മ്മിതവുമാണെന്നും, ഇവയെ ഉല്‍സര്‍ജിക്കുന്നത് പാക്കറ്റുകളായാണ് അല്ലെങ്കില്‍ ക്വാണ്ടം രൂപത്തിലാണ് എന്നും പ്ലാങ്കിന്റെ ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം പറയുന്നു. ഹൈസന്‍ബര്‍ഗിന്റെ അനിശ്ചിതത്വ സിദ്ധാന്തവും സൂചിപ്പിക്കുന്നത് കണങ്ങള്‍ ചിലപ്പോള്‍ തരംഗരൂപത്തില്‍ പെരുമാറുന്നു എന്നാണ്. എന്നാല്‍ ഇവയ്ക്ക് കൃത്യമായ സ്ഥാനമില്ലാതെ സഭവ്യതാ വിതരണത്തില്‍ (Probability distribution) പരന്ന് കിടക്കുന്നു. ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്ര സിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ ഒരു പുത്തന്‍ സിദ്ധാന്തത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി നിലകൊള്ളുന്നത് കൊണ്ട് കണങ്ങളിലൂടെയോ തരംഗങ്ങളിലൂടെയോ യഥാര്‍ഥ ലോകത്തെ നമുക്ക് വിശദീകരിക്കുവാന്‍ കഴിയുകയില്ല. എങ്കിലും ലോകത്തിലെ നിരീക്ഷണങ്ങളെ ഇവയിലൂടെ നിരീക്ഷിക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞേക്കും. അതുകൊണ്ട് ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്രത്തിലെ കണങ്ങളും തരംഗങ്ങളും തമ്മില്‍ ഒരു ദ്വൈതം (duality) ഉണ്ടെന്ന് പറയാം. ചില ഉദ്ദേശ്യങ്ങള്‍ക്ക് കണങ്ങളായും മറ്റു ചിലപ്പോള്‍ തരംഗങ്ങളായും കരുതുന്നത് സഹായകരമായിരിക്കും.