ক্লাসিক্যাল ও কুয়ান্টাম বর্ণনার মধ্যে নতুন সেতু
এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে ক্লাসিক্যাল ফিজিক্স এবং কুয়ান্টাম মেকানিক্সকে মৌলিকভাবে আলাদা ব্যাখ্যাগত কাঠামো হিসেবে পড়ানো হয়েছে। বল, গ্রহ, এবং যন্ত্রের মতো দৈনন্দিন জগতের জন্য ক্লাসিক্যাল ফিজিক্স ভালো কাজ করে। পরমাণু ও উপ-পরমাণুক কণার স্তরে, যেখানে আচরণ সম্ভাবনামূলক, অস্বাভাবিক, এবং প্রায়ই সাধারণ ভৌত উপমার সঙ্গে খাপ খায় না, সেখানে কুয়ান্টাম মেকানিক্স কাজ করে।
MIT গবেষকেরা এখন বলছেন, তারা এই দুই ক্ষেত্রের মধ্যে আরও শক্তিশালী একটি গাণিতিক সেতু তৈরি করেছেন। Proceedings of the Royal Society A Mathematical Physical and Engineering Science-এ প্রকাশিত এক গবেষণাপত্রে দলটি জানিয়েছে, কিছু কুয়ান্টাম আচরণ ক্লাসিক্যাল ফিজিক্স-নির্ভর একটি formulation দিয়ে হিসাব করা যায়, বিশেষভাবে “least action” ধারণার ওপর ভিত্তি করে।
উৎস উপাদান অনুযায়ী, তাদের পদ্ধতি double-slit experiment এবং quantum tunneling সহ বিভিন্ন পাঠ্যবইভিত্তিক কুয়ান্টাম পরিস্থিতিতে Schrödinger equation-এর মতোই সমাধান পুনরুত্পাদন করে। এগুলো তুচ্ছ উদাহরণ নয়। কুয়ান্টাম মেকানিক্সকে অন্তর্জ্ঞান থেকে এত বিচিত্র মনে হওয়ার কেন্দ্রে এগুলোই রয়েছে।
এই প্রসঙ্গে “least action” কী বোঝায়
least action নীতি পদার্থবিজ্ঞানের পুরোনো ও শক্তিশালী একটি ধারণা। বিস্তৃতভাবে বললে, এটি বলে যে physical systems এমন পথ অনুসরণ করে যা action নামের একটি পরিমাণকে সর্বোত্তম করে। ক্লাসিক্যাল মেকানিক্সে, এই নীতির মাধ্যমে গতিকে নিয়ন্ত্রণকারী সমীকরণ বের করা যায়। এটি পদার্থবিজ্ঞানের একটি সুন্দর একীকরণমূলক হাতিয়ার, যা গতিবিদ্যাকে কেবল বল-সমতুল্য ছবির সঙ্গে নয়, বরং একটি ভ্যারিয়েশনাল নিয়মের সঙ্গেও যুক্ত করে।
MIT দলের দাবি এই নয় যে কুয়ান্টাম মেকানিক্স ভুল। গবেষকেরা উৎস পাঠ্যে সেই ব্যাখ্যা স্পষ্টভাবে প্রত্যাখ্যান করেছেন। বরং তারা বলছেন, ক্লাসিক্যাল formulation ব্যবহার করে কুয়ান্টাম আচরণ হিসাব করার আরেকটি উপায় তারা পেয়েছেন, এবং তারা যে ক্ষেত্রগুলো নিয়ে কাজ করেছেন সেখানে একই উত্তর পাওয়া যায়।
এই পার্থক্য গুরুত্বপূর্ণ। নতুন কোনো গণনামূলক বা গাণিতিক বর্ণনা মানে এই নয় যে প্রচলিত তত্ত্বকে বদলে দেওয়া হয়েছে। কুয়ান্টাম মেকানিক্স এখনো স্বীকৃত কাঠামো। MIT যা প্রস্তাব করছে তা হলো, দৈনন্দিন ও কুয়ান্টাম বর্ণনার ব্যবধান গাণিতিকভাবে অনেকের ধারণার চেয়ে কম হতে পারে।
ফলাফলটি কেন আকর্ষণীয়
এই formulation যে আচরণগুলোর পরিসর ধরতে পারে বলে দাবি করা হচ্ছে, সেখানেই মূল আকর্ষণ। double-slit experiment দীর্ঘদিন ধরে কুয়ান্টাম অদ্ভুততার একটি নির্ধারক উদাহরণ, কারণ কণাগুলো তরঙ্গের মতো হস্তক্ষেপের আচরণ দেখায়। quantum tunneling-ও তেমনই অস্বাভাবিক, কারণ এটি কণাকে এমন বাধা পার হয়ে দেখা দিতে দেয়, যা সরল ক্লাসিক্যাল ব্যাখ্যায় পার হওয়ার কথা নয়।
যদি least-action ভিত্তিক ক্লাসিক্যাল কাঠামো এ ধরনের ক্ষেত্রের জন্য একই পরিমাণগত ফলাফল পুনরুত্পাদন করতে পারে, তবে এটি কুয়ান্টাম তত্ত্বে ঢোকার একটি নতুন ধারণাগত পথ দেয়। এতে অদ্ভুততা দূর হয় না, তবে সেই অদ্ভুততাকে কীভাবে গণনা ও বোঝা হয় তা নতুনভাবে ব্যাখ্যা করা যেতে পারে।
উৎস উপাদানে গবেষণার সহলেখক Winfried Lohmiller বলেন, আগে শুধু একটি দুর্বল সেতু ছিল যা তুলনামূলকভাবে বড় কুয়ান্টাম কণার ক্ষেত্রে কাজ করত, কিন্তু নতুন কাঠামো কুয়ান্টাম মেকানিক্স, ক্লাসিক্যাল মেকানিক্স, এবং আপেক্ষিকতাকে সব স্কেলে বর্ণনা করার একটি সাধারণ উপায় স্থাপন করে। এটি উচ্চাকাঙ্ক্ষী একটি বক্তব্য, এবং কাজটির বৃহত্তর লক্ষ্যকে নির্দেশ করে: কেবল একটি সীমিত কৌশল নয়, বরং আরও একীভূত গাণিতিক ভাষা।
গবেষকেরা কী বলছেন আর কী বলছেন না
উৎস পাঠ্য অনুযায়ী, গবেষকেরা দার্শনিক ফলাফল অতিরঞ্জিত করতে চাইছেন না। সহলেখক Jean-Jacques Slotine জোর দিয়ে বলেন, তারা কুয়ান্টাম মেকানিক্সে কিছু ভুল আছে এমন কথা বলছেন না। এতে কাজটি প্রচলিত তত্ত্বের বিরুদ্ধে নয়, বরং গঠনমূলক অবস্থানে থাকে।
তারা যে দাবি করছেন, সেটি নিজেই যথেষ্ট গুরুত্বপূর্ণ। তারা বলছেন, ক্লাসিক্যাল নীতি ব্যবহার করে কুয়ান্টাম গতি হিসাব করা যায় এবং একাধিক প্রচলিত উদাহরণে Schrödinger equation-এর সঙ্গে নির্ভুল মিল পাওয়া যায়। এই দাবি বৃহত্তর যাচাই ও বিস্তারে টিকে গেলে, তা পড়ানো, ব্যাখ্যা, এবং কিছু ধরনের গণনাকে প্রভাবিত করতে পারে।
তবু বেশ কিছু প্রশ্ন স্বাভাবিকভাবেই রয়ে যায়। উৎস পাঠ্যে বলা হয়নি এই formulation অধ্যয়ন করা ক্ষেত্রগুলোর বাইরে কতটা বিস্তৃত। এটি উল্লেখ করেনি, আরও জটিল many-body system-এ পদ্ধতিটি কতটা দক্ষতার সঙ্গে কাজ করে। এবং measurement, uncertainty, বা কুয়ান্টাম তত্ত্বের অন্যান্য মৌলিক প্রশ্নের ব্যাখ্যা এটি বদলায় কি না, সেটিও স্পষ্ট করেনি। এগুলো ফলাফলের সমালোচনা নয়; এগুলোই একটি সিরিয়াস পাঠক স্বাভাবিকভাবে যে পরবর্তী প্রশ্নগুলো করবে।
এই ধরনের কাজ কেন গুরুত্বপূর্ণ
পদার্থবিজ্ঞান কেবল নতুন কণা বা নতুন মহাজাগতিক বস্তু আবিষ্কারের মাধ্যমেই এগোয় না, বরং বিদ্যমান তত্ত্বগুলোর মধ্যে গভীরতর সম্পর্ক খুঁজে পাওয়ার মাধ্যমেও এগোয়। বিজ্ঞানের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ কিছু অগ্রগতি এসেছে এমন ঘটনা দেখিয়ে, যেগুলো আগে আলাদা মনে করা হতো, আসলে একটি সাধারণ কাঠামোর দ্বারা নিয়ন্ত্রিত।
এই MIT ফলাফল সেই ধারারই অংশ। এটি এমন দুটি জগতের মধ্যে ধারণাগত দূরত্ব কমানোর চেষ্টা করে, যেগুলোকে প্রায়ই বিচ্ছিন্ন হিসেবে দেখানো হয়: ক্লাসিক্যাল মেকানিক্সে বর্ণিত সাধারণ জগৎ এবং কুয়ান্টাম মেকানিক্সে বর্ণিত অণুজগৎ। বাস্তবিক ফল প্রধানত একটি নতুন গণনামূলক পথ হলেও, সেটিও গুরুত্বপূর্ণ। নতুন formalisms সমস্যা সহজ করতে পারে, লুকানো সমমিতি প্রকাশ করতে পারে, এবং নতুন অনুসন্ধানের দিক খুলে দিতে পারে।
এ ধরনের সেতুর শিক্ষামূলক মূল্যও আছে। কুয়ান্টাম মেকানিক্স প্রায়ই এমন এক বিচ্ছেদ হিসেবে পরিচয় করানো হয়, যেখানে ক্লাসিক্যাল ধারণা প্রায় অপ্রাসঙ্গিক বলে মনে হয়। ক্লাসিক্যাল least-action নীতির সঙ্গে গাণিতিকভাবে কঠোর সংযোগ শিক্ষার্থী ও গবেষকদের সেখানে ধারাবাহিকতা দেখতে সাহায্য করতে পারে, যেখানে তারা আগে শুধু বিচ্ছেদ দেখেছিলেন।
সতর্ক কিন্তু উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি
কুয়ান্টাম মেকানিক্সকে কম রহস্যময় করার দাবিগুলো সতর্কতার সঙ্গে দেখা উচিত, এবং MIT-এর কাজকে শিরোনামভিত্তিক সংক্ষিপ্তসার নয়, প্রকাশিত গণিতের ভিত্তিতে মূল্যায়ন করা উচিত। তবে প্রদত্ত উৎস পাঠ্য অনুযায়ী, এই গবেষণা একটি স্পষ্ট কারণে উল্লেখযোগ্য: এটি দেখায় যে সাধারণভাবে সম্পূর্ণ কুয়ান্টাম বলে ধরা অন্তত কিছু ঘটনা ক্লাসিক্যাল variational কাঠামোর মাধ্যমে পুনরুত্পাদন করা যায়।
এতে কুয়ান্টাম জগৎ সাধারণ হয়ে যায় না। তবে এটি ইঙ্গিত দেয় যে ক্লাসিক্যাল ও কুয়ান্টাম বর্ণনার সীমারেখা প্রত্যাশার চেয়ে গাণিতিকভাবে বেশি ভেদ্য হতে পারে। ভবিষ্যৎ কাজ যদি এই পদ্ধতিকে আরও সিস্টেম ও আরও জটিল আচরণে প্রসারিত করে, তবে এই ফলাফল স্কেল জুড়ে পদার্থবিজ্ঞানীরা যে ভাষা ব্যবহার করেন তা একীভূত করার বৃহত্তর প্রচেষ্টার অংশ হয়ে উঠতে পারে।
এই নিবন্ধটি Phys.org-এর প্রতিবেদনের ভিত্তিতে লেখা। মূল নিবন্ধ পড়ুন.
Originally published on phys.org