शास्त्रीय और क्वांटम वर्णनों के बीच एक नया सेतु
एक शताब्दी से अधिक समय से शास्त्रीय भौतिकी और क्वांटम यांत्रिकी को मूलतः अलग व्याख्यात्मक ढाँचों के रूप में पढ़ाया जाता रहा है। शास्त्रीय भौतिकी गेंदों, ग्रहों और मशीनों की दैनिक दुनिया के लिए अच्छी तरह काम करती है। परमाणुओं और उप-परमाण्विक कणों के स्तर पर, जहाँ व्यवहार प्रायिकतामूलक, प्रतिअनुभवसिद्ध और अक्सर सामान्य भौतिक उपमाओं के प्रति प्रतिरोधी हो जाता है, क्वांटम यांत्रिकी काम संभालती है।
MIT के शोधकर्ता अब कहते हैं कि उन्होंने इन दो क्षेत्रों के बीच एक अधिक मज़बूत गणितीय सेतु बनाया है। Proceedings of the Royal Society A Mathematical Physical and Engineering Science में प्रकाशित एक पेपर में टीम ने बताया कि कुछ क्वांटम व्यवहारों की गणना शास्त्रीय भौतिकी में निहित एक formulation से की जा सकती है, विशेष रूप से “least action” के विचार से।
स्रोत सामग्री के अनुसार, उनकी विधि डबल-स्लिट प्रयोग और क्वांटम टनलिंग सहित कई पाठ्यपुस्तकीय क्वांटम परिदृश्यों में Schrödinger equation के समान ही समाधान पुनरुत्पादित करती है। ये कोई साधारण उदाहरण नहीं हैं। ये उन घटनाओं के केंद्र के क़रीब हैं जो क्वांटम यांत्रिकी को अंतर्ज्ञान के लिए इतना अजीब बनाती हैं।
इस संदर्भ में “least action” का अर्थ क्या है
least action का सिद्धांत भौतिकी का एक पुराना और शक्तिशाली विचार है। व्यापक रूप से यह कहता है कि भौतिक प्रणालियाँ उन पथों का अनुसरण करती हैं जो action नामक एक मात्रा का अनुकूलन करते हैं। शास्त्रीय यांत्रिकी में, इस सिद्धांत का उपयोग गति को नियंत्रित करने वाले समीकरणों को निकालने के लिए किया जा सकता है। यह भौतिकी के सुरुचिपूर्ण एकीकृत उपकरणों में से एक है, जो गतिकी को केवल बल-संतुलन के सरल चित्र से नहीं, बल्कि एक भिन्नात्मक नियम से जोड़ता है।
MIT समूह का दावा यह नहीं है कि क्वांटम यांत्रिकी गलत है। शोधकर्ता स्रोत पाठ में इस व्याख्या को स्पष्ट रूप से अस्वीकार करते हैं। इसके बजाय, उनका कहना है कि उन्होंने क्वांटम व्यवहार की गणना करने का एक और तरीका खोज लिया है, जो शास्त्रीय formulation का उपयोग करता है और अध्ययन किए गए मामलों में वही उत्तर देता है।
यह अंतर महत्वपूर्ण है। एक नया गणनात्मक या गणितीय वर्णन मानक सिद्धांत का स्थान लेने के समान नहीं है। क्वांटम यांत्रिकी अभी भी स्वीकृत ढाँचा बनी हुई है। MIT जो प्रस्तावित कर रहा है, वह यह है कि रोज़मर्रा और क्वांटम वर्णनों के बीच का अंतर गणितीय रूप से उतना चौड़ा नहीं हो सकता, जितना अक्सर माना गया है।
यह परिणाम दिलचस्प क्यों है
मुख्य दिलचस्पी उन व्यवहारों की श्रृंखला में है जिन्हें यह formulation कथित तौर पर पकड़ती है। डबल-स्लिट प्रयोग लंबे समय से क्वांटम विचित्रता का एक निर्णायक उदाहरण रहा है, क्योंकि कण ऐसे व्यवहार करते हैं मानो वे तरंग-जैसा हस्तक्षेप कर रहे हों। क्वांटम टनलिंग भी उतनी ही प्रतिअनुभवसिद्ध है, क्योंकि यह कणों को उन बाधाओं के पार दिखाई देने देती है जिन्हें सीधे शास्त्रीय पठन के अनुसार वे पार नहीं कर सकते।
यदि least-action का शास्त्रीय ढाँचा ऐसे मामलों के लिए समान मात्रात्मक परिणाम दोहरा सकता है, तो यह क्वांटम सिद्धांत में प्रवेश का एक नया वैचारिक मार्ग देता है। इससे विचित्रता समाप्त नहीं होती, लेकिन यह उस विचित्रता की गणना और समझ के तरीके को नया रूप दे सकता है।
स्रोत सामग्री में अध्ययन के सह-लेखक Winfried Lohmiller को यह कहते हुए उद्धृत किया गया है कि पहले केवल एक कमजोर सेतु था जो अपेक्षाकृत बड़े क्वांटम कणों के लिए काम करता था, जबकि नया ढाँचा क्वांटम यांत्रिकी, शास्त्रीय यांत्रिकी और सापेक्षता को सभी पैमानों पर वर्णित करने का एक साझा तरीका स्थापित करता है। यह एक महत्वाकांक्षी कथन है, और यह काम की व्यापक आकांक्षा की ओर इशारा करता है: केवल एक संकीर्ण तरकीब नहीं, बल्कि एक अधिक एकीकृत गणितीय भाषा।
शोधकर्ता क्या दावा कर रहे हैं और क्या नहीं
स्रोत पाठ के अनुसार, शोधकर्ता दार्शनिक निहितार्थों को बढ़ा-चढ़ाकर पेश करने से सावधान हैं। सह-लेखक Jean-Jacques Slotine ज़ोर देते हैं कि वे यह नहीं कह रहे कि क्वांटम यांत्रिकी में कुछ भी गलत है। इससे यह काम मानक सिद्धांत के प्रति विरोधी नहीं, बल्कि रचनात्मक स्थिति में आता है।
वे जो दावा कर रहे हैं, वह अपने-आप में काफ़ी महत्वपूर्ण है। उनका कहना है कि वे शास्त्रीय सिद्धांत का उपयोग करके क्वांटम गति की गणना कर सकते हैं और Schrödinger equation के साथ कई मानक उदाहरणों में सटीक मेल पा सकते हैं। यदि यह दावा व्यापक जाँच और विस्तार में भी टिकता है, तो यह शिक्षण, व्याख्या और संभवतः कुछ प्रकार की गणना को प्रभावित कर सकता है।
फिर भी, कई प्रश्न स्वाभाविक रूप से बने रहते हैं। स्रोत पाठ यह नहीं बताता कि यह formulation अध्ययन किए गए मामलों से आगे कितनी व्यापक है। यह भी नहीं बताता कि यह विधि अधिक जटिल बहु-कण प्रणालियों में कितनी कुशलता से स्केल करती है। और न ही यह स्पष्ट करता है कि यह ढाँचा मापन, अनिश्चितता, या क्वांटम सिद्धांत के अन्य मौलिक मुद्दों की व्याख्या बदलता है या नहीं। ये परिणाम की आलोचना नहीं हैं; ये वे स्पष्ट अगले प्रश्न हैं जो कोई गंभीर पाठक पूछेगा।
इस तरह के काम का महत्व क्यों है
भौतिकी केवल नए कणों या खगोलीय वस्तुओं की खोज से आगे बढ़ती है, बल्कि मौजूदा सिद्धांतों के बीच गहरे संबंध खोजने से भी आगे बढ़ती है। सबसे महत्वपूर्ण वैज्ञानिक प्रगतियाँ अक्सर इस बात को दिखाने से आई हैं कि जो घटनाएँ पहले अलग मानी जाती थीं, वे वास्तव में एक साझा संरचना द्वारा नियंत्रित होती हैं।
यह MIT परिणाम उसी परंपरा में आता है। यह उन दुनियाओं के बीच की वैचारिक दूरी कम करने की कोशिश करता है जिन्हें अक्सर असतत रूप में प्रस्तुत किया जाता है: शास्त्रीय यांत्रिकी से वर्णित सामान्य दुनिया और क्वांटम यांत्रिकी से वर्णित सूक्ष्म दुनिया। भले ही व्यावहारिक परिणाम मुख्यतः एक नया गणनात्मक मार्ग ही क्यों न हो, फिर भी यह महत्वपूर्ण है। नए formalism समस्याओं को सरल बना सकते हैं, छिपी समरूपताएँ उजागर कर सकते हैं, और नई जाँच-पड़ताल की दिशाएँ खोल सकते हैं।
ऐसे सेतु का शैक्षिक मूल्य भी है। क्वांटम यांत्रिकी को अक्सर अंतर्ज्ञान से इतनी तीव्र टूटन के रूप में पढ़ाया जाता है कि शास्त्रीय विचार लगभग अप्रासंगिक लगते हैं। शास्त्रीय least-action सिद्धांतों से एक गणितीय रूप से कठोर संबंध छात्रों और शोधकर्ताओं को वहाँ निरंतरता दिखा सकता है जहाँ उन्होंने केवल विच्छेद देखा था।
एक सावधान लेकिन उल्लेखनीय विकास
क्वांटम यांत्रिकी को कम रहस्यमय बनाने वाले दावों को सावधानी से देखना चाहिए, और MIT के काम का मूल्यांकन प्रकाशित गणितीय विवरणों के आधार पर होना चाहिए, न कि किसी शीर्षक-स्तरीय संक्षेप के आधार पर। लेकिन उपलब्ध स्रोत पाठ के आधार पर यह अध्ययन एक स्पष्ट कारण से उल्लेखनीय है: यह दिखाता है कि कम-से-कम कुछ ऐसी घटनाएँ, जिन्हें आम तौर पर केवल क्वांटम माना जाता है, उन्हें शास्त्रीय variational ढाँचे से पुनरुत्पादित किया जा सकता है।
इससे क्वांटम दुनिया सामान्य नहीं हो जाती। यह जरूर सुझाता है कि शास्त्रीय और क्वांटम वर्णनों के बीच की सीमा अपेक्षा से अधिक गणितीय रूप से पारगम्य हो सकती है। यदि भविष्य का काम इस विधि को अधिक प्रणालियों और अधिक जटिल व्यवहार तक फैलाता है, तो यह परिणाम भौतिकविदों द्वारा पैमानों के पार प्रयुक्त भाषा को एकीकृत करने के बड़े प्रयास का हिस्सा बन सकता है।
यह लेख Phys.org की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.
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