ഭൗതികശാസ്ത്ര ചരിത്രത്തിലെ ജ്ഞാനശാസ്ത്രത്തിന്റെ ചില വഴികൾ


എസ്. അനൂപ്

ശാസ്ത്രചരിത്രത്തിൽ അതാത് കാലഘട്ടങ്ങളിൽ പുതിയ അറിവുകളെ അവയുടെ ജ്ഞാന-ശാസ്ത്രപരമായ (Epistemology) സ്വഭാവമനുസരിച്ച് പലതായി തരം തിരിക്കുന്നു. ജ്ഞാന-ശാസ്ത്രത്തിൽ പരിഗണിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ അറിവിന്റെ സ്വഭാവം (nature), ആഴവും വ്യാപ്തിയും (depth and extent), ആധാരം (source), സമാനമായതും ഇതോടു ബന്ധം ഉള്ളതുമായ നിലവിലുള്ള അറിവുകൾ (prior knowledge), ചരിത്രപരമായ സാഹചര്യങ്ങൾ (historical situations) തുടങ്ങിയവയാണ്. എല്ലാ അറിവുകളുടെയും വിശ്വാസ്യത ഒരുപോലെയല്ല. പല അറിവുകളും തുടർ പഠനങ്ങളുടെയും നിരീക്ഷണ പരീക്ഷണങ്ങളുടെയും അടിസ്ഥാനത്തിൽ കൂടുതൽ ഉറപ്പിക്കേണ്ടതായി വരുന്നു. ജ്ഞാന-ശാസ്ത്രപരമായി വ്യത്യസ്തമായും പലതരത്തിൽ അറിയപ്പെടുന്നതുമായ അറിവുകൾ ചില ഉദാഹരണങ്ങൾ സഹിതം അതാത് ചരിത്ര സാഹചര്യം ചേർത്തുവെച്ച് ചർച്ച ചെയ്യുകയാണ് ഈ ലേഖനത്തിന്റെ ഉദ്ദേശം. താഴെപ്പറയുന്ന പദങ്ങൾ നമുക്കെല്ലാവർക്കും ചിരപരിചിതമാണ്.

  1. Axiom (പ്രത്യക്ഷ പ്രമാണം)
  2. Postulate (നിർവാദ സങ്കല്പം)
  3. Proposition (പ്രസ്താവം)
  4. Hypothesis (പരികൽപ്പന)
  5. Principle (തത്വം)
  6. Law (നിയമം)
  7. Theory (സിദ്ധാന്തം)

അറിവിന്റെ സ്വഭാവത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ ഭാഷാപരമായി മുകളിൽ സൂചിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഓരോ പദത്തിനും കൃത്യമായ അർത്ഥം നിലവിലുണ്ടെങ്കിലും ചരിത്രപരമായ സാഹചര്യം ജ്ഞാന-ശാസ്ത്രത്തിൽ വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ട ഒരു ഘടകമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഇത്തരത്തിലുള്ള വിവിധ സാഹചര്യങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിലാണ് ഒരു അറിവ് പിൽക്കാലത്ത് അറിയപ്പെടുന്നത്. മറ്റൊരു പ്രധാനപ്പെട്ട കാര്യം പല അറിവുകളും പിൽക്കാലങ്ങളിൽ ക്രോഡീകരിക്കപ്പെട്ടതാണ്. ക്രോഡീകരിക്കപ്പെട്ട കാലഘട്ടത്തിൽ പ്രസ്തുത അറിവിന് കൈവന്ന ആധികാരികതയും വ്യാപ്തിയും പ്രധാനപ്പെട്ട ഘടകങ്ങളായി തുടർന്ന് പ്രവർത്തിക്കുന്നു, പ്രത്യേകിച്ച് സ്കൂൾ-കോളേജ് പാഠപുസ്തകങ്ങളിൽ അച്ചടിച്ചുവരുന്ന അറിവിന്റെ രൂപം ഇത്തരത്തിലുള്ളതാണ്. ഇപ്രകാരം അറിവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഘടകങ്ങളെ കുറിച്ചും അതിന്റെ നിർമാണത്തെ കുറിച്ചും അറിവ് വിധേയമാക്കപ്പെട്ട വ്യത്യസ്ത ശാസ്ത്ര ചരിത്ര സാഹചര്യങ്ങളെക്കുറിച്ചും തിരിച്ചറിവുണ്ടായിരിക്കുക ഒരു പഠിതാവിനെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം പ്രധാനപ്പെട്ടതാണ്. ഈ തിരിച്ചറിവ് പ്രാപ്തം ആകാതെ വരുമ്പോൾ നാം നേടുന്ന അറിവ് വലിയൊരു അർത്ഥത്തിൽ അപൂർണ്ണമായി തുടരുന്നു.

 

Axiom, Postulate, Proposition, Law തുടങ്ങിയവ ന്യൂട്ടോണിയൻ മെക്കാനിക്സിൽ

ന്യൂട്ടന്റെ ചലനനിയമങ്ങൾ ‘Law’ ആയിട്ടാണ് പൊതുവേ അറിയപ്പെടുന്നത്.  പ്രകൃതിയിലെ ചലന പ്രക്രിയയകളുടെ ഗണിതശാസ്ത്രപരമായ ആവിഷ്കാരം ആണല്ലോ ന്യൂട്ടന്റെ ചലനനിയമങ്ങൾ. പ്രകൃതിയിൽ വിവിധ സന്ദർഭങ്ങളിൽ ന്യൂട്ടന്റെ ചലനനിയമങ്ങൾ പാലിക്കപ്പെടുന്നു (സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ കാതൽ മാറ്റിവെച്ചാൽ). 1687 ൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ‘പ്രിൻസിപ്പിയ‘ യിലെ ബുക്ക് ഒന്നിൽ (മൂന്നാം എഡിഷൻ) തന്റെ അറിവുകളെ ‘AXIOMS OR LAWS OF MOTION’ എന്നാണ് ന്യൂട്ടൻ വിശേഷിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നത്. നേരത്തെ നിലവിലിരുന്ന, ഖഗോളങ്ങളും ആയി ബന്ധപ്പെട്ടതും ചലന സംബന്ധവുമായ എല്ലാ നിരീക്ഷണ പരീക്ഷണങ്ങളും ന്യൂട്ടൺ മനസ്സിലാക്കിയിരുന്നു എന്ന് നമുക്ക് സാമാന്യമായി ഊഹിക്കാം. ഗലീലിയോയുടെ പരീക്ഷണ നിരീക്ഷണങ്ങൾ ഇതിൽ എടുത്തു പറയേണ്ടതാണ്. മുൻകാല നിരീക്ഷണ പരീക്ഷണങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ രൂപപ്പെട്ടുവന്ന പൊതു അറിവുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയത് കൊണ്ടാണ് ചലനനിയമങ്ങളെ Axioms ആക്കി കണക്കാക്കിയത് എന്ന് കരുതാം. പിൽക്കാലത്ത് ചില പണ്ഡിതന്മാർക്കിടയിൽ തന്നെ ന്യൂട്ടോണിയൻ ചലനനിയമങ്ങൾ യഥാർത്ഥത്തിൽ Postulates ആണെന്ന് അഭിപ്രായമുണ്ട്. Axiom ഉം Postulate ഉം  തമ്മിലുള്ള സാമ്യതയും വ്യത്യാസവും ഈ അവസരത്തിൽ സൂചിപ്പിക്കുന്നത് ഉചിതം ആണെന്ന് തോന്നുന്നു. Axiom പൊതുവേ സംഖ്യാപരമായി അവതരിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു .എന്നാൽ Postulate പൊതുവേ ഭൗതികമായി അവതരിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. രണ്ടും പ്രത്യക്ഷ പ്രമാണങ്ങൾ തന്നെയാണ്. പക്ഷേ ഇവ രണ്ടും സ്വന്തമായി തെളിയിക്കപ്പെടുന്നില്ല. പക്ഷേ ‘പ്രിൻസിപ്പിയ’യിൽ Axiom/Postulate ന്റെ യൊക്കെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ രൂപപ്പെടുത്തിയെടുത്ത വിവിധങ്ങളായ Propositions (Classical mechanics ൽ നാം സാധാരണയായി പഠിക്കുന്ന കാര്യങ്ങൾ) വ്യത്യസ്ത സാഹചര്യങ്ങളിൽ നമ്മുടെ ദിനംപ്രതി അനുഭവങ്ങൾ വഴിയോ പരീക്ഷണങ്ങൾ വഴിയോ പിന്നീട് തെളിയിക്കപ്പെടുന്നു. അങ്ങനെ ‘പ്രിൻസിപ്പിയ’ പരീക്ഷണാത്മക ശാസ്ത്രത്തിന് അങ്ങേയറ്റം സഹായകരമായ ഒരു ഉപാധിയായി മാറി. പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിലെ രണ്ടാംപാതിയിൽ ന്യൂട്ടൺ ജീവിച്ചിരുന്ന കാലത്തേക്കാളും ‘പ്രിൻസിപ്പിയ’ ക്ക് കിട്ടിയ പ്രാധാന്യം ഈ ചരിത്രപശ്ചാത്തലം വ്യക്തമാക്കുന്നുണ്ട്. പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിലെ രണ്ടാം പാതി വ്യവസായവൽക്കരണത്തിന്റെ ആദ്യ ദശാബ്ദങ്ങൾ ആയിരുന്നല്ലോ.  പ്രായോഗിക തലത്തിൽ നിരവധി ഉപകരണങ്ങളും കണ്ടുപിടുത്തങ്ങളും രൂപപ്പെട്ടുവന്ന പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിലെ രണ്ടാം പാതിയിൽ ‘പ്രിൻസിപ്പിയ’ ക്ക് കിട്ടിയ പ്രാധാന്യം സ്വാഭാവികം മാത്രം.  ന്യൂട്ടോണിയൻ ചലന നിയമങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന പല കണ്ടുപിടുത്തങ്ങളും ഉപകരണങ്ങളും എല്ലാം തന്നെ വ്യാവസായിക വിപ്ലവത്തെ എല്ലാ അർത്ഥത്തിലും സഹായിച്ചു.  സ്കൂൾ-കോളേജ് വിദ്യാർഥികൾ ന്യൂട്ടന്റെ ചലനനിയമങ്ങൾ Laws എന്ന ഗണത്തിൽ പഠിക്കുമ്പോൾ ഈ ചരിത്രപശ്ചാത്തലം അറിഞ്ഞിരിക്കുന്നത് നന്നായിരിക്കും.  മാത്രമല്ല ഇന്ന് നാം കാണുന്ന ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ ന്യൂട്ടോണിയൻ മെക്കാനിക്സ് എന്ന ശാസ്ത്രശാഖ ക്രോഡീകരിക്കപ്പെട്ടത് പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിലും അതിനെ തുടർന്നുള്ള കാലഘട്ടങ്ങളിലുമാണ്. അക്കാലം ആയപ്പോഴേക്കും ന്യൂട്ടന്റെ ചലന നിയമങ്ങൾ പ്രകൃതിയുടെ നിയമങ്ങൾ ആയി സാർവത്രികമായി അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടു കഴിഞ്ഞിരുന്നു.  ഇതിനുവേണ്ട നേതൃത്വപരമായ പ്രവർത്തനം നടത്തിയത് ഫ്രഞ്ച് ഭൗതിക ശാസ്ത്രജ്ഞൻ ആയിരുന്ന ലാപ്ലസ് ആയിരുന്നു എന്നു കൂടി ഇവിടെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഇപ്രകാരം ക്രോഡീകരിക്കപ്പെട്ട കാലഘട്ടത്തിന്റെ കൂടി യുക്തിക്ക് അനുസരിച്ചാണ് ചലന നിയമങ്ങൾ പിൽക്കാലത്ത് Laws എന്നറിയപ്പെട്ടത്.

 

എന്താണ് Hypothesis ?

അടുത്തതായി Hypothesis എന്താണെന്ന് നോക്കാം. Hypothesis ഒരു പ്രതിഭാസത്തെ വിശദീകരിക്കാൻ ഉതകുന്ന പ്രസ്താവനയാണ്. ആധുനിക ശാസ്ത്രീയ സമീപനത്തിന്റെ കാഴ്ചപ്പാടിൽ, Hypothesis ടെസ്റ്റ്‌ ചെയ്യുവാൻ സാധിക്കുന്ന വിധം നിരീക്ഷണ പരീക്ഷണങ്ങൾക്കു സാധ്യമാകുന്ന ഒന്നാകണം. സാധാരണയായി Hypothesis മുൻ അറിവുകൾക്ക് യോജിക്കുന്നവിധമാണ് മുന്നോട്ടു വയ്ക്കപ്പെടുന്നത്. ആദ്യകാല ഗ്രീക്ക് ശാസ്ത്രത്തിൽ Hypothesis എന്ന പദം നമുക്ക് കാണാം.  എന്നാൽ ആ കാലഘട്ടങ്ങളിൽ Hypothesis പരീക്ഷണ നിരീക്ഷണങ്ങൾക്ക് വിധേയമാക്കി സത്യമാണോ എന്ന് അറിയുവാനുള്ള ശ്രമങ്ങൾ നടന്നിരുന്നില്ല. യഥാർത്ഥത്തിൽ പ്ലേറ്റോ, അരിസ്റ്റോട്ടിൽ തുടങ്ങിയവർ നിരീക്ഷണ പരീക്ഷണങ്ങളോട് ബോധപൂർവ്വമായ അവജ്ഞ പ്രകടിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തിരുന്നു. അതായത് Hypothesis എന്ന പദസൂചിക പൗരാണികകാലത്ത് ഉണ്ടായിരുന്നുവെങ്കിലും ആധുനികമായ അർത്ഥത്തിലല്ല അത് അർത്ഥമാക്കിയിരുന്നത്.

ന്യൂട്ടന്റെ പ്രിൻസിപ്പിയ – മൂന്നാംപതിപ്പ് 1726

ന്യൂട്ടൺ Hypothesis എഴുതാതെ ആണ് തന്റെ ചലനനിയമങ്ങൾ ആവിഷ്കരിച്ചതും ‘പ്രിൻസിപ്പിയ’ പൂർത്തിയാക്കിയതും പിന്നെ എന്തിനാണ് ഇന്നത്തെ ശാസ്ത്രസമൂഹം Hypothesis ഗവേഷണത്തിന് ഒരു അത്യാവശ്യ മാനദണ്ഡമായി കണക്കാക്കുന്നതെന്നത്  ഉയർന്നു കേൾക്കുന്ന രസകരമായ ഒരു ചോദ്യമാണ്. ഔപചാരികമായ ഗവേഷണങ്ങൾക്ക് മുന്നോടിയായി ഗവേഷകർക്ക് തങ്ങളുടെ വിഷയത്തിൽ മുൻ പഠനങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ സാമാന്യമായ അറിവുകളും ഉറപ്പുകളും ഉണ്ടായിരിക്കേണ്ടത് അത്യാവശ്യമാണ്. സർവകലാശാലകളിലും അക്കാദമികളിലും സർക്കാർ സാമ്പത്തിക സഹായത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ നടക്കുന്ന ഗവേഷണം ആയതിനാൽ പണം ചെലവഴിക്കപ്പെടുന്നത് അർത്ഥപൂർണവും ഉത്തരവാദിത്വത്തോട് കൂടിയും ആയിരിക്കണം. ഗവേഷണത്തിന്റെ ഭാഗമായുള്ള ഡാറ്റാ ശേഖരണം നടത്തിക്കഴിഞ്ഞാൽ അതിന്റെ ഫലം സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്കൽ ആയി റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യേണ്ടതുണ്ട്. ഇപ്രകാരം പലവിധ കാരണങ്ങൾ കൊണ്ട് ഗവേഷണത്തിനു മുന്നോടിയായി Hypothesis അനിവാര്യമായി വരുന്നു.

Principle ന്റെ പുറകിൽ

ഇനി നമുക്ക് Principle എന്താണെന്ന് നോക്കാം. ന്യൂട്ടോണിയൻ നിയമങ്ങളിൽ നിയമങ്ങൾക്ക് കാരണമാകുന്ന ഘടകങ്ങളും അവ തമ്മിലുള്ള പരസ്പരബന്ധവും വ്യക്തമായി പ്രതിപാദിക്കപ്പെടുന്നില്ല. മൂന്നു ചലന നിയമങ്ങളുടെയും അടിസ്ഥാന പ്രചോദനം ഗുരുത്വമാണെന്ന് ‘പ്രിൻസിപ്പിയ’ യിലെ ബുക്ക് III ൽ, ബുക്ക്‌ I ലെ Propositions ന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ കണ്ടെത്തുകയായിരുന്നു. ഒന്നാമത്തെ ബുക്കിലെ ചലനനിയമങ്ങളും മൂന്നാമത്തെ ബുക്കിലെ സാർവത്രിക ഗുരുത്വാകർഷണ നിയമവും (Universal law of gravitation) ഇപ്രകാരമാണ് ജ്ഞാന-ശാസ്ത്രപരമായി പരസ്പരം ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് എന്ന് സാരം. ഗുരുത്വാകർഷണബലം മൗലിക സ്വഭാവമുള്ള ഒരു പ്രതിഭാസം ആയതിനാൽ പിന്നീട് ഈ അറിവ് ഗുരുത്വാകർഷണ സിദ്ധാന്തം (Gravitational Theory) എന്നും അറിയപ്പെട്ടുപോന്നു. മുകളിൽ നാം ചർച്ച ചെയ്ത് തുടങ്ങിയത് Principle നെ കുറിച്ചാണ്. Principle അഥവാ തത്വങ്ങളിൽ പ്രതിഭാസങ്ങൾക്ക് കാരണമായ മൗലിക കാരണങ്ങളും കൂടി സൂചിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. ഇത് ഗുണപരമായി ട്ടാണ് (Qualitative) മുന്നോട്ടുവയ്ക്കുന്നത്.  ഗണിതശാസ്ത്രപരമായ സമവാക്യങ്ങളുടെ അസാന്നിധ്യത്തിലും അങ്ങേയറ്റം ശാസ്ത്രീയമായിട്ടാണ് Principle കണക്കാക്കപ്പെടുന്നത്. Pauli’s Exclusion Principle അനുസരിച്ച് ഒരു ആറ്റത്തിലെ ഒന്നിൽ കൂടുതൽ ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് ഒരേ ക്വാണ്ടം നമ്പർ (4 ക്വാണ്ടം നമ്പറുകൾ ഉണ്ടല്ലോ) സാധ്യമല്ല. Pauli’s Exclusion Principle ഇലക്ട്രോണിന് മാത്രമല്ല, ഫെർമിയോണുകൾക്ക് ആകെ  ബാധകമാകുന്ന രീതിയിൽ പോളി തന്നെ പരിഷ്കരിക്കുകയുണ്ടായി. പദാർഥങ്ങളുടെ സ്ഥിരത വിശദീകരിക്കുന്നതിന് Pauli’s Exclusion Principle അങ്ങേയറ്റം ഉപയോഗപ്രദമാണ്.

Uncertainity Principle ഉം  ചില ചരിത്രാനുഭവങ്ങളും

എല്ലാ ഭൗതികശാസ്ത്ര വിദ്യാർഥികൾക്കും ചിരപരിചിതമായ ഒന്നാണ് ഹെയ്സെൻബർഗിന്റെ Uncertainity Principle (അനിശ്ചിതത്വ തത്വം). 1927 ലാണ് ഈ വിഷയം ഹെയ്സൻബെർഗ് ഒരു പ്രബന്ധമായി അവതരിപ്പിക്കുന്നത്. Uncertainity Principle അനുസരിച്ച് ഒരു സബ് അറ്റോമിക് കണികയുടെ സ്ഥാനവും (Position) ആക്കവും (Momentum) ഒരേ സമയം നിശ്ചയിക്കുക അസാധ്യമാണ്. Uncertainity Principle ഒരു കണികയുടെ സ്ഥാനവും ആക്കവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഒരു പരിമാണ (Measurement) പ്രശ്നമായിട്ടാണ് ആദ്യകാലങ്ങളിൽ പലരും മനസ്സിലാക്കിയിരുന്നത്. അതായത് സ്ഥാനം കൃത്യമായി നിർണ്ണയിക്കുന്ന പരീക്ഷണങ്ങൾ പ്രവേഗത്തിൽ മാറ്റം വരുത്തുകയും അത് ആക്കത്തെ ബാധിക്കുകയും ചെയ്യും (p=mv). ഇനി മറിച്ച് ആക്കം കൃത്യമായി നിർണ്ണയിക്കുന്നതിനായി രൂപം കൊടുക്കുന്ന പരീക്ഷണങ്ങളിൽ,  നിർണയിക്കപ്പെടുന്ന സ്ഥാനത്തിൽ തെറ്റു വന്നു കൂടുവാനുള്ള സാധ്യതയേറുന്നു. ഇപ്രകാരം വന്നുഭവിക്കുവാൻ സാധ്യതയുള്ള ഒരു പരിമാണപ്രശ്നമായിട്ടാണ് Uncertainity Principle ആദ്യകാലങ്ങളിൽ മനസ്സിലാക്കപ്പെട്ടിരുന്നത്.

വെർണർ ഹൈസെൻബെർഗ്‌ (Werner Heisenberg)

സ്റ്റാൻഫോർഡ് എൻസൈക്ലോപീഡിയ ഓഫ് ഫിലോസഫി അനുസരിച്ച് ആദ്യം ഹെയ്സൻബെർഗ് തന്നെ ഈ തത്വത്തെ ഒരു പരിമാണ പ്രശ്നമായിട്ടാണ് കണ്ടിരുന്നത് എന്നാണ് സൂചന. സ്ഥലകാല അനുസ്യു തത്വം (space-time continuum) അനുസരിച്ച് നിരീക്ഷണവും അളവും സ്വതന്ത്രമായ  പ്രക്രിയ അല്ല, പകരം സ്ഥലകാലങ്ങളുടെ ഭാഗമാണ്. ആ അർത്ഥത്തിൽ നിരീക്ഷണവും പരിമാണവും ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ കേവലമായ വിഷയം മാത്രമായി ഒതുങ്ങി നിൽക്കുന്നില്ല. 1930-ലെ ചിക്കാഗോ ലെക്ചർ സീരീസിലാണ് Uncertainity Principle ഒരു പരിമാണ പ്രശ്നമല്ല എന്ന് ഹൈസൻബെർഗ് സ്ഥിരീകരിക്കുന്നത്. ആദ്യകാലങ്ങളിൽ സംശയിച്ചിരുന്ന പരിമാണ പ്രശ്നം ശാസ്ത്രീയമായി പരിഹരിക്കാനുള്ള സാങ്കേതികമായ വിവിധ മാർഗങ്ങൾ ഇന്ന് ലഭ്യവുമാണ്. 1928 Geeford Lecture series ൽ പ്രശസ്ത ഇംഗ്ലീഷ് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ ആർതർ എഡിങ്ടൺ ആണ് ഹെയ്സൻബെർഗി ന്റെ പ്രബന്ധത്തിലെ അറിവിനെ ആദ്യമായി Principle എന്ന് വിളിച്ചത്. അതോടെയാണ് ആംഗലേയ ശാസ്ത്ര സാഹിത്യത്തിൽ Uncertainity Principle എന്ന പദം ചിരകാല പ്രതിഷ്ഠ നേടിയത്. ഹെയ്സൻബർഗ് പോലും തന്റെ ഉപന്യാസത്തിൽ ഈ വിഷയത്തെ ഒരു Principle ആയി കണ്ടിരുന്നോയെന്ന് സംശയമാണ്. അദ്ദേഹം സാധാരണയായി ഉപയോഗിച്ചിരുന്നത് ‘inaccuracy relation’ എന്നാണ്.  1955-56 കാലഘട്ടങ്ങളിൽ ഹെയ്‌സൻബെർഗ് തന്നെ ഉപന്യാസത്തെ കുറിച്ച് പറഞ്ഞത് ‘Relation of uncertainity or Principle of indeterminancy’ എന്നാണ്. യഥാർത്ഥത്തിൽ 1927 ലെ പ്രബന്ധ സംബന്ധിയായ വിഷയം ഒരു Principle ആയി കണക്കാക്കുവാൻ മാത്രം പക്വത നേടിയിട്ടുണ്ടായിരുന്നോയെന്ന് സംശയമാണ്. 1967 ൽ പ്രശ്‌സ്ത ശാസ്ത്ര- ചിന്തകനും തത്വജ്ഞാനിയുമായിരുന്ന കാൾ പോപ്പർ ഈ ഒരു ആശങ്ക വ്യക്തമായി സൂചിപ്പിക്കുന്നുണ്ട്. പല ശാസ്ത്ര നിയമങ്ങളും തത്ത്വങ്ങളും അതിന്റെ ഭാഷാപരമായ അർത്ഥത്തിനോടൊപ്പം ചരിത്രപരമായ ചുറ്റുപാടുകൾ കൂടി അറിഞ്ഞുകൊണ്ട് മാത്രമേ അതു ഉരുത്തിരിഞ്ഞുവന്ന സാഹചര്യങ്ങൾ പൂർണമായും മനസ്സിലാക്കുവാൻ സാധിക്കുകയുള്ളൂ എന്ന് ഈ അനുഭവം തെളിയിക്കുന്നു. അനിശ്ചിതത്വ വാദത്തെ വേണ്ടിടത്തും വേണ്ടാത്തിടത്തും എടുത്ത് ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു സമകാലിക പോപ്പുലർ സമീപനത്തെ നാം ജാഗ്രതയോടെ കാണണം. ഹെയ്‌സെൻബർഗ് തന്നെ പറയുന്നതനുസരിച്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന് പരിധിയിൽ വരുന്ന കാര്യം നിരീക്ഷണങ്ങളും പരീക്ഷണങ്ങളും സാധ്യമായ ഇടങ്ങളിൽ മാത്രമാണ്-The aim of physics is only to describe observable data. ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ ഏറ്റവും അടിസ്ഥാന സങ്കല്പങ്ങൾക്ക് അടിത്തറയിട്ട ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ് ഹെയ്സൻബെർഗ്.  മാത്രമല്ല ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ ചരിത്രത്തിലെ ഏറ്റവും അംഗീകരിക്കപ്പെടുന്ന മഹാന്മാരുടെ പട്ടികയിലാണ് ഹെയ്‌സൻബെർഗിന്റെ സ്ഥാനവും. ഈ ലേഖനം വായിക്കുന്ന വിദ്യാർഥികൾ പ്രത്യേകം ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടത്,  Uncertainity Principle ന്റെ വ്യാഖ്യാനത്തിനല്ല നാം മുതിരുന്നത് എന്നും മറിച്ച് ഏതൊക്കെ സാഹചര്യങ്ങളിലാണ് ജ്ഞാന-ശാസ്ത്രപരമായി ഇതൊരു Principle ആയി അറിയപ്പെട്ടത് എന്നും സൂചിപ്പിക്കാൻ വേണ്ടി മാത്രമാണ് നാം ഈ വിഷയം ഇവിടെ ഇപ്രകാരം ചർച്ച ചെയ്തത്.

ആർതർ എഡിങ്ടണും ഐൻസ്റ്റൈനും

Theory യുടെ ലോകം

ഏറ്റവും അവസാനമായി നമുക്ക് സിദ്ധാന്തത്തിലേക്ക് വരാം. 1905 ലാണ് ആൽബർട്ട് ഐൻസ്റ്റൈൻ വിശിഷ്യ ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തവും തുടർന്ന് 1915 ൽ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തവും ആവിഷ്കരിച്ചത്. ചരിത്രപരമായി ന്യൂട്ടോണിയൻ മെക്കാനിക്സിൽ തന്നെയാണ് ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തം നിലനിൽക്കുന്നത്. ഗുരുത്വത്തെ ജ്യാമിതീയ സ്വഭാവമുള്ള ഒരു ഗുണം ആയിട്ടാണ് ഐൻസ്റ്റൈൻ ആവിഷ്കരിച്ചത്. നമുക്ക് എല്ലാവർക്കും അറിയാവുന്നതുപോലെ ഐൻസ്റ്റൈൻ ആദ്യകാലങ്ങളിൽ സ്വിസ് പേറ്റന്റ് ഓഫീസിൽ ക്ലർക്ക് ആയിരുന്നു.  അദ്ദേഹത്തിന് സ്വാഭാവീകമായി ആ കാലയളവിൽ പേറ്റന്റിനായി സമർപ്പിക്കപ്പെട്ട എല്ലാ പുതിയ അറിവുകളെ സംബന്ധിച്ചും ശരിയായ ഒരു ധാരണ രൂപപ്പെടുത്തിയെടുക്കാൻ കഴിഞ്ഞിരുന്നു. യുക്തിപരമായി ചിന്തിച്ചു കഴിഞ്ഞാൽ, വൈദ്യുതകാന്തിക സിദ്ധാന്തം (1865), മൈക്കൾസൺ മോർലി പരീക്ഷണം (1887),  ലോറൻസ് ട്രാൻസ്ഫോർമേഷൻ ഇക്വേഷൻ (1892), ക്വാണ്ടം തിയറി (1900), മിൻകോവ്സ്കി സ്ഥലകാല അനുസ്യു തത്വം (Spece time continuum-1907)  തുടങ്ങിയ അറിവുകൾ സൃഷ്ടിച്ച ജ്ഞാന-ശാസ്ത്രപരമായ ഒരു ചരിത്ര സാഹചര്യത്തിലാണ് ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം ആവിഷ്കരിക്കപ്പെട്ടത്. മുൻ അറിവുകളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ സാമാന്യ ആപേക്ഷികത സംബന്ധിച്ച ആശയങ്ങൾ ഐൻസ്റ്റൈൻ 1912 മുതൽ തന്നെ സജീവമായി കൊണ്ടുനടന്നിരുന്നു വെന്നുകരുതുന്നു. പക്ഷേ ഗുരുത്വത്തിന്റെ യഥാർത്ഥമായ സ്വഭാവം പഠനവിധേയമാക്കുന്നതിന് ഐൻസ്റ്റൈന് ഗണിതപരമായ ഒരു സഹായം ആവശ്യമായി വന്നു. റെയ്മാനിയൻ ജ്യാമിതിയുടെ പ്രയോഗത്തിലൂടെ ഐൻസ്റ്റൈനെ സഹായിച്ചത് ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞനായ മാർസൽ ഗ്രോസ്മാൻ (Marcel Grossman) ആയിരുന്നു.  ഗ്രോസ്മാൻ സൂറിച്ച് പോളിടെക്നിക്കിൽ ഐൻസ്റ്റൈന്റെ സതീർത്ഥ്യൻ ആയിരുന്നു എന്നു കൂടി ഇവിടെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. അങ്ങനെ നോക്കുമ്പോൾ ഒരു ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞന്റെ വളരെ ആത്മാർത്ഥമായ സഹായ സഹകരണങ്ങൾ കൊണ്ടാണ് ഐൻസ്റ്റൈന് തന്റെ വിഖ്യാതമായ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തത്തിലേക്ക് എത്തുവാൻ സാധിച്ചത്. വിവിധ വിഷയങ്ങൾ പരസ്പര ബന്ധിതമായി പഠിക്കുവാൻ ശ്രമിക്കുന്നത് വിജ്ഞാന വികാസത്തെ സഹായിക്കുമെന്ന് ഈ അനുഭവം തെളിയിക്കുന്നു.

മാർസൽ ഗ്രോസ്മാൻ (Marcel Grossman)

ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തിന് ഗുരുത്വത്തെ സംബന്ധിച്ച എല്ലാ കാര്യങ്ങളും കൂടുതൽ ആധികാരികതയോടെയും കൃത്യതയോടെയും വിശദീകരിക്കാൻ സാധിക്കും. സിദ്ധാന്തങ്ങൾ നിരീക്ഷണ പരീക്ഷണങ്ങൾക്ക് വിധേയമാക്കണമെന്ന് ശാസ്ത്രീയ സമീപനം (Scientific Method) ആവശ്യപ്പെടുന്നു. 16-17 നൂറ്റാണ്ടുകളിൽ രൂപപ്പെട്ടുവന്ന Inductive Method (പരീക്ഷണാത്മക ഉദ്ഗ്രഥന രീതി), Deductive Method (അനുമാനാത്മക രീതി) ശാസ്ത്രത്തിലെ രണ്ട് വ്യത്യസ്തവും അതേ സമയം അനുപൂരകവുമായ  രീതിശാസ്ത്രങ്ങൾ ആകുന്നു. ഫ്രാൻസിസ് ബേക്കണോടും ദകാർത്തിനോടും യഥാക്രമം ഈ രീതിശാസ്ത്രങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് നാം കടപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ഇവിടെ സൂചിപ്പിക്കുന്ന ശാസ്ത്രീയ സമീപനത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ  ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തം പരീക്ഷണ നിരീക്ഷണങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ തെളിയിക്കപ്പെടേണ്ടിയിരിക്കുന്നു. 1919 മെയ്‌ മാസത്തിലെ സൂര്യഗ്രഹണസമയത്ത് വിദൂരതയിലുള്ള നക്ഷത്രസമൂഹങ്ങളിൽ നിന്ന് സൂര്യന്റെ സമീപത്തു കൂടി കടന്നു വന്ന പ്രകാശ രശ്മികൾക്ക് സൂര്യന്റെ ഭീമമായ ഗുരുത്വാകർഷണ മണ്ഡലത്താൽ ആകർഷിക്കപ്പെട്ട് 1.75 ആർക് സെക്കൻഡ് കോൺ വ്യതിയാനം (Angular deflection) ഉണ്ടായി. ചുരുക്കത്തിൽ ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി ഏറ്റവും മികച്ചതും മഹത്തുമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്ന സിദ്ധാന്തങ്ങൾ പോലും ശാസ്ത്രീയരീതിക്ക് വിധേയമാക്കുക എന്നതാണ് ആധുനിക ശാസ്ത്രത്തിന്റെ രീതി.

ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ ജ്ഞാന-ശാസ്ത്രത്തിന്റെ വഴിയിലെ വിവിധ പദസൂചികകൾ അതാത് അറിവിന്റെയും ചരിത്രത്തിന്റെയുംപശ്ചാത്തലത്തിൽ ചർച്ച ചെയ്യുവാനുള്ള ഒരു എളിയ ശ്രമമാണ് ഇവിടെ നടത്തിയത്. അതാത് കാലത്തെ സമ്പ്രദായങ്ങളും പശ്ചാത്തലവുംകൂടി കണക്കിലെടുത്ത് മാത്രമേ ഇപ്പോൾ അറിയപ്പെടുന്ന രീതിയിൽ ശാസ്ത്രത്തെ മനസ്സിലാക്കുവാൻ സാധിക്കുകയുള്ളൂ എന്ന് വ്യക്തമാണ്.


അധികവായനയ്ക്ക്

  1. 1919 ലെ പൂര്‍ണ സൂര്യഗ്രഹണവും ഐന്‍സ്റ്റൈനും എഡിങ്ങ്ടണും
  2. ഐസക് ന്യൂട്ടണും പ്രിൻസിപ്പിയ മാത്തമാറ്റിക്കയും

Leave a Reply