ഡോ. സെബാസ്റ്റ്യൻ കൂത്തോട്ടിൽ
അസിസ്റ്റന്റ് പ്രൊഫസർ
ഭൗതികശാസ്ത്ര സിദ്ധാന്തങ്ങളെ ക്ലാസിക്കൽ (Classical), ക്വാണ്ടം (Quantum) എന്നിങ്ങനെ രണ്ടായി തരംതിരിക്കാം. ക്ലാസിക്കൽ സിദ്ധാന്തങ്ങൾ സ്ഥൂലലോകത്തെ (Macroscopic world) വിജയകരമായി വിവരിക്കുന്നു. എന്നാൽ, അവ സൂക്ഷ്മലോകവുമായി (Microscopic world) ബന്ധപ്പെട്ട നിരീക്ഷണഫലങ്ങളെ വിശദീകരിക്കാൻ അപര്യാപ്തമാണ്. സൂക്ഷ്മലോകത്തിന്റെ പെരുമാറ്റം വിവരിക്കുന്ന സിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ ക്വാണ്ടം നിയമങ്ങളനുസരിച്ചുള്ളവയാണ്.
ക്ലാസിക്കല്‍ സിദ്ധാന്തങ്ങൾ വിവരിക്കുന്നത് നമ്മുടെ നേരിട്ടുള്ള അനുഭവങ്ങളും (direct experience) കൂടി ഉള്‍പ്പെട്ട ലോകത്തെയാണ്. അതുകൊണ്ട് ക്ലാസിക്കല്‍ ഭൗതികം നല്‍കുന്ന യാഥാര്‍ത്ഥ്യത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ചിത്രം സാമാന്യബോധവുമായി (common sense) ചേര്‍ന്ന് നില്‍ക്കുന്നു. ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തങ്ങൾ പ്രസക്തമാകുന്നത് പൂര്‍ണമായും മനുഷ്യന്റെ അനുഭവമണ്ഡലത്തിന് പുറത്തുള്ള പ്രതിഭാസങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ടാണ് എന്നതിനാൽ അവ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നത് എന്ത് യാഥാര്ത്ഥ്യത്തെയാണ് എന്ന ചോദ്യത്തിനുത്തരം അത്ര ലളിതമല്ല.
പ്രപഞ്ചം അടിസ്ഥാനപരമായി ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്കല്‍ ആണെന്ന് നമുക്കിന്നറിയാം1. അതുകൊണ്ട് ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന യാഥാര്‍ത്ഥ്യം നമ്മുടെ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ യാഥാര്‍ത്ഥ്യം തന്നെയാണ്. അതെന്താണ് എന്ന ചോദ്യത്തിന് രണ്ടു ഭാഗങ്ങളുണ്ട്. ക്വാണ്ടം ഭൗതികത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനയുക്തിയെന്ത് (underlying logic), അത് ക്ലാസിക്കല്‍ ഭൗതികത്തിന്റേതില്‍ നിന്നും എങ്ങനെ വ്യത്യസ്തമായിരിക്കുന്നു എന്നതാണ് ആദ്യഭാഗം. ക്വാണ്ടം ഭൗതികത്തിന്റെ ഗണിതത്തെ എങ്ങനെ വ്യാഖ്യാനിക്കാം എന്നതാണ് ചോദ്യത്തിന്‍റെ രണ്ടാം ഭാഗം. ഇക്കാര്യങ്ങളാണ് ഈ ലേഖനത്തില്‍ വിശദീകരിക്കാന്‍ ശ്രമിക്കുന്നത്.
1. ക്ലാസിക്കല്‍ ഭൗതികം (Classical Mechanics)
ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ വരവിനു മുന്‍പുള്ള ഭൗതിക ശാസ്ത്രത്തെയാണ് ക്ലാസിക്കല്‍ ഭൗതികം (Classical Mechanics) എന്ന് വിളിക്കുന്നത്‌. അത്, ഭൗതിക ശാസ്ത്ര നിയമങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കാനുള്ള ഒരു ചട്ടക്കൂടാണ്‌ (framework) എന്ന് പറയാം. ക്ലാസ്സിക്കല്‍ മെക്കാനിക്സ് എന്നത് ഭൗതികപ്രതിഭാസങ്ങള്‍ പൊതുവില്‍ അനുസരിക്കുന്ന ഒരു അടിസ്ഥാനയുക്തിയാണ്(underlying logic) [1].
ക്ലാസിക്കല്‍ മെക്കാനിക്സിന്റെ പ്രധാന ലക്‌ഷ്യമാണ് ഭാവി പ്രവചിക്കുക എന്നത്. ഒരു നിശ്ചിത സമയത്ത് ക്ലാസിക്കല്‍ സിസ്റ്റത്തെ സംബന്ധിക്കുന്ന എല്ലാ വിവരങ്ങളും (information) അറിയാമെങ്കില്‍, സിസ്റ്റത്തിന്റെ പരിണാമത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന സമവാക്യങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചു അതിന്റെ ഭാവിയെ സംബന്ധിച്ച എല്ലാ വിവരങ്ങളും കണ്ടുപിടിക്കാന്‍ കഴിയും.
ന്യൂട്ടൊണിയന്‍ ഗ്രാവിറ്റിയും(Newtonian gravity), ഇലക്ട്രോമാഗ്നറ്റിസവും (Electromagnetism), ഐൻസ്റ്റൈൻ്റെ ജനറൽ റിലേറ്റിവിറ്റിയുമൊക്കെ(General theory of relativity) ക്ലാസിക്കൽ മെക്കാനിക്സ് എന്ന ചട്ടക്കൂടിനുള്ളിൽ വികസിപ്പിക്കപ്പെട്ട്, ലോകത്തെ കൃത്യമായി വിവരിക്കുന്നതിൽ വിജയിച്ച സിദ്ധാന്തങ്ങളാണ്. അതുകൊണ്ട് തന്നെ, പ്രപഞ്ചത്തെ കുറിച്ച് പഠിക്കാനും പ്രപഞ്ച പ്രതിഭാസങ്ങളെ വിശദീകരിക്കുന്ന ഭൗതിക ശാസ്ത്ര നിയമങ്ങള്‍ വികസിപ്പിക്കാനുമുള്ള ശരിയായ ഒരു ചട്ടക്കൂടാണ്‌ ക്ലാസിക്കല്‍ മെക്കാനിക്സ് എന്ന് കരുതപ്പെട്ടിരുന്നു. ക്ലാസിക്കല്‍ മെക്കാനിക്സുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രധാനപ്പെട്ട കുറച്ച് വാക്കുകള്‍ ആദ്യം പരിചയപ്പെടാം.
a. സിസ്റ്റം (system)
പഠനവിധേയമാക്കുന്നതെന്തോ അതിനെ സിസ്റ്റം എന്ന് പറയാം. അത് കണിക, കണികകളുടെ കൂട്ടം, പല തരത്തിലുമുള്ള ഫീല്‍ഡുകള്‍ എന്നിങ്ങനെ എന്ത് വേണമെങ്കിലും ആകാം.
b. ചലനനിയമങ്ങൾ (Equations of Motion)
സമയത്തില്‍ മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന സിസ്റ്റങ്ങളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കാനായി, ക്ലാസിക്കൽ മെക്കാനിക്ക്സിൽ ചലന നിയമങ്ങളുണ്ട്. ന്യൂട്ടന്റെ രണ്ടാം ചലന നിയമം ഒരുദാഹരണമാണ്. ഒരു സിസ്റ്റത്തിന്റെ നിലവിലെ അവസ്ഥ അറിഞ്ഞാൽ പിന്നീടുള്ള അവസ്ഥ അല്ലെങ്കില്‍ ആ സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഭാവി എന്താണെന്ന് ഈ ചലന നിയമങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് കണ്ടു പിടിക്കാം.
c. അവസ്ഥ (State)
ചലനനിയമങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഭാവി കണ്ടു പിടിക്കാൻ സിസ്റ്റത്തെക്കുറിച്ച് അറിയേണ്ട കാര്യങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണോ, അതിനെയാണ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ അവസ്ഥ(സ്റ്റേറ്റ് ) എന്നതുകൊണ്ട് അർത്ഥമാക്കുന്നത്. ന്യൂട്ടന്റെ രണ്ടാം ചലന നിയമമാണ് പ്രസക്തമെങ്കിൽ ഒരു കണികയുടെ അവസ്ഥയെ നിര്‍ണയിക്കുന്നത് അതിന്റെ സ്ഥാനവും, ആക്കവുമാണ് (position and momentum).
d. നിരീക്ഷണഫലങ്ങള്‍ (Results of measurement)
സിസ്റ്റവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് പല നിരീക്ഷണങ്ങള്‍(measurements) സാധ്യമാണ്. ഉദാഹരണമായി, ഒരു കണികയെക്കുറിച്ചാണ് പഠിക്കുന്നതെങ്കില്‍ ഒരു നിശ്ചിതസമയത്ത് അതിന്റെ സ്ഥാനം(position), ആക്കം(momentum), ഗതികോര്‍ജ്ജം (kinetic energy), ആകെ ഊര്‍ജ്ജം (total energy), എന്നിങ്ങനെ പലതും നിരീക്ഷണത്തിലൂടെ കണ്ടെത്താം. ഇങ്ങനെ നിരീക്ഷിച്ചുകണ്ടെത്തുന്ന കാര്യങ്ങളെ നിരീക്ഷണഫലങ്ങള്‍ അല്ലെങ്കില്‍ മെഷര്മെന്റ് ഫലങ്ങള്‍ എന്ന് വിളിക്കാം.
c. ഡിറ്റേർമിനിസം (Determinism)
ഏതെങ്കിലുമൊരു സമയത്ത് സിസ്റ്റത്തിന്റെ സ്റ്റേറ്റ് അറിയാമെങ്കിൽ മറ്റേതൊരു സമയത്തുമുള്ള അതിൻ്റെ സ്റ്റേറ്റും, ഫിസിക്സിലെ നിയമങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് കൃത്യമായി കണ്ടു പിടിക്കാം എന്നതാണ് ഡിറ്റേർമിനിസം എന്നതുകൊണ്ട് ഉദ്ദേശിക്കുന്നത്. അതായത്, ഒരു ക്ലാസിക്കൽ സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഏതെങ്കിലുമൊരു സമയത്തെ അവസ്ഥയും ചലനനിയമങ്ങളും കൂടി മറ്റേതൊരു സമയത്തെ അവസ്ഥയെയും കൃത്യമായി നിർണയിക്കുന്നു.
2. ക്വാണ്ടം ഭൗതികം വ്യത്യസ്തമാണ്
ക്ലാസിക്കല്‍ മെക്കാനിക്സില്‍ നിന്നും വ്യത്യസ്തമായ ഒരു അടിസ്ഥാനയുക്തിയാണ് (logical framework) ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ്. ക്വാണ്ടം ഭൗതികം വിവരിക്കുന്നത് അറ്റോമിക് (atomic), സബാറ്റൊമിക് (subatomic) തലങ്ങളില്‍ ലോകം പെരുമാറുന്നത് എങ്ങനെയെന്നാണ്. സൂക്ഷ്മലോകവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടുള്ള അനേകം പരീക്ഷണഫലങ്ങള്‍ ക്ലാസിക്കല്‍ യുക്തിയുപയോഗിച്ച് വിശദീകരിക്കാനാകാത്ത സാഹചര്യത്തിലാണ് അത്തരം പ്രതിഭാസങ്ങളെ വിവരിക്കാനായി പുതിയൊരുതരം ചട്ടക്കൂട് തന്നെ വേണ്ടി വന്നത്. പരീക്ഷണഫലങ്ങള്‍ നിര്‍ബന്ധിതരാക്കിയില്ലായിരുന്നുവെങ്കില്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ ഒരിക്കലും അത്തരമൊരു സാധ്യത പരിഗണിക്കില്ലായിരുന്നു എന്ന് നിസ്സംശയം പറയാം.
ക്ലാസിക്കല്‍ മെക്കാനിക്സിന്റെ കാര്യത്തില്‍ നേരത്തെ സൂചിപ്പിച്ചതിന് സമാനമായി ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ ചട്ടക്കൂടിനുള്ളിലും വിവിധ പ്രതിഭാസങ്ങളെ വിശദീകരിക്കുന്നതും, വിവിധ തരം സിസ്റ്റങ്ങളെ വിവരിക്കുന്നതുമായ സിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ രൂപീകരിക്കാന്‍ കഴിയും. കണികകള്‍, വ്യത്യസ്തതരം ഫീല്‍ഡുകള്‍ എന്നിവയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് ക്ലാസിക്കല്‍ മെക്കാനിക്സിന് കീഴിലുള്ളത് പോലെ ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന് കീഴിലും സിദ്ധാന്തങ്ങളുണ്ട്.
ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിലും ക്ലാസിക്കൽ മെക്കാനിക്സിലെ ചലനനിയമങ്ങൾക്ക് സമാനമായ നിയമങ്ങളുണ്ട്. അത്തരമൊരു നിയമമാണ് ഷ്രോഡിംഗർ ഇക്വേഷൻ. ഒരു ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്കൽ സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഏതെങ്കിലുമൊരു സമയത്തെ സ്റ്റേറ്റ് കൃത്യമായി അറിഞ്ഞാൽ, മറ്റേതൊരു സമയത്തുമുള്ള സ്റ്റേറ്റ് ഷ്രോഡിംഗർ ഇക്വേഷൻ ഉപയോഗിച്ച് കണ്ടെത്താം. ഈ അർത്ഥത്തിൽ ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് ക്ലാസിക്കൽ മെക്കാനിക്സ് പോലെ തന്നെ ഡിറ്റേർമിനിസ്റ്റിക്(deterministic) ആണ്.
എന്നാല്‍, ക്ലാസിക്കൽ മെക്കാനിക്സിലെ ഡിറ്റേർമിനിസവും ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിലെ ഡിറ്റേർമിനിസവും തമ്മിൽ അടിസ്ഥാനപരമായ ഒരു വ്യത്യാസമുണ്ട്. ക്ലാസിക്കൽ സിസ്റ്റത്തിന്റെ അവസ്ഥയെ കുറിച്ചുള്ള അറിവ് എന്നത് സിസ്റ്റത്തിനു മേല്‍ നടത്താന്‍ കഴിയുന്ന എല്ലാ നിരീക്ഷണങ്ങളുടെയും ഫലങ്ങൾ എന്തായിരിക്കും എന്നതിനെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവ് കൂടിയാണ്. കാരണം, ക്ലാസിക്കല്‍ മെക്കാനിക്സില്‍ സ്റ്റേറ്റുകളെ പ്രതിനിധീകരിക്കാന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന ലേബലുകള്‍ തന്നെയാണ് നിരീക്ഷണഫലങ്ങളെയും നിര്‍ണയിക്കുന്നത്. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു ക്ലാസിക്കല്‍ കണികയുടെ സ്ഥാനം (position), ആക്കം (momentum), എന്നിവ അറിയാമെങ്കില്‍, അവയില്‍ നിന്നും ആ കണികയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് നടത്താവുന്ന സാധ്യമായ ഏതൊരു നിരീക്ഷണത്തിന്‍റെയും ഫലം കണക്കാക്കാം.
പക്ഷേ, ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിൽ, സിസ്റ്റത്തിന്റെ സ്റ്റേറ്റിനെക്കുറിച്ചുള്ള പൂർണമായ അറിവ് പോലും സാധ്യമായ നിരീക്ഷണഫലങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള കൃത്യമായ അറിവല്ല! ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്കൽ സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ അവസ്ഥ(State) ക്യത്യമായി അറിഞ്ഞിരുന്നാലും ആ വിവരമുപയോഗിച്ച് നിശ്ചിത മെഷർമെന്റ് ഫലങ്ങൾ ലഭിക്കാനുള്ള സംഭാവ്യതകൾ(probabilities) മാത്രമേ മുൻകൂട്ടി കണക്കാക്കാൻ(predict) കഴിയുകയുള്ളൂ [2].
ഉദാഹരണത്തിന് ഒരു ഇലക്ട്രോണിന്റെ അവസ്ഥ കൃത്യമായി അറിയാം എന്നു കരുതുക. ആ അറിവ് പക്ഷേ, ആ ഇലക്ട്രോണിൻ്റെ സ്ഥാനം കണ്ടുപിടിക്കാനായി ഒരു മെഷർമെന്റ് നടത്തിയാൽ അതിനെ എവിടെ കാണാൻ കഴിയും എന്ന ചോദ്യത്തിന് ഉത്തരമാകണമെന്നില്ല. പൊതുവിൽ, ഇലക്ട്രോണിൻ്റെ സ്ഥാനം കണ്ടുപിടിക്കാന്‍ ശ്രമിച്ചാല്‍ അതിനെ ഓരോ സ്ഥലത്തും കാണാനുള്ള പ്രോബബിലിറ്റി എന്ത് എന്ന് മാത്രമേ സ്റ്റേറ്റിനെ കുറിച്ചുള്ള കൃത്യമായ വിവരത്തിൽ നിന്നും മനസ്സിലാക്കാന്‍ കഴിയൂ. ക്ലാസിക്കൽ മെക്കാനിക്സിൽ, ഒരു വസ്തുവിൻ്റെ സ്ഥാനം എന്ത് എന്ന ചോദ്യത്തിന് കൃത്യമായ ഒരുത്തരമുണ്ട്. ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് ഇത്തരം ചോദ്യങ്ങൾക്ക് ഉത്തരം നൽകുന്നത് സംഭാവ്യതകൾ ആയി മാത്രമാണ്.
ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്കല്‍ അവസ്ഥകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് കൃത്യമായ (പ്രോബബിലിറ്റി = 1) നിരീക്ഷണഫലങ്ങള്‍ ഉണ്ടാകാം.4 എന്നാൽ സാധ്യമായ എല്ലാ മെഷർമെന്റിനും കൃത്യമായ ഫലം ലഭിക്കുന്ന സ്റ്റേറ്റുകൾ ഇല്ല. ഒരേ സമയത്ത് കൃത്യം സ്ഥാനവും(position) കൃത്യമായ ആക്കവും (momentum) ഉള്ള ക്വാണ്ടം സ്റ്റേറ്റുകൾ ഇല്ല എന്നതാണ് പ്രശസ്തമായ ഹൈസന്‍ബെര്‍ഗ് അനിശ്ചിതത്വതത്വം (Heisenberg’s uncertainty principle).
ക്ലാസിക്കൽ മെക്കാനിക്സിലും സിസ്റ്റത്തിന്റെ സ്റ്റേറ്റ് പൂർണമായി അറിയാത്തപ്പോൾ നാം സംഭാവ്യതകൾ(probability) ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്. അവിടെ പ്രോബബിലിറ്റി ഉപയോഗിക്കുന്നത് ആവശ്യത്തിന് വിവരങ്ങൾ ലഭ്യമല്ലാത്തതു കാരണമാണ്. നമുക്ക് അറിയില്ലെങ്കിലും ക്ലാസിക്കൽ സിസ്റ്റവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് തത്വത്തില്‍ കൃത്യമായ മെഷർമെന്റ് ഫലങ്ങൾ ഉണ്ട്. എന്നാൽ ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിൽ സ്റ്റേറ്റ് കൃത്യമായി അറിവുണ്ടെങ്കിലും സംഭാവ്യതകളുടെ ഭാഷ ഒഴിവാക്കാൻ കഴിയില്ല. അതായത് ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്കൽ പ്രാബബിലിറ്റികൾ നമുക്ക് ആവശ്യത്തിന് വിവരങ്ങൾ ലഭ്യമല്ലാത്തതിന്റെ പ്രതിഫലനമല്ല, മറിച്ച് ക്വാണ്ടം സിസ്റ്റത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന സ്വഭാവം തന്നെയാണ്.
സംഭാവ്യതകളുടെ ഭാഷയില്‍ മാത്രമേ നിരീക്ഷണഫലങ്ങളെക്കുറിച്ച് സംസാരിക്കാന്‍ കഴിയുകയുള്ളൂ എന്നതിന് കാരണം അവസ്ഥകളുടെ സൂപ്പർപൊസിഷൻ (Superposition of states) എന്ന ക്വാണ്ടം സ്വഭാവമാണ്. . സൂപ്പർപൊസിഷന്‍ തത്വമാണ് ക്ലാസിക്കല്‍ മെക്കാനിക്സിന്റെ യുക്തിയില്‍ നിന്നും ക്വാണ്ടം ലോകത്തെ യുക്തിയെ അടിസ്ഥാനപരമായി വ്യത്യസ്തമാക്കുന്നത്. ക്വാണ്ടം യാഥാര്‍ത്ഥ്യത്തെക്കുറിച്ച് സംസാരിക്കണമെങ്കില്‍ സൂപ്പര്‍പൊസിഷന്‍തത്വം എന്താണെന്ന് മനസ്സിലാക്കേണ്ടിയിരിക്കുന്നു
3. സൂപ്പര്‍പൊസിഷന്‍ തത്വം (The principle of superposition)
ഒരു ഇലക്ട്രോണിന് ഒരേ സമയം ഒന്നിലധികം സ്ഥലങ്ങളില്‍ ആയിരിക്കാന്‍ കഴിയും! ക്ലാസിക്കല്‍ ലോകത്ത് നമുക്ക് പരിചയമുള്ള വസ്തുക്കള്‍ക്കൊന്നും തന്നെ ഒരേ സമയം ഒന്നിലധികം സ്ഥലങ്ങളില്‍ ആയിരിക്കാനുള്ള കഴിവില്ല. നമുക്ക് പരിചിതമായ യാഥാര്‍ത്ഥ്യത്തില്‍ നിന്നും സൂക്ഷ്മലോകത്തെ വ്യത്യസ്തമാക്കുന്ന ഈ സ്വഭാവമാണ് സൂപ്പര്‍പൊസിഷന്‍ എന്നറിയപ്പെടുന്നത്.
ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ അടിസ്ഥാനമാണ് സൂപ്പര്‍പൊസിഷന്‍തത്വം. ഇത് വിശദീകരിക്കാന്‍ എളുപ്പത്തിനായി ക്വാണ്ടം നിയമങ്ങള്‍ അനുസരിക്കുന്ന ലോകത്തിന്റെ പ്രതിനിധിയായി ഇലക്ട്രോണിനെ എടുക്കാം. ഒരു ഇലക്ട്രോണിനു അനുവദനീയമായ ഒന്നിലധികം അവസ്ഥകള്‍ (states) ഉണ്ടെങ്കില്‍ ആ അവസ്ഥകളില്‍ എല്ലാം ഒരുമിച്ച് ആയിരിക്കുന്നതും ഇലക്ട്രോണിനെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം അനുവദനീയമായ ഒരു അവസ്ഥയാണ്. ഉദാഹരണത്തിന് ഇലക്ട്രോണിനു ആയിരിക്കാന്‍ അനുവദനീയമായ രണ്ടു സ്ഥാനങ്ങള്‍ (positions) ഉണ്ടെന്നു കരുതുക. ആ രണ്ടു സ്ഥാനങ്ങളിലും ഒരേ സമയത്ത് ആയിരിക്കുക എന്നതും ഇലക്ട്രോണിന് സാധ്യമായ അവസ്ഥയാണ്. അതുപോലെ ഇലക്ട്രോണിനു അനുവദനീയമായ ഒന്നിലധികം ഊര്‍ജ്ജനിലകള്‍ ഉണ്ടെങ്കില്‍ ആ ഊര്‍ജ്ജനിലകളില്‍ എല്ലാം ഒരുമിച്ചു ആയിരിക്കാനും ഇലക്ട്രോണിന് കഴിയും.
A, B എന്നീ സ്ഥാനങ്ങളില്‍ ഒരേ സമയം ഒരുമിച്ചു ആയിരിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണിന്റെ അവസ്ഥയെ സൂചിപ്പിക്കാന്‍ നമുക്ക് ഇങ്ങനെ എഴുതാം.
(S1) = (A ) + (B).
ഇവിടെ (S1) ഇലക്ട്രോണിന്റെ അവസ്ഥയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. (A), (B) എന്നിവ യഥാക്രമം A എന്ന സ്ഥാനത്തു ആയിരിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണിനെയും B എന്നാ സ്ഥാനത്ത് ആയിരിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണിനെയും പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോണിന്റെ അവസ്ഥയെ സൂചിപ്പിക്കാന്‍ നമ്മള്‍ ഉപയോഗിച്ച (S1), (S2) , (A), (B) എന്നിവയെ സാങ്കേതികമായി വേവ് ഫങ്ഷന് എന്ന് വിളിക്കുന്നു. (S1) എന്ന അവസ്ഥയില്‍ ഒരു ഇലക്ട്രോണ്‍ A, B എന്നീ സ്ഥാനങ്ങളില്‍ ഒരുമിച്ചു നില നില്‍ക്കുന്നുണ്ട് എന്ന് പറയാം.
4. മെഷര്മെന്റ് പ്രശ്നം (Measurement Problem)
സൂപ്പര്‍പൊസിഷന്‍തത്വം മാത്രം കൊണ്ട് പ്രശ്നങ്ങള്‍ അവസാനിച്ചില്ല. സൂപ്പര്‍പൊസിഷന്‍തത്വം ഉള്‍ക്കൊള്ളാന്‍ ബുദ്ധിമുട്ടാണെങ്കിലും അതിന് കൃത്യമായ ഒരു നിര്‍വചനമുണ്ട്. എന്നാല്‍ ക്വാണ്ടം മെക്കാനികിസിനെ ദുര്‍ഗ്രഹമാക്കുന്ന മറ്റൊരു ഘടകം കൂടിയുണ്ട്. അതാണ് മെഷര്മെന്റ് പ്രശ്നം എന്നറിയപ്പെടുന്നത്.
ഇലക്ട്രോണിന്റെ പെരുമാറ്റം വിവരിക്കാന്‍ സൂപ്പര്‍പൊസിഷന്‍ തത്വം ഇല്ലാതെ കഴിയില്ല. എന്നാല്‍ പല സ്ഥലത്ത് ഒരുമിച്ച് ആയിരിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണിന്റെ സ്ഥാനം യഥാര്‍ത്ഥത്തില്‍ കണ്ടു പിടിക്കാനായി ഒരു പരീക്ഷണം നടത്തിയാല്‍ ഒരിക്കലും അതിനെ ഒന്നിലധികം സ്ഥലങ്ങളില്‍ ഒരുമിച്ചു കാണാന്‍ കഴിയില്ല. അത്തരം എല്ലാ പരീക്ഷണങ്ങളിലും എപ്പോഴും ഇലക്ട്രോണിനു ഒരു നിശ്ചിത സ്ഥാനം ഉള്ളതായേ കാണാന്‍ കഴിയൂ.
ഉദാഹരണത്തിന്,
(S1) = (A) + (B) ,
എന്ന അവസ്ഥയിലുള്ള ഇലക്ട്രോണിനെ തന്നെ പരിഗണിക്കാം. ഈ അവസ്ഥയില്‍ ഇലക്ട്രോണ്‍ A, B എന്നീ സ്ഥാനങ്ങളില്‍ ഒരുമിച്ചു നില നില്‍ക്കുന്നു എന്ന് നാം പറഞ്ഞു.
എന്നാല്‍ ഇലക്ട്രോണിന്റെ സ്ഥാനം നിര്‍ണയിക്കാനുള്ള ഒരു മെഷര്മെന്റ് നടന്നു കഴിയുമ്പോള്‍ ഒന്നുകില്‍ A അല്ലെങ്കില്‍ B എന്ന സ്ഥാനത്ത് മാത്രമാണ് ഇലക്ട്രോണിനെ കാണുക, ഒരിക്കലും രണ്ടു സ്ഥാനങ്ങളിലും ഒരുമിച്ച് ഇലക്ട്രോണിനെ നിരീക്ഷിക്കാന്‍ കഴിയില്ല.
മെഷര്‍മെന്റില്‍ ഇലക്ട്രോണിനെ കണ്ടു കിട്ടുന്നത് B എന്ന സ്ഥാനത്താണ് എന്ന് കരുതുക. ഇപ്പോള്‍ ഇലക്ട്രോണിന്റെ സൂപ്പര്‍പൊസിഷന്‍ നഷ്ടമാവുകയും അതിന്റെ പുതിയ അവസ്ഥ (B) ആയി മാറുകയും ചെയ്യും. അതായത്, നിരീക്ഷണത്തിനുശേഷമുള്ള അവസ്ഥയെ നമുക്ക് ഇങ്ങനെ എഴുതാം.
(S2)= (B).
(S1) എന്ന അവസ്ഥയില്‍ A, B എന്നീ സ്ഥാനങ്ങളില്‍ ഒരുമിച്ചായിരിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണ്‍ (S2) എന്ന അവസ്ഥയില്‍ B എന്ന സ്ഥാനത്തേക്ക് ചുരുങ്ങിയിരിക്കുന്നു. (S1 ) എന്ന ‘ പരന്നു’ കിടക്കുന്ന അവസ്ഥയില്‍ നിന്നും (S2) എന്ന ‘ചുരുങ്ങിയ’ അവസ്ഥയിലേക്കുള്ള മാറ്റം വേവ് ഫങ്ഷന് കൊളാപ്സ് (Wave function collapse) എന്നാണ് അറിയപ്പെടുന്നത്.
ഇവിടെ കണ്ട ഉദാഹരണത്തില്‍ ഇലക്ട്രോണിന്റെ സ്ഥാനത്തെക്കുറിച്ചു മാത്രമാണ് പരാമര്‍ശിച്ചത്. എന്നാല്‍ മേല്‍പ്പറഞ്ഞ കാര്യങ്ങള്‍, ഊര്‍ജ്ജം (energy), ആക്കം(momentum), സ്പിന്‍ (spin) എന്നിങ്ങനെ നിരീക്ഷിക്കാന്‍ കഴിയുന്ന(observable) ഏതൊരു കാര്യത്തിലും ശരിയാണ്. ഉദാഹരണത്തിനായി സ്ഥാനത്തിന്‍റെ മാത്രം കാര്യം പറഞ്ഞു എന്ന് മാത്രം.
(S1) എന്ന ആദ്യത്തെ അവസ്ഥയില്‍ നിന്നും മെഷര്മെന്റ് നടത്തുമ്പോള്‍ (A) എന്ന അവസ്ഥയിലെക്കോ (B) എന്ന അവസ്ഥയിലെക്കോ മാറാനുള്ള സംഭാവ്യത കൃത്യമായി ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് പ്രവചിക്കുന്നു. ഇങ്ങനെ, സംഭാവ്യതകളുടെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ മാത്രമാണ് ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ എല്ലാ പ്രവചനങ്ങളും. അവയൊക്കെ ഇന്നേ വരെയുള്ള പരീക്ഷണ നിരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ ശരി വയ്ക്കപ്പെട്ടിട്ടുമുണ്ട്. 6
ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിൽ സ്റ്റേറ്റ് കൃത്യമായി അറിവുണ്ടെങ്കിലും മെഷർമെന്റ് ഫലങ്ങൾ എന്തായിരിക്കും എന്നതിന്റെ പ്രോബബിലിറ്റികളെ കുറിച്ച് സംസാരിക്കാനേ കഴിയൂ എന്ന് മുൻപ് സൂചിപ്പിച്ചല്ലോ. ഇതിനു കാരണം,ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്കൽ സ്റ്റേറ്റുകളുടെ സൂപ്പർപൊസിഷൻ സ്വഭാവമാണ്. ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്കൽ സ്റ്റേറ്റ് അനുവദനീയമായ എല്ലാ നിരീക്ഷണഫലങ്ങളുടെയും സൂപ്പർപൊസിഷനിൽ ആയതിനാലാണ് നിരീക്ഷണപ്രക്രിയ നടന്നാൽ ഇവയിൽ ഏത് ഫലം ലഭിക്കുമെന്നത് മുൻകൂട്ടി കൃത്യമായി പറയാൻ കഴിയാത്തത്.
ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സുമായി ബന്ധപ്പെട്ട, ഇന്നും തൃപ്തികരമായ ഒരുത്തരമില്ലാത്ത ഒരു ചോദ്യമാണ് മെഷര്മെന്റ് നടക്കുമ്പോള്‍ കൃത്യമായി എന്താണ് സംഭവിക്കുന്നത് എന്നത്. മെഷര്മെന്റ് എന്നതിന് സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ഭാഗമായി കൃത്യമായ ഒരു നിര്‍വ്വചനം ഇല്ല. നേരത്തെ സൂചിപ്പിച്ച വേവ് ഫങ്ങ്ഷന്‍ കൊളാപ്സ് എന്നത് യഥാര്‍ത്ഥത്തില്‍ സിസ്റ്റത്തിന് സംഭവിക്കുന്ന മാറ്റം തന്നെയാണോ, അതോ, നിരീക്ഷണഫലങ്ങളെ വിശദീകരിക്കാന്‍ വേണ്ടിവരുന്ന ഒരു സങ്കേതം മാത്രമാണോ എന്നത് പ്രസക്തമായ ഒരു ചോദ്യമാണ്. സിസ്റ്റത്തിന് യഥാര്‍ത്ഥത്തില്‍ വരുന്ന മാറ്റമാണെങ്കില്‍ അത് എങ്ങനെ, എന്തുകൊണ്ട് സംഭവിക്കുന്നു എന്നും, ഗണിതപരമായി ആ മാറ്റത്തെ എങ്ങനെ സൂചിപ്പിക്കാം എന്നതുമൊക്കെ ഇന്നും കൃത്യമായ ഉത്തരമില്ലാത്ത ചോദ്യങ്ങളാണ്. നിര്‍വ്വചനത്തിന് വഴങ്ങാത്തതിനാല്‍ ഇക്കാര്യങ്ങള്‍ പല രീതിയില്‍ വ്യാഖ്യാനിക്കാം എന്ന തൃപ്തികരമല്ലാത്ത അവസ്ഥ നില നില്‍ക്കുന്നു.
5. ഷ്റോഡിംഗറുടെ പൂച്ച (Schroedinger’s Cat).
ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്ക്സിലെ സൂപ്പർപൊസിഷൻ തത്വവും, വേവ് ഫങ്ഷൻ കൊളാപ്സുമൊക്കെ എത്രത്തോളം നമ്മുടെ സാമാന്യബോധത്തെ വെല്ലുവിളിക്കുന്നു എന്ന് വ്യക്തമാക്കുന്ന ഒരു ചിന്താപരീക്ഷണമാണ് ഷ്റോഡിംഗറുടെ പൂച്ച.
ഈ ചിന്താപരീക്ഷണത്തിൽ പൂച്ചയെ ഒരു പെട്ടിക്കകത്ത് അടച്ചിരിക്കുകയാണ്. പുറം ലോകത്ത് നിന്നും ഐസലേറ്റ്(isolate) ചെയ്യാനാണ് പെട്ടി ഉപയോഗിക്കുന്നത്. പെട്ടിയുടെ ഉള്ളിൽ വേറെയും ചില ക്രമീകരണങ്ങളുണ്ട്‌. ഒരു കുപ്പിയിൽ സയനൈഡ് ഗ്യാസ് നിറച്ച് അടച്ച് വച്ചിരിക്കുന്നു. അതിനു മുകളിൽ ഒരു ചുറ്റിക തൂക്കിയിട്ടിട്ടുണ്ട്. ചുറ്റിക ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നത് ഒരു റേഡിയേഷൻ ഡിറ്റക്ടറുമായാണ്. റേഡിയോ ആക്റ്റീവ് ആറ്റങ്ങളിൽ നിന്നുമുള്ള റേഡിയേഷൻ ഡിറ്റക്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടാല്‍ ചുറ്റിക താഴേക്ക് വീഴുന്ന രീതിയിലാണ് സംവിധാനം.
പെട്ടിക്കുള്ളിൽ ഒരു റേഡിയോ ആക്റ്റീവ് ആറ്റമുണ്ട്. ആറ്റം റേഡിയേഷൻ പുറത്തു വിട്ടാൽ ചുറ്റിക കുപ്പിയുടെ മുകളിലേക്ക് വീഴുകയും കുപ്പി പൊട്ടി, സയനൈഡ് ഗ്യാസ് പുറത്തു വരികയും പൂച്ചക്ക് ജീവന്‍ നഷ്ടമാകുകയും ചെയ്യും.
ഇത്തരം ഒരു പെട്ടിയിൽ പൂച്ചയെ അടച്ച് വച്ചാൽ അൽപസമയം കഴിയുമ്പോൾ പൂച്ചയുടെ അവസ്ഥ എന്തായിരിക്കും? ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് ഈ ചോദ്യത്തിന് എന്തുത്തരമാണ് തരുന്നത് എന്നു നോക്കാം.
ആറ്റത്തിൻ്റെ റേഡിയോ ആക്റ്റീവ് Decay ഒരു ക്വാണ്ടം പ്രക്രിയയാണ്. അതു കൊണ്ട്, സൂപ്പർ പൊസിഷൻ തത്വം പ്രകാരം അൽപസമയത്തിന് ശേഷം ആറ്റത്തിൻ്റെ അവസ്ഥ
(atom) = (decayed ) + (not decayed)
എന്നായിരിക്കും. ആറ്റം ഒരേ സമയം decay ചെയ്ത അവസ്ഥയിലും decay ചെയ്യാത്ത അവസ്ഥയിലും ആയിരിക്കും എന്ന് പറയാം.
അപ്പോൾ പൂച്ചയുടെ അവസ്ഥയോ? ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് അനുസരിച്ച് പൂച്ചയുടെ അവസ്ഥ
(cat) = (dead) + (alive)
എന്നതായിരിക്കും. അതായത്, ജീവനുള്ളതും ജീവനില്ലാത്തതുമായ അവസ്ഥകളിൽ പൂച്ച ഒരേ സമയത്ത് നിലനിൽക്കും. ഈയവസ്ഥയെ താഴെക്കൊടുത്തിരിക്കുന്ന ചിത്രത്തില്‍ പ്രതിനിധീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. 7
പെട്ടി തുറന്നു നോക്കിയാലോ? അപ്പോൾ ഒന്നുകിൽ ജീവനുള്ള പൂച്ചയെ അല്ലെങ്കിൽ ജീവനില്ലാത്ത പൂച്ചയെ ആകും കാണുക. ഇതിനെയാണ് വേവ് ഫങ്ഷൻ കൊളാപ്സ് എന്ന് പറയുന്നത്.
6. ക്വാണ്ടം എന്റാഗിൾമെന്റ് (Quantum entanglement)
ഷ്റോഡിംഗറുടെ പൂച്ച എന്ന ചിന്താപരീക്ഷണത്തില്‍ ഒളിഞ്ഞിരിക്കുന്ന ഒരു സുപ്രധാന ക്വാണ്ടം പ്രതിഭാസമുണ്ട്. അതാണ് ക്വാണ്ടം എൻ്റാംഗിൾമെൻ്റ് (Quantum entanglement). പൂച്ചയുടെ കാര്യത്തില്‍ യഥാർത്ഥത്തിൽ ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്ക്സ് പറയുന്നത് എന്ത് എന്നതിൻ്റെ കുറച്ച് കൂടി കൃത്യമായ വിവരണം നോക്കാം.
ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്ക്സ് അനുസരിച്ച് റേഡിയോ ആക്റ്റീവ് ആറ്റം പൂച്ചയുമായി എൻ്റാംഗിൾഡ് ആകുകയാണ് ചെയ്യുന്നത്. ആറ്റം പൂച്ചയുമായി എൻ്റാംഗിൾഡ് ആണെന്ന് പറഞ്ഞാൽ, അവയെ ഒരു സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഭാഗമായി പരിഗണിക്കണം എന്നാണര്‍ത്ഥം. ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് അനുസരിച്ച്, അവ ഒരു വേവ് ഫങ്ങ്ഷൻ്റെ ഭാഗമാണ്. ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്ക്സ് യഥാർത്ഥത്തിൽ പറയുന്നത്, ആറ്റവും പൂച്ചയും പരീക്ഷണ സംവിധാനങ്ങളും എല്ലാം അടങ്ങിയ കോമ്പസിറ്റ് സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ അവസ്ഥയെ കുറിച്ചാണ്. ഈ കോമ്പസിറ്റ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ അവസ്ഥയെ ലളിതമായി ഇങ്ങനെ സൂചിപ്പിക്കാം.
(Atom, Cat) = (Decayed, Dead) + (Not Decayed, Alive) …. (I)
ഇവിടെ ബ്രാക്കറ്റിലുള്ള ആദ്യത്തെ വാക്ക് ആറ്റത്തിന്റെ അവസ്ഥയെയും രണ്ടാമത്തെ വാക്ക് പൂച്ചയുടെ അവസ്ഥയെയുമാണ് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. ഇത്തരം അവസ്ഥയെ ഒരു എൻ്റാംഗിൾഡ് (entangled)സ്റ്റേറ്റ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു.
ഒരു എൻ്റാംഗിൾഡ് സ്റ്റേറ്റിൻ്റെ ഭാഗങ്ങൾ തമ്മിൽ ചില പരസ്പരബന്ധങ്ങള്‍ (correlations) നിലനിൽക്കുന്നുണ്ട്. ഇക്കാര്യം കാണാനായി നമുക്ക് വീണ്ടും ഷ്രോഡിംഗറുടെ പൂച്ചയെ പരിഗണിക്കാം. പൂച്ചയും ആറ്റവും എല്ലാം അടങ്ങുന്ന സംവിധാനത്തിന് മാറ്റമൊന്നുമില്ല. അങ്ങനെയെങ്കില്‍, അല്പസമയത്തിനു ശേഷം ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് പ്രകാരം, ആറ്റം, പൂച്ച സിസ്റ്റത്തിന്റെ വേവ്ഫങ്ങ്ഷന്‍ മുകളില്‍ കൊടുത്തിരിക്കുന്നത് തന്നെയാണ് (സമവാക്യം I). ഇനിയങ്ങോട്ട് ചിന്താപരീക്ഷണത്തില്‍ ചെറിയൊരു മാറ്റം വരുത്താം. പെട്ടി തുറന്നു നോക്കുന്നതിനു പകരം, നിരീക്ഷണം(measurement) നടക്കാത്ത രീതിയില്‍ ആറ്റത്തെ മാത്രം അകലേക്ക്‌ മാറ്റിക്കൊണ്ട് പോകുക. ആറ്റം വളരെ ദൂരേക്ക് അകന്ന് പോയതിനു ശേഷം മാത്രം പെട്ടി തുറന്ന് നോക്കാം.
പെട്ടിതുറന്ന് നോക്കുമ്പോള്‍ ഒന്നുകില്‍ ജീവനുള്ള പൂച്ചയെ, അല്ലെങ്കില്‍ ജീവനില്ലാത്ത പൂച്ചയെ ആണ് കാണുക എന്ന് പറഞ്ഞു. പൂച്ചയെ ജീവനോടെയാണ് കാണുന്നതെന്ന് കരുതുക. അങ്ങനെയെങ്കില്‍, വേവ് ഫങ്ഷൻ കൊളാപ്സ് സംഭവിക്കുന്നത് സൂപ്പർപൊസിഷനിലെ രണ്ടാമത്തെ സാധ്യതയിലേക്കാണ്. മെഷർമെന്റിന് ശേഷം കോമ്പസിറ്റ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ അവസ്ഥ (Not Decayed, Alive) എന്നതാകുന്നു. മെഷർമെൻ്റ് നടത്തിയത് പൂച്ചയുടെ മേലാണെങ്കിലും അത് ദൂരെയുള്ള ആറ്റത്തിന്റെ അവസ്ഥയും ആ സമയത്ത് തന്നെ മാറ്റി നിർണയിച്ചിരിക്കുന്നു!
പൂച്ചയില്‍ നടത്തിയ നിരീക്ഷണം, ആ നിമിഷത്തില്‍ തന്നെ വളരെ ദൂരെയുള്ള ആറ്റത്തിന്റെ അവസ്ഥയെ മാറ്റുന്നു എന്നുള്ളതും, പൂച്ചയില്‍ നടത്തുന്ന നിരീക്ഷണത്തിലൂടെ ദൂരെയുള്ള ആറ്റത്തെ “ശല്യപ്പെടുത്താതെ” തന്നെ അതിന്റെ അവസ്ഥ മാറ്റാം എന്നുള്ളതും ഒറ്റനോട്ടത്തില്‍ ഐൻസ്റ്റൈന്‍റെ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തെ അതിലംഘിക്കുന്നതായി തോന്നാം. കാരണം, ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച് നമ്മുടെ പ്രപഞ്ചത്തിൽ വിവരം ഒരു സ്ഥലത്ത് നിന്നും മറ്റൊരിടത്തേക്ക് അയക്കുന്നതിന് ഒരു വേഗ പരിധിയുണ്ട്, ശൂന്യതയിലൂടെയുള്ള പ്രകാശവേഗതയാണ് ആ പരിധി.
എന്നാല്‍, ക്വാണ്ടം എന്റാഗിൾമെന്റ് ഉപയോഗിച്ച് പ്രകാശവേഗതയേക്കാൾ ഉയർന്ന വേഗതയിൽ വിവരങ്ങള്‍ അയക്കുക സാധ്യമല്ല എന്ന് സൈദ്ധാന്തികമായി തന്നെ തെളിയിക്കാന്‍ കഴിയും. അതുകൊണ്ട് ഇത്തരം ബന്ധങ്ങള്‍ ആപേക്ഷികതയെ അതിലംഘിക്കുന്നില്ല. പക്ഷെ, തീര്‍ച്ചയായും ക്വാണ്ടം എൻ്റാംഗിൾമെന്‍റ് എന്ന പ്രതിഭാസം സ്പേസ്, ദൂരം എന്നിവയെക്കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ ധാരണകളെ വെല്ലുവിളിക്കുന്നുണ്ട്. “Spooky actions at a distance” എന്നാണ് ഐൻസ്റ്റൈന്‍ ഇത്തരം പ്രഭാവങ്ങളെ വിശേഷിപ്പിച്ചത്‌.
7. വ്യാഖ്യാനപ്രശ്നം (Interpretation problem)
ക്ലാസ്സിക്കല്‍ മെക്കാനിക്സിന്റെ ഗണിതം ലോകത്തെ അക്ഷരാര്‍ത്ഥത്തില്‍ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നുണ്ട് എന്ന് എല്ലാവരും അംഗീകരിക്കുന്നു. എന്നാല്‍ ക്വാണ്ടം ഭൗതികത്തിന്റെ കാര്യത്തില്‍ അത്തരമൊരു യോജിപ്പില്ല. ക്വാണ്ടം ഭൗതികം എന്ന ഗണിതമാതൃകയുടെ അടിസ്ഥാനം സൂപ്പര്‍പൊസിഷന്‍തത്വമാണെന്ന് പറഞ്ഞുവല്ലോ. യഥാര്‍ത്ഥത്തില്‍ എന്താണിതിന്റെ അര്‍ത്ഥം എന്നതാണ് കുഴക്കുന്ന ചോദ്യം. നിരീക്ഷിക്കാത്തപ്പോള്‍ പല അവസ്ഥകളില്‍ ഇലക്ട്രോണിന് ആയിരിക്കാം എന്നത് കൊണ്ട് യഥാര്‍ത്ഥത്തില്‍ എന്താണ് അര്‍ത്ഥമാക്കുന്നത്? നിരീക്ഷിക്കുമ്പോള്‍ എന്ത് കൊണ്ടാണ് അതിന്റെ അവസ്ഥ മാറുന്നതായി കാണപ്പെടുന്നത്? ക്വാണ്ടം ഭൗതികത്തെ എങ്ങനെ വ്യാഖ്യാനിക്കാം എന്ന ഈ പ്രശ്നത്തിന് ഉത്തരം കണ്ടുപിടിക്കാനുള്ള പല ശ്രമങ്ങളുണ്ട്. ഈ വ്യാഖ്യാനങ്ങളെല്ലാം പ്രവചിക്കുന്ന പരീക്ഷണഫലങ്ങള്‍ ഒന്നായിരിക്കണം എന്നതിനാല്‍ ഇവയില്‍ ഏതാണ് ശരി എന്നു തീരുമാനിക്കുക ബുദ്ധിമുട്ടാണെന്ന് മാത്രം. ക്വാണ്ടം ഭൗതികത്തിന്റെ അര്‍ത്ഥമെന്താണ് എന്ന ചോദ്യത്തിനുത്തരം അറിയാതെ തന്നെ ഈ സിദ്ധാന്തം വളരെ കൃത്യമായ കണക്കുകൂട്ടലുകള്‍ നടത്താന്‍ ഉപയോഗിക്കാം എന്നതിനാല്‍ ഈ പ്രശ്നത്തെക്കുറിച്ചാലോചിച്ച് ഭൂരിപക്ഷം ശാസ്ത്രഞ്ജരും തല പുകക്കാറില്ല. അതൊരു അടിസ്ഥാന പ്രശ്നമായി കണ്ടു അതിനുത്തരം കണ്ടുപിടിക്കാന്‍ ശ്രമിക്കുന്ന ഒരു ന്യൂനപക്ഷവുമുണ്ട്.
ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ വ്യാഖ്യാനങ്ങളെ പ്രധാനമായും രണ്ടായി തരം തിരിക്കാം.
- ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് എന്നത് ഒരു ഗണിത ഉപകരണം മാത്രമാണ്. കണക്കുകൂട്ടലുകള്‍ നടത്താനുള്ള ഒരു കൂട്ടം നിയമങ്ങള്‍ എന്നല്ലാതെ അതിന്റെ ഗണിതം അക്ഷരാര്‍ത്ഥത്തില്‍ ലോകത്തെ, അല്ലെങ്കില്‍ വസ്തുനിഷ്ഠയാഥാര്‍ത്ഥ്യത്തെ(Objective reality) പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നില്ല എന്ന നിലപാട് സ്വീകരിക്കുന്ന വ്യാഖ്യാനങ്ങള്‍. വസ്തുനിഷ്ഠയാഥാര്‍ത്ഥ്യം തന്നെ നിലനില്‍ക്കുന്നില്ല എന്ന സങ്കല്പങ്ങളുമുണ്ട്. അത്തരം വ്യാഖ്യാനങ്ങളെയും ഈ ഗണത്തില്‍ പെടുത്താം. ഈ രീതിയുള്ള ഒരു വ്യാഖ്യാനമാണ് കോപ്പന്‍ഹേഗന്‍ വ്യാഖ്യാനം.
- ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ ഗണിതം യാഥാര്‍ത്ഥ്യത്തെ അക്ഷരാര്‍ത്ഥത്തില്‍ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നുണ്ട് എന്നു സങ്കല്‍പ്പിക്കുന്ന വ്യാഖ്യാനങ്ങള്‍. ഈ സങ്കല്പത്തില്‍ അധിഷ്ഠിതമായ വ്യാഖ്യാനങ്ങളില്‍ പ്രധാനപ്പെട്ട ഒന്നാണ് അനേകലോകവ്യാഖ്യാനം (Many Worlds Interpretation).
ഗണിതഭാഷയില്‍ എഴുതപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന ക്വാണ്ടം നിയമങ്ങളെ സംസാരഭാഷയിലേക്ക് തര്‍ജ്ജമ ചെയ്യുമ്പോള്‍ സ്വാഭാവികമായും ഒരു വ്യാഖ്യാനം അതില്‍ കടന്നു വരുന്നുണ്ട്. ഈ ലേഖനത്തിലുടനീളം ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്നത് ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് എന്ന ഗണിതമാതൃക യാഥാര്‍ത്ഥ്യത്തെ അക്ഷരാര്‍ത്ഥത്തില്‍ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നുണ്ട് എന്ന സങ്കല്‍പ്പമാണ്. ഇലക്ട്രോണ്‍ ഒരേ സമയത്ത് ഒന്നിലധികം സ്ഥലങ്ങളില്‍ ആയിരിക്കുന്നു എന്നത് പോലെയുള്ള പ്രസ്താവനകള്‍ ഇത്തരം വ്യാഖ്യാനങ്ങളിലാണ് സാധ്യമാകുന്നത്.
a. കോപ്പന്‍ഹേഗന്‍ വ്യാഖ്യാനം (Copenhagen Interpretation)
ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ കൊപ്പെന്‍ഹേഗന്‍ വ്യാഖ്യാനം കൃത്യമായി എന്താണ് എന്നതില്‍ തന്നെ അഭിപ്രായ വ്യത്യാസങ്ങളുണ്ട്. ഈ വ്യാഖ്യാനത്തില്‍ കടന്നു വരുന്ന ഒരു അടിസ്ഥാന ആശയം നിരീക്ഷണപ്രക്രിയയുടെ പ്രാധാന്യമാണ്. കൊപ്പെന്‍ഹേഗന്‍ വ്യാഖ്യാനത്തില്‍ ലോകത്തെ ക്ലാസിക്കൽ, ക്വാണ്ടം എന്നിങ്ങനെ കൃത്രിമമായി തരം തിരിച്ചിരിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, നിരീക്ഷിക്കേണ്ടത് ഒരു ഇലക്ട്രോണിനെയാണെങ്കിൽ, ഇലക്‌ട്രോൺ ക്വാണ്ടം ലോകത്തിൻ്റെ(സൂക്ഷ്മ ലോകം) ഭാഗവും നിരീക്ഷണ ഉപകരണം ക്ലാസിക്കൽ ലോകത്തിൻ്റെ(സ്ഥൂല ലോകം) ഭാഗവുമാകുന്നു. ഈ വ്യാഖ്യാനമനുസരിച്ച് ക്ലാസിക്കൽ നിയമങ്ങള്‍ അനുസരിക്കുന്ന നിരീക്ഷണോപകരണം ഉപയോഗിച്ച് ക്വാണ്ടം ലോകത്തെ നിരീക്ഷിക്കുമ്പാഴാണ് നിശ്ചിത ഫലങ്ങൾ ലഭിക്കുക.
എന്നാൽ, ക്ലാസിക്കൽ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന വസ്തുക്കൾ ക്വാണ്ടം നിയമങ്ങൾ അനുസരിക്കുന്ന സൂക്ഷ്മകണികകൾ കൊണ്ടാണ് നിർമിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്. അതുകൊണ്ട്, എവിടെ വച്ചാണ് സൂക്ഷ്മലോകം അവസാനിച്ച് സ്ഥൂലലോകം ആരംഭിക്കുന്നത് എന്ന ഒരു പ്രശ്നമുണ്ട്. ഈ ചോദ്യത്തിന് കോപ്പൻഹേഗൻ വ്യാഖ്യാനം മറുപടി പറയുന്നുമില്ല.
നിരീക്ഷണത്തിനു മുന്‍പ് യഥാര്‍ത്ഥത്തില്‍ ഒരു ഇലക്ട്രോണ്‍ എന്ത് ചെയ്യുന്നു എന്ന ചോദ്യത്തിന് ഈ വ്യാഖ്യാനത്തില്‍ പ്രസക്തിയില്ല. ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് എന്നത് നിരീക്ഷണഫലങ്ങളുടെ സംഭാവ്യതകള്‍ കണക്കാക്കാന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു ഗണിതോപകരണം(mathematical tool) മാത്രമാണെന്നും നിരീക്ഷിക്കപ്പെടാത്ത സമയത്ത് ഇലക്ട്രോണ്‍ എന്ത് ചെയ്യുന്നു എന്നതിനെക്കുറിച്ചുള്ള പ്രസ്താവനകള്‍ ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ ഭാഗമല്ല എന്നും കോപ്പെന്‍ഹേഗന്‍ വ്യാഖ്യാനം പറഞ്ഞ് വയ്ക്കുന്നു. അതായത്, എന്ത് യാഥാര്ത്ഥ്യത്തെയാണ് ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നത് എന്ന ചോദ്യത്തിനുത്തരം നല്‍കാന്‍ കഴിയില്ല എന്നു മാത്രമല്ല ആ ചോദ്യം തന്നെ തെറ്റാണ് എന്നതാണ് കോപ്പൻഹേഗന്‍ വ്യാഖ്യാനത്തിന്‍റെ നിലപാട്.
കോപ്പന്‍ഹേഗന്‍ വ്യാഖ്യാനത്തിന്‍റെ ചുവടുപിടിച്ചുള്ള വ്യാഖ്യാനങ്ങളുടെ അങ്ങേയറ്റമാണ് വസ്തുനിഷ്ഠയാഥാര്‍ത്ഥ്യം(objective reality) നിലനില്‍ക്കുന്നില്ല, അല്ലെങ്കില്‍ യാഥാര്‍ത്ഥ്യം തന്നെ ഇല്ല എന്ന രീതിയിലുള്ള വാദങ്ങള്‍. ഇത്തരം വാദങ്ങൾ നിർഭാഗ്യവശാൽ പലപ്പോഴും ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ പേരിലുള്ള അനേകം കപടശാസ്ത്ര(Pseudo science) ആശയങ്ങൾക്ക് വളമാകുന്നു.
b. അനേകലോക വ്യാഖ്യാനം (Many Worlds Interpretation)
അനേക ലോക വ്യാഖ്യാനം ക്വാണ്ടം ഭൗതികത്തിൻ്റെ ഏറ്റവും ലളിതമായും നേരിട്ടുള്ളതുമായ ഒന്നാണ്. ഈ വ്യാഖ്യാനത്തിൽ ക്വാണ്ടം ഭൗതികത്തിൻ്റെ ഗണിതം അക്ഷരാർത്ഥത്തിൽ യാഥാര്‍ത്ഥ്യത്തെ നേരിട്ട് പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നതായി കണക്കാക്കുന്നു. ഇതനുസരിച്ച്, മെഷർമെൻ്റ് നടക്കുമ്പോൾ വേവ് ഫങ്ഷൻ കൊളാപ്സ് സംഭവിക്കുന്നില്ല. മറിച്ച്, നിരീക്ഷകൻ ക്വാണ്ടം സിസ്റ്റവുമായി എൻ്റാംഗിൾഡ് ആകുകയാണ് ചെയ്യുന്നത്. നിരീക്ഷകൻ മാത്രമല്ല, നിരീക്ഷകൻ ഉൾപ്പെടുന്ന ചുറ്റുപാടും അതുൾപ്പെടുന്ന ലോകവും ഈ സിസ്റ്റവുമായി എൻറാംഗിൾഡ് ആകുന്നുണ്ട്. ഫലത്തിൽ, സൂപ്പർപൊസിഷൻ പുറം ലോകത്തേക്കു കൂടി വ്യാപിക്കുകയും ലോകം പല ശാഖകളായി പിരിയുകയും ചെയ്യും [4].
ഷ്റോഡിംഗറിൻ്റെ പൂച്ചയുടെ കാര്യത്തിൽ ഈ വ്യാഖ്യാനം എന്ത് പറയുന്നു എന്നു നോക്കാം. ഇവിടെ പെട്ടി തുറന്നു നോക്കുമ്പോൾ നിരീക്ഷക പെട്ടിക്കുള്ളിലെ സിസ്റ്റവുമായി എൻ്റാംഗിൾഡ് ആകുന്നു. ശേഷം ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് നൽകുന്നത് ആറ്റം, പൂച്ച, നിരീക്ഷക എന്നിവയടങ്ങിയ ഒറ്റ സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ വേവ് ഫങ്ഷനാണ്.
മെഷർമെൻ്റ് പ്രക്രിയയെ നമുക്ക് താഴെപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ സൂചിപ്പിക്കാം.
{(Decayed, Dead) + (Not Decayed, alive ) } (Observer)
(Decayed, Dead, Sad ) + (Not Decayed, Alive, Happy)
ഇവിടെ, ജീവനുള്ള പൂച്ചയെ കാണുന്ന നിരീക്ഷകയുടെ അവസ്ഥയെ happy എന്നും ജീവനില്ലാത്ത പൂച്ചയെ കാണുന്ന നിരീക്ഷകയുടെ അവസ്ഥയെ sad എന്നും പ്രതിനിധീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ അടിസ്ഥാന ഗണിതത്തോടൊപ്പം വേവ് ഫങ്ഷന് കൊളാപ്സ് പോലുള്ള അധിക പരികല്പനകള്‍ പരിഗണിക്കുന്നില്ലെങ്കില്‍, നിരീക്ഷകനും സൂപ്പര്‍പൊസിഷന്‍ അവസ്ഥയില്‍ ആയിരിക്കും എന്നു കരുതേണ്ടി വരും.
എന്നാല്‍ ഒരു നിരീക്ഷകനും സ്വയം, ഒരേ സമയം രണ്ടു അവസ്ഥകളില്‍ ആയിരിക്കുന്നതായി അനുഭവപ്പെടുന്നില്ല. ഇതിനു കാരണം, നിരീക്ഷകന്‍ മാത്രമല്ല, നിരീക്ഷകനുമായി നിരന്തരം സമ്പര്‍ക്കത്തില്‍ ആയിരിക്കുന്ന ചുറ്റുമുള്ള ലോകം മുഴുവനും ഇത്തരത്തില്‍ സൂപ്പര്‍പൊസിഷനില്‍ ആയിപ്പോകുന്നതാണ്. ഇത്തരത്തിൽ ചുറ്റുപാടുകളുമായി (Environment) ക്വാണ്ടം സിസ്റ്റം എൻ്റാംഗിൾഡ് ആകുന്ന പ്രക്രിയയെ ഡീകൊഹിരൻസ് (Decoherence) എന്ന് പറയുന്നു.
അപ്പോള്‍, ഓരോ നിരീക്ഷണം നടക്കുമ്പോഴും നിരീക്ഷകയും അവള്‍ ഉള്‍പ്പെടുന്ന ലോകവുമെല്ലാം പല ശാഖകളായി പിരിയുന്നു. വ്യത്യസ്ത ശാഖകള്‍ തമ്മില്‍ യാതൊരു തരത്തിലുമുള്ള സമ്പര്‍ക്കവും സാദ്ധ്യമല്ല എന്നാണ് ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിൻ്റെ ഗണിതം പറയുന്നത്. ഇതുകൊണ്ടാണ് ഈ വിശദീകരണം അനേകലോക വ്യാഖ്യാനം എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നത്. അനേകലോക വ്യാഖ്യാനമനുസരിച്ച് ഷ്രോഡിംഗറുടെ പൂച്ചയെ ജീവനോടെ കാണുന്ന നിരീക്ഷകയുടെ ഒരു പതിപ്പും ജീവനില്ലാതെ കാണുന്ന മറ്റൊരു പതിപ്പും സമാന്തര ലോകങ്ങളില്‍ (parallel worlds) ഒരേ സമയം നിലനില്‍ക്കുന്നുണ്ട്
അനേകലോക വ്യാഖ്യാനത്തിന്‍റെ ഒരു സവിശേഷത, ലോകത്തെ ക്ലാസ്സിക്കല്‍, ക്വാണ്ടം എന്നിങ്ങനെ വേര്‍തിരിച്ചു കാണേണ്ടതില്ല എന്നതാണ്. ഇതനുസരിച്ചു പ്രപഞ്ചത്തെ മുഴുവന്‍ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന ഒരൊറ്റ വേവ് ഫങ്ഷന് ആണുള്ളത്. ഈ വേവ് ഫങ്ഷന് ഷ്രോഡിംഗര്‍ സമവാക്യമനുസരിച്ച് സമയത്തില്‍ പരിണമിച്ച്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു.
അനേകലോക വ്യാഖ്യാനമനുസരിച്ച് എന്താണ് യാഥാര്‍ത്ഥ്യം എന്ന ചോദ്യത്തിന് കൃത്യമായ ഒരുത്തരമുണ്ട്. യാഥാര്‍ത്ഥ്യം ക്വാണ്ടം വേവ് ഫങ്ഷനാണ്. ക്വാണ്ടം വേവ് ഫങ്ഷന് അനേകം ശാഖകള്‍ ഉണ്ട്, അത് ഓരോ നിമിഷവും വീണ്ടും ശാഖകളായി പിരിഞ്ഞു കൊണ്ടിരിക്കുന്നു. ഈയൊരു വ്യാഖ്യാനം ശരിയാണെങ്കില്‍, നമുക്ക് ലോകത്തെക്കുറിച്ച്‌ നിരീക്ഷിച്ചറിയാന്‍ കഴിയുന്ന കാര്യങ്ങള്‍ യാഥാര്‍ത്ഥ്യത്തിന്റെ ഒരു വളരെ ചെറിയ ഭാഗം മാത്രമാണ് .
ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ വ്യാഖ്യാനങ്ങള്‍ക്ക് ഉദാഹരണമായി കൊപ്പെൻഹേഗന്‍ വ്യാഖ്യാനം, അനേക ലോക വ്യാഖ്യാനം എന്നിവ മാത്രമാണ് ഇവിടെ ചര്‍ച്ച ചെയ്തത്. ഇവ രണ്ടുമല്ലാതെ മറ്റനേകം വ്യാഖ്യാനങ്ങളുണ്ട്. മിക്ക വ്യാഖ്യാനങ്ങളെയും നാം ആദ്യം സൂചിപ്പിച്ച രണ്ടു വിശാലവിഭാഗങ്ങളില്‍പ്പെടുത്താം. ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ ശരിയായ വ്യാഖ്യാനം കണ്ടെത്തുക എന്നത് ഇന്നും പൂര്‍ണമായി പരിഹരിക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടില്ലാത്ത ഒരു പ്രശ്നമാണ്.
8. യാഥാര്‍ത്ഥ്യവും ക്വാണ്ടം ഭൗതികവും
ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് എന്ത് അടിസ്ഥാന യാഥാര്ത്ഥ്യത്തെയാണ് പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നത്? ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് എന്ന ഗണിതമാതൃക കൃത്യമായി നമ്മുടെ ലോകത്തെ വിവരിക്കുന്നു എന്നതില്‍ സംശയമില്ല. എന്നാല്‍ ഈ ഗണിതമാതൃക യാഥാര്‍ത്ഥ്യത്തെക്കുറിച്ച് എന്ത് പറയുന്നു എന്നത് ഇന്നും നമുക്ക് കൃത്യമായി അറിയില്ല എന്നതാണ് വാസ്തവം [5].
ഈ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാന്‍ ശ്രമിക്കുന്ന വ്യത്യസ്ത വ്യാഖ്യാനങ്ങളുണ്ട്. എന്നാല്‍ ഏതു വ്യാഖ്യാനമാണ് ശരി എന്ന് തീരുമാനിക്കുക നിലവില്‍ സാദ്ധ്യമല്ല, കാരണം എല്ലാ വ്യാഖ്യാനങ്ങളും നിരീക്ഷണഫലങ്ങളുടെ കാര്യത്തില്‍ യോജിക്കുന്നു.
ക്വാണ്ടം യാഥാര്‍ത്ഥ്യം എങ്ങനെയുള്ളതാണ് എന്ന ചോദ്യത്തിന് എല്ലാവരും അംഗീകരിക്കുന്ന ഒരുത്തരമില്ലെങ്കിലും, അത് മനസ്സിലാക്കാനുള്ള ശ്രമങ്ങള്‍ ഇന്നും ചിലരെങ്കിലും തുടര്‍ന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. ഒരു പക്ഷെ, വരും കാലങ്ങളില്‍ നിലവിലുള്ള ഏതെങ്കിലും ഒരു വ്യാഖ്യാനം ശരിയാണ് എന്ന് കരുതാന്‍ കൂടുതല്‍ കാരണങ്ങള്‍ ലഭ്യമായേക്കാം. ഇതുവരെയുള്ളതില്‍ നിന്നും വ്യത്യസ്തമായ പുതിയ വ്യാഖ്യാനങ്ങള്‍ ഉയര്‍ന്നു വരികയും അതിലേതെങ്കിലുമൊന്ന് ശരിയായതാകാനുള്ള സാധ്യതയുമുണ്ട്.
ലോകം അടിസ്ഥാനപരമായി ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്കല്‍ ആണെങ്കിലും ക്വാണ്ടം നിയമങ്ങളുടെ ചട്ടക്കൂടിനുള്ളിലുള്ള ഒരു ഗ്രാവിറ്റി സിദ്ധാന്തം ഇന്നും പൂര്‍ണമായി വികസിപ്പിക്കപ്പെട്ടിട്ടില്ല. ഗ്രാവിറ്റിയെ വിവരിക്കാന്‍ ഇന്നും ലഭ്യമായിട്ടുള്ളത്, ക്ലാസിക്കല്‍ ചട്ടക്കൂടിനുള്ളില്‍ നിന്നും ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ വികസിപ്പിച്ച ജനറല്‍ റിലേറ്റിവിറ്റിയാണ്. ഗ്രാവിറ്റിയുടെ ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം പൂര്‍ണമായി വികസിപ്പിക്കപ്പെടുമ്പോള്‍ ക്വാണ്ടം യാഥാര്‍ത്ഥ്യത്തെക്കുറിച്ചും പുതിയ തിരിച്ചറിവുകള്‍ ഉണ്ടായേക്കാം എന്ന പ്രതീക്ഷ പുലര്‍ത്തുന്നവരുമുണ്ട്.
ക്വാണ്ടം യാഥാര്‍ത്ഥ്യത്തെക്കുറിച്ച് നിലവില്‍ അസന്ദിഗ്ദ്ധമായി പറയാവുന്നത് ഇത്രമാത്രമാണ്[4]: നിരീക്ഷിക്കാത്തപ്പോള്‍ ലോകം എങ്ങനെ പെരുമാറുന്നു എന്നതിന്റെ വിവരണം, അതിനെ നിരീക്ഷിക്കുമ്പോള്‍ നാം കാണുന്നതില്‍ നിന്നും തികച്ചും വ്യത്യസ്തമാണ്.
അടിക്കുറിപ്പുകൾ
- As far as e know, quantum mechanics provides an exact description of every physical system, but some things are massive enough that quantum mechanics can be reliably approximated by classical mechanics [2].
- ലേഖനത്തില്‍ ചില സാങ്കേതികപദങ്ങള്‍ അവയ്ക്ക് തത്തുല്യമായ മലയാളം വാക്കുകകളുപയോഗിച്ചും സാങ്കേതികപദം നേരിട്ട് മലയാളത്തില്‍ തന്നെ എഴുതുന്ന രീതിയിലും മാറിമാറി ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന് state എന്ന സാങ്കേതികപദത്തിനു ചിലയിടത്ത് സ്റ്റേറ്റ് എന്ന് തന്നെയും വേറെ ചില സ്ഥലങ്ങളില്‍ അതിന്റെ തര്‍ജ്ജമയായി അവസ്ഥ എന്ന വാക്കും ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്. മറ്റു ചില സാങ്കേതികപദങ്ങള്‍ തര്‍ജ്ജമ ചെയ്യാതെ നേരിട്ട് മലയാളത്തിലേക്കാക്കിയും എഴുതിയിട്ടുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന് എൻ്റാംഗിൾമെൻ്റ് , സൂപ്പര്‍പൊസിഷന്‍ എന്നീ വാക്കുകള്‍.
- ഇത് ആക്കം, ഊർജ്ജം, എന്നിങ്ങനെ നിരീക്ഷിച്ചറിയാൻ കഴിയുന്ന (observables) ഏതൊന്നിൻ്റെയും കാര്യത്തിൽ ബാധകമാണ്.
- ഇത്തരം അവസ്ഥകളെ ആ നിരീക്ഷണഫലങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട Eigen States എന്ന് വിളിക്കുന്നു.
- ഇവിടെ, സിസ്റ്റത്തിന്റെ അവസ്ഥയെ സൂചിപ്പിക്കാനായി ബ്രാക്കറ്റിനുള്ളില്‍ ആ സിസ്റ്റത്തെ സംബന്ധിക്കുന്ന വിവരങ്ങള്‍ എഴുതുക എന്ന രീതി സ്വീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.
- ശാസ്ത്രഗതി ജൂലൈ 2022 ലക്കത്തിലെ എന്‍റെ ലേഖനത്തില്‍ സൂപ്പര്‍പൊസിഷന്‍, മെഷര്മെന്റ് എന്നിവയെ ഡബിള്‍സ്ലിറ്റ് (double slit) പരീക്ഷണം എന്ന ചിന്താപരീക്ഷണവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് വിശദീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്.
- ചിത്രത്തില്‍ കൊടുത്തിരിക്കുന്ന വേവ് ഫങ്ഷന് ജീവനുള്ളതും ഇല്ലാത്തതുമായ അവസ്ഥകളില്‍ ഒരുമിച്ചു ആയിരിക്കുന്ന പൂച്ചയെയാണ് പ്രതിനിധീകരിച്ചിരിക്കുന്നത്. ചിത്രത്തിലെ സംഖ്യകള്‍ പ്രോബബിലിറ്റി ആമ്പ്ലിറ്റ്യൂഡുകള്‍ (probability amplitudes) എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ഈ സംഖ്യകള്‍ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, പൂച്ചയെ ജീവനില്ലാതെ കാണാനുള്ള സംഭാവ്യതയും ജീവനോടെ കാണാനുള്ള സംഭാവ്യതയും ½, അല്ലെങ്കില്‍ 50% വീതമാണെന്നാണ്. അങ്ങനെയെങ്കില്‍ പ്രോബബിലിറ്റി ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡില്‍ നിന്നും പ്രോബബിലിറ്റി കണക്കാക്കുന്നതെങ്ങനെ എന്നൂഹിക്കാമോ? ഇത്തരത്തില്‍ സിസ്റ്റത്തിന്റെ വേവ് ഫങ്ങ്ഷനില്‍ സിസ്റ്റവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഏതൊരു നിരീക്ഷണഫലവും ലഭിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രോബബിലിറ്റി ആമ്പ്ലിറ്റ്യൂഡുകള്‍ ഉള്‍ക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു.
- ഇവിടെ എൻ്റാംഗിൾമെൻ്റ് , സൂപ്പര്‍പൊസിഷന്‍ എന്നിവ പരിചയപ്പെടുത്താനായുള്ള ഒരുദാഹരണമായി ഷ്രോഡിംഗറുടെ പൂച്ച എന്ന ചിന്താപരീക്ഷണം ഉപയോഗിക്കുന്നു. എന്നാല്‍, ഇത്തരം പ്രതിഭാസങ്ങള്‍ നിരീക്ഷിച്ചിട്ടുള്ളത് താരതമ്യേന ചെറിയ സിസ്റ്റങ്ങളുടെ കാര്യത്തില്‍ മാത്രമാണ്.
- Objective (Physical) reality means that something is actual (so it exists) independent of any conscious awareness (via perception, thought, observation etc.) of it.
അധികവായനയ്ക്ക്
- Leonard Susskind and Goerge Hrabovsky, Classical mechanics: The Theoretical Minimum.
- Leonard Susskind and Art Friedman, Quantum Mechanics: The Theoretical Minimum.
- സെബാസ്റ്റ്യന്‍ കൂത്തോട്ടില്‍, ക്വാണ്ടം ഭൗതികവും ക്വാണ്ടം അസംബന്ധങ്ങളും, ശാസ്ത്രഗതി, ജൂലൈ 2022, Page 48-54.
- Sean M. Carroll, Something Deeply Hidden: Quantum Worlds and the Emergence of Spacetime.
- Adam Becker, What Is Real? The Unfinished Quest for the Meaning of Quantum Physics.
ലേഖനങ്ങളും TALK കളും പ്രത്യേക പേജ്
