আলো - তরঙ্গ থেকে কোয়ান্টম

আলো: তরঙ্গ থেকে কোয়ান্টাম

গৌতম গঙ্গোপাধ্যায়

       ২০১৫ সালকে রাষ্ট্রসংঘ আন্তর্জাতিক আলোক ও আলোক নির্ভর প্রযুক্তি বর্ষ হিসাবে চিহ্নিত করেছে। এর লক্ষ্য এই বিষয়ে মানুষের জ্ঞান ও চেতনার বিকাশ। কেন আলোকেই বেছে নেওয়া হল?

       আমাদের যে পাঁচটি ইন্দ্ৰিয় আছে, অর্থাৎ চোখ, কান, জিভ, নাক এবং ত্বক, তার মধ্যে প্রথমটা দিয়েই আমরা বাইরের জগৎ সম্পর্কে সবচেয়ে বেশি জানতে পারি। একথা এখন সবাই জানেন চোখ হল আলোক সংবেদী, অর্থাৎ চোখের রেটিনাতে আলো এসে পড়লে সেই সংকেত আমাদের মস্তিষ্কে যায়, তাই আমরা দেখতে পাই। আলোই আমাদের সামনে বিশ্বব্ৰহ্মাণ্ডের দরজা খুলে দিয়েছে বললে বাড়িয়ে বলা হবে না।
       স্কুলের বইতেও দেখতে পাই কোনো বস্তু থেকে আলো এসে আমাদের চোখে পড়লে আমরা দেখতে পাই। আলোক রশ্মি কোনদিক থেকে কোনদিকে যাচ্ছে তা তীর চিহ্ন দিয়ে বোঝানো হয়। ছোটবেলায় আমি সেটা ভুল করে উল্টো দিকে দিয়েছিলাম। আমার মাস্টার মশাই বলেছিলেন, “এতো মহাপুরুষ রে, চোখ থেকে জ্যোতি বেরোচ্ছে।” তখন গোটা ক্লাস হেসে উঠলেও পরে জেনেছি এমন ভুলটা আগে অনেকেই করেছিলেন। তাঁরা সবাই যে স্কুলের ছাত্র ছিলেন। তা নয়। প্রাচীন গ্রিসের সর্বশ্রেষ্ঠ দার্শনিকদের মধ্যে একজন প্লেটো (খ্রিস্টপূর্ব পঞ্চম ও চতুর্থ শতক) বা আলেকজান্দ্রিয়ায় বিখ্যাত গণিতজ্ঞ ইউক্লিড (আনুমানিক খ্রিস্টপূর্ব তৃতীয় শতক) বা জ্যোতির্বিদ টলেমির (খ্রিস্টিয় দ্বিতীয় শতক) মতো পণ্ডিতরা মনে করতেন যে চোখ থেকে আলো বেরিয়ে কোনো বস্তুতে পড়লে আমরা সেটাকে দেখতে পাই। অন্ধকার ঘরে কেন চোখ থেকে আলো বেরোয় না। সে বিষয়ে তাঁদের কাছে কোনো সদুত্তর মেলেনি।

       আলো সম্পর্কে প্রাচীন বিজ্ঞানীদের চিন্তার এটাই এক মাত্র উদাহরণ নয়। সাধারণভাবে প্রাচীন ধ্রুপদী বিজ্ঞান সম্পর্কে একটা কথা সবসময়েই বলা যায়। সে সময় পরীক্ষামূলক বিজ্ঞানের জন্ম হয়নি – অর্থাৎ পরীক্ষা করে কোনটা ঠিক কোনটা ভুল তা দেখার কথা কারোর মাথায় আসে নি। শুধুমাত্র তর্কের মাধ্যমেই সে সময় দার্শনিকরা তাদের নিজেদের মত সমর্থন ও বিরুদ্ধ মত খণ্ডন করতেন। তাই নানা রকমের পরস্পর বিরোধী মত ধ্রুপদী বিজ্ঞানে স্বচ্ছন্দে স্থান পেয়েছিল। রোমান কবি ও দার্শনিক লুক্ৰেটিয়াস (খ্রিস্টপূর্ব প্রথম শতক) বলেছিলেন যে সূর্য থেকে আলো ও তাপ কণা রূপে বেরিয়ে আসে। 
        গ্রীকরা যে মতই সমর্থন করুন না কেন, আলোক বিজ্ঞানকে খুবই গুরুত্ব দিতেন তা নিয়ে সন্দেহ নেই। আজ থেকে দু হাজার বছরেরও বেশি আগে তাঁরা সে বিষয়ে বেশ কয়েকটি বই লিখে ফেলেছিলেন। আলোর প্রতিফলনের সূত্রগুলি ইউক্লিডের বইতেই প্রথম পাওয়া যায়। খ্রিস্টপূর্ব ৪২৪ সালে বিখ্যাত নাট্যকার আরিস্তোফেনেসের নাটকে উত্তল লেসের কথা পাওয়া যায়। নাটকে যখন ছিল, তখন লেন্সের ব্যবহার নিশ্চয় বেশ প্রচলিত ছিল। লেন্স অবশ্য তারও আগে আসিরিয়া ও মিশরীয় সভ্যতাতেও ব্যবহৃত হয়েছিল। গ্রিকরা এমনকি বক্রতল আয়নার ব্যবহারও জানতেন।

       তবে প্রাচীন যুগে বিজ্ঞানীরা আলোর প্রকৃতি নিয়ে বিশেষ চিন্তাভাবনা করতেন না। সাধারণত কোন পথ দিয়ে আলো যায়, তার প্রতিফলন, প্রতিসরণ এ সমস্ত নিয়ে তাঁরা আলোচনা করেছেন। সেটাই অবশ্য স্বাভাবিক কারণ সে সময়ের প্রযুক্তিতে এদেরই বিশেষ ভূমিকা ছিল। আয়না বা লেন্স বানাতে প্রতিফলন বা প্রতিসরণ বোঝার দরকার হয়। আলোর প্রতিসরণের জন্য। জলের মধ্যে তাকিয়ে দেখলে মনে হয় তলার মাটিটা যেন উপরে উঠে এসেছে। জাহাজ চালাতে গেলে এ বিষয়টা বোঝা দরকার। প্রায় আড়াই হাজার বছর আগে প্রাচীন চিনে মো জি (খ্রিস্টপূর্ব ৪৭০-৩৯০) বা গ্রিসে অ্যারিস্টটলের (খ্রিস্টপূর্ব ৩৮৪-৩২২) লেখাতে সূচী ছিদ্র ক্যামেরার বর্ণনা ছিল। ইউক্লিডের কথা আগেই বলেছি। এরা সবাই আলো যে সরল রেখায় যায়, তা নিয়ে আলোচনা করছিলেন। প্রাচীন গ্রিকরা যে চারটি বা পাঁচটি মূল এলিমেন্টের কথা ভেবেছিলেন, তার মধ্যে একটি ছিল আগুন। তাকেই আলোর প্রকৃতি বিষয়ে গ্রিকদের চিন্তার সর্বোচ্চ রূপ ভাবা যেতে পারে। প্রাচীন ভারতেও আলো অর্থাৎ তেজ ছিল পঞ্চভূতের একটি। লুক্ৰেটিয়াসের আলোর প্রকৃতি নিয়ে চিন্তাকে প্রাচীন যুগে ব্যতিক্রম হিসাবেই ধরতে হবে।

       প্ৰাচীন গ্রিক সভ্যতা পতনের পর আরবরা বিজ্ঞানের ধারাকে তুলে ধরেন। যে সমস্ত জায়গায় তাঁরা মৌলিক অগ্রগতির স্বাক্ষর রেখেছিলেন, তার মধ্যে একটা হল আলোক বিজ্ঞান। এ বিষয়ে আরবদের অবদানের কথা বললেই যাঁর নাম আসে তিনি ইবন আল হাইথাম (৯৬৫-১০৪০)। তাঁর আলোক বিষয়ে গ্রন্থ কিতাব-আল-মঞ্জির প্রকাশিত হয়েছিল ঠিক এক হাজার বছর আগে। সেই কথা স্মরণে রাখতেই ২০১৫ সালকে আন্তর্জাতিক আলোক বৎসর হিসাবে বেছে নেওয়া হয়েছে। ইবন আল হাইথাম আলোক বিদ্যাকে পরীক্ষামূলক বিজ্ঞান হিসাবে প্রতিষ্ঠা করেছিলেন। তিনিই প্রথম বলেছিলেন যে আলো অন্য বস্তু থেকে আমাদের চোখের রেটিনাতে এসে পড়ে ও স্নায়ু মারফত মস্তিষ্কে পৌঁছোয়। আলোর প্রতিসরণের কারণ হিসাবে তিনি বিভিন্ন মাধ্যমে আলোর বেগের পরিবর্তনকে চিহ্নিত করেন। তিনিও মনে করতেন আলো হল কণার স্রোত।
       এর পর আমাদের মধ্যযুগ ছেড়ে আধুনিক যুগে আসার সময় হয়েছে। প্রায় সমস্ত আধুনিক বিজ্ঞানের জন্য যাঁর নাম প্রথমে আসে, আধুনিক আলোক বিজ্ঞানেও তাঁর স্থান প্রথম শ্রেণিতে। তাঁর নাম আইজাক নিউটন (১৬৪৩-১৭২৭)। নিউটন আলোর প্রকৃতি নিয়ে গবেষণা করেছিলেন। তিনি প্রতিষ্ঠা করেন যে সাদা আলো আসলে বিভিন্ন রঙের সমষ্টি। কিন্তু আমরা যে বিষয়ে এই প্রবন্ধে মূলত আলোচনা করতে চাই তা হল আলো আসলে কী। সে বিষয়ে নিউটন কী বলেছিলেন?

       আলো যে শক্তির এক রূপ সে বিষয়ে নিউটনের সময় মোটামুটি মতৈক্য গড়ে উঠেছিল। প্রশ্ন ওঠে তাহলে আলো কেমন ভাবে এক জায়গা থেকে আর এক জায়গায় যায়। শব্দশক্তির ক্ষেত্রে উত্তরটা জানা ছিল। জলের মধ্যে একটা পাথর ফেললে কেমন ভাবে ঢেউ চারদিকে ছড়িয়ে পড়ে, তা আমরা সবাই দেখেছি। বিজ্ঞানের ভাষায় এই ঢেউকে বলে তরঙ্গ। শব্দ হল এক ধরনের তরঙ্গ যা বাতাসের মধ্যে দিয়ে চলাচল করে। ফরাসী বিজ্ঞানী দেকার্তে (১৫৯৬-১৬৫০), ইংল্যান্ডে রবার্ট হুক (১৬৩৫ -১৭০৩) এবং হল্যান্ডে হাইজেন্স (১৬২৯ - ১৭০৫) বললেন আলো হল তরঙ্গ। তবে এই তরঙ্গ কোন মাধ্যমের মধ্য দিয়ে যায় সে বিষয়ে তরঙ্গ তত্ত্বের সমর্থকরাও একমত হতে পারেন। নি। নিউটন আলোকে তরঙ্গ বলে মানতে তৈরি ছিলেন না। তিনি মনে করেছিলেন যে আলো হল কণিকার স্রোত। এ বিষয়ে প্রাচীন যুগে লুক্ৰেটিয়াসের কথা আগে বলেছি। আধুনিক যুগে পিয়ের গ্যাসেন্ডি (১৫৯২-১৬৫৫) প্রথম আলোর কণিকাবাদের কথা বলেন। আলো কণা না তরঙ্গ, সে বিষয়ে পক্ষে ও বিপক্ষে সে সময়ের যুক্তিগুলি দেখা যাক।

       পরবর্তী আলোচনার সুবিধার জন্য তরঙ্গের কয়েকটি সাধারণ বিষয় পরিষ্কার করে নেওয়া যাক। জলের উপর ঢেউয়ের দিকে যদি তাকাই, দেখব কোনো জায়গায় জলটা উঠে এসেছে, আবার কোনো জায়গায় নেমে গেছে। সঙ্গের ছবিতে ঐ রকমই কোনো এক তরঙ্গের ছবি দেখানো হল। এখানে কোনো এক মুহূর্তে একই রেখায় বিভিন্ন বিন্দুতে জলের কণাদের অবস্থান দেখানো হয়েছে। ছবিতে A ও Cর মতো বিন্দুদের বলে তরঙ্গশীর্ষ (crest)। তেমনি B-র মতো বিন্দুদের নাম তরঙ্গপাদ (trough) ৷ পর পর দুটি একই অবস্থার বিন্দু, যেমন ছবিতে A ও C তাদের মধ্যের দূরত্বকে বলে তরঙ্গদৈর্ঘ্য।

       সূর্য ও পৃথিবীর মধ্যে আছে বায়ুশূন্য স্থান। তখনো পর্যন্ত আমাদের ধারণা ছিল যে কোনো রকম তরঙ্গ চলাচলের জন্য প্রয়োজন হয় একটা মাধ্যমের – ঠিক যেমন শব্দ চলাচল করতে বায়ুর দরকার। তার কারণটাও খুব সোজা, সে সময় আমরা তরঙ্গ বলতে শুধুই যান্ত্রিক তরঙ্গকেই বুঝতাম। তরঙ্গের জন্য মাধ্যমের কণাগুলির কম্পনের দরকার হয় – যেমন শব্দের জন্য বাতাসের কণা বা ঢেউয়ের জন্য জলের কণা প্রয়োজন। সূর্য থেকে পৃথিবীতে আলো পৌঁছোয় কেমন করে? আলো যদি কণা হয়, তাহলে এই সমস্যা নেই। বন্দুক থেকে গুলি ছুড়লে সে তো আর তার গতির জন্য বাতাসের উপর নির্ভর করে না। বুলেট যদি বায়ুশূন্য স্থান দিয়ে যেতে পারে, আলোর কণিকাও পারবে। হাইজেন্স কল্পনা করেছিলেন আলোর যাওয়ার জন্য বায়ুশূন্য স্থান সহ বিশ্বের সর্বত্ৰ ইথার নামের এক মাধ্যম আছে। তিনি এই ধারণার উপর ভিত্তি করে আলোর তরঙ্গ গতি নিয়ে একটি তত্ত্ব তৈরি করেন। আলো হল সেই ইথারের তরঙ্গ। আলো কি ধরনের তরঙ্গ সে বিষয়ে আমরা পরে আলোচনা করব – সেই সময়ে এ বিষয়ে কিছুই জানা ছিল না।

       নিউটন বললেন যে আলো যখন বায়ু থেকে অপেক্ষাকৃত ঘন কোনো মাধ্যম, যেমন ধরুন জল বা কাঁচ, তার মধ্যে ঢোকে, মাধ্যাকর্ষণের প্রভাবে তার বেগ বেড়ে যায়। তাই আলোর প্রতিসরণ ঘটে। অন্য দিকে শব্দ তরঙ্গ ঘন মাধ্যমের মধ্য দিয়ে অপেক্ষাকৃত বেশি বেগে যায়, এটা জানা ছিল। দেকার্তে বলেছিলেন আলোও যখন অপেক্ষাকৃত ঘন মাধ্যমের মধ্য দিয়ে যায়, তখন তার বেগ বেড়ে যায়। আমরা এখন জানি যে দুজনেই ভুল করেছিলেন, আলোর বেগ ঘন মাধ্যমের মধ্যে কমে যায়।

       নিউটন আলোর সরল রেখার গতির উপর জোর দেন। দেওয়ালের ওপাশে কোনো আওয়াজ হলেও আমরা শুনতে পাই, কারণ শব্দতরঙ্গ সামনে কোনো বাধা (যেমন এক্ষেত্রে দেওয়াল) থাকলে তার পাশ দিয়ে ঘুরে যায়। কিন্তু দেওয়ালের ওদিকটা আমরা দেখতে পাই না। নিউটনের যুক্তি, আলো যদি তরঙ্গ হত, তাহলে তো তা দেওয়ালের পাশ দিয়ে ঘুরে আমাদের চোখে এসে পড়ত। তরঙ্গের এই ধর্মকে বলে অপবর্তন (diffraction)। আলো কণিকা হলে তা দেওয়ালের পাশ দিয়ে ঘুরে আসবে না। নিউটন বললেন আলোর যখন অপবর্তন হয় না, তখন তা নিঃসন্দেহে কণার স্রোত।

       পদার্থবিজ্ঞান ও গণিতে নিউটনের বিশাল অবদানের জন্য আলোর কণিকা মতবাদই সে সময় প্রাধান্য পেয়েছিল। এখন ফিরে তাকালে আমরা দেখতে পাই যে নিউটনের চোখেই আলোর অপবর্তন ধরা পড়েছিল। আসলে তরঙ্গের অপবর্তন ইত্যাদি ধর্ম তখনই দেখা যায় যখন আলোর তরঙ্গের দৈর্ঘ্য ও যে বাধার সামনাসামনি আলো পড়েছে তার মাপ কাছাকাছি হয়। দৃশ্য আলো, অর্থাৎ যে আলো আমরা চোখে দেখতে পাই, তার তরঙ্গদৈর্ঘ্য কত? এক সেন্টিমিটারের এক কোটি ভাগের এক ভাগকে বলে এক ন্যানোমিটার। দৃশ্য আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য হল ৪০০ থেকে ৭০০ ন্যানোমিটার। সাবানের বুদবুদ নিয়ে নিউটন কাজ করেছিলেন। বুদবুদের দেওয়াল ১০ থেকে ১০০০ ন্যানোমিটার পুরু হয়। সেটা মাপার পদ্ধতিও নিউটনেরই আবিষ্কার। তার মানে সাবানের বুদবুদের দেওয়াল দৃশ্য আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মাপের কাছাকাছি হতেই পারে। আমরা সবাই সাবানের বুদবুদের গায়ে রঙের খেলা দেখেছি। নিউটন সেই বিষয়েই গবেষণা করেছিলেন। আলোর অপবর্তনের পরিমাণ তার তরঙ্গদৈর্ঘ্যের উপর নির্ভর করে। নিউটনই প্ৰমাণ করেছিলেন যে সাদা আলো আসলে নানা রঙের আলোর সমষ্টি। বিভিন্ন রঙের আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য আলাদা আলাদা। বুদবুদের পাতলা দেওয়াল থেকে যখন সাদা আলোর অপবর্তন হয়, তখন বিভিন্ন রঙের আলোর পরিমাণে পার্থক্য হয়। সে জন্য বুদবুদের দেওয়ালে নানা রঙের খেলা দেখতে পাওয়া যায়। নিউটনের একটি বিখ্যাত উক্তি, “Hypothesis non fingo” অর্থাৎ আমি কোনো রকম পূর্বানুমান করি না। যদি তিনি সত্যই নিজের কথা পুরোপুরি মেনে চলতেন, তাহলে তিনি তখনই হয়তো আলোর অপবর্তন আবিষ্কার করতেন। কিন্তু কণিকাবাদের প্রতি পক্ষপাত আলোক বিজ্ঞানকে প্রায় একশ বছর পিছিয়ে দিয়েছিল।

       ১৮০৩ সালে ইংরেজ বিজ্ঞানী টমাস ইয়ং (১৭৭৩-১৮২৯) এক বিশেষ পরীক্ষার মাধ্যমে আলোর তরঙ্গধর্ম প্রতিষ্ঠা করেন। এই পরীক্ষাটা নিয়ে সংক্ষেপে আলোচনা করা যাক।

       সঙ্গের ছবিতে ইয়ঙের পরীক্ষার একটি সরল রূপ দেখানো হয়েছে। একই বর্ণের (অর্থাৎ একই তরঙ্গদৈর্ঘ্যের) আলো বাঁদিক থেকে একটি অস্বচ্ছ দেওয়ালে পড়ছে। দেওয়ালে দুটি খুব সরু লম্বাটে ছিদ্র আছে। অপর পাশে রয়েছে একটা পর্দা। আলো যদি কণা হয়, তাহলে পর্দার উপর শুধু মাত্র দুটি ছিদ্রের ঠিক মুখোমুখি দুটি জায়গা আলোকিত হত। তুলনা করুন বন্দুকের গুলির সঙ্গে, তাহলেই বিষয়টা পরিষ্কার হয়ে যাবে। তরঙ্গ তত্ত্ব বলে অন্য কথা। ছিদ্র সরু বলে তা দিয়ে যখন আলো ঢোকে, তখন তা সব দিকে ছড়িয়ে পড়ছে। সঙ্গের ছবিতে অর্ধবৃত্তাকার রেখাগুলি তরঙ্গশীর্ষ দেখাচ্ছে।

       যদি দুটি ছিদ্র থেকে আসা দুটি তরঙ্গ এক সঙ্গে পর্দার উপর পড়ে, কোনো জায়গায় দুটি তরঙ্গশীর্ষ এক জায়গায় গিয়ে পড়বে। সেখানে তাহলে আলোর তীব্রতা খুব বেশি হবে। আবার যেখানে একটি তরঙ্গশীর্ষ অন্য তরঙ্গপাদের উপর পড়বে, সেখানে তরঙ্গের মোট বিস্তার শূন্য অর্থাৎ পর্দায় সেই জায়গা অন্ধকার হয়ে যাবে। পর্দার উপর যেখানে যেখানে দুটি অর্ধবৃত্ত ছেদ করছে, সেই সেই জায়গায় আলোর তীব্রতা বেশি। (সহজে বোঝানোর জন্য আরো কিছু কিছু বর্ণনা বাদ দেওয়া হল।) আলো তরঙ্গ হলে পর্দার উপর এইভাবে ক্ৰমান্বয়ে আলো ও অন্ধকারের ঝালর দেখা যাবে। এই ঘটনাকে বলে তরঙ্গের ব্যতিচার (interference)। স্পষ্টতই বোঝা যায় ব্যতিচার কণিকার পক্ষে সম্ভব নয়। আলোর দুটি কণিকা এক জায়গায় পড়ে কখনোই অন্ধকার তৈরি করতে পারবে না। যদি সাদা আলো ব্যবহার করা হয়, তার মধ্যে যে বিভিন্ন রঙের আলো আছে তাদের তরঙ্গশীর্ষ বা তরঙ্গপাদ বিভিন্ন অবস্থানে হবে। পর্দার উপর তাহলে লাল আলোর জন্য দুটি তরঙ্গশীর্ষ যেখানে পড়বে, বেগুনি আলোর জন্য পর্দার উপর নানা রঙের আলোর ঝালর দেখা যাবে। সাবানের বুদবুদে এইটাই হয়। বুদবুদের দুটি দেওয়াল থেকে প্রতিফলিত আলোর মধ্যে ব্যতিচারের ফলে নানা রঙের খেলা দেখতে পাওয়া যায়।

       আলোক যে তরঙ্গ, ইয়ঙের পরীক্ষার পর তা প্রমাণিত হল। প্রাথমিক ভাবে নিউটনের মতাবলম্বীরা বাধা দিলেও আস্তে আস্তে এই মত সকলেই মেনে নেন। আর কোনো সন্দেহ প্ৰায় একশ বছর কারো মনে আসে নি। ইয়ং আরও দেখালেন যে নানা রঙের আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য আলাদা। অপর একটি তরঙ্গধর্ম, যার নাম সমাবর্তন (polarization) – সেটিও আলোক তরঙ্গের ক্ষেত্রে দেখা গেল। সব রকম তরঙ্গের সমাবর্তন হয় না। দু' ধরনের তরঙ্গ হওয়া সম্ভব। পুকুরে পাথর ফেললে যে ঢেউ ওঠে তা যায় সামনের দিকে, কিন্তু জলের কণার উপরে নিচে নড়াচড়া করে। যে সব তরঙ্গের ক্ষেত্রে মাধ্যমের কণাগুলি এভাবে তরঙ্গের অভিমুখের সঙ্গে লম্বভাবে চলাচল করে। তাদের বলে তির্যক তরঙ্গ। শব্দের ক্ষেত্রে বায়ুর অণুগুলি শব্দ তরঙ্গের গতির সঙ্গে সমান্তরালভাবে নড়াচড়া করে। এই ধরনের তরঙ্গকে বলে অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ। একমাত্র তির্যক তরঙ্গেরই সমাবর্তন হয়।
       আলো তরঙ্গ এটা মেনে নেওয়ার পরে প্রশ্ন আসে তরঙ্গের ধরনটা আসলে কী? শব্দের বা জলের ঢেউয়ের ক্ষেত্রে মাধ্যমের কণাগুলির কম্পন হয়। তাই এদের বলে যান্ত্ৰিক (mechanical) তরঙ্গ। আমরা বললাম হল যে আলো ইথার মাধ্যমের তরঙ্গ। কিন্তু ইথার তো নিশ্চয় কোনো সাধারণ বস্তু হতে পারে না। তাহলে আলোক তরঙ্গটা আসলে কি?

       নানা পরীক্ষার মাধ্যমে দেখা যাচ্ছিল যে আলোর সঙ্গে বিভিন্ন পদার্থের তড়িৎ ও চুম্বক ধর্মের বিশেষ সম্পর্ক আছে। এর মধ্যে আছে ফটো ভোল্টাইক ক্রিয়া যাতে সূর্যের আলো থেকে বিশেষ ধরনের তড়িৎকোশ বানিয়ে তড়িৎ প্রবাহ পাওয়া সম্ভব হল। মাইকেল ফ্যারাডে (১৭৯১—১৮৬৭) দেখালেন যে আলোর সমাবর্তন চৌম্বক ক্ষেত্রের উপর নির্ভর করে। জন কার (১৮২৪-১৯০৭) দেখালেন যে মাধ্যমের মধ্যে আলোর বেগ তড়িৎ ক্ষেত্র প্রয়োগ করে পাল্টানো সম্ভব। ফ্যারাডে অনুমান করেন যে আলো আসলে তড়িৎ ও চুম্বক ক্ষেত্রের কম্পন। তিনি এমনকি ইথারের আদৌ কোনো দরকার আছে কিনা তা নিয়ে সন্দেহ প্ৰকাশ করেছিলেন।

       ঊনবিংশ শতাব্দীতে তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানে সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য আবিষ্কারের মধ্যে অন্যতম হল আলোর প্রকৃতি আবিষ্কার। ফ্যারাডের থেকে অনুপ্রেরণা লাভ করে জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল (১৮৩১–১৮৭৯) দেখান যে তড়িৎ ও চুম্বক ক্ষেত্র আসলে পরস্পরের সঙ্গে অঙ্গাঙ্গী ভাবে জড়িত। আলো হল তড়িৎচৌম্বক ক্ষেত্রের কম্পন। যে কোনো জায়গায় তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্র থাকা সম্ভব। যখন কোনো তড়িৎচৌম্বক তরঙ্গ সেখান দিয়ে যায়, সেখানকার তড়িৎ ও চুম্বক ক্ষেত্রের মান বাড়ে কমে, এই হল তড়িৎচৌম্বক ক্ষেত্রের কম্পন। এর পর থেকে আলোর তরঙ্গ বিষয়ে গবেষণা হল তড়িৎচুম্বক বিদ্যার অংশ।

       ম্যাক্সওয়েলের তত্ত্ব থেকে আলোক তরঙ্গের প্রকৃতি বিষয়ে আমাদের ধারণা অনেকটাই স্পষ্ট হয়ে গেল। আলো হল তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গ। রেডিও তরঙ্গও তাই, তাদের মধ্যে তফাতটা খালি তরঙ্গদৈর্ঘ্যে। আগেই বলেছি দৃশ্য আলোর তরঙ্গ দৈর্ঘ্য ৪০০ থেকে ৭০০ ন্যানোমিটার। রেডিও তরঙ্গের ক্ষেত্রে মাপটা হল কয়েক মিটার থেকে কয়েকশ মিটার পর্যন্ত। ম্যাক্সওয়েলের তত্ত্ব থেকে প্রেরণা পেয়ে হাইনরিখ হার্জ (১৮৫৭-১৮৯৪) রেডিও তরঙ্গ তৈরি করলেন। অবলোহিত (infrared), অতিবেগুনি (ultraviolet), বা পরবর্তী কালে আবিষ্কৃত এক্স-রশ্মি, গামা রশ্মি বা মাইক্রোওয়েভ – এসবই হল তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গের রকমফের। একটাই সমস্যা রয়ে গেল, তা হল তরঙ্গটা যায় কোন মাধ্যম দিয়ে। অনেক চেষ্টা করেও ইথারের অস্তিত্বের কোনো প্রমাণ পাওয়া গেল না।

       একটা আপাত অপ্রাসঙ্গিক কথায় আসি। ১৯৯৯ সালে অনেক বিজ্ঞানীদের বিবিসি প্রশ্ন করেছিল – সর্বকালের সেরা পদার্থবিজ্ঞানীর তালিকায় তাঁরা কোন কোন নাম রাখবেন। সকলের মত একত্র করে প্রথম যে তিনজনের নাম পাওয়া গিয়েছিল, তাঁরা হলেন নিউটন, ম্যাক্সওয়েল এবং আইনস্টাইন। আমরা দেখেছি প্রথম দুজন আলোক বিজ্ঞানে তাঁদের কাজের স্বাক্ষর রেখেছিলেন, যদিও নিউটনের ক্ষেত্রে তাঁর আলোক সংক্রান্ত কাজ তাঁর প্রথম সারির গবেষণার মধ্যে কখনোই আসবে না। তালিকায় অন্য নাম যার, আলোক বিজ্ঞানে সেই আইনস্টাইনের কি কোনো অবদান আছে?

       আলবার্ট আইনস্টাইনের (১৮৭৯-১৯৫৫) নাম করলেই যে কথা সাধারণ মানুষের মনে আসে তা হল তাঁর আপেক্ষিকতা তত্ত্ব। আপেক্ষিকতা তত্ত্বের দুটি ভাগ আছে – বিশেষ আপেক্ষিকতাবাদ ও সাধারণ আপেক্ষিকতাবাদ। দুটি ক্ষেত্রেই আইনস্টাইন আলোক বিজ্ঞানকে ব্যবহার করেছেন। সে বিষয়ে আলোচনা করতে গেলে এই লেখা শেষ করা যাবে না। শুধু একটা কথা বলে এই প্রসঙ্গ আমরা ছেড়ে যাব। বিশেষ আপেক্ষিকতাবাদ থেকে আইনস্টাইন দেখিয়েছিলেন যে ইথারের অস্তিত্ব প্ৰমাণ করার যে কোনো চেষ্টা ব্যর্থ হতে বাধ্য। প্রায় পঞ্চাশ বছর আগে ফ্যারাডে যা অনুমান করেছিলেন, তাই শেষ পর্যন্ত সত্য হল। আধুনিক বিজ্ঞানে ইথারের কোনো দরকার নেই। শূন্য স্থানেও তড়িৎচৌম্বক ক্ষেত্র থাকে, তাই আলোর জন্য অন্য কোনো মাধ্যমের প্রয়োজন নেই।

       আইনস্টাইনের কথা বার বার আমাদের আলোচনায় আসবে। কিন্তু তার আগে আবার আমরা ঊনবিংশ শতাব্দীতে ফিরে যাই। মনে হচ্ছিল ম্যাক্সওয়েলের তত্ত্ব আলোক সংক্রান্ত প্ৰায় সমস্ত সমস্যার সমাধান করে দিয়েছে। কিন্তু আমাদের জানার আরো অনেক বাকি ছিল। এবার আলোক বিজ্ঞান নয়, তাপগতিবিদ্যা (Thermodynamics) ও পরিসংখ্যানগত বলবিদ্যা (Statistical Mechanics) দেখাল যে আমাদের জ্ঞান এখনো সীমাবদ্ধ।

       তাপগতিবিদ্যার দীর্ঘ আলোচনা এই লেখার সীমার বাইরে। কিন্তু একটা বিষয় আমাদের জন্য খুব জরুরি – কৃষ্ণ বস্তু (black body)। যে বস্তু তার উপরে পড়া পড়া সমস্ত তড়িৎ চৌম্বক রশ্মি বা বিকিরণ সম্পূর্ণ ভাবে শোষণ করে তাকে বলে কৃষ্ণ বস্তু। এই কৃষ্ণ বস্তু থেকে তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গ বিকিরণ হয়। তাপগতিবিদ্যা থেকে বস্তুর কোনো নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় কোন দৈর্ঘ্যের তরঙ্গ কত পরিমাণ বিকিরণ হবে তার সূত্র খুব নিশ্চিত ভাবে নির্দিষ্ট করা গেল।

       পরীক্ষাগারে কৃষ্ণ বস্তু থেকে বিকিরণ মাপতে গিয়ে সমস্যা দেখা দিল। অপেক্ষাকৃত বেশি দৈর্ঘ্যের তরঙ্গের জন্য হিসাবটা মিললেও কম দৈর্ঘ্যের জন্য তাপগতিবিদ্যা একেবারেই কাজ করল না। তত্ত্ব বলছে যে তরঙ্গদৈর্ঘ্য যত কম হবে বিকিরণের পরিমাণ তত বেশি হবে। মেপে দেখা গেল তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একটা নির্দিষ্ট মানের নিচে দৈর্ঘ্য যত কমে বিকিরণের পরিমাণ তত বাড়ে। কিন্তু ঐ নির্দিষ্ট মানের নিচে তরঙ্গ দৈর্ঘ্য যত কমে, বিকিরণের পরিমাণও তত কমে।

       এ এক অদ্ভুত সমস্যা। তাপগতিবিদ্যার কৃষ্ণ বস্তু সংক্রান্ত সূত্রটি পরিসংখ্যানগত বলবিদ্যার দৃঢ়ভিত্তির উপর নির্মিত। কোনো একটা মূল জায়গায় ভুল হচ্ছে, কিন্তু কোথায়?

       ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক (১৮৫৮-১৯৪৭) ছিলেন এক জার্মান তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানী। ১৯০০ সালের আগে তাঁকে যাঁরা চিনতেন তাঁরা কেউ স্বপ্নেও কল্পনা করতে পারতেন না যে বিজ্ঞানের চিন্তায় রক্ষণশীল এই বিজ্ঞানী পদার্থবিজ্ঞানে যে বিপ্লবের সূচনা করবেন তা আজ এক শতাব্দী পার হয়েও শেষ হবে না। কৃষ্ণ বস্তু সংক্রান্ত সমস্যার সমাধান করতে গিয়ে যে বিপ্লবের সূচনা হয়েছিল – তার নাম কোয়ান্টাম বিপ্লব। আমাদের আলোচনা একটু সংক্ষিপ্ত করার জন্য প্ল্যাঙ্ক কি ভাবে এই সমস্যার সমাধান করেছিলেন সেই বিবরণে যাব না। প্ল্যাঙ্কের সেই সময়কার ব্যাখ্যার বিস্তৃত বিবরণ না দিয়ে আজ প্ল্যাঙ্কের আবিষ্কারকে কেমন ভাবে দেখা হয় আমরা সেই ভাবে বিষয়টাকে দেখার চেষ্টা করব।

       আগেই বলেছি যে কৃষ্ণ বস্তুর বিকিরণ সংক্রান্ত সূত্র পরিসংখ্যানগত বলবিদ্যা ব্যবহার করে পাওয়া গেছে। প্ল্যাঙ্ক বললেন যে আমাদের একটা অনুমানে ভুল আছে। আমরা ধরে নিয়েছি যে আলোর তরঙ্গ যে কোনো পরিমাণ শক্তি নিয়ে আসতে পারে। সেই ধারণাই স্বাভাবিক। ধরুন শব্দ তরঙ্গের কথা। কেউ যখন গিটার বাজাচ্ছেন, তিনি ইচ্ছামত জোরে বা আস্তে বাজাতে পারেন। প্ল্যাঙ্ক বললেন আলোর ক্ষেত্রে এই নিয়ম খাটবে না। তিনি দেখালেন আমরা যদি ধরে নিই যে তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গের শক্তি একটা নির্দিষ্ট মানের গুণিতকে আসে তাহলে কৃষ্ণ বস্তুর বিকিরণের ব্যাখ্যা পাওয়া সম্ভব। যদি তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্য l হয় তাহলে তার জন্য শক্তির ঐ ন্যুনতম মানের পরিমাণ হল hc/l। এখানে c হল শূন্যস্থানে আলোর বেগ এবং h একটি ধ্রুবক। এখন আমরা h-কে বলি প্ল্যাঙ্ক ধ্রুবক। শব্দের সঙ্গে তুলনা করলে বলতে হবে যে শব্দকে আমরা দু গুণ, তিন গুণ বা চার গুণ এমন ভাবে বাড়াতে পারব, কিন্তু দেড় গুণ বা পৌনে দু গুণ করা সম্ভব নয়। শব্দের ক্ষেত্রে অবশ্যই এটা ঠিক নয়, কিন্তু আলোকে এই নিয়ম মানতেই হবে।

       শুনতে সহজ হলেও প্ল্যাঙ্কের এই তত্ত্বের গুরুত্ব পুরোপুরি বোঝাতে গেলে একটা বড় বইতেও কুলোবে না। এত দিন পর্যন্ত আমরা ভাবতাম প্রকৃতিতে শক্তির পরিমাণ যা খুশি হতে পারে। কিন্তু এখন থেকে দেখা গেল শক্তি একটা নিদিষ্ট প্যাকেটের মাপে আসে। শক্তির পরিমাণ পূর্ণ সংখ্যায় প্যাকেটে পাওয়া যাবে, কিন্তু প্যাকেটকে ভাঙা যাবে না। প্ল্যাঙ্ক এই প্যাকেটের নাম দিয়েছিলেন কোয়ান্টাম।

       বিজ্ঞানের অগ্ৰগতি সম্পর্কে কয়েকটা কথা এখানে হয়তো অপ্রাসঙ্গিক হবে না। বিজ্ঞানীদের কাছে প্রায়ই অনেক চিঠি আসে যাতে লেখা থাকে এতদিন পর্যন্ত আমরা যা জানতাম তার অনেক কিছুই ভুল। কিন্তু আজ পর্যন্ত এমন কোনো চিঠির খবর পাইনি যার মধ্যে পত্ৰলেখক বুঝিয়েছেন যে এত দিন কেন সেই ভুলগুলো কারো নজরে পড়েনি। যে কোনো নতুন আবিষ্কারের সঙ্গে সঙ্গে পুরানো ধারণাগুলো একেবারে বাতিল হবে, সে রকমটা প্রায় কখনোই ঘটে না। বুঝতে হবে কেন এই নতুন আবিষ্কারটা আগে কারো চোখে পড়েনি। নিউটনিয় কণিকাবাদ তখনই পরিত্যক্ত হয়েছিল যখন তরঙ্গের অপবর্তন, ব্যতিচার এই ধরনের ধর্ম পরীক্ষাগারে দেখা গেল। কিন্তু তার সঙ্গেই বিজ্ঞানীরা বুঝলেন যে আগে এই সমস্ত দেখা যায়নি কারণ সেই সমস্ত পরীক্ষাতে ব্যবহৃত অস্বচ্ছ বাধাগুলো ছিল আলোক তরঙ্গের দৈর্ঘ্যের থেকে অনেক বড়ো।

       প্ল্যাঙ্কের প্রকল্পের ক্ষেত্রেও তেমনি প্রশ্ন ওঠে যে আলোকশক্তি যে ঐ রকম নির্দিষ্ট মাপের গুণিতকে আসে তা আগে আমরা কেন বুঝিনি। বুঝিনি কারণ ঐ নির্দিষ্ট মানটা খুবই ছোটো। একটা ১ ওয়াটের লাল এলইডি আলো থেকে প্রতি সেকেন্ডে মোটামুটি দুলক্ষ কোটি ঐ রকম আলোর কোয়ান্টাম বেরিয়ে আসে। তাই তার মধ্যে একটা বা দুটো কম বেশি হলে তা বুঝতে পারাই সহজ নয় – তার পরে তো আসে ভগ্নাংশের কথা! তাই আমাদের মনে হতো যে শক্তির পরিমাণ যেমন খুশি হতে পারে - একটা নির্দিষ্ট মানের গুণিতক যে হতেই হবে। প্ল্যাঙ্কের আগে তা খেয়াল করা সহজ ছিল না।

       আলো তাহলে কতকগুলো কোয়ান্টামের সমষ্টি। এই কোয়ান্টাম যেরকম ভাবে পাওয়া যাচ্ছে, তার সঙ্গে আমাদের পুরনো কণার তফাত বিশেষ দেখা যাচ্ছে না। তাহলে একশ বছর আগে আমরা যে কণিকাবাদকে ত্যাগ করে এসেছি, সেখানেই আবার ফিরে যেতে হবে? শুধু মাত্র কৃষ্ণ বস্তুর বিকিরণ থেকে এত বড়ো সিদ্ধান্তে পৌঁছানো উচিত নয়। ধরুন দোকানে দুধ শুধু এক কিলোর প্যাকেটে পাওয়া যায়। আমি দোকান থেকে কয়েক প্যাকেট দুধ কিনি কিন্তু বাড়িতে এসে প্যাকেট ভেঙে যে কোনো পরিমাণ খেতে পারি। হতে পারে যে কৃষ্ণ বস্তুর বিকিরণ বা শোষণের সময় আলো প্যাকেটে আসে, কিন্তু অন্যসময় নয়। বিজ্ঞানের ক্ষেত্রে রক্ষণশীল ধীরে চলার সমর্থক প্ল্যাঙ্ক অন্তত সেই আশাতেই ছিলেন। কোয়ান্টাম তত্ত্ব যে উনবিংশ শতাব্দীর পদার্থবিজ্ঞানের মূল ভিত্তিকেই নড়িয়ে দিয়েছে তা তার আবিষ্কর্তার চেয়ে সেই মুহূর্তে আর কে বেশি বুঝবেন?

       কোয়ান্টাম তত্ত্বে এর পর যে আবিষ্কার হল সেই আশাও আর রইল না। সেই আবিষ্কার করলেন এমন একজন বিজ্ঞানী যিনি পদার্থবিজ্ঞানে অন্যত্র বিপ্লব ঘটিয়ে দিয়েছেন। প্রতিষ্ঠিত সর্বস্বীকৃত তত্ত্বকে প্রশ্ন করে আমাদের চিন্তাভাবনা নতুন পথে নিয়ে যাওয়ার বিষয়ে আধুনিক বিজ্ঞানে সেই কালাপাহাড়ের তুলনা পাওয়া যাবে না। এমনই পরিহাস যে প্ল্যাঙ্কের মত তিনিও কোয়ান্টাম বিপ্লবকে মেনে নিতে তৈরি ছিলেন না। তিনি এবং প্ল্যাঙ্ক দুজনেই কেমন করে কোয়ান্টাম তত্ত্বের নিহিতার্থকে অগ্রাহ্য করা যায়, তাঁদের বাকি জীবন তা নিয়ে ব্যর্থ চেষ্টা করেছিলেন। সেই বিজ্ঞানীর সঙ্গে আমাদের এই লেখায় আগে দেখা হয়েছে। তিনি আলবার্ট আইনস্টাইন।

       ১৯০৫ সালে আইনস্টাইন আপেক্ষিকতাবাদ প্ৰকাশ করেন। একই বছর তিনি আলোর কোয়ান্টাম তত্ত্ব সংক্রান্ত তাঁর গবেষণাও সকলের সামনে আনেন। আইনস্টাইনই প্ৰথম প্ল্যাঙ্কের আবিষ্কারের তাৎপর্য বুঝতে পেরেছিলেন – তিনি আলোক তড়িৎ বিক্রিয়া (photoelectric effect) ব্যাখ্যার জন্য এই তত্ত্বের প্রয়োগ করেন।
       আলো যখন কোনো ধাতুর উপর পড়ে তখন কখনো কখনো ধাতুর থেকে ইলেকট্রন বেরিয়ে আসে।  এরই নাম আলোক তড়িৎ বিক্রিয়া। ধরা যাক একটা ধাতুর উপর আলো ফেলছি। আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য যদি বাড়াতে থাকি, দেখব যে একটা নির্দিষ্ট মানের চেয়ে বেশি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো কখনোই ধাতু থেকে ইলেকট্রন বার করতে পারছে না। এমন কি আলোর তীব্ৰতা অনেক বাড়িয়ে দিলেও বেশি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো দিয়ে ইলেকট্রন বেরোবে না। আইনস্টাইন দেখালেন যে আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য যদি বেশি হয়, তাহলে তার শক্তি কম। ধাতুর থেকে শক্তি বার করতে হলে একটা নির্দিষ্ট পরিমাণ শক্তি প্রয়োজন – আলোর কোয়ান্টামের শক্তি তার থেকে কম হলে ইলেকট্রন বেরোনো সম্ভব নয়। তার মানে শুধু কৃষ্ণ বস্তু থেকে বিকিরণ বা শোষণ নয়, অন্য সময়ও আলোক কোয়ান্টাম রূপেই থাকে। প্ল্যাঙ্ক ১৯১৮ সালে এবং আইনস্টাইন ১৯২১ সালে তাদের আলোক বিষয়ে গবেষণার জন্য নোবেল পুরষ্কার লাভ করেন।

       আলো বিষয়ে আমাদের কথা শেষের পথে। তবে আলোকে ছিল। আমরা স্কুলের বইতে ভরবেগের কথা পড়েছি। আলো যদি কণা হয় তাহলে তার নির্দিষ্ট ভরবেগ থাকবে। ১৯২৩ সালে আর্থার কম্পটন (১৮৯২-১৯৬২) পরীক্ষামূলক ভাবে তা প্রমাণ করেন। এর জন্য ১৯২৭ সালে তিনি নোবেল পুরষ্কার পান।

       এখন কি তাহলে নিশ্চিত ভাবে বলা যাবে যে আলো আসলে কণিকা? কিন্তু তাহলে আলোর অপবর্তন, ব্যতিচার বা সমাবর্তন এ সমস্ত যে তরঙ্গ ধর্ম পরীক্ষামূলক ভাবে দেখা গিয়েছিল – তাদের কি হবে? আলোর প্রকৃতি আমরা যা ভাবতাম তার চেয়েও বিস্ময়কর – এর কণা এবং তরঙ্গ দুই রকম ধর্মই আছে। আমরা আলোর যে বিশেষ ধর্ম দেখতে চাই, তার উপর নির্ভর করে আলো তরঙ্গ না। কণা কেমন ব্যবহার করবে। শুধু আলো নয়, অন্য সমস্ত মৌলিক কণারই এই ধরনের দ্বৈত চরিত্র বর্তমান – কিন্তু এই বিষয়ে আমরা আলোচনা করব না। পরবর্তীকালের গবেষণা কোয়ান্টাম বলবিদ্যার (Quantum mechanics) কাঠামোর মধ্যে দ্বৈত ধর্মকে সঠিকভাবে অন্তৰ্ভুক্ত করেছে, কিন্তু বাস্তব জগতে তার তাৎপৰ্য্য কী তা নিয়ে এখনো সবাই একমত নন। আলোর কণিকার নাম দেওয়া হল ফোটন। নিউটনের সময় থেকে আলোর চরিত্র নিয়ে যে বিতর্ক চলছিল, দিকে তাকিয়ে একটা কথা আমরা আজ বুঝতে পারি। আলোর এই অদ্ভুত চরিত্রের জন্যই এই বিতর্ক শেষ হতে এতগুলো বছর লেগেছিল।

       যদিও আলোর এই অদ্ভুত দ্বৈত চরিত্র নিয়ে বিজ্ঞানী ও দার্শনিকদের মধ্যে আলোচনা আজও চলছে, আমাদের কথা প্রায় শেষ হয়ে এসেছে। শেষ করার আগে আরও একটা নাটকীয় ইতিহাসের কথা বলতেই হবে। সেই নাটকের দুটি চরিত্রের মধ্যে একজনের সঙ্গে আমাদের পরিচয় আগেই হয়েছে। পাঠক নিশ্চয় খেয়াল করেছেন যে কৃষ্ণ বস্তু নিয়ে আলোচনার সময় আমরা দেখেছি যে পরিসংখ্যানগত করা যাচ্ছিল না। তাই প্রয়োজন হয়েছিল নতুন বিষয়ের যার নাম কোয়ান্টাম পরিসংখ্যানগত বলবিদ্যা।

       আইনস্টাইনের কথা এই লেখায় বারবার এসেছে। আপেক্ষিকতাবাদ এবং আলোক তড়িৎ বিক্রিয়ার ব্যাখ্যা আবিষ্কারের সুবাদে গত শতাব্দীর তৃতীয় দশকে নিঃসন্দেহে তিনিই বিশ্বের সবচেয়ে বিখ্যাত বিজ্ঞানী – তাই দেশ বিদেশ থেকে অনেকেই তাঁকে বিজ্ঞান বিষয়ে চিঠি লিখতেন। ১৯২৪ সালে তিনি একটা চিঠি পেলেন। চিঠিটা বিজ্ঞানের প্রথম সারির কোনো দেশ থেকে না হলেও প্রেরকের নামটা তাঁর অপরিচিত নয় – আপেক্ষিকতাবাদ সংক্রান্ত তাঁর বৈজ্ঞানিক প্ৰবন্ধগুলি প্রথম ইংরাজিতে অনুবাদ করে প্রকাশ করার অনুমতি তিনি পত্ৰলেখককে আগে দিয়েছিলেন। পত্ৰলেখক তাঁকে ইংরাজিতে লেখা একটি প্রবন্ধ পাঠিয়েছেন। তিনি পরিসংখ্যানগত বলবিদ্যা থেকে প্ল্যাঙ্কের সূত্র নির্ণয় করেছেন – আইনস্টাইন যদি তা ছাপার ব্যবস্থা করেন।

       বিজ্ঞানের প্রবন্ধ বিভিন্ন জার্নাল বা পত্রিকায় ছাপানো হয়। প্ৰবন্ধটি এর আগে অন্য একটি জার্নাল ছাপার যোগ্য মনে করে নি। তবে যে বিজ্ঞানী এই বিশেষ কাজটি করেছিলেন তিনি তার গুরুত্ব সম্পর্কে সচেতন ছিলেন। তাই তিনি সেটি আইনস্টাইনের কাছে পাঠান। প্রবন্ধটির সুদূরপ্রসারী তাৎপর্য বুঝতে আইনস্টাইনও ভুল করেন নি, তিনি নিজে সেটি জার্মান ভাষায় অনুবাদ করে ছাপানোর ব্যবস্থা করেন।

       পাঠকদের নিশ্চয় বলে দিতে হবে না পত্রপ্রেরকের নাম সত্যেন্দ্রনাথ বসু (১৮৯৪-১৯৭৪)। অবিভক্ত ভারতের ঢাকা বিশ্ববিদ্যালয়ে পড়ানোর সময় তিনি তাঁর এই কাজটি করেছিলেন। আলোর কণা যে পরিসংখ্যান মেনে চলে তাকে আমরা সবাই আজ বোস সংখ্যায়ন বলে চিনি। এর একটা মূল কথা হল যে একটি ফোটনকে সমান শক্তি বিশিষ্ট অন্য কোনো ফোটনের থেকে পৃথক করা সম্ভব নয়। তবে শুধু ফোটনের কথা বললেই শেষ হবে না। সমস্ত মৌলিক কণা বোস-আইনস্টাইন সংখ্যায়ন অথবা ফের্মি-ডিরাক সংখ্যায়ন এই দু রকমের কোয়ান্টাম পরিসংখ্যানের যে কোনো একটি মেনে চলে। দ্বিতীয়টির আবিষ্কার হয়েছিল ১৯২৬ সালে। তাই বোস-আইনস্টাইন সংখ্যায়নই হল প্রথম কোয়ান্টাম পরিসংখ্যান।

       এতক্ষণ আমরা আলোকবিজ্ঞানের ইতিহাস নিয়ে আলোচনা করলাম। শেষ করার আগে একটা প্রশ্ন আসে, এর সঙ্গে আপনার আমার প্রতিদিনের জীবনের সম্পর্ক কী? বিজ্ঞানীরা আলো কণা না তরঙ্গ নিয়ে মাথা ঘামাতে চান, ঘামান – কিন্তু সেটা জেনে আমার কি কোনো লাভ আছে? এর উত্তরটা নিয়ে দীর্ঘ আলোচনা করার সুযোগ এই লেখায় নেই – কিন্তু অন্তত সংক্ষেপে বলাটা বোধহয় দরকার। আধুনিক যুগ, আমরা সবাই বলি, বিজ্ঞান প্রযুক্তির যুগ – তার মধ্যে আলোক বিজ্ঞানের অংশ কম নয়। আমরা সবাই মোবাইল ফোনে কথা বলতে আজ অভ্যস্ত, ফ্যারাডে বা ম্যাক্সওয়েলের গবেষণা ছাড়া তা সম্ভব হত না। গতবছর নীল এলইডি আলোর আবিষ্কারকদের পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরষ্কারদেওয়া হয়েছিল। তাঁদের এই পরিবেশবান্ধব কাজ শক্তি বাঁচাতে সাহায্য করছে, পাশাপাশি বিদ্যুৎ পৌছায়নি এমন কোটি কোটি বাড়িতে সৌরশক্তির সাহায্যে আলো জ্বালাচ্ছে। এই এলইডি তৈরির পিছনে আছে আলোর কোয়ান্টাম তত্ত্ব। এরকম কত জায়গায় যে আলোকবিজ্ঞান কাজে লেগেছে তা লিখে শেষ করা যাবে না। বিজ্ঞানের প্রথম যুগে গবেষণার দিক বিজ্ঞানীরাই ঠিক করতেন। পরবর্তীকালে যখন সমাজ জীবনে বিজ্ঞানের গুরুত্ব বাড়ল, তখন থেকেই বড়ো শিল্পপতিরা এবং কিছু অংশে রাষ্ট্রনায়করা গবেষণাকে নিয়ন্ত্রণ করে এসেছেন। কিন্তু আর নয়, গবেষণা কোনদিকে যাবে তা নিয়ে আমাদের সকলের কথা বলার সময় এখন এসেছে। গবেষণা সাধারণ মানুষের স্বার্থে পরিচালিত নাও হতে পারে; আমরা সকলেই জানি ইতিহাসে তার অনেক উদাহরণ আছে। মনে রাখতে হবে বিজ্ঞান সমগ্র মানব জাতির উত্তরাধিকার, তা ব্যক্তিগত বা গোষ্ঠীগত স্বার্থে ব্যবহার হওয়াটা অনৈতিক। তাই সাধারণ মানুষেরও বিজ্ঞান গবেষণা নিয়ে মত থাকাটা জরুরি এবং সেই মতেরও গুরুত্ব দেওয়ার দাবি জানাতে হবে। কিন্তু যে কোনো বিষয়ে মত দেওয়ার আগে প্রয়োজন সেই বিষয়ে সঠিক ধারণা তৈরি, বিজ্ঞানের ক্ষেত্রেও তা সমান সত্য। তাই পরমাণু শক্তিই হোক বা জিন বিষয়ে গবেষণাই হোক, সমর্থন বা বিরোধিতা করার আগে আমাদের সেই বিষয়ে অন্তত সাধারণ ধারণা থাকাটা জরুরি। বিজ্ঞান বিষয়ে আলোচনার এখানেই প্রাসঙ্গিকতা। আলোকবিজ্ঞানও এর ব্যতিক্রম নয়।

(প্ৰকাশ: পূর্বদেশ ফেব্রুয়ারি ২০১৬)