কোয়ান্টাম বলবিদ্যা: কিছু অমীমাংসিত প্রশ্ন

কোয়ান্টাম বলবিদ্যা: কিছু অমীমাংসিত প্রশ্ন

গৌতম গঙ্গোপাধ্যায়

কোয়ান্টাম বলবিদ্যা হল আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের অন্যতম স্তম্ভ, এমনকি প্রধান স্তম্ভ বললেও সম্ভবত বাড়িয়ে বলা হবে না। এখানে ‘আধুনিক বিজ্ঞান’ বলতে আমরা ঠিক কী বোঝাতে চাই, সেটাও বলে নেওয়া ভালো। পরীক্ষানিরীক্ষা ও পর্যবেক্ষণ এবং তার উপর নির্ভর করে আরোহী যুক্তির সাহায্যে গৃহীত সাধারণ সিদ্ধান্ত, এই হল আধুনিক বিজ্ঞানের কর্মপদ্ধতি বা এক কথায় সায়েন্টিফিক মেথড। কোয়ান্টাম বলবিদ্যা এই শর্তগুলি অবশ্যই পূরণ করে। কিন্তু প্রায়ই তার সিদ্ধান্তগুলি আমাদের রোজকার অভিজ্ঞতা থেকে পাওয়া জ্ঞানের বিপরীতে যায়। তার কিছু উদাহরণ আমরা দেখব।

তার আগে বলা দরকার যে আমাদের অভিজ্ঞতারও সীমাবদ্ধতা আছে, এবং তার জন্য আমাদের জ্ঞানও অসম্পূর্ণ। সাধারণভাবে কোয়ান্টাম বলবিদ্যাকে আমরা প্রয়োগ করি অণুপরমাণুর জগতে, সেগুলিকে আমরা দেখতেও পাই না, বা অন্য কোনোভাবে সরাসরি অনুভব করতেও পারি না। ফলে আমাদের জানা জগতের নিয়মকে যখন তার উপর প্রয়োগ করতে চাই, তখনই নানা অদ্ভুত সমস্যার মুখোমুখি হই।

আরও একটা কথা বলে নিই, এই প্রবন্ধে আলোচিত কোনো মতই আমার নিজের নয়, কিন্তু সেগুলিকে যেভাবে উপস্থাপন করেছি তাতে ভুল বোঝাবুঝির সম্ভাবনা যথেষ্টই আছে। বিষয়টা অত্যন্ত জটিল, অন্তত আমার কাছে তো বটেই। তবে এই সংশয় শুধুমাত্র আমার একার নয়। এই লেখাতে কিছু প্রশ্নের কথাও আসবে, যেগুলোর সর্বজনসম্মত উত্তর এখনও অজানা।

প্রথমে, একটা পরীক্ষার কথা ভাবা যাক। ধরা যাক আমার হাতে একটা বন্দুক আছে। সামনে আছে একটা দেওয়াল যার মধ্যে পাশাপাশি সমান্তরালভাবে দুটো লম্বাটে গর্ত কাটা রয়েছে, আর এই দেওয়ালের পিছনেও আছে আর একটা দেওয়াল। এবার আমি এক জায়গায় দাঁড়িয়ে সামনের দিকে এলোপাথাড়ি গুলি ছুড়তে থাকলাম। কিছু গুলি নিশ্চয় ওই দুটো গর্ত দিয়ে গিয়ে পিছনের দেওয়ালে আঘাত করবে। বুঝতে অসুবিধা নেই যে পিছনের দেওয়ালে কেবল সামনের দেওয়ালের ছিদ্রের অবস্থানের সঙ্গে মিলিয়ে দুটো লম্বাটে এলাকার মধ্যেই গুলি বেঁধার চিহ্ন আমরা দেখতে পাব।

এবার দ্বিতীয় পরীক্ষা। এ ক্ষেত্রে বন্দুকের জায়গায় নেওয়া হয়েছে একটা ইলেকট্রন গান, যার থেকে গুলির বদলে বেরোয় ইলেকট্রন। আগের পরীক্ষার মতো এখানেও রয়েছে একটা দেওয়াল, বা বলা ভালো একটা পর্দা, যার ওপর অমনই সমান্তরালে দুটো লম্বাটে গর্ত কাটা আছে। আগের বার যেখানে দু’নম্বর দেয়াল ছিল, সেখানে এবার এমন একটা পর্দা রাখা হল যেটার ওপর ইলেকট্রন এসে পড়লে সেটা কোথায় পড়েছে তা আমরা বুঝতে পারব। পরীক্ষা দুটো আপাতদৃষ্টিতে প্রায় একই রকম, কিন্তু দু-ক্ষেত্রেই কি আমরা একই ফল পাব? এবারেও কি পিছনের পর্দাতে মাত্র দুটো জায়গাতে গিয়ে পড়বে ইলেকট্রনগুলো? 

 

উত্তর হল, না। সঙ্গের ছবিতে দেখা যাচ্ছে কেমনভাবে ইলেকট্রনগুলো পর্দার ওপর পড়ে পরপর গায়ে-গায়ে থাকা ঘন ও হালকা পটির (band) ঝালর তৈরি করে। বোঝার সুবিধার জন্য পটির সংখ্যা অবশ্য কম দেখানো হয়েছে ছবিতে। এমনও ঘটা সম্ভব যে, বন্দুকের পরীক্ষায় পিছনের দেওয়ালের যে-অংশে একটাও গুলি পড়ার কথা নয়, পরের পরীক্ষায় ঠিক সেখানেই ইলেকট্রনের সংখ্যা আশপাশের থেকে বেশি! এই পরীক্ষাটার সাধারণ নাম দ্বিছিদ্র পরীক্ষা যেহেতু দুটো ছিদ্রের মধ্য দিয়ে কণা পাঠানোর আয়োজন এতে রয়েছে।

অসংখ্যবার এই 'দ্বিছিদ্র পরীক্ষা’ করা হয়েছে, এবং প্রত্যেকবারই এক ফল পাওয়া গেছে। ব্যাখ্যা খুঁজতে গিয়ে বোঝা গেল, কেবল কোনো তরঙ্গের বেলাতেই এ ধরনের ঘন ও হালকা পটির বিন্যাস দেখতে পাওয়া সম্ভব। আলোকতরঙ্গ নিয়েও এরকম পরীক্ষা করা হয়েছিল অতীতে, এবং সেখানেও এ রকম পটির ঝালর দেখা গেছে। সত্যি বলতে কী, আলো যে এক প্রকার তরঙ্গ, তা এই ধরনের পরীক্ষা থেকেই প্রমাণিত হয়েছিল। অথচ ইলেকট্রনকে তো আমরা এক ধরনের কণা হিসেবেই গণ্য করি সচরাচর! এই পরীক্ষার সূত্রেই আজ আমরা বলি, কোনো বস্তুর একই সঙ্গে কণা ও তরঙ্গ ধর্ম আছে; ইলেকট্রন যখন একটা গান থেকে বেরোচ্ছে এবং পর্দায় গিয়ে পড়ছে, তখন তাকে কণা হিসাবে ধরে নেওয়া স্বাভাবিক, কিন্তু এর মাঝখানে তার তরঙ্গ ধর্মও প্রতিভাত হচ্ছে।

ইলেকট্রনের এরকম আচরণের পিছনে আছে কোয়ান্টাম বলবিদ্যার অনিশ্চয়তা নীতি। এই নীতির বক্তব্য হল, যতক্ষণ না আমরা পর্যবেক্ষণ করছি, ততক্ষণ কণাটির গতিশীল অবস্থা সম্পর্কে অনেক কিছুই আমরা সুনিশ্চিতভাবে বলতে পারি না।

বন্দুকের গুলি বা আমাদের পরিচিত যে-কোনো বস্তুই নিউটনের গতিবিদ্যা মেনে চলে। এই সূত্র কাজে লাগিয়ে আমরা যে-কোনো মুহূর্তে তার অবস্থান ও ভরবেগ নির্ণয় করতে পারি। আমি দেখি বা না দেখি, প্রতি মুহূর্তে তার অবস্থান ও ভরবেগ যে নির্দিষ্ট ভাবে বলা যেতে পারে সে বিষয়ে সন্দেহ নেই। কোয়ান্টাম বলবিদ্যার ক্ষেত্রে কিন্তু তা বলা চলে না। যে-মুহূর্ত অবধি আমি কোনো কণাকে পর্যবেক্ষণ করছি না, সেই মুহূর্ত অবধি কণাটির অবস্থান বা ভরবেগ সুনিশ্চিত নয়। কণার অন্যান্য অনেক চরিত্র বা ধর্ম সম্পর্কেও একই কথা বলা চলে।

এই প্রসঙ্গে আসে হাইজ়েনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতির কথা। ভের্নার হাইজ়েনবার্গ দেখিয়েছিলেন, কোনো কণার ভরবেগ ও অবস্থান একই সঙ্গে নির্ভুল ভাবে নির্ণয় সম্ভব নয়। অবস্থান যত নির্ভুলভাবে নির্ণয় করব, ভরবেগের ক্ষেত্রে ভুলটা তত বেশি হবে। যে-কোনো নির্দিষ্ট অভিমুখে কোনো কণার অবস্থান নির্ণয়ের ত্রুটি ও ভরবেগ নির্ণয়ের ত্রুটির গুণফল একটা নির্দিষ্ট মানের থেকে কমানো সম্ভব নয়। সেই ন্যূনতম মানটি প্লাঙ্কের ধ্রুবকের সঙ্গে সংশ্লিষ্ট। ‘প্লাঙ্কের ধ্রুবক’ কোয়ান্টাম বিজ্ঞানের এক সর্বব্যাপী ধ্রুবক, এটির কথা প্রথম এসেছিল মাক্স প্লাঙ্কের গবেষণাতে। কিন্তু এটির মান এতই কম যে আমাদের সাধারণ অভিজ্ঞতাতে এই অনিশ্চয়তাকে আমরা অনুভব করতে পারি না।

হাইজ়েনবার্গের অনিশ্চয়তাকে আমরা দু’ভাবে ভাবতে পারি। এক, ইলেকট্রনের অবস্থান ও ভরবেগ সুনির্দিষ্ট কিন্তু আমরা তা নির্ণয় করতে পারছি না, সেটা প্রকৃতির সীমাবদ্ধতা। দুই, এ সবের কোনো সুনির্দিষ্ট মানেরই অস্তিত্ব নেই। নানা রকম মান থাকতে পারে, এবং তাদের সম্ভাবনাও নির্ণয় করা যায়। আমাদের অভিজ্ঞতা অনুযায়ী প্রথম অবস্থাটাকে মেনে নিতে অসুবিধা নেই, আমরা প্রায়শই বিভিন্ন সম্ভাবনার মধ্যে একটিকে রূপায়িত হতে দেখি। কয়েন টস করার সময় হেড বা টেল, যে-কোনো একটি পড়ার সম্ভাবনা আছে। কোনটি পড়বে তা আগে থেকে বলতে পারি না কারণ কয়েনটা কত জোরে বা কিভাবে ছোড়া হল, কোথায় পড়বে, সেই সময় হাওয়ার বেগ কত ইত্যাদি নানা বিষয় আমাদের জানা নেই। থাকলে আমরা নিশ্চিত ভাবেই বলতে পারতাম হেড ও টেলের মধ্যে কোনটি পড়বে।

কোয়ান্টাম বলবিদ্যার ‘কোপেনহাগেন ব্যাখ্যা’ দিয়েছিলেন নিলস্‌ বোর ও হাইজ়েনবার্গ (কোপেনহাগেন ব্যাখ্যা: এরকম নামের কারণ বোর ছিলেন ডেনমার্কে কোপেনহাগেনের বাসিন্দা, এবং হাইজ়েনবার্গ জার্মান হলেও বোর-এর সান্নিধ্যেই কোয়ান্টাম বলবিদ্যার প্রাথমিক কাজগুলো করেছিলেন)। সেই ব্যাখ্যা অনুযায়ী প্রথমটা সাধারণ বুদ্ধির সঙ্গে মিললেও দ্বিতীয়টাই আসলে সঠিক। কণার আচরণ সংক্রান্ত এই অনিশ্চয়তাই বাস্তব, এটা আমাদের পরিমাপ পদ্ধতির বা যন্ত্রের সীমাবদ্ধতা নয়। ইলেকট্রনটা গান থেকে রওনা হওয়া এবং পিছনের পর্দার ওপর পড়ার মধ্যবর্তী সময়ে আমরা তাকে কোনোভাবে পর্যবেক্ষণ করিনি, তাই সে কোন ছিদ্র দিয়ে গেছে তা বলার অধিকার আমাদের নেই। কাজেই কোয়ান্টাম বলবিদ্যার ভাষায় বলা উচিত, প্রতিটি ইলেকট্রন দুটো ছিদ্র দিয়েই যায়! আমরা যখন বিশেষ উদ্যোগ নিয়ে জানার চেষ্টা করি যে, কোন ছিদ্র দিয়ে ইলেকট্রনটি গেছে, একমাত্র তখনই সে একটা নির্দিষ্ট পথ অনুসরণ করে।

আমাদের রোজকার অভিজ্ঞতায় এমন কোনো ঘটনা অসম্ভব। কোনো বস্তুই এক সঙ্গে দু’ জায়গায় থাকতে পারে না। যে-কোনো একটা ইলেকট্রন কোনো একটা নির্দিষ্ট ছিদ্র দিয়েই নিশ্চয় গেছে। সেটা ধরার জন্য তাহলে আর-একটা পরীক্ষা করা যাক। আমরা ওই দুটো ছিদ্রের পিছনে এমন যন্ত্র রাখলাম যেগুলো কোনো ইলেকট্রন ছিদ্রের মধ্যে দিয়ে যাওয়া মাত্র আমাদের সঙ্কেত পাঠাবে। আশ্চর্য! এবার পর্দাতে কিন্তু আর ঝালর আসবে না, প্রথম পরীক্ষায় বন্দুকের গুলি যে-প্যাটার্ন তৈরি করেছিল, সেটাই ফিরে আসবে। অর্থাৎ যখনই আমরা জানতে পারছি ইলেকট্রনটা কোন ছিদ্র দিয়ে গেছে, ঝালর আর থাকছে না।

মনে রাখতে হবে যন্ত্রটা আছে ছিদ্রের পিছনে; তার মানে ইলেকট্রনের পক্ষে আগে থেকে জানা সম্ভব নয় যে ছিদ্রের পিছনে কী আছে। অর্থাৎ শুধুমাত্র পর্যবেক্ষণ করছি বলেই ইলেকট্রনটা একটি নির্দিষ্ট ছিদ্রের ভিতর দিয়ে গেছে। এই পরিস্থিতিতে ইলেকট্রন ও বন্দুকের গুলি একই রকম প্যাটার্ন তৈরি করবে।

এবার ভাবুন, আমরা ছিদ্রের পিছনের যন্ত্রটাকে বন্ধ রেখেছি। ইলেকট্রনটা প্রথম পর্দাটা পেরোনোর পরে আমরা সিদ্ধান্ত নেব যন্ত্রটাকে চালু করব কিনা। অর্থাৎ আমি কখন যন্ত্রটাকে চালু করব, আর কখন করব না, তা আগে থেকে নির্ধারিত নয়। অথচ ইলেকট্রন ছিদ্র পেরোনোর পরে যন্ত্র চালু করলেও আমরা ঝালর পাব না। ইলেকট্রন চেনার যন্ত্রের জায়গায় একটা দাঁড়িপাল্লা বা স্কেল রাখলে কিন্তু ঝালরের কোনো পরিবর্তন হবে না, কারণ সেগুলো ইলেকট্রন শনাক্ত করার যন্ত্র নয়। ইলেকট্রন নিয়ে পরীক্ষার কথা বলা হচ্ছে বলে এই কণাটির কথাই বারে বারে উঠছে, কিন্তু যে-কোনো ক্ষুদ্র অণু বা পরমাণু, কিংবা পরমাণুর যে-কোনো কণা-উপাদান নিয়ে পরীক্ষা করা হলেও তা থেকে এরকমই ফল মিলবে।

কোয়ান্টাম তত্ত্বের এই অদ্ভুত চরিত্রের জন্য অনেকে দাবি করেন যে ইলেকট্রন (বা অন্য কোনো কণা) কোন ছিদ্র দিয়ে গেছে তা একমাত্র কোনো সচেতন পর্যবেক্ষকের পক্ষেই নির্ণয় করা সম্ভব। অর্থাৎ বিশ্বে বুদ্ধিবৃত্তি বা চেতনার ভূমিকা আছে। এই মতকে প্রমাণ বা অপ্রমাণ করার কোনো উপায় জানা নেই। তবে অনেক বিজ্ঞানীই কোয়ান্টাম জগতের এই ‘খাপছাড়া’ চরিত্রকে সমর্থন করেন না, এঁদের মধ্যে আছেন বহু প্রখ্যাত ব্যক্তিও। যেমন আইনস্টাইন। আইনস্টাইনের বিখ্যাত প্রশ্ন, কেউ যখন চাঁদের দিকে তাকাচ্ছে না, তখন কি চাঁদের অস্তিত্ব নেই? রজার পেনরোজ, ইলিয়া প্রিগোঝিনের মতো নোবেলজয়ী বিজ্ঞানীরাও এই মতের বিরোধিতা করেছেন। বিশেষ করে প্রিগোঝিন অণুপরমাণুর জগৎ ও আমাদের ইন্দ্রিয়গ্রাহ্য জগৎকে তাপগতিতত্ত্বের এনট্রপি বা বিশৃঙ্খলার ধারণার সাহায্যে নির্দিষ্টভাবে আলাদা করতে চেয়েছেন। তবে বিজ্ঞানীদের মতামত তো আর প্রমাণ নয়, তাই বিজ্ঞান এখনও তাকে স্বীকার করে না। প্রকৃত সত্য এটাই যে এই সমস্যার সমাধান এখনও আমাদের জানা নেই।

অপর একটি উদাহরণের কথা বলি। আমাদের জীবন সূর্য থেকে পাওয়া শক্তির ওপর নির্ভরশীল। সূর্যে এই শক্তি সৃষ্টির জন্য যে নিউক্লিয় বিক্রিয়াগুলি হয়, তাতে এক ধরনের ঘটনা ঘটে, যার নাম টানেলিং বা সুড়ঙ্গখনন। শব্দটা রূপকার্থে ব্যবহৃত, সত্যি সত্যি কোনো সুড়ঙ্গের দেখা এখানে মিলবে না। ধরা যাক দুটি প্রোটনের মধ্যে বিক্রিয়া হচ্ছে। এখানে টানেলিং-এর সময় কণার বেগের মান দাঁড়ায় ‘অবাস্তব’— এটা গণিতজগতের শব্দ, এর সঙ্গে জড়িত আছে -1-এর বর্গমূল (√-1)। এই অবাস্তব মানকে কোনোভাবেই মাপা সম্ভব নয়, অবাস্তব বেগের কথা আমরা চিন্তাও করতে পারি না; অথচ অন্য কোনোভাবে এই বিক্রিয়াকে ব্যাখ্যা করাও সম্ভব নয়। শুধু সূর্যে কেন, আমাদের নানা ইলেকট্রিকাল ও ইলেকট্রনিক্স যন্ত্রে টানেলিং-এর ঘটনাকে নিয়মিত ব্যবহার করা হয়। এই বছর পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার দেওয়া হয়েছে এই বিষয়ে গবেষণার জন্যই।

আমরা যখন কোনো বস্তুর অস্তিত্বের কথা বলি, তখন তার কতকগুলি সুনির্দিষ্ট ধর্মের প্রেক্ষিতে তাকে চিন্তা করি। আমাদের অভিজ্ঞতায় যে-কোনো বস্তু একই সময়ে একটাই জায়গায় অবস্থান করে, এবং তার নির্দিষ্ট বেগ থাকে। অথচ দ্বিছিদ্র পরীক্ষা দেখাচ্ছে একই সঙ্গে একই বস্তুর দুটি ভিন্ন স্থানে থাকার সম্ভাবনা আছে (উপরের উদাহরণের বেলায় একই ইলেকট্রন থাকে দুটি ছিদ্রপথে)। আবার টানেলিং-এর সূত্রে দাবি করা হচ্ছে, বস্তুর বেগ অবাস্তব (বিশেষ গাণিতিক অর্থে) হতে পারে। এই সমস্ত কিছুকে আমাদের অভিজ্ঞতালব্ধ জ্ঞানের সঙ্গে মেলানো সহজ নয়, হয়তো বা অসম্ভব। অভিজ্ঞতার কাছাকাছি আসে এমন একটি ব্যাখ্যার কথা পরে আলোচনায় আসবে, কিন্তু আমরা দেখব সেখানেও সমস্যা আছে।

আইনস্টাইন সারা জীবন কোয়ান্টাম বলবিদ্যায় নিহিত এই অনিশ্চয়তাকে স্বীকার করেননি। তিনি বিশ্বাস করতেন কোয়ান্টাম বলবিদ্যার সম্ভাবনাভিত্তিক চরিত্র প্রকৃতপক্ষে অলীক। আসলে সমস্ত চরিত্রই নির্দিষ্ট, কিন্তু তারা লুকানো আছে, সরাসরি আমাদের কাছে প্রকাশিত হচ্ছে না। যেমন, প্রতিটি ইলেকট্রন সম্পর্কে কিছু বাড়তি তথ্য জানা থাকলে আমরা না মেপেই হয়তো বলতে পারব সে কোন ছিদ্র দিয়ে গেছে। একে বলা হয় Theory of local hidden variable, বাংলাতে বলি ‘স্থানীয় লুকানো চলরাশির তত্ত্ব’। ‘স্থানীয়’ বলতে ঠিক কী বোঝায় সে কথায় আমরা পরে আসছি। ১৯৩৫ সালে আইনস্টাইন এবং আরও দুই বিজ্ঞানী বরিস পোডোলস্কি ও নাথান রোজেন যে-পরীক্ষার কথা প্রস্তাব করেছিলেন, তার থেকে কোয়ান্টাম বলবিদ্যাতে বাস্তবতার চরিত্র সম্পর্কে একটা প্রশ্ন ওঠে। সেটি এই তিন বিজ্ঞানীর পদবীর আদ্যক্ষর নিয়ে ইপিআর (EPR) প্যারাডক্স বা কূটাভাস নামে পরিচিত।

আইনস্টাইনদের এই গবেষণাপত্র প্রকাশের পরে তিরিশ বছর অবধি এমন কোনো পরীক্ষার কথা চিন্তা করা যায়নি যেখানে তাঁদের মত ঠিক না ভুল তা প্রমাণ করা যাবে। ১৯৬৪ সালে সেই কাজটি করলেন জন স্টুয়ার্ট বেল। বিষয়টি বেশ জটিল, আমরা এই লেখাতে তার মধ্যে যাব না। বেল যে-ধরনের পরীক্ষার প্রস্তাব দিয়েছিলেন তা করা সম্ভব হয়েছে এবং দেখা গেছে কোয়ান্টাম অনিশ্চয়তাই বাস্তব। এই সমস্ত পরীক্ষার জন্য জন ক্লাউজার, আলাঁ আস্পে ও অ্যান্টন জেইলিঙ্গার, এই তিনজন বিজ্ঞানীকে ২০২২ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার দেওয়া হয়। এখন এটা প্রমাণিত যে অণুপরমাণুর জগৎ নিয়ন্ত্রণ করছে যে কোয়ান্টাম বলবিদ্যা, তা সম্ভাবনার ওপরেই নির্মিত, তার নীচে অন্য কোনো স্থানীয় বাস্তবতা লুকিয়ে নেই।

এই ধরনের পরীক্ষাতে দেখা গেছে, দুটি কণা বিরাট দূরত্বেও নিজেদের মধ্যে সম্পর্ক বজায় রাখতে পারে। এটিকে বলা হয় বিজড়িত (Entangled) অবস্থা। এরকম দুটো বিজড়িত কণার মধ্যে একটির কোনো চরিত্র পরিমাপ করলেই সঙ্গে সঙ্গে অপরটির চরিত্রের পরিবর্তন ঘটে। ধরা যাক একটি কণা আছে পৃথিবীতে, অপরটি আছে নেপচুন গ্রহের পাশে কোনো মহাকাশযানে। আপেক্ষিকতা তত্ত্ব অনুযায়ী শূন্য মাধ্যমে কোনো কিছুই আলোর থেকে দ্রুত যেতে পারে না। পৃথিবী থেকে নেপচুনে আলো যেতে কয়েক ঘণ্টা সময় লাগে, অথচ পৃথিবীর কণাটির পরিমাপের সঙ্গে সঙ্গেই নেপচুনের কণাটিরও পরিবর্তন ঘটবে। নেপচুনের দূরত্বে এই পরীক্ষাটা করা আমাদের বর্তমান প্রযুক্তির অতীত, কিন্তু পৃথিবী ও কৃত্রিম উপগ্রহের মধ্যে তা সত্যিই করে দেখা সম্ভব হয়েছে। কোপেনহাগেন ব্যাখ্যা অনুযায়ী এ ক্ষেত্রে সঙ্কেত বিনিময়ের প্রয়োজন নেই; দুটি কণার দূরত্ব যত বড়ই হোক না কেন, ধরে নিতে হবে তারা একই তন্ত্র বা সিস্টেমের অংশ। তার সঙ্গে আপেক্ষিকতার বিরোধ ঘটে না।

বাস্তবে কোপেনহাগেন ব্যাখ্যা কিন্তু বিশেষ নতুন কিছু বলে না, বা কোনো নতুন দিকনির্দেশ দেয় না। তাই অনেক বিজ্ঞানীরই এটা 'না-পসন্দ'। তাঁদের মতে, কোপেনহাগেন ব্যাখ্যা হল আসলে কোনো কিছু চিন্তা না করে অঙ্ক কষার প্রস্তাব। অঙ্কের উত্তর সঠিক আসছে, কিন্তু তার অর্থ এই নয় যে সে ব্যাখ্যাটিও সঠিক; ব্যাখ্যাটি তো বিশেষ কিছু বলেইনি।

কোয়ান্টাম বলবিদ্যার অন্যরকম ব্যাখ্যাও সম্ভব, যদিও সেগুলিতেও সমস্যা আছে। এই ভিন্ন ব্যাখ্যাগুলির একটির সূচনা করেছিলেন বস্তুর তরঙ্গ ধর্মের আবিষ্কারক লুই দ্য ব্রয়; পরে সেটিকে এগিয়ে নিয়ে যান ডেভিড বোম। এখানে ধরে নেওয়া হয় যে প্রতিটি কণার নির্দিষ্ট অবস্থান, ভরবেগ ইত্যাদি আছে, কিন্তু আমাদের কাছে তা নিশ্চিত রূপে প্রতিভাত হচ্ছে না, তার কারণ সূচনাতে আমরা সেটির সম্পর্কে সম্পূর্ণ জ্ঞান অর্জন করতে পারিনি।

আবার আমরা কয়েন টসের কথায় ফিরে যাই। তার সঙ্গে এই দ্য ব্রয়-বোম-এর ব্যাখ্যার পার্থক্য প্রথম দৃষ্টিতে চোখে পড়ে না। তাহলে সেই ব্যাখ্যা মেনে নিতে অসুবিধা কোথায়? সমস্যা এটাই যে, সেখানে একটি কণার চরিত্র তার সঙ্গে বিজড়িত অন্য সমস্ত কণার উপর নির্ভর করে, অর্থাৎ তা অস্থানিক, তা শুধুমাত্র ওই কণাটির সঙ্গে যুক্ত নয়। যেমন, কোনো কণার বেগ নির্ভর করে তার সঙ্গে বিজড়িত অন্য সমস্ত কণার অবস্থান ও গতির দশার উপর। এই বাস্তবতাও আমাদের সাধারণ ধারণার বাইরে। আইনস্টাইন এই কারণেই বোম-এর তত্ত্বকেও মেনে নিতে পারেননি, তিনি বারবারই স্থানীয় বাস্তবতার উপর জোর দিয়েছিলেন।

কোয়ান্টাম বলবিদ্যাতে তরঙ্গ অপেক্ষকের কথা আসে, কিন্তু কোপেনহাগেন ব্যাখ্যাতে তার বাস্তব অস্তিত্ব নেই, তা নেহাতই একটি গাণিতিক প্রকরণ। দ্য ব্রয়-বোমের তত্ত্বে সেই তরঙ্গের বাস্তব অস্তিত্ব আছে, তা কণার পথ দেখিয়ে দেয়, তাই তার নাম হল পাইলট তরঙ্গ। কিন্তু এই তরঙ্গের কোনো শক্তি বা ভরবেগ নেই; সেই কারণে তাকে ধরার কোনো উপায়ও আমাদের নেই। আমাদের পরিচিত বস্তুর চরিত্রের সঙ্গে এই সমস্ত ধারণাকে মেলানো সহজ নয়।

বোমের তত্ত্বে কোনো মুহূর্তে একটি কণার কোনো পরিবর্তন ঘটলে সঙ্গে সঙ্গেই অন্য সমস্ত কণার চরিত্রের পরিবর্তন ঘটে। সেই পরিবর্তন ঘটায় যে বল, তাকে বলা হয় ‘অ্যাকশন অ্যাট আ ডিসট্যান্স’। এর মোদ্দা কথাটা হল, একটি বস্তু অন্য বস্তুর উপরে প্রভাব ফেলছে, কিন্তু মাঝখানে কোনো মাধ্যম নেই। নিউটনের মাধ্যাকর্ষণ তত্ত্ব এই ধরনের বলের কথাই বলে। এই চরিত্রও আমাদের অভিজ্ঞতার বিপক্ষে যায় এবং নিউটনের সময়েই এ সম্পর্কে আপত্তি উঠেছিল। আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতা তত্ত্বে এ রকম কোনো মাধ্যমের প্রয়োজন পড়ে না। কিন্তু কোয়ান্টাম বলবিদ্যাতে সেই সমস্যাই আবার ফিরে আসছে।

তার পরিবর্তে যদি আমরা ধরেও নিই যে এই বল কণাগুলির মধ্যে সঙ্কেত বিনিময়ের মাধ্যমে বাহিত হয়, তাহলে সেই সঙ্কেতকে আলোর থেকে দ্রুতগামী হতে হবে, আপেক্ষিকতা তত্ত্ব অনুযায়ী যা অসম্ভব। বিজড়িত কণার ক্ষেত্রে এই কথা আগে এসেছে। অন্য ভাবে ভাবা যাক। ধরা যাক দ্বিছিদ্র পরীক্ষাতে দুটি ছিদ্রের প্রতিটি দিয়ে একটি ইলেকট্রনের যাওয়ার সম্ভাবনা পঞ্চাশ-পঞ্চাশ, কিন্তু যে মুহূর্তে তাকে আমরা প্রথম ছিদ্রে পেলাম, সঙ্গে সঙ্গে দ্বিতীয়টিতে তাকে পাওয়ার সম্ভাবনা শূন্য হয়ে গেল। ছিদ্রগুলোর দূরত্ব যতই হোক না কেন, এর কোনো অন্যথা হবে না। যদি কোনো সঙ্কেত প্রথম ছিদ্রে ইলেকট্রনের আসার খবরটা অন্য ছিদ্রে নিয়ে যায়, তার বেগ আলোর থেকে বেশি, এমনকি অসীমও হতে পারে। অবশ্য এই সঙ্কেতকে আমরা তথ্য পাঠাতে ব্যবহার করতে পারব না, কিন্তু অসীম বেগের কল্পনা করাও আমাদের পক্ষে কঠিন।

বারবার বলা হচ্ছে যে, কোয়ান্টাম হল ক্ষুদ্রাতিক্ষুদ্র অণুপরমাণুর জগৎ, রোজকার বাস্তব অভিজ্ঞতার সঙ্গে তার সংঘাত। কিন্তু আমাদের বাস্তব জগৎও অণুপরমাণু দিয়েই গঠিত। ঠিক কোনখানে কোয়ান্টাম জগতের শেষ আর সাধারণ জগতের শুরু, তার কি কোনো সীমানা টানা সম্ভব? কোয়ান্টাম জগৎ সাধারণভাবে আমাদের অনুভূতির বাইরে, একমাত্র যন্ত্রের মাধ্যমেই তার সম্পর্কে আমরা জ্ঞানলাভ করতে পারি। যন্ত্র হল আমাদের সাধারণ বৃহদায়তন (macroscopic) জগতের অঙ্গ, আণুবীক্ষণিক (microscopic) জগতের সঙ্গে তার ক্রিয়াপ্রতিক্রিয়া বিষয়ে আমাদের জ্ঞান এখনও সীমিত।

আরও অনেক সমস্যার মুখোমুখি আমাদের হতে হয় যেগুলোর সমাধানের পথ নিয়ে অনেকেই চিন্তা করছেন, কিন্তু সঠিক পথ কেউ পেয়েছেন এমন কথা বলা যায় না। অথচ কোয়ান্টাম বলবিদ্যা বিজ্ঞানের সব থেকে সফল তত্ত্ব, তা নিয়ে কোনো সন্দেহ নেই। এটি যে-বাস্তবতার কথা বলে তাকে বোঝার অক্ষমতার মূলে কি আমাদের অভিজ্ঞতার অভাব? অনেকেই সেই কথা বলে কোয়ান্টাম লজিকের অবতারণা করেন। অনেকে মনে করেন যে প্রতি মুহূর্তে আমাদের জগৎ অসংখ্য জগতে ভাগ হয়ে যাচ্ছে, যাদের কোনোটির সঙ্গে কোনোটির যোগাযোগ নেই। ইলেকট্রনটি একই সঙ্গে দুটি ছিদ্র দিয়েই যায়, কিন্তু দুটি ভিন্ন জগতে, যাদের আর কোনোদিন দেখা হবে না। এই মতকে প্রমাণ বা অপ্রমাণ করার কোনো উপায় নেই। এই সমস্ত তত্ত্ব ও কোয়ান্টাম বলবিদ্যার কোপেনহাগেন ব্যাখ্যার মধ্যে কোনটা ঠিক কোনটা ভুল তা নির্ণয় করা যেতে পারে এমন কোনো পরীক্ষা এখনও পর্যন্ত কল্পনা করা সম্ভব হয়নি।

নির্বাচিত তথ্যসূত্র

বিজ্ঞান: ব্যক্তি যুক্তি সময় সমাজ, পলাশ বরন পাল, অনুষ্টুপ, ২০১৬

The Road to Reality, Roger Penrose, Vintage, 2006

In Search of Schrödinger's Cat, John Gribbin, Black Swan, 1985

Science, Order, and Creativity: A Dramatic New Look at the Creative Roots of Science and Life, David Bohm, Bantam Press, 1987

প্রকাশঃ শূন্য দ্বিতীয় সংখ্যা