அது என்ன குவாண்டம் இயக்கவியல் மற்றும் அது எப்படி தொடங்கியது? மேக்ஸ் பிளாங்க் ஒரு மோசமான அறிவுரையை புறக்கணிக்காமல் இருந்திருந்தால், அணு புரட்சி தொடங்கியிருக்காது. 1878 ஆம் ஆண்டு இளம் பிளாங்க் இயற்பியலில் ஒரு தொழிலைத் தொடரலாமா என்று அவரது பேராசிரியர் ஒருவர் கேட்டபோது ஒரு முக்கிய தருணம் வந்தது. பேராசிரியர் பிலிப் வான் ஜாலி பிளாங்கிடம் வேறு வேலை தேடச் சொன்னார். இயற்பியலில் அனைத்து முக்கியமான கண்டுபிடிப்புகளும் ஏற்கனவே செய்யப்பட்டுள்ளன, பேராசிரியர் தனது இளம் ஆதரவாளருக்கு உறுதியளித்தார்.

பிளாங்க் பின்னர் நினைவு கூர்ந்தபடி, வான் ஜாலி அவரிடம் கூறினார்:

"இயற்பியல் இன்னும் ஓரளவு தொடரலாம், இதையும் அதையும் ஆராய்ந்து அல்லது சரிசெய்து கொள்ளலாம், ஆனால் ஒட்டுமொத்த அமைப்பும் தொகுக்கப்பட்டுள்ளது, மேலும் கோட்பாட்டு இயற்பியல் அதன் முடிவுக்கு அருகில் உள்ளது."

அந்த துணுக்குகளில் ஒன்றை நடைமுறைக்குக் கொண்டுவந்ததன் மூலம், அவர் இறுதியாக வெற்றி பெற்றார் பிளாங்க் நோபல் பரிசு அவள் பிறந்தாள் குவாண்டம் இயக்கவியல். மிகவும் பொதுவான நிகழ்வுடன் தொடர்புடைய சிரமமான தகவல்: சூடாக்கப்படும் போது பொருள்கள் ஏன் வெளிவருகின்றன?? அனைத்து பொருட்களும், அவை என்ன செய்யப்பட்டாலும், வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் அதே வழியில் செயல்படுகின்றன - அவை சிவப்பு, மஞ்சள் மற்றும் இறுதியாக வெள்ளை நிறத்தை வெளியிடுகின்றன. 19 ஆம் நூற்றாண்டில் எந்த இயற்பியலாளரும் இந்த எளிய செயல்முறையை விளக்க முடியாது.

இந்தப் பிரச்சனையானது 'புற ஊதா பேரழிவாக' உருவானது, ஏனெனில் மிக உயர்ந்த வெப்பநிலையில் சூடேற்றப்பட்ட பொருள்கள் மிகக் குறுகிய அலைநீள ஆற்றலை வெளியிட வேண்டும் என்று சிறந்த கோட்பாடு கணித்துள்ளது. ஒரு வலுவான மின்னோட்டம் அத்தகைய ஆற்றல் மரணக் கதிர்களுக்கு பல்புகளை இட்டுச் செல்லாது என்பதை நாம் அறிவோம், 19 ஆம் நூற்றாண்டின் இயற்பியல் தெளிவாக இங்கே கடைசி வார்த்தையைக் கொண்டிருக்கவில்லை.

ஆற்றல் உறிஞ்சப்படலாம்

பிளாங்க் 1900 ஆம் ஆண்டில் ஒரு நவீன வெற்றியாக மாறியதன் மூலம் பதிலைக் கண்டுபிடித்தார். உண்மையில், ஆற்றல் தனித்த குவாண்டா அல்லது அளவுகளில் மட்டுமே உறிஞ்சப்படும் அல்லது வெளியேற்றப்படும் என்று அவர் யூகித்தார். இது கிளாசிக்கல் இயற்பியலில் இருந்து ஒரு தீவிரமான புறப்பாடு ஆகும், இது ஒரு தொடர்ச்சியான, தொடர்ச்சியான ஸ்ட்ரீமில் ஆற்றல் பாய்கிறது. அந்த நேரத்தில், பிளாங்கிற்கு இதற்கு எந்த தத்துவார்த்த நியாயமும் இல்லை, ஆனால் அது எப்படியும் வேலை செய்தது. எந்த வெப்பநிலையிலும் வெப்பப்படுத்தப்பட்ட பொருட்கள் வெளியிடக்கூடிய ஆற்றலின் அளவை அவரது குவாண்டா திறம்பட கட்டுப்படுத்தியது. எனவே இறுதியாக கொடிய புற ஊதா கதிர்கள் இல்லை!

குவாண்டம் புரட்சி

இவ்வாறு குவாண்டம் புரட்சி தொடங்கியது. ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன், வெர்னர் ஹெய்சன்பெர்க், நீல்ஸ் போர் மற்றும் இயற்பியலின் இதர டைட்டன்களின் பல தசாப்தங்களாக கோட்பாட்டுப் பணிகள் பிளாங்கின் உத்வேகத்தை ஒரு ஒத்திசைவான கோட்பாடாக மாற்றியது, ஆனால் அது ஆரம்பம் மட்டுமே, ஏனென்றால் பொருட்கள் வெப்பமடையும் போது என்ன நடக்கும் என்பதை யாரும் முழுமையாக புரிந்து கொள்ளவில்லை.

இதன் விளைவாக வரும் கோட்பாடு குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் ஆகும், இது நமது அன்றாட அனுபவத்திலிருந்து பெறப்பட்ட சிறிய துகள்களின் மண்டலத்தில் உள்ள துகள்கள் மற்றும் ஆற்றல் பரிமாற்றங்களைக் கையாள்கிறது மற்றும் நமது விகாரமான உணர்ச்சி கருவிக்கு கண்ணுக்கு தெரியாத அனைத்திலும் உள்ளது. எல்லாம் முற்றிலும் கண்ணுக்கு தெரியாதது அல்ல! சில குவாண்டம் விளைவுகள் சூரியனின் கதிர்கள் மற்றும் நட்சத்திரங்களின் மின்னலைப் போல, பிரகாசமாகவும் அழகாகவும் இருந்தாலும், குவாண்டம் இயக்கவியலின் வருகைக்கு முன் முழுமையாக விளக்க முடியாத வேறு ஏதோவொன்றைப் போல, வெற்றுப் பார்வையில் ஒளிந்து கொள்கின்றன.

குவாண்டம் உலகில் இருந்து எத்தனை நிகழ்வுகளை நம் அன்றாட வாழ்வில் அனுபவிக்க முடியும்? யதார்த்தத்தின் உண்மையான தன்மையைப் பற்றி நமது புலன்கள் என்ன தகவல்களைக் கண்டறிய முடியும்? எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, அசல் கோட்பாடு காட்டுகிறது, குவாண்டம் நிகழ்வுகள் நம் மூக்கின் கீழ் இருக்கலாம். உண்மையில், அவை நம் மூக்கின் கீழ் நடக்கலாம்.

குவாண்டம் ஃப்ரீக்

உங்கள் மரணம் அல்லாத டோஸ்டரில் காபி அல்லது ஒரு துண்டு ரொட்டி வாசனையை நீங்கள் எழுப்பும்போது உங்கள் மூக்கில் என்ன நடக்கிறது? முகத்தில் உள்ள இந்த உணர்வு உறுப்புக்கு, அது வெறும் தோற்றம் மட்டுமே. உலகின் முதல் அணு உலையை உருவாக்கிய என்ரிகோ ஃபெர்மி வெங்காயத்தை வறுக்கும் போது ஒருமுறை குறிப்பிட்டது போல், நமது உணர்வு உறுப்பு எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்வது நன்றாக இருக்கும்.

குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் (© ஜே ஸ்மித்)

எனவே நீங்கள் படுக்கையில் படுத்திருக்கிறீர்கள், புதிய சிற்றுண்டியை உருவாக்குவது பற்றி. வாசனை மூலக்கூறுகள் காற்றில் பாய்கின்றன. உங்கள் சுவாசம் இந்த மூலக்கூறுகளில் சிலவற்றை உங்கள் கண்களுக்கு இடையே உள்ள நாசி குழிக்குள், வாய் திறப்புக்கு சற்று மேலே இழுக்கிறது. மூலக்கூறுகள் நாசி குழியின் மேற்பரப்பில் உள்ள சளி அடுக்குடன் இணைகின்றன மற்றும் ஆல்ஃபாக்டரி ஏற்பிகளில் கைப்பற்றப்படுகின்றன. ஆல்ஃபாக்டரி நரம்புகள் ஜெல்லிமீன் கூடாரங்களைப் போல மூளையிலிருந்து தொங்குகின்றன, அவை மத்திய நரம்பு மண்டலத்தின் ஒரே பகுதியாகும், அவை தொடர்ந்து வெளி உலகிற்கு வெளிப்படும்.

அடுத்து என்ன நடக்கும் என்பது முற்றிலும் தெளிவாக இல்லை. துர்நாற்ற மூலக்கூறுகள் சளி சவ்வின் மேற்பரப்பில் உள்ள 400 வெவ்வேறு ஏற்பிகளில் ஒன்றோடு பிணைக்கப்படுகின்றன என்பதை நாங்கள் அறிவோம், ஆனால் இந்த தொடர்பு எவ்வாறு நமது வாசனை உணர்வை உருவாக்குகிறது என்பது எங்களுக்குத் தெரியாது. வாசனையை புரிந்துகொள்வது ஏன் மிகவும் கடினம்?

ஆண்ட்ரூ ஹார்ஸ்ஃபீல்ட், லண்டன் இம்பீரியல் கல்லூரியின் ஆராய்ச்சி கூட்டாளி கூறுகிறார்:

"ஆல்ஃபாக்டரி ஏற்பிகளுக்குள் என்ன நடக்கிறது என்பதை ஆய்வு செய்வதற்கான சோதனைகளை நடத்துவதில் உள்ள சிரமம் இதற்குக் காரணம்."

வாசனை எவ்வாறு செயல்படுகிறது

வாசனை எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதற்கான வழக்கமான விளக்கம் எளிமையானதாகத் தெரிகிறது: ஏற்பிகள் மூலக்கூறுகளின் குறிப்பிட்ட வடிவங்களை ஏற்றுக்கொள்கின்றன. அவை சரியான சாவியால் மட்டுமே திறக்கக்கூடிய பூட்டுகள் போன்றவை. இந்த கோட்பாட்டின் படி, மூக்கில் நுழையும் மூலக்கூறுகள் ஒவ்வொன்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட ஏற்பிகளுடன் பொருந்துகின்றன. மூளையானது மூலக்கூறு-செயல்படுத்தப்பட்ட ஏற்பிகளின் தனித்துவமான கலவையை விளக்குகிறது, எடுத்துக்காட்டாக, காபி வாசனை. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், மூலக்கூறுகளின் வடிவங்களை நாம் உணர்கிறோம்! இருப்பினும், 'திறக்க விசை' மாதிரியில் ஒரு அடிப்படை சிக்கல் உள்ளது.

ஹார்ஸ்ஃபீல்ட் கூறுகிறார்:

"உங்களுக்கு ஒரே உணர்வைத் தரும் பல்வேறு வடிவங்கள் மற்றும் கலவைகளைக் கொண்ட மூலக்கூறுகளை நீங்கள் கொண்டிருக்கலாம்."

வடிவத்தை விட அதிக ஈடுபாடு இருக்க வேண்டும் போல் தெரிகிறது, ஆனால் என்ன? இந்த மாதிரிக்கு ஒரு சர்ச்சைக்குரிய மாற்று, மூலக்கூறுகளின் வடிவத்தால் மட்டுமல்ல, அந்த மூலக்கூறுகள் எவ்வாறு அதிர்வுறும் என்பதாலும் நமது உணர்வு செயல்படுத்தப்படுகிறது என்று கூறுகிறது. அனைத்து மூலக்கூறுகளும் அவற்றின் கட்டமைப்பின் அடிப்படையில் ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்ணில் தொடர்ந்து அதிர்வுறும். அந்த அதிர்வு அதிர்வெண்களில் உள்ள வேறுபாடுகளை நம் மூக்கால் எப்படியாவது கண்டறிய முடியுமா? கிரீஸில் உள்ள அலெக்சாண்டர் ஃப்ளெமிங் ஆராய்ச்சி மையத்தின் உயிரியல் மருத்துவ விஞ்ஞானி லூகா டுரின், அவர்களால் முடியும் என்று நம்புகிறார்.

வாசனையின் அதிர்வு கோட்பாடு

உலகின் முன்னணி வாசனை திரவிய நிபுணர்களில் ஒருவராகவும் திகழ்ந்த டுரின், 1938 ஆம் ஆண்டு வேதியியலாளர் மால்கம் டைசன் என்பவரால் முதன்முதலில் முன்மொழியப்பட்ட வாசனையின் அதிர்வுக் கோட்பாட்டால் ஈர்க்கப்பட்டார். XNUMX களில் டைசனின் யோசனையை முதலில் எடுத்த பிறகு, டுரின் மூலக்கூறுகளைத் தேடத் தொடங்கினார். கோட்பாடு சோதனையை செயல்படுத்தவும். தனித்துவமான நாற்றங்கள் மற்றும் பண்புரீதியான மூலக்கூறு அதிர்வுகளைக் கொண்ட கந்தக சேர்மங்களில் அவர் கவனம் செலுத்தினார். கந்தகத்தை விட வேறுபட்ட மூலக்கூறு வடிவத்துடன், ஆனால் அதே அதிர்வு அதிர்வெண்ணுடன், முற்றிலும் தொடர்பில்லாத சேர்மத்தை டுரின் கண்டறிந்து, கந்தகம் என்று ஒன்று இருக்கிறதா என்பதைத் தீர்மானிக்க வேண்டும். இறுதியாக அவர் போரான் கொண்ட ஒரு மூலக்கூறைக் கண்டுபிடித்தார். அவள் நிச்சயமாக கந்தக வாசனையுடன் இருந்தாள். "இங்குதான் நான் விழுந்தேன்," என்று அவர் கூறுகிறார், "இது ஒரு தற்செயல் நிகழ்வு என்று நான் நினைக்கவில்லை."

இந்த ஆல்ஃபாக்டரி உணர்வை அவர் கண்டுபிடித்த தருணத்திலிருந்து, டுரின் யோசனையை ஆதரிக்க சோதனை ஆதாரங்களை சேகரித்தார் மற்றும் கோட்பாட்டு விவரங்களை உருவாக்க ஹார்ஸ்ஃபீல்டுடன் இணைந்து பணியாற்றினார். ஐந்து ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, டுரினும் அவரது சகாக்களும் ஒரு பரிசோதனையை வடிவமைத்தனர், அதில் வாசனையில் உள்ள சில ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறுகள் டியூட்டீரியத்தால் மாற்றப்பட்டன, கருவில் உள்ள நியூட்ரான் கொண்ட ஹைட்ரஜனின் ஐசோடோப்பு, மக்கள் வித்தியாசத்தை உணர முடியும் என்பதைக் கண்டறிந்தனர். ஹைட்ரஜன் மற்றும் டியூட்டீரியம் ஒரே மூலக்கூறு வடிவங்களைக் கொண்டிருக்கின்றன, ஆனால் வெவ்வேறு அதிர்வு அதிர்வெண்களைக் கொண்டிருப்பதால், நமது மூக்குகள் உண்மையில் அதிர்வுகளைக் கண்டறிய முடியும் என்று முடிவுகள் மீண்டும் தெரிவிக்கின்றன. பழ ஈக்களுடன் சோதனைகள் இதே போன்ற முடிவுகளைக் காட்டின.

நாமும் அதிர்வுகளை உணர்கிறோமா?

டுரினின் யோசனை சர்ச்சைக்குரியதாகவே உள்ளது-அவரது சோதனை தரவு, ஆல்ஃபாக்டரி ஆராய்ச்சியாளர்களின் இடைநிலை சமூகத்தை பிரித்தது. ஆனால் அவை சரியாக இருந்தால், வடிவங்களுடன் கூடுதலாக அதிர்வுகளையும் நாம் உணர்கிறோம், நம் மூக்கு அதை எவ்வாறு செய்கிறது? டன்னலிங் எனப்படும் குவாண்டம் விளைவு இதில் ஈடுபடலாம் என்று டுரின் ஊகித்தார். குவாண்டம் இயக்கவியலில், எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் மற்ற அனைத்து துகள்களும் இரட்டை இயல்பு கொண்டவை - ஒவ்வொன்றும் ஒரு துகள் மற்றும் அலை. கிளாசிக்கல் இயற்பியலின் விதிகளால் துகள்களுக்குத் தடைசெய்யப்படும் வகையில், சில சமயங்களில் எலக்ட்ரான்கள் சுரங்கப்பாதை போன்ற பொருட்களின் வழியாக நகர அனுமதிக்கிறது.

துர்நாற்றத்தின் மூலக்கூறு அதிர்வு, நாற்றம் ஏற்பியின் ஒரு பகுதியிலிருந்து மற்றொரு பகுதிக்கு எலக்ட்ரான்கள் தாவுவதற்குத் தேவையான ஆற்றலைக் கீழே தள்ளும் ஆற்றலை அளிக்கும். துள்ளல் விகிதம் வெவ்வேறு மூலக்கூறுகளுடன் மாறுபடும், இது மூளையில் வெவ்வேறு நாற்றங்களின் உணர்வை உருவாக்கும் நரம்பு தூண்டுதல்களைத் தூண்டுகிறது.

எனவே நமது மூக்கு ஒரு அதிநவீன எலக்ட்ரானிக் டிடெக்டராக இருக்கலாம். இத்தகைய குவாண்டம் விநோதங்களைப் பயன்படுத்திக் கொள்ள நமது மூக்கு எவ்வாறு உருவாகியிருக்கும்?

டுரின் கூறுகிறார்:

"இந்த தொழில்நுட்பத்தை நாங்கள் ஒரு சில அளவுகளில் குறைத்து மதிப்பிடுகிறோம் என்று நினைக்கிறேன். வரம்பற்ற நிதியுதவியுடன் நான்கு பில்லியன் ஆண்டுகள் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாடு பரிணாம வளர்ச்சிக்கு நீண்ட காலமாகும். ஆனால் அது வாழ்க்கை செய்யும் மிக அற்புதமான காரியம் என்று நான் நினைக்கவில்லை.'