Header Ads

এনট্রপি - যা সকল 'কেন' প্রশ্নের উত্তর দেয়

এনট্রপি - যা সকল কেন প্রশ্নের উত্তর দেয়

একটি ভেঙে যাওয়া কাপ কখনো পূর্বের অবস্থায় ফেরত আসে না। একটি বরফ খন্ড বাইরে রেখে দিলে কিছু সময় পড়ে গলে পানি হয়ে যায় কিন্তু পানিটুকু আবার বরফ হয়না। প্রকৃতির একটি স্বাভাবিক বৈশিষ্ট্য হচ্ছে বিশৃঙ্খলা বৃদ্ধি করা। এবং এই বৈশিষ্ট্যটির একটা নাম রয়েছে - এনট্রপি

এনট্রপি - যা সকল কেন প্রশ্নের উত্তর দেয়

এনট্রপি মূলত একটি তাপগতিবিদ্যার ফাংশন যা কোন সিস্টেমের বিশৃঙ্খলার (Chaos) পরিমাণ মাপতে পারে। পাশপাশি সিস্টেমের উপস্থিত শক্তির পরিমাণও এটি প্রকাশ করে থাকে। পদার্থবিজ্ঞানের সূত্রগুলি এমনভাবে কাজ করে থাকে যেন আমাদের মহাবিশ্বের মোট এনট্রপির পরিমাণ সবসময় বৃদ্ধি পেতে থাকে!

Rudolf Clausius নামের একজন বিজ্ঞানী সর্বপ্রথম এনট্রপির ধারণা দেন। তিনি বলেছিলেন কোন ইঞ্জিনে ঘর্ষণ বলের কারণে অপচয় হওয়া তাপশক্তির পরিমাণই মূলত এনট্রপি। পরবর্তীতে বোল্টজম্যান এবং গিবস এর মতো বিজ্ঞানীরা এর সংখ্যাতাত্ত্বিক ব্যাখ্যা দেন। এটা কোন সিস্টেমে তাপগতিবিদ্যার বৈশিষ্ট্য বুঝতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে থাকে।

আসলে এনট্রপি শুধুমাত্র বিশৃঙ্খলার চাইতে অনেক বেশি কিছু। Statistical Mechanics এ এনট্রপি একটি সিস্টেমের সম্ভাব্য সকল Micro-state এর সংখ্যাকে নির্দেশ করে। Micro-state হচ্ছে মূলত শক্তি এবং একটি সিস্টেমের ভিতরে কণাদের সুনির্দিষ্ট অবস্থান। প্রত্যেকটি Micro-state এর জন্য এনট্রপি ভিন্ন হয়ে থাকে। এবং অসংখ্য Micro-state এর ফলাফলের সম্ভাব্যতার থাকলে সিস্টেম সবসময় সর্বোচ্চ এনট্রপির State এর দিকে ধাবিত হয়।

তবে এটা নিশ্চিতভাবে বলা যায় না যে সিস্টেম সবসময় শুধুমাত্র সর্বোচ্চ এনট্রপির অবস্থার দিকেই ধাবিত হবে। বিষয়টি সম্ভাব্যতার উপরে নির্ভর করে থাকে এবং তাই খুবই ক্ষুদ্রাতিক্ষুদ্র সম্ভাবনা আছে যে লিখার শুরুতে উল্লেখকৃত সেই পানিটুকু নিজে থেকেই আবার বরফে পরিণত হয়ে যাবে! যদিও এরকম একটা সিস্টেম খুবই অস্থিতিশীল হয়ে থাকে এবং যার ফলে এই অদ্ভুত ঘটনা কাউকে জানানোর পূর্বেই বরফটা আবার গলে পানির অবস্থায় ফিরে আসবে! সংখ্যাতাত্ত্বিকভাবে, প্রতিটি Micro-state এর কিছু সম্ভাবনা রয়েছে যে সিস্টেম সেই Micro-state-এ পরিণত হবে এবং সর্বোচ্চ এনট্রপি যে Micro-state এর রয়েছে তার সম্ভাবনা সবচাইতে অধিক হবে।

এনট্রপি - যা সকল কেন প্রশ্নের উত্তর দেয়
এখানে W হচ্ছে Micro-state এর সম্ভাব্যতা

কিন্তু এনট্রপি শুধু বরফকে গলায় না! এনট্রপি সমগ্র মহাবিশ্বের উপরে কাজ করে। যেমন একটি নক্ষত্র তার মৃত্যুর সময় শ্বেত বামনে পরিণত হয়ে যায়। শ্বেত বামন অবস্থায় নক্ষত্র ফিউশন বিক্রিয়া ঘটাতে পারেনা তাই কোন শক্তিও বিকিরণ করতে পারেনা। অধিক এনট্রপি কোন কাজের জন্য অনুপস্থিত শক্তির পরিমাণকেও প্রকাশ করতে পারে। নক্ষত্র হাইড্রোজেনকে জ্বালিয়ে হিলিয়ামে পরিণত করে এবং হিলিয়ামকে অন্যান্য ভারী মৌলে রুপান্তরিত করে। এর কারণ হচ্ছে নক্ষত্রের এনট্রপিকে অবশ্যই বৃদ্ধি পেতে হবে। যেহেতু সে আয়রনের চেয়ে ভারী মৌলের ফিউশন বিক্রিয়ার মাধ্যমে আর কোন শক্তি পাবেনা তাই নক্ষত্রটির পক্ষে নতুন শক্তি বিকিরণও আর সম্ভব নয়।

মহাবিশ্বের এনট্রপি সবসময় বৃদ্ধি পেতে থাকবে - এটি পদার্থবিজ্ঞানের একটি মৌলিক নিয়ম। অন্যান্য সকল তত্বকে (রিলেটিভিটি এবং কোয়ান্টাম মেকানিকস সহ) এই নিয়ম মেনে চলতে হয়। এনট্রপি কোন নিম্ন স্কেলে হ্রাস পেতে পারে কিন্তু বৃহৎভাবে সবসময় বাড়তে থাকবে। এই নিয়মটির ওপর পদার্থবিজ্ঞানীদের যথেষ্ট ভরসা রয়েছে। আমাদের মহাবিশ্বের অন্তিম পরিণতি কী হবে তার সবচেয়ে উৎকৃষ্ট ব্যাখ্যাটিও এনট্রপির সাহায্যে ব্যাখ্যা করা সম্ভব!

যদি জগতের এনট্রপি সবসময় বৃদ্ধি পেতে থাকে (এবং এটি একটি নিয়ম!) তাহলে একসময় এই এনট্রপির মান সর্বোচ্চ পর্যায়ে পৌঁছে যাবে। এবং সেই সময় কোনোকিছু করার জন্য মহাবিশ্বে আর কোন অবশিষ্ট শক্তি থাকবে না। নক্ষত্রদের মৃত্যু হবে, মহাকর্ষ বলের অনুপস্থিতিতে গ্রহরা একে অপরের থেকে দূরে সরে যাবে। যদিও নিউট্রন স্টার এবং ব্ল্যাকহোলগুলি যথেষ্ট স্থিতিশীল থাকবে এবং ট্রিলিয়ন বছরেও বেশি সময় পর্যন্ত অস্তিত্ব টিকিয়ে রাখবে।

এনট্রপি - যা সকল কেন প্রশ্নের উত্তর দেয়
নিউট্রনো বিচ্ছুরণ করে নিউট্রনের প্রোটন এবং ইলেকট্রন তৈরির প্রক্রিয়া 

তবে নিউট্রন ভেঙে প্রোটন এবং ইলেকট্রনে পরিণত হতে পারে (এই প্রক্রিয়াকে Neutron Decay বলে) যার অর্থ নিউট্রন স্টারগুলিও সবসময়ের জন্য টিকে থাকবে না। এবং একসময় হকিং রেডিয়েশনের ফলে ব্ল্যাকহোলেরাও নিজেদের অস্তিত্ব নিঃশেষ করে ফেলবে। এবং মহাবিশ্ব তখন পরিণত হয়ে যাবে একটি অন্ধকারতম শীতল স্থানে যেখানে সামান্য কিছু কণা ছড়িয়ে-ছিটিয়ে থাকবে - এবং সেটাও একসময় শক্তিতে পরিণত হয়ে বিলীন হয়ে যাবে। মহাবিশ্বের মৃত্যু হবে Heat Death এর ফলে এবং অনন্তকাল সেই অবস্থাতেই থাকবে কোনকিছুর স্পন্দন ছাড়াই!

যদিও এখন পর্যন্ত আরও কিছু মডেল রয়েছে আমাদের মহাবিশ্বের অন্তিম পরিণতিকে ঘিরে এবং প্রত্যেকটি মডেল ভিন্ন ভিন্ন ভবিষৎবাণী করে থাকে। কিছু কিছু স্বস্তিদায়ক এবং বাকিগুলো অত্যন্ত ভয়ংকর!

যখন আমরা এই মডেলগুলি নিয়ে আলোচনা করি তখন অবধারিতভাবে ডার্ক ম্যাটার এবং ডার্ক এনার্জির বিষয় চলে আসে। পরবর্তী কোন এক আর্টিকেলে এসব নিয়ে বিস্তারিত আলোচনা করবো।

যদি লিখাটি আপনাদের ভালো লেগে থাকে তাহলে শেয়ার করুন সকলের সাথে। সামনে এমন আরও লিখা পেতে নিয়মিত ভিজিট করুন EduQuarks ব্লগ এবং আমাদের সাথে যুক্ত থাকুন EduQuarks এর ফেসবুক পেইজে। সবাইকে অনেক অনেক ধন্যবাদ। 

No comments: