Header Ads

তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানের জয়রথ!

তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানের জয়রথ!

অ্যালবার্ট আইনস্টাইন বিংশ শতাব্দীর সবচেয়ে বিখ্যাত বিজ্ঞানী। তিনি যেমনি সুপরিচিত, তেমনি সুপরিচিত তার বিখ্যাত E = mc2 সমীকরণটি। বিজ্ঞানের জগতে এত বিখ্যাত আর কোনো সমীকরণ দ্বিতীয়টি আছে কি না, তাতে সন্দেহ আছে। আইনস্টাইনের বৈজ্ঞানিক দূরদৃষ্টি ও জ্ঞানের একটি অন্তর্নিহিত দিক ছিল। তিনিই সবার আগে উপলব্ধি করেন ম্যাটার বা বস্তু এবং এনার্জি বা শক্তি আসলে একই বস্তুর দুটি রূপ। ম্যাটারকে শক্তিতে রূপান্তর করা যাবে। আর শক্তিকে রূপ দেয়া যাবে ম্যাটারে। তার এই সমীকরণের উপর ভিত্তি করে মানুষ স্বপ্ন দেখা শুরু করল হয়ত পৃথিবীতে আর শক্তির অভাব থাকবে না । যদিও আইনস্টাইনের এই সমীকরণের ফসল ধ্বংসের বার্তা বইয়ে নিয়ে এল তবুও শুধুমাত্র তত্ত্বের ভিত্তিতে সঠিক ধারনা পোষণের জন্য তত্ত্বীয় পদার্থবিজ্ঞানে এই সমীকরণ এক নতুন দিগন্ত উন্মোচন করল।

তার পূর্বে ১৯১৫ সালে প্রকাশিত আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতত্ত্ব অনুযায়ী মহাবিশ্ব হল চতুর্মাত্রিক । যার তিনটি মাত্রা হল স্থান এবং বাকী ১ মাত্রা হল কাল বা সময় । একসাথে আমরা যাকে স্থান-কাল ফ্যাব্রিক বা জাল বলি । আইনস্টাইনের মতে প্রতিটা ভরযুক্ত বস্তু এই স্থান-কাল জালে বক্রতা সৃষ্টি করে । যার ভর যত বেশি তার কর্তৃক বক্রতার হারও বেশি । ব্ল্যাকহোল হল অসীম ঘনত্বসম্পন্ন প্রায় শূন্য আয়তন বিশিষ্ট বস্তু ! আর তাই এর কর্তৃক স্থান-কাল জালের বক্রতাও অসীম । আর এই অসীম গভীরতার বক্রতা থেকে আলোও তার বেগ নিয়ে মুক্তি পায় না বিধায় ব্ল্যাকহোলকে আমরা দেখতে পারি না ! তবে যাকে দেখা সম্ভব নয় তার খোঁজ পাওয়া যাবে কি ভাবে? আইনস্টাইন ক্ষেত্র সমীকরণের সাধারণ আপেক্ষিকতার প্রথম সঠিক সমাধান প্রদান করে কার্ল শোয়ার্জশিল্ড আপেক্ষিক তত্ত্বের শক্ত প্রমান ও ব্ল্যাকহোল উপস্থিত থাকার সম্ভাবনা প্রমান করলেন । তবুও এত প্রমান থাকা সত্ত্বেও কিছুতেই কিন্তু ব্ল্যাকহোলের উপস্থিতির প্রমান পাওয়া যাচ্ছিল না।

তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানের জয়রথ!

১০০ বছর পরে ২০১৫ সালে রাইনার ওয়িস, রোনাল্ড ড্রেভার , ব্যারি ব্যরিশ এবং কিপ থর্নের নেতৃত্বে লাইগো প্রথমবারের মত এই তরঙ্গ সনাক্ত করেন ।পৃথিবী থেকে শত কোটি আলোকবর্ষ দূরে সূর্যের চেয়ে প্রায় ৩০ গুণ ভারী দু’টি ব্ল্যাকহোলের সংঘর্ষ থেকে সৃষ্টি এই মহাকর্ষীয় তরঙ্গ(গ্র্যাভিটেশনাল ওয়েব) শনাক্ত করা হয়েছে। ফলে আরেকবার জয় হোল আইনস্টাইনের আর তত্ত্বীয় পদার্থবিজ্ঞানের ।তত্ত্বীয় পদার্থবিজ্ঞানের সবচাইতে আকর্ষণীয় বিষয়গুলির মধ্যে অনুমান নির্ভর তত্ত্ব বা Hypothesis অন্যতম । কোয়ান্টাম মেকানিক্স থেকে জ্যোতির্বিদ্যা বা অ্যাস্ট্রোনমি প্রায় সব ক্ষেত্রেই চিন্তামূলক গবেষণা বা Thought experiment অত্যান্ত গুরত্বপূর্ণ ! প্রাথমিকভাবে গনিত মোটামুটি ভাবে প্রত্যেক হাইপোথিসিসের সত্যতা নির্ণয় করে ! কিন্তু আমরা মানুষ তো শুধু হিসেবের মাধ্যমে প্রাপ্ত প্রমান নিয়ে কখনোই তৃপ্ত থাকি না ! আমরা চাই প্রত্যেকটা অনুমানের সত্য ও রহস্যের নিকটতম পর্যায়ে পৌছুতে! পারতপক্ষে পদার্থবিজ্ঞান বিষয়ক যেকোনো গবেষণার মূলস্তম্ভ হল তত্ত্বীয় পদার্থবিদ্যা।

তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানের জয়রথ!

১০০ বছর আগে আইনস্টাইনের আপেক্ষিকতত্ত্ব বোঝার মত খুব কম লোকই ছিল ।হাতে গোনা সুই একজন ছাড়া বলতে গেলে সেই সময় কেউ বুঝতই না । আইনস্টাইন হাজারো বক্তব্য দিয়েছেন তার আপেক্ষিকতা নিয়ে ।প্রতিবারই তিনি দর্শকদের হতাশাবাঞ্জক মুখ দেখেছেন । যে আপেক্ষিকতত্ত্বের উপর ভিত্তি করে এবছর রাইনার ওয়িস,ব্যারি ব্যরিশ এবং কিপ থর্ন নোবেল পেলেন , সেই আপেক্ষিকতত্ত্ব নোবেল কমিটির কাছে কোন স্বীকৃতিই পায় নি । কারন তখন এই তত্ত্বের মর্ম বা লাভ জানা ছিল না। তত্ত্বের লাভ জানা কিন্তু আসলেই গুরুত্বপূর্ণ, লাভ ছাড়া একটা জিনিসের অস্তিত্ব টিকে না। যে বিষয়টার লাভ যত বেশি আর বিস্তৃত সেটি তত স্থায়ী, প্রভাববিস্তারকারী। আমাদের বাঙালি বিজ্ঞানী সত্যেন্দ্রনাথ বসুর ক্ষেত্রেও অমন কথা বলা চলে, তার বোস-আইন্সটাইন কন্ডেন্সেটের জন্য তিনি নোবেল না পেলেও তাঁর কাজের ওপর ভিত্তি করে করা কাজে নোবেল পেয়ে বসে আছেন পদার্থবিজ্ঞানীরা। অতছ কয়েকবছর আগেই রুবেডিয়াম ব্যাবহার করে তার এই তত্ত্বের উপর ভিত্তি করেই ঋণাত্মক ভরের বস্তু তৈরি সম্ভব হল।

তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানের জয়রথ!

সত্যেন্দ্রনাথ বসু ১৯২১ সালের মে মাসের কোন এক সময় ঢাকায় আসেন এবং একই বছরের জুনের ১ তারিখে ঢাকা বিশ্ববিদ্যালয়ের রীডার পদে যোগদান করেন । ১৯০০ খ্রিস্টাব্দে ম্যাক্স-প্ল্যাঙ্ক যে সমীকরণ দিয়ে বিখ্যাত হয়েছিলেন এবং কোয়ান্টাম তত্ত্বের ভিত্তি প্রস্তর স্থাপন করেছিলেন কিন্তু এই তত্ত্বের মধ্যে একটি ত্রুটি ছিল । আর এই ত্রুটি সম্পর্কে অনেকেই সচেতন ছিলেন এদের মধ্যে কে কে ছিলেন জানেন ? আইনস্টাইন , ডিরাক এবং কোয়ান্টাম তত্ত্বের আর বড় বড় বিজ্ঞানীরা । কিন্তু এই ত্রুটি দূর করেছিলেন সত্যেন্দ্রনাথ বসু ঢাকা বিশ্ববিদ্যালয়ের ( কার্জন হলের কোন একটি কক্ষে বসে ) পদার্থবিজ্ঞান বিভাগের শিক্ষক থাকা অবস্থায় । ম্যাক্স-প্ল্যাঙ্কের সমীকরণের জন্য প্রয়োজন ছিল কোয়ান্টাম অবস্থার তাপবলবিদ্যাগত সম্ভাবনা (Probability ) নির্ধারণ করা । আর এই কাজটি সমাহারতত্ত্ব ব্যবহার করে সত্যেন্দ্রনাথ বসু করেছিলেন । বসু তাঁর এই কাজের প্রবন্ধটি আইনস্টাইনের কাছে পাঠান , আইনস্টাইন এ প্রবন্ধের গুরুত্ব অনুধাবন করেন এবং তা নিজেই জার্মান ভাষায় অনুবাদ করে সাইট শ্রিফট ফ্যুর ফিজিক পত্রিকায় ১৯২৪ সালে তা প্রকাশের ব্যবস্থা করেন । অধ্যাপক বসুকে কোয়ান্টাম সংখ্যাতত্ত্বের জনক বলা হয় । তার সম্মানার্থে তাই মৌলিক কণাদের একটি শ্রেণিকে বোসন কণা বলা হয় । তিনি অবশ্য আরেকটা জিনিস প্রমান করলেন যে তাত্ত্বিক পদার্থবিদ হওয়ার জন্য কোন বিশেষ যায়গা বা উন্নত গবেষণাগার দরকার নেই । তারই কোয়ান্টাম সংখ্যাতত্ত্ব ব্যাবহার করে ২০১১ সালে তাত্ত্বিক হিগস-বোসন কণা আবিস্কার হয় ।

আবার কোয়ান্টাম মেকানিক্সের কথা বলা যাক। এটাও একশ বছর আগের গল্প, কার্ল ওয়ার্নার হাইজেনবার্গ আর আরভিন স্রোডিংগার যে তত্ত্বের জন্ম দিলেন তার ব্যবহারিক দিক সম্বন্ধে নিজেরাই ওয়াকিবহাল ছিলেন না। কোয়ান্টাম মেকানিক্স বলে, আপনার পর্যবেক্ষণ পুরোটা কখনোই নিশ্চিত নয়, ফাঁক থাকবেই এর মাঝে। এটা কোনো বোধ,বিজ্ঞানযন্ত্রের সীমা নয় যে আমরা ভুল করব, বরং এর পদার্থবিজ্ঞানটাই এমন যে আমরা পুরোটা জানব না। নিজেদের তত্ত্ব সম্পর্কে বিজ্ঞানীদ্বয়ের অভিমত ছিল যে, তাঁরা কেবল প্রকৃতি কিভাবে কাজ করে, পরমাণুর জগৎটা কেমন তা বের করতেই এটা আবিষ্কার করেছেন, কৌতূহলের কারণে।কোয়ান্টাম মেকানিক্সের কত শত তত্ত্ব যে বাতিল হয়েছে তার ইয়াত্ত্বা নেই । পল ডিরাক ১৯২১ সালে যখন প্রথম অ্যান্টি ম্যাটার নিয়ে কাজ শুরু করলেন তখন খুব একটা কার এ ব্যাপার নিয়ে ধারনায় ছিল না । পরবর্তীতে ১৯২৯ সালে পজিট্রনের মাধ্যমে অ্যান্টিম্যাটারের অস্তিত্ব প্রমানিত হল।

তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানের জয়রথ!

আবার স্রোডিঙ্গারের বিড়াল নামক Thought experiment এ প্রথম কোয়ান্টাম এন্ট্যাঙ্গেলমেন্টের ব্যপারটি চলে আসে । আবার এর মাধ্যমে বহু মহাবিশ্ব বা মাল্টিভার্স তত্ত্বের শক্ত প্রমান আবিস্কার হল । অর্থাৎ কেঁচো খুড়তে গিয়ে কেউটে । সার্বিকভাবে তাত্ত্বিক পদার্থবিদ্যা নিয়ে চলেছে এক অসীম সম্ভাবনার দিকে। ১৫০ বছর পূর্বে ১৮৬৪ তে জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল যে তাড়িৎচৌম্বক তরঙ্গ দিলেন , সেটা স্পষ্ট বলে দিল সব তাড়িৎচৌম্বক তরঙ্গের বেগ আসলে সমান। আরেক কথায় বললে আলো আর তাড়িৎচৌম্বক তরঙ্গের মাঝে কোনো পার্থক্য নেই। কিন্তু ম্যাক্সওয়েলকে যখন জিজ্ঞেস করা হল এর লাভ কী? তিনি বললেন কোনো লাভ নেই।এটি শুধুমাত্র সমীকরন ও প্রকৃতির রহস্য উদঘাটন। কিন্তু আসলেই কি তা? এখন আমরা কত ধরনের তাড়িৎচৌম্বকীয় তরঙ্গ ব্যাবহার করছি । যোগাযোগের জন্য রেডিও তরঙ্গ,মহাবিশ্বের কোন অদেখা বস্তুর মধ্যের পরিবেশ নির্ণয়ের জন্য এক্স-রে , দৃশ্যমান বস্তুর অদৃশ্যমান অবস্থা পর্যবেক্ষণের জন্য অবলোহিত আলো ... প্রায় সব জায়গাতেই তাড়িৎচৌম্বকীয় তরঙ্গ ব্যাবহার করছি । সেই সময়ে মাক্সওয়েলের তত্ত্বের বাবহারিক প্রয়োগ না থাকলেও আমরা এখন ঠিকই পাচ্ছি । তার তত্ত্ব হারিয়ে যায়নি। পৃথিবীকে আজকের পর্যায়ে আনতে এরকম একের পর এক আরো সত্য আর দৃঢ় হয়ে আসন গেড়েছে। লাভ বরং শেষ হচ্ছে না। ম্যাক্সওয়েল যদি আজ এসে দেখতেন তাঁর তত্ত্ব কাজে লাগিয়ে আমরা পৃথিবীটাকে কী করেছি নিজের অনুমানকেও বিশ্বাস করতেন না।

কোয়ান্টাম মেকানিক্স হচ্ছে আজকের ইলেকট্রনিক্সের প্রথম নিয়ামক। সেমিকন্ডাকটর, কম্পিউটার , মোবাইল ইত্যাদির পিছনে কাজ করছে এর বিজ্ঞান। ইলেকট্রনকে ব্যবহার করে আমরা যা যা তৈরী করেছি তার জন্য কোয়ান্টাম মেকানিক্সকে জানতে হয়েছে। পরমাণুর আচরণ না জানলে আজ হয়ত ভ্যাকুয়াম টিউবের কম্পিউটারে বসে ঘাম ঝড়াতে হত।আইনস্টাইনের জেনারেল রিলেটিভিটি মহাকর্ষকে আমাদের হাতের মুঠোয় এনে দেখতে সাহায্য করেছে। স্থান-কালের বক্রতার ধারণাটুকু না থাকলে আজ কৃত্রিম উপগ্রহকে আবিষ্কার করতে পারতাম না। জিপিএস, কৃত্রিম উপগ্রহ, টেলিকমিউনিকেশনের জন্য যে সূক্ষ্ম হিসেবটা লাগে তা আপেক্ষিকতা তত্ত্বের। ওটা ছাড়া সব গোলমেলে হয়ে পড়বে।

ব্রিটিশ বিজ্ঞানী স্যার লর্ড কেলভিন যখন বলেছিলেন, বিজ্ঞানের সব গুরুত্বপূর্ণ আবিষ্কার হয়ে গেছে ঠিক তার পরপরই যেন আরেকটা বিপ্লব ঘটে গেল। কেলভিন ভুল প্রমাণিত হলেন বারবার। আপেক্ষিকতা, তেজস্ক্রিয়তা, নিউক্লিয়ার বল, পরমাণুর গঠন, হাবলের সূত্র, ব্ল্যাক হোল, সিংগুলারিটি, স্ট্রিং থিওরি, হিগস বোসন, মহাকর্ষীয় তরঙ্গ... একের পর এক আবিষ্কার চলছেই। একটা আবিষ্কার আরো দশটা আবিষ্কারের মূলধন হিসেবে সামনে এসে দাঁড়াচ্ছে। আবার আজ থেকে কয়েক মাস আগেও বিজ্ঞানীরা সোনা,রুপার মত ভারী বস্তুদের উৎপত্তি নিয়ে দ্বন্দ্বএছিলেন । এই মাসেই প্রকাশিত নিউট্রন নক্ষত্রদের পঞ্চম মহাকর্ষীয় তরঙ্গের সন্ধানের সাথে সাথে গ্যামা রে বার্স্ট দেখা গেছে । আগস্ট মাসের সেই ঘটনার বর্ণালী পরীক্ষা করে ভারী মৌলদের উৎপত্তি নিয়ে প্রমান পাওয়া গিয়েছে। অথচ, এরকম তত্ত্ব কয়েক দশক আগে থেকেই জানা । এইভাবে, তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানের ধারনা বা তত্ত্বের প্রমান বলতে গেলে শেষ করা যাবে না ।

সবই তো তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞান। কিন্তু মুখস্ত বিদ্যার যুগে কয়জনই বা এর মর্ম বোঝে! তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানের যাত্রা কখনো থামবে না। এমন নয় যে আমরা সবকিছু আবিষ্কার করে ফেলব। বরং এ ব্যাপারটির পদার্থবিজ্ঞানটাই এমন যে আমরা ক্রমাগত অনাবিষ্কৃত জগতের দিক আবিষ্কার করতে থাকব। একটি চলমান প্রক্রিয়া। আমার ব্যাক্তিগত ভাবে মনে হয় গণিত ও পদার্থবিজ্ঞানকে একইসুত্রে বেধেছে এই তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞান । তাই আমার কাছে এই বিষয়টি বেশ আকর্ষণীয়।

লেখক পরিচিতি
লিখেছেনঃ জ্যোতির্বিদ্যা ও সৃষ্টিতত্ত্ব পেইজ

লিখাটি ভালো লেগে থাকলে দয়া করে শেয়ার করুন। এমন লিখা নিয়মিত পেতে EduQuarks এর সাথেই থাকুন। সবাইকে অনেক অনেক ধন্যবাদ।

No comments: