Jan 25, 2014

ബ്ലാക് ബോഡി തലവേദന: ക്വാണ്ടം കള്ളക്കളികള്‍ -2

ക്വാണ്ടം ലോകത്തെ വിചിത്ര വിശേഷങ്ങളെ കുറിച്ച് നമ്മള്‍ സംസാരിച്ചു തുടങ്ങിയ പോസ്റ്റിന്റെ തുടര്‍ച്ചയാണ് ഇത്. സാധാരണക്കാര്‍ക്ക് കൂടുതല്‍ എളുപ്പത്തില്‍ മനസ്സിലാക്കാനും വേണമെങ്കില്‍ പരീക്ഷിച്ചുനോക്കാനും കഴിയുന്ന പ്രതിഭാസം എന്ന നിലയിലാണ് ഡബിള്‍ സ്ലീറ്റ് പരീക്ഷണം നമ്മള്‍ ആദ്യമേ ചര്‍ച്ചയ്ക്ക് എടുത്തത്. എന്നാല്‍ ക്വാണ്ടം ഫിസിക്സിനെ കുറിച്ച് പറയുമ്പോ ചരിത്രപരമായി നോക്കിയാല്‍ ആദ്യം പറയേണ്ട കാര്യമാണ് രണ്ടാമതായി ഇവിടെ നമ്മള്‍ പറയുന്നത്. ക്വാണ്ടം ഫിസിക്സെന്ന വിപ്ലവത്തിന് തുടക്കമിടാനും ആ പേരിന് പോലും കാരണമായ കള്ളക്കളിയാണ് അത്: ബ്ലാക് ബോഡി വികിരണം.

ബ്ലാക് ബോഡി വികിരണം എന്ന തലവേദന:

ഭൌതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ ചരിത്രം നോക്കിയാല്‍ ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ ആരംഭത്തില്‍ നമ്മുടെ ഈ ലോകത്തെ ഏതാണ്ട് പൂര്‍ണ്ണമായും നമ്മള്‍ മനസ്സിലാക്കിക്കഴിഞ്ഞു എന്നൊരു ധാരണ പല ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ക്കിടയിലും പരന്നിരുന്നു. ഐസക് ന്യൂട്ടന്‍, ജെയിംസ് മാക്സ്വെല്‍ തുടങ്ങിയവരുടെ സിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ അതുവരെയുള്ള എല്ലാ ഭൌതിക പ്രതിഭാസങ്ങളെയും ഭംഗിയായി വിശദീകരിച്ചിരുന്നു. ആ നിയമങ്ങള്‍ക്കുണ്ടായിരുന്ന അജയ്യതയും അത്ഭുതകരമായ വിജയവും ആയിരുന്നു അതിന് പ്രധാനകാരണം. എന്നാല്‍ ഈ നിയമങ്ങള്‍ക്ക് വഴങ്ങാത്ത ചില പ്രതിഭാസങ്ങളും ഉണ്ടായിരുന്നു. അവയില്‍ ഏറ്റവും പ്രധാനി black body radiation ആയിരുന്നു. ബ്ലാക് ബോഡി എന്നാല്‍ കറുത്ത വസ്തു എന്നല്ല കേട്ടോ അര്‍ത്ഥം. ആ പേരിന്റെ സാങ്കേതികത പരമാവധി ഒഴിവാക്കി അതുകൊണ്ട് എന്താണ് ഉദ്ദേശിക്കുന്നത് എന്ന്‍ വളഞ്ഞ വഴിയില്‍ പറയാം.

ചൂടാകുന്ന വസ്തുവില്‍ നിന്നും വികിരണം (radiation) പുറത്തുവരും എന്നറിയാമല്ലോ. ചൂടാക്കിയ ഒരു ഇസ്തിരിപ്പെട്ടിയുടെ അടുത്ത് കൈ കൊണ്ടുചെന്നാല്‍ അതില്‍ തൊട്ടുനോക്കാതെ തന്നെ അതിന്റെ ചൂട് നമുക്കനുഭവപ്പെടുന്നത് അതില്‍ നിന്നുള്ള റേഡിയേഷന്‍ നമ്മുടെ കൈയില്‍ വന്ന്‍ തട്ടുന്നതുകൊണ്ടാണ്. ഈ റേഡിയേഷന്‍ എങ്ങനെ ഉണ്ടാകുന്നു എന്നതിന് പണ്ടത്തെ ഭൌതികശാസ്ത്രം നല്കിയ വിശദീകരണം വസ്തുക്കളിലെ ആറ്റങ്ങളുടെയും തന്മാത്രകളുടെയും കമ്പനവുമായി ബന്ധപ്പെടുത്തിയായിരുന്നു. നമ്മള്‍ ഒരു വസ്തുവിനെ ചൂടാക്കുമ്പോള്‍ അതിലേക്ക് തുടര്‍ച്ചയായി ഊര്‍ജം പകര്‍ന്നുകൊടുക്കുകയാണ് എന്നറിയാമല്ലോ. അപ്പോള്‍ ഈ ഊര്‍ജം ഏതെങ്കിലും രീതിയില്‍ ചെലവാക്കേണ്ട ആവശ്യമുണ്ട് അതിന്. ഈ ഊര്‍ജം ആഗിരണം ചെയ്ത് ആ വസ്തുവിലെ ആറ്റങ്ങളും തന്മാത്രകളും കമ്പനം (vibration) ചെയ്യാന്‍ തുടങ്ങും. ഈ വൈബ്രേഷന്‍ എന്നത് അതിലെ ചാര്‍ജുകള്‍ ത്വരണത്തിന് വിധേയമാകുന്നതിന് (accelerate ചെയ്യപ്പെടുന്നതിന്) തുല്യമാണല്ലോ. ജെയിംസ് ക്ലാര്‍ക് മാക്സ്വെല്‍ രൂപം നല്കിയ Maxwell's equations അനുസരിച്ച് ത്വരണ വിധേയമാകുന്ന ചാര്‍ജുകള്‍ വികിരണോര്‍ജ്ജം പുറത്തുവിടാന്‍ തുടങ്ങും. വികിരണമാണ് ചൂടാക്കപ്പെടുന്ന വസ്തുക്കളില്‍ നിന്ന് 'ചൂട്' ആയും 'പ്രകാശം' ആയും പുറത്തുവരുന്നത്Footnote-1.

ഇതേ കാര്യം തിരിച്ചും സംഭവിക്കാം. ഒരു വസ്തുവില്‍ റേഡിയേഷന്‍ വീഴുമ്പോ ആ വസ്തുവിലെ കണങ്ങള്‍ കമ്പനത്തിന് വിധേയമാകാം. റേഡിയേഷന്‍ എന്നത് അടിസ്ഥാനപരമായി ക്രമമായി മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഇലക്ട്രിക് ഫീല്‍ഡ് ആയതുകൊണ്ടാണ് ഈ ഫീല്‍ഡിനാല്‍ ബാധിക്കപ്പെടുന്ന കണങ്ങള്‍ വൈബ്രെറ്റ് ചെയ്യുന്നത്. അങ്ങനെ വസ്തുവിലെ കണങ്ങളുടെ ശരാശരി ഗതികോര്‍ജ്ജം (kinetic energy) കൂടുന്നു. അങ്ങനെ ആ വസ്തു ചൂടാവുന്നു. റേഡിയേഷന്‍ വീഴുമ്പോ ചൂടാവുന്ന പ്രക്രിയയും ചൂടാവുന്ന വസ്തു റേഡിയേഷന്‍ പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന പ്രക്രിയയും അടിസ്ഥാനപരമായി വിപരീതദിശകളില്‍ നടക്കുന്ന ഒരേ പ്രക്രിയ ആണെന്ന് മനസിലായല്ലോ. ഓരോ വസ്തുവിലും ഈ പ്രക്രിയ വ്യത്യസ്ഥ അളവിലാണ് നടക്കുന്നത്. ഗ്ലാസ്സ് പോലുള്ള വസ്തുക്കളില്‍ ഈ റേഡിയേഷന്‍-ചൂട് പിടിക്കല്‍-റേഡിയേഷന്‍ ചക്രം അത്ര ഗണ്യമല്ല. അതുകൊണ്ടാണ് പ്രകാശം ഉള്‍പ്പെടെയുള്ള റേഡിയേഷനുകള്‍ അതിലൂടെ കടന്ന്‍ പോകുന്നത്. (ഇതേ കാരണം കൊണ്ടാണ് ഗ്ലാസ് നമ്മുടെ ജനാലകളില്‍ ഉപയോഗിക്കാന്‍ കഴിയുന്നത്. അല്ലായിരുന്നെങ്കില്‍ ജനല്‍ ചൂടായി റേഡിയേഷന്‍ പുറത്തുവിട്ട് മുറിയും ചൂട് പിടിപ്പിച്ചേനെ). ലോഹങ്ങള്‍ പോലുള്ള വസ്തുക്കള്‍ റേഡിയേഷന്‍ കടത്തിവിടുന്നതിന് പകരം പ്രതിഫലിപ്പിക്കുകയാണ് (reflect) ചെയ്യുന്നത്. അവയും വളരെ കുറച്ചു മാത്രമേ ആഗിരണം ചെയ്യാറുള്ളൂ. പക്ഷേ കരി പോലുള്ള വസ്തുക്കള്‍ അവയില്‍ വീഴുന്ന ഏതാണ്ട് മുഴുവന്‍ റേഡിയേഷനും ആഗിരണം ചെയ്യാന്‍ കഴിവുള്ളവയാണ്. അതുകൊണ്ട് കരി ഒരു ബ്ലാക് ബോഡി ആണെന്ന്‍ പറയാം. അതായത്, തന്നിലേക്ക് വീഴുന്ന എല്ലാ വികിരണങ്ങളെയും ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന വസ്തുക്കളെയാണ് ബ്ലാക് ബോഡി എന്ന്‍ വിളിക്കുന്നത്Footnote-2. ആഗിരണവും വികിരണവും അടിസ്ഥാനപരമായി ഒരേ പ്രക്രിയ ആയതിനാല്‍ നല്ല ആഗിരണശേഷി ഉള്ള വസ്തുവിന് അത്ര തന്നെ നല്ല വികിരണശേഷിയും ഉണ്ടാവും. സാധാരണഗതിയില്‍ എല്ലാ വസ്തുക്കളും ഏറിയോ കുറഞ്ഞോ ഒരു ബ്ലാക് ബോഡിയുടെ സ്വഭാവം കാണിക്കുന്നുണ്ട്. ചൂടുള്ള ഒരു വസ്തുവില്‍ നിന്നും വരുന്ന വികിരണങ്ങളെയാണ് ബ്ലാക് ബോഡി റേഡിയേഷന്‍ എന്ന്‍ വിളിക്കുന്നത്.

ഈ പ്രതിഭാസത്തെക്കുറിച്ച് ഏറ്റവും ആദ്യം ശാസ്ത്രലോകം മനസിലാക്കിയത് ബ്ലാക് ബോഡി റേഡിയേഷന്റെ ഊര്‍ജം അത് പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന വസ്തുവിന്റെ താപനിലയ്ക്ക് ആനുപാതികമായിരിക്കും എന്നാണ്. നമുക്ക് ഊഹിക്കാവുന്ന പോലെ, കൂടുതല്‍ ചൂടുള്ള വസ്തുക്കള്‍ കൂടുതല്‍ ഊര്‍ജം പുറപ്പെടുവിക്കും എന്നര്‍ത്ഥം. ഇതിനെ സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് സൂചിപ്പിച്ചാല്‍.
E α T4
അതായത് താപനില രണ്ടുമടങ്ങായാല്‍ പുറത്തുവരുന്ന ഊര്‍ജം 16 (24) മടങ്ങ് ആകും. ഇത് ബ്ലാക് ബോഡിയില്‍ നിന്ന്‍ വരുന്ന മൊത്തം ഊര്‍ജത്തിന്റെ കാര്യമാണ് പറഞ്ഞത്. ഇനി ഈ വികിരണങ്ങളില്‍ ഏതൊക്കെ wavelength ഉള്ള വികിരണങ്ങള്‍ ഉണ്ടെന്നും അവ ഓരോന്നും ഏതൊക്കെ അളവില്‍ ഉണ്ടെന്നും പരിശോധിച്ചു നോക്കാം. ഒരു ഗ്രാഫില്‍ നമ്മള്‍ x-axis ല്‍ wavelength എടുക്കുന്നു. എന്നിട്ട് ഒരു പ്രത്യേക താപനിലയിലുള്ള ഒരു ബ്ലാക് ബോഡിയില്‍ നിന്ന്‍ വരുന്ന വികിരണങ്ങളില്‍ ഓരോ wavelength-ഉം പ്രത്യേകം പരിശോധിച്ചു അവ ഓരോന്നും എത്രയെത്ര അളവില്‍ ഉണ്ടെന്ന് y-axis ല്‍ അടയാളപ്പെടുത്തുന്നു എന്നിരിക്കട്ടെ. താഴെ കാണുന്ന രൂപത്തിലുള്ള ഒരു curve ആണ് നമുക്ക് കിട്ടുക. 
അതായത് എല്ലാ ഫ്രീക്വെന്‍സി ഉള്ള റേഡിയേഷനുകളും ഒരേ അളവിലല്ല പുറത്തുവരുന്നത്. ചിത്രത്തില്‍ 2000 nm-ല്‍ താഴെ ഒരു പ്രത്യേക wavelength ഉള്ള റേഡിയേഷന്‍ ആണ് ഏറ്റവും കൂടുതല്‍ പുറത്തുവരുന്നത്. ഇതാണ് ഈ റേഡിയേഷന്‍ കര്‍വിന്‍റെ ഉച്ചം. മറ്റ് റേഡിയേഷനുകള്‍ ഈ peak wavelength-നേക്കാള്‍ എത്രത്തോളം wavelength കൂടിയതോ കുറഞ്ഞതോ ആണോ അത്രത്തോളം കുറഞ്ഞ അളവിലാണ് പുറത്തുവരുന്നത്.
ഇനി ഇതേ വസ്തുവിനെ പല പല താപനിലയില്‍ നിര്‍ത്തി ഇതേ ഗ്രാഫ് നമ്മള്‍ വരക്കുന്നു എങ്കില്‍ താഴെ കാണുന്നപോലെ ആയിരിയ്ക്കും കിട്ടുക. 

എല്ലാ താപനിലയിലും ഗ്രാഫിന്റെ രൂപം ഒരുപോലെ ആണെങ്കിലും താപനില കൂടും തോറും peak wavelength കുറഞ്ഞുവരുന്നതായി കാണാം. അതായത് ചൂട് കൂടുംതോറും വസ്തു കുറഞ്ഞ തരംഗദൈര്‍ഘ്യമുള്ള (അല്ലെങ്കില്‍ കൂടിയ ഫ്രീക്വന്‍സി ഉള്ള) വികിരണം പുറപ്പെടുവിക്കാന്‍ കൂടുതലായി ശ്രമിക്കും. ഇത് നമുക്ക് നേരിട്ടു മനസിലാക്കാന്‍ കഴിയുന്ന ഒരു കാര്യമാണ്. ഒരു ഇരുമ്പ് കഷണം എടുത്ത് ചൂടാക്കിയാല്‍ ചൂട് കൂടുംതോറും അതിന്റെ നിറം മാറി വരുന്നത് കാണാം. ഇരുമ്പ് കഷണം ചൂടാകുമ്പോള്‍ ആദ്യം ചുവക്കുകയും പിന്നീട് ഓറഞ്ച്, മഞ്ഞ നിറങ്ങളിലേക്ക് മാറുന്നതും ഈ peak wavelength-ല്‍ വരുന്ന കുറവാണ് കാണിക്കുന്നത്Footnote-3.

നമ്മള്‍ കണ്ട ഗ്രാഫിന്റെ ഒരു ബെല്‍ കമിഴ്ത്തി വെച്ചപോലത്തെ ഈ രൂപമാണ് (ഇടത്ത് നിന്ന്‍ വലത്തേയ്ക്ക് പോകും തോറും കൂടി വന്ന്‍, ഒരു peak-ല്‍ എത്തി പിന്നെ അവിടന്ന്‍ വീണ്ടും കുറയുന്ന രൂപത്തെ പൊതുവേ bell shaped curve എന്ന്‍ വിളിക്കാറുണ്ട്) ശാസ്ത്രലോകത്തെ വട്ടം ചുറ്റിച്ചത്. എത്രയൊക്കെ ശ്രമിച്ചിട്ടും അന്നുവരെ അറിയപ്പെട്ട സിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ ഒന്നും ഉപയോഗിച്ച് ഇത് പൂര്‍ണമായി വിശദീകരിക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞില്ല. പല പ്രഗത്ഭരായ ആളുകളും സിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ അവതരിപ്പിച്ചു എങ്കിലും പരീക്ഷണഫലങ്ങളുമായി പൂര്‍ണമായി ഒത്തുപോകുന്ന ഒരു ഗ്രാഫ് പ്രവചിക്കാന്‍ ആര്‍ക്കും കഴിഞ്ഞില്ല.

അങ്ങനെയാണ് 1900-ല്‍ മാക്സ് പ്ലാങ്ക് ഒരു സിദ്ധാന്തവുമായി വരുന്നത്. ഒരു വസ്തുവിലെ ആറ്റങ്ങള്‍ക്കും തന്‍മാത്രകള്‍ക്കും അങ്ങനെ തോന്നിയപ്പോലെ vibrate ചെയ്യാന്‍ കഴിയില്ല എന്നും, ചില നിശ്ചിത ഫ്രീക്വന്‍സികളില്‍ മാത്രമേ അവ vibrate ചെയ്യൂ എന്നും അദ്ദേഹം പറഞ്ഞു. ഇതുപോലെ വികിരണം തുടര്‍ച്ചയായി പ്രവഹിക്കുകയല്ല മറിച്ച് അവ ഒന്നിടവിട്ട പാക്കറ്റുകള്‍ ആയിട്ടാണ് പുറപ്പെടുവിക്കപ്പെടുകയോ ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുകയോ ചെയ്യുന്നത് എന്നും. ഇസ്തിരിപ്പെട്ടി ചൂടാക്കാന്‍ വെച്ചിട്ട് അതിനടുത്തേക്ക് കൈ കൊണ്ടുചെന്നാല്‍ ചൂട് കൈയില്‍ തട്ടുന്ന കാര്യം നേരത്തേ പറഞ്ഞല്ലോ. പ്ലാങ്കിന്റെ സിദ്ധാന്തം അനുസരിച്ച് ഈ ചൂട് നേരിട്ട് തുടര്‍ച്ചയായി കൈയിലേക്ക് ഒഴുകി വരികയല്ല, മറിച്ച് അത് ഒന്നിടവിട്ട 'ചൂടിന്റെ പാക്കറ്റുകള്‍' ആയിട്ടാണ് കൈയില്‍ വന്ന്‍ തട്ടുന്നത് എന്നര്‍ത്ഥം. ഇതിനെ സാങ്കേതികഭാഷയില്‍ ഊര്‍ജം continuous അല്ല, discrete ആണ് എന്ന്‍ പറയും. കടയില്‍ നിന്നും എണ്ണ വാങ്ങുന്നതും മുട്ട വാങ്ങുന്നതും തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസം ആലോചിച്ചാല്‍ മതി. എണ്ണ നിങ്ങള്‍ക്ക് ഇഷ്ടമുള്ള അളവില്‍ വാങ്ങാം. ഒരു ലിറ്റര്‍, രണ്ട് ലിറ്റര്‍, ഒന്നര ലിറ്റര്‍, ഒന്നര ലിറ്ററും പിന്നെ ഒരല്‍പ്പവും കൂടി.... എന്നിങ്ങനെ continuous ആയ അളവില്‍ നിങ്ങള്‍ക്കത് വാങ്ങാം. എന്നാല്‍ മുട്ട ഒന്ന്‍, രണ്ട്, മൂന്ന്‍... എന്നിങ്ങനെ discrete അളവിലേ വാങ്ങാന്‍ കഴിയൂ. ഒന്നര മുട്ടയോ ഒന്നേമുക്കാല്‍ മുട്ടയോ വാങ്ങാന്‍ കഴിയില്ലല്ലോ. ഇതുപോലെ ക്വാണ്ടം ലോകത്തെ ഊര്‍ജകൈമാറ്റം discrete ഊര്‍ജപാക്കറ്റുകളുടെ രൂപത്തില്‍ മാത്രമേ  നടക്കൂ. ഇത്തരം ഒരു പാക്കറ്റിനെയാണ് ക്വാണ്ടം എന്ന്‍ വിളിക്കുന്നത്. ഈ കാഴ്ചപ്പാടില്‍ അദ്ദേഹം രൂപീകരിച്ച സമവാക്യങ്ങള്‍ പ്രവചിച്ച ബ്ലാക് ബോഡി റേഡിയേഷന്‍ കര്‍വ് പരീക്ഷണങ്ങള്‍ അനുസരിച്ചുള്ള കര്‍വുമായി കൃത്യമായി ഒത്തുപോയി. അതായത് ബ്ലാക് ബോഡി കര്‍വ് എന്ന തലവേദന കൃത്യമായി വിശദീകരിക്കാന്‍ പ്ലാങ്കിന്റെ സമവാക്യങ്ങള്‍ക്ക് കഴിഞ്ഞു. പ്ലാങ്കിന്റെ ഈ സിദ്ധാന്തമാണ് ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം (Quantum theory) എന്ന്‍ വിളിക്കപ്പെട്ടത്.

തുടക്കത്തില്‍ ഈ സിദ്ധാന്തത്തെ എല്ലാവരും വെറുമൊരു ട്രിക്ക് ആയിട്ടാണ് കണ്ടത്. കാരണം അതിന്റെ അടിസ്ഥാന സങ്കല്‍പ്പങ്ങള്‍ ഭൌതികലോകത്തെ കുറിച്ചുള്ള അന്നത്തെ കാഴ്ചപ്പാട് വെച്ചു നോക്കുമ്പോള്‍ വെറും ഫിക്ഷന്‍ ആയിരുന്നു. ബ്ലാക് ബോഡി തലവേദനയ്ക്കുള്ള ഒരു താത്കാലിക മരുന്ന്‍ മാത്രമായി ഇതിനെ കണക്കാക്കപ്പെട്ടു, വെറുമൊരു technical fix. തന്റെ സിദ്ധാന്തം ഒരിക്കല്‍ തെറ്റാണെന്ന് തെളിയിക്കപ്പെടും എന്ന്‍ പ്ലാങ്ക് പോലും കരുതിയിരുന്നു. നിങ്ങളുടെ കൈയില്‍ കോണ്‍ക്രീറ്റില്‍ ഉണ്ടാക്കിയ ഒരു സമചതുരക്കട്ട (ക്യൂബ്) ഉണ്ടെന്നിരിക്കട്ടെ. ഒരാള്‍ ഒരു ഉളിയും ചുറ്റികയും കൈയില്‍ തന്നിട്ട് ആ ക്യൂബിനെ ഒന്ന്‍ പൊട്ടിക്കാന്‍ പറയുന്നു. പൊട്ടിക്കാന്‍ പോകുമ്പോള്‍ നിങ്ങള്‍ പ്രതീക്ഷിക്കുന്ന റിസള്‍ട്ട് എന്തായിരിക്കും? നിങ്ങള്‍ ഉളി വെച്ചു പൊട്ടിക്കുന്നിടത്തുനിന്നും ഒരു ഭാഗം അടര്‍ന്ന് വീഴുന്നു ഒപ്പം പല വലിപ്പത്തിലുള്ള കുറെ ചെറിയ ചെറിയ കഷണങ്ങളും ചിതറുന്നു, ല്ലേ? പക്ഷേ നിങ്ങള്‍ ഉളി പ്രയോഗിക്കുമ്പോള്‍ ആ ക്യൂബ് മൊത്തത്തില്‍ ഒരേ വലിപ്പത്തിലുള്ള അസംഖ്യം കുഞ്ഞ് ക്യൂബുകളായി ചിതറുന്നു എങ്കിലോ? അവയില്‍ ഓരോ ക്യൂബും പിന്നീട് പൊട്ടിക്കാന്‍ കഴിയാത്തവയാണ് എങ്കിലോ? അത്ഭുതം എന്നല്ലാതെ മറ്റൊന്നും വിശേഷിപ്പിക്കാന്‍ കഴിയില്ല. പറഞ്ഞുവരുമ്പോ ഇതുപോലെ ഒരു അത്ഭുതമാണ് ക്വാണ്ടം തിയറി പറഞ്ഞത്. അതുകൊണ്ടാണ് അതിന്റെ ആവിഷ്കര്‍ത്താവിന് പോലും ആ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ അനന്തരഫലങ്ങളെക്കുറിച്ച് വിശ്വാസം ഇല്ലാതിരുന്നത്.

അവതരിപ്പിക്കപ്പെട്ട ശേഷം അഞ്ച് കൊല്ലത്തോളം ആരും ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തത്തേകുറിച്ച് മിണ്ടിയില്ല, 1905-ല്‍ ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ തന്നെ കുഴയ്ക്കുന്ന ചില പ്രശ്നങ്ങളില്‍ ഈ സിദ്ധാന്തം വീണ്ടും പ്രയോഗിക്കുന്നതുവരെ. അവിടെയും ഈ സിദ്ധാന്തം കൃത്യമായ പ്രവചനങ്ങള്‍ നടത്തി. പിന്നീട് ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ തന്നെ ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവത്തെക്കുറിച്ചുള്ള തന്റെ സിദ്ധാന്തത്തില്‍ പ്രകാശത്തെ സഞ്ചരിക്കുന്ന പ്രകാശ കണങ്ങള്‍ ആയിട്ട് കണക്കാക്കി വിജയിച്ചപ്പോള്‍ പ്ലാങ്കിന്റെ സിദ്ധാന്തം അവഗണിക്കാന്‍ കഴിയാത്ത ഒന്നായി തിരിച്ചറിയപ്പെടുകയായിരുന്നു. തുടരെത്തുടരെ ക്വാണ്ടം തിയറി പല ഭൌതിക പ്രതിഭാസങ്ങളെയും വിശദീകരിക്കുന്നതായുള്ള തെളിവുകള്‍ വന്ന്‍ തുടങ്ങി. ലോകത്തെ കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ കാഴ്ചപ്പാടിനെ പാടെ മാറ്റിമറിച്ച ഒരു വിപ്ലവം തന്നെയായിരുന്നു അത്. 
തുടരും...



Footnotes 
  1. ഇതില്‍ ചൂട് എന്ന്‍ കണക്കാക്കപ്പെടുന്നത് Infra-red റെയ്ഞ്ചിലും (700nm - 1mm wavelength)  'പ്രകാശം' Visible റെയ്ഞ്ചിലും (390nm - 700 nm wavelength) ഉള്ള ഇലക്ട്രോമാഗ്നെറ്റിക് റേഡിയേഷന്‍ തന്നെയാണ്. സൂര്യപ്രകാശത്തിലുള്ള ഇന്‍ഫ്രാ റെഡ് വികിരണങ്ങളാണ് ഭൂമിയെ ചൂട് പിടിപ്പിക്കുന്നതില്‍ 50% സംഭാവനയും നല്‍കുന്നത്  എന്നതിനാല്‍ അതിനെ heat radiation  എന്ന്‍ വിളിക്കുന്നു എന്നേയുള്ളൂ. സാങ്കേതികമായി, എല്ലാ wavelength റെയ്ഞ്ചിലുള്ള വികിരണങ്ങള്‍ക്കും ചൂടുപിടിപ്പിക്കാനുള്ള കഴിവുണ്ട്.
  2. ബ്ലാക് ബോഡി എന്നത് ഒരു ideal concept മാത്രമാണ്. വിളക്കുകരി, ഗ്രാഫൈറ്റ് പോലുള്ള വസ്തുക്കള്‍ അവയിലേക്ക് വീഴുന്നതിന്റെ 95%-ല്‍ കൂടുതല്‍ വികിരണങ്ങളെയും ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതുകൊണ്ട്  പ്രായോഗികമായി അവയെ ബ്ലാക് ബോഡി എന്ന്‍ കണക്കാക്കുന്നുവെന്നേ ഉള്ളൂ. 100% perfect black bodies do not exist. 
  3. കേവല പൂജ്യത്തിനെക്കാള്‍ (0 K) താപനിലയുള്ള എല്ലാ വസ്തുക്കളും റേഡിയേഷന്‍ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നുണ്ട്. സാധാരണ അന്തരീക്ഷ താപനിലയില്‍ ഇരിക്കുന്ന വസ്തുക്കള്‍ ഇന്‍ഫ്രാ റെഡ് റെയ്ഞ്ചിലാണ് വികിരണം പുറത്തുവിടുന്നത്. നമ്മുടെ ശരീരം പോലും സെക്കന്‍റില്‍ ഏതാണ്ട് 100 W ഊര്‍ജം ഇങ്ങനെ പുറത്തുവിടുന്നുണ്ട്.  390 മുതല്‍ 700 വരെ നാനോമീറ്റര്‍ wavelength range-ല്‍ വികിരണം പുറത്തുവന്നാല്‍ മാത്രമേ മാത്രമേ ചൂടായ വസ്തുവില്‍ നിന്നും 'പ്രകാശം' വരുന്നതായി കാണപ്പെടൂ. 

1 comment: