আজ আমরা "আল্ট্রাভায়োলেট বিপর্যয়" এর মত একটি ধারণার সারমর্ম সম্পর্কে কথা বলব: কেন এই প্যারাডক্সটি দেখা দিয়েছে এবং এটি সমাধানের উপায় আছে কিনা।
শাস্ত্রীয় পদার্থবিদ্যা
কোয়ান্টামের আবির্ভাবের আগে, প্রাকৃতিক বিজ্ঞানের জগতে শাস্ত্রীয় পদার্থবিদ্যার আধিপত্য ছিল। অবশ্যই, গণিত সর্বদা প্রধান হিসাবে বিবেচিত হয়েছে। যাইহোক, বীজগণিত এবং জ্যামিতি প্রায়শই ফলিত বিজ্ঞান হিসাবে ব্যবহৃত হয়। ধ্রুপদী পদার্থবিদ্যা অন্বেষণ করে যে দেহগুলি উত্তপ্ত, প্রসারিত এবং আঘাতের সময় কীভাবে আচরণ করে। এটি গতিশক্তি থেকে অভ্যন্তরীণ শক্তির রূপান্তর বর্ণনা করে, কাজ এবং শক্তির মতো ধারণাগুলি সম্পর্কে কথা বলে। এই অঞ্চলেই পদার্থবিদ্যায় অতিবেগুনী বিপর্যয় কীভাবে সৃষ্টি হয়েছিল সেই প্রশ্নের উত্তর।
কিছু সময়ে, এই সমস্ত ঘটনাগুলি এত ভালভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছিল যে মনে হয়েছিল যে আবিষ্কার করার আর কিছুই ছিল না! এটি এমন পর্যায়ে পৌঁছেছে যে প্রতিভাবান যুবকদের গণিতবিদ বা জীববিজ্ঞানীদের কাছে যাওয়ার পরামর্শ দেওয়া হয়েছিল, কারণ সাফল্য কেবল বিজ্ঞানের এই ক্ষেত্রেই সম্ভব। কিন্তু অতিবেগুনী বিপর্যয় এবং তত্ত্বের সাথে অনুশীলনের সামঞ্জস্য এই ধরনের ধারণার ভুল প্রমাণ করেছে।
তাপ বিকিরণ
শাস্ত্রীয় পদার্থবিদ্যা এবং প্যারাডক্স থেকে বঞ্চিত হয়নি।উদাহরণস্বরূপ, তাপীয় বিকিরণ হল ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ডের কোয়ান্টা যা উত্তপ্ত শরীরে উৎপন্ন হয়। অভ্যন্তরীণ শক্তি আলোতে পরিণত হয়। শাস্ত্রীয় পদার্থবিদ্যা অনুসারে, উত্তপ্ত শরীরের বিকিরণ একটি অবিচ্ছিন্ন বর্ণালী, এবং এটির সর্বাধিক তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে: থার্মোমিটারের রিডিং কম, "লাল" সবচেয়ে তীব্র আলো। এখন আমরা সরাসরি যাকে অতিবেগুনি বিপর্যয় বলা হয় তার কাছে যাব।
টার্মিনেটর এবং তাপীয় বিকিরণ
তাপীয় বিকিরণের একটি উদাহরণ হল উত্তপ্ত এবং গলিত ধাতু। টার্মিনেটর ফিল্মে প্রায়ই শিল্প সুবিধা থাকে। মহাকাব্যের সবচেয়ে মর্মস্পর্শী দ্বিতীয় অংশে, লোহার যন্ত্রটি ঢালাই করা লোহার স্নানে ডুবে যায়। আর এই হ্রদ লাল। সুতরাং, এই ছায়া একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রার সাথে ঢালাই লোহার সর্বাধিক বিকিরণের সাথে মিলে যায়। এর মানে হল যে এই ধরনের মান সব থেকে বেশি সম্ভব নয়, কারণ লাল ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে ছোট। এটি মনে রাখার মতো: তরল ধাতু ইনফ্রারেড এবং দৃশ্যমান এবং অতিবেগুনী অঞ্চলে শক্তি বিকিরণ করে। লাল ছাড়া খুব কম ফোটন আছে।
নিখুঁত কালো শরীর
একটি উত্তপ্ত পদার্থের বিকিরণের বর্ণালী শক্তি ঘনত্ব পেতে, কালো দেহের অনুমান ব্যবহার করা হয়। শব্দটি ভীতিকর শোনালেও প্রকৃতপক্ষে এটি পদার্থবিদ্যায় খুবই উপযোগী এবং বাস্তবে এটি তেমন বিরল নয়। সুতরাং, একটি সম্পূর্ণ কালো শরীর এমন একটি বস্তু যা এটিতে পড়ে থাকা বস্তুগুলিকে "মুক্ত" করে না।ফোটন তদুপরি, এর রঙ (বর্ণালী) তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে। একটি সম্পূর্ণ কালো শরীরের একটি মোটামুটি আনুমানিক একটি ঘনক্ষেত্র হবে, যার এক পাশে পুরো চিত্রটির ক্ষেত্রফলের দশ শতাংশেরও কম একটি গর্ত রয়েছে। উদাহরণ: সাধারণ উঁচু ভবনের অ্যাপার্টমেন্টের জানালা। সেজন্য তারা কালো দেখায়।
রেলে-জিন্স
এই সূত্রটি ব্ল্যাক বডির বিকিরণ বর্ণনা করে, শুধুমাত্র ধ্রুপদী পদার্থবিজ্ঞানে উপলব্ধ ডেটার উপর ভিত্তি করে:
-
u(ω, T)=kTω2/π2c3, যেখানে
u হল শক্তির উজ্জ্বলতার বর্ণালী ঘনত্ব, ω হল বিকিরণ কম্পাঙ্ক, kT হল কম্পন শক্তি৷
যদি তরঙ্গদৈর্ঘ্য বড় হয়, তাহলে মানগুলি প্রশংসনীয় এবং পরীক্ষার সাথে ভালভাবে একমত। কিন্তু যত তাড়াতাড়ি আমরা দৃশ্যমান বিকিরণের রেখা অতিক্রম করি এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বর্ণালীর অতিবেগুনী জোনে প্রবেশ করি, শক্তিগুলি অবিশ্বাস্য মানগুলিতে পৌঁছায়। উপরন্তু, শূন্য থেকে অসীম পর্যন্ত কম্পাঙ্কের উপর সূত্রকে একত্রিত করার সময়, একটি অসীম মান পাওয়া যায়! এই তথ্যটি অতিবেগুনী বিপর্যয়ের সারমর্ম প্রকাশ করে: যদি কিছু শরীরকে যথেষ্ট উত্তপ্ত করা হয়, তবে এর শক্তি মহাবিশ্বকে ধ্বংস করার জন্য যথেষ্ট হবে।
প্ল্যাঙ্ক এবং তার কোয়ান্টাম
অনেক বিজ্ঞানী এই প্যারাডক্সের চারপাশে কাজ করার চেষ্টা করেছেন। একটি যুগান্তকারী বিজ্ঞানকে অচলাবস্থা থেকে বের করে এনেছে, অজানার দিকে প্রায় স্বজ্ঞাত পদক্ষেপ। প্লাঙ্কের হাইপোথিসিস অতিবেগুনী বিপর্যয়ের প্যারাডক্স কাটিয়ে উঠতে সাহায্য করেছিল। ব্ল্যাক বডি রেডিয়েশনের ফ্রিকোয়েন্সি ডিস্ট্রিবিউশনের জন্য প্লাঙ্কের সূত্রে ধারণাটি ছিল"কোয়ান্টাম"। বিজ্ঞানী নিজেই এটিকে পার্শ্ববর্তী বিশ্বের সিস্টেমের একটি খুব ছোট একক ক্রিয়া হিসাবে সংজ্ঞায়িত করেছেন। এখন একটি কোয়ান্টাম হল কিছু ভৌত রাশির ক্ষুদ্রতম অবিভাজ্য অংশ।
কোয়ান্টা অনেক আকারে আসে:
- ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড (ফটোন, একটি রংধনু সহ);
- ভেক্টর ক্ষেত্র (গ্লুওন শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া অস্তিত্ব নির্ধারণ করে);
- মধ্যাকর্ষণ ক্ষেত্র (গ্রাভিটন এখনও একটি সম্পূর্ণ অনুমানমূলক কণা, যা গণনায় রয়েছে, তবে এটি এখনও পরীক্ষামূলকভাবে পাওয়া যায়নি);
- হিগস ক্ষেত্র (লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডারে পরীক্ষামূলকভাবে হিগস বোসন আবিষ্কৃত হয়েছিল, এবং এমনকি বিজ্ঞান থেকে অনেক দূরে লোকেরাও এর আবিষ্কারে আনন্দিত হয়েছিল);
- একটি কঠিন দেহের জালির পরমাণুর সিঙ্ক্রোনাস গতি (ফোনন)।
শ্রোডিঞ্জারের বিড়াল এবং ম্যাক্সওয়েলের রাক্ষস
কোয়ান্টাম আবিষ্কারের ফলে অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ পরিণতি হয়েছে: পদার্থবিজ্ঞানের একটি মৌলিকভাবে নতুন শাখা তৈরি করা হয়েছিল। কোয়ান্টাম মেকানিক্স, অপটিক্স, ক্ষেত্র তত্ত্ব বৈজ্ঞানিক আবিষ্কারের বিস্ফোরণ ঘটায়। প্রখ্যাত বিজ্ঞানীরা আইন আবিষ্কার করেছেন বা নতুন করে লিখেছেন। প্রাথমিক কণার সিস্টেমের পরিমাণ নির্ধারণের ঘটনাটি ব্যাখ্যা করতে সাহায্য করেছিল কেন ম্যাক্সওয়েল দানব থাকতে পারে না (আসলে, তিনটি ব্যাখ্যা প্রস্তাব করা হয়েছে)। যাইহোক, ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক নিজেই তার আবিষ্কারের মৌলিক প্রকৃতিকে খুব দীর্ঘ সময়ের জন্য গ্রহণ করেননি। তিনি বিশ্বাস করতেন যে একটি কোয়ান্টাম একটি নির্দিষ্ট চিন্তা প্রকাশ করার একটি সুবিধাজনক গাণিতিক উপায়, কিন্তু আর নয়। তদুপরি, বিজ্ঞানী নতুন পদার্থবিদদের স্কুলে হেসেছিলেন। অতএব, এম. প্ল্যাঙ্ক একটি অমীমাংসিত নিয়ে এসেছিলেন, যেমনটি তার কাছে মনে হয়েছিল, প্যারাডক্সশ্রোডিঞ্জারের বিড়াল সম্পর্কে। দরিদ্র জন্তুটি একই সময়ে জীবিত এবং মৃত উভয়ই ছিল, যা কল্পনা করা অসম্ভব। কিন্তু এমনকি কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের কাঠামোর মধ্যে এই ধরনের কাজের একটি সুস্পষ্ট ব্যাখ্যা রয়েছে এবং তুলনামূলকভাবে তরুণ বিজ্ঞান নিজেই ইতিমধ্যে শক্তি এবং প্রধান শক্তি নিয়ে গ্রহ জুড়ে অগ্রসর হচ্ছে৷
