ഷ്രോഡിങ്ങറുടെ പൂച്ച: ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിലെ ഒരു ചിന്താപരീക്ഷണം - ചാഡ് ഓര്‍സല്‍

മുഴുവന്‍ പാഠഭാഗം കാണുക: http://ed.ted.com/lessons/schrodinger-s-cat-a-thought-experiment-in-quantum-mechanics-chad-orzel
ആസ്ത്രിയന്‍ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ എര്‍വിന്‍ ഷ്രോഡിങ്ങര്‍, ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ ഉപക്ഞാതാക്കളില്‍ ഒരാള്‍, ഈ പ്രശസ്തമായ ഈ പ്രശ്നം ഉന്നയിച്ചു: ഒരു പൂച്ചയെ എല്ലാവശവും അടച്ച ഒരു പെട്ടിയില്‍ അടുത്ത ഒരു മണിക്കൂരുകള്ക്കുള്ളില്‍ അതിനെ 50% സാധ്യതയോടെ കൊല്ലാന്‍ ശേഷിയുള്ള ഒരു ഉപകരണം സഹിതം അടച്ചാല്‍, ആ സമയം കഴിയുന്ന സമയത്ത് പൂച്ചയുടെ അവസ്ഥ എന്തായിരിക്കും? ചാഡ് ഓര്‍സല്‍ ഈ ചിന്താപരീക്ഷണത്തെപറ്റി വിശദീകരിക്കുന്നു.

ചാഡ് ഓര്‍സല്‍ അവതരിപ്പിക്കുന്ന പാഠം, ആനിമേഷന്‍ ചെയ്തത് അഗോറ്റ വെഗ്സോ.

ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ പ്രാരംഭകറില് ഒരാളാണ് ഓസ്ട്റിയന് ഭൗതികശാസ്ത്റജ്ഞന് ആയ എര്വിന് ഷ്രോഡിങ്ങര്.

പക്ഷേ അദ്ദേഹത്തെ കൂടുതല് പ്രശസ്തനായിരിക്കുന്നത് അദ്ദേഹം ഒരിക്കലും ചെയ്യാത്ത ഒരു കാര്യത്തിന് ആണ്.

പൂച്ച ഉൾപ്പെടുന്ന ഒരു ചിന്താപരീക്ഷണത്തിന്റെ പേരില്.

അദ്ദേഹം ഒരു പൂച്ചയെ എടുത്ത് എല്ലാ വശവും അടച്ച ഒരു പെട്ടിയിലാക്കുന്നതായി സങ്കല്പ്പിച്ചു.

കൂടെ അടുത്ത ഒരു മണിക്കൂറിനുള്ളില് 50% സാധ്യതയോടെ പൂച്ചയെ കൊല്ലാന് ശേഷിയുള്ള ഒരു ഉപകരണവും ഉള്പ്പെടുത്തി.

ആ ഒരു മണിക്കൂറിനു ശേഷം, അദ്ദേഹം ചോദിച്ചു, "എന്താണ് ആ പൂച്ചയുടെ അവസ്ഥ?"

സാമാന്യബോധം ഉപയോഗിച്ച് ചിന്തിക്കുകയാണെങ്കില് ആ പൂച്ച ഒന്നുകില് ജീവിച്ചിരിക്കുന്നുണ്ടാവാം അല്ലെങ്കില് മരിച്ചിട്ടുണ്ടാവാം.

പക്ഷേ ഷ്രോഡിങ്ങര് ശ്രദ്ധയില് പെടുത്തിയത്, ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് പ്രകാരം,

ആ പെട്ടി തുറക്കുന്നതിന് തൊട്ടുമുന്നേയുള്ള നിമിഷം, പൂച്ച പകുതി മരിച്ചും ജീവിച്ചും ഇരിക്കുന്ന അവസ്ഥയില് ആയിരിക്കും,

ഒരേ സമയം തന്നെ.

പെട്ടി തുറന്ന സമയത്ത് മാത്രമാണ് നമ്മള് ഒരു നിശ്ചിതമായ അവസ്ഥ കാണുന്നത്.

അതുവരെ പൂച്ച സംഭവ്യതയുടെ ഒരു മൂടുപടത്തിലാണ്,

പകുതി ഒന്നും പകുതി വേറൊന്നും.

ഇത് യുക്തിഹീനമായി തോന്നും, അതുതന്നെ ആണ് ഷ്രോഡിങ്ങറുടെ വാദവും.

ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് തത്വശാസ്ത്രത്തിന് നിരക്കാത്തതായി കണ്ടെത്തി,

അതുകൊണ്ടുതന്നെ അദ്ദേഹം ഉണ്ടാക്കാന് സഹായിച്ച സിദ്ധാന്തത്തെ അദ്ദേഹം ഉപേക്ഷിക്കുകയും,

ജീവശാസ്ത്ര ലേഖങ്ങള് എഴുതുന്നതില് ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുകയും ചെയ്തു.

യുക്തിഹീനമായി തോന്നുമെങ്കിലും ഷ്രോഡിങ്ങറുടെ പൂച്ച യാഥാര്ത്ഥ്യമാണ് .

വാസ്തവത്തില്, അത് അത്യന്താപേക്ഷികവുമാണ്.

ക്വാണ്ടം വസ്തുക്കള്ക്ക് രണ്ട് അവസ്ഥകളില് ഒരേ സമയം നിലനില്ക്കാന് കഴിഞ്ഞിരുന്നില്ലെങ്കില്,

നിങ്ങള് ഇതു കാണാന് ഉപയോഗിക്കുന്ന കമ്പ്യൂട്ടര് ഉണ്ടാവുമായിരുന്നില്ല.

സൂപ്പര്പൊസിഷന് എന്ന ക്വാണ്ടം പ്രതിഭാസം

എല്ലാത്തിന്റെയും കണികാതരംഗ ദ്വൈതാവസ്ഥകളുടെ അനന്തരഫലമാണ്.

ഒരു വസ്തുവിന് തരംഗദൈര്ഘ്യം ഉണ്ടാവുന്നതിന്,

അത് ഒരു കുറച്ച് സ്ഥലപ്രദേശത്ത് വ്യാപിച്ച് നിലകൊള്ളണം,

അതായത് അത് പല സ്ഥാനങ്ങളില് ഒരേസമയം സ്ഥിതി ചെയ്യണം.

വളരെ ചെറിയ പ്രദേശത്ത് ഒതുങ്ങിയിരിക്കുന്ന ഒരു വസ്തുവിന്റെ തരംഗദൈര്ഘ്യം

വ്യക്തമായി നിര്വചിക്കാന് പറ്റില്ലെങ്കില്ക്കൂടി.

അത് പല തരംഗദൈര്ഘ്യങ്ങളോടെ ഒരേസമയം നിലകൊള്ളുന്നു.

ഇത്തരം തരംഗസ്വഭാവം നിത്യജീവിതത്തില് കാണുന്ന വസ്തുക്കളില് നാം കാണാറില്ല,

എന്തുകൊണ്ടെന്നാല് ആക്കം കൂടുന്നതിന് അനുസരിച്ച് തരംഗദൈര്ഘ്യം കുറയുന്നു.

ഒരു പൂച്ച താരതമ്യേന വലുതും ഭാരമേറിയതുമാണ്.

നമ്മള് ഒരു ആറ്റം എടുത്ത് അതിനെ സൗരയൂഥത്തിന്റെ വലിപ്പത്തിലേക്ക് വലുതാക്കിയാല്,

ഒരു ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനെ പേടിച്ച് ഓടുന്ന ഒരു പൂച്ചയുടെ തരംഗദൈര്ഘ്യം

സൗരയൂഥത്തിലെ ഒരു ആറ്റത്തോളം ചെറൂതായിരിക്കും.

അത് അളക്കാൻ കഴിയുന്നതിനേക്കാള് വളരെ ചെറുതാണ്,
അതുകൊണ്ട് ഒരിക്കലും നാം പൂച്ചയില് തരംഗസ്വഭാവം കാണില്ല.

പക്ഷേ, ഇലക്ട്രോണിനെപ്പോലുള്ള ഒരു ചെറിയ കണികയ്ക്ക്,

അതിന്റെ ദ്വൈതസ്വഭാവത്തിന്റെ നാടകീയമായ തെളീവു പ്രകടിപ്പിക്കാന് കഴിയും.

ഒരു മറ കൊണ്ട് വേര്തിരിക്കപ്പെട്ട രണ്ട് നേര്ത്ത വിടവുകള്ക്ക് നേരെ നാം ഓരോരോ ഇലക്ട്രോണുകളായി തൊടുത്തുവിട്ടാല്,

ആ ഇലക്ട്രോണിനെ മറുവശത്ത് ഒരു നിശ്ചിതസ്ഥാനത്ത് ഒരു പ്രത്യേകസമയത്ത് കണ്ടെത്താം,

ഒരു കണിക പോലെ.

പക്ഷേ നിങ്ങള് ഈ പരീക്ഷണം പലതവണ ആവര്ത്തിച്ചാല്,

ഒരോ നിരീക്ഷണഫലങ്ങളും പ്രത്യേകം ശ്രദ്ധിച്ചാല്,

ഒരു തരംഗസ്വഭാവം പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന ക്രമം നിങ്ങള്ക്ക് കണ്ടെത്താനാവും:

ഒരു കൂട്ടം വരകള് - ധാരാളം ഇലക്ട്രോണുകള് ഉള്ള സ്ഥലങ്ങള്

ഒന്നുമില്ലാത്ത സ്ഥലങ്ങളാല് വേര്തിരിക്കപ്പെട്ട് കിടക്കുന്നതായി കാണാം.

കീറുകളില് ഒന്ന് അടച്ച് വച്ചാല് ഈ വരകള് അപ്രത്യക്ഷമാവുന്നത് കാണാം.

ഒരേസമയം ഓരോ ഇലക്ട്രോണുകളും രണ്ടു കീറുകളില് കൂടിയും സഞ്ചരിക്കുന്നു

എന്താണിത് കാണിക്കുന്നത്?

ഒരു ഇലക്ട്രോണ് ഇടത്തോ വലത്തോ പോവണമെന്ന് തീരുമാനിക്കുന്നില്ല

പക്ഷേ അത് ഇടതു-വലതു ഭഗങ്ങളിലൂടെ ഒരേസമയം കടക്കുന്നു.

നൂതന സങ്കേതികവിദ്യകളുടെ ആവിര്ഭാവത്തിന് ഈ അവസ്ഥകളുടെ സൂപ്പര്പൊസിഷന് കാരണമായി.

ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസ്സിന് സമീപം സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന ഇലക്ട്രോണ് ഒരു തരംഗം പോലുള്ള ഓര്ബിറ്റില് വ്യാപരിച്ചു കിടക്കുന്നു.

രണ്ട് ആറ്റങ്ങളെ അടുത്തടുത്ത് കൊണ്ടുവന്നാല്,

ഇലക്ട്രോണുകള്ക്ക് ഒരാറ്റം തിരഞ്ഞെടുക്കേണ്ടിവരുന്നില്ല,

അവയ്ക്ക് അത് പങ്കുവയ്ക്കാം.

ഇത്തരത്തില് ആണ് രാസബന്ധങ്ങള് ഉണ്ടാവുന്നത്.

ഒരു തന്മാത്രയിലെ ഇലക്ട്രോണ് ആറ്റം Aയിലോ Bയിലോ അല്ല, A+Bയില് ആണ്.

നിങ്ങള് ഇനിയും ആറ്റങ്ങള് ചേര്ത്താല് ഇലക്ട്രോണുകള് കൂടുതല് വ്യാപിച്ച് കിടക്കും.

അവ ധാരാളം ആറ്റങ്ങള്ക്കിടയില് പങ്കുവയ്ക്കപ്പെട്ട് നിലകൊള്ളും.

ഒരു ഖരപദാര്ത്ഥത്തിലെ ഇലക്ട്രോണൂകള് ഒരു പ്രത്യേക ആറ്റവുമായി ബന്ധനത്തില് കിടക്കുന്നില്ല

പക്ഷേ വലിയൊരു പ്രദേശമാകെ വ്യാപിച്ച് കൊണ്ട് എല്ലാ ആറ്റങ്ങളുമായും പങ്കുവയ്ക്കപ്പെട്ടരീതിയില് സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നു.

ഈ അവസ്ഥകളുടെ വന്തോതിലുള്ള സൂപ്പര്പൊസിഷന്

ഇലക്ടോണുകള് എങ്ങിനെ വസ്തുവില്ക്കൂടി സഞ്ചരിക്കുന്നു അത് തീരുമാനിക്കുന്നു,

അത് ഒരു ചാലകമോ രോധകമോ അര്ധചാലകമോ ആയിക്കൊള്ളട്ടെ.

ഇലക്ടോണൂകള് എപ്രകാരമാണ് പങ്കുവയ്ക്കപ്പെടുന്നത് എന്നു മനസ്സിലാക്കുന്നത്

നമ്മെ സിലിക്കണ് പോലുള്ള അര്ദ്ധചാലകങ്ങളുടെ സ്വഭാവം സൂക്ഷ്മമായി

നിയന്ത്രിക്കാന് സഹായിക്കുന്നു.

വിവിധതരം അര്ദ്ധചാലകങ്ങള് യഥാവിധി സംയോജിപ്പിച്ചാല്

നമുക്ക് വളരെ ചെറിയ ദശലക്ഷക്കണക്കിന് ട്രാന്സിസ്ടറുകള്

ഒരു കമ്പ്യൂട്ടര് ചിപ്പില് നിര്മിക്കാന് കഴിയും.

അത്തരം ചിപ്പുകളും അവയിലെ വ്യാപിച്ച് കിടക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളും

നിങ്ങള് ഈ വീഡിയോ കാണാന് ഉപയോഗിക്കുന്ന കമ്പ്യൂട്ടറിന്റെ പ്രവര്ത്തനത്തിന് അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്.

പൂച്ചകളുടെ വീഡിയോചിത്രങ്ങള് പങ്കുവയ്ക്കാനാണ് ഇന്റെര്നെറ്റ് നിലകൊള്ളൂന്നത് എന്നാണ് ഒരു പഴയ തമാശ.

വളരെ അഗാധതലത്തിലെങ്കിലും ഇന്റർനെറ്റ് അതിന്റെ നിലനില്പ്പിന്

ഒരു ആസ്ത്രിയന് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനോടും അദ്ദേഹത്തിന്റെ ഭാവനാസൃഷ്ടിയായ പൂച്ചയ്ക്കും കടപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.