ක්වොන්ටම් යාන්ත්ර විද්යාව යනු ඉතා කුඩා ප්‍රමාණයට අදාළ භෞතික විද්‍යාවේ ශාඛාවයි. එහි ප්‍රති results ලය වන්නේ භෞතික ලෝකය පිළිබඳ අමුතු නිගමන ලෙස පෙනෙන දේ ය. පරමාණු සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන පරිමාණයෙන්, එදිනෙදා ප්‍රමාණයන් හා වේගයෙන් දේවල් චලනය වන ආකාරය විස්තර කරන සම්භාව්‍ය යාන්ත්‍රිකයේ බොහෝ සමීකරණ ප්‍රයෝජනවත් නොවේ. සම්භාව්‍ය යාන්ත්ර විද්‍යාවේදී, නිශ්චිත වේලාවක නිශ්චිත ස්ථානයක වස්තු පවතී. කෙසේ වෙතත්, ක්වොන්ටම් යාන්ත්ර විද්‍යාවේ දී, වස්තූන් ඒ වෙනුවට පවතින්නේ සම්භාවිතාවයේ; ඔවුන්ට A ලක්ෂ්‍යයේ සිටීමට යම් අවස්ථාවක් තිබේ, B ලක්ෂ්‍යයේ සිටීමට තවත් අවස්ථාවක්.
විප්ලවීය මූලධර්ම තුනක් (Three revolutionary principles)
ක්වොන්ටම් යාන්ත්ර විද්යාව (QM) දශක ගණනාවක් තිස්සේ වර්ධනය වූ අතර එය සම්භාව්‍ය යාන්ත්ර විද්‍යාවේ ගණිතයට පැහැදිලි කළ නොහැකි අත්හදා බැලීම් පිළිබඳ මතභේදාත්මක ගණිතමය පැහැදිලි කිරීම් සමූහයක් ලෙස ආරම්භ විය. එය ආරම්භ වූයේ 20 වන සියවස ආරම්භයේදී ය. ඇල්බට් අයින්ස්ටයින් සිය සාපේක්ෂතාවාදය පිළිබඳ න්‍යාය ප්‍රකාශයට පත් කළ අතර එය භෞතික විද්‍යාවේ වෙනම ගණිත විප්ලවයක් වන අතර එය අධික වේගයෙන් දේවල් චලනය විස්තර කරයි. කෙසේ වෙතත්, සාපේක්ෂතාවාදය මෙන් නොව, QM හි මූලාරම්භය කිසිදු විද්‍යාඥයෙකුට ආරෝපණය කළ නොහැක. 1900 සහ 1930 අතර ක්‍රමයෙන් පිළිගැනීම සහ පර්යේෂණාත්මක සත්‍යාපනය ලබා ගත් විප්ලවවාදී මූලධර්ම තුනක පදනමකට බහු විද්‍යාඥයින්යින් දායක විය. ඒවා නම්:
ආලෝකයේ අංශු : ආලෝකය සමහර විට අංශුවක් ලෙස ක්‍රියා කළ හැකිය. ආලෝකය තරංගයක් ලෙස හැසිරෙන බව පෙන්වන වසර 200 ක අත්හදා බැලීම්වලට පටහැනිව මෙය මුලදී දැඩි විවේචනයට ලක් විය; සන්සුන් විලක මතුපිට රැළි වගේ. ආලෝකය ඒ හා සමානව හැසිරෙන්නේ එය බිත්ති වලින් ඉවතට පැන කොන් වටා නැමී ඇති අතර තරංගයේ ලාංඡන සහ අගල එකතු කිරීමට හෝ අවලංගු කිරීමටය. තරංග ලාංඡන එකතු කිරීමෙන් දීප්තිමත් ආලෝකය ලැබෙන අතර අවලංගු වන තරංග අන්ධකාරය ඇති කරයි. ආලෝක ප්‍රභවයක් විලක මධ්‍යයේ රිද්මයානුකූලව ගිලී ඇති පොල්ලක බෝලයක් ලෙස සිතිය හැකිය . විමෝචනය කරන වර්ණය ලාංඡන අතර දුරට අනුරූප වන අතර එය පන්දුවෙහි රිද්මයේ වේගය අනුව තීරණය වේ.
පදාර්ථයේ තරංග : පදාර්ථයට ද තරංගයක් ලෙස හැසිරිය හැකිය. මෙම කාරණය (ඉලෙක්ට්‍රෝන වැනි) අංශු ලෙස පවතින බව පෙන්වන දළ වශයෙන් වසර 30 ක අත්හදා බැලීම්වලට මෙය ප්‍රතිවිරුද්ධ විය.
ප්‍රමාණාත්මක දේපල? (Quantized properties?)
1900 දී ජර්මානු භෞතික විද්‍යාඥ මැක්ස් ප්ලාන්ක් විසින් රතු-උණුසුම් හා සුදු-උණුසුම් වස්තූන් වන ආලෝක බල්බ සූතිකා වල දීප්තියෙන් වර්ණාවලියට ඉහළින් නිකුත් වන වර්ණ බෙදා හැරීම පැහැදිලි කිරීමට උත්සාහ කළේය. මෙම ව්‍යාප්තිය විස්තර කිරීම සඳහා ඔහු ලබාගත් සමීකරණය පිළිබඳ භෞතික හැඟීමක් ඇති කර ගත් විට, ප්ලෑන්ක් තේරුම් ගත් පරිදි එයින් ඇඟවෙන්නේ ඇතැම් වර්ණවල සංයෝජන (ඒවායින් විශාල සංඛ්‍යාවක් වුවද) විමෝචනය වන බවයි, විශේෂයෙන් යම් මුලික අගයක පූර්ණ සංඛ්‍යා ගුණක වන ඒවාය. කෙසේ හෝ වර්ණ ප්‍රමාණනය විය! මෙය අනපේක්ෂිත වූයේ ආලෝකය තරංගයක් ලෙස ක්‍රියා කිරීමට වටහාගෙන ඇති නිසාය, එයින් අදහස් කරන්නේ වර්ණයේ අගයන් අඛණ්ඩ වර්ණාවලියක් විය යුතු බවයි. පරමාණු තහනම් කළ හැකි දේ මෙම සම්පූර්ණ සංඛ්‍යා ගුණකයන් අතර වර්ණ නිපදවීමෙන්? මෙය කොතරම් අමුතු දෙයක් ලෙස පෙනුනද, ප්‍රමාණකරණය ගණිතමය උපක්‍රමයකට වඩා වැඩි දෙයක් ලෙස ප්ලෑන්ක් සැලකීය. හෙල්ජ් ක්‍රාග් 2000 දී භෞතික විද්‍යා ලෝක සඟරාවේ " මැක්ස් ප්ලෑන්ක්, අකමැත්තෙන් යුත් විප්ලවවාදියා " යන ලිපියට අනුව, " 1900 දෙසැම්බරයේ භෞතික විද්‍යාවේ විප්ලවයක් සිදු වූයේ නම්, කිසිවෙකු එය නොදකින බවක් පෙනෙන්නට තිබුණි. ප්ලෑන්ක් ද ඊට වෙනස් නොවේ ..."
ප්ලෑන්ක්ගේ සමීකරණයේ ද QM හි අනාගත සංවර්ධනය සඳහා පසුකාලීනව ඉතා වැදගත් වන සංඛ්‍යාවක් අඩංගු විය; අද එය "ප්ලාන්ක්ගේ නියත" ලෙස හැඳින්වේ.
1800 ගණන්වල මුල් භාගයේ සිට වර්ණාවලීක්ෂ විද්යාව මගින් විවිධ මූලද්‍රව්‍යයන් “වර්ණාවලි රේඛා” යනුවෙන් හැඳින්වෙන ආලෝකයේ නිශ්චිත වර්ණ විමෝචනය කර අවශෝෂණය කර ගන්නා බව පෙන්වා දී ඇත. වර්ණාවලීක්ෂය යනු තාරකා වැනි වස්තූන්හි අඩංගු මූලද්‍රව්‍ය තීරණය කිරීම සඳහා විශ්වාසදායක ක්‍රමවේදයක් වුවද, සෑම මූලද්‍රව්‍යයක්ම එම නිශ්චිත රේඛා මුලින් ලබා දුන්නේ මන්ද යන්න පිළිබඳව විද්‍යා scientists යින් ව්‍යාකූල විය. 1888 දී ජොහැන්නස් රයිඩ්බර්ග් විසින් හයිඩ්‍රජන් විමෝචනය කරන වර්ණාවලි රේඛා විස්තර කරන සමීකරණයක් ලබා ගත් නමුත් සමීකරණය ක්‍රියාත්මක වූයේ මන්දැයි කිසිවෙකුට පැහැදිලි කළ නොහැකි විය. 1913 දී නීල්ස් බෝර් විසින් අර්නස්ට් රදර්ෆර්ඩ්ගේ 1911 “ග්‍රහලෝක” පරමාණුවේ ආකෘතියට ප්ලෑන්ක්ගේ ප්‍රමාණාත්මක උපකල්පනය යොදා ගත් විට ඉලෙක්ට්‍රෝන න්‍යෂ්ටිය වටා කක්ෂගත වී සූර්යයා වටා කක්ෂගත වන ආකාරයටම එය වෙනස් විය. අනුවභෞතික විද්යාව 2000 (කොලරාඩෝ විශ්ව විද්‍යාලයේ වෙබ් අඩවියකි), බෝර් යෝජනා කළේ ඉලෙක්ට්‍රෝන පරමාණුවක න්‍යෂ්ටිය වටා “විශේෂ” කක්ෂවලට සීමා වන බවයි. ඒවාට විශේෂ කක්ෂ අතර "පනින්න" හැකි අතර, පැනීම මඟින් නිපදවන ශක්තිය වර්ණාවලි රේඛා ලෙස නිරීක්ෂණය කරන ආලෝකයේ නිශ්චිත වර්ණ ඇති කරයි. ප්‍රමාණාත්මක ගුණාංග සොයාගනු ලැබුවේ හුදු ගණිතමය උපක්‍රමයක් ලෙස වුවද, ඒවා කෙතරම් පැහැදිලි කළේද යත් ඒවා QM හි ආරම්භක මූලධර්මය බවට පත්විය.
ආලෝකයේ අංශු? (Particles of light?)
1905 දී අයින්ස්ටයින් විසින් " ආලෝකයේ විමෝචනය හා පරිණාමනය දෙසට හියුරිස්ටික් දෘෂ්ටි කෝණයකින් " යන ලිපියක් ප්‍රකාශයට පත් කරන ලද අතර එහිදී ඔහු ආලෝකය ගමන් කිරීම තරංගයක් ලෙස නොව යම් ආකාරයක "ශක්ති ක්වොන්ටා" ලෙස නිරූපණය කළේය. අයින්ස්ටයින් යෝජනා කළ පරිදි මෙම ශක්ති පැකට්ටුව “අවශෝෂණය කර ගැනීමට හෝ උත්පාදනය කළ හැක්කේ සමස්තයක් ලෙස පමණි”, විශේෂයෙන් පරමාණුවක් ප්‍රමාණාත්මක කම්පන අනුපාත අතරට පනින විට. ප්‍රමාණාත්මක කක්ෂ අතර ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් “පනින” විට වසර කිහිපයකට පසුව පෙන්වන පරිදි මෙය ද අදාළ වේ. මෙම ආකෘතිය යටතේ, අයින්ස්ටයින්ගේ "ශක්ති ක්වොන්ටා" හි පැනීමේ ශක්ති වෙනස අඩංගු විය; ප්ලාන්ක්ගේ නියතයෙන් බෙදූ විට, එම ශක්ති වෙනස මගින් එම ක්වොන්ටා මගින් ගෙන යන ආලෝකයේ වර්ණය තීරණය වේ.
අයින්ස්ටයින්ගේ පුවත්පතට දළ වශයෙන් දශක දෙකකට පසුව, බලශක්ති ක්වොන්ටාව විස්තර කිරීම සඳහා " ෆෝටෝනය " යන වචනය ජනප්‍රිය විය. 1923 ආතර් කොම්ප්ටන්ගේ කෘතියට ස්තූතිවන්ත වන අතර ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භයකින් විසිරී ඇති ආලෝකය වර්ණයෙන් වෙනස් වන බව පෙන්නුම් කළේය. මෙයින් පෙනී ගියේ ආලෝකයේ අංශු (ෆෝටෝන) ඇත්ත වශයෙන්ම පදාර්ථ අංශු (ඉලෙක්ට්‍රෝන) සමඟ ගැටෙන බවයි, එමඟින් අයින්ස්ටයින්ගේ උපකල්පනය සනාථ කරයි. මේ වන විට ආලෝකයට තරංගයක් හා අංශුවක් ලෙස හැසිරවිය හැකි බව පැහැදිලි වන අතර ආලෝකයේ “තරංග-අංශු ද්විත්ව භාවය” QM හි අත්තිවාරමට දමයි.
පදාර්ථයේ තරංග? (Waves of matter?)
1896 දී ඉලෙක්ට්‍රෝනය සොයාගත් දා සිට, සියලු පදාර්ථ අංශු ස්වරූපයෙන් පැවති බවට සාක්ෂි සෙමින් ගොඩනැඟෙමින් තිබුණි. කෙසේවෙතත්, ආලෝකයේ තරංග-අංශු ද්විත්ව භාවය නිරූපණය කිරීමෙන් පදාර්ථය අංශු ලෙස පමණක් ක්‍රියා කිරීමට සීමා වී ඇත්දැයි විද්‍යාඥයින්යින් ප්‍රශ්න කළහ. තරංග-අංශු ද්විත්ව භාවය පදාර්ථය සඳහා ද සත්‍ය විය හැකිද? මෙම තර්කනය සමඟ සැලකිය යුතු ප්‍රගතියක් ලැබූ පළමු විද්‍යා ist යා වූයේ ප්‍රංශ භෞතික විද්‍යා ist යෙකු වූ ලුවී ඩි බ්‍රොග්ලි ය. 1924 දී ඩි බ්‍රොග්ලි අයින්ස්ටයින්ගේ විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදයේ න්‍යායේ සමීකරණ භාවිතා කළේය අංශුවලට තරංග වැනි ලක්ෂණ පෙන්විය හැකි බවත්, තරංගවලට අංශු වැනි ලක්ෂණ පෙන්විය හැකි බවත් පෙන්වීමට. 1925 දී විද්‍යාඥයින්යින් දෙදෙනෙක් ස්වාධීනව වැඩ කරමින් ගණිතමය චින්තනයේ වෙනම රේඛා භාවිතා කරමින් ඉලෙක්ට්‍රෝන පරමාණු වටා කැරකෙන ආකාරය පැහැදිලි කිරීම සඳහා ඩි බ්‍රොග්ලිගේ තර්කය ක්‍රියාත්මක කළහ ( සම්භාව්‍ය යාන්ත්‍රිකයේ සමීකරණ භාවිතා කර පැහැදිලි කළ නොහැකි සංසිද්ධියක් ). ජර්මනියේ භෞතික විද්‍යාඥ වර්නර් හයිසන්බර්ග් (මැක්ස් බෝර්න් සහ පැස්කුවල් ජෝර්දාන් සමඟ එක්වී) මෙය ඉටු කළේ "අනුකෘති යාන්ත්ර විද්යාව" සංවර්ධනය කිරීමෙනි. ඔස්ට්‍රියානු භෞතික විද්‍යාඥ අර්වින් ෂ්‍රෝඩිංගර් "තරංග යාන්ත්ර විද්යාව" නමින් සමාන න්‍යායක් වර්ධනය කළේය. 1926 දී ෂ්‍රෝඩිංගර් පෙන්වා දුන්නේ මෙම ප්‍රවේශයන් දෙක සමාන බවයි (ස්විට්සර්ලන්ත භෞතික විද්‍යා W වුල්ෆ්ගැන්ග් පෝලි ප්‍රකාශයට පත් නොකළ ප්‍රතිඵලයක් යැව්වත් න්‍යාස යාන්ත්ර විද්යාව වඩාත් සම්පූර්ණ බව ජෝර්දානයට පෙන්වයි).
පරමාණුවක න්‍යෂ්ටිය වටා සෑම ඉලෙක්ට්‍රෝනයක්ම තරංගයක් ලෙස (සමහර විට “වලාකුළක්” ලෙස හැඳින්වේ) රදර්ෆර්ඩ්-බෝර් ආකෘතිය වෙනුවට පරමාණුවේ හයිසන්බර්ග්-ෂ්‍රෝඩිංගර් ආකෘතිය. නව මාදිලියේ එක් කොන්දේසියක් වූයේ ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් සාදන තරංගයේ කෙළවර සපුරාලිය යුතු බවයි. " රසායන විද්‍යාවේ ක්වොන්ටම් යාන්ත්ර විද්යාව, 3 වන එඩ්."(ඩබ්ලිව්.ඒ. බෙන්ජමින්, 1981), මෙල්වින් හැනා මෙසේ ලියයි," මායිම් කොන්දේසි පැනවීම මගින් විවික්ත අගයන් සඳහා ශක්තිය සීමා කර ඇත. "මෙම නියමයේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස මුළු ලාංඡන සහ අගල පමණක් අවසර දී ඇත. පරමාණුවේ හයිසන්බර්ග්-ෂ්‍රෝඩිංගර් ආකෘතියේ දී ඉලෙක්ට්‍රෝන “තරංග ශ්‍රිතයකට” අවනත වන අතර කක්ෂවලට වඩා “කක්ෂීය” වාසය කරයි. dumbbells to daisies.
1927 දී වෝල්ටර් හෙයිට්ලර් ෆ්රිට්ස් ලන්ඩන් සහ තවදුරටත් ඵලදායී පිහිටුවීමට එකිනෙකාට ඇයි පරමාණු බැඳුම්කර පෙන්වමින් අණුක කාක්ෂික තැනීමට ඒකාබද්ධ හැකි කාක්ෂික ආකාරය පරමාණුක පෙන්වන්න තරංග යාන්ත්ර විද්යාව දියුණු අණු . සම්භාව්‍ය යාන්ත්ර විද්‍යාවේ ගණිතය භාවිතයෙන් විසඳිය නොහැකි වූ තවත් ගැටළුවක් මෙය විය. මෙම අවබෝධය "ක්වොන්ටම් රසායන විද්යාව" ක්‍ෂේත්‍රයට මග පෑදීය.
අවිනිශ්චිත මූලධර්මය (The uncertainty principle)
1927 දී හයිසන්බර්ග් ක්වොන්ටම් භෞතික විද්‍යාවට තවත් විශාල දායකත්වයක් ලබා දුන්නේය. පදාර්ථය තරංග ලෙස ක්‍රියා කරන බැවින් ඉලෙක්ට්‍රෝනයේ පිහිටීම සහ වේගය වැනි සමහර ගුණාංග “අනුපූරක” වන අතර, එයින් අදහස් වන්නේ එක් එක් දේපලවල නිරවද්‍යතාවය කොතරම් හොඳින් දැනගත හැකිද යන්නට සීමාවක් (ප්ලෑන්ක්ගේ නියතයට සම්බන්ධ) ඇති බවයි. "හයිසන්බර්ග්ගේ අවිනිශ්චිතතා මූලධර්මය " ලෙස හැඳින්වෙන දෙය යටතේ , ඉලෙක්ට්‍රෝනයක පිහිටීම වඩාත් නිවැරදිව දන්නා තරමට එහි වේගය අඩු ලෙස දැනගත හැකි අතර අනෙක් අතට. මෙම අවිනිශ්චිතතා මූලධර්මය එදිනෙදා ප්‍රමාණයේ වස්තූන් සඳහා ද අදාළ වේ, නමුත් නිරවද්යතාව නොමැති වීම අසාමාන්‍ය ලෙස ඉතා කුඩා බැවින් එය සැලකිය යුතු නොවේ. මෝනිංසයිඩ් විද්‍යාලයේ (සියොස් සිටි, අයිඒ) ඩේව් ස්ලේවන්ට අනුව, බේස්බෝල් නම් වේගය පැයට සැතපුම් 0.1 ක නිරවද්‍යතාවයකින් දනී, බෝලයේ පිහිටීම දැනගත හැකි උපරිම නිරවද්‍යතාවය මිලිමීටර 0.0000000000000000000000000008 වේ.
ප්‍රතිනිර්මාණය කිරීමේ ප්‍රගතියේ සිට, සොබාදහමේ මූලික බලවේග හතර පිළිබඳ ක්වොන්ටම් න්‍යායන් වර්ධනය කිරීමේ පදනම ලෙස QFT සේවය කර ඇත: 1) විද්‍යුත් චුම්භකත්වය, 2) දුර්වල න්‍යෂ්ටික බලය, 3) ශක්තිමත් න්‍යෂ්ටික බලය සහ 4) ගුරුත්වාකර්ෂණය. QFT විසින් සපයන ලද පළමු තීක්ෂ්ණ බුද්ධිය "ක්වොන්ටම් ඉලෙක්ට්‍රොඩිනමික්ස්" (QED) හරහා විද්‍යුත් චුම්භකත්වය පිළිබඳ විස්තරයක් වන අතර එය 1940 දශකයේ අගභාගයේ සහ 1950 දශකයේ මුල් භාගයේ දී ප්‍රගතියක් ලැබීය. ඊළඟට දුර්වල න්‍යෂ්ටික බලවේගය පිළිබඳ ක්වොන්ටම් විස්තරයක් වූ අතර එය 1960 දශකය පුරාම “විද්‍යුත් විච්ඡේදක න්‍යාය” (ඊඩබ්ලිව්ටී) ගොඩනැගීම සඳහා විද්‍යුත් චුම්භකත්වය සමඟ ඒකාබද්ධ විය. අවසාන වශයෙන් 1960 සහ 1970 ගණන්වල “ක්වොන්ටම් වර්ණදේහ විද්යාව” (QCD) භාවිතා කරමින් ශක්තිමත් න්‍යෂ්ටික බලවේගයට ක්වොන්ටම් ප්‍රතිකාරයක් ලැබුණි. QED, EWT සහ QCD න්‍යායන් එක්ව සම්මත ආකෘතියේ පදනම වේ අංශු භෞතික විද්‍යාවේ. අවාසනාවකට මෙන්, QFT විසින් ගුරුත්වාකර්ෂණය පිළිබඳ ක්වොන්ටම් සිද්ධාන්තයක් තවම නිපදවා නැත. නූල් න්‍යාය සහ ලූප් ක්වොන්ටම් ගුරුත්වාකර්ෂණය පිළිබඳ අධ්‍යයනයන්හි දී එම ගවේෂණය අදටත් පවතී.
(විස්කොන්සින්-මැඩිසන් විශ්ව විද්‍යාලයේ උපාධිධාරී පර්යේෂක "රොබට් කූල්මන්" මහතාගේ ලිපි අනුසාරයෙනි)
වසන්ත විතාරණ - අබිරහස් අඩවිය (පරිපාලක)
================================================
උපුටා ගැනීම් සහිතයි ....!!!
දයාබර පාථක සහෘදයිනි ඔබ මෙම වෙබ් අඩවිය හා පළකෙරෙන ළිපි පිළිඹඳව සෑහීමකට පත්වේනම් like කිරීමෙන් හා share කිරීමෙන් මිතුරන් අතරේ බෙදාහැරීමට කාරුණික වන්න...ඔබගේ වටිනා අදහස් දැක්වීමද (''Comment'') අගය කොට සළකමි...ස්තුතියි....
අබිරහස් අඩවිය - Abirahas Adawiya
