(Heisenberg Uncertainty Principle)
তরুণ গবেষক এক ছাত্র তার বিভাগীয় প্রধানের কাছে এসেছিল ছুটি চাইতে। অধ্যাপক ম্যাক্স বর্ন ছাত্রটি যে-সাবজেক্টের, তারই বিভাগীয় প্রধান। তিনি দেখলেন, ছেলেটির অবস্থা সত্যিই খারাপ, নাক-চোখ দিয়ে জল গড়াচ্ছে, সেই সঙ্গে কাশছেও একটানা। এ এক ধরনের অ্যালার্জি। মুখটাও কেমন ফুলে গিয়েছে, সেই সঙ্গে লালচে ভাবটা বেড়েছে। অধ্যাপকমশাই, করুণাবশত তাঁর তরুণ সহকর্মীর ১৫ দিনের ছুটি মঞ্জুর করলেন।
অসুস্থ হয়ে এরকম অনেকেই ছুটি নেয়, সেই সময়টায় বাড়িতে বিশ্রামে থাকে কেউ-কেউ, কেউ আবার কোথাও ঘুরে আসে ওই ছুটিটা কাজে লাগিয়ে। আমাদের এই ছেলেটিও ব্যাগপত্র গুছিয়ে রওনা দিল এক পাথুরে দ্বীপের উদ্দেশ্যে। দ্বীপের নাম হেলগোল্যান্ড। জার্মানির ম্যাপের দিকে তাকালে দেখা যায়, উত্তর-পশ্চিমে নর্থ সি-র বুকে অবস্থিত ছোট্ট এই দ্বীপ। উনিশ শতকে ব্রিটিশ শাসন আমলে জার্মানির জাতীয় সংগীত এই দ্বীপে বসেই লেখা হয়েছিল। নিরিবিলি এই দ্বীপ আবার খুব বিখ্যাত পক্ষী পর্যবেক্ষণের জন্যেও।
আরও পড়ুন: রিচার্ড ফাইনম্যান আর ‘চ্যালেঞ্জার’ দুর্ঘটনার প্রকৃত কারণ
ছেলেটি এই দ্বীপে পা রাখে যেদিন, সেদিন ছিল জুনের ৭ তারিখ, সাল ১৯২৫। এই দ্বীপটাকেই সে ছুটি কাটানোর জন্য বেছেছিল, কারণ এখানে ফুলের উৎপাত নেই, যার রেণু তার এই অ্যালার্জির প্রধান একটা কারণ। তাছাড়া মূল ভূখণ্ড থেকে এই দ্বীপের দূরত্ব পঞ্চাশ কিমির কাছাকাছি, আর এখানে গাছপালাও নেই বিশেষ। এখানে বায়ু প্রবাহিত হয় খুব কম। চারপাশে কোনও কলকারখানা বা গাড়ি-ঘোড়ার উৎপাত না থাকায় ধুলো-বালি নাকে ঢোকারও চান্স নেই।
ছেলেটি এখানে এসে বোট থেকে নেমে আক্ষরিক অর্থেই যেন হাঁফ ছেড়ে বাঁচল। আশেপাশে লোকজনের বিশেষ বালাই নেই, তাই এখানে তার পরবর্তী দিনগুলো কাটতে লাগল বেশ নিরুপদ্রবে। জলে ঝাঁপিয়ে, সাঁতার কেটে, একটানা অনেকটা সময় হেঁটে বেড়িয়ে, ভালমন্দ খেয়ে দিব্যি ছিল। আর তার অস্থায়ী বাসার মালকিন ভদ্রমহিলাও বেশ ভাল, তাকে থাকার জন্য দিয়েছেন একেবারে তিনতলার একটা ঘর, জানলা খুললেই চোখের সামনে আদিগন্ত বিস্তৃত নীল জল।
তবে ছুটির দিনগুলো শুধু এইসব করেই কাটেনি তার। পদার্থবিদ্যার একটা সমস্যা নিয়ে সে অনেকদিন ধরে ভাবছিলই, এখানে আসবার পর সেটা নিয়ে নিরিবিলিতে বেশ অনেকটা সময় ধরে ভাববার অবকাশ মিলল। আর ওই নিরবচ্ছিন্ন অবকাশেই একদিন ঘটে গেল তার জীবনের সবচেয়ে বড় ঘটনা— সে আবিষ্কার করে ফেলল দারুণ একটা তত্ত্ব।
সেই তত্ত্ব লিখিত আকারে একদিন ওই দ্বীপ থেকেই পাঠিয়ে দিল উলফগ্যাং পাউলি নামে তার কাছের এক বন্ধুকে, তিনি বুঝলেন এর গুরুত্ব, তাঁর পরামর্শে ছেলেটি ওই লেখা পাঠাল জার্মানির বিখ্যাত পত্রিকা ‘জাইৎশ্রিফট ফার ফিজিক’ পত্রিকায়। অবশ্য এর আগে সে এই ব্যাপারে পরামর্শ নিয়েছিল আরও দুই অধ্যাপকের কাছ থেকেও, যাঁদের একজন তার বস, ওই ম্যাক্স বর্ন। লেখাটি ওই পত্রিকায় প্রকাশিত হয় সেই বছরের সেপ্টেম্বর মাসে।
কোয়ান্টাম বলবিদ্যার বিকাশে যে ক’জন বিজ্ঞানীর ভূমিকা সবচেয়ে বেশি, তাঁদের মধ্যে স্থায়ী জায়গা হয়ে গেল পঁচিশ বছরের ওই তরুণের, আর তাঁর সেই কৃতিত্বে খুব বড় ভূমিকা রইল ওই দ্বীপের, হেলগোল্যান্ড যার নাম।
এই লেখাটিতে যে-তত্ত্ব প্রকাশিত হয়, সেটা বিশ শতকের পদার্থবিদ্যার সবচেয়ে বড় ঘটনাগুলোর অন্যতম কোয়ান্টাম বলবিদ্যার একটা মস্ত স্তম্ভ হিসেবে বিবেচিত হবে পরে। পরমাণুর মধ্যে ওর উপাদান কণাগুলোর আচরণকে ব্যাখ্যা করতে গিয়ে ওই তরুণ, যাঁর নাম ওয়ার্নার হাইজেনবার্গ (Werner Heisenberg, ১৯০১ – ১৯৭৬), গড়ে তোলেন কোয়ান্টাম বলবিদ্যার সঙ্গে সনাতনী বলবিদ্যা (অর্থাৎ বস্তুর গতি সংক্রান্ত যে নিয়ম-কানুনগুলো আগে থেকেই সকলের জানা ছিল) একটা মেলবন্ধন।
কোয়ান্টাম জগতে বস্তুর গতীয় বৈশিষ্ট্যগুলো (যেমন ওর ভর, গতিবেগ বা ভরবেগ) কীভাবে সেই বস্তুর সঙ্গে সম্পর্কিত তরঙ্গের বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যের (যেমন তরঙ্গদৈর্ঘ্য বা কম্পাঙ্ক) সঙ্গে মেলানো যায়, এটা তিনি দেখালেন গাণিতিকভাবে। দু-তিন বছরের মধ্যে তাঁর এই নিয়ম কাজে লাগিয়েই গড়ে উঠবে ম্যাট্রিক্স গতিতত্ত্ব (এই লেখার স্বল্প-পরিসরে ব্যাপারটা বোঝানো মুশকিল), এবং আরও একটি নীতি, যা তাঁরই নামে পরিচিত হবে ‘হাইজেনবার্গ-এর অনিশ্চয়তা নীতি’ নামে। কোয়ান্টাম বলবিদ্যার বিকাশে যে ক’জন বিজ্ঞানীর ভূমিকা সবচেয়ে বেশি, তাঁদের মধ্যে স্থায়ী জায়গা হয়ে গেল পঁচিশ বছরের ওই তরুণের, আর তাঁর সেই কৃতিত্বে খুব বড় ভূমিকা রইল ওই দ্বীপের, হেলগোল্যান্ড যার নাম।
২
অথচ আর একটু হলেই পিএইচডি-টা হাতছাড়া হয়ে যাচ্ছিল এই হাইজেনবার্গ-এর। সেটা বছর দুয়েক আগেকার কথা। তখন তাঁর বয়স একুশ পেরিয়েছে, মাসটা ছিল জুলাই, তারিখ তেইশ, ১৯২৩ সাল। মিউনিখ বিশ্ববিদ্যালয়ে সেদিন তাঁর পিএইচডি-র ফাইনাল সাবমিশন। গবেষণার বিষয়, শান্তভাবে প্রবাহিত তরলের প্রবাহ কীভাবে অশান্ত হয়ে উঠতে পারে। সেদিন তাঁর সামনে বসে আছেন চারজন বাঘা বাঘা অধ্যাপক, যাঁদের নাম উইলহেলম আওয়েন, আর্নল্ড সোমারফেল্ড, ফার্দিনান্দ ফন লিন্ডেমান আর হিউগো ফন সিলিগার।
নিজের গবেষণার বিষয়বস্তু বোঝানোর পর এল প্রশ্নোত্তরের পালা। সোমারফেল্ড-এর প্রশ্নের উত্তর দিতে ওয়ার্নার হাইজেনবার্গ-এর কোনও সমস্যা হল না, কিন্তু তিনি তোতলাতে শুরু করলেন আওয়েন-এর মুখোমুখি হতেই। কারণ ইনি তাঁকে প্রশ্ন করতে শুরু করেছেন পরীক্ষাগারের যন্ত্রপাতি নিয়ে, আর তাঁর আবার ওই ব্যাপারটাতেই সবচেয়ে দুর্বলতা! যেমন, তাঁকে যখন ফেব্রি-পেরো ইন্টারফেরোমিটার-এর (এ এমন এক যন্ত্র, যার সাহায্যে আলোর এক বিশেষ ধর্ম পরীক্ষা করে দেখা হয়) ‘বিশ্লেষণী ক্ষমতা’ বা ‘রিজলভিং পাওয়ার’ নিয়ে প্রশ্ন করা হল, তিনি কিছুই বলতে পারলেন না! যে-যন্ত্রটা নিয়ে তাঁর এতদিন ল্যাবে কাজ করার কথা, সেই যন্ত্রের মূল বিষয়গুলোই তিনি জানতেন না!
মূলত সোমারফেল্ড-এর দেওয়া বেশি নম্বরের জন্যেই, আওয়েন তাঁকে ফেল করার মতো নম্বর দিলেও, শেষ পর্যন্ত হাইজেনবার্গ পেলেন কাঙ্ক্ষিত ডিগ্রি, হলেন ডঃ ওয়ার্নার হাইজেনবার্গ।
আওয়েন-এর পরের প্রশ্ন এল টেলিস্কোপ আর মাইক্রোস্কোপ নিয়ে। এবারেও তিনি নির্বাক। রেগে গেলেন আওয়েন সাহেব। শেষ প্রশ্ন করলেন, ব্যাটারিতে কীভাবে শক্তি সঞ্চিত থাকে? এই প্রশ্নেরও উত্তর এল না হাইজেনবার্গ-এর কাছ থেকে। আওয়েন তখন পুরোপুরি নিশ্চিত যে এই ছেলেকে ডিগ্রি দেওয়াই উচিত নয়। কিন্তু এইসময় হাইজেনবার্গ-এর পাশে দাঁড়ালেন সোমারফেল্ড। বললেন, এই ছেলের তাত্ত্বিক জ্ঞান যথেষ্ট বেশি, তাই যন্ত্রপাতি সংক্রান্ত জ্ঞান একটু কম থাকলেও কিছু যায়-আসে না। মূলত সোমারফেল্ড-এর দেওয়া বেশি নম্বরের জন্যেই, আওয়েন তাঁকে ফেল করার মতো নম্বর দিলেও, শেষ পর্যন্ত হাইজেনবার্গ পেলেন কাঙ্ক্ষিত ডিগ্রি, হলেন ডঃ ওয়ার্নার হাইজেনবার্গ।
আরও মজার ব্যাপার, ওই প্রশ্নোত্তর-পর্বে যে মাইক্রোস্কোপ সংক্রান্ত প্রশ্নের উত্তর দিতে পারেননি তিনি, পরে সেই যন্ত্র নিয়ে যথেষ্ট সময় কাটান, ভাল করে শিখে নেন এর কলকবজা, এবং বছর দুই পরে যখন তাঁর আরও এক গুরুত্বপূর্ণ আবিষ্কার অনিশ্চয়তা নীতি প্রকাশিত হচ্ছে, তখন সেই সংক্রান্ত পেপারে এই নীতি ব্যাখ্যা করতে গিয়ে তিনি কাজে লাগিয়েছিলেন ওই মাইক্রোস্কোপ সংক্রান্ত জ্ঞান।
ছুটি কাটানোর একশো বছর
ওয়ার্নার হাইজেনবার্গ-এর ওই ছুটি কাটাতে হেলগোল্যান্ডে যাওয়ার শতবর্ষ পূর্ণ হয় গত বছর। আর সেই ঘটনাকে সম্মান জানাতে গত ২০২৫ সালের জুন মাসে ওই দ্বীপেই বসেছিল কোয়ান্টাম বলবিদ্যা নিয়ে এক আন্তর্জাতিক সম্মেলন। বিশ্বের নানা প্রান্ত থেকে শতাধিক বিজ্ঞানী-গবেষক এসে হাজির হন ওখানে, একটানা ছ-দিনের সম্মেলনে অংশ নিতে।
কোয়ান্টাম তত্ত্ব নিয়ে যতদিন মানুষ চর্চা করবে, ততদিনে তাঁকেও সকলে মনে রাখবে; আর অবশ্যই মনে রাখবে তাঁর অনিশ্চয়তা নীতি, বা ‘Heisenberg’s Uncertainty Principle’। প্রকৃতি যে কতটা রহস্যময় আর কতটা অনিশ্চয়তা আমাদের জন্য তার আস্তিনে লুকিয়ে রাখে, এই নিয়ম সেটাই যেন আঙুল দিয়ে দেখিয়ে দেয়। সেই সঙ্গে আমাদের ইন্দ্রিয়গ্রাহ্য জগতের যে সব ভৌত রাশি পরিমাপ করে আমরা অভ্যস্ত, সেই পরিমাপের মধ্যেও কতটা সীমাবদ্ধতা থাকে, তা টের পাইয়ে দেয় এই নীতি।
কোনও চলমান বস্তুর বেগ আর অবস্থান মাপার সময় বেগ যদি কেউ খুব সূক্ষ্মভাবে মেপে ফেলতে পারে, তার কাছে ওই বস্তুর অবস্থান হয়ে যাবে অনিশ্চিত, মানে খুব সূক্ষ্মভাবে সেটার মাপ বলাই যাবে না।
একদিকে আইজ্যাক নিউটনের নিয়মবদ্ধ মহাবিশ্বের ধারণা। যেখানে তিনি বলছেন, এই মহাবিশ্বের সবকিছু এতটা পরিকল্পিত এবং এতটা নিয়মবদ্ধ যে কোনও একটা মুহূর্তে গোটা মহাবিশ্বের সব ক’টা বস্তুর প্রাথমিক পরিমাপযোগ্য রাশিগুলোর মান জানা থাকে, তবে পরবর্তী যে কোনও সময়ে প্রত্যেকটা বস্তুরই যে কোনও রাশির মান সূত্র বা নির্দিষ্ট কিছু নিয়ম মেনে বের করে ফেলা যাবে।
এই ধারণার ঠিক উলটোদিকে হাইজেনবার্গ-এর নীতি। তিনি বলছেন, আমরা যতই চেষ্টা করি না কেন, বাস্তব জগতে পরীক্ষা-নিরীক্ষার সময় কিছু ভৌত রাশিকে পুরোপুরি পরিমাপ কখনওই করতে পারব না। সেটা আমাদের যন্ত্রের সীমাবদ্ধতা নয়, সেটা এই জগতের একটা অলিখিত নিয়ম। যেমন, কোনও চলমান বস্তুর বেগ আর অবস্থান মাপার সময় বেগ যদি কেউ খুব সূক্ষ্মভাবে মেপে ফেলতে পারে, তার কাছে ওই বস্তুর অবস্থান হয়ে যাবে অনিশ্চিত, মানে খুব সূক্ষ্মভাবে সেটার মাপ বলাই যাবে না।
অন্যভাবে বললে, আমরা যখন কোনও বস্তুর অবস্থান খুব নিখুঁতভাবে বলতে চাইব, তখন ওর গতিবেগ আর নিখুঁতভাবে বলতেই পারব না। একটা দিকে টাইট দিলে, অন্যদিক হয়ে যাবে ঢিলে। দুটোকেই একত্রে একইভাবে সূক্ষ্ম পরিমাপ করা অসম্ভব। তরঙ্গ বা ঢেউয়ের ক্ষেত্রেও তাই। যদি কেউ তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্য (অর্থাৎ পাশাপাশি দুটো ঢেউয়ের মাথার মধ্যেকার দূরত্বও) খুব ভালভাবে গুছিয়ে মাপতে যায়, তার কাছে ওই তরঙ্গের অবস্থান হয়ে দাঁড়াবে অনির্দিষ্ট।
হাইজেনবার্গ এই ব্যাপারটা বোঝাতে একটা উদাহরণ দিয়েছিলেন। যদি কেউ একটা ইলেকট্রন কণা দেখতে চায়, তবে তাকে অবশ্যই ওই ইলেকট্রনের গায়ে ফেলতে হবে আলো। আর আলো মানেই তরঙ্গ। এখন নিখুঁতভাবে ইলেকট্রনের অবস্থান জানতে চাইলে, ওর গায়ে ফেলতে হবে খুব শক্তিশালী আলো, আর আলো বেশি শক্তিশালী হওয়া মানে ওই আলোর সঙ্গে জড়িত ফোটন কণাদের শক্তিও বেশি। সেই জোরালো ফোটন কণা ইলেকট্রনের গায়ে গিয়ে পড়লে, সে ইলেকট্রনকে ধাক্কা মেরে সরিয়ে দেবে ক্যারাম খেলার ঘুঁটির মতো, ফলে ইলেকট্রনের গতি যাবে পাল্টে।
আমরা হাইজেনবার্গকে মনে রাখব, কোয়ান্টাম তত্ত্বে তাঁর অবদানের জন্য, আর সেখানে বেশ বড় একটা ভূমিকা রয়েছে তাঁর ওই অ্যালার্জিতে অসুস্থ হয়ে ছুটি কাটাতে যাওয়ার দিনগুলোর।
অবশ্য এই ঘটনা আমাদের দেখতে পাওয়ার কোনও উপায় নেই, কারণ বাস্তব জগতে আমরা যে ধরনের বস্তু নিয়ে কাজ করি, সেগুলোর ক্ষেত্রে এই অনিশ্চয়তা খুবই কম। তাই একে উপেক্ষা করলে কোনও অসুবিধে হয় না। কিন্তু ইলেকট্রনের মতো ক্ষুদ্র কণার ক্ষেত্রে ব্যাপারটা পরীক্ষা করলে সত্যিই টের পাওয়া যায়। কোয়ান্টাম জগত কতটা অনিশ্চয়তায় ভরা, তা হাইজেনবার্গ আমাদের চোখে আঙুল দিয়ে দেখিয়ে দিয়েছিলেন।
তাঁর এই অনিশ্চয়তা নীতি প্রকাশিত হয় ১৯২৭ সালের মে মাসে, সেই পেপারের (ইংরেজি অনুবাদে) শিরোনাম ছিল ‘অন দ্য পারসেপচুয়াল কনটেন্ট অব কোয়ান্টাম থিওরেটিক্যাল কিনেমেটিক্স অ্যান্ড মেকানিক্স’। আধুনিক কোয়ান্টাম তত্ত্ব যাঁদের হাতে গড়ে উঠেছিল, তাঁদের অন্যতম একজন ওয়ার্নার হাইজেনবার্গ; আর এই তত্ত্বের বিকাশে অবদানের জন্য তিনি নোবেল পান ১৯৩২ সালে, মাত্র একত্রিশ বছর বয়সে। আরও পরে দ্বিতীয় বিশ্বযুদ্ধের সময় হাইজেনবার্গ রয়ে গিয়েছিলেন জার্মানিতে, হিটলারের সমর্থক হয়ে।
সেই দেশের পরমাণু বোমা নির্মাণ প্রকল্পে তিনি সবচেয়ে বড় ভূমিকা নিয়েছিলেন। তবে সে অন্য প্রসঙ্গ। আমরা হাইজেনবার্গকে মনে রাখব, কোয়ান্টাম তত্ত্বে তাঁর অবদানের জন্য, আর সেখানে বেশ বড় একটা ভূমিকা রয়েছে তাঁর ওই অ্যালার্জিতে অসুস্থ হয়ে ছুটি কাটাতে যাওয়ার দিনগুলোর।
মুদ্রিত ও ডিজিটাল মাধ্যমে সর্বস্বত্ব সংরক্ষিত
