குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ்: துகள்-அலை இருமையின் மர்மத்தை அவிழ்த்தல்

குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸின் இதயப் பகுதிக்குள் ஒரு பயணத்திற்கு வரவேற்கிறோம். இந்தத் துறை பிரபஞ்சத்தைப் பற்றிய நமது புரிதலை அதன் மிக அடிப்படையான மட்டத்தில் புரட்சி செய்துள்ளது. அதன் பல குழப்பமான கருத்துக்களில், துகள்-அலை இருமை குறிப்பாக உள்ளுணர்வுக்கு முரணானதாகத் தோன்றுகிறது, ஆனாலும் இது நவீன இயற்பியலின் அடித்தளமாக அமைந்துள்ளது. ஒளி மற்றும் பொருள் போன்ற সত্তைகள் துகள்கள் மற்றும் அலைகள் ஆகிய இரண்டின் பண்புகளையும் வெளிப்படுத்த முடியும் என்று கூறும் இந்தக் கொள்கை, நமது அன்றாட அனுபவங்களுக்கு சவால் விடுகிறது மற்றும் அறிவியல் ஆய்வின் ஒரு கவர்ச்சிகரமான களத்தைத் திறக்கிறது. உலகளாவிய பார்வையாளர்களுக்கு, இந்தக் கருத்தைப் புரிந்துகொள்வது, குவாண்டம் உலகத்தையும், தொழில்நுட்பம் மற்றும் நமது யதார்த்தத்தைப் பற்றிய நமது கண்ணோட்டத்தில் அதன் தாக்கங்களையும் பாராட்டுவதற்கு முக்கியமாகும்.

பாரம்பரியப் பிரிவு: துகள்கள் எதிராக அலைகள்

குவாண்டம் உலகிற்குள் மூழ்குவதற்கு முன், பாரம்பரிய இயற்பியல் பாரம்பரியமாக துகள்களையும் அலைகளையும் எவ்வாறு பிரிக்கிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்வது அவசியம். நமது பெருநோக்கு உலகில், இவை தனித்துவமான நிகழ்வுகளாகும்:

• துகள்கள்: ஒரு மணல் துகள் அல்லது பேஸ்பால் போன்ற ஒரு சிறிய பந்தைப் பற்றி சிந்தியுங்கள். துகள்களுக்கு ஒரு திட்டவட்டமான நிலை, நிறை மற்றும் உந்தம் உண்டு. அவை வெளியில் ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியை ஆக்கிரமித்து, மோதல்கள் மூலம் தொடர்பு கொள்கின்றன. அவற்றின் நடத்தை சர் ஐசக் நியூட்டன் விவரித்தபடி, பாரம்பரிய இயக்கவியலின் அடிப்படையில் கணிக்கக்கூடியது.

• அலைகள்: ஒரு குளத்தில் உள்ள சிற்றலைகள் அல்லது காற்றில் பயணிக்கும் ஒலியை கருத்தில் கொள்ளுங்கள். அலைகள் என்பது வெளி மற்றும் நேரத்தில் பரவும் இடையூறுகள், அவை ஆற்றலைக் கொண்டு செல்கின்றன, ஆனால் பொருளை அல்ல. அவை அலைநீளம் (தொடர்ச்சியான முகடுகளுக்கு இடையேயான தூரம்), அதிர்வெண் (ஒரு வினாடிக்கு ஒரு புள்ளியைக் கடக்கும் அலைகளின் எண்ணிக்கை), மற்றும் வீச்சு (சமநிலை நிலையில் இருந்து அதிகபட்ச இடப்பெயர்ச்சி) போன்ற பண்புகளால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. அலைகள் குறுக்கீட்டு விளைவு (அலைகள் ஒன்றிணைந்து பெரிய அல்லது சிறிய அலைகளை உருவாக்கும்) மற்றும் விளிம்பு விளைவு (அலைகள் தடைகளைச் சுற்றி வளையும்) போன்ற நிகழ்வுகளை வெளிப்படுத்துகின்றன.

இந்த இரண்டு விளக்கங்களும் பாரம்பரிய இயற்பியலில் ஒன்றுக்கொன்று பிரத்தியேகமானவை. ஒரு பொருள் துகளாகவோ அல்லது அலையாகவோ இருக்க முடியும்; இரண்டாகவும் இருக்க முடியாது.

குவாண்டம் புரட்சியின் விடியல்: ஒளியின் இரட்டை இயல்பு

இந்த பாரம்பரியக் கட்டமைப்பில் முதல் பெரிய விரிசல் ஒளியைப் பற்றிய ஆய்வில் தோன்றியது. பல நூற்றாண்டுகளாக, ஒரு விவாதம் நீடித்தது: ஒளி துகள்களால் ஆனதா அல்லது அலைகளால் ஆனதா?

ஒளியின் அலைக் கோட்பாடு

19 ஆம் நூற்றாண்டின் முற்பகுதியில், தாமஸ் யங் போன்ற விஞ்ஞானிகளின் சோதனைகள் ஒளியின் அலை இயல்புக்கு బలமான சான்றுகளை வழங்கின. யங்கின் புகழ்பெற்ற இரட்டை-பிளவு சோதனை, சுமார் 1801 இல் செய்யப்பட்டது, ஒரு முக்கிய நிரூபணமாகும். ஒளி இரண்டு குறுகிய பிளவுகள் வழியாகச் செல்லும்போது, அது திரையில் இரண்டு பிரகாசமான கோடுகளை மட்டும் உருவாக்குவதில்லை. மாறாக, அது ஒரு குறுக்கீட்டு வடிவத்தை உருவாக்குகிறது - மாறி மாறி வரும் பிரகாசமான மற்றும் இருண்ட பட்டைகளின் தொடர். இந்த வடிவம் அலைகளின் ஒரு தனித்துவமான பண்பாகும், குறிப்பாக அலைகள் ஒன்றுடன் ஒன்று சேரும்போது ஏற்படும் ஆக்கக் குறுக்கீட்டு மற்றும் அழிவுக் குறுக்கீட்டு விளைவு.

1860 களில் ஜேம்ஸ் கிளார்க் மாக்ஸ்வெல் உருவாக்கிய கணித கட்டமைப்பு, ஒளியின் அலை அடையாளத்தை மேலும் உறுதிப்படுத்தியது. மாக்ஸ்வெல்லின் சமன்பாடுகள் மின்சாரம் மற்றும் காந்தவியலை ஒன்றிணைத்து, ஒளி ஒரு மின்காந்த அலை என்பதை நிரூபித்தன - அதாவது, வெளியில் பரவும் ஒரு அலைவுறும் மின் மற்றும் காந்தப் புலம். இந்த கோட்பாடு பிரதிபலிப்பு, ஒளிவிலகல், விளிம்பு விளைவு மற்றும் முனைவாக்கம் போன்ற நிகழ்வுகளை அழகாக விளக்கியது.

துகள் கோட்பாடு மீண்டும் தாக்குகிறது: ஒளிமின் விளைவு

அலைக் கோட்பாட்டின் வெற்றி இருந்தபோதிலும், சில நிகழ்வுகள் விளக்க முடியாதவையாக இருந்தன. அவற்றில் மிக முக்கியமானது 19 ஆம் நூற்றாண்டின் பிற்பகுதியில் கவனிக்கப்பட்ட ஒளிமின் விளைவு ஆகும். இந்த விளைவு, ஒரு உலோகப் பரப்பில் ஒளி படும்போது, எலக்ட்ரான்கள் உமிழப்படுவதற்கு காரணமாகிறது. பாரம்பரிய அலைக் கோட்பாடு, ஒளியின் செறிவை (பிரகாசத்தை) அதிகரிப்பது உமிழப்படும் எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றலை அதிகரிக்கும் என்று கணித்தது. இருப்பினும், சோதனைகள் வேறுபட்ட ஒன்றைக் காட்டின:

• ஒளியின் அதிர்வெண் (நிறம்) ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பை மீறினால் மட்டுமே எலக்ட்ரான்கள் உமிழப்பட்டன, அதன் செறிவைப் பொருட்படுத்தாமல்.
• இந்த வரம்பிற்கு மேல் ஒளியின் செறிவை அதிகரிப்பது உமிழப்படும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையை அதிகரித்தது, ஆனால் அவற்றின் தனிப்பட்ட இயக்க ஆற்றலை அல்ல.
• ஒளி பரப்பில் பட்டவுடன், மிகக் குறைந்த செறிவுகளில் கூட, அதிர்வெண் போதுமானதாக இருந்தால், எலக்ட்ரான்கள் கிட்டத்தட்ட உடனடியாக உமிழப்பட்டன.

1905 ஆம் ஆண்டில், ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன், மேக்ஸ் பிளாங்கின் பணிகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு, ஒரு புரட்சிகரமான தீர்வை முன்மொழிந்தார். அவர் ஒளி ஒரு தொடர்ச்சியான அலை அல்ல, மாறாக ஃபோட்டான்கள் எனப்படும் ஆற்றலின் தனித்தனி பொட்டலங்களாக குவாண்டமயமாக்கப்பட்டுள்ளது என்று பரிந்துரைத்தார். ஒவ்வொரு ஃபோட்டானும் ஒளியின் அதிர்வெண்ணுக்கு விகிதாசாரமான ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது (E = hf, இங்கு 'h' என்பது பிளாங்க் மாறிலி).

ஐன்ஸ்டீனின் ஃபோட்டான் கருதுகோள் ஒளிமின் விளைவை கச்சிதமாக விளக்கியது:

• வரம்பிற்குக் கீழே உள்ள அதிர்வெண் கொண்ட ஒரு ஃபோட்டான், உலோகத்திலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானை வெளியேற்ற போதுமான ஆற்றலைக் கொண்டிருக்கவில்லை.
• போதுமான ஆற்றலுடன் கூடிய ஒரு ஃபோட்டான் ஒரு எலக்ட்ரானைத் தாக்கும்போது, அது தனது ஆற்றலை மாற்றி, எலக்ட்ரான் உமிழப்படுவதற்கு காரணமாகிறது. எலக்ட்ரானை விடுவிக்கத் தேவையான ஆற்றலுக்கு மேலான ஃபோட்டானின் கூடுதல் ஆற்றல், எலக்ட்ரானின் இயக்க ஆற்றலாக மாறுகிறது.
• செறிவை அதிகரிப்பது என்பது அதிக ஃபோட்டான்களைக் குறிக்கிறது, இதனால் அதிக எலக்ட்ரான்கள் உமிழப்படுகின்றன, ஆனால் ஒவ்வொரு ஃபோட்டானின் ஆற்றலும் (மற்றும் அதனால் ஒரு எலக்ட்ரானுக்கு அது அளிக்கக்கூடிய இயக்க ஆற்றலும்) அதிர்வெண் மாறாமல் இருந்தால் அப்படியே இருக்கும்.

இது ஒரு புரட்சிகரமான உணர்தல்: அலை என மிகவும் உறுதியாக விவரிக்கப்பட்ட ஒளி, துகள்களின் நீரோடையைப் போலவும் செயல்பட்டது.

டி ப்ரோக்லியின் துணிச்சலான கருதுகோள்: பொருள் அலைகள்

ஒளி ஒரு அலையாகவும் துகளாகவும் இருக்க முடியும் என்ற எண்ணம் வியக்கத்தக்கதாக இருந்தது. 1924 ஆம் ஆண்டில், லூயிஸ் டி ப்ரோக்லி என்ற இளம் பிரெஞ்சு இயற்பியலாளர் இந்தக் கருத்தை ஒரு துணிச்சலான கருதுகோளுடன் மேலும் ஒரு படி மேலே கொண்டு சென்றார். ஒளி துகள் போன்ற பண்புகளை வெளிப்படுத்த முடியுமானால், எலக்ட்ரான்கள் போன்ற துகள்கள் ஏன் அலை போன்ற பண்புகளை வெளிப்படுத்த முடியாது?

டி ப்ரோக்லி அனைத்துப் பொருட்களும் ஒரு அலைநீளத்தைக் கொண்டிருப்பதாக முன்மொழிந்தார், இது அதன் உந்தத்திற்கு நேர்மாறான விகிதத்தில் இருக்கும். அவர் புகழ்பெற்ற டி ப்ரோக்லி அலைநீளச் சமன்பாட்டை உருவாக்கினார்:

λ = h / p

இங்கு:

• λ என்பது டி ப்ரோக்லி அலைநீளம்
• h என்பது பிளாங்க் மாறிலி (மிகச் சிறிய எண், தோராயமாக 6.626 x 10^-34 ஜூல்-நொடிகள்)
• p என்பது துகளின் உந்தம் (நிறை x திசைவேகம்)

இதன் தாக்கம் ஆழமானது: எலக்ட்ரான்கள், புரோட்டான்கள் மற்றும் அணுக்கள் போன்ற திடமானதாகத் தோன்றும் துகள்கள் கூட சில நிபந்தனைகளின் கீழ் அலைகளாக செயல்பட முடியும். இருப்பினும், பிளாங்க் மாறிலி (h) நம்பமுடியாத அளவிற்கு சிறியதாக இருப்பதால், பெருநோக்கு பொருட்களுடன் (ஒரு பேஸ்பால் அல்லது ஒரு கிரகம் போன்றவை) தொடர்புடைய அலைநீளங்கள் மிக மிகச் சிறியவை, இதனால் அவற்றின் அலை போன்ற பண்புகளை நமது அன்றாட அனுபவத்தில் கண்டறியவே முடியாது. பெருநோக்கு பொருட்களுக்கு, துகள் அம்சம் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது, மற்றும் பாரம்பரிய இயற்பியல் பொருந்தும்.

சோதனை உறுதிப்படுத்தல்: எலக்ட்ரான்களின் அலை இயல்பு

டி ப்ரோக்லியின் கருதுகோள் ஆரம்பத்தில் கோட்பாட்டு ரீதியாக இருந்தது, ஆனால் அது விரைவில் சோதனைக்கு உட்படுத்தப்பட்டது. 1927 இல், அமெரிக்காவில் பணிபுரிந்த கிளிண்டன் டேவிசன் மற்றும் லெஸ்டர் ஜெர்மர், மற்றும் தனியாக, ஸ்காட்லாந்தில் ஜார்ஜ் பேஜெட் தாம்சன் ஆகியோர் எலக்ட்ரான்களின் அலை இயல்பிற்கான உறுதியான ஆதாரங்களை வழங்கிய சோதனைகளை நடத்தினர்.

டேவிசன்-ஜெர்மர் சோதனை

டேவிசன் மற்றும் ஜெர்மர் ஒரு நிக்கல் படிகத்தின் மீது எலக்ட்ரான்களின் கற்றையைச் செலுத்தினர். எக்ஸ்-கதிர்கள் (அறியப்பட்ட மின்காந்த அலைகள்) ஒரு படிகத்தால் விளிம்பு விளைவுக்கு உள்ளாக்கப்படும்போது காணப்படுவது போன்ற ஒரு விளிம்பு விளைவு வடிவத்தை உருவாக்கும் வகையில், எலக்ட்ரான்கள் குறிப்பிட்ட திசைகளில் சிதறடிக்கப்படுவதை அவர்கள் கவனித்தனர். சிதறிய எலக்ட்ரான்களின் வடிவம், டி ப்ரோக்லியின் சமன்பாட்டின்படி எலக்ட்ரான்கள் ஒரு அலைநீளத்தைக் கொண்டிருப்பதன் அடிப்படையிலான கணிப்புகளுடன் பொருந்தியது.

தாம்சன் சோதனை

ஜே.ஜே. தாம்சனின் (எலக்ட்ரானை ஒரு துகளாகக் கண்டுபிடித்தவர்) மகன் ஜார்ஜ் தாம்சன், ஒரு மெல்லிய உலோகத் தகட்டின் வழியாக எலக்ட்ரான்களைச் செலுத்தினார். அவர் இதேபோன்ற விளிம்பு விளைவு வடிவத்தைக் கவனித்தார், இது மின்னோட்டம் மற்றும் கேத்தோடு கதிர்களை உருவாக்கும் அதே துகள்களான எலக்ட்ரான்கள், அலை போன்ற பண்புகளையும் கொண்டிருப்பதை மேலும் உறுதிப்படுத்தியது.

இந்த சோதனைகள் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தவை. அவை துகள்-அலை இருமை என்பது ஒளியின் ஒரு விசித்திரம் மட்டுமல்ல, அனைத்துப் பொருட்களின் ஒரு அடிப்படைப் பண்பு என்பதை நிலைநாட்டின. நாம் பொதுவாக சிறிய துகள்கள் என்று நினைக்கும் எலக்ட்ரான்கள், ஒளி போலவே அலைகளாகவும், விளிம்பு விளைவு மற்றும் குறுக்கீட்டு விளைவை ஏற்படுத்தவும் முடியும்.

இரட்டை-பிளவு சோதனை மறுபரிசீலனை: துகள்கள் அலைகளாக

ஒளியின் அலை இயல்பை நிரூபிக்க முதலில் பயன்படுத்தப்பட்ட இரட்டை-பிளவு சோதனை, பொருளின் அலை இயல்பிற்கான இறுதி நிரூபணக் களமாக மாறியது. எலக்ட்ரான்கள் ஒரு இரட்டை-பிளவு கருவி வழியாக ஒவ்வொன்றாகச் செலுத்தப்படும்போது, அசாதாரணமான ஒன்று நிகழ்கிறது:

• பிளவுகளுக்குப் பின்னால் உள்ள திரையில் கண்டறியப்படும் ஒவ்வொரு எலக்ட்ரானும், ஒரு துகளாகச் செயல்பட்டு, ஒற்றை, குறிப்பிட்ட இடத்தில் ஒரு 'தாக்கத்தை' பதிவு செய்கிறது.
• இருப்பினும், மேலும் மேலும் எலக்ட்ரான்கள் அனுப்பப்படும்போது, திரையில் படிப்படியாக ஒரு குறுக்கீட்டு விளைவு வடிவம் உருவாகிறது, இது அலைகளால் உருவாக்கப்படும் வடிவத்திற்கு ஒத்ததாகும்.

இது மிகவும் குழப்பமானது. எலக்ட்ரான்கள் ஒவ்வொன்றாக அனுப்பப்பட்டால், ஒரு குறுக்கீட்டு விளைவு வடிவத்தை உருவாக்க இரண்டு பிளவுகளைப் பற்றியும் அவை எப்படி 'தெரிந்து' கொள்ள முடியும்? இது ஒவ்வொரு தனிப்பட்ட எலக்ட்ரானும் எப்படியோ ஒரே நேரத்தில் இரண்டு பிளவுகள் வழியாக ஒரு அலையாகச் சென்று, தன்னுடன் தானே குறுக்கிட்டு, பின்னர் திரையில் ஒரு துகளாக விழுகிறது என்று கூறுகிறது. எலக்ட்ரான் எந்தப் பிளவு வழியாகச் செல்கிறது என்பதை நீங்கள் கண்டறிய முயற்சித்தால், குறுக்கீட்டு விளைவு வடிவம் மறைந்துவிடும், மேலும் பாரம்பரிய துகள்களிடமிருந்து எதிர்பார்க்கப்படுவது போல இரண்டு எளிய பட்டைகள் கிடைக்கும்.

இந்த அவதானிப்பு குவாண்டம் மர்மத்தின் மையக்கருத்தை நேரடியாக விளக்குகிறது: கவனித்தல் அல்லது அளவிடும் செயல் விளைவை பாதிக்கலாம். எலக்ட்ரான் ஒரு மேற்பொருந்துதல் நிலையில் (இரண்டு பிளவுகள் வழியாகச் செல்வது) உள்ளது, அது கவனிக்கப்படும் வரை, அந்த நேரத்தில் அது ஒரு திட்டவட்டமான நிலைக்கு (ஒரு பிளவு வழியாகச் செல்வது) சரிந்துவிடுகிறது.

குவாண்டம் மெக்கானிக்கல் விளக்கம்: அலைச் சார்புகளும் நிகழ்தகவும்

துகள் மற்றும் அலை அம்சங்களை சமரசம் செய்ய, குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் அலைச் சார்பு (Ψ, சை) என்ற கருத்தை அறிமுகப்படுத்துகிறது, இது ஒரு குவாண்டம் அமைப்பின் நிலையை விவரிக்கும் ஒரு கணித সত্তையாகும். அலைச் சார்பு நேரடியாகக் கவனிக்கக்கூடியது அல்ல, ஆனால் அதன் வர்க்கம் (Ψ²) ஒரு துகளை ஒரு குறிப்பிட்ட இடத்தில் கண்டுபிடிப்பதற்கான நிகழ்தகவு அடர்த்தியைக் குறிக்கிறது.

எனவே, ஒரு எலக்ட்ரான் பரவி, குறுக்கிடும் ஒரு அலைச் சார்பால் விவரிக்கப்படலாம் என்றாலும், அதை இருப்பிடத்தைக் கண்டறிய நாம் ஒரு அளவீடு செய்யும்போது, அதை ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியில் காண்கிறோம். அலைச் சார்பு இந்த விளைவுகளின் நிகழ்தகவை நிர்வகிக்கிறது.

மேக்ஸ் பார்ன் போன்ற இயற்பியலாளர்களால் முன்னோடியாக இருந்த இந்த நிகழ்தகவு விளக்கம், பாரம்பரிய नियதிவாதத்திலிருந்து ஒரு அடிப்படை விலகலாகும். குவாண்டம் உலகில், ஒரு துகளின் சரியான பாதையை நாம் உறுதியாகக் கணிக்க முடியாது, பல்வேறு விளைவுகளின் நிகழ்தகவை மட்டுமே கணிக்க முடியும்.

துகள்-அலை இருமையின் முக்கிய தாக்கங்கள் மற்றும் நிகழ்வுகள்

துகள்-அலை இருமை என்பது ஒரு சுருக்கமான கோட்பாட்டுக் கருத்து மட்டுமல்ல; அது ஆழ்ந்த தாக்கங்களைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் பல முக்கிய நிகழ்வுகளுக்கு வழிவகுக்கிறது:

ஹைசன்பெர்க்கின் நிச்சயமற்ற கோட்பாடு

துகள்-அலை இருமையுடன் நெருக்கமாக இணைக்கப்பட்டுள்ளது வெர்னர் ஹைசன்பெர்க்கின் நிச்சயமற்ற கோட்பாடு. இது நிலை மற்றும் உந்தம் போன்ற சில ஜோடி இயற்பியல் பண்புகளை ஒரே நேரத்தில் தன்னிச்சையான துல்லியத்துடன் அறிய முடியாது என்று கூறுகிறது. ஒரு துகளின் நிலையை நீங்கள் எவ்வளவு துல்லியமாக அறிவீர்களோ, அவ்வளவு குறைவாகவே அதன் உந்தத்தை அறிய முடியும், மற்றும் நேர்மாறாகவும்.

இது அளவீட்டுக் கருவிகளின் வரம்புகளால் ஏற்படுவதில்லை, மாறாக குவாண்டம் அமைப்புகளின் உள்ளார்ந்த பண்பு. ஒரு துகள் நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட நிலையைக் கொண்டிருந்தால் (கூர்மையான உச்சி போன்றது), அதன் அலைச் சார்பு பரந்த அளவிலான அலைநீளங்களைக் கொண்டிருக்க வேண்டும், இது உந்தத்தில் நிச்சயமற்ற தன்மையைக் குறிக்கிறது. மாறாக, நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட உந்தம் என்பது ஒற்றை அலைநீளத்துடன் கூடிய அலை, இது நிலையில் நிச்சயமற்ற தன்மையைக் குறிக்கிறது.

குவாண்டம் சுரங்க விளைவு

துகள்-அலை இருமை குவாண்டம் சுரங்க விளைவையும் விளக்குகிறது, இது ஒரு துகள் ஒரு ஆற்றல் தடையைத் தாண்டுவதற்கு போதுமான ஆற்றல் இல்லாவிட்டாலும், அதைக் கடந்து செல்லக்கூடிய ஒரு நிகழ்வாகும். ஒரு துகள் ஒரு அலைச் சார்பால் விவரிக்கப்படுவதால், அது தடையின் உள்ளேயும் வெளியேயும் நீட்டிக்கப்படலாம், இதனால் துகள் மறுபுறம் 'சுரங்கம் தோண்டி' செல்ல ஒரு பூஜ்ஜியமற்ற நிகழ்தகவு உள்ளது.

நட்சத்திரங்களில் அணுக்கரு இணைவு, ஸ்கேனிங் டனலிங் நுண்ணோக்கிகளின் (STMs) செயல்பாடு, மற்றும் சில வகையான குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் உட்பட பல்வேறு இயற்கை நிகழ்வுகள் மற்றும் தொழில்நுட்பங்களுக்கு இந்த விளைவு முக்கியமானது.

எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி

எலக்ட்ரான்களின் அலை இயல்பு சக்திவாய்ந்த அறிவியல் கருவிகளை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது. டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கிகள் (TEMs) மற்றும் ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கிகள் (SEMs) போன்ற எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கிகள், ஒளிக்கு பதிலாக எலக்ட்ரான்களின் கற்றைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. எலக்ட்ரான்கள் கட்புலனாகும் ஒளியை விட மிகக் குறுகிய அலைநீளங்களைக் கொண்டிருக்க முடியும் என்பதால் (குறிப்பாக அதிக வேகத்திற்கு முடுக்கிவிடப்படும்போது), எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கிகள் கணிசமாக அதிக தெளிவுத்திறனை அடைய முடியும், இது அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகள் போன்ற நம்பமுடியாத சிறிய கட்டமைப்புகளைக் காட்சிப்படுத்த அனுமதிக்கிறது.

உதாரணமாக, இங்கிலாந்தில் உள்ள கேம்பிரிட்ஜ் பல்கலைக்கழகம் போன்ற பல்கலைக்கழகங்களில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள், புதுமையான பொருட்களின் அணு அமைப்பைப் படிக்க எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கியைப் பயன்படுத்தியுள்ளனர், இது நானோ தொழில்நுட்பம் மற்றும் பொருள் அறிவியலில் முன்னேற்றங்களைச் சாத்தியமாக்கியுள்ளது.

குவாண்டம் கணினி

குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸின் கொள்கைகள், மேற்பொருந்துதல் மற்றும் பின்னிப்பிணைதல் உட்பட, துகள்-அலை இருமையுடன் நெருங்கிய தொடர்புடையவை, வளர்ந்து வரும் குவாண்டம் கணினி தொழில்நுட்பங்களின் அடித்தளமாகும். குவாண்டம் கணினிகள், இந்த குவாண்டம் நிகழ்வுகளைப் பயன்படுத்தி, மிகவும் சக்திவாய்ந்த பாரம்பரிய கணினிகளுக்குக் கூட தீர்க்க முடியாத கணக்கீடுகளைச் செய்வதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன.

அமெரிக்காவில் உள்ள IBM முதல் கூகிள் AI வரை, மற்றும் சீனா, ஐரோப்பா, ஆஸ்திரேலியாவில் உள்ள ஆராய்ச்சி மையங்கள் வரை உலகெங்கிலும் உள்ள நிறுவனங்கள் மற்றும் ஆராய்ச்சி நிறுவனங்கள், குவாண்டம் கணினிகளை தீவிரமாக உருவாக்கி வருகின்றன, இது மருந்து கண்டுபிடிப்பு, குறியாக்கவியல், மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவு போன்ற துறைகளில் புரட்சியை ஏற்படுத்தும் என்று உறுதியளிக்கிறது.

குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் மீதான உலகளாவிய கண்ணோட்டங்கள்

குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் பற்றிய ஆய்வு உண்மையிலேயே ஒரு உலகளாவிய முயற்சியாக இருந்து வருகிறது. அதன் வேர்கள் பெரும்பாலும் பிளாங்க், ஐன்ஸ்டீன், போர், ஹைசன்பெர்க் மற்றும் ஸ்ரோடிங்கர் போன்ற ஐரோப்பிய இயற்பியலாளர்களுடன் தொடர்புடையவை என்றாலும், பங்களிப்புகள் உலகெங்கிலும் உள்ள விஞ்ஞானிகளிடமிருந்து வந்துள்ளன:

• இந்தியா: சர் சி.வி. ராமனின் ராமன் விளைவு கண்டுபிடிப்பு, மூலக்கூறுகளால் ஒளி சிதறடிக்கப்படுவதை விளக்கி, அவருக்கு நோபல் பரிசைப் பெற்றுத் தந்தது மற்றும் ஒளி-பொருள் தொடர்புகளின் குவாண்டம் தன்மையை மேலும் வெளிச்சம் போட்டுக் காட்டியது.
• ஜப்பான்: ஹிடேகி யுகாவாவின் அணுக்கரு விசைகள் பற்றிய பணி, மீசோன்களின் இருப்பை முன்னறிவித்தது, குவாண்டம் புலக் கோட்பாட்டின் பயன்பாட்டை நிரூபித்தது.
• அமெரிக்கா: ரிச்சர்ட் ஃபெய்ன்மேன் போன்ற இயற்பியலாளர்கள் குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸின் பாதை தொகையீட்டு சூத்திரத்தை உருவாக்கினர், இது குவாண்டம் நிகழ்வுகள் மீது ஒரு ভিন্ন கண்ணோட்டத்தை அளித்தது.
• ரஷ்யா: லெவ் லேண்டாவ் குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் மற்றும் செறிபொருள் இயற்பியல் உட்பட கோட்பாட்டு இயற்பியலின் பல துறைகளில் குறிப்பிடத்தக்க பங்களிப்புகளைச் செய்தார்.

இன்று, குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் மற்றும் அதன் பயன்பாடுகளில் ஆராய்ச்சி என்பது ஒரு உலகளாவிய முயற்சியாகும், கிட்டத்தட்ட ஒவ்வொரு நாட்டிலும் உள்ள முன்னணி பல்கலைக்கழகங்கள் மற்றும் ஆராய்ச்சி நிறுவனங்கள் குவாண்டம் கணினி, குவாண்டம் உணர்திறன், மற்றும் குவாண்டம் தொடர்பு போன்ற துறைகளில் முன்னேற்றங்களுக்கு பங்களிக்கின்றன.

முடிவுரை: குவாண்டம் முரண்பாட்டை ஏற்றுக்கொள்வது

துகள்-அலை இருமை குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸின் மிக ஆழ்ந்த மற்றும் உள்ளுணர்வுக்கு முரணான அம்சங்களில் ஒன்றாக உள்ளது. இது நமது பாரம்பரிய யதார்த்தக் கருத்துக்களைக் கைவிட்டு, ஒரே நேரத்தில் முரண்பாடான பண்புகளை வெளிப்படுத்தக்கூடிய সত্তைகள் உள்ள ஒரு உலகத்தை ஏற்றுக்கொள்ளும்படி நம்மை கட்டாயப்படுத்துகிறது. இந்த இருமை நமது புரிதலில் ஒரு குறைபாடு அல்ல, மாறாக அதன் மிகச்சிறிய அளவுகளில் பிரபஞ்சத்தைப் பற்றிய ஒரு அடிப்படை உண்மையாகும்.

ஒளி, எலக்ட்ரான்கள், மற்றும் உண்மையில் அனைத்துப் பொருட்களும் ஒரு இரட்டை இயல்பைக் கொண்டுள்ளன. அவை முற்றிலும் துகள்களும் அல்ல, முற்றிலும் அலைகளும் அல்ல, மாறாக அவை எவ்வாறு கவனிக்கப்படுகின்றன அல்லது தொடர்பு கொள்கின்றன என்பதைப் பொறுத்து ஒரு அம்சத்தையோ அல்லது மற்றொன்றையோ வெளிப்படுத்தும் குவாண்டம் সত্তைகள். இந்த புரிதல் அணு மற்றும் பிரபஞ்சத்தின் ரகசியங்களைத் திறந்தது மட்டுமல்லாமல், நமது எதிர்காலத்தை வடிவமைக்கும் புரட்சிகரமான தொழில்நுட்பங்களுக்கும் வழி வகுத்துள்ளது.

நாம் குவாண்டம் களத்தை தொடர்ந்து ஆராய்ந்து வருகையில், துகள்-அலை இருமைக் கொள்கை பிரபஞ்சத்தின் சிக்கலான மற்றும் பெரும்பாலும் முரண்பாடான தன்மையின் நிலையான நினைவூட்டலாக செயல்படுகிறது, இது மனித அறிவின் எல்லைகளைத் தள்ளி, உலகெங்கிலும் உள்ள புதிய தலைமுறை விஞ்ஞானிகளை ஊக்குவிக்கிறது.