logo3.gif (702 bytes)

arrow7.gif (1098 bytes)


ක්‌වොන්ටාවේ කතාව 37
අද්භූත පරීක්‌ෂණයක්‌

"සමස්‌තයට නිශ්චිත රටාවක්‌ මැවීමට නම් එහි කොටස්‌ අතර යම් ආකාරයක බැඳීමක්‌ තිබිය යුතු වේ. එහෙත් ඉලෙක්‌ට්‍රොaන යනු කොටස්‌ අහඹු ලෙස විසිරී ගිය, වෙන් වෙන් ව පවතින අංශු ප්‍රවාහයක්‌ නම් විවර්තනය රටා මවන්නේ කෙසේ ද? ඊටත් වඩා පුදුමය නම් මේ රටාව කාලය හරහා ද ඇති වීමයි.

"ක්‌වොන්ටම්වාදයේ මුළු අද්භූතභාවය ම මේ ද්විත්ව සිදුරු පරීක්‌ෂණය තුළ කැටි වී තිබේ" රිචර්ඩ් ෆෙයින්මාන් කීවේ ය. වසර 2002 දී පැවැති මත විමසුමකින් (Physics World Poll) මේ පරීක්‌ෂණය මෙතෙක්‌ භෞතික විද්‍යාවේ කළ අරුම පුදුම ම පරීක්‌ෂණය ලෙස තේරිණි. ඇත්තෙන් ම එය එසේ ම ය.

මේ පරීක්‌ෂණය මුලින් ම සිදු කළේ ක්‌වොන්ටම්වාදය නිර්මාණය කිරීමට බොහෝ කලකට පෙර බව අපි මුල දී දුටුවෙමු. ඒ 1800 දී තෝමස්‌ යන්ග් විසින් ආලෝකය යනු තරංගයක්‌ බව පෙන්වීමට ය. ඒ පරීක්‌ෂණය සරල ව මෙසේ ය. එක ළඟ පිහිටි එක හා සමාන ප්‍රභව දෙකකින් තරංග දෙකක්‌ ඇති වේ යෑයි සිතමු (උදා: ජල තරංග දෙකක්‌). දැන් මේ තරංග දෙක එකට මුසු වී යයි. ඇතැම් තැන්වල දී එක්‌ තරංගයක ශීර්ෂ අනෙක්‌ තරංගයේ ශීර්ෂ සමඟ එක්‌ වී සංයුක්‌ත තරංගයේ විස්‌තාරය දෙගුණයක්‌ වේ. (Construtive Interferenece). ඒ ලෙස ම තවත් ස්‌ථානවල දී නිම්න නිම්න එක්‌ වේ. එහෙත් එක්‌ තරංගයක නිම්නත් අනෙකේ ශීර්ෂත් එක්‌ වීම ද ඇතැම් ස්‌ථානවල සිදු වේ. එවන් ස්‌ථානවල දී විස්‌තාරය ශූන්‍ය වී තරංග ස්‌වභාවය අහෝසි වේ. (Destructive Interference). අතරමැදි අවස්‌ථා ද ගොඩනැෙග්. මෙසේ තරංග දෙක මුසු වීමේ ප්‍රතිඵලයක්‌ ලෙස නවතම රටාවක්‌ සහිත තරංගයක්‌ ඇති වේ. මේ රටාව විවර්තන විවර්තන රටාව යෑ යි කියනු ලැබේ.

ද්විත්ව සිදුරු පරීක්‌ෂණයේ දී සිදුරු දෙක සහිත තිරයකට යම් තරංගයක්‌ එල්ල කරනු ලැබේ. වෙන් ව පවතින අංශු ප්‍රවාහයක්‌ මෙන් නො ව, තරංගය පැතිර ගිය යමක්‌ බැවින් එය දැන් අර සිදුරු දෙකෙන් ම ඉවතට පැමිණේ. එය හරියට ම දැන් සර්වසම තරංග ප්‍රභව දෙකක්‌ මෙනි. ප්‍රතිඵලය විවර්තන රටාවකි. ආලෝකය ද මේ රටාව පෙන්වන බව යන්ග් පෙන්වා දුන් අතර එය නිව්ටන් කිව් ලෙස අංශු ප්‍රවාහයකට කළ නොහැකි යෑයි ඔහු කීවේ ය. ආලෝකය ද්විත්ව සිදුරු හරහා ගොස්‌ ඉදිරිපස ඇති තිරයක විවර්තන රටා මවයි.

මේ විවර්තන රටාවේ සිදු වන වැදගත් දෙයක්‌ ඇත. එනම් තනි ප්‍රභවයක්‌ ඇති විට හෙවත් තනි සිදුරකින් තරංගය යන විට තරංගය තිරයේ ගැටෙන ඇතැම් ස්‌ථානවල විවර්තනය වූ තරංගය නො පවතී. ඒ එක්‌ තරංගයක නිම්නත් අනෙකේ ශීර්ෂත් එක්‌ වන තැන්වල ය. එනම්: එක්‌ සිදුරක්‌ වැසූ විට තරංගය A වැනි ලක්‌ෂ්‍යවල පවතින නමුත් එම සිදුර විවෘත කළ විට A ලක්‌ෂ්‍යයේ තරංගය නො ගැටේ. තරංගයක්‌ යනු ලක්‌ෂීය නො වන අවකාශයේ පැතිර ගොස්‌ ඇති සමස්‌තයක්‌ බැවින් මේ නිරීක්‌ෂණය පැහැදිලි කිරීම ගැටලූවක්‌ නො වේ. එහි අරුමය එය නො වේ (රූපය 1 බලන්න).

1961 වසරේ දී ජර්මනියේ සිට ක්‌ලාවුස්‌ ජොන්සන් (Claus Jonsson) විසින් මේ ද්විත්ව සිදුරු පරීක්‌ෂණය ඉලෙක්‌ට්‍රොaන කදම්බයක්‌ සඳහා ද සිදු කරන ලදී. ප්‍රභවයකින් ඉලෙක්‌ට්‍රොaන නිකුත් වේ. එය ඉදිරිපස සිදුරු දෙකක්‌ සහිත තිරයක්‌ ද ඉන් පසු ඉලෙක්‌ට්‍රොaන වැදීමෙන් දිළිසුම් ඇති කරන පොස්‌පරස්‌ තිරයක්‌ ද ඇත. ප්‍රතිඵලය 1925 දී ක්‌ලින්ටන් ඩේවිසන් සහ ඡේ. පී. තොම්සන් පේනවා දුන් ලෙස ම විය. පොස්‌පරස්‌ තිරයේ දිස්‌ වූයේ විවර්තන රටාවයි. එනම්( කෙසේ හෝ ඉලෙක්‌ට්‍රොaන කදම්බය තරංගමය හැසිරීමක්‌ පෙන්වා ඇත.

කෙසේ වුවත් මෙහි දී මතක තබාගත යුතු දෙයක්‌ ඇත. එනම්: පොස්‌පරස්‌ තිරය මත ඇති වන්නේ ලක්‌ෂීය දිළිසුම් පමණි. එක්‌ ඉලෙක්‌ට්‍රොaනයකින් එක්‌ නිශ්චිත දිළිසුමක්‌ ඇති වේ. එහෙත් සියලු දිළිසුම්වල ව්‍යාප්තිය සැලකූ විට එහි ඇත්තේ විවර්තන රටාවයි. විශාල ඉලෙක්‌ට්‍රොaන සංඛ්‍යාවක්‌ පැමිණි විට රටාව සන්තතික ලෙස දිස්‌ වේ. මෙසේ විවර්තන රටාව සමස්‌තයේ ප්‍රතිඵලයක්‌ වේ. එක්‌ ඉලෙක්‌ට්‍රොaනයක්‌ සැලකුව හොත් එහි තරංගමය ගමන් මගක්‌ හෝ හැසිරීමක්‌ කිසිවකු දැක නැත. තරංගමය හැසිරීම සමස්‌තය මගින් වන අතර, එක්‌ එක්‌ ඉලෙක්‌ට්‍රොaන සැලකූ විට හැම විට ම ලක්‌ෂීය අංශු ලෙස නිරීක්‌ෂණය වේ. ඇත්තෙන් ම මෙය ජල තරංගයක ද එසේ ම ය. ජල තරංගයක එක ජල අණුවක්‌ වෙන් කොට ගත හොත් ඒ අණුවට ඇත්තේ හුදු ඉහළ-පහළ චලිතයකි. තරංග රටාව පෙනෙන්නේ සමස්‌තය දෙස බැලීමෙනි. රටා මැවීමට නම් සමස්‌තය කොටස්‌ (අණු හෝ ඉලෙක්‌ට්‍රොaන හෝ) අතර වූ යම් බැඳීමකින් ගොඩනැගී තිබිය යුතු අතර, ජල තරංගයේ දී එය ජල අණු අතර ඇති ආකර්ෂණයයි. එහෙත් ඉලෙක්‌ට්‍රොaනවල දී ඒ බැඳීම කුමක්‌ ද?

ඉලෙක්‌ට්‍රොaන යනු අංශු නම් වෙන් වෙන් ව පවතින අංශු ප්‍රවාහයක්‌ විවර්තනය වන්නේ කෙසේ ද? ජල තරංගයක්‌ සලකමු. එහි දී ජල අණු අතර ඇති බැඳීම නිසා සමස්‌තය පැතිර ගිය තරංගයක්‌ ලෙස හැසිරේ. එනම් තරංග රටාව අදාළ අණු හෝ කොටස්‌වල ඇති බැඳීම හෙවත් සබඳතාව නිසා සමස්‌තය මගින් ජනිත වන්නකි. කොටස්‌ අතර (උදා: ජල අණු අතර) බැඳීමක්‌ හෙවත් සබඳතාවක්‌ නොමැති නම් සමස්‌තයට තරංගයක්‌ විය නොහැකි ය. කොටින් ම සමස්‌තයට යම් නිශ්චිත රටාවක්‌ මැවීමට නම් එහි කොටස්‌ අතර යම් ආකාරයක බැඳීමක්‌ තිබිය යුතු වේ. එසේ නැති නම් කොටස්‌ අහඹු ලෙස විසිර තිබිය යුතු ය. එහෙත් ඉලෙක්‌ට්‍රොaන හෝ ආලෝකය යනු වෙන් වෙන් ව පවතින අංශු ප්‍රවාහයක්‌ නම් විවර්තනය වන්නේ කෙසේ ද? සමස්‌තය රටා මවන්නේ කෙසේ ද? ප්‍රවාහයේ ඉලෙක්‌ට්‍රොaන අතර යම් සබඳතාවක්‌ ඇත් ද? (රූපය 1 බලන්න)

එය එසේ යෑයි සිතමු. ඉලෙක්‌ට්‍රොaන අතර යම් සබඳතාවක්‌ නිසා විවර්තන රටා ඇති වූයේ යෑයි සිතමු. එය දැනගැනීමට ක්‍රමයක්‌ ඇත. දැන් ප්‍රභවයෙන් ඉලෙක්‌ට්‍රොaන ප්‍රවාහයක්‌ එක්‌ වර යවනු වෙනුවට එක්‌ ඉලෙක්‌ට්‍රොaනය බැගින් නිකුත් කරන්නේ යෑයි සිතමු. එක්‌ ඉලෙක්‌ට්‍රොaනයක්‌ යවා පොස්‌පරස්‌ තිරය මත දිළිසුම ඇති වූ පසු ඊළඟ ඉලෙක්‌ට්‍රොaනය නිකුත් කෙරේ. එක්‌ වරකට එක්‌ ඉලෙක්‌ට්‍රොaනය බැගින් යවන විට පෙර මෙන් ඉලෙක්‌ට්‍රොaන අතර සබඳතා ඇති විය නොහැකි ය. එහෙත් පුදුමය නම් මෙසේ වරකට එක බැගින් බොහෝ ඉලෙක්‌ට්‍රොaන සංඛ්‍යාවක්‌ යෑවූ පසු පොස්‌පරස්‌ තිරය මත දිළිසුම් සියල්ල නිසා මැවෙන්නේ පෙර මෙන් ම වූ විවර්තන රටාවකි. එනම: මේ ඉලෙක්‌ට්‍රොaන එකක්‌ පසු ව එකක්‌ ලෙස ආවත් පොස්‌පරස්‌ තිරයේ ගැටී ඇත්තේ අනාගත රටාව ලබා දෙන පරිදි ය. ඉලෙක්‌ට්‍රොaන අතර අවකාශය කාලය විනිවිදින සබඳතාවක්‌ ඇත් ද?

අනෙක්‌ පුදුමය නම්, තිරයේ එක්‌ සිදුරක්‌ පමණක්‌ විවෘත ව ඇතැයි සිතමු. එවිට ඉලෙක්‌ට්‍රොaන ගැටීම නිසා ඇති වන දිළිසුම්වල ව්‍යාප්තිය ඉහත රූපයේ (රූපය 1 මුල් රූපය) පරිදි වේ. දැන් එක්‌ වර ම වසා තිබූණු අනෙක්‌ සිදුර (1) විවෘත කරමු. දැන් විවර්තන රටා ඇති වේ. එනම්( එක්‌ සිදුරක්‌ පමණක්‌ විවෘත ව තිබූණු විට දිළිසුම් ඇති වුණු ඇතැම් තැන්වල (A-ලක්‌ෂ්‍යය) අනෙක්‌ සිදුර විවෘත කළ පසු දිළිසුම් නැත. එනම්( දැන් ඒ තැන්වලට ඉලෙක්‌ට්‍රොaන පැමිණෙන්නේ නැත. දෙවැනි සිදුර විවෘත කිරීම නිසා ඉලෙක්‌ට්‍රොaන ගැටෙන තැන (දිළිසුම ඇති වන තැන) වෙනස්‌ වී ඇත. එනම්( දෙවැනි සිදුර විවෘත කළ බව ඉලෙක්‌ට්‍රොaන දැනගෙන ඇති අතර, ඒ අනුව ගැටෙන තැන වෙනස්‌ කරගෙන විවර්තන රටා ඇති කොට ඇත. 1 සිදුර විවෘත කිරීමට පෙර 2 සිදුර හරහා ගිය ඉලෙක්‌ට්‍රොaනවල ගමනට 1 සිදුර විවෘත කිරීම යම් ලෙසකින් බලපෑමක්‌ කර ඇත. වරකට එක බැගින් එකක්‌ පසුව එකක්‌ ලෙස ඉලෙක්‌ට්‍රොaන එවනු ලැබුවත් මේ ප්‍රතිඵලය ම ලැබේ. සිදුරක්‌ වැසුව හොත් ක්‌ෂණයෙන් ඉලෙක්‌ට්‍රොaන ගැටෙන තැන් වෙනස්‌ වී විවර්තන රටාව නැති වී යයි. ෆෙයින්මාන් කියූ ලෙස මෙය අරුම-පුදුම නො වේ ද?

අනෙක්‌ සිදුර (1) විවෘත කළ බව ඉලෙක්‌ට්‍රොaන දැනගන්නේ කෙසේ ද? අවකාශයේ හා කාලයේ වෙන් වී ඇත්නම් ඉලෙක්‌ට්‍රොaන රටා මවන්නේ කෙසේ ද? පිළිතුරක්‌ ලෙස ඉලෙක්‌ට්‍රොaනය යම් අයුරකින් විසිරී ඇතැයි ද එයට එක්‌ වර සිදුරු දෙක ම හරහා යා හැකි යෑයි ද සිතමු. අප නිරීක්‌ෂණය නො කරන විටත් ඉලෙක්‌ට්‍රොaනය නමින් යමක්‌ තිබිය යුතු යෑයි විශ්වාස කරන්නන් කියන්නේ එය එක්‌ වර සිදුරු දෙක ම හරහා තරංගයක්‌ සේ පැමිණෙන බවත්, ඉලෙක්‌ට්‍රොaනය එය සමඟ ම විවර්තනය වී තිරයේ යම් නිශ්චිත තැනක පතිත වන බවත් ය. ඊළඟ ඉලෙක්‌ට්‍රොaනය ද එසේ ම විවර්තනය වී, විවර්තන රටාවේ තවත් තැනක පතිත වේ. එහෙයින් විවර්තන රටාව ගොඩනැෙග්. එනම්, නිරීක්‌ෂණය නො කරන විට ඉලෙක්‌ට්‍රොaනය නමින් තරංගයක්‌ ලෙස හැසිරෙන යථාර්ථයක්‌ ඇති බව ය. එය අර සම්භාවිතා තරංග ශ්‍රිතය මෙන් වූ හුදු පැවතීමේ විභවයක්‌ පමණක්‌ නො වන බව ය. කෙසේ වුවත්, දැන් යම් ඉලෙක්‌ට්‍රොaනයක්‌ යන්නේ කුමන සිදුරකින් ද කියා බැලීමට එක්‌ සිදුරක්‌ අසල අනාවරකයක්‌ තැබිය හැකි ය. එමගින් ඉලෙට්‍රොaනය නිශ්චිත කරගත හැකි ය. එහෙත් එසේ කළ විට ප්‍රතිඵලය තවත් අද්භූත වූවකි.

ලබන සතියේ : 38 කොටස : අපේ සිතිවිලිවලට අතීතය වෙනස්‌ කළ හැකි ද?

සමිත ප්‍රසන්න හේවගේ