ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යා‍ව

දළ විශ්ලේෂණය සංස්කරණය

ක්වොන්ටම් යන වචනය ලතින් භාෂාවෙහි එන වචනයකි. මෙයින් ඉතාමත් කුඩා අංශුවල යාන්ත්‍රික චලනයන්ට අදාලවේ. විකිරණ තරංග සොයාගැනීමෙන් පසුව ශක්ති පැකට් නම් භෞතික විද්‍යාවේ ඉතා වැදගත් සංකල්පයක් ගොඩනැගීම සහ පරමාණුක, උපපරමාණුක අංශු හඳුනාගැනීමද සිදුවිණි.මේනිසා භෞතික විද්‍යාවේ හා රසායන විද්‍යාවේ පැතිකඩයන් වන ඝන මූල භෞතික විද්‍යාව, පාෂාණීකෘත භෞතික විද්‍යාව, පරමාණුක විද්‍යාව, අණුක විද්‍යාව, පරිගණන රසායන විද්‍යාව, ක්වොන්ටම් රසායන විද්‍යාව, න්‍යෂ්ටික භෞතික විද්‍යාව වැනි අංශ සොයාගැනීමේ ආරම්භයද සිදුවිය. ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවෙහි පදනම දැමීමට 20 වැනි සියවසේ මැද භාගයේදී වෙනර් හයිසෙන්බ්‍රග්, මැක්ස් බොර්න්, ජෝන් වොන් නියුමාන්, මැක්ස් පැලෑන්ක්, ලුවිස් ඩි බ්‍රොක්ලී, ඇල්බර්ට් අයින්ස්ටයින්, නීල්ස් බෝර්, අර්වින් ස්චොර්ඩින්ගර්, පෝල් ඩිරැක්, වොල්ෆැන්ග් පවුලී යන විද්‍යාඥයින් පිරිස උත්සුක වූ අතර මේ සංකල්ප අතරින් බොහෝමයක් තවමත් පරීක්ෂණ මට්ටමේ පවතී.

පරමාණුවේ ක්‍රියාකාරිත්වය හා හැසිරීම පිළිබඳ අධ්‍යයනය කිරීමේදී මෙම ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාව වැදගත් වේ. උදාහරණයක් ලෙස නිවුටන් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවට අනුව පරමාණුක ක්‍රියාකාරීත්වය යනු ඉලෙක්ට්‍රෝන වේගයෙන් එකිනෙක අතර ගමන් කරමින් න්‍යෂ්ටිය හා ගැටීමයි.කෙසේ වෙතත් සාමාන්‍යයෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන න්‍යෂ්ටිය වටා පිහිටි කක්ෂය මත ගමන් කරමින් පවතින්නේ න්‍යෂ්ටියෙහි ඇති ධන ආරෝපිත චුම්භක ක්ෂේත්‍රය නිසා බව විද්‍යාඥයින්ගේ මතයයි.

ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේ පුරෝකථනයන් ඉතා ඉහළ නිරවද්‍යතාවයකට පරීක්ෂණාත්මක ව සැබෑ බව ඔප්පු කර ඇත. එසේ උසස් හා ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාව අතර ප්‍රධාන අනුරූපතාවයේ වර්තමාන න්‍යාය ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේ නියම සියලුම වස්තූන් පිළිපදින බව කියවේ. විශාල පද්ධතිවල ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍රණයක් , උසස් යාන්ත්‍රික විද්‍යාව (හෝ සංඛ්‍යාන ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍රික විද්‍යාව (අංශු විශාල එකතුවක) උසස් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේ නියම , විශාල පද්ධති හෝ විශාල ක්වොන්ටම් සංඛ්‍යාවල සීමක ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේ නියම අනුගමනය කරයි.

උසස් හා ක්වොන්ටම් සිද්ධාන්ත අතර ප්‍රධාන වෙනස්කම් දැනටමත් අයින්ස්ටයින් – පොඩොල්ස්කි – රොසන් ද්වෛධය විස්තර කිරීමේදී කර ඇත. එමනිසා ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාව සංගත (විස්තාරයන් එකතුව). උසස් විට ‍භෞතික විද්‍යාව සංගත නොවීමය. (තීව්‍රතාවයන්ගේ එකතුව) එවැනි සංසක්ත (සංගත) ආයාමයට වඩා තරමක් කුඩාය , මහේක්ෂ ද්‍රව්‍ය සඳහා වෙනත් විදියකට වක්‍රවීම අපේක්ෂා කළ හැක.

ඒවා පහත නිරීක්ෂණයන් සමග අනුකූල වේ:

සාම්ප්‍රදායික ලෙස අප සලකන පද්ධතිවල මහේක්ෂ ගතිගුණ එහි කොටස්වල ක්වොන්ටම් හැසිරීමේ සෘජු ‍ප්‍රතිඵල වේ. උදාහරණ ලෙස අංශු විශාල ගණනකින් සමන්විත වස්තුවල (විද්‍යුත් බල නිසා තනිව ඉක්මනින‍් බිඳ වැටෙන පරමාණු හා අණුවලින් සමන්විත පදාර්ථ) ස්ථායීතාව , මෙම පදාර්ථයේ දෘඪතාව , යාන්ත්‍රික , රසායනික , තාපජ , ප්‍රකාශ විද්‍යා හා චුම්භක ගති ගුණ යන සියල්ල ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේ නීති යටතේ විද්‍යුත් ආරෝපණවල අන්තර් ක්‍රියාවල ප්‍රතිඵලයන්ය.

අතිශය කුඩා අංශු හෝ අතිශය වේගයෙන් චලනය වන අංශු සමග ගණුදෙණු කිරීමේ දී ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍රණය හා සාපේක්ෂතාව‍ාදයට අනුව පදාර්ථයේ අභ්‍යන්තර හැසිරීම ඉදිරිපත් කරයි. විශාල සහ විශාල අණුවල ප්‍රමාණයේ පිළිවෙලින් හා වටපිට‍ාවේ (විශාල) වස්තූන්ගේ හැසිරීම ගැන අනාවැකි කීමෙන් සාම්ප්‍රධායික නිව්ටෝනියානු භෞතික විද්‍යාවේ නියමයන් තවමත් නිවැරදිව පවතී.

කොතරම් නව අදහස් තිබුණ ද, ඉතා කුඩා අංශූන් විස්තරකරන ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාව ද ඉතා විශාල වස්තු විස්තර කරන සාපේක්ෂතාවාදය ද එක්සත් කිරීම සාමාන්‍යය සාපේක්ෂතාවයේ රැඳි තවමත් අනාගතය පිළිබඳ සිහිනයක් පමණි.

සිද්ධාන්තය සංස්කරණය

ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාව සඳහා ගණිතමය වශයෙන් තුල්‍ය වන විවිධ සූත්‍රකරණ පවතී. මේ අතරින් පරිණාමකවාදය වඩාත් පැරණි සහ බහුලව භාවිතා වන සූත්‍රකරණයක් වේ. මෙමගින් (වර්නර් හයිසන් බර්න් විසින් හඳුන්වාදුන්) න්‍යාය යාන්ත්‍ර විද්‍යාව සහ (අර්වින් ශෝඩිංගර් විසින් හඳුන්වාදුන්) තරංග යාන්ත්‍ර විද්‍යාව යන ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේ ආරම්භක අවධියට අයත් සූත්‍රකරණය යුගල සංයෝජනය හා සාධාරණීකරණය කෙරේ. පරිණාමකවාදයේ නිර්මාතෘ කේම්බ්‍රිජ් විශ්වවිද්‍යාලයීය සෛද්ධාන්තික භෞතික විද්‍යාඥ පෝල් ඩිරැක් වේ.

මෙම සූත්‍රකරණයේදී ක්වොන්ටම් පද්ධතියක ක්ෂණික තත්වය කළ එහි සියලු මිණිය හැකි ගුණාංග, හෙවත් නිරීක්ෂ්‍ය අන්තර් ගත වේ. ශක්තිය,පිහිටුම,ගම්‍යතාව සහ කෝණික ගම්‍යතාව මෙවන් නිරීක්ෂ්‍ය සඳහා උදාහරණ වේ. මෙම නිරීක්ෂ්‍ය සන්තතික (උදා- අංශුවක පිහිටුම)හෝ විවික්ත (උදා-හයිඩ්‍රජන් පරමාණුවකට බැඳී ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝනයක ශක්තිය) විය හැක.

සාමාන්‍යයෙන් ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේදී නිරීක්ෂ්‍ය සඳහා නිශ්චිත අගයන් ලබා දීම සිදු කෙරේ. ඒ වෙනුවට සිදු කෙරෙන්නේ සම්භාවිතා ව්‍යාප්ති පිළිබඳ අනාවැකි පල කිරීමයි. මෙය නිරීක්ෂ්‍යයක් මැනීමෙන් ලැබිය හැකි එක් එක් ප්‍රතිඵලයන් ලැබීමේ සම්භාවිතාවයි.සාමාන්‍යයෙන් මෙම සම්භාවිතාව ත්, මැනීම සිදු කරන මොහොතේ ක්වොන්ටම් තත්ව‍ය මත රඳා පවතී. කෙසේ නමුත් ඇතැම් නිශ්චිත නිරීක්ෂයන්හි නිශ්චිත අගයන් හා බැඳුණු ඇතැම් තත්වද පවතී. මේවා නිරීක්ෂ්‍යයේ අයිගන් අවස්ථා ලෙස හැඳින්වේ(අයිගන් පරමාණු වැදගත් වන අතර එහි අරුත සහජ හෝ ලාක්ෂණික යන්නට සමීපවේ.) එදිනෙදා ජීවිතයේ දී සියලු නිරීක්ෂය අයිගන් අවස්ථාව යටතේ පවතින බව හැඟෙන අතර එය සාමාන්‍ය තත්වයකි. එදිනෙදා අපට හමු වන සියලු වස්තූන් සඳහා නිශ්චිත පිහිටීමක්, නිශ්චිත ගම්‍යතාවක් සහ පැවැත්ම සඳහා වූ නිශ්චිත කාල සීමාවක් ඇති බවක් සංවේදනය වේ. නමුත් දෙන ලද අවකාශයක් තුළ පරිමිත කාලසීමාවක් තුළ කිසියම් අංශුවක ගම්‍යතාව හෝ පිහිටුම සඳහා ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේ දී නිශ්චිත අගයන් ලබා දීම සිදු වේ. මේ හේතුවෙන් (අ) යමක අතිශ්චිත සම්බන්ධයක් ඇති අවස්ථාවක් සහ (ආ) නිශ්චිත අගයක් ඇති අවස්ථාවක් සඳහා වෙනස් පද භාවිත කළ යුතු විය. ඒ අනුව ඉහත දෙවන අවස්ථාව මනිනු ලබන ගුණයේ අයිගන් අවස්ථාව ලෙස හැඳින්වේ.උදාහරණයක් ලෙස නිදහස් අංශුවක් සලකන්න. ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේ අංශු තරංග ද්වෛතයක් පවතින හෙයින් අංශුවෙහි ගුණ තරංගයක් ලෙස විස්තර කළ හැක. එබැවින් එහි ක්වොන්ටම් අවස්ථාව තරංග ශ්‍රිතයක් ලෙස හැඳින්වෙන අවකාශය පුරා පැතිරුණ අභිමත හැඩයකින් යුත් තරංගයක් ලෙස නිරූපණය කළ හැක. අංශුවෙහි පිහිටුම ගම්‍යතා නිරීක්ෂ්‍ය වේ ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේ අවිනිශ්චිතතා වාදයට අනුව පිහිටුම හා ගම්‍යතාව යන යුගල එකවර අපරිමිත නිරවද්‍යතාවකින් යුතුව නිර්ණය කළ නොහැක. කෙසේ නමුත් චලනය වන නිදහස් අංශුවක පිහිටීම පමණක් සැලකූ විට කිසියම් x පිහිටුමකදී ඉතා විශාල වූත් අනෙක් සියලු පිහිටුම් සඳහා ශූන්‍යට ඉතා ආසන්න වූත් තරංග ශ්‍රිතයක් සහිත පිහිටුම්-අයිගන් අවස්ථාවක් ලබාගත හැක.

යම් හෙයකින් මෙවන් තරංග ශ්‍රිතයක් මත පිහිටුම් මිනුමක් සිදු කළේ නම් එවිට x නම් ඵලය 100% ඉතා ආසන්න සම්භාවිතාවකින් යුතුව ලැබෙනු ඇත.වෙනත් අයුරකින් නිදහස් අංශුවේ පිහිටුම බොහෝ දුරට දැනගත හැකිවේ.මෙය පිහිටුම් අයිගන් අවස්ථාවක් නම් වේ(“ සාධාරණීකෘත අග අයගන් අවස්ථාවක්” යන්න ගණිතමය වශයෙන් වඩාත් නිරවද්‍ය වේ. අයිගන් ව්‍යාප්තියකි)නමුත් අංශුවක පිහිටුම් අයිගන් අවස්ථාවක පවතින විට එහි ගම්‍යතාව සම්පූර්ණයෙන්ම අවිනිශ්චිත වේ. අනෙක් අතට ගම්‍යතාමය අයිගන් අවස්ථාවක් තලීය තරංගයක හැඩය ගනී. h ප්ලාන්ක් නියතය ද , p ගම්‍යතාමය අයිගන් අවස්ථාවද වන විට මෙහි තරංග ආයාමය h/p ට සම වන බව පෙන්විය හැක. අංශුවක් ගම්‍යතාමය අයිගන් අවස්ථාවක පවතින විට එහි පිහිටුම සම්පුර්ණයෙන්ම අවිනිශ්චිත වේ.

සාමාන්‍යයෙන් පද්ධතියක් අපට අභිමත වන කිසිඳු පරීක්ෂණයක් සඳහා අයිගන් අවස්ථාවේ නොපවතී. නමුත් යමෙක් නිරීක්ෂ්‍යයක් මතින්ම ක්ෂණිකවම තරංග ශ්‍රිතය එම නිරීක්ෂ්‍යයේ අයිගන් අවස්ථාවක් (නැතහොත් සාධාරණීකෘත අයිගන් අවස්ථාවක්) බවට පත්වේ. මෙම ක්‍රියාවලිය තරංග ශ්‍රිත බිඳ වැටුම නම් වේ. මෙය අධ්‍යයනය කරනු ලබන පද්ධතිය මිනුම් උපකරණයන්ද ඇතුළත් වන පරිදි විස්තාරණ කළ යුතු අතර එවිට තවදුරටත් විස්තරාත්මක ක්වොන්ටම් ගණනය කිරීම් සිදු කළ නොහැක. මෙවිට පැරණි ආකාරයේ විස්තර කිරීමක් භාවිත කිරීමට සිදුවේ. මිනුම් කිරීමට මොහොතකට පෙර අවස්ථාටව අනුරූප තරංග ශ්‍රිතයේ හැඩය දන්නේනම් එවිට බිඳවැටුමෙන් ලැබිය හැකි එක් එක් අයිගන් අවස්ථාවන්ට අදාල සම්භාවිතා ගණනය කළ හැක. උදාහරණයක් සලකමු .ඉහත ජේදයේ දක්වා ඇති නිදහස් අංශුවේ -තරංග ශ්‍රිතය සාමාන්‍යයෙන් x0 මධ්‍යන්‍ය පිහිටුමක් වටා පිහිටන පිහිටුම් හෝ ගම්‍යතාමය අයිගන් අවස්ථාවක් නොවන තරංග ඇහුරුමක් වනු ඇත. අංශුවෙහි පිහිටුම මනිනු ලබන විට මැනිය හැකි ප්‍රතිඵලය ගැන නිශ්චිතව අනාවැකි පල කළ ‍ෙනාහැක.එය එය බොහෝ විට තරංග ශ්‍රිතයේ විස්තරය විශාල වන xට ආසන්න විය හැකි නමුත් එය එසේ බව ස්ථිර වශයෙන්ම කිව නොහැක. මිනුම සිදුකර x නම් කිසියම් ප්‍රතිඵලයක් ලබාගත් විට x වටා කේන්ද්‍රගත වූ පිහිටුමේ අයිගන් අවස්ථාවක් බවට තරංග ශ්‍රිතය බිඳ වැටේ.

කාලයත් සමග තරංග ශ්‍රිතය වෙනස්කම් වලට භාජනය විය හැක. මෙහිදී ශ්‍රෝඩින්ගර් සමීකරණය පුරාණ යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේ නිව්ටන් ගේ දෙවැනි නියමයේ කාර්යභාරයට සමාන කාර්යභාරයක් ඉටු කරමින් කාලයත් සමග තරංග ශ්‍රිත විච්ල්‍ය වන ආකාරය විස්තර කරයි. ඉහත උදාහරණයක සඳහා සලකා ඇති නිදහස් අංශුව සඳහා ශ්‍රෝඩින්ගර් සමීකරණය යෙදු විට එය තරංග ඇසුරුමේ කේන්ද්‍රය, පෞරාණක යාන්ත්‍ර විද්‍යාවවේදී බාහිර බලයන්ට යටත්ව නොවු අංශුවක් ආකාරයට , අවකාශය ඔස්සේ නියත ප්‍රවේගයකින් චලිත වනු ඇති බවට අනාවැකියක් ලැබේ. තවද කාලයත් සමග තරංග ඇසුරුම් ක්‍රමයන් විස්තාරණය වන අතර ඒ සමගම අංශුවේ පිහිටීම වඩාත් අවිනිශ්චිත වේ. මේ ආවරණය හේතුවෙන් පිහිටුම් අයිගන් අවස්ථා (මේවා අපරිමිත ලෙස කුඩා තරංග ඇසුරුම් සේ කළ හැකි විස්කාරික තරංග ඇසුරුම් බවට පත්වන අතර එවිට ඒවා තවදුරටත් පිහිටුම් අයිගන් අවස්ථා නොවේ.

ඇතැම් තරංග ශ්‍රිත නිසා හටගන්නා ව්‍යාප්ති කාලයක් සමග නියතව පවතී. පෞරාණික යාන්ත්‍ර විද්‍යා‍ෙව් ගතික ලෙස සැලකෙන බොහෝ පද්ධති එවන් ස්ථිතික තරංග ශ්‍රිතයන් ඇසුරින් විස්තර කෙරේ. උදාහරණයක් ලෙස උත්තේජික තත්වයේ නොපවතින පරමාණුවක ඇති තනි ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් සලකමු. පෞරාණික යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේදී එය පරමාණුක න්‍යෂ්ටිය වටා වෘත්තාකාර පෙතක ගමන් කරන අංශුවක් සේ විස්තර වේ නමුත් ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේදී එය න්‍යෂ්ටිය වටා පිහිටන ස්ථිතික ගෝලීය සමමිතික තරංග ශ්‍රිතයක් ලෙස විස්තර කෙරේ (s වශයෙන් අංකනය කර ඇති අවම ‍කෝණික ගම්‍යතා අවස්ථා පමණක් ගෝලීය සමමිතික වන බව නිරීක්ෂණය කරන්න)

කිසියම් ආරම්භක අවස්ථාවක පවතින තරංග ශ්‍රිතතයක් සැලකූවිට පසුව එල‍ඹෙන ඕනෑම මොහොතක් සඳහා එහි ස්වභාවය පිළිබඳව නිශ්චිත අනාවැකියක් පල කළ හැකි හෙයින් තරංග ශ්‍රිත කාලය හමුවේ පරිණාමය වන්නේ නිර්ණායක අයුරින් යැයි කිව හැක. මිනුමක් අතරතුර තරංග ශ්‍රිතයක් තවෙකක් බවට පත් වීම නිර්ණය නොවන අතර බොහෝ දුරට අනාවැකි පලකල නොහැකි ස්වභාවයක් ගනී.(සසම්භාවී)

ඒ අනුව ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේ සම්භාවිතාමය ගුණය මිනුම්කරණය නිසා ඇතිවන්නක් බව කිව හැක. මෙය ක්වොන්ටම් පද්ධතියට අදාල පැතිකඩ අතුරින් තේරුම් ගැනීමට වඩාත් අපහසු වන්නකි. සුප්‍රසිද්ධ බෝ-අයින්ස්ටයින් විවාදයන්හි කේන්ද්‍රීය මාතෘකාව වුයේ ද මෙම ගුණයයි. මෙම විවාදයන් ඔස්සේ සිතිවිලිමය පර්යේෂණ මගින් ඉහත මූලික සිද්ධාන්ත පැහැදිලි කිරීමට අයින්ස්ටයින් සහ බොර් යත්න දැරීය. ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාව නිර්මාණය වීමෙන් පසු ගෙවී ගිය දශකය තුළදී “මිනුමක්” සඳහා අයත් වන්නේ මොනවාද යන ගැටළුව දීර්ඝ ලෙස අධ්‍යයනයට ලක් විය. තරංග ශ්‍රිත බිඳවැටුම් සංකල්පය ඉවත් කිරීම සඳහා ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාව සඳහා අර්ථ දැක්වීම නිර්මාණය කර ඇත.(උදා- සාපේක්ෂ අවස්ථා අර්ථ දැක්වීම බලන්න) මේ සඳහා දළ අදහසක් පහත පරිදි වේ. ක්වොන්ටම් පද්ධතියක්, මිනුම් උපකරණයක් හා අන්තර් ක්‍රියා කරන විට ඒවා එක එකෙහි තරංග ශ්‍රිත එකිනෙක පැටලීම සිදුවන අතර එවිට මුල් ක්වොන්ටම් පද්ධතිය තවදුරටත් ස්වාධීන ව්‍යුහයක් ලෙස නොපවතී. වැඩි විස්තර සඳහා “ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේ මිනුම්කරණය” ලිපිය බලන්න.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Next Post

ගූගල් ඇඩ්සෙන්ස් සඳහා අවශ්‍ය නිර්ණායක

Tue Jan 7 , 2020
වෙබ් අඩවියක් ඇති ප්‍රකාශකයින්ට ඔවුන්ගේ වෙබ් අඩවියෙන් මුදල් ඉපයීම සඳහා ගූගල් ඇඩ්සෙන්ස් ගිණුමක් සඳහා ඉල්ලුම් කළ හැකිය. අයදුම් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය අයදුම් කිරීම, පරික්ෂා කිරීම සහ ගිණුම සක්‍රිය කිරීම වැනි විවිධ පියවරයන් ඇත. සමාලෝචනය අතරතුර, ගූගල් කණ්ඩායම ප්‍රකාශකයාගේ වෙබ් අඩවියේ අන්තර්ගතය පරීක්ෂා කර යෙදුම අනුමත කිරීම හෝ ප්‍රතික්ෂේප කරනු ඇත. සාමාන්‍ය […]