//
you're reading...
Philosophy

ကွန်တမ်မက္ကင်းနစ်က uncertainty principle နဲ့ ဖီလော်ဆော်ဖီ အကျိုးဆက်

ဟိုင်ဇင်ဘတ်ရဲ့ uncertainty principle ဟာ ဖီလော်ဆော်ဖီမှာ အထူးသဖြင့် philosophy of science မှာ ရိုက်ခတ်မှု တော်တော် ကြီးကြီးမားမား ရှိခဲ့တယ်။ အဲဒိရိုက်ခတ်မှု အနက်အရှိုင်းကို ပိုပြီး နားလည်သဘောပေါက်ဖို့ uncertainty principle အဓိကကျောရိုးအဖြစ် ပါဝင်နေတဲ့ ကွန်တမ်သီအိုရီကို နည်းနည်းပြန်ကြည့်ရင် သင့်တော်မယ်လို့ ယူဆပါတယ်။ uncertainty principle ဟာ QM မှာ ဘယ်လောက် အရေးကြီးသလဲဆိုတာသိနိုင်ဖို့ ကမ္ဘာကျော် ရူပဗေဒ နိုဘယ်ဆုရှင် QED (Quantum Electro-Dynamics) အိပ်စပတ်အဖြစ် သတ်မှတ်ခံထားရတဲ့ Richard Feynman ရဲ့ မှတ်ချက်ကို ပြောပြချင်တယ်။ သူက ဘယ်လိုရေးလဲဆိုတော့

The uncertainty principle “protects” quantum mechanics. Heisenberg recognized that if it were possible to measure the momentum and the position simultaneously with a greater accuracy, the quantum mechanics would collapse. So he proposed that it must be impossible. … Quantum mechanics maintains its perilous but accurate existence. တဲ့။ (Feynman Lectures on Physics, Book I, 37-12)

Karl Popper က သိပ္ပံကို အဓိပ္ပါယ် ဖွင့်ဆိုချက်သစ်ပေးကြည့်တဲ့အခါမှာ ခုဟိုင်ဇင်ဘတ်ရဲ့ uncertainty principle နဲ့ အိုင်းစတိုင်းရဲ့ general relativity theory နှစ်ခုဟာ သူ့ရဲ့ အဓိပ္ပါယ် ဖွင့်ဆိုချက်ပေါ်မှာ အများကြီး သြဇာညောင်းခဲ့ပုံရတာကို သတိပြုမိတယ်။ (ဒီစာနောက်ပိုင်းမှာ တွေ့ရမယ်။)

ကွန်တမ်မက္ကင်းနစ်ကို ကျောင်းမှာ နောက်ဆုံး ဖတ်ခဲ့တာ ဟိုးလွန်ခဲ့တဲ့ ဆယ်နှစ်ကျော်ကဖြစ်ပြီး ဒီကြားထဲမှာ လုံးဝပြတ်သွားတော့ ခုရေးတဲ့ထဲမှာ လိုအပ်တာတွေ၊ မှားနေတာတွေတွေ့ရင် ဝင်ဖြည့်ပေးပါ။ ခု ကိုသူရစာကိုပြန်ဖို့ စာနည်းနည်း ပြန်ဖတ်ကြည့်တော့ လောလောဆယ် ကျနော့်ဆီမှာရှိတဲ့ Richard Feynman ရဲ့ Feynman Lectures on Physics ရယ်၊ နောက် ကျနော်တို့ ကွန်တမ်မက္ကင်းနစ်ကို သင်တော့ ဝယ်ခိုင်းတဲ့စာအုပ် Introduction to the Structure of Matter: a Course in Modern Physics စာအုပ်နှစ်အုပ်ကို နည်းနည်း ပြန်ဖတ်ကြည့်ပြီး ရေးထားတယ်။ Richard Feynman စာအုပ်က သုံးအုပ်တွဲ ဖြစ်တယ်။ နောက်ဆုံးအတွဲက ကွန်တမ်မက္ကင်းနစ် အကြောင်း အဓိက ရေးထားတာ ဖြစ်တယ်။ ဒါပေမယ့် အပေါ်က quote ပါတဲ့ ပထမစာအုပ် အခန်း ၃၇ မှာလည်း quantum behaviour အကြောင်း ရှင်းပြထားတာ အတော်လေးကောင်းတယ်။

ကွန်တမ်မက္ကင်းနစ် သမိုင်းအကျဉ်း

မှတ်မိသလောက် ပြန်ပြောရရင် ကွန်တမ်မက္ကင်းနစ် ပေါ်လာပုံကို နှစ်ပိုင်းခွဲကြည့်ကြတယ်။ ကျနော်တို့ ကျောင်းမှာ one-year course (လက်ချာချိန် နာရီ ခြောက်ဆယ်၊ ကျူတိုရီယယ် နာရီနှစ်ဆယ်) အဖြစ် သင်ခဲ့ရတုန်းကလည်း နှစ်ပိုင်းခွဲထားတယ်။ ပထမအပိုင်းက Max Planck ရဲ့ Black-body radiation ကို quantization of energy ဆိုတဲ့ concept နဲ့ စရှင်းပြတဲ့ quantum hypothesis ကနေ Bohr နဲ့ Rutherford တို့ရဲ့ atomic structure ကို ကွန်တမ်သီအိုရီသုံး ရှင်းပြပုံနဲ့ အဆုံးသတ်တယ်။ နောက်ဒုတိယပိုင်းကျမှ quantum hypothesis ကို formalized လုပ်ထားတဲ့ ကွန်တမ်မက္ကင်းနစ်ကို သင်ရတယ်။ ဖီလော်ဆော်ဖီနဲ့ ဆိုင်တဲ့အပိုင်းအတွက် quantum hypothesis နဲ့တင် လုံလောက်မယ်လို့ ယူဆပါတယ်။

ကွန်တမ်သီအိုရီရဲ့ အခြေခံ သဘောကို မိုက်မိုက်ကန်းကန်းနဲ့ အတိုချုံး ပြောရမယ်ဆိုရင် လောကမှာ တိုင်းတာလို့ရတဲ့ ရူပဗေဒမတ္တာ physical quantities မှန်သမျှကို ပမာဏ တိတိကျကျ သတ်မှတ်နိုင်တဲ့ အခြေခံယူနစ်တွေနဲ့ ဖွဲ့စည်းထားတယ်လို့ ပြောရမယ် ထင်ပါတယ်။ အဲဒိအခြေခံ ယူနစ်တွေကို ဂျာမန်လို quantum လို့ခေါ်တဲ့အတွက် ဒီသီအိုရီကို quantum theory လို့ခေါ်တာ ဖြစ်တယ်။ (စကားမစပ် ကွန်တမ်သီအိုရီကို စဖော်ထုတ်ပြီး quantum mechanics ကို စ formalized လုပ်တဲ့ ပညာရှင်တွေ အားလုံးနီးနီးဟာ ဂျာမန်တွေ ဖြစ်တယ်။ Max Planck, Einstein, Heisenberg, Schrodinger, Max Born တို့အားလုံးဟာ ဂျာမန်တွေဖြစ်ပြီး ဂျာမန် မဟုတ်တဲ့ထဲက Neil Bohr (ဒိန်းမတ်)၊ Paul Dirac (အင်္ဂလိပ်) နဲ့ Rutherford (နယူးဇီလန်) တို့လောက်ရှိတယ်။) တကယ်တော့ ရုပ်ဝထ္ထုတွေကို ထပ်မံခွဲစိတ်လို့ မရတော့တဲ့ atom တွေနဲ့ ဖွဲ့ထားတယ်ဆိုတဲ့ ရှေ့ပြေး ကွန်တမ်အယူအဆဟာ ဟိုးလွန်ခဲ့တဲ့ နှစ်နှစ်ထောင်ကျော် ဂရိလက်ထက်က စတာပဲ။ atom ဆိုတဲ့ စကားလုံးကိုက ဂရိဝေါဟာရ ဖြစ်တယ်။ Democritus နဲ့ Leucippus တို့ရဲ့ ဟိုးလွန်ခဲ့တဲ့ နှစ်နှစ်ထောင်ကျော်က atomic hypothesis ကို အင်္ဂလိပ် ကျောင်းဆရာလည်းဟုတ်၊ သိပ္ပံဆရာလည်းဟုတ်တဲ့ John Dalton ကယူပြီး Dalton’s atomic theory ဆိုပြီး ပြန်လည် ဆန်းသစ်တယ်။ Atomic theory ရဲ့ အဓိက hypothesis ကတော့ ရုပ်ဝထ္ထုမှန်သမျှကို ထပ်ပြီးခွဲစိတ်လို့ မရတော့တဲ့ atoms တွေနဲ့ ဖွဲ့စည်းထားတယ် ဆိုတာပဲ ဖြစ်တယ်။ Dalton နဲ့ နောက်ပိုင်းသိပ္ပံဆရာတွေက ဘာတွေ ထပ်ဖြည့်စွက်လဲဆိုတော့ ဒြပ်စင်တခုကို တူညီတဲ့ အက်တမ်တွေနဲ့ ဖွဲ့စည်းထားပြီး ဒြပ်စင်တွေကို ဖွဲ့စည်းထားတဲ့ ဘယ်အက်တမ်ရဲ့ အလေးချိန်ကိုမဆို ဟိုက်ဒရိုဂျင်အက်တမ်ရဲ့ အလေးချိန်ရဲ့ ကိန်းပြည့်ဆတိုးကိန်း integral multiple အဖြစ်နဲ့ ဖော်ပြနိုင်တယ်လို့ ဆိုတယ်။ ဥပမာ ကာဗွန်အက်တမ်ဆိုရင် ဟိုက်ဒရိုဂျင် မော်လီကျူးထက် ခြောက်ဆ လေးတယ်၊ အောက်စီဂျင်ဆိုရင် ရှစ်ဆလေးတာကို တွေ့ရတယ်။ Dalton လက်ထက်က ဒြပ်စင်အခု နှစ်ဆယ်လောက်ကို စာရင်းပြုစုခဲ့တယ်။ ဒါပေမယ့် နောက်ပိုင်းမှာ သူ့ဒြပ်စင်တွေဟာ ကနေ့ခေတ်မှာ ဒြပ်ပေါင်းတွေဆိုတာကို သိလာရတယ်။ ဥပမာ Potash ဆိုရင် Dalton က ဒြပ်စင်လို့ မှားပြီး ယူဆခဲ့တယ်။

ဘယ်ဒြပ်စင်ပဲဖြစ်ဖြစ် သူ့အလေးချိန်ကိုဟိုက်ဒရိုဂျင် အလေးချိန်ရဲ့ ကိန်းပြည့် ဆတိုးကိန်းအဖြစ်နဲ့ ပြနိုင်တယ်ဆိုတဲ့ အချက်က အရေးကြီးတယ်။ ရုပ်ဝထ္ထုတိုင်းကို ဒြပ်စင်တွေနဲ့ ဖွဲ့စည်းထားတာမို့ ဒါဟာ ရုပ်ဝထ္ထုတိုင်းကို ပမာဏတိတိကျကျ သတ်မှတ်နိုင်တဲ့ အခြေခံယူနစ်တွေနဲ့ ဖွဲ့စည်းထားတယ်ဆိုတာကို ပြောတာနဲ့ တူတူပဲ။ ဟိုက်ဒရိုဂျင်ထက် ပေါ့တဲ့အရာ မရှိတော့ဘူးလို့ ဆိုလိုတာ ဖြစ်တယ်။ ဒီတော့ quantization of matter အယူအဆဟာ နှစ်ဆယ်ရာစုထဲ မဝင်ခင်ကတည်းက (လက်ခံတဲ့သူ ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် မရှိပေမဲ့လည်း) အထူးအဆန်း မဟုတ်တဲ့ hypothesis တခုဖြစ်တယ်။ ဒီ hypothesis ကို လက်ခံပြီး အရေးပါတဲ့ ရှာဖွေတွေ့ရှိမှုတွေ လုပ်သွားတဲ့ထဲမှာ Maxwell နဲ့ Boltzmann နှစ်ယောက်က ထင်ရှားတယ်။ သူတို့နှစ်ယောက်က ဓာတ်ငွေ့တွေကို မော်လီကျူးတွေနဲ့ ဖွဲ့စည်းထားတယ်ဆိုတဲ့ atomic hypothesis ကို လက်ခံပြီး ဓာတ်ငွေ့တွေရဲ့ အပူ temperature, ဖိအား pressure စတဲ့ macroscopic quantities တွေရဲ့ ပြောင်းလဲပုံ သဘောသဘာဝတွေကို microscopic အဆင့်မှာ တနည်းအားဖြင့်မော်လီကျူးတွေရဲ့ လှုပ်ရှားမှုကို အခြေပြုပြီး ရှင်းပြခဲ့တယ်။ ရူပဗေဒက အဲဒိအပိုင်းက ခုတော့  statistical mechanics အောက်မှာရှိပြီး Boltzmann တို့ Maxwell တို့ရဲ့ သီအိုရီကို kinetic theory of gas လို့သိကြတယ်။ ဒီဘာသာရပ်ကို သြစတြီးယား နိုင်ငံက Boltzmann ရယ်၊ သူ့ဆရာ Stefan ရယ်၊ နောက် စကော့တလန်က Maxwell တို့က အများကြီး ဖော်ထုတ်သွားခဲ့တယ်။ ဒီတော့ classical statistical mechanics ရဲ့ tacit assumption အဖြစ် atomic hypothesis ကို သတိပြုသင့်တယ်။

ဆယ့်ကိုးရာစုကုန်လောက်မှာ ကွန်တမ် hypothesis ကိုအားကောင်းစေတဲ့ နောက်ထပ် ရှာဖွေတွေ့ရှိမှု တခုထပ်ပေါ်လာတယ်။ အဲဒါကတော့ လျှပ်စစ် electricity ကိုလည်း ပမာဏ တိတိကျကျ သတ်မှတ်နိုင်တဲ့ အခြေခံယူနစ်တွေနဲ့ ဖွဲ့ထားတာကို J J Thomson က တွေ့ရှိခဲ့တယ်။ ကနေ့ခေတ်မှာတော့  electricity ရဲ့ အခြေခံ ယူနစ်ကို အီလက်ထရွန်ဆိုတာ သိကြပြီ။ electric charge တိုင်းဟာ အီလက်ထရွန်ရဲ့ လျှပ်စစ်ပမာဏရဲ့ ကိန်းပြည့်ဆတိုးကိန်းအဖြစ်နဲ့သာ ရှိကြတယ်။ လျှပ်စစ်ရဲ့ ပမာဏကို Coulomb နဲ့တိုင်းတယ်။ 1 C ဟာ အီလက်ထရွန်အလုံးပေါင်း 6.24 x 10 to the power 18 ရဲ့ လျှပ်စစ်ပမာဏနဲ့ညီတယ်။ စောစောက atomic theory မှာ ဒြပ်စင်တိုင်းရဲ့ အလေးချိန်ကို ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဒြပ်စင်ရဲ့ အလေးချိန်ရဲ့ ကိန်းပြည့် ဆတိုးကိန်းအဖြစ်နဲ့ ပြနိုင်သလိုမျိုး ဖြစ်တယ်။ ဒီတော့ အီလက်ထရွန်ရဲ့ လျှပ်စစ်ပမာဏ charge ထက်သေးတာမျိုး မရှိနိုင်တော့တာကို J J Thomson က ရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့တယ်။ ဒီတော့ matter နဲ့ electricity ဟာ quantized ဖြစ်တယ်၊ တနည်း quantization of matter and charge ကို ဆယ့်ကိုးရာစု အကုန်လောက်မှာ အခိုင်အမာ သိထားကြပြီ။

J J Thomson အီလက်ထရွန်ကို ရှာဖွေတွေ့ရှိချိန် တဝိုက်လောက်မှာ ကွန်တမ် hypothesis ရဲ့ အရေးကြီးဆုံး အလှည့်အပြောင်းကြီး၊ ဖြစ်ပေါ်တိုးတက်မှုကြီး တခုထွက်လာတယ်။ အဲဒါကတော့ Max Planck ရဲ့ Black-body တွေရဲ့ radiation ထုတ်လွှတ်ပုံကို quantum hypothesis ကိုသုံးပြီး ရှင်းပြချက်ပဲဖြစ်တယ်။ အပူရှိတဲ့ ရုပ်ဝထ္ထုတွေကထုတ်လွှတ်တဲ့ radiation တွေဟာ electromagnetic radiation/waves တွေဖြစ်တယ်၊ သူတို့ရဲ့ ကြိမ်နှုန်း frequency ဟာ အဲဒိရုပ်ဝထ္ထုရဲ့ အပူပေါ် မူတည်တာကို Planck မတိုင်ခင် နှစ်သုံးလေးဆယ်လောက်ထဲက သိကြတယ်။ ပူတဲ့အရာဝထ္ထုဟာ အပူတွေ ထုတ်လွှတ်တယ်။ ဒါကို thermal radiation ခေါ်တယ်။ ပူတဲ့ ဝထ္ထုတွေဟာ thermal radiation အပြင် electromagnetic radiation တွေပါ ထုတ်လွှတ်တယ်။ ဒါကို ဘယ်လိုလုပ် သိမလဲဆို အဲဒိပူနေတဲ့ ဝထ္ထုရဲ့ အရောင်ပြောင်းလဲပုံကိုကြည့်ပေါ့။ ပူနေတဲ့ အရာဝထ္ထုကို ဆက်အပူပေးရင် ဘာဖြစ်မလဲ၊ ရဲလာမှာပေါ့။ ရဲလာတဲ့ ဝထ္ထုကို ဆက်အပူပေးရင် ပိုပိုပူလာတာနဲ့အမျှ အရောင်ပြောင်းလာမယ်။ တကယ်တော့ အရောင်ဆိုတာ frequency ကိုဖော်ပြတာမို့ ဝထ္ထုရဲ့ အပူချိန်ကိုလိုက်ပြီး အရောင်ပြောင်းလာတယ်ဆိုတာ ဝထ္ထုရဲ့ အပူချိန်ဟာ သူကထုတ်လွှတ်တဲ့ EM radiation ရဲ့ ကြိမ်နှုန်း frequency (ဒါမှမဟုတ် လှိုင်းအလျား wavelength) ပေါ်မူတည်တယ်လို့ ပြောတာနဲ့ တူတူပဲပေါ့။ ဝထ္ထုတွေကနေ radiation ထုတ်လွှတ်ပုံကို ရှင်းပြဖို့ ဆယ့်ကိုးရာစုထဲမှာ Stefan, Boltzmann နဲ့ Maxwell တို့ရဲ့ အီကွေးရှင်းတွေရှိတယ်။ ဒီအီကွေးရှင်းတွေဟာ ရိုးရိုးပုံမှန် ဝထ္ထုတွေရဲ့ radiation ထုတ်လွှတ်ပုံကို ရှင်းပြရာမှာ အလုပ်ဖြစ်ပေမယ့် (ပြောချင်တာ လက်တွေ့ မြင်ရတာနဲ့ ကိုက်ညီပေမဲ့) black-body တွေကနေ radiation ထုတ်လွှတ်ပုံကို ရှင်းပြရာမှာ ဆယ်စုနှစ်နဲ့ချီပြီး ဘယ်လိုမှ အောင်မြင်မှု မရခဲ့ဘူး။ ဒီလိုဖြစ်ရတာဟာ အကြမ်းပြောရရင် Maxwell တို့ Boltzmann တို့ရဲ့ အီကွေးရှင်းတွေဟာ classical physics က assumption တွေပေါ် အခြေခံထားလို့ပဲ။ အဲဒိ assumption က ဘာလဲဆိုတော့ black-body radiation က ထုတ်လွှတ်တဲ့ energy distribution ကို Maxwell တို့ Boltzmann တို့က continuous distribution အဖြစ်နဲ့ သတ်မှတ်ထားတဲ့ ယူဆချက် ဖြစ်တယ်။ အဲဒိမှာ Planck က စွမ်းအင်ကို continuous distribution အဖြစ်မယူဘဲ discrete distribution အဖြစ်နဲ့ ယူပြီး အီးကွေးရှင်းသစ်နဲ့ ရှင်းပြတဲ့အခါမှာ အောင်မြင်မှုရှိတာတွေ့ရတယ်။ ဒါဟာ ဆယ့်ကိုးရာစု အလယ်လောက်ကတည်းက ရူပဗေဒသမားတွေကို ခေါင်းစားနေတဲ့ black-body radiation ပြဿနာကို ပထမဆုံးအကြိမ် အောင်အောင်မြင်မြင် ရှင်းပြနိုင်တာပဲ ဖြစ်တယ်။ တနည်းအားဖြင့် energy distribution ကို continuous distribution အဖြစ်မယူဘဲ discrete distribution အဖြစ်နဲ့ ယူဆမှသာ black-body radiation ရဲ့ ပြဿနာကို အောင်အောင်မြင်မြင် ရှင်းနိုင်တာ ဖြစ်တယ်။ ဒီတော့ ဒြပ်နဲ့ လျှပ်စစ်တို့လို static quantity တွေမှာသာ quantum nature ကွန်တမ်သဘာဝရှိတာ မဟုတ်ဖူး၊ စွမ်းအင် energy တို့ radiation တို့လို dynamic quantities တွေမှာလည်း ကွန်တမ်သဘာဝရှိတယ်ဆိုတာကို ပထမဆုံး အသိအမှတ်ပြုလိုက်တဲ့ ကွန်တမ်မက္ကင်းနစ် သမိုင်းမှာ အရေးပါဆုံး ဖြစ်ပေါ် တိုးတက်ပြောင်းလဲမှုကြီးပဲ ဖြစ်တယ်။ ဝထ္ထုတခုဟာ radiation ထုတ်လွှတ်နေတယ်ဆိုပါစို့။ အဲဒိ radiation ကို quantum လို့ ခေါ်တဲ့ စွမ်းအင်ထုပ်လေးတွေ energy packets လေးတွေနဲ့ ဖွဲ့စည်းထားတယ်လို့ မြင်ကြည့်လိုက်ရင် အဲဒိ စွမ်းအင်ထုပ်လေးတခုရဲ့ ပမာဏကို Planck က ဒီအီကွေးရှင်းနဲ့ ဖော်ပြတယ်။ E = hf မှာ E က စွမ်းအင်၊ f က radiation ရဲ့ ကြိမ်နှုန်း frequency၊ h ကတော့ Planck constant လို့သိကြတဲ့ Planck ကိန်းသေပေါ့။ ဒီတော့ ကျနော်တို့ဆီမှာ quantization of matter and charge အပြင် quantization of energy ပါရှိလာတာကို သိရပြီ။ အရေးကြီးဆုံးအချက်က black-body radiation ကို classical physics နဲ့ ဘယ်လိုမှ ရှင်းပြဖို့ မဖြစ်နိုင်တာကို တွေ့ရှိခဲ့ရတာပဲ ဖြစ်တယ်။ ဒါဟာ သိပ္ပံဆိုင်ရာ ဖြစ်ပေါ် တိုးတက်မှုတိုင်းမှာ အခြေခံ အကျဆုံး အချက်ပဲ။ လက်တွေ့မြင်နေရတာကို လက်ရှိ သီအိုရီတွေနဲ့ ရှေ့ဆက်လို့ မရနိုင်တော့တာဟာ နောက်ထပ် သီအိုရီသစ်တခုကို ဖော်ထုတ်ဖို့ လမ်းစပဲဖြစ်တယ်။ (Black-body radiation ကို classical physics က assumptions တွေနဲ့ ဘာ့ကြောင့် ရှင်းပြဖို့ မဖြစ်နိုင်တာလဲ ဆိုတာကို သေချာနားလည် သဘောပေါက်ဖို့က staticstical mechanics က Maxwell-Boltzmann  အီကွေးရှင်းတွေကို နားလည်မှဖြစ်နိုင်မယ်၊ technical ဆန်တာမို့ statistical mechanics နဲ့ thermal physics မသင်ထားတဲ့ အပြင်လူတယောက်က ဒါကို သေချာ appreciate လုပ်နိုင်မှာ မဟုတ်ဖူး။ ဘာပဲဖြစ်ဖြစ် အပေါ်မှာတော့ တတ်နိုင်သလောက် ကြိုးစားရှင်းပြထားတာ အဆင်ပြေမယ် မျှော်လင့်ပါတယ်။)

Planck က စွမ်းအင်ဟာ သူရှိချင်တဲ့ တန်ဖိုး၊ ဒါမှမဟုတ် သူရှိချင်တဲ့ အခြေအနေ state မှာမရှိဘူး။ quantum လို့ခေါ်တဲ့ တန်ဖိုးတိတိကျကျ သတ်သတ်မှတ်မှတ်ရှိတဲ့ discrete တန်ဖိုးနဲ့သာ ရှိနေနိုင်တယ်ဆိုတဲ့ ယူဆချက်ဟာ အဲဒိအချိန်က တကယ့်ကို revolutionary concept တခုပဲ။ Planck ကိုယ်တိုင်က ဒီအယူအဆကို အလုပ်ဖြစ်လို့သာ လက်ခံထားပေမဲ့ သူကိုယ်တိုင်က ဒီအယူအဆကို ရဲရဲဝံဝံ လက်မခံရဲဘူး။ ဒါပေမယ့် ဒီအယူအဆကို ရဲရဲဝံဝံ လက်ခံပြီး ထပ်အားကောင်းအောင် လုပ်ပေးခဲ့သူကတော့ ကျနော်တို့ရဲ့ super genius ဆရာကြီး အိုင်းစတိုင်းပဲ ဖြစ်တယ်။

Max Planck ရဲ့ quantization of radiation hypothesis ကို အိုင်းစတိုင်းက အဲဒိအချိန်က classical physics နဲ့ ရှင်းပြလို့ မရတဲ့ နောက်ထပ်အခြင်းအရာတခုမှာ ထပ်အသုံးချတယ်။ အဲဒါကို photo-electric လို့သိကြတယ်။ အိုင်းစတိုင်းရဲ့ အကျော်ကြားဆုံး သီအိုရီတွေဟာ relativity theories တွေ ဖြစ်ပေမယ့် တကယ်တမ်း သူနိုဘယ်ဆုရတာက ခုပြောတဲ့ photo-electric effect ကိုရှင်းပြနိုင်မှုနဲ့ ရတာဖြစ်တယ်။ ကနေ့ခေတ် solar cells တွေမှာ အသုံးပြုထားတဲ့ ရူပဗေဒနည်းပညာ ဟာ အိုင်းစတိုင်းရဲ့ နေရောင်ခြည်စွမ်းအင်ကို လျှပ်စစ်စွမ်းအင်အဖြစ် တိုက်ရိုက် ပြောင်းလဲနိုင်တယ် ဆိုတဲ့ တွေ့ရှိမှုကို အခြေခံထားတာဖြစ်တယ်။

Photo-electric effect ဗမာလိုတော့ အလင်းလျှပ်စစ်အကျိုးလို့ ဘာသာပြန်ကြတယ်။ အဲဒါက ဘာလဲဆိုတော့ သထ္ထုတခုပေါ်ကို အလင်း (အလင်းဆိုတာထက် radiation လို့ ပြောတာက ပိုကောင်းမယ် ထင်တယ်။ ဘာလို့ဆို အလင်းဆိုတာကိုက electro-magnetic radiation ဆိုတာကို Maxwell ရဲ့ အီကွေးရှင်းတွေက ပြောထားတာကို အစောပိုင်းကတည်းက တွေ့ထားပြီးသား ဖြစ်တာကိုး။) ကျရောက်တဲ့အခါ အဲဒိ သထ္ထုမျက်နှာပြင်ကနေ အီလက်ထရွန်တွေ ခုန်ထွက်လာတယ်။ ဒါကို classical physics နဲ့ရှင်းပြမယ်ဆိုရင် အီလက်ထရွန်တွေ ခုန်ထွက်နိုင်တာဟာ သူတို့မှာ ခုန်ထွက်ဖို့ စွမ်းအင်ရှိလို့သာ ခုန်ထွက်နိုင်တာပေါ့။ အဲဒိစွမ်းအင်ကို ဘယ်ကရသလဲ ဆိုတော့ သထ္ထုမျက်နှာပြင်ပေါ်ကျလာတဲ့ radiation ကနေရတယ်။ အဲ့သလောက်ထိက classical physics နဲ့တင် ရသေးတယ်။ ဒါပေမယ့် classical physics အလိုအရဆိုရင် radiation ရဲ့ ပြင်းအားကြီးလေ၊ အီလက်ထရွန်တွေ ပိုခုန်ထွက်လေဖြစ်ဖို့ကောင်းတာပေါ့။ ဒါပေမယ့် တကယ်မှာ အဲ့သလို မဟုတ်ဖူး။ သထ္ထုမျက်နှာပြင်ပေါ်ကျတဲ့ radiation ရဲ့ ကြိမ်နှုန်းဟာ ပမာဏတခုထက် နည်းနေရင် radiation ပြင်းအား intensity ဘယ်လောက်ကြီးကြီး အီလက်ထရွန်တွေဟာ ဘယ်လိုမှ ခုန်မထွက်ဖူး။ ဒါကို ဥပမာ ပေးရရင် မော်တော်ကားတစီးကို ရွေ့အောင် လူတစု ဝိုင်းတွန်းတယ်ဆိုပါစို့။ နောက်လူတိုင်း လူတိုင်းမှာ တူညီတဲ့ အားရှိတယ်ဆိုပါစို့။ လူတယောက်ရဲ့အားနဲ့ တွန်းလို့ မရွေ့ရင် ကျန်တဲ့လူတွေကပါ ကူတွန်းတဲ့အခါ နောက်ဆုံးမှာ မော်တော်ကားဟာ မရွေ့ဘဲကို မနေဘူး။ ဒါပေမယ့် microscopic level မှာတော့ အဲ့သလို မဟုတ်ဖူး။ လူတယောက်ချင်းစီရဲ့အားဟာ ပမာဏတခုထက်နည်းနေရင် လူဘယ်နှစ်ယောက်တွန်းတွန်း ကားဟာ ရွေ့ကို မရွေ့ဘူး။ မထူးဆန်းဘူးလား။ quantum mechanics မှာ အဲ့သလို နေ့စဉ်တွေ့နေရတဲ့ အဖြစ်အပျက်တွေ၊ ယူဆချက်တွေနဲ့ ရှင်းပြလို့ မရတဲ့ အခြင်းအရာတွေနဲ့ ပြည့်နေတယ်။

အိုင်းစတိုင်းက အလင်းလျှပ်စစ်အကျိုးကို ဘယ်လိုရှင်းပြလဲဆိုတော့ radiation တွေကို Planck ပြောခဲ့သလို energy packets စွမ်းအင်ထုပ်လေးတွေနဲ့ ဖွဲ့ထားတယ်လို့ မြင်ကြည့်လိုက်လို့ ဆိုတယ်။ (တွေ့လား၊ quantization of radiation ကို အဓိက assumption အဖြစ်နဲ့ ယူထားတာ။) အဲဒိစွမ်းအင်ထုတ်လေးတွေကို အိုင်းစတိုင်းက photon လို့ နံမယ်ပေးလိုက်တယ်။ တနည်းအားဖြင့် radiation ကို၊ အလင်းကို photon လို့ခေါ်တဲ့ စွမ်းအင် တိတိကျကျ၊ သတ်သတ်မှတ်မှတ်ရှိတဲ့ အမှုန်လေးတွေနဲ့ ဖွဲ့ထားတယ်လို့ အိုင်းစတိုင်းက သဘောထားလိုက်တယ်။ အဲဒိ radiation ထဲက photon တွေရဲ့ စွမ်းအင်ပမာဏကို စောစောက အပေါ်မှာ တွေ့ခဲ့တဲ့ Planck ညီမျှခြင်းနဲ့ ဖော်ပြတယ်။ ဒီတော့ radiation ရဲ့ စွမ်းအင်ဟာ intensity ဒါမှမဟုတ် luminosity ပေါ်မမူတည်ဘဲ ကြိမ်နှုန်း frequency ပေါ်ပဲ မူတည်တာပေါ့။ အဲဒိ radiation ဟာ ကြိမ်နှုန်းတခုကိုရောက်မှသာ သထ္ထုမျက်နှာပြင်ပေါ်က အီလက်ထရွန်တွေကို ခုန်ထွက်အောင်လုပ်နိုင်တဲ့ စွမ်းအင်ရနိုင်တယ်လို့ အိုင်းစတိုင်းက ရှင်းပြတယ်။ နောက်ပိုင်းမှာ အလင်းအပြင် EM radiation ထဲမှာပါတဲ့ X-ray မှာလည်း အလားတူ ကွန်တမ် သဘာဝရှိတာကို တွေ့လာရပြီးနောက်မှာ  quantization of radiation hypothesis ပေါ်မှာ ယုံကြည်ချက် ပိုရှိလာကြတယ်။

ဒီနှစ်ပိုင်းတွေမှာဘဲ Niel Bohr နဲ့ Rutherford တို့က အက်တမ်ရဲ့ ဖွဲ့စည်းပုံကို ကွန်တမ်အယူအဆကို သုံးပြီး ဖော်ထုတ်ကြတယ်။ အက်တမ်မှာ ဗဟိုက ညူးကလီယကို အီလက်ထရွန်တွေက အပြင်ကနေ ပတ်နေတယ်ဆိုတဲ့ မော်ဒယ်ကို Bohr က အဆိုပြုတယ်။ အဲဒိ အီလက်ထရွန်တွေဟာ သူ့ပတ်လမ်းနဲ့ သူရှိတယ်။ နေအဖွဲ့အစည်းနဲ့ ခပ်ဆင်ဆင်တူမှာပေါ့။ နေအဖွဲ့အစည်းမှာ ဂြိုလ်တလုံးဟာ ပေးထားတဲ့ နှုန်း၊ ဒေါင့်ပြောင်းအဟုန် တန်ဖိုးတွေအရ ဘယ်ပတ်လမ်းမှာမဆို တည်ရှိနိုင်တယ်။ အဲဒိအတွက် အီကွေးရှင်းတွေကို ဟိုးလွန်ခဲ့တဲ့နှစ် သုံးလေးရာက Kepler က စပြီး ဖော်ထုတ်ပေးခဲ့တယ်။ ဒါပေမယ့် အက်တမ်ရဲ့ ညူးကလိယကို ပတ်နေတဲ့ အီလက်ထရွန်တွေကတော့ ဘယ်ပတ်လမ်းမှာမဆို မတည်ရှိနိုင်ဘူး။ စွမ်းအင် ပမာဏ သတ်သတ်မှတ်မှတ်ရှိတဲ့ ပတ်လမ်းပေါ်မှာသာ တည်ရှိနိုင်တယ်။ နောက် ညူးကလိယကို လှည့်ပတ်နေတဲ့ အီလက်ထရွန်ရဲ့ ဒေါင့်ပြောင်းအဟုန်ဟာလည်း သူရှိချင်တဲ့ တန်ဖိုးမှာ မရှိနိုင်ဘူး။ တိကျတဲ့၊ သတ်သတ်မှတ်မှတ်ရှိတဲ့ တန်ဖိုးတွေမှာသာ ရှိနိုင်တယ်။ Black-body radiation က ထုတ်တဲ့ စွမ်းအင်ကို continuous distribution နဲ့ မဖော်ပြနိုင်ဘဲ discrete distribution နဲ့သာ ဖော်ပြနိုင်သလို အီလက်ထရွန်ရဲ့ ဒေါင့်ပြောင်းအဟုန်ကိုလည်း discrete values နဲ့သာ ဖော်ပြနိုင်တယ်။ ဒီမှာ တခါ ဒေါင့်ပြောင်းအဟုန်လို dynamic quantity တခုဟာ ကွန်တမ် သဘာဝရှိတာ တွေ့ရပြန်တယ်။ ညူးကလိယ အပြင်ဘက်မှာ ပတ်လမ်း သုံးခုရှိတယ်ဆိုပါစို့။ ပတ်လမ်းတခုချင်းစီအတွက် စွမ်းအင်အဆင့် သတ်သတ်မှတ်မှတ် ရှိတယ်။ အပြင်ကနေ radiation တခုခုပေးပြီး အီလက်ထရွန်ကို သူ့ပတ်လမ်းကနေ အပြင်ကို ခုန်ထွက်နိုင်အောင် လုပ်ကြည့်မယ်ဆိုပါစို့။ အပြင်က ဝင်လာတဲ့ စွမ်းအင်ဟာ ရှိချင်တဲ့ တန်းဖိုး မရှိဘူး၊ arbitrary values မရှိဘူး။ discrete values တိကျတဲ့ တန်ဖိုးသတ်သတ်မှတ်မှတ်ပဲ ရှိနိုင်တယ်။

ခြုံပြောရရင် ကွန်တမ် hypothesis ဟာ black-body radiation, အလင်းလျှပ်စစ်အကျိုး၊ နောက်အခု အက်တမ်ရဲ့ ခန္ဓာဗေဒကိုပါ ဖော်ထုတ်ရာမှာ အတော်လေး အလုပ်ဖြစ်တာကို တွေ့ရတယ်။ ဒီတော့ အရင်က  electromagnetic radiation ကို wave nature လှိုင်းသဘာဝ ရှိတယ်လို့ ယူဆထားရာကနေ Max Planck နဲ့ အိုင်းစတိုင်းတို့က အလင်းဟာ လှိုင်းသဘာဝတင်မကဘူး၊ အမှုန်သဘာဝလည်း ရှိတယ်ဆိုတာကို argument ကောင်းကောင်းနဲ့ တင်ပြလာနိုင်ခဲ့တယ်။ အဲဇာတ်လမ်းက ဒီမှာတင် မဆုံးဘူး။ ပိုပြီး စိတ်ဝင်စားဖို့ကောင်းတဲ့ အပိုင်းကို ရောက်လာတယ်။

အဲဒိဇာတ်လမ်းမှာ အခရာကျသူကတော့ ပြင်သစ်က သိပ္ပံဆရာ de Broglie ဖြစ်တယ်။ သူက ဘာပြောလဲဆိုတော့ အလင်းဟာ လှိုင်းသဘာဝတင်မက၊ အမှုန်သဘာဝပါရှိတယ်ဆိုရင် အမှုန်တွေမှာရော လှိုင်းသဘာဝ မရှိနိုင်ဘူးလားဆိုပြီး စမေးခွန်းထုတ်တယ်။ တကယ်တော့ de Broglie ရဲ့ အဆိုပြုချက်က Max Planck တို့ အိုင်းစတိုင်းတို့ထက်တောင် ပိုပြီး revolutionary နိင်တယ်။ ဘာလို့ဆို အလင်းမှာ အမှုန်သဘာဝ ရှိတယ်ဆိုတာ ဟိုးအရင် Issac Newton ညူတန်လည်း ပြောခဲ့ဖူးတာပဲ။ ဒါပေမယ့် အမှုန်မှာ တနည်း ဒြပ်မှာ လှိုင်းသဘာဝရှိတယ်ဆိုတာကတော့ အတော့်ကို နားလည်ရခက်တဲ့ သဘောတရားပဲ။ ဒီသဘောတရားကို တခြားလူတွေက အမှုမဲ့ အမှတ်မဲ့ နေကောင်းနေမယ်။ ဆရာကြီး အိုင်းစတိုင်းကတော့ ဒါကို လေးလေးနက်နက်ယူတယ်။ de Broglie က λ = h / p ဆိုတဲ့ ညီမျှခြင်းကို အဆိုပြုတယ်။ အဟုန် momentum p နဲ့ ရွေ့နေတဲ့ အမှုန်တခုရဲ့ လှိုင်းအလျား wave-length ကို ဒီညီမျှခြင်းနဲ့ ပြနိုင်တယ်လို့ သူကပြောတယ်။ တကယ်လည်း အီလက်ထရွန်တို့လို sub-atomic particles တွေမှာ လှိုင်းသဘာဝရှိတဲ့ အထောက်အထားတွေကို တွေ့ခဲ့ရတယ်။ အီလက်ထရွန်တွေဟာ လှိုင်းတွေလိုပဲ diffraction ဖြစ်တာ၊ interference ဖြစ်တာကို သိပ္ပံဆရာတွေက နောက်ပိုင်းမှာ ပြနိုင်ခဲ့တယ်။ ဒြပ်တွေမှာ လှိုင်းသဘာဝရှိတာကို matter waves ဒါမှမဟုတ် particle waves ဆိုပြီး သုံးနှုန်းကြတယ်။ အဲဒိကစပြီး လောကမှာ ရှိရှိသမျှအရာ အားလုံးမှာ dual nature ရှိတယ်၊ အမှုန်သဘာဝရော၊ အလင်းသဘာဝပါ ရှိတယ်လို့ လက်ခံလာကြတယ်။

စွမ်းအင်ဟာ ကွန်တမ်သဘာဝရှိတယ်၊ အလင်းဟာလည်း အမှုန်သဘာဝရှိတယ်၊ အီလက်ထရွန် တွေဟာလည်း လှိုင်းသဘာဝရှိတယ်ဆိုတဲ့ အယူအဆတွေဟာ တကယ့်ကို revolutionary concept တွေပဲ။ classical physics မှာ ဒါတွေဟာ ဘယ်လိုမှ မမြင်နိုင်တဲ့ သဘောတွေဖြစ်တယ်။ အဲဒိမှာ classical physics ထဲမှာ ရှိနေတဲ့ observable quantities တွေအားလုံးရဲ့ အဓိပ္ပါယ်ကို ပြန်သုံးသပ်ကြည့်ဖို့ ဟိုင်ဇင်ဘတ်က စအဆိုပြုတယ်။ ရူပဗေဒမတ္တာ physical quantities ဆိုတာ တိုင်းတာလို့ရတဲ့ အရာတွေလို့ quantities that can be measured ဆိုတာကို ကျနော်တို့ ကိုးတန်းမှာ ရူပဗေဒကို စသင်တော့ အဓိပ္ပါယ်သတ်မှတ်တာကို တချို့ မှတ်မိကြမယ်။ ဒီတော့ ဘယ်အရာတွေကို တိုင်းတာနိုင်လဲ။ အများကြီးပေါ့။ အရပ်၊ အပူ၊ အချိန်၊ အား၊ လေထုဖိအား စသဖြင့် တိုင်းတာနိုင်တဲ့ အရာတွေ ရှိမယ်။ ဒါပေမယ့် ဆယ့်ကိုးရာစု မတိုင်ခင်ထိတော့ ခုပြောတဲ့ quantities တွေလောက်ရှိတယ်။ နောက် ဒီ macroscopic quantities တွေကို တိုင်းတဲ့အခါမှာ တိုင်းတာမှုဟာ ဒီ မတ္တာတွေရဲ့ တည်နေရာ၊ နှုန်း စတာတွေပေါ်မှာ ပြောပလောက်တဲ့ သက်ရောက်မှုမျိုး မရှိဘူး။ ဥပမာ ဟိုင်းဝေးလမ်းပေါ် မောင်းနေတဲ့ မော်တော်ကားတစီးရဲ့ စပိဒ်ကို speed camera နဲ့တိုင်းပီဆိုပါစို့။ စပိကင်မရာက မောင်းနေတဲ့ မော်တော်ကားရှိရာကို signal တခု (electromagnetic radiation ဆိုပါစို့) လွှတ်လိုက်မယ်၊ မော်တော်ကားကို ရိုက်ပြီး ပြန်လာတဲ့ signal ကို ကင်မရာက ပြန်ဖမ်းပြီး ကားရဲ့ အမြန်နှုန်းကို တွက်ချက်တယ်။ ကင်မရာက လွှတ်လိုက်တဲ့ signal ထဲမှာ ဖိုတွန်တွေပါမယ်။ ဖိုတွန်ဆိုတာ EM radiation ကို ဖွဲ့စည်းထားတယ်လို့ modelling လုပ်ထားတဲ့ အမှုန်လေးတွေ။ သူတို့ တကယ်ရှိတာ မရှိတာ အရေးမကြီးဘူး။ ရှိလည်း သူတို့ကို ဘယ်သူမှ တိုက်ရိုက် မမြင်နိုင်ဘူး။  မော်တော်ကားကို ရိုက်တဲ့အခါ မော်တော်ကားရဲ့ ဒြပ်ထုဟာ signal ထဲက ဖိုတွန်ရဲ့ ဒြပ်ထု rest mass ထက် မနှိုင်းယှဉ်သာလောက်အောင် ကြီးလွန်းတဲ့ အတွက် ကားရဲ့ အမြန်နှုန်းကို တိုင်းတာမှုမှာ ဖိုတွန်ဟာ မော်တော်ကားရဲ့ အမြန်နှုန်းကို ပြောင်းလဲသွားအောင် ဘယ်လိုမှ မလုပ်နိုင်ဘူး။ ဒါပေမယ့် အီလက်ထရွန်တို့လို့ microscopic entities တွေကို တိုင်းတဲ့အခါမှာတော့ ပြဿနာ ရှိလာတယ်။

(ရှေ့လ ဆက်ရန်)

Discussion

13 thoughts on “ကွန်တမ်မက္ကင်းနစ်က uncertainty principle နဲ့ ဖီလော်ဆော်ဖီ အကျိုးဆက်

  1. I can read BBC, but I can’t read ur blog. Why?

    Posted by heartmuseum | 14/01/2011, 02:25
  2. ေဆြးေႏြးေပးသည္ ့ အ တြက္ ေက်းဇူး တင္ ပါ သည္။ ေစာင့္ ဖတ္ ေန ပါ သည္။
    ” GOD never play with Dice” ဆို သည္ ့ အဘ အိုင္စတိုင္း ရဲ ့ စကား ကို လည္း နဲနဲ ထပ္ ေလ့ လာ လိုက္ ပါ ဦး မည္။ နား မလည္ တာ အစာ မေျက တာ ရိွ က ထပ္မံလာေရာက္ ေဆြးေႏြး ပါ ဦး မည္။ ခု ရွင္းျပထား သေလာက္ လိုက္ ႏိုင္ သည္ ဟု ကိုယ္ ့ ကို ကိုယ္ ထင္ ပါ သည္။ Text Book ထဲ က Quantum Mechanics ကို ဖတ္ထား တာ သံုးႏွစ္ေလာက္ ေတာ့ ရိွ ပါ ျပီ။

    Posted by သူရ | 14/01/2011, 04:22
  3. အကိုနဲ႕အမေရ
    ဘယ္လိုၿဖစ္သလည္းမသိဘူး
    ဗမာဆိုတာထိပဲ ဖတ္လို႕ရတယ္ အေပၚကပို႕စ္ေတြ စာလုံးပုံေၿပာင္းၿပီး
    ဖတ္မရတာမို႕ စာလုံးေၿပာင္းလိုက္သလားဟင္

    Posted by Kyaw Hnin Se Lwin | 14/01/2011, 12:19
    • I have no idea what’s going on. Blame it all on Zizawa😀. It is she who changed everything. May I suggest you try changing to different browsers?? We use chrome, and sometimes fire-fox.

      Posted by zizawa | 14/01/2011, 17:14
  4. 😀 I did. I used fire fox.😛

    Posted by heartmuseum | 14/01/2011, 22:57
  5. 😀 ေက်းဇူးပါ

    Posted by Kyaw Hnin Se Lwin | 21/01/2011, 06:19
  6. Yahhhhhh!
    Chrome works. Thx:)

    Posted by heartmuseum | 26/01/2011, 03:35
  7. ဒီဆက်ရန်ကို စောင့်နေပါတယ်🙂

    Posted by myo | 03/03/2011, 14:42
  8. Sorry for not being able to continue in a resonable time frame. At present, I’m focusing on exams which are nothing to do with Quantum Mechanics. It occurs to me I would complete the task only after the exam, and that would be in June..🙂

    Posted by ၀တုတ် | 13/03/2011, 15:48
  9. nice post! I am new fun of zizawa😀 . Waiting JUNE.

    Posted by zayar hein | 03/04/2011, 09:31
  10. ဟိုင္ဇင္ဘတ္ရဲ့ uncertainty principle ဟာ ဖီေလာ္ေဆာ္ဖီမွာ အထူးသျဖင့္ philosophy of science မွာ ရိုက္ခတ္မႈ ေတာ္ေတာ္ ျကီးျကီးမားမား ရွိခဲ့တယ္။ အဲဒိရိုက္ခတ္မႈ အနက္အရွိုင္းကို ပိုျပီး နားလည္သေဘာေပါက္ဖို့ uncertainty principle အဓိကေက်ာရိုးအျဖစ္ ပါဝင္ေနတဲ့ ကြန္တမ္သီအိုရီကို နည္းနည္းျပန္ျကည့္ရင္ သင့္ေတာ္မယ္လို့ ယူဆပါတယ္။ uncertainty principle ဟာ QM မွာ ဘယ္ေလာက္ အေရးျကီးသလဲဆိုတာသိနိုင္ဖို့ ကမၻာေက်ာ္ ရူပေဗဒ နိုဘယ္ဆုရွင္ QED (Quantum Electro-Dynamics) အိပ္စပတ္အျဖစ္ သတ္မွတ္ခံထားရတဲ့ Richard Feynman ရဲ့ မွတ္ခ်က္ကို ေျပာျပခ်င္တယ္။ သူက ဘယ္လိုေရးလဲဆိုေတာ့

    The uncertainty principle “protects” quantum mechanics. Heisenberg recognized that if it were possible to measure the momentum and the position simultaneously with a greater accuracy, the quantum mechanics would collapse. So he proposed that it must be impossible. … Quantum mechanics maintains its perilous but accurate existence. တဲ့။ (Feynman Lectures on Physics, Book I, 37-12)

    Karl Popper က သိပၸံကို အဓိပၸါယ္ ဖြင့္ဆိုခ်က္သစ္ေပးျကည့္တဲ့အခါမွာ ခုဟိုင္ဇင္ဘတ္ရဲ့ uncertainty principle နဲ့ အိုင္းစတိုင္းရဲ့ general relativity theory နွစ္ခုဟာ သူ့ရဲ့ အဓိပၸါယ္ ဖြင့္ဆိုခ်က္ေပၚမွာ အမ်ားျကီး ျသဇာေညာင္းခဲ့ပံုရတာကို သတိျပုမိတယ္။ (ဒီစာေနာက္ပိုင္းမွာ ေတြ့ရမယ္။)

    ကြန္တမ္မကၠင္းနစ္ကို ေက်ာင္းမွာ ေနာက္ဆံုး ဖတ္ခဲ့တာ ဟိုးလြန္ခဲ့တဲ့ ဆယ္နွစ္ေက်ာ္ကျဖစ္ျပီး ဒီျကားထဲမွာ လံုးဝျပတ္သြားေတာ့ ခုေရးတဲ့ထဲမွာ လိုအပ္တာေတြ၊ မွားေနတာေတြေတြ့ရင္ ဝင္ျဖည့္ေပးပါ။ ခု ကိုသူရစာကိုျပန္ဖို့ စာနည္းနည္း ျပန္ဖတ္ျကည့္ေတာ့ ေလာေလာဆယ္ က်ေနာ့္ဆီမွာရွိတဲ့ Richard Feynman ရဲ့ Feynman Lectures on Physics ရယ္၊ ေနာက္ က်ေနာ္တို့ ကြန္တမ္မကၠင္းနစ္ကို သင္ေတာ့ ဝယ္ခိုင္းတဲ့စာအုပ္ Introduction to the Structure of Matter: a Course in Modern Physics စာအုပ္နွစ္အုပ္ကို နည္းနည္း ျပန္ဖတ္ျကည့္ျပီး ေရးထားတယ္။ Richard Feynman စာအုပ္က သံုးအုပ္တြဲ ျဖစ္တယ္။ ေနာက္ဆံုးအတြဲက ကြန္တမ္မကၠင္းနစ္ အေျကာင္း အဓိက ေရးထားတာ ျဖစ္တယ္။ ဒါေပမယ့္ အေပၚက quote ပါတဲ့ ပထမစာအုပ္ အခန္း ၃၇ မွာလည္း quantum behaviour အေျကာင္း ရွင္းျပထားတာ အေတာ္ေလးေကာင္းတယ္။

    ကြန္တမ္မကၠင္းနစ္ သမိုင္းအက်ဉ္း

    မွတ္မိသေလာက္ ျပန္ေျပာရရင္ ကြန္တမ္မကၠင္းနစ္ ေပၚလာပံုကို နွစ္ပိုင္းခြဲျကည့္ျကတယ္။ က်ေနာ္တို့ ေက်ာင္းမွာ one-year course (လက္ခ်ာခ်ိန္ နာရီ ေျခာက္ဆယ္၊ က်ူတိုရီယယ္ နာရီနွစ္ဆယ္) အျဖစ္ သင္ခဲ့ရတုန္းကလည္း နွစ္ပိုင္းခြဲထားတယ္။ ပထမအပိုင္းက Max Planck ရဲ့ Black-body radiation ကို quantization of energy ဆိုတဲ့ concept နဲ့ စရွင္းျပတဲ့ quantum hypothesis ကေန Bohr နဲ့ Rutherford တို့ရဲ့ atomic structure ကို ကြန္တမ္သီအိုရီသံုး ရွင္းျပပံုနဲ့ အဆံုးသတ္တယ္။ ေနာက္ဒုတိယပိုင္းက်မွ quantum hypothesis ကို formalized လုပ္ထားတဲ့ ကြန္တမ္မကၠင္းနစ္ကို သင္ရတယ္။ ဖီေလာ္ေဆာ္ဖီနဲ့ ဆိုင္တဲ့အပိုင္းအတြက္ quantum hypothesis နဲ့တင္ လံုေလာက္မယ္လို့ ယူဆပါတယ္။

    ကြန္တမ္သီအိုရီရဲ့ အေျခခံ သေဘာကို မိုက္မိုက္ကန္းကန္းနဲ့ အတိုခ်ံုး ေျပာရမယ္ဆိုရင္ ေလာကမွာ တိုင္းတာလို့ရတဲ့ ရူပေဗဒမတၱာ physical quantities မွန္သမွ်ကို ပမာဏ တိတိက်က် သတ္မွတ္နိုင္တဲ့ အေျခခံယူနစ္ေတြနဲ့ ဖြဲ့စည္းထားတယ္လို့ ေျပာရမယ္ ထင္ပါတယ္။ အဲဒိအေျခခံ ယူနစ္ေတြကို ဂ်ာမန္လို quantum လို့ေခၚတဲ့အတြက္ ဒီသီအိုရီကို quantum theory လို့ေခၚတာ ျဖစ္တယ္။ (စကားမစပ္ ကြန္တမ္သီအိုရီကို စေဖာ္ထုတ္ျပီး quantum mechanics ကို စ formalized လုပ္တဲ့ ပညာရွင္ေတြ အားလံုးနီးနီးဟာ ဂ်ာမန္ေတြ ျဖစ္တယ္။ Max Planck, Einstein, Heisenberg, Schrodinger, Max Born တို့အားလံုးဟာ ဂ်ာမန္ေတြျဖစ္ျပီး ဂ်ာမန္ မဟုတ္တဲ့ထဲက Neil Bohr (ဒိန္းမတ္)၊ Paul Dirac (အဂၤႅိပ္) နဲ့ Rutherford (နယူးဇီလန္) တို့ေလာက္ရွိတယ္။) တကယ္ေတာ့ ရုပ္ဝထၳုေတြကို ထပ္မံခြဲစိတ္လို့ မရေတာ့တဲ့ atom ေတြနဲ့ ဖြဲ့ထားတယ္ဆိုတဲ့ ေရွ့ေျပး ကြန္တမ္အယူအဆဟာ ဟိုးလြန္ခဲ့တဲ့ နွစ္နွစ္ေထာင္ေက်ာ္ ဂရိလက္ထက္က စတာပဲ။ atom ဆိုတဲ့ စကားလံုးကိုက ဂရိေဝါဟာရ ျဖစ္တယ္။ Democritus နဲ့ Leucippus တို့ရဲ့ ဟိုးလြန္ခဲ့တဲ့ နွစ္နွစ္ေထာင္ေက်ာ္က atomic hypothesis ကို အဂၤႅိပ္ ေက်ာင္းဆရာလည္းဟုတ္၊ သိပၸံဆရာလည္းဟုတ္တဲ့ John Dalton ကယူျပီး Dalton’s atomic theory ဆိုျပီး ျပန္လည္ ဆန္းသစ္တယ္။ Atomic theory ရဲ့ အဓိက hypothesis ကေတာ့ ရုပ္ဝထၳုမွန္သမွ်ကို ထပ္ျပီးခြဲစိတ္လို့ မရေတာ့တဲ့ atoms ေတြနဲ့ ဖြဲ့စည္းထားတယ္ ဆိုတာပဲ ျဖစ္တယ္။ Dalton နဲ့ ေနာက္ပိုင္းသိပၸံဆရာေတြက ဘာေတြ ထပ္ျဖည့္စြက္လဲဆိုေတာ့ ျဒပ္စင္တခုကို တူညီတဲ့ အက္တမ္ေတြနဲ့ ဖြဲ့စည္းထားျပီး ျဒပ္စင္ေတြကို ဖြဲ့စည္းထားတဲ့ ဘယ္အက္တမ္ရဲ့ အေလးခ်ိန္ကိုမဆို ဟိုက္ဒရိုဂ်င္အက္တမ္ရဲ့ အေလးခ်ိန္ရဲ့ ကိန္းျပည့္ဆတိုးကိန္း integral multiple အျဖစ္နဲ့ ေဖာ္ျပနိုင္တယ္လို့ ဆိုတယ္။ ဥပမာ ကာဗြန္အက္တမ္ဆိုရင္ ဟိုက္ဒရိုဂ်င္ ေမာ္လီက်ူးထက္ ေျခာက္ဆ ေလးတယ္၊ ေအာက္စီဂ်င္ဆိုရင္ ရွစ္ဆေလးတာကို ေတြ့ရတယ္။ Dalton လက္ထက္က ျဒပ္စင္အခု နွစ္ဆယ္ေလာက္ကို စာရင္းျပုစုခဲ့တယ္။ ဒါေပမယ့္ ေနာက္ပိုင္းမွာ သူ့ျဒပ္စင္ေတြဟာ ကေန့ေခတ္မွာ ျဒပ္ေပါင္းေတြဆိုတာကို သိလာရတယ္။ ဥပမာ Potash ဆိုရင္ Dalton က ျဒပ္စင္လို့ မွားျပီး ယူဆခဲ့တယ္။

    ဘယ္ျဒပ္စင္ပဲျဖစ္ျဖစ္ သူ့အေလးခ်ိန္ကိုဟိုက္ဒရိုဂ်င္ အေလးခ်ိန္ရဲ့ ကိန္းျပည့္ ဆတိုးကိန္းအျဖစ္နဲ့ ျပနိုင္တယ္ဆိုတဲ့ အခ်က္က အေရးျကီးတယ္။ ရုပ္ဝထၳုတိုင္းကို ျဒပ္စင္ေတြနဲ့ ဖြဲ့စည္းထားတာမို့ ဒါဟာ ရုပ္ဝထၳုတိုင္းကို ပမာဏတိတိက်က် သတ္မွတ္နိုင္တဲ့ အေျခခံယူနစ္ေတြနဲ့ ဖြဲ့စည္းထားတယ္ဆိုတာကို ေျပာတာနဲ့ တူတူပဲ။ ဟိုက္ဒရိုဂ်င္ထက္ ေပါ့တဲ့အရာ မရွိေတာ့ဘူးလို့ ဆိုလိုတာ ျဖစ္တယ္။ ဒီေတာ့ quantization of matter အယူအဆဟာ နွစ္ဆယ္ရာစုထဲ မဝင္ခင္ကတည္းက (လက္ခံတဲ့သူ က်ယ္က်ယ္ျပန့္ျပန့္ မရွိေပမဲ့လည္း) အထူးအဆန္း မဟုတ္တဲ့ hypothesis တခုျဖစ္တယ္။ ဒီ hypothesis ကို လက္ခံျပီး အေရးပါတဲ့ ရွာေဖြေတြ့ရွိမႈေတြ လုပ္သြားတဲ့ထဲမွာ Maxwell နဲ့ Boltzmann နွစ္ေယာက္က ထင္ရွားတယ္။ သူတို့နွစ္ေယာက္က ဓာတ္ေငြ့ေတြကို ေမာ္လီက်ူးေတြနဲ့ ဖြဲ့စည္းထားတယ္ဆိုတဲ့ atomic hypothesis ကို လက္ခံျပီး ဓာတ္ေငြ့ေတြရဲ့ အပူ temperature, ဖိအား pressure စတဲ့ macroscopic quantities ေတြရဲ့ ေျပာင္းလဲပံု သေဘာသဘာဝေတြကို microscopic အဆင့္မွာ တနည္းအားျဖင့္ေမာ္လီက်ူးေတြရဲ့ လႈပ္ရွားမႈကို အေျချပုျပီး ရွင္းျပခဲ့တယ္။ ရူပေဗဒက အဲဒိအပိုင္းက ခုေတာ့ statistical mechanics ေအာက္မွာရွိျပီး Boltzmann တို့ Maxwell တို့ရဲ့ သီအိုရီကို kinetic theory of gas လို့သိျကတယ္။ ဒီဘာသာရပ္ကို ျသစျတီးယား နိုင္ငံက Boltzmann ရယ္၊ သူ့ဆရာ Stefan ရယ္၊ ေနာက္ စေကာ့တလန္က Maxwell တို့က အမ်ားျကီး ေဖာ္ထုတ္သြားခဲ့တယ္။ ဒီေတာ့ classical statistical mechanics ရဲ့ tacit assumption အျဖစ္ atomic hypothesis ကို သတိျပုသင့္တယ္။

    ဆယ့္ကိုးရာစုကုန္ေလာက္မွာ ကြန္တမ္ hypothesis ကိုအားေကာင္းေစတဲ့ ေနာက္ထပ္ ရွာေဖြေတြ့ရွိမႈ တခုထပ္ေပၚလာတယ္။ အဲဒါကေတာ့ လွ်ပ္စစ္ electricity ကိုလည္း ပမာဏ တိတိက်က် သတ္မွတ္နိုင္တဲ့ အေျခခံယူနစ္ေတြနဲ့ ဖြဲ့ထားတာကို J J Thomson က ေတြ့ရွိခဲ့တယ္။ ကေန့ေခတ္မွာေတာ့ electricity ရဲ့ အေျခခံ ယူနစ္ကို အီလက္ထရြန္ဆိုတာ သိျကျပီ။ electric charge တိုင္းဟာ အီလက္ထရြန္ရဲ့ လွ်ပ္စစ္ပမာဏရဲ့ ကိန္းျပည့္ဆတိုးကိန္းအျဖစ္နဲ့သာ ရွိျကတယ္။ လွ်ပ္စစ္ရဲ့ ပမာဏကို Coulomb နဲ့တိုင္းတယ္။ 1 C ဟာ အီလက္ထရြန္အလံုးေပါင္း 6.24 x 10 to the power 18 ရဲ့ လွ်ပ္စစ္ပမာဏနဲ့ညီတယ္။ ေစာေစာက atomic theory မွာ ျဒပ္စင္တိုင္းရဲ့ အေလးခ်ိန္ကို ဟိုက္ဒရိုဂ်င္ျဒပ္စင္ရဲ့ အေလးခ်ိန္ရဲ့ ကိန္းျပည့္ ဆတိုးကိန္းအျဖစ္နဲ့ ျပနိုင္သလိုမ်ိုး ျဖစ္တယ္။ ဒီေတာ့ အီလက္ထရြန္ရဲ့ လွ်ပ္စစ္ပမာဏ charge ထက္ေသးတာမ်ိုး မရွိနိုင္ေတာ့တာကို J J Thomson က ရွာေဖြေတြ့ရွိခဲ့တယ္။ ဒီေတာ့ matter နဲ့ electricity ဟာ quantized ျဖစ္တယ္၊ တနည္း quantization of matter and charge ကို ဆယ့္ကိုးရာစု အကုန္ေလာက္မွာ အခိုင္အမာ သိထားျကျပီ။

    J J Thomson အီလက္ထရြန္ကို ရွာေဖြေတြ့ရွိခ်ိန္ တဝိုက္ေလာက္မွာ ကြန္တမ္ hypothesis ရဲ့ အေရးျကီးဆံုး အလွည့္အေျပာင္းျကီး၊ ျဖစ္ေပၚတိုးတက္မႈျကီး တခုထြက္လာတယ္။ အဲဒါကေတာ့ Max Planck ရဲ့ Black-body ေတြရဲ့ radiation ထုတ္လွြတ္ပံုကို quantum hypothesis ကိုသံုးျပီး ရွင္းျပခ်က္ပဲျဖစ္တယ္။ အပူရွိတဲ့ ရုပ္ဝထၳုေတြကထုတ္လွြတ္တဲ့ radiation ေတြဟာ electromagnetic radiation/waves ေတြျဖစ္တယ္၊ သူတို့ရဲ့ ျကိမ္နႈန္း frequency ဟာ အဲဒိရုပ္ဝထၳုရဲ့ အပူေပၚ မူတည္တာကို Planck မတိုင္ခင္ နွစ္သံုးေလးဆယ္ေလာက္ထဲက သိျကတယ္။ ပူတဲ့အရာဝထၳုဟာ အပူေတြ ထုတ္လွြတ္တယ္။ ဒါကို thermal radiation ေခၚတယ္။ ပူတဲ့ ဝထၳုေတြဟာ thermal radiation အျပင္ electromagnetic radiation ေတြပါ ထုတ္လွြတ္တယ္။ ဒါကို ဘယ္လိုလုပ္ သိမလဲဆို အဲဒိပူေနတဲ့ ဝထၳုရဲ့ အေရာင္ေျပာင္းလဲပံုကိုျကည့္ေပါ့။ ပူေနတဲ့ အရာဝထၳုကို ဆက္အပူေပးရင္ ဘာျဖစ္မလဲ၊ ရဲလာမွာေပါ့။ ရဲလာတဲ့ ဝထၳုကို ဆက္အပူေပးရင္ ပိုပိုပူလာတာနဲ့အမွ် အေရာင္ေျပာင္းလာမယ္။ တကယ္ေတာ့ အေရာင္ဆိုတာ frequency ကိုေဖာ္ျပတာမို့ ဝထၳုရဲ့ အပူခ်ိန္ကိုလိုက္ျပီး အေရာင္ေျပာင္းလာတယ္ဆိုတာ ဝထၳုရဲ့ အပူခ်ိန္ဟာ သူကထုတ္လွြတ္တဲ့ EM radiation ရဲ့ ျကိမ္နႈန္း frequency (ဒါမွမဟုတ္ လွိုင္းအလ်ား wavelength) ေပၚမူတည္တယ္လို့ ေျပာတာနဲ့ တူတူပဲေပါ့။ ဝထၳုေတြကေန radiation ထုတ္လွြတ္ပံုကို ရွင္းျပဖို့ ဆယ့္ကိုးရာစုထဲမွာ Stefan, Boltzmann နဲ့ Maxwell တို့ရဲ့ အီေကြးရွင္းေတြရွိတယ္။ ဒီအီေကြးရွင္းေတြဟာ ရိုးရိုးပံုမွန္ ဝထၳုေတြရဲ့ radiation ထုတ္လွြတ္ပံုကို ရွင္းျပရာမွာ အလုပ္ျဖစ္ေပမယ့္ (ေျပာခ်င္တာ လက္ေတြ့ ျမင္ရတာနဲ့ ကိုက္ညီေပမဲ့) black-body ေတြကေန radiation ထုတ္လွြတ္ပံုကို ရွင္းျပရာမွာ ဆယ္စုနွစ္နဲ့ခ်ီျပီး ဘယ္လိုမွ ေအာင္ျမင္မႈ မရခဲ့ဘူး။ ဒီလိုျဖစ္ရတာဟာ အျကမ္းေျပာရရင္ Maxwell တို့ Boltzmann တို့ရဲ့ အီေကြးရွင္းေတြဟာ classical physics က assumption ေတြေပၚ အေျခခံထားလို့ပဲ။ အဲဒိ assumption က ဘာလဲဆိုေတာ့ black-body radiation က ထုတ္လွြတ္တဲ့ energy distribution ကို Maxwell တို့ Boltzmann တို့က continuous distribution အျဖစ္နဲ့ သတ္မွတ္ထားတဲ့ ယူဆခ်က္ ျဖစ္တယ္။ အဲဒိမွာ Planck က စြမ္းအင္ကို continuous distribution အျဖစ္မယူဘဲ discrete distribution အျဖစ္နဲ့ ယူျပီး အီးေကြးရွင္းသစ္နဲ့ ရွင္းျပတဲ့အခါမွာ ေအာင္ျမင္မႈရွိတာေတြ့ရတယ္။ ဒါဟာ ဆယ့္ကိုးရာစု အလယ္ေလာက္ကတည္းက ရူပေဗဒသမားေတြကို ေခါင္းစားေနတဲ့ black-body radiation ျပႆနာကို ပထမဆံုးအျကိမ္ ေအာင္ေအာင္ျမင္ျမင္ ရွင္းျပနိုင္တာပဲ ျဖစ္တယ္။ တနည္းအားျဖင့္ energy distribution ကို continuous distribution အျဖစ္မယူဘဲ discrete distribution အျဖစ္နဲ့ ယူဆမွသာ black-body radiation ရဲ့ ျပႆနာကို ေအာင္ေအာင္ျမင္ျမင္ ရွင္းနိုင္တာ ျဖစ္တယ္။ ဒီေတာ့ ျဒပ္နဲ့ လွ်ပ္စစ္တို့လို static quantity ေတြမွာသာ quantum nature ကြန္တမ္သဘာဝရွိတာ မဟုတ္ဖူး၊ စြမ္းအင္ energy တို့ radiation တို့လို dynamic quantities ေတြမွာလည္း ကြန္တမ္သဘာဝရွိတယ္ဆိုတာကို ပထမဆံုး အသိအမွတ္ျပုလိုက္တဲ့ ကြန္တမ္မကၠင္းနစ္ သမိုင္းမွာ အေရးပါဆံုး ျဖစ္ေပၚ တိုးတက္ေျပာင္းလဲမႈျကီးပဲ ျဖစ္တယ္။ ဝထၳုတခုဟာ radiation ထုတ္လွြတ္ေနတယ္ဆိုပါစို့။ အဲဒိ radiation ကို quantum လို့ ေခၚတဲ့ စြမ္းအင္ထုပ္ေလးေတြ energy packets ေလးေတြနဲ့ ဖြဲ့စည္းထားတယ္လို့ ျမင္ျကည့္လိုက္ရင္ အဲဒိ စြမ္းအင္ထုပ္ေလးတခုရဲ့ ပမာဏကို Planck က ဒီအီေကြးရွင္းနဲ့ ေဖာ္ျပတယ္။ E = hf မွာ E က စြမ္းအင္၊ f က radiation ရဲ့ ျကိမ္နႈန္း frequency၊ h ကေတာ့ Planck constant လို့သိျကတဲ့ Planck ကိန္းေသေပါ့။ ဒီေတာ့ က်ေနာ္တို့ဆီမွာ quantization of matter and charge အျပင္ quantization of energy ပါရွိလာတာကို သိရျပီ။ အေရးျကီးဆံုးအခ်က္က black-body radiation ကို classical physics နဲ့ ဘယ္လိုမွ ရွင္းျပဖို့ မျဖစ္နိုင္တာကို ေတြ့ရွိခဲ့ရတာပဲ ျဖစ္တယ္။ ဒါဟာ သိပၸံဆိုင္ရာ ျဖစ္ေပၚ တိုးတက္မႈတိုင္းမွာ အေျခခံ အက်ဆံုး အခ်က္ပဲ။ လက္ေတြ့ျမင္ေနရတာကို လက္ရွိ သီအိုရီေတြနဲ့ ေရွ့ဆက္လို့ မရနိုင္ေတာ့တာဟာ ေနာက္ထပ္ သီအိုရီသစ္တခုကို ေဖာ္ထုတ္ဖို့ လမ္းစပဲျဖစ္တယ္။ (Black-body radiation ကို classical physics က assumptions ေတြနဲ့ ဘာ့ေျကာင့္ ရွင္းျပဖို့ မျဖစ္နိုင္တာလဲ ဆိုတာကို ေသခ်ာနားလည္ သေဘာေပါက္ဖို့က staticstical mechanics က Maxwell-Boltzmann အီေကြးရွင္းေတြကို နားလည္မွျဖစ္နိုင္မယ္၊ technical ဆန္တာမို့ statistical mechanics နဲ့ thermal physics မသင္ထားတဲ့ အျပင္လူတေယာက္က ဒါကို ေသခ်ာ appreciate လုပ္နိုင္မွာ မဟုတ္ဖူး။ ဘာပဲျဖစ္ျဖစ္ အေပၚမွာေတာ့ တတ္နိုင္သေလာက္ ျကိုးစားရွင္းျပထားတာ အဆင္ေျပမယ္ ေမွ်ာ္လင့္ပါတယ္။)

    Planck က စြမ္းအင္ဟာ သူရွိခ်င္တဲ့ တန္ဖိုး၊ ဒါမွမဟုတ္ သူရွိခ်င္တဲ့ အေျခအေန state မွာမရွိဘူး။ quantum လို့ေခၚတဲ့ တန္ဖိုးတိတိက်က် သတ္သတ္မွတ္မွတ္ရွိတဲ့ discrete တန္ဖိုးနဲ့သာ ရွိေနနိုင္တယ္ဆိုတဲ့ ယူဆခ်က္ဟာ အဲဒိအခ်ိန္က တကယ့္ကို revolutionary concept တခုပဲ။ Planck ကိုယ္တိုင္က ဒီအယူအဆကို အလုပ္ျဖစ္လို့သာ လက္ခံထားေပမဲ့ သူကိုယ္တိုင္က ဒီအယူအဆကို ရဲရဲဝံဝံ လက္မခံရဲဘူး။ ဒါေပမယ့္ ဒီအယူအဆကို ရဲရဲဝံဝံ လက္ခံျပီး ထပ္အားေကာင္းေအာင္ လုပ္ေပးခဲ့သူကေတာ့ က်ေနာ္တို့ရဲ့ super genius ဆရာျကီး အိုင္းစတိုင္းပဲ ျဖစ္တယ္။

    Max Planck ရဲ့ quantization of radiation hypothesis ကို အိုင္းစတိုင္းက အဲဒိအခ်ိန္က classical physics နဲ့ ရွင္းျပလို့ မရတဲ့ ေနာက္ထပ္အျခင္းအရာတခုမွာ ထပ္အသံုးခ်တယ္။ အဲဒါကို photo-electric လို့သိျကတယ္။ အိုင္းစတိုင္းရဲ့ အေက်ာ္ျကားဆံုး သီအိုရီေတြဟာ relativity theories ေတြ ျဖစ္ေပမယ့္ တကယ္တမ္း သူနိုဘယ္ဆုရတာက ခုေျပာတဲ့ photo-electric effect ကိုရွင္းျပနိုင္မႈနဲ့ ရတာျဖစ္တယ္။ ကေန့ေခတ္ solar cells ေတြမွာ အသံုးျပုထားတဲ့ ရူပေဗဒနည္းပညာ ဟာ အိုင္းစတိုင္းရဲ့ ေနေရာင္ျခည္စြမ္းအင္ကို လွ်ပ္စစ္စြမ္းအင္အျဖစ္ တိုက္ရိုက္ ေျပာင္းလဲနိုင္တယ္ ဆိုတဲ့ ေတြ့ရွိမႈကို အေျခခံထားတာျဖစ္တယ္။

    Photo-electric effect ဗမာလိုေတာ့ အလင္းလွ်ပ္စစ္အက်ိုးလို့ ဘာသာျပန္ျကတယ္။ အဲဒါက ဘာလဲဆိုေတာ့ သထၳုတခုေပၚကို အလင္း (အလင္းဆိုတာထက္ radiation လို့ ေျပာတာက ပိုေကာင္းမယ္ ထင္တယ္။ ဘာလို့ဆို အလင္းဆိုတာကိုက electro-magnetic radiation ဆိုတာကို Maxwell ရဲ့ အီေကြးရွင္းေတြက ေျပာထားတာကို အေစာပိုင္းကတည္းက ေတြ့ထားျပီးသား ျဖစ္တာကိုး။) က်ေရာက္တဲ့အခါ အဲဒိ သထၳုမ်က္နွာျပင္ကေန အီလက္ထရြန္ေတြ ခုန္ထြက္လာတယ္။ ဒါကို classical physics နဲ့ရွင္းျပမယ္ဆိုရင္ အီလက္ထရြန္ေတြ ခုန္ထြက္နိုင္တာဟာ သူတို့မွာ ခုန္ထြက္ဖို့ စြမ္းအင္ရွိလို့သာ ခုန္ထြက္နိုင္တာေပါ့။ အဲဒိစြမ္းအင္ကို ဘယ္ကရသလဲ ဆိုေတာ့ သထၳုမ်က္နွာျပင္ေပၚက်လာတဲ့ radiation ကေနရတယ္။ အဲ့သေလာက္ထိက classical physics နဲ့တင္ ရေသးတယ္။ ဒါေပမယ့္ classical physics အလိုအရဆိုရင္ radiation ရဲ့ ျပင္းအားျကီးေလ၊ အီလက္ထရြန္ေတြ ပိုခုန္ထြက္ေလျဖစ္ဖို့ေကာင္းတာေပါ့။ ဒါေပမယ့္ တကယ္မွာ အဲ့သလို မဟုတ္ဖူး။ သထၳုမ်က္နွာျပင္ေပၚက်တဲ့ radiation ရဲ့ ျကိမ္နႈန္းဟာ ပမာဏတခုထက္ နည္းေနရင္ radiation ျပင္းအား intensity ဘယ္ေလာက္ျကီးျကီး အီလက္ထရြန္ေတြဟာ ဘယ္လိုမွ ခုန္မထြက္ဖူး။ ဒါကို ဥပမာ ေပးရရင္ ေမာ္ေတာ္ကားတစီးကို ေရြ့ေအာင္ လူတစု ဝိုင္းတြန္းတယ္ဆိုပါစို့။ ေနာက္လူတိုင္း လူတိုင္းမွာ တူညီတဲ့ အားရွိတယ္ဆိုပါစို့။ လူတေယာက္ရဲ့အားနဲ့ တြန္းလို့ မေရြ့ရင္ က်န္တဲ့လူေတြကပါ ကူတြန္းတဲ့အခါ ေနာက္ဆံုးမွာ ေမာ္ေတာ္ကားဟာ မေရြ့ဘဲကို မေနဘူး။ ဒါေပမယ့္ microscopic level မွာေတာ့ အဲ့သလို မဟုတ္ဖူး။ လူတေယာက္ခ်င္းစီရဲ့အားဟာ ပမာဏတခုထက္နည္းေနရင္ လူဘယ္နွစ္ေယာက္တြန္းတြန္း ကားဟာ ေရြ့ကို မေရြ့ဘူး။ မထူးဆန္းဘူးလား။ quantum mechanics မွာ အဲ့သလို ေန့စဉ္ေတြ့ေနရတဲ့ အျဖစ္အပ်က္ေတြ၊ ယူဆခ်က္ေတြနဲ့ ရွင္းျပလို့ မရတဲ့ အျခင္းအရာေတြနဲ့ ျပည့္ေနတယ္။

    အိုင္းစတိုင္းက အလင္းလွ်ပ္စစ္အက်ိုးကို ဘယ္လိုရွင္းျပလဲဆိုေတာ့ radiation ေတြကို Planck ေျပာခဲ့သလို energy packets စြမ္းအင္ထုပ္ေလးေတြနဲ့ ဖြဲ့ထားတယ္လို့ ျမင္ျကည့္လိုက္လို့ ဆိုတယ္။ (ေတြ့လား၊ quantization of radiation ကို အဓိက assumption အျဖစ္နဲ့ ယူထားတာ။) အဲဒိစြမ္းအင္ထုတ္ေလးေတြကို အိုင္းစတိုင္းက photon လို့ နံမယ္ေပးလိုက္တယ္။ တနည္းအားျဖင့္ radiation ကို၊ အလင္းကို photon လို့ေခၚတဲ့ စြမ္းအင္ တိတိက်က်၊ သတ္သတ္မွတ္မွတ္ရွိတဲ့ အမႈန္ေလးေတြနဲ့ ဖြဲ့ထားတယ္လို့ အိုင္းစတိုင္းက သေဘာထားလိုက္တယ္။ အဲဒိ radiation ထဲက photon ေတြရဲ့ စြမ္းအင္ပမာဏကို ေစာေစာက အေပၚမွာ ေတြ့ခဲ့တဲ့ Planck ညီမွ်ျခင္းနဲ့ ေဖာ္ျပတယ္။ ဒီေတာ့ radiation ရဲ့ စြမ္းအင္ဟာ intensity ဒါမွမဟုတ္ luminosity ေပၚမမူတည္ဘဲ ျကိမ္နႈန္း frequency ေပၚပဲ မူတည္တာေပါ့။ အဲဒိ radiation ဟာ ျကိမ္နႈန္းတခုကိုေရာက္မွသာ သထၳုမ်က္နွာျပင္ေပၚက အီလက္ထရြန္ေတြကို ခုန္ထြက္ေအာင္လုပ္နိုင္တဲ့ စြမ္းအင္ရနိုင္တယ္လို့ အိုင္းစတိုင္းက ရွင္းျပတယ္။ ေနာက္ပိုင္းမွာ အလင္းအျပင္ EM radiation ထဲမွာပါတဲ့ X-ray မွာလည္း အလားတူ ကြန္တမ္ သဘာဝရွိတာကို ေတြ့လာရျပီးေနာက္မွာ quantization of radiation hypothesis ေပၚမွာ ယံုျကည္ခ်က္ ပိုရွိလာျကတယ္။

    ဒီနွစ္ပိုင္းေတြမွာဘဲ Niel Bohr နဲ့ Rutherford တို့က အက္တမ္ရဲ့ ဖြဲ့စည္းပံုကို ကြန္တမ္အယူအဆကို သံုးျပီး ေဖာ္ထုတ္ျကတယ္။ အက္တမ္မွာ ဗဟိုက ညူးကလီယကို အီလက္ထရြန္ေတြက အျပင္ကေန ပတ္ေနတယ္ဆိုတဲ့ ေမာ္ဒယ္ကို Bohr က အဆိုျပုတယ္။ အဲဒိ အီလက္ထရြန္ေတြဟာ သူ့ပတ္လမ္းနဲ့ သူရွိတယ္။ ေနအဖြဲ့အစည္းနဲ့ ခပ္ဆင္ဆင္တူမွာေပါ့။ ေနအဖြဲ့အစည္းမွာ ျဂိုလ္တလံုးဟာ ေပးထားတဲ့ နႈန္း၊ ေဒါင့္ေျပာင္းအဟုန္ တန္ဖိုးေတြအရ ဘယ္ပတ္လမ္းမွာမဆို တည္ရွိနိုင္တယ္။ အဲဒိအတြက္ အီေကြးရွင္းေတြကို ဟိုးလြန္ခဲ့တဲ့နွစ္ သံုးေလးရာက Kepler က စျပီး ေဖာ္ထုတ္ေပးခဲ့တယ္။ ဒါေပမယ့္ အက္တမ္ရဲ့ ညူးကလိယကို ပတ္ေနတဲ့ အီလက္ထရြန္ေတြကေတာ့ ဘယ္ပတ္လမ္းမွာမဆို မတည္ရွိနိုင္ဘူး။ စြမ္းအင္ ပမာဏ သတ္သတ္မွတ္မွတ္ရွိတဲ့ ပတ္လမ္းေပၚမွာသာ တည္ရွိနိုင္တယ္။ ေနာက္ ညူးကလိယကို လွည့္ပတ္ေနတဲ့ အီလက္ထရြန္ရဲ့ ေဒါင့္ေျပာင္းအဟုန္ဟာလည္း သူရွိခ်င္တဲ့ တန္ဖိုးမွာ မရွိနိုင္ဘူး။ တိက်တဲ့၊ သတ္သတ္မွတ္မွတ္ရွိတဲ့ တန္ဖိုးေတြမွာသာ ရွိနိုင္တယ္။ Black-body radiation က ထုတ္တဲ့ စြမ္းအင္ကို continuous distribution နဲ့ မေဖာ္ျပနိုင္ဘဲ discrete distribution နဲ့သာ ေဖာ္ျပနိုင္သလို အီလက္ထရြန္ရဲ့ ေဒါင့္ေျပာင္းအဟုန္ကိုလည္း discrete values နဲ့သာ ေဖာ္ျပနိုင္တယ္။ ဒီမွာ တခါ ေဒါင့္ေျပာင္းအဟုန္လို dynamic quantity တခုဟာ ကြန္တမ္ သဘာဝရွိတာ ေတြ့ရျပန္တယ္။ ညူးကလိယ အျပင္ဘက္မွာ ပတ္လမ္း သံုးခုရွိတယ္ဆိုပါစို့။ ပတ္လမ္းတခုခ်င္းစီအတြက္ စြမ္းအင္အဆင့္ သတ္သတ္မွတ္မွတ္ ရွိတယ္။ အျပင္ကေန radiation တခုခုေပးျပီး အီလက္ထရြန္ကို သူ့ပတ္လမ္းကေန အျပင္ကို ခုန္ထြက္နိုင္ေအာင္ လုပ္ျကည့္မယ္ဆိုပါစို့။ အျပင္က ဝင္လာတဲ့ စြမ္းအင္ဟာ ရွိခ်င္တဲ့ တန္းဖိုး မရွိဘူး၊ arbitrary values မရွိဘူး။ discrete values တိက်တဲ့ တန္ဖိုးသတ္သတ္မွတ္မွတ္ပဲ ရွိနိုင္တယ္။

    ျခံုေျပာရရင္ ကြန္တမ္ hypothesis ဟာ black-body radiation, အလင္းလွ်ပ္စစ္အက်ိုး၊ ေနာက္အခု အက္တမ္ရဲ့ ခနၶာေဗဒကိုပါ ေဖာ္ထုတ္ရာမွာ အေတာ္ေလး အလုပ္ျဖစ္တာကို ေတြ့ရတယ္။ ဒီေတာ့ အရင္က electromagnetic radiation ကို wave nature လွိုင္းသဘာဝ ရွိတယ္လို့ ယူဆထားရာကေန Max Planck နဲ့ အိုင္းစတိုင္းတို့က အလင္းဟာ လွိုင္းသဘာဝတင္မကဘူး၊ အမႈန္သဘာဝလည္း ရွိတယ္ဆိုတာကို argument ေကာင္းေကာင္းနဲ့ တင္ျပလာနိုင္ခဲ့တယ္။ အဲဇာတ္လမ္းက ဒီမွာတင္ မဆံုးဘူး။ ပိုျပီး စိတ္ဝင္စားဖို့ေကာင္းတဲ့ အပိုင္းကို ေရာက္လာတယ္။

    အဲဒိဇာတ္လမ္းမွာ အခရာက်သူကေတာ့ ျပင္သစ္က သိပၸံဆရာ de Broglie ျဖစ္တယ္။ သူက ဘာေျပာလဲဆိုေတာ့ အလင္းဟာ လွိုင္းသဘာဝတင္မက၊ အမႈန္သဘာဝပါရွိတယ္ဆိုရင္ အမႈန္ေတြမွာေရာ လွိုင္းသဘာဝ မရွိနိုင္ဘူးလားဆိုျပီး စေမးခြန္းထုတ္တယ္။ တကယ္ေတာ့ de Broglie ရဲ့ အဆိုျပုခ်က္က Max Planck တို့ အိုင္းစတိုင္းတို့ထက္ေတာင္ ပိုျပီး revolutionary နိင္တယ္။ ဘာလို့ဆို အလင္းမွာ အမႈန္သဘာဝ ရွိတယ္ဆိုတာ ဟိုးအရင္ Issac Newton ညူတန္လည္း ေျပာခဲ့ဖူးတာပဲ။ ဒါေပမယ့္ အမႈန္မွာ တနည္း ျဒပ္မွာ လွိုင္းသဘာဝရွိတယ္ဆိုတာကေတာ့ အေတာ့္ကို နားလည္ရခက္တဲ့ သေဘာတရားပဲ။ ဒီသေဘာတရားကို တျခားလူေတြက အမႈမဲ့ အမွတ္မဲ့ ေနေကာင္းေနမယ္။ ဆရာျကီး အိုင္းစတိုင္းကေတာ့ ဒါကို ေလးေလးနက္နက္ယူတယ္။ de Broglie က λ = h / p ဆိုတဲ့ ညီမွ်ျခင္းကို အဆိုျပုတယ္။ အဟုန္ momentum p နဲ့ ေရြ့ေနတဲ့ အမႈန္တခုရဲ့ လွိုင္းအလ်ား wave-length ကို ဒီညီမွ်ျခင္းနဲ့ ျပနိုင္တယ္လို့ သူကေျပာတယ္။ တကယ္လည္း အီလက္ထရြန္တို့လို sub-atomic particles ေတြမွာ လွိုင္းသဘာဝရွိတဲ့ အေထာက္အထားေတြကို ေတြ့ခဲ့ရတယ္။ အီလက္ထရြန္ေတြဟာ လွိုင္းေတြလိုပဲ diffraction ျဖစ္တာ၊ interference ျဖစ္တာကို သိပၸံဆရာေတြက ေနာက္ပိုင္းမွာ ျပနိုင္ခဲ့တယ္။ ျဒပ္ေတြမွာ လွိုင္းသဘာဝရွိတာကို matter waves ဒါမွမဟုတ္ particle waves ဆိုျပီး သံုးနႈန္းျကတယ္။ အဲဒိကစျပီး ေလာကမွာ ရွိရွိသမွ်အရာ အားလံုးမွာ dual nature ရွိတယ္၊ အမႈန္သဘာဝေရာ၊ အလင္းသဘာဝပါ ရွိတယ္လို့ လက္ခံလာျကတယ္။

    စြမ္းအင္ဟာ ကြန္တမ္သဘာဝရွိတယ္၊ အလင္းဟာလည္း အမႈန္သဘာဝရွိတယ္၊ အီလက္ထရြန္ ေတြဟာလည္း လွိုင္းသဘာဝရွိတယ္ဆိုတဲ့ အယူအဆေတြဟာ တကယ့္ကို revolutionary concept ေတြပဲ။ classical physics မွာ ဒါေတြဟာ ဘယ္လိုမွ မျမင္နိုင္တဲ့ သေဘာေတြျဖစ္တယ္။ အဲဒိမွာ classical physics ထဲမွာ ရွိေနတဲ့ observable quantities ေတြအားလံုးရဲ့ အဓိပၸါယ္ကို ျပန္သံုးသပ္ျကည့္ဖို့ ဟိုင္ဇင္ဘတ္က စအဆိုျပုတယ္။ ရူပေဗဒမတၱာ physical quantities ဆိုတာ တိုင္းတာလို့ရတဲ့ အရာေတြလို့ quantities that can be measured ဆိုတာကို က်ေနာ္တို့ ကိုးတန္းမွာ ရူပေဗဒကို စသင္ေတာ့ အဓိပၸါယ္သတ္မွတ္တာကို တခ်ို့ မွတ္မိျကမယ္။ ဒီေတာ့ ဘယ္အရာေတြကို တိုင္းတာနိုင္လဲ။ အမ်ားျကီးေပါ့။ အရပ္၊ အပူ၊ အခ်ိန္၊ အား၊ ေလထုဖိအား စသျဖင့္ တိုင္းတာနိုင္တဲ့ အရာေတြ ရွိမယ္။ ဒါေပမယ့္ ဆယ့္ကိုးရာစု မတိုင္ခင္ထိေတာ့ ခုေျပာတဲ့ quantities ေတြေလာက္ရွိတယ္။ ေနာက္ ဒီ macroscopic quantities ေတြကို တိုင္းတဲ့အခါမွာ တိုင္းတာမႈဟာ ဒီ မတၱာေတြရဲ့ တည္ေနရာ၊ နႈန္း စတာေတြေပၚမွာ ေျပာပေလာက္တဲ့ သက္ေရာက္မႈမ်ိုး မရွိဘူး။ ဥပမာ ဟိုင္းေဝးလမ္းေပၚ ေမာင္းေနတဲ့ ေမာ္ေတာ္ကားတစီးရဲ့ စပိဒ္ကို speed camera နဲ့တိုင္းပီဆိုပါစို့။ စပိကင္မရာက ေမာင္းေနတဲ့ ေမာ္ေတာ္ကားရွိရာကို signal တခု (electromagnetic radiation ဆိုပါစို့) လွြတ္လိုက္မယ္၊ ေမာ္ေတာ္ကားကို ရိုက္ျပီး ျပန္လာတဲ့ signal ကို ကင္မရာက ျပန္ဖမ္းျပီး ကားရဲ့ အျမန္နႈန္းကို တြက္ခ်က္တယ္။ ကင္မရာက လွြတ္လိုက္တဲ့ signal ထဲမွာ ဖိုတြန္ေတြပါမယ္။ ဖိုတြန္ဆိုတာ EM radiation ကို ဖြဲ့စည္းထားတယ္လို့ modelling လုပ္ထားတဲ့ အမႈန္ေလးေတြ။ သူတို့ တကယ္ရွိတာ မရွိတာ အေရးမျကီးဘူး။ ရွိလည္း သူတို့ကို ဘယ္သူမွ တိုက္ရိုက္ မျမင္နိုင္ဘူး။ ေမာ္ေတာ္ကားကို ရိုက္တဲ့အခါ ေမာ္ေတာ္ကားရဲ့ ျဒပ္ထုဟာ signal ထဲက ဖိုတြန္ရဲ့ ျဒပ္ထု rest mass ထက္ မနွိုင္းယွဉ္သာေလာက္ေအာင္ ျကီးလြန္းတဲ့ အတြက္ ကားရဲ့ အျမန္နႈန္းကို တိုင္းတာမႈမွာ ဖိုတြန္ဟာ ေမာ္ေတာ္ကားရဲ့ အျမန္နႈန္းကို ေျပာင္းလဲသြားေအာင္ ဘယ္လိုမွ မလုပ္နိုင္ဘူး။ ဒါေပမယ့္ အီလက္ထရြန္တို့လို့ microscopic entities ေတြကို တိုင္းတဲ့အခါမွာေတာ့ ျပႆနာ ရွိလာတယ္။

    (ေရွ့လ ဆက္ရန္) [zawgyi]

    Posted by politicsfreakcnz | 24/09/2011, 09:08

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Blog Stats

  • 89,679 hits
%d bloggers like this: