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क्वांटम भौतिकी: कोई पर्यवेक्षक नहीं - कोई फर्क नहीं पड़ता। क्वांटम भौतिकी में पदार्थ का विभाजित सूक्ष्म जगत कण

क्वांटम सिद्धांत और पदार्थ की संरचना

डब्ल्यू हाइजेनबर्ग

मानव सोच के इतिहास में "पदार्थ" की अवधारणा में बार-बार परिवर्तन हुए हैं। विभिन्न दार्शनिक प्रणालियों में इसकी अलग-अलग व्याख्या की गई है। जब हम "पदार्थ" शब्द का उपयोग करते हैं, तो हमें यह ध्यान में रखना चाहिए कि "पदार्थ" की अवधारणा से जुड़े विभिन्न अर्थ अभी भी आधुनिक विज्ञान में कमोबेश संरक्षित हैं।

थेल्स से लेकर परमाणुवादियों तक के प्रारंभिक यूनानी दर्शन, जिसने सभी चीजों के अंतहीन परिवर्तन में एक ही शुरुआत की मांग की, ने ब्रह्मांडीय पदार्थ की अवधारणा तैयार की, विश्व पदार्थ जो इन सभी परिवर्तनों से गुजरता है, जिससे सभी व्यक्तिगत चीजें उत्पन्न होती हैं और अंततः वे बदल जाती हैं। दोबारा। इस पदार्थ की पहचान आंशिक रूप से किसी विशिष्ट पदार्थ - जल, वायु या अग्नि - से की गई थी और आंशिक रूप से इसमें उस सामग्री के गुणों के अलावा कोई अन्य गुण नहीं बताया गया था जिससे सभी वस्तुएँ बनी हैं।

बाद में, पदार्थ की अवधारणा ने अरस्तू के दर्शन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई - रूप और पदार्थ, रूप और पदार्थ के बीच संबंध के बारे में उनके विचारों में। घटना जगत में हम जो कुछ भी देखते हैं वह पदार्थ से बनता है। इसलिए, पदार्थ अपने आप में एक वास्तविकता नहीं है, बल्कि केवल एक संभावना, एक "शक्ति" का प्रतिनिधित्व करता है; यह केवल रूप 13 के कारण अस्तित्व में है। प्राकृतिक घटनाओं में, "अस्तित्व", जैसा कि अरस्तू इसे कहते हैं, संभावना से वास्तविकता में गुजरता है कुछ वास्तव में पूरा हुआ, फॉर्म के लिए धन्यवाद। अरस्तू के लिए, पदार्थ कोई विशिष्ट पदार्थ नहीं है, जैसे पानी या हवा, न ही यह शुद्ध स्थान है; यह, कुछ हद तक, एक अनिश्चित शारीरिक सब्सट्रेट बन जाता है, जो वास्तव में जो हुआ है, उसे वास्तविकता में बदलने की संभावना रखता है। अरस्तू के दर्शन में पदार्थ और रूप के बीच इस संबंध का एक विशिष्ट उदाहरण जैविक विकास है, जिसमें पदार्थ जीवित जीवों में बदल जाता है, साथ ही मनुष्य द्वारा कला के एक काम का निर्माण भी होता है। मूर्तिकार द्वारा तराशने से पहले मूर्ति को संभावित रूप से संगमरमर में समाहित किया गया है।

बहुत बाद में, डेसकार्टेस के दर्शन से शुरू करके, कुछ प्राथमिक रूप से आत्मा का विरोध करना शुरू हुआ। दुनिया के दो पूरक पहलू हैं, पदार्थ और आत्मा, या, जैसा कि डेसकार्टेस ने कहा है, "रेस एक्स्टेंसा" और "रेस कोगिटन्स।" चूँकि प्राकृतिक विज्ञान, विशेष रूप से यांत्रिकी के नए पद्धतिगत सिद्धांतों ने शारीरिक घटनाओं को आध्यात्मिक शक्तियों तक कम करने को बाहर रखा, इसलिए पदार्थ को केवल एक विशेष वास्तविकता के रूप में माना जा सकता है, जो मानव आत्मा और किसी भी अलौकिक शक्तियों से स्वतंत्र है। इस अवधि के दौरान पदार्थ पहले से ही निर्मित पदार्थ प्रतीत होता है, और गठन की प्रक्रिया को यांत्रिक अंतःक्रियाओं की एक कारण श्रृंखला द्वारा समझाया जाता है। अरिस्टोटेलियन दर्शन की "वनस्पति आत्मा" के साथ पदार्थ ने पहले ही अपना संबंध खो दिया है, और इसलिए इस समय पदार्थ और रूप के बीच द्वैतवाद अब कोई भूमिका नहीं निभाता है। पदार्थ के इस विचार ने संभवतः "पदार्थ" शब्द से जिसे हम समझते हैं उसमें सबसे बड़ा योगदान दिया है।

अंततः, 19वीं शताब्दी के प्राकृतिक विज्ञान में, एक और द्वैतवाद ने एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई, अर्थात् पदार्थ और बल के बीच द्वैतवाद, या, जैसा कि उन्होंने तब कहा था, बल और पदार्थ के बीच। पदार्थ शक्तियों से प्रभावित हो सकता है, और पदार्थ बलों के उत्पन्न होने का कारण बन सकता है। उदाहरण के लिए, पदार्थ गुरुत्वाकर्षण बल उत्पन्न करता है और यह बल बदले में उसे प्रभावित करता है। इसलिए बल और पदार्थ भौतिक संसार के दो स्पष्ट रूप से भिन्न पहलू हैं। चूँकि शक्तियाँ भी रचनात्मक शक्तियाँ हैं, यह भेद फिर से पदार्थ और रूप के बीच अरिस्टोटेलियन भेद के करीब पहुँचता है। दूसरी ओर, आधुनिक भौतिकी के नवीनतम विकास के संबंध में, बल और पदार्थ के बीच यह अंतर पूरी तरह से गायब हो जाता है, क्योंकि प्रत्येक बल क्षेत्र में ऊर्जा होती है और इस संबंध में यह पदार्थ के एक हिस्से का भी प्रतिनिधित्व करता है। प्रत्येक बल क्षेत्र एक निश्चित प्रकार के प्राथमिक कणों से मेल खाता है। कण और बल क्षेत्र एक ही वास्तविकता की अभिव्यक्ति के दो अलग-अलग रूप हैं।

जब प्राकृतिक विज्ञान पदार्थ की समस्या का अध्ययन करता है, तो उसे सबसे पहले पदार्थ के रूपों की जांच करनी चाहिए। पदार्थ के रूपों की अनंत विविधता और परिवर्तनशीलता अध्ययन का प्रत्यक्ष उद्देश्य बनना चाहिए; प्रयासों का उद्देश्य प्रकृति के नियमों, एकीकृत सिद्धांतों को खोजना होना चाहिए जो अनुसंधान के इस अंतहीन क्षेत्र में मार्गदर्शक सूत्र के रूप में काम कर सकें। इसलिए, सटीक प्राकृतिक विज्ञान और विशेष रूप से भौतिकी लंबे समय से पदार्थ की संरचना और इस संरचना को निर्धारित करने वाली ताकतों के विश्लेषण पर अपनी रुचि केंद्रित कर रहे हैं।

गैलीलियो के समय से ही प्राकृतिक विज्ञान की मुख्य विधि प्रयोग रही है। इस पद्धति ने प्रकृति के सामान्य अध्ययन से विशिष्ट अध्ययन की ओर बढ़ना, प्रकृति में विशिष्ट प्रक्रियाओं की पहचान करना संभव बना दिया, जिसके आधार पर सामान्य अध्ययन की तुलना में इसके नियमों का अधिक सीधे अध्ययन किया जा सकता है। अर्थात् पदार्थ की संरचना का अध्ययन करते समय उस पर प्रयोग करना आवश्यक है। इन परिस्थितियों में इसके परिवर्तनों का अध्ययन करने के लिए पदार्थ को असामान्य परिस्थितियों में रखना आवश्यक है, जिससे पदार्थ की कुछ मूलभूत विशेषताओं को जानने की उम्मीद की जाती है जो इसके सभी दृश्य परिवर्तनों के बावजूद संरक्षित हैं।

आधुनिक प्राकृतिक विज्ञान के गठन के बाद से, यह रसायन विज्ञान के सबसे महत्वपूर्ण लक्ष्यों में से एक रहा है, जिसमें उन्हें रासायनिक तत्व की अवधारणा काफी पहले ही आ गई थी। एक पदार्थ जिसे उस समय रसायनज्ञों के पास उपलब्ध किसी भी माध्यम से विघटित या तोड़ा नहीं जा सकता था: उबालना, जलाना, घोलना, अन्य पदार्थों के साथ मिलाना, उसे "तत्व" कहा जाता था। इस अवधारणा का परिचय पदार्थ की संरचना को समझने में पहला और अत्यंत महत्वपूर्ण कदम था। इस प्रकार प्रकृति में पाए जाने वाले पदार्थों की विविधता कम से कम सरल पदार्थों, तत्वों की अपेक्षाकृत कम संख्या तक कम हो गई और इसके लिए धन्यवाद, रसायन विज्ञान की विभिन्न घटनाओं के बीच एक निश्चित क्रम स्थापित किया गया। इसलिए "परमाणु" शब्द को पदार्थ की सबसे छोटी इकाई पर लागू किया गया था जो एक रासायनिक तत्व का हिस्सा है, और एक रासायनिक यौगिक के सबसे छोटे कण को विभिन्न परमाणुओं के एक छोटे समूह के रूप में दर्शाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, लौह तत्व का सबसे छोटा कण एक लौह परमाणु निकला, और पानी का सबसे छोटा कण, तथाकथित जल अणु, एक ऑक्सीजन परमाणु और दो हाइड्रोजन परमाणुओं से मिलकर बना।

अगला और लगभग उतना ही महत्वपूर्ण कदम रासायनिक प्रक्रियाओं में द्रव्यमान के संरक्षण की खोज थी। यदि, उदाहरण के लिए, कार्बन तत्व को जलाया जाता है और कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न होता है, तो प्रक्रिया शुरू होने से पहले कार्बन डाइऑक्साइड का द्रव्यमान कार्बन और ऑक्सीजन के द्रव्यमान के योग के बराबर होता है। इस खोज ने पदार्थ की अवधारणा को मुख्य रूप से मात्रात्मक अर्थ दिया। इसके रासायनिक गुणों के बावजूद, पदार्थ को उसके द्रव्यमान से मापा जा सकता है।

निम्नलिखित अवधि के दौरान, मुख्य रूप से 19वीं शताब्दी में, बड़ी संख्या में नए रासायनिक तत्वों की खोज की गई। हमारे समय में इनकी संख्या 100 से अधिक हो गई है। हालाँकि, यह संख्या यह बिल्कुल स्पष्ट करती है कि रासायनिक तत्व की अवधारणा हमें अभी तक उस बिंदु तक नहीं ले गई है जहाँ से पदार्थ की एकता को समझा जा सके। यह धारणा कि गुणात्मक रूप से कई प्रकार के पदार्थ हैं, जिनके बीच कोई आंतरिक संबंध नहीं है, संतोषजनक नहीं था।

19वीं सदी की शुरुआत तक, विभिन्न रासायनिक तत्वों के बीच संबंध के अस्तित्व के पक्ष में सबूत पहले ही मिल चुके थे। यह साक्ष्य इस तथ्य में निहित है कि कई तत्वों के परमाणु भार कुछ सबसे छोटी इकाई के पूर्णांक गुणज प्रतीत होते हैं जो हाइड्रोजन के परमाणु भार का अनुमान लगाते हैं। कुछ तत्वों के रासायनिक गुणों की समानता भी इस संबंध के अस्तित्व के पक्ष में बात करती है। लेकिन केवल रासायनिक प्रक्रियाओं में काम करने वाले बलों की तुलना में कई गुना अधिक मजबूत बलों के उपयोग के माध्यम से ही विभिन्न तत्वों के बीच वास्तव में संबंध स्थापित करना और पदार्थ की एकता को समझने के करीब आना संभव था।

1896 में बेकरेल द्वारा रेडियोधर्मी क्षय की खोज के संबंध में भौतिकविदों का ध्यान इन बलों की ओर आकर्षित हुआ। क्यूरी, रदरफोर्ड और अन्य के बाद के अध्ययनों में, रेडियोधर्मी प्रक्रियाओं में तत्वों के परिवर्तन को स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया गया था। इन प्रक्रियाओं में अल्फा कणों को परमाणुओं के टुकड़ों के रूप में उत्सर्जित किया गया था जिनकी ऊर्जा रासायनिक प्रक्रिया में एक कण की ऊर्जा से लगभग दस लाख गुना अधिक थी। परिणामस्वरूप, इन कणों का उपयोग अब परमाणु की आंतरिक संरचना का अध्ययन करने के लिए एक नए उपकरण के रूप में किया जा सकता है। 1911 में रदरफोर्ड द्वारा प्रस्तावित परमाणु का परमाणु मॉडल, अल्फा कण प्रकीर्णन प्रयोगों का परिणाम था। इस प्रसिद्ध मॉडल की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता परमाणु का दो पूरी तरह से अलग भागों में विभाजन था - परमाणु नाभिक और परमाणु नाभिक के आसपास के इलेक्ट्रॉन कोश। परमाणु नाभिक केंद्र में परमाणु द्वारा घेरे गए कुल स्थान का केवल एक असाधारण छोटा सा अंश रखता है - नाभिक की त्रिज्या पूरे परमाणु की त्रिज्या से लगभग एक लाख गुना कम है; लेकिन इसमें अभी भी परमाणु का लगभग पूरा द्रव्यमान समाहित है। इसका धनात्मक विद्युत आवेश, जो तथाकथित प्राथमिक आवेश का पूर्णांक गुणज है, नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या निर्धारित करता है, क्योंकि संपूर्ण परमाणु को विद्युत रूप से तटस्थ होना चाहिए; इस प्रकार यह इलेक्ट्रॉन प्रक्षेप पथ का आकार निर्धारित करता है।

परमाणु नाभिक और इलेक्ट्रॉन शेल के बीच इस अंतर ने तुरंत इस तथ्य के लिए एक सुसंगत स्पष्टीकरण दिया कि रसायन विज्ञान में यह रासायनिक तत्व हैं जो पदार्थ की अंतिम इकाइयाँ हैं और तत्वों को एक दूसरे में बदलने के लिए बहुत बड़ी ताकतों की आवश्यकता होती है। पड़ोसी परमाणुओं के बीच रासायनिक बंधन को इलेक्ट्रॉन कोशों की परस्पर क्रिया द्वारा समझाया जाता है, और अंतःक्रिया ऊर्जा अपेक्षाकृत कम होती है। एक डिस्चार्ज ट्यूब में केवल कुछ वोल्ट की क्षमता से त्वरित किए गए एक इलेक्ट्रॉन में इलेक्ट्रॉन के गोले को "ढीला" करने और प्रकाश के उत्सर्जन का कारण बनने या एक अणु में रासायनिक बंधन को तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है। लेकिन एक परमाणु का रासायनिक व्यवहार, हालांकि यह इलेक्ट्रॉन कोश के व्यवहार पर आधारित होता है, परमाणु नाभिक के विद्युत आवेश से निर्धारित होता है। यदि आप रासायनिक गुणों को बदलना चाहते हैं, तो आपको परमाणु नाभिक को ही बदलना होगा, और इसके लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है जो रासायनिक प्रक्रियाओं में होने वाली ऊर्जा से लगभग दस लाख गुना अधिक होती है।

लेकिन परमाणु का परमाणु मॉडल, जिसे एक ऐसी प्रणाली माना जाता है जिसमें न्यूटोनियन यांत्रिकी के नियम संतुष्ट होते हैं, परमाणु की स्थिरता की व्याख्या नहीं कर सकता है। जैसा कि पिछले अध्यायों में से एक में स्थापित किया गया था, केवल इस मॉडल में क्वांटम सिद्धांत का अनुप्रयोग ही इस तथ्य को समझा सकता है कि, उदाहरण के लिए, एक कार्बन परमाणु, अन्य परमाणुओं के साथ बातचीत करने या प्रकाश की मात्रा उत्सर्जित करने के बाद भी अंततः एक है कार्बन परमाणु, उसी इलेक्ट्रॉनिक शेल के साथ जो उसके पास पहले था। इस स्थिरता को क्वांटम सिद्धांत की उन विशेषताओं के संदर्भ में आसानी से समझाया जा सकता है जो अंतरिक्ष और समय में परमाणु के उद्देश्यपूर्ण विवरण को संभव बनाते हैं।

इस प्रकार, पदार्थ की संरचना को समझने का प्रारंभिक आधार तैयार किया गया। क्वांटम सिद्धांत की गणितीय योजना को इलेक्ट्रॉन कोशों पर लागू करके परमाणुओं के रासायनिक और अन्य गुणों को समझाया जा सकता है। इस आधार पर, पदार्थ की संरचना का दो अलग-अलग दिशाओं में विश्लेषण करने का प्रयास करना संभव हो गया। कोई या तो परमाणुओं की परस्पर क्रिया, अणुओं या क्रिस्टल या जैविक वस्तुओं जैसी बड़ी इकाइयों से उनके संबंध का अध्ययन कर सकता है, या कोई परमाणु नाभिक और उसके घटक भागों का अध्ययन करके उस बिंदु तक आगे बढ़ने का प्रयास कर सकता है जहां पदार्थ की एकता बन जाएगी। साफ़. पिछले दशकों में दोनों दिशाओं में भौतिक अनुसंधान तेजी से विकसित हुआ है। अगली प्रस्तुति इन दोनों क्षेत्रों में क्वांटम सिद्धांत की भूमिका को स्पष्ट करने के लिए समर्पित होगी।

पड़ोसी परमाणुओं के बीच लगने वाले बल मुख्य रूप से विद्युत बल हैं - हम विपरीत आवेशों के आकर्षण और समान आवेशों के बीच प्रतिकर्षण के बारे में बात कर रहे हैं; इलेक्ट्रॉन परमाणु नाभिक द्वारा आकर्षित होते हैं और अन्य इलेक्ट्रॉनों द्वारा विकर्षित होते हैं। लेकिन ये बल यहां न्यूटोनियन यांत्रिकी के नियमों के अनुसार नहीं, बल्कि क्वांटम यांत्रिकी के नियमों के अनुसार कार्य करते हैं।

इससे परमाणुओं के बीच दो अलग-अलग प्रकार के बंधन बनते हैं। एक प्रकार के बंधन के साथ, एक परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन दूसरे परमाणु में जाता है, उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रॉन शेल को भरने के लिए जो अभी तक पूरी तरह से नहीं भरा है। इस स्थिति में, दोनों परमाणु विद्युत आवेशित हो जाते हैं और "आयन" कहलाते हैं; चूँकि उनके आवेश विपरीत होते हैं, वे एक दूसरे को आकर्षित करते हैं। रसायनज्ञ इस मामले में "ध्रुवीय बंधन" की बात करते हैं।

दूसरे प्रकार के बंधन में, इलेक्ट्रॉन एक निश्चित तरीके से दोनों परमाणुओं से संबंधित होता है, जो केवल क्वांटम सिद्धांत की विशेषता है। यदि हम इलेक्ट्रॉन कक्षाओं की तस्वीर का उपयोग करते हैं, तो हम मोटे तौर पर कह सकते हैं कि एक इलेक्ट्रॉन दोनों परमाणु नाभिकों की परिक्रमा करता है और अपने समय का एक महत्वपूर्ण हिस्सा एक और दूसरे परमाणु दोनों में व्यतीत करता है। यह दूसरे प्रकार का बंधन उस चीज़ से मेल खाता है जिसे रसायनज्ञ "वैलेंस बॉन्ड" कहते हैं।

ये दो प्रकार के बंधन, जो सभी संभावित संयोजनों में मौजूद हो सकते हैं, अंततः परमाणुओं के विभिन्न संयोजनों के निर्माण का कारण बनते हैं और अंततः उन सभी जटिल संरचनाओं को निर्धारित करने के लिए पाए जाते हैं जिनका अध्ययन भौतिकी और रसायन विज्ञान द्वारा किया जाता है। तो, रासायनिक यौगिकों का निर्माण इस तथ्य के कारण होता है कि छोटे बंद समूह विभिन्न प्रकार के परमाणुओं से उत्पन्न होते हैं, और प्रत्येक समूह को एक रासायनिक यौगिक का अणु कहा जा सकता है। जब क्रिस्टल बनते हैं, तो परमाणु क्रमबद्ध जाली में व्यवस्थित होते हैं। धातुएँ तब बनती हैं जब परमाणुओं को एक साथ इतनी कसकर पैक किया जाता है कि बाहरी इलेक्ट्रॉन अपने कोश छोड़ देते हैं और धातु के पूरे टुकड़े से गुजर सकते हैं। कुछ पदार्थों, विशेष रूप से कुछ धातुओं का चुंबकत्व, उस धातु में व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनों की घूर्णी गति आदि से उत्पन्न होता है।

इन सभी मामलों में, पदार्थ और बल के बीच द्वैतवाद को अभी भी संरक्षित किया जा सकता है, क्योंकि नाभिक और इलेक्ट्रॉनों को पदार्थ के निर्माण खंड के रूप में माना जा सकता है, जो विद्युत चुम्बकीय बलों द्वारा एक साथ बंधे होते हैं।

जबकि भौतिकी और रसायन विज्ञान (जहां वे पदार्थ की संरचना से संबंधित हैं) एक ही विज्ञान का गठन करते हैं, जीव विज्ञान में इसकी अधिक जटिल संरचनाओं के साथ स्थिति कुछ अलग है। सच है, जीवित जीवों की विशिष्ट अखंडता के बावजूद, जीवित और निर्जीव पदार्थ के बीच स्पष्ट अंतर नहीं किया जा सकता है। जीव विज्ञान के विकास ने हमें बड़ी संख्या में उदाहरण दिए हैं जिनसे हम देख सकते हैं कि विशेष जैविक कार्य विशेष बड़े अणुओं या समूहों, या ऐसे अणुओं की श्रृंखलाओं द्वारा किए जा सकते हैं। ये उदाहरण आधुनिक जीव विज्ञान में जैविक प्रक्रियाओं को भौतिकी और रसायन विज्ञान के नियमों के परिणामों के रूप में समझाने की प्रवृत्ति को उजागर करते हैं। लेकिन जीवित जीवों में हम जिस प्रकार की स्थिरता का अनुभव करते हैं, वह प्रकृति में परमाणु या क्रिस्टल की स्थिरता से कुछ भिन्न होती है। जीव विज्ञान में हम रूप की स्थिरता के बजाय प्रक्रिया या कार्य की स्थिरता के बारे में बात कर रहे हैं। निस्संदेह, क्वांटम यांत्रिक नियम जैविक प्रक्रियाओं में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। उदाहरण के लिए, बड़े कार्बनिक अणुओं और उनके विविध ज्यामितीय विन्यासों को समझने के लिए विशिष्ट क्वांटम यांत्रिक बल आवश्यक हैं, जिन्हें केवल रासायनिक संयोजकता की अवधारणा के आधार पर कुछ हद तक अस्पष्ट रूप से वर्णित किया जा सकता है। विकिरण के कारण होने वाले जैविक उत्परिवर्तन पर प्रयोग क्वांटम यांत्रिक कानूनों की सांख्यिकीय प्रकृति और प्रवर्धन तंत्र के अस्तित्व दोनों के महत्व को दर्शाते हैं। हमारे तंत्रिका तंत्र में होने वाली प्रक्रियाओं और आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक गणना मशीन के कामकाज के दौरान होने वाली प्रक्रियाओं के बीच घनिष्ठ सादृश्य फिर से एक जीवित जीव के लिए व्यक्तिगत प्राथमिक प्रक्रियाओं के महत्व पर जोर देता है। लेकिन ये सभी उदाहरण अभी भी यह साबित नहीं करते हैं कि भौतिकी और रसायन विज्ञान, विकास के सिद्धांत द्वारा पूरक, जीवित जीवों का संपूर्ण विवरण संभव बना पाएंगे। प्रायोगिक प्राकृतिक वैज्ञानिकों द्वारा जैविक प्रक्रियाओं की व्याख्या भौतिकी और रसायन विज्ञान की प्रक्रियाओं की तुलना में अधिक सावधानी से की जानी चाहिए। जैसा कि बोहर ने समझाया, यह अच्छी तरह से पता चल सकता है कि एक जीवित जीव का विवरण, जिसे भौतिक विज्ञानी के दृष्टिकोण से पूर्ण कहा जा सकता है, बिल्कुल भी मौजूद नहीं है, क्योंकि इस विवरण के लिए ऐसे प्रयोगों की आवश्यकता होगी जो बहुत मजबूत होंगे जीव के जैविक कार्यों के साथ संघर्ष। बोह्र ने इस स्थिति का वर्णन इस प्रकार किया है: जीव विज्ञान में हम प्रकृति के उस हिस्से में संभावनाओं की प्राप्ति के साथ काम कर रहे हैं जिससे हम संबंधित हैं, बजाय उन प्रयोगों के परिणामों के साथ जिन्हें हम स्वयं कर सकते हैं। पूरकता की वह स्थिति जिसमें यह सूत्रीकरण प्रभावी है, आधुनिक जीव विज्ञान के तरीकों में एक प्रवृत्ति के रूप में परिलक्षित होती है: एक ओर, भौतिकी और रसायन विज्ञान के तरीकों और परिणामों का पूर्ण उपयोग करना और दूसरी ओर, अभी भी लगातार उन अवधारणाओं का उपयोग करें जो कार्बनिक प्रकृति की उन विशेषताओं से संबंधित हैं जो भौतिकी और रसायन विज्ञान में निहित नहीं हैं, जैसे, उदाहरण के लिए, स्वयं जीवन की अवधारणा।

अब तक, हमने पदार्थ की संरचना का विश्लेषण एक ही दिशा में किया है - परमाणु से लेकर परमाणुओं से बनी अधिक जटिल संरचनाओं तक: परमाणु भौतिकी से लेकर ठोस अवस्था भौतिकी, रसायन विज्ञान और अंत में, जीव विज्ञान तक। अब हमें विपरीत दिशा में मुड़ना चाहिए और परमाणु के बाहरी क्षेत्रों से आंतरिक क्षेत्रों तक, परमाणु नाभिक और अंत में प्राथमिक कणों तक अनुसंधान की एक रेखा का पता लगाना चाहिए। केवल यह दूसरी पंक्ति ही, शायद, हमें पदार्थ की एकता की समझ तक ले जाएगी। यहां इस बात से डरने की जरूरत नहीं है कि प्रयोगों में विशिष्ट संरचनाएं स्वयं नष्ट हो जाएंगी। यदि कार्य प्रयोगात्मक रूप से पदार्थ की मौलिक एकता का परीक्षण करना है, तो हम पदार्थ को सबसे मजबूत संभावित ताकतों के अधीन कर सकते हैं, सबसे चरम स्थितियों तक, यह देखने के लिए कि क्या पदार्थ अंततः किसी अन्य पदार्थ में परिवर्तित हो सकता है।

इस दिशा में पहला कदम परमाणु नाभिक का प्रायोगिक विश्लेषण था। इन अध्ययनों की प्रारंभिक अवधि में, जो इस सदी के लगभग पहले तीन दशकों में हुए, परमाणु नाभिक पर प्रयोग के लिए एकमात्र उपकरण रेडियोधर्मी पदार्थों द्वारा उत्सर्जित अल्फा कण थे। इन कणों की मदद से, रदरफोर्ड 1919 में प्रकाश तत्वों के परमाणु नाभिक को एक दूसरे में बदलने में कामयाब रहे। उदाहरण के लिए, वह नाइट्रोजन नाभिक में एक अल्फा कण जोड़कर और साथ ही उसमें से एक प्रोटॉन को बाहर निकालकर नाइट्रोजन नाभिक को ऑक्सीजन नाभिक में बदलने में सक्षम था। यह परमाणु नाभिक की त्रिज्या के क्रम पर दूरी पर एक प्रक्रिया का पहला उदाहरण था, जो रासायनिक प्रक्रियाओं से मिलता जुलता था, लेकिन जिसके कारण तत्वों का कृत्रिम परिवर्तन हुआ। अगली निर्णायक सफलता परमाणु परिवर्तनों के लिए पर्याप्त ऊर्जा के लिए उच्च-वोल्टेज उपकरणों में प्रोटॉन का कृत्रिम त्वरण था। इस उद्देश्य के लिए लगभग दस लाख वोल्ट के वोल्टेज अंतर की आवश्यकता होती है, और कॉकक्रॉफ्ट और वाल्टन, अपने पहले निर्णायक प्रयोग में, तत्व लिथियम के परमाणु नाभिक को हीलियम तत्व के परमाणु नाभिक में परिवर्तित करने में सफल रहे। इस खोज ने अनुसंधान का एक बिल्कुल नया क्षेत्र खोल दिया, जिसे शब्द के उचित अर्थ में परमाणु भौतिकी कहा जा सकता है और जिससे बहुत जल्दी परमाणु नाभिक की संरचना की गुणात्मक समझ पैदा हुई।

वास्तव में, परमाणु नाभिक की संरचना बहुत सरल निकली। परमाणु नाभिक में केवल दो अलग-अलग प्रकार के प्राथमिक कण होते हैं। प्राथमिक कणों में से एक प्रोटॉन है, जो हाइड्रोजन परमाणु का नाभिक भी है। दूसरे को न्यूट्रॉन कहा जाता था, एक कण जिसका द्रव्यमान प्रोटॉन के समान होता है और यह विद्युत रूप से तटस्थ भी होता है। इस प्रकार प्रत्येक परमाणु नाभिक को प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की कुल संख्या से पहचाना जा सकता है, जिनसे यह बना है। एक साधारण कार्बन परमाणु के नाभिक में 6 प्रोटॉन और 6 न्यूट्रॉन होते हैं। लेकिन कार्बन परमाणुओं के अन्य नाभिक भी हैं, जो कुछ हद तक दुर्लभ हैं - उन्हें पहले के आइसोटोप कहा जाता था - और जिनमें 6 प्रोटॉन और 7 न्यूट्रॉन आदि होते हैं। इसलिए अंत में वे पदार्थ के वर्णन पर आए, जिसके बजाय विभिन्न रासायनिक तत्वों में से, केवल तीन बुनियादी इकाइयों का उपयोग किया गया था, तीन मूलभूत निर्माण खंड - प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन। सभी पदार्थ परमाणुओं से बने होते हैं और इसलिए अंततः इन तीन बुनियादी निर्माण खंडों से निर्मित होते हैं। बेशक, इसका मतलब अभी तक पदार्थ की एकता नहीं है, लेकिन निस्संदेह इसका मतलब इस एकता की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है और, जो शायद इससे भी अधिक महत्वपूर्ण था, इसका मतलब एक महत्वपूर्ण सरलीकरण है। सच है, परमाणु नाभिक के इन बुनियादी निर्माण खंडों के ज्ञान से लेकर इसकी संरचना की पूरी समझ तक अभी भी एक लंबा रास्ता तय करना बाकी था। यहां समस्या परमाणु के बाहरी आवरण से संबंधित संबंधित समस्या से कुछ अलग थी, जिसे बीस के दशक के मध्य में हल किया गया था। इलेक्ट्रॉन शेल के मामले में, कणों के बीच की ताकतों को बड़ी सटीकता से जाना जाता था, लेकिन इसके अलावा, गतिशील कानूनों को भी ढूंढना पड़ता था, और इन्हें अंततः क्वांटम यांत्रिकी में तैयार किया गया था। परमाणु नाभिक के मामले में, यह मान लेना काफी संभव था कि गतिशील नियम मुख्य रूप से क्वांटम सिद्धांत के नियम थे, लेकिन यहां कणों के बीच बल मुख्य रूप से अज्ञात थे। उन्हें परमाणु नाभिक के प्रायोगिक गुणों से प्राप्त किया जाना था। यह समस्या अभी पूरी तरह से हल नहीं हो सकी है. बल संभवत: इतने सरल रूप के नहीं होते हैं जितना कि बाहरी कोश में इलेक्ट्रॉनों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों के मामले में होता है, और इसलिए अधिक जटिल बलों से परमाणु नाभिक के गुणों को गणितीय रूप से निकालना अधिक कठिन होता है, और इसके अलावा, प्रगति में बाधा आती है। प्रयोगों की अशुद्धि. लेकिन नाभिक की संरचना के बारे में गुणात्मक विचारों ने एक बहुत ही निश्चित रूप प्राप्त कर लिया है।

अंत में, आखिरी बड़ी समस्या पदार्थ की एकता की समस्या बनी हुई है। क्या ये प्राथमिक कण - प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन पदार्थ के अंतिम, अविभाज्य निर्माण खंड हैं, दूसरे शब्दों में, डेमोक्रिटस के दर्शन के अर्थ में "परमाणु", बिना किसी पारस्परिक संबंध के (उनके बीच काम करने वाली ताकतों को छोड़कर), या क्या वे केवल एक ही प्रकार के पदार्थ के विभिन्न रूप हैं? इसके अलावा, क्या वे एक-दूसरे में या पदार्थ के अन्य रूपों में भी रूपांतरित हो सकते हैं? यदि इस समस्या को प्रयोगात्मक रूप से हल करना है, तो इसके लिए परमाणु कणों पर केंद्रित बलों और ऊर्जाओं की आवश्यकता होती है, जो परमाणु नाभिक का अध्ययन करने के लिए उपयोग किए गए बलों और ऊर्जा से कई गुना अधिक होनी चाहिए। चूँकि परमाणु नाभिक में ऊर्जा का भंडार इतना बड़ा नहीं है कि हमें ऐसे प्रयोग करने के साधन उपलब्ध करा सकें, भौतिकविदों को या तो अंतरिक्ष में, यानी तारों के बीच के स्थान में, तारों की सतह पर, बलों का लाभ उठाना चाहिए, या उन्हें इंजीनियरों के कौशल पर भरोसा करना चाहिए।

दरअसल, दोनों ही रास्तों पर प्रगति हुई है। सबसे पहले, भौतिकविदों ने तथाकथित ब्रह्मांडीय विकिरण का उपयोग किया। तारों की सतह पर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र, विशाल स्थानों पर फैले हुए, अनुकूल परिस्थितियों में आवेशित परमाणु कणों, इलेक्ट्रॉनों और परमाणु नाभिकों को गति दे सकते हैं, जो कि, जैसा कि यह निकला, उनकी अधिक जड़ता के कारण, त्वरित क्षेत्र में बने रहने के अधिक अवसर हैं लंबे समय तक, और जब वे अंततः तारे की सतह को खाली जगह में छोड़ देते हैं, तो कभी-कभी वे कई अरब वोल्ट के संभावित क्षेत्रों से गुजरने का प्रबंधन करते हैं। अनुकूल परिस्थितियों में, तारों के बीच वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र में और तेजी आती है। किसी भी मामले में, यह पता चलता है कि परमाणु नाभिक आकाशगंगा के अंतरिक्ष में चुंबकीय क्षेत्रों को बारी-बारी से लंबे समय तक बनाए रखते हैं, और अंत में वे आकाशगंगा के स्थान को ब्रह्मांडीय विकिरण से भर देते हैं। यह विकिरण बाहर से पृथ्वी तक पहुंचता है और इसलिए, इसमें सभी संभावित परमाणु नाभिक - हाइड्रोजन, हीलियम और भारी तत्व शामिल होते हैं - जिनकी ऊर्जा लगभग सैकड़ों या हजारों लाखों इलेक्ट्रॉन वोल्ट से लेकर दस लाख गुना अधिक मान तक होती है। जब इस उच्च-ऊंचाई वाले विकिरण के कण पृथ्वी के वायुमंडल की ऊपरी परतों में प्रवेश करते हैं, तो वे यहां वायुमंडल में नाइट्रोजन या ऑक्सीजन के परमाणुओं, या किसी प्रायोगिक उपकरण के परमाणुओं से टकराते हैं जो ब्रह्मांडीय विकिरण के संपर्क में आते हैं। फिर हस्तक्षेप के परिणामों की जांच की जा सकती है।

एक अन्य संभावना बहुत बड़े कण त्वरक बनाने की है। तथाकथित साइक्लोट्रॉन, जिसे लॉरेंस द्वारा शुरुआती तीस के दशक में कैलिफ़ोर्निया में डिज़ाइन किया गया था, को उनके लिए एक प्रोटोटाइप माना जा सकता है। इन प्रतिष्ठानों के डिजाइन के पीछे मूल विचार यह है कि, एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र के कारण, चार्ज किए गए परमाणु कण एक सर्कल में बार-बार घूमने के लिए मजबूर होते हैं, ताकि उन्हें इस गोलाकार पथ के साथ विद्युत क्षेत्र द्वारा बार-बार त्वरित किया जा सके। ऐसे प्रतिष्ठान जिनमें कई करोड़ों इलेक्ट्रॉन वोल्ट की ऊर्जा प्राप्त की जा सकती है, अब दुनिया भर में कई स्थानों पर काम कर रहे हैं, मुख्य रूप से ग्रेट ब्रिटेन में। 12 यूरोपीय देशों के सहयोग से, जिनेवा में इस तरह का एक बहुत बड़ा त्वरक बनाया जा रहा है, जिससे उम्मीद है कि यह 25 मिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट तक की ऊर्जा वाले प्रोटॉन का उत्पादन करेगा। ब्रह्मांडीय विकिरण या बहुत बड़े त्वरक का उपयोग करके किए गए प्रयोगों से पदार्थ की दिलचस्प नई विशेषताएं सामने आई हैं। पदार्थ के तीन बुनियादी निर्माण खंडों - इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के अलावा - नए प्राथमिक कणों की खोज की गई है जो इन उच्च-ऊर्जा टकरावों में उत्पन्न होते हैं और जो बेहद कम समय के बाद गायब हो जाते हैं, अन्य प्राथमिक कणों में बदल जाते हैं। . नए प्राथमिक कणों में उनकी अस्थिरता को छोड़कर, पुराने कणों के समान गुण होते हैं। यहां तक कि नए प्राथमिक कणों में से सबसे स्थिर कणों का जीवनकाल केवल एक सेकंड का लगभग दस लाखवां हिस्सा होता है, जबकि अन्य का जीवनकाल इससे भी सैकड़ों या हजारों गुना कम होता है। वर्तमान में, लगभग 25 विभिन्न प्रकार के प्राथमिक कण ज्ञात हैं। उनमें से "सबसे छोटा" एक नकारात्मक चार्ज वाला प्रोटॉन है, जिसे एंटीप्रोटॉन कहा जाता है।

पहली नज़र में ये परिणाम पदार्थ की एकता के बारे में विचारों को फिर से दूर ले जाते प्रतीत होते हैं, क्योंकि ऐसा लगता है कि पदार्थ के मूलभूत निर्माण खंडों की संख्या फिर से विभिन्न रासायनिक तत्वों की संख्या के बराबर बढ़ गई है। लेकिन यह वास्तविक स्थिति की गलत व्याख्या होगी। आख़िरकार, प्रयोगों से एक साथ पता चला है कि कण अन्य कणों से उत्पन्न होते हैं और अन्य कणों में परिवर्तित हो सकते हैं, कि वे बस ऐसे कणों की गतिज ऊर्जा से बनते हैं और फिर से गायब हो सकते हैं, जिससे अन्य कण उनसे उत्पन्न होते हैं। इसलिए, दूसरे शब्दों में: प्रयोगों ने पदार्थ की पूर्ण परिवर्तनशीलता दिखाई। पर्याप्त उच्च ऊर्जा के टकराव में सभी प्राथमिक कण अन्य कणों में बदल सकते हैं या बस गतिज ऊर्जा से बनाए जा सकते हैं; और उन्हें विकिरण जैसी ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है। परिणामस्वरूप, हमारे पास पदार्थ की एकता का वस्तुतः अंतिम प्रमाण है। सभी प्राथमिक कण एक ही पदार्थ, एक ही सामग्री से "बने" होते हैं, जिसे अब हम ऊर्जा या सार्वभौमिक पदार्थ कह सकते हैं; वे केवल विभिन्न रूप हैं जिनमें पदार्थ स्वयं को प्रकट कर सकता है।

यदि हम इस स्थिति की तुलना अरस्तू की पदार्थ और रूप की अवधारणा से करें, तो हम कह सकते हैं कि अरस्तू का पदार्थ, जो मूल रूप से "शक्ति" यानी संभावना था, की तुलना हमारी ऊर्जा की अवधारणा से की जानी चाहिए; जब एक प्राथमिक कण का जन्म होता है, तो ऊर्जा स्वयं को भौतिक वास्तविकता के रूप में प्रकट करती है।

आधुनिक भौतिकी, स्वाभाविक रूप से, पदार्थ की मूलभूत संरचना के केवल गुणात्मक विवरण से संतुष्ट नहीं हो सकती; इसे सावधानीपूर्वक किए गए प्रयोगों के आधार पर, प्रकृति के नियमों के गणितीय सूत्रीकरण के विश्लेषण को गहरा करने का प्रयास करना चाहिए जो पदार्थ के रूपों, अर्थात् प्राथमिक कणों और उनकी शक्तियों को निर्धारित करते हैं। भौतिकी के इस भाग में पदार्थ और बल या बल और पदार्थ के बीच स्पष्ट अंतर अब नहीं किया जा सकता है, क्योंकि कोई भी प्राथमिक कण न केवल स्वयं बल उत्पन्न करता है और स्वयं बलों के प्रभाव का अनुभव करता है, बल्कि साथ ही वह इस मामले में स्वयं का प्रतिनिधित्व करता है। एक निश्चित बल क्षेत्र. तरंगों और कणों का क्वांटम यांत्रिक द्वैतवाद ही वह कारण है जिसके कारण एक ही वास्तविकता पदार्थ और बल दोनों के रूप में प्रकट होती है।

प्राथमिक कणों की दुनिया में प्रकृति के नियमों का गणितीय विवरण खोजने के सभी प्रयास अब तक तरंग क्षेत्रों के क्वांटम सिद्धांत से शुरू हुए हैं। इस क्षेत्र में सैद्धांतिक अनुसंधान तीस के दशक की शुरुआत में किया गया था। लेकिन पहले से ही इस क्षेत्र में पहले कार्यों से उस क्षेत्र में बहुत गंभीर कठिनाइयों का पता चला जहां उन्होंने क्वांटम सिद्धांत को सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के साथ संयोजित करने का प्रयास किया। पहली नज़र में, ऐसा लगता है जैसे कि दो सिद्धांत, क्वांटम और सापेक्षता, प्रकृति के ऐसे अलग-अलग पहलुओं से संबंधित हैं कि व्यावहारिक रूप से वे एक-दूसरे को किसी भी तरह से प्रभावित नहीं कर सकते हैं और इसलिए दोनों सिद्धांतों की आवश्यकताओं को एक ही औपचारिकता में आसानी से पूरा किया जाना चाहिए। लेकिन अधिक सटीक अध्ययन से पता चला कि ये दोनों सिद्धांत एक निश्चित बिंदु पर संघर्ष में आ जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप आगे की सभी कठिनाइयाँ उत्पन्न होती हैं।

सापेक्षता के विशेष सिद्धांत ने अंतरिक्ष और समय की एक संरचना का खुलासा किया जो न्यूटोनियन यांत्रिकी के निर्माण के बाद से उनके लिए जिम्मेदार संरचना से कुछ अलग निकला। इस नई खोजी गई संरचना की सबसे विशिष्ट विशेषता एक अधिकतम गति का अस्तित्व है जिसे किसी भी गतिशील पिंड या प्रसार संकेत, यानी प्रकाश की गति से अधिक नहीं किया जा सकता है। इसके परिणामस्वरूप, एक-दूसरे से बहुत दूर दो बिंदुओं पर होने वाली दो घटनाओं का कोई सीधा कारण संबंध नहीं हो सकता है यदि वे समय में ऐसे क्षणों में घटित होती हैं कि पहली घटना के समय इस बिंदु से निकलने वाला प्रकाश संकेत केवल दूसरे तक पहुंचता है किसी अन्य घटना के क्षण के बाद और इसके विपरीत। ऐसे में दोनों घटनाओं को एक साथ कहा जा सकता है. चूँकि किसी भी प्रकार का कोई भी प्रभाव एक समय में एक प्रक्रिया से दूसरे समय में दूसरी प्रक्रिया में स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है, इसलिए दोनों प्रक्रियाओं को किसी भी भौतिक प्रभाव से नहीं जोड़ा जा सकता है।

इस कारण से, लंबी दूरी पर कार्रवाई, जैसा कि न्यूटोनियन यांत्रिकी में गुरुत्वाकर्षण बलों के मामले में दिखाई देती है, सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के साथ असंगत साबित हुई। नए सिद्धांत को ऐसी कार्रवाई को "छोटी दूरी की कार्रवाई" से प्रतिस्थापित करना था, यानी, केवल एक बिंदु से तत्काल आसन्न बिंदु तक बल का स्थानांतरण। इस प्रकार की अंतःक्रियाओं की प्राकृतिक गणितीय अभिव्यक्ति तरंगों या क्षेत्रों के लिए विभेदक समीकरण बन गई, जो लोरेंत्ज़ परिवर्तन के तहत अपरिवर्तनीय थी। ऐसे विभेदक समीकरण एक दूसरे पर एक साथ होने वाली घटनाओं के किसी भी प्रत्यक्ष प्रभाव को बाहर कर देते हैं।

इसलिए, सापेक्षता के विशेष सिद्धांत द्वारा व्यक्त अंतरिक्ष और समय की संरचना, बेहद तेजी से एक साथ क्षेत्र का परिसीमन करती है, जिसमें कोई प्रभाव प्रसारित नहीं किया जा सकता है, अन्य क्षेत्रों से जिसमें एक प्रक्रिया का सीधा प्रभाव दूसरे पर हो सकता है।

दूसरी ओर, क्वांटम सिद्धांत का अनिश्चितता संबंध सटीकता पर एक कठोर सीमा निर्धारित करता है जिसके साथ समय और ऊर्जा के निर्देशांक और क्षण या क्षणों को एक साथ मापा जा सकता है। चूँकि एक अत्यंत तीक्ष्ण सीमा का अर्थ है अंतरिक्ष और समय में स्थिति को ठीक करने की अनंत सटीकता, संबंधित आवेगों और ऊर्जाओं को पूरी तरह से अनिश्चित होना चाहिए, अर्थात, अत्यधिक संभावना वाली प्रक्रियाएं मनमाने ढंग से बड़े आवेगों और ऊर्जाओं के साथ भी सामने आनी चाहिए। इसलिए, कोई भी सिद्धांत जो सापेक्षता के विशेष सिद्धांत और क्वांटम सिद्धांत की आवश्यकताओं को एक साथ पूरा करता है, वह गणितीय विरोधाभासों, अर्थात् बहुत उच्च ऊर्जा और संवेग के क्षेत्र में विचलन को जन्म देता है। ये निष्कर्ष आवश्यक प्रकृति के नहीं हो सकते हैं, क्योंकि यहां जिस तरह की कोई भी औपचारिकता पर विचार किया गया है वह बहुत जटिल है, और यह भी संभव है कि गणितीय साधन मिल जाएंगे जो सापेक्षता और क्वांटम के सिद्धांत के बीच इस बिंदु पर विरोधाभास को खत्म करने में मदद करेंगे। लिखित। लेकिन अब तक, जितनी भी गणितीय योजनाओं का अध्ययन किया गया है, वे वास्तव में ऐसे विचलन यानी गणितीय विरोधाभासों को जन्म देती हैं, या वे दोनों सिद्धांतों की सभी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अपर्याप्त साबित हुई हैं। इसके अलावा, यह स्पष्ट था कि कठिनाइयाँ वास्तव में उस बिंदु से उत्पन्न हुईं जिस पर अभी चर्चा की गई है।

वह बिंदु जिस पर अभिसरण गणितीय योजनाएं सापेक्षता सिद्धांत या क्वांटम सिद्धांत की आवश्यकताओं को पूरा नहीं करती हैं, अपने आप में बहुत दिलचस्प साबित हुई। इनमें से एक योजना ने, उदाहरण के लिए, जब इसे अंतरिक्ष और समय में वास्तविक प्रक्रियाओं की मदद से व्याख्या करने की कोशिश की, तो एक प्रकार का समय उलट गया; इसमें उन प्रक्रियाओं का वर्णन किया गया है जिनमें कई प्राथमिक कण अचानक एक निश्चित बिंदु पर पैदा हुए थे, और इस प्रक्रिया के लिए ऊर्जा प्राथमिक कणों के बीच कुछ अन्य टकराव प्रक्रियाओं के कारण बाद में ही आपूर्ति की गई थी। भौतिक विज्ञानी, अपने प्रयोगों के आधार पर, आश्वस्त हैं कि इस प्रकार की प्रक्रियाएँ प्रकृति में नहीं होती हैं, कम से कम तब जब दोनों प्रक्रियाएँ अंतरिक्ष और समय में कुछ मापने योग्य दूरी से एक दूसरे से अलग हो जाती हैं।

एक अन्य सैद्धांतिक योजना में, गणितीय प्रक्रिया के आधार पर औपचारिकता के विचलन को खत्म करने का प्रयास किया गया जिसे "पुनर्सामान्यीकरण" कहा गया। इस प्रक्रिया में यह तथ्य शामिल है कि औपचारिकता की अनंतताओं को ऐसे स्थान पर ले जाया जा सकता है जहां वे अवलोकन योग्य मात्राओं के बीच सख्ती से परिभाषित संबंधों को प्राप्त करने में हस्तक्षेप नहीं कर सकें। वास्तव में, इस योजना ने पहले से ही कुछ हद तक क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स में निर्णायक प्रगति की है, क्योंकि यह हाइड्रोजन के स्पेक्ट्रम में कुछ बहुत ही दिलचस्प विशेषताओं की गणना करने का एक तरीका प्रदान करता है जो अब तक समझ से बाहर थे। हालाँकि, इस गणितीय योजना के अधिक सटीक विश्लेषण से यह निष्कर्ष निकालना संभव हो गया कि सामान्य क्वांटम सिद्धांत में जिन मात्राओं की व्याख्या संभाव्यता के रूप में की जानी चाहिए, वे इस मामले में, कुछ परिस्थितियों में, पुनर्सामान्यीकरण प्रक्रिया के बाद नकारात्मक हो सकती हैं। यह, निश्चित रूप से, पदार्थ के विवरण के लिए औपचारिकता की लगातार व्याख्या को बाहर कर देगा, क्योंकि नकारात्मक संभावना एक अर्थहीन अवधारणा है।

इस प्रकार, हम पहले ही उन समस्याओं तक पहुँच चुके हैं जो अब आधुनिक भौतिकी में चर्चा के केंद्र में हैं। समाधान किसी दिन निरंतर समृद्ध प्रायोगिक सामग्री की बदौलत प्राप्त किया जाएगा, जो प्राथमिक कणों, उनके निर्माण और विनाश और उनके बीच कार्य करने वाली ताकतों के अधिक से अधिक सटीक माप में प्राप्त होता है। इन कठिनाइयों के संभावित समाधानों की तलाश करते समय, यह याद रखने योग्य हो सकता है कि ऊपर चर्चा की गई ऐसी स्पष्ट समय उलट प्रक्रियाओं को प्रयोगात्मक डेटा के आधार पर बाहर नहीं किया जा सकता है यदि वे केवल बहुत छोटे अंतरिक्ष-समय क्षेत्रों के भीतर होते हैं, जिसके भीतर यह अभी भी असंभव है हमारे वर्तमान प्रायोगिक उपकरणों के साथ प्रक्रियाओं का विस्तार से पता लगाएं। बेशक, हमारे ज्ञान की वर्तमान स्थिति को देखते हुए, हम समय के उलट होने के साथ ऐसी प्रक्रियाओं की संभावना को स्वीकार करने के लिए शायद ही तैयार हैं, अगर इसका तात्पर्य भौतिकी के विकास के किसी बाद के चरण में ऐसी प्रक्रियाओं को सामान्य तरीके से देखने की संभावना से है। परमाणु प्रक्रियाएँ देखी जाती हैं। लेकिन यहां क्वांटम सिद्धांत के विश्लेषण और सापेक्षता के विश्लेषण की तुलना हमें समस्या को एक नई रोशनी में प्रस्तुत करने की अनुमति देती है।

सापेक्षता का सिद्धांत प्रकृति के एक सार्वभौमिक स्थिरांक - प्रकाश की गति से जुड़ा है। यह स्थिरांक स्थान और समय के बीच संबंध स्थापित करने के लिए निर्णायक महत्व रखता है और इसलिए इसे प्रकृति के किसी भी नियम में समाहित किया जाना चाहिए जो लोरेंत्ज़ परिवर्तनों के तहत अपरिवर्तनीयता की आवश्यकताओं को पूरा करता है। हमारी सामान्य भाषा और शास्त्रीय भौतिकी की अवधारणाओं को केवल उन घटनाओं पर लागू किया जा सकता है जिनके लिए प्रकाश की गति को व्यावहारिक रूप से असीम रूप से बड़ा माना जा सकता है। यदि हम अपने प्रयोगों में किसी भी रूप में प्रकाश की गति तक पहुंचते हैं, तो हमें उन परिणामों का सामना करने के लिए तैयार रहना चाहिए जिन्हें अब इन सामान्य अवधारणाओं द्वारा समझाया नहीं जा सकता है।

क्वांटम सिद्धांत प्रकृति के एक अन्य सार्वभौमिक स्थिरांक - क्रिया के प्लैंक क्वांटम के साथ जुड़ा हुआ है। अंतरिक्ष और समय में प्रक्रियाओं का वस्तुनिष्ठ विवरण तभी संभव है जब हम अपेक्षाकृत बड़े पैमाने की वस्तुओं और प्रक्रियाओं से निपट रहे हों, और तभी प्लैंक के स्थिरांक को व्यावहारिक रूप से असीम माना जा सकता है। जब हम अपने प्रयोगों में उस क्षेत्र के करीब पहुंचते हैं जिसमें कार्रवाई की प्लैंक मात्रा महत्वपूर्ण हो जाती है, तो हमें सामान्य अवधारणाओं के अनुप्रयोग में वे सभी कठिनाइयाँ आती हैं जिनकी चर्चा इस पुस्तक के पिछले अध्यायों में की गई है।

लेकिन प्रकृति का एक तीसरा सार्वभौमिक स्थिरांक अवश्य होना चाहिए। यह सरलता से, जैसा कि भौतिक विज्ञानी कहते हैं, आयामी विचारों से होता है। सार्वभौमिक स्थिरांक प्रकृति में तराजू के परिमाण को निर्धारित करते हैं; वे हमें विशिष्ट मात्राएँ देते हैं जिनसे प्रकृति की अन्य सभी मात्राएँ कम की जा सकती हैं। हालाँकि, ऐसी इकाइयों के पूरे सेट के लिए, तीन बुनियादी इकाइयों की आवश्यकता होती है। इसका अनुमान पारंपरिक इकाई सम्मेलनों से आसानी से लगाया जा सकता है, जैसे भौतिकविदों द्वारा सीक्यूएस (सेंटीमीटर-ग्राम-सेकंड) प्रणाली का उपयोग। लंबाई की एक इकाई, समय की एक इकाई और द्रव्यमान की एक इकाई मिलकर एक संपूर्ण प्रणाली बनाने के लिए पर्याप्त हैं। कम से कम तीन बुनियादी इकाइयों की आवश्यकता है. उन्हें लंबाई, गति और द्रव्यमान की इकाइयों, या लंबाई, गति और ऊर्जा आदि की इकाइयों द्वारा भी प्रतिस्थापित किया जा सकता है, लेकिन तीन बुनियादी इकाइयां किसी भी मामले में आवश्यक हैं। हालाँकि, प्रकाश की गति और क्रिया की प्लैंक क्वांटम हमें इनमें से केवल दो मात्राएँ देती हैं। एक तीसरा अवश्य होना चाहिए, और केवल ऐसी तीसरी इकाई वाला सिद्धांत ही संभवतः प्राथमिक कणों के द्रव्यमान और अन्य गुणों के निर्धारण का कारण बन सकता है। प्राथमिक कणों के बारे में हमारे आधुनिक ज्ञान के आधार पर, शायद, तीसरे सार्वभौमिक स्थिरांक को पेश करने का सबसे सरल और सबसे स्वीकार्य तरीका यह धारणा है कि 10-13 सेमी परिमाण के क्रम की एक सार्वभौमिक लंबाई है, इसलिए लंबाई तुलनीय है फेफड़ों के परमाणु नाभिक की त्रिज्या के लगभग। यदि से. ये तीन इकाइयाँ एक अभिव्यक्ति बनाती हैं जिसमें द्रव्यमान का आयाम होता है, फिर इस द्रव्यमान में सामान्य प्राथमिक कणों के द्रव्यमान के परिमाण का क्रम होता है।

यदि हम मान लें कि प्रकृति के नियमों में वास्तव में 10-13 सेमी के क्रम पर लंबाई आयाम का ऐसा तीसरा सार्वभौमिक स्थिरांक शामिल है, तो यह काफी संभव है कि हमारी सामान्य अवधारणाएं केवल अंतरिक्ष और समय के ऐसे क्षेत्रों पर लागू की जा सकती हैं जो बड़े हैं लंबाई के इस सार्वभौमिक स्थिरांक की तुलना में। जैसे-जैसे हम अपने प्रयोगों में अंतरिक्ष और समय के उन क्षेत्रों के करीब पहुंचते हैं जो परमाणु नाभिक की त्रिज्या की तुलना में छोटे हैं, हमें इस तथ्य के लिए तैयार रहना चाहिए कि गुणात्मक रूप से नई प्रकृति की प्रक्रियाएं देखी जाएंगी। समय के उलट होने की घटना, जिसका उल्लेख ऊपर किया गया था और अब तक केवल सैद्धांतिक विचारों से उत्पन्न संभावना के रूप में, इन सबसे छोटे अंतरिक्ष-समय क्षेत्रों से संबंधित हो सकती है। यदि ऐसा है, तो संभवतः यह इस तरह से देखने योग्य नहीं होगा कि संबंधित प्रक्रिया को शास्त्रीय शब्दों में वर्णित किया जा सके। और फिर भी, जिस हद तक ऐसी प्रक्रियाओं को शास्त्रीय अवधारणाओं द्वारा वर्णित किया जा सकता है, उन्हें समय में उत्तराधिकार के शास्त्रीय क्रम को भी प्रकट करना होगा। लेकिन अब तक सबसे छोटे अंतरिक्ष-समय क्षेत्रों में प्रक्रियाओं के बारे में बहुत कम जानकारी है - या (जो अनिश्चितता के संबंध के अनुसार, लगभग इस कथन से मेल खाती है) उच्चतम संचरित ऊर्जाओं और आवेगों पर।

प्राथमिक कणों पर प्रयोगों के आधार पर, प्रकृति के नियमों के बारे में अधिक ज्ञान प्राप्त करने के प्रयासों में, जो पदार्थ की संरचना और इस प्रकार प्राथमिक कणों की संरचना को निर्धारित करते हैं, समरूपता के कुछ गुण विशेष रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। हमें याद है कि प्लेटो के दर्शन में पदार्थ के सबसे छोटे कण बिल्कुल सममित संरचनाएं थे, अर्थात् नियमित निकाय - क्यूब, ऑक्टाहेड्रोन, इकोसाहेड्रोन, टेट्राहेड्रोन। हालाँकि, आधुनिक भौतिकी में, त्रि-आयामी अंतरिक्ष में घूर्णन के समूह से उत्पन्न होने वाले ये विशेष समरूपता समूह अब ध्यान का केंद्र नहीं हैं। आधुनिक समय के प्राकृतिक विज्ञान में जो होता है वह किसी भी तरह से स्थानिक रूप नहीं है, बल्कि एक नियम का प्रतिनिधित्व करता है, इसलिए, कुछ हद तक, एक अंतरिक्ष-समय रूप, और इसलिए हमारे भौतिकी में उपयोग की जाने वाली समरूपता हमेशा अंतरिक्ष से संबंधित होनी चाहिए और एक साथ समय. लेकिन कुछ प्रकार की समरूपता वास्तव में कण सिद्धांत में सबसे महत्वपूर्ण भूमिका निभाती प्रतीत होती है।

हम उन्हें तथाकथित संरक्षण कानूनों के लिए अनुभवजन्य रूप से जानते हैं और क्वांटम संख्याओं की प्रणाली के लिए धन्यवाद, जिसकी मदद से हम अनुभव के अनुसार प्राथमिक कणों की दुनिया में घटनाओं को व्यवस्थित कर सकते हैं। हम उन्हें गणितीय रूप से यह कहकर व्यक्त कर सकते हैं कि परिवर्तनों के कुछ समूहों के तहत पदार्थ के लिए प्रकृति का मौलिक नियम अपरिवर्तनीय है। ये परिवर्तन समूह समरूपता के गुणों की सबसे सरल गणितीय अभिव्यक्ति हैं। वे प्लेटो के ठोस पदार्थों के स्थान पर आधुनिक भौतिकी में दिखाई देते हैं। सबसे महत्वपूर्ण को यहां संक्षेप में सूचीबद्ध किया गया है।

तथाकथित लोरेंत्ज़ परिवर्तनों का समूह सापेक्षता के विशेष सिद्धांत द्वारा प्रकट अंतरिक्ष और समय की संरचना की विशेषता बताता है।

पाउली और गुरस्ची द्वारा अध्ययन किया गया समूह अपनी संरचना में त्रि-आयामी स्थानिक घुमावों के समूह से मेल खाता है - जैसा कि गणितज्ञ कहते हैं, यह इसके लिए समरूप है - और खुद को एक क्वांटम संख्या के रूप में प्रकट करता है, जिसे अनुभवजन्य रूप से प्राथमिक कणों बीस में खोजा गया था। -पांच साल पहले और इसे "आइसोस्पिन" कहा जाता था।

अगले दो समूह, औपचारिक रूप से एक कठोर अक्ष के चारों ओर घूमने के समूहों के रूप में व्यवहार करते हुए, चार्ज के लिए, बैरियन की संख्या के लिए और लेप्टान की संख्या के लिए संरक्षण कानूनों का नेतृत्व करते हैं।

अंततः, कुछ परावर्तन क्रियाओं के तहत प्रकृति के नियम भी अपरिवर्तनीय होने चाहिए, जिन्हें यहाँ विस्तार से सूचीबद्ध करने की कोई आवश्यकता नहीं है। इस मुद्दे पर, ली और यांग का अध्ययन विशेष रूप से महत्वपूर्ण और फलदायी निकला, जिसके विचार के अनुसार समता नामक मात्रा, जिसके लिए संरक्षण कानून पहले वैध माना जाता था, वास्तव में नहीं है संरक्षित.

अब तक ज्ञात समरूपता के सभी गुणों को एक सरल समीकरण का उपयोग करके व्यक्त किया जा सकता है। इसके अलावा, इसका मतलब यह है कि यह समीकरण परिवर्तनों के सभी नामित समूहों के संबंध में अपरिवर्तनीय है, और इसलिए कोई यह सोच सकता है कि यह समीकरण पहले से ही पदार्थ के लिए प्रकृति के नियमों को सही ढंग से दर्शाता है। लेकिन इस प्रश्न का अभी तक कोई समाधान नहीं है; यह केवल समय के साथ इस समीकरण के अधिक सटीक गणितीय विश्लेषण की मदद से और बड़े आकार में एकत्रित प्रयोगात्मक सामग्री की तुलना के माध्यम से प्राप्त किया जाएगा।

क्वांटम भौतिकी ने दुनिया के बारे में हमारी समझ को मौलिक रूप से बदल दिया है। क्वांटम भौतिकी के अनुसार, हम अपनी चेतना से कायाकल्प प्रक्रिया को प्रभावित कर सकते हैं!

ऐसा क्यों संभव है?क्वांटम भौतिकी के दृष्टिकोण से, हमारी वास्तविकता शुद्ध क्षमता का एक स्रोत है, कच्चे माल का एक स्रोत है जिससे हमारा शरीर, हमारा दिमाग और संपूर्ण ब्रह्मांड बना है। सार्वभौमिक ऊर्जा और सूचना क्षेत्र कभी भी बदलना और बदलना बंद नहीं करता है, हर पल कुछ नया बनता जा रहा है।

20वीं शताब्दी में, उपपरमाण्विक कणों और फोटॉन के साथ भौतिकी प्रयोगों के दौरान, यह पता चला कि प्रयोग का अवलोकन करने से उसके परिणाम बदल जाते हैं। हम जिस चीज़ पर अपना ध्यान केंद्रित करते हैं वह प्रतिक्रिया दे सकता है।

इस बात की पुष्टि एक क्लासिक प्रयोग से होती है जो हर बार वैज्ञानिकों को हैरान कर देता है. इसे कई प्रयोगशालाओं में दोहराया गया और हमेशा वही परिणाम प्राप्त हुए।

इस प्रयोग के लिए एक प्रकाश स्रोत और दो स्लिट वाली एक स्क्रीन तैयार की गई। प्रकाश स्रोत एक उपकरण था जो एकल दालों के रूप में फोटॉनों को "शॉट" करता था।

प्रयोग की प्रगति की निगरानी की गई। प्रयोग के अंत के बाद, फोटोग्राफिक पेपर पर दो ऊर्ध्वाधर धारियां दिखाई दे रही थीं जो स्लिट्स के पीछे स्थित थीं। ये फोटॉन के निशान हैं जो दरारों से गुजरे और फोटोग्राफिक पेपर को रोशन किया।

जब यह प्रयोग मानवीय हस्तक्षेप के बिना स्वचालित रूप से दोहराया गया, तो फोटोग्राफिक पेपर पर चित्र बदल गया:

यदि शोधकर्ता ने उपकरण चालू किया और छोड़ दिया, और 20 मिनट के बाद फोटोग्राफिक पेपर विकसित किया गया, तो उस पर दो नहीं, बल्कि कई ऊर्ध्वाधर धारियां पाई गईं। ये विकिरण के निशान थे। लेकिन ड्राइंग अलग थी.

फोटोग्राफिक पेपर पर निशान की संरचना एक तरंग के निशान से मिलती जुलती थी जो स्लिट से होकर गुजरती थी। प्रकाश एक तरंग या कण के गुणों को प्रदर्शित कर सकता है।

अवलोकन के साधारण तथ्य के परिणामस्वरूप, तरंग गायब हो जाती है और कणों में बदल जाती है। यदि आप निरीक्षण नहीं करते हैं, तो तरंग का एक निशान फोटोग्राफिक पेपर पर दिखाई देता है। इस भौतिक घटना को "पर्यवेक्षक प्रभाव" कहा जाता है।

अन्य कणों के साथ भी यही परिणाम प्राप्त हुए। प्रयोग कई बार दोहराए गए, लेकिन हर बार उन्होंने वैज्ञानिकों को आश्चर्यचकित कर दिया। इस प्रकार, यह पता चला कि क्वांटम स्तर पर, पदार्थ मानव ध्यान पर प्रतिक्रिया करता है। यह भौतिकी में नया था.

आधुनिक भौतिकी की अवधारणाओं के अनुसार, सब कुछ शून्य से ही भौतिक होता है। इस रिक्तता को "क्वांटम फ़ील्ड", "शून्य फ़ील्ड" या "मैट्रिक्स" कहा जाता है। शून्य में ऊर्जा होती है जिसे पदार्थ में परिवर्तित किया जा सकता है।

पदार्थ में संकेंद्रित ऊर्जा होती है - यह 20वीं सदी की भौतिकी की एक मौलिक खोज है।

परमाणु में कोई ठोस भाग नहीं होते। वस्तुएँ परमाणुओं से बनी होती हैं। लेकिन वस्तुएँ ठोस क्यों होती हैं? ईंट की दीवार पर रखी उंगली उसमें से नहीं गुजरती। क्यों? यह परमाणुओं और विद्युत आवेशों की आवृत्ति विशेषताओं में अंतर के कारण है। प्रत्येक प्रकार के परमाणु की अपनी कंपन आवृत्ति होती है। यह वस्तुओं के भौतिक गुणों में अंतर को निर्धारित करता है। यदि शरीर को बनाने वाले परमाणुओं की कंपन आवृत्ति को बदलना संभव होता, तो एक व्यक्ति दीवारों के माध्यम से चलने में सक्षम होता। लेकिन हाथ के परमाणुओं और दीवार के परमाणुओं की कंपन आवृत्तियाँ करीब हैं। इसलिए, उंगली दीवार पर टिकी हुई है।

किसी भी प्रकार की अंतःक्रिया के लिए आवृत्ति अनुनाद आवश्यक है।

इसे एक सरल उदाहरण से समझना आसान है। यदि आप पत्थर की दीवार पर टॉर्च जलाते हैं, तो प्रकाश दीवार से अवरुद्ध हो जाएगा। हालाँकि, सेल फ़ोन विकिरण इस दीवार से आसानी से गुज़र जाएगा। यह सब टॉर्च और मोबाइल फोन के विकिरण के बीच आवृत्तियों में अंतर के बारे में है। जब आप यह पाठ पढ़ रहे हैं, तो आपके शरीर से विभिन्न प्रकार के विकिरण की धाराएँ गुजर रही हैं। यह ब्रह्मांडीय विकिरण, रेडियो सिग्नल, लाखों मोबाइल फोन से आने वाले सिग्नल, पृथ्वी से आने वाला विकिरण, सौर विकिरण, घरेलू उपकरणों द्वारा निर्मित विकिरण आदि है।

आप इसे महसूस नहीं कर पाते क्योंकि आप केवल प्रकाश देख सकते हैं और केवल ध्वनि सुन सकते हैं।भले ही आप आंखें बंद करके मौन बैठे हों, लाखों टेलीफोन वार्तालाप, टेलीविजन समाचारों की तस्वीरें और रेडियो संदेश आपके दिमाग से गुजरते हैं। आप इसे समझ नहीं पाते हैं, क्योंकि आपके शरीर को बनाने वाले परमाणुओं और विकिरण के बीच कोई आवृत्ति अनुनाद नहीं है। लेकिन अगर प्रतिध्वनि होती है तो आप तुरंत प्रतिक्रिया करते हैं. उदाहरण के लिए, जब आप किसी प्रियजन को याद करते हैं जिसने सिर्फ आपके बारे में सोचा था। ब्रह्मांड में हर चीज़ अनुनाद के नियमों का पालन करती है।

दुनिया ऊर्जा और सूचना से बनी है।आइंस्टीन ने दुनिया की संरचना के बारे में बहुत विचार करने के बाद कहा: "ब्रह्मांड में मौजूद एकमात्र वास्तविकता क्षेत्र है।" जिस प्रकार लहरें समुद्र की रचना हैं, उसी प्रकार पदार्थ की सभी अभिव्यक्तियाँ: जीव, ग्रह, तारे, आकाशगंगाएँ क्षेत्र की रचनाएँ हैं।

प्रश्न उठता है: किसी क्षेत्र से पदार्थ का निर्माण कैसे होता है? कौन सी शक्ति पदार्थ की गति को नियंत्रित करती है?

वैज्ञानिकों के शोध ने उन्हें एक अप्रत्याशित उत्तर तक पहुँचाया। क्वांटम भौतिकी के निर्माता मैक्स प्लैंक ने नोबेल पुरस्कार के लिए अपने स्वीकृति भाषण के दौरान निम्नलिखित कहा:

“ब्रह्माण्ड में हर चीज़ शक्ति के कारण निर्मित और अस्तित्व में है। हमें यह मान लेना चाहिए कि इस बल के पीछे एक चेतन मन है, जो सभी पदार्थों का मैट्रिक्स है।"

पदार्थ चेतना द्वारा नियंत्रित होता है

20वीं और 21वीं सदी के मोड़ पर, सैद्धांतिक भौतिकी में नए विचार सामने आए जिससे प्राथमिक कणों के अजीब गुणों की व्याख्या करना संभव हो गया। कण शून्य से प्रकट हो सकते हैं और अचानक गायब हो सकते हैं। वैज्ञानिक समानांतर ब्रह्मांड के अस्तित्व की संभावना को स्वीकार करते हैं।शायद कण ब्रह्माण्ड की एक परत से दूसरी परत में जाते हैं। इन विचारों के विकास में स्टीफ़न हॉकिंग, एडवर्ड विटन, जुआन मालडेसेना, लियोनार्ड सुस्किंड जैसी हस्तियाँ शामिल हैं।

सैद्धांतिक भौतिकी की अवधारणाओं के अनुसार, ब्रह्मांड एक घोंसला बनाने वाली गुड़िया जैसा दिखता है, जिसमें कई घोंसले बनाने वाली गुड़िया - परतें होती हैं। ये ब्रह्मांडों के भिन्न रूप हैं - समानांतर दुनिया। एक दूसरे के बगल वाले बहुत समान हैं। लेकिन परतें एक-दूसरे से जितनी दूर होंगी, उनके बीच समानता उतनी ही कम होगी। सैद्धांतिक रूप से, एक ब्रह्मांड से दूसरे ब्रह्मांड में जाने के लिए अंतरिक्ष यान की आवश्यकता नहीं होती है। सभी संभावित विकल्प एक दूसरे के भीतर स्थित हैं। ये विचार पहली बार वैज्ञानिकों द्वारा 20वीं सदी के मध्य में व्यक्त किये गये थे। 20वीं और 21वीं सदी के मोड़ पर, उन्हें गणितीय पुष्टि प्राप्त हुई। आज ऐसी सूचनाएं जनता द्वारा आसानी से स्वीकार कर ली जाती हैं। हालाँकि, कुछ सौ साल पहले, ऐसे बयानों के लिए किसी को दांव पर लगा दिया जा सकता था या पागल घोषित किया जा सकता था।

सब कुछ शून्यता से उत्पन्न होता है। सब कुछ गति में है. वस्तुएँ एक भ्रम हैं. पदार्थ ऊर्जा से बना है। सब कुछ विचार से निर्मित होता है। क्वांटम भौतिकी की इन खोजों में कुछ भी नया नहीं है। यह सब प्राचीन ऋषि-मुनियों को ज्ञात था। कई रहस्यमय शिक्षाएँ, जो गुप्त मानी जाती थीं और केवल दीक्षार्थियों के लिए ही सुलभ थीं, कहती थीं कि विचारों और वस्तुओं में कोई अंतर नहीं है।संसार की प्रत्येक वस्तु ऊर्जा से भरी हुई है। ब्रह्मांड विचार पर प्रतिक्रिया करता है। ऊर्जा ध्यान का अनुसरण करती है।

आप जिस चीज़ पर अपना ध्यान केंद्रित करते हैं वह बदलना शुरू हो जाता है। ये विचार बाइबिल, प्राचीन ज्ञानशास्त्र ग्रंथों और भारत और दक्षिण अमेरिका में उत्पन्न रहस्यमय शिक्षाओं में विभिन्न सूत्रों में दिए गए हैं। प्राचीन पिरामिडों के निर्माताओं ने इसका अनुमान लगाया था। यह ज्ञान नई तकनीकों की कुंजी है जिनका उपयोग आज वास्तविकता को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।

हमारा शरीर ऊर्जा, सूचना और बुद्धिमत्ता का एक क्षेत्र है, जो पर्यावरण के साथ निरंतर गतिशील आदान-प्रदान की स्थिति में है। मन के आवेग लगातार, हर पल, शरीर को जीवन की बदलती माँगों के अनुकूल नए रूप देते हैं।

क्वांटम भौतिकी के दृष्टिकोण से, हमारा भौतिक शरीर, हमारे दिमाग के प्रभाव में, सभी मध्यवर्ती युगों से गुज़रे बिना, एक जैविक युग से दूसरे तक क्वांटम छलांग लगाने में सक्षम है। प्रकाशित

पी.एस. और याद रखें, केवल अपना उपभोग बदलकर, हम साथ मिलकर दुनिया बदल रहे हैं! © इकोनेट

डब्ल्यू हाइजेनबर्ग

लेकिन इस संभावना से अलग भी, कोई उम्मीद कर सकता है कि उच्चतम ऊर्जा के प्राथमिक कणों के क्षेत्र में उनके परिणामों के गणितीय विश्लेषण के साथ प्रयोगों के समन्वय के लिए धन्यवाद, एक दिन एकता की पूरी समझ पर आना संभव होगा मामले के। अभिव्यक्ति "पूर्ण समझ" का अर्थ यह होगा कि पदार्थ के रूप - लगभग उसी अर्थ में जिसमें अरस्तू ने अपने दर्शन में इस शब्द का उपयोग किया था - निष्कर्ष बन जाएगा, अर्थात, प्रकृति के नियमों को प्रतिबिंबित करने वाली एक बंद गणितीय योजना के समाधान मामला।

ग्रन्थसूची

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ई. एच.एम. आवधिक तत्वों की संख्या से अधिक है। मेंडेलीव की प्रणाली. ई. सीएच.एम. मूलतः क्वांटम मैकेनिकल है। वस्तुएं (माइक्रोपार्टिकल्स देखें), उनकी गति (जो अक्सर प्रकाश की गति के करीब गति पर होती है) केवल सापेक्ष हो सकती है, अर्थात। एक सिद्धांत जो सापेक्षता की आवश्यकताओं को पूरा करता है। 30-50 के दशक में। यह माना जाता था कि इलेक्ट्रॉनिक क्वांटम यांत्रिकी का सामान्य सिद्धांत क्वांटम यांत्रिकी होगा और सापेक्षता का सिद्धांत - सापेक्षतावादी होगा। हालाँकि, इस दिशा में कई प्रयासों में दुर्गम कठिनाइयों का सामना करना पड़ा है। इसलिए, भौतिकी में, यह विकसित हुआ है कि प्राथमिक क्वांटम यांत्रिकी का एक सामान्य सिद्धांत बनाने के लिए, क्वांटम सिद्धांत के सिद्धांतों और सापेक्षता के सिद्धांत को काफी हद तक नई अवधारणाओं और कानूनों के साथ पूरक करना आवश्यक है जो केवल दुनिया की विशेषता हैं। प्राथमिक क्वांटम यांत्रिकी.

इस संबंध में जो दर्शन उत्पन्न हुए उनमें से। सबसे बड़ी समस्याओं में बहुत कम दूरी पर अंतरिक्ष-समय की प्रकृति शामिल थी। बहुत सीधे प्रयास करता है रिक्त स्थान का परिमाणीकरण, तार्किक रूप से सुसंगत के साथ ई.एच.एम. के स्तर पर संबंध। अपने प्रयोगों के दौरान, उन्होंने बहुत उच्च ऊर्जा पर विद्युत रासायनिक कणों के बिखरने पर सापेक्षता के सिद्धांत और प्रयोगात्मक डेटा की आवश्यकताओं के साथ उनकी असंगतता की खोज की। 1966 में लिंडेनबाम एट अल ने साबित किया कि 10 -17 सेमी की दूरी तक सूक्ष्म जगत की एक सतत, गैर-अलग संरचना होती है। वर्तमान समय में असतत स्पेस-टाइम के विभिन्न मॉडलों पर विचार किया जा रहा है। वास्तविक भौतिक के मुद्दे पर अनुसंधान की दिशाओं में से एक के रूप में समय। बहुत छोटी दूरी और समय की अवधि की संरचना। प्रारंभिक गणित की भौतिकी में गणित का उपयोग अभी भी यूडोक्सस-आर्किमिडीज़ सिद्धांत पर आधारित है, जिसके अनुसार, दो मनमाने ढंग से चुने गए खंडों में से, छोटे को हमेशा बड़ी संख्या में स्थगित किया जा सकता है, जिसके बाद बाद वाला होगा लंबाई में पार हो गया। यह, जो अंतरिक्ष की टोपोलॉजी की विशेषता है, ई.एच.एम. की दुनिया में संदेह पैदा करता है, विशेष रूप से उनके एक-दूसरे में विभिन्न आभासी परिवर्तनों की संभावना के संबंध में। तथाकथित के ढांचे के भीतर गणित के प्रारंभिक सिद्धांत के सामान्य सिद्धांत के निर्माण में अमूर्त क्षेत्र सिद्धांत के अनुप्रयोगों का अध्ययन किया जाता है। सबसे सामान्य टोपोलॉजिकल के रिक्त स्थान। प्रकृति, सहित. और गैर-मीट्रिक (यानी वे जिनमें एक दूसरे से वस्तुओं की "दूरी" का एक निश्चित माप पेश करना असंभव है - उनके बीच "दूरी" का एक एनालॉग)।

डॉ। दार्शनिक समस्याएँ एक प्राथमिक वस्तु की पहचान से जुड़ी हैं, जिसका उपयोग ई. सीएच के सिद्धांत के आधार के रूप में किया जा सकता है। अनुभव से जुड़ी इकाइयाँ (उदाहरण के लिए, एक निश्चित सार्वभौमिक, स्व-अभिनय गैर-रेखीय हाइजेनबर्ग स्पिनर), और काल्पनिक वस्तुएं। प्रकृति (गेल-मैन और ज़्विग के क्वार्क या च्यू, फ्रौट्सची और उनके अनुयायियों के रीजेलियन)। इनमें से कई प्रयास सीधे तौर पर कुछ दर्शनों से संबंधित हैं। विचार. इस प्रकार सकटा अपने सिद्धांत को द्वन्द्ववाद के विचारों पर आधारित मानते हैं। भौतिकवाद, हाइजेनबर्ग ज्यामितीय रूप से परिपूर्ण आदर्श निकायों के बारे में प्लेटो की शिक्षा से आगे बढ़ते हैं, गेल-मैन अपनी "आठ गुना समरूपता" को बुद्ध की सच्चाई को समझने के आठ तरीकों और परमाणुवाद के एक नए रूप की खोज के साथ जोड़ते हैं, चबाना, पर इसके विपरीत, परमाणुवाद के विचार को पुराना मानता है और लीबनिज़ के दुनिया से सर्वश्रेष्ठ के विचार और "लोकतंत्र" के विचार द्वारा निर्देशित होने का सुझाव देता है - सभी ज्ञात ई.एच.एम. की समान स्थिति।

ई. सी.एच.एम. के सामान्य सिद्धांत के अब तक प्रस्तावित सभी प्रकार गहन द्वंद्वात्मक की विशिष्ट विधियों का प्रतिनिधित्व करते हैं। वैज्ञानिक वस्तुओं के रूप में ई. सी. एम. के गुणों की असंगति। अनुसंधान: एक ओर, इस प्रकार के ई.एच.एम. के द्रव्यमान, आवेश, स्पिन और अन्य विशेषताओं की स्पष्ट रूप से एक अद्भुत स्थिरता है; दूसरी ओर, ई. सी. एम. की पारस्परिक परिवर्तनीयता अनिवार्य रूप से उनके अस्तित्व का एक रूप है - आभासी प्रक्रियाओं की उपस्थिति के लिए धन्यवाद, प्रत्येक ज्ञात ई. सी. एम. लगभग किसी भी अन्य (साथ ही अतिरिक्त) में बदल सकता है कणिकाएँ - विद्युत, बैरोनिक और लेप्टान आवेशों को संरक्षित करने के लिए)।

अनेक दर्शन ई. सी.एच.एम. की भौतिकी की समस्याएं नई अवधारणाओं के निर्माण से संबंधित हैं, जिनकी सहायता से गुणात्मक रूप से अद्वितीय वस्तुओं के रूप में ई. सी.एच.एम. के नए आंदोलनों को तैयार करना संभव होगा। हाल के वर्षों में, प्राथमिक क्वांटम यांत्रिकी की समरूपता के नए गुणों की खोज के संबंध में, एक दृढ़ विश्वास सामने आया है कि क्वांटम सिद्धांत के नियम और सापेक्षता सिद्धांत के नियम दोनों ही भविष्य के सामान्य नियमों का एक निश्चित सीमित मामला हैं। प्राथमिक क्वांटम यांत्रिकी का सिद्धांत (उदाहरण के लिए, पर्याप्त रूप से कम ऊर्जा की सीमा में - प्रति कण दस लाख इलेक्ट्रॉन वोल्ट तक - और जब उन वस्तुओं तक सीमित होता है जिनमें एक तुच्छ, मीट्रिक टोपोलॉजी होती है)। दूसरे शब्दों में, ई. सी.एच. एम. के सिद्धांत का निर्माण सिद्धांत के अनुरूपता के दृष्टिकोण से किया जाता है। ई.एच.एम. की अंतःक्रियाओं की समरूपता के गहन अध्ययन किए गए गुणों पर बड़ी उम्मीदें लगाई गई हैं। यह स्पष्ट है कि केवल इस दृष्टिकोण से। ई. सी.एच.एम. का एक एकीकृत सिद्धांत ई. सी.एच.एम. के इस विशेष सेट के अस्तित्व के तथ्य, और उनके बीच सटीक रूप से इस प्रकार की बातचीत की उपस्थिति, और पूरी तरह से रहस्यमय दोनों को समझाने में सक्षम होगा। वर्तमान दिन। समय, लेकिन अनुभवजन्य रूप से बहुत स्पष्ट रूप से बातचीत की ताकत इसकी समरूपता की डिग्री पर निर्भर करती है (इस बल में कमी के रूप में बातचीत की समरूपता की डिग्री कम हो जाती है)।

लिट.:मार्कोव एम. ए., आधुनिक समय के बारे में. परमाणुवाद का रूप (प्राथमिक कण की अवधारणा पर), "वीएफ", 1960; नंबर 3, 4; मैपशाक आर. और सुदर्शन ई., भौतिकी का परिचय ई. सीएच., ट्रांस। अंग्रेजी से, एम., 1962; दर्शन भौतिकी की समस्याएं ई. सी.एच., एम., 1863; हाइजेनबर्ग वी., भौतिकी और, ट्रांस। जर्मन से, एम., 1963; पदार्थ की प्रकृति, "भौतिक विज्ञान में प्रगति", 1965; खंड 86, सं. 4; च्यू जे., विश्लेषक। एस-मैट्रिक्स सिद्धांत, ट्रांस। अंग्रेजी से, एम., 1968।

आई. अक्चुरिन। मास्को.

दार्शनिक विश्वकोश। 5 खंडों में - एम.: सोवियत विश्वकोश. एफ. वी. कॉन्स्टेंटिनोव द्वारा संपादित. 1960-1970 .

देखें अन्य शब्दकोशों में "पदार्थ के प्राथमिक कण" क्या हैं:

परिचय। ई. इस शब्द के सटीक अर्थ में कण प्राथमिक, आगे अविघटित कण होते हैं, जिनसे, अनुमान के अनुसार, सभी पदार्थ बने होते हैं। मॉडर्न में भौतिकी शब्द "ई. एच।" आमतौर पर इसका सटीक अर्थ में उपयोग नहीं किया जाता है, लेकिन नाम के लिए कम सख्ती से उपयोग किया जाता है... ... भौतिक विश्वकोश

बड़ा विश्वकोश शब्दकोश

प्राथमिक कण भौतिक पदार्थ के सबसे छोटे कण होते हैं। प्राथमिक कणों के बारे में विचार पदार्थ की संरचना के ज्ञान के उस चरण को दर्शाते हैं जो आधुनिक विज्ञान द्वारा हासिल किया गया है। प्रतिकणों के साथ, लगभग 300 प्राथमिक... ... परमाणु ऊर्जा शर्तें

प्राथमिक कण-भौतिक पदार्थ के सबसे छोटे कण। प्राथमिक कणों के बारे में विचार पदार्थ की संरचना के ज्ञान के उस चरण को दर्शाते हैं जो आधुनिक विज्ञान द्वारा हासिल किया गया है। प्रतिकणों के साथ-साथ लगभग 300 प्राथमिक कणों की खोज की गई है। अवधि... ... तकनीकी अनुवादक मार्गदर्शिका

आधुनिक विश्वकोश

प्राथमिक कण- प्राथमिक कण, पदार्थ की संरचना (उपनाभिकीय कण) के अगले (नाभिक के बाद) स्तर पर पदार्थ के सबसे छोटे कणों का सामान्य नाम। प्राथमिक कणों में प्रोटॉन (पी), न्यूट्रॉन (एन), इलेक्ट्रॉन (ई), फोटॉन (जी), न्यूट्रिनो (एन), आदि शामिल हैं और उनके... ... सचित्र विश्वकोश शब्दकोश

परिचय। इस शब्द के सटीक अर्थ में ई. कण प्राथमिक, आगे अविभाज्य कण हैं, जिनमें से, धारणा के अनुसार, सभी पदार्थ शामिल हैं। "ई" की अवधारणा में. एच।" आधुनिक भौतिकी में मौलिक संस्थाओं का विचार अभिव्यक्ति पाता है... ... महान सोवियत विश्वकोश

भौतिक पदार्थ के सबसे छोटे ज्ञात कण। प्राथमिक कणों के बारे में विचार आधुनिक विज्ञान द्वारा प्राप्त पदार्थ की संरचना के ज्ञान की डिग्री को दर्शाते हैं। प्राथमिक कणों की एक विशिष्ट विशेषता परस्पर क्रिया करने की क्षमता है... ... विश्वकोश शब्दकोश

संकीर्ण अर्थ में, वे कण जिन्हें अन्य कणों से युक्त नहीं माना जा सकता। मॉडर्न में भौतिकी में, ई. सीएच. शब्द का प्रयोग व्यापक अर्थ में किया जाता है: तथाकथित। पदार्थ के सबसे छोटे कण, इस शर्त के अधीन कि वे परमाणु नाभिक और परमाणु नहीं हैं... ... रासायनिक विश्वकोश

भौतिक के सबसे छोटे कण मामला। ई.एच. के बारे में विचार आधुनिक समय में प्राप्त पदार्थ की संरचना के ज्ञान की डिग्री को दर्शाते हैं। विज्ञान। ई. एच. की एक विशिष्ट विशेषता पारस्परिक परिवर्तनों से गुजरने की क्षमता है; यह हमें ई.एच. पर विचार करने की अनुमति नहीं देता... ... प्राकृतिक विज्ञान। विश्वकोश शब्दकोश

पुस्तकें

ब्रह्मांड में पदार्थ की संरचना का ईथर सिद्धांत, अनातोली बेड्रिट्स्की। पुस्तक "द ईथर थ्योरी ऑफ द स्ट्रक्चर ऑफ मैटर इन द यूनिवर्स" पदार्थ के वास्तविक प्रारंभिक प्राथमिक कणों को परिभाषित करती है - मैट, जिनमें पूर्ण घनत्व होता है और सभी दिशाओं में अव्यवस्थित रूप से चलते हैं,...

यदि आपको लगता है कि हम अपने मन-उड़ाने वाले विषयों से गुमनामी में डूब गए हैं, तो हम आपको निराश करने और आपको खुश करने की जल्दबाजी करते हैं: आप गलत थे! वास्तव में, इस पूरे समय हम क्वांटम विरोधाभासों से संबंधित अजीब विषयों को प्रस्तुत करने का एक स्वीकार्य तरीका खोजने की कोशिश कर रहे हैं। हमने कई ड्राफ्ट लिखे, लेकिन वे सभी ठंडे बस्ते में डाल दिए गए। क्योंकि जब क्वांटम चुटकुलों को समझाने की बात आती है, तो हम खुद भ्रमित हो जाते हैं और स्वीकार करते हैं कि हम बहुत कुछ नहीं समझते हैं (और सामान्य तौर पर, इस मामले को बहुत कम लोग समझते हैं, जिनमें दुनिया के अच्छे वैज्ञानिक भी शामिल हैं)। अफसोस, क्वांटम दुनिया परोपकारी विश्वदृष्टि से इतनी अलग है कि अपनी गलतफहमी को स्वीकार करना और कम से कम बुनियादी बातों को समझने के लिए एक साथ प्रयास करना बिल्कुल भी शर्म की बात नहीं है।

और यद्यपि, हमेशा की तरह, हम Google से छवियों के साथ यथासंभव स्पष्ट रूप से बात करने का प्रयास करेंगे, अनुभवहीन पाठक को कुछ प्रारंभिक तैयारी की आवश्यकता होगी, इसलिए हम अनुशंसा करते हैं कि आप हमारे पिछले विषयों को देखें, विशेष रूप से क्वांटा और पदार्थ के बारे में।
विशेष रूप से मानवतावादियों और अन्य इच्छुक लोगों के लिए - क्वांटम विरोधाभास। भाग ---- पहला।

इस विषय में हम क्वांटम दुनिया के सबसे आम रहस्य - तरंग-कण द्वंद्व के बारे में बात करेंगे। जब हम कहते हैं "सबसे सामान्य", तो हमारा मतलब है कि भौतिक विज्ञानी इससे इतने थक गए हैं कि यह कोई रहस्य भी नहीं लगता। लेकिन यह सब इसलिए है क्योंकि अन्य क्वांटम विरोधाभासों को औसत दिमाग के लिए स्वीकार करना और भी कठिन है।

और ऐसा ही था. अच्छे पुराने दिनों में, 17वीं शताब्दी के मध्य में, न्यूटन और ह्यूजेंस प्रकाश के अस्तित्व के बारे में असहमत थे: न्यूटन ने बेशर्मी से घोषणा की कि प्रकाश कणों की एक धारा है, और पुराने ह्यूजेंस ने यह साबित करने की कोशिश की कि प्रकाश एक लहर है। लेकिन न्यूटन अधिक आधिकारिक थे, इसलिए प्रकाश की प्रकृति के बारे में उनके कथन को सत्य मान लिया गया और ह्यूजेंस का मज़ाक उड़ाया गया। और दो सौ वर्षों तक प्रकाश को कुछ अज्ञात कणों की एक धारा माना जाता था, जिसकी प्रकृति की उन्हें आशा थी कि वे एक दिन खोज लेंगे।

19वीं सदी की शुरुआत में, थॉमस यंग नाम के एक प्राच्यविद् ने ऑप्टिकल उपकरणों में महारत हासिल की - परिणामस्वरूप, उन्होंने एक प्रयोग किया और उसे अंजाम दिया जिसे अब यंग का प्रयोग कहा जाता है, और हर भौतिक विज्ञानी इस प्रयोग को पवित्र मानता है।

थॉमस यंग ने प्लेट में दो स्लिट के माध्यम से प्रकाश की एक किरण (एक ही रंग की, ताकि आवृत्ति लगभग समान हो) को निर्देशित किया, और इसके पीछे एक और स्क्रीन प्लेट लगा दी। और अपने साथियों को परिणाम दिखाया। यदि प्रकाश कणों की एक धारा होती, तो हमें पृष्ठभूमि में दो प्रकाश धारियाँ दिखाई देतीं।
लेकिन, दुर्भाग्य से संपूर्ण वैज्ञानिक जगत के लिए, प्लेट स्क्रीन पर गहरी और हल्की धारियों की एक श्रृंखला दिखाई दी। हस्तक्षेप नामक एक सामान्य घटना दो (या अधिक तरंगों) का एक दूसरे के ऊपर सुपरपोजिशन है।

वैसे, हस्तक्षेप के कारण ही हम तेल के दाग या साबुन के बुलबुले पर इंद्रधनुषी रंग देखते हैं।

दूसरे शब्दों में, थॉमस यंग ने प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध किया कि प्रकाश तरंगें हैं। वैज्ञानिक जगत लंबे समय तक जंग पर विश्वास नहीं करना चाहता था और एक समय उनकी इतनी आलोचना हुई कि उन्होंने तरंग सिद्धांत के अपने विचारों को भी त्याग दिया। लेकिन उनकी सहीता पर विश्वास फिर भी जीत गया और वैज्ञानिक प्रकाश को एक लहर मानने लगे। सच है, किसकी लहर - यह एक रहस्य था।
यहाँ, चित्र में, अच्छा पुराना जंग प्रयोग है।

यह अवश्य कहा जाना चाहिए कि प्रकाश की तरंग प्रकृति ने शास्त्रीय भौतिकी को बहुत अधिक प्रभावित नहीं किया। वैज्ञानिकों ने सूत्रों को फिर से लिखा और विश्वास करना शुरू कर दिया कि जल्द ही पूरी दुनिया हर चीज के लिए एक ही सार्वभौमिक सूत्र के तहत उनके चरणों में आ जाएगी।
लेकिन आप पहले ही अनुमान लगा चुके हैं कि आइंस्टीन ने, हमेशा की तरह, सब कुछ बर्बाद कर दिया। परेशानी दूसरी तरफ से शुरू हुई - सबसे पहले वैज्ञानिक थर्मल तरंगों की ऊर्जा की गणना करने में भ्रमित हो गए और क्वांटा की अवधारणा की खोज की (इसके बारे में हमारे संबंधित विषय "" में अवश्य पढ़ें)। और फिर, इन्हीं क्वांटा की मदद से, आइंस्टीन ने फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की घटना को समझाते हुए भौतिकी पर एक प्रहार किया।

संक्षेप में: फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव (जिसका एक परिणाम फिल्म एक्सपोजर है) प्रकाश द्वारा कुछ सामग्रियों की सतह से इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालना है। तकनीकी रूप से, यह खटखटाना ऐसे होता है मानो प्रकाश कोई कण हो। आइंस्टीन ने प्रकाश के एक कण को प्रकाश की मात्रा कहा और बाद में इसे एक नाम दिया गया - फोटॉन।

1920 में, प्रकाश के एंटी-वेव सिद्धांत में अद्भुत कॉम्पटन प्रभाव जोड़ा गया था: जब एक इलेक्ट्रॉन पर फोटॉनों की बमबारी होती है, तो फोटॉन ऊर्जा की हानि के साथ इलेक्ट्रॉन से उछल जाता है (हम नीले रंग में "शूट" करते हैं, लेकिन लाल वाला उड़ जाता है) बंद), दूसरे से बिलियर्ड गेंद की तरह। इसके लिए कॉम्पटन को नोबेल पुरस्कार मिला।

इस बार, भौतिक विज्ञानी प्रकाश की तरंग प्रकृति को त्यागने से सावधान थे, लेकिन इसके बजाय उन्होंने गंभीरता से सोचा। विज्ञान एक भयानक रहस्य से जूझ रहा है: प्रकाश एक तरंग है या एक कण?

किसी भी तरंग की तरह प्रकाश की भी एक आवृत्ति होती है - और इसे जांचना आसान है। हम अलग-अलग रंग देखते हैं क्योंकि प्रत्येक रंग विद्युत चुम्बकीय (प्रकाश) तरंग की एक अलग आवृत्ति है: लाल एक कम आवृत्ति है, बैंगनी एक उच्च आवृत्ति है।
लेकिन यह आश्चर्यजनक है: दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य एक परमाणु के आकार से पांच हजार गुना अधिक है - जब परमाणु इस तरंग को अवशोषित करता है तो ऐसी "चीज़" परमाणु में कैसे फिट होती है? यदि केवल फोटॉन एक परमाणु के आकार के तुलनीय कण है। क्या एक फोटॉन एक ही समय में बड़ा और छोटा दोनों होता है?

इसके अलावा, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव और कॉम्पटन प्रभाव स्पष्ट रूप से साबित करते हैं कि प्रकाश अभी भी कणों की एक धारा है: यह नहीं बताया जा सकता है कि एक लहर अंतरिक्ष में स्थानीयकृत इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा कैसे स्थानांतरित करती है - यदि प्रकाश एक लहर होती, तो कुछ इलेक्ट्रॉन बाद में बाहर निकल जाते। दूसरों की तुलना में, और इस घटना में हम फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का निरीक्षण नहीं करेंगे। लेकिन प्रवाह के मामले में, एक एकल फोटॉन एक एकल इलेक्ट्रॉन से टकराता है और, कुछ शर्तों के तहत, इसे परमाणु से बाहर निकाल देता है।

परिणामस्वरूप, यह निर्णय लिया गया: प्रकाश एक तरंग और एक कण दोनों है। या बल्कि, न तो एक और न ही दूसरा, बल्कि पदार्थ के अस्तित्व का एक नया पूर्व अज्ञात रूप: जिन घटनाओं का हम निरीक्षण करते हैं वे मामलों की वास्तविक स्थिति के केवल अनुमान या छाया हैं, यह इस बात पर निर्भर करता है कि आप क्या हो रहा है उसे कैसे देखते हैं। जब हम एक तरफ से प्रकाशित सिलेंडर की छाया को देखते हैं, तो हमें एक वृत्त दिखाई देता है, और जब दूसरी तरफ से प्रकाशित होता है, तो हमें एक आयताकार छाया दिखाई देती है। प्रकाश के कण-तरंग प्रतिनिधित्व के साथ भी ऐसा ही है।

लेकिन यहां भी सबकुछ आसान नहीं है. हम यह नहीं कह सकते कि हम प्रकाश को तरंग या कणों की धारा मानते हैं। खिड़की के बाहर देखो। अचानक, साफ धुले शीशे में भी हमें अपना ही प्रतिबिंब दिखता है, भले ही धुंधला हो। क्या चालबाजी है? यदि प्रकाश एक तरंग है, तो खिड़की में प्रतिबिंब की व्याख्या करना आसान है - जब एक तरंग किसी बाधा से परावर्तित होती है तो हम पानी पर समान प्रभाव देखते हैं। लेकिन यदि प्रकाश कणों की एक धारा है, तो प्रतिबिंब को इतनी आसानी से नहीं समझाया जा सकता है। आख़िरकार, सभी फोटॉन एक जैसे ही होते हैं। हालाँकि, यदि वे सभी समान हैं, तो खिड़की के शीशे के रूप में अवरोध का उन पर समान प्रभाव होना चाहिए। या तो वे सभी कांच से होकर गुजरते हैं, या वे सभी प्रतिबिंबित होते हैं। लेकिन कठोर वास्तविकता में, कुछ फोटॉन कांच के माध्यम से उड़ते हैं, और हम पड़ोसी घर को देखते हैं और तुरंत अपना प्रतिबिंब देखते हैं।

और एकमात्र स्पष्टीकरण जो दिमाग में आता है: फोटॉन अपने आप होते हैं। सौ प्रतिशत संभावना के साथ यह अनुमान लगाना असंभव है कि कोई विशेष फोटॉन कैसे व्यवहार करेगा - क्या यह कण के रूप में कांच से टकराएगा या तरंग के रूप में। यह क्वांटम भौतिकी का आधार है - बिना किसी कारण के सूक्ष्म स्तर पर पदार्थ का पूरी तरह से यादृच्छिक व्यवहार (और हमारी बड़ी मात्रा की दुनिया में, हम अनुभव से जानते हैं कि हर चीज का एक कारण होता है)। सिक्का उछालने के विपरीत, यह एक पूर्ण यादृच्छिक संख्या जनरेटर है।

प्रतिभाशाली आइंस्टीन, जिन्होंने फोटॉन की खोज की, अपने जीवन के अंत तक आश्वस्त रहे कि क्वांटम भौतिकी गलत थी, और उन्होंने सभी को आश्वासन दिया कि "भगवान पासा नहीं खेलते हैं।" लेकिन आधुनिक विज्ञान तेजी से इसकी पुष्टि कर रहा है कि यह खेलता है।

एक तरह से या किसी अन्य, एक दिन वैज्ञानिकों ने "तरंग या कण" बहस को समाप्त करने और 20 वीं शताब्दी की प्रौद्योगिकियों को ध्यान में रखते हुए जंग के अनुभव को पुन: पेश करने का फैसला किया। इस समय तक, उन्होंने एक समय में एक फोटॉन को शूट करना सीख लिया था (क्वांटम जेनरेटर, जिसे आबादी के बीच "लेजर" के रूप में जाना जाता है), और इसलिए यह जांचने का निर्णय लिया गया कि यदि कोई एक कण को दो स्लिट पर शूट करता है तो स्क्रीन पर क्या होगा: अंततः यह स्पष्ट हो जाएगा कि नियंत्रित प्रायोगिक परिस्थितियों में पदार्थ क्या है।

और अचानक - प्रकाश की एक एकल मात्रा (फोटॉन) ने एक हस्तक्षेप पैटर्न दिखाया, यानी, कण एक ही समय में दोनों स्लिटों से उड़ गया, फोटॉन ने स्वयं (वैज्ञानिक शब्दों में) में हस्तक्षेप किया। आइए तकनीकी बिंदु को स्पष्ट करें - वास्तव में, हस्तक्षेप चित्र एक फोटॉन द्वारा नहीं दिखाया गया था, बल्कि 10 सेकंड के अंतराल पर एक कण पर शॉट्स की एक श्रृंखला द्वारा दिखाया गया था - समय के साथ, 1801 से किसी भी सी छात्र से परिचित यंग के फ्रिंज दिखाई दिए। पर्दा डालना।

लहर के दृष्टिकोण से, यह तर्कसंगत है - लहर दरारों से गुजरती है, और अब दो नई तरंगें एक दूसरे को ओवरलैप करते हुए, संकेंद्रित वृत्तों में विचरण करती हैं।
लेकिन कणिका की दृष्टि से देखने पर पता चलता है कि फोटॉन जब स्लिट से गुजरता है तो एक ही समय में दो स्थानों पर होता है और वहां से गुजरने के बाद आपस में मिल जाता है। यह आम तौर पर सामान्य है, हुह?
यह पता चला कि यह सामान्य था. इसके अलावा, चूंकि फोटॉन एक साथ दो स्लिटों में होता है, इसका मतलब है कि यह स्लिट्स से पहले और उनके माध्यम से उड़ने के बाद हर जगह एक साथ होता है। और सामान्य तौर पर, क्वांटम भौतिकी के दृष्टिकोण से, प्रारंभ और समाप्ति के बीच जारी फोटॉन एक साथ "हर जगह और एक बार" होता है। भौतिक विज्ञानी किसी कण की ऐसी खोज को "हर जगह एक ही बार में" सुपरपोज़िशन कहते हैं - एक भयानक शब्द, जो गणितीय लाड़-प्यार करता था, अब एक भौतिक वास्तविकता बन गया है।

एक निश्चित ई. श्रोडिंगर, जो क्वांटम भौतिकी का एक प्रसिद्ध प्रतिद्वंद्वी था, ने इस समय तक कहीं न कहीं एक सूत्र खोज लिया था जो पानी जैसे पदार्थ के तरंग गुणों का वर्णन करता था। और इसके साथ थोड़ा छेड़छाड़ करने के बाद, मुझे घबराहट हुई, मैंने तथाकथित तरंग फ़ंक्शन का अनुमान लगाया। इस फ़ंक्शन ने एक निश्चित स्थान पर फोटॉन खोजने की संभावना दिखाई। ध्यान दें कि यह एक संभावना है, सटीक स्थान नहीं। और यह संभावना किसी दिए गए स्थान पर क्वांटम तरंग शिखर की ऊंचाई के वर्ग पर निर्भर करती है (यदि किसी को विवरण में रुचि है)।

हम कणों के स्थान को मापने के मुद्दों पर एक अलग अध्याय समर्पित करेंगे।

आगे की खोजों से पता चला कि द्वैतवाद वाली चीज़ें और भी बदतर और अधिक रहस्यमय हैं।
1924 में, एक निश्चित लुई डी ब्रोगली ने कहा कि प्रकाश की तरंग-कोशिका गुण हिमशैल का सिरा हैं। और सभी प्राथमिक कणों में यह समझ से बाहर की संपत्ति होती है।
अर्थात्, एक कण और एक तरंग एक ही समय में न केवल विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र (फोटॉन) के कण हैं, बल्कि इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन आदि जैसे वास्तविक कण भी हैं। हमारे चारों ओर सूक्ष्म स्तर पर सभी पदार्थ तरंगें हैं(और एक ही समय में कण)।

और कुछ साल बाद, यह प्रयोगात्मक रूप से भी पुष्टि की गई - अमेरिकियों ने कैथोड रे ट्यूबों में इलेक्ट्रॉनों को चलाया (जिन्हें आज के पुराने पाद "किनेस्कोप" के नाम से जानते हैं) - और इसलिए इलेक्ट्रॉनों के प्रतिबिंब से संबंधित टिप्पणियों ने पुष्टि की कि एक इलेक्ट्रॉन यह भी एक तरंग है (समझने में आसानी के लिए, आप कह सकते हैं कि उन्होंने इलेक्ट्रॉन के पथ में दो स्लिट वाली एक प्लेट रखी और इलेक्ट्रॉन के हस्तक्षेप को वैसे ही देखा)।

आज तक, प्रयोगों से पता चला है कि परमाणुओं में तरंग गुण भी होते हैं, और यहां तक कि कुछ विशेष प्रकार के अणु (तथाकथित "फुलरीन") स्वयं को तरंगों के रूप में प्रकट करते हैं।

पाठक का जिज्ञासु मन, जो अभी तक हमारी कहानी से स्तब्ध नहीं हुआ है, पूछेगा: यदि पदार्थ एक तरंग है, तो, उदाहरण के लिए, एक उड़ती हुई गेंद तरंग के रूप में अंतरिक्ष में क्यों नहीं फैलती है? एक जेट विमान बिल्कुल भी तरंग जैसा क्यों नहीं होता है, लेकिन जेट विमान के समान ही होता है?

डे ब्रॉगली, शैतान, ने यहां सब कुछ समझाया: हां, एक उड़ने वाली गेंद या बोइंग भी एक लहर है, लेकिन इस लहर की लंबाई जितनी कम होगी, आवेग उतना ही अधिक होगा। संवेग द्रव्यमान गुना वेग है। अर्थात् पदार्थ का द्रव्यमान जितना अधिक होगा, उसकी तरंगदैर्ध्य उतनी ही कम होगी। 150 किमी/घंटा की गति से उड़ने वाली गेंद की तरंग दैर्ध्य लगभग 0.00 मीटर होगी। इसलिए, हम यह नोटिस नहीं कर पा रहे हैं कि गेंद अंतरिक्ष में तरंग के रूप में कैसे फैली हुई है। हमारे लिए यह ठोस पदार्थ है.
एक इलेक्ट्रॉन एक बहुत ही हल्का कण है और, 6000 किमी/सेकंड की गति से उड़ने पर, इसकी ध्यान देने योग्य तरंग दैर्ध्य 0.0000000001 मीटर होगी।

वैसे, आइए तुरंत इस प्रश्न का उत्तर दें कि परमाणु नाभिक इतना "तरंग जैसा" क्यों नहीं है। यद्यपि यह परमाणु के केंद्र में स्थित है, जिसके चारों ओर इलेक्ट्रॉन पागलपन से उड़ता है और साथ ही साथ धँसा हुआ होता है, इसमें प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के द्रव्यमान के साथ-साथ उच्च-आवृत्ति दोलन (गति) के कारण एक सभ्य गति होती है। नाभिक के अंदर कणों के निरंतर आदान-प्रदान के मजबूत संपर्क के अस्तित्व के लिए (विषय पढ़ें)। इसलिए, कोर उस ठोस पदार्थ की तरह है जिससे हम परिचित हैं। जाहिरा तौर पर, इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान वाला एकमात्र कण है जिसने तरंग गुणों को स्पष्ट रूप से व्यक्त किया है, इसलिए हर कोई इसका अध्ययन खुशी से करता है।

आइए अपने कणों की ओर लौटें। तो यह पता चला: एक परमाणु के चारों ओर घूमने वाला एक इलेक्ट्रॉन एक कण और एक लहर दोनों है। अर्थात्, कण घूमता है, और साथ ही, तरंग के रूप में इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर एक निश्चित आकार के खोल का प्रतिनिधित्व करता है - इसे मानव मस्तिष्क भी कैसे समझ सकता है?

हम पहले ही ऊपर गणना कर चुके हैं कि एक उड़ने वाले इलेक्ट्रॉन की तरंगदैर्घ्य बहुत बड़ी (सूक्ष्म जगत के लिए) होती है, और एक परमाणु के नाभिक के चारों ओर फिट होने के लिए, ऐसी तरंग को बहुत बड़ी मात्रा में जगह की आवश्यकता होती है। यही वह बात है जो नाभिक की तुलना में परमाणुओं के इतने बड़े आकार की व्याख्या करती है। इलेक्ट्रॉन की तरंग दैर्ध्य परमाणु का आकार निर्धारित करती है। नाभिक और परमाणु की सतह के बीच का खाली स्थान इलेक्ट्रॉन की तरंग दैर्ध्य (और साथ ही कण) के "समायोजन" से भर जाता है। यह एक बहुत ही अपरिष्कृत और गलत व्याख्या है - कृपया हमें क्षमा करें - वास्तव में सब कुछ बहुत अधिक जटिल है, लेकिन हमारा लक्ष्य कम से कम उन लोगों को विज्ञान के ग्रेनाइट के एक टुकड़े को कुतरने की अनुमति देना है जो इस सब में रुचि रखते हैं।

आइए फिर से स्पष्ट हों!लेख पर [वाईपी में] कुछ टिप्पणियों के बाद, हमें एहसास हुआ कि इस लेख में कितना महत्वपूर्ण बिंदु गायब था। ध्यान! पदार्थ के जिस रूप का हम वर्णन करते हैं वह न तो तरंग है और न ही कण। इसमें केवल (एक साथ) तरंग के गुण और कणों के गुण होते हैं। यह नहीं कहा जा सकता कि विद्युत चुम्बकीय तरंग या इलेक्ट्रॉन तरंग समुद्री तरंगों या ध्वनि तरंगों की तरह होती है। जिन तरंगों से हम परिचित हैं वे किसी पदार्थ से भरे अंतरिक्ष में गड़बड़ी के प्रसार का प्रतिनिधित्व करती हैं।
अंतरिक्ष में गति करते समय फोटॉन, इलेक्ट्रॉन और सूक्ष्म जगत के अन्य उदाहरणों को तरंग समीकरणों द्वारा वर्णित किया जा सकता है; उनका व्यवहार केवल तरंग के समान होता है, लेकिन किसी भी स्थिति में वे तरंग नहीं होते हैं। यह पदार्थ की कणिका संरचना के समान है: एक कण का व्यवहार छोटी बिंदु गेंदों की उड़ान के समान होता है, लेकिन ये कभी भी गेंद नहीं होती हैं।
इसे समझा और स्वीकार किया जाना चाहिए, अन्यथा हमारे सभी विचार अंततः स्थूल जगत में एनालॉग्स की खोज की ओर ले जाएंगे, और इस प्रकार क्वांटम भौतिकी की समझ समाप्त हो जाएगी, और फ्रायरिज्म या चार्लटन दर्शन शुरू हो जाएगा, जैसे कि क्वांटम जादू और विचारों की भौतिकता.

जंग के आधुनिकीकरण प्रयोग के शेष भयावह निष्कर्षों और परिणामों पर हम बाद में अगले भाग में विचार करेंगे - हाइजेनबर्ग की अनिश्चितता, श्रोडिंगर की बिल्ली, पाउली अपवर्जन सिद्धांत और क्वांटम उलझाव धैर्यवान और विचारशील पाठक की प्रतीक्षा कर रहे हैं जो हमारे लेखों को एक से अधिक बार पढ़ेंगे और खंगालेंगे। अतिरिक्त जानकारी की तलाश में इंटरनेट के माध्यम से।

ध्यान देने के लिए आप सभी का धन्यवाद। सभी को अनिद्रा या संज्ञानात्मक दुःस्वप्न की शुभकामनाएँ!

एनबी: हम आपको परिश्रमपूर्वक याद दिलाते हैं कि सभी छवियां Google से ली गई हैं (छवियों द्वारा खोजें) - लेखकत्व वहां निर्धारित किया जाता है।
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