પહેલાં મરઘી આવી કે ઈંડું? ક્વૉન્ટમ ફિઝિક્સે આપ્યો જવાબ

પહેલાં મરઘી કે ઈંડું?

'પહેલાં ઈંડું આવ્યું કે મરઘી?' પ્રાચીનકાળમાં ગ્રીક વિચારકોમાં આ અંગે ચર્ચા થઈ હતી અને તેમાં કોઈ એક અભિપ્રાય પર સૌકોઈ સહમત થયા ન હતા.

સદીઓથી વૈજ્ઞાનિકો તથા દર્શનશાસ્ત્રીઓને આ સવાલ સતાવતો રહ્યો છે, ત્યારે આપ શું માનો છો?

જો તમે કહેશો કે મરધી, તો એ જ સવાલ ફરી તમને પૂછાશે, 'તો પછી મરઘી ક્યાંથી આવી? તે પણ કોઈ ઈંડાંમાંથી જ નીકળી હશે.'

જો તમે ઈંડું કહેશો, તો સવાલ પૂછાશે, 'તો પછી ઈંડું ક્યાંથી આવ્યું? તે પણ કોઈ મરઘીએ જ આપ્યું હશે.'

તમે આ વાંચ્યું કે નહીં?

વૈજ્ઞાનિકોનો દાવો છે કે આ સવાલનો જવાબ ક્વૉન્ટમ ફિઝિક્સમાં છે.

ઑસ્ટ્રેલિયાની ક્વિન્સલૅન્ડ યુનિવર્સિટીના વૈજ્ઞાનિકો તથા ફ્રાન્સની એનઈઈએલ સંસ્થાના કહેવા પ્રમાણે, તેમણે આ સવાલનો જવાબ મેળવી લીધો છે.

વૈજ્ઞાનિકોનો દાવો છે કે ઈંડું તથા મરઘી બંને જ પહેલાં આવ્યાં છે.

ક્વિન્સલૅન્ડ યુનિવર્સિટીમાં એઆરસી સેન્ટર ઑફ એક્સલન્સ ફૉર ક્વૉન્ટમ એંજિનિયરિંગ સિસ્ટમના ભૌતિક વિજ્ઞાની જૈકી રોમેરોના કહેવા પ્રમાણે, "ક્વૉન્ટમ મિકેનિક્સનો મતલબ એ છે કે તે કોઈ નિયમિત ક્રમ વિના પણ થઈ શકે છે."

રોમેરો કહે છે, "રોજિંદી દિનચર્યામાં આવા અનેક દાખલા મળી જશે, જેમ કે તમે અમુક અંતર બસ મારફત તો બાકીનું અંતર ટ્રેન વડે કાપો છો.

રોમેરો ઉમેરે છે કે આપણી શોધમાં બંને બાબતો પહેલાં ઘટી શકે છે, જેને 'અનિશ્ચિતતા માટે કારણભૂત ક્રમ' તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, જેને આપણે રોજબરોજનાં કાર્યોમાં નથી જોઈ શકતાં.''

વૈજ્ઞાનિકોએ શું કર્યું?

પ્રયોગશાળામાં આ પ્રભાવને ચકાસવા માટે સંશોધકોએ ફૉનોનિક ક્વૉન્ટમ સ્વીચ નામની ગોઠવણ (કન્ફિગુરેશન)નો ઉપયોગ કર્યો.

રોમેરો કહે છે, "ક્વૉન્ટમ સ્વીચમાં બે ઘટનાઓનો ક્રમ જેના પર આધાર રાખે છે તેને કંટ્રોલ કહે છે.

"કમ્પ્યૂટરની બીટ્સ તેનું ઉદાહરણ છે, જેની વૅલ્યૂ (માન) 0 કે 1 હોય છે. અમારા પ્રયોગ મુજબ જો કંટ્રોલ વૅલ્યૂ 0 હોય તો તે ' B ' થી પહેલાં ' A ' છે અને જો કંટ્રોલ વૅલ્યૂ એક હોય તો તે 'A'થી પૂર્વે 'B' હશે.

"ક્વૉન્ટમ ફિઝિક્સમાં અમારી પાસે સુપરપોઝિશન (એકની ઉપર બીજી ચીજને ગોઠવવાની પ્રક્રિયા)માં બિટ્સ હોઈ શકે છે. જેનો મતલબ એ છે કે તેની વૅલ્યૂ એક જ સમયે '0' અને '1' છે.

આ સ્થિતિમાં આપણે એમ કહી શકીએ કે બિટ્સની વૅલ્યૂ અપરિભાષિત છે."

"અને કંટ્રોલની વૅલ્યૂ (માન)ને કારણે જે ક્રમ (ઑર્ડર) નક્કી કરે છે, તેના માટે એમ કહી શકાય કે 'A' તથા 'B' ઘટનાઓ વચ્ચે અપરિભાષિત ક્રમ છે."

સામાન્ય રીતે 'B' થી પહેલાં 'A' અથવા તો 'A'થી પહેલાં 'B' હોય, આ 'બંનેમાંથી કોઈ એક' જ સત્ય હોઈ શકે છે.

પરંતુ ક્વૉન્ટમ ફિઝિક્સ અલગ છે. "પરંતુ, જ્યારે આ બંને અભિવ્યક્તિઓ સત્ય હોય ત્યારે જે સ્થિતિ ઊભી થાય છે તેને આપણે અપરિભાષિત અસ્થિર ક્રમ કહીએ છીએ."

ફોટૉન્સની ભૂમિકા

શોધનું રૂપાંતરણ પ્રકાશના કણ કે ફોટૉનના આકારમાં ફેરફાર દર્શાવે છે. (જેમ કે, ડોનટ કે ફૂલનો આકાર)

રોમેરોએ બીબીસીને જણાવ્યું, "આ બદલાવ પ્રકાશના ધ્રુવીકરણ (ઑપ્ટિકલ પૉલારાઇઝેશન)ના ગુણ પર આધાર રાખે છે."

આ શોધમાં 'A' તથા 'B' ફોટોનમાં પરિવર્તિત થઈ જાય છે અને જે ક્રમમાં આ પરિવર્તન થાય છે, તેની અસર પ્રકાશીય ધ્રુવીકરણને નિયંત્રિત કરે છે.

આકારમાં પરિવર્તનની અનેક શક્યતાઓ હોય છે, પરંતુ આ રૂપાંતરણ તથા ધ્રુવીકરણના વિકલ્પની પરસ્પપરના સંબંધોમાં એક મર્યાદા હોય છે.

શોધ દરમિયાન અમે એ મર્યાદાઓ તોડી અને પછી એ નિષ્કર્ષ પર પહોંચ્યા કે 'A' તથા 'B'ની વચ્ચે એક અનિશ્ચિત ક્રમ છે. શોધનું રૂપાંતરણ પ્રકાશના કણ કે ફોટૉનના આકારમાં ફેરફાર દર્શાવે છે. (જેમ કે, ડોનટ કે ફૂલનો આકાર)

વધી શકે છે કમ્પ્યૂટરની સ્પીડ

આ શોધ એક સિદ્ધાંતનું પ્રમાણ છે, પરંતુ વ્યાપક સ્તરે તેનો ઉપયોગ થઈ શકે તેમ છે, જેમ કે કમ્પ્યૂટરને વધુ સક્ષમ બનાવવા કે સંચાર પ્રણાલિમાં સુધાર કરવો.

રોમેરોએ કહ્યું, "વેયેનામાં એક શોધ થઈ છે. જેના આધારે એવું ફલિત થયું છે કે સમાન પ્રકારની ગણનામાં આ પ્રકારે અનિશ્ચિત ક્રમના કેટલાક લાભ છે."

"વાસ્તવમાં સામાન્ય રીતે કોઈ પણ ગણનામાં અનિવાર્યપણે બે કણ (દાખલા તરીકે, A,B) હોય છે, પરંતુ ક્વૉન્ટમ સ્વીચની સાથે માત્ર એક જ કણ દ્વારા તે કરી શકાય છે."

અન્ય એક લાભથી રોમેરો ખૂબ જ ઉત્સાહિત છે. એ છે જુલિયો કિરિબેલાનો સિદ્ધાંત. એમાં દર્શાવાયું છે કે ક્વૉન્ટમ સ્વીચની મદદથી અનેક ઇન્ટરફેસવાળી ચેનલમાં સંચાર શક્ય છે.

દાખલા તરીકે ટેલિફોન લાઇનમાં થતાં ન્યૂસન્સને કારણે સાંભળનાર પૂર્ણપણે ભ્રમિત થઈ શકે છે.

રોમેરો તથા તેમના સાથીઓએ તેમની શોધને સમજાવવા માટે 'ઈંડાં અને મરઘી'ના વિરોધાભાસનો ઉપયોગ કર્યો.

મારા ચાર વર્ષીય દીકરાને લાગે છે કે જ્યારે તે ઊંઘે છે, ત્યારે સૂર્ય ઊગે છે. તો એક નિશ્ચિત રીતે તમે એ કહી શકો કે 'કાર્ય અને કારણ'ને જોડવાની એક રીત છે.

'ઈંડાં અને મરઘી' વાસ્તવમાં આપવામાં આવતી એક ઉપમા છે. અનેક વખત પૂછવામાં આવતા પ્રશ્ન 'પહેલાં કોણ?'ની અજમાઇશ કરી કે પહેલાં શું થાય છે. નિશ્ચિતપણે બંને ઘટનાઓ પહેલાં થાય છે.

સોસાયટી ઑફ અમેરિકન ફિઝિક્સની મૅગેઝિન 'ફિઝિકલ રિવ્યૂ જર્નલ - અમેરિકન ફિઝિકલ સોસાયટી'માં આ શોધ પ્રકાશિત કરવામાં આવી.

તમે અમને ફેસબુક, ઇન્સ્ટાગ્રામ, યુટ્યૂબ અને ટ્વિટર પર ફોલો કરી શકો છો