ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತ

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರವು ಅತ್ಯಂತ ಮೂಲಭೂತ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ವಸ್ತುವಿನ ಸಂಶೋಧನೆಯೊಂದಿಗೆ ವ್ಯವಹರಿಸುವ ಕ್ಷೇತ್ರವಾಗಿದೆ. ಇದು ಬ್ರಹ್ಮಾಂಡದ ಅತ್ಯಂತ ಬಿಲ್ಡಿಂಗ್ ಬ್ಲಾಕ್ಸ್‌ಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ನಡವಳಿಕೆಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು, ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು, ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊಗಳು ಮುಂತಾದ ಉಪಪರಮಾಣು ಕಣಗಳನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸುತ್ತದೆ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ನಮ್ಮ ಸುತ್ತಲೂ ಇವೆ, ಪ್ರತಿ ಪ್ರಮಾಣದ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತವೆ.

 

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತ ಎಂದರೇನು?

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವು ಉಪಪರಮಾಣು ವಿದ್ಯಮಾನಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸುವ ಅಡಿಪಾಯದ ಸಿದ್ಧಾಂತವಾಗಿದೆ. ಸಿದ್ಧಾಂತವು ಮೂಲಭೂತವಾಗಿ ಪರಮಾಣು ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯ ಸ್ವರೂಪ ಮತ್ತು ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. 

ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಭೌತಿಕ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳನ್ನು ಮ್ಯಾಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಕ್ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವು ವಿಷಯಗಳನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಉಪಪರಮಾಣು ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುವ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಾಪೇಕ್ಷತೆಯ ಜೊತೆಗೆ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ವಿಶಾಲ ಮತ್ತು ಪ್ರಮುಖ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಾಗಿವೆ, ಇದು ಜಗತ್ತನ್ನು ನೋಡುವ ಹೊಸ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. 

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ

1900 ರ ದಶಕದ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ, ಮ್ಯಾಕ್ಸ್ ಪ್ಲ್ಯಾಂಕ್ ಎಂಬ ಜರ್ಮನ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞನು ತನ್ನ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಊಹೆಯನ್ನು ಹೇಳಿದನು, ಅಲ್ಲಿ ಅವರು ಹೊಳೆಯುವ ದೇಹದಿಂದ ವಿಕಿರಣವು ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಿದಾಗ ಅದರ ಛಾಯೆಗಳನ್ನು ಕೆಂಪು ಬಣ್ಣದಿಂದ ಕಿತ್ತಳೆ ಬಣ್ಣಕ್ಕೆ ನೀಲಿ ಬಣ್ಣಕ್ಕೆ ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ವಿವರಿಸಿದರು. ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಕಪ್ಪು ದೇಹದ ವಿಕಿರಣ ಎಂದೂ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ.

ಅವರ ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಸ್ಥಿರವಾದ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಅಲೆಗಳ ಬದಲಿಗೆ ಮ್ಯಾಟರ್ನಂತೆಯೇ ಏಕವಚನ ಘಟಕಗಳಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯು ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿದೆ ಎಂದು ಅವರು ಕಂಡುಕೊಂಡರು. ಈ ಊಹೆಯೊಂದಿಗೆ, ಶಕ್ತಿಯು ಪರಿಮಾಣಾತ್ಮಕವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸ್ಪಷ್ಟಪಡಿಸಲಾಯಿತು. ಈ ಘಟಕಗಳ ಆವಿಷ್ಕಾರವು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಊಹೆಯ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಊಹೆಯಾಗಿದೆ.

• ನಂತರ, ಪ್ಲ್ಯಾಂಕ್ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಘಟಕಗಳನ್ನು ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಲು ಆಕೃತಿಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸಿದರು. ಅವರು ಅದನ್ನು ಕ್ವಾಂಟಾ ಎಂದು ಕರೆದರು. ಇದರೊಂದಿಗೆ, ಅವರು ಸಂಶೋಧನೆಗಳ ಬಗ್ಗೆ ತನ್ನ ಊಹೆಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಗಟ್ಟಿಗೊಳಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು. ಪ್ಲಾಂಕ್ 1918 ರಲ್ಲಿ ತಮ್ಮ ಊಹೆಗಾಗಿ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿಯನ್ನು ಗೆದ್ದರು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಮೂವತ್ತು ವರ್ಷಗಳ ಕಾಲಾವಧಿಯಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ಸಂಶೋಧಕರ ಪ್ರಗತಿಗಳು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಊಹೆಯ ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ಗ್ರಹಿಕೆಗೆ ಸೇರಿಸಿದವು.
• 1905 ರಲ್ಲಿ, ಆಲ್ಬರ್ಟ್ ಐನ್‌ಸ್ಟೈನ್ ಅವರು ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಶಕ್ತಿಯ ಹೊರತಾಗಿ ಇದೇ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಮಾಣೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ಹೇಳುವ ಮೂಲಕ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ತೆಗೆದುಕೊಂಡರು. ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಅವರು ಊಹೆಯನ್ನು ಸಹ ಬಳಸಿದರು .
• 1924 ರಲ್ಲಿ ಫ್ರೆಂಚ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಲೂಯಿಸ್ ಡಿ ಬ್ರೋಗ್ಲೀ ಕೂಡ ವಸ್ತು ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯ ನಡವಳಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಪ್ರಮುಖ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿಲ್ಲ ಎಂದು ಸೂಚಿಸಿದರು. ಉಪಪರಮಾಣು ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ, ಎರಡೂ ಅಲೆಗಳು ಅಥವಾ ಕಣಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು. ಈ ಊಹೆಯನ್ನು ತರಂಗ-ಕಣ ದ್ವಂದ್ವತೆಯ ತತ್ವ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ .
• ಅಂತೆಯೇ, 1926 ರಲ್ಲಿ, ಎರ್ವಿನ್ ಶ್ರೋಡಿಂಗರ್ ಎಂಬ ಆಸ್ಟ್ರಿಯನ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞನು ಕಣಗಳ ತರಂಗ ಕಾರ್ಯಗಳಿಗಾಗಿ ಭಾಗಶಃ ಭೇದಾತ್ಮಕ ಸಮೀಕರಣದೊಂದಿಗೆ ಬಂದನು. ಅವನ ಸಮೀಕರಣವು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಮಯ ವಿಕಾಸವನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ.
• ಮುಂದೆ, ವರ್ಷಗಳು ಮುಂದುವರೆದಂತೆ, 1927 ರಲ್ಲಿ, ವರ್ನರ್ ಹೈಸೆನ್‌ಬರ್ಗ್ ಎರಡು ಅನುಗುಣವಾದ ಗುಣಗಳ ನಿಖರವಾದ, ಏಕಕಾಲಿಕ ಅಂದಾಜು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಉಪಪರಮಾಣು ಅಣುವಿನ ಸ್ಥಾನ ಮತ್ತು ಬಲವನ್ನು ಯೋಚಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ಸೂಚಿಸಿದರು. ಇದು ಹೈಸೆನ್‌ಬರ್ಗ್ ಅನಿಶ್ಚಿತತೆಯ ತತ್ವದ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು .

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಪ್ರಭಾವ ಮತ್ತು ಅನ್ವಯಗಳು

ಹಿಂದಿನ ಶತಮಾನದಲ್ಲಿ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಸ್ಥಾಪನೆಯ ನಂತರ, ಅನೇಕ ಸಂಶೋಧಕರು ಕೆಲಸ ಮಾಡಿದ್ದಾರೆ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಊಹೆಯ ಹೊಸ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಕೆಲವು ಜನಪ್ರಿಯವಾದವುಗಳಲ್ಲಿ ನೀಲ್ ಬೋರ್ ಅವರ ಕೋಪನ್ ಹ್ಯಾಗನ್ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ ಮತ್ತು ಬಹು-ಜಗತ್ತುಗಳು ಅಥವಾ ಬಹು-ಪದ್ಯ ಸಿದ್ಧಾಂತ ಸೇರಿವೆ. ಮೂವತ್ತು ವರ್ಷಗಳ ಅಥವಾ ಅದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅವಧಿಯಲ್ಲಿ, ಸಿದ್ಧಾಂತದ ವಿಭಿನ್ನ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಗಳೂ ಇವೆ.

ಯಾವುದೇ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಇಂದು, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ತತ್ವಗಳನ್ನು ಅನೇಕ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್, ಬ್ರಹ್ಮಾಂಡದ ವಿವಿಧ ಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳು, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು, ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌ಗಳು, ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಇತರವುಗಳಂತಹ ಉಪಪರಮಾಣು ಕಣಗಳ ವೈಯಕ್ತಿಕ ನಡವಳಿಕೆಗಳನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. 

ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಹೊರತಾಗಿ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿಯೂ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಅದರ ಅನ್ವಯವನ್ನು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕೆಮಿಸ್ಟ್ರಿ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ರಾಸಾಯನಿಕ ಬಂಧದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಪರಿಮಾಣಾತ್ಮಕ ಒಳನೋಟವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆಧುನಿಕ ಕಂಪ್ಯೂಟೇಶನಲ್ ಕೆಮಿಸ್ಟ್ರಿಯಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಆಧರಿಸಿವೆ.

ಹೆಚ್ಚು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಧುನಿಕ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಪರಿಣಾಮಗಳು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿವೆ.

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಇತರ ಕೆಲವು ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು ಕಂಡುಬರುತ್ತವೆ

• ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ಸ್
• ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್
• ಬೆಳಕು-ಹೊರಸೂಸುವ ಡಯೋಡ್ಗಳು
• ಸೂಪರ್ ಕಂಡಕ್ಟಿಂಗ್ ಆಯಸ್ಕಾಂತಗಳು
• ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಆಂಪ್ಲಿಫೈಯರ್ಗಳು ಮತ್ತು ಲೇಸರ್ಗಳು
• ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳು
• ಅರೆವಾಹಕಗಳು
• ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ರೆಸೋನೆನ್ಸ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್
• ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕ

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಬಗ್ಗೆ ಪದೇ ಪದೇ ಕೇಳಲಾಗುವ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು

Q1

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಿ.

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವು ವಿಕಿರಣ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸೀಮಿತ ಕ್ವಾಂಟಾ ಆಗಿ ವಿಭಜಿಸುವ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಸಿದ್ಧಾಂತವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಪರಮಾಣು ಅಥವಾ ಆಣ್ವಿಕ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿ ವರ್ಗಾವಣೆ ಅಥವಾ ರೂಪಾಂತರದ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ವಿವಿಧ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

Q2

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದವರು ಯಾರು?

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಸ್ಥಾಪಕ ಪಿತಾಮಹ ಮ್ಯಾಕ್ಸ್ ಪ್ಲ್ಯಾಂಕ್. ಕ್ವಾಂಟಾದಲ್ಲಿನ ಅವರ ಕೆಲಸಕ್ಕಾಗಿ ಅವರು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿಯನ್ನು ಪಡೆದರು. ಆಲ್ಬರ್ಟ್ ಐನ್‌ಸ್ಟೈನ್ ಅವರು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಪ್ರವರ್ತಕರಲ್ಲಿ ಒಬ್ಬರೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದ್ದಾರೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಅವರು ತಮ್ಮ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿಣಾಮದ ಸಿದ್ಧಾಂತದಲ್ಲಿ ಬೆಳಕನ್ನು (ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು) ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ಯಾಕೆಟ್‌ಗಳಾಗಿ (ಕ್ವಾಂಟಾ) ವಿವರಿಸಿದರು, ಇದಕ್ಕಾಗಿ ಅವರು 1921 ರಲ್ಲಿ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿಯನ್ನು ಗೆದ್ದರು.

Q3

ಹೈಸೆನ್‌ಬರ್ಗ್‌ನ ಅನಿಶ್ಚಿತತೆಯ ತತ್ವವನ್ನು ವಿವರಿಸಿ.

ಹೈಸೆನ್‌ಬರ್ಗ್‌ನ ಅನಿಶ್ಚಿತತೆಯ ತತ್ವವು ಫೋಟಾನ್ ಅಥವಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ನಂತಹ ಕಣದ ಸ್ಥಾನ ಮತ್ತು ವೇಗ ಎರಡನ್ನೂ ಪರಿಪೂರ್ಣ ನಿಖರತೆಯೊಂದಿಗೆ ತಿಳಿಯುವುದು ಅಸಾಧ್ಯವೆಂದು ಹೇಳುತ್ತದೆ; ಕಣದ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ನಾವು ಹೆಚ್ಚು ಉಗುರು ಮಾಡುತ್ತೇವೆ, ಅದರ ವೇಗದ ಬಗ್ಗೆ ನಮಗೆ ಕಡಿಮೆ ತಿಳಿದಿದೆ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಯಾಗಿ. ಈ ತತ್ವವನ್ನು 1927 ರಲ್ಲಿ ಜರ್ಮನ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ವರ್ನರ್ ಹೈಸೆನ್ಬರ್ಗ್ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು.