आज हम "पराबैंगनी तबाही" जैसी अवधारणा के सार के बारे में बात करेंगे: यह विरोधाभास क्यों दिखाई दिया और क्या इसे हल करने के तरीके हैं।
शास्त्रीय भौतिकी
क्वांटम के आगमन से पहले, प्राकृतिक विज्ञान की दुनिया में शास्त्रीय भौतिकी का बोलबाला था। बेशक, गणित को हमेशा मुख्य माना गया है। हालांकि, बीजगणित और ज्यामिति को अक्सर अनुप्रयुक्त विज्ञान के रूप में उपयोग किया जाता है। शास्त्रीय भौतिकी इस बात की पड़ताल करती है कि गर्म, विस्तारित और हिट होने पर शरीर कैसे व्यवहार करता है। यह गतिज से आंतरिक में ऊर्जा के परिवर्तन का वर्णन करता है, कार्य और शक्ति जैसी अवधारणाओं के बारे में बात करता है। यह इस क्षेत्र में है कि भौतिकी में पराबैंगनी आपदा कैसे उत्पन्न हुई, इस सवाल का जवाब।
किसी समय, इन सभी घटनाओं का इतनी अच्छी तरह से अध्ययन किया गया था कि ऐसा लगता था कि खोजने के लिए और कुछ नहीं था! यह इस बिंदु पर पहुंच गया कि प्रतिभाशाली युवाओं को गणितज्ञों या जीवविज्ञानी के पास जाने की सलाह दी गई, क्योंकि विज्ञान के इन क्षेत्रों में ही सफलता संभव है। लेकिन पराबैंगनी तबाही और सिद्धांत के साथ अभ्यास के सामंजस्य ने ऐसे विचारों की भ्रांति साबित कर दी।
ऊष्मीय विकिरण
शास्त्रीय भौतिकी और विरोधाभासों से वंचित नहीं रहे।उदाहरण के लिए, थर्मल विकिरण विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का क्वांटा है जो गर्म निकायों में उत्पन्न होता है। आंतरिक ऊर्जा प्रकाश में बदल जाती है। शास्त्रीय भौतिकी के अनुसार, एक गर्म शरीर का विकिरण एक निरंतर स्पेक्ट्रम है, और इसकी अधिकतम तापमान पर निर्भर करता है: थर्मामीटर जितना कम होगा, "रेडर" सबसे तीव्र प्रकाश होगा। अब हम सीधे संपर्क करेंगे जिसे पराबैंगनी तबाही कहा जाता है।
टर्मिनेटर और थर्मल विकिरण
ऊष्मीय विकिरण का एक उदाहरण गर्म और पिघला हुआ धातु है। टर्मिनेटर फिल्मों में अक्सर औद्योगिक सुविधाएं होती हैं। महाकाव्य के सबसे मार्मिक दूसरे भाग में, लोहे की मशीन गड़गड़ाहट वाले कच्चे लोहे के स्नान में डूब जाती है। और यह झील लाल है। तो, यह छाया एक निश्चित तापमान के साथ कच्चा लोहा के अधिकतम विकिरण से मेल खाती है। इसका मतलब यह है कि ऐसा मान सबसे अधिक संभव नहीं है, क्योंकि लाल फोटॉन में सबसे छोटी तरंग दैर्ध्य होती है। यह याद रखने योग्य है: तरल धातु अवरक्त, और दृश्य में, और पराबैंगनी क्षेत्र में ऊर्जा विकीर्ण करती है। लाल के अलावा केवल बहुत कम फोटॉन हैं।
परफेक्ट ब्लैक बॉडी
एक गर्म पदार्थ के विकिरण की वर्णक्रमीय शक्ति घनत्व प्राप्त करने के लिए, ब्लैक बॉडी सन्निकटन का उपयोग किया जाता है। शब्द डरावना लगता है, लेकिन वास्तव में यह भौतिकी में बहुत उपयोगी है और वास्तविकता में इतना दुर्लभ नहीं है। तो, एक पूरी तरह से काला शरीर एक ऐसी वस्तु है जो उन वस्तुओं को "मुक्त" नहीं करती है जो उस पर गिर गई हैं।फोटॉन इसके अलावा, इसका रंग (स्पेक्ट्रम) तापमान पर निर्भर करता है। पूरी तरह से काले शरीर का एक मोटा सन्निकटन एक घन होगा, जिसके एक तरफ पूरी आकृति के क्षेत्रफल के दस प्रतिशत से भी कम का छेद होता है। उदाहरण: साधारण ऊंची इमारतों के अपार्टमेंट में खिड़कियां। इसलिए वे काले दिखाई देते हैं।
रेले-जीन्स
यह सूत्र केवल शास्त्रीय भौतिकी के लिए उपलब्ध आंकड़ों के आधार पर, एक काले शरीर के विकिरण का वर्णन करता है:
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u(ω, T)=kTω2/π2c3, जहां
u केवल ऊर्जा चमक का वर्णक्रमीय घनत्व है, ω विकिरण आवृत्ति है, kT कंपन ऊर्जा है।
यदि तरंगदैर्घ्य बड़े हैं, तो मान प्रशंसनीय हैं और प्रयोग से अच्छी तरह सहमत हैं। लेकिन जैसे ही हम दृश्य विकिरण की रेखा को पार करते हैं और विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम के पराबैंगनी क्षेत्र में प्रवेश करते हैं, ऊर्जा अविश्वसनीय मूल्यों तक पहुंच जाती है। इसके अलावा, शून्य से अनंत तक आवृत्ति पर सूत्र को एकीकृत करते समय, एक अनंत मान प्राप्त होता है! यह तथ्य पराबैंगनी तबाही के सार को प्रकट करता है: यदि किसी शरीर को पर्याप्त रूप से गर्म किया जाता है, तो उसकी ऊर्जा ब्रह्मांड को नष्ट करने के लिए पर्याप्त होगी।
प्लैंक और उसका क्वांटम
कई वैज्ञानिकों ने इस विरोधाभास को दूर करने की कोशिश की है। एक सफलता ने विज्ञान को गतिरोध से बाहर निकाला, अज्ञात में लगभग एक सहज कदम। प्लैंक की परिकल्पना ने पराबैंगनी तबाही के विरोधाभास को दूर करने में मदद की। ब्लैक बॉडी विकिरण के आवृत्ति वितरण के लिए प्लैंक के सूत्र में अवधारणा शामिल थी"क्वांटम"। वैज्ञानिक ने स्वयं इसे आसपास की दुनिया पर प्रणाली की एक बहुत छोटी एकल क्रिया के रूप में परिभाषित किया। अब एक क्वांटम कुछ भौतिक राशियों का सबसे छोटा अविभाज्य भाग है।
क्वांटा कई रूपों में आते हैं:
- विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र (इंद्रधनुष सहित फोटॉन);
- वेक्टर क्षेत्र (ग्लूऑन मजबूत अंतःक्रिया के अस्तित्व को निर्धारित करता है);
- गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र (गुरुत्वाकर्षण अभी भी एक विशुद्ध रूप से काल्पनिक कण है, जो गणना में है, लेकिन यह अभी तक प्रयोगात्मक रूप से नहीं मिला है);
- हिग्स फील्ड्स (हिग्स बोसोन को प्रायोगिक तौर पर लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में बहुत पहले नहीं खोजा गया था, और यहां तक कि विज्ञान से बहुत दूर लोग भी इसकी खोज से खुश थे);
- एक ठोस पिंड (फोनन) की जाली के परमाणुओं की समकालिक गति।
श्रोडिंगर की बिल्ली और मैक्सवेल का दानव
क्वांटम की खोज के बहुत महत्वपूर्ण परिणाम हुए: भौतिकी की एक मौलिक रूप से नई शाखा बनाई गई। क्वांटम यांत्रिकी, प्रकाशिकी, क्षेत्र सिद्धांत ने वैज्ञानिक खोजों का विस्फोट किया। प्रख्यात वैज्ञानिकों ने कानूनों की खोज की या उन्हें फिर से लिखा। प्राथमिक कणों की प्रणालियों के परिमाणीकरण के तथ्य ने यह समझाने में मदद की कि मैक्सवेल दानव क्यों मौजूद नहीं हो सकता (वास्तव में, तीन स्पष्टीकरण प्रस्तावित किए गए हैं)। हालाँकि, मैक्स प्लैंक ने स्वयं अपनी खोज की मौलिक प्रकृति को बहुत लंबे समय तक स्वीकार नहीं किया था। उनका मानना था कि एक निश्चित विचार व्यक्त करने के लिए क्वांटम एक सुविधाजनक गणितीय तरीका है, लेकिन अब और नहीं। इसके अलावा, वैज्ञानिक नए भौतिकविदों के स्कूल में हँसे। इसलिए, एम। प्लैंक एक अघुलनशील के साथ आया, जैसा कि उसे लग रहा था, विरोधाभासश्रोडिंगर की बिल्ली के बारे में। बेचारा जानवर एक ही समय में जीवित और मृत दोनों था, जिसकी कल्पना करना असंभव है। लेकिन इस तरह के कार्य की भी क्वांटम भौतिकी के ढांचे के भीतर एक स्पष्ट व्याख्या है, और अपेक्षाकृत युवा विज्ञान पहले से ही पूरे ग्रह में शक्ति और मुख्य के साथ आगे बढ़ रहा है।
