প্রসন্ন দ্বীপদেশে হাইজেনবার্গ

১৯২৫ সালের মে মাস। জার্মানিতে তখন গ্রীষ্মকাল চলছে। প্রকৃতিতে রংবেরঙের নানা ফুলের সমাহার। চোখধাঁধানো সৌন্দর্য চারদিকে। সুগন্ধি বাতাসে নেচে বেড়াচ্ছে মধুলোভী মৌমাছির দল।

কথায় বলে, কারও পৌষ মাস, কারও সর্বনাশ। ফুলের হাসি সর্বনাশ ডেকে আনল ওয়ার্নার হাইজেনবার্গের জন্য। অতি সূক্ষ্ম পরাগরেণুতে মারাত্মকভাবে আক্রান্ত হলেন তিনি। এ অ্যালার্জির নাম হে ফিভার। ডাক্তারি ভাষায়, অ্যালার্জি রাইনাইটিস। তাঁর চোখ ভীষণ জ্বলতে লাগল। মুখ ফুলে ঢোল, জবা ফুলের মতো রক্তবর্ণ হয়ে গেল। ভয়াবহ চেহারা। নাক বন্ধ। আর অনবরত হ্যাঁচ্চো, হ্যাঁচ্চো। নাক-চোখের জলে একাকার। সারাক্ষণ তীব্র মাথাব্যথাও। জ্বরগ্রস্ত হাইজেনবার্গের তখন প্রায় পাগলপারা অবস্থা।

জার্মান এই পদার্থবিদের বয়স তখন সবে ২৩। তখনো বিজ্ঞানী হিসেবে নাম করেননি। তবে তিনি যে জিনিয়াস, তার আঁচ পেতে শুরু করেছেন তাঁর শিক্ষক ও সহশিক্ষার্থীরা। সদ্য নোবেলজয়ী ডেনিশ বিজ্ঞানী নীলস বোরের সেরা ছাত্রদের একজন এই হাইজেনবার্গ। কোপেনহেগেনে বোরের গড়ে তোলা স্বপ্নের শিক্ষাপ্রতিষ্ঠানে কয়েক বছর কাটিয়ে কিছুদিন আগে দেশে ফিরেছেন। যোগ দিয়েছেন গটিঙ্গেন বিশ্ববিদ্যালয়ে। মাথায় তখন বোরের ছুড়ে দেওয়া একটা সমস্যা ঘুরপাক খাচ্ছে। সমস্যাটা বস্তুর ক্ষুদ্র জগৎ পরমাণু তথা ইলেকট্রনসংক্রান্ত। সেকালে আরও অনেক বিজ্ঞানী সমস্যাটি নিয়ে হিমশিম খাচ্ছিলেন।

সমস্যার সূত্রপাত ১৯১৩ সালের দিকে। সে বছর পরমাণুর নতুন এক তত্ত্ব দেন নীলস বোর। সে জন্য ম্যাক্স প্ল্যাঙ্কের আবিষ্কৃত কোয়ান্টাম তত্ত্ব ব্যবহার করলেন। সেটি পুরোনো কিছু সমস্যার সমাধান দিল বটে, কিন্তু একই সঙ্গে নতুন কিছু জটও পাকিয়ে তুলল। বোরের পরমাণুতত্ত্বের সারকথা হলো—পরমাণুর নিউক্লিয়াসের চারপাশে ইলেকট্রনের প্রতিটি বৃত্তাকার কক্ষপথের শক্তি নির্দিষ্ট। শুধু তা–ই নয়, ইলেকট্রনের অনুমোদিত কক্ষপথগুলো নির্দিষ্ট, এমনকি কক্ষপথগুলোর দূরত্বও নির্দিষ্ট। পরমাণুতে ইলেকট্রন শক্তি অর্জন করে নিম্ন শক্তিস্তর থেকে উচ্চ শক্তিস্তরে লাফ দিতে পারে। আবার শক্তি নিঃসরণ করে উচ্চ শক্তিস্তর থেকে চলে যেতে পারে নিম্ন শক্তিস্তরে। এভাবেই ফোটন শোষণ বা নিঃসরণ করে পরমাণু। অর্থাৎ এক কক্ষপথ থেকে আরেক কক্ষপথে ইলেকট্রনের কোয়ান্টাম লাফের কারণেই পরমাণু বিকিরণ নিঃসরণ করে, বললেন বোর। কিন্তু পরমাণুর ভেতর কেন এসব কার্যকলাপ ঘটে, তার সুনির্দিষ্ট কার্যকারণ দেখাতে পারেননি তিনি। ইলেকট্রনের এই কোয়ান্টাম লাফ আসলে কী? এর পেছনে কি কোনো বল কাজ করে? বোরের মডেলে তার উত্তর নেই। জিম্যান ইফেক্ট ও স্টার্ক ইফেক্টের ব্যাখ্যা পাওয়া গেল না এ মডেলে (কোনো চুম্বকীয় ক্ষেত্রে বর্ণালি রেখা বিভক্ত হয়ে যাওয়াকে বলা হয় জিম্যান ইফেক্ট এবং কোনো বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে বর্ণালি রেখা বিভক্ত হওয়াকে বলে স্টার্ক ইফেক্ট)। পরমাণুই সব পদার্থের গাঠনিক একক। তাই সেটা কীভাবে কাজ করে, ইলেকট্রনগুলো পরমাণুর ভেতর কীভাবে চলাচল করে, এর বলবিদ্যা বা মেকানিকস কী, সেগুলো নিয়ে অনেক বিজ্ঞানী চিন্তাভাবনা করছিলেন। কিন্তু কোনো সমাধান পাচ্ছিলেন না কেউ।

গুরুতর অসুস্থ হলেও হাইজেনবার্গের মাথায় তখন সেটা সারাক্ষণ ঘুরপাক খাচ্ছে। তাঁর ধারণা, ধাঁধাটির সমাধানের প্রায় দ্বারপ্রান্তে চলে এসেছেন তিনি। বিষয়টি নিয়ে অনেক দিন ধরে ভাবছেন। এসব ভাবনাচিন্তার সঙ্গে গাণিতিক হিসাব কষে অবশেষে একটা দিশা পেয়েছেন বলে মনে হলো তাঁর। এটাই হয়তো ইলেকট্রনের এক কক্ষপথ থেকে আরেক কক্ষপথে কোয়ান্টাম লাফের সঠিক ব্যাখ্যা দিতে পারবে। তবে তাঁর সমাধানটি বেশ দুঃসাহসী। একদম স্রোতের বিপরীতে। কারণ, এটি সমাধানের জন্য অন্যদের মতো কয়েক শতক ধরে চলে আসা নিউটোনিয়ান বলবিদ্যার আশ্রয় নেননি তিনি। তার কারণও আছে। হাইজেনবার্গের জোরালো বিশ্বাস, পরমাণুর গহিনে আইজ্যাক নিউটনের বলবিদ্যা অচল। কাজেই অতি খুদে কণার গভীরে জমাট বাঁধা সমস্যাটির সমাধানে নতুন কোনো পথে হাঁটতে হবে।

হেলিগোল্যান্ড দ্বীপে প্রতিদিন কখনো বারান্দায় বসে, কখনো সাগরতীরে হেঁটে বেড়ান কিংবা দ্বীপের দক্ষিণে ছোট ছোট শৃঙ্গ বেয়ে উঠে সময় কাটান হাইজেনবার্গ। কিংবা সাগরের ঢেউ পেরিয়ে সাঁতরে চলে যান পাশের ছোট্ট দ্বীপে। কখনো খুলে বসেন গ্যেটের গীতিময় কবিতার সংকলন ওয়েস্ট-ইস্টার্ন ডিভান-এর পাতা। পারস্যের মধ্যযুগের কবি হাফিজের অনুপ্রেরণায় ইসলামের প্রতি গ্যেটের ভালোবাসা প্রকাশ পেয়েছে বইটিতে। আরবি ‘দিয়ান’ থেকে এসেছে ‘ডিভান’ শব্দটি। হাইজেনবার্গ বিড়বিড় করে আওড়ান বইটির প্রিয় কোনো পঙ্‌ক্তি। প্রয়োজন ছাড়া কারও সঙ্গে একটা কথাও খরচ করেন না। এ রুটিনের বাইরে আরেকটি কাজ করেন সারা দিন, সারা রাত—মগজের কোষে বয়ে আনা পরমাণুর রহস্যের কথা ভাবেন, যতক্ষণ জেগে থাকেন।

হেলিগোল্যান্ড হাইজেনবার্গের প্রিয় জায়গা। তিনি সব সময় প্রকৃতির মধ্যে আশ্রয় খুঁজে বেড়ান—পাহাড়ে, বনজঙ্গলে কিংবা নদী, হ্রদ বা সাগরের মতো বহমান পানির কাছাকাছি। যেখানে কোলাহল নেই, শহুরে ব্যস্ততা নেই, সবকিছু নিস্তব্ধ। সেই নেশায় একসময় ভারতের দার্জিলিংয়েও এসেছিলেন, হিমালয়ে হাইকিং করতে।

প্রকৃতি তাঁর রোগ শুষে নিতে থাকে। ধীরে ধীরে ভালো হতে থাকে তাঁর শরীর। নাক খুলতে শুরু করে। কেটে যেতে থাকে মনের জমাট মেঘ। গটিঙ্গেনে পদার্থবিজ্ঞান নিয়ে প্রথাগত চিন্তাভাবনায় গভীরভাবে ডুবে থাকতেন। কিন্তু এখানে এসে পেলেন দিগন্তবিস্তৃত বাধাহীন দৃষ্টিভঙ্গি। মহাবিশ্বের অসীমত্বের কাছে মানুষ কত ছোট, কত তুচ্ছ; তা অনুভব করলেন হাইজেনবার্গ। একবার হাইকিংয়ে গিয়ে নীলস বোর তাঁকে বলেছিলেন, ‘যাঁরা সাগরের ওপারে তাকান, অসীমত্বের খানিকটা হয়তো তাঁরাই উপলব্ধি করতে পারেন।’ হেলিগোল্যান্ডের নির্জন সৈকতে দাঁড়িয়ে গুরু বোরের কথা হৃদয় দিয়ে অনুভব করলেন হাইজেনবার্গ। সূর্যের চারপাশে ঘূর্ণমান গ্রহগুলোর মতো করে পরমাণুকে কল্পনা করা কতটা সরলীকরণ, তা–ও বুঝতে পারেন। পরমাণু তো তার চেয়ে জটিল। ইলেকট্রন বাঁধাধরা কোনো সুনির্দিষ্ট কক্ষপথে থাকতে পারার কথা নয়—ভাবেন হাইজেনবার্গ। এভাবে কোয়ান্টাম লাফের জটিল ধাঁধার জট ধীরে ধীরে খুলতে শুরু করে তাঁর কাছে।

হাইজেনবার্গের মনে পড়ল, গটিঙ্গেনে কেউ একজন, সম্ভবত উলফগ্যাং পাউলি একবার বলেছিলেন, পরমাণু বা এ রকম কোনো খুদে সিস্টেমের মধ্যে কী ঘটছে, তা খুঁজে বের করার একটিমাত্র উপায় আছে। সেটা হলো, পরিমাপ করে দেখা। কোনো পরমাণুর কোয়ান্টাম দশা মাপা যায়, তারপর তার নতুন দশা নিশ্চিত করতে তাকে আবারও মাপা যায়। সে সময় পরীক্ষায় দেখা গিয়েছিল, ইলেকট্রন হুট করে উদয় হয় এবং অদৃশ্য হয়ে যায় হুট করেই। একদম ভুতুড়ে ব্যাপার। কোনো কিছুর সঙ্গে মিথস্ক্রিয়া বা সংঘর্ষে লিপ্ত হলে কেবল তাদের অবস্থান ও ভরবেগ জানা যায়। অর্থাৎ তাদের অস্তিত্ব থাকে। আরও সহজ করে বলা যায়, পরমাণুর এক কক্ষপথ থেকে আরেক কক্ষপথে তাদের কোয়ান্টাম লাফের সময় কেবল তাদের বাস্তবে খুঁজে পাওয়া যায়। বাকি সময় যেন তার কোনো বাস্তব অস্তিত্ব নেই। কিন্তু এক মিথস্ক্রিয়া থেকে আরেক মিথস্ক্রিয়া বা এ দুটো দশার মাঝখানে ইলেকট্রন কোথায় থাকে? তখন কী ঘটে? আবার এই ‘মাঝখানে’ কথাটির অর্থ কী?

গটিঙ্গেনে পদার্থবিদদের গ্রুপের ধারণা ছিল, পরমাণু তথা ইলেকট্রনের ক্ষেত্রে পরিমাপের বাস্তবতাই হলো একমাত্র বাস্তবতা। কাজেই এ–সংক্রান্ত কোনো ভৌত তত্ত্বের ক্ষেত্রে পরিমাপযোগ্য বিষয়গুলো বিবেচনা করা উচিত। শুরুতে ধারণাটি মেনে নিতে ইতস্তত হয়েছিল হাইজেনবার্গের, তবে পরে তা মানতে বাধ্য হন।

হাইজেনবার্গের তখন বিভিন্ন পরীক্ষায় পরমাণুর কিছু মাপজোখের একটা তালিকা ছিল। সেগুলো কাজে লাগালেন হাইজেনবার্গ। ‘মাঝখানে’র ব্যাপারটা উল্লেখ না করে একটি পর্যবেক্ষণযোগ্য কোয়ান্টাম দশা থেকে আরেক কোয়ান্টাম দশার রূপান্তরের বর্ণনা করতে গাণিতিক পরিভাষা ব্যবহার করলেন। সেটি করতে গিয়ে অদ্ভুত ধরনের গাণিতিক ব্যাপার আমদানি করতে হলো তাঁকে। সেটা সংখ্যার টেবিল। প্রতিটি সংখ্যার টেবিল এ ধরনের রূপান্তর বর্ণনা করে। প্রতিটি টেবিল একটার সঙ্গে আরেকটা গুণ করে বেশ ভালো ফল পেলেন হাইজেনবার্গ। তবে সে জন্য নতুন একটা উপায় খুঁজে বের করতে হলো তাঁকে। অসংখ্যবার কাটাকাটি, ভুল হিসাব, সংশোধনের পর সমাধানের একটা বেশ জুতসই উপায় খুঁজে পেলেন তিনি। সেটা নতুন করে শিখতেও হলো। গটিঙ্গেনে ফিরে গিয়ে তিনি জানতে পারবেন, এ পদ্ধতির নাম ম্যাট্রিক্স গণিত। এর বিশেষত্ব হলো, a গুণন b এবং b গুণন a সমান নয়। অর্থাৎ a×b = b×a নয়।

এভাবেই একসময় পৌঁছে গেলেন চূড়ান্ত সমাধানে। ঘড়ির কাঁটায় তখন রাত তিনটা। তাঁর গায়ের জ্বর হয়তো সেরে গেছে অনেক আগে, কিন্তু মনে তখন উত্তেজনার জ্বর বইছে। ছটফট করে কাটালেন বাকি রাত। একরত্তি ঘুমাতে পারলেন না।