यह ब्लॉग पोस्ट इस बात की पड़ताल करता है कि क्वांटम यांत्रिकी और शास्त्रीय भौतिकी, अलग-अलग ढाँचे होने के बावजूद, विशिष्ट चरम परिस्थितियों में समान समाधान प्रदर्शित करते हैं, जिससे वे एक ही भौतिकी में परिवर्तित हो जाते हैं।
20वीं सदी में भौतिकी में बड़े बदलाव आए। विशेष सापेक्षतावाद और क्वांटम यांत्रिकी के उद्भव ने, विशेष रूप से, क्रांतिकारी बदलाव लाए। फिर भी, वैज्ञानिक प्रगति कैसे होती है, इस दृष्टिकोण से देखने पर, ये दोनों उदाहरण अलग-अलग विशेषताएँ प्रकट करते हैं।
1905 में प्रकाशित सापेक्षता के विशेष सिद्धांत ने न केवल समय और स्थान जैसी भौतिकी की मूलभूत अवधारणाओं को बदल दिया, बल्कि भौतिकी में प्रयुक्त कई सूत्रों को फिर से लिखने की आवश्यकता भी पैदा कर दी। इसमें वेगों का योग नियम भी शामिल है, जिसे लंबे समय से सापेक्ष गति के लिए एक वैध सूत्र के रूप में स्वीकार किया जाता रहा है। यह नियम उस सामान्य अवलोकन की व्याख्या करता है कि 150 किमी/घंटा की गति से चल रही एक ट्रेन को पटरियों पर विपरीत दिशा में 150 किमी/घंटा की गति से चल रही दूसरी ट्रेन 300 किमी/घंटा की गति से भागती हुई दिखाई देती है। हालांकि, सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के अनुसार, यह योग नियम सटीक नहीं है।
इसका यह अर्थ नहीं है कि शास्त्रीय भौतिकी को नई थ्योरी ने पूरी तरह से नकार दिया। विशेष सापेक्षता के दृष्टिकोण से भी, शास्त्रीय भौतिकी के समीकरण अधिकांश स्थितियों के लिए पर्याप्त रूप से सटीक विवरण और पूर्वानुमान प्रदान करते हैं। उदाहरण के लिए, यदि पहले बताई गई ट्रेन 150,000 किमी/सेकंड की गति से चल रही होती, तो नई थ्योरी और शास्त्रीय भौतिकी की गणनाओं में स्पष्ट अंतर दिखाई देता। हालांकि, ध्वनि की गति से अधिक गति, लगभग 1,500 किमी/घंटा पर भी, दोनों गणनाओं के परिणाम पर्याप्त रूप से सटीक अनुमान प्रदान करते हैं। यद्यपि विशेष सापेक्षता की थ्योरी शास्त्रीय भौतिकी की व्याख्यात्मक शक्ति को पूरी तरह से समाहित करती है, फिर भी शास्त्रीय भौतिकी विशेष थ्योरी की सीमित प्रयोज्यता सीमा के भीतर मान्य बनी रहती है—अर्थात्, यह शर्त कि 'गति बहुत अधिक न हो'। इस दृष्टिकोण से, हम विश्वासपूर्वक कह सकते हैं कि विशेष सापेक्षता की थ्योरी ने शास्त्रीय भौतिकी को समाहित करते हुए व्याख्या और पूर्वानुमान के क्षेत्र का विस्तार करके भौतिकी में प्रगति की है।
तो फिर क्वांटम यांत्रिकी का क्या मामला है? 1910 में, भौतिकविदों ने परमाणुओं में मौजूद इलेक्ट्रॉनों की गतिशील अवस्थाओं को समझाने का प्रयास किया, लेकिन शास्त्रीय भौतिकी इस व्याख्या में असमर्थ साबित हुई। अंततः, भौतिकविदों ने शास्त्रीय भौतिकी के साथ असंगत मान्यताओं के आधार पर क्वांटम यांत्रिकी की रूपरेखा तैयार की, जिससे अंततः इस समस्याग्रस्त घटना की सटीक और सुसंगत व्याख्या प्राप्त हुई। जबकि परमाणुओं द्वारा अप्रतिबंधित मुक्त इलेक्ट्रॉनों की गति को शास्त्रीय भौतिकी द्वारा समझाया जा सकता है, परमाणुओं के भीतर इलेक्ट्रॉनों का वर्णन करने के लिए क्वांटम यांत्रिकी आवश्यक है। जब एक परमाणु के भीतर एक इलेक्ट्रॉन पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करता है, तो वह एक मुक्त इलेक्ट्रॉन बन जाता है। यह इलेक्ट्रॉन के मुक्त होने और क्वांटम यांत्रिकी के क्षेत्र से शास्त्रीय भौतिकी के क्षेत्र में प्रवेश करने जैसा है।
समस्या यह है कि क्वांटम यांत्रिकी के समीकरण उन घटनाओं की प्रभावी ढंग से व्याख्या करने में विफल रहते हैं जिन्हें शास्त्रीय भौतिकी ने सफलतापूर्वक समझाया है। इससे यह प्रश्न उठता है कि क्या क्वांटम यांत्रिकी का उदय वास्तव में भौतिकी में प्रगति का प्रतीक है। बिलियर्ड गेंदों की टक्कर जैसी घटनाएं, जिनकी व्याख्या केवल क्वांटम यांत्रिकी से नहीं की जा सकती, अभी भी शास्त्रीय भौतिकी के दायरे में ही आती हैं। अराजकता सिद्धांत, जिसका विकास 1980 के बाद हुआ, इन दोनों सिद्धांतों के बीच संबंधों का एक और पहलू उजागर करता है। अराजकता सिद्धांत यह जांचता है कि दो प्रारंभिक अवस्थाएँ जो बहुत थोड़ी भिन्न होती हैं, समय के साथ कैसे विकसित होती हैं। हालांकि, क्वांटम यांत्रिकी में, ऐसे मामले हैं जहां 'दो प्रारंभिक अवस्थाएँ जो बहुत थोड़ी भिन्न होती हैं' की अवधारणा का अर्थ स्पष्ट रूप से परिभाषित नहीं किया जा सकता है। इसका तात्पर्य यह है कि अराजकता सिद्धांत केवल शास्त्रीय भौतिकी के क्षेत्र में ही मान्य हो सकता है।
हालांकि, क्वांटम यांत्रिकी और शास्त्रीय भौतिकी आपस में विचित्र रूप से जुड़े हुए हैं। यदि हम परमाणु से अभी-अभी निकले इलेक्ट्रॉन की चरम स्थितियों को मान लें, तो आश्चर्यजनक रूप से क्वांटम यांत्रिकी के समीकरण शास्त्रीय भौतिकी द्वारा व्युत्पन्न समीकरणों के अनुरूप रूप धारण कर लेते हैं। यह दर्शाता है कि दो सिद्धांत, जो प्रत्येक घटना के अलग-अलग क्षेत्रों की व्याख्या करते हैं, चरम स्थितियों में इन क्षेत्रों की सीमा पर मिलते हैं, जिससे एक सहज संबंध बनता है। इस संबंध के माध्यम से, शास्त्रीय भौतिकी और क्वांटम यांत्रिकी स्वयं को भौतिकी के पूरक भागों के रूप में स्थापित करते हैं।
यदि शास्त्रीय भौतिकी को त्याग दिया जाता और वह लुप्त हो जाती, या यदि शास्त्रीय भौतिकी और क्वांटम यांत्रिकी आपस में सहज रूप से जुड़ नहीं पातीं, तो 20वीं शताब्दी की भौतिकी की प्रगति का मूल्यांकन एक विवादास्पद विषय होता। हालांकि, जब हम आज की संपूर्ण भौतिकी पर विचार करते हैं, तो यह स्पष्ट हो जाता है कि क्वांटम यांत्रिकी के उद्भव ने स्वयं भौतिकी की प्रगति में योगदान दिया है। शास्त्रीय भौतिकी, विशेष सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी की बदौलत, हमें एक 'विविध लेकिन परस्पर जुड़ी हुई दुनिया' के लिए एक 'विविध लेकिन परस्पर जुड़ी हुई भौतिकी' प्राप्त हुई है।
