या ब्लॉग पोस्टमध्ये क्वांटम मेकॅनिक्स आणि शास्त्रीय भौतिकशास्त्र, वेगवेगळे फ्रेमवर्क असूनही, विशिष्ट टोकाच्या परिस्थितीत समान उपाय कसे प्रदर्शित करतात आणि त्यामुळे एकाच भौतिकशास्त्रात रूपांतरित होतात याचे परीक्षण केले आहे.
२० व्या शतकात भौतिकशास्त्रात मोठे परिवर्तन झाले. विशेष सापेक्षतावाद आणि क्वांटम मेकॅनिक्सच्या उदयामुळे क्रांतिकारी बदल घडले. तरीही, वैज्ञानिक प्रगती कशी होते या दृष्टिकोनातून पाहिले तर, ही दोन उदाहरणे वेगळी वैशिष्ट्ये प्रकट करतात.
१९०५ मध्ये प्रकाशित झालेल्या सापेक्षतेच्या विशेष सिद्धांताने केवळ काळ आणि अवकाश यासारख्या भौतिकशास्त्राच्या मूलभूत संकल्पना बदलल्या नाहीत तर भौतिकशास्त्रात दिसणारी अनेक सूत्रे पुन्हा लिहिण्याची आवश्यकता निर्माण केली. यामध्ये वेगांसाठी बेरीज नियम समाविष्ट आहे, जो सापेक्ष गतीसाठी वैध सूत्र म्हणून बराच काळ स्वीकारला जातो. हा नियम सामान्य ज्ञानाच्या निरीक्षणाचे स्पष्टीकरण देतो की १५० किमी/तास वेगाने प्रवास करणारी ट्रेन १५० किमी/तास वेगाने विरुद्ध दिशेने जाणारी दुसरी ट्रेन रुळांवर ३०० किमी/तास वेगाने पळून जात असल्याचे दिसते. तथापि, सापेक्षतेच्या विशेष सिद्धांतानुसार, हा बेरीज नियम अचूक नाही.
याचा अर्थ असा नाही की नवीन सिद्धांताने शास्त्रीय भौतिकशास्त्र पूर्णपणे नाकारले. विशेष सापेक्षतेच्या दृष्टिकोनातूनही, शास्त्रीय भौतिकशास्त्राची समीकरणे बहुतेक परिस्थितींसाठी पुरेशी अचूक वर्णने आणि भाकिते प्रदान करतात. उदाहरणार्थ, जर आधी उल्लेख केलेली ट्रेन १५०,००० किमी/सेकंद वेगाने प्रवास करत असेल, तर नवीन सिद्धांत आणि शास्त्रीय भौतिकशास्त्राच्या गणनेमध्ये स्पष्ट तफावत निर्माण होईल. तथापि, ध्वनीच्या वेगापेक्षा जास्त वेगाने, सुमारे १,५०० किमी/तास, दोन्ही गणनेचे निकाल पुरेसे चांगले अंदाजे प्रदान करतात. सापेक्षतेचा विशेष सिद्धांत शास्त्रीय भौतिकशास्त्राच्या स्पष्टीकरणात्मक शक्तीला पूर्णपणे व्यापतो, परंतु शास्त्रीय भौतिकशास्त्र विशेष सिद्धांताच्या लागू होण्याच्या मर्यादित क्षेत्रात वैध राहते - म्हणजे, 'वेग विशेषतः जास्त नाही' ही अट. या पद्धतीने पाहिले तर, आपण आत्मविश्वासाने म्हणू शकतो की सापेक्षतेच्या विशेष सिद्धांताने स्पष्टीकरण आणि भाकिताच्या क्षेत्राचा विस्तार करताना शास्त्रीय भौतिकशास्त्राला व्यापून भौतिकशास्त्रात प्रगती साधली.
मग क्वांटम मेकॅनिक्सचे काय? १९१० मध्ये, भौतिकशास्त्रज्ञांनी अणूंशी संबंधित इलेक्ट्रॉनच्या गतिमान अवस्था स्पष्ट करण्याचा प्रयत्न केला, परंतु शास्त्रीय भौतिकशास्त्र अशा स्पष्टीकरणात असमर्थ ठरले. शेवटी, भौतिकशास्त्रज्ञांनी शास्त्रीय भौतिकशास्त्राशी विसंगत असलेल्या घटकांवर आधारित क्वांटम मेकॅनिक्सची चौकट तयार केली, ज्यामुळे शेवटी समस्याग्रस्त घटनेसाठी अचूक आणि सुसंगत स्पष्टीकरण मिळाले. अणूंद्वारे निर्बंधित मुक्त इलेक्ट्रॉनची हालचाल शास्त्रीय भौतिकशास्त्राद्वारे स्पष्ट केली जाऊ शकते, परंतु अणूंमधील इलेक्ट्रॉनचे वर्णन करण्यासाठी क्वांटम मेकॅनिक्स आवश्यक आहे. जेव्हा अणूमधील इलेक्ट्रॉन पुरेशी ऊर्जा मिळवतो तेव्हा तो एक मुक्त इलेक्ट्रॉन बनतो. हे इलेक्ट्रॉन मुक्त होऊन क्वांटम मेकॅनिक्सच्या क्षेत्रातून शास्त्रीय भौतिकशास्त्रात प्रवेश करतो असे दिसते.
समस्या अशी आहे की क्वांटम मेकॅनिक्सची समीकरणे शास्त्रीय भौतिकशास्त्राने यशस्वीरित्या वर्णन केलेल्या घटनांचे प्रभावीपणे स्पष्टीकरण देण्यात अपयशी ठरतात. यामुळे क्वांटम मेकॅनिक्सचा उदय खरोखर भौतिकशास्त्रातील प्रगती दर्शवितो का असा प्रश्न उपस्थित होतो. बिलियर्ड बॉल टक्कर सारख्या घटना, ज्याचे स्पष्टीकरण केवळ क्वांटम मेकॅनिक्स करू शकत नाहीत, तरीही शास्त्रीय भौतिकशास्त्राच्या क्षेत्रातच राहतात. १९८० पासून विकसित झालेला अराजकता सिद्धांत, दोन सिद्धांतांमधील संबंधाचा आणखी एक पैलू प्रकट करतो. अराजकता सिद्धांत दोन सुरुवातीच्या अवस्था ज्या थोड्या वेगळ्या आहेत त्या कालांतराने कशा विकसित होतात याचे परीक्षण करतो. तथापि, क्वांटम मेकॅनिक्समध्ये, अशी प्रकरणे आहेत जिथे 'दोन सुरुवातीच्या अवस्था ज्या अगदी थोड्या वेगळ्या आहेत' या संकल्पनेचा अर्थ स्पष्टपणे परिभाषित केला जाऊ शकत नाही. याचा अर्थ असा की अराजकता सिद्धांत केवळ शास्त्रीय भौतिकशास्त्राच्या क्षेत्रातच असू शकतो.
तथापि, क्वांटम मेकॅनिक्स आणि शास्त्रीय भौतिकशास्त्र हे उत्सुकतेने जोडलेले आहेत. जर आपण अणूमधून नुकत्याच बाहेर पडलेल्या इलेक्ट्रॉनशी संबंधित अत्यंत परिस्थिती गृहीत धरली तर, उल्लेखनीय म्हणजे, क्वांटम मेकॅनिक्सची समीकरणे शास्त्रीय भौतिकशास्त्राने मिळवलेल्या समीकरणांशी सुसंगत स्वरूप धारण करतात. हे सूचित करते की घटनेच्या वेगवेगळ्या क्षेत्रांचे स्पष्टीकरण देणारे दोन सिद्धांत, अत्यंत परिस्थितीत या क्षेत्रांमधील सीमेवर भेटतात, ज्यामुळे एक गुळगुळीत संबंध निर्माण होतो. या संबंधाद्वारे, शास्त्रीय भौतिकशास्त्र आणि क्वांटम मेकॅनिक्स भौतिकशास्त्राचे पूरक भाग म्हणून स्वतःला स्थापित करतात.
जर शास्त्रीय भौतिकशास्त्र सोडून दिले गेले असते आणि नाहीसे झाले असते, किंवा शास्त्रीय भौतिकशास्त्र आणि क्वांटम यांत्रिकी एकात्मपणे जोडण्यात अयशस्वी झाले असते, तर २० व्या शतकातील भौतिकशास्त्राच्या प्रगतीचे मूल्यांकन वादाचा विषय ठरले असते. तथापि, जेव्हा आपण आज आपल्याला माहित असलेल्या भौतिकशास्त्राच्या संपूर्णतेचा विचार करतो तेव्हा हे स्पष्ट होते की क्वांटम यांत्रिकींच्या उदयामुळेच भौतिकशास्त्राची प्रगती झाली. शास्त्रीय भौतिकशास्त्र, विशेष सापेक्षता आणि क्वांटम यांत्रिकीमुळे, आपल्याला 'विविध परंतु परस्पर जोडलेले भौतिकशास्त्र' आणि 'विविध परंतु परस्पर जोडलेले जग' मिळाले आहे.
