බෝල්ට්ස්මාන් සමීකරණය

SHEHAN_GIWANTHA

Well-known member
  • Dec 24, 2013
    11,869
    11,619
    113
    ඔයාලා කවදාහරි ඔස්ට්‍රියාවේ වියානා (Vienna) වලට ගියොත්, එහෙ තියෙනවා "සෙන්ට්‍රල් සෙමිට්‍රි" (Central Cemetery) කියලා සුසාන භූමියක්. මෙතන ඇවිදගෙන යද්දී ඔයාලට හම්බවෙයි බොහොම ගාම්භීර පෙනුමක් තියෙන සොහොන් කොතක්. ඒක උඩ රැලි රැවුලක් තියෙන, නළල රැලි කරගත්ත මනුස්සයෙක්ගේ පිළිරුවක් තියෙනවා.
    හැබැයි මේ සොහොනේ විශේෂම දේ ඒ රූපය නෙවෙයි. ඒ රූපෙට උඩින් කොටලා තියෙන පුංචි සමීකරණය.

    S = k log W

    මේක නිකන්ම අකුරු ටිකක් නෙවෙයි. මේක තමයි මුළු විශ්වයේම අවුල (Chaos) පාලනය කරන නියමය. මේ මනුස්සයා ජීවත් වුණේ මේ සමීකරණය වෙනුවෙන්. මැරුණෙත් මේ සමීකරණය වෙනුවෙන්. එදා කවුරුත් විශ්වාස නොකරපු, ඒත් අද මුළු ලෝකෙම දණ ගහලා පිළිගන්න ඒ මහා කතාව පටන් ගන්නේ මෙහෙමයි.

    පරමාණු කියන්නේ මනකල්පිතයක්

    අපි අද පොඩි එකෙක්ගෙන් ඇහුවත් කියනවා "හැමදේම හැදිලා තියෙන්නේ පරමාණු (Atoms) වලින්" කියලා. ඒක අපිට මහ ලොකු දෙයක් නෙවෙයි. ඒත් 19 වෙනි සියවසේ අගභාගයේ (1800 ගණන්වල අන්තිම හරියේ) තත්ත්වය සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස්.

    ඒ කාලේ හිටපු ප්‍රබලම විද්‍යාඥයෝ විශ්වාස කළේ පරමාණු කියන්නේ බොරුවක් කියලා. අර්න්ස්ට් මාක් (Ernst Mach), විල්හෙල්ම් ඔස්ට්වල්ඩ් (Wilhelm Ostwald) වගේ එදා හිටපු දැවැන්තයෝ දැඩිව කිව්වා

    "පේන්නැති දේවල් විද්‍යාව වෙන්නේ නෑ. පරමාණු කවුරුත් දැකලා නෑ. ඒක නිකන් ගණිතමය මායාවක් විතරයි. ශක්තිය (Energy) විතරයි ඇත්ත."

    මේ අය විද්‍යා ලෝකයේ මැරයෝ වගේ හිටියේ. මේ අයට විරුද්ධ වෙන්න කාටවත් කොන්දක් තිබුණේ නෑ. එක්කෙනෙක් ඇරෙන්න.
    ඒ තමයි ලූඩ්විග් බෝල්ට්ස්මාන්.

    බෝල්ට්ස්මාන් තනිවම නැගිට්ටා. ඔහු කිව්වා, "නෑ, තාපය කියන්නේ ද්‍රව්‍යයක් නෙවෙයි. වායුවක් රත් වෙද්දී වෙන්නේ ඒකේ තියෙන කෝටි ගණන් පොඩි අංශු (පරමාණු/අණු) වේගයෙන් දුවන එක. ඒ අංශුවල චලිතය තමයි අපි තාපය විදිහට දකින්නේ" කියලා.

    මේක කිව්වම අර ලොකු විද්‍යාඥයෝ බෝල්ට්ස්මාන් දිහා බැලුවේ අනුකම්පාවෙන්. සමහරු හිනා වුණා. "මිස්ටර් බෝල්ට්ස්මාන්, ඔයාගේ ඔය පොඩි අංශු අපිට පෙන්නන්න පුළුවන්ද?" කියලා සමච්චල් කළා.

    බෝල්ට්ස්මාන් කරපු දේ විද්‍යා ලෝකයට දරාගන්න බැරි වුණා. ඔහු භෞතික විද්‍යාවයි (Physics), සම්භාවිතාවයි (Probability) එකට ගැටගැහුවා.

    එතකන් විද්‍යාව තිබුණේ "නියත" දෙයක් විදිහට. ඒ කියන්නේ A සිද්ධ වුණොත් අනිවාර්යයෙන් B සිද්ධ වෙන්න ඕනේ වගේ. ඒත් බෝල්ට්ස්මාන් කිව්වා, "නෑ, මේ ලෝකේ කිසිම දෙයක් 100% ක් ෂුවර් නෑ. හැමදේම සිද්ධ වෙන්නේ සම්භාවිතාව (Probability) මත. අණු කෝටි ගණනක් පිස්සුවෙන් වගේ දඟලන කොට ඇතිවෙන සාමාන්‍ය හැසිරීම තමයි අපි දකින්නේ" කියලා.

    මෙන්න මෙතැනදී තමයි ඔහු අර මහා සමීකරණය ගොඩනැගුවේ.

    S = k log W

    සරලව සිංහලෙන් කියනවා නම්

    * S කියන්නේ එන්ට්‍රොපිය (Entropy). ඒ කියන්නේ අවුල් සහගත බව.

    * k කියන්නේ අදටත් අපි පාවිච්චි කරන "බෝල්ට්ස්මාන් නියතය" (Boltzmann Constant). (1.380649 × 10^-23 J/K)

    * log W කියන්නේ සම්භාවිතාව එක්ක බැඳුණු පිහිටුම් ගණන.

    බෝල්ට්ස්මාන් මේකෙන් පෙන්නුවා කාලය (Time) ඇයි ඉස්සරහට විතරක් යන්නේ කියලා.
    ඔයා කෝපි එකක් මේසෙ උඩ තිබ්බම ඒක නිවෙනවා මිසක්, ඉබේම රත් වෙන්නේ නෑනේ? කාමරේ බඩු විසිරුණාම ඒවා ඉබේම පිළිවෙල වෙන්නේ නෑනේ?

    බෝල්ට්ස්මාන් කිව්වා: "ලෝකේ ස්වභාවිකවම යන්නේ පිළිවෙල තැන ඉඳන් පිළිවෙලක් නැති තැනට (Order to Disorder). මොකද පිළිවෙලට තියෙනවට වඩා, අවුල් වෙලා තියෙන්න පුළුවන් අවස්ථා ගණන වැඩියි."

    මේක තමයි තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය (Second Law of Thermodynamics) සංඛ්‍යාන විද්‍යාව (Statistical Mechanics) පාවිච්චි කරලා ඔප්පු කරපු අවස්ථාව.

    මේක කෙතරම් ප්‍රබල සොයාගැනීමක්ද කියනවා නම්, අදටත් ක්වොන්ටම් ෆිසික්ස් වල ඉඳන් බ්ලැක් හෝල් (Black Hole) තියරි වෙනකම් හැමදේම රඳා පවතින්නේ මේ මත.

    බෝල්ට්ස්මාන්ගේ මේ තියරිය එළියට ආවම අර පරණ විද්‍යාඥයෝ ටික කුලප්පු වුණා. විශේෂයෙන්ම "ඔස්ට්වල්ඩ්" (Ostwald) කියන විද්‍යාඥයා බෝල්ට්ස්මාන්ගේ පස්සෙන් පන්න පන්න පහර ගැහුවා. සම්මන්ත්‍රණවලදී බෝල්ට්ස්මාන් කතා කරන්න ගත්තම මේ අය නැගිටලා බාධා කළා.

    "ඔයා ඔය කියන ගණිතය ලස්සනයි. හැබැයි ඕවා හැබෑ ලෝකෙට අදාළ නෑ. පරමාණු නෑ!"

    මේ ප්‍රහාර බෝල්ට්ස්මාන්ගේ හිතට තදින්ම වැදුණා. ඔහු ඇත්තටම ඉතාම සංවේදී මනුස්සයෙක්. අද කාලේ හැටියට නම් ඔහුට "Bipolar Disorder" (ද්වීධ්‍රැව ආබාධය) තිබුණා කියලා සැක කරනවා. ඔහු සමහර දවස්වලට පුදුම සතුටකින්, විහිළු කර කර උගන්නනවා. තවත් දවස්වලට කාමරේට වෙලා අඬ අඬ ඉන්නවා.

    ඔහුට දැනුණේ තමන්ගේ මුළු ජීවිත කාලයම කරපු පර්යේෂණ වතුරේ යනවා වගේ. තමන් දන්න ඇත්ත, තමන්ට පේන ඇත්ත ලෝකයා ප්‍රතික්ෂේප කරද්දී දැනෙන වේදනාව ඔහුට දරාගන්න බැරි වුණා.

    1895 දී ලූබෙක් (Lubeck) වල තිබුණු විද්‍යා සමුළුවකදී බෝල්ට්ස්මාන් තනි වුණා. හැමෝම ඔහුට විරුද්ධ වෙද්දී, තරුණ විද්‍යාඥයෙක් විතරක් ඔහු පැත්තේ හිටගත්තා. ඒ තමයි ආර්නෝල්ඩ් සමර්ෆෙල්ඩ්. ඔහු පස්සේ කාලෙක ලිව්වා, "බෝල්ට්ස්මාන් හරියට කැලේ කොටු වෙච්ච සිංහයෙක් වගේ තනිවම සටන් කළා" කියලා.

    කාලය ගෙවිලා ගියා. 1900 ගණන් වෙද්දී බෝල්ට්ස්මාන් හිටියේ හොඳටම හෙම්බත් වෙලා. ඇස් පෙනීම දුර්වලයි. ඇඟේ පතේ අමාරුකම් වැඩියි. ඊටත් වඩා හිතේ අමාරුව.
    "මම වැරදිද? මගේ ජීවිතේම බොරුවක්ද?" කියන ප්‍රශ්නය ඔහුට වධ දුන්නා.

    1906 සැප්තැම්බර් මාසේ ඔහු තමන්ගේ බිරිඳ සහ දුව එක්ක ඉතාලියේ "ඩුයිනෝ" (Duino) කියන ලස්සන ප්‍රදේශයට නිවාඩුවක් ගත කරන්න ගියා. හිත පොඩ්ඩක් සැහැල්ලු කරගන්න තමයි එහෙ ගියේ.

    1906 සැප්තැම්බර් 5 වෙනිදා.
    හරිම ලස්සන දවසක්. බෝල්ට්ස්මාන්ගේ බිරිඳ සහ දියණිය මුහුදේ නාන්න ගියා. බෝල්ට්ස්මාන් හෝටල් කාමරේ තනි වුණා. එළියේ ලස්සන ඉර එළිය වැටිලා තිබුණා. ඒත් බෝල්ට්ස්මාන්ගේ හිත ඇතුලේ තිබුණේ ඝන අන්ධකාරයක්.

    තමන්ගේ මුළු ජීවිතේම පරදුවට තියලා හොයාගත්ත "පරමාණුව" ලෝකයා පිළිගන්නේ නැති නම්, තවදුරටත් ජීවත් වෙලා වැඩක් නෑ කියලා ඔහුට හිතෙන්න ඇති.

    ඔහු කාමරේ තිබුණු ජනේලයේ බාල්කයේ ලණුවක් ගැටගැහුවා.

    බිරිඳයි දුවයි සතුටින් නාලා කාමරේට එද්දී දැක්කේ තමන්ගේ තාත්තා, ලෝකයක් වෙනස් කරන්න හිටපු ඒ මහා මොළකරුවා, නිසල වෙලා ඉන්න දසුන.

    ඔහු මිය ගියා. වයස අවුරුදු 62 යි.

    මේ කතාවේ දරාගන්නම බැරි කොටස තියෙන්නේ මෙතන.

    බෝල්ට්ස්මාන් සියදිවි නසාගෙන අවුරුදු 2ක් 3ක් යන්න වුණේ නෑ. ලෝකේ එතෙක් මෙතෙක් බිහිවුණු අති දක්ෂතම විද්‍යාඥයෙක් කරළියට ආවා. ඒ තමයි ඇල්බට් අයින්ස්ටයින්.

    1905 දී (බෝල්ට්ස්මාන් මැරෙන්න අවුරුද්දකට කලින්) අයින්ස්ටයින් පර්යේෂණ පත්‍රිකාවක් එළිදක්වලා තිබුණා "බ්‍රවුනීය චලිතය" (Brownian Motion) ගැන. වතුර වීදුරුවක දාපු මල් රේණු එහෙ මෙහෙ දුවන්නේ වතුරේ තියෙන පරමාණු ඒවායේ ගැටෙන නිසා කියලා අයින්ස්ටයින් ගණිතමය වශයෙන් ඔප්පු කළා.

    නමුත් මේක විද්‍යා ලෝකය හරියටම පිළිගන්න සහ ප්‍රංශ විද්‍යාඥ ජීන් පෙර්රින් (Jean Perrin) පරීක්ෂණ මගින් 100% ක් තහවුරු කරන්න ගත්තේ බෝල්ට්ස්මාන් මැරිලා අවුරුදු 3කට විතර පස්සේ.

    අයින්ස්ටයින් සහ පෙර්රින් ඔප්පු කළේ වෙන මොකක්වත් නෙවෙයි, බෝල්ට්ස්මාන් ජීවිත කාලෙම කියපු දේ හරි කියන එක.

    පරමාණු ඇත්තටම තියෙනවා.

    බෝල්ට්ස්මාන්ගේ සංඛ්‍යාන යාන්ත්‍ර විද්‍යාව (Statistical Mechanics) හරියටම හරි.

    නිකමට හිතන්න, බෝල්ට්ස්මාන් තව අවුරුදු කිහිපයක් ජීවත් වුණා නම්? ඔහුට දකින්න තිබුණා මුළු ලෝකෙම තමන්ගේ කකුල් දෙක ළඟ වැටිලා සමාව ඉල්ලන හැටි. නොබෙල් ත්‍යාගය පවා ඔහුට හිමිවෙන්න තිබුණා. ඒත් දෛවය ඔහුට ඒ අවස්ථාව දුන්නේ නෑ.

    අද අපි දන්නවා තාපය කියන්නේ අංශුවල චලිතයක් කියලා. අද අපි පරිගණක චිප් හදන්නේ, න්‍යෂ්ටික බලාගාර හදන්නේ බෝල්ට්ස්මාන්ගේ මූලධර්ම පාවිච්චි කරලා.
    ඔහුගේ ප්‍රතිවාදියා වුණු "ඔස්ට්වල්ඩ්" පවා පස්සේ කාලෙක පිළිගත්තා "බෝල්ට්ස්මාන් හරි, මම වැරදියි" කියලා.

    වියානා වල තියෙන ඔහුගේ සොහොන් කොත දිහා බලාගෙන ඉද්දි පුදුම දුකක් වගේම ගෞරවයක් හිතෙනවා. ඔහු මැරුණේ පරාජිතයෙක් කියලා හිතාගෙන. හැබැයි ඔහු තමයි නියම ජයග්‍රාහකයා.