क्वान्टम विज्ञान, प्रविधि विकास र नेपाल

उन्नाईसौं सताब्दिका दार्शनिक हेनरी डेभिड थोरोको एउटा भनाई याद आँउछ "मानिष आफ्ना औजारहरुको औजार भएको छ।" त्यो उन्नाईसौं सताब्दिको कुरा हो, आज ‍एक्काईसौं सताब्दिमा मानिष औजारहरुको कस्तो औजार भएको होला त्यो आफै विचार गर्न सकिन्छ। थोरोको त्यहि 'औजार' शब्दको बिस्तारित रुप अहिलेको प्रविधि हो। प्रविधि विकासको गति सबै समय एकनास रहेको पाइदैन। पछिल्लो सय वर्षमा मात्र भएको प्रविधिको विकास हेर्ने हो भने यो सह्रशाब्दिकै प्रविधि विकास भन्दा धेरै हो।  निश्चित समयको कालखण्डमा भएका महत्वपूर्ण आविष्कार वा अनवेषणले आउने पुस्ताको प्रविधि विकासको तह र गतिलाई मापन गर्दछन्। न्युटन र आइन्सटाइनका सिद्धान्तहरुले ब्रमाण्डको स्थिती र प्रकृतिको रहस्य पत्ता लगाउन सहयोग गरे। देखिएको ब्रमाण्ड किन यस्तो छ र भविष्यमा यो कस्तो हुनेछ जस्ता जटिल प्रश्नको उत्तर दिन यि सिद्धान्तहरु महत्वपूर्ण छन। प्रविधिको विकासमा पनि यि सिद्धान्तहरुले केहि महत्वपूर्ण योगदान गरे तर प्रविधि विकासको कोशेढुङ्गाको रुपमा स्कटिस वैज्ञानिक जेम्स क्लार्क म्यक्सवेललको विधुतिय गति सम्वन्धिका सिद्धान्तहरुलाई लिने गरिन्छ। प्रकाश, विधुत र चुम्वकत्वलाई एकै पदार्थका फरक फरक अभिव्यक्तिका रुपमा प्रस्तुत गरेर यसले बैज्ञानिकहरुको पदार्थलाई हेर्ने आधारभुत दृष्टिकोणमा नै परिवर्तन ल्यायो। कला, साहित्य र संगीत मानविय संवेदनाको फरक फरक अभिव्यक्ति भए जस्तै पदार्थका फरक फरक अभिव्यक्तिको रुपमा प्रकाश, विधुत र चुम्वकत्वलाई बुझ्न सकिन्छ। प्रसिद्ध भौतिकशास्त्री रिचर्ड फाइनमेनले यसलाई उन्नाइसौं सताब्दीकै ठूलो उपलब्धि मानेका छन्। उनले भनेका छन्, “मानव सभ्यताको इतिहासमा, मानौं आजको दशहजार वर्ष पछि उन्नाइसौं सताब्दीको सवै भन्दा ठुलो घटना के हो भनेर कसैले हेर्छ भने त्यो म्याक्सवेलको इलेक्ट्रोडाइनामिक्सको सिद्धान्त हुनेछ। सोही दशकको अमेरिकी गृहयुद्ध यसका अघि फिक्का सावित हुनेछ।" म्याक्सवेलकै सिद्धान्तको आधारमा रेडियो, टेलिभिजन देखि लिएर पाइलटहरुले विमान नियन्त्रण गर्नका लागि प्रयोग गर्ने उपकरणहरु बने। उनको यहि सिद्धान्त आइन्टाइनको सापेक्षतावादको सिद्धान्त र क्वान्टम विज्ञानको आधारभुत प्रेरणाको श्रोत बन्यो। पछि उनैले स्थापना गरेको क्याभिन्डस प्रयोगशालामा सोहि सताब्दीको अन्त्यतिर इलेक्ट्रोनको अनवेषण र एक्स–रेको आविष्कार जस्ता महत्वपूर्ण खोजहरु भए जसले विज्ञान र प्रविधिको बाटोलाई अर्कै मोड दियो।

एक्स–रेको आविष्कारले चिकित्सा क्षेत्रमा अतुलनीय योगदान त पुर्यायो नै त्यो भन्दा पनि महत्वपूर्ण योगदान यसले क्रिष्टलको अनुसन्धानमा पुर्यायो, जसले गर्दा प्रविधिको छुटै हाँगो पदार्थ विज्ञानको उदय भयो। हामीले प्रयोग गर्ने दैनिक सामाग्री र उपयोग गर्ने उच्चतम सेवा पदार्थ विज्ञानकै देन हो। इलेक्ट्रोन पत्ता लाग्नु अर्को एउटा महत्वपूर्ण उपलब्धि थियो। यसको अनवेषण सँगसँगै परमाणु नै पदार्थको सवैभन्दा सानो अंश हो र यो अविभाज्य छ भन्ने भ्रम तोडिएको थियो। आधुनिक विज्ञानका अनुसार पदार्थले देखाउने सबै भौतिक तथा रसायनिक गुणहरु इलेक्ट्रोनको संरचनाले निर्धारण गर्ने गर्दछ्। पदार्थमाथिको अनुसन्धान भन्नु नै इलेक्ट्रोनको गति, यसको व्यवहार र संरचनाको अध्ययन हो। इलेक्ट्रोन आफैमा एउटा अनौठो वस्तु थियो। यो कहिले कण र कहिले तरङ्गको जस्तो व्यवहार देखाउथ्यो। इलेक्ट्रोनको यहि व्यवहारलाई व्याख्या गर्न "इलेक्ट्रोनको कण–तरङ्ग छद्मभेषिताको सिद्धान्त" र "हेइजिनवर्गको अनिश्चितताको सिद्धान्त" जस्ता महत्वपूर्ण सिद्धान्तहरुको प्रतिपादन भयो जसले आधुनिक क्वान्टम विज्ञानको जग बसाल्यो।  

  हेइजिनवर्गको अनिश्चितताको सिद्धान्तले विज्ञान जगतमा ठुलो भुइचांलो ल्यायो। इलेक्ट्रोन (वा कुनै पनि कण) को गति र अवस्था मध्ये कुनै एकको मात्र पूर्ण जानकारी प्राप्त गर्न सकिन्छ भन्ने यो सिद्धान्तको मान्यता थियो। हेइजिनवर्ग भन्ने गर्दथे "यो कमजोरीलाई हटाउन सकिदैन, किनभने अवलोकनकर्ताले अवलोकन गर्ने वस्तुलाइ असर गर्ने छ, र अवलोकन गर्ने पद्धतिले के अवलोकन गर्ने भन्ने पहिले नै निर्धारण गर्ने छ।" उनको यस सिद्धान्तले पुरै विज्ञान सम्भाव्यताको दुनियाँमा प्रवेश गऱ्यो अनि वैज्ञानिकहरु पनि यसको पक्ष र विपक्षमा विभाजित भए।

अनिश्चिता प्रकृतिको आधारभुत गुण नभएर मानविय कमजोरी भएको विपक्षिहरुको तर्क थियो। उनिहरु भन्दथे, "प्रकृतिमा केहि आफै हुदैन। कुनै निश्चित कारणले घटनाहरु घट्दछन् र कारणहरुको सुक्ष्म बिश्लेषणबाट घटनाको प्रकृति पत्ता लगाउन सकिन्छ र यस वारे पूर्ण निश्चितताका साथ भविष्यवाणी गर्न सकिन्छ।" उनिहरु अठारौं सताब्दिका बैज्ञानिक लाप्लेसबाट प्रभावित थिए। उनले भनेका थिए, “वर्तमान ब्रमाण्ड भूतकालीन ब्रमाण्डको कारणबाट यहाँ छ, र भविष्यमा हुने ब्रमाण्डको स्थिति अहिलेको ब्रमाण्डको स्थितीले निर्धारण गर्दछ। यदि कसैलाई बर्तमान ब्रमाण्डको पूर्ण ज्ञान छ भने उसका लागि कुनै पनि कुरा अनिश्चित हुने छैन अनि भविष्य पनि उसका लागि भूत जस्तै वर्तमानमा आखाँ अगाडी हुने छ”। यसरी क्वानटम विज्ञानका सिद्धान्तको विरोध गर्ने ठुलो वैज्ञानिक समूह बन्यो अनि यसको नेतृत्व चाहिँ सताब्दिकै महान बैज्ञानिक अल्वर्ट आइन्सटाइनले गरेका थिए। तर क्वान्टम विज्ञानका मामिलामा उनि गलत सावित भए। अनि बैज्ञानिकहरु पनि हद सम्मको अनिश्चितता स्विकार्न बाध्य भए। त्यसैले तह लगाउन सकिने शत्रुका रुपमा हेरिने 'अनिश्चितता' अहिले आत्मासाथ गर्नु पर्ने कमजोरीका रुपमा हेरिन्छ। क्वान्टम विज्ञानले थुप्रै पुराना भौतिक विज्ञानका समस्याहरुलाई समाधान गऱ्यो र नानो टेक्नोलोजिको विकासमा ठुलो मद्धत पुर्यायो।  

   बिसौं सताब्दिको मध्यतिर ट्रान्जिस्टरको आविष्कारले प्रविधिको दुनियाँमा सनसनी ल्यायो। भ्याकुम ट्युवलाई ट्रान्जीस्टरले प्रतिस्थापन गर्यो र एउटा कोठामा नअट्ने कम्प्युटरको आकार घटेर टेवलमा राख्न मिल्ने भयो। त्यसपछि उपकरणको आकारलाई सकेसम्म सानो पार्नु र सानो ठाँउमा धेरै भन्दा धेरै सुचना अटाउनु वैज्ञानिकहरुको एउटा महत्वपूर्ण लक्ष्य भयो। त्यहि समयमा प्रयोगशालामा अनुशन्धानका क्रममा पदार्थको एउटा अनौठो गुण पत्ता लग्यो। धेरै कम तापक्रममा जब पदार्थको आकारलाइ अति नै सुक्ष्म बनाइन्थ्यो तब त्यसको आधारभुत गुणहरुमा पुरै परिवर्तन आउदथ्यो। यो आश्चार्यलाई क्वान्टम विज्ञानको सिद्धान्त प्रयोग गरेर बुझ्न सकिन्थ्यो। पदार्थको यो गुणलाई प्रयोग गरेर प्रविधिको क्षेत्रमा विकास गर्ने तर्फ सोच्न थालियो। सन् उन्नाइस सय उन्साठीको अन्त्यतिर अमेरिकी वैज्ञानिक रिचर्ड फाइनमेनले अमेरिकन फिजिकल सोसाइटी पासाडिनामा “प्लेन्टी अफ रुम याट दि बटम” नामक एउटा मन्तव्य प्रस्तुत गरे जसले नानो टेक्नोलोजीको जग बसाल्यो।

          मानिसहरुको कोषमा रहेको डि.एन.ए. ले वशंजको गुण र अन्य सुचनाहरु त्यति सानो ठाउँमा राख्न सक्छ भने हामीले पनि सुचनाहरु सानो ठाँउमा अटाउन सक्छौ भन्ने धारणाबाट उक्त मन्तव्य प्रेरित थियो। हामीले लेख्नका लागि खरिको प्रयोग गर्दा कालोपाटीमा जति कुराहरु लेख्न सक्छौ त्यो भन्दा थोरै ठाँउमा कलमको प्रयोग गरेर कपिमा लेख्न सक्छौ। यदि कलमको सट्टा इलेक्ट्रोनको कलम बनाएर लेख्ने हो भने कति ठाँउ चाहिएला? नसाबाट मुटुमा गएर भल्भमा भएको खराबी पत्ता लगाउने जस्ता साना मेसिनहरु बनाउन सकिन्छ? अणुहरुमा इलेक्ट्रोनको संरचनालाई नियन्त्रण गरेर नयाँ पदार्थ बनाउन सकिन्छ वा सकिन्न?  यस्ता अद्भुत प्रश्नले भरिएको त्यो एउटै मन्तव्यले नानो टेक्नोलोजिको लागि एउटा नयाँ बाटो खोलिदियो। हाल विश्वका विकसित मुलुकहरुले नानो टेक्नोलोजिको क्षेत्रमा अरवौं रुपैयाँ लगानी गरेर अनुसन्धान गरिरहेका छन्।

 विश्वमा यो स्तरको उपलब्धि हुँदा हामी चाहिँ के गर्दै थियौ त? यो एउटा महत्वपूर्ण प्रश्न छ। इतिहास, भौगोलिक अवस्था, दुई ठूला र शक्तिशाली देशका बिच च्यापिएको भूराजनीति र आफ्नै अकर्मण्यताका कारणले गर्दा  नेपालले विज्ञान र प्रविधिको विकासको क्षेत्रमा गति लिन सकेन। म्यासवेलले इलेट्रोडाइनामिक्सको सिद्धान्त प्रतिपादन गर्दा नेपालका प्रधानमंत्री जङ्ग बहादुर राणा भाईहरुको रोलक्रम कसरी बचाएर राख्न सकिन्छ भनेर चिन्ता गर्दै थिए। माहात्मा गान्धी बेलायत पढ्न जादा हाम्रा बाबु बाजेको पढ्न जाने ठाँउ काशी र वनारस थियो। अनि भारतका सि.भि. रमनले भौतिकशास्त्रमा नोबेल पुरस्कार जित्दा नेपाली जनताका छोरा पढ्नका लागी कुनै विद्यालय नै थिएनन्। हाम्रो धेरै पुरानो इतिहास भएपनि सात सालमा हाम्रो साक्षरता दुई प्रतिशत मात्र थियो।

         

          नेपालको यो अवस्था हुँदा हुँदै पनि भौतिकशास्त्र र प्रविधिको क्षेत्रमा चाख राख्ने र पढ्ने विद्यार्थीको संख्यामा भने कमि छैन । यो एउटा राम्रो पक्ष हो । नेपालका तीन हजार भन्दा बढी भौतिकशास्त्रका विद्यार्थीहरु संसारका ठुला विश्वविद्यालय र अनुसन्धान केन्द्रमा कार्यरत छन् । तर विदेशमा काम गरिरहेको त्यो जनशक्तिले नेपालमा आएर तुरुन्तै आफ्नो दक्षताको प्रयोग गर्न पाउने स्थिति देखिदैन जव सम्म यहाँ अनुसन्धान केन्द्रहरु खुल्दैनन्। नेपालमै अनुसन्धान केन्द्र खोल्ने प्रयास एक दुई चोटी नभएको भने होइन तर नेपालको राजनीतिक अस्थिरतार अन्य कारणले त्यो सफल हुन सकेन । संसारका विकशित मुलुकहरुले आफ्नो कुल ग्राहस्थ उत्पादनको तिन देखी पाँच प्रतिशतसम्म अनुसन्धानमा खर्च गर्ने गर्दछन् । तर हाम्रो जस्तो देशमा त्यो लगभग शुन्यको छेउछाउमा हुन्छ । नेपालका धेरै आफ्नै समस्याहरु होलान तर प्रविधिको विकाश गर्न र अध्ययन अनुसन्धानका लागि नेपालमै अनुसन्धान केन्द्र खोल्ने कुरामा नेपाल पछि हट्नु हुदैन । अनि मात्रै हाम्रा आउने सन्ततीहरुले विज्ञान र प्रविधिको क्षेत्रमा नेपालमै केही गर्न सक्नेछन् ।  

References:

1.      Basil Mahon(2003),"The Man Who Changed Everything",John Wiley and sons Ltd. Southern Gate; England.

2.      David Lindey(2008),"Uncertainity; Einstein, Heisenberg,Bohr and the struggle for the soul of science",Anchor Books. A division of Random house,Inc. New york.

3.      Richard P. Feynman;Robert B. Leighton;Matthew L.Sands(1965),"The Feynman lecture on Physics"Addison Wesley Pub.co.United States.

4.      Richard P. Feynmann(1969),"Plenty of Room at the Bottom";Pasadena.

Ramesh Dhakal

ramesh.dhakal91@gmail.com