விஞ்ஞான வளர்ச்சியின் வளர்ச்சி – 3

இத்தொடரின் பகுதி 1 | பகுதி 2

 
விஞ்ஞானக் கோட்பாட்டு முறைகள்

முந்தைய நூற்றாண்டுகள் போலல்லாமல், சென்ற நூற்றாண்டில் சோதனை மற்றும் கோட்பாடு விஞ்ஞானிகள் ஒருவரை ஒருவர் சார்ந்தும், சேர்ந்தும் பணி செய்யத் தொடங்கினர். 19-ஆம் நூற்றாண்டில், புள்ளியியல் துறை சார்ல்ஸ் பெர்ஸ் (Charles S Peirce) என்பவரால், பெரிதும் வளர்க்கப்பட்டது. பெளதிகத்தில் உடனே உபயோகிக்கப்படாவிட்டாலும், பல துறைகளும் இந்த புதிய முறைகளை உபயோகிக்கத் தொடங்கின. இதைப்பற்றிய ஒரு ஆரம்ப நிலைக் கட்டுரையை, சொல்வனத்தில் முன்பு எழுதியிருந்தேன். புள்ளியியல், தரவுகளில் (data) ஒரு கோலத்தைத் (pattern) தேடும் முறை. பல தருணங்களில், இக்கோலத்தை வைத்து, ஒரு நிகழ்வின் சாத்தியக்கூறுகளை (probability of occurrence) சொல்லிவிட முடிகிறது. பல நிஜ வாழ்க்கை நிகழ்வுகளுக்கு மிகவும் உபயோகமான துறை இந்த புள்ளியியல். சொல்வனத்தில், இதைப்பற்றி, விவரமாக எதிர்காலத்தில் ஒரு கட்டுரையை எதிர்பார்க்கலாம்.

Charles-Sanders-Peirce
Charles S Peirce

விஞ்ஞான முறைகள்/சிந்தனைகள் பற்றிய முதல் புத்தகங்கள் இந்தக் காலத்தில் எழுதப்பட்டன. வில்லியம் ஸ்டான்லி ஜெவன்ஸ் (William Stanley Jevons) 1873-ல் எழுதிய The Principles of Science: a treatise on logic and scientific method (1873, 1877) என்ற புத்தகம் இன்றும் விஞ்ஞான ஆராய்ச்சியின் அடிப்படையாக உள்ளது. விஞ்ஞான கண்டுபிடிப்புகளை மூன்று முக்கிய கட்டங்களாக பிரிக்கிறார் ஜெவன்ஸ். இந்த மூன்று கட்டங்கள் எந்த ஒரு வெற்றிகரமான கோட்பாட்டிற்கும் பொருந்தும்.

முதல் கட்டம், இயற்கையின் ஒரு இயல்பைப் பற்றிய ஒரு பொது புனைகொள்கையை (hypothesis) முன் வைப்பது.

இரண்டாவது கட்டமாக, அந்த பொது புனைகொள்கையின் விளைவுகளை (consequences) ஆராய்வது

மூன்றாவது கட்டமாக, விளைவுகள் சோதனை முடிவுகளுடன் ஒத்து வருகிறதா என்று சரி பார்ப்பது எந்த ஒரு கோட்பாடும், அதன் விளைவுகளும் இந்த விஞ்ஞான சிந்தனை முறையில்தான் உருவாகின்றன.

20-ஆம் நூற்றாண்டின் பெளதிக விஞ்ஞானி, ரிச்சர்ட் ஃபைன்மேனும் இதே முறைகளையே சொல்கிறார்.

இத்துடன், பல கட்டங்களில், இன்னொரு விஷயம் சரியாக புரிந்து கொள்ளப் படுவதில்லை. அதாவது, எந்த ஒரு கோட்பாட்டின் வாழ்நாளும், இந்த மூன்று விஷயங்களும் ஒத்து போகும் வரை தான். உதாரணத்திற்கு, நியூட்டனின் கோட்பாடுகள், கிட்டத்தட்ட, ஒரு 150 வருடம் தாக்கு பிடித்தன. ஆனால், மெர்குரி கிரகத்தின் சுழற்சி பற்றிய அளவுகள் கோட்பாட்டோடு ஒத்து போகவில்லை. ஐன்ஷ்டைனின் புதிய கோட்பாடு, மெர்குரியின் பாதையை துல்லியமாக அளந்து சொன்னதால், அதுவே புதிய (gravitational theory) ஈர்ப்புக் கோட்பாடாகியது.

19-ஆம் நூற்றாண்டின் இன்னொரு முக்கிய பங்கு, அணுக்களின் கனத்தை சரியாகக் கணித்து அணுவேதியியலை (atomic chemistry) ஆரம்பித்து வைத்த ஜான் டால்டனின் (John Dalton) அருமையான ஆராய்ச்சி. 20-ஆம் நூற்றாண்டின் அணு பெளதிகம் முன்னேற இது ஒரு அடிப்படைத் தேவையானது. ஆனாலும், 19-ஆம் நூற்றாண்டின் மிக முக்கிய தலையங்க விஞ்ஞான செய்தி என்றால், அது, X-கதிர் மற்றும் ரேடியம் என்ற கதிரியக்கப் பொருள். மற்ற விஷயங்கள் அந்நாளைய செய்தித்தாள்களால், பெரிது படுத்தப்படவில்லை. இந்த இரண்டு விஷயத்திலும், பத்திரிகைகளுக்கு வாசக ஈர்ப்புக்கு வேண்டிய ஜாலங்கள் ஏதும் இல்லாதது காரணமாக இருக்கலாம்!

விஞ்ஞானச் சிந்தனையின் இரு பெரும் மாற்றங்கள்

விஞ்ஞானச் சிந்தனை முறையின் அடிப்படை 19-ஆம் நூற்றாண்டில் உருவானாலும், அதன் உண்மையான தாக்கம், 20-ஆம் நூற்றாண்டில்தான் நிகழ்ந்தது. முதன் முறையாக, விஞ்ஞானக் கோட்பாடு, சோதனை அறிவியலைக் காட்டிலும், முன்னே சென்றது. இதற்கான முன்னோடி, ஐன்ஷ்டைன் அவருடைய ஒவ்வொரு கோட்பாடும், பல ஆண்டுகள் கழித்து, சோதனை முறையில் நிரூபிக்கப்பட்டது. சோதனை விஞ்ஞானி, கோட்பாட்டாளர் பின்னே செல்ல வேண்டிய ஒரு நிலை உருவானது. அத்துடன், சோதனை முறைகள் அதிகச் செலவாகும் விஷயமாகவும் மாறின. இந்த இரு பிரிவினரும் ஒன்று சேர்ந்தாலே விஞ்ஞானம் முன்னேறும் என்ற நிலை உருவானது, பழைய வேறுபாடுகள் மறக்கப்பட்டன. ஐன்ஷ்டைனுடன், போர் (Neils Bohr), டிராக் (Paul Dirac), ஹைசன்பர்க், (Werner Heisenberg) ஃபைன்மேன், (Richard Feynman) மற்றும் ஃபெர்மி (Enrico Fermi) போன்ற பெரும் விஞ்ஞானிகள் கோட்பாட்டியலை என்றும் இல்லாத அளவிற்கு முன்னே எடுத்துச் சென்றனர்.

இதற்கு, மிகச் சிறந்த உதாரணம், ஐன்ஷ்டைன் மற்றும் எடிங்க்டன் (Arthur Eddington) இருவரின் கூட்டுறவு. 20-ஆம் நூற்றாண்டின் ஆரம்பத்தில், ஐன்ஷ்டைன் பல புதிய விஞ்ஞானக் கோட்பாட்டுப் புரட்சிகளை உருவாக்கிய ஜெர்மானியர். எடிங்க்டன், இங்கிலாந்தைச் சேர்ந்த வானியல் மற்றும் கணக்கு நிபுணர் – அதுவும் அரச வான் ஆய்வகத்தில் (Royal Greenwich Laboratory) பணியாற்றியவர். எட்டிங்டன், 1919 –ல், ஐன்ஷ்டைனின் ஒப்புமைக் கொள்கையை நிரூபிப்பதற்கு, வட ஆப்பிரிக்காவுக்குச் சென்று, முழு சூர்ய கிரகணத்தின் போது, எப்படி ஒளியைக் கூட, ஒரு பெரிய நட்சத்திரத்தின் ஈர்ப்புசக்தி வளைத்து விடுகிறது என்று காட்டும் ஒரு நிகழ்வைப் படம் பிடித்து, விஞ்ஞான உலகிற்கு விளக்கினார். இந்த கோட்பாட்டை 1915-இல் ஐன்ஷ்டைன் முன் வைத்தார். எதிரி நாட்டின் கோட்பாட்டாளருக்காக, பிரிட்டிஷ் சோதனை விஞ்ஞானி ஒருவர் மெனக்கிட்டு உலகின் ஒரு கோடிக்குச் சென்று சோதனை நடத்தி, எதிரி நாட்டின் விஞ்ஞானியின் கோட்பாடு சரி என்று நிரூபித்தால், அவருடைய நாட்டில் யார் ஒப்புக் கொள்வார்கள்? ஜெர்மனியிலிருந்து வெளியேறிய ஐன்ஷ்டைன், உடனேயே எட்டிங்டனை சந்தித்து நன்றி தெரிவித்தது உலகறிந்த விஷயம்.

ase_einstein

20-ஆம் நூற்றாண்டில் இரு பெரும் விஞ்ஞான சிந்தனை புரட்சிகள் நிகழ்ந்தது. இதில் ஒன்றை ஆதரித்த ஐன்ஷ்டைன், இன்னொன்றை ஏற்றுக் கொள்ளத் தயங்கினார். முதலாவது, சிந்தனைச் சோதனைகள் (thought experiments). இதில் மிகப் பெரிய விற்பன்னர் ஐன்ஷ்டைன். இவருடைய ஒப்புமைக் கொள்கையில் பல விஷயங்களை மற்றவர்களுக்குப் புரிய வைக்க, சிந்தனைச் சோதனைகளைப் பயன்படுத்தினார். உதாரணத்திற்கு, ஒப்புமைக் கொள்கையில் பல விஷயங்கள் ஒளியின் வேகத்தில் அல்லது அதற்குச் சற்று குறைந்த வேகத்தில் நிகழக்கூடிய விஷயங்கள். எவருக்கும் இந்த வேகத்தில் பயணித்து அனுபவமிருக்கச் சாத்தியமில்லை. இவருடைய கோட்பாட்டை விளக்க, கற்பனை மின் தூக்கிகள் (imaginary lifts/elevators) ஒளியின் வேகத்தில் இரு வேறு திசைகளில் பயணிக்கும்போது, அதில் பயணம் செய்யும் மனிதருக்கு எப்படப்புவியீர்ப்புச் சக்தியை உணர்வார் என்று ஐன்ஷ்டைன் விளக்கினார். அவரது சிந்தனை, சோதனை விஞ்ஞானத்தை விட மிக முன்னேறியிருந்ததால், அப்படி செய்ய நேர்ந்தது. பிற்பாடு, அவருடைய ஒவ்வொரு கோட்பாடும், துல்லியமாக (சில 1915 கோட்பாடுகள், 1945 –இல் நிரூபிக்கப்பட்டன) நிரூபிக்கப் பட்டதால், விஞ்ஞான உலகம் சிந்தனைச் சோதனை முறைகளை (thought experiments) ஏற்றுக் கொண்டது சொல்வனத்தில் வெளியான ஷ்ரோடிங்கரின் பூனை இப்படிப்பட்ட ஒரு சிந்தனைச் சோதனையைப் பற்றிய கட்டுரை.

இன்றைய விஞ்ஞானம்

அணு பெளதிகம் ஏராளமான முன்னேற்றமடைந்தது 20-ஆம் நூற்றாண்டில். இன்றுவரை, இத்துறையில், கோட்பாட்டாளர்கள் முன்னே உள்ளார்கள். ஆனால், இத்துறையின் முக்கிய திருப்புமுனை, குவாண்டம் கோட்பாடு. பல அணு சம்பந்தப்பட்ட சோதனைகள் மிகவும் சிக்கலானவை. அதில் உள்ள அளவிடல்கள் நேர்முக அளவிடல்கள் அல்ல. அத்துடன், அவ்வளவு சிறிய உலகில், (ஒப்பீட்டில் தலை முடி பத்து லட்சம் முறை பெரிதானது!) நியூட்டனிய இயக்கவியல் நிபுணர்கள் போல, திட்டவட்டமாக எதையும் சொல்ல முடியாது. உதாரணத்திற்கு, அணுவில் ஒரு எலெக்ட்ரான் எங்கிருக்கும் என்று யாராலும் சொல்ல முடியாது. ஒரு சமயத்தில், ஒரு இடத்தில், இருக்க இத்தனை சாத்தியக்கூறு என்று மட்டுமே சொல்ல முடியும்.

physics

ஐன்ஷ்டைன் போன்ற விஞ்ஞானிகளாலேயே இதை முதலில் ஏற்றுக் கொள்ள முடியவில்லை. ஐன்ஷ்டைனைத் தாண்டி இவ்வுலகம், புள்ளியியல் சாத்தியக்கூறுகளை ஒப்புக் கொண்டு விட்டது. இன்றைக்கு ஹிக்ஸ் போஸான் உள்ளதா இல்லையா என்று செய்திகள் வரும்போதும், சோதனை முடிவுகள் பல எதிர்முக அளவிடல், மற்றும் சாத்தியக்கூறுகள் மூலமே நிரூபிக்கப் படுகின்றன.

இன்றைய 21-ஆம் நூற்றாண்டில், கோட்பாட்டாளர்களும், சோதனை விஞ்ஞானிகளும் கை கோர்த்து பல நாடுகளிலிருந்தும் ஒன்றாக அணுச் சோதனைகளை CERN – இல் செய்கிறார்கள் என்றால், அது, விஞ்ஞான முறைகளின் முதிர்ச்சியைக் காட்டுகிறது. முதிர்ச்சியோடு, பழைய விஞ்ஞான முறைகளையும் இன்றும் பின்பற்றுகிறார்கள்.

சோதனை முடிவுகள் கோட்பாடு சரி என்று நிரூபிக்கலாம், அல்லது, தவறு என்றும் நிரூபிக்கலாம். சோதனை முடிவுகள் முதலில் துல்லியமானதா என்று தனிப்பட்ட முறைகளில் சரிபார்த்துக் கொள்ள வேண்டும். உதாரணத்திற்கு, CERN –ன் முடிவுகளுக்கு, இரு உணர்கருவயின் முடிவுகள் ஒத்துப் போக வேண்டும். மேலும், பல்லாயிரக் கணக்கான விஞ்ஞானிகள், கணிணிகள் மூலம் உருவாக்கும் மறைமுக அளவிடல்கள் ஒத்துப் போக வேண்டும். எல்லா முடிவுகளும், அடுத்த கோட்பாடு இந்த முடிவுகளைச் சரி என்று சொல்லும் வரைதான் நீடிக்கும். என்றாவது வேறொரு கோட்பாடு இம்முடிவுகளைச் சரியில்லை என்றோ, அல்லது மேலும் துப்புரவான, கறாரான முடிவுகளைக் காட்டவோ செய்தால் இம்முடிவுகள் கைவிடப்படும்.

எந்த ஒரு கோட்பாடும், சோதனை முடிவும் தகுந்த விஞ்ஞான வெளியீட்டில் சரியான மதிப்புரைக்குப் பிறகுதான் வெளியிடப்பட வேண்டும்.

விஞ்ஞான வெளியீடுகளின் கட்டுப்பாடுகள் இத்துறையின் வளர்ச்சிக்கு முட்டுக்கட்டைகள் அல்ல. மாறாக, சரியான தரக்கக் கட்டுப்பாட்டு முறைகள்.

எந்த ஒரு கோட்பாடும் நிரந்தரமானது அல்ல. நமக்குத் தெரிந்த வரை சரியானது. எங்கோ ஒரு சோதனை இந்த கோட்பாடு சரியில்லை என்று நாம் முடிவுக்கு வருவது, ஒரு புதிய கோட்பாடு உருவாக வழி வகுக்கும். இப்படி சுழன்று கொண்டிருப்பதுதான் விஞ்ஞான உலகின் சிந்தனையின் மையம்.

கடந்த 60 ஆண்டுகளாக, விஞ்ஞான முன்னேற்றங்கள் பெரிய குழுக்களால் உருவாக்கப்பட்டவை. விஞ்ஞானச் சோதனைகளுக்கு மிக அதிகம் செலவாவதும் இந்த வகைக் கூட்டு முயற்சிகளுக்கு ஒரு காரணம். அத்துடன், விஞ்ஞானம் வளர வளர, மறைமுக அளவிடல்களின் சிக்கல்களும், அதற்கு தேவையான கணினி சக்தியும் கூடிக்கொண்டே போகிறது. இதை நாம் விஞ்ஞான முட்டி மோதல் என்ற கட்டுரைத் தொடரில் விவரமாக ஆராய்ந்தோம். இன்று, பல விஞ்ஞானக் கோட்பாடுகள் முன் வைத்து, எது சரியானது என்ற சர்ச்சை, சோதனை முறையில் விளக்குவத்ற்கு முன்னரே நடக்கிறது. உதாரணத்திற்கு, Super String theory என்ற கோட்பாடும், Super Symmetry (SUSE) என்ற கோட்பாடும் நம்மிடையே புழங்குகின்றன. நம்முடைய இன்றைய பொது விஞ்ஞானப் புரிதலுக்கு 20-ஆம் நூற்றாண்டின் கடைசி 30 ஆண்டுகள் ஒரு காரணம். சந்திரனில் கால் வைத்த மனிதன், சிலிகான் சில்லு விந்தைகள், இழை ஒளியியல் (fibre optics), லேசர்கள், இணையம் மற்றும் கணினிகள் நம் வரலாற்றுப் பார்வையை மிகவும் மழுங்கடிக்கும் தொழில்நுட்பங்கள். இவை அனைத்திற்கும் பின்னுள்ள பெளதிகம், குவாண்டம் இயக்கவியல்தான். அது ஏற்கப்பட்ட அறிவாகி 60 ஆண்டுகள் கழித்துத்தான் மேற்படிப் பயன்பாடுகள், தொழில்நுட்பங்கள் எல்லாம் உருவாயின என்பதை மறந்துவிடக் கூடாது. விஞ்ஞானக் கூட்டு முயற்சிக்காக உருவாக்கப்பட்ட ஒரு கருவி இணையம். இன்று அதுவே மறக்கப்பட்டு, விஞ்ஞானம் பற்றிய நம் புரிதல் எங்கோ 18-ஆம் நூற்றாண்டில் இன்னும் சிக்கிக் கிடப்பது மிகவும் சோகமான விஷயம்.

quantum-physics-lecture

இது மாறி, பொதுப் புரிதலில் விஞ்ஞானம் என்பதைப் பற்றிய தற்கால அல்லது சமகால முறைமைகள் ஊறி எழுவதற்கு மிக அவசியம், இன்றைய விஞ்ஞானப் பள்ளி ஆசிரியர்கள், அடுத்த தலைமுறையினருக்கு சரியான விஞ்ஞான எதிர்பார்ப்புகள், முறைகளை கற்றுத் தருவதுதான். சில பள்ளியாசிரியர்களாவது , இது போன்ற கட்டுரைகளைத் தேடிப் படித்து, மாணவர்களின் சிந்தனையை மாற்றினால், அதுவே இக்கட்டுரையை எழுதுவதின் குறிக்கோளுக்கு வெற்றி.

****

தமிழ்ச் சொற்கள்

எல்லோருக்கும் புரிய வேண்டும் என்று சில ஆங்கிலச் சொற்களை கட்டுரையில் பயன்படுத்தியுள்ளேன். இச்சொற்களுக்கு நிகரான சில தமிழ்ச் சொற்களை இங்கு பரிசீலனைக்கென முன்வைக்கிறேன்.

ஆங்கிலச் சொல்

தமிழ் பரிந்துரை

Scientific Letters

விஞ்ஞான ஆராய்ச்சிக் கடிதங்கள்

Scientific journals

விஞ்ஞான ஆராய்ச்சி குறிப்பேடுகள், (அல்லது) பதிப்பிதழ்கள்

Single-blind

ஒர் மறை ஆய்வு

Double blind

இரு மறை ஆய்வு

Thought experiment

சிந்தனைச் சோதனை

****

மேற்கோள்கள்
1. விஞ்ஞான வெளியீடுகளின் சரித்திரம் – http://expertedge.journalexperts.com/2013/01/26/scholarly-publishing-a-brief-history/
2. விஞ்ஞான வெளியீடு பற்றிய தனியார் கட்டுரை
3. 19 –ஆம் நூற்றாண்டின் விஞ்ஞான சரித்திரம்
4. விஞ்ஞான ஆராய்ச்சியின் வரலாறு
5. விஞ்ஞானச் சிந்தனையின் வரலாறு பற்றிய காட்சியளிப்பு