భౌతిక శాస్త్రంలో వచ్చిన పెను మార్పులు

భౌతిక శాస్త్రం అనేది పదార్ధం (matter), శక్తి (energy) అనే రెండింటి మధ్య ఉండే సంబంధ బాంధవ్యాలని అధ్యయనం చేసే శాస్త్రం అని ఇప్పుడు చాల మంది నిర్వచిస్తున్నారు.

శక్తి యొక్క నిజ స్వరూపాన్ని అర్ధం చేసుకోవటమే భౌతిక శాస్త్రపు లక్ష్యం అన్నా తప్పు కాదెమో.

ఈ శక్తి అనేక రూపాల్లో అభివ్యక్తమవుతూ ఉంటుంది. ఇది చలన (motion) రూపంలోనూ, కాంతి (light) రూపంలోనూ, విద్యుత్ (electricity) రూపంలోనూ, వికిరణ (radiation) రూపం లోనూ, గురుత్వాకర్షణ (gravitation) రూపంలోనూ, … ఇలా ఒకటేమిటి, అనేకమైన రూపాల్లో మనకి తారసపడుతూ ఉంటుంది.

పదార్ధం తన అత్యధిక ప్రమాణ స్థాయిలో క్షీరసాగరాలు (galaxies) గానూ, అత్యల్ప ప్రమాణ స్థాయిలో పరమాణు రేణువులు (subatomic particles) గానూ మనకి తారసపడుతూ ఉంటుంది.

భౌతిక శాస్త్రం ప్రకృతి శాస్త్రాలన్నిటిలోకి మౌలికమైన శాస్త్రం. మచ్చుకి, రసాయన శాస్త్రంలో రసాయనాలలో ఉన్న పదార్ధానికి, శక్తికి మధ్య ఉండే సంబంధ బాంధవ్యాలని అధ్యయనం చేస్తాం. జీవశాస్త్రంలో జీవన ప్రక్రియలలో జరిగే రసాయన సంయోగ వియోగాలని పరిశీలిస్తాము కనుకనున్నూ, ఈ రసాయన ప్రక్రియలకి పదార్ధము-శక్తి మూలం కనుకనున్నూ, జీవశాస్త్రానికి కూడ భౌతికశాస్త్రం మూలాధారమే.

స్థూలంగా విచారిస్తే భౌతికశాస్త్రాన్ని రెండు భాగాలుగా విభజించవచ్చు: సనాతన భౌతికశాస్త్రం (classical physics), అధునాతన భౌతికశాస్త్రం (modern physics). ఈ సనాతన అధునాతనాల మధ్య ఉన్న సరిహద్దు ఏది అని పీకులాట పెట్టుకుంటే మనం ముందుకి కదలలేము. కాని 17, 18, 19 శతాబ్దాలలో పరిపక్వం చెందిన భౌతికశాస్త్రం సనాతనమనిన్నీ, సా. శ. 1900 తరవాయి మన అవగాహనలోకి వచ్చిన విషయాలన్నీ అధునాతనమనిన్నీ విడదీయటంలో అంత ప్రమాదం లేదు. దీనికి కారణం చదువరులకి త్వరలోనే అర్ధం అవుతుంది.

సా. శ. 1871 లో కేంబ్రిడ్జి విశ్వవిద్యాలయంలో ఉపన్యాసం ఇస్తూ, ఆనాటి నుండి నేటి వరకూ అజరామరంగా నిలచిపోయిన జేంస్ క్లర్క్ మేక్స్‌వెల్ ఇలా అంటారు:

“మరికొద్ది సంవత్సరాలలో భౌతికశాస్త్రపు అవధులని చేరుకుంటాం. భౌతిక స్థిరాంకాల (physical constants) విలువలన్నిటిని లెక్కగట్టెస్తాము. ఇహ భావి తరాలు చెయ్యగలిగిందల్లా ఈ స్థిరాంకాల విలువల ఖచ్చితత్వాన్ని (precision) మరొక దశాంశ స్థానానికి పెంచటమే….”

భౌతిక శాస్త్రంలో పరిశోధన ఒక దరికి చేరుకుని అంతం అయిపోబోతున్నాదనే కదా ఈ గమనిక లోని తాత్పర్యం!

మేక్స్‌వెల్ ఉపన్యాసం ముగించి, వేదిక దిగి కిందకి వచ్చి పట్టుమని పాతిక సంవత్సరాలు అయిందో లేదో, 1900 లో మేక్స్ ప్లేంక్ (Max Plank) క్వాంటం సిద్ధాంతానికి (Quantum theory) విత్తులు నాటితే, అయిన్‌స్టయిన్ 1905 లో ప్రత్యేక సాపేక్ష సిద్ధాంతాన్ని (Special Relativity) ప్రవచించేరు. ఈ రెండు ఊహలూ భౌతిక శాస్త్రాన్ని కూకటి వేళ్ళతో కుదిపేశాయి. ప్రపంచం అంతా కరతలామలకంలా అవగాహన అయిపోయిందనుకున్న మన అహంకారానికి శృంగభంగం అయింది. అధునాతన భౌతికశాస్త్రానికి సా. శ. 1900 మొదలు అనటానికి ఇదే కారణం.


అయిన్‌స్టయిన్ ప్రత్యేక సాపేక్ష సిద్ధాంతం, సాధారణ సాపేక్ష సిద్ధాంతం (General Relativity) 1900 తరువాతనే ప్రచురణ పొందినప్పటికీ, ఈ రెండూ సనాతన భౌతిక శాస్త్రపు పరిధిలోకే వస్తాయి. ఏదిఏమైనప్పటికీ 1900 లో శ్రీకారం చుట్టబడ్డ క్వాంటం సిద్ధాంతం అధునాతన భౌతిక సిద్ధాంతానికి ఆది పర్వం.


యూకిలిడ్, నూటన్, మేక్స్‌వెల్ ప్రభృతులు నిర్మించిన సనాతన సిద్ధాంత సౌధం యొక్క గోడలు బీటలు దేరినా అది పరిపూర్ణంగా కూలిపోలేదు; పాత సిద్ధాంతాల శిధిలాలమీదనే కొత్త సిద్ధాంత సౌధాలు నిర్మించబడ్డాయి. రాబోయే బ్లాగులో పాత సిద్ధాంతానికి బీటలు ఎలా వేసేయో టూకీగా సమీక్షిస్తాను.