Only forty years ago, the number of mobile-phone users in the world was tiny. Consider the 1980s. Mobile phones were not yet part of people’s everyday lives; in fact, they were hardly within reach of ordinary people at all. At that time, total global electricity consumption was about 7,300 terawatt-hours (TWh) per year. [1 terawatt = 1 million megawatts = 1 trillion watts.] By 2024, following the rise of thousands of electricity-dependent technologies—including
১৯৪২। দ্বিতীয় বিশ্বযুদ্ধের রুদ্ধ্বশ্বাস সময়। ম্যানহাটান প্রজেক্টের পারমাণবিক বোমার মূল উপাদান ইউরেনিয়াম ও প্লুটোনিয়াম তৈরি হচ্ছে বেশ কয়েকটি গোপন রিঅ্যাকটরে। কলম্বিয়া নদীর দক্ষিণ-পূর্ব দিকে হ্যানফোর্ড রিঅ্যাক্টর তৈরি হয়েছে প্লুটোনিয়াম উৎপাদনের উদ্দেশ্যে। কিন্তু দেখা গেল রিঅ্যাক্টর চালু করার পর চেইন রিঅ্যাকশান শুরু হবার একটু পরেই রিঅ্যাকটর নিজে নিজে বন্ধ হয়ে যাচ্ছে। বার বার ঘটছে এই ঘটনা। চিন্তায় পড়ে গেলেন প্রকল্প পরিচালক এনরিকো ফার্মি। তিনি নিজে নিউট্রনের
What is the source of energy of this vast, dynamic universe in which such enormous activity is taking place — billions of galaxies racing through space at tremendous speed, billions of stars within each galaxy, black holes, planets and moons revolving around stars — all held together by the invisible force of gravity? Where does this enormous amount of energy come from? By what process is this energy produced? If the answer must be given in one word, that answer is — fusion.
আমাদের এই বিশাল মহাবিশ্বের যে বিপুল কর্মযজ্ঞ চলছে – এই যে প্রচন্ড গতিতে ধাবমান কয়েক শত কোটি গ্যালাক্সি, গ্যালাক্সির ভেতর কোটি কোটি নক্ষত্র, ব্ল্যাকহোল, নক্ষত্রগুলির চারপাশে ঘূর্ণায়মান গ্রহ-উপগ্রহ – সবকিছুকে অদৃশ্য মহাকর্ষ বলের মাধ্যমে টেনে রাখাসহ সমস্ত মহাজাগতিক কাজকর্ম নিয়ে প্রচন্ড বেগে চলমান এই মহাবিশ্বের শক্তির উৎস কী? কোত্থেকে আসছে এই বিপুল পরিমাণ শক্তি?কোন্ প্রক্রিয়ায় তৈরি হচ্ছে এই শক্তি? এক শব্দে যদি এই প্রশ্নের উত্তর দিতে হয়, এর উত্তর হবে – ফিউশন।
Many of us
are familiar with black holes. We know that when a star with a mass more than
three times that of our Sun dies, it keeps collapsing under its own
gravitational pull and eventually turns into a black hole. Professor Jamal
Nazrul Islam defined a black hole in his famous book Black Hole in the
following way:
“If the mass of a star exceeds three times the mass of the Sun, the Fermi pressure of neutrons and other
ব্ল্যাকহোল বা কৃষ্ণবিবর সম্পর্কে আমাদের অনেকেরই ধারণা আছে। আমরা জানি যে আমাদের সূর্যের ভরের তিনগুণেরও বেশি ভরবিশিষ্ট নক্ষত্রের মৃত্যু হলে তা অভিকর্ষণ বলের টানে সংকুচিত হতে হতে ব্ল্যাকহোল বা কৃষ্ণবিবরে পরিণত হয়। প্রফেসর জামাল নজরুল ইসলাম তাঁর বিখ্যাত ‘কৃষ্ণবিবর’ বইতে ব্ল্যাকহোলের সংজ্ঞা দিয়েছেন এভাবে, “একটি নক্ষত্রের ভর সূর্যের ভরের তিন গুণের বেশি হলে নিউট্রনের ফার্মি চাপ এবং অন্যান্য বহির্মুখী চাপ অন্তর্মুখী মাধ্যাকর্ষণ বল সামলাতে পারে না। তাই
Even
though physicists do not believe in ghosts, they have no way of denying the
strange, almost ghost-like behaviour of quantum mechanics. To mark the
centenary of quantum mechanics—especially of its working equations—this year
(2025) is being celebrated worldwide as the Quantum Year: Year of Quantum
Science and Technology.
Quantum science occupies the deepest layer of all theories of science and technology in the modern
পদার্থবিজ্ঞানীরা ভূতে বিশ্বাস না করলেও কোয়ান্টাম মেকানিক্সের অদ্ভুত ভূতুড়ে কাজকর্মকে অস্বীকার করার কোনো উপায় তাঁদের নেই। কোয়ান্টাম মেকানিক্সের, বিশেষ করে তার কার্যকরী সমীকরণের একশ বছর পূর্তি উপলক্ষে এবছর (২০২৫) বিশ্বব্যাপী পালিত হচ্ছে কোয়ান্টাম বর্ষ – ইয়ার অব কোয়ান্টাম সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি। আধুনিক জগতের সমস্ত বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির তত্ত্বগুলির গভীরতর স্তর দখল করে আছে কোয়ান্টাম বিজ্ঞান। মৌলিকতম কণা কোয়ার্ক থেকে শুরু করে বিশাল
The Nobel Prize in Physics 1957 was awarded jointly to Chen Ning Yang and Tsung-Dao (T.D.) Lee "for their penetrating investigation of the so-called parity laws which has led to important discoveries regarding the elementary particles."
“‘There
is actually no such thing as a quantum world. The quantum state exists only
inside my head, something I use to do calculations. Quantum states at most
describe certain information — they do not correspond very well to the real
world.’”
Hearing these words, one might think a frustrated university student—annoyed by the incomprehensibility of quantum mechanics—is venting irritation. But to our astonishment, these
“কোয়ান্টাম জগত বলে আসলে কিছুই নেই। কোয়ান্টাম দশার অস্তিত্ব আছে শুধু আমার মাথার ভেতর যা দিয়ে আমি অঙ্ক করি। কোয়ান্টাম অবস্থা বড়জোর কিছু তথ্যের বর্ণনা দেয় – বাস্তব জগতের সাথে তাদের খুব একটা মিল নেই।“ – কথাগুলি শুনে মনে হতে পারে বিশ্ববিদ্যালয়ে পড়ুয়া কোন শিক্ষার্থী কোয়ান্টাম মেকানিক্সের দুর্বোধ্যতায় বিরক্ত হয়ে ক্ষোভ প্রকাশ করছে। কিন্তু আমাদের অবাক করে দিয়ে অতি সম্প্রতি কোয়ান্টাম মেকানিক্স সম্পর্কে এই কথাগুলি বলেছেন ভিয়েনা বিশ্ববিদ্যালয়ের কোয়ান্টাম
কোয়ান্টাম মেকানিক্স যে পদার্থবিজ্ঞানের সবচেয়ে দুর্বোধ্য বিষয় সে ব্যাপারে কারোরই কোন সন্দেহ নেই। এই বিষয়টি যে শুধুমাত্র পদার্থবিজ্ঞান শিক্ষার্থীদেরই আতঙ্ক তা নয়, কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞান যাঁরা আবিষ্কার করেছেন সেসব নোবেলজয়ী পদার্থবিজ্ঞানীদের কাছেও কোয়ান্টাম মেকানিক্স – এই একশ বছর পরেও – দুর্বোধ্য রয়ে গেছে। কোয়ান্টাম ইলেকট্রোডায়নামিক্সের অন্যতম স্থপতি সবচেয়ে স্মার্ট পদার্থবিজ্ঞানীদের একজন রিচার্ড ফাইনম্যান সরাসরি মন্তব্য করেছেন, “আমার মনে হয় আমি
মানব সভ্যতা বিকাশের শুরু থেকেই সময় সম্পর্কে মানুষ সচেতন হতে শুরু করেছে। সময়ের সাথে সাথে মানুষ যতই বিজ্ঞান ও প্রযুক্তিগতভাবে আধুনিক হচ্ছে ততই সূক্ষ্ম থেকে সূক্ষ্মতরভাবে সময় মাপার কলাকৌশল উদ্ভাবিত হচ্ছে। প্রাচীনকালে প্রাকৃতিক ঘটনাগুলি পর্যবেক্ষণ করেই চলতো সময় মাপার কাজ – যেমন সূর্যোদয় থেকে সূর্যাস্ত পর্যন্ত এক দিন, সূর্যাস্ত থেকে পরবর্তী সূর্যোদয় পর্যন্ত এক রাত। চাঁদ পর্যবেক্ষণ করে মাসের হিসেব, ঋতু পরিবর্তন দেখে বছরের হিসেব। তারপর দিনের সময়কে
বিজ্ঞানজগতে বাংলাদেশের গর্ব বিজ্ঞানী জামাল নজরুল ইসলাম। তত্ত্বীয় পদার্থবিজ্ঞান ও কসমোলজিতে তাঁর যুগান্তকারী অবদান রয়েছে। তাঁর মৌলিক গবেষণাগুলিকে প্রধানত পাঁচটি ধাপে ভাগ করা যায়: কণা পদার্থবিজ্ঞানের ম্যান্ডেলস্ট্যাম রিপ্রেজেন্টেশানের গাণিতিক বিশ্লেষণ, জেনারেল থিওরি অব রিলেটিভিটির আইনস্টাইন-ম্যাক্সওয়েল সমীকরণের সঠিক সমাধান, মহাজাগতিক ধুলোকণার ক্ষেত্র সমীকরণের সমাধান, মহাবিশ্বের চূড়ান্ত পরিণতি, এবং গাণিতিক অর্থনীতি।
লর্ড র্যালে নামটি আমাদের কাছে যতটা পরিচিত, জন উইলিয়াম স্ট্রুট ততটা নয়। অথচ নোবেলজয়ী পদার্থবিজ্ঞানী লর্ড র্যালের আসল নাম হলো জন উইলিয়াম স্ট্রুট। ইংল্যান্ডের এসেক্স কাউন্টির একটি শহরের নাম র্যালে। সেখানকার লর্ড ছিলেন বলেই জন উইলিয়াম স্ট্রুটকে সবাই লর্ড র্যালে বলে ডাকতো। তিনি ছিলেন তৃতীয় লর্ড র্যালে। ক্লাসিক্যাল পদার্থবিজ্ঞানের অনেক কিছুর সাথেই লর্ড র্যালের নাম যুক্ত হয়ে আছে তাঁর আবিষ্কার এবং অবদানের জন্য। শব্দ, তাপ, আলোক, তড়িৎচুম্বক, এবং নিষ্ক্রিয় গ্যাস – সবকিছুরই অনেক তত্ত্ব আবিষ্কৃত হয়েছে লর্ড র্যালের হাতে। নিষ্ক্রিয় গ্যাস আর্গন আবিষ্কারের জন্য তিনি পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরষ্কার অর্জন করেছেন ১৯০৪ সালে। লর্ড র্যালেকে আমরা এই উপমহাদেশের মানুষ হিসেবে আরো একটি কারণে বিশেষভাবে স্মরণ করি – সেটা হলো তাঁর কাছে পদার্থবিজ্ঞানের পাঠ নিয়েছিলেন আমাদের স্যার জগদীশচন্দ্র বসু।
জন উইলিয়াম স্ট্রুটের জন্ম ১৮৪২ সালের ১২ নভেম্বর ইংল্যান্ডের এসেক্সে। তাঁর বাবা জন জেমস স্ট্রুট ছিলেন দ্বিতীয় লর্ড র্যালে। র্যালে শহরের ব্যারন বা লর্ডশিপ পদটি সৃষ্টি করা হয়েছিল ইংল্যান্ডের রাজা চতুর্থ জর্জের ইচ্ছায়। তাঁর রাজত্বের সময় কর্নেল জোসেফ হোল্ডেন স্ট্রুট ছিলেন সাসেক্স কাউন্টির পার্লামেন্ট মেম্বার। নেপোলিয়নের বিরুদ্ধে ইংল্যান্ডের যুদ্ধে খুব বীরত্ব দেখিয়েছিলেন কর্নেল জোসেফ হোল্ডেন স্ট্রুট। রাজা চতুর্থ জর্জ কর্নেলকে পুরষ্কার স্বরূপ র্যালে শহরের ব্যারন করতে চাইলেন। ব্যারন পদটি ছোটখাট আঞ্চলিক রাজার মতো - খুব সম্মানজনক, এবং পুরুষানুক্রমিকভাবে অধিকারযোগ্য। অর্থাৎ একবার কেউ ব্যারন হলে তার পরবর্তী প্রজন্মের পর প্রজন্ম এই পদের সমস্ত সুযোগ-সুবিধা ও উপাধি ভোগ করবে। কিন্তু কর্নেল জোসেফ হোল্ডেন স্ট্রুট নিজে ব্যারন হতে চাইলেন না। কারণ ব্যারন হয়ে গেলে পার্লামেন্ট থেকে পদত্যাগ করতে হবে। তিনি ভোটের রাজনীতিতে বিশ্বাস করতেন। আবার রাজার দেয়া সম্মান ঠেলে ফেলতেও চাইলেন না। তিনি অনুরোধ করলেন তাঁর বদলে পদটি যেন তাঁর স্ত্রীকে দেয়া হয়। রাজা চতুর্থ জর্জ তাঁর ইচ্ছা পূরণ করলেন। প্রথম ব্যারনেস র্যালে হলেন শার্লট মেরি গারট্রুড। তাঁর মৃত্যুর পর তাঁর প্রথম সন্তান জন জেমস স্ট্রুট হলেন দ্বিতীয় লর্ড র্যালে। ১৮৭৩ সালে তাঁর মৃত্যুর পর তাঁর প্রথম সন্তান জন উইলিয়াম স্ট্রুট হলেন তৃতীয় লর্ড র্যালে – যিনি আমাদের আজকের আলোচ্য পদার্থবিজ্ঞানী। [তাঁর মৃত্যুর পর তাঁর ছেলে রবার্ট জন ছিলেন চতুর্থ লর্ড র্যালে, রবার্ট জনের ছেলে জন আর্থার ছিলেন পঞ্চম লর্ড র্যালে, আর বর্তমানে ষষ্ট লর্ড র্যালে হয়েছেন জন আর্থারের ছেলে জন জেরাল্ড স্ট্রুট।]
সাত হাজার একরের একটি বিশাল স্টেটের মালিক এবং ব্যারনের ছেলে হওয়াতে খুবই আরাম আয়েশে কেটেছে জন উইলিয়ামের ছোটবেলা। কিন্তু এত বিত্তবৈভব আরাম-আয়েশের মধ্যে থেকেও খুব একটা সুস্বাস্থ্যের অধিকারী ছিলেন না জন উইলিয়াম। বাড়িতে গৃহশিক্ষকের তত্ত্বাবধানে পড়ালেখার শুরু। দশ বছর বয়সে বিখ্যাত ইটেন কলেজে ভর্তি করানো হয়েছিল তাকে। কিন্তু হুপিং কাশিতে আক্রান্ত হওয়ার কারণে তাকে স্কুল ছাড়তে হয় এক টার্মের পরেই। তারপর একটু সুস্থ হয়ে উইম্বলডনের ছোট্ট একটা বোর্ডিং স্কুলে পড়াশোনা ১৮৫৪ থেকে ১৮৫৬ পর্যন্ত। এখান থেকে তাঁকে ভর্তি করানো হলো ইংল্যান্ডের বিখ্যাত হ্যারো স্কুলে। কিন্তু দুই টার্ম পরে সেখান থেকেও চলে আসতে হলো শারীরিক অসুস্থতার কারণে। এরপর তার লেখাপড়ার ব্যবস্থা করা হয় ইংল্যান্ডের দক্ষিণে সমুদ্রতীরবর্তী ডেভন কাউন্টির একটি প্রাইভেট স্কুলে যার তত্ত্বাবধায়ক ছিলেন রেভারেন্ড জর্জ টাউনসেন্ড ওয়ার্নার। ১৮৬০ সালে স্কুল ফাইনাল পাস করলেন জন উইলিয়াম।
১৮৬১ সালে ভর্তি হলেন কেমব্রিজ ইউনিভার্সিটির ট্রিনিটি কলেজে। স্কুলে থাকতে তেমন কোন বিশেষ মেধার স্বাক্ষর রাখতে পারেননি জন উইলিয়াম। খুবই সাধারণ মানের ছাত্র ছিলেন তিনি। কিন্তু কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ে এসে তিনি গণিত ও পদার্থবিজ্ঞানের প্রতি বিশেষ আকর্ষণ বোধ করতে শুরু করলেন। কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ে ছাত্রদের গাণিতিক দক্ষতা প্রমাণের জন্য প্রতিযোগিতার ব্যবস্থা আছে যা ম্যাথমেথিক্যাল ট্রাইপোস নামে পরিচিত। অনেকগুলি অত্যন্ত জটিল গাণিতিক সমস্যার সমাধান করতে হয় এই প্রতিযোগিতায়। এই প্রতিযোগিতায় অংশ নেয়ার জন্য পাঁচ বছর কঠোর পরিশ্রম করলেন জন উইলিয়াম। এসময় তাঁর গণিতের প্রশিক্ষক ছিলেন কেমব্রিজের বিখ্যাত গণিতজ্ঞ এডোয়ার্ড জন রাউথ। ১৮৬৫ সালে ম্যাথমেথিক্যাল ট্রাইপোস পরীক্ষায় সর্বোচ্চ র্যাংক “সিনিয়র র্যাংলার” অর্জন করলেন। সেই সময়ের বিশাল অর্জন এটা জন উইলিয়ামের জন্য। কারণ তাঁর সিনিয়র জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল কিংবা লর্ড কেলভিনও ম্যাথমেটিক্যাল ট্রাইপোসে “সিনিয়র র্যাংলার” পাননি, পেয়েছিলেন “সেকেন্ড র্যাংলার” র্যাংক। একই বছর গণিত ও প্রাকৃতিক বিজ্ঞানে বিশেষ দক্ষতার পুরষ্কার “স্মিথ প্রাইজ” লাভ করলেন জন উইলিয়াম। কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ের জ্যোতির্বিজ্ঞানের প্রাক্তন অধ্যাপক রবার্ট স্মিথের টাকায় এই পুরষ্কার প্রবর্তিত হয়েছিল।
১৮৬৬ সালে জন উইলিয়াম ট্রিনিটি কলেজের ফেলো নির্বাচিত হন। তখনো পর্যন্ত বিশ্ববিদ্যালয়গুলিতে শুধুমাত্র তাত্ত্বিক গবেষণাই হতো। পরীক্ষণ গবেষণা যা হতো সবই ব্যক্তিউদ্যোগে নিজেদের বাড়িতে বা অন্য কোন ব্যক্তিগত গবেষণাগারে। কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়েও কোন পরীক্ষাগার ছিল না। ১৮৬৮ সালে জন উইলিয়াম আমেরিকা ভ্রমণে গিয়েছিলেন। তিনি সেখানকার বিশ্ববিদ্যালয়ে পরীক্ষণ গবেষণাগারের কাজকর্ম দেখে এসেছেন। কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ে পরীক্ষাগার তৈরি করার ক্ষমতা তাঁর ছিল না। কিন্তু তিনি নিজের টাকায় বৈজ্ঞানিক গবেষণার যন্ত্রপাতি কিনে নিজের বাড়ি টার্লিং প্যালেসে ব্যক্তিগত গবেষণাগার প্রতিষ্ঠা করে গবেষণা শুরু করলেন।
১৮৬৯ সালে প্রকাশিত হলো তড়িতচুম্বকের ধারণার উপর তাঁর প্রথম গবেষণাপত্র। পরবর্তী দুবছরের মধ্যে শব্দের রেজোন্যান্স, আলোর বর্ণ, বিচ্ছুরণ ও প্রতিফলন সংক্রান্ত আরো এগারোটি গবেষণাপত্র প্রকাশিত হয়।
কেমব্রিজে জন উইলিয়ামের সহপাঠী ছিলেন আর্থার ব্যালফোর, যিনি পরবর্তীতে ইংল্যান্ডের প্রধানমন্ত্রী হয়েছিলেন। আর্থার ব্যালফোরের বোন ইভলিনের সাথে প্রেম হয় জন উইলিয়ামের। ১৮৭১ সালে ইভলিন ও জন উইলিয়াম বিয়ে করেন। বিয়ে করার সাথে সাথে জন উইলিয়ামের ট্রিনিটি কলেজের ফেলোশিপ বাতিল হয়ে গেল। কারণ বিবাহিতদের জন্য ঐ ফেলোশিপ নিষিদ্ধ ছিল।
এদিকে তাঁর শরীরও হঠাৎ প্রচন্ড খারাপ হয়ে গেল। রিউম্যাটিক ফিভারে আক্রান্ত হয়ে প্রচন্ড কাহিল হয়ে গেলেন জন উইলিয়াম। ডাক্তারের পরামর্শে ইওরোপের শীত থেকে বাঁচতে ১৮৭২ সালের ডিসেম্বরে তিনি স্ত্রীকে সাথে নিয়ে চলে গেলেন মিশরে। সেখানে নীল নদের উপর একটি নৌকা ভাড়া করে থাকতে শুরু করলেন। নৌকায় বসেই তিনি লিখতে শুরু করলেন শব্দবিজ্ঞানের উপর প্রথম পূর্ণাঙ্গ বই “দ্য থিওরি অব সাউন্ড”। ১৮৭৭ সালে দ্য থিওরি অব সাউন্ডের প্রথম খন্ড এবং ১৮৭৮ সালে দ্বিতীয় খন্ড প্রকাশিত হয়। পরবর্তীতে অনেক বছর ধরে অনেকগুলি সংস্করণ প্রকাশিত হয় এই বইয়ের।
১৮৭৩ সালে মিশর থেকে ইংল্যান্ডে ফিরে এলেন জন উইলিয়াম। তার কিছুদিন পরে তাঁর বাবা দ্বিতীয় লর্ড র্যালে মৃত্যুবরণ করলে উত্তরাধিকারসূত্রে তৃতীয় লর্ড র্যালে হলেন জন উইলিয়াম স্ট্রুট। এরপর থেকে ইংল্যান্ডের প্রথা অনুযায়ী আসল নামের পরিবর্তে উপাধিতেই তিনি পরিচিতি লাভ করতে শুরু করলেন – লর্ড র্যালে হিসেবে।
১৮৭৩ সালে রয়েল সোসাইটির ফেলো নির্বাচিত হলেন লর্ড র্যালে। আনুষ্ঠানিক রাজনৈতিক দায়িত্ব পালনের পাশাপাশি বৈজ্ঞানিক গবেষণাও চালিয়ে গেছেন তিনি সমান দক্ষতায়। তখনো পর্যন্ত তিনি তাঁর স্টেটের উপার্জন ছাড়া অন্য কোন প্রতিষ্ঠান থেকে কোন সম্মানী নেননি। বৈজ্ঞানিক গবেষণার সবকিছুই করছিলেন নিজের বাড়ির গবেষণাগারে নিজের টাকায়। সবকিছু ঠিকই চলছিল। ১৮৭৮ সাল পর্যন্ত শব্দ, আলো, তাপ, তড়িৎচুম্বক ইত্যাদি বিষয়ে তাঁর ষাটটি গবেষণাপত্র প্রকাশিত হয়ে গেছে।
কিন্তু প্রাকৃতিক দুর্যোগের কারণে পরপর তিন বছর পর্যাপ্ত ফসল না হওয়াতে র্যালে স্টেটের উপার্জন কমে গেলো। লর্ড র্যালে বাধ্য হলেন প্রাতিষ্ঠানিক কাজের বিনিময়ে সম্মানী গ্রহণ করতে।
কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ে পদার্থবিজ্ঞানের প্রথম গবেষণাগার ‘ক্যাভেন্ডিস ল্যাব’ প্রতিষ্ঠিত হয়েছে ১৮৭৩ সালে। কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ের তৎকালীন চ্যান্সেলর উইলিয়াম ক্যাভেন্ডিসের নিজস্ব অর্থায়নে প্রতিষ্ঠিত এই গবেষণাগারের প্রথম ‘ক্যাভেন্ডিস প্রফেসর’ হিসেবে যোগ দিয়েছেন বিজ্ঞানী জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল। কিন্তু ১৮৭৯ সালে মাত্র ৪৮ বছর বয়সে ম্যাক্সওয়েলের মৃত্যু হলে ক্যাভেন্ডিস প্রফেসরের পদ খালি হয়। বিশ্ববিদ্যালয় কর্তৃপক্ষের অনুরোধে এবং কিছুটা আর্থিক প্রয়োজনে ক্যাভেন্ডিস প্রফেসর পদে যোগ দিতে রাজি হন লর্ড র্যালে। নিতান্ত প্রয়োজন না হলে কাজের বিনিময়ে অর্থ গ্রহণের পক্ষপাতি ছিলেন না তিনি। তাই তাঁর এস্টেটের উপার্জন প্রয়োজনীয় স্তরে পৌঁছানোর সাথে সাথে ১৮৮৪ সালে তিনি ক্যাভেন্ডিস প্রফেসর পদে ইস্তফা দিয়ে নিজের এস্টেটে ফিরে যান স্বাধীন গবেষণায়।
মাত্র পাঁচ বছরের জন্য ক্যাভেন্ডিস প্রফেসর এবং ল্যাবের পরিচালক হিসেবে কাজ করলেও – এই পাঁচ বছরের মধ্যেই লর্ড র্যালে কেমব্রিজের ক্যাভেন্ডিস ল্যাবের যুগান্তকারি পরিবর্তন ঘটান। এতদিন বিজ্ঞানের ক্লাস ও গবেষণাগারে মেয়েদেরকে ঢুকতে দেয়া হতো না। লর্ড র্যালে মেয়েদের জন্য সমস্ত বিজ্ঞান ক্লাস ও গবেষণাগার উন্মুক্ত করে দিলেন। গবেষকদের ভেতর সামাজিক যোগাযোগ বাড়ানোর জন্য চালু করেন বৈকালিক চায়ের ব্যবস্থা – যেখানে চা খেতে খেতে গবেষকরা একে অন্যের সাথে বৈজ্ঞানিক ধারণা বিনিময় করেন। লর্ড র্যালের তত্ত্বাবধানে কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ে প্রথম চালু হয় তাপ, বিদ্যুৎ, চুম্বক, আলো, শব্দ, এবং পদার্থের ধর্ম সংক্রান্ত পরীক্ষণ পদার্থবিজ্ঞানের পাঠদান। ক্যাভেন্ডিস ল্যাবের পাঁচ বছরে তিনি বিভিন্ন বিষয়ে ৫৪টি গবেষণাপত্র প্রকাশ করেছেন।
লর্ড র্যালের সময়ে ১৮৮০ সালে কেমব্রিজে পড়তে এসেছিলেন জগদীশচন্দ্র বসু। লর্ড র্যালের কাছ থেকেই তিনি উৎসাহ পেয়েছিলেন পরীক্ষণ পদার্থবিজ্ঞানের গবেষণায়।
১৮৮৪ সালে ক্যাভেন্ডিস প্রফেসরের পদ ত্যাগ করে নিজের স্টেটে ফিরে গিয়ে নিজস্ব গবেষণাগারে আজীবন স্বাধীনভাবে গবেষণা চালিয়ে গেছেন লর্ড র্যালে। ক্লাসিক্যাল ফিজিক্সের এমন কোন শাখা নেই যেখানে লর্ড র্যালের উল্লেখযোগ্য অবদান নেই। প্রায় সাড়ে চার শ গবেষণাপত্র প্রকাশ করেছেন তিনি। আবিষ্কার করেছেন পদার্থবিজ্ঞানের অনেক সূত্র এবং তত্ত্ব।
গ্যাসের উপাদান ও ঘনত্ব সম্পর্কে দীর্ঘদিন গবেষণা করেছেন লর্ড র্যালে। স্কটিশ রসায়নবিদ উইলিয়াম রামজির সাথে যৌথভাবে তিনি আবিষ্কার করেছেন নিষ্ক্রিয় গ্যাস আর্গন। এজন্য ১৯০৪ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরষ্কার পেয়েছেন লর্ড র্যালে, এবং রসায়নে নোবেল পুরষ্কার পেয়েছেন উইলিয়াম রামজি। সেই ১৯০৪ সালের নোবেল পুরষ্কারের সাত হাজার পাউন্ড (বর্তমানের দশ লক্ষ পাউন্ড) পুরোটাই তিনি দান করে দিয়েছিলেন কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়কে। পাঁচ হাজার পাউন্ড দিয়েছিলেন ক্যাভেন্ডিস ল্যাবের উন্নয়নের জন্য, বাকি দুই হাজার পাউন্ড দিয়েছিলেন বিশ্ববিদ্যালয়ের লাইব্রেরির জন্য।
পৃথিবীর আকাশ নীল কেন – এই প্রশ্নের সঠিক উত্তর প্রথম দিয়েছিলেন লর্ড র্যালে। আজ আমরা সবাই জানি বাতাসের ধূলিকণার সাথে আলোর স্ক্যাটারিং বা বিক্ষেপনের কারণে আকাশে নীল রঙ বেশি ছড়িয়ে পড়ে বলে দিনের বেলা আকাশ নীল থাকে। এই স্ক্যাটারিং – র্যালে স্ক্যাটারিং নামে পরিচিত।
ব্ল্যাক-বডি রেডিয়েশন বা কালো পদার্থের বিকিরণ সংক্রান্ত র্যাইলে-জিনস সূত্র আবিষ্কৃত হয়েছে ১৮৮৯ সালে। মূলত এই সূত্র থেকেই ১৯০১ সালে ম্যাক্স প্ল্যাংক আলোর কোয়ান্টাম তত্ত্বের ধারণা পেয়েছেন। সে হিসেবে বলা চলে কোয়ান্টাম মেকানিক্সের সূচনা হয়েছে র্যালের আবিষ্কার থেকে।
অণুবীক্ষণ, দূরবীক্ষণ, প্রিজম ইত্যাদি আলোকসংবেদী যন্ত্রপাতির রিজলভিং পাওয়ার সংক্রান্ত র্যালের আবিষ্কারের ভিত্তিতেই গড়ে উঠেছে আলোকবিজ্ঞানের কারিগরি দিক। মাইক্রোস্কোপের সাহায্য এত ছোট বস্তু কীভাবে এত বড় আকারে দেখা যায়, কিংবা টেলিস্কোপের সাহায্যে এত দূরের গ্রহ-নক্ষত্র কীভাবে এত কাছে দেখা যায় – অর্থাৎ এসব সূক্ষ্ম আলোকসংবেদী যন্ত্রপাতিতে কীভাবে ছবি তৈরি হয় – সে সংক্রান্ত প্রথম তত্ত্ব দেন লর্ড র্যালে।
বৈজ্ঞানিক সংগঠক হিসেবেও পদার্থবিজ্ঞানের অনেক উন্নয়ন ঘটিয়েছেন লর্ড র্যালে। ১৮৮৫ থেকে ১৮৯৬ পর্যন্ত তিনি রয়েল সোসাইটির সেক্রেটারি এবং ১৯০৫ থেকে ১৯০৮ পর্যন্ত রয়েল সোসাইটির প্রেসিডেন্ট ছিলেন লর্ড র্যালে। ১৮৮২ থেকে ১৯০৫ পর্যন্ত রয়েল ইন্সটিটিউশানের ন্যাচারাল ফিলোসফির চেয়ারম্যান ছিলেন তিনি। ১৯০৮ সাল থেকে ১৯১৯ সালে তাঁর মৃত্যুর আগপর্যন্ত তিনি কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ের চ্যান্সেলর হিসেবে দায়িত্ব পালন করে গেছেন।
এত আবিষ্কার, সম্মান, পুরষ্কার সবকিছুর চেয়েও তাঁর কাছে গুরুত্বপূর্ণ ছিল পদার্থবিজ্ঞানের গবেষক হিসেবে নিজের কাছে ভালোলাগা। তিনি সারাজীবন গবেষণা করে গেছেন নতুন কিছু জানার প্রতি ভালোবাসা থেকে। ১৯১৯ সালের ৩০ জুন তাঁর মৃত্যু হয়।
তথ্যসূত্র
১। রবার্ট ব্রুস লিন্ডসে, লর্ড র্যালে দ্য ম্যান অ্যান্ড হিজ ওয়ার্ক, পারগ্যামন প্রেস, অক্সফোর্ড, ১৯৭০।
২। ব্যারি আর মাস্টার্স, লর্ড র্যালে অ্যা সায়েন্টিফিক লাইফ, ওপিএন জুন ২০০৯।
৩। পিটার ওয়েল্স, লর্ড র্যালে জন উইলিয়াম স্ট্রুট থার্ড ব্যারন র্যালে, আইইই ট্রানজেকশান, সংখ্যা ৫৪(৩), মার্চ ২০০৭।
মানুষ যখন থেকে বুঝতে পেরেছে যে তাদের মগজে বুদ্ধি আছে এবং
বুদ্ধিবৃত্তিক চর্চার মাধ্যমে বুদ্ধির পরিমাণ এবং তীক্ষ্ণতা বাড়ানো যায় – তখন থেকেই
জানার চেষ্টা করছে বুদ্ধিমত্তা ব্যাপারটি আসলে কী। মানুষ গভীরভাবে বুঝতে চেষ্টা করছে
– আমাদের মস্তিষ্ক কীভাবে কাজ করে এবং যান্ত্রিক মস্তিষ্ক বানিয়ে তাকে স্বয়ংক্রিয়ভাবে
চালানো যায় কীভাবে।
গত আড়াই হাজার বছর ধরে ক্রমাগত বৈজ্ঞানিক অনুসন্ধিৎসা এবং
গবেষণা কাজে লাগিয়ে মানুষ তার জীবনযাপন আরামদায়ক ও নিরাপদ করার জন্য যা যা লাগে তার
প্রায় সবকিছুই উদ্ভাবন করে ফেলার পরও সন্তুষ্ট নয়। যন্ত্র চালানোর কাজটিও এখন যন্ত্রের
হাতে তুলে দিচ্ছে তারা।
যখন থেকে আমাদের আধুনিক কম্পিউটার প্রযুক্তি সহজলভ্য হয়ে
গেছে তখন থেকেই আমাদের দৈনন্দিন জীবনযাপন দ্রুত বদলে যেতে শুরু করেছে। এখন আমরা শুধুমাত্র
যে শারীরিক কাজের জন্য যন্ত্রনির্ভর হয়ে উঠছি তা নয়, মানসিক কাজ – যেমন সিদ্ধান্ত গ্রহণ
প্রক্রিয়াতেও যন্ত্রের উপর নির্ভরশীল হয়ে পড়ছি। মানুষ এখন যন্ত্রকে বুদ্ধিমান প্রাণির
মতো সিদ্ধান্ত গ্রহণের সক্ষমতা তৈরি করে দিতে শুরু করেছে। আর যন্ত্র যখন বুদ্ধিমান
প্রাণির মতো সিদ্ধান্ত নিতে সক্ষম হচ্ছে তখন সেই বুদ্ধিমত্তার ব্যাপারটি হয়ে দাঁড়াচ্ছে
কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা – বা আর্টিফিশিয়াল ইন্টেলিজেন্স।
আমাদের মগজে স্নায়ুকোষগুলি যেমন প্রাকৃতিকভাবেই কাজ করতে
শুরু করে এবং অভিজ্ঞতা থেকে অর্জিত স্মৃতি জমা রেখে পরবর্তীতে সেখান থেকে শিক্ষা গ্রহণ
করে স্বয়ংক্রিয়ভাবে সিদ্ধান্ত গ্রহণ করতে পারে – যন্ত্রের মধ্যেও সেরকম ক্ষমতা তৈরি
করার লক্ষ্যে আজ থেকে ৭৫ বছর আগে শুরু হয়েছে যন্ত্রকে শেখানোর প্রক্রিয়া – মেশিন লার্নিং।
যদিও সেই ১৯৫০-এর দশকের বিজ্ঞানীদের ধারণাও ছিল না যে কম্পিউটার এরকম সহজ হয়ে মানুষের
হাতে হাতে ঘুরবে – তবুও সেসময় তাত্ত্বিক গবেষণা শুরু করে দিয়েছিলেন বিজ্ঞানীরা – কীভাবে
কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তার সাহায্যে যন্ত্রের “মগজ” তৈরি করা যায়।
এখন এই একবিংশ শতাব্দীর সিকিভাগ অতিক্রান্ত হবার আগেই আমাদের
দৈনন্দিন কাজকর্ম পরিচালিত হচ্ছে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা ও মেশিন লার্নিং-এর দ্বারা। এখন
পৃথিবীতে আটশ কোটি মানুষের জন্য দুই হাজার কোটিরও বেশি স্মার্ট ডিভাইস চালু আছে। আগামী
বছরের মধ্যে এই সংখ্যা তিন হাজার কোটি ছাড়িয়ে যাবে। প্রতিদিন গড়ে প্রায় ৪৬৫ হেক্সাবাইট
(৪৬৫ মিলিয়ন টেরাবাইট) ডেটা তৈরি হচ্ছে এই যন্ত্রগুলি থেকে। এই বিপুল পরিমাণ ডেটা সংরক্ষণ
করে সেগুলি বিশ্লেষণ করার পর সঠিক সিদ্ধান্ত নেয়া মানুষের পক্ষে ক্রমেই অসম্ভব হয়ে
দাঁড়াচ্ছে। কিন্তু মানুষের পক্ষে অসম্ভব কাজগুলি অত্যন্ত দক্ষতার সাথে সামলাতে কাজে
লেগে গেছে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তাসম্পন্ন অসংখ্য যন্ত্র – যা এখন আমাদের যাতায়াতব্যবস্থা,
অর্থনীতি, স্বাস্থ্য, শিক্ষা, ব্যবসা-বাণিজ্য, এমন কি রাজনীতিও সামলাচ্ছে।
এখন প্রশ্ন হচ্ছে কম্পিউটার কীভাবে এসব করছে? কীভাবে এক কম্পিউটার
আরেক কম্পিউটারের সাথে নেটওয়ার্ক তৈরি করছে, কীভাবে এক ভাষা থেকে অন্য ভাষায় রূপান্তরিত
হচ্ছে, কীভাবে ডেটা থেকে ছবি তৈরি করছে? কী সেই মৌলিক প্রযুক্তি – যার ফলে আর্টফিশিয়াল
ইন্টেলিজেন্স এবং মেশিন লার্নিং সম্ভব হচ্ছে? এবছরের পদার্থবিজ্ঞানের নোবেল পুরষ্কার
সেই প্রযুক্তিকে সম্মান দিয়েছে। কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা ও মেশিন লার্নিং-এর মতো দুনিয়া
বদলে দেওয়া প্রযুক্তির উদ্ভাবনে মৌলিক অবদান রেখেছেন এরকম দুজন বিজ্ঞানী – প্রিন্সটন
বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক জন হপফিল্ড এবং টরন্টো বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক জেফরি হিনটনকে
২০২৪ সালের পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরষ্কার দেয়া হয়েছে।
 |
| জন হপফিল্ড |
জন জোসেফ হপফিল্ডের জন্ম ১৯৩৩ সালের ১৫ জুলাই আমেরিকার শিকাগো
শহরে। তাঁর বাবার নামও ছিল জন হপফিল্ড। সিনিয়র জন হপফিল্ডও ছিলেন পদার্থবিজ্ঞানের অধ্যাপক।
পোলান্ড থেকে তিনি ছোটবেলাতেই চলে এসেছিলেন আমেরিকায়। পদার্থবিজ্ঞানের অধ্যাপকের সন্তান
হবার সুবাদে পদার্থবিজ্ঞানের প্রতি আগ্রহ জন্মেছিল জন হপফিল্ডের। ১৯৫৪ সালে ফিজিক্স
মেজর নিয়ে তিনি পেনসিলভেনিয়ার সোয়ার্থমোর কলেজ থেকে বিএ পাস করে কর্নেল ইউনিভার্সিটির
ফিজিক্স ডিপার্টমেন্ট থেকে তত্ত্বীয় পদার্থবিজ্ঞানে পিএইচডি করেন ১৯৫৮ সালে। তাঁর পিএইচডির
গবেষণাক্ষেত্র ছিল সলিড স্টেট ফিজিক্স। তাঁর পিএইচডি থিসিসে তিনি একটি নতুন কোয়ান্টাম
মেকানিক্যাল তত্ত্ব প্রতিষ্ঠা করেন – যা পরবর্তীতে তাঁর নামে ‘হপফিল্ড ডাইইলেকট্রিক’
মডেল হিসেবে পরিচিতি পায়।
পিএইচডি অর্জনের পর ১৯৫৮ সালেই তিনি যোগ দেন বেল ল্যাবরেটরিতে।
সেখানে হিমোগ্লোবিনের গঠন আবিষ্কারের জন্য গবেষণা করছিল যে গ্রুপ, সেই গ্রুপে তত্ত্বীয়
পদার্থবিজ্ঞানী হিসেবে কাজ শুরু করেন তিনি। ১৯৬১ পর্যন্ত সেখানে কাজ করার সময় তিনি
জীববিজ্ঞানে – বিশেষ করে ফিজিওলজিতে পদার্থবিজ্ঞানের তাত্ত্বিক প্রয়োগের সম্ভাবনা খুঁজে
পান। ১৯৬১ সালে তিনি ইউনিভার্সিটি অব ক্যালিফোর্নিয়া বার্কলের পদার্থবিজ্ঞান বিভাগে
যোগ দেন কন্ডেন্সড ম্যাটার ফিজিক্স পড়ানো ও গবেষণায়। ১৯৬৪ সালে তিনি চলে যান প্রিন্সটন
ইউনিভার্সিটির ফিজিক্স ডিপার্টমেন্টে। ১৯৮০ সাল পর্যন্ত তিনি সেখানে ছিলেন।
প্রিন্সটনে তিনি কন্ডেন্সড ম্যাটার ফিজিক্সের গবেষণার পাশাপাশি
শারীরবিজ্ঞানেও গুরুত্বপূর্ণ অবদান রাখেন। কন্ডেন্সড ম্যাটার ফিজিক্সের গবেষণায় অবদানের
জন্য ১৯৬৯ সালে তিনি ‘অলিভার বার্কলে পুরষ্কার’ পান।
জীববিজ্ঞান ও শারীরবিজ্ঞানের গবেষণার দিকে তাঁর আগ্রহ জন্মাতে
থাকে – শরীরের বিভিন্ন অঙ্গের কার্যাবলি পদার্থবিজ্ঞানের তত্ত্ব দিয়ে ব্যাখ্যা করা
যায় দেখে। শরীরের কোষগুলি ক্রমাগত বিভাজিত হচ্ছে। কোষ বিভাজনের সময় কোষের ডিএনএ প্রথমে
ঠিক দ্বিগুণ হয়ে যায় – পরে দুই ভাগ হয়ে আলাদা দুটো কোষে পরিণত হয়। এই স্বাভাবিক প্রক্রিয়ায়
যদি কোন ত্রুটি থাকে তাহলে কোষ বিভাজনের ফলে ত্রুটিযুক্ত কোষের পরিমাণ বাড়তে থাকে
– ফলে শরীরে জিনগত ত্রুটি দেখা দেয়। জন হপফিল্ড এই ত্রুটি শনাক্তকরণের একটি প্রক্রিয়া
আবিষ্কার করেন – যার নাম দেন ‘কাইনেটিক প্রুফরিডিং’।
পদার্থবিজ্ঞান থেকে তাঁর গবেষণার আগ্রহ ক্রমেই সরে যাচ্ছিল
জীববিজ্ঞান ও রসায়নের দিকে, বিশেষ করে শারীরবিজ্ঞান ও প্রাণরসায়নের দিকে। ১৯৮০ সালে
তিনি প্রিন্সটন ইউনিভার্সিটি থেকে চলে গেলেন ক্যালিফোর্নিয়া ইন্সটিটিউট অব টেকনোলজির
(ক্যালটেক) কেমিস্ট্রি ও বায়োলজি ডিপার্টমেন্টে। এখানেই ১৯৮২ সালে তিনি প্রকাশ করেন
তাঁর প্রথম নিউরোসায়েন্স গবেষণাপত্র ‘নিউরাল নেটওয়ার্ক্স অ্যান্ড ফিজিক্যাল সিস্টেমস
উইথ ইমারজেন্ট কালেক্টিভ কম্পিউটেশানাল অ্যাবিলিটিজ’। খুলে যায় কৃত্রিম স্নায়ুতন্ত্র
তৈরির পথ। প্রিন্সটনে থাকতে তিনি জৈব অণুর মধ্যে ইলেকট্রন আদান-প্রদানের তত্ত্ব নিয়ে
ব্যাপক গবেষণা করেছেন। ক্যালটেকে এসে মস্তিষ্কের নিউরনের ভেতরও ইলেকট্রনিক তথ্য আদান-প্রদানের
অনুরূপ একটি কার্যকর তত্ত্ব তিনি দাঁড় করান – যা পরবর্তীতে তাঁর নামে বিখ্যাত হয় –
‘হপফিল্ড নেটওয়ার্ক’ হিসেবে। ক্যালটেকে তিনি প্রতিষ্ঠা করেছেন স্নায়ুতন্ত্রের সাথে
কম্পিউটারের যান্ত্রিক সমন্বয়ের পিএইচডি গবেষণার নতুন ক্ষেত্র।
১৯৯৭ সালে ক্যালটেক থেকে আবার ফিরে এলেন প্রিন্সটনে। এবার
মলিকিউলার বায়োলজি ডিপার্টমেন্টের প্রফেসর হিসেবে। মূল পিএইচডি গবেষণা পদার্থবিজ্ঞানের
হলেও তিনি জীববিজ্ঞানে পদার্থবিজ্ঞানের তত্ত্বের ব্যাপক প্রায়োগিক ক্ষেত্র আবিষ্কার
করেছেন। প্রিন্সটন থেকে অবসর নেয়ার পরেও এখনো তিনি এমেরিটাস প্রফেসর হিসেবে প্রিন্সটন
বিশ্ববিদ্যালয়ের সাথে যুক্ত আছেন। ২০০১ সাল থেকে ২০২৪ সালের মধ্যে তিনি অনেকগুলি গবেষণা
পুরষ্কার পেয়েছেন। ২০০১ সালে পেয়েছেন ডিরাক মেডেল, ২০০২ সালে হ্যারোল্ড পেন্ডার অ্যাওয়ার্ড,
২০০৫ সালে আলবার্ট আইনস্টাইন ওয়ার্ল্ড অ্যাওয়ার্ড অব সায়েন্স, ২০১৯ সালে বেঞ্জামিন
ফ্রাঙ্কলিন মেডেল, ২০২২ সালে বোলটজম্যান মেডেল এবং এবছর ২০২৪ সালে পেলেন পদার্থবিজ্ঞানের
সর্বোচ্চ পুরষ্কার – নোবেল পুরষ্কার।
জন হপফিল্ডের উদ্ভাবিত ‘হপফিল্ড নেটওয়ার্ক’ খুব দক্ষতার সাথে
কাজে লাগিয়ে মেশিন লার্নিং-এর পথ সুগম করে এবছর অন্য যে বিজ্ঞানী পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল
পুরষ্কার পেয়েছেন তিনি টরন্টো বিশ্ববিদ্যালয়ের প্রফেসর জেফরি হিনটন। জেফরি হিনটন ‘আর্টিফিশিয়াল
ইন্টেলিজেন্সের গডফাদার’ হিসেবে খ্যাতিমান হয়ে পদার্থবিজ্ঞানের সর্বোচ্চ পুরষ্কার নোবেল
পুরষ্কার পেলেও মজার ব্যাপার হলো – তাঁর পদার্থবিজ্ঞানের কোন ডিগ্রি নেই।
 |
| জেফরি হিনটন |
জেফরি এভারেস্ট হিনটনের জন্ম ইংল্যান্ডের উইম্বলডনে ১৯৪৭
সালের ৬ ডিসেম্বর। তাঁর মধ্যনাম এভারেস্ট এসেছে তাঁর পূর্বপুরুষ জর্জ এভারেস্টের নাম
থেকে যাঁর নামে এভারেস্ট পর্বতের নাম দেয়া হয়েছে। ব্রিস্টলের ক্লিফটন কলেজ থেকে উচ্চমাধ্যমিক
পর্যায়ের পড়াশোনা শেষ করে জেফরি কেমব্রিজের কিংস কলেজে ভর্তি হলেন স্নাতক পর্যায়ের
পড়াশোনা করার জন্য। কিন্তু সুনির্দিষ্ট কোন বিষয়ের প্রতিই আগ্রহ অনুভব করছিলেন না।
প্রাকৃতিক বিজ্ঞানের কয়েকটি গুচ্ছ বিষয় – ফিজিক্স, কেমিস্ট্রি, বায়োলজি নিয়ে পড়লেন
কিছুদিন। ভালো লাগলো না। ছেড়ে দিয়ে ভর্তি হলেন শিলকলার ইতিহাসে। সেটাও ভালো লাগলো না।
কিছুদিন দর্শন শাস্ত্রের ক্লাস করলেন। তাও ভালো লাগলো না। শেষ পর্যন্ত কোনো রকমে পরীক্ষণ
মনোবিজ্ঞানে স্নাতক ডিগ্রি শেষ করলেন ১৯৭০ সালে। এর আট বছর পর ১৯৭৭ সালে ইউনিভার্সিটি
অব এডিনবরা থেকে আর্টিফিশিয়াল ইন্টেলিজেন্স-এ পিএইচডি ডিগ্রি অর্জন করলেন। তাঁর থিসিসের
বিষয় ছিল ‘রিলাক্সেশান অ্যান্ড ইটস রোল ইন ভিশান’।
পিএইচডি করার পর জেফরি হিনটন কিছুদিন সাসেক্স ইউনিভার্সিটিতে
পোস্টডক্টরাল গবেষণা করলেন, ইংল্যান্ডের মেডিক্যাল রিসার্চ কাউন্সিলের অ্যাপ্লাইড সাইকোলজি
বিভাগেও কাজ করলেন কিছুদিন। কিন্তু ইংল্যান্ডে গবেষণার ফান্ড না থাকাতে চাকরির উদ্দেশ্যে
তাঁকে আমেরিকায় পাড়ি দিতে হলো ১৯৮২ সালে। ১৯৮২ থেকে ১৯৮৭ পর্যন্ত তিনি কার্নেগি মেলন
ইউনিভার্সিটিতে অধ্যাপনা ও গবেষণা করলেন। ১৯৮২ সালে প্রিন্সটন বিশ্ববিদ্যালয়ে হপফিল্ড
নেটওয়ার্ক আবিষ্কার করেছেন প্রফেসর জন হপফিল্ড। জেফরি হিনটন এই আর্টিফিসিয়াল নিউরাল
নেটওয়ার্ক কাজে লাগালেন তাঁর আর্টিফিশিয়াল ইন্টেলিজেন্স-এর গবেষণায়। কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তার
বিপুল সম্ভাবনার দরজা খুলে গেল। এই সম্ভাবনার সবটুকুকে সামরিক শক্তি অর্জনের কাজে লাগাতে
এর গবেষণায় অর্থায়ন করা শুরু করলো আমেরিকান সামরিক বাহিনি।
বিজ্ঞানকে যুদ্ধের কাজে ব্যবহার করার ব্যাপারকে ভীষণ নীতিবিরুদ্ধ
বলে বিশ্বাস করেন প্রফেসর হিনটন। তিনি দেখলেন আমেরিকায় থাকলে তাঁকে গবেষণার জন্য সামরিক
বাহিনীর অর্থপুষ্ট প্রজেক্টে কাজ করতে হবে। তাই তিনি আমেরিকা থেকে কানাডা চলে যাবার
সিদ্ধান্ত নিলেন। ১৯৮৭ সালে তিনি টরন্টো বিশ্ববিদ্যালয়ে কম্পিউটার সায়েন্স বিভাগে প্রফেসর
হিসেবে যোগ দিলেন। সেই থেকে এখনো তিনি টরন্টো বিশ্ববিদ্যালয়ের সাথে সংযুক্ত। পাশাপাশি
২০১৩ সাল থেকে ২০২৩ সাল পর্যন্ত তিনি গুগলের বিশেষ মর্যাদাসম্পন্ন গবেষক হিসেবে কাজ
করেছেন গুগলের ডিপ-লার্নিং প্রকল্পে – বিশেষ করে ইমেজ রিকগনিশান এবং ন্যাচারাল ল্যাংগুয়েজ
প্রসেসিং ডেপেলপ করার কাজে। কিন্তু তিনি যখন দেখলেন মানুষের চেয়েও ক্রমশ শক্তিমান হয়ে
উঠছে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা, এবং এখনো কঠোর আইন তৈরি হয়নি মেশিনের হাত থেকে মানুষের চিন্তার
স্বাধীনতা রক্ষার - ২০২৩ সালের মে মাসে তিনি গুগল থেকে পদত্যাগ করলেন। কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তার
উত্থান যদিও তাঁর হাত ধরে হয়েছে, যদিও তিনি ‘আর্টিফিশিয়াল ইন্টেলিজেন্সের গডফাদার’,
মেশিনের কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা ভবিষ্যতে মানুষের বুদ্ধিমত্তাকেও টেক্কা দিতে পারে বলে
সন্দেহ করছেন তিনি। তাঁর গবেষণার সর্বোচ্চ স্বীকৃতি নোবেল পুরষ্কার পাবার পরেও তাঁর
নীতিগত অবস্থানের বদল হয়নি।
নোবেল পুরষ্কারের আগে আরো অনেক পুরষ্কার পেয়েছেন প্রফেসর
হিন্টন। ২০০১ সালে পেয়েছেন রুমেলহার্ট প্রাইজ, ২০১৪ সালে পেয়েছেন ফ্র্যাংক রোজেনব্লাট
পুরষ্কার, ২০১৬ সালে পেয়েছেন জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল মেডেল, ২০১৮ সালে পেয়েছেন টুরিং
পুরষ্কার, ২০২১ সালে পেয়েছেন ডিকসন পুরষ্কার, ২০২২ সালে স্পেন সরকারের প্রিন্সেস অব
অ্যাস্ট্রিয়াস পুরষ্কার। রয়েল সোসাইটির ফেলো হয়েছিলেন ১৯৯৮ সালে। ২০১৮ সালে পেয়েছেন
কানাডা সরকারের অর্ডার অব কানাডা পুরষ্কার।
কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা এবং মেশিন লার্নিং-এর পুরো ব্যাপারটাকেই
আমরা অনেকে কম্পিউটার প্রযুক্তিবিদদের ব্যাপার বলে ধরে নিয়ে থাকি। তাই বিশুদ্ধ পদার্থবিজ্ঞানের
অনেকেই মনে করছেন এবারের পদার্থবিজ্ঞানের পুরষ্কারটিতে সরাসরি পদার্থবিজ্ঞানের অবদান
কম। কিন্তু পদার্থবিজ্ঞানের নোবেল কমিটি কৃত্রিম
বুদ্ধিমত্তা এবং মেশিন লার্নিং-এর বর্তমান পর্যায়ে আসার পেছনে যে মূল আবিষ্কার কাজ
করেছে তা যে মৌলিক পদার্থবিজ্ঞান থেকে উদ্ভূত হয়েছে তাকেই সম্মান করেছে।
একথা সত্য যে কম্পিউটার প্রযুক্তির এত অভাবনীয় উন্নতি না
হলে যন্ত্রের ভেতর চিন্তাশক্তি ঢুকিয়ে দেয়া সম্ভব হতো না। কিন্তু এই প্রক্রিয়াটি দীর্ঘদিনের
গবেষণা এবং প্রযুক্তিগত উৎকর্ষের ফসল।
মানুষের মস্তিষ্কের মতো কাজ করতে পারবে এরকম কৃত্রিম যান্ত্রিক
মস্তিষ্ক তৈরির ইচ্ছে আরো অনেক আগে থেকেই বিজ্ঞানীদের মধ্যে ঘুরপাক খাচ্ছিল। মস্তিষ্কের
নিউরাল নেটওয়ার্কের মতো করে আর্টিফিশিয়াল নিউরাল নেটওয়ার্ক তৈরি করা হয়েছে কম্পিউটারের
জন্য। এটা করতে গিয়ে অনেকগুলি ধাপ অতিক্রম করতে হয়েছে বিজ্ঞানীদের। ১৯৪০-এর দশকে কানাডার
স্নায়ুবিজ্ঞানী ডোনাল্ড হেব তত্ত্ব দিয়েছিলেন আমাদের মস্তিষ্কের নিউরন নেটওয়ার্ক বাড়িয়ে
কমিয়ে আমাদের শিখন ক্ষমতা বাড়ানো-কমানো যায়। এই তত্ত্বকে কম্পিউটার বিজ্ঞানীরা কাজে
লাগিয়েছেন আর্টিফিশিয়াল নিউরাল নেটওয়ার্ক বা কৃত্রিম স্নায়ুতন্ত্র তৈরির ক্ষেত্রে।
আমাদের স্নায়ুতন্ত্র যেমন নিউরন দ্বারা তৈরি, কৃত্রিম স্নায়ুতন্ত্র
তৈরি হয় ইলেকট্রনিক নোডের মাধ্যমে। এই নোডগুলি একে অন্যের সাথে ইলেকট্রনিক পদ্ধতিতে
সংযুক্ত থাকে। শেখার ক্ষেত্রে যেভাবে আমাদের স্নায়ুর সংযোগগুলির উদ্দীপনার হ্রাসবৃদ্ধি
ঘটে – কৃত্রিম নোডগুলির সংযোগকেও প্রয়োজনীয় ট্রেনিং – বা কোডের মাধ্যমে বাড়ানো কিংবা
কমানো যায়। ফলে আমাদের মস্তিষ্ক যেভাবে নতুন কিছু শেখে এবং মনে রাখে, কৃত্রিম স্নায়ুতন্ত্রও
সেভাবে নতুন কিছু শিখতে পারে এবং স্মৃতিতে ধরে রাখতে পারে।
তাত্ত্বিকভাবে এরকম সম্ভাবনা দেখলেও বিজ্ঞানীরা ১৯৮০র দশকের
আগপর্যন্ত বিশ্বাস করতে পারেননি যে বাস্তবে এরকম কিছু ঘটবে। ১৯৮২ সালে জন হপফিল্ড যখন
তাঁর ‘হপফিল্ড নেটওয়ার্ক’ উদ্ভাবন করলেন – দেখা গেল কৃত্রিম স্নায়ুতন্ত্র মস্তিষ্কের
নিউরনের মতোই কাজ করতে পারে। তিনি তাঁর নেটওয়ার্ক তৈরি করেছিলেন তাঁর সলিড স্টেট ফিজিক্সের
জ্ঞান কাজে লাগিয়ে। চৌম্বকীয় পদার্থের পারমাণবিক ঘূর্ণন বা অ্যাটমিক স্পিন পদার্থের পরমাণুকে ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র চুম্বকে
পরিণত করতে পারে। একটি চুম্বকের ঘূর্ণন তার পার্শবর্তী চুম্বকের ঘূর্ণনকে প্রভাবিত
করে। এভাবে সঠিক সংযোগ (ট্রেনিং) এর মাধ্যমে নির্দিষ্ট সংখ্যক নোডের কার্যকলাপ নিয়ন্ত্রণ
করা যায়।
 |
| হপফিল্ড নেটওয়ার্ক |
হপফিল্ড নেটওয়ার্কে নির্দিষ্ট সংখ্যক নোড থাকে যারা একে অপরের
সাথে যুক্ত। নোডগুলির মধ্যে ইনপুট তথ্য হিসেবে একটি ছবি দেয়া হয় – যেখানে প্রতিটি নোড
একটি নির্দিষ্ট মান 0 অথবা 1 ধরে রাখতে পারে। এখানে তথ্য ধরে নেয়া যায় 0 যদি কালো হয়,1
হবে সাদা – যেভাবে বাইনারি পদ্ধতি কাজ করে। নেটওয়ার্কের সংযোগ তখন ঠিক করে নেয়া হয়
স্পিন-এনার্জির হিসেবের ভিত্তিতে। এখন আরেকটি প্যাটার্নের ছবি যদি এই নেটওয়ার্কে যোগ
করা হয় – তখন আগের ছবির তথ্যের সাথে এই নতুন প্যাটার্ন মিলিয়ে দেখে। যদি কোন একটা নোডের
মানে তারতম্য দেখা দেয় – তখন নোডের রং বদলে যায়। এভাবে নতুন প্যাটার্নটি পুরনো প্যাটার্নের
সাথে মিলিয়ে নেয়া যায়। এভাবে নেটওয়ার্কে অনেকগুলি ছবি একের পর এক ঢুকিয়ে সবগুলিকে একসাথে
রেখে দেয়া যায়। নেটওয়ার্কের সংযুক্ত স্মৃতি বা এসোসিয়েটেড মেমোরি হিসেবে কাজ করতে পারে
এই তথ্যগুলি। অসম্পূর্ণ তথ্য বা আংশিক তথ্য দিলেও এই নেটওয়ার্ক সংরক্ষিত স্মৃতি থেকে
পুরো তথ্য বের করে দিতে পারে।
একই রকম ছবির সাথে ছবির মিল খুঁজে বের করতে পারা আর ছবি চিনতে
পারার মধ্যে পার্থক্য আছে। শিশুরা যেভাবে নতুন জিনিস দেখতে দেখতে মনে রাখে এবং পরবর্তীতে
আবার দেখলে মনে করে বলতে পারে কোন্টা কী, সেই পদ্ধতিতে কৃত্রিম স্নায়ুতন্ত্রকে কি
শেখানোর ব্যবস্থা করা যায়? এই ভাবনা থেকে স্ট্যাটিস্টিক্যাল ফিজিক্সের তত্ত্ব কাজে
লাগিয়ে জেফরি হন্টন উদ্ভাবন করেছিলেন বোল্টজম্যান মেশিন।
জন হপফিল্ড যখন তাঁর নিউরাল নেটওয়ার্কের অ্যাসোসিয়েটেড মেমোরি
সংক্রান্ত গবেষণাপত্র প্রকাশ করলেন, জেফরি হনটন সেই সময় ছিলেন কার্নেগি মেলন ইউনিভার্সিটিতে।
তিনি হপফিল্ড নেটওয়ার্কে স্ট্যাটিস্টিক্যাল ফিজিক্স প্রয়োগ করার কথা ভাবলেন। গ্যাসের
অণুগুলির প্রত্যেকটির ধর্ম যেমন আলাদা আলাদাভাবে পরীক্ষা না করেও কিছু সামগ্রিক ধর্ম
পরীক্ষা করে গ্যাসের সামগ্রিক পরিবর্তন শনাক্ত করা যায় – যেমন গ্যাসের চাপ কিংবা তাপ;
সেরকম কোন সূত্র প্রয়োগ কি করা যায় নিউরাল নেটওয়ার্কের মেমোরির ক্ষেত্রে? স্ট্যাটিস্টিক্যাল
ফিজিক্সে বোল্টজম্যান সমীকরণ প্রয়োগ করে হিনটন একটি নিউরাল নেটওয়ার্ক তৈরি করে নাম
দিলেন ‘বোল্টজম্যান মেশিন’। ১৯৮৫ সালে এসংক্রান্ত গবেষণাপত্র প্রকাশিত হলো।
 |
| বোল্টজম্যান মেশিন |
বোল্টজম্যান মেশিন হলো মেশিন লার্নিং-এর একেবারে প্রাথমিক
মডেল। এতে শুরুতে দুই ধরনের নোড থাকে। এক ধরনের নোডে তথ্য দেয়া হয় – যাদেরকে বলা হয়
দৃশ্যমান নোড। অন্য ধরনের নোড একটি অদৃশ্য স্তর তৈরি করে। অদৃশ্য নোডগুলিও পুরো নেটওয়ার্কের
অংশ। দৃশ্যমান নোডগুলির মধ্যে যতভাবে সংযোগ ঘটানো সম্ভব সবগুলি একের পর এক স্মৃতিতে
জমা করে দেয়া হয়। কী কী সংযোগ সম্ভব নয়, তার একটা শিখিয়ে দিলে (স্মৃতিতে রেখে দিলে)
বাকি অসম্ভব সংযোগ গুলি এই মেশিন শিখে নিতে পারে। বোল্টজম্যান মেশিন হলো সম্ভাব্য সব
প্যাটার্ন খুঁজে বের করার নেটওয়ার্ক। আমরা যেমন পরিচিত কারো চেহারার সাথে অপরিচিত কোন
মানুষের চেহারার কিছুটা সাদৃশ্য দেখলেও চিনতে পারি – সেভাবে হিনটনের নেটওয়ার্ক অনেকগুলি
প্যাটার্নের ভেতর থেকে সাদৃশ্য-অসাদৃশ্য খুঁজে বের করতে পারে।
সেই ১৯৮২ থেকে ১৯৮৫ তে যে কৃত্রিম নিউরাল নেটওয়ার্ক ও মেশিন
লার্নিং পদ্ধতির সূচনা করেছিলেন প্রফেসর জন হপফিল্ড ও জেফরি হিনটন – তা বিপুল বিপ্লব
ঘটিয়ে দেয় ২০১০ সালের পর থেকে। এখন প্রতিদিন যে পরিমাণ ডেটা তৈরি হচ্ছে তার মধ্যে থেকে
অনেক ডেটা ব্যবহার করা হচ্ছে মেশিন লার্নিং-এ। কম্পিউটারগুলি প্রতিদিনই অনেকগুণ শিক্ষিত
হচ্ছে আগেরদিনের চেয়ে। ১৯৮২ সালে হপফিল্ড তাঁর নেটওয়ার্কে মাত্র তিরিশটি নোড ব্যবহার
করেছিলেন। সবগুলি নোড একে অপরের সাথে সংযুক্ত হলে মোট ৪৩৫টি সংযোগ হয়। এই নোডগুলির
বিভিন্ন মান মিলিয়ে প্রায় পাঁচ শ’র মতো প্যারামিটারের হিসেব রাখতে গিয়েই তাঁর সেই সময়ের
কম্পিউটার হাঁপিয়ে উঠেছিল। তিনি মাত্র একশটি নোডের একটি নেটওয়ার্ক তৈরি করতে গিয়েও
পারেননি কম্পিউটারের ক্ষমতার সীমাবদ্ধতার কারণে। আজকের নিউরাল নেটওয়ার্কগুলি ট্রিলিয়ন
ট্রিলিয়ন প্যারামিটার সামাল দিচ্ছে।
২০০৬ সালে প্রফেসর হিনটন উদ্ভাবন করেছেন ডিপ লার্নিং ও ডিপ
বিলিফ নেটওয়ার্ক। বহুমাত্রিক নিউরাল নেটওয়ার্ক-কে প্রশিক্ষণ দিয়ে মেশিন-লার্নিং বহুগুণ
শক্তিশালী করার ব্যাপারে অবদান রেখেছেন বলেই প্রফেসর হিনটনকে ‘আর্টিফিশিয়াল ইন্টেলিজেন্স-এর
গডফাদার’ বলেন সবাই।
জন হপফিল্ড এবং জেফরি হিনটনের দেখানো পথ অনুসরণ করে এখন আমাদের
হাতে এসে গেছে চ্যাটজিপিটির মতো ট্রান্সফর্মার মডেল। এখন আমাদের প্রযুক্তির অনেকটাই
স্বয়ংক্রিয়। কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা আমাদের জীবনকে অনেকটাই সহজ করে দিচ্ছে।
কিন্তু একই সাথে পরোক্ষভাবে আমাদের চিন্তাভাবনাকে নিয়ন্ত্রণ
করতেও শুরু করেছে। এখন একটা ম্যাসেজ টাইপ করতে গেলেও শব্দের জোগান দিচ্ছে মেশিন – আমরা
বেশিরভাগ সময় সেই শব্দগুলিই ব্যবহার করছি। কিন্তু অন্যদিকে যেসব গবেষণা আমাদের পক্ষে
মেশিনের সাহায্য ছাড়া কিছুতেই সম্ভব নয়, যেমন মহাবিশ্বের আন্তনাক্ষত্রিক বিপুল আয়তনের
ডেটা বিশ্লেষণ, কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তার মাধ্যমে করে ফেলার দিকে এগোচ্ছেন বিজ্ঞানীরা।
এবছরের পদার্থবিজ্ঞানের নোবেল পুরষ্কার অদূর ভবিষ্যতে জীবপদার্থবিজ্ঞানের গবেষণাকে
আরো এগিয়ে নিয়ে যাবে। কোয়ান্টাম কম্পিউটার পুরোমাত্রায় কাজ শুরু করলে মেশিন লার্নিং
অন্যমাত্রা পাবে তাতে কোন সন্দেহ নেই। তখন হয়তো আমরা ক্যান্সারের মতো রোগের সঠিক কারণ
খুঁজে বের করে তাকে প্রতিরোধ করতেও সক্ষম হবো।
তথ্যসূত্র
২। মাইকেল নেগনেভিতস্কি, আর্টিফিশিয়াল ইন্টেলিজেন্স এ গাইড
টু ইন্টেলিজেন্ট সিস্টেমস, এডিসন-ওয়েসলি, ইংল্যান্ড ২০০৫।
৩। সায়েন্টিফিক অ্যামেরিকান, ২৫ জুন ২০২৪।
৪। ইথেম আলপ্যায়দিন, মেশিন লার্নিং, এম আই টি প্রেস, কেমব্রিজ,
২০২১।
৫। মার্গারেট বোডেন, আর্টিফিশিয়াল ইন্টেলিজেন্স অ্যা ভেরি
শর্ট ইন্ট্রোডাকশান, অক্সফোর্ড ইউনিভার্সিটি প্রেস, ২০১৮।
============
বিজ্ঞানচিন্তা অক্টোবর ২০২৪ সংখ্যায় প্রকাশিত
In our minds, we all engage in a form of time travel. Reflecting on memories, dreaming of the future, or intensely wishing to reshape past events for different outcomes—all of these are various forms of time travel. But is everything we imagine possible in reality? In this article, we will explore how feasible real-time travel is and whether it is possible at all.
We frequently see time travel in science fictions. Even before modern literature, ancient folklore from various cultures often included aspects of time travel. For example, in Japanese folklore, a fisherman named Urashima Taro saves a turtle’s life in the deep sea. In gratitude, the turtle takes him to an underwater palace. When Urashima returns to the surface after a few days, he finds that many years have passed on Earth. This centuries-old tale resembles Einstein’s theory of relativity.
We know that since H.G. Wells published his science fiction novel The Time Machine in 1895, scientists have begun exploring the possibility of time travel. Literature touched on time travel even before Wells. American author Washington Irving’s story Rip Van Winkle, published in 1819, tells of a man who sleeps for twenty years, effectively traveling twenty years into the future. In 1843, Charles Dickens wrote about time travel in A Christmas Carol. However, H.G. Wells’s The Time Machine sparked scientific curiosity about real possibilities for time travel, inspiring many science fiction stories, novels, and movies about cosmic time travel in the 20th century.
The scientific exploration of time travel possibilities began with Einstein in the early decades of the 20th century. Let’s see which theories in physics support the concept of time travel.
.jpeg)
Theories Supporting Time Travel
Albert Einstein's theories of relativity—the Special Theory and the General Theory—both, in some way, support the concept of time travel. According to the Special Theory of Relativity, time depends on the observer’s speed. If someone moves at an extremely high speed (close to the speed of light), their experience of time will slow down significantly. This phenomenon is known as time dilation. In time dilation, time stretches—meaning if we measure time on Earth in a stationary state, one second is just one second. But as the observer’s speed increases, one second no longer equals one second. It takes a much longer period to complete a single second. For instance, if an astronaut travels close to the speed of light for a year and returns to Earth, they will find that people on Earth have aged many years compared to them. Because their time passed slowly, their one year becomes equivalent to many years on Earth. When the astronaut returns, they would find Earth in their future.
In the General Theory of Relativity, when gravity and acceleration were included, it became evident that time no longer had a separate existence. Time combined with space to form the unified concept of space-time. When gravity increases, the curvature of space-time increases, meaning time stretches in such areas. This phenomenon is known as gravitational time dilation. In regions with strong gravitational fields, time passes more slowly. Near a black hole, where the gravitational field is exceptionally strong, time moves so slowly that, compared to a distant star, it seems as if time on that distant star is racing ahead—so much so that, from the black hole’s perspective, the distant star has already moved into the far future.
The Wormhole Theory
The first idea of a "scientific bridge" between the past and the future through the curvature of space-time came from Einstein himself, alongside his collaborator Nathan Rosen, in a 1935 research paper. As a solution to the equations of General Relativity, they proposed a tunnel-like structure through which different parts of space-time could connect. Due to gravitational time dilation, these connected parts of space-time could represent either the past or the future. This structure later became known as the "Einstein-Rosen Bridge."
In the 1950s, American physicist John Wheeler coined the term "wormhole," drawing inspiration from how earthworms create tunnels. A wormhole is essentially another name for an Einstein-Rosen Bridge. Wheeler theoretically demonstrated that tiny wormholes could exist at the quantum level. However, little further research was conducted on wormholes for some time.
In 1988, Caltech physicist Kip Thorne (who won the Nobel Prize in Physics in 2017) and his student Michael Morris presented detailed theories on the use of wormholes for time travel. Their model differed in some ways from the Einstein-Rosen Bridge. They suggested that traveling through a wormhole would require a special type of material with negative energy density—meaning the average energy per unit volume would be less than zero. While theoretically possible, creating negative energy is challenging. Mathematically, however, negative energy density is necessary to keep a wormhole’s “mouth” open. Otherwise, the gravitational force would crush and close the tunnel. Negative energy density creates a repulsive force, or “anti-gravity,” that could hold the wormhole’s mouth open.
Although difficult to achieve, negative energy density is not entirely impossible. In 1948, Dutch physicist Hendrik Casimir discovered a unique electromagnetic effect, which became known as the Casimir Effect. If two thin metal plates with no charge are placed close to each other in a vacuum, there should be no attraction between them. But unexpectedly, an attractive force is generated, believed to result from tiny fluctuations in the vacuum field. Further research revealed that the Casimir Effect can create regions with negative energy density.
However, even if the wormhole’s mouth remains open, traveling through it from the past to the future is not so simple. To travel through such a wormhole, one would need to move at nearly the speed of light from one mouth to the other, which is far beyond human capability with our current technology.
Cosmic Strings
Another theory that supports time travel is the hypothetical concept of cosmic strings. Scientists speculate that during the early stages of the universe, as its temperature decreased, certain phase transitions occurred (like a liquid solidifying), which may have produced cosmic strings. These strings are considered “flaws” in space-time, with an extremely high density. Due to their immense gravitational force, these cosmic strings can warp space-time to such an extent that the past and future come very close to each other. Princeton University professor John Richard Gott termed this phenomenon “closed time like curves.” In such a scenario, two cosmic strings could cross paths, creating a point where a “time-link” is established, and the curvature of space-time connects the past and future. However, this remains purely theoretical.
Quantum Mechanics
Quantum mechanics also offers some intriguing ideas supporting the possibility of time travel. The concept of quantum entanglement suggests that two quantum particles can be mysteriously linked, regardless of their distance, position, or even time. This has led to the idea of parallel universes with parallel timelines—meaning what is the present in one universe could be the past or future in another. Additionally, in the emerging field of quantum gravity (which combines quantum mechanics and general relativity), extremely complex changes in space-time might theoretically allow time travel on a very tiny scale.
The Difference Between Theory and Reality
The practical application of time travel theories encounters various challenges, the most significant being paradoxes arising from logical inconsistencies. The “Grandfather Paradox” is one of the most famous: if someone travels to the past and kills their grandfather before their father is born, then logically, their father could never be born. Without their father, they themselves couldn’t exist, so how did they travel back in time to begin with?
American theoretical physicist Joseph Polchinski illustrated another paradox, now known as “Polchinski’s Paradox.” He imagined a billiard ball being sent through a wormhole into the past, only to collide with itself, preventing it from entering the wormhole in the first place. But if it couldn’t enter the wormhole, then how did it reach the past to create the collision?
Stephen Hawking proposed that such paradoxes imply time travel is impossible on a macroscopic level, even if theoretically plausible on a microscopic level. Essentially, even if particles could undergo limited time travel, it would be impossible for a person to alter history by traveling into the past.
Beyond paradoxes, time travel theories face significant practical challenges. To experience time travel through the warping of space-time, a traveller would need to reach speeds close to that of light. However, reaching such speeds and sustaining them requires energy and technology beyond our current means. According to Einstein's special theory of relativity, as an object approaches the speed of light, its relative mass becomes infinite, necessitating infinite energy—a feat unattainable by any material object.
Even if cosmic strings were possible, a time traveller would have to navigate extreme gravitational fields. Traveling near such intense gravitational zones, like those around black holes, is beyond the capacity of any spacecraft or person to survive intact.
In conclusion, genuine time travel is practically impossible within our universe's current understanding and technological limits.
.jpeg)
Time Travel in Alternate Dimensions
Is time-travel possible in a different-dimensional universe? Supporters of string theory and M-theory have mathematically shown that in an eleven-dimensional universe, extra dimensions might be compacted in such a way that time travel could be feasible. However, as no empirical evidence for string theory or M-theory exists yet, time travel in these realms remains a theoretical possibility.
The concept of the multiverse or parallel universes also hints at time travel potential. In such universes, standard physical laws may not apply as they do in a single universe. Here, entirely new theories and equations would be necessary, potentially allowing time travel across different universes. However, these ideas remain speculative.
Einstein’s addition of time as a fourth dimension in his theory of relativity inspired further ideas, such as the fifth dimension proposed by physicists Theodor Kaluza and Oskar Klein in 1926. Their Kaluza-Klein theory sought to unify gravity and electromagnetism within a five-dimensional framework. If this theory holds in practice, time travel might indeed become possible.
In 1949, Austrian physicist Kurt Gödel provided a complete solution to Einstein’s field equations, proposing a rotating universe where some closed sections of space-time bend in a loop, theoretically allowing the future to connect with the past. This closed-loop concept suggested time travel in a rotating universe with specific space-time curvature. However, practical application would require speeds near the speed of light and extreme gravitational fields, conditions under which a traveller could not survive.
Is Time Travel Possible?
To assess time travel's feasibility, we can examine it across three dimensions: logical possibility, physical possibility, and practical feasibility.
In conclusion, while some advanced theories provide a glimpse into time travel's theoretical possibility, practical time travel remains a distant dream.
References:
Dear Mr. Michael Faraday,
On your birthday, I offer you my respect and gratitude. You were born on September 22, 1791, in a small, unknown place called Newington Butts in London. However, through your scientific discoveries and innovations, not only you became famous, but your birthplace also gained recognition.
The saying "No matter where one is born, the work should be good" resonated with you as well. Despite being born into a poor family of a blacksmith and not having the opportunity to attend school or college, you did not let that hold you back. With your own efforts, you learned to read. While working as a mere bookbinder’s apprentice, you read every book that came into your hands. But you didn’t just read, you learned to think critically. The lack of formal education in mathematics didn’t stop you either. You demonstrated your expertise in experimental physics.
At that time, England wasn’t short of people who recognized true talent (and still isn't). You met the famous physicist Sir Humphry Davy, who appreciated your talent and scientific curiosity and gave you the opportunity to research at the Royal Institution. Your lack of formal education wasn’t an obstacle then.
Thanks to your contributions, the world has witnessed a revolution in electrical devices. In 1831, you discovered electromagnetic induction — the process of generating electricity from a magnetic field and vice versa. Between 1833 and 1834, you discovered the relationship between electrical flow and chemical reactions, known as the principle of electrolysis. The field theory — particularly the concept of the magnetic field — that challenges us today was introduced by you.
By inventing the electric motor, you changed the way the entire world works. If you hadn’t discovered the process of generating mechanical motion from electrical current, perhaps we would still be reliant only on physical strength. The list of your discoveries and innovations goes on and on.
We use the gifts of science for our own benefit, but we often fail to express gratitude, or when we do, it is directed elsewhere. But since you were a true scientist, such things probably didn’t concern you.
Oh great Faraday, as a humble student of physics, I
salute you on your birthday.
Happy birthday, oh great one.
আমাদের ডাক্তারদের নিয়ে গর্ব করার মতো অসংখ্য ঘটনা প্রতিদিনই ঘটছে বাংলাদেশে। কিন্তু ডাক্তারদের সমালোচনা করার ব্যাপারে আমরা যতটা উৎসাহী, প্রশ...
