বিশৃঙ্খলা কিন্তু বিশ্রী নয়!

১৮৫০ সালে ব্রিটেনের জনসংখ্যা ছিল পৃথিবীর জনসংখ্যার মাত্র দুই শতাংশ। কিন্তু সে সময় পুরো পৃথিবীতে যন্ত্র ব্যবহার করে যত বস্তু উৎপাদিত হতো, তার অর্ধেকই তৈরি হতো ব্রিটেনে। যন্ত্র-সভ্যতার সেই প্রদোষকালে স্বাভাবিকভাবেই সবার নজর তখন যন্ত্রের দিকে। বিজ্ঞানীরা লড়ে যাচ্ছিলেন শক্তি-সংক্রান্ত সূত্রসমূহ প্রণয়নে। ফলে সেসময়, এতকাল যা ন্যাচারাল ফিলোসফি বা প্রাকৃতিক দর্শন নামে প্রচলিত ছিল, ধীরে ধীরে ভাগ হয়ে তৈরি করল পদার্থবিদ্যা ও রসায়নের আলাদা দুটি পথ।

শুরুতেই অবশ্য তাঁরা বুঝে গিয়েছিলেন, শক্তি তৈরি করা যায় না। এর বিনাশও সম্ভব নয়। শক্তি কেবল এক রূপ থেকে অন্য রূপে রূপান্তরিত হয়। শক্তির নিত্যতা (Conservation of energy) সূত্র নাম দিয়ে তাকে ব্যবহার করা হতে লাগল বিভিন্ন যন্ত্রের উন্নতিসাধনে।

কিন্তু দেখা গেল, একটি যন্ত্র চালাতে যে পরিমাণ শক্তি প্রয়োজন হয়, সেই যন্ত্র দিয়ে কাজ করা যায় তারচেয়ে কিছুটা কম শক্তির। যত শক্তি খরচ করা হয় একটা যন্ত্রের পেছনে, কখনোই ততটা শক্তি তার থেকে উৎপাদিত (Output) হয় না। কিছুটা শক্তি গচ্চা যাবেই, সে যন্ত্র যতই অত্যাধুনিক হোক না কেন! এই যে গচ্চা যাচ্ছে, এর রকমফের আছে। যন্ত্র কাজ করছে মানে কিছু জিনিস ঘুরছে, কিছু ঘষা খাচ্ছে, কিছু অন্য কিছুকে ধাক্কা মারছে বা পিটাচ্ছে। এসব কাজ করতে গিয়ে ওই যে ঘষা খাওয়া বা ঘোরা বা পেটানো, এর ফলে তৈরি হচ্ছে কিছু শব্দ, কিছু তাপ, হয়তো কিছু আলো ইত্যাদি। এরাও তো শক্তি। কিন্তু এই শক্তি ঠিক ব্যবহার্য শক্তি নয়। এদের দরকার নেই, কিন্তু এরা তৈরি হবেই। আর হলেও সেটা কোনো কাজের নয়, ফালতু গচ্চা ছাড়া একে কিছু বলা যাবে না।

সেই ১৮৫০ সালেই আঠাশ বছর বয়সী রুডলফ ক্লসিয়াস নামে এক জার্মান পদার্থবিদ এই ব্যাপারটা ভালো করে তলিয়ে বুঝে এই নিয়েই এক তত্ত্ব ফেঁদে বসলেন। তিনি বললেন, দেখতেই পাচ্ছ, শক্তি দুরকমের। এক হচ্ছে ব্যবহার্য শক্তি, যা আমরা কাজে লাগাতে পারি। অন্যটা হচ্ছে অব্যবহার্য শক্তি, যা আকাশেও কাজে লাগে না, পাতালেও লাগে না। এই দ্বিতীয় শ্রেণির শক্তি, যা আমরা কাজে লাগাতে পারি না, সেটা সব কর্মকাণ্ডের মধ্যেই অদৃশ্যভাবে বর্তমান। ঝামেলাদার জিনিস—এর কাজই হলো বিশৃঙ্খলা উৎপাদন।

এই জিনিসটার তিনি নাম দিলেন এনট্রপি ।

সঙ্গে এও বললেন, যেহেতু ব্রহ্মাণ্ডে যা-ই ঘটছে তার ফলে শক্তিক্ষয় হচ্ছে, তাই বিশৃঙ্খলা ক্রমে ক্রমে বেড়েই যাচ্ছে। এনট্রপি এজ এভার ইনক্রিজিং। শক্তির নিত্যতা সূত্রকে বলা হতে লাগল তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র। কাজেই এইটে হচ্ছে তার দ্বিতীয় সূত্র। এ রকম সূত্র শুনলে নিউটনের গতির তিনখানা সূত্রের কথা মনে পড়বেই। সেগুলো তিনি বিখ্যাত প্রিন্সিপিয়া ম্যাথমেটিকায় প্রথম প্রকাশ করেছিলেন। সেখানে অবশ্য তিনি বলেছিলেন, সময় জিনিসটার সংজ্ঞা দেওয়ার কোনো প্রয়োজন নেই, কেননা আমরা সবাই জানি সময় কী। এখন অবশ্য আমরা জানি, সময়ের সংজ্ঞা অতি কঠিন এবং সম্ভবত অসম্ভব। আধুনিক পদার্থবিদরা বলেন, দুটো ঘটনার মধ্যে যেটায় এনট্রপি বেশি, সেটা পরে ঘটেছে!

পদার্থবিদরা যখন এই শক্তি জিনিসটা নিয়ে নিজেদের বিদ্যাবুদ্ধির শক্তিক্ষয় করছেন, তখন রসায়নবিদরা ব্যস্ত বিভিন্ন বস্তু নির্মাণে। লুই পাস্তুর নামে এক ফরাসি বিজ্ঞানী জীবাণুর প্রভাবে শরীরে রোগের পাশাপাশি কীভাবে তা বস্তুর পরিবর্তন সাধন করে, বিশেষভাবে শর্করাজাতীয় খাদ্য গেঁজে গিয়ে অ্যালকোহল উৎপাদন করে, তার চাবিকাঠি বের করে ফেলেছেন। ফার্মেন্টেশনকে শিল্পস্তরে কাজে লাগিয়ে তৈরি করা শুরু হয়েছে বেশ কিছু বস্তু ও খাদ্য। উইলিয়ম হেনরি পার্কিন নামে এক ব্রিটিশ ছাত্র জার্মান বিজ্ঞানী অগাস্ট হফম্যানের ফর্মুলা অনুযায়ী কৃত্রিম উপায়ে কুইনিন তৈরি করতে গিয়ে তৈরি করে ফেলেছেন দুর্দান্ত বেগুনি রঙের এক রাসায়নিক বস্তু। সেটা দিয়ে জামাকাপড় রং করা যায়। সেই জ্ঞান কাজে লাগিয়ে জার্মানি ও অন্যান্য স্থানে তৈরি হচ্ছে একের পর এক রঙের কারখানা। আর্নস্ট সলভে নামে এক অস্ট্রিয়ান যুবক তাঁর বাবার কারখানায় নিজের বুদ্ধি খাটিয়ে সোডা অ্যাশ তৈরির এক নতুন পদ্ধতি তৈরি করে ফেলেছেন। এর ফলে আগের পদ্ধতিতে যে ক্ষতিকর অ্যাসিডিক গ্যাস তৈরি হয়ে যন্ত্রপাতি ক্ষয়ে ফেলত, সেটা বন্ধ হয়ে গেছে। বন্ধ হয়ে গেছে ব্ল্যাক আর্থ নামে পাহাড়প্রমাণ অপ্রয়োজনীয় বর্জ্য পদার্থ তৈরিও।

নাইট্রোগ্লিসারিন নামে এক বিস্ফোরক পদার্থ, যা কখন ফেটে গিয়ে প্রাণহানি ঘটাবে তার কোনো ঠিকঠিকানা রাখে না। আলফ্রেড নোবেল নামে এক সুইডিশ যুবক নাইট্রোগ্লিসারিনকে ডায়্যাটমেশিয়াস আর্থ নামে এক ফোঁপরা পদার্থের মধ্যে শুষে নিয়ে ডিনামাইট নামে অত্যন্ত কার্যকরী এক বস্তু বানিয়ে ফেলেছেন। সেটা দিয়ে পাহাড় ফাটিয়ে রাস্তা নির্মাণ করা যায়। দিমিত্রি মেন্ডেলিভ নামে এক সাইবেরিয়ান যুবক তার জানা ৬৬টি মৌলিক পদার্থের গুণাগুণ আলাদা আলাদা তাসে লিখে সেগুলো শাফল করতে করতে বের করে ফেললেন দারুণ এক ব্যাপার। তিনি দেখতে পেলেন, যত এদের পারমাণবিক ভর বাড়ে, সঙ্গে এদের কিছু কিছু ধর্ম ফিরে ফিরে আসে-যায়।

পারমাণবিক ভর বেড়ে যাচ্ছে মানে পরমাণু বলে একটা বস্তু আছে। আধুনিক রসায়ন এই তত্ত্ব দিয়েই শুরু। পদার্থবিদরা রসায়নবিদদের বললেন, ধুস, ওসব তোদের মনের ভুল। পরমাণু-টরমাণু কিচ্ছু নেই। আসল জিনিস হচ্ছে শক্তি। শক্তি দুরকমের—ব্যবহার্য আর অব্যবহার্য।

কিন্তু এই যে অব্যবহার্য শক্তি উৎপাদনের ফলে শক্তিক্ষয় হচ্ছে, সেই শক্তিটা যাচ্ছে কোথায়? সেটা মাপব কীভাবে? এই প্রশ্নের উত্তর অনুসন্ধান করা শুরু হয়ে গেছে। আগে লোকেরা শক্তি, বিশেষ করে তাপ জিনিসটাকে ভাবত অনেকটা জলের মতো গতিশীল বস্তু। জল যেমন সর্বদা উঁচু জায়গা থেকে নিচুর দিকে গড়িয়ে যায়, তাপও তেমনি গড়িয়ে যায় বেশি তাপমাত্রার বস্তু থেকে কম তাপমাত্রার বস্তুতে! কিন্তু তাপ তো আর জলের মতো বস্তু না, তাকে দেখাও যায় না।

লুডভিগ বোলজম্যান নামে এক অস্ট্রিয়ান যুবক এ নিয়ে চিন্তাভাবনা করতে করতে বুঝলেন, সব তাপের উৎসই ঘর্ষণ। ক্লসিয়াস ও স্কটিশ বিজ্ঞানী জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল কাইনেটিক থিওরি অব গ্যাস নামে এক তত্ত্ব চালু করেছেন। তাতে বলা হচ্ছে, গ্যাসের কণাদের মধ্যে ঠোকাঠুকিই তাদের তাপমাত্রার কারণ। আবদ্ধ পাত্রে গ্যাসের কণাদের কতগুলোর গতিবেগ কেমন, এই নিয়ে ম্যাক্সওয়েল একটা সূত্রও প্রণয়ন করেছেন। বোলজম্যান শুরু করলেন সেখান থেকে। বললেন, এই কণা হচ্ছে গ্যাসের পরমাণু। ওই যে অব্যবহার্য শক্তি উৎপন্ন হচ্ছে, সেগুলো সব খরচা হচ্ছে এই পরমাণুদের মধ্যে বিশৃঙ্খলা বাঁধাতে। পরমাণুগুলো মিলে সব এক একটা শক্তিস্তরে থাকে, এই অব্যবহার্য শক্তি তাদের ওপর পড়তেই সেগুলো এই শক্তি নিয়ে চলে যায় এর ওপরের অস্থির কোনো শক্তিস্তরে। মোট বিশৃঙ্খলা মাপতে গেলে জানতে হবে এরা কোন শক্তিস্তরে আছে। কোনো নির্দিষ্ট শক্তিস্তরে থাকার পরিমাণ মানে কতগুলো উপায়ে পরমাণুগুলো মিলেমিশে সেই সংগঠন তৈরি করতে পারে, তার পরিমাণ। অতি সাধারণ সূত্র দিয়ে তাকে প্রকাশ করা যায়: S = K log W। এখানে S মানে এনট্রপি, W মানে কোনো একটা সংগঠনে থাকার সম্ভাবনা আর K একটা ধ্রুবক। পরে এর নাম হয় বোলজম্যান ধ্রুবক। 

বোঝাই যায়, মিলেমিশে সুচারু শৃঙ্খলাবদ্ধ থাকার উপায় যদি একটা হয়, তবে বিশৃঙ্খল থাকার উপায় অনন্ত। কাজেই সেই সম্ভাবনাই অনেক অনেক বেশি। আর সেজন্যই সব কিছু বিশৃঙ্খলতার দিকে ধেয়ে যায়। মহাবিশ্বও তাই।

কিন্তু কয়েকজন পদার্থবিদ এসব শুনে খুকখুক করে হাসলেন। বললেন, ধুস, তাই হয় নাকি? যদি তা হতো, তবে তো শৃঙ্খলার অস্তিত্বই থাকত না। এই যে একটা সুন্দর প্রজাপতি, এটা যে এত সুন্দর, এর কারণ যদি হয় সেটা একটা সুনির্দিষ্ট উপায়ে তার কোষগুলোতে পরমাণুর সজ্জাক্রমের জন্য হয়েছে, তবে অতগুলো পরমাণুর সেই বিশিষ্ট সজ্জাক্রমে সংগঠিত হওয়ার সম্ভাবনা কত? কিচ্ছু না, শূন্য। এ সব তত্ত্ব গাঁজাখুরি।

কিন্তু প্রকৃতি এভাবে কতগুলো পরমাণু দিয়ে তো প্রজাপতি নির্মাণ করে না, সে করে ধাপে ধাপে। পরমাণু দিয়ে তৈরি হয় ক্ষুদ্র কতগুলো বেস বা ক্ষার অণু, সেগুলো জোড়া দিয়ে ডিএনএ, তার প্রভাবে অ্যামাইনো অ্যাসিড, তা জোড়া দিয়ে প্রোটিন, সেখান থেকে কোষ, কোষ থেকে কলা ইত্যাদি ইত্যাদি। আর প্রজাপতির সৌন্দর্যের ব্যাখ্যা পাওয়া যায় আইনস্টাইন-রবীন্দ্রনাথের আলোচনা থেকে। রবীন্দ্রনাথ ব্যাখ্যা দিতেন—প্রজাপতি সুন্দর, কেননা আমরা মানুষরা তাকে সুন্দর বলে ভাবি। পৃথিবীতে মানুষ না থাকলে প্রজাপতির কোনো সৌন্দর্য নেই।  

কিন্তু বোলজম্যানের তত্ত্ব প্রবল বিদ্রুপের মুখে পড়ে গেল। স্বদেশীয় পদার্থবিদ ও ভিয়েনা বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক আর্নস্ট মাখ ছিলেন এই বিদ্রূপের পুরোভাগে। শকওয়েভ আবিষ্কারের জন্য তিনি বিখ্যাত। তাঁর নাম অনুসারে দ্রুতগামী বস্তুর গতিবেগ প্রকাশ করা হয় শব্দের গতিবেগের গুণিতক হিসাবে। মানে সেটা শব্দের কত গুণ গতিতে চলছে, তাই দিয়ে। মাখের অত্যাচারে বোলজম্যান ভিয়েনা ছেড়ে চলে গেলেন লিপজিগে, ভিলহেল্ম অসওয়াল্ডের আমন্ত্রণে। অসওয়াল্ড নিজেকে পদার্থবিদই ভাবতেন, কিন্তু পরমাণুতত্ত্বে বিশ্বাস করতেন না। তাই লিপজিগেও শুরু হলো বোলজম্যানের তত্ত্ব নিয়ে হাসিঠাট্টা। মাখ অবসর নেওয়ার পর ১৯০২ সালে আবার ভিয়েনায় ফিরে গেলেন বোলজম্যান।

কিন্তু ততদিনে অনেক দেরি হয়ে গেছে। ক্রমাগত প্রবল সমালোচনা শুনতে শুনতে ও তার উত্তর দিতে দিতে বোলজম্যান ততদিনে ক্লান্ত, অবসন্ন, মনোরোগের শিকার। এ রকম সমালোচনা অনেককেই সহ্য করতে হয়েছে, বোলজম্যান মোটেই একা নন এক্ষেত্রে। কার্বনের চারটে যোজ্যতা—একটা টেট্রাহেড্রনের মধ্যে কার্বনটাকে রেখে দেখা যায় তার শীর্ষবিন্দু অভিমুখী, অর্থাৎ ত্রিমাত্রিক; ঘোষণা করেছিলেন ভ্যান্ট হফ। সেজন্যে তিনি ভয়ঙ্কর সমালোচনার মুখে পড়েছিলেন বিখ্যাত জৈব রসায়নবিদ হারম্যান কোলবের। কোলবে বলে দিয়েছেন, কোথাকার কোন এক হরিদাস ভ্যান্ট হফ, যে কেমিস্ট্রির সি বোঝে না, ফটাস করে বলে দিল যোজ্যতা নাকি স্পেসিয়াল, হুঁহ্‌! ভ্যান্ট হফ তারপর অবশ্য সেটা বাদ দিয়ে অসমোটিক প্রেশার নিয়ে লড়ে গিয়েছিলেন। বোলজম্যান ছিলেন একগুঁয়ে, তিনি সমালোচনার উত্তর দিতেন সব সময়। দুর্দান্ত লেকচার দিতেন, তাঁর ক্লাস করতে লেকচার হলে উপচে পড়ত ছাত্রদের ভীড়।

কিন্তু মানুষের মনও হুকের সূত্রের মতো একটা নির্দিষ্ট সীমার মধ্যে আঘাত সহ্য করতে পারে, তার বাইরে চলে গেলে ভেঙে পড়ে। ডিপ্রেসড বোলজম্যান চাকরি ছেড়ে দিয়ে স্ত্রী ও কন্যাকে নিয়ে ছুটিতে চলে গেলেন। সেটা ১৯০৬ সাল। কয়েক বছর আগেই একের পর এক আবিষ্কার হয়েছে এক্স-রে, তেজস্ক্রিয়তা ইত্যাদি। ফলে পদার্থবিদরা হঠাৎ করে পরমাণু নিয়ে উৎসাহী হয়ে পড়েছেন। ঠিক আগের বছর ১৯০৫ সালে আইনস্টাইন নামে এক তরুণ রবার্ট ব্রাউনের সেই আদ্যিকালের পর্যবেক্ষণের ব্যাখ্যা দিতে এমন এক ক্যালকুলেশন নামিয়ে দিয়েছে, যাতে দেখা যাচ্ছে অ্যাভোগাড্রো সংখ্যা ব্যাপারটা আদৌ গাঁজাখুরি কিছু নয়। অণু-পরমাণু ছাড়া জাগতিক কর্মকাণ্ডের ব্যাখ্যা অসম্ভব।

কিন্তু এই নতুন উৎসাহের অংশীদার হতে পারলেন না লুডভিগ বোলজম্যান। ১৯০৬ সালে স্ত্রী-কন্যাসহ সেই ছুটির মধ্যেই বর্তমান ইতালির, তৎকালীন অস্ট্রিয়ার ত্রিয়েস্তে শহরে গলায় ফাঁস লাগিয়ে আত্মহত্যা করেন তিনি। ভিয়েনায় তাঁকে সমাধিস্থ করা হয়। তাঁর সমাধি ফলকে লেখা হয় S = K log W।

লেখক: বিভাগীয় প্রধান, টার্গেটেড রিসার্চ, ফাউন্ডেশন ফর সায়েন্স ইনোভেশন অ্যান্ড ডেভেলপমেন্ট, ইন্ডিয়ান ইনস্টিটিউট অব সায়েন্স, ব্যাঙ্গালোর, ভারত