বিজ্ঞান অতীত পর্যবেক্ষণকে ব্যাখ্যা করে, নতুন সম্ভবনার ভবিষ্যতবানী করে এবং যেকোনো বৈজ্ঞানিক তত্ত্বই নতুন পর্যবেক্ষণকে ব্যাখ্যা করবার সম্ভবনা ধারণ করে, এভাবেই বিভিন্ন ধারণার সংশ্লেষণ-সন্নিবেশনে একটা পরিপূর্ণ তত্ত্ব গড়ে উঠে, আমাদের চেনা জগতকে আমরা আরও ভালোভাবে বুঝতে পারি, আরও ভালোভাবে ব্যাখ্যা করতে পারি।

আমাদের পর্যবেক্ষণ এবং বৈজ্ঞানিক ব্যাখ্যা সবসময়ই সফল্যের সাথে একে অন্যের পরিপুরক হয়ে উঠতে পেরেছে এমনটা বলা যাবে না, কিন্তু ভবিষ্যতে কোনো একদিন নিশ্চিত এটার ব্যাখ্যা পাওয়া যাবে- আমাদের বৈজ্ঞানিক ধারণার অগ্রগতি আমাদের এভাবেই আশ্বস্ত করে।

মানুষের চোখ কেনো ৪০০ থেকে ৭০০ ন্যানোমিটারের তড়িৎচুম্বকীয় বিকিরণের প্রতি সংবেদনশীল এটার তেমন গ্রহনযোগ্য ব্যাখ্যা নেই, প্রতিটা উদ্ভিদই এই নির্দিষ্ট বিকিরণের প্রতি সংবেদনশীল, এমন কি গাছের সালোক সংশ্লেষণ প্রক্রিয়ার তীব্রতাও এই ৩০০ ন্যানোমিটার বিস্তৃতির আলোক সংকেতের উপরে নির্ভর করছে- আমাদের জীবনযাপন এবং জীববৈচিত্র ৩০০ ন্যানোমিটার বিস্তৃতির ফলেই সম্ভব হয়েছে এমনটা বলা অতিশায়োক্তি হবে না মোটেও।

যতটা অলৌকিক শোনায় বিষয়টা হয়তো ততটা অলৌকিক নয় ব্যাখ্যাটা, বৈজ্ঞানিক ধারণা জীবনের সূচনা হয়েছিলো সমুদ্রের গভীরে, সমুদ্রের অনেক গভীরে যেখানে আলো পৌঁছায় না সেখান বিকশিত জীবদের চোখ নেই, আলোক সংবেদি কোনো অঙ্গ নেই, যেসব প্রাণীরা সমুড্রপৃষ্টের কাছাকাছি বসবাস করেছে কিংবা যারা সমুদ্র ছেড়ে ডাঙায় উঠে এসেছিলো তাদের আলোক সংবেদনশীল অঙ্গ প্রয়োজনীয় হয়ে উঠেছিলো , আমাদের বায়ুমন্ডলে বিদ্যমান অক্সিজেন , নাইট্রোজেন, কার্বন ডাই অক্সাইড, জলীয়বাস্প এবং অতিসামান্য পরিমাণের অন্যান্য গ্যাসের বর্ণালী বিশ্লেষণ করলে দেখা যায় এই দৃশ্যমাণ আলোতে এই বায়ুমন্ডল স্বচ্ছ অর্থ্যাৎ এই বিকিরণ বিনা বাধায় পৃথিবীতে আসতে পারে- বায়ুমন্ডলের উপরের স্তর অতিবেগুণী রশ্মি প্রবেশ করতে বাধা দেয় এবং অতিলোহিত রশ্মির জন্য সেটা একই ধরণের বাধা তৈরি করে।

সুতরাং বিবর্তনের ধাপে ধাপে এখানে যেসব জীব বিকশিত হচ্ছে, যাদের আলোক সংবেদি কোষ তৈরি হচ্ছে তাদের শুধুমাত্র এই নির্দিষ্ট আলোক রশ্মিতে সংবেদনশীল অঙ্গ প্রয়োজনীয় ছিলো। তখনও হয়তো রেডিও ওয়েভ কিংবা মাইক্রোওয়েভ বিনা বাধায় পৃথিবীতে প্রবেশ করেছে কিন্তু যদি একক শক্ত বিবেচনা করা হয় তাহলে এসব বিকিরণের কোষীয় গঠনকে প্রভাবিত করবার মতো তীব্রতা ছিলো না ।

সুদুর অতীত থেকেই মানুষ গুহাচিত্র আঁকছে, লাল এর সাথে হলুদ মেশালে কমলা রং হয় সেটা অনেক আগেই মানুষ পর্যবেক্ষণ করেছে, এমন কি যারা শিল্পী তারা কোন রং কি পরিমাণে মেশালে কি রং পাওয়া যাবে সেটা অন্যসবার চেয়ে ভালো বুঝেন, আলো-ছায়ার পার্থক্য, রং এর বিন্যাসের পার্থক্যে মুগ্ধ মানুষেরা কখনও প্রশ্ন করে নি কেনো বিভিন্ন রং বিভিন্ন অনুপাতে মেশালে নতুন এক ধরণের বর্ণের অনুভুতি তৈরি হয় রেটিনায়। এমন কি আমিও বিভিন্ন সময়ে এইসব রংয়ের মোহজালে মুগ্ধ হলেও কখনও বুঝতে চাই নি এর কার্যকারণ। হঠাৎ যখন নিজেকে প্রশ্ন করলাম

কেনো হলুদ আর লাল মেশালে কমলা রং এর অনুভুতি হবে? সেটা কি আমাদের দৃষ্টিবিভ্রম না কি কোনো রাসায়ণিক বিক্রিয়ায় অনু-পরমাণুগুলোর বর্ণালী পরিবর্তিত হচ্ছে- সেটার সহজ সরল ব্যাখ্যা খুঁজে পাই নি- দৃশ্যমাণ এবং অদৃশ্য আলো এবং পরমাণুর ইলেক্ট্রন বিন্যাসের সম্পর্কটা সর্বপ্রথম স্থাপিত করেছিলেন নীলস বোর। পরমাণুর ইলেক্ট্রন বিন্যাসের উপরে কাজ শুরু করার আগে তিনি তার পিএইচডি থিসিসে কাজ করেছেন পরিবাহীর বিদ্যুৎ প্রবাহে ইলেক্ট্রনের ভুমিকা নিয়ে, তিনি ইলেক্ট্রন গ্যাসের ধারণা নিয়ে কাজ করছিলেন এবং মনে রাখতে হবে বিভিন্ন পরিবাহীর বিদ্যুৎ প্রবাহের জন্য সম্ভবত পরমাণুর ঋণাত্মক আধানবাহী কণিকাই গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে ধারণাটা নীলস বোর তার পিএইচডি থিসিস লেখার এক দশক আগেই আবিস্কৃত হয়েছে , তিনি নিজেও ইলেক্ট্রন গ্যাস মডেলের সীমাবদ্ধতা সম্পর্কে অবহিত ছিলেন এবং নিজের ধারণাকে আরো পরিশুদ্ধ করতে এবং নতুন কিছু করতে নীলস বোর এসেছিলেন কেম্রিজে ইলেক্ট্রনেরধারণাকে নিশ্চিত করা জে জে থমসনের গবেষনাগারে। অবশ্য জে জে ঠমসনকে নীলস বোর তেমন পছন্দ করেন নি-

রাদারফোর্ড ম্যানচেস্টার ইউনিভার্সিটিতে যখন তার বিশাল গবেষকদের নিয়ে নিউক্লিয়ার ফিজিক্স এবং রেডিয়েশন ফিজিক্স নিয়ে কাজ করছেন সে সময়ে নীলস বোর ম্যানচেস্টারে রাদারফোর্ডের অধীনে কাজ শুরু করেন।
রাদারফোর্ড সে সময়ে নিউক্লিয়াস আবিস্কার করেছেন, পর্যবেক্ষণ করে সেটার বৈশিষ্ঠ বুঝতে চেষ্টা করছেন, পরমাণুর ভর এবং আধানের সম্পর্ক তখনও স্পষ্ট হয় নি তবে রাদারফোর্ড তার অসাধারণ প্রজ্ঞায় উপলব্ধি করেছেন পরমাণুর আধানের পরিমাণ তার ভরের অর্ধেক, এই বিপুল সংখ্যক ইলেক্ট্রন ধণাত্মক নিউক্লিয়াসের চারপাশে কিভাবে ঘুরছে, কিভাবে পরমাণু এট বিপুল পরিমাণে ইলেক্ট্রন এবং ধনাত্মক আধান ধরে রেখেছে এই ব্যাখ্যাটা তখনও রাদারফোর্ড প্রদান করেন নি।

পরবর্তী দুই বছরে রাদারফোর্ড তার পরমাণুর ধারণাটা প্রকাশ করলেন, একটি ধনাত্মক আধানবাহী নিউক্লিয়াসের চারপাশে বিভিন্ন কক্ষপথে ইলেক্ট্রনগুলো ঘুরছে, যদিও এই ধারণাতে অনেক ধরণের অসংগতি রয়েছে এবং প্রতিটি অসংগতিই এই ধারণা প্রকাশের সাথে সাথেই প্রকাশ্য হয়ে উঠলো, সে বছরই নীলস বোর হঠাৎ করেই তার পরমাণুর ধারণা প্রকাশ করলেন।

রাদারফোর্ডের পরমাণু ধারণার সাথে নীলস বোরের পরমাণুর ধারণায় কোনো পার্থক্য নেই, বরং নীলস বোর এই ইলেক্ট্রনের বৈশিষ্ঠ্য সম্পর্কে দুইটা অনুসিদ্ধান্ত প্রদান করলেন , ইলেক্ট্রনগুলো নিজের কক্ষপথে থাকলে কোনো শক্তি ক্ষয় হবে না এবং শুধুমাত্র নির্দিষ্ট পরিমাণে শক্তি আদান প্রদান করে এরা কক্ষপথে পরিবর্তন করতে পারবে।
রাদারফোর্ড এই অনুমাণের প্রতিক্রিয়া জানালেন বোরকে চিঠি লিখে-
তোমার ধারণার সাথে প্ল্যাংকের ধারণার তেমন কোনো পার্থক্য নেই কিন্তু ইলেক্ট্রন কিভাবে বুঝবে সে কোন কক্ষপথে পতিত হতে চায়?
ইলেক্ট্রন যদি পরমাণুর নিউক্লিয়াসের কাছাকাছি কোনো কক্ষপথে পতিত হয় তাহলে সে নির্দিষ্ট পরিমাণে আলো বিকিরণ করবে এই ধারণার সবচেয়ে বড় বাধা ছিলো যদি অনেকগুলো কক্ষপথ থাকে তাহলে এর কোনটিতে ইলেক্ট্রন পতিত হবে এটার কোনো পূর্বানুমাণ করা কঠিন, এমন কোনো নির্ধারিত নিয়মো নেই।

নীলস বোর অবশ্য প্রতিক্রিয়ায় জানালেন কেনো এমনটা ঘটছে এটার কোনো কারণ তার জানা নেই কিন্তু ইলেক্ট্রনের বৈশিষ্ঠ্যই এমন- এটা মেনে নিতে হবে।

নীলস বোরের পরমাণুর ধারণার সাথে সাথে এটমিক ফিজিক্সের জন্ম হলো এবং পদার্থ বিজ্ঞানের নিশ্চিত ভবিষ্যতবানীর যুগের অবসান ঘটলো। গ্যালিলিও পরবর্তী সময়ে পদার্থবিজ্ঞানের গতিপথে নিশ্চিত ভবিষ্যতবানীর একটা ভুমিকা ও গ্রহনযোগ্যতা তৈরি হয়েছিলো, ম্যাক্সওয়েলের হাতে বিকশিত গ্যাসীয় গতিবিদ্যা সেই নিশ্চিত ভবিষ্যতবানী ক্ষমতাকে সীমাবদ্ধ করলেও মোটাদাগে তখনও পদার্থের আচরণকে সামষ্টিক ব্যাখ্যা দেওয়া যেতো, একক পরমাণুর গতিপথ সুনির্ধারিত না হলেও সামগ্রীকভাবে এদের পরিবর্তন পর্যবেক্ষণযোগ্য বিষয়গুলোর নিশ্চিত ভবিষ্যতবানী করতে সক্ষম ছিলো। কিন্তু পরবর্তীতে ম্যাক্স প্ল্যাংক, আইনস্টাইন এবং অবশেষে নীলস বোর নিশ্চিত করলেন অতিক্ষুদ্র জগতের নিশ্চিত পরিমাণ ও নির্ধারিত ভবিষ্যতবানী করা অসম্ভব, এভাবেই পদার্থ বিজ্ঞানে অনিশ্চয়তার যুগ শুরু হলো।

নীলস বোর পরবর্তীতে রাদারফোর্ডের গবেষণাগার ছেড়ে নিজেই বিশ্ববিদ্যালয়ে মেডিসিনের ছাত্রদের পদার্থবিজ্ঞান পড়ানো শুরু করেছিলেন, সে সময়েই তার সহকর্মী তাকে বললেন তার প্রস_তাবিত পরমাণুর ধারণা কি বালমার সিরিজ ব্যাখ্যা করতে সক্ষম? নীলস বোর এক বিকেলেই অংক কষে প্রমাণ করলেন বালমার সিরিজ আসলে বিভিন্ন কক্ষপথে ইলেক্ট্রন পতিত হওয়ার প্রতিক্রিয়া- নীলস বোর অবশ্য ইলেক্ট্রনের নির্ধারিত কক্ষপথের কারণ রাদারফোর্ডকে জানাতে পারেন নি, কিন্তু তার ভাইয়ের মাধ্যমে সমারফিল্ড যখন জানতে পারলেন বোর পরমাণুর ধারণা তিনি প্রমাণ করলেন একটি ধনাত্মক আধানের আশে পাশে শুধু নির্ধারিত কক্ষপথেই ইলেক্টন থাকতে পারে- সেসব সাম্ভাব্য ইলেক্ট্রন কক্ষপথের ব্যসার্ধও সমারফিল্ড নির্ণয় করলেন। সমারফিল্ডের গবেষণার পরবর্তী এক দশক শুধু বিভিন্ন পরিচিত পরমাণুর বর্নালী বিশ্লেষণেই সীমাবদ্ধ ছিলো

বোরের গবেষণায় নিশ্চিত হলো বিভিন্ন গ্যাসের বর্ণালীতে কেনো শুধুমাত্র নির্দিষ্ট কয়েকটি রং পাওয়া যায়, আমরা যেসব পদার্থকে লাল রং এর দেখছি তাদের ইলেক্ট্রনগুলো এমন সব কক্ষপথ পরিবর্তন করছে যার প্রতিক্রিয়ায় শুধুমাত্র লাল রং এর আলোক তরঙ্গ নির্গত হচ্ছে- এমন ভাবেই যেসব বস্তুকে আমরা নীল দেখছি তারা শুধুমাত্র নীল রং এর আলোক তরঙ্গ বিকিরণ করছে। বস্তুর রং এবং অনুভব এর পরমাণুর কক্ষপথের ইলেক্ট্রনের কক্ষপথ পরিবর্তনের প্রকাশ।

আমরা যেসব বস্তুকে হলুদ দেখছি তারা হলুদ রং এর আলো বিকিরণ করছে
যাদের লাল দেখছি তারা লাল রং এর আলো বিকিরণ করছে
কিন্তু এ তথ্য কি আমাদের পর্যবেক্ষণকে ব্যাখ্যা করতে পারছে। যেহতু কক্ষপথের ব্যাসার্ধ পূর্বনির্ধারিত সুতরাং লাল রং এর আলো বিকিরনকারী অনু পরমানুর কক্ষপথের ব্যাসার্থ হলুদ রং এর আলো বিকিরনকারী অণু-পরমাণুর কক্ষপথের চেয়ে ভিন্ন হবে, এমন কি এই দুই রং এর পরমাণু কিংবা অনুকে একত্রে মেশালেই যে তাদের কক্ষপথের গড় ব্যাসার্ধ পরিবর্তিত হয়ে যাবে এমনটা নিশ্চিত বলা যায় না। আমরা যেখান থেকে শুরু করেছিলাম সেখানেই ফিরে এলাম, যদিও এখন আমরা জানি কেনো কোনো বস্তুকে আমরা লাল-নীল-হলুদ- সবুজ দেখছি।