বাঙ্গালাকথা | শিক্ষামূলক বাংলা ওয়েবসাইট

বাংলায় এনট্রপির সংজ্ঞা ও ব্যাখ্যা 

Definition and explanation of entropy in Bengali

সময়ের সাথে সাথে ঘর এলোমেলো হয়ে যাওয়া খুবই পরিচিত একটি চিত্র। এবং এর জন্য অনেক সময় বকাঝকাও শুনতে হয়। আবার দুধের গ্লাস নিচে পড়ে গেলে ভেঙে যায়। অর্থাৎ এলোমেলো হয়ে যায়। কিন্তু বিশ্বাস করেন এসবের জন্য আপনি একমাত্র দায়ী নন।

প্রকৃতির নিয়মই হচ্ছে গোছানো জিনিসকে এলোমেলোর দিকে নিয়ে যাওয়া। অর্থাৎ অর্ডার টু ডিসঅর্ডার। যাকে বলে এনট্রপি।

মহাবিশ্বের এনট্রপি প্রতিনিয়ত বাড়ছে।

মহাবিশ্বের entry বাড়তে বাড়তে যখন সর্বোচ্চ মাত্রায় পৌঁছাবে তখন মহাবিশ্বের তাপীয় মৃত্যু ঘটবে। যার ফলে কোন প্রকার ইঞ্জিন করবে না। অর্থাৎ শক্তিকে কোনভাবেই ব্যবহার করার সুযোগ থাকবে না। সেটা হোক তাপশক্তি, যান্ত্রিক শক্তি কিংবা রাসায়নিক শক্তি। এখন প্রশ্ন হচ্ছে মহাবিশ্বের তাপীয় মৃত্যু বিষয়টি আসলে কি? সেই সাথে এনট্রপি আসলে কি খুব সহজ করে বললে এন্ট্রোফি হচ্ছে শক্তির একমুখী প্রবাহ। যার ফলে কোন একটি সিস্টেমে ডিসঅর্ডার বা এলোমেলোর পরিমান বৃদ্ধি পায়। এবং যতটুকু ডিসঅর্ডার হবে এনট্রুপের পরিমাণ ততটুকুই হবে।

সহজে বোঝার জন্য তাপ শক্তির মাধ্যমে বলা যাক। একটি গরম এবং একটি তুলনামূলক ঠান্ডাবস্তু একসাথে রাখলে কি হবে? স্বাভাবিকভাবেই গরম বস্তু থেকে তাপ ঠান্ডা বস্তুর দিকে যাবে। এবং যতক্ষণ পর্যন্ত না দুইটি বস্তুর তাপমাত্রা এক না হবে। অর্থাৎ সাম্য অবস্থায় না আসবে ততক্ষণ গরম বস্তু থেকে তাপ ঠান্ডা বস্তুতে যেতে থাকবে। সুতরাং শক্তির একমুখী প্রবাহ চলতে থাকবে। গরম থেকে ঠান্ডার দিকে। এখানে খেয়াল করুন গরম বস্তুতে তুলনামূলক বেশি শক্তি অল্প স্থান জুড়ে। অর্থাৎ তুলনামূলক অর্ডার অবস্থায় ছিল। কিন্তু ঠান্ডা বস্তু স্পর্শে এসে গরম বস্তুর কিছুটা শক্তি ঠাণ্ডা বস্তুতে চলে গেছে। তাহলে এখানে গরম বস্তুর প্রাথমিক অবস্থার তুলনায় পরবর্তীতে শক্তি বেশি স্থান জুড়ে অবস্থান করছে। অর্থাৎ disorder বেড়েছে। সুতরাং এখানে Antropey বৃদ্ধি পেয়েছে। কারণ ডিসঅর্ডার বৃদ্ধির মানেই হচ্ছে অ্যান্টোপির বৃদ্ধি।

এবার এই বিষয়টিকে অন্য একটি উদাহরণের মাধ্যমে বলা যাক।

মনে করুন এই গ্লাসটিতে ডিজেল রয়েছে। তার মানে প্রচুর পরিমান শক্তি এই ছোট্ট গ্লাসে তুলনামূলক অর্ডার অবস্থায় রয়েছে। এখন এই ডিজেল যখন গাড়িতে ব্যবহার করা হবে তখন ডিজেলের এনার্জি তাপ, শব্দ এবং আলোক শক্তিতে রূপান্তর হবে। অর্থাৎ এক গ্লাস ডিজেলের তুলনামূলক অর্ডার এনার্জি। গাড়িতে ব্যবহারের ফলে ডিসঅর্ডার এনার্জিতে পরিণত হবে। তার মানে এনার্জি তুলনামূলক অর্ডার অবস্থা থেকে টিস অর্ডার অবস্থায় যাবে। সুতরাং অ্যান্টি বৃদ্ধি পাবে।

মহাবিশ্ব সকল স্থানে এনার্জি বা শক্তির ডিস্ট্রিবিউশন এক নয় অর্থাৎ শক্তির সমবন্টন অবস্থায় নেই। কিছু স্থানে এনার্জি বেশি ডেন্স অবস্থায় রয়েছে। যেমন তারা কিংবা সূর্য। আবার কিছু স্থানে এনার্জি কম ডান্স অবস্থায় রয়েছে। কিন্তু মহাবিশ্বের শক্তি স্বতঃস্ফূর্তভাবেই উচ্চ শক্তির স্থান থেকে নিম্নশক্তির দিকে ধাপিত হয়। প্রথমে বলা গরম এবং ঠান্ডাবস্তুর মতো। ফলে যে সকল স্থানে এনার্জি বেশি ডেন্স অবস্থায় আছে। সেখানে এনার্জি তুলনামূলক অর্ডার অবস্থায় থাকে। এবং এই তুলনামূলক অর্ডার অবস্থা থেকে ক্রমাগত ডিসঅর্ডার অবস্থায় যাচ্ছে। যেমন সূর্যের তুলনামূলক অর্ডার এনার্জি ক্রমাগত তাপ এবং আলো রূপে ডিসঅর্ডার অবস্থায় যাচ্ছে।

অর্থাৎ এনট্রপি বাড়ছে।

এইভাবে উচ্চ শক্তির স্থান থেকে শক্তি নিম্ন শক্তির দিকে ধাবিত হতে হতে যখন মহাবিশ্বের সকল স্থানে এনার্জি ডিস্ট্রিবিউশান সমান হয়ে যাবে। তখন মহাবিশ্বের এনট্রপি সর্বোচ্চ হবে। অর্থাৎ মহাবিশ্বের সকল স্থানে যখন শক্তির সমবন্টন হবে। মানে তাপিয়ে সমব্যবস্থার সৃষ্টি হবে। তখন মহাবিশ্বের এন্ট্রি হবে সর্বোচ্চ।

আমরা আমাদের প্রতিদিনকার জীবনে যাই করি না কেন তাতে এন্ট্রি বৃদ্ধি পায়। কিন্তু এখানে আপনি বলতে পারেন ফ্রিজে তো এনট্রপি বৃদ্ধির পরিবর্তে কমছে। কারণ তরল পানিতে থাকা পানির অনু বরফের তুলনায় বেশি ডিসঅর্ডার। সেই ডিসঅর্ডারকে ফ্রিজ কিছুটা অর্ডার অবস্থায় নিয়ে আসে। অর্থাৎ বরফে পরিণত করে। তার মানে এখানে এনট্রপি কমে যাচ্ছে।

এক্ষেত্রে এনট্রপি খালি চোখে কমে যাচ্ছে বলে মনে হলেও প্রকৃত অর্থে তা হচ্ছে না। কারণ ফ্রিজ পানিকে বরফে পরিণত করার ক্ষেত্রে বিদ্যুৎ শক্তি ব্যবহার করে। যার ফলে ফ্রিজের পরিবেশের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়। অর্থাৎ fridge এর চারপাশে disorder ঘটে। যার মোট হিসেব করলে দেখা যায় যে overall disorder এই ঘটছে। অর্থাৎ এনট্রপি বাড়ছে।

একটি বিষয়ে আপনারা অবশ্যই লক্ষ্য করেছেন।

মহাবিশ্বের এনট্রপি বৃদ্ধির মূল কারণ হচ্ছে শক্তির একমুখী প্রবাহ। High energy to low energy। কিন্তু প্রশ্ন হচ্ছে শক্তির প্রবাহ কেন একমুখী? দুইটি ডাইস কল্পনা করুন। এই দুইটি ডাইসের দুইটিতেই যদি ওয়ান আসে তবে যোগফল হবে two। এই টু কে মনে করি state two। তাহলে ডাইসে state two আসার জন্য শুধুমাত্র active possible combination রয়েছে। তা হচ্ছে প্রত্যেকটি ডাইসে one আসতে হবে।

এবার স্টেট থ্রি অর্থাৎ দুইটি ডাইসের সংখ্যার যোগফল থ্রি আসার পসিবল কম্বিনেশন রয়েছে দুইটি। প্রথমটিতে ওয়ান দ্বিতীয়টিতে টু। অথবা প্রথমটিতে টু দ্বিতীয়টিতে ওয়ান। এবার স্টেট ফোর অর্থাৎ ডাইসের সংখ্যার যোগফল চার আসার ক্ষেত্রে possible combination রয়েছে তিনটি। ওয়ান প্লাস থ্রী টু প্লাস টু four plus one।

তাহলে এখানে খেয়াল করুন state বাড়ার সাথে সাথে ডাইসের মধ্যে disorder এর পরিমাণও বৃদ্ধি পাচ্ছে।

দুইটি ডাইসের মধ্যে সর্বোচ্চ ডিসঅর্ডার দেখা যাবে স্টেট সেভেনে। অর্থাৎ সাম্য অবস্থায় বা মাঝামাঝি স্থানে।

এখন প্রত্যেকটি ডাইসকে এক একটি পরমাণু কল্পনা করুন।

পরমাণুতে এনার্জি, কোয়ান্টাইস্ট অবস্থায় থাকে। কোন বস্তুতে যত বেশি শক্তি থাকবে তার পরমাণুতে এনার্জি পরিমাণ তত বেশি থাকবে। মনে করুন এই চারটি পরমাণু হচ্ছে গরম বস্তু। এবং এই চারটি পরমা হচ্ছে ঠান্ডা বস্তুর। আরো মনে করুন গরম বস্তুর পরমাণুতে পাঁচ কোনটা energy রয়েছে। এখন এই পাঁচ কোনটা energy চারটি পরমাণুতে মোট ছাপ্পান্নটি ভিন্ন combination এ থাকতে পারবে। অন্যদিকে ঠান্ডা বস্তুতে যদি one কোনটা energy থাকে তবে সেই one কোনটা energy চারটি পরমাণুতে মোট চারটি ভিন্ন combination এ থাকতে পারবে।

এখন ঠান্ডা এবং গরম এই দুটি বস্তুকে একসাথে সংযুক্ত করলে তাদের মোট energy হবে six quanta। এখনই আটটি পরমাণুতে six quanta energy এর ক্ষেত্রে প্রায় ষাট হাজার ভিন্ন ধরনের possible combination সম্ভব।

এখন এই ষাট হাজার combination এর মধ্যে energy quanta গুলো কোন combination এ থাকবে? এক্ষেত্রে আমাদেরকে আবার dis এ ফিরে যেতে হবে। আমরা দেখেছি দুইটি ডাইসের মধ্যে অনেক ধরনের কম্পিটিশন সম্ভব। কিন্তু এদের মধ্যে স্টেট সেভেন আসার স্ট্যাটিস্টিক্যাল পসিবিলিটি সবচেয়ে বেশি। এবং সেই স্টেটে ছিল সবচেয়ে বেশি ডিসঅর্ডার। ঠিক তেমনই পরমাণু কিংবা অনুর মধ্যে শক্তি থাকার এক একটি স্টেটকে বলা হয় মাইক্রো স্টেট। পরমাণুতে মাইক্রো স্টেটের বিভিন্ন কম্বিনেশন থাকার সম্ভাবনা রয়েছে। কিন্তু এত সব combination এর মধ্যে সেই combination ই বেশি থাকবে যেই combination এ বেশি disorder থাকবে।

আর যত disorder ততই সাম্যবস্থার দিকে ধাবিত হওয়া। সেই সাথে Antrope বৃদ্ধি। এবং এই জন্যই যখন অনেকগুলো পরমাণুর সমষ্টিগত হিসেব করা হয়। তখন দেখা যায় গরম বস্তু থেকে হিট ঠাণ্ডা বস্তুতে যায়। এবং ডিসঅর্ডারের পরিমান বৃদ্ধি করে। তবে আপনি যদি individually একটি পরমাণুর মাইক্রোস্ট্রেট দেখেন তখন এমনও হতে পারে যে ঠাণ্ডা বস্তু থেকে এনার্জি গরম বস্তুতে যাচ্ছে। কিন্তু যখন অনেকগুলো পরমাণু হিসাব করা হয় তখন ওভারল গরম বস্তু থেকেই কন্টেস্ট অ্যানার্জির ঠান্ডা বস্তুতে যায়। এবার এই গরম এবং ঠান্ডা যেকোনো একটি মাইক্রো স্টেটে এনট্রপি বা ডিসঅর্ডার হিসেবে করা যাক।

মনে করুন গরম বস্তু থেকে two quant energy ঠান্ডাবস্তুতে গিয়েছে। এই ক্ষেত্রে সম্পূর্ণ সিস্টেমের মোট এনার্জি হচ্ছে সিক্স কন্টাক। এবং এই সিক্স ওয়ানটা এনার্জি আটটি পরমাণু জুড়ে অবস্থান করছে। এখন প্রত্যেকটি বস্তুতে আলাদা আলাদা ভাবে বৃষ্টি করে ভিন্ন ধরনের মাইক্রো স্ট্রেট সম্ভব। এখন আমরা জানি এনটোপি এসি কোয়াল টু কেভি লং ডাবলু। এখানে কেবি হচ্ছে বোলসম্যান constant। এবং W হচ্ছে final state by initial state। তাহলে ঠান্ডা বস্তুর এন্ট্রি পরিবর্তন equal to two point two two ইনটু ট্যান্টু দা ফর মাইনাস টুয়েন্টি থ্রী গরমবস্তুর এন্টোপি পরিবর্তন মাইনাস ওয়ান পয়েন্ট ফোর টু ইনটু টেন্ডার মাইনাস টোয়েন্টি থ্রী।

অর্থাৎ গরম বস্তুর ক্ষেত্রে অ্যান ট্রফি কমেছে। এবং ঠান্ডা বস্তুর ক্ষেত্রে অ্যানট্রোপি বেড়েছে। কিন্তু আমরা জানি এনট্রপি সবসময় বৃদ্ধি পায়। এখানে মূলত সম্পূর্ণ সিস্টেমের হিসেব যখন আমরা করবো তখন দেখা যাবে সম্পূর্ণ সিস্টেমের অ্যানটোপি বৃদ্ধি পাচ্ছে। অর্থাৎ সম্পূর্ণ সিস্টেমের অ্যান্ড ট্রফি ইকুয়াল টু ঠান্ডা বস্তুর এনটোপি প্লাস গরমবস্তুর অ্যান্ড ট্রফি। এর মোট যোগফল দাঁড়ায় এইটটিনটু the bore minus twenty-four। সুতরাং সম্পূর্ণ সিস্টেমটির অ্যানট্রোপিক ধনাত্মক। অর্থাৎ বাড়ছে। এবং যেকোনো বদ্ধ বা close সিস্টেম এর endrophyppy always বৃদ্ধি পাবে। এখন আমাদের মহাবিশ্ব কিন্তু একটি close সিস্টেম। যার ফলে দিনে দিনে মহাবিশ্বের মোট অ্যান্টি বৃদ্ধি পাচ্ছে।

বিগ ব্যাঙের সময় সকল বস্তু একটি বিন্দুতে কেন্দ্রীভূত ছিল।

এবং সেই বিন্দুটি ছিল সর্বোচ্চ অর্ডার স্টেট। কিন্তু বিগ ব্যাঙের পর থেকে অর্ডার স্টেট ক্রমাগত ডিসঅর্ডারের দিকে যাচ্ছে। অর্থাৎ ডিসঅর্ডার বাড়ছে। বর্তমানে সকল কম বেশি ডিসঅর্ডার। কোনটি তুলনামূলক কম রিসোর্ট। তো অন্যটি বেশি ডিসঅর্ডার।

সময়ের সাথে সাথে মহাবিশ্বের সকল স্থানের শক্তি সমভাবে বিস্তৃতি লাভ করবে। তখন শক্তির সাম্যবস্থায় পৌঁছবে। এবং মহাবিশ্বের অ্যান্টিপি দাঁড়াবে সর্বোচ্চ। এবং সেই অবস্থাকে বলা হবে মহাবিশ্বের তাপীয় মৃত্যু।

সাধারণভাবে আমরা শক্তিকে কিভাবে কাজে লাগাই।

তুলনামূলক অর্ডার অবস্থায় থাকা অ্যানার্জিকে ডিসঅর্ডার করি। এবং এর মাধ্যমে শক্তিকে ব্যবহার করি। কিন্তু মহাবিশ্বের এনট্রপি যখন সর্বোচ্চ হবে তখন কোন অ্যানার্জিকেই অর্ডার অবস্থায় পাওয়া যাবে না। যার ফলে চারিদিকেই শক্তি থাকবে। কিন্তু সেই শক্তি ব্যবহার করা যাবে না।

বিষয়টিকে আরেকটু সহজ ভাবে বলা যাক। সাধারণভাবে জ্বালানি থেকে আমরা তাপসক্তি পাই। সেই তাপস শক্তির মাধ্যমে পানিকে বাষ্পে পরিণত করে বাষ্প ইঞ্জিনের মাধ্যমে তাপশক্তিকে গতি শক্তিতে রূপান্তর করা হয়। যা আমরা আমাদের চাহিদামতো ব্যবহার করি। তার মানে এখানে এক এনার্জি বা জ্বালানির মাধ্যমে প্রথমেই পানিকে বাষ্পে পরিণত করতে হচ্ছে। অর্থাৎ পানির তাপমাত্রা বৃদ্ধি করতে হচ্ছে। কিন্তু এনট্রপি যখন সর্বোচ্চ হয়ে যাবে তখন মহাবিশ্বের সকল বস্তুর তাপমাত্রা একই রকম হয়ে যাবে। আপনার কাছে তখন এমন কিছুই থাকবে না যার মাধ্যমে আপনি কোন বস্তুতে এক্সট্রা ফোর্স প্রয়োগ করতে পারেন। ফলাফল আপনার চারপাশেই অ্যানার্জি থাকবে। কিন্তু সেই সকল এনার্জি সাম্য অবস্থায় থাকার কারণে ব্যবহার করা যাবে না।

ফলাফল মহাবিশ্বের তাপীয় মৃত্যু।

সুতরাং এখান থেকে একটি বিষয় বলা যাই।

কিছুকে সক্রিয় রাখতে হলে ব্যবধান থাকা আবশ্যক। যেমন বিদ্যুৎ পেতে হলে দুইটি তারের মধ্যে বিবক পার্থক্য বা ব্যবধান থাকতে হবে। বাষ্প ইঞ্জিন কাজ করার ক্ষেত্রে তাপমাত্রার পার্থক্য বা ব্যবধান আবশ্যক। এমনকি এই ব্যবধান আমাদের সামাজিক জীবনেও জরুরি।

মনে করুন কোন একটি গ্রামে মোট বিশ জন মানুষ বসবাস করে। এখন ওই গ্রামে যদি এমন একটি আইন চালু করা হয় যে এই বিশ জন মানুষের যে যত টাকায় আয় করুক না কেন সেই টাকা সবার মধ্যে সমান ভাবে ভাগ করে দেওয়া হবে। অর্থাৎ মানুষের মধ্যে টাকার কোনো ব্যবধান রাখা হবে না। তাহলে কি ঘটবে? তখন বিশ জন কেউই কাজ করবে না। কারণ এই বিষ জনের মধ্যে কয়েকজন ভাববে যে অন্যরা যা আয় করবে তার ভাগ তো আমি পাবোই।

সুতরাং আমার কাজ করার দরকার নেই। আবার কেউ ভাববে আমি পরিশ্রম করে যত টাকাই আয় করি না কেন সেই টাকা তো শেষ পর্যন্ত সবার মধ্যে ভাগ হয়ে যাবে। তাহলে আমার অতিরিক্ত পরিশ্রম করে বেশি টাকা আয় করার দরকার কি? সেক্ষেত্রে সেই ব্যক্তিও তার সামর্থ্য অনুযায়ী পরিশ্রম করবে না। এর ফলে এক পর্যায়ে সে গ্রামের অর্থনীতি স্থবির হয়ে যাবে। সুতরাং যে কোন সিস্টেমকেই সক্রিয় রাখতে ব্যবধান অবশ্যই প্রয়োজন। তবে অতিরিক্ত ব্যবধান কিন্তু বিপদজনক।

যেমন আপনি যদি দুইটি তারের মধ্যে উচ্চবিভাগ পার্থক্য তৈরি করেন। অর্থাৎ হাই ভোল্টেজ তৈরি করেন। সেক্ষেত্রে কিন্তু মৃত্যুর ঝুঁকি বহুগুনে বেড়ে যায়। ঠিক তেমনই মানুষের অর্থনৈতিক অবস্থার মধ্যে মোটামোটি ব্যবধান দরকার। এতে অর্থনীতি সচল থাকবে। কিন্তু অতিরিক্ত ব্যবধান বিপদ নিয়ে আসবে।

বাংলাদেশে নাকি ধনী অতি ধনী হচ্ছে। এবং গরীব মানুষ আরো গরিব হচ্ছে। যা অতি ব্যবধানের পর্যায়ে পড়ে। এবং এটি ভবিষ্যতে মারাত্মক বিপদ নিয়ে আসবে।

পৃথিবীর সবচেয়ে কালো বস্তু হচ্ছে ব্যান্টা ব্ল্যাক। ব্যাংটা ব্ল্যাক এতটাই কাল যে থ্রিডি বস্তুকে ত্রুটি মনে হয়। Bantable প্রায় ninety-nine point nine six five পার্সেন্ট আলো শোষণ করতে সক্ষম।