"بلیک ہولز کی چھوٹی کتاب"

موضوع کی پیچیدگی کے باوجود، پرنسٹن یونیورسٹی کے پروفیسر اسٹیفن گبسر آج طبیعیات کے سب سے زیادہ زیر بحث شعبوں میں سے ایک کا مختصر، قابل رسائی، اور دل لگی تعارف پیش کرتے ہیں۔ بلیک ہولز حقیقی اشیاء ہیں، نہ صرف ایک سوچا تجربہ! بلیک ہولز نظریاتی نقطہ نظر سے انتہائی آسان ہیں، کیونکہ وہ ریاضی کے لحاظ سے زیادہ تر فلکیاتی اشیاء، جیسے ستاروں سے زیادہ آسان ہیں۔ چیزیں عجیب ہوجاتی ہیں جب یہ پتہ چلتا ہے کہ بلیک ہولز واقعی اتنے سیاہ نہیں ہیں۔

ان کے اندر واقعی کیا ہے؟ آپ بلیک ہول میں گرنے کا تصور کیسے کر سکتے ہیں؟ یا شاید ہم پہلے ہی اس میں گر رہے ہیں اور ابھی تک اس کے بارے میں نہیں جانتے؟

کیر جیومیٹری میں، جیوڈیسک مدار موجود ہیں، جو مکمل طور پر ارگوسفیئر میں بند ہیں، درج ذیل خاصیت کے ساتھ: ان کے ساتھ حرکت کرنے والے ذرات میں منفی ممکنہ توانائیاں ہوتی ہیں جو ان ذرات کے باقی ماسز اور حرکی توانائیوں سے مطلق قدر میں زیادہ ہوتی ہیں۔ اس کا مطلب ہے کہ ان ذرات کی کل توانائی منفی ہے۔ یہ وہی صورت حال ہے جو Penrose کے عمل میں استعمال ہوتی ہے۔ ایرگوسفیئر کے اندر رہتے ہوئے، توانائی نکالنے والا جہاز ایک پروجیکٹائل کو اس طرح فائر کرتا ہے کہ یہ ان مداروں میں سے کسی ایک کے ساتھ منفی توانائی کے ساتھ حرکت کرتا ہے۔ توانائی کے تحفظ کے قانون کے مطابق، جہاز پروجکٹائل کی توانائی کے مساوی کھوئے ہوئے باقی ماس کی تلافی کرنے کے لیے کافی حرکی توانائی حاصل کرتا ہے، اور اس کے علاوہ پروجیکٹائل کی خالص منفی توانائی کے مثبت مساوی حاصل کرنے کے لیے۔ چونکہ پراجیکٹائل کو فائر کرنے کے بعد بلیک ہول میں غائب ہو جانا چاہیے، اس لیے اسے کسی قسم کے فضلے سے بنانا اچھا ہوگا۔ ایک طرف، ایک بلیک ہول اب بھی کچھ بھی کھا لے گا، لیکن دوسری طرف، یہ ہمیں اس سے زیادہ توانائی لوٹائے گا جتنا ہم نے لگایا تھا۔ لہذا، اس کے علاوہ، ہم جو توانائی خریدتے ہیں وہ "سبز" ہوگی!

کیر بلیک ہول سے توانائی کی زیادہ سے زیادہ مقدار کا انحصار اس بات پر ہے کہ سوراخ کتنی تیزی سے گھوم رہا ہے۔ انتہائی انتہائی صورت میں (زیادہ سے زیادہ ممکنہ گردش کی رفتار پر)، اسپیس ٹائم کی گردشی توانائی بلیک ہول کی کل توانائی کا تقریباً 29 فیصد بنتی ہے۔ یہ بہت زیادہ نہیں لگ سکتا ہے، لیکن یاد رکھیں کہ یہ کل باقی ماس کا ایک حصہ ہے! مقابلے کے لیے، یاد رکھیں کہ تابکار کشی توانائی سے چلنے والے جوہری ری ایکٹر باقی ماس کے برابر توانائی کے ایک فیصد کے دسویں حصے سے بھی کم استعمال کرتے ہیں۔

گھومتے ہوئے بلیک ہول کے افق کے اندر اسپیس ٹائم کی جیومیٹری شوارزچائلڈ اسپیس ٹائم سے ڈرامائی طور پر مختلف ہے۔ آئیے اپنی تحقیقات کی پیروی کریں اور دیکھیں کہ کیا ہوتا ہے۔ سب سے پہلے، سب کچھ Schwarzschild کیس کی طرح لگتا ہے. پہلے کی طرح، اسپیس ٹائم ٹوٹنا شروع ہو جاتا ہے، اپنے ساتھ ہر چیز کو بلیک ہول کے مرکز کی طرف گھسیٹتا ہے، اور سمندری قوتیں بڑھنے لگتی ہیں۔ لیکن کیر کیس میں، رداس صفر پر جانے سے پہلے، گرنا سست ہو جاتا ہے اور الٹنا شروع ہو جاتا ہے۔ تیزی سے گھومنے والے بلیک ہول میں، یہ سمندری قوتوں کے اتنے مضبوط ہونے سے بہت پہلے ہو گا کہ تحقیقات کی سالمیت کو خطرہ لاحق ہو جائے۔ بدیہی طور پر یہ سمجھنے کے لیے کہ ایسا کیوں ہوتا ہے، ہمیں یاد رکھنا چاہیے کہ نیوٹنین مکینکس میں، گردش کے دوران، ایک نام نہاد سینٹرفیوگل قوت پیدا ہوتی ہے۔ یہ قوت بنیادی جسمانی قوتوں میں سے نہیں ہے: یہ بنیادی قوتوں کے مشترکہ عمل کے نتیجے میں پیدا ہوتی ہے، جو گردش کی حالت کو یقینی بنانے کے لیے ضروری ہے۔ نتیجہ ایک مؤثر قوت کے طور پر سوچا جا سکتا ہے جو باہر کی طرف متوجہ ہوتی ہے۔ آپ اسے تیز رفتار کار میں تیز موڑ پر محسوس کرتے ہیں۔ اور اگر آپ کبھی بھی کیروسل پر گئے ہیں، تو آپ جانتے ہیں کہ یہ جتنی تیزی سے گھومتا ہے، آپ کو پٹریوں کو اتنا ہی سخت پکڑنا پڑتا ہے کیونکہ اگر آپ نے جانے دیا تو آپ کو باہر پھینک دیا جائے گا۔ اسپیس ٹائم کے لیے یہ مشابہت مثالی نہیں ہے، لیکن یہ نقطہ کو صحیح طریقے سے حاصل کرتا ہے۔ کیر بلیک ہول کے اسپیس ٹائم میں کونیی رفتار ایک موثر سینٹرفیوگل قوت فراہم کرتی ہے جو کشش ثقل کی کشش کا مقابلہ کرتی ہے۔ جیسے ہی افق کے اندر گرنا خلائی وقت کو چھوٹے ریڈی کی طرف کھینچتا ہے، سینٹری فیوگل فورس بڑھ جاتی ہے اور آخر کار اس قابل ہو جاتی ہے کہ پہلے گرنے کا مقابلہ کر سکے اور پھر اسے ریورس کر سکے۔

اس وقت جب گرنا رک جاتا ہے، تحقیقات ایک سطح پر پہنچ جاتی ہے جسے بلیک ہول کا اندرونی افق کہتے ہیں۔ اس مقام پر، سمندری قوتیں چھوٹی ہیں، اور تحقیقات، ایک بار جب یہ واقعہ افق کو عبور کر لیتی ہے، تو اس تک پہنچنے میں صرف ایک محدود وقت لگتا ہے۔ تاہم، صرف اس لیے کہ اسپیس ٹائم نے ٹوٹنا بند کر دیا ہے اس کا مطلب یہ نہیں ہے کہ ہمارے مسائل ختم ہو گئے ہیں اور گردش نے شوارزچائلڈ بلیک ہول کے اندر موجود انفرادیت کو کسی طرح ختم کر دیا ہے۔ یہ ابھی بہت دور ہے! آخر کار، 1960 کی دہائی کے وسط میں، راجر پینروز اور اسٹیفن ہاکنگ نے واحدیت کے نظریات کا ایک ایسا نظام ثابت کیا، جس سے یہ نکلا کہ اگر ثقلی طور پر گراوٹیشن کا خاتمہ ہوتا ہے، یہاں تک کہ ایک مختصر، تو اس کے نتیجے میں انفرادیت کی کوئی نہ کوئی شکل بننی چاہیے۔ شوارزچائلڈ کیس میں، یہ ایک ہمہ جہت اور ہمہ جہت یکسانیت ہے جو افق کے اندر تمام جگہ کو مسخر کر دیتی ہے۔ کیر کے حل میں، انفرادیت مختلف طریقے سے برتاؤ کرتی ہے اور، مجھے یہ کہنا ضروری ہے، بالکل غیر متوقع طور پر۔ جب تحقیقات اندرونی افق تک پہنچتی ہے، تو کیر یکسانیت اس کی موجودگی کو ظاہر کرتی ہے — لیکن یہ تحقیقات کی عالمی لائن کے کارآمد ماضی میں نکلی۔ گویا یکسانیت ہمیشہ سے موجود تھی، لیکن اب تحقیقات کو اس تک پہنچنے کا اثر محسوس ہوا۔ آپ کہیں گے کہ یہ لاجواب لگتا ہے، اور یہ سچ ہے۔ اور اسپیس ٹائم کی تصویر میں کئی تضادات ہیں جن سے یہ بھی واضح ہے کہ اس جواب کو حتمی نہیں سمجھا جا سکتا۔

اندرونی افق تک پہنچنے والے مبصر کے ماضی میں ظاہر ہونے والی واحدیت کے ساتھ پہلا مسئلہ یہ ہے کہ اس وقت آئن سٹائن کی مساواتیں منفرد انداز میں پیش گوئی نہیں کر سکتیں کہ اس افق سے باہر خلائی وقت کا کیا ہو گا۔ یعنی، ایک لحاظ سے، واحدیت کی موجودگی کسی بھی چیز کا باعث بن سکتی ہے۔ شاید حقیقت میں کیا ہوگا اس کی وضاحت کوانٹم گریویٹی کے نظریے سے کی جاسکتی ہے، لیکن آئن اسٹائن کی مساوات ہمیں جاننے کا کوئی موقع نہیں دیتیں۔ صرف دلچسپی کے تحت، ہم ذیل میں بیان کرتے ہیں کہ کیا ہوگا اگر ہمیں ضرورت ہو کہ خلائی وقت کے افق کو ریاضیاتی طور پر ممکن حد تک ہموار کیا جائے (اگر میٹرک افعال تھے، جیسا کہ ریاضی دان کہتے ہیں، "تجزیاتی")، لیکن کوئی واضح جسمانی بنیاد نہیں ہے۔ اس طرح کے مفروضے کے لیے نمبر خلاصہ یہ ہے کہ اندرونی افق کے ساتھ دوسرا مسئلہ اس کے بالکل برعکس تجویز کرتا ہے: حقیقی کائنات میں، جس میں مادہ اور توانائی بلیک ہولز کے باہر موجود ہوتی ہے، اندرونی افق پر خلائی وقت بہت کھردرا ہو جاتا ہے، اور وہاں ایک لوپ جیسی واحدیت پیدا ہوتی ہے۔ یہ اتنا تباہ کن نہیں ہے جتنا کہ Schwarzschild کے حل میں singularity کی لامحدود سمندری قوت ہے، لیکن کسی بھی صورت میں اس کی موجودگی ان نتائج پر شک پیدا کرتی ہے جو ہموار تجزیاتی افعال کے خیال سے نکلتے ہیں۔ شاید یہ ایک اچھی چیز ہے - تجزیاتی توسیع کے مفروضے میں بہت عجیب چیزیں شامل ہیں۔

جوہر میں، ایک ٹائم مشین بند وقتی منحنی خطوں میں کام کرتی ہے۔ یکسانیت سے بہت دور، کوئی بند وقتی منحنی خطوط نہیں ہیں، اور واحدیت کے علاقے میں قابل نفرت قوتوں کے علاوہ، اسپیس ٹائم مکمل طور پر نارمل نظر آتا ہے۔ تاہم، وہاں رفتار ہیں (وہ جیوڈیسک نہیں ہیں، لہذا آپ کو ایک راکٹ انجن کی ضرورت ہے) جو آپ کو بند وقتی منحنی خطوط پر لے جائے گی۔ ایک بار جب آپ وہاں پہنچ جاتے ہیں، تو آپ t کوآرڈینیٹ کے ساتھ کسی بھی سمت میں جا سکتے ہیں، جو دور دراز کے مبصر کا وقت ہے، لیکن اپنے وقت میں آپ ہمیشہ آگے بڑھیں گے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ آپ جب چاہیں جا سکتے ہیں، اور پھر اسپیس ٹائم کے دور دراز حصے میں واپس جا سکتے ہیں - اور یہاں تک کہ آپ جانے سے پہلے وہاں پہنچ سکتے ہیں۔ بلاشبہ، اب ٹائم ٹریول کے خیال سے وابستہ تمام تضادات زندہ ہو گئے ہیں: مثال کے طور پر، اگر، وقت کی سیر کر کے، آپ نے اپنے ماضی کے نفس کو اس سے دستبردار ہونے پر راضی کر لیا؟ لیکن کیا اس قسم کے اسپیس ٹائم موجود ہوسکتے ہیں اور اس سے جڑے تضادات کو کیسے حل کیا جاسکتا ہے یہ اس کتاب کے دائرہ کار سے باہر کے سوالات ہیں۔ تاہم، بالکل اسی طرح جیسے اندرونی افق پر "نیلی واحدیت" کے مسئلے کے ساتھ، عمومی اضافیت میں یہ اشارے ہوتے ہیں کہ بند وقتی منحنی خطوط کے ساتھ خلائی وقت کے علاقے غیر مستحکم ہوتے ہیں: جیسے ہی آپ کسی قسم کی کمیت یا توانائی کو یکجا کرنے کی کوشش کرتے ہیں۔ ، یہ علاقے واحد بن سکتے ہیں۔ مزید برآں، ہماری کائنات میں بننے والے گھومتے ہوئے بلیک ہولز میں، یہ بذات خود "بلیو سنگلریٹی" ہے جو منفی ماسز (اور کیر کی دیگر تمام کائناتیں جن میں سفید سوراخ جاتے ہیں) کی تشکیل کو روک سکتا ہے۔ بہر حال، حقیقت یہ ہے کہ عمومی اضافیت اس طرح کے عجیب و غریب حل کی اجازت دیتی ہے۔ بلاشبہ، انہیں پیتھالوجی قرار دینا آسان ہے، لیکن آئیے یہ نہ بھولیں کہ خود آئن سٹائن اور ان کے بہت سے ہم عصروں نے بھی بلیک ہولز کے بارے میں یہی کہا تھا۔

»کتاب کے بارے میں مزید تفصیلات یہاں پر دیکھی جا سکتی ہیں۔ پبلشر کی ویب سائٹ

Khabrozhiteley کے لیے کوپن کا استعمال کرتے ہوئے 25% ڈسکاؤنٹ - بلیک ہولز

کتاب کے کاغذی ورژن کی ادائیگی پر، کتاب کا الیکٹرانک ورژن ای میل کے ذریعے بھیجا جائے گا۔

ماخذ: www.habr.com