کوانٹم فیلڈ تھیوری کیا ہے اور یہ نامکمل کیوں ہے؟

کوانٹم فیلڈ تھیوری اب تک کا سب سے کامیاب سائنسی نظریہ ہو سکتا ہے، جو تجرباتی نتائج کی شاندار درستگی کے ساتھ پیش گوئی کرتا ہے اور اعلیٰ جہتی ریاضی کے مطالعہ کو آگے بڑھاتا ہے۔ پھر بھی، اس بات پر یقین کرنے کی بھی وجہ ہے کہ اس میں کچھ کمی ہے۔ سٹیون سٹروگیٹز اس پراسرار نظریے کے کھلے سوالات کو دریافت کرنے کے لیے کیمبرج یونیورسٹی کے ایک نظریاتی طبیعیات دان ڈیوڈ ٹونگ سے بات کر رہے ہیں۔

سنو ایپل پوڈ, Spotify, گوگل پوڈ کاسٹ, Stitcher, میں دھن یا آپ کی پسندیدہ پوڈ کاسٹنگ ایپ، یا آپ کر سکتے ہیں۔ اس سے سٹریم Quanta.

مکمل نقل

سٹیون سٹروگیٹز (00:03): میں Steve Strogatz ہوں، اور یہ ہے۔ کیوں کی خوشی، کوانٹم میگزین کا ایک پوڈ کاسٹ جو آپ کو ریاضی اور سائنس کے آج کے سب سے بڑے جواب طلب سوالات میں لے جاتا ہے۔

00:12 بالکل دوسرے جانداروں کی طرح، یقیناً، ہم خلیات سے بنے ہیں۔ اور خلیے، بدلے میں، مالیکیولز سے بنے ہیں اور مالیکیول ایٹموں سے بنے ہیں۔ مزید گہری کھدائی کریں اور بہت جلد آپ خود کو الیکٹران اور کوارک کی سطح پر پائیں گے۔ یہ وہ ذرات ہیں جنہیں روایتی طور پر لائن کا اختتام سمجھا جاتا ہے، مادے کے بنیادی تعمیراتی بلاکس۔

(00:39) لیکن آج، ہم جانتے ہیں کہ یہ ہے۔ واقعی ایسا نہیں ہے. اس کے بجائے، طبیعیات دان ہمیں بتاتے ہیں کہ گہری سطح پر، ہر چیز پراسرار ہستیوں، سیال نما مادوں سے بنی ہے جسے ہم کوانٹم فیلڈز کہتے ہیں۔ یہ پوشیدہ میدان کبھی ذرات کی طرح کام کرتے ہیں، کبھی لہروں کی طرح۔ وہ ایک دوسرے کے ساتھ بات چیت کرسکتے ہیں۔ وہ بھی، ان میں سے کچھ، ہمارے درمیان سے بہہ سکتے ہیں۔ دی کوانٹم فیلڈز کا نظریہ دلیل ہے اب تک کا سب سے کامیاب سائنسی نظریہ. بعض صورتوں میں، یہ پیشین گوئیاں کرتا ہے جو تجربات کے ساتھ 12 اعشاریہ حیرت انگیز مقامات پر متفق ہیں۔ اس کے اوپری حصے میں، کوانٹم فیلڈ تھیوری بھی خالص ریاضی کے بعض سوالات پر بہت زیادہ روشنی ڈال رہی ہے، خاص طور پر چار جہتی اشکال اور حتیٰ کہ اعلیٰ جہتی خالی جگہوں کے مطالعہ میں۔ پھر بھی، اس بات پر یقین کرنے کی بھی وجہ ہے کہ کوانٹم فیلڈ تھیوری میں کچھ کمی ہے۔ ایسا لگتا ہے۔ ریاضیاتی طور پر نامکمل, ہمارے پاس بہت سے لا جواب سوالات کے ساتھ چھوڑ کر.

(01:38) ان سب باتوں پر اب میرے ساتھ شامل ہونا پروفیسر صاحب ہیں۔ ڈیوڈ ٹونگ. ڈیوڈ یونیورسٹی آف کیمبرج میں ایک نظریاتی طبیعیات دان ہیں۔ اس کی خاصیت کوانٹم فیلڈ تھیوری ہے، اور وہ ایک غیر معمولی ہنر مند استاد اور ایکسپوزیٹر کے طور پر بھی مشہور ہیں۔ ان کے بہت سے اعزازات میں سے، انہیں 2008 میں ایڈمز پرائز سے نوازا گیا، جو کہ یونیورسٹی آف کیمبرج کی جانب سے دیے جانے والے سب سے باوقار اعزازات میں سے ایک ہے۔ وہ سائمن انویسٹی گیٹر بھی ہیں، سائمن فاؤنڈیشن کی طرف سے سائنس دانوں اور ریاضی دانوں کو بنیادی سوالات کا مطالعہ کرنے کے لیے ایک ایوارڈ۔ سائمنز فاؤنڈیشن اس پوڈ کاسٹ کو بھی فنڈ دیتی ہے۔ ڈیوڈ، آج ہمارے ساتھ شامل ہونے کے لیے آپ کا بہت شکریہ۔

ڈیوڈ ٹونگ (02:15): ہیلو، اسٹیو۔ مجھے رکھنے کا بہت شکریہ۔

Strogatz: میں آپ سے بات کرنے کا موقع پا کر بہت خوش ہوں۔ مجھے انٹرنیٹ پر آپ کے لیکچرز پڑھ کر اور یوٹیوب پر آپ کی کچھ شاندار گفتگو دیکھ کر بہت اچھا لگا۔ تو یہ ایک زبردست دعوت ہے۔ آئیے بنیادی باتوں سے شروعات کریں۔ آج ہم کھیتوں کے بارے میں بات کرنے جا رہے ہیں۔ ہمیں بتائیں کہ ان کی ابتدا کس نے کی؟ عام طور پر مائیکل فیراڈے کو کریڈٹ ملتا ہے۔ اس کا خیال کیا تھا؟ اور اس نے کیا دریافت کیا؟

ٹونگ (02:37): یہ سب واپس چلا جاتا ہے۔ مائیکل فارادے. فیراڈے ہر وقت کے عظیم تجرباتی طبیعیات دانوں میں سے ایک تھا، وہ بہت زیادہ تجرباتی طبیعیات دان تھا، نظریہ دان نہیں۔ اس نے 14 سال کی عمر میں اسکول چھوڑ دیا۔ وہ بنیادی طور پر ریاضی نہیں جانتا تھا۔ اور پھر بھی حیرت انگیز طور پر، اس نے کائنات کے کام کرنے کے طریقے کے لیے یہ وجدان پیدا کیا۔ اس کا مطلب یہ تھا کہ اس نے واقعی نظریاتی طبیعیات میں سب سے اہم شراکت کی۔ تقریباً 25 سال کے عرصے میں وہ بجلی اور مقناطیسیت کے تصورات سے کھیلتا رہا۔ وہ مقناطیس حاصل کر رہا تھا اور ان کے گرد تانبے کے تار لپیٹ رہا تھا۔ اس نے کافی اہم کام کیے جیسے برقی مقناطیسی انڈکشن دریافت کرنا اور الیکٹرک موٹر ایجاد کرنا۔

(03:19) اور اس کے تقریباً 20 سال کے بعد، اس نے یہ بہت ہی جرات مندانہ تجویز پیش کی کہ چیزوں کے کام کرنے کے طریقے کی وضاحت کرنے کے لیے اس نے اپنے ذہن میں جو تصویریں بنائی تھیں، وہ دراصل اس کائنات کی درست وضاحت تھی جس میں ہم رہتے ہیں۔

(03:33) تو میں آپ کو ایک مثال دیتا ہوں۔ اگر آپ بار میگنےٹ کے ایک جوڑے لیتے ہیں، اور آپ انہیں ایک ساتھ دھکیلتے ہیں تاکہ دونوں قطب شمالی ایک دوسرے کے قریب آئیں - یہ ایک تجربہ ہے جو ہم سب نے کیا ہے۔ اور جیسے ہی آپ ان میگنےٹس کو ایک ساتھ دھکیلتے ہیں، آپ کو اس سپنج والی قوت محسوس ہوتی ہے جو انہیں الگ کر رہی ہے۔ فیراڈے نے بہت جرات مندانہ تجویز پیش کی کہ مقناطیس کے درمیان درحقیقت کچھ ہے۔ یہ حیرت انگیز ہے کیونکہ آپ وہاں میگنےٹس کو دیکھتے ہیں - یہ صرف پتلی ہوا ہے، وہاں واضح طور پر کچھ نہیں ہے۔ لیکن فیراڈے نے کہا کہ وہاں کچھ تھا، وہاں تھا جسے اب ہم وہاں مقناطیسی میدان کہتے ہیں، اس نے اسے طاقت کی لکیر کہا۔ اور یہ کہ یہ مقناطیسی میدان اتنا ہی حقیقی تھا جتنا کہ خود میگنےٹ۔

(04:11) تو یہ اس کائنات کے بارے میں سوچنے کا ایک بالکل نیا طریقہ تھا جس میں ہم رہتے ہیں۔ اس نے مشورہ دیا کہ کائنات میں نہ صرف ذرات موجود ہیں، بلکہ اس کے علاوہ یہ دوسری قسم کی چیز بھی ہے، ایک بالکل مختلف قسم کی چیز۔ ، ایک فیلڈ، جو خلا میں ہر جگہ ایک ساتھ موجود ہے۔ انہوں نے کہا کہ اب ہم جدید زبان میں کہیں گے کہ کائنات کے ہر ایک نقطے پر دو ویکٹر، دو تیر ہیں۔ اور یہ ویکٹر ہمیں برقی اور مقناطیسی میدان کی سمت اور وسعت بتاتے ہیں۔

(04:43) تو اس نے ہمیں کائنات کی اس تصویر کے ساتھ چھوڑ دیا جس میں ایک قسم کا اختلاف ہے کہ دو بالکل، بہت مختلف چیزیں ہیں۔ ذرات ہیں، جو برقی اور مقناطیسی میدان قائم کر رہے ہیں۔ اور پھر یہ برقی اور مقناطیسی میدان خود لہراتے اور تیار ہوتے ہیں اور بدلے میں ذرات کو بتاتے ہیں کہ کس طرح حرکت کرنا ہے۔ تو ذرات کیا کر رہے ہیں، اور کون سے فیلڈز کر رہے ہیں کے درمیان اس طرح کا پیچیدہ رقص ہے۔ اور واقعی، اس کا بڑا حصہ یہ کہنا تھا کہ یہ فیلڈز حقیقی ہیں، وہ واقعی ذرات کی طرح حقیقی ہیں۔

Strogatz (05:12): تو پھر کوانٹم میکینکس دریافت ہونے کے بعد فیلڈز کا تصور کیسے بدل گیا؟

ٹونگ (05:18): تو جب کوانٹم میکینکس کا آغاز ہوا، یہ اب 1925 ہے۔ تو ہم جانتے ہیں کہ برقی اور مقناطیسی میدان ہیں۔ اور ہم جانتے ہیں کہ ان برقی مقناطیسی میدانوں کی لہریں وہ ہیں جنہیں ہم روشنی کہتے ہیں۔ لیکن اس کے علاوہ، کوانٹم انقلاب کی وجہ سے، ہم جانتے ہیں کہ روشنی خود ذرات، فوٹون سے بنی ہے۔

(05:41) اور اس طرح ایک قسم کا سوال ابھرتا ہے، جو کہ آپ کو ایک طرف کھیتوں اور دوسری طرف فوٹون کے درمیان اس تعلق کے بارے میں کیسے سوچنا چاہیے۔ اور میرے خیال میں اس کے کام کرنے کے دو منطقی امکانات ہیں، یہ ہو سکتا ہے کہ آپ کو الیکٹرک اور میگنیٹک فیلڈز کے بارے میں سوچنا چاہیے جیسا کہ بہت سارے فوٹون پر مشتمل ہے، نہ کہ ایک سیال بہت سے اور بہت سے ایٹموں پر مشتمل ہے، اور آپ سوچتے ہیں کہ ایٹم بنیادی چیز ہیں۔ یا متبادل طور پر، یہ دوسری طرح سے ہوسکتا ہے، یہ ہوسکتا ہے کہ فیلڈز بنیادی چیز ہوں۔ اور فوٹون کھیتوں کی چھوٹی لہروں سے آتے ہیں۔ تو وہ دو منطقی امکانات تھے۔

(06:18) اور بڑی ترقی، ٹھیک ہے، یہ 1927 میں شروع ہوتی ہے۔ لیکن اس کی مکمل تعریف ہونے تک 20 یا 30 سال لگتے ہیں۔ پھر، بڑی تعریف یہ ہے کہ یہ وہ فیلڈز ہیں جو واقعی بنیادی ہیں، کہ برقی اور مقناطیسی میدان ہر چیز کی بنیاد پر ہے۔ اور برقی اور مقناطیسی میدان کی چھوٹی چھوٹی لہریں توانائی کے چھوٹے بنڈلوں میں بدل جاتی ہیں جنہیں ہم پھر کوانٹم میکینکس کے اثرات کی وجہ سے فوٹون کہتے ہیں۔

(06:44) اور حیرت انگیز بڑا قدم، طبیعیات کی تاریخ میں یکجا کرنے والے عظیم قدموں میں سے ایک، یہ سمجھنا ہے کہ وہی کہانی باقی تمام ذرات کے لیے ہے۔ کہ جن چیزوں کو ہم الیکٹران کہتے ہیں اور جن چیزوں کو ہم کوارک کہتے ہیں وہ خود بنیادی اشیاء نہیں ہیں۔ اس کے بجائے، پوری کائنات میں ایک ایسی چیز پھیلی ہوئی ہے جسے الیکٹران فیلڈ کہا جاتا ہے، بالکل برقی اور مقناطیسی میدانوں کی طرح۔ اور وہ ذرات جنہیں ہم الیکٹران کہتے ہیں اس الیکٹران فیلڈ کی چھوٹی لہریں ہیں۔ اور یہی بات کسی دوسرے ذرے کے لیے بھی درست ہے جس کا آپ ذکر کرنا چاہتے ہیں۔ ایک کوارک فیلڈ ہے - حقیقت میں، پوری کائنات میں چھ مختلف کوارک فیلڈز ہیں۔ نیوٹرینو فیلڈز ہیں، گلوونز اور کے لیے فیلڈز ہیں۔ W بوسنز اور جب بھی ہم کوئی نیا ذرہ دریافت کرتے ہیں، جو سب سے حالیہ ہِگس بوسون ہے، ہم جانتے ہیں کہ اس سے وابستہ ایک فیلڈ ہے جو اس کے نیچے ہے، اور ذرات میدان کی صرف لہریں ہیں۔

Strogatz (07:33): کیا کوئی خاص نام ہے جسے ہم سوچنے کے اس انداز سے جوڑیں؟

ٹونگ (07:36): ایک شخص ہے اور وہ ایک ہے، اسے تاریخ کی کتابوں سے تقریباً مٹا دیا گیا ہے، کیوں کہ وہ نازی پارٹی کا بہت پرجوش رکن تھا۔ اور وہ نازی پارٹی کا ممبر تھا اس سے پہلے کہ اسے نازی پارٹی کا ممبر کہا جائے۔ اس کا نام پاسکل جارڈن ہے۔ اور وہ کوانٹم میکانکس کے بانیوں میں سے ایک تھا۔ وہ اصل کاغذات پر ہیزنبرگ اور دیگر کے ساتھ تھا۔ لیکن وہ واقعی وہ شخص تھا جس نے سب سے پہلے اس بات کی تعریف کی کہ اگر آپ کسی فیلڈ سے شروع کرتے ہیں، اور آپ کوانٹم میکانکس کے اصولوں کو لاگو کرتے ہیں، تو آپ کا اختتام ایک ذرہ ہوتا ہے۔

Strogatz (08:06): ٹھیک ہے، بہت اچھا۔ اب، آپ نے ان تمام مختلف چیزوں کا ذکر کیا - الیکٹران فیلڈ، کوارک، W اور Z بوسنز اور باقی ہمیں اس معیاری ماڈل کے بارے میں تھوڑا سا بتائیں جس کے بارے میں ہم بہت کچھ سنتے ہیں۔

ٹونگ (08: 18): معیاری ماڈل is کائنات کا ہمارا موجودہ بہترین نظریہ ہم اندر رہتے ہیں۔ یہ کوانٹم فیلڈ تھیوری کی ایک مثال ہے۔ یہ بنیادی طور پر وہ تمام ذرات ہیں جو ہم پہلے ہی درج کر چکے ہیں۔ ان میں سے ہر ایک اس سے وابستہ ہے۔ اور معیاری ماڈل ایک فارمولہ ہے جو بیان کرتا ہے کہ ان میں سے ہر ایک فیلڈ دوسروں کے ساتھ کس طرح تعامل کرتا ہے۔ کھیل کے میدان تین قوت والے میدان ہیں۔ اور اس بات پر منحصر ہے کہ آپ 12 معاملات کے شعبوں کو کس طرح شمار کرتے ہیں، اس طرح کہ میں وضاحت کروں گا۔ لہذا تین قوت کے شعبے ہیں بجلی اور مقناطیسیت — ہم چونکہ فیراڈے کی وجہ سے بڑے حصے میں، یہ سمجھتے ہیں کہ برقی میدان اور مقناطیسی میدان ایک ہی سکے کے دو رخ ہیں، آپ کے پاس ایک دوسرے کے بغیر نہیں ہو سکتا۔ تو ہم، ہم ان کو صرف ایک شمار کرتے ہیں۔ اور پھر دو نیوکلیئر فورس فیلڈز ہیں، ایک کو گلوون فیلڈ کہا جاتا ہے جو مضبوط نیوکلیئر فورس سے وابستہ ہے۔ یہ ایٹموں کے اندر نیوکلی کو ایک ساتھ رکھتا ہے، اور کمزور جوہری قوت سے منسلک دیگر شعبوں کو۔ انہیں کہا جاتا ہے۔ W بوسن یا Z بوسن فیلڈز تو ہمارے پاس تین فورس فیلڈز ہیں۔

[ویڈیو داخل کریں: معیاری ماڈل: اب تک کا سب سے کامیاب سائنسی نظریہ]

(09:20) اور پھر ہمارے پاس مادے کے میدانوں کا ایک گروپ ہے، وہ چار کے تین گروپوں میں آتے ہیں۔ سب سے زیادہ مانوس ایک الیکٹران فیلڈ ہیں، دو کوارک فیلڈز جو اوپر اور نیچے کوارک سے وابستہ ہیں۔ پروٹون پر مشتمل ہے - اوہ یار، مجھے امید ہے کہ ہمیں یہ صحیح ملے گا - دو اوپر اور نیچے اور نیوٹران میں دو نیچے اور ایک اوپر ہے، میرے خیال میں، مجھے یہ صحیح راستہ مل گیا ہے۔

Strogatz (09:41): آپ مجھے کسی بھی طرح سے بیوقوف بنا سکتے ہیں۔ میں کبھی یاد نہیں کر سکتا۔

ٹونگ (09:43): ہاں، لیکن سننے والے جان جائیں گے۔ اور پھر ایک نیوٹرینو فیلڈ۔ تو چار ذرات کا یہ مجموعہ تین قوتوں کے ساتھ تعامل کرتا ہے۔ اور پھر اس وجہ سے کہ ہم واقعی سمجھ نہیں پاتے، کائنات نے ان مادّہ کے شعبوں کو دو بار دہرانے کا فیصلہ کیا۔ چنانچہ چار ذرات کا دوسرا مجموعہ ہے جسے میوون کہتے ہیں، عجیب و غریب دلکشی اور ایک اور نیوٹرینو۔ ہمارے پاس نیوٹرینو کے اچھے نام ختم ہو گئے ہیں، اس لیے ہم اسے صرف میوون نیوٹرینو کہتے ہیں۔ اور پھر آپ کو چار کا ایک اور مجموعہ ملتا ہے: ٹاؤ، ٹاپ کوارک، نیچے کا کوارک اور دوبارہ، ایک ٹاؤ نیوٹرینو۔ تو فطرت میں اپنے آپ کو دہرانے کا یہ طریقہ ہے۔ اور کوئی بھی واقعتا نہیں جانتا کہ کیوں۔ مجھے لگتا ہے کہ یہ ایک بڑے اسرار میں سے ایک ہے۔ لیکن تین قوتوں کے ساتھ تعامل کرنے والے 12 ذرات کے وہ مجموعے معیاری ماڈل پر مشتمل ہیں۔

(09:43) اوہ، اور میں نے ایک یاد کیا۔ جس کو میں نے یاد کیا وہ اہم ہے۔ یہ ہِگس بوسون ہے۔ ہِگس بوسون ہر چیز کو آپس میں جوڑتا ہے۔

Strogatz (10:37): ٹھیک ہے، یہ پریشان کن ہے۔ شاید ہمیں تھوڑا سا کہنا چاہئے کہ ہگز بوسن کیا کرتا ہے، معیاری ماڈل میں یہ کیا کردار ادا کرتا ہے۔

ٹونگ (10:43): یہ کچھ خاص کرتا ہے۔ یہ دوسرے تمام ذرات کو ایک ماس دیتا ہے۔ میں یہ بتانے کے لیے ایک اچھی تشبیہ دینا پسند کروں گا کہ یہ کس طرح بڑے پیمانے پر دیتا ہے۔ میں ایک بری تشبیہ دے سکتا ہوں، لیکن یہ واقعی ایک بری تشبیہ ہے۔ بری تشبیہ یہ ہے کہ یہ ہگز فیلڈ پوری جگہ پر پھیلا ہوا ہے، یہ ایک سچا بیان ہے۔ اور بری مشابہت یہ ہے کہ یہ تھوڑا سا ٹریکل یا گڑ کی طرح کام کرتا ہے۔ ذرات کو کسی بھی طرح کی پیشرفت کے لیے اس ہِگز فیلڈ سے گزرنا پڑتا ہے۔ اور اس طرح ان کو سست کر دیتا ہے۔ وہ قدرتی طور پر روشنی کی رفتار سے سفر کریں گے، اور اس ہگز فیلڈ کی موجودگی سے وہ سست ہو جاتے ہیں۔ اور یہ اس رجحان کا ذمہ دار ہے جسے ہم ماس کہتے ہیں۔

(11:22) جو میں نے ابھی کہا اس کا ایک بڑا حصہ بنیادی طور پر جھوٹ ہے۔ میرا مطلب ہے، یہ اس طرح کی تجویز کرتا ہے کہ کھیل میں کچھ رگڑ قوت ہے۔ اور یہ سچ نہیں ہے۔ لیکن یہ ان چیزوں میں سے ایک ہے جہاں مساوات دراصل حیرت انگیز طور پر آسان ہیں۔ لیکن ایک زبردست مشابہت کے ساتھ آنا مشکل ہے جو ان مساوات کو حاصل کرے۔

Strogatz (11:36): یہ ایک حیرت انگیز بیان ہے جو آپ نے دیا ہے، کہ ہگز فیلڈ یا کچھ کے بغیر، میرے خیال میں، کچھ مشابہ میکانزم، ہر چیز روشنی کی رفتار سے حرکت کر رہی ہوگی۔ کیا میں نے آپ کو صحیح سنا؟

ٹونگ (11:47): ہاں، سوائے، ہمیشہ کی طرح، ان چیزوں کے، یہ ایک انتباہ کے ساتھ ہاں ہے۔ "لیکن" یہ ہے کہ اگر ہگز فیلڈ بند ہو جائے تو الیکٹران روشنی کی رفتار سے حرکت کرے گا۔ تو آپ جانتے ہیں، ایٹم خاص طور پر مستحکم نہیں ہوں گے۔ نیوٹرینو، جو کہ تقریباً بغیر ماس ہے، روشنی کی رفتار سے سفر کرے گا۔ لیکن پروٹون یا نیوٹران، یہ پتہ چلتا ہے، بنیادی طور پر وہی ماسز ہوں گے جو اب ان کے پاس ہیں۔ آپ جانتے ہیں، ان کے اندر موجود کوارکس بے ساختہ ہوں گے۔ لیکن پروٹون یا نیوٹران کے اندر موجود کوارکس کا ماس، پروٹان یا نیوٹران کے مقابلے میں بالکل معمولی ہے — 0.1%، کچھ ایسا ہی ہے۔ لہذا پروٹون یا نیوٹران دراصل کوانٹم فیلڈ تھیوری کے ایک حصے سے اپنا ماس حاصل کرتے ہیں جسے ہم کم سے کم سمجھتے ہیں، لیکن کوانٹم فیلڈز کے جنگلی اتار چڑھاو، وہی ہے جو پروٹون یا نیوٹران کے اندر چل رہا ہے اور انہیں اپنا ماس دے رہا ہے۔ لہذا ابتدائی ذرات بے ساختہ ہو جائیں گے — کوارکس، الیکٹران — لیکن جو چیزیں ہم بنا رہے ہیں — نیوٹران اور پروٹون — ایسا نہیں ہوگا۔ وہ اپنا ماس اس دوسرے میکانزم سے حاصل کرتے ہیں۔

Strogatz (12:42): آپ صرف دلچسپ چیزوں سے بھرے ہوئے ہیں۔ آئیے دیکھتے ہیں کہ کیا میں کہہ سکتا ہوں کہ میں اس کے جواب میں کیا سوچ رہا ہوں۔ اور اگر میں اسے مکمل طور پر غلط سمجھتا ہوں تو آپ مجھے درست کر سکتے ہیں۔ تو میرے اندر یہ مضبوطی سے تعامل کرنے والے کوارکس ہیں، کہتے ہیں، ایک پروٹون۔ اور میں اپنے ذہن میں یہ اندازہ لگاتا رہتا ہوں کہ وہاں کچھ ہے۔ E = mc² کنکشن یہاں جاری ہے، کہ طاقتور تعاملات توانائی کی کچھ بڑی مقدار سے وابستہ ہیں۔ اور یہ کسی نہ کسی طرح بڑے پیمانے پر ترجمہ کر رہا ہے۔ کیا یہ وہ ہے، یا یہ ہے کہ مجازی ذرات بنائے جا رہے ہیں اور پھر غائب ہو رہے ہیں؟ اور یہ سب توانائی پیدا کر رہا ہے اور اس وجہ سے بڑے پیمانے پر؟

ٹونگ (13:16): یہ دونوں چیزیں ہیں جو آپ نے ابھی کہی ہیں۔ اس لیے ہم یہ جھوٹ اس وقت بولتے ہیں جب ہم ہائی اسکول میں ہوتے ہیں — فزکس اس وقت جھوٹ بولنا ہے جب آپ جوان ہوتے ہیں اور یہ سمجھتے ہیں کہ جیسے جیسے آپ بڑے ہوتے جاتے ہیں چیزیں قدرے پیچیدہ ہوتی جاتی ہیں۔ جو جھوٹ ہم بولتے ہیں، اور میں پہلے بھی کہہ چکا ہوں، وہ یہ ہے کہ ہر پروٹون اور ہر نیوٹران کے اندر تین کوارک ہوتے ہیں۔ اور یہ سچ نہیں ہے۔ درست بیان یہ ہے کہ ایک پروٹون کے اندر سینکڑوں کوارک اور اینٹی کوارک اور گلوون ہوتے ہیں۔ اور یہ بیان کہ واقعی تین کوارک ہیں، یہ کہنے کا صحیح طریقہ یہ ہے کہ کسی بھی وقت، اینٹی کوارکس سے زیادہ تین کوارک ہوتے ہیں۔ تو ایک اضافی تین کی طرح ہے. لیکن یہ ایک غیر معمولی پیچیدہ چیز ہے، پروٹون۔ یہ، یہ کچھ بھی اچھا اور صاف نہیں ہے۔ اس میں یہ سینکڑوں، ممکنہ طور پر ہزاروں مختلف ذرات بھی شامل ہیں جو کچھ انتہائی پیچیدہ طریقے سے تعامل کرتے ہیں۔ آپ ان کوارک-اینٹی کوارک جوڑوں کے بارے میں سوچ سکتے ہیں، جیسا کہ آپ کہتے ہیں، ورچوئل پارٹیکلز، ایسی چیزیں جو صرف خلا سے باہر نکلتی ہیں اور پروٹون کے اندر دوبارہ پاپ کرتی ہیں۔ یا اس کے بارے میں سوچنے کا ایک اور طریقہ یہ ہے کہ پروٹون یا نیوٹران کے اندر کچھ پیچیدہ انداز میں فیلڈز خود پرجوش ہیں اور یہی چیز انہیں اپنا ماس دے رہی ہے۔

Strogatz (14:20): اس سے پہلے، میں نے اشارہ کیا تھا کہ یہ ایک بہت کامیاب نظریہ ہے اور 12 اعشاریہ کے مقامات کے بارے میں کچھ ذکر کیا ہے۔ کیا آپ ہمیں اس کے بارے میں بتا سکتے ہیں؟ کیونکہ یہ عظیم کامیابیوں میں سے ایک ہے، میں کہوں گا کہ صرف کوانٹم فیلڈ تھیوری، یا یہاں تک کہ فزکس نہیں، بلکہ تمام سائنس۔ میرا مطلب ہے، کائنات کو سمجھنے کی انسانیت کی کوشش، یہ شاید سب سے اچھی چیز ہے جو ہم نے کی ہے۔ اور مقداری نقطہ نظر سے، ہم ایک نوع کے طور پر۔

ٹونگ (14:42): میرے خیال میں یہ بالکل درست ہے۔ یہ غیر معمولی قسم کا ہے۔ مجھے یہ کہنا چاہئے کہ کچھ چیزیں ایسی ہیں جن کا ہم غیر معمولی طور پر حساب لگا سکتے ہیں، جب ہم جانتے ہیں کہ ہم کیا کر رہے ہیں، تو ہم واقعی کچھ شاندار کر سکتے ہیں۔

Strogatz (14:42): ریاضی کی غیر معقول تاثیر کا یہ سوال آپ کو فلسفیانہ مزاج میں لانے کے لیے کافی ہے۔

ٹونگ (14:52): تو، خاص چیز یا خاص مقدار، یعنی کوانٹم فیلڈ تھیوری کے لیے پوسٹر بوائے، کیونکہ ہم اس کا حساب بہت اچھی طرح سے لگا سکتے ہیں، اگرچہ ان حسابات کو کرنے میں کئی، کئی دہائیاں لگیں، یہ آسان نہیں ہیں۔ لیکن اہم بات یہ ہے کہ ہم اسے تجرباتی طور پر بہت اچھی طرح سے ماپ سکتے ہیں۔ تو اسے ایک نمبر کہا جاتا ہے۔ g-2، چیزوں کی عظیم اسکیم میں یہ خاص طور پر اہم نہیں ہے، لیکن نمبر درج ذیل ہے۔ اگر آپ الیکٹران لیتے ہیں، تو اس میں گھماؤ ہوتا ہے۔ الیکٹران کچھ محور کے گرد گھومتا ہے جس طرح زمین اپنے محور کے گرد گھومتی ہے اس سے مختلف نہیں ہے۔ یہ اس سے زیادہ کوانٹم ہے، لیکن ذہن میں رکھنا کوئی بری مشابہت نہیں ہے۔

(14:59) اور اگر آپ الیکٹران لیتے ہیں، اور آپ اسے مقناطیسی میدان میں رکھتے ہیں، تو اس سپن کی سمت وقت کے ساتھ ساتھ عمل کرتی ہے، اور یہ نمبر g-2 صرف آپ کو بتاتا ہے کہ یہ کتنی تیزی سے عمل کرتا ہے، -2 قدرے عجیب ہے۔ لیکن آپ آسانی سے سوچیں گے کہ یہ نمبر 1 ہوگا۔ اور [پال] ڈیرک یہ ظاہر کرنے کے لیے جزوی طور پر نوبل انعام جیتا کہ اصل میں یہ نمبر 2 سے پہلے کے قریب ہے۔ پھر [جولین] شونگر نوبل انعام جیتا، ایک ساتھ [رچرڈ] فین مین اور [سن-اٹیرو] ٹومونگا کے ساتھ، یہ دکھانے کے لیے، آپ جانتے ہیں، یہ 2 نہیں ہے، یہ 2-پوائنٹ-کچھ-کچھ-کچھ-کچھ ہے۔ پھر وقت گزرنے کے ساتھ ساتھ، ہم نے اس کو کچھ-کچھ-کچھ بنا دیا ہے اس کے بعد مزید نو چیزوں کے ساتھ۔ جیسا کہ آپ نے کہا، یہ وہ چیز ہے جسے ہم اب نظریاتی طور پر اور تجرباتی طور پر بہت اچھی طرح جانتے ہیں۔ اور ان نمبروں کو دیکھ کر حیرانی ہوتی ہے، ہندسوں کے بعد ہندسے، ایک دوسرے سے متفق۔ یہ کچھ خاص ہے۔

(15:21) یہ ان چیزوں میں سے ایک ہے جو آپ کو اس سمت میں دھکیلتی ہے کہ یہ بہت اچھا ہے۔ یہ اتنا اچھا ہے کہ یہ دنیا کے لیے ایک ماڈل نہیں ہے، یہ کسی نہ کسی طرح حقیقی دنیا سے بہت قریب ہے، یہ مساوات۔

Strogatz (16:31): لہذا کوانٹم فیلڈ تھیوری کی تعریفیں گانے کے بعد، اور یہ تعریف کے لائق ہے، ہمیں یہ بھی تسلیم کرنا چاہیے کہ یہ ایک انتہائی پیچیدہ، اور کچھ طریقوں سے، مسائل کا شکار نظریہ یا نظریات کا مجموعہ ہے۔ اور اس طرح ہماری بحث کے اس حصے میں، میں حیران ہوں کہ کیا آپ یہ سمجھنے میں ہماری مدد کر سکتے ہیں کہ ہمیں کیا ریزرویشن ہونا چاہیے؟ یا جہاں سرحد ہے۔ جیسے، نظریہ کو نامکمل کہا جاتا ہے۔ اس میں نامکمل کیا ہے؟ کوانٹم فیلڈ تھیوری کے بارے میں باقی بڑے اسرار کیا ہیں؟

ٹونگ (17:01): آپ جانتے ہیں، یہ واقعی اس بات پر منحصر ہے کہ آپ کس چیز کو سبسکرائب کرتے ہیں۔ اگر آپ ماہر طبیعیات ہیں اور آپ اس نمبر کی گنتی کرنا چاہتے ہیں۔ g-2، پھر کوانٹم فیلڈ تھیوری کے بارے میں کچھ بھی نامکمل نہیں ہے۔ جب تجربہ بہتر ہو جاتا ہے، تو آپ جانتے ہیں، ہم حساب لگاتے ہیں یا ہم بہتر کرتے ہیں۔ آپ واقعی کے طور پر اچھی طرح سے کر سکتے ہیں آپ چاہتے ہیں. اس کے کئی محور ہیں۔ تو مجھے شروع کرنے کے لئے ایک پر توجہ مرکوز کرنے دیں۔

(17:22) مسئلہ تب آتا ہے جب ہم اپنے خالص ریاضی دان دوستوں سے بات کرتے ہیں، کیونکہ ہمارے خالص ریاضی دان دوست ذہین لوگ ہیں، اور ہم سمجھتے ہیں کہ ہمارے پاس یہ ریاضیاتی نظریہ ہے۔ لیکن وہ نہیں سمجھتے کہ ہم کیا بات کر رہے ہیں۔ اور اس میں ان کا قصور نہیں، ہمارا ہے۔ یہ کہ ہم جس ریاضی کے ساتھ کام کر رہے ہیں وہ ایسی چیز نہیں ہے جو سخت بنیادوں پر ہو۔ یہ وہ چیز ہے جہاں ہم مختلف ریاضیاتی آئیڈیاز کے ساتھ تیز اور ڈھیلے کھیل رہے ہیں۔ اور ہمیں پورا یقین ہے کہ ہم جانتے ہیں کہ ہم کیا کر رہے ہیں جیسا کہ تجربات سے ظاہر ہوتا ہے۔ لیکن یہ یقینی طور پر سختی کی سطح پر نہیں ہے کہ، ٹھیک ہے، یقینی طور پر ریاضی دان آرام دہ ہوں گے۔ اور میں تیزی سے سوچتا ہوں کہ ہم طبیعیات دان بھی اس سے بے چین ہو رہے ہیں۔

(17:22) مجھے کہنا چاہیے کہ یہ کوئی نئی چیز نہیں ہے۔ یہ ہمیشہ ایسا ہوتا ہے جب بھی نئے آئیڈیاز ہوتے ہیں، نئے ریاضی کے اوزار ہوتے ہیں، کہ اکثر طبیعیات دان ان خیالات کو لیتے ہیں اور صرف ان کے ساتھ دوڑتے ہیں کیونکہ وہ چیزوں کو حل کر سکتے ہیں۔ اور ریاضی دان ہمیشہ ہوتے ہیں - وہ لفظ "سختی" کو پسند کرتے ہیں، شاید لفظ "پیڈینٹری" بہتر ہو۔ لیکن اب، وہ ایک طرح سے ہم سے آہستہ ہو رہے ہیں۔ وہ i's کو ڈاٹ کرتے ہیں اور T's کو کراس کرتے ہیں۔ اور کسی نہ کسی طرح، کوانٹم فیلڈ تھیوری کے ساتھ، میں محسوس کرتا ہوں کہ، آپ کو معلوم ہے، اتنا عرصہ گزر چکا ہے، اتنی کم پیش رفت ہوئی ہے کہ شاید ہم اس کے بارے میں غلط سوچ رہے ہیں۔ تو یہ ایک گھبراہٹ ہے کہ اسے ریاضی کے لحاظ سے سخت نہیں بنایا جا سکتا۔ اور یہ کوشش کرنے کی خواہش کے ذریعے نہیں ہے۔

Strogatz (18:33): ٹھیک ہے، آئیے مشکل کو سمجھنے کی کوشش کرتے ہیں۔ یا شاید ان میں سے بہت سے ہیں۔ لیکن آپ نے پہلے مائیکل فیراڈے کے بارے میں بات کی تھی۔ اور خلا میں ہر ایک نقطہ پر، ہمارے پاس ایک ویکٹر ہے، ایک مقدار جسے ہم ایک تیر کے طور پر سوچ سکتے ہیں، اس کی ایک سمت اور ایک وسعت ہے، یا اگر ہم چاہیں تو ہم اسے تین نمبروں کے طور پر سوچ سکتے ہیں شاید ایک x، y کی طرح۔ اور ہر ویکٹر کا z جزو۔ لیکن کوانٹم فیلڈ تھیوری میں، ہر نقطہ پر بیان کردہ اشیاء، میرے خیال میں، ویکٹر یا اعداد سے زیادہ پیچیدہ ہیں۔

ٹونگ (18:33): وہ ہیں۔ تو یہ کہنے کا ریاضیاتی طریقہ یہ ہے کہ ہر ایک نقطہ پر، ایک آپریٹر ہوتا ہے - کچھ، اگر آپ چاہیں، لامحدود جہتی میٹرکس جو خلا میں ہر ایک نقطہ پر بیٹھتا ہے، اور کچھ ہلبرٹ اسپیس پر کام کرتا ہے، جو کہ خود بہت پیچیدہ اور بہت پیچیدہ ہے۔ تعریف کرنا مشکل ہے. تو ریاضی پیچیدہ ہے۔ اور بڑے حصے میں، اس مسئلے کی وجہ سے یہ ہے کہ دنیا ایک تسلسل ہے، ہم سمجھتے ہیں کہ جگہ اور وقت، خاص طور پر جگہ، مسلسل ہے۔ اور اس لیے آپ کو ہر مقام پر واقعی کچھ نہ کچھ بیان کرنا ہوگا۔ اور ایک نقطہ کے آگے، اس نقطہ کے لامحدود قریب دوسرے آپریٹر کے ساتھ ایک اور نقطہ ہے۔ لہذا ایک لامحدودیت ہے جو ظاہر ہوتی ہے جب آپ چھوٹے اور چھوٹے فاصلے کے پیمانے پر دیکھتے ہیں، باہر کی طرف جانے والی لامحدودیت نہیں، بلکہ اندر کی طرف جانے والی لامحدودیت۔

(19:44) جو اس کے ارد گرد حاصل کرنے کا ایک طریقہ بتاتا ہے۔ اس کے ارد گرد حاصل کرنے کا ایک طریقہ صرف ان مقاصد کے لئے دکھاوا کرنا ہے، وہ جگہ مسلسل نہیں ہے. حقیقت میں، یہ اچھی طرح سے ہوسکتا ہے کہ جگہ مسلسل نہیں ہے. تو آپ ایک جالی رکھنے کے بارے میں سوچ سکتے ہیں، جسے ریاضی دان جالی کہتے ہیں۔ تو ایک مسلسل جگہ رکھنے کے بجائے، آپ ایک نقطہ کے بارے میں سوچتے ہیں، اور پھر اس سے کچھ محدود فاصلے پر، ایک اور نقطہ۔ اور اس سے کچھ محدود فاصلے پر، ایک اور نقطہ۔ لہذا آپ خلا کو الگ الگ بناتے ہیں، دوسرے لفظوں میں، اور پھر آپ اس کے بارے میں سوچتے ہیں جسے ہم آزادی کی ڈگری کہتے ہیں، وہ چیزیں جو کسی تسلسل میں رہنے کے بجائے صرف ان جالی پوائنٹس پر رہنے کے طور پر حرکت کرتی ہیں۔ یہ وہ چیز ہے جس پر ریاضی دانوں کے پاس زیادہ بہتر ہینڈل ہے۔

(19:44) لیکن اگر ہم ایسا کرنے کی کوشش کریں تو ایک مسئلہ ہے۔ اور مجھے لگتا ہے کہ یہ نظریاتی طبیعیات کے سب سے گہرے مسائل میں سے ایک ہے۔ یہ کچھ کوانٹم فیلڈ تھیوریز ہیں، ہم اس طرح سے الگ نہیں کر سکتے۔ ایک ریاضیاتی تھیوریم ہے جو آپ کو مخصوص کوانٹم فیلڈ تھیوریز کا مجرد ورژن لکھنے سے منع کرتا ہے۔

Strogatz (20:41): اوہ، اس پر میری بھنویں اٹھی ہیں۔

ٹونگ (20:43): تھیوریم کو نیلسن-نینومیا تھیوریم کہا جاتا ہے۔ کوانٹم فیلڈ تھیوریز کے اس طبقے میں سے جسے آپ ڈسکریٹائز نہیں کر سکتے، وہ ہے جو ہماری کائنات کو بیان کرتا ہے، سٹینڈرڈ ماڈل۔

Strogatz (20:52): کوئی مذاق نہیں! زبردست.

ٹونگ (20:54): آپ جانتے ہیں، اگر آپ اس تھیوریم کو فیس ویلیو پر لیتے ہیں، تو یہ ہمیں بتا رہا ہے کہ ہم میٹرکس میں نہیں رہ رہے ہیں۔ جس طرح سے آپ کمپیوٹر پر کسی بھی چیز کی تقلید کرتے ہیں وہ ہے پہلے اسے ڈسکریٹائز کرنا اور پھر نقل کرنا۔ اور اس کے باوجود بظاہر فزکس کے قوانین کو الگ کرنے میں ایک بنیادی رکاوٹ ہے جیسا کہ ہم جانتے ہیں۔ لہذا ہم طبیعیات کے قوانین کی تقلید نہیں کر سکتے، لیکن اس کا مطلب ہے کہ کوئی اور بھی نہیں کر سکتا۔ لہذا اگر آپ واقعی یہ نظریہ خریدتے ہیں، تو ہم میٹرکس میں نہیں رہ رہے ہیں۔

Strogatz (21:18): میں واقعی اپنے آپ سے لطف اندوز ہوں، ڈیوڈ۔ یہ اتنا، بہت دلچسپ ہے۔ مجھے کبھی بھی کوانٹم فیلڈ تھیوری کا مطالعہ کرنے کا موقع نہیں ملا۔ مجھے پرنسٹن میں جم پیبلز سے کوانٹم میکینکس لینے کا موقع ملا۔ اور یہ بہت اچھا تھا۔ اور میں نے اس سے بہت لطف اٹھایا، لیکن کبھی جاری نہیں رہا۔ لہذا کوانٹم فیلڈ تھیوری، میں یہاں اپنے بہت سے سامعین کی پوزیشن میں ہوں، صرف ان تمام عجائبات کو دیکھ رہا ہوں جو آپ بیان کر رہے ہیں،

ٹونگ (21:41): میں آپ کو معیاری ماڈل کے صحیح پہلو کے بارے میں کچھ اور بتا سکتا ہوں جو کمپیوٹر پر نقل کرنا مشکل یا ناممکن بنا دیتا ہے۔ ایک اچھی ٹیگ لائن ہے، میں ہالی ووڈ کی ٹیگ لائن کی طرح شامل کر سکتا ہوں۔ ٹیگ لائن ہے، "چیزیں آئینے میں ہو سکتی ہیں جو ہماری دنیا میں نہیں ہو سکتیں۔" 1950 کی دہائی میں، چیئن شیونگ وو دریافت کیا جسے ہم برابری کی خلاف ورزی کہتے ہیں۔ یہ وہ بیان ہے کہ جب آپ کسی چیز کو اپنے سامنے دیکھتے ہیں، یا آپ آئینے میں اس کی تصویر دیکھتے ہیں، تو آپ فرق بتا سکتے ہیں، آپ بتا سکتے ہیں کہ یہ حقیقی دنیا میں ہو رہا تھا یا آئینے میں ہو رہا تھا۔ یہ فزکس کے قوانین کا یہ پہلو ہے کہ آئینے میں جو کچھ ظاہر ہوتا ہے وہ حقیقت میں ہونے والی چیزوں سے مختلف ہوتا ہے، جو کہ مسئلہ بنتا ہے۔ اس نظریہ کے مطابق، یہ وہ پہلو ہے جس کی نقل کرنا مشکل یا ناممکن ہے۔

Strogatz (22:28): یہ دیکھنا مشکل ہے کہ میرا مطلب کیوں ہے، کیونکہ جالی کو خود برابری کا مقابلہ کرنے میں کوئی مسئلہ نہیں ہوگا۔ لیکن بہرحال، مجھے یقین ہے کہ یہ ایک لطیف نظریہ ہے۔

ٹونگ (22:36): میں آپ کو تھوڑا سا بتانے کی کوشش کر سکتا ہوں کہ ہماری دنیا کا ہر ذرہ الیکٹران، کوارک کیوں ہے۔ وہ دو مختلف ذرات میں بٹ گئے۔ انہیں بائیں ہاتھ اور دائیں ہاتھ کہا جاتا ہے۔ اور یہ بنیادی طور پر اس بات سے متعلق ہے کہ ان کے حرکت کے دوران ان کا اسپن کیسے بدل رہا ہے۔ فزکس کے قوانین ایسے ہیں کہ بائیں ہاتھ والے ذرات دائیں ہاتھ والے ذرات سے مختلف قوت محسوس کرتے ہیں۔ یہی اس برابری کی خلاف ورزی کا باعث بنتا ہے۔

(22:59) اب، یہ پتہ چلتا ہے کہ ریاضیاتی تھیوریوں کو لکھنا مشکل ہے جو مطابقت رکھتے ہیں اور یہ خاصیت رکھتے ہیں کہ بائیں ہاتھ والے ذرات اور دائیں ہاتھ والے ذرات، مختلف قوتوں کا تجربہ کرتے ہیں۔ ایسی خامیاں ہیں جن سے آپ کو کودنا پڑتا ہے۔ اسے کوانٹم فیلڈ تھیوری میں بے ضابطگی یا بے ضابطگی کینسلیشن کہا جاتا ہے۔ اور یہ باریکیاں، یہ خامیاں ان سے آتی ہیں، کم از کم اس حقیقت کا حساب لگانے کے کچھ طریقوں سے کہ خلا مسلسل ہے، آپ کو یہ خامیاں صرف اس وقت نظر آتی ہیں جب خالی جگہیں، یا یہ تقاضے جب خلا مسلسل ہو۔ اس لیے جالیوں کو اس بارے میں کچھ نہیں معلوم۔ جالی ان فینسی بے ضابطگیوں کے بارے میں کچھ نہیں جانتا ہے۔

(23:36) لیکن آپ جالی پر متضاد تھیوری نہیں لکھ سکتے۔ تو کسی نہ کسی طرح، جالی کو اپنی گدی کو ڈھانپنا ہوگا، اسے یہ یقینی بنانا ہوگا کہ وہ جو کچھ بھی آپ کو دیتا ہے وہ ایک مستقل نظریہ ہے۔ اور جس طرح سے ایسا ہوتا ہے وہ ہے نظریات کی اجازت نہ دینا جہاں بائیں ہاتھ اور دائیں ہاتھ والے ذرات مختلف قوتوں کو محسوس کرتے ہیں۔

Strogatz (23:50): ٹھیک ہے، مجھے لگتا ہے کہ مجھے اس کا ذائقہ مل گیا ہے۔ یہ کچھ اس طرح ہے کہ ٹوپولوجی کچھ مظاہر کی اجازت دیتی ہے، یہ بے ضابطگیاں جو یہ دیکھنے کے لیے ضروری ہیں کہ ہم کمزور قوت کے معاملے میں کیا دیکھتے ہیں، جس کی کوئی مجرد جگہ اجازت نہیں دے گی۔ کہ تسلسل کے بارے میں کچھ کلید ہے۔

ٹونگ (24:06): آپ نے حقیقت میں مجھ سے بہتر کہا۔ یہ سب ٹوپولوجی کے ساتھ کرنا ہے۔ یہ بالکل درست ہے۔ ہاں۔

Strogatz (24:11): ٹھیک ہے۔ اچھی. یہ دراصل ہمارے لیے ایک بہت ہی عمدہ سیگ ہے، جہاں میں امید کر رہا تھا کہ ہم آگے جا سکتے ہیں، جس کا مطلب یہ ہے کہ کوانٹم فیلڈ تھیوری نے ریاضی کے لیے کیا کیا ہے، کیونکہ یہ کامیابی کی ایک اور عظیم کہانی ہے۔ اگرچہ، آپ جانتے ہیں، کائنات کے بارے میں فکر کرنے والے طبیعیات دانوں کے لیے، یہ شاید کوئی بنیادی تشویش نہیں ہے، لیکن ریاضی میں لوگوں کے لیے، ہم ان عظیم شراکتوں کے لیے بہت شکر گزار ہیں جو خالصتاً ریاضیاتی اشیاء کے بارے میں سوچ کر کیے گئے ہیں۔ گویا وہ انہیں کوانٹم فیلڈ تھیوری کی بصیرت سے آگاہ کر رہے ہیں۔ کیا آپ ہمیں 1990 کی دہائی میں شروع ہونے والی اس کہانی کے بارے میں کچھ بتا سکتے ہیں؟

ٹونگ (24:48): ہاں، یہ واقعی ان حیرت انگیز چیزوں میں سے ایک ہے جو کوانٹم فیلڈ تھیوری سے نکلتی ہے۔ اور یہاں کوئی چھوٹی سی ستم ظریفی نہیں ہے۔ آپ جانتے ہیں، ستم ظریفی یہ ہے کہ ہم ان ریاضیاتی تکنیکوں کا استعمال کر رہے ہیں جن کے بارے میں ریاضی دان انتہائی مشکوک ہیں کیونکہ وہ یہ نہیں سوچتے کہ وہ ہیں، وہ سخت نہیں ہیں۔ اور پھر بھی ایک ہی وقت میں، ہم کسی نہ کسی طرح ریاضی دانوں کو چھلانگ لگانے کے قابل ہیں اور کچھ خاص حالات میں انہیں ان کے اپنے کھیل میں تقریباً ہرا سکتے ہیں، جہاں ہم پلٹ کر انہیں ایسے نتائج دے سکتے ہیں جن میں وہ دلچسپی رکھتے ہیں، ان کے اپنے علاقے میں۔ خاصیت، اور نتائج کہ کچھ حالات میں ریاضی کے کچھ شعبوں کو بالکل تبدیل کر دیا ہے۔

(25:22) لہٰذا میں آپ کو کچھ سمجھ دینے کی کوشش کر سکتا ہوں کہ یہ کیسے کام کرتا ہے۔ ریاضی کا وہ شعبہ جس میں یہ سب سے زیادہ کارآمد رہا ہے وہ جیومیٹری سے متعلق خیالات ہیں۔ یہ واحد نہیں ہے۔ لیکن یہ ہے، میرے خیال میں یہ وہی ہے جس کے بارے میں ہم نے بطور طبیعیات سوچنے میں سب سے زیادہ ترقی کی ہے۔ اور ظاہر ہے، جیومیٹری ہمیشہ طبیعیات دانوں کے دل کے قریب رہی ہے۔ آئن سٹائن کا عمومی اضافیت کا نظریہ واقعی ہمیں بتا رہا ہے کہ جگہ اور وقت بذات خود کچھ ہندسی شے ہیں۔ لہذا ہم کیا کرتے ہیں ہم اسے لیتے ہیں جسے ریاضی دان کئی گنا کہتے ہیں، یہ کچھ جیومیٹرک اسپیس ہے۔ آپ کے ذہن میں، آپ سوچ سکتے ہیں، سب سے پہلے، ایک فٹ بال کی سطح کے بارے میں۔ اور پھر شاید اگر ڈونٹ کی سطح، جہاں درمیان میں ایک سوراخ ہے۔ اور پھر ایک پریٹزل کی سطح کو عام کریں، جہاں درمیان میں کچھ سوراخ ہیں۔ اور پھر بڑا قدم یہ ہے کہ اس سب کو لے کر اسے کچھ اونچے جہتوں کی طرف دھکیل دیا جائے اور کسی اعلیٰ جہتی شے کے بارے میں سوچا جائے جو اپنے اوپر اعلیٰ جہتی سوراخوں کے ساتھ لپٹی ہوئی ہو، اور، وغیرہ۔

(26:13) اور اسی طرح ریاضی دان ہم سے اس طرح کے سوالات کی اشیاء کی درجہ بندی کرنے کے لیے پوچھ رہے ہیں، یہ پوچھنے کے لیے کہ مختلف اشیاء کے بارے میں کیا خاص ہے، ان میں کس قسم کے سوراخ ہو سکتے ہیں، ان پر ان کے ڈھانچے کیا ہو سکتے ہیں، وغیرہ۔ اور طبیعیات دان کے طور پر، ہم کچھ اضافی وجدان کے ساتھ آتے ہیں۔

(26:28) لیکن اس کے علاوہ، ہمارے پاس کوانٹم فیلڈ تھیوری کا یہ خفیہ ہتھیار ہے۔ ہمارے پاس دو خفیہ ہتھیار ہیں۔ ہمارے پاس کوانٹم فیلڈ تھیوری ہے۔ ہمارے پاس سختی کو جان بوجھ کر نظر انداز کیا جاتا ہے۔ وہ دونوں کافی اچھی طرح سے یکجا ہیں۔ اور اس طرح ہم سوالات پوچھیں گے جیسے، ان خالی جگہوں میں سے ایک لیں، اور اس پر ایک ذرّہ ڈالیں، اور پوچھیں گے کہ وہ ذرہ اسپیس کو کیسے جواب دیتا ہے؟ اب ذرات یا کوانٹم ذرات کے ساتھ، کچھ بہت دلچسپ ہوتا ہے کیونکہ اس میں امکان کی لہر ہوتی ہے جو خلا میں پھیل جاتی ہے۔ اور اس لیے اس کوانٹم فطرت کی وجہ سے، اس کے پاس خلا کی عالمی نوعیت کے بارے میں جاننے کا اختیار ہے۔ یہ ایک ہی وقت میں تمام جگہ کو محسوس کر سکتا ہے اور یہ معلوم کر سکتا ہے کہ سوراخ کہاں ہیں اور وادیاں کہاں ہیں اور چوٹیاں کہاں ہیں۔ اور اس طرح ہمارے کوانٹم ذرات کچھ سوراخوں میں پھنس جانے جیسے کام کر سکتے ہیں۔ اور اس طرح، ہمیں خالی جگہوں کی ٹوپولوجی کے بارے میں کچھ بتائیں۔

(27:18) لہذا کوانٹم فیلڈ تھیوری کو لاگو کرنے میں بہت سی بڑی کامیابیاں ہوئی ہیں جو 1990 کی دہائی کے اوائل میں سب سے بڑی تھی، جسے آئینہ کی ہم آہنگی کہا جاتا ہے، جس نے ایک علاقے میں انقلاب برپا کیا۔ علامتی جیومیٹری. کچھ دیر بعد [ناتھن] سیبرگ اور [ایڈورڈ] وٹن ایک خاص چار جہتی کوانٹم فیلڈ تھیوری کو حل کیا، اور اس نے چار جہتی خالی جگہوں کی ٹوپولوجی میں نئی ​​بصیرت دی۔ یہ واقعی ایک حیرت انگیز طور پر نتیجہ خیز پروگرام رہا ہے، جہاں اب کئی دہائیوں سے جو کچھ ہو رہا ہے وہ یہ ہے کہ طبیعیات دان کوانٹم فیلڈ تھیوری سے نئے آئیڈیاز لے کر آئیں گے، لیکن اس سختی کی کمی کی وجہ سے انہیں عام طور پر ثابت کرنے میں بالکل ناکام ہے۔ اور پھر ریاضی دان ساتھ آئیں گے، لیکن یہ صرف آنکھوں پر پٹی باندھنا اور T's کو عبور کرنا نہیں ہے، وہ عام طور پر آئیڈیاز لیتے ہیں اور انہیں اپنے طریقے سے ثابت کرتے ہیں، اور نئے آئیڈیاز متعارف کراتے ہیں۔

(28:02) اور وہ نئے خیالات پھر کوانٹم فیلڈ تھیوری میں واپس آ رہے ہیں۔ اور اس طرح ریاضی اور طبیعیات کے درمیان یہ واقعی حیرت انگیز ہم آہنگی پیدا ہوئی ہے۔ جیسا کہ یہ پتہ چلتا ہے، کہ ہم اکثر ایک جیسے سوالات پوچھتے ہیں، لیکن بہت مختلف ٹولز کا استعمال کرتے ہوئے، اور ایک دوسرے سے بات کرنے سے ہم نے اس سے کہیں زیادہ ترقی کی ہے جو ہم نے دوسری صورت میں کی ہوتی۔

Strogatz (28:18): مجھے لگتا ہے کہ آپ نے جو بدیہی تصویر دی ہے وہ بہت مددگار ہے کہ کسی نہ کسی طرح کوانٹم فیلڈ کے اس تصور کے بارے میں سوچنا کسی ایسی چیز کے طور پر جو ڈی لوکلائز ہے۔ آپ جانتے ہیں، ایک ذرہ کے بجائے جس کے بارے میں ہم نقطہ کی طرح سوچتے ہیں، آپ کے پاس یہ شے ہے جو پورے وقت اور جگہ پر پھیلی ہوئی ہے، اگر نظریہ میں وقت ہے، یا اگر ہم صرف جیومیٹری کر رہے ہیں، میرا اندازہ ہے کہ ہم' صرف اس کے بارے میں سوچ رہے ہیں کہ یہ پوری جگہ پر پھیل رہا ہے۔ یہ کوانٹم فیلڈز عالمی خصوصیات کا پتہ لگانے کے لیے بہت موزوں ہیں، جیسا کہ آپ نے کہا۔

(28:47) اور یہ ریاضی میں سوچنے کا معیاری طریقہ نہیں ہے۔ ہم ایک نقطہ اور ایک نقطہ کے پڑوس، ایک نقطہ کے لامحدود پڑوس کو سوچنے کے عادی ہیں۔ وہ ہمارا دوست ہے۔ ہم ریاضی دانوں کے طور پر سب سے زیادہ مایوپیک مخلوق کی طرح ہیں، جبکہ طبیعیات دان خود بخود ان عالمی سینسنگ اشیاء کے بارے میں سوچنے کے عادی ہیں، یہ فیلڈز، جیسا کہ آپ کہتے ہیں، شکلوں، وادیوں، چوٹیوں، سطحوں کے تمام حصوں کو سونگھ سکتے ہیں۔ عالمی اشیاء کی.

ٹونگ (29:14): ہاں، یہ بالکل صحیح ہے۔ اور فزکس میں فیڈ بیک کا حصہ بہت اہم رہا ہے۔ لہذا اس بات کی تعریف کرنا کہ ٹوپولوجی واقعی کوانٹم فیلڈ تھیوری میں سوچنے کے ہمارے بہت سے طریقوں پر مبنی ہے جس کے بارے میں ہمیں عالمی سطح پر کوانٹم فیلڈ تھیوری کے ساتھ ساتھ جیومیٹری میں بھی سوچنا چاہیے۔ اور، آپ جانتے ہیں، ایسے پروگرام ہیں، مثال کے طور پر، کوانٹم کمپیوٹرز بنانے کے لیے اور سب سے زیادہ میں سے ایک، ٹھیک ہے، شاید یہ کوانٹم کمپیوٹرز بنانے کے زیادہ پر امید طریقوں میں سے ایک ہے۔

(29:34) لیکن اگر اس پر کام کیا جا سکتا ہے تو، کوانٹم کمپیوٹر بنانے کا ایک سب سے طاقتور طریقہ یہ ہے کہ کوانٹم فیلڈ تھیوری کے ٹاپولوجیکل آئیڈیاز کو استعمال کیا جائے، جہاں معلومات مقامی پوائنٹ میں محفوظ نہیں کی جاتی ہیں بلکہ اسے عالمی سطح پر ذخیرہ کیا جاتا ہے۔ ایک جگہ فائدہ یہ ہے کہ اگر آپ اسے کسی مقام پر کہیں دھکیلتے ہیں، تو آپ معلومات کو تباہ نہیں کرتے کیونکہ یہ ایک مقام پر محفوظ نہیں ہوتی۔ یہ ایک ہی وقت میں ہر جگہ محفوظ ہے۔ تو جیسا کہ میں نے کہا، ریاضی اور طبیعیات کے درمیان واقعی یہ حیرت انگیز تعامل ہے جو ہم بولتے ہی ہو رہا ہے۔

Strogatz (30:01): ٹھیک ہے، آئیے آخری بار ریاضی سے ہٹ کر ایک بار پھر فزکس کی طرف، اور شاید تھوڑا سا کاسمولوجی کی طرف بھی۔ لہٰذا فزیکل تھیوری کی کامیابی کی کہانی کے حوالے سے، زیادہ تر تھیوریوں کے نکشتر جنہیں ہم کوانٹم فیلڈ تھیوری کہتے ہیں، ہم نے حال ہی میں CERN میں یہ تجربات کیے ہیں۔ کیا یہ وہ جگہ ہے جہاں لارج ہیڈرون کولائیڈر ہے، کیا یہ ٹھیک ہے؟

ٹونگ (30:01): یہ ٹھیک ہے۔ یہ جنیوا میں ہے۔

Strogatz (30:04): ٹھیک ہے۔ آپ نے ہِگس کی دریافت کے بارے میں بتایا کہ 50، 60 سال پہلے کچھ ایسی ہی پیش گوئی کی تھی، لیکن یہ میری سمجھ ہے کہ طبیعیات دان رہے ہیں - ٹھیک ہے، صحیح لفظ کیا ہے؟ مایوس، پریشان، پریشان۔ کہ کچھ چیزیں جو انہوں نے لارج ہیڈرون کولائیڈر کے تجربات میں دیکھنے کی امید کی تھی وہ پوری نہیں ہوئی ہیں۔ سپر ہم آہنگی، کہتے ہیں، ایک ہونا۔ ہمیں اس کہانی کے بارے میں تھوڑا سا بتائیں۔ ہم ان تجربات سے مزید کہاں دیکھنے کی امید کر رہے ہیں؟ ہمیں مزید نہ دیکھنے پر کیسا محسوس کرنا چاہیے؟

ٹونگ (30:53): ہم مزید دیکھنے کی امید کر رہے تھے۔ مجھے نہیں معلوم کہ ہمیں کیسا محسوس کرنا چاہیے، جو ہم نے نہیں دیکھا۔ میں کر سکتا ہوں، میں آپ کو کہانی سنا سکتا ہوں۔

ٹونگ (31:00): تو LHC بنایا گیا۔ اور اسے اس امید کے ساتھ بنایا گیا تھا کہ یہ ہگز بوسون کو دریافت کرے گا، جو اس نے کیا۔ ہِگس بوسون معیاری ماڈل کا آخری حصہ تھا۔ اور یہ سوچنے کی وجوہات تھیں کہ ایک بار جب ہم نے معیاری ماڈل مکمل کر لیا تو ہِگس بوسون بھی وہ پورٹل ہو گا جس نے ہمیں آگے کیا ہوتا ہے، حقیقت کی اگلی تہہ کی طرف لے جاتا ہے جو بعد میں آتا ہے۔ اور ایسی دلیلیں ہیں جو آپ پیش کر سکتے ہیں، کہ جب آپ ہگز کو دریافت کرتے ہیں، تو آپ کو ایک ہی محلے میں، ہِگس کی طرح توانائی کے پیمانے، کچھ دوسرے ذرات جو کسی نہ کسی طرح ہِگز بوسن کو مستحکم کرتے ہیں، دریافت کرنا چاہیے۔ ہگز بوسن خاص ہے۔ معیاری ماڈل میں یہ واحد ذرہ ہے جو نہیں گھومتا ہے۔ دوسرے تمام ذرات، الیکٹران گھومتے ہیں، فوٹون گھومتے ہیں، اسی کو ہم پولرائزیشن کہتے ہیں۔ ہگز بوسون واحد ذرہ ہے جو نہیں گھومتا۔ کچھ معنوں میں، یہ معیاری ماڈل میں سب سے آسان ذرہ ہے۔

(31:00) لیکن ایسے دلائل نظریاتی دلائل ہیں جو کہتے ہیں کہ ایک ذرہ جو نہیں گھومتا ہے اس کا وزن بہت زیادہ ہونا چاہئے۔ بہت بھاری ذرائع ممکنہ طور پر سب سے زیادہ توانائی کے پیمانے تک پہنچ جاتے ہیں۔ یہ دلائل اچھے دلائل ہیں۔ ہم کوانٹم فیلڈ تھیوری کو کوانٹم فیلڈ تھیوری کے ذریعہ بیان کردہ مواد میں بہت سی دوسری حالتوں میں استعمال کر سکتے ہیں۔ یہ ہمیشہ سچ ہے کہ اگر کوئی ذرہ نہیں گھومتا ہے تو اسے اسکیلر پارٹیکل کہا جاتا ہے۔ اور یہ ایک ہلکا ماس ہے. اس کی بڑے پیمانے پر روشنی کی ایک وجہ ہے۔

(32:25) اور اس لیے ہمیں توقع تھی کہ کوئی وجہ ہو گی کہ ہِگس بوسون کا کمیت اس کے پاس ہے۔ اور ہم نے سوچا کہ وجہ کچھ اضافی ذرات کے ساتھ آئے گی جو ہگز کے ظاہر ہونے کے بعد ظاہر ہوں گے۔ اور ہوسکتا ہے کہ یہ سپر سیمیٹری تھی اور شاید یہ ٹیکنیکلر کہلانے والی کوئی چیز تھی۔ اور وہاں بہت سارے نظریات تھے۔ اور ہم نے Higgs اور LHC کو دریافت کیا - میرے خیال میں یہ شامل کرنا ضروری ہے - جب مشین کے آپریشن اور تجربات اور ڈیٹیکٹرز کی حساسیت کی بات آتی ہے تو تمام توقعات سے تجاوز کر گیا ہے۔ اور یہ لوگ مطلق ہیرو ہیں جو تجربہ کر رہے ہیں۔

(32:56) اور اس کا جواب یہ ہے کہ ہم اس وقت جس توانائی کے پیمانے پر تلاش کر رہے ہیں وہاں کچھ اور نہیں ہے۔ اور یہ ایک پہیلی ہے۔ یہ میرے لیے ایک معمہ ہے۔ اور یہ بہت سے دوسرے لوگوں کے لیے ایک پہیلی ہے۔ ہم واضح طور پر غلط تھے؛ ہم اس توقع کے بارے میں واضح طور پر غلط تھے کہ ہمیں کچھ نیا دریافت کرنا چاہئے۔ لیکن ہم نہیں جانتے کہ ہم کیوں غلط ہیں۔ آپ جانتے ہیں، ہم نہیں جانتے کہ ان دلائل میں کیا غلط تھا۔ وہ اب بھی ٹھیک محسوس کرتے ہیں، وہ اب بھی مجھے ٹھیک محسوس کرتے ہیں۔ تو کچھ ہے جو ہم کوانٹم فیلڈ تھیوری کے بارے میں کھو رہے ہیں، جو کہ دلچسپ ہے۔ اور آپ جانتے ہیں، سائنس کے اس شعبے میں غلط ہونا اچھا ہے، کیونکہ یہ تب ہی ہوتا ہے جب آپ غلط ہوں، آپ کو آخر کار صحیح سمت میں دھکیلا جا سکتا ہے۔ لیکن یہ کہنا مناسب ہے کہ ہمیں فی الحال یقین نہیں ہے کہ ہم کیوں غلط ہیں۔

Strogatz (33:32): یہ ایک اچھا رویہ ہے، ٹھیک ہے، کہ ان تضادات سے اتنی ترقی ہوئی ہے، جو اس وقت مایوسی کی طرح محسوس ہوتا ہے۔ لیکن اس کے ذریعے زندگی گزارنا اور ایک نسل میں رہنا - میرا مطلب ہے، ٹھیک ہے، میں یہ نہیں کہنا چاہتا کہ جب تک اس کا پتہ چل جائے گا آپ کو دھویا جا سکتا ہے، لیکن یہ ایک خوفناک امکان ہے۔

ٹونگ (33:50): دھونا ٹھیک رہے گا۔ لیکن میں زندہ رہنا چاہوں گا۔

Strogatz (33:56): ہاں، مجھے یہ کہتے ہوئے بھی برا لگا۔

چھوٹے سے بڑے کی طرف جاتے ہوئے ہم کائناتی مسائل کے بارے میں کیوں نہیں سوچتے؟ کیونکہ کچھ دوسرے عظیم اسرار، تاریک مادّہ، تاریک توانائی، ابتدائی کائنات جیسی چیزیں۔ لہذا آپ اپنی دلچسپی کے اپنے شعبوں میں سے ایک کے طور پر مطالعہ کرتے ہیں، بگ بینگ کے بالکل بعد کا وقت، جب ہمارے پاس واقعی ذرات نہیں تھے۔ ہمارے پاس صرف، کیا، کوانٹم فیلڈز تھے؟

ٹونگ (34:22): بگ بینگ کے بعد ایک وقت تھا جسے افراط زر کہا جاتا تھا۔ تو یہ وہ وقت تھا جس میں کائنات بہت تیزی سے پھیلی تھی۔ اور کائنات میں کوانٹم فیلڈز موجود تھے جب یہ ہو رہا تھا۔ اور جو میں سمجھتا ہوں وہ واقعی تمام سائنس کی سب سے حیران کن کہانیوں میں سے ایک ہے کہ ان کوانٹم فیلڈز میں اتار چڑھاؤ تھا۔ وہ ہمیشہ اوپر اور نیچے اچھال رہے ہیں، صرف کوانٹم جٹٹرز کی وجہ سے، آپ جانتے ہیں۔ بالکل اسی طرح جیسے ہیزنبرگ کی غیر یقینی صورتحال کا اصول کہتا ہے کہ ایک ذرہ کسی خاص جگہ پر نہیں ہوسکتا، نہیں ہوسکتا کیونکہ اس کی رفتار لامحدود ہوگی، لہذا آپ جانتے ہیں کہ وہاں ہمیشہ کچھ غیر یقینی صورتحال رہتی ہے۔ کہ ان شعبوں کا بھی یہی حال ہے۔ یہ کوانٹم فیلڈز بالکل صفر یا بالکل کچھ قدر نہیں ہو سکتے۔ وہ ہمیشہ کوانٹم غیر یقینی صورتحال کے ذریعے اوپر اور نیچے جھنجھوڑ رہے ہیں۔

(35:02) اور ان ابتدائی چند سیکنڈز میں جو کچھ ہوا - سیکنڈ بہت لمبا ہے۔ پہلے چند 10^30- سیکنڈ، آئیے کہتے ہیں، بگ بینگ کی کائنات بہت تیزی سے پھیلی ہوئی ہے۔ اور یہ کوانٹم فیلڈز اس عمل میں پھنس گئے کہ وہ اتار چڑھاؤ کا شکار تھے، لیکن پھر کائنات انہیں گھسیٹ کر وسیع پیمانے پر لے گئی۔ اور وہ اتار چڑھاؤ وہیں پھنس گئے۔ وہ مزید اتار چڑھاؤ نہیں کر سکتے تھے، بنیادی طور پر، وجہ کی وجہ سے، کیونکہ اب وہ اس حد تک پھیل چکے تھے کہ، آپ جانتے ہیں، اتار چڑھاؤ کا ایک حصہ نہیں جانتا تھا کہ دوسرا کیا کر رہا ہے۔ لہذا یہ اتار چڑھاو پوری کائنات میں پھیلے ہوئے ہیں، دن میں واپس آتے ہیں۔

(35:43) اور حیرت انگیز کہانی یہ ہے کہ ہم انہیں دیکھ سکتے ہیں، اب ہم انہیں دیکھ سکتے ہیں۔ اور ہم نے ان کی تصویر کھینچی ہے۔ تو تصویر کا ایک خوفناک نام ہے۔ اسے کائناتی مائکروویو پس منظر کی تابکاری کہا جاتا ہے۔ آپ اس تصویر کو جانتے ہیں، یہ نیلی اور سرخ لہریں ہیں۔ لیکن یہ آگ کے گولے کی تصویر ہے جس نے 13.8 بلین سال پہلے کائنات کو بھر دیا تھا، اور وہاں لہریں ہیں۔ اور جو لہریں ہم دیکھ سکتے ہیں وہ بگ بینگ کے بعد ایک سیکنڈ کے پہلے چند حصوں میں ان کوانٹم اتار چڑھاو کے ذریعے پیدا کی گئی تھیں۔ اور ہم حساب کر سکتے ہیں، آپ حساب لگا سکتے ہیں کہ کوانٹم کے اتار چڑھاؤ کیسا لگتا ہے۔ اور آپ تجرباتی طور پر CMB میں اتار چڑھاؤ کی پیمائش کر سکتے ہیں۔ اور وہ صرف متفق ہیں. تو یہ ایک حیران کن کہانی ہے کہ ہم ان اتار چڑھاو کی تصویر لے سکتے ہیں۔

(36:30) لیکن یہاں مایوسی کی سطح بھی ہے۔ جو اتار چڑھاؤ ہم دیکھتے ہیں وہ کافی ونیلا ہیں، وہ صرف وہی ہیں جو آپ کو مفت فیلڈز سے حاصل ہوں گے۔ اور یہ اچھا ہو گا کہ اگر ہم مزید معلومات حاصل کر سکیں، اگر ہم دیکھ سکتے ہیں — شماریاتی نام یہ ہے کہ اتار چڑھاؤ گاوسی ہیں۔ اور کچھ غیر Gaussianity کو دیکھ کر اچھا لگے گا، جو ہمیں بہت ابتدائی کائنات میں کھیتوں کے درمیان تعاملات کے بارے میں بتائے گا۔ اور اسی طرح ایک بار پھر، پلانک سیٹلائٹ نے پرواز کی ہے اور اس نے سی ایم بی کا ایک سنیپ شاٹ لیا ہے جو پہلے سے زیادہ واضح تفصیل میں ہے، اور غیر گاؤشیائیت جو وہاں موجود ہیں، اگر وہاں بالکل بھی ہیں، تو وہ پلانک سے بالکل چھوٹے ہیں۔ سیٹلائٹ پتہ لگا سکتا ہے۔

(36:52) اس لیے مستقبل کے لیے امید ہے کہ CMB کے دیگر تجربات بھی ہوں گے، ایک امید بھی ہے کہ یہ غیر Gaussianities اس طریقے سے ظاہر ہوں گی جس طرح کہکشائیں بنتی ہیں، کائنات کے ذریعے کہکشاؤں کی شماریاتی تقسیم بھی ان کی یاد رکھتی ہے۔ اتار چڑھاؤ جو ہم جانتے ہیں وہ درست ہے، لیکن شاید ہمیں وہاں سے مزید معلومات مل سکتی ہیں۔ لہذا یہ واقعی ناقابل یقین ہے کہ آپ ان اتار چڑھاو کو 14 بلین سالوں تک ٹریس کر سکتے ہیں، بالکل ابتدائی مراحل سے لے کر اب کائنات میں کہکشاؤں کی تقسیم کے طریقے تک،

Strogatz (37:36): ٹھیک ہے، اس نے مجھے بہت سی بصیرت فراہم کی ہے جو کائناتی مائیکرو ویو کے پس منظر پر ان کوانٹم اتار چڑھاو کے امپرنٹ کے بارے میں پہلے میرے پاس نہیں تھی۔ میں ہمیشہ سوچتا تھا۔ آپ نے ذکر کیا کہ یہ مفت نظریہ ہے، جس کا مطلب ہے - کیا، ہمیں بتائیں کہ "مفت" کا صحیح مطلب کیا ہے؟ کیا کچھ بھی نہیں ہے؟ میرا مطلب ہے، یہ صرف، یہ ویکیوم ہی ہے؟

ٹونگ (37:45): یہ صرف خلا نہیں ہے، کیونکہ کائنات کے پھیلنے کے ساتھ ہی یہ فیلڈز پرجوش ہو جاتے ہیں۔ لیکن یہ صرف ایک فیلڈ ہے جو کسی دوسرے فیلڈ کے ساتھ یا خود سے بھی تعامل نہیں کر رہا ہے، یہ صرف ایک ہارمونک آسکیلیٹر کی طرح اوپر نیچے اچھال رہا ہے۔ ہر ایک نقطہ چشمے کی طرح اوپر نیچے اچھال رہا ہے۔ تو یہ سب سے بورنگ فیلڈ ہے جس کا آپ تصور کر سکتے ہیں۔

Strogatz (38:11): اور اس کا مطلب یہ ہے کہ ہمیں کائنات کے آغاز میں کسی خاص کوانٹم فیلڈ کو مرتب کرنے کی ضرورت نہیں تھی۔ یہ صرف وہی ہے جو آپ کہتے ہیں، ونیلا۔

ٹونگ (38:19): یہ ونیلا ہے۔ لہذا یہ ایک بہتر ہینڈل حاصل کرنا اچھا ہوتا کہ یہ تعاملات ہو رہے ہیں، یا یہ تعامل ہو رہے ہیں، یا فیلڈ میں یہ خاص خاصیت تھی۔ اور ایسا لگتا نہیں ہے - شاید مستقبل میں، لیکن اس وقت، ہم ابھی وہاں نہیں ہیں۔

Strogatz (38:32): تو شاید ہم آپ کی ذاتی امیدوں کے ساتھ بند ہوجائیں۔ کیا کوئی ایک چیز ہے، اگر آپ کو ایک ایسی چیز نکالنی پڑے جسے آپ ذاتی طور پر حل ہوتے دیکھنا چاہتے ہیں، اگلے چند سالوں میں، یا کوانٹم فیلڈ تھیوری میں تحقیق کے مستقبل کے لیے، آپ کی پسندیدہ چیز کیا ہوگی؟ اگر تم خواب دیکھ سکتے ہو۔

ٹونگ (38:48): بہت سارے ہیں۔

Strogatz: آپ مزید چن سکتے ہیں۔

ٹونگ: ریاضی کی طرف چیزیں ہیں۔ لہذا میں، ریاضی کے پہلو پر، اس نیلسن-نینومیا تھیوریم کے بارے میں مزید سمجھنا پسند کروں گا، یہ حقیقت کہ آپ کوانٹم فیلڈ تھیوریوں کو الگ نہیں کر سکتے۔ اور کیا تھیوریم میں خامیاں ہیں؟ کیا ایسے مفروضے ہیں جنہیں ہم باہر پھینک سکتے ہیں اور کسی طرح اسے کرنے میں کامیاب ہو سکتے ہیں؟

(39:07) آپ جانتے ہیں، فزکس میں تھیومز، انہیں عام طور پر "no-go" تھیورمز کہا جاتا ہے۔ آپ ایسا نہیں کر سکتے۔ لیکن وہ اکثر اس بارے میں اشارے ہوتے ہیں کہ آپ کو کہاں دیکھنا چاہئے، کیونکہ ایک ریاضیاتی تھیوریم ہے، ظاہر ہے کہ یہ سچ ہے، لیکن اس وجہ سے، یہ بہت سخت مفروضوں کے ساتھ آتا ہے۔ اور اس طرح شاید آپ اس مفروضے یا اس مفروضے کو خارج کر دیں اور اس پر پیش رفت کر سکیں۔ تو یہ ریاضی کی طرف ہے، میں اس پر پیشرفت دیکھنا پسند کروں گا۔

(39:28) تجرباتی پہلو پر، کوئی بھی چیز جس کے بارے میں ہم نے بات کی ہے — کچھ نیا ذرہ، اس سے آگے کے نئے اشارے۔ اور ہم کافی باقاعدگی سے اشارے دیکھ رہے ہیں۔ سب سے حالیہ ایک یہ ہے کہ بڑے پیمانے پر W بحر اوقیانوس کے آپ کی طرف کا بوسون ماس سے مختلف ہے۔ W بحر اوقیانوس کے میری طرف بوسون اور وہ، یہ عجیب لگتا ہے۔ تاریک مادے، یا تاریک مادے کے بارے میں اشارے۔ جو کچھ بھی ہے، کوانٹم فیلڈز سے بنا ہے۔ اس میں کوئی شک نہیں۔

(39:53) اور آپ نے جس تاریک توانائی کی طرف اشارہ کیا کہ پیشین گوئیاں ہیں وہ بہت مضبوط لفظ ہے لیکن کوانٹم فیلڈ تھیوری سے تجاویز ہیں۔ کوانٹم فیلڈز کے ان تمام اتار چڑھاو کو کائنات کی توسیع کا باعث بننا چاہیے۔ لیکن اس طرح سے، اس سے کہیں بڑا ہے جو ہم حقیقت میں دیکھ رہے ہیں۔

(40:07) تو، تو وہی پہیلی جو ہِگز کے ساتھ ہے۔ ہگز اتنا ہلکا کیوں ہے؟ یہ تاریک توانائی کے ساتھ بھی ہے۔ کائنات کی کاسمولوجیکل ایکسلریشن اس کے مقابلے میں اتنی چھوٹی کیوں ہے جو ہم سوچتے ہیں کہ یہ ہے۔ تو اس میں ہونا ایک قدرے عجیب و غریب صورتحال ہے۔ میرا مطلب ہے، ہمارے پاس یہ نظریہ ہے۔ یہ مکمل طور پر حیرت انگیز ہے۔ لیکن یہ بھی واضح ہے کہ ایسی چیزیں ہیں جو ہم واقعی نہیں سمجھتے ہیں۔

Strogatz (40:26): میں صرف آپ کا شکریہ ادا کرنا چاہتا ہوں، ڈیوڈ ٹونگ، اس واقعی وسیع اور دلکش گفتگو کے لیے۔ آج میرے ساتھ شامل ہونے کا بہت شکریہ۔

ٹونگ (40:33): میری رضا۔ بہت بہت شکریہ.

اناونسر (40:39): اگر تم چاہو کیوں کی خوشیچیک کریں کوانٹا میگزین سائنس پوڈ کاسٹاس شو کے پروڈیوسر میں سے ایک، میری میزبانی، سوسن ویلوٹ۔ اپنے دوستوں کو بھی اس پوڈ کاسٹ کے بارے میں بتائیں اور جہاں آپ سنتے ہیں ہمیں لائک یا فالو کریں۔ یہ لوگوں کو تلاش کرنے میں مدد کرتا ہے۔ کیوں کی خوشی پوڈ کاسٹ.

اسٹیو اسٹروگاٹز (41: 03): کیوں کی خوشی سے ایک پوڈ کاسٹ ہے۔ کوتاٹا میگزین، ایک ادارتی طور پر آزاد اشاعت جو سائمنز فاؤنڈیشن کے ذریعہ تعاون یافتہ ہے۔ سائمنز فاؤنڈیشن کے فنڈز کے فیصلوں کا اس پوڈ کاسٹ میں یا اس میں عنوانات، مہمانوں، یا دیگر ادارتی فیصلوں کے انتخاب پر کوئی اثر نہیں ہوتا ہے۔ کوتاٹا میگزین. کیوں کی خوشی سوسن ویلوٹ اور پولی اسٹرائیکر نے تیار کیا ہے۔ ہمارے ایڈیٹرز جان رینی اور تھامس لن ہیں، جن کی حمایت میٹ کارلسٹروم، اینی میلچر اور لیلیٰ سلومن ہیں۔ ہمارا تھیم میوزک رچی جانسن نے ترتیب دیا تھا۔ ہمارا لوگو جیکی کنگ کا ہے، اور اقساط کا آرٹ ورک مائیکل ڈرائیور اور سیموئیل ویلاسکو کا ہے۔ میں آپ کا میزبان ہوں، سٹیو سٹروگیٹز۔ اگر آپ کے پاس ہمارے لیے کوئی سوالات یا تبصرے ہیں، تو براہ کرم ہمیں quanta@simonsfoundation.org پر ای میل کریں۔ سننے کے لیے شکریہ.