تعارف
ماہرین کائنات نے یہ سمجھنے کی کوشش میں کئی دہائیاں گزاری ہیں کہ ہماری کائنات اتنی شاندار ونیلا کیوں ہے۔ جہاں تک ہم دیکھ سکتے ہیں نہ صرف یہ ہموار اور ہموار ہے، بلکہ یہ ایک بہت آہستہ آہستہ بڑھتی ہوئی رفتار سے بھی پھیل رہا ہے، جب کہ بے ہودہ حسابات یہ بتاتے ہیں کہ - بگ بینگ سے باہر آنا - خلا کو کشش ثقل کے ذریعے کچل دیا جانا چاہیے تھا اور گھناؤنی تاریک توانائی سے الگ ہو گیا۔
برہمانڈ کے چپٹے پن کی وضاحت کرنے کے لیے، طبیعیات دانوں نے کائناتی تاریخ میں ایک ڈرامائی افتتاحی باب شامل کیا ہے: وہ تجویز کرتے ہیں کہ بگ بینگ کے آغاز میں خلائی غبارے کی طرح تیزی سے فلائی ہوئی، کسی بھی گھماؤ کو استری کرتی ہے۔ اور افراط زر کے اس ابتدائی ہجے کے بعد خلا کی نرم نشوونما کی وضاحت کرنے کے لیے، کچھ لوگوں نے یہ دلیل دی ہے کہ ہماری کائنات ایک دیو ہیکل کثیر کائنات میں بہت سی کم مہمان نواز کائناتوں میں سے ایک ہے۔
لیکن اب، دو طبیعیات دانوں نے ہماری ونیلا کائنات کے بارے میں روایتی سوچ کو اپنے سر پر موڑ دیا ہے۔ 1977 میں اسٹیفن ہاکنگ اور گیری گبنس کی طرف سے شروع کی گئی تحقیق کے بعد، جوڑی نے ایک نیا حساب کتاب شائع کیا ہے جس میں بتایا گیا ہے کہ برہمانڈ کی سادگی متوقع ہے، بجائے اس کے کہ نایاب ہو۔ ہماری کائنات جس طرح سے ہے، اس کے مطابق ہے۔ نیل توروک ایڈنبرا یونیورسٹی کے اور لیتھم بوائل واٹر لو، کینیڈا میں پیری میٹر انسٹی ٹیوٹ برائے نظریاتی طبیعیات، اسی وجہ سے کہ ہوا ایک کمرے میں یکساں طور پر پھیلتی ہے: عجیب و غریب اختیارات قابل فہم ہیں، لیکن حد سے زیادہ ناممکن ہیں۔
کائنات "بہت اچھی لگتی ہے، بہت زیادہ امکان نہیں ہے، لیکن [وہ] کہہ رہے ہیں، 'ایک منٹ انتظار کرو، یہ پسندیدہ ہے،'" کہا تھامس ہرٹوگ، بیلجیئم میں لیوین کی کیتھولک یونیورسٹی میں ایک کاسمولوجسٹ۔
"یہ ایک نیا تعاون ہے جو کہ زیادہ تر لوگ کیا کرتے رہے ہیں اس کے مقابلے میں مختلف طریقے استعمال کرتے ہیں،" کہا اسٹیفن گیلن، برطانیہ میں شیفیلڈ یونیورسٹی میں ایک کاسمولوجسٹ۔
اشتعال انگیز نتیجہ ایک ریاضیاتی چال پر منحصر ہے جس میں ایک گھڑی پر سوئچ کرنا شامل ہے جو خیالی اعداد کے ساتھ ٹک کرتی ہے۔ خیالی گھڑی کا استعمال کرتے ہوئے، جیسا کہ ہاکنگ نے 70 کی دہائی میں کیا تھا، ٹوروک اور بوئل ایک مقدار کا حساب لگا سکتے تھے، جسے اینٹروپی کہا جاتا ہے، جو بظاہر ہماری کائنات سے مطابقت رکھتی ہے۔ لیکن خیالی وقت کی چال اینٹروپی کا حساب لگانے کا ایک چکر ہے، اور زیادہ سخت طریقہ کے بغیر، مقدار کے معنی پر گرما گرم بحث ہوتی رہتی ہے۔ جب کہ طبیعیات دان اینٹروپی کے حساب کتاب کی صحیح تشریح پر الجھے ہوئے ہیں، بہت سے لوگ اسے جگہ اور وقت کی بنیادی، کوانٹم نوعیت کی راہ پر ایک نئی گائیڈ پوسٹ کے طور پر دیکھتے ہیں۔
"کسی نہ کسی طرح،" گیلن نے کہا، "یہ ہمیں خلائی وقت کے مائیکرو اسٹرکچر کو دیکھنے کے لیے ایک ونڈو فراہم کر رہا ہے۔"
خیالی راستے
Turok اور Boyle، اکثر ساتھی، کاسمولوجی کے بارے میں تخلیقی اور غیر روایتی خیالات وضع کرنے کے لیے مشہور ہیں۔ پچھلے سال، اس بات کا مطالعہ کرنے کے لیے کہ ہماری کائنات کتنی ممکنہ ہو سکتی ہے، انھوں نے 1940 کی دہائی میں ماہر طبیعیات رچرڈ فین مین کی تیار کردہ تکنیک کا رخ کیا۔
ذرّات کے امکانی رویے کو پکڑنے کے لیے، فین مین نے تصور کیا کہ ایک ذرہ تمام ممکنہ راستوں کو تلاش کرتا ہے جو شروع سے ختم ہونے کے لیے منسلک ہوتے ہیں: ایک سیدھی لکیر، ایک وکر، ایک لوپ، اشتہار انفینٹم۔ اس نے ہر راستے کو اس کے امکان سے متعلق ایک نمبر دینے اور تمام نمبروں کو شامل کرنے کا طریقہ وضع کیا۔ یہ "پاتھ انٹیگرل" تکنیک یہ پیش گوئی کرنے کے لیے ایک طاقتور فریم ورک بن گئی کہ کوئی بھی کوانٹم سسٹم ممکنہ طور پر کس طرح برتاؤ کرے گا۔
جیسے ہی فین مین نے انٹیگرل راستے کی تشہیر شروع کی، طبیعیات دانوں نے درجہ حرارت اور توانائی کی قابل احترام سائنس تھرموڈینامکس کے ساتھ ایک دلچسپ تعلق دیکھا۔ یہ کوانٹم تھیوری اور تھرموڈینامکس کے درمیان پل تھا جس نے ٹوروک اور بوئل کے حساب کتاب کو فعال کیا۔
تعارف
تھرموڈینامکس اعداد و شمار کی طاقت کا فائدہ اٹھاتا ہے تاکہ آپ بہت سے حصوں کے نظام کو بیان کرنے کے لیے صرف چند نمبر استعمال کر سکیں، جیسے کہ گیجیلین ہوا کے مالیکیول ایک کمرے میں گھوم رہے ہیں۔ درجہ حرارت، مثال کے طور پر - بنیادی طور پر ہوا کے مالیکیولز کی اوسط رفتار - کمرے کی توانائی کا کسی حد تک احساس دیتا ہے۔ درجہ حرارت اور دباؤ جیسی مجموعی خصوصیات کمرے کے "میکروسٹیٹ" کو بیان کرتی ہیں۔
لیکن ایک میکروسٹیٹ ایک خام کھاتہ ہے۔ ہوا کے مالیکیولز کو بہت سارے طریقوں سے ترتیب دیا جا سکتا ہے جو سب ایک ہی میکروسٹیٹ سے مطابقت رکھتے ہیں۔ ایک آکسیجن ایٹم کو تھوڑا سا بائیں طرف جھکائیں، اور درجہ حرارت کم نہیں ہوگا۔ ہر منفرد مائکروسکوپک کنفیگریشن کو مائیکرو سٹیٹ کے نام سے جانا جاتا ہے، اور دیے گئے میکروسٹیٹ سے مماثل مائیکرو سٹیٹس کی تعداد اس کی اینٹروپی کا تعین کرتی ہے۔
اینٹروپی طبیعیات دانوں کو مختلف نتائج کی مشکلات کا موازنہ کرنے کا ایک تیز طریقہ فراہم کرتی ہے: میکروسٹیٹ کی اینٹروپی جتنی زیادہ ہوگی، اس کا امکان اتنا ہی زیادہ ہوگا۔ ہوا کے مالیکیولز کے لیے پورے کمرے میں خود کو ترتیب دینے کے بہت زیادہ طریقے ہیں، مثال کے طور پر، اگر وہ کسی کونے میں جمع ہو جائیں۔ نتیجے کے طور پر، ایک توقع کرتا ہے کہ ہوا کے مالیکیول پھیل جائیں گے (اور پھیلے رہیں گے)۔ یہ خود واضح سچائی کہ ممکنہ نتائج ممکنہ ہوتے ہیں، طبیعیات کی زبان میں، تھرموڈینامکس کا مشہور دوسرا قانون بن جاتا ہے: کہ کسی نظام کی کل اینٹروپی بڑھنے کا رجحان رکھتی ہے۔
پاتھ انٹیگرل سے مماثلت غیر واضح تھی: تھرموڈینامکس میں، آپ سسٹم کی تمام ممکنہ کنفیگریشنز کو شامل کرتے ہیں۔ اور انٹیگرل پاتھ کے ساتھ، آپ ان تمام ممکنہ راستوں کو شامل کرتے ہیں جو سسٹم لے سکتا ہے۔ یہاں صرف ایک واضح فرق ہے: تھرموڈینامکس احتمالات میں ڈیل کرتا ہے، جو کہ مثبت اعداد ہیں جو سیدھے سیدھے ایک ساتھ جوڑ دیتے ہیں۔ لیکن پاتھ انٹیگرل میں، ہر راستے کو تفویض کردہ نمبر پیچیدہ ہے، یعنی اس میں خیالی نمبر شامل ہوتا ہے۔ i، −1 کا مربع جڑ۔ پیچیدہ نمبر ایک ساتھ جوڑے جانے پر بڑھ سکتے ہیں یا سکڑ سکتے ہیں - جس سے وہ کوانٹم ذرات کی لہر نما نوعیت کو پکڑ سکتے ہیں، جو یکجا یا منسوخ ہو سکتے ہیں۔
پھر بھی طبیعیات دانوں نے پایا کہ ایک سادہ تبدیلی آپ کو ایک دائرے سے دوسرے دائرے میں لے جا سکتی ہے۔ وقت کو خیالی بنائیں (ایک حرکت جسے اطالوی ماہر طبیعیات گیان کارلو وِک کے بعد وِک روٹیشن کے نام سے جانا جاتا ہے) اور ایک سیکنڈ i انٹیگرل پاتھ میں داخل ہوتا ہے جو پہلے والے کو ختم کرتا ہے، خیالی اعداد کو حقیقی امکانات میں بدل دیتا ہے۔ وقت کے متغیر کو درجہ حرارت کے الٹا سے بدلیں، اور آپ کو ایک معروف تھرموڈینامک مساوات ملے گی۔
وِک کی یہ چال 1977 میں ہاکنگ اور گبنز کی طرف سے جگہ اور وقت کے بارے میں نظریاتی دریافتوں کے ایک طوفانی سلسلے کے اختتام پر ایک بلاک بسٹر تلاش کا باعث بنی۔
خلائی وقت کی اینٹروپی
کئی دہائیاں پہلے، آئن سٹائن کے عمومی نظریہ اضافیت نے انکشاف کیا تھا کہ جگہ اور وقت مل کر حقیقت کا ایک متحد تانے بانے بناتے ہیں — اسپیس ٹائم — اور یہ کہ کشش ثقل کی قوت واقعی اشیاء کے لیے خلائی وقت میں تہوں کی پیروی کرنے کا رجحان ہے۔ انتہائی حالات میں، اسپیس ٹائم کافی تیزی سے مڑ سکتا ہے تاکہ ایک ناگزیر الکاٹراز بنا سکے جسے بلیک ہول کہا جاتا ہے۔
1973 میں، جیکب بیکن اسٹائن بدعت کو آگے بڑھایا کہ بلیک ہولز نامکمل کائناتی جیلیں ہیں۔ اس نے استدلال کیا کہ ابابیسس کو اپنے کھانے کی اینٹروپی کو جذب کرنا چاہیے، بجائے اس کے کہ وہ اس اینٹروپی کو کائنات سے مٹا دے اور تھرموڈینامکس کے دوسرے قانون کی خلاف ورزی کرے۔ لیکن اگر بلیک ہولز میں اینٹروپی ہوتی ہے، تو ان کا درجہ حرارت بھی ہونا چاہیے اور گرمی کو پھیلنا چاہیے۔
ایک شکی اسٹیفن ہاکنگ نے بیکن اسٹائن کو غلط ثابت کرنے کی کوشش کی، اس نے ایک پیچیدہ حساب کتاب شروع کیا کہ کوانٹم ذرات بلیک ہول کے مڑے ہوئے اسپیس ٹائم میں کیسے برتاؤ کرتے ہیں۔ حیرت کی بات یہ ہے کہ 1974 میں وہ ملا کہ بلیک ہولز واقعی تابکاری کرتے ہیں۔ ایک اور حساب بیکن اسٹائن کے اندازے کی تصدیق کی گئی: ایک بلیک ہول اپنے واقعہ افق کے ایک چوتھائی رقبے کے برابر اینٹروپی رکھتا ہے - کسی گرنے والی چیز کے لیے واپسی کا نقطہ۔
تعارف
اس کے بعد کے سالوں میں، برطانوی ماہر طبیعیات گبنز اور میلکم پیری، اور بعد میں گبنز اور ہاکنگ، پہنچے پر ایک ہی نتیجہ سے ایک اور سمت. انہوں نے اصولی طور پر ایک بلیک ہول بنانے کے لیے اسپیس ٹائم کے جھکنے کے تمام مختلف طریقوں کو شامل کرتے ہوئے ایک لازمی راستہ ترتیب دیا۔ اس کے بعد، انہوں نے بلیک ہول کو وِک گھمایا، وقت کے بہاؤ کو خیالی اعداد کے ساتھ نشان زد کیا، اور اس کی شکل کی جانچ کی۔ انہوں نے دریافت کیا کہ، خیالی وقت کی سمت میں، بلیک ہول وقتاً فوقتاً اپنی ابتدائی حالت میں واپس آتا ہے۔ خیالی وقت میں گراؤنڈ ہاگ ڈے کی طرح کی تکرار نے بلیک ہول کو ایک طرح کا جمود دیا جس نے انہیں اس کے درجہ حرارت اور اینٹروپی کا حساب لگانے کی اجازت دی۔
اگر جوابات بیکن اسٹائن اور ہاکنگ کے پہلے شمار کیے گئے جوابات سے قطعی طور پر مماثل نہ ہوتے تو شاید وہ نتائج پر بھروسہ نہ کرتے۔ دہائی کے آخر تک، ان کے اجتماعی کام نے ایک چونکا دینے والا تصور پیدا کیا تھا: بلیک ہولز کی اینٹروپی کا مطلب یہ ہے کہ اسپیس ٹائم خود چھوٹے، دوبارہ ترتیب دینے کے قابل ٹکڑوں سے بنا ہے، جیسا کہ ہوا مالیکیولز سے بنی ہے۔ اور معجزانہ طور پر، یہاں تک کہ یہ جانے بغیر کہ یہ "کشش ثقل کے ایٹم" کیا ہیں، طبیعیات دان خیالی وقت میں بلیک ہول کو دیکھ کر ان کے انتظامات کو گن سکتے ہیں۔
"یہ وہ نتیجہ ہے جس نے ہاکنگ پر گہرا، گہرا تاثر چھوڑا،" ہاکنگ کے سابق گریجویٹ طالب علم اور دیرینہ ساتھی ہرٹوگ نے کہا۔ ہاکنگ نے فوراً سوچا کہ کیا وِک کی گردش بلیک ہولز سے زیادہ کام کرے گی۔ "اگر وہ جیومیٹری کسی بلیک ہول کی کوانٹم خاصیت پر قبضہ کر لیتی ہے،" ہرٹوگ نے کہا، "پھر پوری کائنات کی کائناتی خصوصیات کے ساتھ ایسا کرنا ناقابل تلافی ہے۔"
تمام ممکنہ کائناتوں کی گنتی
فوراً ہی، ہاکنگ اور گبنز وِک نے سب سے آسان تصور کی جانے والی کائناتوں میں سے ایک کو گھمایا — جس میں خلا میں موجود تاریک توانائی کے سوا کچھ نہیں ہے۔ یہ خالی، پھیلتی ہوئی کائنات، جسے "ڈی سیٹر" اسپیس ٹائم کہا جاتا ہے، اس کا ایک افق ہے، جس سے آگے خلاء اتنی تیزی سے پھیلتی ہے کہ وہاں سے کوئی سگنل کبھی بھی خلا کے مرکز میں موجود کسی مبصر تک نہیں پہنچ پائے گا۔ 1977 میں، گبنز اور ہاکنگ نے حساب لگایا کہ، بلیک ہول کی طرح، ڈی سیٹر کائنات بھی اپنے افق کے ایک چوتھائی رقبے کے برابر ایک اینٹروپی رکھتی ہے۔ ایک بار پھر، ایسا لگتا تھا کہ اسپیس ٹائم میں مائیکرو سٹیٹس کی گنتی کے قابل تعداد ہے۔
لیکن اصل کائنات کی اینٹروپی ایک کھلا سوال ہی رہا۔ ہماری کائنات خالی نہیں ہے۔ یہ تابکاری روشنی اور کہکشاؤں اور تاریک مادے کی ندیوں سے بھرا ہوا ہے۔ کائنات کی جوانی کے دوران روشنی نے خلا کی تیزی سے توسیع کی، پھر مادے کی کشش ثقل نے کائناتی جوانی کے دوران چیزوں کو رینگنے کے لیے سست کر دیا۔ اب ایسا لگتا ہے کہ تاریک توانائی نے اپنی لپیٹ میں لے لیا ہے، جو بھاگنے والی توسیع کو چلا رہا ہے۔ ہرٹوگ نے کہا کہ توسیع کی تاریخ ایک مشکل سفر ہے۔ "واضح حل حاصل کرنا اتنا آسان نہیں ہے۔"
پچھلے سال یا اس سے زیادہ کے دوران، Boyle اور Turok نے ایسا ہی ایک واضح حل بنایا ہے۔ سب سے پہلے، جنوری میں، کھلونا cosmologies کے ساتھ کھیلتے ہوئے، وہ محسوس کیا کہ ڈی سیٹر اسپیس ٹائم میں تابکاری کا اضافہ اس سادگی کو خراب نہیں کرتا جو کائنات کو وِک گھومنے کے لیے درکار ہے۔
پھر موسم گرما میں انہوں نے دریافت کیا کہ یہ تکنیک مادے کے گندے ہونے کو بھی برداشت کرے گی۔ زیادہ پیچیدہ توسیعی تاریخ کو بیان کرنے والا ریاضیاتی منحنی خطوط اب بھی آسانی سے سنبھالے جانے والے افعال کے ایک خاص گروپ میں آ گیا، اور تھرموڈینامکس کی دنیا قابل رسائی رہی۔ "جب آپ بہت ہم آہنگ اسپیس ٹائم سے ہٹ جاتے ہیں تو یہ وِک کی گردش ایک پیچیدہ کاروبار ہے،" کہا۔ Guilherme Leite Pimentelپیسا، اٹلی میں سکولا نارمل سپیریئر میں ایک کاسمولوجسٹ۔ "لیکن وہ اسے ڈھونڈنے میں کامیاب ہو گئے۔"
کائناتوں کے زیادہ حقیقت پسند طبقے کی رولر کوسٹر کی توسیع کی تاریخ کو وِک گھومنے سے، انہیں کائناتی اینٹروپی کے لیے ایک زیادہ ورسٹائل مساوات مل گئی۔ تابکاری، مادے، گھماؤ اور تاریک توانائی کی کثافت (جیسا کہ درجہ حرارت اور دباؤ کی ایک رینج کمرے کے مختلف ممکنہ ماحول کی وضاحت کرتی ہے) کے ذریعہ وسیع پیمانے پر کائناتی میکروسٹیٹس کے لیے، فارمولہ متعلقہ مائیکرو اسٹیٹس کی تعداد کو ختم کرتا ہے۔ Turok اور Boyle پوسٹ کیا ان کے نتائج اکتوبر کے شروع میں آن لائن۔
تعارف
ماہرین نے واضح، مقداری نتیجہ کی تعریف کی ہے۔ لیکن ان کی اینٹروپی مساوات سے، بوئل اور ٹوروک نے ہماری کائنات کی نوعیت کے بارے میں ایک غیر روایتی نتیجہ اخذ کیا ہے۔ "یہی ہے جہاں یہ تھوڑا زیادہ دلچسپ، اور تھوڑا زیادہ متنازعہ ہو جاتا ہے،" Hertog نے کہا.
Boyle اور Turok کا خیال ہے کہ مساوات تمام قابل تصور کائناتی تاریخوں کی مردم شماری کرتی ہے۔ جس طرح ایک کمرے کی اینٹروپی ایک مقررہ درجہ حرارت کے لیے ہوا کے مالیکیولز کو ترتیب دینے کے تمام طریقوں کو شمار کرتی ہے، انہیں شبہ ہے کہ ان کی اینٹروپی ان تمام طریقوں کو شمار کرتی ہے جن سے کوئی خلائی وقت کے ایٹموں کو اکھاڑ پھینک سکتا ہے اور پھر بھی ایک دی گئی مجموعی تاریخ کے ساتھ کائنات کے ساتھ ختم ہوتا ہے، گھماؤ اور تاریک توانائی کی کثافت۔
بوائل نے اس عمل کو سنگ مرمر کی ایک بہت بڑی بوری کے سروے سے تشبیہ دی ہے، ہر ایک مختلف کائنات ہے۔ منفی گھماؤ والے لوگ سبز ہوسکتے ہیں۔ بہت ساری تاریک توانائی والے لوگ بلی کی آنکھیں ہو سکتے ہیں، وغیرہ۔ ان کی مردم شماری سے پتہ چلتا ہے کہ سنگ مرمروں کی اکثریت کا صرف ایک رنگ ہے — نیلا، کہیے — ایک قسم کی کائنات سے مماثل ہے: ایک وسیع پیمانے پر ہماری اپنی طرح، جس میں کوئی قابل تعریف گھماؤ نہیں ہے اور صرف تاریک توانائی کا ایک لمس ہے۔ کائنات کی عجیب قسمیں نایاب طور پر نایاب ہیں۔ دوسرے لفظوں میں، ہماری کائنات کی عجیب و غریب ونیلا خصوصیات جنہوں نے کئی دہائیوں سے کائناتی افراط زر اور ملٹیورس کے بارے میں نظریہ سازی کی تحریک دی ہے وہ بالکل بھی عجیب نہیں ہو سکتی۔
"یہ ایک بہت ہی دلچسپ نتیجہ ہے،" ہرٹوگ نے کہا۔ لیکن "یہ جوابات سے زیادہ سوالات اٹھاتا ہے۔"
گنتی کنفیوژن
Boyle اور Turok نے ایک مساوات کا حساب لگایا ہے جو کائناتوں کو شمار کرتا ہے۔ اور انہوں نے یہ حیرت انگیز مشاہدہ کیا ہے کہ ہماری جیسی کائناتیں قابل فہم کائناتی اختیارات کا بڑا حصہ ہیں۔ لیکن یہیں پر یقین ختم ہوتا ہے۔
دونوں نے یہ بتانے کی کوئی کوشش نہیں کی کہ کشش ثقل اور کاسمولوجی کا کوانٹم نظریہ کچھ کائناتوں کو عام یا نایاب بنا سکتا ہے۔ نہ ہی وہ اس بات کی وضاحت کرتے ہیں کہ ہماری کائنات، خوردبینی حصوں کی اپنی مخصوص ترتیب کے ساتھ، کیسے وجود میں آئی۔ بالآخر، وہ اپنے حساب کتاب کو ایک ایسے اشارے کے طور پر دیکھتے ہیں جس میں کائنات کے مکمل نظریہ کے قریب کسی بھی چیز سے زیادہ کائناتوں کو ترجیح دی جاتی ہے۔ "جو ہم نے استعمال کیا ہے وہ یہ جانے بغیر کہ نظریہ کیا ہے جواب حاصل کرنے کے لیے ایک سستی چال ہے،" تروک نے کہا۔
ان کا کام ایک ایسے سوال کو بھی زندہ کرتا ہے جس کا جواب نہیں دیا گیا ہے جب سے گبنز اور ہاکنگ نے پہلی بار اسپیس ٹائم اینٹروپی کے پورے کاروبار کو شروع کیا تھا: وہ مائکرو سٹیٹس کیا ہیں جن کی سستی چال گن رہی ہے؟
"یہاں اہم بات یہ کہنا ہے کہ ہم نہیں جانتے کہ اس اینٹروپی کا کیا مطلب ہے،" کہا ہنری میکس فیلڈ، سٹینفورڈ یونیورسٹی میں ایک ماہر طبیعیات جو کشش ثقل کے کوانٹم نظریات کا مطالعہ کرتے ہیں۔
اس کے دل میں، اینٹروپی جہالت کو گھیر لیتی ہے۔ انووں سے بنی گیس کے لیے، مثال کے طور پر، طبیعیات دان درجہ حرارت جانتے ہیں — ذرات کی اوسط رفتار — لیکن یہ نہیں کہ ہر ذرہ کیا کر رہا ہے۔ گیس کی اینٹروپی اختیارات کی تعداد کو ظاہر کرتی ہے۔
کئی دہائیوں کے نظریاتی کام کے بعد، طبیعیات دان بلیک ہولز کے لیے اسی طرح کی تصویر پر اکتفا کر رہے ہیں۔ بہت سے نظریہ دان اب اس بات پر یقین رکھتے ہیں کہ افق کا رقبہ اس چیز کے بارے میں ان کی لاعلمی کو بیان کرتا ہے جو اس میں پڑی ہے - بلیک ہول کے عمارتی بلاکس کو اندرونی طور پر اس کی ظاہری شکل سے مماثل بنانے کے تمام طریقے۔ (محققین ابھی تک نہیں جانتے کہ مائیکرو سٹیٹس اصل میں کیا ہیں؛ خیالات میں گریویٹن نامی ذرات کی تشکیل یا سٹرنگ تھیوری کے تار شامل ہیں۔)
لیکن جب کائنات کے اندراج کی بات آتی ہے تو طبیعیات دان اس بارے میں کم یقین محسوس کرتے ہیں کہ ان کی لاعلمی بھی کہاں ہے۔
اپریل میں، دو نظریہ سازوں نے کاسمولوجیکل اینٹروپی کو ایک مضبوط ریاضیاتی بنیاد پر رکھنے کی کوشش کی۔ ٹیڈ جیکبسنبلیک ہول تھرموڈینامکس سے آئن سٹائن کی کشش ثقل کے نظریہ کو اخذ کرنے کے لیے مشہور میری لینڈ یونیورسٹی کے ایک ماہر طبیعیات، اور ان کے گریجویٹ طالب علم بتول بنی ہاشمی واضح طور پر بیان کیا گیا سیٹر کائنات (خالی، پھیلتی ہوئی) کی انٹراپی۔ انہوں نے مرکز میں ایک مبصر کے نقطہ نظر کو اپنایا۔ ان کی تکنیک، جس میں مرکزی مبصر اور افق کے درمیان ایک فرضی سطح کو شامل کرنا شامل تھا، پھر سطح کو سکڑتے ہوئے جب تک کہ یہ مرکزی مبصر تک نہ پہنچ جائے اور غائب ہو جائے، گبنز اور ہاکنگ کا جواب برآمد ہوا کہ اینٹروپی افق کے ایک چوتھائی حصے کے برابر ہے۔ انہوں نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ ڈی سیٹر اینٹروپی افق کے اندر تمام ممکنہ مائیکرو سٹیٹس کو شمار کرتی ہے۔
ٹوروک اور بوئل ایک خالی کائنات کے لیے جیکبسن اور بنی ہاشمی جیسی اینٹروپی کا حساب لگاتے ہیں۔ لیکن مادے اور تابکاری سے بھری حقیقت پسند کائنات سے متعلق ان کے نئے حساب کتاب میں، وہ بہت زیادہ تعداد میں مائیکرو سٹیٹس حاصل کرتے ہیں - حجم کے متناسب اور رقبے کے نہیں۔ اس واضح تصادم کا سامنا کرتے ہوئے، وہ قیاس کرتے ہیں کہ مختلف انٹراپی مختلف سوالات کے جوابات دیتی ہیں: چھوٹی ڈی سیٹر اینٹروپی خالص اسپیس ٹائم کے مائیکرو سٹیٹس کو شمار کرتی ہے جو افق سے منسلک ہوتی ہے، جب کہ انہیں شبہ ہے کہ ان کی بڑی اینٹروپی اسپیس ٹائم کے تمام مائیکرو سٹیٹس کو شمار کرتی ہے۔ مادہ اور توانائی، دونوں افق کے اندر اور باہر۔ "یہ سارا شیبانگ ہے،" تروک نے کہا۔
بالآخر، اس سوال کو حل کرنے کے لیے کہ بوئل اور ٹوروک کیا گن رہے ہیں، مائیکرو اسٹیٹس کے جوڑ کی زیادہ واضح ریاضیاتی تعریف کی ضرورت ہوگی، جو جیکبسن اور بنی ہاشمی نے ڈی سیٹر اسپیس کے لیے کیا ہے۔ بنی ہاشمی نے کہا کہ وہ بوئل اور ٹوروک کے اینٹروپی کیلکولیشن کو "اس سوال کے جواب کے طور پر دیکھتی ہیں جو ابھی پوری طرح سمجھنا باقی ہے۔"
جہاں تک "یہ کائنات کیوں؟" کے سوال کے مزید ثابت شدہ جوابات کے لیے، ماہرینِ کائنات کہتے ہیں کہ افراط زر اور ملٹی کائنات مرنے سے بہت دور ہیں۔ جدید افراط زر کا نظریہ، خاص طور پر، کائنات کی ہمواری اور ہمواری سے زیادہ حل کرنے کے لیے آیا ہے۔ آسمان کا مشاہدہ اس کی بہت سی دوسری پیشین گوئیوں سے میل کھاتا ہے۔ Pimentel نے کہا کہ Turok اور Boyle کی entropic argument نے ایک قابل ذکر پہلا امتحان پاس کر لیا ہے، لیکن اسے افراط زر کا زیادہ سنجیدگی سے مقابلہ کرنے کے لیے دوسرے، مزید تفصیلی اعداد و شمار کو پورا کرنا پڑے گا۔
جیسا کہ جہالت کی پیمائش کرنے والی ایک مقدار کے لیے موزوں ہے، اس سے پہلے اینٹروپی میں جڑے اسرار نامعلوم طبیعیات کے محرکات کے طور پر کام کر چکے ہیں۔ 1800 کی دہائی کے آخر میں، خوردبینی انتظامات کے لحاظ سے اینٹروپی کی درست تفہیم نے ایٹموں کے وجود کی تصدیق کرنے میں مدد کی۔ آج، امید یہ ہے کہ اگر محققین مختلف طریقوں سے کاسمولوجیکل اینٹروپی کا حساب لگا رہے ہیں تو وہ بالکل درست طریقے سے کام کر سکتے ہیں کہ وہ کن سوالوں کے جواب دے رہے ہیں، تو یہ نمبر ان کی اسی طرح کی سمجھ کی طرف رہنمائی کریں گے کہ کس طرح وقت اور جگہ کی لیگو اینٹوں کا ڈھیر کائنات کو تخلیق کرنے کے لیے جمع ہو جاتا ہے۔ ہمیں گھیر لیا.
تروک نے کہا کہ "ہمارا حساب جو کچھ کرتا ہے وہ ان لوگوں کے لیے بہت بڑا اضافی محرک فراہم کرتا ہے جو کوانٹم گریویٹی کے خوردبین نظریات بنانے کی کوشش کر رہے ہیں۔" "کیونکہ امکان یہ ہے کہ وہ نظریہ بالآخر کائنات کی بڑے پیمانے پر جیومیٹری کی وضاحت کرے گا۔"
