رشتہ داری کے بارے میں کیسے سوچیں۔

نیوٹونین فزکس میں، جگہ اور وقت کی اپنی الگ الگ شناخت تھی، اور کسی نے بھی انہیں کبھی نہیں ملایا۔ یہ 20ویں صدی کے اوائل میں نظریہ اضافیت کے ساتھ تھا کہ اسپیس ٹائم کے بارے میں بات کرنا تقریباً ناگزیر ہو گیا۔ اضافیت میں، یہ اب درست نہیں ہے کہ جگہ اور وقت کے الگ الگ، معروضی معنی ہیں۔ جو حقیقت میں موجود ہے وہ ہے اسپیس ٹائم، اور اس کو وقت اور جگہ میں کاٹنا محض ایک مفید انسانی کنونشن ہے۔

رشتہ داری کو سمجھنا مشکل ہونے کی شہرت کی ایک بڑی وجہ یہ ہے کہ ہمارے وجدان ہمیں جگہ اور وقت کو الگ الگ چیزوں کے طور پر سوچنے کی تربیت دیتے ہیں۔ ہم اشیاء کو "خلا" میں حد تک محسوس کرتے ہیں اور یہ ایک خوبصورت معروضی حقیقت کی طرح لگتا ہے۔ بالآخر یہ ہمارے لیے کافی ہے کیونکہ ہم عام طور پر روشنی کی رفتار سے کہیں کم رفتار پر خلا میں سفر کرتے ہیں، اس لیے پری ریلیٹیوسٹک فزکس کام کرتی ہے۔

لیکن وجدان اور نظریہ کے درمیان یہ مماثلت خلائی وقت کے تناظر میں چھلانگ لگانے کو کچھ خوفناک بنا دیتی ہے۔ اس سے بھی بدتر بات یہ ہے کہ اضافیت کی پیشکشیں اکثر نیچے سے اوپر کا نقطہ نظر اختیار کرتی ہیں - وہ جگہ اور وقت کے ہمارے روزمرہ کے تصورات سے شروع ہوتی ہیں اور اضافیت کے نئے تناظر میں ان کو تبدیل کرتی ہیں۔

ہم تھوڑا مختلف ہونے جا رہے ہیں۔ اسپیشل ریلیٹیویٹی میں ہمارے راستے کو اوپر سے نیچے کے طور پر سوچا جا سکتا ہے، ایک متحد خلائی وقت کے خیال کو سنجیدگی سے لے کر جانے سے اور یہ دیکھنا کہ اس کا کیا مطلب ہے۔ ہمیں اپنے دماغ کو تھوڑا سا کھینچنا پڑے گا، لیکن اس کا نتیجہ ہماری کائنات پر رشتہ داری کے نقطہ نظر کے بارے میں بہت گہرا تفہیم ہوگا۔

اضافیت کی ترقی کو عام طور پر البرٹ آئن سٹائن سے منسوب کیا جاتا ہے، لیکن اس نے ایک نظریاتی عمارت کے لیے کیپ اسٹون فراہم کیا جو 1860 کی دہائی میں جیمز کلرک میکسویل نے بجلی اور مقناطیسیت کو برقی مقناطیسیت کے ایک نظریہ میں یکجا کرنے کے بعد سے زیر تعمیر تھا۔ میکسویل کے نظریہ نے وضاحت کی کہ روشنی کیا ہے - برقی مقناطیسی شعبوں میں ایک دوغلی لہر - اور ایسا لگتا ہے کہ روشنی جس رفتار سے سفر کرتی ہے اسے ایک خاص اہمیت دیتی ہے۔ اس وقت سائنس دانوں کے لیے خود ہی موجود فیلڈ کا خیال مکمل طور پر بدیہی نہیں تھا، اور یہ سوچنا فطری تھا کہ روشنی کی لہر میں اصل میں "لہرتا" کیا تھا۔

مختلف طبیعیات دانوں نے اس امکان کی چھان بین کی کہ روشنی ایک میڈیم کے ذریعے پھیلتی ہے جسے انہوں نے برائٹ ایتھر کا نام دیا۔ لیکن کسی کو بھی ایسے کسی ایتھر کا ثبوت نہیں مل سکا، لہٰذا وہ تیزی سے پیچیدہ وجوہات ایجاد کرنے پر مجبور ہوئے کہ یہ مادہ ناقابلِ شناخت کیوں ہونا چاہیے۔ 1905 میں آئن سٹائن کا تعاون اس بات کی نشاندہی کرنا تھا کہ ایتھر مکمل طور پر غیر ضروری ہو چکا ہے، اور ہم اس کے بغیر فزکس کے قوانین کو بہتر طور پر سمجھ سکتے ہیں۔ ہمیں صرف یہ کرنا تھا کہ جگہ اور وقت کے بالکل نئے تصور کو قبول کرنا تھا۔ (ٹھیک ہے، یہ بہت کچھ ہے، لیکن یہ مکمل طور پر قابل ہو گیا ہے.)

آئن سٹائن کا نظریہ خاص نظریہ اضافیت یا صرف خاص اضافیت کے نام سے جانا جاتا ہے۔ اپنے فاؤنڈیشن پیپر میں، "حرکت پذیر جسموں کی برقی حرکیات پر"انہوں نے طوالت اور مدت کے بارے میں سوچنے کے نئے طریقوں کی دلیل دی۔ اس نے روشنی کی رفتار کے خصوصی کردار کی وضاحت کرتے ہوئے کہا کہ کائنات میں رفتار کی ایک مطلق حد ہے — ایک ایسی رفتار جس پر روشنی صرف اس وقت سفر کرتی ہے جب خالی جگہ سے گزرتی ہے — اور یہ کہ ہر کوئی اس رفتار کی پیمائش کرے گا، اس سے کوئی فرق نہیں پڑتا ہے کہ وہ کس طرح چل رہے تھے. اس کام کو انجام دینے کے لیے، اسے وقت اور جگہ کے بارے میں ہمارے روایتی تصورات کو تبدیل کرنا پڑا۔

لیکن وہ اس حد تک آگے نہیں بڑھا کہ اسپیس اور ٹائم کو ایک ہی متحد اسپیس ٹائم میں شامل کرنے کی وکالت کرے۔ یہ مرحلہ 20 ویں صدی کے اوائل میں یونیورسٹی کے سابق پروفیسر ہرمن منکووسکی پر چھوڑ دیا گیا تھا۔ خصوصی اضافیت کا میدان آج منکووسکی اسپیس ٹائم کے نام سے جانا جاتا ہے۔

ایک بار جب آپ کو خلائی وقت کو ایک متحد چار جہتی تسلسل کے طور پر سوچنے کا خیال آتا ہے، تو آپ اس کی شکل کے بارے میں سوالات پوچھنا شروع کر سکتے ہیں۔ کیا اسپیس ٹائم فلیٹ ہے یا منحنی، جامد ہے یا متحرک، محدود ہے یا لامحدود؟ منکووسکی اسپیس ٹائم فلیٹ، جامد اور لامحدود ہے۔

آئن سٹائن نے ایک دہائی تک یہ سمجھنے کے لیے کام کیا کہ کشش ثقل کی قوت کو اپنے نظریہ میں کیسے شامل کیا جا سکتا ہے۔ اس کی حتمی پیش رفت یہ سمجھنا تھی کہ خلائی وقت متحرک اور منحنی ہو سکتا ہے، اور اس گھماؤ کے اثرات وہی ہیں جو آپ اور میں "کشش ثقل" کے طور پر محسوس کرتے ہیں۔ اس الہام کے ثمرات وہ ہیں جسے اب ہم عمومی اضافیت کہتے ہیں۔

لہذا خصوصی اضافیت ایک مقررہ، فلیٹ اسپیس ٹائم کا نظریہ ہے، بغیر کشش ثقل کے؛ عمومی اضافیت متحرک اسپیس ٹائم کا نظریہ ہے، جس میں گھماؤ کشش ثقل کو جنم دیتا ہے۔ دونوں کو "کلاسیکی" نظریات کے طور پر شمار کیا جاتا ہے حالانکہ وہ نیوٹنین میکانکس کے کچھ اصولوں کی جگہ لے لیتے ہیں۔ طبیعیات دانوں کے نزدیک کلاسیکی کا مطلب "غیر رشتہ دار" نہیں ہے۔ اس کا مطلب ہے "غیر کوانٹم"۔ کلاسیکی طبیعیات کے تمام اصول رشتہ داری کے تناظر میں مکمل طور پر برقرار ہیں۔

ہمیں اسپیس اور ٹائم کی علیحدگی کے لیے اپنی پری ریلیٹیویٹی کے شوق کو چھوڑنے کے لیے تیار ہونا چاہیے، اور انھیں اسپیس ٹائم کے متحد میدان میں تحلیل ہونے دینا چاہیے۔ وہاں پہنچنے کا بہترین طریقہ یہ ہے کہ اس بارے میں اور بھی زیادہ احتیاط سے سوچیں کہ "وقت" سے ہمارا کیا مطلب ہے۔ اور ایسا کرنے کا بہترین طریقہ یہ ہے کہ ہم خلا کے بارے میں کس طرح سوچتے ہیں اس پر ایک بار پھر پیچھے ہٹنا ہے۔

خلا میں دو مقامات پر غور کریں، جیسے آپ کا گھر اور آپ کا پسندیدہ ریستوراں۔ ان کے درمیان فاصلہ کیا ہے؟

ٹھیک ہے، یہ منحصر ہے، آپ فوری طور پر سوچتے ہیں. اگر ہم دو پوائنٹس کے درمیان بالکل سیدھی لائن کا راستہ اختیار کرنے کا تصور کر سکتے ہیں تو "جیسا کہ کوا اڑتا ہے" فاصلہ ہے۔ لیکن یہ فاصلہ بھی ہے جو آپ حقیقی دنیا کے سفر پر طے کریں گے، جہاں شاید آپ عوامی سڑکوں اور فٹ پاتھوں، عمارتوں اور راستے میں آنے والی دیگر رکاوٹوں سے گریز کرنے تک محدود ہیں۔ آپ جو راستہ لیتے ہیں وہ ہمیشہ کوے کے اڑتے ہوئے فاصلے سے زیادہ طویل ہوتا ہے، کیونکہ ایک سیدھی لکیر دو پوائنٹس کے درمیان سب سے کم فاصلہ ہے۔

اب اسپیس ٹائم میں دو واقعات پر غور کریں۔ نظریہ اضافیت کے تکنیکی جملے میں، ایک "واقعہ" کائنات میں صرف ایک نقطہ ہے، جو جگہ اور وقت دونوں میں مقامات کے ذریعہ مخصوص ہے۔ ایک واقعہ، جسے A کہو، ہو سکتا ہے "شام 6 بجے گھر پر" ہو اور واقعہ B "شام 7 بجے ریسٹورنٹ میں" ہو، ان دو واقعات کو اپنے ذہن میں رکھیں، اور A اور B کے درمیان سفر کے بارے میں سوچیں۔ جلد B تک پہنچنے کے لیے جلدی نہیں کر سکتے۔ اگر آپ ریسٹورنٹ میں 6:45 پر پہنچتے ہیں، تو آپ کو اسپیس ٹائم میں ایونٹ تک پہنچنے کے لیے شام 7 بجے تک بیٹھ کر انتظار کرنا پڑے گا جس کا لیبل ہم نے B لگایا ہے۔

اب ہم اپنے آپ سے پوچھ سکتے ہیں، جیسا کہ ہم نے گھر اور ریستوراں کے درمیان مقامی فاصلے کے لیے کیا، ان دونوں واقعات کے درمیان کتنا وقت گزرتا ہے۔

آپ کو لگتا ہے کہ یہ ایک چال سوال ہے۔ اگر ایک واقعہ شام 6 بجے اور دوسرا شام 7 بجے ہے، تو ان دونوں کے درمیان ایک گھنٹہ ہے، ٹھیک ہے؟

اتنی تیز نہیں، آئن سٹائن کہتے ہیں۔ دنیا کے ایک قدیم، نیوٹن کے تصور میں، یقینی طور پر۔ وقت مطلق اور آفاقی ہے، اور اگر دو واقعات کے درمیان وقت ایک گھنٹہ ہے، تو بس اتنا ہی کہنا ہے۔

رشتہ داری ایک الگ کہانی بتاتی ہے۔ اب "وقت" سے کیا مراد ہے اس کے دو الگ الگ تصورات ہیں۔ وقت کا ایک تصور اسپیس ٹائم پر ایک کوآرڈینیٹ کے طور پر ہے۔ اسپیس ٹائم ایک چار جہتی تسلسل ہے، اور اگر ہم اس کے اندر مقامات کی وضاحت کرنا چاہتے ہیں، تو اس کے اندر موجود ہر نقطہ کے ساتھ "وقت" نامی نمبر منسلک کرنا آسان ہے۔ عام طور پر ہمارے ذہن میں یہی ہوتا ہے جب ہم "6 pm" اور "7 pm" کے بارے میں سوچتے ہیں، یہ اسپیس ٹائم پر ایک کوآرڈینیٹ کی قدریں ہیں، لیبل جو ہمیں واقعات کا پتہ لگانے میں مدد کرتے ہیں۔ جب ہم کہتے ہیں کہ "شام 7 بجے ریستوراں میں ملیں" تو ہر ایک کو سمجھنا چاہیے کہ ہمارا کیا مطلب ہے

لیکن، رشتہ داری کا کہنا ہے کہ، جس طرح کوا اڑتا ہے وہ فاصلہ عام طور پر اس فاصلے سے مختلف ہوتا ہے جو آپ اصل میں خلا میں دو پوائنٹس کے درمیان طے کرتے ہیں، اس وقت کا دورانیہ جس کا آپ عام طور پر تجربہ کرتے ہیں وہ یونیورسل کوآرڈینیٹ ٹائم جیسا نہیں ہوگا۔ آپ کو وقت کی ایک مقدار کا تجربہ ہوتا ہے جس کی پیمائش ایک گھڑی سے کی جا سکتی ہے جسے آپ سفر میں اپنے ساتھ رکھتے ہیں۔ راستے میں یہی مناسب وقت ہے۔ اور گھڑی کے ذریعے ناپا جانے والا دورانیہ، جیسا کہ آپ کی کار کے اوڈومیٹر کے ذریعے طے کیا گیا فاصلہ، آپ کے راستے پر منحصر ہوگا۔

یہ اس بات کا ایک پہلو ہے کہ یہ کہنے کا مطلب ہے کہ "وقت رشتہ دار ہے۔" ہم اسپیس ٹائم پر کوآرڈینیٹ کے لحاظ سے ایک مشترکہ وقت کے بارے میں اور ذاتی وقت کے بارے میں سوچ سکتے ہیں جس کا ہم اپنے راستے میں انفرادی طور پر تجربہ کرتے ہیں۔ اور وقت خلا کی طرح ہے - ان دونوں تصورات کو ایک دوسرے سے ملنے کی ضرورت نہیں ہے۔ (جیسا کہ مؤرخ پیٹر گیلیسن نے اشارہ کیا ہے، یہ کوئی اتفاقی بات نہیں ہے کہ آئن سٹائن نے سوئس پیٹنٹ آفس میں ایسے وقت میں کام کیا جب تیز رفتار ریل کا سفر یورپیوں کو یہ سوچنے پر مجبور کر رہا تھا کہ براعظم کے دوسرے شہروں میں یہ کیا وقت تھا، تاکہ عمارت کو بہتر بنایا جا سکے۔ گھڑیاں ایک اہم تکنیکی محاذ بن گئیں۔)

پھر بھی، کوئی نہ کوئی ایسا طریقہ ہونا چاہیے جس میں وقت جگہ کی طرح نہ ہو، ورنہ ہم صرف چار جہتی اسپیس کے بارے میں بات کریں گے، بجائے اس کے کہ وقت کو اس کے اپنے لیبل کے مستحق سمجھیں۔ اور ہم یہاں وقت کے تیر کے بارے میں نہیں سوچ رہے ہیں - اس لمحے کے لیے، ہم چند متحرک حصوں کے ساتھ ایک سادہ دنیا میں ہیں، جہاں اینٹروپی اور ناقابل واپسی ایسی چیزیں نہیں ہیں جن کے بارے میں ہمیں فکر کرنے کی ضرورت ہے۔

فرق یہ ہے: خلا میں، ایک سیدھی لکیر دو پوائنٹس کے درمیان کم ترین فاصلے کو بیان کرتی ہے۔ اسپیس ٹائم میں، اس کے برعکس، ایک سیدھا راستہ دو واقعات کے درمیان سب سے طویل گزرا ہوا وقت پیدا کرتا ہے۔ یہ سب سے کم فاصلے سے طویل ترین وقت تک پلٹنا ہے جو وقت کو خلا سے ممتاز کرتا ہے۔

اسپیس ٹائم میں "سیدھے راستے" سے، ہمارا مطلب ہے خلا میں ایک سیدھی لکیر اور سفر کی مستقل رفتار۔ دوسرے لفظوں میں، ایک جڑتی رفتار، جس میں کوئی سرعت نہیں ہے۔ اسپیس ٹائم میں دو واقعات کو درست کریں — دو جگہیں اسپیس میں اور متعلقہ لمحات وقت میں۔ ایک مسافر ان کے درمیان ایک سیدھی لکیر میں مسلسل رفتار سے سفر کر سکتا ہے (جو بھی اس رفتار کو صحیح وقت پر پہنچنے کے لیے اس کی ضرورت ہو)، یا وہ غیر جڑی ہوئی راہ میں آگے پیچھے ہو سکتا ہے۔ آگے پیچھے کے راستے میں ہمیشہ زیادہ مقامی فاصلہ شامل ہوگا، لیکن سیدھے ورژن کے مقابلے میں کم مناسب وقت گزرے گا۔

ایسا کیوں ہے؟ کیونکہ فزکس ایسا کہتی ہے۔ یا، اگر آپ چاہیں، کیونکہ کائنات کا یہی طریقہ ہے۔ ہوسکتا ہے کہ ہم آخرکار کسی گہری وجہ کا پتہ لگائیں کہ ایسا کیوں ہونا پڑا، لیکن ہمارے علم کی موجودہ حالت میں یہ ان بنیادی مفروضوں میں سے ایک ہے جس پر ہم فزکس بناتے ہیں، نہ کہ گہرے اصولوں سے اخذ کردہ کوئی نتیجہ۔ خلا میں سیدھی لکیریں کم سے کم فاصلہ ہیں۔ اسپیس ٹائم میں سیدھے راستے سب سے طویل ممکنہ وقت ہیں۔

یہ متضاد معلوم ہو سکتا ہے کہ زیادہ فاصلے کے راستوں میں کم مناسب وقت لگتا ہے۔ ٹھیک ہے. اگر یہ بدیہی ہوتا، تو آپ کو اس خیال کے ساتھ آنے کے لیے آئن اسٹائن بننے کی ضرورت نہیں تھی۔

سے اخذ کائنات میں سب سے بڑے خیالات سین کیرول کی طرف سے، Dutton سے اجازت کے ساتھ، Penguin Publishing Group کے ایک نقوش، Penguin Random House LLC کے ایک ڈویژن۔ کاپی رائٹ © 2022 بذریعہ شان کیرول۔