Wormholes and Time Travel

ورم ہولز اور وقت کا سفر

آئن سٹائن کے فیلڈ مساوات کے فرضی حل اور ان کے انتہائی (اگرچہ غیر ثابت شدہ) نتائج

نظریاتی منظرنامہ

general relativity کے دائرے میں، اسپیس ٹائم کی جیومیٹری ماس-انرجی کی وجہ سے مڑی ہوئی ہو سکتی ہے۔ جب کہ معیاری فلکیاتی اجسام—جیسے بلیک ہولز اور نیوٹران ستارے—مضبوط لیکن “نارمل” مڑاؤ کی عکاسی کرتے ہیں، کچھ ریاضیاتی طور پر درست حل بہت زیادہ عجیب و غریب ساختوں کی پیش گوئی کرتے ہیں: wormholes، جنہیں عام زبان میں “Einstein–Rosen bridges.” کہا جاتا ہے۔ فرضی طور پر، ایک ورم ہول اسپیس ٹائم کے دو مختلف علاقوں کو جوڑ سکتا ہے، جس سے ایک “منہ” سے دوسرے تک سفر معمول کے راستے سے کم وقت میں ممکن ہو جاتا ہے۔ انتہائی صورتوں میں، ورم ہول مختلف کائناتوں کو بھی جوڑ سکتے ہیں یا closed timelike curves کو ممکن بنا سکتے ہیں—جو time travel کے مناظر کے دروازے کھولتے ہیں۔

تاہم، نظریہ اور حقیقت کے درمیان پل بنانا مشکل ہے۔ ورم ہول حل عام طور پر انہیں مستحکم کرنے کے لیے exotic matter کی ضرورت ہوتی ہے جس کی توانائی کی کثافت منفی ہو، اور ابھی تک ان کے وجود کی کوئی براہِ راست تجرباتی یا مشاہداتی شہادت موجود نہیں ہے۔ ان چیلنجز کے باوجود، ورم ہول نظریاتی تحقیق کے لیے ایک طاقتور موضوع رہتے ہیں، جو جنرل ریلیٹیویٹی کی جیومیٹری کو کوانٹم فیلڈ اثرات کے ساتھ جوڑتے ہیں اور سببیت کے بارے میں گہری فلسفیانہ تحقیقات کو جنم دیتے ہیں۔

2. Wormhole Basics: Einstein–Rosen Bridges

2.1 Schwarzschild Wormholes (Einstein–Rosen)

1935 میں، Albert Einstein اور Nathan Rosen نے ایک تصوری “پل” پر غور کیا جو Schwarzschild بلیک ہول حل کو بڑھا کر بنایا گیا تھا۔ یہ Einstein–Rosen bridge ریاضیاتی طور پر دو الگ الگ asymptotically flat علاقوں (دو بیرونی کائناتوں) کو بلیک ہول کے اندر سے جوڑتا ہے۔ تاہم:

  • ایسا پل non-traversable ہے: یہ اس سے تیزی سے “pinches off” ہو جاتا ہے جتنا کچھ بھی گزر سکتا ہے، مؤثر طریقے سے گر کر بند ہو جاتا ہے اگر کوئی گزرنے کی کوشش کرے۔
  • یہ جیومیٹری ایک بلیک ہول–وائٹ ہول جوڑے کی طرح ہے جو زیادہ سے زیادہ پھیلے ہوئے خلاء وقت میں ہے، لیکن “white hole” حل غیر مستحکم ہے اور جسمانی طور پر حقیقت میں نہیں آیا۔

لہٰذا، سب سے آسان کلاسیکی بلیک ہول حل مستحکم، traversable wormholes فراہم نہیں کرتے [1]۔

2.2 Morris–Thorne Traversable Wormholes

دہائیوں بعد (1980 کی دہائی)، Kip Thorne اور ساتھیوں نے منظم طریقے سے “traversable” wormholes کا مطالعہ کیا—ایسے حل جو مادے کے گزرنے کے لیے کافی دیر تک کھلے رہتے ہیں۔ انہوں نے پایا کہ ایک کھلے throat کو برقرار رکھنے کے لیے عام طور پر “exotic matter” کی ضرورت ہوتی ہے جس میں منفی توانائی یا منفی دباؤ ہو، جو کلاسیکی توانائی کی شرائط (جیسے null energy condition) کی خلاف ورزی کرتا ہے۔ کوئی معروف مستحکم کلاسیکی مادے کے میدان اس شرط کو پورا نہیں کرتے، حالانکہ quantum field theory چھوٹی منفی توانائی کی کثافتیں پیدا کر سکتی ہے (مثلاً Casimir effect)۔ سوال یہ ہے کہ کیا ایسے اثرات حقیقت میں ایک بڑے wormhole throat کو کھلا رکھ سکتے ہیں [2,3]۔

2.3 ٹوپولوجیکل ساخت

ایک wormhole کو خلاء وقت کے manifold پر ایک “handle” کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے۔ نقطہ A سے B تک عام 3D جگہ میں سفر کرنے کے بجائے، ایک مہم جو wormhole کے منہ کے قریب A میں داخل ہو سکتا ہے، “throat” سے گزر کر B پر نکل سکتا ہے، ممکنہ طور پر ایک دور دراز علاقے یا مختلف کائنات میں۔ جیومیٹری بہت پیچیدہ ہے، جس کے لیے میدانوں کی درست باریکی سے ترتیب ضروری ہے۔ ایسی عجیب و غریب میدانوں کے بغیر، wormhole ایک بلیک ہول میں تبدیل ہو جاتا ہے، راستہ بند کر دیتا ہے۔

3. وقت کا سفر اور بند وقت نما منحنی خطوط

3.1 GR میں وقت کے سفر کا تصور

عمومی اضافیت میں، “بند وقت نما منحنی خطوط (CTCs)” خلاء وقت میں ایسے حلقے ہیں جو ایک ہی جگہ اور وقت پر واپس آتے ہیں—ممکنہ طور پر کسی کو اپنے ماضی کے خود سے ملنے کے قابل بناتے ہیں۔ حل جیسے Gödel’s rotating universe یا کچھ گھومتے ہوئے بلیک ہولز (Kerr metric with over-extremal spin) اصولی طور پر ایسے منحنی خطوط کی اجازت دیتے ہیں۔ اگر ایک wormhole کے منہ مخصوص طریقوں سے ایک دوسرے کے مقابلے میں حرکت کرتے ہیں، تو ایک منہ “پہنچ” سکتا ہے اس سے پہلے کہ وہ روانہ ہو (فرق وقت کی توسیع کے ذریعے)، مؤثر طریقے سے ایک time machine [4] بناتے ہوئے۔

3.2 Paradoxes and Chronology Protection

Time travel کے منظرنامے ناگزیر طور پر متضاد مسائل پیدا کرتے ہیں— grandfather paradox، یا causality کو خطرہ۔ سٹیفن ہاکنگ نے ایک “chronology protection conjecture” تجویز کی، جس میں قیاس کیا گیا کہ طبیعی قوانین (مثلاً، quantum backreaction) میکروسکوپک سطح پر CTCs کی تشکیل کو روک سکتے ہیں، causality کو محفوظ رکھتے ہوئے۔ تفصیلی حسابات اکثر یہ ظاہر کرتے ہیں کہ وقت کے سفر کے وورم ہول بنانے کی کوششیں لامتناہی vacuum polarization یا غیر مستحکمیاں پیدا کرتی ہیں جو مشین کے کام کرنے سے پہلے اس ڈھانچے کو تباہ کر دیتی ہیں۔

3.3 Experimental Prospect

کوئی معروف فلکیاتی عمل مستحکم وورم ہولز یا وقت کے سفر کے راستے پیدا نہیں کرتا۔ درکار توانائیاں یا عجیب مادہ موجودہ ٹیکنالوجی سے بہت دور ہیں۔ اگرچہ جنرل ریلیٹیویٹی مقامی حلوں میں CTCs کو سختی سے منع نہیں کرتی، کوانٹم گریویٹی اثرات یا cosmic censorship انہیں عالمی سطح پر منع کر سکتے ہیں۔ لہٰذا وقت کا سفر محض قیاسی ہے، بغیر کسی مشاہداتی تصدیق یا وسیع پیمانے پر قبول شدہ طریقہ کار کے۔

4. منفی توانائی اور عجیب مادہ

4.1 Energy Conditions in GR

کلاسیکی فیلڈ تھیوریز عام طور پر کچھ energy conditions کی پابند ہوتی ہیں (مثلاً، weak یا null energy conditions) جو ظاہر کرتی ہیں کہ stress-energy ایک مقامی آرام دہ فریم میں منفی نہیں ہو سکتی۔ Wormhole حل جو قابلِ گزر رہتے ہیں اکثر ان energy conditions کی خلاف ورزی کا تقاضا کرتے ہیں، یعنی منفی توانائی کی کثافت یا tension جیسی دباؤ۔ ایسی مادہ کی اقسام قدرتی طور پر میکروسکوپک سطح پر معلوم نہیں ہیں۔ کچھ کوانٹم اثرات (جیسے Casimir effect) چھوٹی منفی توانائیاں پیدا کرتے ہیں، لیکن میکروسکوپک وورم ہول کو کھلا رکھنے کے لیے کافی نہیں۔

4.2 Quantum Fields and Hawking’s Averages

کچھ جزوی تھیورمز (Ford–Roman constraints) منفی توانائی کی کثافتوں کی حد یا استحکام کو محدود کرنے کی کوشش کرتے ہیں۔ اگرچہ کوانٹم پیمانوں پر معمولی منفی توانائیاں ممکن نظر آتی ہیں، ایک میکروسکوپک وورم ہول جسے بڑی منفی توانائی کے علاقوں کی ضرورت ہو، پہنچ سے باہر ہو سکتا ہے۔ اضافی عجیب یا فرضی نظریات (جیسے فرضی tachyons، advanced warp drives) قیاسی اور غیر ثابت شدہ رہتے ہیں۔

5. مشاہداتی تلاشیں اور نظریاتی تحقیق

5.1 Wormhole-Like Gravitational Signatures

اگر ایک قابلِ گزر وورم ہول موجود ہوتا، تو یہ غیر معمولی lensing effects یا متحرک جیومیٹری پیدا کر سکتا تھا۔ کچھ نے قیاس کیا ہے کہ کچھ کہکشانی لینسنگ anomalies وورم ہولز ہو سکتے ہیں، لیکن کوئی تصدیق شدہ ثبوت سامنے نہیں آیا ہے۔ وورم ہول کی موجودگی کے مستحکم یا مستقل سگنلز کی تلاش انتہائی مشکل ہے بغیر کسی براہِ راست طریقہ کار کے (اور اگر یہ مستحکم نہ نکلا تو تلاش کرنے والوں کے لیے ممکنہ طور پر مہلک بھی ہو سکتا ہے)۔

5.2 مصنوعی تخلیق؟

فرضی طور پر، ایک انتہائی ترقی یافتہ تہذیب غیر معمولی مادہ استعمال کرتے ہوئے کوانٹم ورم ہول کو انجینئر یا “پھیلانے” کی کوشش کر سکتی ہے۔ لیکن موجودہ طبیعی سمجھ بوجھ کے مطابق بہت زیادہ توانائی یا کوئی نیا طبیعیاتی مظہر درکار ہوگا—جو قریبی مستقبل کی تکنیکی صلاحیتوں سے باہر ہے۔ یہاں تک کہ کائناتی تاریں یا ٹوپولوجیکل نقائص سے ڈومین والز بھی ورم ہول کو مستحکم رکھنے کے لیے کافی نہیں ہو سکتے۔

5.3 جاری نظریاتی کوششیں

اسٹرنگ تھیوری اور اعلیٰ جہتی ماڈلز کبھی کبھار ورم ہول نما حل یا برین-ورلڈ ورم ہولز پیدا کرتے ہیں۔ AdS/CFT مطابقت بعض سیٹ اپس میں بلیک ہول کے اندرونی حصوں اور ورم ہول نما خلاء-وقت پر ہولوگرافک نقطہ نظر کو حل کرتی ہے۔ کوانٹم گریویٹی میں تحقیقات یہ دیکھنے کی کوشش کرتی ہیں کہ آیا انٹینگلمنٹ یا خلاء-وقت کی کنیکٹیویٹی ورم ہولز کی صورت اختیار کر سکتی ہے (Maldacena اور Susskind کی تجویز کردہ “ER = EPR” مفروضہ)۔ یہ تصوری ترقیات ہیں، تجرباتی طور پر آزمایا نہیں گیا [5]۔

6. ورم ہولز پاپ کلچر میں اور عوامی تصور پر اثر

6.1 سائنس فکشن

ورم ہولز اکثر سائنس فکشن میں “سٹارگیٹس” یا “جمپ پوائنٹس” کے طور پر ظاہر ہوتے ہیں، جو وسیع کہکشانی یا بین الکہکشانی فاصلے تقریباً فوری طور پر طے کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔ فلمیں جیسے “Interstellar” نے ورم ہول کو ایک کروی “گیٹ وے” کے طور پر دکھایا، جو Morris–Thorne کے حقیقی حل کی طرف اشارہ کرتا ہے تاکہ سینمایی اثر پیدا کیا جا سکے۔ بصری طور پر متاثر کن ہونے کے باوجود، حقیقی طبیعیات ایسی مستحکم عبور کے لیے ابھی قائم نہیں ہے۔

6.2 عوامی دلچسپی اور تعلیم

ٹائم ٹریول کی کہانیاں عوام کو ممکنہ تضادات (جیسے “دادا کا تضاد”، “بوٹ اسٹرپ تضاد”) کے ساتھ محظوظ کرتی ہیں۔ اگرچہ یہ قیاسی ہیں، یہ اضافیت اور کوانٹم فزکس میں گہری دلچسپی کو بڑھاتی ہیں۔ سائنسدان اکثر عوامی تجسس کو کشش ثقل کی جیومیٹری کے پیچھے حقیقی سائنس، بڑے پیمانے پر منفی توانائی کے ڈھانچوں کو روکنے والی سخت پابندیوں، اور اس اصول پر بات کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں کہ فطرت ممکنہ طور پر معیاری کلاسیکی/کوانٹم فریم ورک میں آسان شارٹ کٹس یا وقتی حلقے منع کرتی ہے۔

7. نتیجہ

ورم ہولز اور ٹائم ٹریول آئنسٹائن کے میدان کے مساوات کے کچھ سب سے انتہائی (اور فی الحال غیر ثابت شدہ) نتائج کی نمائندگی کرتے ہیں۔ اگرچہ عمومی اضافیت میں کچھ حل واقعی مختلف خلاء-وقت کے علاقوں کو جوڑنے والے “پل” کی اجازت دیتے ہیں، تمام حقیقی تجاویز کے لیے غیر معمولی مادہ یا منفی توانائی کی کثافتیں درکار ہوتی ہیں تاکہ وہ قابل عبور رہیں۔ کوئی مشاہداتی ثبوت حقیقی، مستحکم ورم ہولز کی تصدیق نہیں کرتا، اور انہیں ٹائم ٹریول کے لیے قابو پانے کی کوششیں متضاد حالات اور ممکنہ کائناتی سنسرشپ سے دوچار ہوتی ہیں۔

تاہم، یہ خیالات نظریاتی تحقیق کے لیے ایک بھرپور ذریعہ ہیں، جو ثقلی جیومیٹری، کوانٹم فیلڈ اثرات، اور ترقی یافتہ تہذیبوں یا کوانٹم ثقلی میں مستقبل کی پیش رفت کے بارے میں قیاس آرائی کو ملاتے ہیں۔ کائناتی فاصلوں کو ایک لمحے میں عبور کرنے یا وقت میں پیچھے سفر کرنے کا امکان—چاہے کتنا ہی دور کیوں نہ ہو—جنرل ریلیٹیویٹی کے حل کی قابلِ ذکر تصوری حد کو ظاہر کرتا ہے، جو سائنسی تخیل کی حدود کو بڑھاتا ہے۔ آخرکار، جب تک تجرباتی یا مشاہداتی پیش رفت نہیں ہوتی، ورم ہولز نظریاتی طبیعیات میں ایک دلچسپ لیکن غیر تصدیق شدہ میدان ہی رہتے ہیں۔

حوالہ جات اور مزید مطالعہ

  1. Einstein, A., & Rosen, N. (1935). “The particle problem in the general theory of relativity.” Physical Review, 48, 73–77.
  2. Morris, M. S., & Thorne, K. S. (1988). “Wormholes in spacetime and their use for interstellar travel: A tool for teaching general relativity.” American Journal of Physics, 56, 395–412.
  3. Visser, M. (1995). Lorentzian Wormholes: From Einstein to Hawking. AIP Press.
  4. Thorne, K. S. (1994). Black Holes and Time Warps: Einstein's Outrageous Legacy. W. W. Norton.
  5. Maldacena, J., & Susskind, L. (2013). “Cool horizons for entangled black holes.” Fortschritte der Physik, 61, 781–811.

 

← پچھلا مضمون                    اگلا مضمون →

 

 

اوپر واپس جائیں

بلاگ پر واپس