Fuzzball (string theory)
فز بال تھیوری، جو سپر سٹرنگ تھیوری سے ماخوذ ہے، کو اس کے حامیوں نے بلیک ہولز کی وضاحت کے طور پر آگے بڑھایا ہے جو کوانٹم میکانکس اور البرٹ آئن سٹائن کے عمومی نظریہ اضافیت کو ہم آہنگ کرتا ہے، جو طویل عرصے سے مطابقت نہیں رکھتے ہیں۔ فز بال کا نظریہ بلیک ہول کے مرکز میں انفرادیت کے ساتھ یہ مؤقف اختیار کرتا ہے کہ بلیک ہول کے واقعہ کے افق کے اندر کا پورا خطہ دراصل ایک توسیعی شے ہے: تاروں کی ایک گیند، جو مادے اور روشنی کے حتمی تعمیراتی بلاکس کے طور پر ترقی یافتہ ہے۔ سٹرنگ تھیوری کے تحت، سٹرنگز توانائی کے بنڈل ہوتے ہیں جو خلا کے تین جسمانی جہتوں کے ساتھ ساتھ کمپیکٹ سمتوں میں پیچیدہ طریقوں سے کمپن کرتے ہیں-اضافی جہتیں کوانٹم جھاگ میں آپس میں جڑی ہوتی ہیں (شکل دیکھیں۔ 2، نیچے)۔ فز بال تھیوری دو ناقابل تلافی مسائل کو حل کرتی ہے جو کلاسیکی بلیک ہول تھیوری جدید طبیعیات کے لیے پیش کرتی ہے: یہ بلیک ہول کے مرکز میں کشش ثقل کی انفرادیت کے ساتھ تقسیم کرتا ہے، جس کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ وہ ایک واقعہ کے افق سے گھرا ہوا ہے، جس کا اندرونی حصہ باقی کائنات کی جگہ اور وقت-خلائی وقت سے الگ ہے (دیکھیں روایتی بلیک ہول تھیوری کا خیال ہے کہ انفرادیت ایک صفر جہتی، صفر حجم کا نقطہ ہے جس میں بلیک ہول کی تمام کمیت لامحدود کثافت پر موجود ہوتی ہے۔ جدید طبیعیات اس طرح کی انتہا کے تحت ٹوٹ جاتی ہے کیونکہ کشش ثقل اتنی شدید ہوتی ہے کہ خلائی وقت خود ہی تباہ کن طور پر ٹوٹ جاتا ہے۔ یہ بلیک ہول انفارمیشن پیراڈوکس کو حل کرتا ہے جس میں روایتی بلیک ہول تھیوری کا خیال ہے کہ کلاسیکی بلیک ہول میں گرنے والی روشنی اور مادے کو بیان کرنے والی کوانٹم معلومات کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ وہ یا تو یکسانیت پر بجھ جاتی ہے، یا کسی طرح یکسانیت کے اندر محفوظ رہتی ہے لیکن کوانٹم معلومات ایونٹ کے افق سے آگے پہنچنے کے لیے بلیک ہول کے اندر لامحدود کشش ثقل کی شدت کے خلاف اوپر نہیں چڑھ سکتی ہے لہذا یہ باقاعدہ اسپیس ٹائم پر نظر آتی ہے۔ کوئی بھی صورتحال کوانٹم میکانکس کے بنیادی قانون کی خلاف ورزی کرتی ہے جس میں کوانٹم معلومات کو محفوظ رکھنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ اوہائیو اسٹیٹ یونیورسٹی کے سٹرنگ تھیوری اور کمپوزیشن سمیر ڈی ماتھر نے 2001 اور 2012 کے درمیان چھ سائنسی مقالے شائع کیے (پہلے دو مقالے کے لیے پوسٹ ڈاکٹریٹ کے محقق اولیگ لونن کے ساتھ) یہ تجویز کرتے ہوئے کہ بلیک ہولز دائرے کی طرح توسیعی اشیاء ہیں جن کا ایک قطعی حجم ہے اور وہ تاروں پر مشتمل ہیں۔ یہ بلیک ہولز کے کلاسیکی نقطہ نظر سے مختلف ہے جس میں ان کے مراکز پر یکسانیت ہوتی ہے (دیکھیں، جو کہ ایک صفر جہتی، صفر حجم نقطہ سمجھا جاتا ہے جس میں بلیک ہول کی پوری کمیت لامحدود کثافت پر مرکوز ہوتی ہے، کئی کلومیٹر دور ایک واقعہ افق سے گھرا ہوا ہے جس کے نیچے روشنی نہیں نکل سکتی۔ سٹرنگ تھیوری کے تمام متغیرات کا خیال ہے کہ ذیلی جوہری ذرات کے بنیادی اجزاء، بشمول فورس کیریئرز (جیسے. بوسون، فوٹون، اور گلوون)، دراصل توانائی کے تار ہیں جو مختلف طریقوں اور/یا تعدد میں کمپن کرکے اپنی شناخت اور متعلقہ کمیت پر قبضہ کرتے ہیں۔ فز بال تھیوری کی جڑیں سپر سٹرنگ تھیوری کی ایک خاص تغیر میں ہیں جسے ٹائپ IIB کہا جاتا ہے، جس کا خیال ہے کہ خلائی وقت کے طول و عرض موجود ہیں جن میں چھ اضافی مقامی جہتوں میں سے پانچ "کمپیکٹ" ہوتے ہیں (دیکھیں کہ بلیک ہول کو یکسانیت کے طور پر دیکھنے کے برعکس، ایک چھوٹے فز بال کو ایک اضافی گھنے نیوٹران ستارے کے طور پر سوچا جا سکتا ہے جس میں نیوٹران ایک مرحلے کی منتقلی سے گزر چکے ہیں اور سڑ چکے ہیں، ان پر مشتمل کوارک (سٹرنگ تھیوری میں تار) کو آزاد کرتے ہیں۔ اس کے مطابق، فز بالز کو انحطاط پذیر مادے کا آخری مرحلہ سمجھا جاتا ہے۔ ماتھر نے حساب لگایا کہ فز بال کی جسمانی سطح کی ریڈیائی کلاسیکی بلیک ہولز کے ایونٹ ہورائزن کے برابر ہے۔ اس طرح، ہر جگہ 6.8 سولر ماس () اسٹیلر-ماس-کلاس بلیک ہول-یا فز بال کا شوارزچلڈ ریڈیئس 20 کلومیٹر ہے جب اسپن کے اثرات کو خارج کر دیا جاتا ہے۔ انہوں نے یہ بھی طے کیا کہ فز بال کا ایونٹ افق، انتہائی چھوٹے پیمانے پر (ممکنہ طور پر چند پلانک لمبائی کی ترتیب پر)، بہت زیادہ دھند کی طرح ہوگا: مبہم، اس لیے اس کا نام "فز بال" ہے۔ کلاسیکی ماڈل بلیک ہولز کے ساتھ، یکسانیت کی طرف جاتے ہوئے واقعہ کے افق سے گزرنے والی اشیاء کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ وہ مڑے ہوئے خلائی وقت کے دائرے میں داخل ہوتی ہیں جہاں فرار کی رفتار روشنی کی رفتار سے تجاوز کرتی ہے-ایک ایسا دائرہ جو تمام ساخت سے مبرا ہے۔ مزید برآں، خاص طور پر انفرادیت پر-ایک کلاسک بلیک ہول کا مرکز-خلائی وقت خود تباہ کن طور پر ٹوٹ جاتا ہے کیونکہ لامحدود کثافت لامحدود فرار کی رفتار کا مطالبہ کرتی ہے۔ اس طرح کے حالات معروف طبیعیات کے ساتھ پریشانی کا باعث ہیں۔ تاہم، فز بال تھیوری کے تحت، خیال کیا جاتا ہے کہ مادے اور فوٹون پر مشتمل تار فز بال کی سطح پر گرتے ہیں اور جذب ہوتے ہیں، جو ایونٹ کے افق پر واقع ہے-وہ دہلیز جس پر فرار کی رفتار نے روشنی کی رفتار حاصل کی ہے۔ فز بال ایک بلیک ہول ہے۔ اسپیس ٹائم، فوٹون، اور دیگر تمام جو فز بال کی سطح کے شاندار طور پر قریب نہیں ہیں، ان کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ وہ بالکل اسی انداز میں متاثر ہوتے ہیں جیسے بلیک ہولز کے کلاسیکی ماڈل کے ساتھ ہوتا ہے جس کے مرکز میں انفرادیت ہوتی ہے۔ دونوں نظریات صرف کوانٹم کی سطح پر مختلف ہوتے ہیں۔ یعنی، کلاسیکی بلیک ہولز اور فز بال صرف ان کی اندرونی ساخت میں مختلف ہوتے ہیں اور ساتھ ہی یہ کہ وہ ان مجازی ذرات کو کس طرح متاثر کرتے ہیں جو ان کے واقعہ کے افق کے قریب بنتے ہیں (نیچے دیکھیں)۔ فز بال تھیوری کو اس کے حامیوں کی طرف سے بلیک ہولز کی حقیقی کوانٹم وضاحت سمجھا جاتا ہے۔ کثافت فز بال کم گھنے ہو جاتے ہیں کیونکہ جزوی تناؤ کی وجہ سے ان کی کمیت میں اضافہ ہوتا ہے۔ جب مادہ یا توانائی (تار) کسی فز بال پر گرتی ہے، تو زیادہ تار صرف فز بال میں شامل نہیں ہوتے ہیں۔ تار ایک ساتھ فیوز ہوتے ہیں، اور ایسا کرتے ہوئے، انفالنگ تاروں کی تمام کوانٹم معلومات بڑے، زیادہ پیچیدہ تاروں کا حصہ بن جاتی ہیں۔ فریکشنل تناؤ کی وجہ سے، تار کا تناؤ تیزی سے کم ہوتا جاتا ہے کیونکہ وہ کمپن کے زیادہ طریقوں کے ساتھ زیادہ پیچیدہ ہو جاتے ہیں، اور کافی لمبائی تک آرام کرتے ہیں۔ ماتھر اور لونن کے سٹرنگ تھیوری فارمولے فز بال کی سطح کی ریڈی پیدا کرتے ہیں جو بالکل شوارزچلڈ ریڈی کے برابر ہے، جس کا حساب کارل شوارزچلڈ نے 87 سال پہلے ایک بالکل مختلف ریاضیاتی تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے لگایا تھا۔ چونکہ فز بال کا حجم شوارزچلڈ رداس کا ایک فعل ہے (غیر گھومنے والے بلیک ہول کے لیے 2953 میٹر فی)، فز بال کی متغیر کثافت ہوتی ہے جو ان کی کمیت کے الٹا مربع کے طور پر کم ہوتی ہے (دوگنا کمیت قطر سے دوگنا ہوتا ہے، جو حجم سے آٹھ گنا زیادہ ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں ایک چوتھائی کثافت ہوتی ہے)۔ ایک عام فز بال کی اوسط کثافت ہوگی۔ یہ ایک اوسط، یا اوسط، بلک ڈینسٹی ہے ؛ جیسا کہ نیوٹرون ستاروں، سورج، اور اس کے سیاروں کے ساتھ، ایک فز بال کی کثافت اس سطح سے مختلف ہوتی ہے جہاں یہ کم گھنے ہوتے ہیں، اس کے مرکز تک جہاں یہ سب سے زیادہ گھنے ہوتے ہیں۔ پانی کے ایک قطرے کے سائز کے اس طرح کے غیر گھومنے والے فز بال کا تھوڑا سا، اوسطا، بیس ملین میٹرک ٹن کا ماس ہوگا، جو کہ گرینائٹ کی گیند کے قطر 243 میٹر کے برابر ہے (شکل 3)۔ اگرچہ اس طرح کی کثافت تقریبا ناقابل تصور حد تک انتہائی ہیں، لیکن ریاضی کے لحاظ سے یہ لامحدود کثافت سے لامحدود دور ہیں۔ اگرچہ عام تارکیی بڑے پیمانے پر فز بال کی کثافت کافی زیادہ ہے-تقریبا نیوٹرون ستاروں کی طرح-ان کی کثافت پلانک کثافت () سے کم شدت کی بہت سی ترتیبات ہیں، جو کائنات کی کمیت کے برابر ہے جو ایک واحد جوہری مرکزے کے حجم میں بھری ہوئی ہے۔ جیسا کہ شکل میں دکھایا گیا ہے۔ 4 نیچے، نیوٹرون ستارے (گلابی پٹی) صرف کمیت کی ایک تنگ حد میں موجود ہیں، جو نظریاتی کم از کم سے شروع ہوتے ہیں جسے چندر شیکھر کی حد کے نام سے جانا جاتا ہے اور اس تک پھیلا ہوا ہے، جو کہ نظریاتی زیادہ سے زیادہ قیمت ہے جس پر نیوٹرون ستاروں کو بلیک ہولز یا فز بالز میں گرنا پڑتا ہے۔ اگر، مثال کے طور پر، عین مطابق منتقلی کا نقطہ ایک دن (ڈبل اینڈڈ ریڈ تیر) ثابت ہوتا ہے، تو اس حد تک پہنچنے والا نیوٹران اسٹار نیوٹران انحطاط کے دباؤ سے زیادہ مادہ جمع کر چکا ہوگا اور دیگر مظاہر مزاحمت کر سکتے ہیں اور اچانک جھرنوں کے گرنے کا تجربہ کریں گے۔ فز بال تھیوری کے مطابق ایسا کرنے میں، اس کے نیوٹرون (اور شاید پروٹانوں کا ٹکراؤ) اس میں تحلیل ہو جاتے ہیں جسے انحطاط پذیر مادے کا آخری مرحلہ سمجھا جا سکتا ہے: تاروں کی ایک گیند، جس کی فز بال تھیوری پیش گوئی کرتی ہے وہ نہ صرف بلیک ہولز کی حقیقی کوانٹم وضاحت ہے، بلکہ کوارک مادے پر مشتمل نظریاتی کوارک ستارے ہیں۔ اگرچہ بلیک ہولز (اور فز بالز) مختلف طریقوں سے پیدا ہوتے ہیں، جن میں سے بہت سے بڑے پیمانے پر شیڈنگ کے انتہائی پرتشدد واقعات ہوتے ہیں جیسے کہ سپرنووا، ایک بڑھتے ہوئے نیوٹرون ستارے کا خاتمہ، جو پہلے ہی ایک سپرنووا بقیہ ہے، خاموشی سے ایک فز بال پیدا کر سکتا ہے جس کی کمیت ایک جیسی ہے لیکن جس کا رداس صرف 7.32 کلومیٹر ہے (تقریبا 13.5 کلومیٹر سے کم ہوا ہے) اور اس کی کثافت چھ گنا بڑھ گئی ہے، تقریبا. جیسا کہ شکل میں بھی دیکھا جا سکتا ہے۔ 4، کیونکہ فز بالز کی اوسط کثافت (اور کلاسیکی بلیک ہولز کی موثر کثافت) کمیت کے الٹا مربع کے طور پر کم ہوتی جاتی ہے، فز بالز اصل میں نیوٹران ستاروں سے کم گھنے ہوتے ہیں جو کم سے کم ممکنہ کثافت رکھتے ہیں۔ بڑے پیمانے پر کثافت الٹا مربع اصول کی وجہ سے، ضروری نہیں ہے کہ تمام فز بال میں ناقابل تصور کثافت ہو۔ زبردست بلیک ہولز، جو عملی طور پر تمام کہکشاؤں کے مرکز میں پائے جاتے ہیں، ان کی کثافت معمولی ہو سکتی ہے۔ مثال کے طور پر، ہماری آکاشگنگا کے مرکز میں موجود بلیک ہول سگٹیریئس اے * 4.4 ملین ہے۔ فز بال تھیوری پیش گوئی کرتی ہے کہ ایک غیر گھومنے والا بڑے پیمانے پر بلیک ہول جس کی کمیت ساگیٹیریئس اے * کے برابر ہے اس کی اوسط کثافت سونے سے "صرف" 51 گنا زیادہ ہے۔ مزید برآں، 3.9 بلین (ایک بڑے بڑے بڑے بلیک ہول) پر، ایک غیر گھومنے والے فز بال کا رداس 77 فلکیاتی اکائیوں کا ہوگا-جو کہ نظام شمسی کے ہیلیوسفیر کے اختتامی جھٹکے کے برابر ہے-اور اوسط کثافت سطح سمندر پر زمین کے ماحول (1.2 کلوگرام/ایم 3) کے برابر ہے۔ کسی فز بال کی کمیت، نتیجے میں ہونے والی اوسط کثافت، یا یہاں تک کہ اس کے گھومنے سے قطع نظر (جو شوارزشائلڈ کے رداس کو متاثر کرتا ہے ؛ ارگوسفیئر اور گھومنے والے بلیک ہول کو بھی دیکھیں)، اس کی جسمانی سطح بالکل ایونٹ کے افق پر واقع ہے، جو وہ دہلیز ہے جس پر فرار کی رفتار روشنی کی رفتار کے برابر ہوتی ہے: 299,792,458 میٹر فی سیکنڈ۔ فرار کی رفتار، جیسا کہ اس کے نام سے پتہ چلتا ہے، وہ رفتار ہے جو ایک چھوٹے جسم کو بہت زیادہ بڑے جسم سے بچنے کے لیے حاصل کرنی پڑتی ہے۔ 11,186 میٹر/سیکنڈ پر، زمین کی فرار کی رفتار واقعات کے افق کے ایک فیصد کا صرف 3.7 ہزار واں حصہ ہے۔ اس طرح، واقعات کے افق-وہ یا تو آس پاس کی انفرادیت یا فز بال کی سطح-اس مقام پر واقع ہیں جہاں خلائی وقت ہے، جیسا کہ شکل میں دکھایا گیا ہے۔ دائیں طرف 5، کشش ثقل کی طرف سے عمومی اضافیت کے مطابق روشنی کی رفتار کی طرف مڑا ہوا ہے۔ کشش ثقل کی ایکسلریشن نوٹ کریں کہ فرار کی رفتار، جس کی پیمائش m/s کی اکائی ہے، کشش ثقل کی طاقت سے الگ ہے، جو ایک مختلف خاصیت ہے جسے ایکسلریشن کہا جاتا ہے اور اس کی پیمائش کی اکائی m/s2 ہے۔ اگرچہ کسی واقعہ کے افق پر فرار کی رفتار ایک محدود قدر (روشنی کی رفتار) ہے، لیکن واقعہ کے افق پر کشش ثقل کی طاقت (اور تھیوریائزڈ فز بالز کی سطح) لامحدود ہے، جو لامحدود وزن کے ساتھ کسی بھی کمیت کے حامل ذرات کو جذب کرتی ہے۔ اس طرح، ایک خیالی غیر کچلنے والا راکٹ جس کا کمیت کا مرکز واقعہ کے افق پر واقع ہے، کو محض گھومنے کے لیے لامحدود زور کی ضرورت ہوگی۔ یہ عمومی اضافیت کا "ایکسلریٹنگ فریم آف ریفرنس" ہے جو خصوصی اضافیت کی اس ضرورت کا ہم منصب ہے کہ لامحدود توانائی کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ کمیت رکھنے والی شے کو-یہاں تک کہ ایک ذیلی جوہری ذرہ کو-روشنی کی رفتار تک درست طریقے سے تیز کیا جا سکے۔ واقعہ کے افق پر لامحدود کشش ثقل کی ایکسلریشن (لامحدود کشش ثقل کی طاقت) کی یہ خاصیت مزید جانچ پڑتال کے لائق ہے کیونکہ کم از کم حال ہی میں 2023 تک، آن لائن مقبول کلچر سائٹس جیسے فزکس ڈسکشن بورڈ، سائنس کی ویب سائٹس، اور یہاں تک کہ یوٹیوب پر یونیورسٹی فزکس کا پروفیسر بلیک بورڈ پر حساب کتاب لکھ رہا تھا کہ یہ غلط فہمی پیدا کر رہا تھا کہ اشیاء کا واقعہ کے افق پر غیر لامحدود وزن ہوتا ہے۔ اس غلط فہمی میں سے کچھ کی بنیادی وجہ آئن سٹائن کے نظریہ اضافیت کے اثرات اور انتہائی کشش ثقل خلائی وقت کو کس طرح متاثر کرتی ہے اس کی مناسب تعریف کے بجائے عالمگیر کشش ثقل (اوپری مساوات، نیچے) کے قانون کے لیے آئزک نیوٹن کے سال پرانے فارمولے کا غلط استعمال تھا۔ ایسی غلطی ایک منطقی غیر ترتیب سے پیدا ہوتی ہے کہ جب کہ عمومی اضافیت ایک بلیک ہول کے ارد گرد ایک واقعہ افق کے وجود کی وضاحت کرتی ہے، وہ واقعہ افق کسی نہ کسی طرح باقاعدہ غیر مسخ شدہ خلائی وقت کا حصہ رہتا ہے جہاں نیوٹن کا عالمگیر کشش ثقل کا قانون لاگو ہوتا ہے۔ ایسا نہیں ہوتا ہے۔ عمومی اضافیت (نچلی مساوات، نیچے) کے مطابق، واقعات کے افق موجود ہیں کیونکہ ان کی فرار کی رفتار روشنی کی رفتار کے برابر ہے اور کشش ثقل کی ایکسلریشن لامحدود ہے، جو انہیں خلائی وقت سے مکمل طور پر کاٹ دیتی ہے۔ مزید حسابات کی کوئی ضمانت نہیں ہے۔ نیوٹن کا عالمگیر کشش ثقل کا قانون: شوارز چائلڈ رداس: نیوٹن کا عالمگیر کشش ثقل کا قانون تیزی سے غلط نتائج دیتا ہے کیونکہ خلا اور وقت (خلائی وقت) دونوں بڑے کمیتوں سے تیزی سے مسخ ہو رہے ہیں۔ یہاں تک کہ زمین کے ارد گرد ہلکے کشش ثقل سے منحرف خلائی وقت میں بھی، جی پی ایس مصنوعی سیاروں پر عمومی اضافیت کا کشش ثقل کا اثر ان کے جہاز پر موجود جوہری گھڑیوں کو 45,685 نینو سیکنڈ فی دن (0.01669 سیکنڈ فی سال) تیزی سے چلاتا ہے جب وہ مدار میں ہوتے ہیں بمقابلہ ان کے زمین پر مرکوز حوالہ مقام، 26,562 کلومیٹر نیچے۔ جی پی ایس ٹائمنگ سگنلز کو مدار میں رہتے ہوئے زمین کے سست مرکز کی شرح سے چلانے کے لیے، سیٹلائٹس کے ریفرنس آسکیلیٹرز کو لانچ سے پہلے ایک "فیکٹری آفسیٹ" موصول ہوتا ہے، جو مداری رفتار کی وجہ سے خصوصی اضافیت کے چھوٹے مخالف اثر کی تلافی بھی کرتا ہے۔ دوسری انتہا پر، سب سے بڑے معروف سپر ماسیو بلیک ہول، فینکس اے * (سب سے بڑے بلیک ہولز کی فہرست دیکھیں) کے واقعہ افق پر کشش ثقل کا حساب لگانے کے لیے نیوٹن کے فارمولے کا غلط استعمال، جس کا تخمینہ لگایا گیا ہے، زمین کی کشش ثقل سے صرف 15 گنا زیادہ کی ایک بے حد غلط (اور یہاں تک کہ زندہ رہنے کے قابل) کشش ثقل کی رفتار پیدا کرتا ہے۔ بلیک ہول کے سائز سے قطع نظر، بلیک ہول کے کشش ثقل کے اثر سے باہر ایک مبصر کے نقطہ نظر سے، واقعہ کے افق اور فز بال کی سطح پر فرار کی رفتار روشنی کی رفتار کے برابر ہوتی ہے، کشش ثقل کی طاقت لامحدود ہوتی ہے، اور وقت کا بہاؤ رک گیا ہے۔ کشش ثقل کی لہریں واقعہ کے افق پر لامحدود کشش ثقل کی ایکسلریشن کا مذکورہ بالا رجحان گریڈینٹس سے الگ ہے جسے کشش ثقل کی لہریں کہا جاتا ہے۔ تارکیی بڑے پیمانے پر بلیک ہولز، انٹرمیڈیٹ بڑے پیمانے پر بلیک ہولز، اور چھوٹے سپر ماس بلیک ہولز کی شدید کشش ثقل کی لہریں سپیگیٹیفیکیشن کے نام سے جانی جانے والی اشیاء پر پھیلاؤ کا اثر ڈالتی ہیں، جن کی مہلک مقدار تارکیی بڑے پیمانے پر فز بالز کی سطح سے سینکڑوں کلومیٹر اوپر ہو سکتی ہے (یا ایونٹ کے افق کے اوپر جو یکسانیت کے ارد گرد ہے)۔ مثال کے طور پر، ایک 10 تارکیی طبقے کے فز بال کی سطح پر کشش ثقل کی لہر 100 بلین ارتھ گریویٹی فی میٹر ہوتی ہے، جو ایک خلاباز کو اس کی سطح پر پہنچنے سے پہلے اچھی طرح سے پیسٹ کی ندی میں پھیلا دے گی۔ یہاں تک کہ ایک نسبتا چھوٹا 400,000 سپر ماسیو فز بال، جس کی سطح پر کشش ثقل 64 زمین کی کشش ثقل فی میٹر ہے، زمین پر ایک میٹرک ٹن کے وزن سے زیادہ ریڑھ کی ہڈی کی تناؤ کی قوتوں کی وجہ سے اس کی سطح پر پہنچنے سے پہلے ایک بے سہارا خلاباز کے جسم کو فٹ پہلے گر کر الگ کر دے گا۔ کلاسیکی بلیک ہولز طبیعیات کے لیے ایک مسئلہ پیدا کرتے ہیں جسے بلیک ہول انفارمیشن پیراڈوکس کہا جاتا ہے ؛ فز بال تھیوری کے تحت ایسا کوئی پیراڈوکس نہیں ہے۔ اس تضاد کو سب سے پہلے 1972 میں جیکب بیکنسٹین نے اٹھایا تھا اور بعد میں اسٹیفن ہاکنگ نے اسے مقبول بنایا۔ انفارمیشن پیراڈوکس کوانٹم میکانکس کی اس ضرورت سے پیدا ہوا ہے کہ کوانٹم کی معلومات کو محفوظ رکھنا ضروری ہے، جو عمومی اضافیت کی اس ضرورت سے متصادم ہے کہ اگر بلیک ہولز کے مراکز میں انفرادیت ہے تو کوانٹم کی معلومات کو خلائی وقت سے بجھانا ضروری ہے۔ اس تضاد کو دو بہت ہی مختلف نظریات کے درمیان تضاد کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے: عمومی اضافیت، جو کائنات میں کشش ثقل پر مبنی سب سے بڑے مظاہر کو بیان کرتی ہے، اور کوانٹم میکانکس، جو سب سے چھوٹے مظاہر کو بیان کرتی ہے۔ فز بال تھیوری اس تناؤ کو حل کرنے کا ارادہ رکھتی ہے کیونکہ ٹائپ IIB سپر سٹرنگ تھیوری جس پر یہ مبنی ہے کشش ثقل کی ایک کوانٹم تفصیل ہے جسے سپر گریویٹی کہا جاتا ہے۔ ایک بلیک ہول جو بنیادی طور پر قریبی ساتھی ستارے کے تارکیی ماحول (پروٹون، نیوٹرون اور الیکٹران) کو کھلاتا ہے، اگر وہ کوانٹم میکانکس کے معروف قوانین کی پابندی کرتا ہے، تو اس میں ایک کوانٹم ساخت ہونی چاہیے جو دوسرے بلیک ہول سے مختلف ہے جو صرف پڑوسی ستاروں کی روشنی (فوٹون) اور کائناتی مائکروویو پس منظر پر کھلاتی ہے۔ یہ کلاسیکی اور کوانٹم طبیعیات دونوں کے ایک بنیادی اصول کی پیروی کرتا ہے کہ، اصولی طور پر، کسی نظام کی حالت کو کسی بھی وقت اس کی حالت کا تعین کرنا چاہیے۔ پھر بھی، کلاسیکی بلیک ہولز کے لیے عمومی اضافیت کے مضمرات ناگزیر ہیں: اس حقیقت کے علاوہ کہ دو بلیک ہولز انفالنگ مادے اور روشنی کی وجہ سے تیزی سے بڑے پیمانے پر بن جائیں گے، ان کی کوانٹم کمپوزیشن میں کوئی فرق موجود نہیں ہوگا کیونکہ اگر سنگلٹیز کا حجم صفر ہو تو بلیک ہولز میں کوئی کوانٹم کمپوزیشن نہیں ہوتی۔ مزید برآں، اگر کوانٹم کی معلومات کو یکسانیت پر بھی ختم نہیں کیا گیا تھا، تو یہ لامحدود کشش ثقل کی شدت کے خلاف چڑھنے اور واقعہ کے افق تک اور اس سے آگے تک پہنچنے سے قاصر ہوگا جہاں وہ خود کو عام خلائی وقت میں ظاہر کر سکتا ہے۔ اسے نو ہیئر تھیوریم کہا جاتا ہے، جس میں کہا گیا ہے کہ عمومی اضافیت کے لیے ضروری ہے کہ اپنے مراکز پر انفرادیت کے ساتھ کلاسیکی بلیک ہولز بیرونی دنیا کو اس بارے میں کچھ ظاہر نہ کر سکیں کہ ان میں کیا گیا تھا۔ ہاکنگ تابکاری (غیر معلوم تابکاری جس میں فوٹون اور ممکنہ طور پر دیگر کوانٹا شامل ہیں جن کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ وہ بلیک ہولز کی قربت سے خارج ہوتے ہیں) کلاسیکی بلیک ہولز کے لیے بغیر بالوں کے نظریہ کو یکسانیت کے ساتھ حل نہیں کرے گی۔ یہ صرف بلیک ہول ماس، کونیی رفتار اور برقی چارج کو ظاہر کر سکتی ہے۔ ہاکنگ تابکاری اس وقت پیدا ہوتی ہے جب بڑے پیمانے پر اور واقعی غیر جانبدار ورچوئل ذرہ جوڑے-اس موضوع کی جدید نمائش کے لیے ورچوئل فوٹون-کسی واقعہ کے افق کے قریب لیکن اس سے باہر تشکیل پاتے ہیں۔ ورچوئل پارٹیکل جوڑے کے ایک رکن میں منفی ماس انرجی (مطلق معنوں میں) ہوتی ہے، دوسرے میں مثبت ماس انرجی ہوتی ہے، اور اوسط جوڑے کی خالص توانائی صفر ہوتی ہے۔ بلیک ہولز پر ورچوئل فوٹونوں کی بحث میں "منفی ماس انرجی" یا محض "منفی توانائی" (مطلق معنوں میں) کے معنی، لیب میں ورچوئل فوٹونوں کے لیے عام طور پر "منفی توانائی" کے معنی سے کچھ مختلف ہوتے ہیں۔ ورچوئل فوٹون پس منظر برقی مقناطیسی میدان میں ارتعاش ہوتے ہیں جو بصورت دیگر خالص خلا کو صفر توانائی پر مشتمل ہونے سے روکتے ہیں۔ ورچوئل فوٹونوں کی خصوصیت ان کی طول موج (تعدد، یا "رنگ")، رفتار (جو، حقیقی فوٹونوں کے برعکس، انتہائی متغیر ہے)، اور پولرائزیشن (اسپن آئنگولر مومنٹم) ہے۔ بدقسمتی سے، "منفی توانائی"، "اینٹی پارٹیکل"، اور "اینٹی میٹر" جیسی اصطلاحات کسی ایسے موضوع میں الجھن کا اضافہ کر سکتی ہیں جو طویل عرصے سے مقبول غلط فہمی کا شکار ہے۔ مزید برآں، یہ مسئلہ کہ آیا فوٹونوں کو "لہروں" یا "ذرات" کے طور پر بہترین طور پر بیان کیا جاتا ہے، غیر ضروری طور پر ہاکنگ تابکاری پر ایک آسان اور قابل رسائی نمائش کی وضاحت کر سکتا ہے اگر اس پر باضابطہ طور پر توجہ نہ دی جائے۔ اس کے مطابق، اس وسیع موضوع پر ایک مختصر مقالہ اس سیاق و سباق کو قائم کرنے کے لیے ضروری ہے کہ ہاکنگ کی تابکاری کو کس طرح دیکھا جا سکتا ہے "ایک واقعہ افق کے ذریعے منفی توانائی کی سرنگ رکھنے والے ورچوئل فوٹون سے پیدا ہونے والے" کے طور پر۔ "لہر-ذرہ دوہری" ایک ایسے موضوع میں پیچیدگی کا اضافہ کرتی ہے جسے سمجھنا پہلے سے ہی مشکل ہے۔ اس دوہری کا سامنا عام طور پر اس وقت ہوتا ہے جب فوٹونوں کو محض "ذرات" کے بجائے "برقی مقناطیسی میدان میں پھیلنے والے مقداری لہر کے پیکٹ" کہا جاتا ہے۔ فوٹونوں کو "ذرات" کے طور پر حوالہ دینا زیادہ درست اور آسانی سے فوٹونوں کی نوعیت کو بیان کرتا ہے جب وہ ڈبل سلٹ تجربے میں لائٹ ڈیٹیکٹر سے ٹکراتے ہیں۔ یہ کہنا غیر ضروری ہے کہ "فوٹون کی لہر کی تقریب پھر ایک نقطہ پر گر جاتی ہے"۔ خاص طور پر ہاکنگ تابکاری پر ایک مقالے میں، جہاں خود ہاکنگ نے لکھا تھا، "ذرات کے جوڑے ہوں گے، ایک منفی توانائی کے ساتھ اور ایک مثبت توانائی کے ساتھ"، یہاں ذرہ پر مبنی مقامی زبان کا استعمال کرنا بہت مفید ہے۔ بہر حال، ورچوئل فوٹونوں کی لہر کی نوعیت کو مناسب طریقے سے احاطہ کرنے کے لیے خطاب کیا جانا چاہیے ہاکنگ radiation.Though ورچوئل فوٹونوں کے جوڑے میں سے ایک رکن منفی توانائی کا حامل ہو سکتا ہے، یہ نہ تو چارج کنجگیشن کا پروڈکٹ ہے (برقی چارج کا الٹ جانا جس کی اجازت ہے اور نہ ہی یہ اینٹی میٹر ہے کیونکہ، تعریف کے مطابق، اینٹی میٹر "مادہ (جس کی کمیت ہے) ہے جو عام مادے کے برعکس برقی چارج رکھتا ہے"۔ اگرچہ فوٹونوں کو ان کا اپنا اینٹی پارٹیکل سمجھا جاتا ہے (جو کہ ایک وسیع خاندان ہے جس میں الجھن میں اینٹی پروٹون جیسے اینٹی میٹر شامل ہیں)، فوٹون زیادہ خاص طور پر ایک حقیقی طور پر غیر جانبدار ذرہ/اینٹی پارٹیکل ہیں۔ مزید برآں، حقیقی فوٹونوں کے پاس ہمیشہ روشنی کی رفتار اور ان کے مومنٹم ویکٹر کے برابر توانائی ہونی چاہیے اور ان کے پاس صفر آرام mass.In لیبارٹریز ہونی چاہئیں، ورچوئل فوٹون مختلف قسم کے مومنٹم کے حامل ہوتے ہیں اور مادے اور اس کے ساتھ برقی مقناطیسی شعبوں کے ساتھ مختلف طریقوں سے تعامل کرتے ہیں۔ ورچوئل فوٹون ہر جگہ موجود ہوتے ہیں اور ان کے اثرات قابل مشاہدہ ہوتے ہیں جب وہ ایٹموں کے ارد گرد الیکٹرانوں کے برقی مقناطیسی میدان کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔ یہ سرگرمی صفر نکاتی توانائی کو بھی زیر کرتی ہے، جو مادے کو اس حد تک ٹکرا دیتی ہے کہ یہ ہیلیم کو کمرے کے دباؤ پر منجمد ہونے سے روکتی ہے۔ ورچوئل فوٹون کاسیمیر اثر کے لیے بھی ذمہ دار ہیں، جو دو قریبی فاصلے والی پلیٹوں کو ایک ساتھ نچوڑ لیتے ہیں۔ ورچوئل فوٹونوں کو پولرائز بھی کیا جا سکتا ہے۔ یہ کہنا ہے کہ ان کے پاس اسپن اینگولر مومنٹم کی کوانٹم پراپرٹی ہے، جو چارج شدہ particles.In سادہ اصطلاحات کے کونیی مومنٹم سے جوڑ سکتی ہے، مذکورہ تینوں اثرات: لیمب شفٹ، کاسیمیر فورس، اور ہیلیم کی صفر پوائنٹ توانائی کی وجہ سے کمرے کے دباؤ پر منجمد ہونے میں ناکامی، ورچوئل فوٹونوں کی اجتماعی سرگرمی سے پیدا ہوتی ہے۔ زیادہ واضح طور پر-اور حیرت انگیز طور پر-یہ تین اثرات کوانٹم الیکٹروڈائنامک فیلڈ میں ارتعاش کا نتیجہ ہیں، جس کے نتیجے میں غیر صفر کیو ای ڈی ویکیوم (یا محض ویکیوم انرجی) ہوتا ہے۔ کیو ای ڈی ویکیوم کائنات میں پھیلے ہوئے تمام وسیع برقی مقناطیسی میدان کی سب سے کم توانائی کی حالت ہے۔ حقیقی فوٹون اس برقی مقناطیسی میدان میں محرکات کا سفر کر رہے ہیں۔ نوٹ کریں کہ کوانٹم الیکٹروڈائنامک فیلڈ اور برقی مقناطیسی فیلڈ بنیادی طور پر ایک ہی چیز ہیں سوائے اس کے کہ سابقہ برقی مقناطیسیت کا کوانٹم پر مبنی نظریہ ہے جو غیر صفر خلا توانائی کا سبب بنتا ہے۔ یہ بھی نوٹ کریں کہ ہاکنگ تابکاری کی بحث میں، "صفر نکاتی توانائی" کی اصطلاح عملی طور پر "ویکیوم توانائی" کے ساتھ متغیر ہے لیکن سابقہ وسیع تر ہے اور دیگر صفر نکاتی شعبوں کو گھیرے ہوئے ہے، بشمول کوانٹم کروموڈینامک ویکیوم (کیو سی ڈی)، جو حقیقی فوٹونوں کے کوارک level.The رشتہ دار بڑے پیمانے پر توانائی (ان کی مطلق توانائی، جیسا کہ ہاکنگ نے لکھا ہے، "انفینیٹی سے متعلق ہے") پر تعاملات کو کنٹرول کرتا ہے، ان کے مومنٹم ویکٹر گنا روشنی کی رفتار کے متناسب ہے، جہاں. </p> توانائی ہے، مومنٹم ویکٹر کی شدت ہے، اور روشنی کی رفتار ہے۔ انفرادی ورچوئل فوٹون حقیقی فوٹونوں سے مختلف ہوتے ہیں۔ وہ کوئی بھی رفتار، یا رشتہ دار بڑے پیمانے پر توانائی لے سکتے ہیں، جس کی اجازت ہائزن برگ کے غیر یقینی اصول نے دی ہے۔ اس طرح، ورچوئل فوٹونوں کا کوئی بھی جوڑا مخالف اور غیر مساوی مومینٹا کا حامل ہو سکتا ہے۔ تاہم، ورچوئل فوٹون جوڑوں کی ایک بڑی آبادی میں، ان کی خالص رفتار اوسط صفر تک ہوتی ہے اور اسی طرح ان کی بقیہ بڑے پیمانے پر توانائی اور رشتہ دار توانائی بھی۔ ورچوئل فوٹون مومنٹم کی لیب میں پیمائش کے حوالے سے، لیبل "مثبت توانائی" اور "منفی توانائی" رشتہ دار درجہ بندی ہیں جو بیرونی برقی مقناطیسی میدان (ایک یا زیادہ قریبی چارج شدہ ذرات سے) کے سلسلے میں ان کے مومنٹم ویکٹر، پی (اور اس کے ساتھ توانائی) کی سمت سے قائم ہوتی ہیں۔ یہ روایت حقیقی فوٹونوں کے رویے سے آتی ہے، جو الیکٹرانوں کے حوالے سے مثبت توانائی رکھتے ہیں۔ یہ سپیکٹرم لائنوں کے نیچے ہے جہاں ایٹموں کے ارد گرد الیکٹران فوٹونوں کو جذب کرنے کے بعد کم توانائی والے جوہری مدار سے اعلی توانائی والے مدار میں منتقل ہوتے ہیں۔ جب ایک انفرادی ورچوئل فوٹون کا تبادلہ دو ذرات کے درمیان یکساں چارج کے ساتھ ہوتا ہے (اس کے فورا بعد اس کا ساتھی)، تو اسے مثبت توانائی سمجھا جاتا ہے جب اس کی رفتار ان کے درمیان برقی مقناطیسی قوت میں توانائی کا اضافہ کرتی ہے اور وہ ایک دوسرے کو زیادہ زور سے پسپا کرتے ہیں۔ نوٹ کریں کہ مثبت توانائی کی رفتار کی سمت کے ساتھ ایک ورچوئل فوٹون جب دو الیکٹرانوں کے درمیان تبادلہ ہوتا ہے تو اسے منفی توانائی کی رفتار رکھنے والے کے طور پر درجہ بندی کیا جائے گا اگر تبادلہ ہاکنگ تابکاری کے سیاق و سباق positrons.In کے درمیان تھا تاہم، ورچوئل فوٹونوں کے لیے لیبل "مثبت توانائی" اور "منفی توانائی" مطلق معنوں میں ہیں، یا "لامحدود سے متعلق"، جیسا کہ ہاکنگ نے لکھا ہے۔ مطلق معنوں میں منفی بڑے پیمانے پر توانائی والے ورچوئل فوٹون کو عام طور پر جسمانی طور پر حقیقی نہیں سمجھا جاتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ مثبت مومنٹم اور مثبت ماس انرجی رکھنے والا ورچوئل فوٹون مطالعہ میں آسان حقیقی فوٹونوں کی طرح برتاؤ کرتا ہے جبکہ منفی مومنٹم اور منفی ماس انرجی رکھنے والے ورچوئل فوٹون کو لیب میں الگ نہیں کیا جا سکتا اور اس کی مخصوص خاصیت کا مطالعہ کیا جا سکتا ہے۔ منفی توانائی رکھنے والے ورچوئل فوٹون کو الگ کرنے میں اس ناکامی کی توقع کی جانی چاہیے کیونکہ لہر پر مبنی نقطہ نظر میں، یہ دراصل کائنات میں داخل ہونے والے کوانٹم الیکٹروڈائنامک فیلڈ (برقی مقناطیسی میدان) میں انفرادی ارتعاش کا ایک لازمی حصہ ہے (دائیں طرف کی تصویر دیکھیں) کہ انسان bifurcate.Black سوراخوں میں وہ کرنے کی منفرد صلاحیت نہیں رکھتے جو لیب میں نہیں کیا جا سکتا: علیحدہ ورچوئل فوٹون جوڑے ؛ ہاکنگ اپنے مقالے میں اس کے بارے میں واضح تھے۔ ماتھر کے سائنسی مقالے، دی فز بال پروپوزل فار بلیک ہولز: این ایلیمنٹری ریویو (پی ڈی ایف) میں، انہوں نے اس طریقہ کار کی زیادہ تفصیل سے وضاحت کرنے کی کوشش کی جو ہاکنگ تابکاری میں بلیک ہول میں گرنے والی چیزوں کو بیان کرنے والی کوانٹم معلومات کو چھاپنے کی اجازت دیتا ہے۔ ماتھر نے لکھا ہے کہ چونکہ بڑے پیمانے پر بلیک ہولز کے قریب منحنی خطوط کا رداس پلانک کی لمبائی اور تاروں کے سائز دونوں سے بڑا ہے، اس لیے بڑے پیمانے پر بلیک ہولز بظاہر ہاکنگ کی دلیل کی خلاف ورزی کرنے کے قابل نہیں ہوں گے۔ یعنی، ایسے سوراخ مسلسل ورچوئل فوٹون جوڑوں کو الگ کرتے رہیں گے، جس سے کوانٹم تھیوری کے لیے ایک مسئلہ پیدا ہوتا ہے۔ ماتھر کا مؤقف تھا کہ مسئلہ کو مندرجہ ذیل طریقے سے حل کیا جاتا ہے: "باؤنڈ اسٹیٹس" (کیو ای ڈی فیلڈ جیسے کوانٹم فیلڈز میں ارتعاش) بڑھتی ہوئی "انحطاط" کے ساتھ بڑے ہوتے ہیں ؛ جس کا مطلب ہے کہ واقعہ کے افق کے قریب اسپیس ٹائم اور کشش ثقل اتنی مشتعل ہوتی ہے کہ مختلف کوانٹم ریاستیں توانائی کی ایک ہی سطح کا اشتراک کرنا شروع کر دیتی ہیں۔ بنیادی طور پر، قریب واقعہ کے افق جہاں خلائی وقت اب موجود نہیں ہے، سائز کی کوانٹم پراپرٹی دوسرے کوانٹم پراپرٹیز کے ساتھ سمیرز، توسیع، اور اوورلیپ ہوتی ہے۔ اس سے بلیک ہول کی ساخت اس سے بدل جاتی ہے جس کا ہاکنگ نے تصور کیا تھا کہ وہ "سٹرنگ اسٹار" کی طرح ہے۔ سٹرنگ اسٹار فوٹوون کے جوڑوں کو روایتی بلیک ہول کی طرح الگ نہیں کرتا ہے، اور اس طرح ہاکنگ کا پہیلی resolved.From لہر پر مبنی مظاہر کو دیکھنے والے بیرونی مبصر کا نقطہ نظر ہے، بلیک ہولز مخالف مومینٹا رکھنے والے کیو ای ڈی ارتعاش کے اجزاء کو کاٹ سکتے ہیں، پھیلا سکتے ہیں، اور تقسیم کر سکتے ہیں۔ ہاکنگ تابکاری اس وقت پیدا ہوتی ہے جب ارتعاش کا وہ حصہ جو منفی رفتار اور منفی رشتہ دار بڑے پیمانے پر توانائی (دائیں طرف کیو ای ڈی ارتعاش کا نچلا بلج) رکھتا ہے، بلیک ہول تک پہنچ جاتا ہے۔ یہ کیو ای ڈی ارتعاش کے مثبت توانائی کے نصف حصے کو ایک حقیقی فوٹون کے طور پر آزاد کرتا ہے، جو کشش ثقل کے لحاظ سے انتہائی سرخ ہو جاتا ہے کیونکہ یہ بلیک ہول کے ارد گرد انتہائی کشش ثقل پر چڑھ جاتا ہے اور لامحدود تک فرار ہو جاتا ہے۔ مکمل طور پر ریڈ شفٹڈ فوٹونوں کی چوٹی کے اخراج کی طول موج غیر گھومنے والے بلیک ہول کے گرد واقع ایونٹ کے افق کے قطر سے تقریبا دس گنا زیادہ ہوتی ہے، قطع نظر اس کے کہ اس کی کمیت کچھ بھی ہو۔ ایونٹ کے افق کے قطر 40 کلومیٹر کے ساتھ 6.77 غیر گھومنے والا بلیک ہول ہاکنگ تابکاری کا اخراج کرتا ہے جہاں سب سے عام فوٹونوں کی طول موج 403 kilometers.Finally ہوتی ہے، یہ بات ذہن میں رکھنا ضروری ہے کہ کشش ثقل اور خلائی وقت بلیک ہول کے قریب اتنے مشتعل ہوتے ہیں کہ ہاکنگ تابکاری کو بیان کرنے والی ریاضی کو بھی مختلف طریقوں سے دیکھا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، آگے کی سمت والے وقت میں افق سے گزرنے والے منفی توانائی کے ذرات کے بجائے، ان کے بارے میں سوچا جا سکتا ہے، جیسا کہ ہاکنگ نے اپنے مقالے میں لکھا ہے، "ماضی کی سمت والی عالمی لکیروں پر افق کو عبور کرنے والے مثبت توانائی کے ذرات کے طور پر"۔ جیسا کہ پہلے ذکر کیا گیا ہے، ہاکنگ نے خبردار کیا کہ "اس بات پر زور دیا جانا چاہیے کہ تھرمل اخراج اور رقبے میں کمی کے لیے ذمہ دار میکانزم صرف تحقیق پر مبنی ہے اور اسے زیادہ لفظی طور پر نہیں لیا جانا چاہیے۔" یہاں تک کہ بنیادی پیش گوئی یہ ہے کہ ہاکنگ تابکاری ایک مستحکم شخص کی پیداوار ہے جو خلائی وقت کے انتہائی تیز رفتار خطے کا مشاہدہ کرتا ہے اس کی عمومی اضافیت الٹا ہے جسے انرو اثر کہا جاتا ہے، جو پیش گوئی کرتا ہے کہ تھرمل تابکاری ایک تیز رفتار مبصر کو گھیرے ہوئے ہے۔ سائنس کلک انگلش کا ایک مددگار یوٹیوب ویڈیو، "ہاکنگ ریڈی ایشن"، ورچوئل ذرات، ہاکنگ ریڈی ایشن، اور ان مظاہر کو دیکھنے کے مختلف طریقوں کی ایک بہت ہی بصری اور تفصیلی وضاحت فراہم کرتا ہے۔ منفی توانائی رکھنے والا ورچوئل فوٹون پکڑا جاتا ہے۔ یہ کوانٹم ٹنلنگ کے ذریعے ایونٹ کے افق سے نیچے سفر کرتا ہے جس کے بعد یہ بلیک ہول کا حصہ بن جاتا ہے (اس سے توانائی اور مساوی مقدار کو لوٹنا)۔ دریں اثنا، مثبت توانائی والے جوڑے کے رکن کو خارج کر دیا جاتا ہے، جو بلیک ہول سے اپنے حصے کی توانائی کو بلیک باڈی تھرمل اخراج کے طور پر لے جاتا ہے۔ یہ ہاکنگ تابکاری ہے جس میں خارج ہونے والے فوٹون اب ورچوئل نہیں ہیں اور حقیقی ہیں۔ یہ بات ذہن میں رکھنا ضروری ہے کہ ہاکنگ تابکاری کی ابتدا کی مذکورہ بالا وضاحت انتہائی آسان ہے۔ اگرچہ ہاکنگ کا سائنسی مقالہ، بلیک ہولز کے ذریعے ذرات کی تخلیق، نظریاتی طبیعیات دانوں کو بھیجا گیا تھا اور ویکٹر فیلڈز کو مارنے جیسے پراسرار مظاہر پر روشنی ڈالی گئی تھی، ہاکنگ نے خبردار کیا کہ بلیک ہول کے تھرمل اخراج کے لیے ذمہ دار میکانزم کے بارے میں ان کی وضاحتیں "صرف تحقیق پر مبنی ہیں اور انہیں زیادہ لفظی طور پر نہیں لیا جانا چاہیے"۔ نوٹ کریں کہ ہیورسٹک ٹیچنگ کا مطلب ہے "ایک تدریسی طریقہ جہاں طلباء خالص ہدایت کے بدلے دریافت اور مسئلہ حل کرنے کے ذریعے خود ہی سیکھتے ہیں"، تاہم، نظریاتی طبیعیات میں ہیورسٹک فعل "اس سے کہیں زیادہ آسان طریقے سے علاج کیا جاتا ہے" جبکہ مرکب اسم ہیورسٹک اپروچ کا مطلب ہوتا ہے "کسی رجحان کی جانچ پڑتال یا وضاحت کرنے کا ایک آسان یا زیادہ بدیہی طریقہ"۔ بہر حال، ہاکنگ کا اپنے ساتھیوں کو مشورہ کہ وہ ان کی وضاحتوں کو زیادہ لفظی طور پر نہ لیں، ہاکنگ تابکاری کی بنیادی پیچیدگیوں کا گواہ ہے۔ ان کا مشورہ ایک ریاضیاتی فارمولا تیار کرنے کی ان کی قابل ذکر کامیابی کی بھی نشاندہی کرتا ہے جو کسی بھی بڑے پیمانے کے بلیک ہولز سے فوٹون کے اخراج کو بلیک باڈی کے درجہ حرارت سے جوڑتا ہے۔ اس فارمولے کے اندر، ہاکنگ نے تھرموڈینامکس کو طبیعیات کے مختلف شعبوں سے جوڑا: کوانٹم میکانکس، اضافیت، نیوٹنین میکانکس، اور کشش ثقل، جیسا کہ ذیل میں دکھایا گیا ہے۔ بلیک ہولز سے خارج ہونے والی ہاکنگ تابکاری کی مقدار، یا ان کی چمک، ان کی کمیت کے مربع کے الٹا متناسب ہوتی ہے۔ اس طرح کے حسابات یہ فرض کرتے ہیں کہ ہاکنگ تابکاری صرف فوٹونوں پر مشتمل ہے۔ یہ مفروضہ ویکیپیڈیا پر اس اور متعلقہ مضامین میں استعمال ہوتا ہے۔ یہ مساوات مندرجہ ذیل ہے: اصطلاح (روشنی) واٹ میں طاقت کی نمائندگی کرتی ہے (ہاکنگ تابکاری کے لیے واٹ کا ایک بہت چھوٹا حصہ)، جسے بڑے پیمانے پر نقصان کی شرح جیسے دیگر اقدامات میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ فارمولے کی دیگر اصطلاحات کی تفصیلات اس مضمون کے دائرہ کار سے باہر ہیں اور بیکنسٹین-ہاکنگ فارمولے میں شامل ہیں۔ فارمولے کا نام جیکب بیکنسٹین (1947-2015) کے اعزاز میں رکھا گیا ہے، جس نے بلیک ہول تھیوری کی اہم بنیادیں رکھی تھیں جو ہاکنگ کی شراکت سے کئی سال پہلے کی تھیں۔ خالص نظریاتی معنوں میں، ماتھر اور لونن کی طرف سے پیش کردہ فز بال تھیوری اس ضرورت کو پورا کرتی ہے کہ کوانٹم معلومات کو محفوظ رکھا جائے کیونکہ یہ جزوی طور پر یہ مانتا ہے کہ فز بال پر آنے والی تاروں کی کوانٹم معلومات کو محفوظ رکھا جاتا ہے کیونکہ وہ تار فز بال کے کوانٹم میک اپ میں گھل جاتے ہیں اور اس میں حصہ ڈالتے ہیں۔ اس نظریہ میں مزید کہا گیا ہے کہ فز بال کی کوانٹم معلومات کا اظہار نہ صرف اس کی سطح پر ہوتا ہے، بلکہ ایونٹ کے افق کی سرنگ کی مبہم پن کے ذریعے سرنگیں ہوتی ہیں جہاں اسے ہاکنگ تابکاری پر چھاپا جا سکتا ہے، جو بہت آہستہ آہستہ اس معلومات کو باقاعدہ خلائی وقت میں نازک ارتباط کی شکل میں لے جاتا ہے۔ فز بال تھیوری کا بلیک ہول انفارمیشن پیراڈوکس کا مجوزہ حل کوانٹم میکانکس اور عمومی اضافیت کے درمیان ایک اہم مطابقت کو حل کرتا ہے۔ اگرچہ آئن سٹائن نے کوانٹم میکانکس میں اہم شراکت کی، لیکن انہیں اس پر اعتراضات تھے۔ اپنے پورے کیریئر کے دوران، آئن سٹائن نے ایک متحد نظریہ-ہر چیز کا ایک نظریہ، جس نے کائنات کے تمام پہلوؤں کی وضاحت کی، کے لیے بے سود تلاش کی۔ آج تک، کوانٹم کشش ثقل کا کوئی وسیع پیمانے پر قبول شدہ نظریہ-کشش ثقل کی کوانٹم تفصیل-جو عمومی اضافیت کے ساتھ ہم آہنگ ہے، تاہم، فز بال تھیوری اور سٹرنگ تھیوری کی دیگر شکلیں جیسے ایم تھیوری دونوں کو امیدواروں کے طور پر آگے بڑھایا گیا ہے۔ چونکہ کوئی براہ راست تجرباتی ثبوت سٹرنگ تھیوری یا فز بال تھیوری کی حمایت نہیں کرتا ہے، دونوں خالصتا حساب اور نظریاتی تحقیق کی مصنوعات ہیں۔ تاہم، نظریات کو تجرباتی طور پر قابل جانچ ہونا چاہیے اگر ان کی صداقت کا پتہ لگانے کا امکان ہو۔ سائنسی طریقہ کار کے مکمل مطابق ہونے کے لیے اور ایک دن بڑے پیمانے پر سچ کے طور پر قبول ہونے کے لیے-جیسا کہ آئن سٹائن کے خصوصی اور عمومی اضافیت کے نظریات ہیں-قدرتی دنیا سے متعلق نظریات کو ایسی پیش گوئیاں کرنی چاہئیں جو فطرت کے مشاہدات کے ذریعے مستقل طور پر تصدیق شدہ ہوں۔ فز بال تھیوری کو ہاکنگ تابکاری پر اس کے پیش گوئی شدہ لطیف اثرات کا مشاہدہ کرکے ثابت نہیں کیا جا سکتا کیونکہ تابکاری خود تمام عملی مقاصد کے لیے ناقابل شناخت ہے۔ تاہم، فز بال کا نظریہ کشش ثقل-لہر فلکیات کے ذریعے قابل جانچ ہو سکتا ہے۔ فز بال تھیوری عمومی اضافیت اور کوانٹم میکانکس کے درمیان ایک دیرینہ تنازعہ کو یہ کہتے ہوئے حل کرتی ہے کہ کوانٹم کی معلومات فز بال میں محفوظ ہیں اور یہ کہ فز بال کی سطح کے بالکل اوپر پلانک پیمانے کے کوانٹم جھاگ کے اندر پیدا ہونے والی ہاکنگ تابکاری کو اس معلومات کے ساتھ باریک بینی سے انکوڈ کیا جاتا ہے۔ تاہم ایک عملی معاملے کے طور پر، ہاکنگ تابکاری کا پتہ لگانا عملی طور پر ناممکن ہے کیونکہ بلیک ہولز اسے فلکیاتی طور پر کم طاقت کی سطح پر خارج کرتے ہیں اور ہاکنگ تابکاری کو تشکیل دینے والے انفرادی فوٹونوں میں غیر معمولی طور پر کم توانائی ہوتی ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ نظریاتی طور پر بالکل پرسکون بلیک ہولز (جو کائنات میں کوئی مادہ یا جذب کرنے کے لیے برقی مقناطیسی تابکاری کی دیگر اقسام پر مشتمل نہیں ہیں) اتنے آہستہ آہستہ بخارات بن جاتے ہیں جب وہ ہاکنگ تابکاری کے ذریعے توانائی (اور مساوی مقدار میں کمیت) کھو دیتے ہیں۔ یہاں تک کہ ایک معمولی بلیک ہول کو بھی کائنات کی موجودہ عمر سے کئی گنا زیادہ وقت درکار ہوتا ہے۔ مزید برآں، فہرست میں سرفہرست بڑے پیمانے پر بلیک ہول کو بخارات بننے کے لیے دس ملین ٹریلین ٹریلین گنا زیادہ وقت درکار ہوگا: کائنات کی عمر سے کئی گنا زیادہ۔ ہاکنگ نے دکھایا کہ ہاکنگ تابکاری سے خارج ہونے والے فوٹونوں کی توانائی بلیک ہول کی کمیت کے الٹا متناسب ہوتی ہے، اس کے نتیجے میں، سب سے چھوٹے بلیک ہول سب سے زیادہ توانائی والے فوٹونوں کا اخراج کرتے ہیں جن کا پتہ لگانا سب سے کم مشکل ہوتا ہے۔ تاہم، کم سے کم سائز، بلیک ہول (یا فز بال) سے بھی خارج ہونے والی تابکاری انتہائی کم توانائی والے فوٹونوں پر مشتمل ہوتی ہے جو کسی بلیک باڈی سے خارج ہونے والے فوٹونوں کے برابر ہوتے ہیں جن کا درجہ حرارت مطلق صفر سے اوپر ایک کیلون کے تقریبا 23 اربویں حصے کے برابر ہوتا ہے۔ اس سے بھی زیادہ مشکل، اس طرح کے بلیک ہول میں ایک تابکار طاقت ہوتی ہے-پورے بلیک ہول کے لیے-(ایک ملی واٹ کے اربوں اربوں حصے)۔ اس طرح کی لامحدود منتقل شدہ طاقت زمین کے تمام سمندروں کے لیے پانی کے ایک قطرے (ٹیبل نمک کے ایک عام دانے کا تقریبا ایک چوتھائی حجم) کے طور پر ایک واٹ ہے۔ تاہم تنقیدی طور پر، جب اشارے اتنے کمزور ہوتے ہیں، تو چیلنج اب کلاسیکی ریڈیو فلکیات کے تکنیکی مسائل میں سے ایک نہیں ہے جیسے فائدہ اور سگنل سے شور کا تناسب ؛ ہاکنگ تابکاری انفرادی فوٹون کوانٹا پر مشتمل ہوتی ہے، لہذا اس طرح کے کمزور سگنل کا مطلب ہے کہ بلیک ہول زیادہ سے زیادہ صرف دس فوٹون فی سیکنڈ کا اخراج کر رہا ہے۔ یہاں تک کہ اگر اس طرح کا بلیک ہول صرف 100 ہلکی سال دور تھا، اس کے ہاکنگ تابکاری فوٹونوں میں سے صرف ایک کے زمین پر کہیں بھی اترنے کی مشکلات-ایک اینٹینا کے ذریعے پکڑے جانے کی بات ہی چھوڑ دیں-جب انسان دیکھ رہا ہو تو فلکیاتی لحاظ سے ناممکن ہیں۔ اہم بات یہ ہے کہ مذکورہ بالا اقدار سب سے چھوٹے ممکنہ تارکیی بڑے پیمانے پر بلیک ہولز کے لیے ہیں۔ کہکشاؤں کے مرکز میں سپر ماس بلیک ہولز کے ذریعے خارج ہونے والی ہاکنگ تابکاری کا پتہ لگانا ابھی بہت مشکل ہے۔ مثال کے طور پر، M87 * (شکل۔ 7)، جو کہ ایک غیر نمایاں زبردست بلیک ہول ہے، ہاکنگ تابکاری کو زیادہ سے زیادہ 13 فوٹون فی صدی کی قریب غیر موجود تابکار طاقت سے خارج کرتا ہے، اور طول موج کے ساتھ اتنا بڑا کرتا ہے کہ ایک وصول کرنے والا اینٹینا جس میں جذب کرنے کی معمولی صلاحیت بھی ہوتی ہے وہ نظام شمسی سے بڑا ہوگا۔ تاہم فز بال کا نظریہ کشش ثقل-لہر فلکیات کے باوجود قابل جانچ ہو سکتا ہے۔ لیزر انٹرفیرومیٹر گریویٹیشنل ویو آبزرویٹری (ایل آئی جی او) جیسی کشش ثقل کی لہر کی رصد گاہیں فلکیات میں ایک انقلابی پیش رفت ثابت ہوئی ہیں اور ماہرین فلکیات اور نظریاتی طبیعیات دانوں کو نیوٹرون ستاروں اور بلیک ہولز جیسی کمپیکٹ اشیاء کے بارے میں مزید تفصیلی بصیرت تیار کرنے کے قابل بنا رہی ہیں۔ کشش ثقل کی لہروں کا پہلا براہ راست پتہ لگانے کے بعد سے، 2015 کا ایک واقعہ جسے GW150914 کے نام سے جانا جاتا ہے، جو کہ تارکیی-بڑے پیمانے پر بلیک ہولز کی بائنری جوڑی کے درمیان انضمام تھا، کشش ثقل-لہر کے اشاروں نے اب تک کلاسیکی بلیک ہولز کے لیے عمومی اضافیت کی پیش گوئیوں کو ان کے مراکز پر انفرادیت کے ساتھ ملایا ہے۔ تاہم، کمپیوٹر سیمولیشن چلانے والی سائنس دانوں کی ایک اطالوی ٹیم نے 2021 میں تجویز پیش کی کہ موجودہ کشش ثقل کی لہر آبزرویٹریز بائنری بلیک ہولز (اور رنگ ڈاؤن پر اس کے نتیجے میں ہونے والے اثرات) کو ضم کرنے سے سگنلز میں فز بال تھیوری سپورٹنگ شواہد کو سمجھنے کی صلاحیت رکھتی ہیں۔ فز بال کی غیر معمولی منفرد صفات، جو جسمانی ڈھانچے کے ساتھ توسیعی اشیاء ہیں۔ ٹیم کے تخروپن نے بعض کمپن کے طریقوں کے لیے توقع سے کم زوال کی شرحوں کی پیش گوئی کی ہے جن پر پہلے کے رنگ ارتعاش سے "بازگشت" کا بھی غلبہ ہوگا۔ مزید برآں، ایک سال قبل ایک علیحدہ اطالوی ٹیم نے مؤقف اختیار کیا تھا کہ مستقبل کے کشش ثقل کی لہر کا پتہ لگانے والے، جیسے کہ مجوزہ لیزر انٹرفیرومیٹر اسپیس اینٹینا (ایل آئی ایس اے)، جس کا مقصد موجودہ آبزرویٹریوں کی حدود سے بہت نیچے تعدد پر ہائی ماس بائنری انضمام کا مشاہدہ کرنے کی صلاحیت ہے، شدت کے لحاظ سے فز بال تھیوری کے پہلوؤں کی تصدیق کرنے کی صلاحیت کو بہتر بنائے گا۔ بلیک ہول انفارمیشن پیراڈوکس بلیک ہول تھرموڈینامکس کاسمک سنسرشپ مفروضہ ڈیجینریٹ میٹر ایرگوسفیئر ایونٹ ہورائزن عمومی اضافیت کشش ثقل یکسانیت ہاکنگ تابکاری افق (عمومی اضافیت) (اقسام کی ایک فہرست) ایم تھیوری منکوسکی اسپیس نیوٹرون اسٹار پلانک اسٹار گھوم رہا ہے بلیک ہول کوانٹم جھاگ کوانٹم کشش ثقل اسپیس ٹائم اسپیس ٹائم خاکہ سپیگیٹیفیکیشن اسپیشل ریلیٹیویٹی سٹرنگ (طبیعیات) سٹرنگ تھیوری سپر ماسیو بلیک ہول سپر سٹرنگ تھیوری بلیک ہول فزکس ورچوئل پارٹیکل نوٹ کے ٹائم لائن بیرونی لنکس کیا بلیک ہولز فز بال ہیں؟ - اسپیس ٹوڈے آن لائن دی فز بال فکس فار اے بلیک ہول پیراڈوکس، 23 جون 2015-کوانٹا میگزین انفارمیشن پیراڈوکس حل ہوا؟ اگر ایسا ہے تو، بلیک ہولز "فز بالز" ہیں-اوہائیو اسٹیٹ یونیورسٹی ArXiv.org لنک: فز بال میں پھینکے گئے تاروں کو کھولنا-اسٹیفانو گیوسٹو اور سمیر ڈی۔ ماتھر ماہرین فلکیات بلیک ہول (84 ایم بی) (10 ایم بی ورژن) میں ورچوئل ڈراپ لیتے ہیں، جے آئی ایل اے کے ذریعہ تیار کردہ 40 سیکنڈ کی حرکت پذیری-بولڈر میں کولوراڈو یونیورسٹی کا مشترکہ منصوبہ اور سی ای آر این میں این آئی ایس ٹی ویڈیو لیکچر سیریز (چار حصے تقریبا ایک گھنٹہ): "بلیک ہول کی معلومات کا مسئلہ اور فز بال تجویز،" حصہ 1، حصہ 2، حصہ 3، حصہ 4 سٹرنگ تھیوری بلیک ہولز ہائپوتھیکل اسٹارز اسٹیلر بلیک ہولز۔