Matter
کلاسیکی طبیعیات اور عمومی کیمسٹری میں، مادہ کوئی بھی مادہ ہے جس کی کمیت ہوتی ہے اور حجم کے ساتھ جگہ لیتا ہے۔ تمام روزمرہ کی اشیاء جنہیں چھوا جا سکتا ہے وہ بالآخر ایٹموں پر مشتمل ہوتے ہیں، جو تعامل کرنے والے ذیلی جوہری ذرات سے بنے ہوتے ہیں، اور روزمرہ کے ساتھ ساتھ سائنسی استعمال میں، مادے میں عام طور پر ایٹم اور ان سے بنی کوئی بھی چیز، اور کوئی بھی ذرات (یا ذرات کا مجموعہ) شامل ہوتے ہیں جو اس طرح کام کرتے ہیں جیسے ان کے پاس آرام دہ کمیت اور حجم دونوں ہوں۔ تاہم اس میں ماس لیس ذرات جیسے فوٹون، یا دیگر توانائی کے مظاہر یا لہریں جیسے روشنی یا حرارت شامل نہیں ہیں۔ مادہ مختلف حالتوں میں موجود ہے (جسے مراحل بھی کہا جاتا ہے)۔ ان میں کلاسیکی روزمرہ کے مراحل جیسے ٹھوس، مائع اور گیس شامل ہیں-مثال کے طور پر پانی برف، مائع پانی، اور گیس بھاپ کے طور پر موجود ہے-لیکن دیگر حالتیں ممکن ہیں، بشمول پلازما، بوس آئن سٹائن کنڈینسیٹس، فرمیوونک کنڈینسیٹس، اور کوارک گلوون پلازما۔ عام طور پر ایٹموں کو پروٹانوں اور نیوٹرانوں کے مرکزے کے طور پر تصور کیا جا سکتا ہے، اور گردش کرنے والے الیکٹرانوں کے ارد گرد "بادل" کے طور پر تصور کیا جا سکتا ہے جو "جگہ لے لیتے ہیں"۔ تاہم یہ صرف کسی حد تک درست ہے، کیونکہ ذیلی جوہری ذرات اور ان کی خصوصیات ان کی کوانٹم نوعیت سے کنٹرول ہوتی ہیں، جس کا مطلب ہے کہ وہ روزمرہ کی اشیاء کی طرح کام نہیں کرتے ہیں-وہ لہروں کے ساتھ ساتھ ذرات کی طرح بھی کام کر سکتے ہیں، اور ان کے پاس اچھی طرح سے متعین سائز یا پوزیشن نہیں ہیں۔ ذرہ طبیعیات کے معیاری ماڈل میں، مادہ ایک بنیادی تصور نہیں ہے کیونکہ ایٹموں کے ابتدائی اجزاء کوانٹم ہستیاں ہیں جن میں لفظ کے کسی بھی روزمرہ کے معنی میں موروثی "سائز" یا "حجم" نہیں ہوتا ہے۔ اخراج کے اصول اور دیگر بنیادی تعاملات کی وجہ سے، کچھ "نقطہ ذرات" جنہیں فرمین (کوارک، لیپٹن) کہا جاتا ہے، اور بہت سے مرکب اور ایٹم، مؤثر طریقے سے روزمرہ کے حالات میں دوسرے ذرات سے فاصلہ رکھنے پر مجبور ہوتے ہیں۔ اس سے مادے کی خاصیت پیدا ہوتی ہے جو ہمیں خلا لینے والے مادے کے طور پر ظاہر ہوتا ہے۔ قدرتی علوم کی زیادہ تر تاریخ میں لوگوں نے مادے کی صحیح نوعیت پر غور کیا ہے۔ یہ خیال کہ مادہ مجرد تعمیراتی بلاکس سے بنایا گیا تھا، مادے کا نام نہاد ذرات نظریہ، قدیم یونان اور قدیم ہندوستان دونوں میں ظاہر ہوا۔ ذرات کا نظریہ پیش کرنے والے ابتدائی فلسفیوں میں قدیم ہندوستانی فلسفی کینیڈا (6 ویں صدی قبل مسیح یا اس کے بعد)، قبل از سوکریٹک یونانی فلسفی لیوسیپس (~ 490 قبل مسیح)، اور قبل از سوکریٹک یونانی فلسفی ڈیموکریٹس (~ 470-380 BCE) شامل ہیں۔ متعلقہ تصورات بڑے پیمانے پر مادے کے ساتھ موازنہ کو بڑے پیمانے پر الجھن میں نہیں ڈالنا چاہیے، کیونکہ جدید طبیعیات میں یہ دونوں ایک جیسے نہیں ہیں۔ مادہ ایک عام اصطلاح ہے جو کسی بھی 'جسمانی مادے' کو بیان کرتی ہے۔ اس کے برعکس، کمیت کوئی مادہ نہیں ہے بلکہ مادے اور دیگر مادوں یا نظاموں کی مقداری خاصیت ہے۔ طبیعیات کے اندر کمیت کی مختلف اقسام کی تعریف کی گئی ہے-بشمول باقی کمیت، جمود کمیت، رشتہ دار کمیت، کمیت توانائی تک محدود نہیں۔ اگرچہ اس بارے میں مختلف نظریات ہیں کہ مادے کو کس چیز کے طور پر سمجھا جانا چاہیے، لیکن کسی مادے کی کمیت کی درست سائنسی تعریفیں ہیں۔ ایک اور فرق یہ ہے کہ مادے کا ایک "مخالف" ہے جسے اینٹی میٹر کہا جاتا ہے، لیکن کمیت کا کوئی مخالف نہیں ہے-جہاں تک معلوم ہے "اینٹی ماس" یا منفی کمیت جیسی کوئی چیز نہیں ہے، حالانکہ سائنس دان اس تصور پر بحث کرتے ہیں۔ اینٹی میٹر کا ایک ہی ہے (یعنی۔ مثبت) ماس پراپرٹی اس کے عام مادے کے ہم منصب کے طور پر۔ سائنس کے مختلف شعبے مادے کی اصطلاح کو مختلف اور بعض اوقات متضاد طریقوں سے استعمال کرتے ہیں۔ ان میں سے کچھ طریقے ڈھیلے تاریخی معانی پر مبنی ہیں، اس وقت سے جب صرف مادے کی مقدار سے کمیت میں فرق کرنے کی کوئی وجہ نہیں تھی۔ اس طرح، لفظ "مادہ" کا کوئی واحد عالمی طور پر متفقہ سائنسی معنی نہیں ہے۔ سائنسی طور پر، اصطلاح "ماس" اچھی طرح سے متعین ہے، لیکن "مادے" کی تعریف کئی طریقوں سے کی جا سکتی ہے۔ بعض اوقات طبیعیات کے میدان میں "مادے" کو محض ان ذرات کے برابر کیا جاتا ہے جو بقیہ کمیت (یعنی، جو روشنی کی رفتار سے سفر نہیں کر سکتے) ظاہر کرتے ہیں، جیسے کہ کوارک اور لیپٹن۔ تاہم، طبیعیات اور کیمسٹری دونوں میں، مادہ لہر جیسی اور ذرہ جیسی خصوصیات، نام نہاد لہر-ذرہ دوہری، دونوں کو ظاہر کرتا ہے۔ کیمیائی مادے کے ساتھ تعلق تعریف ایٹموں پر مبنی مادے کی اس کی جسمانی اور کیمیائی ساخت پر مبنی تعریف یہ ہے کہ: مادے ایٹموں سے بنے ہوتے ہیں۔ اس طرح کے جوہری مادے کو بعض اوقات عام مادے بھی کہا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، اس تعریف کے تحت ڈی آکسی ریبونوکلک ایسڈ مالیکیول (ڈی این اے) مادے ہیں کیونکہ وہ ایٹموں سے بنے ہوتے ہیں۔ اس تعریف کو چارج شدہ ایٹموں اور مالیکیولز کو شامل کرنے کے لیے بڑھایا جا سکتا ہے، تاکہ پلازما (آئنوں کی گیسیں) اور الیکٹرولائٹس (آئنک حل) کو شامل کیا جا سکے، جو واضح طور پر ایٹم کی تعریف میں شامل نہیں ہیں۔ متبادل طور پر، پروٹون، نیوٹرون اور الیکٹران کی تعریف کو اپنایا جا سکتا ہے۔ پروٹانوں، نیوٹرانوں اور الیکٹرانوں پر مبنی "مادے" کی تعریف ایٹموں اور مالیکیولز سے زیادہ باریک پیمانے پر ہوتی ہے: مادہ ایٹموں اور مالیکیولز سے بنا ہوتا ہے، یعنی مثبت چارج شدہ پروٹانوں، غیر جانبدار نیوٹرانوں اور منفی چارج شدہ الیکٹرانوں سے بنی کوئی بھی چیز۔ یہ تعریف ایٹموں اور مالیکیولز سے بالاتر ہے، تاہم، ان تعمیراتی بلاکس سے بنے مادوں کو شامل کرنے کے لیے جو محض ایٹم یا مالیکیول نہیں ہیں، مثال کے طور پر پرانے کیتھوڈ رے ٹیوب ٹیلی ویژن میں الیکٹران بیم، یا سفید بونے مادے-عام طور پر، کاربن اور آکسیجن کے مرکزے ڈیجینریٹ الیکٹرانوں کے سمندر میں۔ خوردبین سطح پر، مادے کے جزو "ذرات" جیسے پروٹون، نیوٹرون، اور الیکٹران کوانٹم میکانکس کے قوانین کی پابندی کرتے ہیں اور لہر-ذرہ دوہری کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ اس سے بھی گہری سطح پر، پروٹون اور نیوٹرون کوارک اور قوت کے میدانوں (گلوون) سے بنے ہوتے ہیں جو انہیں ایک ساتھ باندھتے ہیں، جو اگلی تعریف کی طرف لے جاتا ہے۔ کوارک اور لیپٹن پر مبنی جیسا کہ مندرجہ بالا بحث میں دیکھا گیا ہے، جس چیز کو "عام مادہ" کہا جا سکتا ہے اس کی بہت سی ابتدائی تعریفیں اس کی ساخت یا "بلڈنگ بلاکس" پر مبنی تھیں۔ ابتدائی ذرات کے پیمانے پر، اس روایت کی پیروی کرنے والی ایک تعریف اس طرح بیان کی جا سکتی ہے: "عام مادہ وہ سب کچھ ہے جو کوارک اور لیپٹن پر مشتمل ہوتا ہے"، یا "عام مادہ وہ سب کچھ ہے جو اینٹی کوارک اور اینٹی لیپٹن کے علاوہ کسی بھی ابتدائی فرمین پر مشتمل ہوتا ہے"۔ ان فارمولیشنوں کے درمیان تعلق درج ذیل ہے۔ لیپٹن (سب سے مشہور الیکٹران)، اور کوارک (جن میں سے بیرون، جیسے پروٹون اور نیوٹرون بنائے جاتے ہیں) مل کر ایٹم بناتے ہیں، جو بدلے میں مالیکیول بناتے ہیں۔ چونکہ ایٹموں اور مالیکیولز کو مادہ کہا جاتا ہے، اس لیے اس تعریف کو اس طرح بیان کرنا فطری ہے: "عام مادہ وہ چیز ہے جو انہی چیزوں سے بنی ہے جن سے ایٹم اور مالیکیول بنے ہیں"۔ (تاہم، غور کریں کہ کوئی بھی ان بلڈنگ بلاکس سے وہ مادے بھی بنا سکتا ہے جو ایٹم یا مالیکیول نہیں ہیں۔) پھر، چونکہ الیکٹران لیپٹن ہوتے ہیں، اور پروٹون اور نیوٹرون کوارک سے بنے ہوتے ہیں، اس لیے یہ تعریف مادے کی تعریف "کوارک اور لیپٹن" کی طرف لے جاتی ہے، جو کہ ابتدائی فرمین کی چار اقسام میں سے دو ہیں (دیگر دو اینٹی کوارک اور اینٹی لیپٹن ہیں، جنہیں بعد میں بیان کردہ اینٹی میٹر سمجھا جا سکتا ہے)۔ کیریتھرز اور گرینس بیان کرتے ہیں: "عام مادہ مکمل طور پر پہلی نسل کے ذرات، یعنی [اوپر] اور [نیچے] کوارکس، نیز الیکٹران اور اس کے نیوٹرینو پر مشتمل ہوتا ہے۔" (اعلی نسل کے ذرات تیزی سے پہلی نسل کے ذرات میں ختم ہو جاتے ہیں، اور اس طرح عام طور پر ان کا سامنا نہیں ہوتا ہے۔) عام مادے کی یہ تعریف اس سے کہیں زیادہ لطیف ہے جو پہلے ظاہر ہوتی ہے۔ وہ تمام ذرات جو عام مادے (لیپٹن اور کوارک) کو تشکیل دیتے ہیں وہ ابتدائی فرمیئن ہوتے ہیں، جبکہ تمام قوت کیریئر ابتدائی بوسون ہوتے ہیں۔ ڈبلیو اور زیڈ بوسون جو کمزور قوت میں ثالثی کرتے ہیں وہ کوارک یا لیپٹن سے نہیں بنے ہوتے ہیں، اور اسی طرح وہ عام مادے نہیں ہیں، چاہے ان کی کمیت ہی کیوں نہ ہو۔ دوسرے لفظوں میں، کمیت کوئی ایسی چیز نہیں ہے جو عام مادے کے لیے مخصوص ہو۔ تاہم، عام مادے کی کوارک-لیپٹن تعریف، نہ صرف مادے کے ابتدائی تعمیراتی بلاکس کی نشاندہی کرتی ہے، بلکہ اس میں اجزاء (مثال کے طور پر ایٹم اور مالیکیول) سے بنے مرکب بھی شامل ہیں۔ اس طرح کے مرکبات میں ایک تعامل توانائی ہوتی ہے جو اجزاء کو ایک ساتھ رکھتی ہے، اور مرکب کی کمیت کا بڑا حصہ تشکیل دے سکتی ہے۔ مثال کے طور پر، ایک بڑی حد تک، ایٹم کی کمیت محض اس کے اجزاء پروٹانوں، نیوٹرانوں اور الیکٹرانوں کی کمیت کا مجموعہ ہے۔ تاہم، گہری کھدائی کرتے ہوئے، پروٹون اور نیوٹرون گلوون فیلڈز سے جڑے کوارک سے بنے ہوتے ہیں (کوانٹم کروموڈینامکس کی حرکیات دیکھیں) اور یہ گلوون فیلڈز ہیڈرون کی کمیت میں نمایاں کردار ادا کرتے ہیں۔ دوسرے لفظوں میں، عام مادے کی "کمیت" پر مشتمل زیادہ تر چیز پروٹانوں اور نیوٹرانوں کے اندر کوارک کی بائنڈنگ توانائی کی وجہ سے ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، نیوکلیون میں تین کوارک کی کمیت کا مجموعہ تقریبا ہوتا ہے، جو نیوکلیون کی کمیت (تقریبا) کے مقابلے میں کم ہوتا ہے۔ بنیادی بات یہ ہے کہ روزمرہ کی اشیاء کی زیادہ تر کمیت اس کے بنیادی اجزاء کی تعامل توانائی سے آتی ہے۔ سٹینڈرڈ ماڈل گروپ مادے کے ذرات کو تین نسلوں میں تقسیم کرتے ہیں، جہاں ہر نسل دو کوارک اور دو لیپٹن پر مشتمل ہوتی ہے۔ پہلی نسل اوپر اور نیچے کوارک، الیکٹران اور الیکٹران نیوٹرینو ہے ؛ دوسری میں دلکش اور عجیب کوارک، میوون اور میوون نیوٹرینو شامل ہیں ؛ تیسری نسل اوپر اور نیچے کوارک اور تاؤ اور تاؤ نیوٹرینو پر مشتمل ہے۔ اس کی سب سے فطری وضاحت یہ ہوگی کہ اعلی نسلوں کے کوارک اور لیپٹن پہلی نسلوں کی پرجوش حالتیں ہیں۔ اگر ایسا ثابت ہوتا ہے تو اس کا مطلب یہ ہوگا کہ کوارک اور لیپٹن ابتدائی ذرات کے بجائے مرکب ذرات ہیں۔ مادے کی یہ کوارک-لیپٹن تعریف اس طرف بھی لے جاتی ہے جسے "(خالص) مادے کے تحفظ" کے قوانین کے طور پر بیان کیا جا سکتا ہے-جس پر بعد میں بحث کی گئی ہے۔ متبادل طور پر، کوئی بھی مادے کے بڑے پیمانے پر حجم کے خلا کے تصور کی طرف لوٹ سکتا ہے، جو اگلی تعریف کی طرف لے جاتا ہے، جس میں اینٹی میٹر مادے کے ذیلی طبقے کے طور پر شامل ہو جاتا ہے۔ ابتدائی فرمینوں (کمیت، حجم اور خلا) کی بنیاد پر مادے کی ایک عام یا روایتی تعریف "ایسی کوئی بھی چیز ہے جس کی کمیت اور حجم (جگہ پر قابض) ہو"۔ مثال کے طور پر، ایک کار کو مادے سے بنا ہوا کہا جائے گا، کیونکہ اس کی کمیت اور حجم (جگہ پر قبضہ) ہوتا ہے۔ یہ مشاہدہ کہ مادہ خلا پر قبضہ کرتا ہے قدیم زمانے کا ہے۔ تاہم، اس بات کی وضاحت کہ مادہ خلا پر کیوں قبضہ کرتا ہے حالیہ ہے، اور یہ استدلال کیا جاتا ہے کہ یہ پالی اخراج کے اصول میں بیان کردہ رجحان کا نتیجہ ہے، جو فرمینوں پر لاگو ہوتا ہے۔ دو خاص مثالیں جہاں اخراج کا اصول واضح طور پر مادے کا خلا کے قبضے سے تعلق رکھتا ہے وہ ہیں سفید بونے ستارے اور نیوٹران ستارے، جن پر ذیل میں مزید بحث کی گئی ہے۔ اس طرح مادے کی تعریف بنیادی فرمینوں پر مشتمل ہر چیز کے طور پر کی جا سکتی ہے۔ اگرچہ ہم روزمرہ کی زندگی میں ان کا سامنا نہیں کرتے ہیں، اینٹی کوارکس (جیسے اینٹیپروٹن) اور اینٹی لیپٹن (جیسے پوزیٹرون) کوارک اور لیپٹن کے اینٹی پارٹیکلز ہیں، وہ بھی ابتدائی فرمین ہیں، اور بنیادی طور پر کوارکس اور لیپٹن جیسی خصوصیات رکھتے ہیں، بشمول پالی اخراج اصول کا اطلاق جس کے بارے میں کہا جا سکتا ہے کہ وہ دو ذرات کو ایک ہی وقت میں (ایک ہی حالت میں) ایک ہی جگہ پر ہونے سے روکتا ہے، یعنی۔ ہر ذرہ کو "جگہ لینے" پر مجبور کرتا ہے۔ یہ خاص تعریف مادے کو ان اینٹی میٹر ذرات کے ساتھ ساتھ عام کوارک اور لیپٹن سے بنی کسی بھی چیز کو شامل کرنے کی طرف لے جاتی ہے، اور اس طرح میسون سے بنی کوئی بھی چیز، جو کوارک اور اینٹی کارک سے بنے غیر مستحکم ذرات ہیں۔ عمومی اضافیت اور کاسمولوجی میں اضافیت کے تناظر میں، کمیت ایک اضافی مقدار نہیں ہے، اس معنی میں کہ کوئی نظام کے بقیہ کمیت کو حاصل کرنے کے لیے کسی نظام میں ذرات کے بقیہ کمیت کو شامل نہیں کر سکتا۔ اس طرح، اضافیت میں عام طور پر ایک زیادہ عمومی نظریہ یہ ہے کہ یہ بقیہ کمیتوں کا مجموعہ نہیں ہے، بلکہ توانائی-مومنٹم ٹینسر ہے جو مادے کی مقدار کی مقدار طے کرتا ہے۔ یہ ٹینسر پورے نظام کے لیے بقیہ کمیت دیتا ہے۔ لہذا "مادے" کو بعض اوقات کسی ایسی چیز کے طور پر سمجھا جاتا ہے جو کسی نظام کی توانائی کی رفتار میں حصہ ڈالتی ہے، یعنی ایسی کوئی بھی چیز جو خالص کشش ثقل نہیں ہے۔ یہ نظریہ عام طور پر ان شعبوں میں پایا جاتا ہے جو عمومی اضافیت سے متعلق ہیں جیسے کہ کاسمولوجی۔ اس نظریے میں، روشنی اور دیگر بے کمیت ذرات اور فیلڈز سبھی "مادے" کا حصہ ہیں۔ ساخت ذرہ طبیعیات میں، فرمیئن وہ ذرات ہیں جو فرمی ڈیراک کے اعداد و شمار کی اطاعت کرتے ہیں۔ فرمیئن ابتدائی ہو سکتے ہیں، جیسے الیکٹران-یا مرکب، جیسے پروٹون اور نیوٹرون۔ معیاری ماڈل میں، ابتدائی فرمین کی دو قسمیں ہیں: کوارک اور لیپٹن، جن پر آگے تبادلہ خیال کیا گیا ہے۔ کوارک گھماؤ کے بڑے بڑے ذرات ہیں، جس کا مطلب ہے کہ وہ فرمین ہیں۔ وہ −e (ڈاؤن ٹائپ کوارکس) یا + e (اپ ٹائپ کوارکس) کا برقی چارج رکھتے ہیں۔ موازنہ کے لیے، ایک الیکٹران کا چارج −1e ہوتا ہے۔ وہ رنگین چارج بھی رکھتے ہیں، جو مضبوط تعامل کے لیے برقی چارج کے مساوی ہے۔ کوارک تابکار انحطاط سے بھی گزرتے ہیں، جس کا مطلب ہے کہ وہ کمزور تعامل کے تابع ہیں۔ بیریونک بیریون مضبوطی سے تعامل کرنے والے فرمین ہوتے ہیں، اور اسی طرح فرمی ڈیراک کے اعداد و شمار کے تابع ہوتے ہیں۔ بیریونوں میں پروٹون اور نیوٹرون ہوتے ہیں، جو جوہری مرکزوں میں پائے جاتے ہیں، لیکن بہت سے دوسرے غیر مستحکم بیریون بھی موجود ہیں۔ اصطلاح بیریون عام طور پر تین کوارکس سے مراد ہے-تین کوارکس سے بنے ذرات۔ نیز، چار کوارک اور ایک اینٹی کارک سے بنے "غیر ملکی" بیرون کو پینٹا کوارکس کے نام سے جانا جاتا ہے، لیکن ان کا وجود عام طور پر قبول نہیں کیا جاتا ہے۔ بیریونک مادہ کائنات کا وہ حصہ ہے جو بیریون (بشمول تمام ایٹم) سے بنا ہے۔ کائنات کے اس حصے میں تاریک توانائی، تاریک مادے، بلیک ہولز یا انحطاط پذیر مادے کی مختلف شکلیں شامل نہیں ہیں، جیسے کہ سفید بونے ستارے اور نیوٹرون ستارے۔ ولکنسن مائکروویو انیسوٹروپی پروب (ڈبلیو ایم اے پی) کے ذریعہ دیکھی گئی مائکروویو لائٹ سے پتہ چلتا ہے کہ بہترین دوربینوں کی حدود میں کائنات کے اس حصے کا صرف 4.6 فیصد حصہ (یعنی وہ مادہ جو نظر آسکتا ہے کیونکہ روشنی اس سے ہم تک پہنچ سکتی ہے)، بیرونک مادے سے بنا ہے۔ تقریبا 26.8% تاریک مادہ ہے، اور تقریبا 68.3% تاریک توانائی ہے۔ کائنات میں عام مادے کی بڑی اکثریت پوشیدہ ہے، کیونکہ کہکشاؤں اور جھنڈوں کے اندر نظر آنے والے ستارے اور گیس کائنات کی بڑے پیمانے پر توانائی کی کثافت میں عام مادے کی شراکت کا 10 فیصد سے بھی کم حصہ ہیں۔ ہیڈرونک ہیڈرونک مادہ 'عام' بیرونک مادے کا حوالہ دے سکتا ہے، جو ہیڈرون (بیرون اور میسون)، یا کوارک مادے (جوہری مرکزوں کی عمومی شکل) سے بنا ہے، یعنی۔ 'کم' درجہ حرارت کیو سی ڈی معاملہ۔ اس میں انحطاط پذیر مادے اور اعلی توانائی والے بھاری مرکزوں کے تصادم کا نتیجہ شامل ہے۔ انحطاط طبیعیات میں، انحطاط شدہ مادے سے مراد مطلق صفر کے قریب درجہ حرارت پر فرمینوں کی گیس کی زمینی حالت ہے۔ پالی اخراج کے اصول کے لیے ضروری ہے کہ صرف دو فرمیئن ایک کوانٹم حالت پر قبضہ کر سکیں، ایک اسپن اپ اور دوسرا اسپن ڈاؤن۔ لہذا، صفر درجہ حرارت پر، فرمین تمام دستیاب فرمینوں کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے کافی سطحوں کو بھرتے ہیں-اور بہت سے فرمینوں کی صورت میں، زیادہ سے زیادہ حرکی توانائی (جسے فرمی توانائی کہا جاتا ہے) اور گیس کا دباؤ بہت زیادہ ہو جاتا ہے، اور اس کا انحصار مادے کی عام حالتوں کے برعکس درجہ حرارت کے بجائے فرمینوں کی تعداد پر ہوتا ہے۔ خیال کیا جاتا ہے کہ انحطاط پذیر مادہ بھاری ستاروں کے ارتقاء کے دوران واقع ہوتا ہے۔ سبرامنیم چندر شیکھر کا یہ مظاہرہ کہ سفید بونے ستاروں میں اخراج کے اصول کی وجہ سے زیادہ سے زیادہ اجازت شدہ کمیت ہوتی ہے، ستاروں کے ارتقاء کے نظریہ میں انقلاب کا سبب بنا۔ انحطاط پذیر مادے میں کائنات کا وہ حصہ شامل ہے جو نیوٹران ستاروں اور سفید بونوں سے بنا ہے۔ عجیب و غریب مادہ کوارک مادے کی ایک خاص شکل ہے، جسے عام طور پر اوپر، نیچے اور عجیب کوارک کے مائع کے طور پر سمجھا جاتا ہے۔ یہ جوہری مادے سے متصادم ہے، جو کہ نیوٹرانوں اور پروٹانوں کا مائع ہے (جو خود اوپر اور نیچے کوارک سے بنے ہیں)، اور غیر عجیب کوارک مادے کے ساتھ، جو کہ ایک کوارک مائع ہے جس میں صرف اوپر اور نیچے کوارک ہوتے ہیں۔ کافی زیادہ کثافت پر، عجیب مادے کے رنگین سپر کنڈکٹنگ ہونے کی توقع کی جاتی ہے۔ عجیب و غریب مادے کو نیوٹرون ستاروں کے مرکز میں واقع ہونے کا قیاس کیا جاتا ہے، یا، زیادہ قیاس آرائی کے مطابق، الگ تھلگ بوندوں کے طور پر جو سائز میں فیمٹومیٹر (اسرینجلیٹ) سے لے کر کلومیٹر (کوارک ستارے) تک مختلف ہو سکتے ہیں۔ دو معنی ذرہ طبیعیات اور فلکی طبیعیات میں، یہ اصطلاح دو طریقوں سے استعمال ہوتی ہے، ایک وسیع تر اور دوسرا زیادہ مخصوص۔ وسیع تر معنی صرف کوارک مادہ ہے جس میں کوارک کے تین ذائقے ہوتے ہیں: اوپر، نیچے اور عجیب۔ اس تعریف میں، ایک تنقیدی دباؤ اور اس سے وابستہ تنقیدی کثافت ہوتی ہے، اور جب جوہری مادے (پروٹون اور نیوٹرون سے بنا ہوا) کو اس کثافت سے آگے دبایا جاتا ہے، تو پروٹون اور نیوٹرون کوارک میں الگ ہو جاتے ہیں، جس سے کوارک مادہ (شاید عجیب مادہ) پیدا ہوتا ہے۔ تنگ معنی کوارک مادہ ہے جو جوہری مادے سے زیادہ مستحکم ہے۔ یہ خیال کہ ایسا ہو سکتا ہے، بوڈمر اور وٹن کا "عجیب مادے کا مفروضہ" ہے۔ اس تعریف میں، تنقیدی دباؤ صفر ہے: مادے کی حقیقی زمینی حالت ہمیشہ کوارک مادہ ہوتی ہے۔ وہ مرکزے جو ہم اپنے ارد گرد کے مادے میں دیکھتے ہیں، جو جوہری مادے کی بوندیں ہیں، دراصل میٹاسٹیبل ہیں، اور کافی وقت دیا جائے تو (یا صحیح بیرونی محرک) عجیب مادے کی بوندوں میں ختم ہو جائے گا، یعنی۔ اجنبی۔ لیپٹن اسپن کے ذرات ہیں، جس کا مطلب ہے کہ وہ فرمین ہیں۔ وہ −1e (چارج شدہ لیپٹن) یا 0e (نیوٹرینو) کا برقی چارج رکھتے ہیں۔ کوارک کے برعکس، لیپٹن رنگین چارج نہیں رکھتے، مطلب یہ ہے کہ وہ مضبوط تعامل کا تجربہ نہیں کرتے ہیں۔ لیپٹن تابکار انحطاط سے بھی گزرتے ہیں، جس کا مطلب ہے کہ وہ کمزور تعامل کے تابع ہیں۔ لیپٹن بڑے بڑے ذرات ہوتے ہیں، اس لیے کشش ثقل کے تابع ہوتے ہیں۔ فیز بلک میں، مادہ کئی مختلف شکلوں، یا جمع کی حالتوں میں موجود ہو سکتا ہے، جسے فیز کہا جاتا ہے، جو ماحول کے دباؤ، درجہ حرارت اور حجم پر منحصر ہوتا ہے۔ فیز مادے کی ایک ایسی شکل ہے جس میں نسبتا یکساں کیمیائی ساخت اور جسمانی خصوصیات (جیسے کثافت، مخصوص حرارت، اضطراری اشاریہ وغیرہ) ہوتی ہیں۔ ان مراحل میں تین واقف (ٹھوس، مائع اور گیسیں) کے ساتھ ساتھ مادے کی زیادہ غیر ملکی حالتیں (جیسے پلازما، سپر فلوئڈز، سپر سولائڈز، بوس آئن سٹائن کنڈینسیٹس) شامل ہیں۔ سیال مائع، گیس یا پلازما ہو سکتا ہے۔ مقناطیسی مواد کے پیرامیگنیٹک اور فیرومیگنیٹک مراحل بھی ہیں۔ جیسے جیسے حالات بدلتے ہیں، مادہ ایک مرحلے سے دوسرے مرحلے میں تبدیل ہو سکتا ہے۔ ان مظاہر کو فیز ٹرانزیشن کہا جاتا ہے، اور ان کا مطالعہ تھرموڈینامکس کے میدان میں کیا جاتا ہے۔ نینو میٹریلز میں، سطح کے رقبے اور حجم کے بڑے پیمانے پر بڑھے ہوئے تناسب کے نتیجے میں ایسے مادے پیدا ہوتے ہیں جو بلک میٹریل سے بالکل مختلف خصوصیات کی نمائش کر سکتے ہیں، اور کسی بھی بلک مرحلے کے ذریعے اچھی طرح سے بیان نہیں کیے جاتے ہیں (مزید تفصیلات کے لیے نینو میٹریلز دیکھیں)۔ فیز کو بعض اوقات مادے کی حالتیں کہا جاتا ہے، لیکن یہ اصطلاح تھرموڈینامک حالتوں کے ساتھ الجھن کا باعث بن سکتی ہے۔ مثال کے طور پر، مختلف دباؤ پر برقرار رکھی جانے والی دو گیسیں مختلف تھرموڈینامک حالتوں (مختلف دباؤ) میں ہوتی ہیں، لیکن ایک ہی مرحلے میں (دونوں گیسیں ہیں)۔ اینٹی میٹر وہ مادہ ہے جو ان کے اینٹی پارٹیکلز پر مشتمل ہوتا ہے جو عام مادے کو تشکیل دیتے ہیں۔ اگر کوئی ذرہ اور اس کا مخالف ذرہ ایک دوسرے کے ساتھ رابطے میں آتے ہیں، تو دونوں ختم ہو جاتے ہیں ؛ یعنی، وہ دونوں البرٹ آئن سٹائن کی مساوات کے مطابق مساوی توانائی والے دوسرے ذرات میں تبدیل ہو سکتے ہیں۔ یہ نئے ذرات اعلی توانائی والے فوٹون (گاما شعاعیں) یا دیگر ذرہ-مخالف ذرات کے جوڑے ہو سکتے ہیں۔ نتیجے میں پیدا ہونے والے ذرات حرکی توانائی کی مقدار سے مالا مال ہوتے ہیں جو کہ اصل ذرہ-اینٹی پارٹیکل جوڑے کی پیداوار کے بقیہ کمیت اور بقیہ کمیت کے درمیان فرق کے برابر ہوتی ہے، جو اکثر کافی بڑی ہوتی ہے۔ "مادے" کی کون سی تعریف اپنائی گئی ہے اس پر منحصر ہے، اینٹی میٹر کو مادے کا ایک خاص ذیلی طبقہ، یا مادے کے برعکس کہا جا سکتا ہے۔ اینٹی میٹر قدرتی طور پر زمین پر نہیں پایا جاتا ہے، سوائے بہت مختصر اور بہت کم مقدار میں (تابکار انحطاط، بجلی یا کائناتی شعاعوں کے نتیجے میں)۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ ایک مناسب طبیعیات کی لیبارٹری کی حدود سے باہر زمین پر موجود اینٹی میٹر تقریبا فوری طور پر اس عام مادے سے مل جائے گا جس سے زمین بنی ہے، اور ختم ہو جائے گی۔ اینٹی پارٹیکلز اور کچھ مستحکم اینٹی میٹر (جیسے اینٹی ہائیڈروجن) چھوٹی مقدار میں بنائے جا سکتے ہیں، لیکن اتنی مقدار میں نہیں کہ اس کی کچھ نظریاتی خصوصیات کی جانچ سے زیادہ کچھ کر سکیں۔ سائنس اور سائنس فکشن دونوں میں کافی قیاس آرائیاں کی جاتی ہیں کہ قابل مشاہدہ کائنات بظاہر تقریبا مکمل طور پر مادہ کیوں ہے (کوارک اور لیپٹن کے معنی میں لیکن اینٹی کوارک یا اینٹی لیپٹن نہیں)، اور کیا اس کے بجائے دوسری جگہیں تقریبا مکمل طور پر اینٹی میٹر (اینٹی کوارک اور اینٹی لیپٹن) ہیں۔ ابتدائی کائنات میں، یہ خیال کیا جاتا ہے کہ مادے اور اینٹی میٹر کی مساوی نمائندگی کی جاتی تھی، اور اینٹی میٹر کے غائب ہونے کے لیے جسمانی قوانین میں ایک غیر متناسبیت کی ضرورت ہوتی ہے جسے سی پی (چارج-پیریٹی) سمیٹری کی خلاف ورزی کہا جاتا ہے، جسے معیاری ماڈل سے حاصل کیا جا سکتا ہے، لیکن اس وقت مرئی کائنات میں مادے اور اینٹی میٹر کی ظاہری غیر متناسبیت طبیعیات کے بڑے غیر حل شدہ مسائل میں سے ایک ہے۔ ممکنہ عمل جن کے ذریعے یہ ہوا، بیریوجینیسیس کے تحت مزید تفصیل سے دریافت کیا گیا ہے۔ رسمی طور پر، اینٹی میٹر ذرات کی تعریف ان کے منفی بیرون نمبر یا لیپٹن نمبر سے کی جا سکتی ہے، جبکہ "نارمل" (غیر اینٹی میٹر) مادے کے ذرات میں مثبت بیرون یا لیپٹن نمبر ہوتا ہے۔ ذرات کی یہ دو کلاسیں ایک دوسرے کے اینٹی پارٹیکل پارٹنر ہیں۔ اکتوبر 2017 میں، سائنس دانوں نے مزید شواہد کی اطلاع دی کہ بگ بینگ میں یکساں طور پر پیدا ہونے والے مادے اور اینٹی میٹر ایک جیسے ہیں، ایک دوسرے کو مکمل طور پر ختم کر دینا چاہیے اور اس کے نتیجے میں کائنات کا وجود نہیں ہونا چاہیے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ ایسی کوئی چیز ضرور ہونی چاہیے، جو سائنس دانوں کے لیے ابھی تک نامعلوم ہے، جس نے یا تو ابتدائی تشکیل پانے والی کائنات میں مادے اور اینٹی میٹر کی مکمل باہمی تباہی کو روک دیا، یا جس نے دونوں شکلوں کے درمیان عدم توازن کو جنم دیا۔ تحفظ دو مقداریں جو کوارک-لیپٹن معنوں میں مادے کی مقدار کی وضاحت کر سکتی ہیں (اور اینٹی میٹر ایک اینٹی کارک-اینٹیلیپٹن معنوں میں)، بیریون نمبر اور لیپٹن نمبر، معیاری ماڈل میں محفوظ ہیں۔ ایک بیریون جیسے کہ پروٹون یا نیوٹرون کا بیریون نمبر ایک ہوتا ہے، اور ایک کوارک، کیونکہ بیریون میں تین ہوتے ہیں، کو 1/3 کا بیریون نمبر دیا جاتا ہے۔ لہذا مادے کی خالص مقدار، جیسا کہ کوارک کی تعداد سے ماپا جاتا ہے (مائنس اینٹی کوارک کی تعداد، جس میں ہر ایک کا بیرون نمبر −1/3 ہے)، جو کہ بیرون نمبر کے متناسب ہے، اور لیپٹن کی تعداد (مائنس اینٹی لیپٹن)، جسے لیپٹن نمبر کہا جاتا ہے، کسی بھی عمل میں تبدیل کرنا عملی طور پر ناممکن ہے۔ یہاں تک کہ جوہری بم میں بھی کوئی بھی بیرون (پروٹون اور نیوٹرون جن میں سے جوہری مرکزے بنے ہوتے ہیں) تباہ نہیں ہوتے ہیں-رد عمل سے پہلے کی طرح بعد میں بھی اتنے ہی بیرون ہوتے ہیں، اس لیے ان میں سے کوئی بھی مادے کا ذرہ درحقیقت تباہ نہیں ہوتا اور نہ ہی کوئی غیر مادے کے ذرات میں تبدیل ہوتا ہے (جیسے روشنی یا تابکاری کے فوٹون)۔ اس کے بجائے، جوہری (اور شاید کروموڈینامک) بائنڈنگ توانائی خارج ہوتی ہے، کیونکہ یہ بیرون درمیانی سائز کے مرکزوں میں بندھے ہوتے ہیں جن میں اصل چھوٹے (ہائیڈروجن) اور بڑے (پلوٹونیم وغیرہ) کے مقابلے میں فی مرکزے میں کم توانائی (اور، مساوی طور پر، کم کمیت) ہوتی ہے۔ نیوکلئی۔ یہاں تک کہ الیکٹران پوزیٹرون کے خاتمے میں بھی کوئی خالص مادہ تباہ نہیں ہوتا ہے، کیونکہ خاتمے سے پہلے صفر خالص مادہ (صفر کل لیپٹن نمبر اور بیرون نمبر) تھا-ایک لیپٹن مائنس ایک اینٹیلیپٹن صفر خالص لیپٹن نمبر کے برابر ہوتا ہے-اور یہ خالص رقم مادہ تبدیل نہیں ہوتا ہے کیونکہ یہ تباہی کے بعد صرف صفر رہتا ہے۔ مختصرا، مادے، جیسا کہ طبیعیات میں بیان کیا گیا ہے، سے مراد بیرون اور لیپٹن ہیں۔ مادے کی مقدار کی تعریف بیریون اور لیپٹن نمبر کے لحاظ سے کی جاتی ہے۔ بیریون اور لیپٹن بنائے جا سکتے ہیں، لیکن ان کی تخلیق کے ساتھ اینٹی بیریون یا اینٹی لیپٹن ہوتے ہیں ؛ اور انہیں اینٹی بیریون یا اینٹی لیپٹن سے ختم کر کے تباہ کیا جا سکتا ہے۔ چونکہ اینٹی بیریونز/اینٹی لیپٹنز میں منفی بیریون/لیپٹن نمبر ہوتے ہیں، اس لیے مجموعی طور پر بیریون/لیپٹن نمبر تبدیل نہیں ہوتے، اس لیے مادہ محفوظ رہتا ہے۔ تاہم، بیریون/لیپٹن اور اینٹی بیریون/اینٹی لیپٹن سبھی میں مثبت کمیت ہوتی ہے، اس لیے کمیت کی کل مقدار محفوظ نہیں ہوتی ہے۔ مزید برآں، قدرتی یا مصنوعی جوہری تعاملات سے باہر، کائنات میں عام طور پر تقریبا کوئی اینٹی میٹر دستیاب نہیں ہے (دیکھیں بیریون غیر متناسب اور لیپٹوجینیسیس)، لہذا عام حالات میں ذرہ کا خاتمہ شاذ و نادر ہی ہوتا ہے۔ سیاہ عام مادہ، کوارک اور لیپٹن کی تعریف میں، قابل مشاہدہ کائنات کی توانائی کا تقریبا 4 فیصد ہے۔ بقیہ توانائی کا نظریہ غیر ملکی شکلوں کی وجہ سے ہے، جن میں سے 23 فیصد تاریک مادہ اور 73 فیصد تاریک توانائی ہے۔ فلکی طبیعیات اور کاسمولوجی میں، تاریک مادہ نامعلوم ساخت کا معاملہ ہے جو براہ راست مشاہدہ کرنے کے لیے کافی برقی مقناطیسی تابکاری کا اخراج یا عکاسی نہیں کرتا ہے، لیکن جس کی موجودگی کا اندازہ مرئی مادے پر کشش ثقل کے اثرات سے لگایا جا سکتا ہے۔ ابتدائی کائنات اور بگ بینگ تھیوری کے مشاہداتی شواہد کے لیے ضروری ہے کہ اس مادے میں توانائی اور کمیت ہو، لیکن یہ عام بیرون (پروٹون اور نیوٹرون) پر مشتمل نہ ہو۔ عام طور پر قبول شدہ نظریہ یہ ہے کہ زیادہ تر تاریک مادے کی نوعیت غیر بیرونک ہے۔ اس طرح، یہ لیبارٹری میں ابھی تک غیر مشاہدہ شدہ ذرات پر مشتمل ہے۔ شاید وہ سپرسیمیٹرک ذرات ہیں، جو معیاری ماڈل کے ذرات نہیں ہیں بلکہ کائنات کے ابتدائی مرحلے میں بہت زیادہ توانائیوں پر بنے ہوئے آثار ہیں اور اب بھی تیر رہے ہیں۔ کائنات میں، تاریک توانائی وہ نام ہے جو اس پسپا اثر کے منبع کو دیا گیا ہے جو کائنات کی توسیع کی شرح کو تیز کر رہا ہے۔ اس کی عین مطابق نوعیت فی الحال ایک معمہ ہے، حالانکہ اس کے اثرات کو معقول طور پر مادے جیسی خصوصیات جیسے توانائی کی کثافت اور خلا کو دباؤ تفویض کرکے نمونہ بنایا جا سکتا ہے۔ غیر ملکی غیر ملکی مادہ ذرہ طبیعیات کا ایک تصور ہے، جس میں تاریک مادہ اور تاریک توانائی شامل ہو سکتی ہے لیکن اس میں کوئی بھی فرضی مواد شامل ہوتا ہے جو مادے کی معروف شکلوں کی ایک یا زیادہ خصوصیات کی خلاف ورزی کرتا ہے۔ اس طرح کے کچھ مواد میں منفی کمیت جیسی فرضی خصوصیات ہو سکتی ہیں۔ تاریخی اور فلسفیانہ مطالعہ کلاسیکی نوادرات (600 قبل مسیح-عیسوی)۔ 322 قبل مسیح) قدیم ہندوستان میں، بدھ مت، ہندو اور جین فلسفیانہ روایات میں سے ہر ایک کا خیال تھا کہ مادہ ایٹموں (پرمانو، پڈگالا) سے بنا تھا جو "ابدی، ناقابل تسخیر، بغیر حصوں اور بے شمار" تھے اور جو فطرت کے قوانین کے مطابق زیادہ پیچیدہ مادے کی تشکیل کے لیے منسلک یا جدا ہوئے تھے۔ انہوں نے روح کے بارے میں اپنے خیالات، یا اس کی کمی کو اپنے مادے کے نظریہ میں شامل کیا۔ اس نظریہ کے سب سے مضبوط ڈویلپرز اور محافظ نیا-ویشیشکا اسکول تھے، جن میں ہندوستانی فلسفی کناڈا (تقریبا 6 ویں صدی قبل مسیح) کے خیالات سب سے زیادہ پیروی کیے گئے تھے۔ بدھ فلسفیوں نے بھی یہ نظریات پہلی صدی قبل مسیح کے آخر میں تیار کیے، وہ خیالات جو ویشیشکا مکتب سے ملتے جلتے تھے، لیکن جن میں کوئی روح یا ضمیر شامل نہیں تھا۔ جین فلسفیوں نے روح (جیو) کو شامل کیا، جس نے ہر ایٹم میں ذائقہ، بو، چھونے اور رنگ جیسی خصوصیات کا اضافہ کیا۔ انہوں نے ہندوؤں اور بدھ مت کے ابتدائی ادب میں پائے جانے والے خیالات کو یہ کہتے ہوئے بڑھایا کہ ایٹم یا تو مرطوب ہوتے ہیں یا خشک، اور یہ معیار سیمنٹ اہمیت رکھتے ہیں۔ انہوں نے اس امکان کی بھی تجویز پیش کی کہ ایٹم مخالف کی کشش کی وجہ سے یکجا ہوتے ہیں، اور روح ان ایٹموں سے منسلک ہو جاتی ہے، کرما کے باقیات کے ساتھ تبدیل ہو جاتی ہے، اور ہر دوبارہ جنم کے ساتھ منتقل ہو جاتی ہے۔ قدیم یونان میں، قبل از سوکریٹک فلسفیوں نے مرئی دنیا کی بنیادی نوعیت کا قیاس کیا۔ تھیلز (c. 624 قبل مسیح-c. 546 قبل مسیح) نے پانی کو دنیا کا بنیادی مواد قرار دیا۔ اناکسیمینڈر (c. 610 قبل مسیح-c. 546 قبل مسیح) نے مؤقف اختیار کیا کہ بنیادی مواد مکمل طور پر بے کردار یا لامحدود تھا: لامحدود (ایپیرون)۔ اناکسیمینس (585 قبل مسیح، ڈی۔ 528 قبل مسیح میں پروان چڑھا) نے مؤقف اختیار کیا کہ بنیادی سامان نیوما یا ہوا تھی۔ ہیراکلیٹس (535-سی۔ 475 قبل مسیح) کا کہنا ہے کہ بنیادی عنصر آگ ہے، حالانکہ شاید اس کا مطلب ہے کہ سب کچھ تبدیلی ہے۔ ایمپیڈوکلس (c. 490-430 BCE) نے چار عناصر کے بارے میں بات کی جن میں سے ہر چیز بنائی گئی تھی: زمین، پانی، ہوا اور آگ۔ دریں اثنا، پارمینیڈس نے استدلال کیا کہ تبدیلی موجود نہیں ہے، اور ڈیموکریٹس نے استدلال کیا کہ ہر چیز چھوٹے، تمام شکلوں کے غیر فعال اجسام پر مشتمل ہے جسے ایٹم کہتے ہیں، ایک فلسفہ جسے ایٹمزم کہا جاتا ہے۔ ان تمام تصورات میں گہرے فلسفیانہ مسائل تھے۔ ارسطو (384-322 BCE) وہ پہلا شخص تھا جس نے تصور کو صحیح فلسفیانہ بنیاد پر رکھا، جو اس نے اپنے فطری فلسفے میں کیا، خاص طور پر طبیعیات کی کتاب I میں۔ اس نے چار ایمپیڈوکلین عناصر کو معقول مفروضوں کے طور پر اپنایا، لیکن ایک پانچواں، ایتھر شامل کیا۔ اس کے باوجود، یہ عناصر ارسطو کے ذہن میں بنیادی نہیں ہیں۔ بلکہ وہ، مرئی دنیا کی ہر چیز کی طرح، مادے اور شکل کے بنیادی اصولوں پر مشتمل ہیں۔ لفظ ارسطو جو مادے کے لیے استعمال کرتا ہے، χλη (ہیل یا ہول)، کا لفظی ترجمہ لکڑی یا لکڑی کے طور پر کیا جا سکتا ہے، یعنی عمارت کے لیے "خام مال"۔ درحقیقت، مادے کے بارے میں ارسطو کا تصور اندرونی طور پر کسی چیز کی تشکیل یا تشکیل سے جڑا ہوا ہے۔ دوسرے لفظوں میں، مادے کے ابتدائی جدید تصور کے برعکس محض خلا پر قبضہ کرنے کے طور پر، ارسطو کے لیے مادے کا تعریفی طور پر عمل یا تبدیلی سے تعلق ہے: مادہ وہ ہے جو مادے کی تبدیلی کی بنیاد ہے۔ مثال کے طور پر، گھوڑا گھاس کھاتا ہے: گھوڑا گھاس کو اپنے آپ میں بدل دیتا ہے ؛ گھاس اس طرح گھوڑے میں برقرار نہیں رہتی، لیکن اس کا کچھ پہلو-اس کا مادہ-برقرار رہتا ہے۔ مادے کو خاص طور پر بیان نہیں کیا گیا ہے (مثال کے طور پر، ایٹم کے طور پر)، لیکن گھاس سے گھوڑے میں مادے کی تبدیلی میں جو کچھ بھی برقرار رہتا ہے اس پر مشتمل ہوتا ہے۔ اس تفہیم میں مادہ آزادانہ طور پر موجود نہیں ہے (یعنی ایک مادہ کے طور پر)، لیکن شکل کے ساتھ ایک دوسرے پر منحصر ہے (یعنی ایک "اصول" کے طور پر) اور صرف اس حد تک موجود ہے جب یہ بنیادی طور پر تبدیل ہوتا ہے۔ مادے اور شکل کے تعلقات کا تصور کرنا مددگار ثابت ہوسکتا ہے جو حصوں اور پورے کے درمیان ہونے والے تعلق سے بہت ملتا جلتا ہے۔ ارسطو کے لیے، اس طرح کا مادہ صرف شکل سے حقیقت حاصل کر سکتا ہے۔ اس کی اپنے آپ میں کوئی سرگرمی یا حقیقت نہیں ہے، جس طرح سے اس طرح کے حصوں کا صرف مجموعی طور پر وجود ہوتا ہے (بصورت دیگر وہ مکمل طور پر آزاد ہوں گے)۔ روشن خیالی کا دور فرانسیسی فلسفی رینے ڈیکارٹس (1596-1650) نے مادے کے جدید تصور کی ابتدا کی۔ وہ بنیادی طور پر ایک جیومیٹر تھے۔ ارسطو کی طرح، مادے کے وجود کو تبدیلی کی جسمانی حقیقت سے اخذ کرنے کے بجائے، ڈیکارٹ نے من مانی طور پر مادے کو ایک تجریدی، ریاضیاتی مادہ قرار دیا جو خلا پر قبضہ کرتا ہے: ڈیکارٹس کے لیے، مادے میں صرف توسیع کی خاصیت ہوتی ہے، اس لیے حرکت کے علاوہ اس کی واحد سرگرمی دوسرے اجسام کو خارج کرنا ہے: یہ مکینیکل فلسفہ ہے۔ ڈیکارٹس دماغ کے درمیان ایک مطلق فرق کرتا ہے، جسے وہ غیر توسیع شدہ، سوچنے والے مادے اور مادے کے طور پر بیان کرتا ہے، جسے وہ غیر سوچنے والے، توسیع شدہ مادے کے طور پر بیان کرتا ہے۔ وہ آزاد چیزیں ہیں۔ اس کے برعکس، ارسطو مادے اور رسمی/تشکیل کے اصول کو تکمیلی اصولوں کے طور پر بیان کرتا ہے جو مل کر ایک آزاد چیز (مادہ) تشکیل دیتے ہیں۔ مختصرا، ارسطو مادے (تقریبا بولتے ہوئے) کی تعریف اس طرح کرتا ہے کہ چیزیں اصل میں کس چیز سے بنی ہیں (ایک ممکنہ آزاد وجود کے ساتھ)، لیکن ڈیکارٹس مادے کو اپنے آپ میں ایک حقیقی آزاد چیز تک بلند کرتا ہے۔ ڈیکارٹس اور ارسطو کے تصورات کے درمیان تسلسل اور فرق قابل ذکر ہے۔ دونوں تصورات میں، مادہ غیر فعال یا غیر فعال ہوتا ہے۔ متعلقہ تصورات میں مادے کے ذہانت سے مختلف تعلقات ہوتے ہیں۔ ارسطو کے لیے، مادہ اور ذہانت (شکل) ایک دوسرے پر منحصر رشتے میں ایک ساتھ موجود ہیں، جبکہ ڈیکارٹس کے لیے، مادہ اور ذہانت (دماغ) تعریف کے لحاظ سے مخالف، آزاد مادے ہیں۔ مادے کی موروثی خصوصیات کو توسیع تک محدود رکھنے کا ڈیکارٹس کا جواز اس کی مستقل حیثیت ہے، لیکن اس کا اصل معیار مستقل نہیں ہے (جو رنگ اور مزاحمت پر یکساں طور پر لاگو ہوتا ہے)، بلکہ تمام مادی خصوصیات کی وضاحت کے لیے جیومیٹری کا استعمال کرنے کی اس کی خواہش ہے۔ ڈیکارٹس کی طرح، ہوبز، بوئل اور لاک نے استدلال کیا کہ جسم کی موروثی خصوصیات توسیع تک محدود ہیں، اور یہ کہ نام نہاد ثانوی خصوصیات، جیسے رنگ، صرف انسانی ادراک کی پیداوار ہیں۔ انگریزی فلسفی آئزک نیوٹن (1643-1727) کو مادے کے بارے میں ڈیکارٹس کا مکینیکل تصور وراثت میں ملا۔ اپنے "فلسفہ میں استدلال کے قواعد" کے تیسرے حصے میں، نیوٹن نے مادے کی عالمگیر خصوصیات کو "توسیع، سختی، ناقابل تسخیر، نقل و حرکت اور جمود" کے طور پر درج کیا ہے۔ اسی طرح آپٹکس میں وہ قیاس کرتے ہیں کہ خدا نے مادے کو "ٹھوس، بڑے، سخت، ناقابل تسخیر، متحرک ذرات" کے طور پر تخلیق کیا، جو "یہاں تک کہ اتنے سخت تھے کہ کبھی ٹکڑے ٹکڑے نہیں ہوتے تھے"۔ مادے کی "بنیادی" خصوصیات ریاضیاتی وضاحت کے لیے قابل قبول تھیں، "ثانوی" خصوصیات جیسے رنگ یا ذائقہ کے برعکس۔ ڈیکارٹس کی طرح، نیوٹن نے ثانوی خصوصیات کی بنیادی نوعیت کو مسترد کر دیا۔ نیوٹن نے مادے کے بارے میں ڈیکارٹس کے تصور کو توسیع (کم از کم محدود بنیاد پر) کے علاوہ مادے کی اندرونی خصوصیات کو بحال کرکے تیار کیا، جیسے کہ کمیت۔ نیوٹن کے کشش ثقل کے استعمال، جو "فاصلے پر" کام کرتا تھا، نے ڈیکارٹس کے میکانکس کو مؤثر طریقے سے مسترد کر دیا، جس میں تعاملات خصوصی طور پر رابطے کے ذریعے ہوتے تھے۔ اگرچہ نیوٹن کی کشش ثقل اجسام کی طاقت معلوم ہوتی ہے، لیکن خود نیوٹن نے اسے مادے کی ایک لازمی خاصیت تسلیم نہیں کیا۔ منطق کو مزید مستقل طور پر آگے بڑھاتے ہوئے، جوزف پریسٹلی (1733-1804) نے استدلال کیا کہ جسمانی خصوصیات رابطہ میکانکس سے بالاتر ہیں: کیمیائی خصوصیات کو کشش کی صلاحیت کی ضرورت ہوتی ہے۔ انہوں نے استدلال کیا کہ ڈیکارٹس اور دیگر کی نام نہاد بنیادی خصوصیات کے علاوہ مادے میں دیگر موروثی طاقتیں ہیں۔ 19 ویں اور 20 ویں صدی پریسٹلی کے زمانے سے، مادی دنیا کے اجزاء (یعنی مالیکیول، ایٹم، ذیلی جوہری ذرات) کے بارے میں علم میں بڑے پیمانے پر توسیع ہوئی ہے۔ 19 ویں صدی میں، پیریڈک ٹیبل اور ایٹم تھیوری کی ترقی کے بعد، ایٹموں کو مادے کے بنیادی اجزاء کے طور پر دیکھا جاتا تھا۔ ایٹموں نے مالیکیولز اور مرکبات بنائے۔ جگہ پر قبضہ کرنے اور کمیت کے لحاظ سے عام تعریف مادے کی زیادہ تر جسمانی اور کیمیائی تعریفوں کے برعکس ہے، جو اس کے بجائے اس کی ساخت اور صفات پر انحصار کرتی ہیں جو ضروری نہیں کہ حجم اور کمیت سے متعلق ہوں۔ انیسویں صدی کے اختتام پر مادے کے علم نے تیزی سے ارتقاء کا آغاز کیا۔ نیوٹن کے نظریے کے پہلو اب بھی زیر اثر تھے۔ جیمز کلرک میکسویل نے اپنے کام میٹر اینڈ موشن میں مادے پر تبادلہ خیال کیا۔ وہ "مادے" کو خلا اور وقت سے احتیاط سے الگ کرتا ہے، اور اس کی وضاحت نیوٹن کے حرکت کے پہلے قانون میں مذکور شے کے لحاظ سے کرتا ہے۔ تاہم، نیوٹن کی تصویر پوری کہانی نہیں تھی۔ 19 ویں صدی میں، اصطلاح "مادہ" پر بہت سے سائنسدانوں اور فلسفیوں نے فعال طور پر بحث کی تھی، اور ایک مختصر خاکہ لیویر میں پایا جا سکتا ہے۔ 1870 کے ایک نصابی کتابی مباحثے سے پتہ چلتا ہے کہ مادہ وہ ہے جو ایٹموں سے بنا ہے: سائنس میں مادے کی تین تقسیموں کو تسلیم کیا جاتا ہے: کمیت، مالیکیول اور ایٹم۔ مادے کی کمیت مادے کا کوئی بھی حصہ ہے جس کی حواس تعریف کرتے ہیں۔ مالیکیول مادے کا سب سے چھوٹا ذرہ ہے جس میں کسی شے کو اپنی شناخت کھوئے بغیر تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ ایٹم ایک اب بھی چھوٹا ذرہ ہے جو کسی مالیکیول کی تقسیم سے پیدا ہوتا ہے۔ محض کمیت اور قبضہ کرنے والی جگہ کی صفات رکھنے کے بجائے، مادے کو کیمیائی اور برقی خصوصیات کا حامل سمجھا جاتا تھا۔ 1909 میں مشہور طبیعیات دان جے جے تھامسن (1856-1940) نے "مادے کی تشکیل" کے بارے میں لکھا اور اس کا تعلق مادے اور برقی چارج کے درمیان ممکنہ تعلق سے تھا۔ 19 ویں صدی کے آخر میں الیکٹران کی دریافت کے ساتھ، اور 20 ویں صدی کے اوائل میں، گیگر-مارسڈن کے تجربے میں جوہری مرکزے کی دریافت، اور ذرہ طبیعیات کی پیدائش کے ساتھ، مادے کو الیکٹرانوں، پروٹانوں اور نیوٹرانوں سے بنا ہوا دیکھا گیا جو ایٹم بنانے کے لیے تعامل کرتے ہیں۔ اس کے بعد "مادے کی ساخت" سے متعلق ایک پورا ادب تیار ہوا، جس میں 20 ویں صدی کے اوائل میں "برقی ساخت" سے لے کر مادے کی حالیہ "کوارک ساخت" تک شامل تھا، جسے جیکب نے 1992 کے اوائل میں اس تبصرہ کے ساتھ متعارف کرایا تھا: "مادے کی کوارک ساخت کو سمجھنا عصری طبیعیات میں سب سے اہم پیشرفتوں میں سے ایک رہا ہے۔" اس سلسلے میں، طبیعیات دان مادے کے میدانوں کی بات کرتے ہیں، اور ذرات کو "مادے کے میدان کے ایک موڈ کے کوانٹم محرکات" کے طور پر کہتے ہیں۔ اور یہاں ڈی سباتا اور گیسپرینی کا ایک اقتباس ہے: "لفظ" مادے "کے ساتھ ہم اس تناظر میں تعاملات کے ذرائع کی نشاندہی کرتے ہیں، یعنی اسپنر فیلڈز (جیسے کوارک اور لیپٹن)، جن کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ وہ مادے کے بنیادی اجزاء ہیں، یا اسکیلر فیلڈز، جیسے ہگس ذرات، جو گیج تھیوری میں کمیت کو متعارف کرانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں (اور یہ کہ، تاہم، زیادہ بنیادی فرمیئن فیلڈز پر مشتمل ہو سکتے ہیں)۔" تاہم پروٹون اور نیوٹرون ناقابل تقسیم نہیں ہیں: انہیں کوارک میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ اور الیکٹران ایک ذرہ خاندان کا حصہ ہیں جسے لیپٹن کہتے ہیں۔ کوارک اور لیپٹن دونوں ابتدائی ذرات ہیں، اور 2004 میں ایک انڈرگریجویٹ متن کے مصنفین نے مادے کے بنیادی اجزاء کے طور پر دیکھا تھا۔ یہ کوارک اور لیپٹن چار بنیادی قوتوں کے ذریعے تعامل کرتے ہیں: کشش ثقل، برقی مقناطیسیت، کمزور تعاملات، اور مضبوط تعاملات۔ ذرہ طبیعیات کا معیاری نمونہ فی الحال تمام طبیعیات کے لیے بہترین وضاحت ہے، لیکن کئی دہائیوں کی کوششوں کے باوجود، کشش ثقل کو ابھی تک کوانٹم کی سطح پر شمار نہیں کیا جا سکتا۔ اسے صرف کلاسیکی طبیعیات (کوانٹم کشش ثقل اور کشش ثقل دیکھیں) کے ذریعے اسٹیفن ہاکنگ جیسے نظریاتی ماہرین کی مایوسی کے لیے بیان کیا گیا ہے۔ کوارک اور لیپٹن کے درمیان تعاملات قوت لے جانے والے ذرات جیسے کہ کوارک اور لیپٹن کے درمیان فوٹون کے تبادلے کا نتیجہ ہیں۔ قوت لے جانے والے ذرات خود بلڈنگ بلاکس نہیں ہیں۔ ایک نتیجے کے طور پر، کمیت اور توانائی (جسے ہمارے موجودہ علم کے مطابق تخلیق یا تباہ نہیں کیا جا سکتا) کا تعلق ہمیشہ مادے سے نہیں ہو سکتا (جو غیر مادے کے ذرات جیسے کہ فوٹون، یا یہاں تک کہ خالص توانائی، جیسے کہ حرکی توانائی سے بھی پیدا کیا جا سکتا ہے)۔ قوت ثالثوں کو عام طور پر مادہ نہیں سمجھا جاتا ہے: برقی قوت (فوٹون) کے ثالث توانائی رکھتے ہیں (دیکھیں پلانک رشتہ) اور کمزور قوت (ڈبلیو اور زیڈ بوسون) کے ثالثوں کی کمیت ہوتی ہے، لیکن نہ ہی دونوں کو مادہ سمجھا جاتا ہے۔ تاہم، اگرچہ ان کوانٹا کو مادہ نہیں سمجھا جاتا ہے، لیکن وہ ایٹموں، ذیلی جوہری ذرات، اور ان پر مشتمل تمام نظاموں کی کل کمیت میں حصہ ڈالتے ہیں۔ خلاصہ مادے کے جدید تصور کو تاریخ میں کئی بار بہتر بنایا گیا ہے، اس علم میں بہتری کی روشنی میں کہ بنیادی تعمیراتی بلاکس کیا ہیں، اور وہ کس طرح تعامل کرتے ہیں۔ اصطلاح "مادہ" پورے طبیعیات میں مختلف قسم کے سیاق و سباق میں استعمال ہوتی ہے: مثال کے طور پر، ایک سے مراد "کنڈینسڈ میٹر فزکس"، "ایلیمنٹری میٹر"، "پارٹونک" میٹر، "ڈارک" میٹر، "اینٹی"-میٹر، "عجیب" میٹر، اور "نیوکلیئر" میٹر ہے۔ مادے اور اینٹی میٹر کی بحثوں میں، سابق کو الفون نے کوئنومیٹر (جی کے) کہا ہے۔ عام بات)۔ یہ کہنا مناسب ہے کہ طبیعیات میں مادے کی عمومی تعریف کے بارے میں کوئی وسیع اتفاق رائے نہیں ہے، اور اصطلاح "مادہ" عام طور پر ایک وضاحتی ترمیم کے ساتھ مل کر استعمال ہوتی ہے۔ مادے کے تصور کی تاریخ مادے کی وضاحت کے لیے استعمال ہونے والے بنیادی لمبائی کے پیمانوں کی تاریخ ہے۔ مختلف بلڈنگ بلاکس کا اطلاق اس بات پر ہوتا ہے کہ آیا کوئی جوہری یا ابتدائی ذرہ کی سطح پر مادے کی وضاحت کرتا ہے۔ کوئی اس تعریف کا استعمال کر سکتا ہے کہ مادہ ایٹم ہے، یا وہ مادہ ہیڈرون ہے، یا وہ مادہ لیپٹن اور کوارک ہے جو اس پیمانے پر منحصر ہے جس پر کوئی شخص مادے کی وضاحت کرنا چاہتا ہے۔ یہ کوارک اور لیپٹن چار بنیادی قوتوں کے ذریعے تعامل کرتے ہیں: کشش ثقل، برقی مقناطیسیت، کمزور تعاملات، اور مضبوط تعاملات۔ ذرہ طبیعیات کا معیاری نمونہ فی الحال تمام طبیعیات کے لیے بہترین وضاحت ہے، لیکن کئی دہائیوں کی کوششوں کے باوجود، کشش ثقل کو ابھی تک کوانٹم کی سطح پر شمار نہیں کیا جا سکتا۔ اسے صرف کلاسیکی طبیعیات کے ذریعے بیان کیا جاتا ہے (کوانٹم کشش ثقل اور کشش ثقل دیکھیں)۔ یہ بھی دیکھیں اینٹی میٹر ایمبیپلاسما اینٹی ہائیڈروجن اینٹی پارٹیکل پارٹیکل ایکسلریٹر کاسمولوجی کاسمولوجیکل مستقل فریڈمین مساوات موشن فزیکل آنٹولوجی ڈارک میٹر ایکسیون منیمل سپرسیمیٹرک اسٹینڈرڈ ماڈل نیوٹرلینو نان بیریونک ڈارک میٹر اسکیلر فیلڈ ڈارک میٹر فلاسفی ایٹمزم میٹریلزم فزیکلزم سبسٹینس تھیوری دیگر ماس انرجی ایکویلنس میٹرجی پیٹرن فارمیشن پیریڈک سسٹمز آف سمال مالیکیولز مزید پڑھنے کے لیے اسٹیفن ٹولمین اور جون گڈ فیلڈ، دی آرکیٹیکچر آف میٹر (شکاگو: یونیورسٹی آف شکاگو پریس، 1962)۔ رچرڈ جے کونل، میٹر اینڈ بیکنگ (شکاگو: دی پریری پریس، 1966)۔ ایرن میک مولن، یونانی اور قرون وسطی کے فلسفے میں مادے کا تصور (نوٹری ڈیم، انڈیانا: یونییو۔ نوٹری ڈیم پریس، 1965)۔ ایرن میک مولن، جدید فلسفہ میں مادے کا تصور (نوٹری ڈیم، انڈیانا: یونیورسٹی آف نوٹری ڈیم پریس، 1978)۔ بیرونی روابط کائنات میں مادے پر ویژن لرننگ ماڈیول کائنات میں کتنا مادہ ہے؟ نیوٹرون اسٹار میٹر اینڈ انرجی کے سپر فلوڈ کور پر ناسا: ایک غلط ڈائکوٹومی-نظریاتی طبیعیات دان میٹ اسٹراسلر کے ساتھ سائنس کے بارے میں گفتگو