بلیک ہول کے بھی ایسے “قوانین” ہیں جو حراریات جیسے دکھتے ہیں۔ پرانی صاف صورت صرف تب چلتی تھی جب کچھ ہو ہی نہ رہا ہو۔
طبیعیات کی عجیب ترین باتوں میں سے ایک یہ ہے کہ بلیک ہول گرم اجسام کی طرح برتاؤ کرتے ہیں۔ 1970 کی دہائی کے آغاز میں Bekenstein اور Hawking نے دیکھا کہ بلیک ہولز کو بیان کرنے والی مساوات، ایک ایک جزو کے ساتھ، حراریات کے قوانین سے ملتی ہیں: بلیک ہول کی اینٹروپی اس کے افق کے رقبے کے متناسب ہے، اور اس کا درجۂ حرارت اس کی سطح کششِ ثقل کے متناسب۔ بعد میں Hawking نے دکھایا کہ یہ درجۂ حرارت صرف رسمی مشابہت نہیں؛ بلیک ہول واقعی انتہائی مدھم حرارتی شعاع ریزی خارج کرتا ہے۔
Hawking radiation کیا ہے؟
کلاسیکی طبیعیات میں بلیک ہول سے کچھ نہیں نکل سکتا، اس لیے اسے مکمل طور پر سیاہ اور بغیر درجۂ حرارت کے ہونا چاہیے۔ 1974 میں Stephen Hawking نے دکھایا کہ افق کے قریب کوانٹم نظریہ شامل کرنے پر تصویر بدل جاتی ہے: بلیک ہول نہایت کمزور حرارتی تابکاری خارج کرتا ہے، اس طرح آہستہ آہستہ کمیت کھوتا ہے، یا “evaporate” ہوتا ہے۔ طیف Hawking درجۂ حرارت پر حرارتی ہوتا ہے، جبکہ خمیدہ زمان و مکان سے گزرتے ہوئے وہ تابکاری بدل جاتی ہے جو دور تک پہنچتی ہے۔ ایک مشہور مگر محض وضاحتی تصویر میں — یہ Hawking کی اصل derivation نہیں — افق کے باہر کوانٹم fluctuations جوڑے بناتے ہیں؛ ایک ساتھی تابکاری کی صورت میں نکل جاتا ہے اور دوسرا اندر گر جاتا ہے۔
اہم بات یہ ہے کہ یہ درجۂ حرارت بلیک ہول کی کمیت کے الٹ تناسب میں ہے: بلیک ہول جتنا چھوٹا، اتنا گرم۔ کسی بھی ایسے بلیک ہول کے لیے جسے telescope دیکھ سکے، یہ درجۂ حرارت ناقابلِ تصور حد تک کم ہے، اپنے گرد کے تقریباً خالی خلا سے بھی بہت ٹھنڈا۔ اسی لیے عملی طور پر یہ چمک نہایت معمولی ہے اور اسے براہِ راست کبھی ناپا نہیں گیا۔ اس کی اہمیت تصوراتی ہے: Hawking تابکاری ہی بلیک ہول میکانیات اور حراریات کی مشابہت کو حقیقی حراریاتی تعلق بناتی ہے۔ چونکہ بلیک ہول واقعی درجۂ حرارت رکھتا ہے، ان قوانین میں “درجۂ حرارت” اور “اینٹروپی” حقیقی تھرموڈائنامک quantities ہیں، صرف مساوات کا اتفاق نہیں۔ (یہ موجودہ مقالے کا پس منظر ہے، اس کا نتیجہ نہیں۔)
اس تعلق کی بنیاد بلیک ہول میکانیات کا پہلا قانون ہے، جسے Bardeen، Carter اور Hawking نے 1973 میں بیان کیا۔ سادہ الفاظ میں: اگر بلیک ہول کو ایک مستحکم حالت سے بہت قریب دوسری مستحکم حالت تک معمولی سا بدلا جائے، تو اس کی کمیت میں تبدیلی اس کے درجۂ حرارت ضرب اینٹروپی کی تبدیلی کے برابر ہوتی ہے، ساتھ spin کا ایک جزو بھی آتا ہے۔ یہ بلیک ہول کی زبان میں “حرارت کا داخلہ = درجۂ حرارت × اینٹروپی کی تبدیلی” جیسا تعلق ہے۔
مسئلہ عبارت قریب کی مستحکم حالت میں چھپا ہے۔ 1973 کا قانون توازن میں خاموش بیٹھے دو بلیک ہولز کا موازنہ کرتا ہے جن میں فرق نہایت چھوٹا ہو۔ وہ خود کسی عمل کو بیان نہیں کرتا: ستارہ نگلتا بلیک ہول، آپس میں ملتے دو بلیک ہولز، یا شدید پیدائش کے بعد ارتعاش ختم کرتا نیا بلیک ہول۔ یہی وہ حالات ہیں جنہیں ہم سب سے زیادہ سمجھنا چاہتے ہیں، اور یہی “خاموش توازن” کے بالکل برعکس ہیں۔ بلیک ہول جیسے ہی دلچسپ ہوتا ہے، پرانا صاف قانون خاموش ہو جاتا ہے۔
بظاہر آسان حل کیوں نہیں چلتا
پہلا خیال یہ ہو سکتا ہے کہ مادہ اندر گرتا جائے اور ہم افق کا بڑھتا ہوا رقبہ دیکھتے رہیں۔ مگر سوال ہے: کون سا افق؟
جس افق کا عام طور پر تصور کیا جاتا ہے — واقعہ افق، یعنی واپس نہ آنے کی حقیقی حد — اس کی ایک باریک مگر پریشان کن خاصیت ہے: اسے کائنات کے پورے مستقبل سے متعین کیا جاتا ہے۔ یہ جاننے کے لیے کہ واقعہ افق ابھی کہاں ہے، اصولاً یہ جاننا پڑے گا کہ ہمیشہ کے لیے مستقبل میں کیا کچھ بلیک ہول میں گرے گا۔ یہ محض تکنیکی نکتہ نہیں۔ واقعہ افق ایک مکمل خالی اور locally ہموار خطے میں اس مادے کے پہنچنے سے پہلے بڑھنا شروع کر سکتا ہے جو بعد میں بلیک ہول کو خوراک دے گا۔ اس کا رقبہ ایسی جگہ بڑھ سکتا ہے جہاں مقامی طور پر کچھ بھی نہیں ہو رہا۔
مادہ پہنچنے سے پہلے horizon کیسے بڑھ سکتا ہے؟
اس الجھن کو واقعہ افق کی teleological نیچر یا اس کی global definition کہا جاتا ہے۔ یہاں “teleological” کا مطلب یہ نہیں کہ افق کا کوئی مقصد ہے، وہ مستقبل کی پیش گوئی کرتا ہے، یا اثرات کو وقت میں پیچھے بھیجتا ہے۔ مطلب صرف یہ ہے کہ کوئی واقعہ افق کے اندر ہے یا باہر، یہ فیصلہ زمان و مکان کی مکمل مستقبل تاریخ جانے بغیر قطعی طور پر نہیں کیا جا سکتا۔
رسمی تعریف یہی بات مختصر کرتی ہے۔ مستقبل null infinity — جسے “I-plus” کہا جاتا ہے اور ℐ⁺ لکھا جاتا ہے — کو اس منزل کے طور پر سمجھیں جہاں وہ روشنی پہنچتی ہے جو ہمیشہ کے لیے باہر نکل کر لامحدود دور مستقبل تک جا سکے۔ واقعہ افق ان واقعات کی حد ہے جہاں سے باہر کی طرف بھیجا گیا روشنی کا اشارہ کبھی ℐ⁺ تک پہنچ سکتا ہے، اور ان واقعات کی جہاں سے کوئی اشارہ کبھی نہیں پہنچ سکتا۔ عمومی اضافیت کی معیاری notation میں یہ مستقبل null infinity کے سببی past کی سرحد ہے: ∂J⁻(ℐ⁺)۔ تعریف میں “کبھی” شامل ہونے کی وجہ سے صرف یہاں اور ابھی کی پیمائش واقعہ افق کی جگہ عین طور پر نہیں بتا سکتی۔
گرتا ہوا کروی shell اس عجیب بات کو واضح کرتا ہے۔ shell پہنچنے سے پہلے اس کے اندر کا خطہ خالی اور locally ہموار ہو سکتا ہے۔ مرکز سے یکے بعد دیگرے مختلف اوقات میں باہر کی طرف روشنی کی شعاعیں بھیجیں: پہلے والی نکل جاتی ہیں، جبکہ بعد والی collapsing shell سے ایسی جیومیٹری میں ملتی ہیں جہاں سے نکلنا ممکن نہیں۔ واقعہ افق ان دونوں نتائج کی حد ہے۔ اگر اس حد کو وقت میں پیچھے پیچھا کیا جائے تو وہ مرکز سے شروع ہو کر ابھی تک خالی، ہموار اندرونی حصے میں پھیلتی نظر آتی ہے، shell کے وہاں پہنچنے سے پہلے۔ اس وقت بڑھتا ہوا رقبہ کسی مقامی مادے کے بہاؤ کو نہیں دکھا رہا؛ وہ مکمل spacetime میں باقی بچنے والے فرار کے راستوں کو درج کر رہا ہے۔
اس تصویر میں کوئی اثر وقت میں پیچھے نہیں جاتا۔ اگر shell کا راستہ بدل جاتا اور بلیک ہول بنتا ہی نہیں، تو مکمل spacetime مختلف ہوتا اور وہ پہلے والا خطہ واقعہ افق کا حصہ نہ بنتا۔ سبق یہ نہیں کہ مستقبل ماضی کو بدلتا ہے، بلکہ یہ کہ واقعہ افق ایک عالمی سببی حد ہے، ایسی سطح نہیں جسے قریب بیٹھا مبصر ایک لمحے میں detect کر سکے۔ اسی لیے بدلتے بلیک ہول کا پیچھا کرنے کے لیے طبیعیات دان quasi-local یا dynamical افق استعمال کرتے ہیں۔
اسی وجہ سے واقعہ افق بلیک ہول کی بدلتی “حالت” کا لمحہ بہ لمحہ حساب رکھنے کے لیے ناموزوں ہے۔ کمپیوٹر سیمولیشن میں بھی سیمولیشن ختم ہونے سے پہلے اسے عین طور پر متعین نہیں کیا جا سکتا؛ درجۂ حرارت یا اینٹروپی کو ہر لمحہ نظر رکھنا تو اور بھی مشکل ہے۔
اصل قدم: ایسا افق جسے مقامی طور پر متعین کیا جا سکے
Abhay Ashtekar، Daniel Paraizo اور Jonathan Shu کا نیا مقالہ افق کی ایک مختلف قسم پر کام کرتا ہے: quasi-local افق، جس کی تعریف صرف اس کے اپنے آس پاس کی جیومیٹری سے ہوتی ہے اور لامحدود مستقبل جاننے کی ضرورت نہیں پڑتی۔ یہ “dynamical افق حصے” وہی سطحیں ہیں جنہیں عددی relativists merger سیمولیشنز میں بلیک ہول تلاش کرنے کے لیے پہلے ہی استعمال کرتے ہیں۔ وجہ سادہ ہے: یہ مقامی ہیں، اور ان کا رقبہ وہیں بڑھتا ہے جہاں حقیقت میں توانائی ان سے گزرتی ہے۔
پھر مصنفین مسئلے کے زیادہ مشکل حصے کو حل کرتے ہیں۔ عام حراریات میں توازن سے بہت دور نظام کو ایک واحد درجۂ حرارت یا دباؤ دینا مشکل ہوتا ہے، کیونکہ یہ quantities عموماً نظام کے ٹھہرنے پر صاف معنی رکھتی ہیں۔ بلیک ہول کے ساتھ بھی یہی مسئلہ ہے۔ مصنفین عمومی اضافیت کی ایک خاص خاصیت استعمال کرتے ہیں: توازن میں موجود Kerr بلیک ہول صرف دو اعداد سے متعین ہو جاتا ہے، اس کی جسامت اور spin۔ وہ ایک ایسا نقشہ بناتے ہیں جو تیزی سے بدلتے، out-of-equilibrium افق کے ہر لمحے سے اس equilibrium بلیک ہول کے دو اعداد اخذ کرتا ہے جس سے وہ اس لمحے مشابہ ہے۔ یوں شدید طور پر بدلتے بلیک ہول کو بھی وقت کے ساتھ بدلتا درجۂ حرارت اور spin دیا جا سکتا ہے۔
ان دو اجزا کے ساتھ — افق سے گزرنے والی مقامی طور پر متعین توانائی، اور ہر لمحے کی intensive quantities — پہلا قانون ایسے بلیک ہولز تک بڑھایا جاتا ہے جو توازن سے جتنے چاہیں دور ہوں۔ اہم بات یہ ہے کہ نیا قانون دو منجمد حالتوں کے درمیان infinitesimal فرق نہیں، بلکہ حقیقی طبیعی عمل سے پیدا ہونے والی محدود تبدیلی بیان کرتا ہے: مادہ اور gravitational waves کا افق سے گزرنا۔ اس کے ساتھ ایک ہم آہنگ دوسرا قانون بھی آتا ہے جو اب مقداری ہے: افق کا رقبہ اتنی مقدار میں بڑھتا ہے جس کا براہِ راست تعلق اندر آنے والی توانائی سے ہے۔ دونوں قوانین مل کر ایک صاف نتیجہ دیتے ہیں: انتہائی پرتشدد واقعے کے بیچ بھی بلیک ہول کی اینٹروپی کی مناسب پیمائش اس کے افق کا رقبہ ہی رہتا ہے۔
یہ کیا ثابت نہیں کرتا
- یہ کوانٹم کششِ ثقل حل نہیں کرتا۔ نتیجہ کلاسیکی عمومی اضافیت کے اندر ہے اور افق علاقہ کو اینٹروپی کے ساتھ جوڑنے والی معیاری شناخت استعمال کرتا ہے۔ اینٹروپی کو کسی زیادہ بنیادی نظریے سے اخذ نہیں کیا گیا۔
- یہ microstates نہیں گنتا اور یہ نہیں بتاتا کہ بلیک ہول کی اینٹروپی آخر کس microscopic چیز سے بنتی ہے۔ تھرموڈائنامک حسابی زبان آگے بڑھتی ہے، اندر کے آزادی کے درجات نہیں کھلتے۔
- یہ سیاہ-hole معلومات paradox حل نہیں کرتا۔ وہ مسئلہ کوانٹم نظریے میں ہے؛ یہ مقالہ اسے نہیں چھیڑتا۔
- یہ مشاہدہ یا پیمائش نہیں۔ نہ telescope، نہ ڈیٹا، نہ gravitational-wave اشارہ اس نتیجے کی بنیاد ہے؛ یہ ریاضیاتی طبیعیات ہے۔ merging بلیک ہول کا “درجۂ حرارت” یہاں مساوات میں ٹھیک طرح متعین quantity ہے، thermometer کی reading نہیں۔
- یہ Bekenstein اور Hawking کی تصویر کو الٹتا نہیں؛ اسے اس dynamical حالت تک بڑھاتا ہے جہاں equilibrium والا اصل قانون خاموش تھا۔
شواہد کتنے مضبوط ہیں؟
اپنی نوعیت کے لحاظ سے مضبوط: میدان کے ایک نمایاں گروہ کا احتیاط سے بنایا ہوا، internally consistent ریاضیاتی طبیعیات کا کام، جو طبعی جائزہ حروف میں Editors’ Suggestion کے طور پر شائع ہوا؛ ایک companion مقالہ طویل derivations پیش کرتا ہے۔
اصل احتیاط معیار کے بارے میں نہیں، نتیجے کی نوعیت کے بارے میں ہے:
- کام اس روایتی شناخت پر قائم ہے کہ افق علاقہ ہی اینٹروپی ہے، یعنی رقبہ کو Newton اور Planck کے constants کے مناسب مجموعے سے تقسیم کیا جاتا ہے۔ اگر مکمل کوانٹم کششِ ثقل نظریہ کبھی اس شناخت کو بدل دے تو تشریح بھی بدلے گی۔
- مرکزی حسابات سب سے عام صورت، یعنی spacelike dynamical افق اور axial symmetry، کے لیے تفصیل سے کیے گئے ہیں۔ مصنفین کہتے ہیں کہ یہ پابندیاں بنیادی نہیں، مگر مکمل عمومی صورت دوسرے نتائج پر بھی انحصار کرتی ہے۔
- “توازن سے باہر بھی اینٹروپی = افق علاقہ” ایک بہت مضبوط شناخت ہے جسے نئے پہلے اور دوسرے قوانین قدرتی بناتے ہیں؛ یہ microscopic شماریات سے اخذ شدہ theorem نہیں۔
یعنی یہ پچاس سال پرانے فریم ورک کی سخت توسیع ہے، تجرباتی دریافت نہیں اور نہ کوئی نیا قدرتی قانون جسے ابھی telescope سے جانچا گیا ہو۔
یہ کیوں اہم ہے
دو وجوہ ہیں: ایک عملی، ایک تصوراتی۔
عملی طور پر، جن بلیک ہولز کا ہم آج واقعی مطالعہ کرتے ہیں — جن کے mergers کو LIGO اور Virgo سنتے ہیں — وہ اپنے اہم ترین لمحات توازن سے بہت دور گزارتے ہیں۔ اس مقالے کی quantities انہی مقامی افق سے بنتی ہیں جنہیں سیمولیشنز پہلے ہی نظر رکھتی ہیں، اس لیے merger یا collapse کے دوران بلیک ہول کی اینٹروپی اور درجۂ حرارت پر اصولی طور پر بات کرنے کا راستہ ملتا ہے، صرف پہلے اور بعد میں نہیں۔
تصوراتی طور پر، بلیک ہولز کا تھرموڈائنامک رویہ کوانٹم کششِ ثقل کے بارے میں ہمارے چند ٹھوس اشارے میں سے ایک ہے — یہی وہ جگہ ہے جہاں کششِ ثقل، کوانٹم نظریہ اور حراریات کھل کر ایک دوسرے سے ملتے ہیں۔ تیزی سے بدلتے بلیک ہول کے لیے “اینٹروپی” اور “درجۂ حرارت” کا مطلب زیادہ درست بنانا اس ہدف کو واضح کرتا ہے جسے مستقبل کے کسی کوانٹم-کششِ ثقل نظریے کو پورا کرنا ہو گا۔ یہ اس گہرے سوال کا جواب نہیں دیتا کہ بلیک ہول اینٹروپی حقیقت میں ہے کیا۔ یہ سوال کو زیادہ ٹھیک انداز میں بیان کرتا ہے — اور اس شعبے میں یہ خود اہم پیش رفت ہے۔
صاف خلاصہ
بلیک ہولز ایسے قوانین مانتے ہیں جو حراریات کی نقل دکھائی دیتے ہیں، مگر 1973 کا صاف “پہلا قانون” صرف توازن میں موجود دو خاموش بلیک ہولز کا موازنہ کرتا تھا اور حقیقی عمل بیان نہیں کر سکتا تھا۔ Ashtekar، Paraizo اور Shu مقامی طور پر متعین dynamical افق اور ایک ایسے نقشہ کی مدد سے، جو بدلتے بلیک ہول کو ہر لمحے کا درجۂ حرارت اور spin دیتا ہے، پہلے اور دوسرے دونوں قوانین کو merger، مادہ جمع ہونے اور ringdown جیسے far-سے-equilibrium حالات تک بڑھاتے ہیں۔ نتیجہ یہ ہے کہ شدید واقعات کے دوران بھی افق علاقہ اینٹروپی کی مناسب پیمائش رہتا ہے۔ یہ کلاسیکی عمومی اضافیت کا سخت نتیجہ ہے؛ کوانٹم کششِ ثقل نہیں، مشاہدہ نہیں، microstates کی گنتی نہیں، اور معلومات paradox کا حل نہیں۔
بلا مبالغہ جائزہ
مقالے کیا دکھاتا ہے: بلیک ہول میکانیات کے پہلے اور دوسرے قوانین کی ایک ریاضیاتی طور پر consistent توسیع مکمل dynamical، far-سے-equilibrium بلیک ہولز تک، جو quasi-local dynamical افق پر قائم ہے۔ یہ عمل-پر مبنی محدود پہلا قانون اور مقداری دوسرا قانون متعین کرتا ہے، اور dynamical بلیک ہول کی اینٹروپی کو افق علاقہ سے جوڑنا قدرتی بناتا ہے۔
کیا حقیقی نتیجہ ہے مگر تشریح پر منحصر: توازن سے باہر بھی “اینٹروپی = افق علاقہ” کی شناخت۔ نئے قوانین اسے بہت معقول بناتے ہیں، مگر یہ معیاری کلاسیکی علاقہ-اینٹروپی assumption کو استعمال کرتی ہے، اسے microscopic شماریات سے اخذ نہیں کرتی۔
یہ کیا نہیں دکھاتا: کوانٹم کششِ ثقل کا نظریہ؛ بلیک ہول اینٹروپی کی microscopic اصل یا اس کی “گنتی”؛ معلومات paradox کا حل؛ کوئی مشاہداتی یا experimental نتیجہ؛ یا ایسا درجۂ حرارت جسے عملی thermometer سے پڑھا جا سکے۔
اہم حدود: پورا تجزیہ کلاسیکی عمومی اضافیت میں ہے؛ مرکزی نتائج عام spacelike، axisymmetric صورت کے لیے ثابت کیے گئے ہیں اور زیادہ عمومی صورت companion work کے ذریعے جواز پاتی ہے؛ علاقہ-اینٹروپی شناخت مفروضہ ہے، شماریاتی mechanics سے ثابت شدہ نتیجہ نہیں۔
عام قاری کو کتنا اعتماد رکھنا چاہیے؟ اس بات پر زیادہ اعتماد کہ یہ ایک مضبوط، معتبر نظریاتی پیش رفت ہے جو بلیک ہول حراریات کو واقعی dynamical حالت تک بڑھاتی ہے۔ اتنا ہی زیادہ اعتماد کہ یہ نئی مشاہداتی دریافت، کوانٹم کششِ ثقل، یا مشہور معلومات معما کا حل نہیں ہے۔ درست خلاصہ: telescope سے نہیں، ریاضی سے اٹھایا گیا ایک حقیقی قدم۔
ماخذ
بنیاد: Thermodynamics of Black Holes, Far from Equilibrium — Abhay Ashtekar, Daniel E. Paraizo, Jonathan Shu, Physical Review Letters 136, 251405 (2026).
ماخذ مقالہ Ashtekar, Paraizo & Shu، Phys. Rev. Lett. 136, 251405 (2026)، DOI 10.1103/3c1r-v8f1 ہے اور Editors’ Suggestion کے طور پر شائع ہوا۔
تحریر
Lucio Vaglio
· اشکال اور روابط
Nova Vela · ادارت
Michele Renda
· ترجمہ
Nova Vela
The Clean Paper · 2 اگست 2026 · اس سائٹ کا متن CC BY-SA 4.0 لائسنس کے تحت ہے۔ تصاویر کے لائسنس الگ ہیں۔ 
ادارتی نوٹ
یہ مضمون AI نے لکھا ہے اور ادارتی ٹیم نے اس کا جائزہ لیا ہے۔ یہ منسلک تحقیق کی واضح اور محتاط تشریح ہے، اصل مقالہ پڑھنے کا متبادل نہیں۔ انتخاب، تشریح اور حتمی عبارت کی ذمہ داری مدیر پر ہے۔