اگر روشنی کی رفتار بہت کم ہوتی تو کیا ہوتا؟

 

اگر روشنی بہت آہستہ چلتی تو عجیب و غریب چیزیں رونما ہوتیں۔

روشنی کائنات میں سب سے تیز حرکت کرنے والی چیز ہے۔ تو کیا ہوگا اگر روشنی کی رفتار زیادہ، بہت کم ہوتی؟

خلا میں روشنی کی رفتار تقریباً 186,000 میل فی سیکنڈ (300,000 کلومیٹر فی سیکنڈ) ہے۔ اگر اس کی شدت آہستہ ہوتی تو انسان فوری طور پر نوٹس لیتے۔

کوئی بھی گیمر کمپیوٹر گیم میں اس فرضی منظر نامے کا تجربہ کر سکتا ہے جسے سوئٹزرلینڈ کی سائنس، ٹیکنالوجی، انجینئرنگ اور ریاضی کی یونیورسٹی ETH زیورخ میں تعلیمی ترقی اور ٹیکنالوجی کے ڈائریکٹر Gerd Cortemeyer اور ان کے ساتھیوں نے بنایا ہے۔ گیم میں، آپ رنگوں اور چمک کو تبدیل کرنے کے عجیب و غریب اثرات دیکھ سکتے ہیں، اور یہاں تک کہ اشیاء کی سمجھی جانے والی لمبائی میں تبدیلیاں بھی دیکھ سکتے ہیں، جس کا نتیجہ روشنی کی بہت کم رفتار سے ہوگا۔

انسان کی سست رفتار

ہماری تیز ترین رفتار سے بھی، انسان روشنی کے مقابلے میں سست ہیں۔

ایم آئی ٹی گیم لیب کے ریسرچ سائنسدان فلپ ٹین نے لائیو سائنس کو بتایا کہ "کسی بھی انسان نے جتنا تیز ترین سفر کیا ہے وہ تقریباً 0.0037% روشنی کی رفتار ہے، اور آپ کو اس رفتار تک پہنچنے کے لیے کسی قسم کی خلائی گاڑی میں ہونا ضروری ہے۔"

لیکن سوچے سمجھے تجربات کر کے، ماہرینِ طبیعیات نے یہ طے کیا ہے کہ اگر انسان روشنی کی رفتار کے قریب سفر کر سکے تو غیر معمولی چیزیں رونما ہوں گی، کورٹیمیئر نے کہا، جو مشی گن سٹیٹ یونیورسٹی میں طبیعیات کے ایسوسی ایٹ پروفیسر بھی ہیں۔ البرٹ آئن سٹائن کے نظریہ خاص اضافیت کے مطابق - جو بتاتا ہے کہ رفتار کس طرح بڑے پیمانے پر، وقت اور جگہ کو متاثر کرتی ہے - وقت کی رفتار کم ہو جائے گی، ہم اشیاء کو چھوٹے ہونے کے طور پر ماپیں گے جیسے ہی ہم ان سے گزریں گے اور ڈوپلر اثر روشنی کے لیے نمایاں ہو جائے گا، دیگر تبدیلیوں کے ساتھ۔ .

وہی تبدیلیاں رونما ہوں گی جب انسانوں کی رفتار تیز ہونے کے بجائے روشنی کی رفتار کم ہو جائے۔ دونوں صورتوں میں، ہم قریب قریب ہلکی رفتار سے آگے بڑھ رہے ہوں گے۔

روشنی کی ایک سست رفتار

جب Cortemeyer MIT میں وزٹنگ پروفیسر کے طور پر کام کر رہا تھا، اس نے، Tan اور MIT گیم لیب کے ساتھیوں نے ایک کمپیوٹر گیم بنایا تاکہ یہ واضح کیا جا سکے کہ دنیا کیسی ہو گی اگر روشنی کی رفتار اتنی کم ہو کہ روزمرہ کی زندگی میں خاص رشتہ داری نمایاں ہو۔ گیم میں، جسے 2012 میں ریلیز کیا گیا تھا اور اسے "روشنی کی سست رفتار" کہا جاتا ہے، کھلاڑی ایک ایسے کردار کو کنٹرول کرتا ہے جو بیچ گیند جیسے اوربس کو اکٹھا کرتا ہے۔ جب بھی کردار 100 اوربس میں سے ایک کو اکٹھا کرتا ہے، روشنی کی رفتار کم ہوجاتی ہے۔

حقیقت میں، روشنی کی رفتار اس طرح سست نہیں ہوگی جس طرح یہ کھیل میں کرتی ہے۔ خلا میں روشنی کی رفتار کبھی نہیں بدلتی اور ہر مبصر کے لیے مستقل رہتی ہے۔ کورٹیمیئر نے کہا کہ تاہم، روشنی کی رفتار اس مواد پر منحصر ہوتی ہے جس سے یہ گزر رہا ہے، لیکن اس سے خصوصی اضافیت کے اثرات، یا ہم ان کو کیسے سمجھتے ہیں، تبدیل نہیں ہوتا ہے۔

اگر ہم اسپیشل ریلیٹیویٹی کا مشاہدہ کرسکتے ہیں، تاہم، ہم رنگوں، وقت، فاصلے اور چمک میں تبدیلیاں دیکھیں گے، اور ٹیم نے ان اثرات کو گیم میں شامل کیا۔

رنگ بدلتا ہے۔

جب انسانی حرکت کی رفتار روشنی کی رفتار کے قریب پہنچتی ہے، تو کچھ ایسی چیز جسے ریلیٹیوسٹک ڈوپلر اثر کہا جاتا ہے قابل ادراک ہو جاتا ہے۔ اس کو سمجھنے کے لیے یاد رکھیں کہ روشنی ایک ذرہ اور لہر دونوں کے طور پر کام کرتی ہے۔ ایک لہر کے طور پر، اس کی خصوصیت اس کی طول موج، یا کریسٹ سے کرسٹ تک کی دوری سے ہوتی ہے، جو اس کے رنگ، اور اس کی فریکوئنسی کا تعین کرتی ہے، یا ایک مقررہ وقت میں کتنے کریسٹ گزرتے ہیں۔

متعلقہ: اگر کشش ثقل نہ ہوتی تو کیا ہوتا؟

جس طرح سے، ڈوپلر اثر کے مطابق، صوتی منبع کے قریب پہنچنے سے اس کی فریکوئنسی، یا پچ بڑھنے لگتی ہے، جیسا کہ لہر کے کرسٹ آپ کے کان تک تیزی سے اور تیزی سے پہنچتے ہیں، روشنی کے منبع کی طرف بڑھنے سے اس کی طول موج کم دکھائی دیتی ہے، کورٹیمیئر نے کہا کہ رنگین سپیکٹرم کے نیلے اور بنفشی سرے کی طرف روشنی کا ظاہری رنگ۔ دوسری طرف، کسی چیز سے دور جانے سے، اس کے ظاہری رنگ کو سپیکٹرم کے سرخ سرے کی طرف منتقل کر دیتا ہے۔ مجموعی طور پر، "آپ کی طرف آنے والی چیز نیلی نظر آتی ہے، یا جو چیز آپ سے دور ہوتی ہے وہ سرخ نظر آتی ہے،" کورٹیمیئر نے کہا۔

وقت اور فاصلے میں تبدیلیاں

شاید اسپیشل ریلیٹیویٹی کے سب سے مشہور اثرات میں سے ایک یہ ہے کہ روشنی کی رفتار کے قریب جانے والے انسان کے لیے وقت سست ہوجاتا ہے۔ اس منظر نامے میں، روشنی کی رفتار کے قریب حرکت کرنے والا شخص زیادہ آہستہ آہستہ بوڑھا ہو گا۔ اس اثر کو ٹائم ڈائلیشن کہتے ہیں۔

 کھیل میں، "تکنیکی طور پر، آپ کو وقت کے پھیلاؤ کا سامنا ہے؛ لیکن اس کا موازنہ کرنے کے لیے کچھ نہ ہونے کے، اس کا واقعی کوئی مطلب نہیں،" ٹین نے کہا۔ ٹین نے کہا کہ کھیل کے دوران وقت کا پھیلاؤ قابل توجہ نہیں ہوسکتا ہے، لیکن آخر میں، کھلاڑیوں کو ایک اسکرین نظر آتی ہے جو انہیں بتاتی ہے کہ ان کے لیے اسٹیشنری گھڑی کے مقابلے میں کم وقت گزرا ہے۔ وقت کا پھیلاؤ، خاص اضافیت کے دیگر اثرات کی طرح، کھیل کے دوران ہوتا ہے کیونکہ گیم کا کردار روشنی کی رفتار کے قریب جا رہا ہے۔

اسپیشل ریلیٹیویٹی کا ایک اور اثر یہ ہے کہ روشنی کی رفتار کے قریب حرکت کرنے والی اشیاء کی لمبائی — یا جب آپ روشنی کی رفتار کے قریب سے گزرتے ہیں تو ساکن اشیاء — مختصر ہو جاتی ہیں۔ اسے لمبائی کا سکڑاؤ کہا جاتا ہے۔ لیکن اثر پیچیدہ ہے، کورٹیمیئر نے کہا۔ کورٹیمیئر نے کہا کہ روشنی کی رفتار کے قریب سے زوم کرنے والی اشیاء کو لمبائی کے سکڑاؤ کا سامنا کرنا پڑ سکتا ہے اور ایک اسٹیشنری مبصر کی پیمائش کے مطابق یہ چھوٹا بھی ہو سکتا ہے، لیکن وہ دراصل اس شخص کی آنکھوں میں لمبے نظر آئیں گے کیونکہ رن ٹائم ایفیکٹ کہلانے والے خصوصی رشتہ داری کے ایک اور اثر کی وجہ سے، کورٹیمیئر نے کہا۔ .

مثال کے طور پر، کہو کہ ایک سائیکل آپ کی طرف آرہی ہے۔ موٹر سائیکل کے سامنے سے آنے والی روشنی آپ کی آنکھوں تک جانے کے لیے موٹر سائیکل کے پیچھے سے آنے والی روشنی سے کم فاصلہ رکھتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، آپ کو موٹر سائیکل کا اگلا حصہ نظر آتا ہے جیسا کہ یہ حال ہی میں تھا اور موٹر سائیکل کا پچھلا حصہ جیسا کہ ماضی میں تھا، جب موٹر سائیکل بہت دور تھی۔ کورٹیمیئر نے کہا کہ "یہ مجموعی طور پر سائیکل کو لمبا دکھائی دیتا ہے۔" بعض اوقات، یہی اثر اشیاء کو مسخ شدہ ظاہر کر سکتا ہے۔

دوسرے لفظوں میں، اگر روشنی کی رفتار بہت کم ہوتی، تو اس رفتار کے قریب حرکت کرنے والی اشیاء ساکن مبصرین کے لیے لمبے اور/یا بگڑی ہوئی دکھائی دے سکتی ہیں۔

چمک میں تبدیلیاں

جب آپ بارش میں چہل قدمی کرتے ہیں، تو آپ محسوس کر سکتے ہیں کہ آپ پیچھے کی نسبت آگے بھیگ جاتے ہیں۔ جب آپ بارش میں چلتے ہیں تو آپ کو بارش کی بوندوں سے کہیں زیادہ بارش کا سامنا کرنا پڑتا ہے جو آپ خاموش کھڑے ہوتے ہیں، لیکن آپ کا اگلا حصہ آپ کے پچھلے حصے کو ان اضافی بارش کے قطروں سے بچاتا ہے۔ کورٹیمیئر نے کہا کہ اگر آپ روشنی کی رفتار کے قریب چل رہے ہوں تو کچھ ایسا ہی ہوگا۔

 اس کی وجہ یہ ہے کہ روشنی بعض اوقات ذرات کے مجموعے کی طرح برتاؤ کرتی ہے، جسے فوٹوون کہتے ہیں، جو روشنی کی چھوٹی بوندوں کی طرح ہوتے ہیں۔ جب آپ کمپیوٹر گیم میں کسی چیز کی طرف بڑھتے ہیں، تو یہ اس سے زیادہ روشن نظر آتا ہے جب آپ خاموش کھڑے ہوتے ہیں، کیونکہ آپ اس کے فوٹون میں جا رہے ہوتے ہیں۔ اسے سرچ لائٹ اثر کہتے ہیں۔

مسٹر ٹومپکنز ونڈر لینڈ میں

کورٹیمیئر اور ٹین پہلے نہیں تھے جنہوں نے روشنی کی کم رفتار والی دنیا کا تصور کیا۔ 1939 میں، ماہر طبیعیات جارج گیمو نے "مسٹر ٹومپکنز ان ونڈر لینڈ" کے نام سے ایک تصویری کتاب شائع کی، جس میں عنوان کا کردار روشنی کی سست رفتار کے ساتھ ایک شہر میں موٹر سائیکل چلاتا ہے اور رشتہ داری کے اثرات کا تجربہ کرتا ہے۔ کورٹیمیئر نے کہا کہ آئن سٹائن کو "واقعی وہ چھوٹا سا کتابچہ پسند آیا"۔

عظیم طبیعیات دان "روشنی کی ایک سست رفتار" کے بارے میں کیا سوچ سکتے ہیں؟ "تجسس نے اسے پہلے جگہ پر کھیلنے پر مجبور کیا ہو گا، کیونکہ اگر مورخین کی بات کی جائے تو، پہلے ہی 16 سال کی عمر میں اس نے پوچھا کہ اگر آپ روشنی کی کرن پر سوار ہو رہے ہیں تو آپ کیا دیکھیں گے - جو یقیناً آپ نہیں کر سکتے۔ ، لیکن کھیل میں، آپ تقریباً روشنی کی رفتار تک پہنچ سکتے ہیں،" کورٹیمیئر نے کہا۔ "لیکن پھر مجھے لگتا ہے کہ اس نے اس وقت تک ویڈیو گیم کھیلا ہوگا جب تک کہ وہ مایوسی سے بیمار نہ ہو جائے - زیادہ تر طبیعیات دان زندہ دل رہتے ہیں۔"