فزکس کے میدان میں ایک نئی پیش رفت، سائنسدانوں نے ایک ایسا تھرمو میٹر تیار کیا ہے جو کوانٹم نظام کی خصوصیات کو بغیر نقصان پہنچائے یا حالت کو تباہ کیے، ناپنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔

وائرڈ ڈاٹ کے مطابق روایتی طور پر دوسری حرارت قانون کے مطابق، گرمی ہمیشہ گرم جسم سے سرد جسم کی طرف بہتی ہے۔ تاہم، برازیل کے فزسٹ الیکسینڈری ڈی اولیویرا جونیئر اور ان کے ساتھیوں نے دکھایا ہے کہ کوانٹم سطح پر حرارت کا بہاؤ الٹا بھی ہو سکتا ہے، یعنی سرد جسم سے گرم جسم کی طرف ، جسے وہ ‘انوملوس ہیٹ فلو’ کہتے ہیں۔

یہ عمل نہ صرف دوسری حرارت قانون کی کلاسیکی حد کو مضبوط کرتا ہے بلکہ اس کا استعمال کوانٹم سپرپوزیشن اور انٹینگلمنٹ کی شناخت کے لیے کیا جا سکتا ہے، بغیر اس نازک کوانٹم حالت کو تباہ کیے۔

سائنسدانوں کے مطابق، اس طریقہ کار میں ایک کوانٹم نظام کو ڈیٹا ذخیرہ کرنے والے دوسرے نظام اور حرارت جذب کرنے والے جسم (heat sink) سے منسلک کیا جاتا ہے۔ حرارت کے بہاؤ کی پیمائش کر کے کوانٹم خصوصیات کا پتہ لگایا جا سکتا ہے، جو کوانٹم کمپیوٹرز کی تصدیق اور حتیٰ کہ کوانٹم گرانویٹی کے مطالعے میں بھی مددگار ثابت ہو سکتی ہے۔

یونیورسٹی آف میری لینڈ کی نیکول یونگر ہلپرن نے کہا ”یہ سوچ کہ حرارت کی پیمائش کوانٹم مظاہر کی نشاندہی کر سکتی ہے، بنیادی اور گہری ہے۔“

کوانٹم تھیوری کیا ہے؟

فزکس میں کوانٹم تھیوری مادے (matter) کے بنیادی پارٹیکلز کی وضاحت اور تجزیہ کرتی ہے اور یہ جائزہ لیتی ہے کہ یہ پارٹیکلز ایک دوسرے اور توانائی کے ساتھ کس طرح تعامل کرتے ہیں۔ یہ تھیوری قوانین کی وضاحت کرتی ہے جو سائنسدانوں کو تجرباتی نتائج کی پیش گوئی کرنے میں مدد دیتے ہیں اور اس سے یہ سمجھنے میں بھی مدد ملتی ہے کہ ہماری دنیا کس طرح کام کرتی ہے۔

کوانٹم تھیوری کا نام اس بنیاد پر رکھا گیا ہے کہ یہ مادہ اور توانائی کی تشریح ایسے سنگل، غیرمنقسم یونٹس کے حوالے سے کرتی ہے جنہیں ”کوانٹا“ (Quanta) کہا جاتا ہے۔ یہ کلاسیکل فزکس سے مختلف ہے، جو زیادہ بڑے پیمانے پر مادہ اور توانائی کے طرز عمل کی وضاحت کرتی ہے، جیسے ایک کار کی حرکت یا ہوا میں گیند کا اڑنا۔ اس کے برعکس، کوانٹم تھیوری ایٹم اور چھوٹے پارٹیکلز جیسے انتہائی چھوٹے پیمانے پر مادہ اور توانائی کے طرز عمل کو بیان کرتی ہے، جہاں کلاسیکل قوانین کارآمد نہیں ہوتے۔

کوانٹم تھیوری نہ صرف کلاسیکل فزکس کے قوانین کو بڑھا کر زیادہ عمومی وضاحت فراہم کرتی ہے بلکہ یہ کسی بھی فزیکل، کیمیکل یا بائیولوجیکل سسٹم کے طرز عمل کی درست پیشین گوئی میں استعمال ہو سکتی ہے۔ تاہم، اس کی تجرباتی تشریح پیچیدہ اور نفیس کام ہے، کیونکہ کوانٹم پارٹیکلز کی لوکیشن، رفتار اور راستہ طے شدہ نہیں ہوتا، اور ان کی خصوصیات امکانات (probabilities) کے ذریعے بیان کی جاتی ہیں۔

ان امکانات کی بنیاد پر سائنسدان یہ حساب لگا سکتے ہیں کہ کسی پارٹیکل کی کسی مخصوص وقت پر ممکنہ پوزیشن کیا ہوگی۔ اس طرح کی تشریح سے یہ سمجھنا ممکن ہوا کہ پارٹیکلز کس طرح ایٹم تشکیل دیتے ہیں، اور ایٹموں کی سطح پر مطالعے سے مالیکیولوں، ایٹموں اور تحت ایٹمی پارٹیکلز کی خصوصیات کو سمجھنا ممکن ہوا۔

کوانٹم تھیوری نے سائنسدانوں کو کائنات کی ابتدائی حالتوں، سورج کی توانائی پیدا کرنے کے عمل، اور ایٹم و مالیکیول کی خصوصیات کو سمجھنے میں مدد دی ہے۔ اس کے بغیر نہ تو نیوکلیئر انرجی کے حصول میں پیش رفت ممکن تھی اور نہ ہی ایسے الیکٹرک سرکٹس بنائے جا سکتے جو کمپیوٹرز اور دیگر جدید مشینوں کے لیے بنیادی ہیں۔

مزید برآں، کوانٹم تھیوری گریویٹیشن فورس کے علاوہ تمام بنیادی قوتوں کی تشریح کرتی ہے، جن میں الیکٹریکل، میگنیٹک، سٹرونگ نیوکلیئر اور ویک نیوکلیئر فورسز شامل ہیں۔ یہ قوتیں پارٹیکلز کے آپس میں تعامل کو کنٹرول کرتی ہیں اور ان تعاملات کی بنیاد پر پارٹیکلز میں خود بخود تبدیلیاں بھی وقوع پذیر ہوتی ہیں۔