Nem túl régen (egyes beszámolók szerint 13,7 milliárd évvel ezelőtt) meglehetősen jelentős kozmológiai esemény történt. Természetesen a Big Bangról beszélünk. A kozmológusok azt mondják nekünk, hogy egy időben nem volt olyan világegyetem, ahogyan tudjuk. Bármi is létezett azelőtt, semmis és semmis - az egész koncepciót meghaladóan. Miért? Nos, van néhány válasz erre a kérdésre - a filozófiai válasz Például: Mivel azelőtt, hogy az univerzum kialakult, nem volt semmi, amit elképzelni lehetett volna, vagy azzal, vagy akár körül is. De van egy tudományos válasz is, és erre a válaszra jut: a Nagyrobbanás előtt nem volt tér-idő kontinuum - az anyagi közeg amelyen keresztül minden dolog mozog az energia és az anyag.
Amint a tér-idő kontinuum megjelent, létezik, az egyik legmozgalmasabb formálódó dolog a fényfizikus egysége, amelyet fotonnak hívnak. A fotonok tudományos fogalma azzal a tényvel kezdődik, hogy az energia ezen elemi részecskéi két látszólag ellentmondásos viselkedést mutatnak: Az egyik viselkedés annak függ, hogyan viselkednek egy csoport tagjaként (egy hullámfalon), a másik pedig arra vonatkozik, hogyan viselkednek elszigetelten. (diszkrét részecskékként). Az egyes fotonok úgy tekinthetők, mint egy hullámcsomag, amelyet gyorsan áthúznak az űrben. Minden csomag két merőleges erőtengely - az elektromos és a mágneses - mentén fellépő rezgés. Mivel a fény oszcilláció, a hullámrészecskék kölcsönhatásba lépnek egymással. A fény kettős természetének megértésének egyik módja annak felismerése, hogy a fotonok hulláma utáni hullám befolyásolja a távcsöveinket - de az egyes fotonokat a szemünkben a neuronok abszorbeálják.
A tér-idő folytonosságán áthaladó első fotonok rendkívül erősek voltak. Csoportként hihetetlenül intenzívek voltak. Magánszemélyekként mindegyik rendkívüli ütemben rezgött. Ezeknek az elsődleges fotonoknak a fénye gyorsan megvilágította a fiatalos univerzum gyorsan bővülő határait. A fény mindenütt jelen volt, de az anyagot még látni kellett.
A világegyetem bővülésével az ősfény elvesztette mind a frekvenciát, mind az intenzitást. Ez akkor fordult elő, amikor az eredeti fotonok egyre vékonyabban és szélesebben oszlanak el az egyre bővülő térben. Ma a teremtés első fénye továbbra is visszhangzik a kozmosz körül. Ezt kozmikus háttér-sugárzásnak tekintik. És az adott típusú sugárzás a szem számára nem látható tovább, mint a hullámok a mikrohullámú sütőben.
Az elsődleges fény NEM a sugárzás, amelyet ma látunk. Az ősi sugárzás vörös irányban eltolódott az elektromágneses spektrum nagyon alacsony végére. Ez akkor fordult elő, amikor a világegyetem kibővült attól, amely eredetileg nem volt nagyobb, mint egyetlen atom, arra a pontra, ahol a legszebb műszereinknek még nem találtak korlátot. Ha tudjuk, hogy az ősfény most annyira félelmetes, akkor másutt kell keresnünk, hogy figyelembe vegyük a szemünknek és az optikai távcsöveknek látható fényt.
A csillagok (például a Napunk) azért léteznek, mert a téridő nem csupán a fényt hullámként továbbítja. Valahogy - még mindig megmagyarázhatatlan-1 - a téridő az anyagot is okozza. És egy dolog, amely megkülönbözteti a fényt az anyagtól, az, hogy az anyagnak "tömege" van, míg a fénynek nincs.
A tömeg miatt az anyagnak két fő tulajdonsága van: tehetetlenség és gravitáció. A tehetetlenség úgy tekinthető, mint a változásokkal szembeni ellenállás. Alapvetően az anyag „lusta”, és csak azt csinálja, amit csinál - kivéve, ha valami önmagán kívül működik. Az univerzum kialakításának korai szakaszában az anyag lustaságának leküzdésében a legfontosabb dolog a könnyűség volt. A sugárnyomás hatására az ősanyagok (többnyire hidrogéngáz) „szerveződtek”.
A fény kivetülése után valami az anyagon belül átvette azt a finom viselkedést, amelyet „gravitációnak” hívunk. A gravitációt „a tér-idő kontinuum torzulásának” nevezték. Ilyen torzulások akkor fordulnak elő, ahol tömeg található. Mivel az anyag tömege, a tér görbék. Ez a görbe okozza az anyag és a fény mozgását a huszadik század elején, Albert Einstein által megvilágított módon. Az anyag minden egyes apró atomja apró „mikro-torzulást” okoz a téridőben-2. És ha elegendő mikrotorzulás jön össze, a dolgok nagyszerűen megtörténhetnek.
És ami történt, az első csillagok kialakulása volt. Nincsenek közönséges csillagok -, de a szuper-hatalmas óriások nagyon gyors életet élnek, és nagyon-nagyon látványos célokra érkeznek. Ezeken a végén ezek a csillagok összeomlottak magukban (az egész tömeg súlya alatt), olyan hatalmas ütéshullámot generálva, hogy teljesen új elemeket olvadjanak össze a régebbiekből. Ennek eredményeként a téridő elegendőnek bizonyult az Űrmagazinot alkotó sokféle anyag (atom) számára.
Manapság kétféle atomanyag létezik: Primordial és valami, amit „csillag cuccnak” nevezhetünk. Mindegy, hogy ősi vagy csillag eredetű, az atomanyag teszi ki az összes megérintett és látott dolgot. Az atomok tulajdonságainak és viselkedésének jellemzői: tehetetlenség, gravitáció, térbeli kiterjedés és sűrűség. Elektromos töltésük is lehet (ha ionizált), és részt vehetnek a kémiai reakciókban (óriási kifinomultságú és bonyolult molekulákat képeznek). Minden, amit látunk, alapvető mintán alapszik, amelyet régóta alakítottak ki azok az ősi atomok, akik titokzatosan jöttek létre a Nagyrobbanás után. Ez a minta az elektromos töltés két alapvető egységén alapszik: a proton és az elektron - mindegyiknek tömege van, és képesek ezeket a dolgokat elvégezni.
De nem minden anyag követi pontosan a hidrogén prototípusát. Az egyik különbség az, hogy az új generációs atomok atommagjában elektromosan kiegyensúlyozott neutronok és pozitív töltésű protonok vannak. De még az idegen is egyfajta anyag (sötét anyag), amely egyáltalán nem lép kölcsönhatásba a fénnyel. És emellett (csak a dolgok szimmetrikussága érdekében) létezhet olyan energiafajta (vákuumenergia), amely nem formál fotonokat - inkább „enyhe nyomásként” viselkedik, ami az univerzum bővítéséhez olyan lendülettel jár, amelyet nem eredetileg adnak a Big Bang által.
De térjünk vissza azokhoz a dolgokhoz, amelyeket láthatunk ...
A fényhez viszonyítva az anyag lehet átlátszatlan vagy átlátszó - képes elnyelni vagy törni a fényt. A fény átjuthat az anyagba, az anyagon keresztül, visszatükrözi az anyagot, vagy az anyag abszorbeálhat. Amikor a fény átjut az anyagba, a fény lelassul - miközben frekvenciája növekszik. Amikor a fény visszaver, a megtett út megváltozik. Amikor a fény elnyelődik, az elektronokat potenciálisan stimulálják új molekuláris kombinációkhoz. De még ennél is fontosabb, amikor a fény áthalad az anyagon - abszorpció nélkül is -, az atomok és a molekulák rezegnek a tér-idő kontinuumban és emiatt a fény fokozatosan csökkenthető. Látjuk, mert valami, amit úgy hívnak, hogy „könnyű”, kölcsönhatásba lép az anyaggal, az úgynevezett anyaggal, az úgynevezett „tér-idő kontinuumban”.
Amellett, hogy leírja az anyag gravitációs hatásait a téridőre, Einstein rendkívül elegánsan vizsgálta a fény fotoelektromos hatáshoz kapcsolódó hatását. Einstein előtt a fizikusok úgy gondolták, hogy a fény képessége az anyag befolyásolására elsősorban az „intenzitáson” alapul. A fotoelektromos hatás azonban azt mutatta, hogy a fény az elektronokat is gyakoriságuk alapján befolyásolja. Így a vörös fény - az intenzitástól függetlenül - nem képes elbocsátani az elektronokat a fémekben, míg a nagyon alacsony ibolya fény stimulálja a mérhető elektromos áramot. Nyilvánvaló, hogy a fény rezgésének sebessége megvan a maga sajátossága.
Einstein fotoelektromos hatásának vizsgálata nagymértékben hozzájárult ahhoz, amit később kvantummechanikának hívtak. A fizikusok számára hamarosan megtudta, hogy az atomok szelektívek abban, hogy milyen frekvenciájukban fognak abszorbeálni őket. Közben azt is felfedezték, hogy az elektronok a kulcsa az összes kvantum abszorpciónak - kulcs, amely olyan tulajdonságokkal kapcsolatos, mint például az egyik elektron másokkal való kapcsolatai és az atom magja.
Tehát most a második pontra jutunk: szelektív abszorpció és fotonok elektronok kibocsátása nem magyarázza a frekvenciák folyamatos terjedését, amikor a fényt megvizsgáljuk műszereinkön-3.
Akkor mi magyarázhatja ezt?
Egy válasz: A fénytörés és fényelnyelés.
A közönséges üveg - például otthonunk ablakain - átlátszó a látható fény számára. Az üveg azonban tükrözi a legtöbb infravörös fényt és elnyeli az ultraibolya fényt. Amikor a látható fény belép a helyiségbe, azt bútorok, szőnyegek stb. Elnyelik. Ezek az elemek a fény egy részét hő- vagy infravörös sugárzásgá alakítják. Ezt az infravörös sugárzást csapdába ejti az üveg, és a szoba felmelegszik. Eközben maga az üveg átlátszatlan az ultraibolya ellen. A Nap által az ultraibolya sugárzott fényt leginkább a légkör abszorbeálja - de néhány nemionizáló ultraibolya képes átjutni. Az ultraibolya fény üveggel hővel alakul át, ugyanúgy a bútorok elnyelik és újra sugározzák a látható fényt.
Hogyan kapcsolódik mindez a látható fény jelenlétéhez az univerzumban?
A Napon belül a nagy energiájú fotonok (láthatatlan fény a napmag kerületéről) besugárzzák a fénygömb alatti napköpenyt. A köpeny ezeket a sugarakat abszorpcióval hővé alakítja, de ennek a „hőnek” egy olyan frekvenciája van, amely jóval meghaladja a látási képességünket. A köpeny ezután konvektív áramokat állít fel, amelyek hőt továbbjutnak a fényszféra felé, miközben kevésbé energiájú - de mégis láthatatlan - fotonokat bocsátanak ki. Az így kapott „hő” és „fény” átjut a napfénygömbbe. A fényszférában (a „látható fény gömbje”) az atomok konvekcióval „felmelegítik”, és a refrakció révén stimulálva olyan gyorsan rezgnek, hogy a látható fény kiürüljön. És ez az elv felel a csillagok által kibocsátott látható fénynek, amely messze a legfontosabb fényforrás a kozmoszban.
Tehát - egy bizonyos szempontból azt mondhatjuk, hogy a Nap fényképe „törésmutatója” az az eszköz, amellyel a láthatatlan fény láthatóvá válik. Ebben az esetben azonban felhívjuk a figyelmet arra, hogy a fotoszféra törésmutatója olyan magas, hogy a nagy energiájú sugarak az abszorpció pontjára hajlamosak. Amikor ez bekövetkezik, az alacsonyabb frekvenciájú hullámok keletkeznek, amelyek a szemnek érzékeny hőnek adódnak, és nem pusztán meleg érintésre ...
Az intellektuális lábunk alatt lévő megértés alapján válaszolhatunk kérdésünkre: A fény, amelyet ma látunk jelentése a teremtés ősi fénye. De nem könnyű megvalósulni néhány százszázezer évvel a Nagyrobbanás után. Később ez a megvalósult fény a gravitáció hatására összekapcsolódott, mint nagy kondenzált gömbök. Ezeknek a gömböknek azután az erős kémiai kemencék fejlesztették ki az anyagot a fényré láthatatlan. Később - a refrakció és az abszorpció révén - a láthatatlan fényt a szemnek láthatóvá tették azokon a nagy „fényesség-lencséken” való áthaladás rítusán keresztül, amelyeket csillagoknak nevezünk…
-1Valószínűleg a csillagászati kutatás fő területe a kozmológiai dolgok részletes bemutatása, és a fizikusokat - „atom-összetörőikkel”, csillagászokat - távcsöveikkel, matematikusokkal - a számot ropogó szuperszámítógépükkel (és ceruzaikkal) fogják átvenni? és a kozmológusok - az univerzum korai éveinek finom megértésével - az egész dolgot átrakják.
-2
Bizonyos értelemben egyszerűen az lenni a tér-idő kontinuum torzulása - de messze vagyunk attól, hogy megértsük ezt a kontinuumot minden tulajdonsága és viselkedése szempontjából.
-3A Nap és az összes világító fényforrás nagyon keskeny frekvenciájú sötét abszorpciós és fényes sugárzási sávokat mutat. Ezek természetesen a különféle Fraunhofer vonalak, amelyek a kvantummechanikai tulajdonságokkal összefüggésben vannak az atomok és molekulákhoz kapcsolódó elektronok átmeneti állapotaival.
A szerzőről:Az 1900 eleji remekmű: „Az ég a három, négy és öt hüvelykes távcsövekkel” ihlette, Jeff Barbour hét éves korában kezdte meg a csillagászatot és az űrkutatást. Jeff Jeff jelenleg nagy részét az ég megfigyelésére és az Astro.Geekjoy weboldal fenntartására fordítja.
