Ještě nedávno (podle některých účtů 13,7 miliard let) došlo k poměrně významné kosmologické události. Mluvíme samozřejmě o Velkém třesku. Kosmologové nám říkají, že najednou nebyl vesmír, jak ho známe. Cokoli, co existovalo před tím časem, bylo neplatné a neplatné - nad veškerou koncepci. Proč? Na tuto otázku existuje několik odpovědí - filozofická odpověď například: Protože dříve, než se vesmír vytvořil, nebylo co vymyslet, s ním nebo dokonce o něm. Ale je tu také vědecká odpověď a ta odpověď na to zní: Před Velkým třeskem nebylo časoprostorové kontinuum - nehmotné médium skrz které se pohybují všechny věci, energie a hmota.
Jakmile se objevilo vesmírno-časové kontinuum, jednou z nejpohyblivějších věcí, které mohly vzniknout, byly jednotky světelných fyziků nazývané „fotony“. Vědecká představa o fotonech začíná skutečností, že tyto elementární částice energie vykazují dvě zdánlivě protichůdná chování: Jedno chování má co do činění s tím, jak jednají jako členové skupiny (na nábřeží) a druhé souvisí s tím, jak se chovají izolovaně (jako diskrétní částice). Jednotlivý foton lze považovat za balíček vln, které se rychle korkují skrz vesmír. Každý paket je oscilací podél dvou kolmých os síly - elektrické a magnetické. Protože světlo je oscilace, vlnové částice spolu interagují. Jedním ze způsobů, jak pochopit duální povahu světla, je uvědomit si, že vlna po vlně fotonů ovlivňuje naše dalekohledy - ale jednotlivé fotony jsou absorbovány neurony v našich očích.
Úplně první fotony procházející vesmírným kontinuem byly mimořádně silné. Jako skupina byli neuvěřitelně intenzivní. Jako jednotlivci každý vibroval mimořádnou rychlostí. Světlo těchto prvotních fotonů rychle osvětlovalo rychle se rozvíjející meze mladistvého vesmíru. Světlo bylo všude - ale hmota ještě nebyla vidět.
Jak se vesmír rozšiřoval, prapůvodní světlo ztratilo jak frekvenci, tak intenzitu. K tomu došlo, když se původní fotony šířily tenčí a tenčí napříč stále se rozšiřujícím prostorem. Dnes je první světlo stvoření stále obklopeno vesmírem. Toto je viděno jako kosmické záření pozadí. A tento typ záření již není pro oko viditelný jako vlny uvnitř mikrovlnné trouby.
Primordiální světlo NENÍ záření, které dnes vidíme. Primordiální záření se červeně posunulo na velmi nízký konec elektromagnetického spektra. K tomu došlo, když se vesmír rozšiřoval z toho, co mohlo být původně ne větší než jediný atom, až do bodu, kdy naše největší nástroje dosud neměly najít žádný limit. Vzhledem k tomu, že prvotní světlo je nyní tak nepříznivé, je nutné hledat jinde, abychom zohlednili druh světla viditelného pro naše oči a optické dalekohledy.
Hvězdy (jako je naše Slunce) existují, protože časoprostor dělá víc než jen světlo jako vlny. Nějak - stále nevysvětlitelné-1 - časoprostor také způsobuje hmotu. A jedna věc odlišující světlo od hmoty je, že hmota má „hmotu“, zatímco světlo nemá žádnou.
Z důvodu hmoty má hmota dvě hlavní vlastnosti: setrvačnost a gravitaci. Inertii lze považovat za odpor ke změně. V zásadě je záležitost „líná“ a dělá to, co dělá, jen dělá - ledaže by se jednalo o něco mimo sebe. Na počátku formování vesmíru bylo hlavní věcí, která překonala lenivost hmoty, světlo. Pod vlivem radiačního tlaku se prvotní hmota (většinou plynný vodík) „organizovala“.
Po promíchání světla převzalo něco uvnitř záležitost - toto jemné chování nazýváme „gravitace“. Gravitace byla popsána jako „zkreslení kontinua časoprostoru“. K takovým zkreslením dochází vždy, když se najde hmota. Protože hmota má hmotu, prostorové křivky. Právě tato křivka způsobuje, že se hmota a světlo pohybují způsobem objasněným na počátku 20. století Albertem Einsteinem. Každý malý atom hmoty způsobuje v časoprostoru malé „mikro-zkreslení“-2. A když se spojí dost mikro-zkreslení, může se stát, že se to stane velkým způsobem.
A co se stalo, bylo vytvoření prvních hvězd. Žádné obyčejné hvězdy tyto - ale superhmotní obři žijící velmi rychle a žijí velmi, velmi velkolepě. Na těchto koncích se tyto hvězdy zhroutily samy o sobě (pod tíhou celé té hmoty) a vytvořily ohromné rázové vlny takové intenzity, že z starších spojily zcela nové prvky. Výsledkem bylo, že časoprostor byl stažen tím, že všechny velké množství látek (atomů) tvořilo časopis Space.
Dnes existují dva typy atomové hmoty: prvotní a něco, čemu bychom mohli říkat „hvězdné věci“. Ať už je původ prvotního nebo hvězdného, atomová hmota tvoří vše, čeho se dotýká a vidí. Atomy mají vlastnosti a chování: setrvačnost, gravitace, rozšíření prostoru a hustota. Mohou mít také elektrický náboj (pokud jsou ionizovány) a účastnit se chemických reakcí (za účelem vytvoření molekul ohromné sofistikace a složitosti). Vše, co vidíme, je založeno na základním vzorci vytvořeném dávno těmi prvotními atomy záhadně vytvořenými po Velkém třesku. Tento vzorec je založen na dvou základních jednotkách elektrického náboje: protonu a elektronu - každý, který má hmotnost a je schopen dělat tyto věci, je hromadný.
Ale ne všechno záleží na prototypu vodíku přesně. Jeden rozdíl spočívá v tom, že atomy novější generace mají elektricky vyvážené neutrony a pozitivně nabité protony v jejich jádrech. Ale i cizinec je druh hmoty (temná hmota), která vůbec nereaguje se světlem. A navíc (jen aby věci zůstaly symetrické), může existovat druh energie (vakuová energie), která nemá podobu fotonů - působí spíše jako „jemný tlak“, který způsobuje, že se vesmír rozšiřuje s hybností, která není orignálně dodána od Big-Bang.
Ale vraťme se k tomu, co můžeme vidět ...
Ve vztahu ke světlu může být hmota neprůhledná nebo průhledná - může absorbovat nebo lomovat světlo. Světlo může procházet hmotou, hmotou, odrážet hmotu nebo být hmotou absorbováno. Když světlo přechází do hmoty, světlo se zpomaluje - zatímco se jeho frekvence zvyšuje. Když se světlo odráží, mění se cesta, kterou prochází. Když je absorbováno světlo, jsou elektrony stimulovány potenciálně, což vede k novým molekulárním kombinacím. Ale ještě důležitější je, když světlo prochází hmotou - i bez absorpce - atomy a molekuly vibrují kontinuum časoprostoru a díky tomu může být frekvence snížena. Vidíme, protože něco, co se nazývá „světlo“, interaguje s něčím, co se nazývá „hmota“ v něčem, co se nazývá „časoprostorové kontinuum“.
Kromě popisu gravitačních účinků hmoty na časoprostor provedl Einstein mimořádně elegantní zkoumání vlivu světla spojeného s fotoelektrickým efektem. Před Einsteinem se domnívali, že schopnost světla ovlivnit hmotu byla založena především na „intenzitě“. Fotoelektrický efekt však ukázal, že elektrony působící na světlo také na základě frekvence. Červené světlo - bez ohledu na intenzitu - nedokáže uvolnit elektrony v kovech, zatímco i velmi nízké úrovně fialového světla stimulují měřitelné elektrické proudy. Je zřejmé, že rychlost, při které světlo vibruje, má vlastní sílu.
Einsteinovo zkoumání fotoelektrického jevu významně přispělo k tomu, co se později stalo známým jako kvantová mechanika. Fyzici se brzy dozvěděli, že atomy jsou selektivní ohledně toho, jaké frekvence světla absorbují. Mezitím se také zjistilo, že elektrony byly klíčem ke všem kvantovým absorpcím - klíčem souvisejícím s vlastnostmi, jako jsou vztahy jednoho elektronu s ostatními as jádrem atomu.
Teď se dostáváme k našemu druhému bodu: Selektivní absorpce a emise fotonů elektrony nevysvětluje nepřetržité šíření frekvencí pozorovaných při zkoumání světla pomocí našich přístrojů-3.
Co to může vysvětlit?
Jedna odpověď: Zásada „odstoupení“ spojená s lom a absorpce světla.
Běžné sklo - například v oknech našich domovů - je pro viditelné světlo průhledné. Sklo však odráží většinu infračerveného světla a absorbuje ultrafialové záření. Když viditelné světlo vstoupí do místnosti, absorbuje se nábytek, koberce atd. Tyto předměty převádějí část světla na teplo - nebo infračervené záření. Toto infračervené záření je zachyceno sklem a místnost se zahřívá. Mezitím sklo samotné je neprůhledné vůči ultrafialovému záření. Světlo vyzařované Sluncem v ultrafialovém záření je většinou absorbováno atmosférou - ale některé neionizující ultrafialové záření dokáže projít. Ultrafialové světlo se přeměňuje na teplo sklem stejným způsobem, jak nábytek absorbuje a znovu vyzařuje viditelné světlo.
Jak to všechno souvisí s přítomností viditelného světla ve vesmíru?
Na slunci vyzařují sluneční paprsky pod fotosféru fotony s vysokou energií (neviditelné světlo z obvodu solárního jádra). Plášť přeměňuje tyto paprsky na „teplo“ absorpcí - ale toto konkrétní „teplo“ má frekvenci značně nad naši schopnost vidět. Plášť pak nastaví konvektivní proudy, které vedou teplo směrem do fotosféry, a zároveň emitují fotony s menším napětím - ale stále neviditelné -. Výsledné „teplo“ a „světlo“ přechází do sluneční fotosféry. Ve fotosféře („sféra viditelného světla“) jsou atomy „zahřívány“ konvekcí a stimulovány lomem, aby vibrovaly dostatečně pomalou rychlostí, aby uvolnily viditelné světlo. A právě tento princip odpovídá za viditelné světlo vyzařované hvězdami, které jsou - zdaleka - nejvýznamnějším zdrojem světla viděným v celém vesmíru.
Z jisté perspektivy tedy můžeme říci, že „index lomu“ fotosféry Slunce je prostředkem, pomocí kterého se neviditelné světlo přeměňuje na viditelné světlo. V tomto případě však vyvoláváme myšlenku, že index lomu fotosféry je tak vysoký, že paprsky s vysokou energií jsou ohnuty do bodu absorpce. Když k tomu dojde, vznikají vlny s nízkou frekvencí, které vyzařují jako forma tepla vnímatelného pro oko, a nikoli pouze na dotek…
A s veškerým tímto porozuměním pod našimi intelektuálními nohami můžeme nyní odpovědět na naši otázku: Světlo, které dnes vidíme je prvotní světlo stvoření. Ale je to světlo, které se zhmotnilo několik stovek tisíc let po Velkém třesku. Později se toto zhmotněné světlo spojilo pod vlivem gravitace jako velké kondenzované koule. Tyto koule poté vyvinuly silné alchymistické pece, které od materializovaly hmotu na světlo neviditelný. Později - lomem a absorpcí - bylo neviditelné světlo viditelné okem rituálem průchodu těmi velkými „čočkami jasnosti“, které nazýváme hvězdami…
-1Jak všechno, co se kosmologicky podrobně ukázalo, je pravděpodobně hlavní oblastí dnešního astronomického výzkumu a vezme fyziky - se svými „atomovými rozbíječky“, astronomy - se svými dalekohledy, matematiky - se svými super-počítači (a tužkami)! a kosmologové - s důvtipným porozuměním raných let vesmíru - aby celou věc proplétali.
-2
V jistém smyslu může záležitost jednoduše být zkreslení kontinua časoprostoru - ale jsme daleko od pochopení tohoto kontinua ve všech jeho vlastnostech a chování.
-3Slunce a všechny světelné zdroje světla vykazují tmavou absorpci a jasné emisní pásma velmi úzkých frekvencí. Jedná se samozřejmě o různé Fraunhoferovy linie související s kvantovými mechanickými vlastnostmi spojenými s přechodovými stavy elektronů asociovaných se specifickými atomy a molekulami.
O autorovi:Jeff Barbour, inspirovaný počátkem roku 1900: „Nebe přes tři, čtyři a pět palců dalekohledů“, začal ve věku sedmi let začít s astronomií a kosmickou vědou. V současné době Jeff věnuje velkou část svého času pozorování nebes a údržbě webových stránek Astro.Geekjoy.
