Не так давно (по некоторым данным, 13,7 миллиардов лет) произошло довольно значительное космологическое событие. Мы говорим, конечно, о Большом Взрыве. Космологи говорят нам, что когда-то не было вселенной, какой мы ее знаем. Все, что существовало до того времени, было недействительным - вне всякого представления. Почему? Ну, есть пара ответов на этот вопрос - философский ответ например: потому что до того, как вселенная обрела форму, не было ничего, о чем можно было бы подумать, даже о чем. Но есть и научный ответ, и этот ответ сводится к следующему: до Большого взрыва не было пространственно-временной континуум - нематериальная среда через который движутся все вещи энергия и материя.
Как только возник пространственно-временной континуум, одной из наиболее движущихся вещей, которые приняли форму, были физические единицы света, называемые «фотонами». Научное представление о фотонах начинается с того факта, что эти элементарные частицы энергии демонстрируют два, казалось бы, противоречивых поведения: одно поведение связано с тем, как они действуют как члены группы (на волновом фронте), а другое связано с тем, как они ведут себя изолированно. (как дискретные частицы). Отдельный фотон может рассматриваться как пакет волн, быстро проникающих сквозь пространство. Каждый пакет представляет собой колебание вдоль двух перпендикулярных осей силы - электрической и магнитной. Поскольку свет - это колебание, волновые частицы взаимодействуют друг с другом. Один из способов понять двойственную природу света - осознать, что волна за волной фотонов воздействует на наши телескопы, но отдельные фотоны поглощаются нейронами в наших глазах.
Самые первые фотоны, путешествующие через пространственно-временной континуум, были чрезвычайно мощными. Как группа, они были невероятно интенсивными. Как индивидуумы, каждый вибрировал с необычайной скоростью. Свет этих изначальных фотонов быстро осветил быстро расширяющиеся границы юношеской вселенной. Свет был повсюду, но материя еще не видна.
По мере расширения Вселенной изначальный свет терялся как по частоте, так и по интенсивности. Это произошло, когда исходные фотоны распределялись все тоньше и тоньше в постоянно расширяющемся пространстве. Сегодня первый свет творения все еще отражается в космосе. Это рассматривается как космическое фоновое излучение. И этот тип излучения больше не виден глазу, как волны в микроволновой печи.
Изначальный свет - это НЕ излучение, которое мы видим сегодня. Изначальное излучение сместилось в красный цвет к очень низкому концу электромагнитного спектра. Это произошло, когда вселенная расширилась от того, что изначально могло быть не больше, чем один атом, до точки, в которой наши самые великие инструменты еще не нашли какого-либо предела. Знание того, что изначальный свет сейчас настолько велик, заставляет искать другие места, чтобы объяснить вид света, видимый нашим глазам и оптическим телескопам.
Звезды (такие как наше Солнце) существуют потому, что пространство-время не просто передает свет в виде волн. Как-то - до сих пор необъяснимо-1 - пространство-время тоже вызывает материю. И одна вещь, отличающая свет от материи, состоит в том, что материя имеет «массу», а у света ее нет.
Из-за массы материя проявляет два основных свойства: инерция и гравитация. Инерция может рассматриваться как сопротивление переменам. В сущности, материя «ленива» и просто продолжает делать то, что делала - если не воздействовала на что-то вне себя. В начале формирования вселенной главным, что преодолевало лень материи, был свет. Под воздействием радиационного давления первичная материя (в основном газообразный водород) «организовалась».
После того, как свет подтолкнул, что-то внутри материи взяло верх - это тонкое поведение, которое мы называем «гравитацией». Гравитация была описана как «искажение пространственно-временного континуума». Такие искажения происходят везде, где найдена масса. Потому что материя имеет массу, пространственные кривые. Именно эта кривая заставляет материю и свет двигаться так, как это было объяснено в начале двадцатого века Альбертом Эйнштейном. Каждый маленький атом вещества вызывает крошечное «микро-искажение» в пространстве-времени-2, И когда появляется достаточное количество микро-искажений, все может произойти в значительной степени.
И то, что произошло, было формирование первых звезд. Это не обычные звезды, но сверхмассивные гиганты, живущие очень быстрой жизнью и достигающие очень, очень зрелищных целей. На этих концах эти звезды обрушились на себя (под весом всей этой массы), создавая огромные ударные волны такой интенсивности, что слились совершенно новые элементы из более старых. В результате пространство-время наполнилось всеми многими типами материи (атомами), составляющими Журнал «Космос».
Сегодня существует два типа атомного вещества: изначальное и то, что мы могли бы назвать «звездным материалом». Будь то изначальное или звездное происхождение, атомная материя - это все, что трогают и видят. Атомы имеют свойства и поведение: инерция, гравитация, расширение в пространстве и плотность. Они также могут иметь электрический заряд (если он ионизирован) и участвовать в химических реакциях (с образованием молекул невероятной сложности и сложности). Все, что мы видим, основано на фундаментальном паттерне, установленном давно теми изначальными атомами, которые были таинственно созданы после Большого взрыва. Эта модель основана на двух основных единицах электрического заряда: протоне и электроне, каждая из которых имеет массу и способна выполнять те вещи, которым подвержена масса.
Но не вся материя точно следует за прототипом водорода. Одно из отличий состоит в том, что атомы нового поколения имеют электрически сбалансированные нейтроны, а также положительно заряженные протоны в своих ядрах. Но даже незнакомец - это тип материи (темная материя), который вообще не взаимодействует со светом. И, кроме того, (просто чтобы держать вещи симметричными), может существовать тип энергии (вакуумной энергии), который не принимает форму фотонов - действуя скорее как «мягкое давление», заставляющее вселенную расширяться с импульсом, который не был изначально предоставлен. Большим взрывом
Но вернемся к тому, что мы видим ...
По отношению к свету материя может быть непрозрачной или прозрачной - она может поглощать или преломлять свет. Свет может проходить в материю через материю, отражаться от материи или поглощаться материей. Когда свет переходит в вещество, он замедляется, а его частота увеличивается. Когда свет отражается, путь, по которому он идет, меняется. Когда свет поглощается, электроны стимулируются, потенциально приводя к новым молекулярным комбинациям. Но, что еще важнее, когда свет проходит через вещество - даже без поглощения - атомы и молекулы вибрируют в пространственно-временном континууме и из-за этого свет можно уменьшить по частоте. Мы видим, потому что нечто, называемое «светом», взаимодействует с чем-то, называемым «материей», в чем-то, называемом «пространственно-временной континуум».
В дополнение к описанию гравитационного воздействия вещества на пространство-время Эйнштейн провел чрезвычайно элегантное исследование влияния света, связанного с фотоэлектрическим эффектом. До Эйнштейна физики считали, что способность света воздействовать на материю основывалась главным образом на «интенсивности». Но фотоэлектрический эффект показал, что свет воздействует на электроны также на основе частоты. Таким образом, красный свет - независимо от интенсивности - не способен выбить электроны из металлов, в то время как даже очень низкие уровни фиолетового света стимулируют измеримые электрические токи. Очевидно, что скорость, с которой вибрирует свет, имеет свою собственную силу.
Исследование Эйнштейном фотоэлектрического эффекта внесло большой вклад в то, что позже стало известно как квантовая механика. Ведь физики вскоре узнали, что атомы избирательны в отношении того, какие частоты света они будут поглощать. Между тем было также обнаружено, что электроны являются ключом ко всему квантовому поглощению - ключом, связанным со свойствами, такими как отношения одних электронов с другими и с ядром атома.
Итак, теперь мы подошли ко второму пункту: избирательное поглощение и испускание фотонов электронами не объясняет непрерывного разброса частот, наблюдаемого при исследовании света через наши инструменты-3.
Чем это можно объяснить тогда?
Один ответ: принцип «понижения», связанный с преломление и поглощение света.
Обычное стекло - например, в окнах наших домов - прозрачно для видимого света. Стекло, однако, отражает большую часть инфракрасного света и поглощает ультрафиолет. Когда видимый свет проникает в комнату, он поглощается мебелью, коврами и т. Д. Эти элементы преобразуют часть света в тепло или инфракрасное излучение. Это инфракрасное излучение улавливается стеклом, и комната нагревается. Между тем само стекло непрозрачно для ультрафиолета. Свет, излучаемый Солнцем в ультрафиолете, в основном поглощается атмосферой, но некоторым неионизирующим ультрафиолетовым лучам удается пройти. Ультрафиолетовый свет преобразуется в тепло стеклом так же, как мебель поглощает и переизлучает видимый свет.
Как все это связано с наличием видимого света во Вселенной?
Внутри Солнца фотоны высоких энергий (невидимый свет по периметру солнечного ядра) излучают солнечную мантию под фотосферой. Мантия преобразует эти лучи в «тепло» путем поглощения - но это конкретное «тепло» имеет частоту, намного превышающую нашу способность видеть. Затем мантия создает конвективные токи, переносящие тепло наружу к фотосфере, а также испускающие фотоны с меньшей энергией, но все же невидимые. Получающиеся «тепло» и «свет» переходят в солнечную фотосферу. В фотосфере («сфера видимого света») атомы «нагреваются» конвекцией и стимулируются посредством рефракции, чтобы вибрировать со скоростью, достаточно медленной, чтобы испускать видимый свет. И именно этот принцип учитывает видимый свет, излучаемый звездами, которые, безусловно, являются наиболее значительным источником света, видимым во всем космосе.
Итак, с определенной точки зрения, мы можем сказать, что «показатель преломления» фотосферы Солнца является средством, с помощью которого невидимый свет преобразуется в видимый свет. Однако в этом случае мы приводим идею о том, что показатель преломления фотосферы настолько высок, что лучи высокой энергии изгибаются до точки поглощения. Когда это происходит, появляются волны более низкой частоты, излучающие как вид тепла, ощутимый для глаза, а не просто теплый на ощупь ...
И со всем этим пониманием под нашими интеллектуальными ногами мы можем теперь ответить на наш вопрос: свет, который мы видим сегодня является изначальный свет творения. Но именно свет материализовался через несколько сотен тысяч лет после Большого взрыва. Позже этот материализованный свет соединился под воздействием гравитации в виде больших сгущенных сфер. Затем эти шары создали мощные алхимические печи, превращающие материю в свет невидимый, Позже - благодаря преломлению и поглощению - свет невидимый стал видимым для глаза посредством обряда прохождения через те великие «линзы светимости», которые мы называем звездами ...
-1То, как все вещи космологические выяснены в деталях, является, вероятно, основной областью астрономических исследований сегодня, и физики - со своими «атомщиками», астрономы - со своими телескопами, математиками - со своими суперкомпьютерами (и карандашами!) и космологи - с их тонким пониманием ранних лет вселенной - чтобы разгадать все до конца.
-2
В некотором смысле дело может быть просто быть искажение пространственно-временного континуума - но мы далеки от понимания этого континуума во всех его свойствах и поведении.
-3Солнце и все источники света имеют темное поглощение и яркие полосы излучения очень узких частот. Это, конечно, различные линии Фраунгофера, связанные с квантово-механическими свойствами, связанными с переходными состояниями электронов, связанных с конкретными атомами и молекулами.
Об авторе:Вдохновленный шедевром начала 1900-х годов: «Небо сквозь трех-, четырех- и пятидюймовые телескопы», Джефф Барбур начал изучать астрономию и космические науки в возрасте семи лет. В настоящее время Джефф посвящает большую часть своего времени наблюдению за небесами и поддержанию веб-сайта Astro.Geekjoy.
