Mele telescopconfigurat pentru Astrofotografie În curtea mea din San Diego, poluată cu lumină, a fost îndreptată spre o galaxie în mod nespus de departe de Pământ. Soția mea, Cristina, a urcat la fel cum prima fotografie de spațiu a transmis pe tableta mea. S -a scânsat pe ecranul din fața noastră.
„Acesta este Pinwheel Galaxy„, Am spus. Numele este derivat din forma sa – deși această roată conține aproximativ un trilion de stele.
Lumina de la Pinwheel a parcurs 25 de milioane de ani în univers – aproximativ 150 de mile de Quintillion – pentru a ajunge la telescopul meu.
Soția mea s -a întrebat: „Nu se obosește lumină în timpul unei călătorii atât de lungi?”
Curiozitatea ei a declanșat o conversație provocatoare de gândire despre lumină. În cele din urmă, de ce nu se uzează ușor și nu pierde energia în timp?
Să vorbim despre lumină
Sunt un astrofizicianȘi unul dintre primele lucruri pe care le -am învățat în studiile mele este modul în care lumina se comportă adesea în moduri care ne sfidează intuițiile.
Lumina este radiații electromagnetice: Practic, o undă electrică și o undă magnetică cuplată împreună și călătoresc Spațiu-timp. Ea nu are masă. Acest punct este esențial, deoarece masa unui obiect, indiferent dacă este o picătură de praf sau o navă spațială, limitează viteza maximă pe care o poate parcurge prin spațiu.
Dar, deoarece lumina este fără masă, este capabilă să atingă limita maximă de viteză într -un vid – aproximativ 186.000 de mile (300.000 de kilometri) pe secundă sau aproape 6 trilioane de mile pe an (9,6 trilioane de kilometri). Nimic nu călătorește prin spațiu nu este mai rapid. Pentru a pune asta în perspectivă: în timpul în care vă duce să vă clipiți ochii, o particulă de lumină călătorește în jurul circumferinței pământului mai mult de două ori.
La fel de incredibil de rapid, spațiul este incredibil de răspândit. Lumina de la soare, care se află la 93 de milioane de mile (aproximativ 150 de milioane de kilometri) de Pământ, se termină puțin Opt minute pentru a ajunge la noi. Cu alte cuvinte, lumina soarelui pe care o vedeți are opt minute.
Alpha Centauricea mai apropiată stea de noi după soare, este la 26 de miliarde de mile distanță (aproximativ 41 de trilioane de kilometri). Deci, până când îl vezi pe cerul nopții, lumina ei are puțin peste patru ani. Sau, așa cum spun astronomii, este La patru ani lumină distanță.
Înrudite: Forma luminii: oamenii de știință dezvăluie imaginea unui foton individual pentru prima oară
Având în vedere acele distanțe enorme în minte, luați în considerare întrebarea Cristinei: Cum poate călători lumina în univers și să nu piardă încet energia?
De fapt, unele lumină pierd energie. Acest lucru se întâmplă când El se aruncă cevacum ar fi praful interstelar și este împrăștiat.
Dar cea mai mare lumină merge și merge, fără a se ciocni cu nimic. Acest lucru este aproape întotdeauna cazul pentru că Spațiul este în mare parte gol – Nimic. Deci nu există nimic în cale.
Când lumina călătorește fără obstacole, nu pierde energie. Poate menține acea viteză de 186.000 de mile pe secundă pentru totdeauna.
Este timpul
Iată un alt concept: imaginați -vă ca astronaut la bord Stația Spațială Internațională. Orbitezi la 17.000 de mile (aproximativ 27.000 de kilometri) pe oră. În comparație cu cineva de pe Pământ, ceasul tău de mână va bifa cu 0,01 secunde mai lent pe un an.
Acesta este un exemplu de Dilatarea timpului – Timpul de mutare la viteze diferite în condiții diferite. Dacă vă deplasați într -adevăr rapid sau aproape de un câmp gravitațional mare, ceasul dvs. va bifa mai lent decât cineva care se mișcă mai încet decât tine sau care este mai departe de un câmp gravitațional mare. Să o spun succint, Timpul este relativ.
Acum considerați că lumina este Conectat inextricabil la timp. Poză stând pe un fotono particulă fundamentală de lumină; Aici, ai experimenta dilatarea maximă a timpului. Toată lumea de pe pământ te -ar urmări cu viteza luminii, dar din cadrul tău de referință, timpul s -ar opri complet.
Acest lucru se datorează faptului că timpul de măsurare „ceasurile” sunt în două locuri diferite, mergând cu viteze mult diferite: fotonul care se deplasează cu viteza luminii și viteza relativ lentă a pământului care se încadrează în jurul Soarelui.
Mai mult, atunci când călătorești la sau aproape de viteza luminii, distanța dintre locul în care te afli și unde te afli mai scurt. Adică spațiul în sine devine mai compact în direcția mișcării – deci cu cât poți merge mai repede, cu atât călătoria ta trebuie să fie mai scurtă. Cu alte cuvinte, pentru foton, Spațiul este ghemuit.
Ceea ce ne readuce la imaginea mea despre Galaxy Pinwheel. Din perspectiva fotonului, o stea din galaxie a emis -o, iar apoi un singur pixel în camera mea din curte a absorbit -o, exact în același timp. Deoarece spațiul este ghemuit, la foton, călătoria a fost infinit de rapidă și infinit de scurtă, o fracție minusculă de secundă.
Dar din perspectiva noastră pe Pământ, fotonul a părăsit Galaxy acum 25 de milioane de ani și a parcurs 25 de milioane de ani lumină în spațiu până când a aterizat pe tableta mea din curtea mea.
Și acolo, într -o noapte răcoroasă de primăvară, imaginea sa uimitoare a inspirat o conversație încântătoare între un om de știință nerd și soția sa curioasă.
Acest articol editat este republicat din Conversația sub licență Creative Commons. Citiți Articol original.
Comentarii recente