1920 m. Edvinas Hablas gavo du dalykus, kurie leido jam pakeisti žmonių požiūrį į visatą. Vienas buvo didžiausias to meto teleskopas pasaulyje, o kitas – įdomus kolegos astronomo Vesto Slipherio atradimas, ūke pamatęs tai, ką dabar vadiname galaktikomis, ir suintriguotas jų švytėjimo, kuris buvo daug raudonesnis, nei tikėtasi. Jis tai siejo su raudonuoju poslinkiu.
Įsivaizduokite, kad jūs ir kitas žmogus stovite šalia ilgos virvės ir kas sekundę traukiate ją. Šiuo metu palei virvę sklinda banga, leidžianti kitam asmeniui suprasti, kad virvė susitraukė. Jei greitai nueitumėte nuo šio žmogaus, įveikiamą atstumą banga turėtų įveikti kas sekundę ir, žiūrint iš kito, virvė imtų trūkčioti kartą per 1,1 sekundės. Kuo greičiau eisi, tuo daugiau laiko praeis kitam žmogui tarp trūkčiojimų.
Tas pats atsitinka ir su šviesos bangomis: kuo toliau nuo stebėtojo yra šviesos šaltinis, tuo retesnės bangų smailės, ir tai perkelia jas į raudonąją šviesos spektro dalį. Slifer padarė išvadą, kad ūkai atrodo raudoni, nes tolsta nuo Žemės.
Edvinas Hablas Hablas paėmė naują teleskopą ir pradėjo ieškoti raudonosios pamainos. Jis rado jį visur, tačiau kai kurios žvaigždės atrodė šiek tiek „raudonesnės“ nei kitos: kai kurios žvaigždės ir galaktikos buvo tik šiek tiek raudonai pasislinkusios, tačiau kartais raudonasis poslinkis buvo didžiausias. Surinkęs didelį duomenų kiekį Hablas sukūrė diagramą, rodančią, kad objekto raudonasis poslinkis priklauso nuo jo atstumo nuo Žemės.
Taigi XX amžiuje buvo įrodyta, kad Visata plečiasi. Dauguma mokslininkų, žiūrėdami į duomenis, manė, kad plėtra lėtėja. Vieni tikėjo, kad Visata palaipsniui išsiplės iki tam tikros ribos, kuri egzistuoja, bet kurios ji vis dėlto niekada nepasieks, o kiti manė, kad pasiekusi šią ribą Visata pradės trauktis. Tačiau astronomai rado būdą, kaip išspręsti problemą: tam jiems reikėjo naujausių teleskopų ir šiek tiek Visatos pagalbos 1A tipo supernovų pavidalu.
Kadangi žinome, kaip ryškumas kinta priklausomai nuo atstumo, taip pat žinome, kiek toli nuo mūsų yra šios supernovos ir kiek metų nukeliavo šviesa, kol galėjome ją pamatyti. Ir kai žiūrime į raudoną šviesos poslinkį, žinome, kiek per tą laiką Visata išsiplėtė.
Kai astronomai pažvelgė į tolimas ir senovės žvaigždes, jie pastebėjo, kad atstumas nesutampa su plėtimosi laipsniu. Žvaigždžių šviesa mus pasiekė ilgiau nei tikėtasi, tarsi plėtimasis praeityje būtų buvęs lėtesnis – taip nustatoma, kad Visatos plėtimasis greitėja, o ne lėtėja.
Didžiausi mokslo atradimai 2014 m
10 pagrindinių klausimų apie Visatą, į kuriuos mokslininkai šiuo metu ieško atsakymų Ar amerikiečiai buvo mėnulyje? Rusija neturi galimybių žmonėms tyrinėti Mėnulio 10 būdų, kaip kosminė erdvė gali nužudyti žmones Pažiūrėkite į šį įspūdingą nuolaužų sūkurį, kuris supa mūsų planetą Klausykite kosmoso garso Septyni mėnulio stebuklai 10 dalykų, kuriuos žmonės dėl kokių nors priežasčių išsiuntė į stratosferą
Jei jums reikia daugiau įrodymų, koks subjektyvus yra mūsų spalvų suvokimas, pagalvokite apie vaivorykštę. Daugelis žmonių žino, kad šviesos spektrą sudaro septynios pagrindinės spalvos: raudona, oranžinė, geltona, žalia, mėlyna, indigo ir violetinė. Turime net naudingų patarlių ir posakių apie medžiotojus, norinčius sužinoti fazano buvimo vietą. Pažvelkite į gerą vaivorykštę ir pabandykite pamatyti visas septynias. Net Newtonui to padaryti nepavyko. Mokslininkai įtaria, kad mokslininkas vaivorykštę suskirstė į septynias spalvas, nes skaičius „septyni“ buvo labai svarbus senovės pasauliui: septynios natos, septynios savaitės dienos ir kt.
Maxwello darbas elektromagnetizmo srityje mus nuvedė toliau ir parodė, kad matoma šviesa yra plataus spinduliuotės spektro dalis. Išaiškėjo ir tikroji šviesos prigimtis. Šimtmečius mokslininkai bandė suprasti, kokią formą šviesa iš tikrųjų įgauna esminiais masteliais, kai ji keliauja iš šviesos šaltinio į mūsų akis.
Kai kurie tikėjo, kad šviesa juda bangų ar bangelių pavidalu, per orą ar paslaptingą „eterį“. Kiti manė, kad šis bangų modelis yra ydingas, o šviesą laikė mažų dalelių srautu. Niutonas buvo linkęs į antrąją nuomonę, ypač po daugybės eksperimentų, kuriuos jis atliko su šviesa ir veidrodžiais. 
Jis suprato, kad šviesos spinduliai paklūsta griežtoms geometrinėms taisyklėms. Šviesos spindulys, atsispindėjęs veidrodyje, elgiasi kaip kamuolys, mestas tiesiai į veidrodį. Niutonas pasiūlė, kad bangos nebūtinai sklistų šiomis nuspėjamomis tiesiomis linijomis, todėl šviesą turi nešti tam tikros formos mažytės, bemasės dalelės.
Problema ta, kad buvo vienodai įtikinamų įrodymų, kad šviesa yra banga. Vienas vaizdingiausių to demonstracijų įvyko 1801 m. Thomas Jungas iš esmės gali būti atliekamas savarankiškai namuose.
Paimkite storo kartono lakštą ir atsargiai padarykite jame du plonus vertikalius pjūvius. Tada gaukite „nuoseklų“ šviesos šaltinį, kuris skleis tik tam tikro bangos ilgio šviesą: lazeris tiks puikiai. Tada nukreipkite šviesą į du plyšius, kad pro jas prasiskverbtų į kitą paviršių.
Tikėtumėtės pamatyti dvi ryškias vertikalias linijas antrame paviršiuje, kur šviesa praėjo pro plyšius. Tačiau kai Jungas atliko eksperimentą, jis pamatė šviesių ir tamsių linijų seką, panašią į brūkšninį kodą. 
Kai šviesa praeina per plonus plyšius, ji elgiasi kaip vandens bangos, einančios pro siaurą angą: jos išsibarsčiusios ir pasklinda pusrutulio formos bangelių pavidalu.
Kai ši šviesa praeina pro du plyšius, kiekviena banga panaikina kitą ir sukuria tamsias sritis. Kai raibuliai susilieja, jie papildomi, suformuojant ryškias vertikalias linijas. Youngo eksperimentas tiesiogine prasme patvirtino bangų modelį, todėl Maxwellas šią idėją perkėlė į tvirtą matematinę formą. Šviesa yra banga. 
Bet tada įvyko kvantinė revoliucija.
Devynioliktojo amžiaus antroje pusėje fizikai bandė išsiaiškinti, kaip ir kodėl kai kurios medžiagos elektromagnetinę spinduliuotę sugeria ir skleidžia geriau nei kitos. Verta paminėti, kad tuo metu elektros lengvoji pramonė tik kūrėsi, todėl šviesą galinčios skleisti medžiagos buvo rimtas dalykas.
Devynioliktojo amžiaus pabaigoje mokslininkai išsiaiškino, kad objekto skleidžiamos elektromagnetinės spinduliuotės kiekis kinta priklausomai nuo jo temperatūros, ir jie išmatavo šiuos pokyčius. Tačiau niekas nežinojo, kodėl taip atsitiko. 1900 metais Maxas Planckas išsprendė šią problemą. Jis nustatė, kad skaičiavimai gali paaiškinti šiuos pokyčius, bet tik tuo atveju, jei manytume, kad elektromagnetinė spinduliuotė buvo perduodama mažais, atskirais pliūpsniais. Planckas pavadino juos „quanta“, lotynų kalbos „quantum“ daugiskaita. Po kelerių metų Einšteinas rėmėsi savo idėjomis ir paaiškino dar vieną nuostabų eksperimentą.
Fizikai išsiaiškino, kad metalo gabalas teigiamai įkraunamas veikiamas matomos arba ultravioletinės šviesos. Šis efektas buvo vadinamas fotoelektriniu.
Metalo atomai prarado neigiamo krūvio elektronus. Matyt, šviesa tiekė pakankamai energijos metalui, kad išlaisvintų kai kuriuos elektronus. Tačiau kodėl elektronai tai padarė, nebuvo aišku. Jie galėtų nešti daugiau energijos tiesiog pakeisdami šviesos spalvą. Tiksliau, elektronai, kuriuos išskiria metalas, apšvitintas violetine šviesa, nešė daugiau energijos nei elektronai, kuriuos išskiria metalas, apšvitintas raudona šviesa.
Jei šviesa būtų tik banga, tai būtų juokinga. 
Paprastai keičiate bangos energijos kiekį, kad ji būtų aukštesnė – pagalvokite apie didelį destruktyvų cunamį – o ne ilgesnę ar trumpesnę. Žvelgiant plačiau, geriausias būdas padidinti energiją, kurią šviesa perduoda elektronams, yra padidinti šviesos bangos ilgį: tai yra, kad šviesa būtų ryškesnė. Bangos ilgio, taigi ir šviesos, keitimas neturėjo turėti didelio skirtumo.
Einšteinas suprato, kad fotoelektrinį efektą lengviau suprasti, jei apie šviesą mąstome Planko kvantais.
Jis pasiūlė, kad šviesa būtų nešama mažais kvantiniais gabalėliais. Kiekvienas kvantas turi dalį atskiros energijos, susietos su bangos ilgiu: kuo trumpesnis bangos ilgis, tuo tankesnė energija. Tai galėtų paaiškinti, kodėl palyginti trumpo bangos ilgio violetinės šviesos gabalai turi daugiau energijos nei raudonos šviesos gabalai, kurių bangos ilgis yra santykinai ilgos.
Tai taip pat paaiškintų, kodėl tiesiog padidinus šviesos ryškumą nėra didelio skirtumo.
Ryškesnė šviesa į metalą tiekia daugiau šviesos gabalėlių, bet nekeičia kiekvieno gabalo perduodamos energijos kiekio. Grubiai tariant, vienas violetinės šviesos gabalas vienam elektronui gali perduoti daugiau energijos nei daugelis raudonos šviesos gabalėlių.
Einšteinas pavadino šiuos energijos fotonų gabalus ir dabar jie pripažįstami kaip pagrindinės dalelės. Matomąją šviesą neša fotonai, kaip ir kitų tipų elektromagnetinė spinduliuotė, tokia kaip rentgeno spinduliai, mikrobangos ir radijo bangos. Kitaip tariant, šviesa yra dalelė. 
Tokiu būdu fizikai nusprendė nutraukti diskusijas apie tai, iš ko susideda šviesa. Abu modeliai buvo tokie įtikinami, kad nebuvo prasmės vieno atsisakyti. Daugelio ne fizikų nuostabai mokslininkai nusprendė, kad šviesa elgiasi ir kaip dalelė, ir kaip banga. Kitaip tariant, šviesa yra paradoksas.
Tuo pačiu metu fizikai neturėjo jokių problemų dėl suskaidytos šviesos asmenybės. Dėl to šviesa tam tikru mastu tapo dvigubai naudinga. Šiandien, pasikliaudami šviesulių tikrąja to žodžio prasme – Maksvelo ir Einšteino – darbais išspaudžiame viską iš šviesos.
Pasirodo, bangų šviesos ir dalelių šviesos lygtys veikia vienodai gerai, tačiau kai kuriais atvejais vieną naudoti lengviau nei kitą. Taigi fizikai keičiasi tarp jų, panašiai kaip mes naudojame metrus apibūdindami savo ūgį, o perjungiame į kilometrus apibūdindami važiavimą dviračiu.
Kai kurie fizikai bando panaudoti šviesą kurdami šifruotus ryšio kanalus, pavyzdžiui, pinigų pervedimams. Jiems prasminga galvoti apie šviesą kaip apie daleles. Kaltinkite dėl keistos kvantinės fizikos prigimties. Dvi pagrindinės dalelės, kaip fotonų pora, gali būti „susipainiotos“. Tai reiškia, kad jie turės bendrų savybių, kad ir kaip nutolę vienas nuo kito, todėl jais bus galima perduoti informaciją tarp dviejų Žemės taškų.
Kitas šio susipynimo bruožas yra tai, kad nuskaitant fotonų kvantinė būsena pasikeičia. Tai reiškia, kad jei kas nors bandys pasiklausyti šifruoto kanalo, teoriškai jis iš karto atsisako savo buvimo.
Kiti, kaip Goulilmakis, naudoja šviesą elektronikoje. Jiems naudingiau šviesą galvoti kaip bangų, kurias galima sutramdyti ir valdyti, seką. Šiuolaikiniai įrenginiai, vadinami „šviesos lauko sintezatoriais“, gali sujungti šviesos bangas tobulai sinchronizuoti viena su kita. Dėl to jie sukuria intensyvesnius, trumpalaikius ir taiklesnius šviesos impulsus nei įprastos lempos šviesa.
Per pastaruosius 15 metų šie prietaisai buvo naudojami nepaprastai stipriai sutramdyti šviesą. 2004 metais Goulilmakis ir jo kolegos išmoko gaminti neįtikėtinai trumpus rentgeno impulsus. Kiekvienas impulsas truko tik 250 attosekundžių arba 250 kvintilijonų sekundės dalių.
Naudodami šiuos mažyčius impulsus kaip fotoaparato blykstę, jie galėjo nufotografuoti atskiras matomos šviesos bangas, kurios svyruoja daug lėčiau. Jie tiesiogine prasme fotografavo judančią šviesą.
„Nuo Maksvelo žinojome, kad šviesa yra svyruojantis elektromagnetinis laukas, bet niekas niekada negalvojo, kad galime fotografuoti svyruojančią šviesą“, – sako Goulilmakis.
Jis sako, kad šių atskirų šviesos bangų stebėjimas buvo pirmasis žingsnis manipuliuojant ir modifikuojant šviesą, panašiai kaip mes modifikuojame radijo bangas, kad perneštume radijo ir televizijos signalus.
Prieš šimtą metų fotoelektrinis efektas parodė, kad matoma šviesa veikia metalo elektronus. Goulilmakis sako, kad turėtų būti įmanoma tiksliai valdyti šiuos elektronus naudojant matomos šviesos bangas, modifikuotas tiksliai apibrėžtu būdu sąveikauti su metalu. „Mes galime valdyti šviesą ir naudoti ją materijai valdyti“, - sako jis.
Tai gali pakeisti elektroniką ir sukurti naujos kartos optinius kompiuterius, kurie bus mažesni ir greitesni nei mūsų. „Galėsime judinti elektronus, kaip norime, kurdami elektros srovę kietųjų medžiagų viduje naudodami šviesą, o ne įprastą elektroniką.
Štai dar vienas būdas apibūdinti šviesą: tai įrankis.
Tačiau nieko naujo. Gyvenimas naudoja šviesą nuo tada, kai pirmieji primityvūs organizmai sukūrė šviesai jautrius audinius. Žmogaus akys fiksuoja matomos šviesos fotonus, o mes juos naudojame tyrinėdami mus supantį pasaulį. Šiuolaikinės technologijos šią idėją perkelia dar toliau. 2014 metais chemijos klasė buvo apdovanota mokslininkams, sukūrusiems tokį galingą šviesos mikroskopą, kuris buvo laikomas fiziškai neįmanomu. Pasirodo, kad jei mes pabandysime, šviesa gali parodyti mums tai, ko mes manėme, kad niekada nepamatysime.
Biblijos kūrinių kritikai kartais naudoja tolimą šviesą kaip argumentą prieš jauną visatą. Tačiau atidžiau pažvelgę matome, kad tai neveikia.
Biblijos kūrinių kritikai kartais naudoja tolimą žvaigždžių šviesą kaip argumentą prieš jauną visatą. Argumentas skamba maždaug taip: yra galaktikų, kurios yra tokiu atstumu, kad šviesa iš jų žvaigždžių mus pasieks milijardus metų. Ir jei mes matome šias galaktikas, tai reiškia, kad žvaigždžių šviesa jau pasiekė Žemę. Tai reiškia, kad visata turi būti bent milijardų metų senumo – daug daugiau nei Biblijoje nurodyta 6000.
Daugelis Didžiojo sprogimo šalininkų mano, kad šis skaičiavimas yra puikus argumentas prieš Biblijos laiko skalę. Tačiau atidžiai pažvelgę į šį įrodymą matome, kad jis neveikia. Visata yra be galo didelė ir joje yra labai tolimų galaktikų, tačiau tai nereiškia, kad jai jau milijardai metų.
Tolimų žvaigždžių klausimas kai kuriuos žmones privertė susimąstyti apie kosminius atstumus. "Ar tikrai žinome, kad galaktikos yra taip toli? Galbūt jos yra daug arčiau, todėl šviesa iš tikrųjų nekeliauja taip toli." Tačiau metodai, kuriuos astronomai naudoja matuodami kosminius atstumus, dažniausiai yra logiški ir moksliškai pagrįsti. Jie nesiremia evoliucinėmis prielaidomis apie praeitį. Be to, jie yra stebėjimo mokslo dalis (priešingai nei istorijos ar gamtos mokslai) ir šiuo metu yra išbandyti. Galite kartoti eksperimentą tiek kartų, kiek norite, kad nustatytumėte atstumą iki žvaigždės ar galaktikos, tačiau kiekvieną kartą gausite maždaug tą patį atsakymą. Todėl turime pagrindo manyti, kad erdvė iš tiesų yra labai didelė. Tiesą sakant, nuostabus visatos dydis neša šlovę Dievui (Psalmyno 19:1).
Kai kurie krikščionys teigia, kad Dievas sukūrė šviesos pluoštus iš tolimų žvaigždžių, jau pakeliui į Žemę. Juk Adomui nereikėjo laiko išaugti iš kūdikio, nes Visagalis jį apreiškė suaugusiems. Taip pat teigiama, kad Visata jau buvo sukurta, todėl galbūt šviesa buvo sukurta kelyje. Žinoma, Visata iš tiesų buvo sukurta veikti iškart po pirmosios savaitės, ir daugelis jos aspektų iš tikrųjų pasirodė „subrendę“. Vienintelė problema, susijusi su prielaida, kad šviesa buvo sukurta tranzitu, yra ta, kad mes iš tikrųjų matome, kokie procesai vyksta erdvėje. Pavyzdžiui, matome, kad žvaigždės keičia ryškumą ir juda. Kartais matome, kaip sprogsta žvaigždės. Mes matome šiuos dalykus, nes jų šviesa pasiekė mus.
Bet jei Dievas sukūrė šviesos spindulius jau jų kelyje, tai reikštų, kad nė vienas įvykis, kurį matome erdvėje (6000 šviesmečių atstumu), iš tikrųjų neįvyko. Tai reikštų, kad visos sprogstamosios žvaigždės arba niekada nesprogo, arba iš viso neegzistavo, tai yra, Dievas tiesiog piešė fiktyvių įvykių paveikslus. Atrodo, kad Aukščiausiajam nebūdinga kurti tokias iliuzijas. Jis davė mums akis, kad galėtume iš tikrųjų ištirti tikrąją visatą, todėl turime tikėti, kad įvykiai, kuriuos matome erdvėje, iš tikrųjų įvyko. Dėl šios priežasties dauguma kūrybą palaikančių mokslininkų mano, kad šviesa, kilusi tranzitu, nėra geriausias būdas atsakyti į tolimus žvaigždžių argumentus. Leiskite man pasiūlyti, kad atsakymas į tolimą žvaigždžių šviesą slypi kai kuriose neaiškiose pasaulietinių astronomų prielaidose.
Prielaidos ir argumentai apie žvaigždžių šviesos kelionės laiką
Tolima žvaigždžių šviesa
Bet koks bandymas moksliškai įvertinti kažko amžių gali sukelti daugybę prielaidų. Tai gali būti spėjimai apie pradines sąlygas, greičio stabilumą, sistemos užterštumą ir daug daugiau. Ir jei bent viena iš šių prielaidų nėra teisinga, tai taip pat yra amžiaus įvertinimas. Kartais dėl to, kad žmonės klaidingai spėja, kalta jų ydinga pasaulėžiūra. Tolimų žvaigždžių argumentas apima keletą abejotinų hipotezių – bet kuri iš jų paverstų įrodymus nepagrįstais. Pažvelkime į kai kurias iš šių prielaidų.
Šviesos greičio pastovumas
Paprastai manoma, kad šviesos greitis yra santykinis su laiku. Šiuolaikiniu šviesos greičiu (vakuume) įveikti 6 trln. atstumą prireiktų maždaug metų. mylios. Bet ar taip buvo visada? Jei klaidingai nuspręsime, kad šiuolaikinis greičio matavimas visada buvo toks, tai taip pat neteisingai įvertinsime amžių, kuris yra daug senesnis nei dabartinis. Tačiau kai kurie žmonės teigia, kad praeityje šviesos greitis buvo daug didesnis. Jei tai tiesa, šviesa per visatą galėtų nukeliauti tik per dalį laiko, kurio reikia šiandien. Kai kurie mokslininkai mano, kad tai yra atsakymas į tolimų žvaigždžių šviesos problemą jaunoje Visatoje.
Tačiau šviesos greitis nėra „savavališkas“ parametras. Kitaip tariant, keičiant šviesos greitį, pasikeis kiti dalykai, pavyzdžiui, energijos ir masės santykis bet kurioje sistemoje. Kai kurie teigia, kad šviesos greitis niekada labai nesiskyrė nuo dabartinio, nes taip yra dėl kitų gamtos konstantų. Kitaip tariant, gyvybė nebūtų įmanoma, jei šviesa sklistų skirtingu greičiu.
Tai yra teisėtas susirūpinimas. Universalių konstantų susiejimo būdas iš dalies aiškus. Todėl šviesos greičio pokyčių įtaka Visatai ir gyvybei Žemėje nėra iki galo žinoma. Kai kurios mokslininkų grupės aktyviai tiria su šviesos greičiu susijusius klausimus. Kiti mokslo ekspertai teigia, kad prielaida apie pastovų šviesos greitį greičiausiai yra pagrįsta, o tolimos žvaigždžių šviesos problemos sprendimas slypi kitur.
Laiko standumo hipotezė
Daugelis žmonių mano, kad laikas visomis sąlygomis teka tuo pačiu greičiu. Ši prielaida iš tiesų atrodo labai pagrįsta, tačiau iš tikrųjų ji klaidinga. Ir yra keletas skirtingų būdų, kuriais nepastovus laiko pobūdis gali leisti tolimajai žvaigždžių šviesai pasiekti Žemę bibliniu laiko intervalu.
Albertas Einšteinas atrado, kad greitis, kuriuo prabėga laikas, priklauso nuo judėjimo ir gravitacijos. Pavyzdžiui, kai objektas juda labai greitai, arti šviesos greičio, jo laikas sulėtėja. Tai vadinama „laiko išsiplėtimu“. Taigi, jei galėtume pagreitinti laiką beveik iki šviesos greičio, laikrodis veiktų per lėtai. O pasiekę šviesos greitį jie visai sustos. Tai nėra laikrodžio problema – efektas pasireikš nepriklausomai nuo konkretaus dizaino, nes pats laikas sulėtės. Taip pat laiko judėjimas sulėtės veikiant gravitacijai. Pavyzdžiui, laikrodis jūros lygyje veiks šiek tiek lėčiau nei kalnuose, nes jūros lygis yra arčiau gravitacijos šaltinio.
Atrodo sunku patikėti, kad greitis ar gravitacija gali turėti įtakos laiko trukmei, nes mūsų kasdienė patirtis negali to aptikti. Sutikite, kai važiuojame transporto priemone, laikas, kaip mums atrodo, lekia tokiu pat greičiu, kaip ir stovint vietoje. Tačiau iš tikrųjų taip nutinka tik todėl, kad mes judame labai lėtai, palyginti su šviesos greičiu, o Žemės gravitacija yra tokia silpna, kad laiko išsiplėtimo efektas taip pat yra atitinkamai labai mažas. Tačiau laiko išsiplėtimo efekto patikimumas buvo matuojamas atominiais laikrodžiais.
Kadangi laikas gali tekėti skirtingais skirtingais požiūriais, įvykiai, kurie trunka ilgai ir yra matuojami vieno žmogaus, užtruks labai mažai laiko, palyginti su tuo, kaip tą patį matavimą atliks kitas asmuo. Tai taip pat taikoma tolimoms žvaigždėms. Šviesa, kuriai pasiekti Žemę prireiktų milijardų metų (matuojama pagal laikrodžius gilioje erdvėje), jos paviršių galėtų pasiekti tik per tūkstančius metų, matuojant pagal Žemės laikrodžius. Tai atsitiktų natūraliai, jei Žemė būtų gravitacijos šulinyje, apie kurį kalbėsime toliau.
Daugelis pasaulietinių astronomų mano, kad Visata yra be galo didelė ir joje yra begalinis galaktikų skaičius. Tai niekada nebuvo įrodyta ir nėra jokių įrodymų, kurie leistų padaryti tokią išvadą. Taigi, tai savo ruožtu yra „aklo“ tikėjimo šuolis. Tačiau jei vietoj šio argumento pateiksime kitą prielaidą, tai padarys visiškai naują išvadą. Tarkime, kad mūsų Saulės sistema yra netoli baigtinio galaktikų pasiskirstymo centro. Ir nors šiuo metu to įrodyti neįmanoma, tokia hipotezė puikiai dera su įrodymais, nes tai yra visiškai pagrįsta galimybė.
Šiuo atveju Žemė bus gravitacijos šulinyje. Šis terminas reiškia, kad norint ką nors iš mūsų aplinkos ištraukti į gilesnę erdvę, reikia energijos. Šiame gravitacijos šulinyje „nepajussime“ jokios papildomos gravitacinės jėgos, tačiau Žemėje (ar bet kurioje mūsų Saulės sistemos vietoje) laikas bėgs lėčiau nei kitur visatoje. Manoma, kad šis poveikis šiandien mažai įrodytas, tačiau anksčiau jis galėjo būti daug stipresnis. (Jei visata plečiasi, kaip mano dauguma astronomų, fizika sako, kad jei pasaulis būtų mažesnis, toks poveikis būtų stipresnis). Šiuo atveju laikrodžiai Žemėje laiką žymėtų daug lėčiau nei laikrodžiai gilioje erdvėje. Taigi šviesa iš tolimiausių galaktikų į Žemę pasieks vos per kelis tūkstančius metų, matuojant pagal Žemės laikrodžius. Ši idėja tikrai intriguoja. Nors vis dar yra keletas matematinių detalių, kurias reikia išsiaiškinti, tai tikrai pagrįsta prielaida.
Sinchronizavimo prielaida
Kitas būdas, kuriuo laiko reliatyvumas yra svarbus, yra susijęs su sinchronizavimo tema: kaip laikrodžiai nustatomi taip, kad jie sinchronizuotų tą patį laiką. Reliatyvumas parodė, kad sinchronizacija nėra absoliuti. Kitaip tariant, jei vienas asmuo matuoja du sinchronizuotus laikrodžius, kitas asmuo (judėdamas antruoju greičiu) nebūtinai matuos tuos du sinchronizuotus laiko impulsus. Kaip ir laiko išsiplėtimas, šis efektas yra priešingas, nes jis yra per mažas, kad būtų galima įvertinti didžiąją dalį mūsų kasdienės patirties.
Įsivaizduokite, kad lėktuvas iš tam tikro miesto išskrenda 16 val. dviejų valandų skrydžiui. Tačiau kai lėktuvas nusileido, buvo 16 val. Kadangi lėktuvas atskrido tuo pačiu metu kaip ir išskrido, tai galėtume pavadinti „flash trip“. Kaip tai įmanoma? Atsakymas slypi laiko juostose. Jei lėktuvas iš Kentukio išvyko 16 val. vietos laiku, tai į Koloradą jis atvyks 16 val., tačiau šį kartą vietos laiku. Žinoma, keleiviai lėktuvu patiria dviejų valandų kelionę. Taigi kelionė trunka 2 valandas, skaičiuojant vietos laiku. Tačiau tol, kol lėktuvas skrenda į vakarus (ir užtikrina pakankamai greitą maršrutą), jis visada natūraliai atvyks tuo pačiu laiku, kai išskrido, matuojant vietos laiku.
Yra kosminis vietinio ir visuotinio laiko atitikmuo. Šviesa, judanti Žemės atžvilgiu, yra tarsi lėktuvas, skrendantis į vakarus, tačiau pati Žemė visada išlieka tuo pačiu kosminiu vietos laiku. Nors dauguma astronomų šiandien visų pirma naudoja kosminį visuotinį laiką (kuriame 100 šviesmečių yra 100 metų), istoriškai kosminis vietinis laikas visada buvo standartinis. Taip gali būti, kad Biblija, pranešdama apie įvykius, naudoja kosminį vietos laiką.
Kadangi Dievas sukūrė žvaigždes 4 dieną, jų šviesa paliko žvaigždę 4 dieną ir pasiekė Žemės rutulį 4 dieną kosminiu vietos laiku. Šviesa iš visų galaktikų Žemę pasieks 4 dieną, jei matuosime ją pagal kosminį vietos laiką. Kažkas gali paneigti, teigdamas, kad šviesa keliaus milijardus metų (kaip lėktuvo keleivis išgyvena 2 val. skrydžio). Tačiau, remiantis Einšteino reliatyvumo teorija, šviesa nepatiria laiko tėkmės, todėl judėjimas bus momentinis. Dabar ši idėja gali būti arba ne priežastis, kodėl tolima žvaigždžių šviesa gali pasiekti Žemę pagal Biblijos laiko skalę, tačiau iki šiol niekam nepavyko įrodyti, kad Biblija nenaudoja kosminio vietos laiko. Taigi tai yra intriguojanti galimybė.
Natūralizmo prielaida
Viena iš klaidingiausių prielaidų daugumoje argumentų prieš Bibliją yra natūralizmo prielaida. Natūralizmas yra tikėjimas, kad gamta yra „viskas, kas yra“. Natūralizmo šalininkai mano, kad visus reiškinius galima paaiškinti gamtos dėsniais. Tai ne tik akla prielaida, bet ir aiškiai nebibliška. Biblija aiškiai parodo, kad Dievo nesaisto prigimtiniai įstatymai (juk jie yra Jo įstatymai). Žinoma, Jis gali pasinaudoti gamtos dėsniais, kad įvykdytų Savo valią, ką paprastai ir daro. Tiesą sakant, gamtos dėsniai gali būti suvokiami kaip tai, kaip Dievas nuolat palaiko visatą. Tačiau Jo esmė yra antgamtinė ir gali veikti už prigimtinio įstatymo ribų.
Tai tikrai nutiko per Kūrybos savaitę. Dievas nuostabiu būdu sukūrė visatą. Jis sukūrė jį iš nieko, nenaudodamas jokios medžiagos (Hebrajams 11:3). Šiandien Dievas nesiima naujų žvaigždžių ar naujų būtybių rūšių kūrimo. Taip yra todėl, kad Jis užbaigė kūrybą prieš septintą dieną. Dievas šiandien palaiko visatą kitaip, nei ją sukūrė. Tačiau gamtininkas klaidingai mano, kad visata buvo sukurta tais pačiais metodais, kuriais ji veikia šiandien. Žinoma, būtų absurdiška taikyti šią prielaidą daugeliui kitų dalykų. Pavyzdžiui, žibintuvėlis veikia paversdamas elektrą šviesa, tačiau jis veikia skirtingų dėsnių dėka.
Kadangi žvaigždės buvo sukurtos per Kūrimo savaitę, o Dievas jas sukūrė taip, kad matytume jų atspindį, tai, kaip tolima šviesa atkeliavo į Žemę, greičiausiai buvo antgamtinė. Negalime manyti, kad ankstesni Dievo veiksmai yra suprantami šiuolaikinės mokslo mašinos požiūriu, nes mokslas gali tik ištirti, kaip Jis šiandien palaiko pasaulį. Neracionalu teigti, kad antgamtinis veiksmas yra neteisingas, remiantis tuo, kad jo negalima paaiškinti natūraliais procesais, kurie stebimi šiandien.
Mums visiškai priimtina klausti: "Ar Dievas naudojo natūralius procesus, kad atneštų į Žemę žvaigždžių šviesą Biblijos laikais? Ir jei taip, koks buvo mechanizmas?" Bet jei natūralus mechanizmas nėra akivaizdus, tai tikrai nėra įrodymas prieš antgamtinę kūrybą. Taigi netikintis žmogus imasi subtilaus žiedinio samprotavimo, naudodamasis natūralizmo prielaida, kad iškilmingai tvirtintų, kad tolima žvaigždžių šviesa paneigia biblinį laikotarpį.
Lengvas kelionės laikas: „savireguliacijos“ argumentas
Daugelis Didžiojo sprogimo šalininkų naudojasi aukščiau pateiktomis prielaidomis teigdami, kad Biblijos laiko juosta negali būti teisinga dėl šviesos laiko problemos. Tačiau toks argumentas paneigia pats save. Tai nemenka klaida, nes didysis sprogimas turi lengvos judėjimo dinamikos problemą. Šiame modelyje šviesa turi nukeliauti daug didesnį atstumą, nei įmanoma per Didžiojo sprogimo laikotarpį, kuris yra maždaug 14 milijardų metų. Tai rimta didžiojo sprogimo problema, vadinama „horizonto problema“. Žemiau pateikiamos detalės.
Horizonto problema
Didžiojo sprogimo modelyje visata prasideda be galo mažoje aplinkoje, vadinamoje singuliarumu, kuri vėliau sparčiai plečiasi. Pagal didžiojo sprogimo modelį, kai visata dar labai maža, įvairiose vietose ji sukuria skirtingas temperatūras. Tarkime, kad taškas A yra karštas, o taškas B yra šaltas. Šiandien Visata išsiplėtė, o taškai A ir B dabar yra labai atskirti.
Tačiau Visatoje yra itin vienoda temperatūra dideliais atstumais – toli už garsiausių galaktikų. Kitaip tariant, šiandien taškai A ir B turi beveik identišką temperatūrą. Mes tai žinome, nes matome elektromagnetinę spinduliuotę, sklindančią visomis erdvės kryptimis mikrobangų pavidalu. Tai vadinama „kosminiu mikrobangų fonu“ (CMB). Spinduliavimo dažnių būdinga temperatūra yra 2,7 K (–455 °F) ir yra itin vienodi visomis kryptimis. Temperatūra nukrypsta tik viena dalimi iš 105.
Problema yra tokia: kaip taškai A ir B gavo tokią pačią temperatūrą? Tai įmanoma tik keičiantis energijai. Taip nutinka daugelyje sistemų: pavyzdžiui, apsvarstykite ledo kubelį, įdėtą į kavą. Ledas įkaista, o kava atvėsta, keičiasi energija. Taip pat taškas A gali tiekti energiją taškui B elektromagnetinės spinduliuotės (šviesos) pavidalu, o tai yra greičiausias energijos perdavimo būdas, nes niekas negali keliauti greičiau už šviesą. Tačiau remiantis didžiojo sprogimo šalininkų prielaidomis, įskaitant uniformizmą ir natūralizmą, neužteko 14 milijardų metų, kad šviesa pasiektų nuo A iki B – šie taškai yra per toli vienas nuo kito. Tai kelionių problema – ir tai rimta. Juk šiandien A ir B yra beveik tos pačios temperatūros, todėl turėjo keletą kartų keistis šviesa.
„Didžiojo sprogimo“ šalininkai pasiūlė nemažai prielaidų, kurių pagalba bandoma spręsti šviesos laiko problemą. Viena populiariausių vadinama „infliacija“. „Infliaciniuose“ modeliuose Visata turi du išsiplėtimus: normalią ir greitą infliaciją. Visata prasideda įprastu greičiu, kuris iš tikrųjų yra gana greitas, bet lėtas, palyginti su sekančia faze. Tada trumpam pereina į infliacijos fazę, kai Visata plečiasi daug greičiau. Vėliau Visata grįžta į įprastą ritmą. Visa tai vyksta ankstyvoje stadijoje, gerokai prieš žvaigždžių ir galaktikų susidarymą.
Infliacijos modelis leidžia taškams A ir B keistis energija (per pirmąjį normalų išsiplėtimą), o tada infliacijos fazės metu juos atstumti iki didžiulio atstumo, kuriame jie yra šiandien. Tačiau infliacijos modelis yra ne kas kita, kaip istorija apie tai, kas neturi jokių įrodymų. Tai tik spėlionės, kuriomis siekiama suderinti Didįjį sprogimą su prieštaringais stebėjimais. Infliacija taip pat prideda papildomų problemų ir sunkumų prie didžiojo sprogimo modelio, pavyzdžiui, kodėl tokia infliacija atsiranda ir elegantiškas būdas ją išjungti. Vis daugiau pasaulio astrofizikų dėl vienokių ar kitokių priežasčių atmeta infliaciją. Akivaizdu, kad horizonto problema išlieka pagrindine didžiojo sprogimo kelionės laiko problema.
Kritikas gali manyti, kad „didysis sprogimas“ yra geresnis kilmės paaiškinimas nei Biblija, nes Biblijos kūriniai turi ryškią tarpinę šviesą, kuri nesukelia problemų judėti. Tačiau toks argumentas nėra racionalus, nes Didysis sprogimas turi savo šviesos judėjimo problemą. Jei abu modeliai kelia didelių abejonių, jie negali būti naudojami vienam modeliui palaikyti. Štai kodėl tolima žvaigždžių šviesa negali būti panaudota siekiant panaikinti Bibliją, kad būtų pasiektas Didysis sprogimas.
išvadas
Taigi mes matėme, kad kūrimo kritikai turi remtis keliomis prielaidomis, norėdami naudoti tolimą šviesą kaip argumentą prieš jauną visatą. Ir daugelis šių hipotezių kelia abejonių. Ar žinome, kad šviesa visada skrido šiandienos greičiu? Tai gali būti pagrįsta, bet ar galime tuo būti visiškai tikri, ypač per Kūrimo savaitę, kai Dievas veikė antgamtiškai? Ar galime būti tikri, kad Biblijoje naudojamas „kosminis visuotinis laikas“, o ne labiausiai paplitęs „kosminis vietos laikas“, kai šviesa akimirksniu pasiekia žemę?
Žinome, kad laiko tėkmės greitis nėra standus. Ir nors pasaulietiniai astronomai puikiai žino, kad laikas yra santykinis, jie mano, kad šis poveikis yra (ir visada buvo) nereikšmingas, tačiau ar galime būti tikri, kad taip yra? O kadangi žvaigždės buvo sukurtos Kūrybos savaitės metu, kai Dievas sukūrė viską antgamtiškai, kaip galime tiksliai žinoti, kad tolima žvaigždžių šviesa į Žemę atkeliavo visiškai natūraliomis priemonėmis? Be to, kai didžiojo sprogimo šalininkai naudoja tolimą šviesą, norėdami ginčytis prieš biblinę kūrybą, jie naudoja argumentą, paneigiantį savireguliaciją, nes didysis sprogimas turi savo laiko problemą. Atsižvelgdami į visa tai, kas išdėstyta aukščiau, pamatysime, kad tolima žvaigždžių šviesa ne visada buvo teisėtas argumentas prieš biblinį kelių tūkstančių metų laikotarpį.
Kūrybą remiantiems mokslininkams tyrinėjant galimus tolimų žvaigždžių problemos sprendimus, mes taip pat turime nepamiršti įrodymų, atitinkančių jauną visatą. Matome besisukančias spiralines galaktikas, kurios negali egzistuoti kelis milijardus metų, nes jos bus neatpažįstamai iškreiptos. Prieš mūsų akis atsiveria daugybė karštų mėlynų žvaigždžių, kurios (net pasaulietiniai astronomai sutinka) negali egzistuoti milijardus metų. Mūsų pačių saulės sistemoje matome, kad kometos suyra ir nyksta magnetiniai laukai, kurie taip pat negali tęstis milijardus metų, ir įrodo, kad kitos saulės sistemos turi panašių dalykų. Žinoma, tokie argumentai apima ir prielaidas apie praeitį. Štai kodėl galiausiai vienintelis būdas tiksliai žinoti apie praeitį yra patikimas istorinis liudininko įrašas. Būtent tai mes turime Biblijoje.
Ką pasaulis sako Suvorovui Sergejui Georgievičiui
Šviesos banginės savybės. Jungo patirtis
Niutono korpuskulinė šviesos hipotezė karaliavo labai ilgai – daugiau nei pusantro šimto metų. Tačiau XIX amžiaus pradžioje anglų fizikas Thomas Youngas (1773-1829) ir prancūzų fizikas Augustinas Fresnelis (1788-1827) atliko eksperimentus, kurie įtikino fizikus, kad šviesa yra ne korpuseliai (dalelės), o bangos.
Ryžiai. 11. Youngo eksperimentas arba šviesos difrakcija iš dviejų plyšių (diagrama)
Youngas buvo įsitikinęs, kad Niutono žiedai yra šviesos bangų trukdžių rezultatas. Norėdamas įrodyti, kad šviesa yra bangos, jis sugalvojo šį eksperimentą. Jungas paėmė nepermatomą plokštę ir išpjovė joje du siaurus lygiagrečius plyšius. Iš vienos pusės jis apšvietė šiuos plyšius lygiagrečių vienspalvių spindulių pluoštu, o iš kitos pusės padėjo ekraną (11 pav.). Mokslininkas samprotavo taip. Išilgai spindulių (paveiksle kairėje) yra plokštumos šviesos bangos. Jie patenka į plyšius. Jei šviesa yra bangos, tai už plyšių A 1 Ir A 2 atsiras šviesos difrakcija. Plyšiai A 1 Ir A 2 gali būti laikomi vienspalviais šviesos šaltiniais. Iš jų į dešinę šviesos bangos eis cilindro (o skerspjūvio - apskrito) pavidalu. Iš plyšio sklindančių šviesos bangų serija A 1 susikirs su bangų serija iš plyšio A 2. Todėl visi trukdžių reiškiniai taip pat turėtų būti stebimi dešinėje. Vietose, kur vienos bangų serijos „viršūnė“ susitinka su kitos serijos „loviu“, bus tamsu. O ten, kur sutampa du „gūbriai“ (o paskui du „slėniai“), šviesa sustiprės. Dešinėje ekrane turėtų pasirodyti šviesūs (vienos spalvos) ir tamsūs „trukdžių“ pakraščiai.
Jungas buvo teisus. Jis atliko numatytą eksperimentą ir gavo trukdžių juostas. Šis eksperimentas pagrįstas šviesos difrakcijos reiškiniu. Todėl Youngo eksperimentas dar vadinamas difrakcija iš dviejų plyšių.
Kiek vėliau Fresnelis atliko naują eksperimentą, patvirtinantį šviesos banginį pobūdį. Jis sukėlė šviesos šaltinio atsispindėjimą nuo dviejų vienas kito link pakrypusių veidrodžių; iš abiejų veidrodžių kilo du identiški atsispindėjusių šviesos bangų traukiniai, kurie pradėjo susikirsti. Ir šiuo atveju buvo gauti trukdžių pakraščiai.
Taip buvo įrodyta, kad šviesa turi banginių savybių.
Bet kokios tai buvo bangos, XIX amžiaus pradžioje niekas nežinojo. Žinoma, šios bangos nepanašios į vandens bangas. Palei šviesos spindulį nėra keterų ar slėnių. Fizikai manė, kad tai kažkokios tamprios bangos pasaulinėje terpėje – eteryje.
Iš knygos Medicinos fizika autorius Podkolzina Vera Aleksandrovna21. Mechaninės biologinių audinių savybės Biologinių audinių mechaninės savybės reiškia dvi jų atmainas. Vienas siejamas su biologinio mobilumo procesais: gyvūnų raumenų susitraukimu, ląstelių augimu, chromosomų judėjimu ląstelėse jų dalijimosi metu ir kt.
Iš knygos Žvakių istorija autorius Faradėjus Michaelas30. Membranų fizinės savybės ir parametrai Membranų molekulių mobilumo ir dalelių difuzijos per membraną matavimas rodo, kad bilipido sluoksnis elgiasi kaip skystis. Tačiau membrana yra tvarkinga struktūra. Šie du faktai rodo
Iš knygos Visatos teorija pagal Eternus39. Magnetinių medžiagų savybės ir žmogaus audinių magnetinės savybės Paramagnetinės molekulės turi nulinius magnetinius momentus. Jei nėra magnetinio lauko, šie momentai yra atsitiktinai ir jų įmagnetinimas yra lygus nuliui. Magnetinio išdėstymo laipsnis
Iš knygos Kas yra reliatyvumo teorija autorius Landau Levas DavidovičiusV PASKAITA ORAS YRA DEGUONIO. ATMOSFEROS PRIGIMTIS. JO SAVYBĖS. KITI ŽVAKŲ DEGIMO PRODUKTAI. ANGLIES RŪGŠTIS, JOS SAVYBĖS Jau matėme, kad iš vandens, gauto deginant žvakę, galima gauti vandenilio ir deguonies. Jūs žinote, kad vandenilis kyla iš žvakės ir
Iš knygos Drop autorius Geguzinas Jakovas Evsevičius Iš knygos „Fizikos evoliucija“. autorius Einšteinas Albertas Iš knygos Fizika kiekviename žingsnyje autorius Perelmanas Jakovas IsidorovičiusPatirtis turi nuspręsti, ką daryti su šiuo prieštaravimu? Prieš išreikšdami bet kokius svarstymus šiuo klausimu, atkreipkime dėmesį į tokią aplinkybę: gavome prieštaravimą tarp šviesos sklidimo ir judėjimo reliatyvumo principo.
Iš knygos Apie ką pasakoja šviesa autorius Suvorovas Sergejus GeorgijevičiusPlato patirtis
Iš knygos Kaip suprasti sudėtingus fizikos dėsnius. 100 paprastų ir smagių eksperimentų vaikams ir jų tėveliams autorius Dmitrijevas Aleksandras StanislavovičiusRayleigh-Frenkel eksperimentas
Iš knygos Kam užkrito obuolys autorius Keselmanas Vladimiras SamuilovičiusGeometrija ir patirtis Kitas mūsų pavyzdys bus fantastiškesnis nei krentančio lifto pavyzdys. Turime prieiti prie naujos problemos – bendrosios reliatyvumo teorijos ir geometrijos ryšio problemos. Pradėkime apibūdindami pasaulį, kuriame gyvena tik dvimačiai žmonės, o ne trimačiai.
Iš autorės knygosEksperimentuokite su lempute Brolis – vis dar pusiau tamsoje – pusiau atskyrė laikraštį nuo viryklės ir pridėjo lemputę su pagrindu prie popieriaus. Lengvas traškėjimas, kibirkštis – ir akimirką visa lemputė prisipildė švelniai žalsvo švytėjimo. „Tai mano mėgstamiausias eksperimentas“, – sakė brolis, priartindamas lemputę.
Iš autorės knygosEksperimentuokite su vandens srove Iš čiaupo išleidžiame ploną vandens srovę, garsiai atsitrenkdami į kriauklės dugną. „Dabar aš padarysiu, kad ši srovė, jos neliesdama, tekėtų kitaip. Kur norite, kad jis nukryptų: į dešinę, į kairę, į priekį? „Į kairę“, atsakiau. „Gerai! Neatsuk čiaupo, aš
Iš autorės knygosŠviesos ir cheminės atomų savybės Mes nagrinėjame atomų optinius spektrus nuo pirmųjų mūsų knygos puslapių. Tai fizikai pastebėjo spektrinės analizės vystymosi aušroje. Būtent jie buvo kiekvienos cheminės medžiagos cheminių elementų identifikavimo ženklai
Iš autorės knygosŠviesos moduliacija. Šviesos transformacija Apie aktyvų žmogaus santykį su gamta Žmogaus proto galia slypi jo aktyviame santykyje su gamta. Žmogus ne tik kontempliuoja, bet ir transformuoja gamtą. Jei jis būtų tik pasyviai kontempliavęs šviesą, kaip kažką joje
Iš autorės knygos71 Daugiau apie atmosferos slėgį arba McDonald's patirtį Eksperimentui mums reikia: gėrimo su šiaudeliu. Prisimename patirtį su apversta stikline, iš kurios neišsiliejo vanduo. Panašią patirtį, tik supaprastintą, galite padaryti savo draugams lankantis bet kuriame
Iš autorės knygosPatirtis, kurios nereikėtų kartoti „Noriu papasakoti jums naują ir siaubingą patirtį, kurios patariu jokiu būdu nekartoti“, – rašė olandų fizikas van Musschenbroeckas Paryžiaus fizikui Reaumurui ir toliau pranešė, kad kai jis paėmė stiklinis indas su elektrifikuotu
Kaip žinoma, bangos linkusios plisti. Kinetinė energija praeina per medžiagą nepakeisdama pačios medžiagos molekulių. Jis praleidžia medžiagą per suspaudimo (molekulių suartėjimo viena prie kitos) ir retėjimo (kai molekulės tolsta viena nuo kitos) fazes. Būtent taip nutinka garsiakalbyje, kuris vibruoja nuo muzikos.
Kai bangos susiliečia viena su kita, jų kelyje atsiranda kliūtis. Jei bangos yra toje pačioje fazėje (suspaudimas arba retėjimas) tuo pačiu metu, tada įvyksta stiprinimas. Jei bangos yra skirtingų fazių (viena bando suspausti medžiagą, kita ją ploninti), tada banga slopinama. Taip veikia išorinį triukšmą blokuojančios ausinės (triukšmą slopinančios ausinės): jos sukuria garso bangą, panašią į nepageidaujamo triukšmo, bet priešingos fazės. Tai užtikrina oro molekulių bangos slopinimo nuo pašalinio triukšmo efektą. Kai jo energija pasieks jūsų ausį, išorinis riksmas bus suvokiamas kaip šnabždesys, o galingo lėktuvo variklio ūžesio aidas pasieks jus kaip silpną ūžesį.
Kita svarbi bangų savybė yra refrakcija (difrakcija). Kai bangos savo kelyje susiduria su kliūtimi, jos pasilenkia aplink ją ir tada sąveikauja viena su kita. Toliau aprašytame eksperimente mes pastatysime kliūtis šviesos kelyje, suteikdami praėjimus, kurie leis šviesos bangai lūžti. Skirtingi bangų lūžio taškai rodo konstruktyvių ir destruktyvių trukdžių pavyzdžius. Galėsite stebėti nuostabų reiškinį, kai šviesa sugeria save.
Reikalingos medžiagos
Trys ir daugiau mechaninių pieštukų laidų (tinka 0,5 arba 0,7 milimetro skersmens), lazerinis žymeklis (gerai raudona šviesa, bet žalios šviesos efektas bus vizualesnis), tamsus kambarys.
Eksperimento eiga
Užtemdykite kambarį. Tamsa turėtų būti artima absoliučiai. Atsistokite apie 1 metrą 20 centimetrų nuo sienos. Įdėkite tris rašiklius tarp kairės rankos nykščio ir smiliaus. Tiems, kurių dominuojanti ranka yra kairė, vadelius rekomenduojama dėti į dešinę. Padėkite juos taip, kad atstumai tarp jų būtų itin maži. Taigi tarp laidų susidaro du maži praėjimai, kurie bus refrakcijos kanalai.
Įjunkite lazerinį žymeklį ir nukreipkite jo šviesą į laidų suformuotus kanalus ir pažiūrėkite į nuo sienos atsispindinčią šviesą. Ką tu matai? Eksperimento metu keiskite laidų padėtis ir lazerio kryptį bei lūžio kanalų plotį. Jei viską padarysite teisingai, šviesos raštas ant sienos pasikeis. Pabandykite naudoti daugiau potencialių klientų, kad sukurtumėte daugiau difrakcijos kanalų. Kaip papildomi kanalai keičia šviesos projekciją ant sienos?
Pastebėjimai ir rezultatai
Lazerio šviesa pasireikš dviejų lygiagrečių, bet susipynusių bangų pavidalu. Šviesos linijos bus lygiagrečios viena kitai, jei bangų fazė bus vienoda. Žibintuvėlio šviesa tokio efekto nesuteiks: spinduliai niekada nebus lygiagrečiai vienas kitam. Lazerio šviesos bangos lūžta, kai jos praeina pro difrakcijos kanalus, sudarytus iš pieštukų laidų, sukurdamos projekciją ant sienos. Kai bangos persidengia viena su kita, jos sąveikauja. Kai kuriais atvejais šis sutapimas bus konstruktyvus, kitais – destruktyvus. Konstruktyviai sąveikaujant, šviesa ant sienos bus ryški. Kitais atvejais bangos slėgs viena kitą (destruktyvi sąveika). Tokiais atvejais šviesos projekcijoje atsiras tamsūs tarpai.
Kai šviesa pradeda elgtis tik kaip dalelė, sienoje matysite tik du taškus, esančius priešais lūžio kanalus. Prireikė daug laiko, kol žmonija pasiekė šiuolaikinį šviesos prigimties supratimą. Didysis anglų mokslininkas Isaacas Newtonas apibrėžė šviesą kaip dalelių srautą. XIX amžiuje mokslininkai padarė išvadą, kad šviesa yra banga. Tačiau kadangi šviesa elgėsi kaip dalelės, jis pasiūlė, kad šviesa iš tikrųjų yra dalelė, vadinama fotonu. Fizikas Maxas Planckas panikavo ir sušuko: „Šviesos teorija bus atidėta ne dešimtmečiais, o šimtmečiais“, jei mokslo bendruomenė sutiks su Einšteino teorija. Galiausiai mokslo bendruomenė sukūrė kompromisinį apibrėžimą: šviesa yra ir dalelė (fotonas), ir banga.
Mąstymas apie šviesos banginį pobūdį atitinka tikimybę, kad fotonas tam tikru metu bus tam tikroje vietoje. Tai leidžia mums aiškiau suprasti, kaip fotonai gali būti priversti į konkrečias padėties sienoje, kai jų bangos trukdo viena kitai. Mažiau intuityvu yra tai, kad fotonai vienu metu gali praeiti dviem kanalais ir vis tiek pasižymėti bangai, kuri susiduria su trukdžiais. Ir kaip atskiri fotonai, praėję dviem kanalais, gali patekti į tą patį tašką!
Šis paprastas fizinis eksperimentas, atliktas žiemos vakarą su šeima, leis pasisemti daug malonių emocijų. Mokslas gali būti ne tik naudingas, bet ir nepaprastai įdomus. Ir toliau stabiliai juda mokslo ir technologijų pažangos keliu, tenkindamas ne tik materialinius poreikius, bet ir racionalios būtybės poreikį naujoms žinioms.
Įkvėptas Education.com
