Belum terlalu lama (13,7 miliar tahun oleh beberapa akun) bahwa peristiwa kosmologis yang agak signifikan terjadi. Kita tentu saja berbicara tentang Big Bang. Ahli kosmologi memberi tahu kita bahwa pada suatu waktu tidak ada alam semesta seperti yang kita kenal. Apa pun yang ada sebelum waktu itu adalah batal demi hukum - di luar semua konsepsi. Mengapa? Ada beberapa jawaban untuk pertanyaan itu - the jawaban filosofis misalnya: Karena sebelum alam semesta terbentuk, tidak ada yang dapat dipahami, dengan, atau bahkan tentang. Tetapi ada juga jawaban ilmiah dan jawaban itu muncul sebagai berikut: Sebelum Big Bang tidak ada kontinum ruang-waktu - itu media tidak material di mana semua energi dan materi bergerak.
Begitu kontinum ruang-waktu muncul, salah satu hal yang paling menggerakkan untuk terbentuk adalah unit fisikawan cahaya yang disebut "foton". Gagasan ilmiah tentang foton dimulai dengan fakta bahwa partikel-partikel elementer energi ini menampilkan dua perilaku yang tampaknya saling bertentangan: Satu perilaku berkaitan dengan bagaimana mereka bertindak sebagai anggota suatu kelompok (di muka gelombang) dan yang lainnya berkaitan dengan bagaimana mereka berperilaku dalam isolasi. (Sebagai partikel diskrit). Sebuah foton individu dapat dianggap sebagai paket gelombang yang tersumbat dengan cepat melalui ruang angkasa. Setiap paket adalah osilasi sepanjang dua sumbu gaya tegak lurus - listrik dan magnet. Karena cahaya adalah osilasi, partikel gelombang berinteraksi satu sama lain. Salah satu cara memahami sifat ganda cahaya adalah menyadari bahwa gelombang demi gelombang foton memengaruhi teleskop kita - tetapi masing-masing foton diserap oleh neuron di mata kita.
Foton pertama yang bepergian melalui kontinum ruang-waktu sangat kuat. Sebagai kelompok, mereka sangat intens. Sebagai individu, masing-masing bergetar dengan kecepatan luar biasa. Cahaya dari foton primordial ini dengan cepat menerangi batas-batas yang berkembang dengan cepat dari alam semesta yang muda. Cahaya ada di mana-mana - tetapi materi belum terlihat.
Ketika alam semesta mengembang, cahaya primordial hilang dalam frekuensi dan intensitas. Ini terjadi ketika foton asli menyebar lebih tipis dan lebih tipis di ruang yang terus berkembang. Saat ini, cahaya pertama penciptaan masih bergema di sekitar kosmos. Ini dilihat sebagai radiasi latar kosmik. Dan jenis radiasi tertentu tidak lagi terlihat oleh mata seperti gelombang dalam oven microwave.
Cahaya primordial BUKAN radiasi yang kita lihat hari ini. Radiasi primordial bergeser merah ke ujung spektrum elektromagnetik yang sangat rendah. Ini terjadi ketika alam semesta mengembang dari apa yang semula tidak lebih besar dari satu atom ke titik di mana instrumen termegah kita belum menemukan batas apa pun. Mengetahui bahwa cahaya primordial sekarang begitu ternuous membuatnya perlu untuk mencari di tempat lain untuk menjelaskan jenis cahaya yang terlihat oleh mata kita dan teleskop optik.
Bintang (seperti Matahari kita) ada karena ruang-waktu melakukan lebih dari sekadar mentransmisikan cahaya sebagai gelombang. Entah bagaimana - masih belum bisa dijelaskan-1 - ruang-waktu juga menyebabkan masalah. Dan satu hal yang membedakan cahaya dari materi adalah bahwa materi memiliki "massa" sedangkan cahaya tidak memiliki "massa".
Karena massa, materi menampilkan dua sifat utama: Inersia dan gravitasi. Inersia dapat dianggap sebagai penolakan terhadap perubahan. Pada dasarnya materi adalah "malas" dan terus melakukan apa pun yang telah dilakukannya - kecuali bertindak atas sesuatu di luar dirinya sendiri. Di awal pembentukan alam semesta, hal utama yang mengatasi kemalasan materi adalah cahaya. Di bawah pengaruh tekanan radiasi, materi purba (kebanyakan gas hidrogen) menjadi "terorganisir".
Mengikuti dorongan cahaya, sesuatu di dalam materi mengambil alih - perilaku halus yang kita sebut "gravitasi". Gravitasi telah digambarkan sebagai "distorsi dari kontinum ruang-waktu". Distorsi semacam itu terjadi di mana pun massa ditemukan. Karena materi memiliki massa, kurva ruang. Kurva inilah yang menyebabkan materi dan cahaya bergerak dengan cara yang dijelaskan pada awal abad ke-20 oleh Albert Einstein. Setiap atom kecil materi menyebabkan "distorsi mikro" kecil dalam ruang-waktu-2. Dan ketika distorsi mikro cukup banyak, berbagai hal dapat terjadi dengan cara yang besar.
Dan yang terjadi adalah pembentukan bintang-bintang pertama. Tidak ada bintang biasa ini - tetapi raksasa super-masif yang hidup sangat cepat dan mencapai akhir yang sangat, sangat spektakuler. Pada ujung-ujungnya, bintang-bintang ini runtuh dengan sendirinya (di bawah beban semua massa itu) menghasilkan gelombang kejut yang luar biasa dengan intensitas sedemikian rupa untuk memadukan seluruh elemen baru dari yang lebih tua. Sebagai akibatnya, ruang-waktu menjadi terbebani dengan semua banyak jenis materi (atom) yang membentuk Space Magazine.
Saat ini, ada dua jenis materi atom: Primordial dan sesuatu yang kita sebut "bintang-hal". Apakah primordial atau bintang asal, materi atom membentuk semua hal yang disentuh dan dilihat. Atom memiliki sifat dan perilaku: Inersia, gravitasi, ekstensi dalam ruang, dan kepadatan. Mereka juga dapat memiliki muatan listrik (jika terionisasi) dan berpartisipasi dalam reaksi kimia (untuk membentuk molekul dengan kecanggihan dan kompleksitas luar biasa). Semua hal yang kita lihat didasarkan pada pola fundamental yang telah lama terbentuk oleh atom-atom purba yang secara misterius diciptakan setelah Big Bang. Pola ini didasarkan pada dua unit dasar muatan listrik: Proton dan elektron - masing-masing memiliki massa dan mampu melakukan hal-hal yang dapat dikenakan massa.
Tetapi tidak semua materi mengikuti prototipe hidrogen dengan tepat. Satu perbedaan adalah bahwa atom generasi yang lebih baru memiliki neutron yang seimbang secara elektrik dan juga proton yang bermuatan positif dalam nukleinya. Tetapi bahkan orang asing adalah jenis materi (materi gelap) yang tidak berinteraksi dengan cahaya sama sekali. Dan lebih jauh lagi (hanya untuk menjaga hal-hal simetris), mungkin ada jenis energi (energi vakum) yang tidak berbentuk foton - bertindak lebih seperti "tekanan lembut" yang menyebabkan alam semesta mengembang dengan momentum yang tidak disediakan secara orignal. oleh Big-Bang.
Tapi mari kita kembali ke hal-hal yang bisa kita lihat ...
Dalam hubungannya dengan cahaya, materi bisa buram atau transparan - ia dapat menyerap atau membiaskan cahaya. Cahaya dapat masuk ke materi, melalui materi, memantulkan materi, atau diserap oleh materi. Ketika cahaya masuk ke materi, cahaya melambat - sementara frekuensinya meningkat. Ketika cahaya memantul, jalan yang dilaluinya berubah. Ketika cahaya diserap, elektron dirangsang berpotensi mengarah ke kombinasi molekul baru. Tetapi yang lebih penting, ketika cahaya melewati materi - bahkan tanpa penyerapan - atom dan molekul bergetar kontinum ruang-waktu dan karena ini, cahaya dapat diturunkan dalam frekuensi. Kita melihat, karena sesuatu yang disebut "cahaya" berinteraksi dengan sesuatu yang disebut "materi" dalam sesuatu yang disebut "kontinum ruang-waktu".
Selain menggambarkan efek gravitasi materi pada ruang-waktu, Einstein melakukan penyelidikan yang sangat elegan tentang pengaruh cahaya yang terkait dengan efek foto-listrik. Sebelum Einstein, fisikawan percaya kapasitas lampu untuk mempengaruhi materi terutama didasarkan pada "intensitas". Tetapi efek foto-listrik menunjukkan bahwa cahaya mempengaruhi elektron berdasarkan frekuensi juga. Jadi lampu merah - terlepas dari intensitasnya - gagal mengeluarkan elektron dalam logam, sementara tingkat cahaya violet yang sangat rendah pun merangsang arus listrik yang dapat diukur. Jelas tingkat di mana cahaya bergetar memiliki kekuatannya sendiri.
Investigasi Einstein terhadap efek foto-elektrik berkontribusi besar pada apa yang kemudian dikenal sebagai mekanika kuantum. Untuk fisikawan segera belajar bahwa atom selektif tentang frekuensi cahaya apa yang akan mereka serap. Sementara itu juga ditemukan bahwa elektron adalah kunci untuk semua penyerapan kuantum - kunci yang terkait dengan sifat-sifat seperti satu hubungan elektron dengan yang lain dan dengan inti atom.
Jadi sekarang kita sampai pada poin kedua: Penyerapan selektif dan emisi foton oleh elektron tidak menjelaskan penyebaran frekuensi yang terlihat saat memeriksa cahaya melalui instrumen kami-3.
Lalu apa yang bisa menjelaskannya?
Satu jawaban: Prinsip "loncatan" terkait dengan refraksi dan penyerapan cahaya.
Kaca biasa - seperti di jendela rumah kita - transparan untuk cahaya tampak. Kaca memantulkan sebagian besar cahaya inframerah dan menyerap ultraviolet. Ketika cahaya tampak memasuki ruangan, itu diserap oleh furnitur, permadani dll. Barang-barang ini mengubah bagian dari cahaya menjadi panas - atau radiasi inframerah. Radiasi inframerah ini terperangkap oleh kaca dan ruangan memanas. Sementara itu kaca itu sendiri buram ke ultraviolet. Cahaya yang dipancarkan oleh Matahari dalam ultraviolet sebagian besar diserap oleh atmosfer - tetapi beberapa ultraviolet yang tidak terionisasi berhasil melewatinya. Sinar ultraviolet diubah menjadi panas oleh kaca dengan cara yang sama dengan perabotan menyerap dan memancarkan kembali cahaya tampak.
Bagaimana semua ini berhubungan dengan keberadaan cahaya tampak di Semesta?
Di dalam Matahari, foton energi tinggi (cahaya tak terlihat dari sekeliling inti matahari) menyinari mantel surya di bawah photosphere. Mantel mengubah sinar ini menjadi "panas" dengan penyerapan - tetapi "panas" ini memiliki frekuensi jauh di luar kemampuan kita untuk melihat. Mantel kemudian mengatur arus konvektif yang membawa panas keluar menuju fotosfer sambil juga memancarkan foton yang kurang berenergi - tetapi masih tidak terlihat. "Panas" dan "cahaya" yang dihasilkan lolos ke photosphere matahari. Dalam fotosfer ("bola cahaya tampak"), atom "dipanaskan" dengan konveksi dan dirangsang melalui pembiasan untuk bergetar pada kecepatan yang cukup lambat untuk mengeluarkan cahaya tampak. Dan prinsip inilah yang menjelaskan cahaya tampak yang dipancarkan oleh bintang-bintang yang - sejauh ini - sumber cahaya paling signifikan yang terlihat di seluruh kosmos.
Jadi - dari sudut pandang tertentu, kita dapat mengatakan bahwa "indeks bias" dari photosphere Matahari adalah cara yang dengannya cahaya tak terlihat diubah menjadi cahaya tampak. Namun dalam kasus ini, kami mengajukan gagasan bahwa indeks bias fotosfer sangat tinggi sehingga sinar energi tinggi tertekuk ke titik penyerapan. Ketika ini terjadi, gelombang frekuensi yang lebih rendah muncul memancar sebagai bentuk panas yang mudah dirasakan oleh mata dan tidak hanya hangat saat disentuh ...
Dan dengan semua pemahaman ini di bawah kaki intelektual kita, kita sekarang dapat menjawab pertanyaan kita: Cahaya yang kita lihat hari ini adalah cahaya primordial penciptaan. Tetapi cahaya yang muncul beberapa ratus ribu tahun setelah Big Bang. Kemudian cahaya terwujud datang bersama di bawah pengaruh gravitasi sebagai bola terkondensasi besar. Bola-bola ini kemudian mengembangkan tungku alkimia yang kuat de-materialisasi materi menjadi cahaya tidak terlihat. Kemudian - melalui pembiasan dan penyerapan - cahaya yang tak terlihat tampak oleh mata melalui ritual melalui "lensa luminositas" besar yang kita sebut bintang-bintang ...
-1Bagaimana semua hal yang terjadi secara terperinci secara kosmologis mungkin adalah bidang utama penelitian astronomi hari ini dan akan mengambil fisikawan - dengan "penghancur atom" mereka, astronom - dengan teleskop, matematikawan - dengan komputer super mereka (dan pensil!) dan kosmolog - dengan pemahaman mereka yang halus tentang tahun-tahun awal alam semesta - untuk mengacaukan semuanya.
-2
Dalam arti tertentu hal itu sederhana saja menjadi distorsi dari kontinum ruang-waktu - tetapi kita masih jauh dari memahami kontinum itu dalam semua sifat dan perilakunya.
-3Matahari dan semua sumber cahaya yang bercahaya menampilkan penyerapan gelap dan pita emisi cerah dari frekuensi yang sangat sempit. Ini tentu saja, adalah berbagai garis Fraunhofer yang terkait dengan sifat mekanika kuantum yang terkait dengan keadaan transisi elektron yang terkait dengan atom dan molekul tertentu.
Tentang Penulis:Terinspirasi oleh karya awal 1900: "The Sky Through Three, Four, and Five Inch Telescopes", Jeff Barbour mendapatkan awal dalam bidang astronomi dan ilmu ruang angkasa pada usia tujuh tahun. Saat ini Jeff banyak mencurahkan waktunya untuk mengamati surga dan memelihara situs web Astro.Geekjoy.
