A fény az, ami összeköt bennünket az univerzummal.
A fény segítségével láthatunk messzi csillagokat,
és tekinthetünk vissza a magának a létezésének a kezdetére.
De mi is az a fény?
Dióhéjban: a fény a legkisebb mennyiségű energia,
amit mozgatni lehet: a foton. Egy elemi részecske aminek nincs igazán mérete,
nem lehet széthasítani, csak létrehozni vagy megsemmisíteni.
A fény egy hullám-részecske kettősség,
ami egyféle részecske és egy hullám is egyszerre.
Bár ez nem teljesen igaz.
Szintén, amikor azt mondjuk hogy "fény", a látható fényre gondolunk
ami egy nagyon kicsi része az elektromágneses spektrumnak,
ami energia elektromágneses sugárzás formájában.
Az elektromágneses sugárzás egy
óriási hullámhossz- és frekvenciaskála.
A gamma sugaraknak van a legkisebb hullámhosszuk, mert nekik van a legnagyobb energiájú fotonjaik.
De legtöbb gamma sugár hullámhossza kisebb 10 pikométernél,
ami még mindig sokkal kisebb mind egy hidrogén atom.
Összehasonlításképp egy hidrogén atom egy centhez hasonlítva
körülbelül akkora, amekkora a cent a Holdhoz hasonlítva.
A látható fény a spektrum közepén van,
ami körülbelül 400 és 700 nanométer közötti,
körülbelül akkora, mint egy baktérium.
A spektrum másik végén a rádióhullámok vannak, amik akár 100 kilométer hullámhosszúak is lehetnek.
A legnagyobb hullámhossz, amiről tudunk
10 ezer, vagy akár 100 ezer kilométeres lehet,
ami jóval nagyobb mint maga a Föld!
A fizika szempontjából ezek a hullámhosszok egy és ugyanazok,
mindegyikükben megvan a hullám-részecske kettősség és fénysebességgel mozognak. Azaz c-vel.
Csak eltérő frekvenciákon.
Szóval akkor mi teszi a látható fényt olyan különlegessé?
Hát... abszolút semmi.
Csak éppen olyan szemet fejlesztettünk ki ami jó abban, hogy
az elektromágneses spektrum ezen részét érzékelje.
Bár ez sem teljesen véletlen,
kizárólag a látható fény tud megfelelően terjedni
víz alatt az elektromágneses spektrumból,
ahol az első szemek alakultak ki évmilliókkal ezelőtt.
Ez okos lépés volt, mert a fény az anyaggal nem csak kölcsönhatásba lép,
hanem meg is változhat tőle, amit fel lehet használni arra,
hogy információt gyűjtsünk a körülöttünk lévő világról,
szinte azonnal, késleltetés nélkül
és ez kétségkívül hasznos túlélés szempontjából
Oké, de honnan jön a fény?
Rengeteg elektromágneses hullám keletekzik, amikor az atomok vagy molekulák
egy nagyobb energiaszintről egy kisebbre esnek.
Energiát veszítenek és sugárzás formájában adják ezt le.
Mikroszkopikus méretekben a látható fény akkor keletkezik amikor egy atomban egy elekron
gerjesztett állapotban kisebb helyzeti energiára csökken,
és elveszíti a többlet energiát.
Ugyanígy egy bejövő fény növelheti az elektron helyzeti energiáját egy magasabb szintre,
amikor elnyeli azt.
Makroszkópikus szinten a mozgó töltése az elektronnak
létrehoz egy oszcilláló mágneses mezőt,
ami létrehoz egy rá merőleges oszcilláló elektromos mezőt.
Ez a két mező az téren át mozog át,
az energiájukat tovább szállítva,
információt hordozva létrehozásuk helyéről.
Miért a fény a leggyorsabb dolog az univerzumban?
Változtassuk meg a kérdést:
miekkora a legnagyobb sebesség, amivel a térben utazhatunk?
"c", azaz 299.792.458 méter másodpercenként vákuumban,
ez 1 milliárd kilométer óránként.
Az elektromágneses sugárzás egyszerűen ilyen sebességgel halad.
Akármilyen részecske, aminek nincs tömege, fénysebességgel mozog. Gyorsulás és köztes sebesség nélkül.
A fény, ami egy gyertyából indul,
nem gyorsul fénysebességig,
már a létrehozásának pillanatában fénysebességgel mozog.
Szóval akkor a c, azaz a fény sebessége miért véges?
Hát... ezt senki nem tudja.
Az univerzumunk egyszerűen így keletkezett.
Erre nincs okos válaszunk.
Szóval a fény része az elektromágneses spektrumnak.
Egy elemi részecske, ami úgy is viselkedik, mint egy hullám,
két egymásra merőleges mező hajtásával
utazik az univerzum sebességhatárán.
Oké, ez szép. De mi a helyzet az őrültebb dolgokkal,
mint a fénysebességgel való utazás, az idő,
az iker-paradoxon, kvantum dolgok és hasonlók?
Ezeket egy későbbi videóra kell tartogatnunk.
Egyelőre legyünk boldogok azzal, hogy olyan szemet fejlesztettünk ki, ami képes felvenni
az univerzumon áthatoló információhullámokat
és láthatóvá tenni olyan dolgokat, amik segítenek a létünket egy nagyobb perspektívába rakni.
A feliratok az amara.com közösségtől származik. Fordító: Molnár Attila, Héja Gábor