Svetlo je spojenie medzi nami a vesmírom.
Cez svetlo môžeme pozorovať vzdialené hviezdy
a dívať sa do minulosti až na začiatok samotnej existencie.
Ale čo je svetlo?
V skratke, svetlo je najmenšie množstvo energie,
ktoré môže byť prenesené; fotón, elementárna častica bez skutočnej veľkosti,
ktorá nemôže byť rozdelená - môže iba vzniknúť alebo byť zničená.
Svetlo má tiež vlnovo-časticovú dualitu;
teda je čiastočne častica a čiastočne vlna súčasne,
hoci toto nie je pravda.
Takisto, keď povieme "svetlo", v skutočnosti myslíme viditeľné svetlo,
ktoré je malinkou časťou elektromagnetického spektra,
energie vo forme elektromagnetického žiarenia.
Elektromagnetické žiarenie pozostáva z
z obrovského rozsahu vlnových dĺžok a frekvencií.
Žiarenie gama má najmenšie vlnové dĺžky, pretože ho tvoria fotóny s najvyššou energiou.
Väčšina gama-lúčov ju má tesne pod 10 pikometrov,
čo je stále o dosť menej ako atóm vodíka.
Pre predstavu; atóm vodíka pri porovnaní s centom
je asi tak veľký ako cent pri porovnaní s Mesiacom.
Viditeľné svetlo je v strednej časti spektra,
v rozsahu približne od 400 po 700 nanometrov,
čo je zhruba veľkosť baktérie.
Na druhej strane spektra dosahujú rádiové vlny priemer až 100 km,
zatiaľčo najväčšie vlnové dĺžky, ktoré poznáme,
môžu siahať od 10 000 až po 100 000 km -
- čo je o dosť viac ako priemer Zeme!
S pohľadu fyzika sú všetky tieto vlny to isté -
všetky majú vlnovo-časticovú dualitu a pohybujú sa rýchlosťou svetla,
len s rôznymi frekvenciami.
Tak čo teda robí viditeľné svetlo špeciálnym?
No... vôbec nič.
Jednoducho sme si evolučne vyvinuli oči, ktoré sú dobré na
registrovanie práve tejto časti elektromagnetického spektra.
Nie je to ale úplná náhoda;
viditeľné svetlo je jediná časť elektromagnetického žiarenia,
ktorá sa dobre šíri vo vode,
čo zhodou okolností bolo médium, kde sa pred miliónmi rokov vyvinula väčšina očí.
Bol to veľmi šikovný ťah, pretože svetlo, okrem toho, že interaguje s hmotou,
je ňou tiež menené a môže tak byť využité
na získavanie informácií o svete okolo nás
takmer bez časovej straty,
čo je skutočne užitočné pre prežitie.
Odkiaľ svetlo pochádza?
Široké spektrum elektromagnetických vĺn vzniká, keď atómy alebo molekuly
klesajú z vyššieho energetického stavu do nižšieho.
Strácajú pritom energiu a vydávajú ju vo forme žiarenia.
Na mikroskopickej úrovni vzniká viditeľné svetlo vtedy, keď elektrón v atóme
ktorý je v excitovanom stave, klesne na úroveň s nižšou energiou
a stratí tak svoju nadbytočnú energiu.
Tak isto dokáže prichádzajúce svetlo posunúť elektrón na vyššiu energetickú hladinu, tým
že ho elektrón absorbuje.
Makroskopicky vytvára pohybujúci sa náboj elektrónu
oscilujúce magnetické pole,
ktoré vytvára oscilujúce elektrické pole, ktoré je naň kolmé.
Tieto dve polia sa pohybujú priestorom,
prenášajúc energiu z jedného miesta na druhé,
nesúc v sebe informáciu o mieste svojho vzniku.
Prečo je zo všetkých vecí vo vesmíre svetlo najrýchlejšie?
Zmeňme otázku:
Aký je najrýchlejší spôsob cestovania priestorom vo vesmíre?
Je to "c" - presne 299 792 458 metrov za sekundu vo vákuu,
cca jedna miliarda kilometrov za hodinu.
Elektromagnetické žiarenie sa pohybuje presne takto rýchlo.
Každá častica bez hmotnosti a pohybuje rýchlosťou "c", bez zrýchlenia či čohokoľvek medzitým.
Svetlo, ktoré vydáva sviečka,
nezrýchľuje kým nedosiahne rýchlosť svetla;
okamžite od svojho vzniku je jeho rýchlosť "c".
Tak prečo je teda "c", rýchlosť svetla, konečná?
No... to nikto nevie.
Náš vesmír je proste takto vytvorený.
Nemáme tu žiadnu múdru odpoveď.
Takže svetlo je časťou spektra,
elementárna častica, ktorá sa tiež chová ako vlna,
poháňaná dvomi na seba kolmými poliami,
cestujúca maximálnou limitnou rýchlosťou vesmíru.
To je síce všetko pekné, ale čo všetky tie bláznivé veci okolo,
o cestovaní rýchlosťou svetla a časom,
paradoxe dvojčiat, kvantových záležitostiach a podobne?
Musíme si ich odložiť pre iné video.
Zatiaľ buďme proste šťastní, že sme si vytvorili oči, ktoré zachytávajú
vlny informácií plynúcich vesmírom,
umožňujúc nám vidieť veci, ktoré nám pomáhajú dávať našu existenciu do súvislostí.
Slovenské titulky: Martin Polakovič