В 1920-м году Эдвин Хаббл получил две вещи, позволившие ему революционизировать то, как люди видели Вселенную. Одной вещью был самый большой на тот момент телескоп в мире, а другой - интересная находка его коллеги-астронома Весто Слайфера, который увидел в туманности - то, что мы теперь называем галактиками - и был заинтригован их свечением, бывшим намного краснее, чем можно было предположить. Он связал это с красным смещением.
Представьте, что вы и другой человек стоите около длинной веревки, и каждую секунду вы её дёргаете. В это время по верёвке идёт волна, дающая другому человеку знать, что верёвка дёрнулась. Если бы вы быстрым шагом пошли прочь от этого человека, расстояние, которые вы покрываете, волне каждую секунду пришлось бы преодолевать, и, с точки зрения другого, верёвка станет дёргаться уже раз в 1,1 секунды. Чем быстрее вы идёте, тем больше времени пройдёт для другого человека между рывками.
То же самое происходит с волнами света: чем дальше источник свечения находится от наблюдателя, тем реже становятся пики волн, и это сдвигает их в красную часть светового спектра. Слайфер пришёл к выводу, что туманности кажутся красными, потому что движутся прочь от Земли.
Эдвин Хаббл
Хаббл же взял новый телескоп и начал искать красное смещение. Он обнаружил его повсеместно, но одни звёзды казались в определённой степени «краснее» других: некоторые звёзды и галактики лишь слегка смещались в сторону красного, но иногда красное смещение было максимальным. Собрав большое количество данных, Хаббл построил диаграмму, показывающую, что красное смещение объекта зависит от его удалённости от Земли.
Таким образом, в XX-м веке было доказано , что Вселенная расширяется. Большинство учёных, глядя на данные, предположили, что расширение замедляется. Некоторые считали, что Вселенная будет постепенно расширяться до некоего предела, который есть, но которого она, тем не менее, никогда не достигнет, а другие думали, что по достижении этого предела Вселенная начнёт сжиматься. Однако астрономы нашли способ решить вопрос: для этого им понадобились новейшие телескопы и небольшая помощь Вселенной в виде сверхновых типа 1А.
Поскольку мы знаем, как яркость меняется в зависимости от расстояния, то знаем и то, как далеко от нас находятся эти сверхновые и сколько лет свет путешествовал, прежде чем мы смогли его увидеть. И когда мы смотрим на красное смещение света, мы знаем, насколько Вселенная расширилась за это время.
Когда астрономы смотрели на далёкие и древние звёзды, они заметили, что расстоянии не совпадало со степенью расширения. Свет от звёзд шёл к нам дольше, чем ожидалось, как будто расширение в прошлом происходило медленнее - таким образом было установлено, что расширение Вселенной ускоряется, а не замедляется.
Крупнейшие научные открытия 2014-го года
10 главных вопросов о Вселенной, ответы на которые учёные ищут прямо сейчас
Были ли американцы на Луне?
У России нет возможностей для освоения человеком Луны
10 способов, которыми открытый космос может убить человека
Посмотрите на этот впечатляющий вихрь мусора, которым окружена наша планета
Общие определения
С точки зрения оптики, свет - это электромагнитное излучение, которое воспринимается глазом человека. За единицу изменения принято брать участок в вакууме 750 ТГц. Это коротковолновая граница спектра. Ее длина равна 400 нм. Что касается границы широких волн, то за единицу измерения берется участок в 760 нм, то есть 390 ТГц.
В физике свет рассматривается как совокупность направленных частиц, называемых фотонами. Скорость распределения волн в вакууме постоянна. Фотоны обладают определенным импульсом, энергией, нулевой массой. В более широком смысле слова, свет - это видимое Также волны могут быть и инфракрасными.
С точки зрения онтологии, свет - это начало бытия. Об этом твердят и философы, и религиоведы. В географии этим термином принято называть отдельные области планеты. Сам по себе свет - это понятие социальное. Тем не менее в науке оно имеет конкретные свойства, черты и законы.
Природа и источники света
Электромагнитное излучение создается в процессе взаимодействия заряженных частиц. Оптимальным условием для этого будет тепло, которое имеет непрерывный спектр. Максимум излучения зависит от температуры источника. Отличным примером процесса является Солнце. Его излучение близко к аналогичным показателям абсолютно черного тела. Природа света на Солнце обуславливается температурой нагревания до 6000 К. При этом около 40% излучения находится в пределах видимости. Максимум спектра по мощности располагается вблизи 550 нм.
Источниками света также могут быть:
- Электронные оболочки молекул и атомов во время перехода с одного уровня на другой. Такие процессы позволяют достичь линейный спектр. Примером могут служить светодиоды и газоразрядные лампы.
- которое образуется при движении заряженных частиц с фазовой скоростью света.
- Процессы торможения фотонов. В результате образуется синхро- или циклотронное излучение.
Природа света может быть связана и с люминесценцией. Это касается и искусственных источников, и органических. Пример: хемилюминесценция, сцинтилляция, фосфоресценция и др.
В свою очередь, источники света разделяются на группы относительно температурных показателей: А, В, С, D65. Самый сложный спектр наблюдается у абсолютно черного тела.
Характеристики света
Человеческий глаз субъективно воспринимает электромагнитное излучение как цвет. Так, свет может отдавать белыми, желтыми, красными, зелеными переливами. Это лишь зрительное ощущение, которое связано с частотой излучения, будь оно по составу спектральным или монохроматическим. Доказано, что фотоны способны распространяться даже в вакууме. При отсутствии вещества скорость потока равняется 300.000 км/с. Это открытие было сделано еще в начале 1970-х годов.
На границе сред поток света испытывает либо отражение, либо преломление. Во время распространения он рассеивается через вещество. Можно сказать, что оптические показатели среды характеризуются значением преломления, равным отношению скоростей в вакууме и поглощения. В изотропных веществам распространение потока не зависит от направления. Здесь представлен скалярной величиной, определяющейся координатами и временем. В анизотропной среде фотоны проявляется в виде тензора.
Кроме того, свет бывает поляризованным и нет. В первом случае главной величиной определения будет вектор волны. Если же поток не поляризован, то он состоит из набора частиц, направленных в случайные стороны.
Важнейшей характеристикой света является и его интенсивность. Она определяется такими фотометрическими величинами, как мощность и энергия.
Основные свойства света
Фотоны могут не только взаимодействовать между собой, но и иметь направление. В результате соприкосновения с посторонней средой поток испытывает отражение и преломление. Это два основополагающих свойства света. С отражением все более-менее ясно: оно зависит от плотности материи и угла падения лучей. Однако с преломлением дело обстоит куда сложнее.
Для начала можно рассмотреть простой пример: если опустить соломинку в воду, то со стороны она покажется изогнутой и укороченной. Это и есть преломление света, которое наступает на границе жидкой среды и воздуха. Этот процесс определяется направлением распределения лучей во время прохождения через границу материи.
Когда поток света касается границы между средами, длина его волны существенно изменяется. Тем не менее частота распространения остается прежней. Если луч не ортогональный по отношению к границе, то изменению подвергнется и длина волны, и ее направление.
Искусственное часто используется в исследовательских целях (микроскопы, линзы, лупы). Также к таковым источникам изменения характеристик волны относятся очки.
Классификация света
В настоящее время различают искусственный и естественный свет. Каждый из этих видов определяется характерным источником излучения.
Естественный свет представляет собой набор заряженных частиц с хаотичным и быстро изменяющимся направлением. Такое электромагнитное поле обуславливается переменным колебанием напряженностей. К естественным источникам относятся раскаленные тела, солнце, поляризованные газы.
Искусственный свет бывает следующих видов:
- Местный. Его используют на рабочем месте, на участке кухни, стены и т.д. Такое освещение играет важную роль в дизайне интерьера.
- Общий. Это равномерное освещение всей площади. Источниками являются люстры, торшеры.
- Комбинированный. Смесь первого и второго видов для достижения идеальной освещенности помещения.
- Аварийный. Он крайне полезен при отключениях света. Питание производится чаще всего от аккумуляторов.
Солнечный свет
На сегодняшний день это главный источник энергии на Земле. Не будет преувеличением сказать, что солнечный свет воздействует на все важные материи. Это количественная постоянная, которая определяет энергию.
В верхних слоях земной атмосферы содержится около 50% излучения инфракрасного и 10% ультрафиолетового. Поэтому количественная составляющая видимого света равна всего 40%.
Солнечная энергия используется в синтетических и природных процессах. Это и фотосинтез, и преобразование химических форм, и отопление, и многое другое. Благодаря солнцу человечество может пользоваться электроэнергией. В свою очередь, потоки света могут быть прямыми и рассеянными, если они проходят через облака.
Три главных закона
С древних времен ученые занимались изучением геометрической оптики. На сегодняшний день основополагающими являются следующие законы света:
Восприятие света
Окружающий мир человеку виден благодаря способности его глаз взаимодействовать с электромагнитным излучением. Свет воспринимается рецепторами сетчатки, которые могут уловить и отреагировать на спектральный диапазон заряженных частиц.
У человека есть 2 типа чувствительных клеток глаза: колбочки и палочки. Первые обуславливают механизм зрения в дневное время при высоком уровне освещения. Палочки же являются более чувствительными к излучению. Они позволяют человеку видеть в ночное время.
Зрительные оттенки света обуславливаются длиной волны и ее направленностью.
Критики библейского творения иногда используют далекий свет, в качестве аргумента против молодой вселенной. Но когда мы тщательно все рассмотрим, то увидим, что он не работает.
Критики библейского творения иногда используют далекий звездный свет в качестве довода против молодой Вселенной. Аргумент подается примерно так: существуют галактики, которые находятся на таком расстоянии, что свет с их звезд сможет дойти до нас только через миллиарды лет. А если мы видим эти галактики, то это означает, что звездный свет уже прибыл к Земле. Значит, Вселенной должно быть как минимум миллиарды лет - гораздо больше, чем 6000, указанных в Библии.
Многие сторонники большого взрыва считают такой подсчет замечательным аргументом против библейской шкалы времени. Но когда мы внимательно рассмотрим это доказательство, то увидим, что он не работает. Вселенная бесконечно большая и содержит очень отдаленные галактики, но это еще совсем не значит, что ей уже миллиарды лет.
Вопрос далеких звезд заставил некоторых людей задуматься о космических расстояниях. "Действительно ли мы знаем, что галактики настолько далеко? Возможно, они гораздо ближе, поэтому свет на самом деле не продвигается так далеко". Однако методы, которые используют астрономы для измерения космических расстояний, обычно логические и научно обоснованы. Они не полагаются на эволюционные предположения о прошлом. Более того, они входят в состав наблюдательной науки (в отличие от исторической науки или естествознания) и в настоящее время являются испытанными и повторяющимися. Вы можете сколько угодно повторять эксперимент, чтобы определить расстояние до звезды или галактики, но каждый раз получите примерно одинаковый ответ. Поэтому у нас есть основания считать, что космос действительно очень большой. Фактически, удивительный размер Вселенной приносит славу Богу (Псалом 19: 1).
Некоторые христиане предполагают, что Бог создал пучки света с далеких звезд уже на пути к Земле. В конце концов, Адаму не нужно было никакого времени для того, чтобы вырасти с младенца, потому что Всевышний явил его взрослым. Так же утверждается, что Вселенная была уже развита, и поэтому, возможно, свет был создан в пути. Конечно, Вселенная действительно была создана для функционирования сразу же после первой недели, и многие ее аспекты на самом деле возникли уже "зрелыми". Единственная проблема при предположении, что свет образовался в режиме транзита, заключается в том, что мы реально видим, какие процессы происходят в космосе. Например, нам видно, что звезды меняют яркость и двигаются. Иногда становимся свидетелями того, как звезды взрываются. Мы видим эти вещи, потому что до нас дошел их свет.
Но если Бог создал световые пучки уже на их пути, то это должно было бы означать, что ни одно из событий, которые мы видим в пространстве (на расстоянии 6000 световых лет), фактически не состоялось. Это значило бы, что все взрывоопасные звезды либо никогда не взрывались, либо вообще не существовали, то есть Бог как бы просто рисовал картины вымышленных событий. Кажется нехарактерным для Всевышнего делать подобные иллюзии. Он дал нам глаза, чтобы мы могли реально исследовать настоящую вселенную, и именно поэтому нужно верить в то, что события, которые мы видим в космосе, произошли на самом деле. По этой причине большинство ученых, сторонников создания, считают, что свет, возник в режиме транзита, - не лучший способ отреагировать на дальние аргументы звезд. Позвольте мне предположить, что ответ на далекий звездный свет состоит в некоторых неопределенных предположениях, которые делают светские астрономы.
Предположения и доводы о времени передвижения звездного света
Отдаленный звездный свет
Любая попытка научно оценить возраст чего-либо обязательно приведет к ряду предположений. Это могут быть догадки относительно начальных условий, стабильности ставок, загрязнения системы и многое другое. И если хоть одно из этих предположений и не будет правильным - это также оценка возраста. Иногда в том, что люди допускают ложные догадки, виновато их ошибочное мировоззрение. Аргумент дальнего звездного света включает несколько гипотез, которые являются сомнительными - любая из них делает это доказательство необоснованным. Давайте рассмотрим некоторые из этих предположений.
Постоянство скорости света
Как правило, предполагается, что скорость света соотносима к времени. При сегодняшней норме скорости света (в вакууме) понадобится около года, чтобы покрыть расстояние в 6 трлн. миль. Но всегда ли это было так? Если мы ошибочно рассудим, что современное измерение скорости было таким всегда, то мы также неправильно оценим и возраст, который намного больше настоящего. Но некоторые люди предполагают, что скорость света в прошлом была намного больше. Если это так, то свет может пройти через Вселенную лишь за долю того времени, которое нужно сегодня. Некоторые ученые считают, что это - ответ на проблему дальнего звездного света в молодой Вселенной.
Однако скорость света не является "произвольным" параметром. Иными словами, изменение скорости света приведет к изменению других вещей, таких как отношение энергии к массе в любой системе. Некоторые утверждают, что световая скорость никогда сильно не отличалась от сегодняшней, потому что это связано с другими константами природы. Другими словами, жизнь не была бы возможной, если бы свет двигался с другой скоростью.
Это законное беспокойство. Способ, с которым связаны универсальные константы, частично понятен. Следовательно, влияние изменения скорости света на Вселенную и жизнь на Земле не является полностью известным. Некоторые группы ученых активно исследуют вопросы, связанные со скоростью света. Другие ученые-специалисты утверждают, что предположение о постоянстве скорости света, вероятнее всего, является разумным, а решение вопроса дальнего звездного света спрятано в другом месте.
Гипотеза жесткости времени
Многие считают, что время течет с одинаковой скоростью при любых условиях. Это предположение действительно кажется очень разумным, но на самом деле оно является ошибочным. И существует несколько различных способов, в которых неустойчивая природа времени могла бы позволить дальнему звездному свету достигнуть Земли в пределах библейского диапазона времени.
Альберт Эйнштейн обнаружил, что скорость, с которой проходит время, зависит от движения и силы тяжести. Например, когда объект движется очень быстро, близко к скорости света, его время замедляется. Это называется "замедлением времени". Итак, если бы мы могли ускорить время почти до скорости света, то часы бы тогда бежали слишком медленно. А при достижении скорости света они вообще бы остановились. Это не проблема с часами - эффект состоится независимо от конкретной конструкции, так как само время будет замедляться. Аналогично этому, движение времени замедлится и при гравитации. Например, часы на уровне моря будут идти несколько медленнее, чем на горе, так как уровень моря ближе к источнику силы тяжести.
Кажется, трудно поверить, что скорость или сила притяжения могут влиять на промежуток времени, поскольку наш повседневный опыт не может этого обнаружить. Согласитесь, когда мы едем в транспортном средстве, время, как нам кажется, протекает с той же скоростью, что и тогда, когда мы стоим на месте. Но на самом деле это происходит только потому, что мы двигаемся очень медленно по сравнению со скоростью света, а земная сила тяжести настолько слаба, что эффект растяжения времени также, соответственно, очень крохотный. Однако достоверность эффекта замедления времени измерялась атомными часами.
Поскольку время может протекать с различными показателями с разных точек зрения, то и события, которые продолжаются долгое время и измерены одним человеком, будут занимать очень мало времени в сравнении с тем, как это будет, когда такое же измерение будет проводить другой человек. Это также касается отдаленных звезд. Свет, который будет двигаться миллиарды лет для достижения Земли (измеренный часами в глубоком космосе), может достичь ее поверхности всего лишь за тысячи лет, которые будут измерены часами на Земле. Это происходило бы естественным образом, если бы Земля находилась в гравитационной скважине, о которой мы поговорим ниже.
Многие светские астрономы предполагают, что Вселенная бесконечно большая и имеет бесконечное количество галактик. Это никогда не было доказано, и не существует никаких доказательств, которые могли бы привести нас к такому выводу. Итак, это, в свою очередь, скачок "слепой" веры. Однако, если мы вместо этого довода внесем другое предположение, это приведет к совершенно новому выводу. Предположим, что наша солнечная система расположена недалеко от центра конечного распределения галактик. И хотя на данный момент это доказать невозможно, такая гипотеза вполне соответствует доказательствам, потому что является вполне разумной возможностью.
В таком случае Земля будет находиться в гравитационной скважине. Данный термин означает, что для этого нужна энергия, чтобы вытащить что-то из нашей среды в более глубокое пространство. В этой гравитационной скважине мы не будем "чувствовать" любую дополнительную силу притяжения, тем не менее на Земле (или в любой точке нашей Солнечной системы) время будет протекать медленнее, чем в других местах Вселенной. Считается, что этот эффект сегодня мало доказанный, однако, возможно, в прошлом он был гораздо сильнее. (Если вселенная расширяется, как считает большинство астрономов, тогда физика утверждает, что, если бы мир был меньше, такие эффекты были бы сильнее). В таком случае часы на Земле отмечали бы время гораздо медленнее, чем часы в глубоком космосе. Таким образом, свет от наиболее далеких галактик прибудет на Землю всего за несколько тысяч лет, измеряемых часами на Земле. Эта идея, безусловно, интригует. И хотя существует еще несколько математических деталей, которые требуют разработки, такое предположение, безусловно, является разумным.
Предположение о синхронизации
Другой способ, в котором важна относительность времени, касается темы синхронизации: каким образом устанавливаются часы, чтобы они синхронно читали одно и то же время. Относительность показала, что синхронизация не является абсолютной. Иными словами, если один человек измеряет двое синхронизированных часов, другое лицо (двигаясь со второй скоростью) не обязательно будет измерять эти два синхронизированных временных импульса. Как и при замедлении времени, этот эффект является нелогичным, потому что он слишком мал, чтобы измерить большую часть нашего повседневного опыта.
Представьте себе, что самолет покидает определенный город в 16:00 для двухчасового полета. Однако, когда самолет приземлился, на часах было 16:00. Поскольку самолет прибыл в то же время, когда и вылетел, мы могли бы назвать это мгновенной поездкой. Как это возможно? Ответ кроется в часовых поясах. Если самолет покинул Кентукки в 16:00 по местному времени, то в Колорадо он прибудет также в 16:00, но уже по настоящему местному времени. Конечно, пассажиры на самолете испытывают двухчасовую поездку. Итак, поездка занимает 2 часа, измеряемая по местному времени. Однако, пока самолет путешествует на запад (и обеспечивает достаточно быстрый путь), он всегда естественно прилетит в то же самое время, когда и вылетел, как это измерено по местному времени.
Существует космический эквивалент локального и универсального времени. Свет, движется по отношению к Земле, похож на самолет, летящий на запад, а сама же Земля всегда остается в одном космическом местном времени. Хотя большинство астрономов сегодня в основном пользуются космическим универсальным временем (в котором 100 светолет насчитывает 100 лет), исторически космическое местное время было всегда стандартным. И так может быть, что Библия использует космическое местное время при сообщении событий.
Поскольку Бог создал звезды на 4-й день, их свет оставил звезду в День 4-й и достиг земного шара на 4-й день космического местного времени. Свет от всех галактик достигнет Земли на 4-й день, если мы будем измерять его в соответствии с космическим местным временем. Кто-то может отрицать, доказывая, что свет будет двигаться миллиарды лет (так как пассажир на самолете переживает 2:00 полета). Однако, согласно теории относительности Эйнштейна, свет не испытывает прохождения времени, поэтому перемещение будет мгновенным. Теперь эта идея может быть или не быть причиной того, что далекий звездный свет может достичь Земли в библейском масштабе времени, но пока никто не смог доказать, что Библия не использует космическое местное время. Итак, это интригующая возможность.
Предположение натурализма
Одним из самых неуместных предположений в большинстве аргументов против Библии является предположение натурализма. Натурализм - вера в то, что природа, это "все, что есть". Сторонники натурализма предполагают, что все явления можно объяснить с точки зрения естественных законов. Это не только слепое предположение, но оно также однозначно антибиблейское. Библия дает понять, что Бог не связан природными законами (ведь они, в конце концов, являются Его законами). Конечно, Он может использовать законы природы для выполнения Своей воли, что обычно и делает. На самом деле, естественные законы можно рассматривать в виде того, как Бог постоянно поддерживает Вселенную. Но Его сущность сверхъестественная и способна действовать за пределами естественного закона.
Это, безусловно, произошло во время Недели сотворения. Бог создал вселенную чудесным образом. Он создал ее из ничего, не используя для этого абсолютно никакого материала (Евреям 11: 3). Сегодня Бог не занимается созданием новых звезд или новых видов существ. Это потому, что Он завершил создание до седьмого дня. Сегодня Бог поддерживает Вселенную отличным способом от того, которым Он его создавал. Однако натуралист ошибочно предполагает, что Вселенная была создана такими же приемами, по которым она действует сегодня. Конечно, было бы абсурдно применять это предположение к большинству других вещей. Например, фонарик работает, превращая электричество в свет, но он работает благодаря другим законам.
Поскольку звезды были созданы во время недели Сотворения, и Бог сделал их, чтобы мы видели их отблеск, то способ, по которому дальний свет сошел на Землю, скорее всего был сверхъестественным. Мы не можем предположить, что предыдущие Божьи действия понятны с точки зрения современного научного механизма, потому что наука может исследовать только то, как Он сегодня поддерживает мир. Нерационально утверждать, что сверхъестественный акт не является истинным на том основании, что это не может быть объяснено естественными процессами, которые наблюдаются сегодня.
Для нас вполне приемлемо спросить: "использовал ли Бог природные процессы, чтобы звездный свет был доставлен на Землю в библейское время? И если да, то какой механизм задействован?» Но если природный механизм не очевиден, то это точно не доказательство против сверхъестественного сотворения. Итак, неверующий человек занимается тонкой формой круговых соображений, когда использует предположение о натурализме для торжественного заявления, что далекий звездный свет опровергает библейский период времени.
Световое время передвижения: аргумент "Саморегулирование"
Многие сторонники большого взрыва используют приведенные выше предположения, чтобы утверждать, что библейский график времени не может быть правильным из-за проблемы, связанной со световым временем. Но такой аргумент опровергает сам себя. Это немалая ошибка, потому что большой взрыв имеет проблему своей легкой динамики перемещения. В этой модели свет должен проходить расстояние, значительно больше, чем это возможно в пределах собственного периода времени большого взрыва - около 14 млрд. лет. Это серьезная проблема для большого взрыва, которая называется "проблемой горизонта". Ниже приведены детали.
Проблема горизонта
В модели большого взрыва Вселенная начинается в бесконечно малой окружающей среде, что называется сингулярностью, которая затем быстро расширяется. Согласно модели большого взрыва, когда Вселенная все еще очень мала, она развивает расходящиеся температуры в разных местах. Предположим, что точка А горячая, а точка В - холодная. Сегодня Вселенная расширилась, а точки A и B теперь широко разделены.
Однако Вселенная имеет чрезвычайно равномерную температуру на большом расстоянии - далеко за пределами самых известных галактик. Иначе говоря, сегодня точки A и B имеют почти тождественную температуру. Мы знаем это, потому что видим электромагнитное излучение, поступающее по всем направлениям пространства в виде микроволн. Это называется "космическим микроволновым фоном" (CMB). Частоты излучения имеют характерную температуру 2,7 К (-455 ° F) и являются чрезвычайно однородными во всех направлениях. Температура отклоняется только на одну часть в 105.
Проблема заключается в следующем: как точки A и B получили одинаковую температуру? Это возможно только благодаря обмену энергией. Такое происходит во многих системах: например, рассмотрим кубик льда, помещенный в кофе. Лед нагревается, а кофе охлаждается, обмениваясь энергией. Аналогично, точка А может дать энергию для точки B в виде электромагнитного излучения (света), что является самым быстрым способом передачи энергии, поскольку ничто не может двигаться быстрее, чем свет. Однако, пользуясь предположениями сторонников "большого взрыва", включая униформизм и натурализм, не было достаточно времени в 14 млрд. лет для получения света от А до В - эти точки слишком далеко друг от друга. Это проблема, связанная с перемещением, - и она является серьезной. В конце концов, сегодня А и В имеют почти одинаковую температуру, и поэтому они должны были обмениваться светом несколько раз.
Сторонники "большого взрыва" предложили ряд предположений, с помощью которых пытаются решить проблему светового времени. Одно из самых популярных называется "инфляцией". В "инфляционных" моделях Вселенная имеет два расширения: нормальный и быстрый уровень инфляции. Вселенная начинается с нормальной скорости, которая на самом деле довольно быстрая, но медленная по сравнению с последующей фазой. Затем она коротко входит в фазу инфляции, где Вселенная расширяется гораздо быстрее. Позже Вселенная возвращается к нормальному темпу. Все это происходит на раннем этапе, задолго до образования звезд и галактик.
Модель инфляции позволяет точкам А и В обмениваться энергией (в течение первого нормального разложения), а затем отталкиваться во время фазы инфляции до огромных расстояний, на которых они находятся сегодня. Но модель инфляции - не что иное, как рассказ о том, что вообще не имеет подтверждений. Это лишь спекуляция, направленная на выравнивание большого взрыва до противоречивых наблюдений. Кроме того, инфляция добавляет дополнительный комплект проблем и трудностей модели "большого взрыва", таких как причина возникновения такой инфляции и изящный способ ее выключить. Все больше мировых астрофизиков отвергает инфляцию по этой или иной причине. Понятно, что проблема горизонта остается серьезной проблемой времени перемещения для большого взрыва.
Критик может предположить, что "большой взрыв" является лучшим объяснением истоков, чем Библия, поскольку библейское творение имеет яркий промежуточный свет, который не имеет проблем с перемещением. Но такой аргумент не является рациональным, поскольку большой взрыв имеет собственную проблему движения света. Если обе модели включают в себя существенные сомнения, то они не могут быть использованы для поддержки одной модели другой. Именно поэтому далекий звездный свет не может быть использован, чтобы устранить Библию в пользу большого взрыва.
Выводы
Итак, мы видели, что критики сотворения должны использовать несколько предположений, чтобы применять отдаленный свет в качестве аргумента против молодой Вселенной. И многие из этих гипотез являются сомнительными. Знаем ли мы, что свет всегда распространялся с сегодняшней скоростью? Возможно, это разумно, но можем ли мы быть в этом абсолютно уверены, особенно во время Недели Создания, когда Бог действовал сверхъестественным путем? Можем ли мы быть уверенными в том, что Библия использует "космическое универсальное время", а не самое распространенное "космическое местное время», в котором свет мгновенно достигает Земли?
Мы знаем, что скорость потока времени не жесткая. И хотя светские астрономы хорошо знают, что время является относительным, они предполагают, что этот эффект есть (и всегда был) ничтожно малым, но можем ли мы быть уверенными, что это так? А поскольку звезды были сотворены во время Недели Создания, когда Бог все творил сверхъестественно, потому как мы можем точно знать, что отдаленный звездный свет прибыл на Землю вполне естественными способами? Кроме того, когда сторонники большого взрыва используют отдаленный свет, чтобы спорить против библейского творения, они используют аргумент, опровергающий саморегулирование, поскольку большой взрыв имеет собственную проблему времени. Если мы рассмотрим все вышеперечисленное, то увидим, что отдаленный звездный свет не всегда был законным аргументом против библейских временных масштабов в течение нескольких тысяч лет.
Поскольку ученые, сторонники создания, изучают возможные пути решения проблематики далеких звезд, мы также должны помнить о совокупности доказательств, согласующихся с молодостью Вселенной. Мы видим вращательные спиральные галактики, которые не могут существовать несколько миллиардов лет, так как будут искажены до неузнаваемости. Перед нашими глазами открывается множество горячих голубых звезд, которые (с чем даже соглашаются светские астрономы) не могут существовать миллиарды лет. В нашей собственной солнечной системе мы становимся свидетелями, как распадаются кометы и разлагаются магнитные поля, которые также не могут существовать миллиарды лет и сведения, что другие солнечные системы имеют подобные вещи. Конечно, такие аргументы тоже включают предположения о прошлом. Вот почему, в конечном счете, единственным способом знать о прошлом наверняка является надежная историческая запись, сделанная очевидцем. Это именно то, что мы имеем в Библии.
Одно из развлечений наших ученых, о которых я упомянул в прошлой колонке про плоский мир , это игры в копускулярно-волновой дуализм. А говоря по-русски, в попытку определить, чем является свет — потоком частиц или электромагнитной волной.
В отличие от населения плоского мира наши ученые уж точно знают, что наш мир — объемный, трехмерный. А вот чем является свет — не знают. До сих пор не знают.
Когда то, несколько сот лет назад, ученые поставили эксперименты которые убедительно доказали, что свет является волной. Потом ученые также убедительно доказали, что свет является потоком частиц. Потом, когда и то и другое было доказано, ученые решили, что свет является и потоком частиц и волной одновременно, то есть, как они говорят «обладает корпускулярно-волновы дуализмом».
Странно! Но куда деваться если доказано и то и другое.
Но, между нами, ученые до сих пор сами не могут понять, что такое этот корпускулярно волновой дуализм, и потому тайком продолжают ставить опыты и дальше, чтобы разобраться, чем же все-таки на самом деле является свет, волной или частицами. И чем больше эксперментов ставится, тем больше странностей возникает, и выясняется, что свет помимо двойственной природы обладает еще кучей чудесных качеств: интеллектом, органами чувств, способностью помнить прошлое и предвидеть будущее…
Впрочем по порядку.
В начале 19 века ученый Юнг придумал гениальный эксперимент, который сейчас проходят в школе. Если на пути водной волны поставить преграду и сделать в ней две щели, то каждая щель сама станет источником волны. Волны, исходящие из этих двух щелей, будут взаимодействовать между собой и дадут интрерференцию — причудливую картину из пиков и провалов, как на рисунке.
Если на пути светового пучка поставить две щели рассуждал Юнг, то сразу станет ясно, волна свет или частицы. Если частицы, то они просто пролетят через щели, и на противоположной стене дадут две полоски. Если же волна, то щели сами станут источниками световых волн, то на противоположной стене будет много полосок — результат интерференции.
Опыт был поставлен — получилась интерференция. Волновая природа света была доказана. А потом в другом опыте так же убедительно было доказано, что свет — это поток частиц фотонов.
В наши дни ученые решили повторить опыт Юнга, но на новом научном уровне. Появилась техническая возможность направить на щели не сплошной поток, а выпускать только по одной частице.
Вытустим одну частичку, потом еще одну, потом еще, — рассуждали ученые. Поскольу частички одиночные то они не смогут друг с другом взаимодействовать и дать интерференцию. А значит, мы увидим на противоположной стене не интерференционную картину, а только две полоски.
Не фига! После эксперимента ученые зафиксировали все ту же интерференцию. Оказалось, что каждая частица пролетая через щели взаимодействовала и теми частицами, что уже пролетели через щель раньше и с теми, которым еще предстяло пролететь.
То есть каждая частица каким-то образом знала о прошлом и предвидела будущее.
Но самое веселое получилось, когда ученые решили сделать совсем точный замер, чтобы проверить, каким образом возникает этот феномен. Они решили посмотреть, через какую конкретно из щелей будет пролетать каждая частичка, направили на каждую щель индикатор и повторили эксперимент.
Интерференционная картина пропала. На противоположной стене просто появиились две полоски. Одного факта подсматривания оказалось достаточно, чтобы свет из волны превратился в поток частиц. Каким то, непостижимым образом он узнал, что за ним подсматривают, застеснялся и сменил свою природу.
Окружающий мир наполнен миллионами разнообразных оттенков. Благодаря свойствам света каждый предмет и объект вокруг нас имеет определенный цвет, воспринимаемый человеческим зрением. Изучение световых волн и их характеристик позволило людям глубже взглянуть на природу света и явления, связанные с ним. Сегодня поговорим о дисперсии.
Природа света
С физической точки зрения свет представляет собой сочетание электромагнитных волн с разными значениями длины и частоты. Глаз человека воспринимает не любой свет, а только лишь тот, длина волн которого колеблется от 380 до 760 нм. Остальные разновидности остаются для нас невидимыми. К ним, например, относятся инфракрасное и ультрафиолетовое излучения. Знаменитый ученый Исаак Ньютон представлял свет как направленный поток самых мелких частиц. И лишь позже было доказано, что он по своей природе является волной. Однако Ньютон все же был отчасти прав. Дело в том, что свет обладает не только волновыми, но и корпускулярными свойствами. Это подтверждается всем известным явлением фотоэффекта. Выходит, что световой поток имеет двоякую природу.
Цветовой спектр
Белый свет, доступный для человеческого зрения, - это совокупность нескольких волн, любая из которых характеризуется определенной частотой и собственной энергией фотонов. В соответствии с этим его можно разложить на волны разного цвета. Каждая из них носит название монохроматической, а определенному цвету соответствует свой диапазон длины, частоты волн и энергии фотонов. Другими словами, энергия, излучаемая веществом (или поглощаемая), распределяется по вышеназванным показателям. Это объясняет существование светового спектра. Например, зеленый цвет спектра соответствует частоте, находящейся в диапазоне от 530 до 600 ТГц, а фиолетовый - от 680 до 790 ТГц.
Каждый из нас когда-нибудь видел, как переливаются лучи на граненых изделиях из стекла или, например, на бриллиантах. Наблюдать это можно благодаря такому явлению, как дисперсия света. Это эффект, отражающий зависимость показателя преломления предмета (вещества, среды) от длины (частоты) световой волны, которая проходит через этот предмет. Следствием такой зависимости является разложение луча на цветовой спектр, например, при прохождении через призму. Дисперсия света выражается следующим равенством:
где n - показатель преломления, ƛ - частота, а ƒ - длина волны. Показатель преломления увеличивается с ростом частоты и уменьшением длины волны. Дисперсию мы нередко наблюдаем в природе. Самым красивым ее проявлением является радуга, которая образуется благодаря рассеиванию солнечных лучей при прохождении их через многочисленные капли дождя.
Первые шаги на пути к открытию дисперсии
Как было сказано выше, световой поток при прохождении через призму разлагается на цветовой спектр, который Исаак Ньютон достаточно детально изучил в свое время. Результатом его исследований стало открытие явления дисперсии в 1672 году. Научный интерес к свойствам света появился еще до нашей эры. Знаменитый Аристотель уже тогда заметил, что солнечный свет может иметь разные оттенки. Ученый утверждал, что характер цвета зависит от «количества темноты», присутствующей в белом свете. Если ее много, то возникает фиолетовый цвет, а если мало, то красный. Великий мыслитель также говорил о том, что основным цветом световых лучей является белый.
Исследования предшественников Ньютона
Аристотелевскую теорию взаимодействия темноты и света не опровергли и ученые 16-17 веков. И чешский исследователь Марци, и английский физик Хариот независимо друг от друга проводили опыты с призмой и были твердо уверены в том, что причиной появления разных оттенков спектра является именно смешивание светового потока с темнотой при прохождении его через призму. На первый взгляд, выводы ученых можно было назвать логичными. Но их эксперименты были достаточно поверхностными, и они не смогли подкрепить их дополнительными исследованиями. Так было, пока за дело не взялся Исаак Ньютон.
Открытие Ньютона
Благодаря пытливому уму этого выдающегося ученого было доказано, что белый свет не является основным, и что остальные цвета возникают вовсе не в результате взаимодействия света и темноты в разных соотношениях. Ньютон опроверг эти убеждения и показал, что белый свет является составным по своей структуре, его образуют все цвета светового спектра, называемые монохроматическими. В результате прохождения светового пучка через призму разнообразие цветов образуется из-за разложения белого света на составляющие его волновые потоки. Такие волны с разной частотой и длиной преломляются в среде по-разному, образуя определенный цвет. Ньютон поставил опыты, которые до сих пор используются в физике. Например, эксперименты со скрещенными призмами, с использованием двух призм и зеркала, а также пропускание света через призмы и перфорированный экран. Теперь нам известно, что разложение света на цветовой спектр происходит вследствие различной скорости прохождения волн с разной длиной и частотой сквозь прозрачное вещество. В результате одни волны выходят из призмы раньше, другие - чуть позже, третьи - еще позже и так далее. Так и происходит разложение светового потока.
Аномальная дисперсия
В дальнейшем ученые-физики позапрошлого столетия сделали очередное открытие, касающееся дисперсии. Француз Леру обнаружил, что в некоторых средах (в частности, в парах йода) зависимость, выражающая явление дисперсии, нарушается. За изучение этого вопроса взялся живший в Германии физик Кундт. Для своего исследования он позаимствовал один из методов Ньютона, а именно опыт с использованием двух скрещенных призм. Разница состояла лишь в том, что вместо одной из них Кундт применял призматический сосуд с раствором цианина. Оказалось, что показатель преломления при прохождении света через такие призмы увеличивается, а не уменьшается, как это происходило в экспериментах Ньютона с обычными призмами. Немецкий ученый выяснил, что этот парадокс наблюдается вследствие такого явления, как поглощение света веществом. В описанном опыте Кундта поглощающей средой выступал раствор цианина, а дисперсия света для таких случаев была названа аномальной. В современной физике такой термин практически не используют. На сегодняшний день открытую Ньютоном нормальную и обнаруженную позже аномальную дисперсию рассматривают как два явления, относящихся к одному учению и имеющих общую природу.
Низкодисперсные линзы
В фототехнике дисперсия света считается нежелательным явлением. Она становится причиной так называемой хроматической аберрации, при которой на изображениях появляется искажение цветов. Оттенки фотографии при этом не соответствуют оттенкам снимаемого объекта. Особенно неприятным такой эффект становится для фотографов-профессионалов. Из-за дисперсии на фотоснимках не только происходит искажение цветов, но и нередко наблюдается размытие краев или, наоборот, появление чересчур очерченной каймы. Мировые производители фототехники справляются с последствиями такого оптического явления с помощью специально разработанных низкодисперсных линз. Стекло, из которого они производятся, обладает великолепным свойством одинаково преломлять волны с разными значениями длины и частоты. Объективы, в которых устанавливаются низкодисперсные линзы, называются ахроматами.