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.

О чем рассказывает свет Суворов Сергей Георгиевич

Волновые свойства света. Опыт Юнга

Ньютоновская корпускулярная гипотеза света господствовала очень долго - более полутораста лет. Но вот в начале XIX века английский физик Томас Юнг (1773-1829) и французский физик Огюстен Френель (1788-1827) произвели такие опыты, которые убедили физиков, что свет это не корпускулы (частицы), а волны.

Рис. 11. Опыт Юнга, или дифракция света от двух щелей (схема)

Юнг был убежден, что ньютоновы кольца - это результат интерференции световых волн. Чтобы доказать, что свет - это волны, он придумал такой опыт. Юнг взял непрозрачную пластинку и прорезал в ней две узкие параллельные щели. С одной стороны он осветил эти щели пучком параллельных одноцветных лучей, а с другой стороны поставил экран (рис. 11). Ученый рассуждал так. Вдоль лучей (на рисунке слева) идут плоские волны света. Они падают на щели. Если свет - это волны, то позади щелей А 1 и А 2 будет происходить световая дифракция. Щели А 1 и А 2 можно рассматривать как источники одноцветного света. От них вправо световые волны пойдут в виде цилиндрических (а в разрезе - круговых). Череда волн света, идущих от щели А 1 пересечется с чередой волн от щели А 2 . Поэтому справа должны также наблюдаться и все явления интерференции. В местах, где «гребень» одной череды волн встретится со «впадиной» другой череды, будет потемнение. А там, где совпадут два «гребня» (а затем две «впадины»), произойдет усиление света. На экране справа должны появиться светлые (одноцветные) и темные «интерференционные» полосы.

Юнг оказался прав. Он проделал задуманный опыт и получил полосы интерференции. В основе этого опыта лежит явление дифракции света. Поэтому опыт Юнга называют еще дифракцией от двух щелей.

Немного позднее новый опыт, подтверждающий волновую природу света, проделал Френель. Он заставил источник света отразиться от двух наклоненных друг к другу зеркал; от обоих зеркал пошли две одинаковые череды отраженных световых волн, которые стали пересекаться. И в этом случае были получены интерференционные полосы.

Так было доказано, что свет обладает волновыми свойствами.

Но что это за волны, в начале XIX века никто не знал. Конечно, эти волны не похожи на водяные. Гребней и впадин вдоль светового луча нет. Физики полагали, что это какие-то упругие волны в мировой среде - эфире.

Из книги Медицинская физика автора Подколзина Вера Александровна

21. Механические свойства биологических тканей Под механическими свойствами биологических тканей понимают две их разновидности. Одна связана с процессами биологической подвижности: сокращение мышц животных, рост клеток, движение хромосом в клетках при их делении и др.

Из книги История свечи автора Фарадей Майкл

30. Физические свойства и параметры мембран Измерение подвижности молекул мембраны и диффузия частиц через мембрану свидетельствует о том, что билипидный слой ведет себя подобно жидкости. Однако мембрана есть упорядоченная структура. Эти два факта предполагают, что

Из книги Теория Вселенной автора Этэрнус

39. Свойства магнетиков и магнитные свойства тканей человека Молекулы парамагнетиков имеют отличные от нуля магнитные моменты. При отсутствии магнитного поля эти моменты расположены хаотически и их намагниченность равна нулю. Степень упорядоченности магнитных

Из книги Что такое теория относительности автора Ландау Лев Давидович

ЛЕКЦИЯ V КИСЛОРОД СОДЕРЖИТСЯ В ВОЗДУХЕ. ПРИРОДА АТМОСФЕРЫ. ЕЕ СВОЙСТВА. ДРУГИЕ ПРОДУКТЫ ГОРЕНИЯ СВЕЧИ. УГЛЕКИСЛОТА, ЕЕ СВОЙСТВА Мы уже убедились, что водород и кислород можно получить из воды, полученной нами при горении свечи. Вы знаете, что водород берется из свечи, а

Из книги Капля автора Гегузин Яков Евсеевич

Из книги Эволюция физики автора Эйнштейн Альберт

Из книги Физика на каждом шагу автора Перельман Яков Исидорович

Опыт должен решить Что делать с этим противоречием? Прежде чем высказывать те или иные соображения по этому поводу, обратим внимание на следующее обстоятельство.Противоречие между распространением света и принципом относительности движения мы получили исключительно

Из книги О чем рассказывает свет автора Суворов Сергей Георгиевич

Опыт Плато

Из книги Как понять сложные законы физики. 100 простых и увлекательных опытов для детей и их родителей автора Дмитриев Александр Станиславович

Опыт Рэлея-Френкеля

Из книги На кого упало яблоко автора Кессельман Владимир Самуилович

Геометрия и опыт Наш следующий пример будет более фантастичным, чем пример с падающим лифтом. Мы должны подойти к новой проблеме, проблеме связи между общей теорией относительности и геометрией. Начнем с описания мира, в котором живут лишь двумерные, а не трехмерные

Из книги автора

Опыт с лампочкой Брат – все еще в полутьме – наполовину отделил газету от печки и поднес лампочку цоколем к бумаге. Легкий треск, искра – и на мгновение вся лампочка наполнилась нежным зеленоватым сиянием.– Вот мой любимый опыт, – сказал брат, приближая лампочку к

Из книги автора

Опыт с водяной струей Мы пустили из крана тонкую водную струйку, гулко ударявшую о дно раковины.– Сейчас я заставлю эту струю, не прикасаясь к ней, течь иначе. Куда хочешь, чтобы она отклонилась: вправо, влево, вперед?– Влево, – ответил я.– Хорошо! Не поворачивай крана, я

Из книги автора

Свет и химические свойства атомов С оптическими спектрами атомов мы имеем дело с первых страниц нашей книжки. Это их наблюдали физики на заре развития спектрального анализа. Это они служили приметами для опознавания химических элементов, ибо у каждого химического

Из книги автора

Модуляция света. Преобразование света Об активном отношении человека к природе Могущество разума человека состоит в его активном отношении к природе. Человек не только созерцает, но и преобразует природу. Если бы он только пассивно созерцал свет, как нечто найденное в

Из книги автора

71 Еще об атмосферном давлении, или Опыт в «Макдоналдсе» Для опыта нам потребуется: напиток с соломинкой. Мы помним опыт с перевернутым стаканом, из которого не выливалась вода. А подобный опыт, только упрощенный, можно проделать для своих друзей во время посещения любого

Из книги автора

Опыт, который не стоит повторять «Хочу сообщить вам новый и страшный опыт, который советую самим никак не повторять», - писал голландский физик ван Мушенбрук парижскому физику Реомюру и сообщал далее, что, когда он взял в левую руку стеклянную банку с наэлектризованной

Если вам нужны более подробные доказательства того, насколько субъективно наше восприятие цвета, вспомните радугу. Большинство людей знают, что спектр света содержит семь основных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. У нас даже есть удобные пословицы и поговорки про охотников, которые желают знать место нахождения фазана. Посмотрите на хорошую радугу и попробуйте разглядеть все семь. Это не удалось даже Ньютону. Ученые подозревают, что ученый разделил радугу на семь цветов, поскольку число «семь» было очень важным для древнего мира: семь нот, семь дней недели и т. п.

Работа Максвелла в области электромагнетизма завела нас дальше и показала, что видимый свет был частью широкого спектра радиации. Также стала понятна истинная природа света. На протяжении веков ученые пытались понять, какую на самом деле форму принимает свет на фундаментальных масштабах, пока движется от источника света к нашим глазам.

Некоторые считали, что свет движется в форме волн или ряби, через воздух или загадочный «эфир». Другие думали, что эта волновая модель ошибочна, и считали свет потоком крошечных частиц. Ньютон склонялся ко второму мнению, особенно после серии экспериментов, которые он провел со светом и зеркалами.


Он понял, что лучи света подчиняются строгим геометрическим правилам. Луч света, отраженный в зеркале, ведет себя подобно шарику, брошенному прямо в зеркало. Волны не обязательно будут двигаться по этим предсказуемым прямым линиям, предположил Ньютон, поэтому свет должен переноситься некоторой формой крошечных безмассовых частиц.

Проблема в том, что были в равной степени убедительные доказательства того, что свет представляет собой волну. Одна из самых наглядных демонстраций этого была проведено в 1801 году. Томаса Юнга, в принципе, можно провести самостоятельно дома.

Возьмите лист толстого картона и аккуратно проделайте в нем два тонких вертикальных разреза. Затем возьмите источник «когерентного» света, который будет излучать свет только определенной длины волны: лазер отлично подойдет. Затем направьте свет на две щели, чтобы проходя их он падал на другую поверхность.

Вы ожидаете увидеть на второй поверхности две ярких вертикальных линии на тех местах, где свет прошел через щели. Но когда Юнг провел эксперимент, он увидел последовательность светлых и темных линий, как на штрих-коде.


Когда свет проходит через тонкие щели, он ведет себя подобно водяным волнам, которые проходят через узкое отверстие: они рассеиваются и распространяются в форме полусферической ряби.

Когда этот свет проходит через две щели, каждая волна гасит другую, образуя темные участки. Когда же рябь сходится, она дополняется, образуя яркие вертикальные линии. Эксперимент Юнга буквально подтвердил волновую модель, поэтому Максвелл облек эту идею в твердую математическую форму. Свет - это волна.


Но потом произошла квантовая революция.

Во второй половине девятнадцатого века, физики пытались выяснить, как и почему некоторые материалы абсорбируют и излучают электромагнитное излучение лучше других. Стоит отметит, что тогда электросветовая промышленность только развивалась, поэтому материалы, которые могут излучать свет, были серьезной штукой.

К концу девятнадцатого века ученые обнаружили, что количество электромагнитного излучения, испускаемого объектом, меняется в зависимости от его температуры, и измерили эти изменения. Но никто не знал, почему так происходит. В 1900 году Макс Планк решил эту проблему. Он выяснил, что расчеты могут объяснить эти изменения, но только если допустить, что электромагнитное излучение передается крошечными дискретными порциями. Планк называл их «кванта», множественное число латинского «квантум». Спустя несколько лет Эйнштейн взял его идеи за основу и объяснил другой удивительный эксперимент.

Физики обнаружили, что кусок металла становится положительно заряженным, когда облучается видимым или ультрафиолетовым светом. Этот эффект был назван фотоэлектрическим.

Атомы в металле теряли отрицательно заряженные электроны. Судя по всему, свет доставлял достаточно энергии металлу, чтобы тот выпустил часть электронов. Но почему электроны так делали, было непонятно. Они могли переносить больше энергии, просто изменив цвет света. В частности, электроны, выпущенные металлом, облученным фиолетовым светом, переносили больше энергии, чем электроны, выпущенные металлом, облученным красным светом.

Если бы свет был просто волной, это было бы нелепо.


Обычно вы изменяете количество энергии в волне, делая ее выше - представьте себе высокое цунами разрушительной силы - а не длиннее или короче. В более широком смысле, лучший способ увеличить энергию, которую свет передает электронам, это сделать волну света выше: то есть сделать свет ярче. Изменение длины волны, а значит и света, не должно было нести особой разницы.

Эйнштейн понял, что фотоэлектрический эффект проще понять, если представить свет в терминологии планковских квантов.

Он предположил, что свет переносится крошечными квантовыми порциями. Каждый квант переносит порцию дискретной энергии, связанной с длиной волны: чем короче длина волны, тем плотнее энергия. Это могло бы объяснить, почему порции фиолетового света с относительно короткой длиной волны переносят больше энергии, чем порции красного света, с относительно большой длиной.

Также это объяснило бы, почему простое увеличение яркости света не особо влияет на результат.

Свет поярче доставляет больше порций света к металлу, но это не изменяет количество энергии, переносимой каждой порцией. Грубо говоря, одна порция фиолетового света может передать больше энергии одному электрону, чем много порций красного света.

Эйнштейн назвал эти порции энергии фотонами и в настоящее время их признали фундаментальными частицами. Видимый свет переносится фотонами, другие виды электромагнитного излучения вроде рентгеновского, микроволнового и радиоволнового - тоже. Другими словами, свет - это частица.


На этом физики решили положить конец дебатам на тему того, из чего состоит свет. Обе модели были настолько убедительными, что отказываться от одной не было никакого смысла. К удивлению многих нефизиков, ученые решили, что свет ведет себя одновременно как частица и как волна. Другими словами, свет - это парадокс.

При этом у физиков не возникло проблем с раздвоением личности света. Это в какой-то мере сделало свет полезным вдвойне. Сегодня, опираясь на работы светил в прямом смысле слова - Максвелла и Эйнштейна, - мы выжимаем из света все.

Оказывается, что уравнения, используемые для описания света-волны и света-частицы, работают одинаково хорошо, но в некоторых случаях одно проще использовать, чем другое. Поэтому физики переключаются между ними, примерно как мы используем метры, описывая собственный рост, и переходим на километры, описывая поездку на велосипеде.

Некоторые физики пытаются использовать свет для создания шифрованных каналов связи, для денежных переводов, к примеру. Для них имеет смысл думать о свете как о частицах. Виной всему странная природа квантовой физики. Две фундаментальные частицы, как пара фотонов, могут быть «запутаны». Это значит, что они будут иметь общие свойства вне зависимости от того, как далеки будут друг от друга, поэтому их можно использовать для передачи информации между двумя точками на Земле.

Еще одна особенность этой запутанности в том, что квантовое состояние фотонов изменяется, когда их считывают. Это значит, что если кто-то попытается подслушать зашифрованный канал, в теории, он сразу выдаст свое присутствие.

Другие, как Гулильмакис, используют свет в электронике. Им полезней представлять свет в виде серии волн, которые можно приручить и контролировать. Современные устройства под названием «синтесайзеры светового поля» могут сводить световые волны в идеальной синхронности друг с дружкой. В результате они создают световые импульсы, которые более интенсивные, кратковременные и направленные, чем свет обычной лампы.

За последние 15 лет эти устройства научились использовать для приручения света с чрезвычайной степенью. В 2004 году Гулильмакис и его коллеги научились производить невероятно короткие импульсы рентгеновского излучения. Каждый импульс длился всего 250 аттосекунд, или 250 квинтиллионных секунды.

Используя эти крошечные импульсы как вспышку фотоаппарата, они смогли сделать снимки отдельных волн видимого света, которые колеблются намного медленнее. Они буквально сделали снимки движущегося света.

«Еще со времен Максвелла мы знали, что свет — это осциллирующее электромагнитное поле, но никто даже и подумать не мог, что мы можем сделать снимки осциллирующего света», - говорит Гулильмакис.

Наблюдение за этими отдельными волнами света стало первым шагом по направлению к управлению и изменению света, говорит он, подобно тому, как мы изменяем радиоволны для переноса радио- и телевизионных сигналов.

Сто лет назад фотоэлектрический эффект показал, что видимый свет влияет на электроны в металле. Гулильмакис говорит, что должна быть возможность точно контролировать эти электроны, используя волны видимого света, измененные таким образом, чтобы взаимодействовать с металлом четко определенным образом. «Мы можем управлять светом и с его помощью управлять материей», - говорит он.

Это может произвести революцию в электронике, привести к новому поколению оптических компьютеров, которые будут меньше и быстрее наших. «Мы сможем двигать электронами как заблагорассудится, создавая электрические токи внутри твердых веществ с помощью света, а не как в обычной электронике».

Вот еще один способ описать свет: это инструмент.

Впрочем, ничего нового. Жизнь использовала свет еще с тех пор, когда первые примитивные организмы развили светочувствительные ткани. Глаза людей улавливают фотоны видимого света, мы используем их для изучения мира вокруг. Современные технологии еще дальше уводят эту идею. В 2014 году по химии была присуждена исследователям, которые построили настолько мощный световой микроскоп, что он считался физически невозможным. Оказалось, что если постараться, свет может показать нам вещи, которые мы думали никогда не увидим.

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.

Совсем немного времени с момента открытия электромагнитных колебаний понадобилось на понимание того, что свет также является совокупностью электромаг-нитных колебаний — только очень высокочастотных. Не-случайно скорость света равна скорости распространения электромагнитных волн и характеризуется константой с = 300 ООО км/с.

Глаз — основной орган человека, воспринимающий свет. При этом длина волны световых колебаний воспри-нимается глазом как цвет световых лучей. В школьном курсе физики приводится описание классического опыта по разложению белого света — стоит достаточно узкий луч белого (например, солнечного) света направить на стек-лянную призму с треугольным сечением, как он тут же расслоится на множество плавно переходящих друг в друга световых пучков разного цвета. Это явление обусловлено различной степенью преломления световых волн различ-ной длины.

Помимо длины волны (или частоты), световые коле-бания характеризуются интенсивностью. Из ряда мер интенсивности светового излучения (яркость, световой поток, освещенность и др.) при описании видеоустройств наиболее важной является освещенность. Не вдаваясь в тонкости определения световых характеристик, отметим, что освещенность измеряется в люксах и является привыч-ной для нас мерой визуальной оценки видимости объек-тов. Ниже представлены типовые уровни освещенности:

• Освещенность в 20 см от горящей свечи 10—15 люкс
• Освещенность комнаты при горящих лампах накаливания 100 люкс
• Освещенность офиса с люминесцентными лампами 300-500 люкс
• Освещенность, создаваемая галогенными лампами 750 люкс
• Освещенность при ярком солнечном свете 20000люкс и выше

Свет широко используется в технике связи. Достаточ-но отметить такие применения света, как передача инфор-мации по световолоконным линиям связи, применение в современных электроакустических устройствах оптичес-кого выхода для оцифрованных звуковых сигналов, при-менение пультов дистанционного управления по лучу инфракрасного света и др.

Электромагнитная природа света Свет обладает как волновыми свойствами, так и корпускулярными свойствами. Такое свойство света называет корпускулярно-волновой дуализм. Но ученые и физики древности не знали об этом, и изначально считали свет упругой волной.

Свет - волны в эфире Но так как для распространения упругих волн нужна среда, то возникал правомерный вопрос, в какой же среде распространяется свет? Какая среда находится на пути от Солнца к Земле? Сторонники волновой теории света предположили что всё пространство во вселенной заполнено некоторой невидимой упругой средой. Они даже придумали ей название - светоносный эфир. В то время, ученые еще не знали о существовании каких либо волн, кроме механических. Такие взгляды на природу света высказывались примерно в 17 веке. Считалось, что свет распространяется именно в этом светоносном эфире.

Свет - поперечная волна Но такое предположение вызывало ряд противоречивых вопросов. К концу 18 века было доказано, что свет является поперечной волной. А упругие поперечные волны могут возникать только в твердых телах, следовательно, светоносный эфир является твердым телом. Это вызывало сильную головную боль у ученых того времени. Как небесные тела могут двигаться сквозь твердый светоносный эфир, и при этом не испытывать никакого сопротивления.

Свет - электромагнитная волна Во второй половине 19 века Максвелл доказал теоретически существование электромагнитных волн, которые могут распространяться даже в вакууме. И он предположил, что свет тоже является электромагнитной волной. Потом это предположение подтвердилось. Но актуально также было представление о том, что в некоторых случаях свет ведет себя как поток частиц. Теория Максвелла противоречила некоторым экспериментальным фактам. Но, в 1990 году, физик Макс Планк выдвинул гипотезу, что атомы испускают электромагнитную энергию отдельными порциями - квантами. А в 1905 г. Альберт Эйнштейн выдвинул идею, о том, что электромагнитные волны с некоторой частотой можно рассматривать как поток квантов излучения с энергией E=р*ν. В настоящее время квант электромагнитного излучения называют фотоном. Фотон не обладает ни массой, ни зарядом и всегда распространяется со скоростью света. То есть при излучении и поглощении свет проявляет корпускулярные свойства, а при перемещении в пространстве волновые.