Raspleta en regnbue — som lys mysterier har ført menneskeheten til oppdagelsen av mørk materie?

Den Plass som det viste oss vitenskapen, er mye mer mystisk enn vi kunne forestille oss. Selv det vi ser hver natt er absolutt ikke hva du synes. Lys, tid, rom og gravitasjon skape virkelighet hinsides vår fatteevne. Og ennå i dag menneskelige sivilisasjonen har nådd enestående høyder. Vi klarte å gå hele veien fra de gamle stammene av jeger-samlere til de første menneskene, som er publisert i et åpent område. Dette ble mulig på grunn av det store antallet faktorer og menneskene som levde i forskjellige epoker, men uten noe som du ikke kommer nå til å lese denne artikkelen. Dannelsen av den moderne verden er blitt mulig takket være løst , siden alder og størrelse på rommet avbildet i det. Alt det vi ser i dag og alt vi vet om Universet gjort mulig takket være den lette skjuler mye flere hemmeligheter enn det virker ved første øyekast.

Hvor i himmelen spøkelser?

I 1802 av den engelske astronom William Herschel kom til den konklusjon at stjernene — dette er den samme "solen", men de ligger veldig langt fra Jorden, men fordi vi synes å være liten. I lys av disse stjernene beveger seg svært raskt, men det krever fortsatt tid til å nå oss. For å nå Bakken lys av de nærmeste stjernene ville ta år, og i lys av de mer fjerntliggende stjerner — for århundrer. Noen av de himmelske lys er plassert så langt unna som ved den tid deres lys når oss, de vil dø. Det viser seg at himmelen som vi kan se, er full av "spøkelser", og teleskopet — en real time machine. Men hva vet vi om lys?

Lys reiser på 300 tusen kilometer per sekund. Omtrent samme avstand fra Jorden (i en avstand på en lys sekund) er Månen. Hver gang vi ser på månen, vi ser for ett sekund i det siste. Men hva om Solen? For å nå oss, sollys tar ca 8 minutter. Dette betyr at hvis våre native-stjerners plutselig går ut, vil vi vite om det åtte minutter senere. Men avstanden fra Jorden til Neptun varierer avhengig av deres relative posisjon i bane. I gjennomsnitt, lys tar ham i fire timer. Det vises, fra Jorden, ser vi Neptun som den var for fire timer siden. Unødvendig å si, hvor langt tilbake kan se moderne teleskoper.

Hvis du gradvis fjernet fra solsystemet, lys timer å slå i uker, måneder og år. Avstand i rommet, forskere tiltak i lys årene. En lys-års-lys reiser rundt 10 milliarder kilometer. Så, Proxima Centauri — den nærmeste stjernen — som ligger fire lysår fra Jorden, og innhenting av Pleiadene 400 lysår. I 1609 første sett gjennom et teleskop. Det var da lys av Pleiadene nådd vår planet.

krabbe tåken ligger på en avstand av 6 523 lysår fra Jorden.

Når vi ser fra Jorden for å krabbe nebula, som ligger i stjernebildet Tyren, ser vi i mer fjern fortid. En gang i tiden krabbe tåken ble en gigantisk stjerne 10 ganger mer massiv enn vår egen Sol, og deretter gikk supernova, kjent som SN 1054. I sentrum av tåken er — skalpirovaniya stjerners størrelsen på en by som gjør 30 omdreininger per sekund. Vortex omdreininger på pulsar spredt i nærheten elektroner til nesten lysets hastighet. Som et resultat, de begynner å gløde med blått lys, lyser den strømmen av gass som fortsatt kommer fra supernova.

Dermed mer himmellegemer du kan se med våre teleskoper, jo lenger tilbake vi kan gå. De gamle lys som klarte å fange Hubble space telescope, 13.4 milliarder år. Dette lyset fra de eldste galaksene som vi har sett, og det dukket opp i en tid da verken Sol eller vår planet ikke eksisterer. Kikket enda lenger inn i dypet av plass, tror vi at vi vil se enden av Universet. Men faktisk vi se begynnelsen på det — the Big Bang, som skjedde med 13,8 milliarder år siden, og markerte begynnelsen på alle levende ting. Men det var før det ingen som vet.

ser det ut som lyset fra den eldste galaxy alder av 13.4 milliarder år

hva kan lyset?

Den Gamle Kinesiske og Grekerne har sett hvilke fantastiske ting det kan gjøre lys. Dette er bekreftet av camera obscura — den enkleste formen for enheten, slik at for å få optiske bilder av objekter. Den første camera obscura var en lightproof boks med et lite hull i en av veggene, og skjermen — et hvitt ark eller en frostet glass — på motsatt side. Når lyset stråler gått gjennom et lite hull, de har skapt en invertert bilde på skjermen. Den første omtale av camera obscura dateres tilbake til det femte århundre, Kinesisk filosof Mao-Tzu. Men svaret på spørsmålet om hvorfor det er slik, menneskeheten måtte vente i lang tid.

En Tusen år siden i byen Basra (dagens Irak) bodde en forsker-universal Ibn al-Haytham. Fysiker, matematiker, ingeniør og astronom var interessert i ting som andre tar for gitt. Al-Haytham ønsket å forstå hvordan vi kan se og løse mysterier i verden. Det var han som oppdaget at lyset reiser i en rett linje, og snart bygget sitt eget camera obscura. Men camera obscura bare fungerer bra når , og lyset og månen og stjernene er ikke nok. For åå observere fjerne objekter på himmelen trengte noe mer. At noe som viste seg å være optiske linser. Men, før Galileo Galilei første sett gjennom et teleskop passert 600 år.

Rasplata rainbow: spektrum av lys og infrarød stråling

Lyset har utrolige egenskaper som ikke er lik andre, kjent person. Elementær partikkel av lys — et foton som slippes ut av atomet eller molekylet er "født" — hvis ordet er riktig å bruke — lysets hastighet. Ingen andre partikler er ikke i stand i det ene øyeblikket, til å akselerere til lysets hastighet. Realiteten er at ingenting kan bevege seg raskere. Men hva er lys?

Hver Jeger Vet Hvor Fasan.

Som Ibn al-Haytham, Isaac Newton ønsket å vite svaret på dette spørsmålet siden barndommen. Av 20 år, ble han den første mann som løste mysteriet av rainbow: Newton så at hvitt lys solar — ingenting, men en blanding av alle fargene i regnbuen. Dekomponering av bildet lys i alle farger kalt Newton . Det er oppsiktsvekkende oppdagelsen av en ung vitenskapsmann, men det var ufullstendig, fordi lyset, som vi vet i dag, er nøkkelen til mysterier i verdensrommet og fjerne verdener. Neste gang på de mest uvanlige egenskaper av lys vil verden vite bare etter 150 år. Det vil falle for mye av en annen forsker som vil gjøre hans oppdagelse, som det ofte skjer, er helt tilfeldig. Dette er historien om vitenskap — mange av de tegn som avslører hemmelighetene av vår eksistens, århundre etter århundre.

I 1800 den engelske astronom William Gershel, som først innså at himmelen er full av "spøkelser", studerte himmelen ved hjelp av de mest moderne teleskoper i sin tid. Gitt mysteriet av regnbuen, som ble løst ved Isaac Newton, Herschel tenkt — kan noen farger bli varmere eller kaldere enn andre? For å teste denne hypotesen, Herschel har etablert tre termometre på et hvitt ark. Kontroll termometer var ute av rekkevidde — det er ikke dekket av sollys. Resultatene av forsøket viste — faktisk varmere enn blå. Men verdiene av kontroll termometer for en lang tid ikke gi forskeren fred: det faktum at han oppdaget en usynlig tilstedeværelse som er skjult under den røde delen av spekteret. Senere ble kjent som infra-rød, fordi infra Latin for "nedenfor". Menneskelige øyne, i motsetning til huden, er ikke i stand til å fange infrarød stråling. Men vi føler varmen hans.

Hvorfor er lys — nøkkelen til forståelsen av kosmos?

Omtrent samme tid som Willam Herschel oppdaget infrarød stråling, Joseph Fraunhofer, sønn av en fattig og bre, og arbeidet i sin fars verksted. Etter hans død ung Fraunhofer i en alder av 12 år kom til å studere og jobbe i glass Studio i München. Takket være en rekke tilfeldige hendelser, fremtiden fysiker i 1806 fikk han en matematisk utdanning og ble assistent matematiske og optisk-Instituttet i München. Det var laget av linser og optiske instrumenter. I en alder av 27, Joseph Fraunhofer ble en ledende Skaperen av høy kvalitet linser og optisk utstyr.

Leter etter en bedre glass for linser Fraunhofer var å eksperimentere med prismer. Som lys — det er både en partikkel og en bølge, som bølgelengden til lyd bestemmer tonehøyden vi hører, bølgelengde av lys som bestemmer fargen vi ser. Men som et prisme for å skille farger skjult i strålen av sollys? Når lys beveger seg gjennom luft eller plass, alle farger som beveger seg i samme hastighet. Men møtt med glass i en vinkel, lys bremser ned og skifter retning. Det viser seg at inne i prismet, hver farge reiser i en annen hastighet.

Konfrontert med glass i en vinkel, lyset skifter retning.

I glass fargen lilla — dens lys bølger er noen av kort — bremse mer rødt, som bølger lengre enn de fleste. Disse endringer i hastighet dele ut fargene slik at de beveger seg i litt forskjellige retninger. Denne åpningen kan gjøre Isaac Newton, men stjernene bestemt noe annet. Åpningen av Fraunhofer markerte begynnelsen — temaet astronomi at studier av fysiske prosesser i astronomiske objekter ved å bruke prinsippene for fysikk og kjemi. Men hvordan? Fraunhofer så at i lys av det som er avbildet vertikale svarte streker — den virkelige hemmelig kode. Som fortalt av astrofysiker og vitenskap popularizer Neil Degrasse Tyson i serien , denne cipher har kommet til oss fra "et annet univers". På dekoding av meldingen vedlegges i disse mystiske svarte streker til venstre i nesten 100 år.

Vertikale svarte streker — nøkkelen til forståelsen av kosmos

er Det noen color egentlig?

Har du noen gang Tenkt stadig om hvor kom alle disse fantastisk palett av naturlige farger? Hemmeligheten ligger i det faktum at ulike lengder faller ned på Bakken. Kronbladene av hver enkelt blomst som lupin, absorbere alle lav-energi rødt lys bølger, men gjenspeiler en mer kort og irritabel blå. Samspillet mellom petal og star light — som gjør den blå blomst. Det samme prinsippet gjelderalt annet sted på Jorden. Det viser seg at farge — dette er hvordan det menneskelige øyet ser den energien som lys bølger. Ikke noe mer enn en forseggjort illusjon, er det ikke?

faktisk lupins ikke har en bestemt farge. Blå deres våre øyne se

Hva er en spektral linje?

Men tilbake til spektrum av Fraunhofer-Gesellschaft. Det som skaper disse mystiske linjer? Det viste seg at de oppstår når lys bølger av visse farger er absorbert. Her, bare det skjer på et helt annet nivå av virkeligheten — til .

For å unngå forvirring, la oss huske hva er atomer. Så partikkel i løpet av mikroskopiske mål og massene — den minste delen av et kjemisk grunnstoff og dets bærer egenskaper — er atomet. Atomer består av kjerner og elektroner, og atomkjernen består av protoner og nøytroner. Antall nøytroner i kjernen kan variere fra null til flere titalls. Jo færre elektroner, jo lettere atom. Dette, forresten, er et hydrogenatom. I verdensrommet er det funnet mest vanlige og består av ett elektron og ett proton. Men i kvanteverdenen det er ikke slik, som i vår. Så, hver electron kretser rundt kjernen, men orbital og størrelse er strengt begrenset for hver av kjemiske elementer. Dette er grunnen til at stoffene er så forskjellige fra hverandre — energi-egenskaper av saken er bestemt av orbitals av sine elektroner. Enn orbital, jo mer energi til elektronet.

den struktur av atom: elektroner "danse" i orbitals rundt atomkjernen

Når Fraunhofer undersøkt solens lys gjennom et prisme, er det økt sin rekkevidde med et teleskop. Så forskeren funnet ut hemmeligheten cipher av verden — den svarte linjer viste seg å være noe annet enn en dans av elektroner i et atom. Når energien til elektronet reduseres og det hopper til en lavere orbital, lys avgir er tapt. Svarte vertikale streker vises i spektrum fordi de fleste av lys rett og slett ikke frem til oss. Noen av disse mørke linjer — skyggen igjen av atomer av hydrogen i solens atmosfære. Andre igjen av atomer av natrium, jern, etc. ulike kjemiske elementer kastet forskjellige skygger og det skjer på grunn av antall elektroner og deres orbitals.

Så, hvis du ser på en stjerne gjennom et spektrometer, kan du se den mørke linjer fra de elementene som finnes i atmosfæren. Men med hjelp av spektrometeret det er mulig å ikke bare se på stjernene og fjerne galakser. Spektroskopi-metoder gjør oss i stand til å finne ut noe. Takket være den spektrale linjer Fraunhofer, lærte vi at alle galakser, stjerner og alle levende vesener på planeten vår er sammensatt av de samme elementene. Hvert element, hvor han kan være, har sin egen unike signatur. Men det mest overraskende oppdagelsen av spektroskopi, var det faktum at hun ikke var i stand til å se. Vi snakker om mørk materie. Det antas at de fleste mystisk form for materie i Universet ikke med elektromagnetisk stråling. Mens det er 85% av all materie. I dag, forskere tror at mørk materie består av partikler som ennå ikke er oppdaget. Og til tross for det faktum at vi i dag har flere spørsmål enn svar, vitenskapens historie viser at vi er på rett spor.

Lys — det er ikke hva det ser ut