दृश्यमान प्रकाश कहां से आता है?

यह कुछ समय पहले (कुछ खातों द्वारा 13.7 बिलियन वर्ष) नहीं हुआ था, बल्कि एक महत्वपूर्ण ब्रह्मांड संबंधी घटना हुई थी। हम निश्चित रूप से बिग बैंग की बात करते हैं। कॉस्मोलॉजिस्ट हमें बताते हैं कि एक समय में कोई ब्रह्मांड नहीं था जैसा कि हम जानते हैं। उस समय से पहले जो कुछ भी मौजूद था वह अशक्त और शून्य था - सभी गर्भाधान से परे। क्यों? वैसे उस सवाल का एक दो जवाब है - द दार्शनिक उत्तर उदाहरण के लिए: क्योंकि ब्रह्माण्ड के बनने से पहले गर्भ धारण करने की कोई बात नहीं थी, साथ ही, या इसके बारे में भी। लेकिन इसका एक वैज्ञानिक जवाब भी है और यह जवाब इस पर आता है: बिग बैंग से पहले कोई नहीं था अंतरिक्ष समय सातत्य - द सारहीन माध्यम जिसके माध्यम से सभी चीजें ऊर्जा और पदार्थ गति करती हैं।

एक बार जब अंतरिक्ष-समय के सातत्य अस्तित्व में आ गए, तो सबसे अधिक चीजों में से एक के रूप में ले जाने के लिए प्रकाश भौतिकविदों की इकाइयों को "फोटोन" कहा जाने लगा। फोटॉनों की वैज्ञानिक धारणा इस तथ्य से शुरू होती है कि ऊर्जा के ये प्राथमिक कण दो विपरीत विरोधाभासी व्यवहार प्रदर्शित करते हैं: एक व्यवहार यह करना है कि वे एक समूह (एक तरंग में) के सदस्यों के रूप में कैसे कार्य करते हैं और दूसरा यह बताता है कि वे अलगाव में कैसे संबंधित हैं। (असतत कणों के रूप में)। एक व्यक्ति फोटॉन को अंतरिक्ष के माध्यम से तेजी से तरंगों के एक पैकेट के रूप में सोचा जा सकता है। प्रत्येक पैकेट बल के दो लंबवत अक्षों के साथ एक दोलन है - विद्युत और चुंबकीय। क्योंकि प्रकाश एक दोलन है, तरंग-कण एक-दूसरे से संपर्क करते हैं। प्रकाश की दोहरी प्रकृति को समझने का एक तरीका यह है कि फोटॉनों की लहर के बाद लहर हमारी दूरबीन को प्रभावित करती है - लेकिन व्यक्तिगत फोटॉन हमारी आंखों में न्यूरॉन्स द्वारा अवशोषित होते हैं।

स्पेस-टाइम कॉन्टिनम के माध्यम से यात्रा करने वाले बहुत पहले फोटोन बेहद शक्तिशाली थे। एक समूह के रूप में, वे अविश्वसनीय रूप से तीव्र थे। व्यक्तियों के रूप में, प्रत्येक ने एक असाधारण दर से कंपन किया। इन आदिम फोटॉनों के प्रकाश ने युवा ब्रह्मांड के तेजी से विस्तार की सीमा को जल्दी से रोशन कर दिया। प्रकाश हर जगह था - लेकिन मामला अभी तक देखा नहीं गया था।

जैसे-जैसे ब्रह्मांड का विस्तार हुआ, आवृत्ति और तीव्रता दोनों में प्राइमर्डियल प्रकाश खो गया। यह मूल फोटॉनों के रूप में घटता है और कभी फैलने वाले स्थान पर अपने आप को पतला और पतला करता है। आज, ब्रह्मांड का पहला प्रकाश अभी भी ब्रह्मांड के चारों ओर है। इसे कॉस्मिक बैकग्राउंड रेडिएशन के रूप में देखा जाता है। और वह विशेष प्रकार का विकिरण आंख के लिए माइक्रोवेव ओवन के भीतर तरंगों के रूप में अधिक दिखाई नहीं देता है।

प्राइमोर्डियल लाइट आज हम देख रहे विकिरण नहीं है। प्राइमर्डियल रेडिएशन इलेक्ट्रोमैग्नेटिक स्पेक्ट्रम के बहुत कम अंत में लाल-स्थानांतरित हो गया है। यह उस ब्रह्मांड के रूप में सामने आया है, जो इस बात से फैलता है कि मूल रूप से उस बिंदु पर एक परमाणु से बड़ा कोई नहीं हो सकता है, जहां हमारे सबसे बड़े उपकरणों को अभी तक कोई सीमा नहीं मिली है। यह जानते हुए कि प्राइमर्डियल लाइट अब इतनी तीखी है कि हमारी आंखों और ऑप्टिकल दूरबीनों को दिखाई देने वाली रोशनी के लिए कहीं और देखना जरूरी है।

सितारे (जैसे कि हमारा सूर्य) मौजूद हैं क्योंकि अंतरिक्ष-समय तरंगों के रूप में प्रकाश को संचारित करने से अधिक करता है। किसी तरह - अभी भी अस्पष्टीकृत^-1 - स्पेस-टाइम कारण भी मायने रखता है। और एक बात प्रकाश को पदार्थ से अलग करती है वह यह है कि द्रव्यमान में "द्रव्यमान" होता है जबकि प्रकाश में कोई नहीं होता है।

द्रव्यमान के कारण, पदार्थ दो मुख्य गुण प्रदर्शित करता है: जड़ता और गुरुत्वाकर्षण। जड़ता को बदलने के लिए प्रतिरोध के रूप में सोचा जा सकता है। मूल रूप से मामला "आलसी" है और जो कुछ भी वह कर रहा है - बस तब तक करता रहता है जब तक कि उसके बाहर किसी चीज पर कार्रवाई नहीं की जाती है। ब्रह्मांड के निर्माण की शुरुआत में, पदार्थ की आलस्य पर काबू पाने वाली मुख्य बात हल्की थी। विकिरण के दबाव के प्रभाव में, आदिकालीन पदार्थ (ज्यादातर हाइड्रोजन गैस) को "संगठित" किया गया।

प्रकाश के प्रकीर्णन के बाद, कुछ अंदर के पदार्थ पर अधिकार कर लिया गया - वह सूक्ष्म व्यवहार जिसे हम "गुरुत्वाकर्षण" कहते हैं। गुरुत्वाकर्षण को "अंतरिक्ष-समय सातत्य के विरूपण" के रूप में वर्णित किया गया है। जहां कहीं भी द्रव्यमान पाया जाता है वहां ऐसी विकृतियां होती हैं। क्योंकि द्रव्यमान में द्रव्यमान, अंतरिक्ष वक्र होते हैं। यह वक्र है जो पदार्थ और प्रकाश को अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा बीसवीं शताब्दी में जल्दी से आगे बढ़ने के तरीकों पर ले जाता है। प्रत्येक और हर छोटे पदार्थ का परमाणु अंतरिक्ष में एक छोटे "सूक्ष्म विरूपण" का कारण बनता है^-2। और जब पर्याप्त सूक्ष्म विकृतियां एक साथ आती हैं तो चीजें बड़े पैमाने पर हो सकती हैं।

और जो हुआ वह पहले सितारों का गठन था। कोई भी साधारण सितारे ये नहीं हैं - लेकिन सुपर-विशाल दिग्गज बहुत तेज जीवन जीते हैं और बहुत शानदार अंत तक आते हैं। उन छोरों पर, ये तारे अपने आप में (उस सभी द्रव्यमान के वजन के नीचे) ढह गए, जो इतनी तीव्रता की जबरदस्त झटका लहरें पैदा करते हैं कि पुराने तत्वों से पूरी तरह से नए तत्वों को फ्यूज कर दें। परिणामस्वरूप, स्पेस-मैगज़ीन स्पेस मैगज़ीन बनाने वाले सभी प्रकार के पदार्थों (परमाणुओं) से ग्रस्त हो गया।

आज, दो प्रकार के परमाणु पदार्थ अब मौजूद हैं: आदिम और कुछ जिसे हम "स्टार-सामान" कह सकते हैं। चाहे मूल में प्राचीन या तारकीय, परमाणु पदार्थ सभी चीजों को छुआ और देखा जाता है। परमाणुओं में गुण और व्यवहार होते हैं: जड़ता, गुरुत्वाकर्षण, अंतरिक्ष में विस्तार और घनत्व। उनके पास विद्युत आवेश भी हो सकता है (यदि आयनित) और रासायनिक प्रतिक्रियाओं (जबरदस्त परिष्कार और जटिलता के अणुओं को बनाने के लिए) में भाग लेते हैं। हम जो कुछ भी देखते हैं, वह एक मौलिक पैटर्न पर आधारित है, जो बिग बैंग के बाद रहस्यमय तरीके से बनाए गए उन प्राइमरी परमाणुओं द्वारा बनाया गया था। इस पैटर्न की स्थापना विद्युत आवेश की दो मूलभूत इकाइयों पर की गई है: प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन - प्रत्येक द्रव्यमान और उन चीजों को करने में सक्षम है जो द्रव्यमान के लिए उत्तरदायी है।

लेकिन सभी पदार्थ हाइड्रोजन प्रोटोटाइप का बिल्कुल पालन नहीं करते हैं। एक अंतर यह है कि नई पीढ़ी के परमाणुओं में विद्युत-संतुलित न्यूट्रॉन और साथ ही उनके नाभिक में सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए प्रोटॉन होते हैं। लेकिन यहां तक ​​कि अजनबी भी एक प्रकार का पदार्थ (डार्क मैटर) है जो प्रकाश में बिल्कुल भी संपर्क नहीं करता है। और इसके अलावा (केवल चीजों को सममित रखने के लिए), एक प्रकार की ऊर्जा (वैक्यूम ऊर्जा) हो सकती है जो फोटॉनों का रूप नहीं लेती है - "सौम्य दबाव" की तरह अधिक कार्य करना जिससे ब्रह्मांड का विस्तार होता है, जो कि पूरी तरह से आपूर्ति नहीं करता है बिग-बैंग द्वारा।

लेकिन जो सामान हम देख सकते हैं, उसे वापस लें ...

प्रकाश के संबंध में, पदार्थ अपारदर्शी या पारदर्शी हो सकता है - यह प्रकाश को अवशोषित या अपवर्तित कर सकता है। प्रकाश पदार्थ से गुजर सकता है, पदार्थ के माध्यम से, पदार्थ को प्रतिबिंबित कर सकता है, या पदार्थ द्वारा अवशोषित हो सकता है। जब प्रकाश पदार्थ में गुजरता है, तो प्रकाश धीमा पड़ता है - जबकि इसकी आवृत्ति बढ़ जाती है। जब प्रकाश परावर्तित होता है, तो पथ परिवर्तित होता है। जब प्रकाश अवशोषित होता है, तो इलेक्ट्रॉनों को संभावित रूप से नए आणविक संयोजनों के लिए प्रेरित किया जाता है। लेकिन इससे भी अधिक महत्वपूर्ण, जब प्रकाश पदार्थ के माध्यम से गुजरता है - यहां तक ​​कि अवशोषण के बिना - परमाणु और अणु अंतरिक्ष-समय की निरंतरता को कंपन करते हैं और इस वजह से, प्रकाश को आवृत्ति में नीचे ले जाया जा सकता है। हम देखते हैं, क्योंकि "लाइट" नामक कुछ "स्पेस-टाइम कंटीनम" नामक किसी चीज़ में "मामले" नामक चीज़ के साथ इंटरैक्ट करता है।

अंतरिक्ष-समय पर पदार्थ के गुरुत्वाकर्षण प्रभावों का वर्णन करने के अलावा, आइंस्टीन ने फोटो-इलेक्ट्रिक प्रभाव से जुड़े प्रकाश के प्रभाव की एक अत्यंत सुरुचिपूर्ण जांच की। आइंस्टीन से पहले, भौतिकविदों का मानना ​​था कि पदार्थ को प्रभावित करने की क्षमता मुख्य रूप से "तीव्रता" पर आधारित थी। लेकिन फोटो-इलेक्ट्रिक प्रभाव ने दिखाया कि प्रकाश ने इलेक्ट्रॉनों को आवृत्ति के आधार पर भी प्रभावित किया। इस प्रकार लाल प्रकाश - तीव्रता की परवाह किए बिना - धातुओं में इलेक्ट्रॉनों को नापसंद करने में विफल रहता है, जबकि वायलेट प्रकाश के बहुत कम स्तर भी औसत दर्जे की विद्युत धाराओं को उत्तेजित करते हैं। स्पष्ट रूप से वह दर जिस पर प्रकाश कंपन होता है, उसकी अपनी शक्ति होती है।

फोटो-इलेक्ट्रिक प्रभाव में आइंस्टीन की जांच ने बाद में क्वांटम यांत्रिकी के रूप में जाना जाने में महत्वपूर्ण योगदान दिया। भौतिकविदों के लिए जल्द ही पता चला कि परमाणु चयनात्मक हैं कि वे प्रकाश की आवृत्तियों को अवशोषित करेंगे। इस बीच यह भी पता चला कि इलेक्ट्रॉनों सभी क्वांटम अवशोषण की कुंजी थे - गुणों से संबंधित एक कुंजी जैसे कि एक इलेक्ट्रॉनों का दूसरों के साथ संबंध और परमाणु के नाभिक के साथ।

तो अब हम अपने दूसरे बिंदु पर आते हैं: इलेक्ट्रॉनों द्वारा चयनात्मक अवशोषण और फोटॉनों का उत्सर्जन हमारे उपकरणों के माध्यम से प्रकाश की जांच करते समय देखी गई आवृत्तियों के निरंतर प्रसार की व्याख्या नहीं करता है^-3.

फिर उसे क्या समझा सकता है?

एक जवाब: "कदम-नीचे" सिद्धांत के साथ जुड़े प्रकाश का अपवर्तन और अवशोषण.

सामान्य कांच - जैसे हमारे घरों की खिड़कियों में - दृश्यमान प्रकाश के लिए पारदर्शी होता है। ग्लास हालांकि अधिकांश अवरक्त प्रकाश को दर्शाता है और पराबैंगनी को अवशोषित करता है। जब दृश्य प्रकाश एक कमरे में प्रवेश करता है, तो इसे फर्नीचर, आसनों आदि द्वारा अवशोषित किया जाता है। ये वस्तुएं प्रकाश के हिस्से को गर्मी में बदल देती हैं - या अवरक्त विकिरण। यह इंफ्रारेड रेडिएशन कांच से फंसा हुआ है और कमरा गर्म होता है। इस बीच ग्लास ही पराबैंगनी से अपारदर्शी है। पराबैंगनी में सूर्य द्वारा उत्सर्जित प्रकाश को ज्यादातर वायुमंडल द्वारा अवशोषित किया जाता है - लेकिन कुछ गैर-आयनीकरण करने वाली पराबैंगनी के माध्यम से प्राप्त करने के लिए। पराबैंगनी प्रकाश को उसी तरह कांच में गर्म करने के लिए परिवर्तित किया जाता है, जैसे सामान अवशोषित होता है और दृश्यमान प्रकाश फिर से विकीर्ण होता है।

यह सब ब्रह्मांड में दृश्यमान प्रकाश की उपस्थिति से कैसे संबंधित है?

सूर्य के भीतर, उच्च ऊर्जा फोटॉनों (सौर कोर की परिधि से अदृश्य प्रकाश) प्रकाशमंडल के नीचे सौर मेंटल को विकिरणित करता है। मेंटल इन किरणों को अवशोषण द्वारा "हीट" में परिवर्तित करता है - लेकिन यह विशेष "हीट" हमारी देखने की क्षमता से परे एक आवृत्ति का है। इसके बाद कण कम तापमान को बढ़ाते हुए ऊष्मा को बाहर की ओर ले जाने वाले संवहन धाराओं की स्थापना करता है, साथ ही कम ऊर्जा वाले - लेकिन फिर भी अदृश्य - फोटॉन। परिणामस्वरूप "गर्मी" और "प्रकाश" सौर फोटोस्फियर से गुजरता है। प्रकाशमापी में ("दृश्यमान प्रकाश का क्षेत्र") संवहन द्वारा "गर्म" किया जाता है और अपवर्तन के माध्यम से उत्तेजित होकर दृश्य प्रकाश को बंद करने के लिए काफी धीमी गति से कंपन करने के लिए प्रेरित होता है। और यह इस सिद्धांत है कि सितारों द्वारा उत्सर्जित दिखाई देने वाले प्रकाश के लिए खाते हैं - जो अब तक - ब्रह्मांड में देखे गए प्रकाश का सबसे महत्वपूर्ण स्रोत हैं।

इसलिए - एक निश्चित दृष्टिकोण से, हम कह सकते हैं कि सूर्य के प्रकाश क्षेत्र का "अपवर्तक सूचकांक" वह साधन है जिसके द्वारा अदृश्य प्रकाश को दृश्य प्रकाश में परिवर्तित किया जाता है। इस मामले में, हालांकि, हम इस विचार का आह्वान करते हैं कि प्रकाश क्षेत्र का अपवर्तक सूचकांक इतना अधिक है कि उच्च ऊर्जा किरणें अवशोषण के बिंदु पर झुकती हैं। जब यह होता है कम आवृत्ति तरंगों को आंख के लिए ग्रहणशील गर्मी के रूप में विकिरणित किया जाता है और केवल स्पर्श के लिए गर्म नहीं होता है…

और हमारे बौद्धिक पैरों के नीचे यह सब समझने के साथ, हम अब हमारे प्रश्न का उत्तर दे सकते हैं: आज हम जो प्रकाश देखते हैं है सृष्टि की प्रधान ज्योति। लेकिन यह हल्का है कि बिग बैंग के बाद हजारों-हजारों वर्षों में कुछ भौतिक हुआ। बाद में उस भौतिक प्रकाश को गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में महान संघनित आभूषणों के रूप में एक साथ मिला। इन orbs ने तब शक्तिशाली एल्केमिकल भट्टियां विकसित कीं, जो पदार्थ को प्रकाश में लाती हैं अदृश्य। बाद में - अपवर्तन और अवशोषण के माध्यम से - प्रकाश अदृश्य को आंखों के लिए दृश्यमान रूप से दिखाई देता था जो कि उन प्रकाशमान "लेंसों के लेंस" के माध्यम से पारित होने के संस्कार से होता है जिन्हें हम तारे कहते हैं ...

^-1ब्रह्माण्ड संबंधी सभी चीजों को विस्तार से कैसे जाना जाता है, शायद आज खगोलीय अनुसंधान का प्रमुख क्षेत्र है और भौतिकविदों - अपने "परमाणु-धूमकेतु", खगोलविदों के साथ - अपनी दूरबीनों, गणितज्ञों के साथ अपने नंबर-क्रंचिंग सुपर-कंप्यूटर (और पेंसिल) के साथ ले जाएंगे। और ब्रह्मांड विज्ञानी - ब्रह्मांड के प्रारंभिक वर्षों की अपनी सूक्ष्म समझ के साथ - पूरी बात को पहेली बनाने के लिए।
^-2
एक मायने में बस बात हो सकती है होना अंतरिक्ष-समय के सातत्य की विकृति - लेकिन हम उस निरंतरता को उसके सभी गुणों और व्यवहारों को समझने से एक लंबा रास्ता तय करते हैं।

^-3सूर्य और प्रकाश के सभी चमकदार स्रोत अंधेरे अवशोषण और बहुत संकीर्ण आवृत्तियों के उज्ज्वल उत्सर्जन बैंड को प्रदर्शित करते हैं। ये निश्चित रूप से, विशिष्ट परमाणुओं और अणुओं से जुड़े इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण राज्यों से जुड़ी क्वांटम यांत्रिक गुणों से संबंधित विभिन्न फ्रैन्होफ़र लाइनें हैं।

लेखक के बारे में:1900 की प्रारंभिक कृति से प्रेरित: "द स्काई थ्रू थ्री, फोर, एंड फाइव इनच टेलीस्कोप्स", जेफ बारबोर को सात साल की उम्र में खगोल विज्ञान और अंतरिक्ष विज्ञान में एक शुरुआत मिली। वर्तमान में जेफ अपने समय का अधिकांश हिस्सा आकाश को देखते हुए और एस्ट्रो.गीकॉय वेबसाइट को बनाए रखने के लिए समर्पित करता है।