Finite Light - Varför vi alltid tittar tillbaka i tiden

Pin
Send
Share
Send

Min uppmärksamhet var inriktad på pärlvatten på ett poppelblad. Hur gemmy och spricker av morgonens solljus. Jag rörde mig närmare, tog bort mina glasögon och märkte att varje droppe förstorade en liten lapp av vener som gängar och stödjer bladet.

Med fokus på kameralinsen undrade jag hur lång tid det tog dropparnas ljus att nå mitt öga. Eftersom jag bara var cirka sex centimeter bort och ljuset reser med 186 000 mil per sekund eller 11,8 tum varje miljarddels sekund (ett nanosekund) uppgick restiden till 0,5 nanosekunder. Darn nära samtidig av mänskliga normer men praktiskt taget för evigtpositroniumhydrid, en exotisk molekyl tillverkad av en positron-, elektron- och väteatom. Den genomsnittliga livslängden för en PsH-molekyl är bara 0,5 nanosekunder.

I vår vardag når ljuset från bekanta ansikten, vägskyltar och servitören vars uppmärksamhet du försöker få fram våra ögon i nanosekunder. Men om du råkar titta upp för att se den lilla mörka formen på ett högtflygande flygplan släpt av plommon i dess sväng, tar ljuset cirka 35 000 nanosekunder eller 35 mikrosekunder för att resa avståndet. Fortfarande inte mycket att pjäla om.

Rymdstationen kretsar runt jorden i det yttre rymden ungefär 250 mil över huvudet. Under en passering över huvudet tänder ljuset från det vetenskapliga laboratoriets kretslopp upp dina näthinnor 1.3 millisekunder senare. Som jämförelse varar ett ögonblick cirka 300 millisekunder (1/3 av en sekund) eller 230 gånger längre!

Ljustiden blir äntligen mer påtaglig när vi tittar på månen, ett tråkigt 1,3 ljus sekunder bort med sitt medelavstånd på 240 000 mil. För att känna hur lång tid det är, stirra på månen vid nästa tillfälle och räkna högt: ett tusen ett. Återreflektionsenheter som är placerade på månens yta av Apollo-astronauterna används fortfarande av astronomer för att bestämma månens exakta avstånd. De strålar en laser vid speglarna och tid på returen.

Av de åtta planeterna kommer Venus närmast jorden, och det gör det under sämre konjunktioner, som sammanfallande inträffade den 25 mars. På det datumet skilde bara 26,1 miljoner miles de två planeterna, ett avstånd på 140 sekunder eller 2,3 minuter - ungefär tid det tar att koka vatten för te. Mars, en annan nära närmande planet, står för närvarande på nästan motsatt sida av solen från jorden.

Med ett nuvarande avstånd på 205 miljoner miles skulle en radio- eller TV-signal, som båda är ljusformer, sända till Röda planeten ta 18,4 minuter att komma fram. Nu kan vi se varför ingenjörer förprogrammerar en landningssekvens i en Mars-sondator för att säkert landa den på planetens yta. Alla kommandon - eller ändringar i kommandon - som vi kanske skickar från Jorden skulle komma för sent. När en lander bosätter sig på planeten och skickar tillbaka telemetri för att kommunicera dess tillstånd, måste uppdragskontrollpersonalen bita fingernaglarna i många minuter och vänta på att ljuset haltar och ger ord.

Innan vi går till mer avlägsna planeter, låt oss överväga vad som skulle hända om solen hade ett katastrofalt fel och plötsligt upphör att lysa. Inga problem. Åtminstone inte på 8,3 minuter, den tid det tar för ljus, eller bristen på det, för att få de dåliga nyheterna.

Ljus från Jupiter tar 37 minuter att nå jorden; Pluto och Charon är så avlägsna att en signal från "dubbelplaneten" kräver 4,6 timmar för att komma hit. Det är mer än en halv dags arbete på jobbet, och vi har bara kommit till Kuiper Belt.

Låt oss trycka på närmaste stjärna, Alpha Centauri-systemet. Om 4,6 timmars ljustid verkade vara en lång tid att vänta, hur är det då med 4,3 år? Om du tänker hårt kanske du kommer ihåg vad du gjorde upp före nyårsafton 2012. Ungefär den tiden lämnade ljuset som anlände ikväll från Alpha Centauri den stjärnan och började sin jordresa. Att titta på stjärnan då är att kika tillbaka i tiden till slutet av 2012.

Men vi skraper knappt ytan. Låt oss ta sommartriangeln, en figur som snart kommer att dominera den östra himlen tillsammans med den vackra sommarmjölkvägen som verkar strömma genom den. Altair, triangelns sydligaste topp är i närheten, bara 16,7 ljusår från jorden; Vega, den ljusaste lite längre vid 25 och Deneb otroliga 3.200 ljusår bort.

Vi kan relatera till de två första stjärnorna eftersom ljuset vi ser på en given kväll inte är så "gammalt". De flesta av oss kan trylla fram en bild av våra liv och världsfrågorna för 16 och 25 år sedan. Men Deneb är exceptionellt. Fotoner lämnade denna avlägsna supergiant (3.200 ljusår) runt år 1200 f.Kr. under trojanskriget vid järnålderns gryning. Det är lite tillbaka-tid!

En av de mest avlägsna nakna ögonstjärnorna är Rho Cassiopeiae, gul variabel ungefär 450 gånger storleken på solen som ligger 8 200 ljusår bort i stjärnbilden Cassiopeia. Just nu är stjärnan nära maximal och lätt att se vid nattfall på den nordvästra himlen. Dess ljus viskar oss tillbaka till slutet av den sista stora istiden i taget och de första grottritningarna, mer än 4 000 år innan den första egyptiska pyramiden skulle byggas.

Den fortsätter: den närmaste stora galaxen, Andromeda, ligger 2,5 miljoner ljusår från oss och för många är det svagaste, mest avlägsna objektet synligt med det blotta ögat. Att tro att titta på galaxen tar oss tillbaka till den tid som våra avlägsna förfäder först använde enkla verktyg. Ljus kan vara det snabbaste i universum, men dessa resetider antyder rymdens verkliga enormitet.

Låt oss gå lite längre. Den 16 november 1974 en digital meddelande strålades från Arecibo radioteleskop i Puerto Rico till det rika stjärnklusteret M13 i Hercules på 25 000 ljusår bort. Meddelandet skapades av Dr. Frank Drake, då professor i astronomi vid Cornell, och innehöll grundläggande information om mänskligheten, inklusive vårt numreringssystem, vårt läge i solsystemet och DNA-sammansättningen, livets molekyl. Den bestod av 1 679 binära bitar som representerade sådana och nollor och var vår först avsiktlig kommunikation som skickas till utomjordiska. Idag är missiven 42 ljusår bort, bara knappt utanför dörren.

Låt oss avsluta vår tidsmaskin resa med det mest avlägsna objektet vi har sett i universum, en galax som heter GN-Z11 i Ursa Major. Vi ser det som det var bara 400 miljoner år efter Big Bang (för 13,4 miljarder år sedan), vilket innebär ett ordentligt avstånd från jorden på 32 miljarder ljusår. De ljusastronomer som fångats på sina digitala sensorer lämnade objektet innan det fanns en jord, ett solsystem eller till och med en Vintergalax!

Tack vare ljusets begränsade hastighet kan vi inte låta bli att se saker som de var. Du kanske undrar om det finns något sätt att se något just nu utan att vänta på att ljuset kommer hit? Det finns bara ett sätt, och det är att vara lätt själv.

Från en foton eller ljuspartikelns perspektiv, som rör sig med ljusets hastighet, faller avståndet och tiden helt bort. Allt händer omedelbart och restid till var som helst, överallt noll sekunder. I huvudsak blir hela universumet en punkt. Galet och paradoxalt som detta låter, relativitetsteorin tillåter det eftersom ett objekt som reser med ljusets hastighet upplever oändlig tidsutvidgning och oändlig rymdkontraktion.

Bara något att tänka på nästa gång du möter en annans ögon i konversation. Eller titta upp på stjärnorna.

Pin
Send
Share
Send