ईथन से पूछें: क्या प्रकाश हमेशा एक ही गति से आगे बढ़ रहा है?

कई तरंग दैर्ध्य श्रेणियों में आकाशगंगा के केंद्र की छवि विकिरण स्रोतों जैसे सितारों, गैस, ब्लैक होल, आदि को दिखाती है। लेकिन इन सभी स्रोतों से निकलने वाली रोशनी, गामा विकिरण से दृश्यमान और रेडियो श्रेणियों तक, हमेशा एक ही गति से खाली स्थान से होकर गुजरती है: निर्वात में प्रकाश की गति

कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप कितनी तेजी से आगे बढ़ते हैं, एक चीज जिसे आप कभी नहीं पकड़ सकते हैं: प्रकाश। प्रकाश की गति न केवल अधिकतम गति है जिसके साथ ब्रह्मांड में कुछ भी स्थानांतरित हो सकता है, इसे एक सार्वभौमिक स्थिरांक भी माना जाता है। चाहे हम टॉर्च चालू करते हैं, चंद्रमा या सूर्य को देखते हैं, या हमसे प्रकाश वर्ष के अरबों प्रकाश स्थित आकाशगंगाओं के मापदण्डों को मापते हैं, प्रकाश की गति केवल एक चीज है जो अपरिवर्तित रहती है। लेकिन क्या हमेशा ऐसा ही होता है? यह वही है जो हमारे पाठक जानना चाहते हैं:

क्या प्रकाश हर समय एक ही गति से यात्रा करता है? यदि कुछ उसे धीमा कर देता है, तो क्या यह प्रभाव गायब होने के बाद वह धीमा रहेगा? क्या यह प्रकाश की गति में तेजी लाएगा?

आइए एक मौलिक स्तर पर प्रकाश के गठन के साथ शुरू करें: क्वांटा।


एक चरण में दोलन, प्रकाश की गति से विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र विद्युत चुम्बकीय विकिरण निर्धारित करते हैं। विद्युत चुम्बकीय विकिरण की सबसे छोटी इकाई, एक क्वांटम, एक फोटॉन के रूप में जानी जाती है।

प्रकाश कणों के विपरीत हो सकता है यदि आप एक प्रकाश स्रोत जैसे कि एक प्रकाश बल्ब, टॉर्च, लेजर सूचक या सूर्य का निरीक्षण करते हैं - लेकिन यह इसलिए है क्योंकि हम इसके व्यक्तिगत कणों को नहीं देख सकते हैं। यदि हम अपनी आंखों के बजाय इलेक्ट्रॉनिक फोटोडेटेक्टर्स का उपयोग करते हैं, तो हम पाएंगे कि ब्रह्मांड के सभी प्रकाश में एक ही कण, या क्वांटा - फोटॉन होते हैं। इसमें कई गुण हैं जो सभी फोटॉनों के लिए समान हैं:

• 0 के बराबर द्रव्यमान;
• गति हमेशा एस के बराबर, प्रकाश की गति;
• स्पिन, आंतरिक कोणीय गति का एक उपाय, हमेशा 1 के बराबर;

और एक बहुत ही महत्वपूर्ण संपत्ति जो विभिन्न फोटॉनों के लिए अलग है: ऊर्जा। मानव आँख को दिखाई देने वाले सभी फोटॉन में से, वायलेट प्रकाश में सबसे अधिक ऊर्जा होती है, जबकि लाल में सबसे कम होता है। इन्फ्रारेड, माइक्रोवेव और रेडियो रेंज के फोटॉनों में भी कम ऊर्जा होती है, और अधिक - पराबैंगनी, एक्स-रे और गामा विकिरण से।


विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के विभिन्न भागों के अनुरूप आकार, तरंग दैर्ध्य और तापमान / ऊर्जा के पैमाने

अंतरिक्ष के निर्वात के माध्यम से, ऊर्जा की परवाह किए बिना, वे हमेशा प्रकाश की गति से चलते हैं। और कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप प्रकाश के बाद, या उसके प्रति कितनी तेजी से आगे बढ़ने की कोशिश करते हैं: आपके द्वारा देखे जाने वाले फोटोन की गति हमेशा समान रहेगी। गति के बजाय, उनकी ऊर्जा बदल जाएगी। प्रकाश की ओर बढ़ें, और यह अधिक नीला दिखाई देगा, और इसकी ऊर्जा अधिक होगी। उससे दूर हटो, और वह लाल दिखाई देगा, और उसकी ऊर्जा कम होगी। लेकिन कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप कैसे चलते हैं, प्रकाश कैसे चलता है, आप ऊर्जा कैसे बदलते हैं, प्रकाश की गति नहीं बदलेगी। सभी देखी गई ऊर्जाओं के उच्चतम या निम्नतम का फोटॉन हमेशा एक ही गति से आगे बढ़ेगा।


सभी द्रव्यमान रहित कण प्रकाश की गति से चलते हैं, जिसमें फोटोन, ग्लून्स और गुरुत्वाकर्षण तरंगें शामिल हैं जो क्रमशः विद्युत चुम्बकीय, मजबूत परमाणु और गुरुत्वाकर्षण अंतरण को स्थानांतरित करते हैं।

लेकिन अगर आप वैक्यूम से एक निश्चित सामग्री में जाना चाहते हैं, तो प्रकाश को धीमा किया जा सकता है। कोई भी सामग्री जो प्रकाश के लिए पारदर्शी है, फोटॉनों को इसके अंदर स्थानांतरित करने की अनुमति देगा - यह पानी, ऐक्रेलिक राल, क्रिस्टल, ग्लास और यहां तक ​​कि हवा हो। लेकिन चूंकि इन सामग्रियों - इलेक्ट्रॉनों में चार्ज कण होते हैं - वे फोटॉन के साथ बातचीत करेंगे, और इस तरह उन्हें धीमा कर देंगे। प्रकाश, हालांकि इसका कोई प्रभार नहीं है, एक लहर की तरह व्यवहार करता है। अंतरिक्ष में घूमता एक फोटॉन विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के दोलनों का कारण बनता है, जिसके कारण यह चार्ज कणों के साथ बातचीत कर सकता है। इन अंतःक्रियाओं ने इसे धीमा कर दिया, जब यह माध्यम में चलता है तो प्रकाश की गति से कम गति पर चलने के लिए मजबूर करता है।


प्रिज़्म से गुज़रने वाली सफ़ेद रोशनी का व्यवहार दर्शाता है कि विभिन्न ऊर्जाओं का प्रकाश एक माध्यम में अलग-अलग गति से कैसे चलता है - लेकिन शून्य में नहीं

विभिन्न फोटॉनों में अलग-अलग ऊर्जाएँ होंगी, जिसका अर्थ है कि उनके विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र अलग-अलग आवृत्तियों पर दोलन करेंगे। एक वैक्यूम में, विभिन्न प्रकार के प्रकाश की गति समान होती है, लेकिन एक माध्यम में यह भिन्न हो सकती है। एक सफेद प्रकाश के साथ प्रबुद्ध, सभी रंगों से युक्त, पानी की एक बूंद या एक प्रिज्म, और उच्च-ऊर्जा फोटॉनों को कम-ऊर्जा फोटॉन की तुलना में अधिक दृढ़ता से धीमा कर देगा, जिससे प्रकाश रंगों में विभाजित हो जाएगा।


प्राथमिक (उज्ज्वल) और माध्यमिक (मंद) इंद्रधनुष धूप और पानी की बूंदों के संपर्क के कारण दिखाई देते हैं, और अतिरिक्त पानी में प्रतिबिंब के कारण होते हैं। माध्यम में चल रहे विभिन्न ऊर्जाओं के फोटॉनों की अलग-अलग गति के कारण रंगों को अलग किया जाता है - इस मामले में, पानी में

यह कैसे प्रकाश है, पानी की बूंदों के माध्यम से गुजरता है, एक इंद्रधनुष बनाता है - विभिन्न ऊर्जाओं के फोटॉन मध्यम के चार्ज कणों के साथ बातचीत करते हैं, और विभिन्न तरीकों से धीमा हो जाते हैं।


पानी की एक बूंद में प्रकाश के कई प्रतिबिंब विभिन्न कोणों पर प्रकाश के पृथक्करण की ओर ले जाते हैं, जब जलीय वातावरण में लाल प्रकाश तेजी से और बैंगनी - धीमा चलता है।

यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि इस मामले में प्रकाश के गुणों में कोई बदलाव नहीं होता है। वह ऊर्जा नहीं खोता है, अपने आंतरिक गुणों को नहीं बदलता है, कुछ भी नहीं बदलता है। केवल इसके आसपास का स्थान बदलता है। जब यह प्रकाश मध्यम छोड़ देता है और निर्वात में लौटता है, तो यह फिर से निर्वात में प्रकाश की गति के साथ चलता है: 299 792 458 मीटर प्रति सेकंड। वास्तव में, दूरी और समय की बहुत परिभाषाएँ - मीटर और सेकंड - की गणना प्रकाश की गति के माध्यम से की जाती है। परमाणु परमाणुओं के अंदर इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण के आधार पर, प्रकाश को अवशोषित या उत्सर्जित कर सकते हैं।


6s कक्षीय, 1f ₁ से परमाणु संक्रमण, मीटर, दूसरा और प्रकाश की गति निर्धारित करता है

आवर्त सारणी के 55 वें तत्व सीज़ियम में एकल, स्थिर, तटस्थ परमाणु में 55 इलेक्ट्रॉन होते हैं। राज्य में पहले 54 इलेक्ट्रॉन आमतौर पर सबसे कम ऊर्जा के साथ मौजूद होते हैं, लेकिन 55 वें ऊर्जा स्तर के दो संभावित स्तर होते हैं जो एक दूसरे के बेहद करीब स्थित हो सकते हैं। यदि वह एक छोटे से एक से थोड़ा अधिक नीचे से गुजरता है, तो संक्रमण ऊर्जा पूरी तरह से परिभाषित ऊर्जा के साथ फोटॉन के पास जाती है। यदि आप इस फोटॉन के ९ १ ९ २ ६३१ ९ 2० चक्र लेते हैं, तो आपको १ सेकंड मिलता है। यदि हम दूरी लेते हैं कि यह 30.663319 चक्र (9 192 631 770/299 792 458) में कवर होगा, तो हमें 1 मीटर मिलता है।

इससे आश्चर्यजनक रूप से गहरी बात इस प्रकार है: जब तक कि पूरे ब्रह्मांड में परमाणु समान नहीं होते हैं, तब तक प्रकाश की समय, दूरी और गति की हमारी परिभाषा नहीं बदलेगी, भले ही ब्रह्मांड में हम उनका उपयोग करें।


कोई फर्क नहीं पड़ता कि हम ब्रह्मांड में कितनी दूर देखते हैं, भौतिकी जो परमाणुओं को नियंत्रित करती है और निर्धारित करती है कि प्रकाश की लंबाई, समय और गति अपरिवर्तित रहेगी।

तो परिणामस्वरूप हमने क्या सीखा?

1. प्रकाश, भले ही इसकी ऊर्जा उच्च या निम्न हो, हमेशा प्रकाश की गति के साथ चलता है, जबकि यह खाली स्थान के वैक्यूम में चलता है।
2. आपके आंदोलन या प्रकाश के आंदोलन में कोई परिवर्तन इस गति को नहीं बदलता है।
3. वैक्यूम के अलावा किसी माध्यम में प्रकाश भेजकर, आप इस माध्यम में गति करते हुए इसकी गति को बदल सकते हैं।
4. माध्यम के गुणों के आधार पर विभिन्न ऊर्जाओं का प्रकाश अलग-अलग गति को बदल देगा।
5. माध्यम को छोड़कर और वैक्यूम में वापस लौटने पर, प्रकाश फिर से प्रकाश की गति से बढ़ना शुरू कर देता है।
6. हमारे ज्ञान और सर्वोत्तम मापों के अनुसार, प्रकाश की गति सभी स्थानों पर और ब्रह्मांड के सभी समय में लगभग 299 792 458 मीटर / सेकंड रहती है।

कई मायनों में, प्रकाश ब्रह्मांड में सबसे सरल कण है। और यद्यपि यह हमेशा प्रकाश की गति से चलता है, यह हमेशा बिल्कुल खाली जगह में नहीं चलता है। जब तक पारदर्शी सामग्री यूनिवर्स में संरक्षित है, तब तक आप इसमें प्रकाश के मॉडरेशन से बच नहीं पाएंगे। लेकिन जैसे ही प्रकाश खाली स्थान पर लौटता है, यह फिर से प्रकाश की गति से आगे बढ़ता है, और प्रत्येक फोटॉन चलता है जैसे कि यह कभी भी एक अलग गति से नहीं चला था!

एथन सीगल - खगोल वैज्ञानिक, विज्ञान लोकप्रिय, एक बैंग्स के साथ शुरुआत के लेखक! उन्होंने "बियॉन्ड द गैलेक्सी" [ बियॉन्ड द गैलेक्सी ], और "ट्रैकनोलॉजी: स्टार ट्रेक का विज्ञान" [ ट्रेकोनोलॉजी ] किताबें लिखीं ।

यदि यूनिवर्स का विस्तार हो रहा है, तो हम विस्तार क्यों नहीं कर रहे हैं ; क्यों ब्रह्मांड की उम्र उसके मनाया भाग की त्रिज्या के साथ मेल नहीं खाती है ।