Какво може да научим за Вселената от светлината? - Пит Едуардс

Вижте пълния урок на адрес: http://ed.ted.com/lessons/what-light-can-teach-us-about-the-universe-pete-edwards

Хората от много отдавна наблюдават Вселената, търсейки отговор на едни от най-трудните въпроси: Как започва съществуването на Вселената? Как ще настъпи краят ѝ? Изследователите на Космоса продължават усилено да търсят отговорите. Когато задачата е толкова мащабна, следва въпросът: с какво да се започне? А отговорът е: със светлината. Пит Едуардс описва шест свързани със светлината наблюдения и показва как тяхното тълкуване дава изключително ценна информация на астрономите.

Урок от Пит Едуардс, анимация от Бивън Линч.

Кога и как възниква Вселената?

Как приема сегашния си вид?

Как ще завърши съществуването ѝ?

Хората са разисквали тези въпроси

от незапомнени времена
без да стигнат до общоприети отговори.

И днес изследователите на Вселената
работят усърдно в търсене на отговорите.

Но как би могъл човек да намери
точни отговори на такива мащабни въпроси?

Как бихме могли да изследваме и изучаваме
нещо толкова огромно като Вселената,

която в по-голямата си част ще остане
недостижима за нас?

Някои отговори носи светлината.

Светлината
от далечните краища на Вселената

стига до нас
чак след милиарди години,

но тя съдържа шест характерни показатели,
които, разгледани заедно,

дават ценна информация
на астрономите,

способни да тълкуват данните.

Както слънчевата светлина може
да се пречупи в познатата ни дъга,

светлината, излъчвана от далечен
космически обект, също се пречупва

и спектърът от цветове зависи пряко
от източника на излъчване.

Този цветови спектър дава информация за
състава на излъчващия комически обект,

за неговата температура и за налягането
на съставните му части.

Това не е всичко —
светлината носи допълнителна информация.

Ако някога сте стояли на перон
може би сте забелязали,

че влаковете звучат различно
според посоката на движение

като височината на звука нараства,
ако влакът ви приближава,

и намалява, ако той се отдалечава.

Това не е свързано с нечий
преднамерени действия.

Причината е така-наречения
Доплеров ефект,

при който дължините на звуковите вълни
от приближаващ се обект се скъсяват,

а тези от отдалечаващ се обект
се удължават.

Каква е връзката на всичко това
с астрономията?

Звукът не се рязпространява във вакуум.
В Космоса не викайте, няма как да ви чуят!

Но Доплеровият ефект важи и за светлина,
чийто източник се движи много бързо.

Ако източникът приближава,
по-късата дължина на вълната

ще направи излъчваната светлина
да изглежда синкава.

Светлина от източник,
който се отдалечава,

ще има по-дълга дължина на вълната
и червен оттенък.

Така чрез анализ на спектралните цветове
и отместването им поради Доплеровия ефект,

когато наблюдаваме с телескоп
определен космически обект,

ние може да разберем неговия състав,
температура, налягане,

а също — движи ли се космическият обект,
в каква посока и с каква скорост.

Тези шест показатели
като лъчи на просветление,

носят информация
за миналото на Вселената.

Едуин Хъбъл първи изучава светлина,
излъчвана от далечни галактики.

Той забелязва, че тази светлина проявявя
така-нареченото „червено отместване“.

Далечните галактики
се отдалечават от нас

и колкото по-далече са те, толкова
по-изразено е „червеното им отместване“.

Хъбъл открива, че нашата
Вселена се разиширява,

с което дава първото подтвърждение
на теорията за Големия взрив.

Наред с идеята, че видимата Вселена
постоянно се разширява

от първоначален момент, в който може
би е била само точка с огромна плътност,

теорията за Големия взрив твърди,

че първоначално Вселената е била съставена
само от две газообразни вещества:

водород и нелий в съотношение 3:1.

Това твърдение също може да бъде
проверено посредством светлината.

Ако наблюдаваме и пречупим светлина,
идваща от далечен край на Вселената,

в спектъра ѝ ще видим маркери за водород и
хелий в пропорции, предвидени от теорията.

Още един успех
за теорията на Големия взрив.

Но множество загадки остават.

Ние знаем, че Вселената се разширява,

но гравитацията би трябвало
да противодейства на този процес.

Обаче скорошни измервания на светлина,
идваща от умиращи звезди,

показват, че те са много по-далече
в сравнение с предвижданията.

Оказва се, че разширяването на Вселената
не се забавя, а се ускорява.

Нещо сякаш кара Вселената да се разширява

и много учени считат, че това нещо
е така-наречената „тъмна енергия“,

която съставя 2/3 от Вселената
и сякаш бавно я разкъсва.

Със знания за поведението на материята
и с прецизни измервателни уреди вече може

да извличаме информация за Вселената
само от наблюдение на далечни звезди,

нещо, което до неотдавна
е било считано за невъзможно.

Но други загадки
като същността на тъмната енергия,

остават неизяснени и чакат
своето научно обяснение.