Меню

Когда появился свет во вселенной



Когда во Вселенной появился свет

Сегодня общепринятой теорией формирования Вселенной является теория Большого Взрыва. Согласно ей, 13,799 ± 0,021 миллиардов лет назад сингулярное состояние с температурой порядка 10 32 кельвинов и плотностью 10 93 г/см 3 начало расширяться, постепенно образуя привычную нам Вселенную. Меньше чем за секунду после создания Вселенная претерпела сразу несколько фазовых переходов. После первого этапа гравитационное излучение отделилось от вещества.

Затем примерно через 10 −42 секунды после Большого Взрыва произошел фазовый переход, который вызвал экспоненциальное расширение пространства. Из-за такого расширения температура Вселенной начала падать. На третьем этапе температура стала достаточно низкой, чтобы могли сформироваться кварки — частицы, составляющие атомы — и глюоны — безмассовые частицы, которые переносят сильное взаимодействие. В то время Вселенная представляла собой скопление горячей кварк-глюонной плазмы.

После этого случился следующий фазовый переход, в результате которого кварки объединялись в барионы — достаточно массивные частицы с целым спином, такие как протоны и нейтроны. На этом же этапе формировались и античастицы — антинейтроны и антипротоны. Но существовать вместе частицы и античастицы не могут — при столкновении они аннигилируют. В результате аннигиляции две частицы превращаются в кванты гамма-излучения. Это и было первое излучение во Вселенной.

Однако распространяться на большие расстояния оно не могло из-за высокой плотности. Выделившиеся в результате аннигиляции кванты быстро сталкивались с другими частицами и поглощались ими. Только спустя 370 тысяч лет после Большого Взрыва, когда наступила эпоха рекомбинации, Вселенная стала прозрачной для излучения. Именно тогда появилось так называемое реликтовое излучение, которое равномерно заполняет Вселенную и имеет температуру в 2,7 кельвина. Его анализ помогает астрономам сегодня «заглядывать в прошлое».

Сегодня эпоха рекомбинации — самый ранний период эволюции Вселенной, который можно исследовать с помощью непосредственных наблюдений. Раньше этого времени свободно распространяющегося излучения просто не существовало.

Источник

Рождение Вселенной. Когда появился свет.

Космология — наука сложная, дорогие мои детишечки. Многие годы лучшие умы человечества пытаются познать тайны мироздания, но окончательного ответа всё ещё нет.
В данной лекции Сотона попытается кратко, простым и понятным языком рассказать вам о том, как, а главное, когда появился свет во Вселенной.
Усядьтесь поудобнее, возьмите блокноты и ручки, мы начинаем.

На данном этапе развития науки, общепринятой теорией является теория Большого взрыва. Она гласит, что 13 с хвостиком миллиардов лет назад из какой-то неведомой хрени, условно называемой сингулярностью, возникла собственно Вселенная. Тут нужно допустить сразу несколько оговорок.

Во-первых, не нужно спрашивать, что это за зверь — сингулярность. ХЗ, что это такое на самом деле, мы про это пока практически ничего не знаем, но для простоты картины будем считать, что это сильно-сильно-сильно-сильно горячая, около 10 32 К. и сильно-сильно-сильно-сильно плотная, около 10 93 г/см 3 хрень, которая однажды просто взяла и решила расшириться, в результате чего всё и заверте.
Во-вторых, некорректно будет спрашивать, когда эта хрень появилась, где она находилась и сколько их вообще могло быть. Мы пока не владеем измерениями больше трёх, и пока привязаны в рассуждениях ко времени, материи и пространству, а всё это начало формироваться одновременно с БВ. Поэтому сами понятия «когда», «где» и «сколько» — имеют смысл только в отрезке от собственно БВ до настоящего момента. Есть разные теории, навроде петлевой квантовой гравитации, которые пытаются заглянуть в период «до», но количество матана там заведомо летально для обычного человеческого мозга, поэтому нуевона.
А в-третьих, тема про свет, поэтому будем считать началом Вселенной Большой взрыв, и всё. Если вам нужно больше информации — алга в науку.

Итак, да будет свет!

Сначала сингулярность разделилась на собственно вещество и гравитационное излучение. Эти понятия уже вам знакомы, хотя вещество тогда имело мало общего с привычным нам понятием. Ещё не было даже кварков и глюонов, без чего не могли существовать даже атомы привычного нам вещества.
Потом, где-то через 10 −42 секунды весь этот компот начал в результате расширения охлаждаться, что привело к возникновению вышеупомянутых частиц, и зарождающаяся Вселенная превратилась в комок кварк-глюонной плазмы, про которую я вам как-нибудь потом расскажу.
А ещё чуть позже — появились частицы и античастицы, которые в результате аннигиляции породили кванты гамма-излучения, кторое превращает человека в Халка и стало первым излучением во Вселенной. Но это светом ещё ни разу не было, потому что плотность всего была такая, что всё сталкивалось друг с дружкой и поглощалось. Этот период эволюции Вселенной описан только на бумаге, и доказывается там же. Он принципиально не наблюдаем по вышеупомянутой причине.

Читайте также:  С какого числа подорожает свет 2017

И только спустя 370 тысяч лет, когда Вселенная остыла до приблизительно 2,7К. и расширилась настолько, что стала относительно прозрачной, появилось так называемое реликтовое излучение, которое и можно считать прародителем света. С этого момента наступила так называемая эпоха рекомбинации, и Вселенная стала наблюдаемой, чем современная наука и теперь радостно пользуется, выводя новые теории и подтверждая, либо опровергая старые.

Надеюсь, вам было интересно, и вы захотите изучить этот вопрос подробнее. Дерзайте.
Спасибо за внимание.

Источник

Когда во Вселенной появился первый свет?

Скорость света даёт нам в руки удивительный инструмент для изучения Вселенной. Поскольку свет перемещается со скоростью всего около 300 000 км/с, глядя на удалённые объекты, мы заглядываем в прошлое.

Мы видим Солнце не непосредственно, а Солнце 8-ми минутной давности. Мы видим Бетельгейзе 642 года назад. Андромеду 2,5 миллиона лет назад. И так можно продолжать далее, заглядывая дальше в пространстве и глубже в прошлое. Поскольку Вселенная расширяется, удалённые объекты раньше были ближе.

Если запустить часы в обратную сторону, и довести их до начала, то вы прибудете в место, бывшее горячее и плотное, чем сегодняшняя Вселенная. Оно было таким плотным, что вся Вселенная сразу после Большого взрыва представляла собой суп из протонов, нейтронов и электронов, которые ничто не удерживало вместе.

После того, как она немного расширилась и охладилась, её плотность и температура стали напоминать то, что происходит в центре звезды вроде нашего Солнца. Она стала достаточно холодной для того, чтобы начали появляться ионизированные атомы водорода.

Поскольку условия во Вселенной соответствовали тому, что происходит в ядре звезды, температуры и давления было достаточно для того, чтобы синтезировать из водорода гелий и другие, более тяжёлые элементы. На основании пропорций наличия элементов во Вселенной сегодня: 74% водорода, 25% гелия и 1% всякого разного, мы знаем, как долго Вселенная находилась в этом «звёздном» состоянии.

Это длилось около 17 минут. От 3 минут, прошедших с момента Большого взрыва, до 20 минут, прошедших с этого момента. И в эти мгновения клоуны собрали столько гелия, что должно хватить на целую жизнь преследования ими людей при помощи скрученных из шариков животных.

Процесс синтеза создаёт фотоны гамма-излучения. В ядре Солнца эти фотоны скачут от атома до атома, прорываются из ядра наружу, через испускающую зону Солнца, и в итоге вылетают в космос. Этот процесс может занять десятки тысяч лет. Но в ранней Вселенной этим изначальным фотонам гамма-излучения деваться было некуда. Повсюду располагалась горячая и плотная Вселенная.

Вселенная продолжала расширяться, и в итоге, всего через несколько сотен тысяч лет после Большого взрыва, она охладилась достаточно для того, чтобы эти атомы водорода и гелия начали притягивать свободные электроны и превращаться в нейтральные атомы.

Это и был момент появления первого света во Вселенной, между 240 000 и 300 000 годами после Большого взрыва, известный, как эпоха рекомбинации. Впервые фотоны могли немного передохнуть, будучи привязанными к атомам посредством электронов. В этот момент Вселенная превратилась из непрозрачной в прозрачную.

Это самый ранний свет, в принципе доступный астрономам для наблюдения. Давайте хором скажем: Космическое Микроволновое Фоновое Излучение [или реликтовое излучение – прим. перев.]. Поскольку Вселенная с тех пор расширяется уже 13,8 млрд лет, те самые первые фотоны растянулись, испытав красное смещение, и, пройдя ультрафиолет и видимую часть, перешли в микроволновую часть спектра.

Читайте также:  Сварочные аппараты которые не моргают свет

Если бы мы могли видеть Вселенную микроволновыми глазами, этот первый взрыв излучения был бы виден в любом направлении. Вселенная празднует своё существование.

После первого взрыва света всё было тёмным, не было звёзд и галактик, только огромное количество изначальных элементов. В начале тёмных веков температура всей Вселенной составляла порядка 4000 К. Сравните это с сегодняшним показателем в 2,7 К. К концу тёмных веков, 150 млн лет спустя, температура опустилась до более разумных 60 К.

В последующие 850 млн лет эти элементы собрались в огромные звёзды из чистого водорода и гелия. Без более тяжёлых элементов могли формироваться звёзды, в десятки и даже сотни раз превышающие по массе наше Солнца. Это звёздное население III, первые звёзды, для наблюдения которых у нас пока нет достаточно мощных телескопов. Астрономы предполагают, что они сформировались спустя примерно 560 млн лет после Большого взрыва.

Затем первые звёзды взрывались как сверхновые, формировались более массивные звёзды, и также взрывались. Очень сложно представить, как всё это выглядело, когда звёзды взрывались будто фейерверки. Но мы знаем, что эти события были настолько частыми и настолько мощными, что они осветили всю Вселенную в эпоху реионизации. Большую часть Вселенной занимала горячая плазма.

Ранняя Вселенная была горячей и ужасной, и в ней не было достаточно тяжёлых элементов, на которых зиждется известная нам жизнь. Кислород нельзя получить без синтеза в звезде, даже в нескольких поколениях звёзд. Наша Солнечная система возникла в результате многих поколений сверхновых, взрывавшихся и засеивавших наш район космоса всё более тяжёлыми элементами.

Я уже упомянул, что Вселенная охладилась с 4000 К до 60 К. Но после примерно 10 млн лет с момента Большого взрыва температура Вселенной ещё составляла порядка 100 С, то есть температуру кипения воды. А ещё через 7 млн лет она охладилась до 0 С, температуры замерзания воды.

Что привело астрономов к мысли, что примерно 7 миллионов лет повсюду во Вселенной можно было найти жидкую воду. А на Земле, где бы мы ни нашли жидкую воду, там же встречается и жизнь.

Возможно, что примитивная жизнь могла сформироваться, когда Вселенной было всего 10 млн лет. Физик Ави Лёб [Avi Loeb] называет это время эпохой обитаемой Вселенной. Никаких доказательств этой возможности нет, но идея очень крутая.

Меня всегда поражает мысль, что вокруг нас в любом направлении существует первый свет, испущенный Вселенной. Ему потребовалось 13,8 млрд лет, чтобы дойти до нас, и хотя для его наблюдения нам нужны микроволновые глаза, он существует, и повсеместен.

Источник

Как появилось электрическое освещение

Мы давно уже привыкли к электричеству, не можем даже представить себе, как же люди жили раньше. А ведь еще 100 лет назад свет был проведен менее чем в трети домов на всей территории огромной России. Конечно же большинство этих 30% приходилось на столицу и большие города, а в селах люди все также довольствовались лучиной да свечкой.

Давайте окунемся немного в историю, выясним в каком же веке появилось электрическое освещение, кому мы обязаны этим, таким привычным, чудом.

История развития освещения

Необходимость в искусственном освещении люди поняли еще в те далекие времена, когда обитали. в пещерах. Конечно выбор «осветительных приборов» особым разнообразием не отличался – открытый огонь. Первым изобретением этого рода, были лампы в виде кувшина с маслом, жиром внутри и фитильком. Позже появились свечи, вначале из животных жиров (III тысячелетие до н.э.), а уже в средние века стали использовать воск пчел. Естественно свет был слабым и работать при нем было, мягко говоря, не комфортно.

Шло время. Богатые дома пользовались множеством свечей. Здесь уже свет использовали не только по строгой функциональности, но и для украшения помещений. Красивейшие канделябры, многоуровневые люстры выглядели потрясающе, если не брать во внимание горячий воск, который капал на обнаженные плечи красавиц. и на высокую пожароопасность.

Читайте также:  Сколько осталось дней до конца свет

XIX век уже был озарён газовым освещением. Первыми здесь стали англичане. Именно Лондон в 1807 году получил «диковинку» — уличные светильники. Они немилосердно коптили, зажигать и тушить их нужно было вручную, но они стали настоящей сенсацией! А в конце века появились керосиновые лампы, которые и сейчас есть во многих домах.

«Детские годы» электричества

Многие, наверное, удивятся, но первыми электрическими светильниками были фонари «на батарейках». Источником тока выступала «дуга электрическая», давали ее два электрода (угольные). Такая конструкция была очень громоздкой, впервые ее продемонстрировал Дэви Хэмфри (1809 г.) в Лондоне. Это была крайне непрактичная вещь, но она дала толчок другим изобретателям.

Уже детище Яблочкова, который улучшил светильник Хэмфри, пользовалась спросом по всему миру. Свечи Яблочкова освещали Михайловский манеж (Санкт-Петербург) и даже Парижскую оперу. Дуговые лампы дают достаточно яркое, приятное по спектру и световой температуре освещение.

Если говорить о том, в каком году появилось электрическое освещение, первое дата и имя что выдает память – 1879 год, Эдисон. Про Николу Теслу как-нибудь в другой раз. Но все же электрическую лампочку придумал не Эдисон, а мало известный Уоррен де ла Рю. Лампа была очень красивой, но страшно дорогой, так как изготавливалась из платины. Так что Эдисон пошел тем же путем, но нашел идеальные материалы для изготовления. Презентация ста одновременно работающих ламп произвела настоящую сенсацию, она проводилась в Нью-Джерси в 1880 году. Срок эксплуатации «чудо-длампочки» был 100 часов, а потребляла она 100 Вт. В лаборатории ученого дальше занимались усовершенствованием изделия: вначале появилась привычная нам вольфрамовая нить (1913 г.), позже внутренность лампочки стали наполнять газом.

«Лампочка Ильича»

Для многих это сочетание уже ничего не говорит, но граждане постсоветского пространства хорошо знают, что это значит. Конечно, Ильич не изобретал электрическую лампу, да и вряд ли понимал что-то в этом деле, речь идет об электрификации Советского Союза после революции.

Сказать – это большевики принесли в нашу страну освещение, стало бы преувеличением. Прогресс пришел гораздо раньше. Знать давно обустроила свои дворцы этим удобным «усовершенствованием», а прорывом стал 1914 год, когда российское «Общество электрического освещения» (год организации 1886) купило разрешение производить лампочки у компании General Electric. Планы по распространению электричества, освещения общественных зданий, частных жилищ, улиц был грандиозен. но революция перечеркнула эти планы.

И именно большевикам было суждено провести грандиозный процесс электрификации! Знаменитый план ГОЭЛРО в действии: было электрифицировано огромное количество городов. По сравнению с 1913 годом выработка электрического тока была увеличена в семь раз, элетричество в жилых домах стало доступным и прочно вошло в обычную жизнь. Вот как появилось массовое освещение в нашей стране!

Электрические приборы в дизайне

Во все века светильники служили не только для освещения, но и играли огромное значение в украшении помещений. Чтобы убедиться в этом, посетите музеи! Глубина веков. Шикарные люстры, элегантные бра, великолепные торшеры – они действительно потрясающие. В парадных залах устанавливали множество зеркал, не только чтобы дамы любовались своей красотой, но и для более яркого освещения, ведь отраженный свет делает помещение визуально больше, а свет ярче.

Для украшения изделий использовалось стекло, богатые, дорогие ткани, хрусталь, фарфор и даже драгоценные камни. Конечно, простые люди даже слова «люстра» не слышали, а подобным чудом могли любоваться в присутственных местах и церквях.

Феерию моды на осветительные приборы подарил нам XX век. Именно тогда стали использовать огромное количество материалов, разрабатывать разнообразные формы и размеры. Светильник стал частью моды!

О нашем времени и говорить нечего. Наш рынок наполнил таким разнообразием моделей, что голова кругом идет! Дизайн помещений тоже прочно привязан к организации освещения. Так что сейчас для экспериментаторов, любителей стильных интерьеров – золотое время. Помните прошлое и наслаждайтесь настоящим!

Источник