Moja uwaga skupiła się na paciorkach wody na liściu topoli. Jak cudowna i tryskająca porannym słońcem. Podszedłem bliżej, zdjąłem okulary i zauważyłem, że każda kropla powiększała małą plamkę żyłek, które przewiązują i podtrzymują liść.
Skupiając obiektyw aparatu, zastanawiałem się, ile czasu zajęło mi światło kropli, aby dotrzeć do mojego oka. Ponieważ byłem w odległości około sześciu cali od siebie, a światło podróżuje z prędkością 186 000 mil na sekundę lub 11,8 cala co miliardowe sekundy (jedna nanosekunda), czas podróży wyniósł 0,5 nanosekundy. Cholernie blisko jednoczesny według ludzkich standardów, ale praktycznie na zawszewodorek pozytronu, egzotyczna cząsteczka zbudowana z pozytonu, elektronu i atomu wodoru. Średni czas życia cząsteczki PsH wynosi zaledwie 0,5 nanosekundy.
W naszym codziennym życiu światło od znajomych twarzy, znaków drogowych i kelnera, którego uwagę próbujesz zwrócić, dociera do naszych oczu w nanosekundach. Ale jeśli zdarzy się, że spojrzysz w górę, aby zobaczyć niewielki ciemny kształt wysoko latającego samolotu ciągniętego przez pióropusz jego smugi, światło zajmie około 35 000 nanosekund lub 35 mikrosekund na pokonanie odległości. Nadal nie ma się czym przejmować.
Stacja kosmiczna krąży wokół Ziemi w przestrzeni kosmicznej jakieś 250 mil nad ziemią. Podczas przelotu nad głową światło z orbitującego laboratorium naukowego podpala siatkówkę 1.3 miliSekundy później. Dla porównania mrugnięcie oka trwa około 300 milisekund (1/3 sekundy) lub 230 razy dłużej!
Czas świetlny staje się w końcu bardziej namacalny, gdy spojrzymy na Księżyc, w odległości tęsknej odległości 1,3 sekundy świetlnej od jego średniej odległości 240 000 mil. Aby poczuć, jak długo to trwa, wpatrz się w Księżyc przy następnej okazji i policz głośno: jeden tysiąc jeden. Urządzenia odbijające światło umieszczone na powierzchni Księżyca przez astronautów Apollo są nadal wykorzystywane przez astronomów do określenia dokładnej odległości Księżyca. Promieniują laserem w lusterka i czas podróży w obie strony.
Z ośmiu planet Wenus zbliża się najbliżej Ziemi i robi to podczas gorszej koniunkcji, która przypadkowo miała miejsce 25 marca. W tym dniu tylko 26,1 miliona mil dzieliło obie planety, odległość równa 140 sekundom lub 2,3 minutom - około czas potrzebny do zagotowania wody na herbatę. Mars, kolejna zbliżająca się planeta, obecnie stoi niemal po przeciwnej stronie Słońca niż Ziemia.
Przy obecnym dystansie 205 milionów mil sygnał radiowy lub telewizyjny, które są formami światła, nadawany na Czerwoną Planetę zajmie 18,4 minuty. Teraz widzimy, dlaczego inżynierowie wstępnie programują sekwencję lądowania w komputerze sondy Marsa, aby bezpiecznie wylądować na powierzchni planety. Każde polecenie - lub zmiana poleceń - które moglibyśmy wysłać z Ziemi, przybyłoby za późno. Gdy lądownik osiądzie na planecie i odeśle telemetrię, aby poinformować o jej stanie, personel kontroli misji musi gryźć paznokcie przez wiele minut, czekając, aż światło utyka i przyniesie słowo.
Zanim wyruszymy na odległe planety, zastanówmy się, co by się stało, gdyby Słońce miało katastrofalną awarię i nagle przestało świecić. Bez obaw. Przynajmniej nie przez 8,3 minuty, czas potrzebny na światło lub jego brak, aby przynieść złe wieści.
Światło z Jowisza dociera do Ziemi w 37 minut; Pluton i Charon są tak odlegli, że dotarcie do nich z „podwójnej planety” zajmuje 4,6 godziny. To ponad pół dnia pracy w pracy, a my dotarliśmy tylko do Pasa Kuipera.
Przejdźmy do najbliższej gwiazdy (gwiazd), systemu Alpha Centauri. Jeśli 4,6 godziny świetlnego czasu wydaje się długo czekać, to co powiesz na 4,3 roku? Jeśli dobrze się zastanowisz, możesz przypomnieć sobie, co porabiałeś tuż przed sylwestrem w 2012 roku. Mniej więcej w tym czasie światło przybywające dziś wieczorem z Alpha Centauri opuściło tę gwiazdę i rozpoczęło swoją ziemską podróż. Aby spojrzeć na gwiazdę, należy cofnąć się w czasie do końca 2012 roku.
Ale ledwo ocieramy się o powierzchnię. Weźmy Letni Trójkąt, postać, która wkrótce zdominuje wschodnie niebo wraz z piękną letnią Drogą Mleczną, która wydaje się przez nią przepływać. Altair, najbardziej wysunięty na południe wierzchołek trójkąta, znajduje się w pobliżu, zaledwie 16,7 lat świetlnych od Ziemi; Vega, najjaśniejsza nieco dalej w wieku 25 lat, a Deneb w odległości 3200 lat świetlnych stąd.
Możemy odnosić się do pierwszych dwóch gwiazd, ponieważ światło, które widzimy danego wieczoru, nie jest tak „stare”. Większość z nas potrafi wyczarować obraz naszego życia i stanu spraw światowych 16 i 25 lat temu. Ale Deneb jest wyjątkowy. Fotony opuściły tego odległego nadolbrzyma (3200 lat świetlnych) około roku 1200 p.n.e. podczas wojny trojańskiej u zarania epoki żelaza. To trochę czasu wstecz!
Jedną z najbardziej odległych gwiazd gołym okiem jest Rho Cassiopeiae, żółta zmienna około 450 razy większa od Słońca, znajdująca się 8200 lat świetlnych w gwiazdozbiorze Kasjopei. W tej chwili gwiazda jest prawie maksymalna i łatwo ją zobaczyć o zmroku na północno-zachodnim niebie. Jego światło przenosi nas z powrotem do końca ostatniej wielkiej epoki lodowcowej i pierwszych rysunków w jaskini, ponad 4000 lat przed zbudowaniem pierwszej egipskiej piramidy.
Trwa i trwa: najbliższa duża galaktyka, Andromeda, leży 2,5 miliona lat świetlnych od nas i dla wielu jest najsłabszym, najodleglejszym obiektem widocznym gołym okiem. Myślenie, że spojrzenie na galaktykę zabiera nas do czasów, gdy nasi odlegli przodkowie po raz pierwszy użyli prostych narzędzi. Światło może być najszybszą rzeczą we wszechświecie, ale te czasy podróży wskazują na prawdziwą ogrom przestrzeni.
Chodźmy trochę dalej. 16 listopada 1974 roku cyfrowy wiadomość został wysłany z Radioteleskop Arecibo w Puerto Rico do bogatej gromady gwiazd M13 w Herkulesie w odległości 25 000 lat świetlnych. Wiadomość została utworzona przez Dr Frank Drake, wówczas profesor astronomii w Cornell, i zawierał podstawowe informacje o ludzkości, w tym nasz system numeracji, naszą lokalizację w Układzie Słonecznym oraz skład DNA, cząsteczki życia. Składał się z 1679 bitów binarnych reprezentujących jedynki i zera i był nasz pierwszy celowa komunikacja wysyłana do istot pozaziemskich. Dzisiaj misja znajduje się 42 lata świetlne stąd, ledwo za drzwi.
Zakończmy naszą wehikuł czasu w podróży z najbardziej odległym obiektem, jaki widzieliśmy we wszechświecie, galaktyką o nazwie GN-z11 w Ursa Major. Widzimy to tak, jak było zaledwie 400 milionów lat po Wielkim Wybuchu (13,4 miliarda lat temu), co przekłada się na odpowiednią odległość od Ziemi wynoszącą 32 miliardy lat świetlnych. Lekcy astronomowie uchwyceni przez ich cyfrowe czujniki opuścili obiekt, zanim pojawiła się Ziemia, Układ Słoneczny, a nawet galaktyka Drogi Mlecznej!
Dzięki skończonej prędkości światła nie możemy pomóc, ale zawsze widzimy rzeczy takimi, jakie były. Możesz się zastanawiać, czy jest jakiś sposób, aby coś zobaczyć teraz bez czekania, aż światło się tu dostanie? Jest tylko jeden sposób i to samo światło.
Z perspektywy fotonu lub cząstki światła, która podróżuje z prędkością światła, odległość i czas całkowicie znikają. Wszystko dzieje się natychmiast, a czas podróży do dowolnego miejsca, gdziekolwiek jest zero sekundy. Zasadniczo cały wszechświat staje się punktem. Szalony i paradoksalny, jak to brzmi, teoria względności pozwala na to, ponieważ obiekt poruszający się z prędkością światła doświadcza nieskończonej dylatacji czasu i nieskończonego skurczu przestrzeni.
Tylko coś do przemyślenia, kiedy następnym razem spojrzysz innym w rozmowę. Lub spójrz na gwiazdy.
