Πάνω στο αόρατο, στο παράξενο και στο άγνωστο | Κοσμικό κενό

Το μυαλό μας έχει έναν ιδιαίτερο θαυμασμό για το αόρατο. Γνωρίζουμε ότι υπάρχουν πράγματα που ξεφεύγουν από τα μάτια μας και μένουν κρυμμένα, κάτι που μας οδηγεί και σε άλλα συναισθήματα, όπως περιέργεια, φαντασία ακόμα και (δισ)πιστία ή τρόμο. Αν δεν το δω με τα μάτια μου, αν δεν το αγγίξω με τα δάχτυλά μου όπως ο Άγιος Θωμάς, δεν μπορεί να υπάρχει, δεν το πιστεύω. Η πίστη στην επιστήμη έχει ελάχιστη θέση, ακόμη και η αμφιβολία για τη βεβαιότητα κάτι πρέπει να υποστηρίζεται από στοιχεία. Αλλά τέλος πάντων,…

Το μυαλό μας έχει έναν ιδιαίτερο θαυμασμό για το αόρατο. Γνωρίζουμε ότι υπάρχουν πράγματα που ξεφεύγουν από τα μάτια μας και μένουν κρυμμένα, κάτι που μας οδηγεί και σε άλλα συναισθήματα, όπως περιέργεια, φαντασία ακόμα και (δισ)πιστία ή τρόμο. Αν δεν το δω με τα μάτια μου, αν δεν το αγγίξω με τα δάχτυλά μου όπως ο Άγιος Θωμάς, δεν μπορεί να υπάρχει, δεν το πιστεύω. Η πίστη στην επιστήμη έχει ελάχιστη θέση, ακόμη και η αμφιβολία για τη βεβαιότητα κάτι πρέπει να υποστηρίζεται από στοιχεία. Αλλά σε κάθε περίπτωση υπάρχουν πολλά πράγματα γύρω μας που είναι αόρατα.

Το να είναι κάτι αόρατο σημαίνει ότι δεν μπορεί να γίνει αντιληπτό με την όραση. Αλλά το αόρατο είναι διαφορετικό από το μη ανιχνεύσιμο, ακόμα και από το διαφανές, και φυσικά δεν σημαίνει καν ανύπαρκτο. Αυτό που ίσως αποτελεί μέρος της σημασίας του είναι η παραξενιά που προκαλεί το αόρατο. Αναφέραμε πολλές έννοιες μαζί, και είναι πολύ παρόμοιες και ως εκ τούτου πολύ σχετικές, οπότε ας ξεκινήσουμε με μία: υπάρχουν πολλά πράγματα που μερικές φορές δεν μπορούμε να δούμε, τα οποία είναι διαφανή, αλλά, ωστόσο, είναι ανιχνεύσιμα υπό ορισμένες συνθήκες. Αυτό σημαίνει ότι η ύπαρξή του μπορεί να αποδειχθεί.

Ο αέρας, για παράδειγμα, είναι κάτι αόρατο, απλό και καθημερινό. Ο αέρας είναι ένα μέσο που αποτελείται από μόρια αζώτου, οξυγόνου, διοξειδίου του άνθρακα, νερού και πολλά άλλα σε μικρές ποσότητες. Το μείγμα έχει σχετικά χαμηλή πυκνότητα. Σκεφτείτε ότι σχεδόν όλα αυτά τα μόρια που ανέφερα είναι βαρύτερα από το μόριο του νερού, και ενώ ένα λίτρο νερού έχει μάζα ενός κιλού, ένα λίτρο αέρα ζυγίζει μόνο ένα γραμμάριο. Αν δούμε τον αριθμό των σωματιδίων σε έναν δεδομένο όγκο, η σύγκριση είναι παρόμοια: το νερό έχει περίπου χίλιες φορές περισσότερα σωματίδια ανά μονάδα όγκου από τον αέρα. Με τόσο χαμηλή πυκνότητα και το είδος των σωματιδίων που τη συνθέτουν, θα λέγαμε ότι ο αέρας στην ατμόσφαιρά μας είναι αόρατος. Αλλά αυτό ισχύει μόνο υπό ορισμένες συνθήκες και υπό μια ορισμένη έννοια. Ας δώσουμε δύο παραδείγματα που μας λένε ότι ο αέρας δεν είναι τόσο αόρατος ή διαφανής όσο υποθέτουμε.

Ο αέρας στην ατμόσφαιρά μας είναι αρκετά διαφανής στο κόκκινο φως, αλλά όχι τόσο στο μπλε φως, έτσι είναι σαν ένα συγκρότημα καθρεφτών που τον αντανακλούν (ή μάλλον λένε ότι τον διασκορπίζει), γεγονός που εξηγεί ότι στην πραγματικότητα μπορούμε να “δούμε ” η μεγάλη ποσότητα αέρα που συνθέτει τον ουρανό με γαλαζωπό χρώμα. Ο αέρας στην ατμόσφαιρά μας είναι αδιαφανής για το υπεριώδες φως αλλά και για ορισμένα υπέρυθρα φώτα, ηλεκτρομαγνητικά μήκη κύματος (του φωτός, ας πούμε) που είναι «παράξενα» για τον άνθρωπο, αφού μόνο με την τεχνολογία καταφέραμε να έχουμε πρόσβαση στην ανίχνευσή του τα τελευταία χρόνια. 200 χρόνια. Η έννοια λοιπόν της αορατότητας του αέρα δεν είναι τόσο απλή: ανάλογα με το ποια «μάτια» (αν είχαμε μάτια ευαίσθητα σε πολλά είδη φωτονίων) τον κοιτάμε, είναι ημιδιαφανής, άλλες φορές είναι αδιαφανής.

Αλλά με τον αέρα δεν είναι όλη η ιστορία. Υπό ορισμένες συνθήκες ο αέρας είναι επίσης ορατός στο ανθρώπινο μάτι. Θα μπορούσα να μιλήσω για έμμεσους τρόπους «βλέποντας» τον αέρα, όπως η επίδραση των αναταράξεων κοντά σε καυτές επιφάνειες, για παράδειγμα στην άσφαλτο το καλοκαίρι, μια περίσταση κατά την οποία φαίνονται παραμορφωμένες εικόνες, αποκαλύπτοντας την παρουσία αέρα. Αλλά θέλω να εστιάσω σε έναν πιο άμεσο τρόπο να βλέπεις τον αέρα. Όταν τα σωματίδια του λεγόμενου ηλιακού ανέμου αλληλεπιδρούν με το μαγνητικό πεδίο της Γης, κατευθύνονται προς τους πόλους. Αναφερόμαστε στους μαγνητικούς πόλους, οι οποίοι βρίσκονται κοντά στους πόλους που ορίζει ο άξονας περιστροφής της Γης, οι οποίοι με τη σειρά τους προσδιορίζονται ως γεωγραφικοί πόλοι (αν και κανένας από τους τρεις δεν είναι ακριβώς ο ίδιος). Αυτά τα σωματίδια του ηλιακού ανέμου συγκρούονται με μόρια αέρα υψηλότερα στην ατμόσφαιρα, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει τα άτομα αζώτου να χάσουν ένα ηλεκτρόνιο, που λέγεται ότι είναι ιονισμένο, έως ότου κάποια ηλεκτρόνια από τα άτομα οξυγόνου υποστούν αύξηση της ενέργειας, λέγεται ότι είναι ενθουσιασμένος. Αλλά όπως η κατσίκα πηγαίνει στα βουνά κι εγώ στον καναπέ, το ηλεκτρόνιο προσπαθεί να ξεκουραστεί όσο το δυνατόν περισσότερο, στο χαμηλότερο ενεργειακό επίπεδο. Αυτό σημαίνει ότι τα άτομα αζώτου τείνουν να αιχμαλωτίζουν το ηλεκτρόνιο που τους κλάπηκε από μια σύγκρουση με τον ηλιακό άνεμο και τα ηλεκτρόνια οξυγόνου τείνουν να επιστρέψουν στην αρχική τους κατάσταση, δηλαδή να απενεργοποιούν την ενέργεια. Το αποτέλεσμα είναι μια απώλεια ενέργειας που δεν μπορεί να διασκορπιστεί, εκπέμπεται με τη μορφή φωτός, και τότε μπορούμε να δούμε τον αέρα (αυτό ψάχναμε!) απευθείας μέσω του Βόρειου Σέλας. Πράσινο ή πορτοκαλί και κόκκινο σέλας σημαίνει ότι βλέπουμε οξυγόνο. Το μπλε σέλας, ακόμη και το κόκκινο, σημαίνει ότι βλέπουμε άζωτο. Ο αέρας δεν είναι πια αόρατος.

Πέτυχα τον πρώτο μου στόχο για αυτό το τμήμα του κοσμικό κενό, που διδάσκει φυσική, ας περάσουμε στο δεύτερο: περιγράφοντας πόσο εξαιρετικό είναι το σύμπαν. Έχουμε δει σέλας σε πλανήτες όπως ο Κρόνος ή ο Δίας, οι οποίοι είναι μεγάλοι αέριοι πλανήτες από τους οποίους βλέπουμε τον «αέρα» τους με διαφορετικούς τρόπους. Τα σέλας φαίνονται επίσης στην Αφροδίτη ή στον ίδιο τον Άρη, ο τελευταίος με έναν εξαιρετικά λεπτό (όχι πολύ πυκνό) «αέρα» και με σύνθεση πολύ διαφορετική από τον δικό μας αέρα (είναι σχεδόν όλο διοξείδιο του άνθρακα, στο 95%, σε σύγκριση με τουλάχιστον 0,1% επίγεια).

Όμως το αόρατο μας δείχνει το άγνωστο πολύ πιο πέρα ​​και αποκαλύπτει ένα παράξενο σύμπαν. Μια εκπομπή νεφών αερίου, τα οποία θα έπρεπε να είναι αόρατα σε εμάς λόγω της πυκνότητάς τους, συνήθως ένα δισεκατομμύριο φορές μικρότερη από αυτή του αέρα της Γης, μας επιτρέπει να δούμε και να επιβεβαιώσουμε την ύπαρξη μακρινών γαλαξιών, που ήδη υπήρχαν όταν το σύμπαν ήταν στο 2% του σημερινού του μεγέθους. ηλικία, ένα ρεκόρ απόστασης που έσπασε πρόσφατα το τηλεσκόπιο James Webb. Αυτοί οι γαλαξίες περιέχουν ήδη μεγάλες ποσότητες διεγερμένου, ακόμη και ιονισμένου οξυγόνου, το οποίο εκπέμπει φως σε αυτό που ονομάζουμε σέλας όπως αυτές που περιγράψαμε προηγουμένως, και οι ελαφρώς πιο παράξενοι απαγορευμένοι, επίσης κατασκευασμένοι από άνθρακα ή πυρίτιο. Εάν υπάρχει οξυγόνο, και λαμβάνοντας υπόψη ότι στο σύμπαν το 91% των ατόμων είναι υδρογόνο (καθώς ζυγίζει λίγο σε σύγκριση με τα άλλα, το υδρογόνο αντιπροσωπεύει το 71% της μάζας όλων των ατόμων στο σύμπαν), μπορεί να υπάρχει νερό στην πραγματικότητα , το εντοπίσαμε σε νέφη αερίων που υπήρχαν σε γαλαξίες που υπήρχαν όταν το σύμπαν ήταν 5% της τρέχουσας ηλικίας του. Και ενώσεις άνθρακα.

Οι αόρατοι, που δεν είναι τόσο αόρατοι αν τους ξέρεις και μπορείς να τους κοιτάξεις, είναι εξαιρετικά περίεργοι, μας αποκαλύπτουν ένα φανταστικό σύμπαν, απίστευτο από την αρχή του, και δεν θα πω τρομακτικό, αλλά σε ζαλίζει όταν το βλέπεις καταλαβαίνει πόσο μεγάλο και πόσο περιορισμένο είναι, ποια είναι η άποψή μας για τη φύση του. Αφήνουμε τη δυσπιστία, ίσως από αθωότητα, όταν μιλάμε για πράγματα που δεν γίνονται πραγματικά αντιληπτά με τα φωτόνια.

Pablo G. Pérez González Είναι ερευνητής στο Κέντρο Αστροβιολογίας, εξαρτώμενος από το Ανώτατο Συμβούλιο Επιστημονικής Έρευνας και το Εθνικό Ινστιτούτο Αεροδιαστημικής Τεχνολογίας (CAB/CSIC-INTA).

Κοσμικό κενό Είναι μια ενότητα όπου οι γνώσεις μας για το σύμπαν παρουσιάζονται με ποιοτικό και ποσοτικό τρόπο. Στόχος του είναι να εξηγήσει τη σημασία της κατανόησης του σύμπαντος όχι μόνο από επιστημονική, αλλά και φιλοσοφική, κοινωνική και οικονομική άποψη. Η ονομασία «κοσμικό κενό» αναφέρεται στο γεγονός ότι το σύμπαν είναι και είναι, ως επί το πλείστον, άδειο, με λιγότερο από 1 άτομο ανά κυβικό μέτρο, παρά το γεγονός ότι στο περιβάλλον μας, παραδόξως, υπάρχουν εκατομμύρια άτομα ανά κυβικό μετρητής. κυβικό, που μας καλεί να αναλογιστούμε την ύπαρξή μας και την παρουσία της ζωής στο σύμπαν.

Μπορείτε να ακολουθήσετε ΘΕΜΑ Σε Facebook, Χ ΚΑΙ Ίνσταγκραμή εγγραφείτε εδώ για να το λάβετε το εβδομαδιαίο μας ενημερωτικό δελτίο.