Il n'y a pas si longtemps (13,7 milliards d'années selon certains témoignages), un événement cosmologique assez important s'est produit. On parle bien sûr du Big Bang. Les cosmologistes nous disent qu'à une époque, il n'y avait pas d'univers tel que nous le connaissons. Tout ce qui existait avant cette époque était nul et non avenu - au-delà de toute conception. Pourquoi? Eh bien, il y a quelques réponses à cette question - le réponse philosophique par exemple: Parce qu'avant que l'univers ne prenne forme, il n'y avait rien à concevoir, avec ou même à propos. Mais il y a aussi une réponse scientifique et cette réponse se résume à ceci: Avant le Big Bang, il n'y avait pas continuum espace-temps - le milieu immatériel à travers lequel toutes choses et énergie se déplacent.
Une fois que le continuum espace-temps est apparu, l'une des choses les plus émouvantes à prendre forme a été les unités de physiciens de la lumière appelées «photons». La notion scientifique de photons commence par le fait que ces particules élémentaires d'énergie affichent deux comportements apparemment contradictoires: un comportement concerne la façon dont ils agissent en tant que membres d'un groupe (dans un front d'onde) et l'autre se rapporte à la façon dont ils se comportent de manière isolée (sous forme de particules discrètes). Un photon individuel peut être considéré comme un paquet d'ondes se vissant rapidement dans l'espace. Chaque paquet est une oscillation le long de deux axes de force perpendiculaires - électrique et magnétique. Parce que la lumière est une oscillation, les particules d'onde interagissent les unes avec les autres. Une façon de comprendre la double nature de la lumière est de réaliser que les photons, vague après vague, affectent nos télescopes - mais les photons individuels sont absorbés par les neurones de nos yeux.
Les tout premiers photons voyageant à travers le continuum espace-temps étaient extrêmement puissants. En tant que groupe, ils étaient incroyablement intenses. En tant qu'individus, chacun vibrait à un rythme extraordinaire. La lumière de ces photons primordiaux a rapidement illuminé les limites en expansion rapide de l'univers jeune. La lumière était partout - mais la matière n'était pas encore visible.
Alors que l'univers se développait, la lumière primordiale a perdu en fréquence et en intensité. Cela s'est produit lorsque les photons d'origine se sont répandus de plus en plus minces dans un espace en constante expansion. Aujourd'hui, la première lumière de la création résonne encore autour du cosmos. Ceci est considéré comme un rayonnement de fond cosmique. Et ce type de rayonnement particulier n'est plus visible à l'œil nu comme les ondes dans un four à micro-ondes.
La lumière primordiale n'est PAS le rayonnement que nous voyons aujourd'hui. Le rayonnement primordial s'est déplacé vers le rouge à l'extrémité très basse du spectre électromagnétique. Cela s'est produit lorsque l'univers s'est étendu de ce qui n'était peut-être pas à l'origine plus grand qu'un seul atome au point où nos plus grands instruments n'ont encore trouvé aucune limite. Sachant que la lumière primordiale est maintenant si ternue, il est nécessaire de regarder ailleurs pour tenir compte du type de lumière visible pour nos yeux et les télescopes optiques.
Les étoiles (comme notre Soleil) existent parce que l'espace-temps fait plus que simplement transmettre la lumière sous forme d'ondes. D'une certaine manière - toujours inexpliqué-1 - l'espace-temps cause aussi la matière. Et une chose qui distingue la lumière de la matière est que la matière a une «masse» alors que la lumière n'en a pas.
En raison de sa masse, la matière présente deux propriétés principales: l'inertie et la gravité. L'inertie peut être considérée comme une résistance au changement. Fondamentalement, la matière est «paresseuse» et continue de faire tout ce qu'elle a fait - à moins qu'elle n'agisse sur quelque chose en dehors d'elle-même. Au début de la formation de l’univers, la lumière a été le principal moyen de surmonter la paresse de la matière. Sous l'influence de la pression de radiation, la matière primordiale (principalement l'hydrogène gazeux) s'est «organisée».
Après les incitations de la lumière, quelque chose à l'intérieur de la matière a pris le dessus - ce comportement subtil que nous appelons «gravité». La gravitation a été décrite comme une «distorsion du continuum espace-temps». Ces distorsions se produisent partout où l'on trouve de la masse. Parce que la matière a une masse, des courbes spatiales. C'est cette courbe qui fait que la matière et la lumière se déplacent d'une manière élucidée au début du XXe siècle par Albert Einstein. Chaque petit atome de matière provoque une minuscule «micro-distorsion» dans l'espace-temps-2. Et quand suffisamment de micro-distorsions se réunissent, les choses peuvent se produire de manière considérable.
Et ce qui s'est passé, c'est la formation des premières étoiles. Pas d'étoiles ordinaires, mais des géants super-massifs qui vivent très vite et arrivent à des fins très, très spectaculaires. À ces extrémités, ces étoiles se sont effondrées sur elles-mêmes (sous le poids de toute cette masse), générant d'énormes ondes de choc d'une intensité telle qu'elles fusionnent des éléments entièrement nouveaux avec des éléments plus anciens. En conséquence, l'espace-temps est devenu imprégné de tous les nombreux types de matière (atomes) composant le Space Magazine.
Aujourd'hui, il existe maintenant deux types de matière atomique: Primordiale et quelque chose que nous pourrions appeler «l'étoile». D'origine primordiale ou stellaire, la matière atomique constitue tout ce qui est touché et vu. Les atomes ont des propriétés et des comportements: inertie, gravité, extension dans l'espace et densité. Ils peuvent également avoir une charge électrique (s'ils sont ionisés) et participer à des réactions chimiques (pour former des molécules extrêmement sophistiquées et complexes). Tout ce que nous voyons est basé sur un modèle fondamental établi il y a longtemps par ces atomes primordiaux mystérieusement créés après le Big Bang. Ce modèle est fondé sur deux unités fondamentales de charge électrique: le proton et l'électron - chacun ayant une masse et capable de faire ces choses auxquels la masse est susceptible.
Mais toute la matière ne suit pas exactement le prototype de l'hydrogène. Une différence est que les atomes de nouvelle génération ont des neutrons électriquement équilibrés ainsi que des protons chargés positivement dans leurs noyaux. Mais même étranger est un type de matière (matière sombre) qui n'interagit pas du tout avec la lumière. Et en outre (juste pour garder les choses symétriques), il peut y avoir un type d'énergie (énergie du vide) qui ne prend pas la forme de photons - agissant plutôt comme une "pression douce" provoquant l'expansion de l'univers avec un élan non fourni de manière d'origine. par le Big-Bang.
Mais revenons à ce que nous pouvons voir…
Par rapport à la lumière, la matière peut être opaque ou transparente - elle peut absorber ou réfracter la lumière. La lumière peut passer dans la matière, à travers la matière, se refléter sur la matière ou être absorbée par la matière. Lorsque la lumière passe dans la matière, la lumière ralentit - tandis que sa fréquence augmente. Lorsque la lumière se reflète, le chemin qu'elle prend change. Lorsque la lumière est absorbée, les électrons sont stimulés, ce qui conduit potentiellement à de nouvelles combinaisons moléculaires. Mais encore plus important, lorsque la lumière traverse la matière - même sans absorption - les atomes et les molécules vibrent dans le continuum espace-temps et à cause de cela, la lumière peut être réduite en fréquence. Nous voyons, parce que quelque chose appelé «lumière» interagit avec quelque chose appelé «matière» dans quelque chose appelé «le continuum espace-temps».
En plus de décrire les effets gravitationnels de la matière sur l'espace-temps, Einstein a effectué une enquête extrêmement élégante sur l'influence de la lumière associée à l'effet photoélectrique. Avant Einstein, les physiciens pensaient que la capacité des lumières à affecter la matière était basée principalement sur «l'intensité». Mais l'effet photoélectrique a montré que la lumière affectait également les électrons sur la base de la fréquence. Ainsi, la lumière rouge - quelle que soit son intensité - ne déloge pas les électrons dans les métaux, tandis que même de très faibles niveaux de lumière violette stimulent des courants électriques mesurables. Il est clair que la vitesse à laquelle la lumière vibre a une puissance qui lui est propre.
L'enquête d'Einstein sur l'effet photoélectrique a contribué puissamment à ce qui devint plus tard connu sous le nom de mécanique quantique. Car les physiciens ont vite appris que les atomes sont sélectifs sur les fréquences de lumière qu'ils absorberont. Pendant ce temps, il a également été découvert que les électrons étaient la clé de toute absorption quantique - une clé liée à des propriétés telles que les relations des électrons avec les autres et avec le noyau de l'atome.
Alors maintenant, nous arrivons à notre deuxième point: l'absorption sélective et l'émission de photons par les électrons n'explique pas la propagation continue des fréquences observée lors de l'examen de la lumière à travers nos instruments-3.
Qu'est-ce qui peut alors l'expliquer?
Une réponse: le principe de «démission» associé au réfraction et absorption de la lumière.
Le verre ordinaire - comme dans les fenêtres de nos maisons - est transparent à la lumière visible. Le verre réfléchit cependant la plupart de la lumière infrarouge et absorbe les ultraviolets. Lorsque la lumière visible pénètre dans une pièce, elle est absorbée par les meubles, les tapis, etc. Ces éléments convertissent une partie de la lumière en rayonnement thermique ou infrarouge. Ce rayonnement infrarouge est piégé par le verre et la pièce se réchauffe. Pendant ce temps, le verre lui-même est opaque aux ultraviolets. La lumière émise par le Soleil dans l'ultraviolet est principalement absorbée par l'atmosphère - mais certains ultraviolets non ionisants parviennent à passer. La lumière ultraviolette est convertie en chaleur par le verre de la même manière que le mobilier absorbe et réémet la lumière visible.
Comment tout cela est-il lié à la présence de lumière visible dans l'Univers?
Au sein du Soleil, des photons de haute énergie (lumière invisible du périmètre du noyau solaire) irradient le manteau solaire sous la photosphère. Le manteau convertit ces rayons en «chaleur» par absorption - mais cette «chaleur» particulière est d'une fréquence bien au-delà de notre capacité de voir. Le manteau établit ensuite des courants convectifs transportant la chaleur vers la photosphère tout en émettant des photons moins énergivores - mais toujours invisibles. La «chaleur» et la «lumière» qui en résultent passent dans la photosphère solaire. Dans la photosphère («la sphère de lumière visible»), les atomes sont «chauffés» par convection et stimulés par la réfraction pour vibrer à une vitesse suffisamment lente pour dégager la lumière visible. Et c'est ce principe qui explique la lumière visible émise par les étoiles qui sont - de loin - la source de lumière la plus importante vue dans tout le cosmos.
Donc - d'un certain point de vue, nous pouvons dire que «l'indice de réfraction» de la photosphère du Soleil est le moyen par lequel la lumière invisible est convertie en lumière visible. Dans ce cas cependant, nous invoquons l'idée que l'indice de réfraction de la photosphère est si élevé que les rayons de haute énergie sont courbés jusqu'au point d'absorption. Lorsque cela se produit, des ondes de fréquence plus faible apparaissent et rayonnent sous forme de chaleur perceptible à l'œil et non simplement chaude au toucher…
Et avec toute cette compréhension sous nos pieds intellectuels, nous pouvons maintenant répondre à notre question: la lumière que nous voyons aujourd'hui est la lumière primordiale de la création. Mais c'est la lumière qui s'est matérialisée quelques centaines de milliers d'années après le Big Bang. Plus tard, cette lumière matérialisée s'est réunie sous l'influence de la gravité sous forme de grands orbes condensés. Ces orbes ont ensuite développé de puissants fours alchimiques dématérialisant la matière en lumière invisible. Plus tard - par réfraction et absorption - la lumière invisible a été rendue visible à l'œil par un rite de passage à travers ces grandes «lentilles de luminosité» que nous appelons les étoiles…
-1La façon dont toutes les choses cosmologiques ont transpiré en détail est probablement le domaine majeur de la recherche astronomique aujourd'hui et emmènera les physiciens - avec leurs "atomiseurs", les astronomes - avec leurs télescopes, leurs mathématiciens - avec leurs super-ordinateurs (et crayons! et les cosmologistes - avec leur compréhension subtile des premières années de l'univers - pour faire réfléchir le tout.
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En un sens, la question peut simplement être une distorsion du continuum espace-temps - mais nous sommes loin de comprendre ce continuum dans toutes ses propriétés et ses comportements.
-3Le Soleil et toutes les sources lumineuses lumineuses affichent une absorption sombre et des bandes d'émission lumineuses de fréquences très étroites. Ce sont bien sûr les différentes lignées de Fraunhofer liées aux propriétés mécaniques quantiques associées aux états de transition des électrons associés à des atomes et des molécules spécifiques.
A propos de l'auteur:Inspiré par le chef-d'œuvre du début des années 1900: «Le ciel à travers des télescopes de trois, quatre et cinq pouces», Jeff Barbour a fait ses débuts en astronomie et en sciences spatiales à l'âge de sept ans. Actuellement, Jeff consacre une grande partie de son temps à observer les cieux et à maintenir le site Web Astro.Geekjoy.
