Első könyvem a fénysebességről

Szöveg és illusztráció © Farkas Róbert, 2018 Szaklektor Nyerges Gyula csillagász www.kolibrikiado.hu www.facebook.com/kolibrikiado Kiadja a Kolibri Kiadó Megjelent Budapesten, 2018-ban Felelős kiadó a Kolibri Kiadó ügyvezető igazgatója Felelős szerkesztő Balázs Eszter Anna Olvasószerkesztő Györke Mária Műszaki szerkesztő Széplaki Gyöngyi A borítót Farkas Róbert tervei alapján Váradi Zsolt készítette Készült az Alföldi Nyomda Zrt.-ben Felelős vezető György Géza vezérigazgató ISBN 978-963-437-165-6

A feleségemnek, Lilinek, aki mindig bátorít és olyan dolgokra inspirál, mint ez a könyv.

- Apa, miből van a Nap? - Réges-régen, amikor a Nap még csak formálódott, kezdetben egy hatalmas gázfelhő volt, ami aztán egyre kisebb és tömörebb lett, mígnem korong alakúra zsugorodott. Amikor az anyaga már nagyon sűrű lett, a közepe egyszer csak izzani kezdett, mint a parázs.

A Napban az extrém nyomás miatt a hidrogénatomok fuzionálnak egymással, és összeolvadásukból egy új elem, a hélium keletkezik. A folyamat rengeteg energiát termel.

- Ettől olyan fényes? És mitől izzik még most is?

- Tudod, kicsim, a Nap óriási, és sokkal, de sokkal több anyagból áll, mint a Föld, ahol mi élünk.

A közepében lévő anyagra olyan nagy nyomás nehezedik, hogy maguk az alkotóelemek is összeolvadnak, miközben meleget és fényt termelnek. A Nap belseje forrong, az anyag folyamatosan próbál kitörni és menekülni belőle.

A csillagok belsejében a hőmérséklet akár a 100 millió °C-ot is elérheti, az anyag pedig ilyen forró közegben már plazma halmazállapotú lesz. A látható világegyetem anyagának 99%-a ebben a halmazállapotban van.

- De ha folyton szét akar esni, mi tartja egyben?

Miért nem szakad szét, mint a lufi, amikor kipukkad?

- Összehúzza a gravitáció, vagy más néven a tömegvonzás.

Minden, ami anyagból van, meggörbíti a teret maga körül. ahogyan a pókháló közepébe ejtett mag is lehúzza és meggörbíti a hálót. Ezért esik le a földre az alma, és emiatt nem tudsz akármekkorát ugrani, bármilyen erős is legyél. A Föld most is húz a saját közepe felé, ezért érzed a súlyod a talpadon.

A gravitációt Sir Isaac Newton azonosította egy vonzóerővel, amely a testek között hat, és amelyet „egyetemes gravitációs kölcsönhatás”-nak hívott. Ezt az elméletet váltotta fel Albert Einstein általános relativitáselmélete, ami a tömegvonzást a tér görbületeinek hatásaként írta le.

- A fénynek is van sebessége?

- Igen. Tudnod kell, hogy a világon semmi nem történhet gyorsabban, mint ahogyan a fény terjed. Ha itt, a Földön az emberek lámpát gyújtanak, úgy látszik, mintha azonnal fényesség ragyogná be a házukat. Ez azért csalóka, mert a fény nagyon gyors, de ha nagy távolságokat kell megtennie, akkor kiderül, hogy az neki is időbe telik.

A relativitáselméletből következik, hogy az információ maximális terjedési sebessége a fénysebesség. A kvantummechanikában azonban ismerünk olyan jelenségeket (például összefonódott részecskék esetén), ahol megdőlni látszik ez a sebességhatár.

- Ezt nem értem. A csillagok most is ott vannak az égen, és világítanak, nem?

- Igen, de az égbolton láthatsz most olyan csillagot is, ami már régen nem létezik, mire hozzánk ér a fénye…

Minél messzebb nézünk a világűrbe, annál korábbi állapotra tekintünk vissza. Ha a Nap fénye egyszer csak kialudna, akkor mi itt a Földön csak nyolc perc múlva vennénk észre - olyan sokat kell utaznia a napsugaraknak!

A legtávolabbi galaxis, amit eddig észlelni tudtunk, a Hubble űrtávcső által 2016-ban felfedezett GN-z11, amely tőlünk 13,4 milliárd fényévre található, és az Ősrobbanás után mindössze 400 millió évvel keletkezett.