Шепот на фотоните
Една од најпознатите реченици во Библијата е на почетокот, во извештајот за создавањето. Таму е опишано создавањето на првиот ден. „И Бог рече: Нека има светлина! И имаше светлина “.
Космолозите сега знаат: По Големата експлозија, требаше да поминат 300.000 години пред светлината да се ослободи од оковите на материјата. Дури тогаш температурата на универзумот падна толку многу што атомските јадра ги ставија претходно нескротливите електрони на поводник. Сега универзумот стана транспарентен - и светлината можеше непречено да се трка низ младиот космос.
До денес, слабиот сјај на сцената на огнената топка ја преплавува просторијата: Како „зрачење на космичката позадина“, безмасните светлосни честички, наречени „фотони“ од Алберт Ајнштајн, им шепотат на астрофизичарите приказни за потеклото на универзумот - како ехо на големата експлозија. Истражувачите сега знаат и за раѓањето на првата светлина, можеби пред 15 милијарди години. Создадено е од топлината на Големата експлозија и зрачењето на материјата и антиматеријата во првите секунди на космосот. Дури и бројот на фотони во набудуваниот универзум може да се процени: околу 1089 година - милијарда пати повеќе од бројот на атоми.
Светлината сè уште се раѓа: преку нуклеарна фузија на 10 до 150 милиони степени во theвездите. Од таму, сепак, не може да лета надвор во права линија, но - како и кај младиот универзум - постојано се одвлекува од вртење на електрони и атомски јадра. Значи, мора да се бори кон патот кон вселената во курс за цик-цак што трае илјадници години. На светлината од површината на нашето сонце до земјата и требаат само осум минути. Кога се сончате, секоја секунда десет трилиони фотони тапкаат на секој квадратен сантиметар од кожата.
Другите честички во сончевиот ветер, главно електрони и протони, патуваат од 20 до 50 часа. Земјиното магнетно поле ги штити во голема мера - но понекогаш некои од нив се судираат со атмосферата. Потоа тие обезбедуваат бесни северни светла - особено во високите северни и јужни географски широчини. Нивните сини и виолетови бои се создаваат со возбудување на азотни атоми во воздухот, зелената потекнува од кислород. Поларни светла се забележани и на планетите Јупитер и Сатурн.
Не можевме да постоиме без сончева светлина. Скоро целиот живот на земјата зависи директно или индиректно од него. „Lifeивотот е исткаен од воздух со помош на светлина“, рече поетски физиологот obејкоб Молешит во 19 век. Тој размислуваше за фотосинтеза, во која сончевата енергија се користи за изградба на високоенергетски јаглехидрати. Растенија, алги и некои бактерии буквално се хранат со сончева светлина, која ја зафаќаат со помош на молекули на антената чувствителна на светлина: Тие се јадечи на светлина.
Но, светлината не само што пренесува енергија, таа е и извор на информации. На пример, известува за материјата од која потекнува. Секој хемиски елемент остава карактеристичен отпечаток од прстот во спектарот на емитираната светлина.
Спектралната анализа е утврдена одамна како важен метод за идентификување и испитување на атомите и молекулите. На пример, темно жолта боја на пламенот означува атоми на натриум - на пример, ако неколку зрна трпезариска сол (натриум хлорид) паднат во пламенот на шпоретот на гас.
Сепак, светлината не се создава само со согорување на материјата на високи температури. Природата создава и поладни светлосни појави. На пример, флуоресценција: некои атоми или молекули ја проголтаат енергијата, со тоа се ставаат во возбудена состојба и ја ослободуваат оваа енергија како светлина за милионити дел од секундата. На пример, ТВ екраните и флуоресцентните цевки се базираат на овој принцип. Хемиските адитиви во детергентите флуоресираат синкаво во ултравиолетовите зраци на денот; ова сино додава на жолтото од остатоците од вар и резултира во „брилијантна бела“.
Фосфоресценцијата, од друга страна, се јавува кога електроните на супстанциите како што се цинк сулфид со бакар-допир, светлината ќе ги доведе во трајна, повисоко-енергетска состојба. Таквите „лесни батерии“ можат да ослободуваат светлина многу минути до недели, во зависност од супстанцијата и температурата. Тие може да се најдат на часовниците, на пример, и неодамна, исто така, во флуоресцентни стапчиња без батерии.
Феноменот на светлината наречен сонолуминисценција сè уште е мистерија. Може да се генерира од високофреквентни звучни бранови во течности. Неверојатно, оваа светлина се појавува во трепкања што се милиони пати пократки отколку што се очекуваше врз основа на структурата на звукот.
Ivingивите суштества исто така можат да генерираат светлина на ладен начин - процес познат како биолуминисценција. Потребна е енергија и каталитичка активност на специјални ензими, луциферази. Тие оксидираат одредени јаглеродни соединенија, луциферините, создавајќи синкав или зелен сјај. Некои инсекти и риби имаат свои светлосни клетки, кои честопати се наредени со рефлектирачки кристали. Био-сјајот сјае од овие клетки преку кожата на животните. Тие можат да комуницираат едни со други или да привлекуваат хранливи животни.
Ракови и лигњи во длабокото море ги чуваат своите луциферини и луциферази во одделни жлезди под кожата. Во случај на опасност, тие ги отвораат жлездите и исфрлаат блескави облаци во водата, збунувајќи ги предаторите.
Бројни црви, морски fishвезди, шупливи животни и мекотели, како и некои риби влегле во симбиоза со бактерии кои ги ослободуваат од лесната работа. Некои луминисцентни бактерии како Vibrio balticum и Bacterium phosphorescens живеат сами во водата и произведуваат романтичен морски сјај во одредено време. Другите напредуваат со мртво месо или гнило дрво и му даваат духовен трепет.
Луѓето научија да користат биолуминисценција како извор на информации. Гени на луцифераза кои биле прошверцувани во бактерии и заедно со специјални „молекули на перцепција“ може да се користат како биолошки уреди за мерење: Тие, на пример, можат да пријават токсини за животната средина.
И во природата, биолуминисценцијата често има сигнална функција. На пример, тоа е во служба за наоѓање партнер. Светулките светнуваат во налетот на loveубовта во топлите јуниски ноќи: машките инсекти танцуваат низ воздухот, додека женките, познати како сјајни црви или црви од скакулци, криво се спуштаат во тревата и флертуваат наназад со блескави грутки.
За некои мажи од родот Photinus, danceубовниот танц завршува фатално. Бидејќи женките од родот на светулките Photuris ги имитираат сигналите за флерт на дамите Фотинус - и сакаат да ги јадат измамените машки Фотинус.