मेरे दूरबीन, मेरे हल्के प्रदूषित सैन डिएगो पिछवाड़े में खगोल विज्ञान के लिए स्थापित, पृथ्वी से दूर एक आकाशगंगा में एक आकाशगंगा में इंगित किया गया था। मेरी पत्नी, क्रिस्टीना, मेरे टैबलेट के लिए पहली अंतरिक्ष फोटो के रूप में चला गया। यह हमारे सामने स्क्रीन पर उछल गया।

“यह पिनव्हील आकाशगंगा है,” मैंने कहा। नाम इसके आकार से लिया गया है – यद्यपि इस पिनव्हील में एक ट्रिलियन सितारों के बारे में है। पिनव्हील से प्रकाश ने मेरी दूरबीन पर जाने के लिए ब्रह्मांड में 25 मिलियन वर्षों तक यात्रा की।

मेरी पत्नी ने आश्चर्यचकित किया: “इतनी लंबी यात्रा के दौरान प्रकाश थक नहीं जाता है?”

उसकी जिज्ञासा ने प्रकाश के बारे में एक विचार-उत्तेजक बातचीत को ट्रिगर किया। अंततः, प्रकाश समय के साथ ऊर्जा क्यों नहीं पहनता है और ऊर्जा खो देता है?

चलो प्रकाश के बारे में बात करते हैं

मैं एक खगोल भौतिकीविद् हूं, और अपनी पढ़ाई में सीखी गई पहली चीजों में से एक यह है कि प्रकाश अक्सर उन तरीकों से व्यवहार करता है जो हमारे अंतर्ज्ञान को धता बताते हैं।

प्रकाश विद्युत चुम्बकीय विकिरण है: मूल रूप से, एक विद्युत तरंग और एक चुंबकीय तरंग एक साथ मिलकर और अंतरिक्ष-समय के माध्यम से यात्रा की जाती है। इसका कोई द्रव्यमान नहीं है। यह बिंदु महत्वपूर्ण है क्योंकि किसी वस्तु का द्रव्यमान, चाहे धूल का एक स्पेक हो या एक अंतरिक्ष यान, शीर्ष गति को सीमित करता है जिसे वह अंतरिक्ष के माध्यम से यात्रा कर सकता है।

लेकिन क्योंकि प्रकाश बड़े पैमाने पर है, यह एक वैक्यूम में अधिकतम गति सीमा तक पहुंचने में सक्षम है – लगभग 300,000 किमी प्रति सेकंड, या लगभग 9.6 ट्रिलियन किमी प्रति वर्ष। अंतरिक्ष के माध्यम से यात्रा करने के लिए कुछ भी तेज नहीं है। उस परिप्रेक्ष्य में रखने के लिए: उस समय में आपको अपनी आँखों को झपकी लेने के लिए ले जाता है, प्रकाश का एक कण पृथ्वी की परिधि के चारों ओर दो बार से अधिक यात्रा करता है।

अविश्वसनीय रूप से तेज है, अंतरिक्ष अविश्वसनीय रूप से फैला हुआ है। सूर्य से प्रकाश, जो पृथ्वी से लगभग 150 मिलियन किमी दूर है, हम तक पहुंचने में सिर्फ आठ मिनट से अधिक समय लगता है। दूसरे शब्दों में, आपके द्वारा देखी गई सूर्य का प्रकाश आठ मिनट पुराना है।

अल्फा सेंटौरी, सूरज के बाद हमारे लिए निकटतम तारा, लगभग 41 ट्रिलियन किमी दूर है। इसलिए जब तक आप इसे रात के आकाश में देखते हैं, तब तक इसका प्रकाश चार साल से अधिक पुराना है। या, जैसा कि खगोलविदों का कहना है, यह चार प्रकाश वर्ष दूर है।

उन विशाल दूरी को ध्यान में रखते हुए, क्रिस्टीना के प्रश्न पर विचार करें: प्रकाश पूरे ब्रह्मांड में कैसे यात्रा कर सकता है और धीरे -धीरे ऊर्जा नहीं खो सकता है?

दरअसल, कुछ प्रकाश ऊर्जा खो देता है। यह तब होता है जब यह किसी चीज़ को उछाल देता है, जैसे कि इंटरस्टेलर डस्ट, और इसके बारे में बिखरा जाता है।

लेकिन अधिकांश प्रकाश बस चला जाता है और चला जाता है, बिना किसी भी चीज से टकराए। यह लगभग हमेशा मामला है क्योंकि अंतरिक्ष ज्यादातर खाली है – कुछ भी नहीं। तो रास्ते में कुछ भी नहीं है।

जब प्रकाश की यात्रा अप्रभावित हो जाती है, तो यह कोई ऊर्जा नहीं खो देता है। यह उस 300,000-किमी-प्रति सेकंड की गति को हमेशा के लिए बनाए रख सकता है।

यह समय के बारे में है

यहाँ एक और अवधारणा है: अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर एक अंतरिक्ष यात्री के रूप में खुद को चित्रित करें। आप लगभग 27,000 किमी प्रति घंटे की रफ्तार से परिक्रमा कर रहे हैं। पृथ्वी पर किसी के साथ तुलना में, आपकी कलाई घड़ी एक वर्ष में 0.01 सेकंड की धीमी टिकेगी।

यह समय के फैलाव का एक उदाहरण है – समय अलग -अलग परिस्थितियों में अलग -अलग गति से आगे बढ़ रहा है। यदि आप वास्तव में तेजी से आगे बढ़ रहे हैं, या एक बड़े गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के करीब हैं, तो आपकी घड़ी किसी की तुलना में अधिक धीरे -धीरे टिक जाएगी, जो आपकी तुलना में धीमी गति से चलती है, या जो एक बड़े गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र से आगे है। यह कहने के लिए, समय, समय सापेक्ष है।

अब विचार करें कि प्रकाश समय से अटूट रूप से जुड़ा हुआ है। एक फोटॉन पर बैठे चित्र, प्रकाश का एक मौलिक कण; यहाँ, आप अधिकतम समय फैलाव का अनुभव करेंगे। पृथ्वी पर हर कोई आपको प्रकाश की गति से घड़ी देगा, लेकिन आपके संदर्भ फ्रेम से, समय पूरी तरह से बंद हो जाएगा।

ऐसा इसलिए है क्योंकि “घड़ियों” को मापने का समय दो अलग -अलग स्थानों पर बहुत अलग -अलग गति से चल रहा है: फोटॉन प्रकाश की गति से आगे बढ़ रहा है, और सूर्य के चारों ओर जाने वाली पृथ्वी की तुलनात्मक रूप से धीमी गति।

क्या अधिक है, जब आप प्रकाश की गति पर या उसके करीब यात्रा कर रहे हैं, तो आप जहां हैं और जहां आप जा रहे हैं, उसके बीच की दूरी कम हो जाती है। यही है, अंतरिक्ष गति की दिशा में अधिक कॉम्पैक्ट हो जाता है – इसलिए आप जितनी तेजी से जा सकते हैं, आपकी यात्रा जितनी कम होनी चाहिए। दूसरे शब्दों में, फोटॉन के लिए, अंतरिक्ष को निचोड़ा जाता है।

जो हमें पिनव्हील गैलेक्सी की मेरी तस्वीर पर वापस लाता है। फोटॉन के दृष्टिकोण से, आकाशगंगा के भीतर एक स्टार ने इसे उत्सर्जित किया, और फिर मेरे बैकयार्ड कैमरे में एक एकल पिक्सेल ने इसे अवशोषित कर लिया, ठीक उसी समय। क्योंकि अंतरिक्ष को निचोड़ा जाता है, फोटॉन के लिए यात्रा असीम रूप से तेज और असीम रूप से छोटी थी, एक सेकंड का एक छोटा सा अंश।

लेकिन पृथ्वी पर हमारे दृष्टिकोण से, फोटॉन ने 25 मिलियन साल पहले आकाशगंगा को छोड़ दिया और अंतरिक्ष में 25 मिलियन प्रकाश वर्ष की यात्रा की जब तक कि यह मेरे पिछवाड़े में मेरे टैबलेट पर नहीं उतरा।

और वहाँ, एक शांत वसंत की रात में, इसकी आश्चर्यजनक छवि ने एक नीरस वैज्ञानिक और उनकी जिज्ञासु पत्नी के बीच एक रमणीय बातचीत को प्रेरित किया।

JARRED रॉबर्ट्स परियोजना वैज्ञानिक, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो है। इस लेख को पुनर्प्रकाशित किया गया है बातचीत।