Парадокс света

«О свете было так много написано и сказано, что люди и в самом деле думают, что они уже все о нем знают. Что же касается вопроса, заданного Богом многострадальному Иову: «По какому пути разливается свет?», то вопрос этот еще ждет научно-обоснованного ответа.

 

⁹ Флоровский Г. В. «Восточные отцы V—VIi 1 веков». Париж, 1933.

 

С незапамятных времен свет волновал сознание людей, что побуждало их искать объяснение его таинственным и сказочным проявлениям. Прямолинейность распространения света была известна народам Месопотамии за несколько тысяч лет до нашей эры и использовалась в Древнем Египте при строительных работах. Пифагор еще в те времена высказал близкую к современной точку зрения, что тела становятся видимыми благодаря испускаемыми ими частицами. Греки открыли и умели пользоваться законами прямолинейного распространения и отражения света. Проблемой распространения света были увлечены: и Аристотель, считавший причиной появления радуг отражение света каплями воды; и Платон, увлекавшийся изучением прямолинейности лучей света и равенством углов их падения и отражения; и Плиний Старший, упоминавший о применении стеклянных шаров как зажигательных линз, и другие. Уже в прошлом веке Дж. К. Максвелл, исходя из открытий М. Фарадея, пришел к выводу что свет представляет собой электромагнитные волны. Сегодня ученым известно, что свет имеет двойственную природу и обладает чертами, присущими частицам и волнам.

Наука, безусловно, не стоит на месте. Установлено, что звезды являются самым распространенным типом небесных тел во вселенной. Все они, как и Солнце, являются горячими самосветящимися газовыми шарами, в недрах которых выделяется огромная энергия. Однако звезды, даже в самые сильные телескопы, видны как светящиеся точки, так как они находятся очень далеко от нас. Важнейшим источником информации о большинстве небесных объектов является их световое излучение. Как известно, свет распространяется в виде электромагнитных волн. Так как каждой длине волны соответствует определенный цвет спектра (спектральный анализ), то этим методом можно определить качественный и количественный химический состав светила, его температуру, наличие магнитного поля, скорость движения по лучу зрения и многое другое.

Пространство между звездами в галактиках и между галактиками заполнено очень разреженной материей в виде газа, пыли, элементарных частиц, электромагнитного излучения, гравитационных и магнитных полей. Все эти факторы необходимо учитывать при определении расстояния до звезд и галактик. Атмосфера Земли отражает или поглощает большую часть излучения, приходящего к нам из космоса. Например, она не пропускает рентгеновское излучение Солнца, предохраняет Землю от непрерывной бомбардировки микрометеоритами, защищает нас от разрушающего действия космических лучей — потоков быстро летящих частиц (в основном протонов и ядер атомов гелия). Несмотря на огромные размеры нашей галактики, ученые подсчитали, что даже свет, распространяющийся со скоростью 300.000 км/сек, проходит расстояние от одного ее края до другого за сто тысяч лет.

Но каким путем свет, излучаемый звездами, достигает Земли? Что движет им? Почему он стремится к нам? Звезды блещут немеркнущим светом из века в век. Кто обеспечил их источником световой энергии? Почему скорость света всегда постоянна? Наши путешествия прерываются для отдыха или пополнения израсходованной энергии, но свет в своем движении не замедляет шагов, не утомляется, не останавливается. Пробегая неимоверные расстояния, отделяющие Землю от той или иной звезды, свет соблюдает установленную Богом скорость: 300 000 км/сек!

Солнце, например, отстоит от Земли почти на 150 миллионов километров, и, тем не менее, солнечный свет и тепло освещают Землю, затратив всего 8 минут на то, чтобы пробежать это головокружительное расстояние. Как это может быть? Чудо это вряд ли будет когда-либо объяснено»¹⁰.

«Свет — первое творение Творца, которое было содержанием всего первого дня (с этого момента и начинаются, собственно, время и пространство). Свет — наиболее парадоксальное явление в мире. Частица света (фотон) не имеет массы покоя, а это значит, что при столкновении с другими частицами он превращается в энергию. Однако при определенных условиях фотоны могут порождать пару «электрон-позитрон», которые имеют массу покоя. Откуда она берется? И куда исчезает при аннигиляции электрона с позитроном, порождающей фотоны, не имеющие массы покоя? Ясно, что и энергия фотона, и массы покоя электрона и позитрона, (как и других частиц) есть определенные стабильные или нестабильные состояния (структуры) энергии. Причем эти состояния (иногда с выделением энергии, а иногда под влиянием дополнительной энергии) могут переходить одно в другое (говорим: одна элементарная частица породила другую).

Уравнения специальной теории относительности гласят:

1) размеры тела, движущегося со скоростью света, в направлении его движения равны нулю;

2) масса тела, движущегося со скоростью света, равна бесконечности;

¹⁰ из книги П. И. Рогозина «Существует ли загробная жизнь?» 3) собственное время тела, движущегося со скоростью света, равно бесконечности, т. е. «часы» такого тела не идут. Оно не имеет времени.

Можно ли все это отнести к фотону, который движется со скоростью света? Двухмерен ли фотон? Действительно ли его длина равна нулю? Равна ли масса фотона бесконечности? Как идут «часы» фотона? Нам известно, что масса фотона не равна бесконечности, а является конечной величиной. Значит ли это, что свет движется не со «скоростью света»? Тогда какова действительная скорость света? Если свет не движется со скоростью света, то каков размер фотона в направлении его движения (длина) и как идут его «часы»? Неважно, как интерпретировать эти вопросы — как научные или же как не имеющие к науке никакого отношения, поскольку для сингулярного состояния эти сравнения решения не имеют. Важно отметить одно — фотон парадоксален, и его изучение ставит, пожалуй, больше вопросов, чем дает ответов. Структура фотона до сих пор неизвестна. Он стоит как бы на стыке бытия и небытия: до скорости света все тела существуют, а при скорости большей, чем скорость света в пустоте, они оказываются на «том свете», откуда мы получить сигнала не можем. Физические тела, пока они на «этом свете», не могут достигнуть скорости света из-за резкого возрастания массы при приближении к скорости света, ибо масса стремится к бесконечности. «Тот свет» для нас закрыт!

Итак, в таком, казалось бы, простом физическом явлении, как свет, з&тожена премудрость, которая оказывается выше премудрости всего человечества» ".

 

¹¹ из книги О. В. Тупицина «Верую и исповедую. Тетради православного ученого»