Μια ήσυχη νύχτα στο Σαν Ντιέγκο, ένα τηλεσκόπιο κατευθυνόταν προς έναν γαλαξία ασύλληπτα μακριά από τη Γη. Ο αστροφωτογράφος και αφηγητής της ιστορίας, βλέποντας την πρώτη εικόνα να εμφανίζεται στο tablet του, μοιράστηκε τη στιγμή με τη σύζυγο του, Cristina. Το θέμα της φωτογραφίας ήταν ο γαλαξίας Pinwheel, ένας εντυπωσιακός σπειροειδής σχηματισμός με περίπου ένα τρισεκατομμύριο άστρα. Το φως του χρειάστηκε 25 εκατομμύρια χρόνια για να φτάσει στη Γη, καλύπτοντας περίπου 150 πεντάκις εκατομμύρια μίλια.
Η Cristina, παρατηρώντας την εικόνα, έκανε μια απλή αλλά εύστοχη ερώτηση: «Δεν κουράζεται το φως μετά από τόσο μακρύ ταξίδι;» Μια ερώτηση που οδήγησε σε μια βαθύτερη συζήτηση για τη φύση του φωτός, με απαντήσεις που ξεπερνούν τη διαισθητική κατανόηση της καθημερινότητας.
Το φως, εξηγεί ο αφηγητής, είναι μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, χωρίς μάζα, κάτι που του επιτρέπει να ταξιδεύει με τη μέγιστη δυνατή ταχύτητα στο κενό: περίπου 300.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Για να καταλάβει κανείς πόσο γρήγορα κινείται, αρκεί να σκεφτεί ότι σε χρόνο μικρότερο από ένα ανοιγόκλεισμα του ματιού, ένα φωτόνιο έχει διανύσει την περίμετρο της Γης περισσότερες από δύο φορές.
Αν και η ταχύτητά του είναι εντυπωσιακή, το Σύμπαν είναι απέραντο. Για παράδειγμα, το φως από τον Ήλιο χρειάζεται 8 λεπτά για να φτάσει στη Γη, ενώ από το πιο κοντινό αστέρι μετά τον Ήλιο, το Alpha Centauri, ταξιδεύει για 4 χρόνια.
Η απάντηση στην ερώτηση της Cristina είναι πιο σύνθετη από ένα απλό «όχι». Κάποιο φως όντως χάνει ενέργεια κατά τη διάρκεια του ταξιδιού του, κυρίως όταν συναντά εμπόδια, όπως διαστρική σκόνη, και διασκορπίζεται. Ωστόσο, το μεγαλύτερο μέρος του φωτός ταξιδεύει ανεμπόδιστα, καθώς το Διάστημα είναι κυρίως κενό. Έτσι, δεν υπάρχει κάτι να του αφαιρέσει ενέργεια, επιτρέποντάς του να διατηρεί τη ταχύτητά του απεριόριστα.
Εδώ εισέρχεται η έννοια της χρονοδιαστολής (time dilation), βασική στη θεωρία της σχετικότητας. Όταν κινούμαστε πολύ γρήγορα, όπως συμβαίνει για παράδειγμα στους αστροναύτες στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS), ο χρόνος περνά ελαφρώς πιο αργά σε σχέση με κάποιον που βρίσκεται στη Γη. Αν φανταστούμε ότι “καθόμαστε” πάνω σε ένα φωτόνιο, θα βιώναμε μέγιστη χρονοδιαστολή: για το φωτόνιο, ο χρόνος παγώνει. Έτσι, από την «οπτική» του φωτονίου, ολόκληρη η απόσταση από τον γαλαξία Pinwheel μέχρι τον αισθητήρα της κάμερας στη Γη είναι μηδενική, δηλαδή το ταξίδι του είναι στιγμιαίο.
Επιπλέον, όσο πιο γρήγορα κινείται κάτι, τόσο πιο «συμπιεσμένος» γίνεται ο χώρος προς την κατεύθυνση της κίνησης. Για το φωτόνιο, ο χώρος ανάμεσα στην αρχή και το τέλος του ταξιδιού δεν υπάρχει: όλα συμβαίνουν ταυτόχρονα. Έτσι, ενώ από τη Γη βλέπουμε το φως να έχει ταξιδέψει 25 εκατομμύρια χρόνια, για το ίδιο το φωτόνιο ο χρόνος δεν κυλά και ο χώρος δεν έχει μήκος.
Η κατανόηση αυτών των εννοιών δείχνει πώς η Φυσική αποκαλύπτει μια πραγματικότητα που ξεπερνά τη φαντασία. Και όπως καταλήγει η ιστορία, μια απλή φωτογραφία και μια αυθόρμητη ερώτηση έγιναν αφορμή για μια συζήτηση που αγγίζει τα πιο βαθιά μυστήρια του Σύμπαντος, με φόντο την ομορφιά του γαλαξία Pinwheel και το φως του που, ακούραστο, ταξίδεψε ακατάπαυστα για εκατομμύρια χρόνια, για να φτάσει τελικά σε μια οθόνη, μια ανοιξιάτικη νύχτα.
[via]
