Η πιο διάσημη ακτινοβολία μέλανος σώματος είναι βεβαίως το πανταχού παρόν στον κοσμικό χώρο αρχέγονο φως. Αυτό που πλημμύρισε το σύμπαν κατά τη Μεγάλη Έκρηξη, όταν η ύλη του ήταν σε μια υπέρθερμη και υπέρπυκνη αρχική κατάσταση – ένα πυρακτωμένο κάρβουνο! – και το οποίο σήμερα έχει πια κρυώσει, διατηρώντας όμως -σχεδόν με μαθηματική τελειότητα – την κατανομή μέλανος σώματος που είχε κατά τη γένεσή του.

Mε Τ 3 K, ο νόμος του Βιν λ_max(mm)=1/T δίνει λ_max1 mm, ακριβώς όπως δείχνει η πειραματική καμπύλη.

Πέραν, όμως, του να αποτελεί τον αδιάψευστο μάρτυρα καταγωγής μας από μια μεγάλη έκρηξη – διότι μόνο έτσι θα μπορούσε να έχει παραχθεί μια πανταχού παρούσα ακτινοβολία υποβάθρου τύπου μέλανος σώματος -, η ακτινοβολία υποβάθρου είναι επίσης και ο πιο αξιόπιστος αισθητήρας της διαστολής του σύμπαντος. Διότι η διαστολή του σύμπαντος είναι διαστολή του ίδιου του κοσμικού χώρου, οπότε συμπαρασύρει μαζί της και τα μήκη κύματος των φωτονίων αυτής της ακτινοβολίας, αφού οι διαδοχικοί κόμβοι – ή οι διαδοχικές κορυφές – ενός τέτοιου κύματος θα απομακρύνονται κι αυτοί ακολουθώντας την κοσμική διαστολή. Ακολουθώντας το διαρκές τέντωμα του χώρου. Επομένως, όταν το σύμπαν θα έχει διασταλεί κατά έναν παράγοντα δύο – όταν δηλαδή οι αποστάσεις μεταξύ απομακρυσμένων γαλαξιών θα έχουν διπλασιασιαστεί-, θα έχουν διπλασιαστεί και τα μήκη κύματος της ακτινοβολίας υποβάθρου και ειδικότερα το λ_max. Oπότε – λόγω του νόμου του Bιν [λ_max (mm) 3/T] – θα έχει πέσει στο μισό η θερμοκρασία του. Η ακτινοβολία υποβάθρου – αρχέγονο φως, το φως του κόσμου – είναι λοιπόν ταυτόχρονα και το θερμόμετρο του σύμπαντος. Κρυώνει μαζί του. Και βεβαίως ζεσταίνεται μαζί του, αν γυρίσουμε την ταινία προς τα πίσω. Παραδείγματος χάριν, όταν το σύμπαν ήταν δέκα φορές πιο «μαζεμένο» απ’ ό,τι σήμερα, η θερμοκρασία της ακτινοβολίας υποβάθρου θα ήταν δέκα φορές μεγαλύτερη – δηλαδή 30 Κ, αντί 3 Κ – και η έντασή της (λόγω του νόμου Τ⁴ των Στέφαν και Μπόλτσμαν) 10⁴=10.000 φορές μεγαλύτερη. Και πηγαίνοντας όλο και πιο πίσω, η ένταση αυτή θα μεγαλώνει με ιλιγγιώδη ρυθμό, λόγω του Τ⁴ ώστε, πλησιάζοντας τις απαρχές, σχεδόν όλη η ενέργεια του σύμπαντος θα ήταν σε μορφή «πυρακτωμένου φωτός». Αυτή ήταν η περίφημη αποχή της φωτοκρατίας, από την οποία όλα ξεκίνησαν. Ἐν ἀρχῇ ἦν τὸ φῶς.

από το βιβλίο του Στέφανου Τραχανά που κυκλοφόρησε το 2025 με τίτλο: «ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΛΥΚΕΙΟΥ – Για τη χαρά της ανακάλυψης: Ένα βιβλίο για τον δάσκαλο και τον ανήσυχο μαθητή»

Ακολουθεί ένα πρόβλημα από το δεύτερο βιβλίο του Στέφανου Τραχανά (η συνέχεια του προηγούμενου), που κυκλοφόρησε πρόσφατα με τίτλο: «ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΛΥΚΕΙΟΥ – Γιατί υπάρχουν και πανελλαδικές εξετάσεις» :

Πρόβλημα 6: Η πιο «ένδοξη» ακτινοβολία μέλανος σώματος είναι βεβαίως η κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου του σύμπαντος (cosmic microwave background radiation), της οποίας η θερμοκρασία στο σημερινό σύμπαν είναι T=2,7 K3 K.
α) Μπορείτε να εξηγήσετε σε μια φίλη σας την αιτιολογία αυτής της ονομασίας; υπάρχει λόγος που τη λέμε «μικροκυματική» και όχι κάτι άλλο;
β) Θα ισχύει πάντα αυτός ο χαρακτηρισμός ή μήπως οι μακρινοί μας απόγονοι θα τη λένε κάπως αλλιώς;
Λύση: α) Κατ’ αρχάς, ο χαρακτηρισμός «μικροκυματική» δεν μπορεί παρά να σημαίνει ότι το μήκος κύματος μέγιστης εκπομπής – δηλαδή αυτό που έχουν τα περισσότερα φωτόνια της διάσημης ακτινοβολίας – θα πέφτει στην περιοχή των μικροκυμάτων, η οποία αντιστοιχεί σε μήκη κύματος από λίγες δεκάδες εκατοστά έως και λίγα χιλιοστά. Αλλά για T3 K ο νόμος του Βιν δίνει λ_max(mm)3/T=3/31mm, οπότε πράγματι η ακτινοβολία υποβάθρου πέφτει στο χαμηλό κάτω άκρο της περιοχής των μικροκυμάτων, άρα δικαίως χαρακτηρίζεται ως μικροκυματική.
β) Είναι φανερό όμως ότι ο παραπάνω χαρακτηρισμός είναι… εποχικός. Θα ισχύει για μια ορισμένη μικρή περίοδο της ζωής του σύμπαντος, στη διάρκεια της οποίας η κοσμική διαστολή δεν πρόλαβε να το… μεγαλώσει αρκετά ώστε να έχει «τεντώσει» ανάλογα και τα μήκη κύματος των φωτονίων του κοσμικού φωτός. Διότι γνωρίζουμε βεβαίως ότι η διαστολή του σύμπαντος είναι διαστολή του ίδιου του κοσμικού χώρου, και επομένως συμπαρασύρει και τα μήκη κύματος των φωτονίων, αφού η απόσταση ανάμεσα σε δύο διαδοχικούς κόμβους του κύματος θα μεγαλώνει κι αυτή καθώς τεντώνεται ο χώρος. Στο μακρινό μέλλον λοιπόν τα μήκη κύματος της ακτινοβολίας υποβάθρου θα είναι πολύ μεγαλύτερα απ’ ό,τι σήμερα ―ας πούμε, της τάξης των λίγων μέτρων―, οπότε ο σημερινός χαρακτηρισμός της δεν θα ισχύει πλέον και μάλλον θα έχει αντικατασταθεί από τον: κοσμική ραδιοκυματική ακτινοβολία υποβάθρου του σύμπαντος. Ενώ κάτι αντίστοιχο ισχύει και όταν γυρίζουμε την ταινία προς τα πίσω, οπότε τα μήκη κύματος διαρκώς θα μικραίνουν και βεβαίως το σύμπαν θα γίνεται όλο και ζεστότερο, μέχρις ότου να επιστρέψει εκεί απ’ όπου όλα ξεκίνησαν. Στην υπέρθερμη και υπέρπυκνη αρχική κατάσταση την οποία ονομάζουμε Μεγάλη Έκρηξη. Όσο για τον χαρακτηρισμό ακτινοβολία υποβάθρου, αυτή εκφράζει προφανώς το γεγονός ότι όλος ο κοσμικός χώρος είναι ομοιόμορφα γεμάτος απ’ αυτήν και επομένως αποτελεί πράγματι ένα υπόβαθρο μέσα στο οποίο…κολυμπάμε όλοι. Και σίγουρα όλες οι άλλες ακτινοβολίες του σύμπαντος με συγκεκριμένη προέλευση: Αστρικό φως, πίδακες ακτίνων Χ και γ από κοσμικές «ρουφήχτρες» (αστρικές μαύρες τρύπες, αστέρες νετρονίων), κ.λπ. κ.λπ., έως τα βαρυτικά κύματα από συγχωνεύσεις μελανών οπών.

Κατηγορίες:ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ, ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ, ΣΥΜΠΑΝ

Ετικέτες: ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΜΕΛΑΝΟΣ ΣΩΜΑΤΟΣ, Η ΑΣΚΗΣΗ ΤΗΣ ΕΒΔΟΜΑΔΑΣ, ΚΟΣΜΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΥΠΟΒΑΘΡΟΥ, ΜΕΓΑΛΗ ΕΚΡΗΞΗ, ΣΤΕΦΑΝΟΣ ΤΡΑΧΑΝΑΣ, ΤΟ ΒΙΒΛΙΟ ΤΗΣ ΕΒΔΟΜΑΔΑΣ, PHYSICS