آیا نور تا ابد زنده میماند؟

در تمام هستی، تنها تعداد محدودی ذره هستند که همیشه پایدارند. برخی بر این باورند که فوتون (کوانتوم 1)، یکی از آنها است و عمر بینهایت دارد. 1 نور تا 1 1 میماند؟در این دنیای بسیار بزرگ که میلیاردها میلیارد سال از عمر آن میگذرد، به نظر میرسد که فوتون یکی از معدود ذراتی است که عمر نامحدودی دارد. فوتونها در واقع کوانتومهایی هستند که نور را تشکیل میدهند و در غیاب هرگونه فعل و انفعال دیگری که آنها را مجبور به تغییر ماهیت کند، تا ابد زنده میمانند و به ذره دیگری تبدیل نمیشوند.آیا نور در آینده بسیار دور نابود میشود؟آیا نور تا ابد زنده است؟جملات بالا بر پایه فرضیاتی استوار شده که نمیدانیم تا چه حد درست هستند و برای تایید پایداری و عمر آنها به شواهد و مدارک بیشتری نیاز داریم. یکی از قدیمیترین ایدئولوژیها در تمام کیهان این است که هر چیزی که اکنون وجود دارد روزی وجود نخواهد داشت.ستارهها، کهکشانها و حتی سیاهچالههایی که فضای کیهان ما را اشغال کردهاند همگی روزی میسوزند و محو میشوند و یا میپوسند و در واقع همان اتفاقی میافتد که ما آن را مرگ گرمای کیهان مینامیم. مرگ گرمای کیهان زمانی اتفاق میافتد که دیگر نمیتوان انرژی بیشتری را از حالت تعادل و حداکثر آنتروپی استخراج کرد.سحابی کارینااما شاید در این میان استثناهایی هم وجود داشته باشد و برخی چیزها واقعا تا ابد زنده میمانند. یکی از این استثناها ممکن است نور باشد. تمام تشعشات الکترومغناطیسی که در کیهان وجود دارند از فوتون تشکیل شدهاند و فوتونها تا آنجا که ما میدانیم عمر بینهایت دارند.آیا این بدان معناست که نور واقعا تا ابد زنده خواهد ماند؟ این سوالی است که Aa-Maria Galante در پی پاسخ آن میگردد:آیا فوتونهای نور تا ابد زنده میمانند؟ یا میمیرند و به ذرهای دیگر تبدیل میشوند؟ نوری که ما میبینیم از زمانهای بسیار دور طی رویدادهای کیهانی فوران کرده است و در ظاهر میدانیم که از کجا میآید، اما به کجا میرود؟ چرخه زندگی فوتون چیست؟این یک سوال بزرگ است که همه اطلاعاتی را که تا به امروز درباره جهان کسب کردهایم به چالش میکشد. در این مقاله بهترین پاسخ علم به این پرسش آمده است.دلیل اینکه اولین بار در رابطه با محدودیت عمر فوتون پرسشی مطرح شد این بود که دانشمندان شواهد مهمی درباره انبساط جهان کشف کرده بودند. در این اکتشاف متوجه شدند که سحابیهای مارپیچی و بیضوی در آسمان کهکشانهایی خارج از کهکشان راه شیری قرار دارند که بسیار فراتر از مقیاس و محدوده کهکشان ما هستند.این مجموعه متشکل از میلیونها، میلیاردها یا حتی تریلیونها ستاره است که حداقل میلیونها سال نوری با ما فاصله دارند و خارج از کهکشان راه شیری هستند. علاوه بر این، دانشمندان به سرعت متوجه شدند که این اجسام نه تنها از ما خیلی دور هستند بلکه هر لحظه از ما دورتر هم میشوند زیرا به طور متوسط هرچه از ما دورتر شوند نوری که به طور سیستماتیک از آنها ساطع میشود به سمت طول موج قرمز و قرمزتر حرکت میکند.البته زمانی که این اطلاعات در دهههای ۱۹۲۰ و ۱۹۳۰ به طور گسترده در اختیار ما قرار گرفتند، پیشتر درباره ماهیت کوانتومی نور اطلاعاتی کسب کرده بودیم و میدانستیم که طول موج نور، میزان انرژی آن را تعیین میکند. ما همچنین درباره نسبیت عام و خاص آگاه بودیم و میدانستیم که وقتی نور منبع خود را ترک میکند تنها راهی که میتوان فرکانس آن را تغییر داد یکی از موارد زیر است:با نوعی ماده یا انرژی تعامل داشته باشد.از ناظر بخواهید که از آن دور یا به آن نزدیک شود.اینکه خواص انحنای فضا خودش تغییر کند مانند تغییر گرانش به سرخ یا آبی و یا انبساط و انقباض جهاناولین راه منجر به ایجاد یک فرمول جذاب برای کیهانشناسی جایگزین به نام کیهانشناسی نور خسته شد. این فرمول اولین بار در سال ۱۹۲۹ توسط Fritz Zwicky مطرح شد. به احتمال زیاد با Fritz Zwicky آشنا هستید. او همان کسی است که اصطلاح ابرنواختر را ابداع و اولین بار فرضیه ماده تاریک را مطرح کرد و یک بار هم سعی کرد با شلیک تفنگ از طریق لوله تلسکوپ خود هوای متلاطم اتمسفر را ساکن و بیحرکت کند.فرضیه نور خسته بیان میکند که نور در حال انتشار در اثر برخورد با سایر ذرات موجود در فضای بین کهکشانها انرژی خود را از دست میدهد. طبق محاسبات، هرچه فضای بیشتری برای انتشار نور وجود داشته باشد، انرژی بیشتری برای این فعل و انفعلات هدر میرود و همین امر این مسئله را توجیه میکند که چرا به جای سرعتهای عجیب و غریب یا انبساط کیهانی، نور برای اجسام دورتر قرمزتر به نظر میرسد. حال برای اینکه این سناریو صحت داشته باشد، دو فرضیه دیگر باید درست باشند.۱- هنگامی که نور از یک محیط حتی یک محیط نامتراکم عبور میکند، سرعتش نسبت به حرکت در خلاء کاهش پیدا میکند. این کاهش سرعت نورها با فرکانسهای متفاوت را با مقادیر متفاوتی تحت تاثیر قرار میدهد. همانطور که نوری که از منشور میگذرد به رنگهای مختلف تقسیم میٰشود، نوری که از محیط بین کهکشانی عبور میکند و با آن برهمکنش انجام میدهد، باید نور با طول موجهای مختلف را نشان دهد. هنگامی که نور دوباره وارد خلاء میشود، مجددا به سرعت پیشین خود باز میگردد.با این حال با مشاهده نورهایی که از منابعی در فواصل مختلف میآمد متوجه شدیم که طول موج به میزان سرخگرایی نور بستگی ندارد. در عوض، همه طول موجهای نور ساطع شده در همه فواصل با یک عامل یکسان به سمت سرخی منتقل میشوند. این حرکت به سمت سرخی هیچگونه وابستگی به طول موج ندارد. به همین دلیل، اولین پیشبینی کیهانشناسی نور خسته رد میشود؛ اما دومین پیشبینی را هم باید بررسی کرد و به چالش کشید.۲- اگر نور دورتر نسبت به نور نزدیکتر مسافت بیشتری در یک محیط پراتلاف طی کند، باید انرژی بیشتری را از دست بدهد و در نتیجه اجسام دورتر باید نسبت به اجسام نزدیکتر تارتر به نظر برسند. ولی باز هم وقتی این پیشبینی را بررسی میکنیم، متوجه