Lumina care nu obosește niciodată: ce se întâmplă cu un foton după 25 de milioane de ani prin Univers

Într-o noapte liniștită de primăvară, un telescop dintr-o curte din San Diego a surprins o imagine cu o galaxie îndepărtată. O întrebare aparent simplă a declanșat însă o discuție fascinantă: lumina se „obosește” vreodată în călătoria ei prin Univers? Deși pare o glumă romantică între doi parteneri pasionați de cerul nopții, răspunsul ne poartă prin concepte profunde precum dilatarea timpului, spațiul vid și natura fundamentală a luminii.

Ce este lumina și de ce nu încetinește niciodată

Lumina, fie că vine de la o stea, fie de la lanterna ta, este o formă de radiație electromagnetică, adică o combinație de unde electrice și magnetice care călătoresc prin spațiu. Un detaliu esențial este că lumina nu are masă. Spre deosebire de orice alt obiect care are o limită de viteză impusă de masa sa, lumina poate atinge viteza maximă permisă în vid: 300.000 km/s.

Această viteză e atât de mare încât un foton – particula elementară de lumină – înconjoară Pământul de peste șapte ori într-o secundă. Chiar și așa, distanțele în Univers sunt colosale. Lumina de la Soare ajunge la noi în opt minute, dar cea de la Alpha Centauri, cea mai apropiată stea după Soare, are nevoie de patru ani. Iar când vorbim de galaxii ca Pinwheel, aflată la 25 de milioane de ani-lumină distanță, vorbim despre fotoni care călătoresc prin cosmos timp de milioane de ani fără oprire.

Și totuși, lumina nu „obosește”. Nu încetinește. Nu se degradează. Dacă nu întâlnește nimic în cale – și de cele mai multe ori, spațiul este gol – ea își păstrează energia și viteza pe durate care depășesc orice înțelegere umană.

Una dintre cele mai ciudate și fascinante idei ale fizicii moderne este dilatarea timpului. Timpul nu este absolut, ci relativ, adică trece diferit în funcție de viteza cu care te deplasezi sau de câmpul gravitațional în care te afli. Un astronaut pe Stația Spațială Internațională, de exemplu, va experimenta un timp ușor mai lent decât cineva pe Pământ.

Pentru lumină, acest fenomen atinge extremele. Dacă ai putea „călători” cu un foton, timpul pentru tine s-ar opri complet. Din punctul tău de vedere, distanța dintre galaxia Pinwheel și camera foto de pe Pământ ar fi zero. Spațiul însuși s-ar „turtit” pe direcția de mers, astfel încât evenimentul emiterii și cel al absorbției ar avea loc simultan.

Aceasta este una dintre marile revelații ale fizicii relativiste. Deși pentru noi, pe Pământ, fotonul a avut nevoie de 25 de milioane de ani să ajungă dintr-o galaxie îndepărtată, din perspectiva sa, călătoria a durat exact zero secunde.

De ce nu pierde lumina energie în golul cosmic

Întrebarea care a pornit totul – dacă lumina „obosește” – are și un răspuns mai tehnic. Lumina își poate pierde energia doar dacă interacționează cu ceva, cum ar fi particule de praf cosmic sau atomi din nori interstelari. Aceste interacțiuni pot face ca lumina să fie deviată, împrăștiată sau chiar absorbită.

Dar în cele mai multe cazuri, spațiul este atât de gol încât un foton își continuă drumul fără piedici. Nu există frecare cosmică, nici aer, nici obstacole – deci nici pierderi de energie. Prin urmare, lumina poate călători la nesfârșit în linie dreaptă, menținându-și frecvența și energia.

Este adevărat că, în cadrul expansiunii Universului, unele lungimi de undă ale luminii se „întind” – fenomen numit redshift. Dar asta nu înseamnă că lumina „obosește”, ci că spațiul însuși se extinde, ceea ce afectează modul în care percepem lumina de la obiecte foarte îndepărtate.

La final, răspunsul simplu la întrebare este: nu, lumina nu obosește. Dar pentru a înțelege de ce, trebuie să înveți să privești timpul și spațiul nu ca pe entități fixe, ci ca pe dimensiuni fluide, în care lumina dansează la granița dintre fizică și mister.