Czym jest ciemność?

Pytanie

Pyta MALGORZATA

Skoro światło składa się z fotonów, to czym jest lub czego składa się ciemność (i jaką ma prędkość)?

Odpowiedź

Odpowiada Krzysztof Dzedzej

Pojęcie światła odnosi się do części spektrum fal elektromagnetycznych, którą ludzkie oko jest w stanie zarejestrować. W tym kontekście ciemność to po prostu brak światła widzialnego, co nie oznacza braku fal elektromagnetycznych w innych zakresach – takich jak promieniowanie gamma, rentgenowskie, ultrafioletowe, podczerwone, mikrofalowe czy radiowe, których nośnikiem również jest foton.

Można też uznać, że ciemność jest równoważna nieobecności jakichkolwiek fal elektromagnetycznych, tak samo jak cisza jest brakiem fal akustycznych, a próżnia brakiem materii w danej objętości. Z takiego stwierdzenia można wywnioskować, że ciemność nie posiada własnego nośnika – jest po prostu stanem braku promieniowania elektromagnetycznego.

I tutaj pojawia się pewien szkopuł: teoretycznie można rozważać całkowity brak fal EM, jednak w obserwowalnym wszechświecie jest on nieosiągalny. Wynika to z istnienia mikrofalowego promieniowania tła oraz promieniowania termicznego (zgodnie z prawami termodynamiki nie jest możliwe osiągnięcie temperatury zera absolutnego, więc każdy obiekt emituje jakąś formę energii).

Przy założeniu, że ciemność jest całkowitym brakiem promieniowania, istnieje ona wyłącznie teoretycznie, nie posiada swojego nośnika, a co za tym idzie – własnej prędkości. Jednak z punktu widzenia ludzkiego oka ciemność to brak światła widzialnego. Jest ona obserwowalna i choć nadal nie ma swojego nośnika (jest brakiem fotonów o konkretnej długości fali), to posiada swoją względną prędkość rozprzestrzeniania się w przestrzeni, która jest równa prędkości światła. Na przykład, gdyby Słońce nagle zgasło, dowiedzielibyśmy się o tym dopiero po 8 minutach i 20 sekundach, ponieważ tyle czasu potrzebuje promieniowanie elektromagnetyczne, aby dotrzeć ze Słońca do Ziemi. Podobna sytuacja dotyczy innych źródeł światła, na przykład żarówki, jednak ze względu na zbyt mały dystans nie jesteśmy w stanie zarejestrować tego opóźnienia zmysłami.