Atunci când închidem ochii la Lumea Fizică, materială, se deschid ochii cei tainici ai sufletului, care apoi sunt impresionați într-un mod extraordinar, mirific de Lumina Dumnezeiască (I)
– Termen de glosar: Lumină –
de profesor de yoga Gregorian Bivolaru
Termenul lumină provine de la cuvântul latin lumen care, în traducere românească, înseamnă „lumină”. Lumina este radiația emisă de anumite corpuri fierbinţi ce au fost aduse la o temperatură relativ înaltă (la incandescenţă) sau de anumite corpuri ce au fost excitate prin intermediul feluritelor forme de energie, în acest fel apărând fenomenul de luminescenţă. Aşa-numita „particulă de lumina” – ce prezintă particularitatea de a fi fără masă de repaus (conform teoriei relativităţii speciale sau restrânse, particula de lumină are doar masă de mişcare) – este fotonul. Viteza luminii este simbolizată cel mai adesea prin intermediul literei „c”, care este prima literă a termenului „celeritate”, ce are înţelesul de „iuțeală”, „repeziciune”, „rapiditate”. Viteza de propagare a luminii este o constantă universală şi totodată este o mărime indispensabilă oricărei teorii care se vrea relativistă – capabilă să descrie în mod corect şi consecvent fenomene care implică viteze foarte mari, comparabile cu viteza luminii în vid, care are valoarea de aproximativ 300.000.000 m/s (mai exact, 299.792.458 m/s). Am putea spune că viteza luminii este constanta specifică relativităţii în sens einsteinian.
Lumina este o radiație de natură electromagnetică şi este un agent fizic capabil să impresioneze ochiul, spre a face astfel ca tot şi toate cele care au formă şi culoare să poată fi văzute (să devină vizibile). Din punct de vedere ştiinţific, lumina este radiația electromagnetică ce are lungimea de undă (notată cu litera grecească lambda λ) cuprinsă între λmin 400 nanometri (nm) (violet) şi λmax 700 nanometri (nm) (roşu) (observație: un nanometru este egal cu 1 metru la puterea 10 la puterea -9; 1nm=10-9m).
Aşadar, ochiul uman normal şi sănătos poate sesiza radiațiile electromagnetice având lungimea de undǎ λ (lambda) cuprinsă într-un interval de doar 300 nanometri (nm).
Culorile fundamentale ale radiației electromagnetice vizibile (luminii) sunt definite de următoarele intervale ale lungimii de undă λ (lambda) (vezi tabelul de mai jos).
Ochiul omenesc „normal” şi sănătos este calibrat doar pentru captarea undelor electromagnetice din spectrul vizibil (luminii). Lumina este încadrată în spectrul radiațiilor electromagnetice între infraroşu [radiații cu lungimea de undă λ mai mare de 700 nanometri (nm)] şi ultraviolet [radiații cu lungimea de undă λ mai mică de 400 nanometri (nm)]. Anumite celule (specializate) din globul ocular sunt sensibile la diferitele frecvenţe ale spectrului vizibil, creierului revenindu-i sarcina de a transforma apoi radiația electromagnetică în senzaţii vizuale, în forme şi culori. Faptul că vedem obiectele din jurul nostru se datorează interacţiunii dintre fotoni („particulele de lumina”) şi mediu, precum şi faptului că obiectele au capacitatea de a absorbi şi reflecta diferite frecvenţe din spectrul vizibil. De exemplu, un măr roşu reflectă radiația cu lungimea de undă λ (lambda) cuprinsă între 610 nanometri (nm) şi 700 nanometri (nm), absorbind celelalte componente ale spectrului vizibil; din această cauză el ne apare ca fiind de culoare roşie. Cum lesne se poate înţelege, obiectele nu au culoare în sine, ci doar felul de construcţie al ochiului uman şi specificitatea interacţiunii dintre materie şi lumină face ca noi să spunem că un obiect oarecare are o culoare sau alta.
La ora actuală există două mari teorii asupra naturii luminii, respectiv, teoria electromagnetică a luminii, care consideră lumina ca fiind un fenomen ondulatoriu (o undă, deci un fenomen continuu) şi teoria cuantică (corpusculară) a luminii, care consideră lumina ca fiind un „flux” de particule numite fotoni.
În funcţie de teoria care urmăreşte să explice natura luminii, aceasta (lumina) poate suferi o serie întreagă de fenomene fizice şi anume:
În cadrul teoriei ondulatorii, lumina suferă fenomenele de: reflexie, refracţie, transmisie, absorbţie / atenuare, polarizare, difuzie, difracţie, interferenţă.
În cadrul teoriei cuantice, lumina suferă fenomenele de: emisie discontinuă, absorbţie discontinuă, împrăştiere / difuzie, amplificare (fenomenul laser).
Experienţa curentă arată că lumina şi focul sunt caracterizate de cel puțin două proprietăţi comune. Una dintre acestea este aceea de a lumina, iar cea de a doua este aceea de a încălzi. Cu toate acestea, cele două realităţi (lumina şi focul) au naturi diferite; în timp ce lumina este o radiație electromagnetică, focul este o plasmă (în fapt, cea mai simplă plasmă ce poate exista în natură). Un mare număr de gânditori ai Antichității, în special în Grecia, considerau că lumina este constituită prin intermediul elementului subtil foc.
Au existat de-a lungul timpului diferite teorii şi controverse referitoare la natura şi compoziția luminii. Către anul 1000, irakianul Ibn Al-Haytham (965-1040), cunoscut în Occident sub numele de Alhazen, publică un tratat despre optică, în cadrul căruia el discută, printre altele, mecanismele viziunii, ale propagării şi ale reflexiei luminii. Datorită faptului că era – ca să spunem aşa – ataşat de tradiția atomistă, Ibn Al-Haytham era convins că lumina are o existență proprie. În conformitate cu punctul lui de vedere, lumina este o materie ce se propagă de la un emiţător către un receptor. Multiplele sale experiențe l-au determinat să afirme că lumina este transmisă de la fiecare punct al unei surse de lumină până la ochi, pe nişte linii aşa-zis drepte, pe care el le numea „raze luminoase”. lată ce afirma el într-o lucrare ce a fost tipărită în anul 1572: „Viziunea se realizează prin intermediul razelor ce vin de la obiect până la ochi. De la orice corp, ce este luminat de nu contează ce lumină, porneşte lumina în toate direcțiile. Atunci când ochiul este plasat în fața unui obiect ce este luminat, de la suprafața sa exterioară pleacă lumina care este apoi recepţionată de ochi. Ori noi am stabilit deja că lumina are proprietatea de a acţiona asupra ochiului. Tocmai de aceea este necesar să tragem concluzia că ochiul nu poate să simtă obiectul ce este văzut, decât prin intermediul luminii pe care acesta o trimite.”
Ibn Al-Haytham a fost unul dintre primii experimentatori ce a distins destul de clar chestiunea naturii luminii, atât aceea a propagării ei, ce schițează ceea ce am putea numi o optică fizică, cât şi aceea a receptării luminii prin intermediul ochiulul, ceea ce schiţează ceea ce am putea numi o optică fiziologică. În conformitate cu teza acestui savant irakian, „reflexia luminii este asemănătoare cu mișcarea unui corp sferic ce prezintă o oarecare greutate, iar dacă acea lumină este lăsată să «cadă» pe un corp plat sub un anumit unghi, noi constatăm că ea se reflectă în raport cu perpendiculara pe acea suprafață, sub un unghi egal cu cel după care ea a coborât.” În felul acesta, în viziunea sa, „şocul” – ca să spunem aşa – între lumină şi materie induce fenomenul reflexiei. Această interpretare, ce poate fi calificată a posteriori drept mecanicistă, va fi apoi reluată de către René Descartes (1596-1650). Concepțiile materiale referitoare la lumină au predominat până la începutul epocii moderne.
În anul 1802, Thomas Young (1773-1829) a publicat descrierea unui dispozitiv de producere a fenomenului de interferență a luminii, ce a fost apoi cunoscut sub numele de „dispozitivul cu două fante al lui Young”; în prezent acesta este cunoscut sub denumirea simplă de „dispozitivul Young”. Acest dispozitiv conţine o sursă de lumină care emite un fascicul monocromatic. Acesta se obține dintr-un fascicul de lumină albă care traversează un filtru monocromatic – spre exemplu, o bucată de sticlă de culoare roşie. Apoi, fasciculul monocromatic luminează un ecran opac ce este prevăzut cu două fante înguste, care sunt paralele şi dispuse la o distanţă de 1-2 mm una faţă de cealaltă. De cealaltă parte a ecranului, fasciculele ce ies din cele două fante se suprapun şi „melanjul luminos” ce rezultă astfel este proiectat pe un al doilea ecran opac. Observând acest al doilea ecran opac, Young a descoperit existenţa unei succesiuni de zone rectilinii, paralele între ele şi de egală lățime, ce apăreau în mod alternativ întunecoase şi strălucitoare (mai exact spus, de culoare roşie), care sunt numite „franje de interferenţă”. În plus, el a constatat că era suficient să se obtureze una dintre cele două fante, pentru ca apoi toate acele franje să dispară. Respectivul savant britanic a ajuns să demonstreze în mod experimental că suprapunerea celor două fascicule luminoase, ce s-au propagat pe căi diferite, a produs după aceea în anumite puncte ale spaţiului o intensitate luminoasă ce era superioară intensității fiecărui fascicul luat în mod separat, fapt ce era în acord cu teoria newtoniană a luminii, în timp ce această suprapunere genera totuşi în alte puncte ale spaţiului zone întunecate, fapt ce era de neconceput din punctul de vedere al aceleiaşi teorii. Doar teoria ondulatorie a luminii, a olandezului Christiaan Huygens (1629-1695), a putut să explice într-o manieră corectă şi coerentă un astfel de rezultat. Fenomenul de interferență a undelor era deja cunoscut atât pentru undele sonore, cât şi pentru cele marine. Tocmai de aceea, apariția acestor franje de interferență l-a determinat pe Young să afirme, fără nicio rezervă, că lumina este în realitate o undă. Utilizând fascicule monocromatice de diverse culori şi măsurând pentru fiecare dintre ele intervalul dintre două franje de interferenţă succesive (dintre două maxime sau două minime de interferenţă succesive – interfranja), el a reuşit chiar să calculeze valoarea lungimilor de undă ale undelor luminoase ce erau asociate fiecărei culori a spectrului vizibil. Astfel, el a determinat o valoare de aproximativ 400 nanometri (nm) pentru lungimea de undă λ (lambda) a luminii de culoare violet şi aproximativ 700 nanometri (nm) pentru lumina roşie.
Iată că, în felul acesta, în ciuda monopolului concepțiilor newtoniene asupra opticii fizice, la începutul secolului al XIX-lea, partizanii teoriei ondulatorii au devenit din ce în ce mai numeroşi. Susţinătorii concepţiilor newtoniene referitoare la lumină estimau că numai experimentum crucis (în traducere românească: un experiment crucial), referitor la fenomenele optice, putea să rezolve în mod definitiv disputa dintre teoria corpusculară şi teoria ondulatorie. În viziunea lor, dacă lumina ar fi alcătuită din corpusculi, atunci ea s-ar propaga cu o viteză ce este proporțională cu indicele de refracţie al mediului pe care îl traversează. În schimb, dacă lumina ar fi de natură ondulatorie, atunci viteza ei ar fi în mod necesar invers proporţională cu acest indice.
Încă din anul 1838, François Arago (1786-1853) a sugerat modul în care era necesar să fie realizat un aparat pentru a măsura viteza relativă a luminii, atât în aer, cât şi în apă. După ce au realizat acest dispozitiv, în anul 1850, Leon Foucault (1819-1868) şi Hippolyte Fizeau (1819-1896) au efectuat, în mod independent, o astfel de experiență crucială. În final, rezultatul acestei experienţe cruciale a evidenţiat că lumina se propagă mai puțin repede în apă decât în aer. Fizeau şi Foucault au generalizat atunci acel rezultat. Ei au considerat că viteza luminii este invers proporţională cu indicele de refracţie al mediului pe care ea îl traversează. Astfel, începând cu anul 1850, teoria corpusculară a lui Isaac Newton (1643-1727) este definitiv abandonată, în favoarea teoriei ondulatorii a lui Augustin-Jean Fresnel (1788-1827). Atunci când a calculat valoarea vitezei de propagare a undelor electromagnetice, James Clerk Maxwell (1831-1879) a constatat că această valoare, aproximativ 300.000 kilometri pe secundă (km/s), era uimitor de apropiată de valoarea vitezei luminii în eter.
O a doua coincidenţă semnificativă i-a atras lui Maxwell atenţia: întocmai aşa cum lumina este, în conformitate cu punctul de vedere al lui Fresnel, asociată unor vibrații transversale ale „eterului luminos”, undele electromagnetice sunt asociate vibrațiilor transversale ale „eterului electromagnetic”. Iată ce a afirmat James Clerk Maxwell: „Viteza oscilațiilor transversale, în mediul nostru ipotetic, coincide atât de exact cu viteza luminii ce a fost calculată pornind de la experiențele optice ale lui Fizeau, că a fost cu neputinţă să nu tragem concluzia că lumina nu este altceva decât oscilațiile transversale ale aceluiaşi mediu în care se manifestă fenomenele electrice şi magnetice.”
Având în vedere aceste similitudini, a fost cât se poate de natural pentru Maxwell să recunoască faptul că lumina nu este altceva decât o undă electromagnetică particulară (cu anumite valori ale frecvenţei şi lungimii de undă) şi astfel, să definească un mediu unic – eterul – ce impregnează spaţiul şi susţine în mod egal, atât fenomenele optice, cât şi cele electromagnetice. Teoria ondulatorie a lui Maxwell s-a dovedit a fi o genială teorie de unificare a electricităţii şi magnetismului, pe care acest savant britanic a structurat-o pornind de la rezultatele cercetărilor mentorului său, care îi era şi prieten, Michael Faraday (1791-1867).
Maxwell a arătat că lumina albă este compusă din numeroase radiații electromagnetice ale căror lungimi de undă λ (lambda) sunt cuprinse între două limite, respectiv 400 şi 700 nanometri (nm), aproximativ, iar acestea sunt determinate de sensibilitatea la radiațiile electromagnetice, ale unui receptor cu totul aparte, şi anume, ochiul uman.
În felul acesta, lumina şi-a pierdut specificitatea ei seculară, pentru a se integra în vasta familie a radiațiilor electromagnetice. Iată ce ne spune despre aceasta Louis de Broglie (1892-1987), în lucrarea sa intitulată Fizica nouă şi cuantele: ,,Ideea genială a lui Maxwell, după ce a stabilit ecuațiile generale ale fenomenelor electromagnetice, a fost aceea că el a întrezărit prin intermediul acestor ecuaţii posibilitatea de a considera lumina ca fiind o perturbație de natură electromagnetică. Prin aceasta, el a reuşit să reintegreze ştiinţa opticii în cadrul electromagnetismului, reunind în felul acesta două domenii ce păreau în întregime distincte, şi a realizat una dintre cele mai frumoase sinteze pe care ne-o oferă drept exemplu istoria fizicii.”
Astfel, lumina se defineşte ca fiind un transport de energie electromagnetică. În cadrul teoriei lui Maxwell, eterul rămâne un mediu cu proprietăți în mod esențial mecanice. Cu toate acestea, nici Maxwell şi nici succesorii săi nu au ajuns să elaboreze un model mecanic al eterului, capabil să furnizeze o interpretare satisfăcătoare ecuațiilor electromagnetismului, sau altfel spus, ecuațiilor lui Maxwell.
Ceea ce este însă penibil rămâne pentru noi faptul că fizicienii au abandonat după aceea noţiunea de eter şi s-au mulţumit să remarce că însuşi spațiul gol (vidul) are proprietatea de a „suporta” fenomenele electromagnetice şi fenomenele luminoase, în particular.
Lumina interacționează cu materia în mai multe feluri, depinzând de particularitățile aceleia din urmă. Două dintre cele mai cunoscute forme de interacţiune lumină-materie sunt reflexia şi refracţia, fenomene care au loc la suprafața de separație dintre două medii transparente sau semi-transparente, cu indici de refracţie diferiți, ansamblu care în optică se numeşte dioptru. O a treia formă de interacţiune a luminii cu materia este difracţia prin intermediul micilor obstacole aflate în calea fasciculelor de lumină, sau prin intermediul deschizăturilor mici practicate în ecrane opace.
În epoca lui Newton şi mai bine de un secol după aceea, majoritatea fizicienilor au nutrit speranţa că, în cele din urmă, teoria corpusculară a luminii va fi încununată de succes, şi că ea va putea să explice toate fenomenele în care este implicată lumina. Orice speranţă de acest fel a fost însă abandonată atunci când Maxwell a făcut să triumfe teoria ondulatorie, la sfârşitul secolului al XIX-lea. Cu toate acestea, noi experiențe cu privire la anumite fenomene de interacţiune ale luminii cu materia, la scară microscopică, i-au bulversat chiar şi pe adepții faimoasei teorii a lui Maxwell. Iată ce ne spune despre aceasta Louis de Broglie în lucrarea sa intitulată Unde, corpusculi, mecanică cuantică: „Dezvoltarea doctrinelor referitoare la lumină, după ce a fost impusă ideea undelor luminoase, a arătat că această idee era insuficientă şi că era necesar să se adauge apoi ideea corpusculilor de lumină, spre a se realiza cu acest preț anumite concepţii noi şi îndrăzneţe, care ar putea fi definite drept un amalgam al imaginilor opuse ale undei şi ale corpusculului.”
În anul 1887, atunci când, până la urmă, fizicianul german Heinrich Hertz (1857-1894) a reuşit să producă şi să detecteze unde electromagnetice, arătând că viteza lor de propagare este egală cu aceea a luminii, el a constatat că o placă de metal iradiată cu un fascicul de lumină monocromatică emite electroni. Aceştia se deplasează toți cu o aceeaşi viteză şi au, prin urmare, aceeaşi energie cinetică. Mărind intensitatea luminii monocromatice incidente, ar fi fost firesc să observe o creştere a energiei cinetice a electronilor ce erau expulzați din placa de metal. Dincolo de această presupunere, experienţa a contrazis această previziune. Caracteristic acestui fenomen fizic numit „efect fotoelectric” este faptul că energia cinetică a electronilor expulzați depinde direct proporțional de frecvența radiației luminoase incidente, şi nu de intensitatea luminii incidente. Aceasta din urmă are drept unică şi evidentă consecinţă o creştere a numărului de electroni ce sunt expulzați din metal.
În plus, s-a observat că atunci când acea placă de metal este luminată în mod succesiv cu radiații electromagnetice de diverse lungimi de undă, devine cu putință să ne dăm seama că efectul nu se produce (este nul) sub o anumită valoare a frecvenței radiațiilor incidente (numită frecvență de prag), oricare ar fi timpul de expunere la radiația incidentă şi oricare ar fi intensitatea acelei radiații.
Aşa cum de altfel se ştie la ora actuală, anumite fenomene luminoase nu-şi găsesc explicaţia decât dacă se consideră lumina ca fiind o undă. Este necesar să ştim că, de fapt, o undă este o formă de transport a energiei, şi nicidecum de transport a materiei, chiar dacă energia este transportată prin intermediul unei mişcări de vibrație sau oscilație a materiei, care în cazul unei unde are un caracter dublu (oscilaţia este dublă: şi în timp, şi în spațiu). Astfel, mişcarea de transport specifică unei unde este de fapt aceea a unei stări a materiei, şi nu a materiei însăşi. Locul geometric al punctelor materiale ce sunt atinse în același timp de o undă, şi care se află în aceeaşi stare vibratorie la acel moment de timp, este numit „front al undei” sau „front de undă”. Suprafața ale cărei puncte (materiale) oscilează în fază se numeşte suprafaţă de undă. Frontul de undă este de fapt suprafața de undă cea mai depărtată de sursă, sau, altfel spus, „prima” suprafață de undă (în cazul undelor progresive). Teoriile ondulatorii care au început să se dezvolte către sfârşitul secolului al XVII-lea au recurs frecvent la conceptul de suprafaţă de undă şi mai puțin la cel de rază luminoasă. Apoi a fost necesar să se aştepte primii ani ai secolului al XIX-lea pentru ca să se vorbească din nou, mai mult, despre razele de lumină.
Atunci când fotonul este luat în considerare cu o mare luciditate şi atenție, devine cu putinţă să ne dăm seama că el nu este nici doar corpuscul şi nici doar undă. Astăzi putem afirma, mai mult ca niciodată, că există atât o lumină fizică – ce este în acelaşi timp în strânsă legătură cu punctul nostru de vedere asupra ei, şi care se manifestă fie sub formă de undă, fie sub formă de corpuscul – cât şi o Lumină spirituală care de fapt pre-există în veşnicie şi care a fost adeseori descrisă de cei inițiați, de marii înţelepţi sau de yoghinii avansați.
Citiți continuarea articolului
Citiți și:
FOCUL – aspecte oculte, inițiatice și simbolice (I)
Lumina vitală a lui Nikola Tesla, puterea vindecătoare a razelor ultraviolete
yogaesoteric
20 iunie 2024