NA PROGU TAJEMNIC ŚWIATŁA

Mam takie przeświadczenie, że gdyby fizyka współczesna , dysponując tak niezwykłą technologią badań eksperymentalnych, niewyobrażalnie subtelną i potężną, a nieznaną i niedostępną dla minionych pokoleń uczonych , zajęła się głównie badaniem tajemnic światła , to nasza wiedza o licznych i różnych  warstwach przyrody nie tylko by poszerzyła się, ale byłaby chyba inna:głębsza i silniej związana z duchowścią człowieka. 

 

                                             Światło fizyczne, to  reprezentacje  światłości

 

 Wiliam Henry Bragg (Nobel z fizyki,1915),napisał kiedyś , że „wszechświat jest utkany ze światła” i to zdanie rozumiem tak:

 

 substancją pierwotną, tworzywem , z którego wszystko powstało i powstaje jest „światło” ,

 

 który to termin –dla mnie-jest metaforycznym określeniem pola elektromagnetycznego.

 

 Nie kwarki,nie gluony, nie wszelkie cząstki zwane elementarnymi , których liczba i własności są wyznaczone  przez energię oddziaływania w danym eksperymencie , lecz światło, czyli pra-pole , arche wszystkich poznanych dotyczczas oddziaływań, jest osnową bytu, w którym może istnieć życie.

 

 Tam [ w tej przestrzeni, w tej warstwie rzeczywistości ] gdzie dominuje oddziaływanie silne, tam nie ma życia i być nie może.Żyjemy we wszechświecie ufundowanym na pra-polu :oddziaływaniu elektromagnetycznym

 

Najbardziej powszechnie dostępną jego postacią dla organizmów żywych jest światło.

 

 W filozofii przyrody , ontologia światła jest od wieków bardzo głęboka i finezyjna, przez co doprowadziła do pojawienia się mistyki światła. Istnieje tajemnicza korespondencja, odpowiedniość, pomiędzy światłem stworzonym, a światłem nadprzyrodzonym.

 

 Tę odpowiedniość najlepiej zdefiniuję stosując specyficzną kategorię matematycznej teorii grup, to jest pojęcie „reprezentacji”.

 

 Światło fizyczne jest jedną z wielu  „reprezentacji” światła nadprzyrodzonego.

 

 Robert Grosseteste (1175-1253) swoją optykę i naukę o elektryczności , w sposób jawny łączył z metafizyką światła twierdząc , że formą materii jest światło fizyczne, czyli że Bóg oddziałuje na świat poprzez światło.Co krok, natrafić można w jego rozważaniach kosmogonicznych , na elementy augustiańskiej doktryny iluminacji boskiej. Poznajemy rzeczy duchowe za pomocą duchowego światła, rzeczy zmysłowe poznajemy światłem fizycznym.Poznanie wszechświata przez fizykę opiera się na wykorzystaniu tego pra-pola.

 

 W XIII wieku, Bonawentura , nawiązując do dorobku szkoły w Chartres, tworzy szkołę filozoficzno-mistyczną, w której upowszechnia pogląd , że światło nadprzyrodzone jest formą istnienia wszystkich ciał, czyli że jest w każdym ciele materialnym.

 

 My dzisiaj wiemy ,że pole elektromagnetyczne jest w każdym fizycznym bycie.

 

 Świat makroskopowy,fenomenologiczny,dostępny wszystkim organizmom żywym, ziemskim, istnieje i jest podtrzymywany w tym istnieniu przez to pra-pole.

 

 Dla współtwórców i propagatorów szkoły Bonewentury , sposoby partycypacji światła fizycznego, były analogonami sposobów partycypacji światła duchowego.Warto nad tym zastanowić się.Trop prowadzi do Divine Action.

 

 W księdze dialogów papieża Grzegorza Wielkiego ,jest opisany żywot Benedykta z Nursji i w nim można przeczytać o tym ,jak pewnej nocy Benedyktowi:

 "cały świat ukazał się jego oczom jakby skupiony w jednym promieniu słońca. Utkwiwszy oczy w tym jaśniejącym świetle, zobaczył czcigodny Ojciec duszę Germana, biskupa kapuańskiego, którą aniołowie nieśli do nieba w ognistej kuli".

 

 W 192o roku, Mieczysław Wolfke, profesor fizyki na Politechniki Warszawskiej, jako pierwszy na świecie przedstawił teorię powstawania hologramu określonego obiektu[.

 

 Dzisiaj hologramami bawią się dzieci, chociaż z drugiej strony, przeciętny absolwent szkoły średniej, po kursie fizyki zawierającym informacje o holografii optycznej, nawet nie przeczuwa (niestety), jaka niezwykła i tajemnicza własność promienia świetlnego została odsłonięta przez polskiego fizyka.

Po prostu , nie zna zasad powstawania dziwnego obiektu fizycznego zwanego „hologramem”,oraz jego ontycznej istoty.

 

 W dowolnie małej części hologramu ,jest zwinięta całość obrazu czasoprzestrzennego innego,realnego bytu zmysłowego.

 

 Czyli hologram, to świetlna reprezentacja tego bytu.

 

 Dawid Bohm, noblista z fizyki kwantowej , ową tajemniczą własność światła (zwijania i rozwijania porządku w zjawiskach i obiektach), uczynił treścią  nastepującej idei metafizycznej [1]:

 

 

w kosmosie ,oprócz jawnego porządku, istnieją hierarchie struktur porządków ukrytych a światło fizyczne jest uniwersalną transformatą owych porządków.

 

                                                                  Molekuły światła

Dwa minione stulecia ( XIX w., XX w. ), przez odkrycie związków pomiędzy światłem, a zjawiskami elektrycznymi i magnetycznymi, a także przez narodziny einsteinowskiej teorii względności i nowoczesnej kosmologii, wzmogły bardzo silnie nasze doświadczenie egzystencjalne tajemniczej natury i funkcji światła stworzonego.

 

 Dzięki tym analizom światła odkrywamy nowe właściwości czasu jak np. brak płynięcia czasu ,czasy lokalne, wymienność wymiaru czasowego z wymiarem przestrzennym(w osobliwościach czasoprzestrzeni zwanych “czarnymi dziurami”),światło “uwięzione” na tak zwanym “horyzoncie absolutnym “czarnej dziury”.

 

 Foto:Kris Snibbe / Harvard

 Jednak od dziesiątków lat fizycy poszukiwali dowodu doświadczalnego na to  , że jeden foton oddziałuje z drugim. Interferencja światła, jest interferencją funkcji falowej opisującej prawdopodobieństwo znalezienia fotonu w zadanym elemencie objętościowym przestrzeni i dlatego obserwujemy obraz interferencyjny nawet jednego fotonu w słynnym eksperymencie z dwiema szczelinami.

 

Foto z pracy [2]  Macmillan Publishers Ltd: Nature ©2013

 

 Ale to nie jest rozpraszanie fotonów na fotonach ,nie mogliśmy do tej pory powiedzieć :światło działa na światło.Fotony są bezmasowe i jeden swobodnie przenika przez drugi.

 

 Całkiem niedawno pojawiła się sensacyjna wiadomość o tym , że Amerykanom udało się zlepić ze sobą dwa fotony [2] i powstały obiekt zachowywał się  na podobieństwo molekuły chemicznej [molecules of light,photonics molecules]. 

 

Foto : iStockphoto/7io

 

 Zespół kierowany przez Mikhael Lukin na Uniwersytecie Harvarda i Vladan Vuletic w Massachusetts Institute of Technology stworzył silne oddziaływania pomiędzy dwoma fotonami, wysyłając je przez gaz atomów rubidu,schłodzonych do temperatury kilka stopni powyżej zera absolutnego [2]. 

 

 

prof.Vladan Vuletic

 

W doświadczeniu użyto niebieskiego światła laserowego o długości fali 479 nm.

Taka długość fali zapewnia to,że foton udostępnia częśc swej energii grupie kilku atomów ,tworząc z nich wspólny stan energetyczny zwany stanem Rydberga, lub „atomem Rydberga”.

 

prof.Mikhael  Lukin

 

Taki twór fizyczny może mieć nazwę także „blokada Rydberga” , gdyż jego obecność uniemozliwia w bliskim sąsiedztwie powstawanie drugiego ”atomu Rydberga” zainicjwanego przez sąsiedni , biegnący foton. Po drugie „atom Rydberga” ma większy współczynnik załamania światła od swego otoczenia.

 

Te dwie przyczyny powodują dogonienie przez następny biegnący foton, tego poprzedzającego go i spowolnionego przy przechodzeniu przez „atom Rydberga” i występuje efekt „zlepienia” dwóch fotonów.

”Klejem” tutaj jest specyficzne pole elektromagnetyczne w pobliżu fotonów, efekt nieznany przed tym w kwantowej teorii pola elektromagnetycznego.

 

 Efekt ten wygląda tak , jakby  światło rozchodzące się w ośrodku  nieliniowym, działało samo na siebie!

 

 

Zgadnij skąd to zdjęcie? 

 Prof.  Mikhael Lukin jest zdania,że „ fotoniczne molekuły” otwierają przed nami nieznany dotąd świetlisty świat.Rozszerzę to o przypuszczenie : gdzie króluje czysta,wolna energia. 

 

                                                          Włókna,węzły i pęcherze światła

Z punktu widzenia fizyki eksperymentalnej , to o czym piszę poniżej, pojawiło się już trzy lata temu, a dzisiaj w kilku laboratoriach świata jest intensywnie badane.

 

 18 stycznia 2010 zespół fizyków pracujących na uniwersytetach w Bristolu, Glasgow i Southampton (UK) poinformował [3],  że wytworzył odizolowane węzły z promieni świetlnych.

 

  Zawiązał węzły i sploty na promieniach światła !

 

 Tekst raportu zawiera jednak informacje na temat światła, znacznie bardziej niezwykłe.

Otóż zdaniem prof.Marka Dennisa z Uniwersytetu w Bristolu i lidera zespołu, w wiązce światła, strumień energii jest podobny do wody płynącej w rzece, lub nawet w bystrym,burzliwym potoku górskim.Jest to daleki obraz od luminarnego ruchu strumienia fotonów.

 

 Nie zamierzam wmawiać czytelnikowi , że nikt nie widział prostoliniowych wiązek światła – bo są. Jedynie chcę napisać , że do tej pory w fizyce obowiązywał paradygmat o prostoliniowym rozchodzeniu się światła swobodnego, nie poddanego działaniu zewnętrznemu.

 

 I nadal jest on prawdziwy, lecz  w odniesieniu do warstwy świata feomenologicznej, odbieranej zmysłami.

Inna para kaloszy to struktura wewnętrzna promienia świetlnego.

 

 

Dzisiaj bowiem wiemy , że w każdym promieniu świetlnym mamy do czynienia z turbulencjami pola, że fotony zakreślają linie wzajemnie splątane i oplatające się, powstają wiry [ knots of light ], które też układają się wzdłuż wymyślnych torów.

Wzdłuż tych linii natężenie światła wynosi zero ,czyli w wiązce światła są n-wymiarowe przestrzenie ciemności(!).Światło wokół nas jest pełne tych ciemnych przestrzeni [ mogą to być linie, powierzchnie lub bryły], linii, ale oko nasze ich nie widzi.

Foto zaczerpnięte z pracy [4] 

 Badania eksperymentalne, o których piszę, są odpowiedzią na prace teoretyczne wcześniej podjęte, nad równaniami J.C.Maxwella ,tzw.zerowymi dla próżni.Istnieją ich rozwiązania przedstawiające  niezwykle egzotyczne linie pola,  splątane ze sobą,tworzące sploty i wiry ,przecinające (lub leżące na nich)równie osobliwe powierzchnie, jak np. powierzchnie torroidalne.

model części rozwłóknienia Hopfa[ ang.Wiki] 

 Wkrótce okazało się , że ten dynamiczny świat zaplątanych i wirowych torów fotonów może być opisany i badany abstrakcyjną topolgią pod hasłem : włókna/rozwłóknienia Hopfa [ Hopf fibration ],  przyczym jako ciekawostkę podam , że Hopf swoją zasadniczą pracę z topologii algebraicznej wiązek i włókien opublikował w 1935 roku w słynnym czasopiśmie polskim Fundamenta Mathematica [4]  

 

Wizualizacja rozwłóknień Hopfa [ Wiki ang.]

 Znakomity udział w tych badaniach dzisiaj ma prof.I.Białynicki-Birula z zespołem [6-8],pracujący w Polskiej Akademii Nauk. 

 

 Przypuszcza się, że nowe, paradoksalne własności światła, mogą być odkyte po zastosowaniu specjalnie utworzonych w laboratoriach wiązkach zwanych wiązkami Laguerre'a-Gaussa.

                    

Graficzna reprezentacja  propagacji struktury wewnętrznej wiązki światła [zob. pozycja literatury [4] ] 

Przekroje poprzeczne [ z pozycji [4] ]

 

Mają one orbitalny moment pędu i mogą być wykorzystane do chwytania atomów substancji w taki swoisty kokon,pęcherzyk światła.

 

 

Fot. zaczerpnięte z pracy: H. Kedia et al, Phys...Lett.. 111, 150404,2013

 

 Ciekawe ,czy takie zamknięte w węźle świetlnym atomu będą mogły być  przemieszczane w próni z prędkością c ?

 

 

 

 LITERATURA

 [1] D.Bohm ,Ukryty porządek , s.153-170,Warszawa,1988

[2] O.Firstenberg and all, Attractive photons in a quantum nonlinear medium,Nature,vol.502,3.X.2013

[3] M. R. Dennis, R. P. King, B. Jack, K. O'Holleran, M. J. Padgett, Isolated optical vortex knots. Nature Physics, 17.01.2010,s.118-121 

 [4] A.S.Desyatnikow and all,  Spontaneous knotting of self-trapped waves, Scientific Reports Volume: 2, nr. 771,5.X.2012

[5] H.Hopf, Über die Abbildungen von Sphären auf Dimension niedrigerer Sphären",Fundamenta Mathematica,25,1931,s.427-440

[6] I Bialynicki-Birula and Z Bialynicka-Birula, Motion of vortex lines in nonlinear wave mechanics, Physical Review A 65 (2001), no. 1.

[7] I Bialynicki-Birula and Z Bialynicki-Birula, Vortex lines of the electromagnetic field, Physical Review A 67,2003,nr. 6.

[8] I.Białynicki-Birula,D.Peralta,W.Irvine, Tying Knots in Light Fields, Phys. Rev. Lett. 111, 150404 ,2013 

[9] D. Kleckner and W. T. M. Irvine, “Creation and Dynamics of Knotted Vortices,” Nature Phys. 9, 253 (2013).

[10] B. G. Chen and all.,Generating the Hopf Fibration Experimentally in Nematic Liquid Crystals,” Phys. Rev. Lett. 110,237801 ,2013.