Diferite fațete ale luminii
Ce e lumina? De unde vine? Lumina e excepția în univers, ca și materia, ca și mișcarea (care reprezintă căldura). Spațiul cosmic are temperatura cea mai joasă posibilă, -173,15°C. La această temperatură, agitația termică încetează. Adică particulele din care e făcută materia se opresc din agitația lor. Universul e în cea mai mare parte mort, inimaginabil de mort pentru cei care trăiesc pe o planetă ca a noastră, unde temperaturile sunt ceva mai mari. Deși, dacă ne gândim bine, lumea noastră e mult mai aproape de răceala absolută decât de temperaturile mari de care universul e posibil. Noi suntem mai aproape aici, pe Terra, de temperaturile din spațiul cosmic, din (aproape) infinitul înghețat (total), decât de temperatura de la suprafața Soarelui, de exemplu, de 6000°C. În interior temperaturile sunt mult mai mari.
Viața e un produs al reacțiilor lente, cum se vede. Și viața însăși, mai ales cum o vedem la plante, care ocupă cea mai mare masă de materie vie, e foarte lentă. Și animalele, cu cât mai complexe, cu atât au o viață animală mai lentă. Adică ele cresc încet, se reproduc târziu, au vieți relativ lungi. Dar reacțiile din plante sunt mai lente decât cele din animale.
Noi, ființele vii, ne bucurăm de puțină căldură, care vine de la reacțiile dintr-o stea relativ apropiată. În univers, căldura vine de la stele. Căldura reprezintă…radiație. Cumva se poate spune că e un fel de ceea ce noi numim lumină. Lumina vizibilă reprezintă radiațiile de la 400-800 nm. Ce e cu lungime mai mare, deci energie mai puțină (omit formula) se numește radiație infraroșie, adică are lungime de undă mai mare decât lumina roșie. Ce e cu lungime de undă mai mică decât cea violetă, cea mai mică vizibilă pentru ochii noștri, e lumină ultravioletă. Lumina ultravioletă are mai multă energie, chiar dacă ea nu e vizibilă pentru noi, nici detectabilă prin simțul tactil precum cea infraroșie. Lumina ultravioletă produce reacții celulare, unele aproximativ benigne, precum relocarea granulelor de melanină din jurul nucleului celulelor din piele numite melanocite (adică bronzarea, pigmentarea pielii), sau altele neplăcute, cum ar fi mutațiile genetice. În funcție de doză și de lungime de undă, poate produce arsuri, o distrugere rapidă a țesuturilor. Ceea ce s-a întâmplat la Cernobîl, dar și în cazul altor accidente nucleare sau a unora provocate intenționat (Hiroshima și Nagasaki) sau a unor accidente de muncă amestecate cu lăcomie crasă (fetele radium, ”radium girls”) ne arată cam ce poate face lumina ”foarte puternică” (la propriu) și invizibilă pentru noi. Lumina aceea, necunoscută pentru noi până la finele secolului al XIX-lea, când fizicienii intraseră în depresie că nimic nou nu se va mai descoperi și fizica nu e o știință pe care merită s-o studiezi (cum zice Mario Livio în ”De ce s-a înșelat Darwin) e extrem de distructivă și cu proprietăți incredibile.
Ironia face ca în română ”lume” să vină de la ”lumină”, o altă denumire pentru ”lumină”, ceva similar cu ceea ce e ”sub Soare” sau la chinezi ”între cer și Pământ” (adică ”regatul de mijloc” pentru ei, țara lor, restul nu contează). Numai că fizica a arătat că lumea, adică lumina, e mult mai mult decât credeam noi, oamenii. E de mai multe feluri, face mult mai multe decât credem noi.
De unde vine lumina în lumea noastră rece și altminteri întunecată? Pentru că întunericul și frigul absolut sunt constanta în cea mai mare parte a universului. Pe ecranul unei navete spațiale vezi negru, cum este și cerul de pe Lună, în lipsa atmosferei. Întunericul e punctat de pete mici de lumină: stelele. Stelele sunt acele locuri unde au loc reacții nucleare (inclusiv fuziune), unde materia, încinsă la temperaturi foarte mari, nu numai radiații, lumină, ci și elemente chimice de tot felul, care ajung în spațiul cosmic, formând foarte rar planete. Noi suntem, cum zicea Carl Sagan, pulbere de stele. Dar mai suntem și altceva de la stele: energie, adică lumină. Metafora cu corpul astral nu e chiar metaforă. Orice corp, mai ales viu, e astral, e format din materie, dar și energie stelară. Reacțiile din el înglobează energie stelară transmisă sub formă de lumină.
Dacă mergem mai departe, viața pe Terra datorează foarte mult plantelor și algelor albastre verzi (cianobacteriile). Aceste organisme cu vieți lente transformă la propriu carbonul din dioxidul de carbon atmosferic (extrem de puțin) în zaharide, adică în materie organică, doar cu ajutorul…luminii. Reacția fotosintezei (nu e o reacție, sunt multe) conține la final un termen notat hn, adică lumină. Plantele și aceste alge primitive, procariote (adică fără nucleu definit, închis într-un compartiment celular) fac posibilă viața complexă pe această planetă. Bacteriile, diferite între ele, folosesc alte surse de energie, care nu pot oferi dezvoltarea luxuriantă pe care o vedem acum. Ele nu pot deveni o sursă masivă de energie pentru alte organisme. Nu pot conduce la materie vie mai organizată, mai complexă. Plantele produc prin fotosinteză oxigenul fără de care nu ar exista animale. Oxigenul permite arderi rapide, deci viața rapidă a animalelor. Funcționarea creierului animal, foarte energofag și cu procese rapide, depinde de aceste surse de energie. Plantele nu au sistem nervos, deși fiind vii, reacționează și ele la stimuli din mediu.
Cu toate că un anumit tip de lumină e implicată în orice reacție care duce la sinteza unui compus care ar putea conduce la apariția vieții în univers, viața pe planeta noastră e tributară într-o măsură foarte mare luminii. Lumina e în noi, ne hrănim la propriu cu lumină, înglobată în energia materiei organice. Viața poate suferi enorm dacă cerul nostru se întunecă din cauza unei explozii vulcanice sau a exploziei unui meteorit. Așa s-a întâmplat acum 60 de milioane de ani, când un meteorit ar fi lovit planeta, ceea ce ar fi dus la dispariția multor specii, în special a dinozaurilor (de dimensiuni mari). Păsările sunt ceea ce a rămas din speciile care dominau Pământul. De asemenea, acum aproximativ 60000 de ani, o erupție vulcanică a avut ca efect dispariția multor specii, dar și aducerea aproape de extincție a altora, cum e a noastră. Dacă plantele, dependente de lumină, ar dispărea, specia noastră le-ar urma curând. De fapt nici nu e nevoie, în cazul nostru să dispară toate plantele, ci doar unele insecte care le-ar poleniza. Suntem în continuare foarte dependenți de lumină și de efectele ei biochimice.
Totuși, mamiferele au apărut ca ființe nocturne, pentru că ziua stăpâneau dinozaurii. Ființe cu totul marginale și modeste la început, au reușit apoi să moștenească pământul de la acele specii mult mai strălucitoare.
Cele mai multe mamifere sunt și acum nocturne, de aceea vederea lor diurnă e slabă. Câinele nu vede curcubeul, iar taurul nu vede decât mișcarea în cârpa roșie agitată de toreador. Lumea mamiferelor, celor mai multe, e plină de mirosuri și sunete, mai puțin de imagini. Primatele, printre care noi și rudele noastre cele mai apropiate, dar nu cele mai vechi specii, sunt diurne. Ele văd în culori, au ceea ce se cheamă vedere tricromatică. Au trei tipuri de conuri, care percep lumina roșie, verde și albastră. Păsările, dar nu numai, au ce se cheamă vedere tetracromatică. Noi, oamenii, nu ne imaginăm lumea văzută de aceste organisme, atât de plină de culoare. De fapt, noi, oamenii, dar nu toți. Unii dintre noi, de fapt numai unele, reușim. 12% dintre femei au o genă care le face să vadă tetracromatic. De fapt, gena e pe cromozomul X, iar femeile, având doi cromozomi X, au posibilitatea activării genelor de pe ambii cromozomi. Deși și la femei, unul din cromozomii X e inactivat (și se colorează în cazul unei analize simple de determinare a sexului genetic, obligatoriu pentru atlete la olimpiadă până în 1999), o mare parte din genele de pe cromozomul inactiv sunt totuși active (23%), ceea ce explică de ce bolile de pe cromozomul X (cum e hemofilia) sunt extrem de rare la femei. Uneori genele de pe cei doi cromozomi se completează sau sunt active diferit în diverse celule. Femeile cu gena vederii tetracromatice au o genă defectivă pe unul dintre cromozomi (ceea ce duce la fiii sau tații lor la o ușoară percepție defectuoasă a culorilor ”color blindness”). Asta, în cazul femeilor purtătoare, poate conduce la apariția unui altfel de con, ca la alte organisme cu vedere extraordinară. Dacă majoritatea oamenilor văd cam 1 milion de culori, femeile cu vedere tetracromatică, precum artista Concetta Antico, disting aproximativ 100 de milioane. Ne putem imagina cum e? Unele dintre noi s-ar putea să știm. Și, ca orice dar, și acesta nu e numai lapte și miere. O vedere performantă în culori era utilă unor ființe care trăiesc ziua, care mai ales sunt frugivore, cum sunt primatele. Dar se pare că în cazul detectării insectelor, lucrurile stau diferit. Masculii de capucin cu percepție defectuoasă a unor culori disting mai bine insectele din mediu și le vânează mai bine. La fel, soldații cu defecte de percepție a culorilor sunt utili în detectarea camuflajelor de la mare distanță, uneori din avion la propriu (Sharon Moalem, ”Jumătatea mai bună”). Adică ei nu le văd precum camuflaje, nu sunt furați de peisajul colorat, ci văd contururi. Organismele vii reușesc să exploateze avantajele și dezavantajele.
Pentru noi, primatele, simțul vizual e cel mai important. Cele mai multe informații despre mediu le avem prin intermediul acestui simț, adică al luminii vizibile. Pentru alte organisme, poate exista sensibilitate la alte spectre, cum ar fi ultraviolet. Insectele percep lumina polarizată, ceea ce le face să fie atrase de becuri. Ele se orientează după lumina atât de îndepărtată a stelelor, care apare polarizată (vectorii oscilează într-un singur plan). Confundă becurile noastre cu stelele.
Ce e lumina? Lumina e formată din fotoni, particule cu proprietate de undă care nu au masă de repaos și călătoresc prin univers cu viteza binecunoscută, de constantă universală. Dar de asemenea, undele electromagnetice, ale căror purtători de energie sunt fotonii, nu doar că ne înconjoară, dar am ajuns să le exploatăm, de la radio până la gsm și chiar la computere. Putem spune că am îmblânzit cumva lumina.
Lumina vizibilă sau nu, călătorește prin univers de la stele îndepărtate și chiar de la începutul universului, dacă teoria big bang e corectă. De fapt această lumină a fost cea care a dus la apariția acestei teorii. Mai mult, conform predicțiilor aceleași teorii, în ultima fază a universului, când nu vor mai fi stele, planete, materie, în univers vor fi doar radiații. Deci lumina nu se va stinge.
INDICAȚII DE CITARE:
Amalia Diaconeasa, „Diferite fațete ale luminii” în Anthropos. Revista de filosofie, arte și umanioare nr. 7/2024
Acest articol este protejat de legea drepturilor de autor; orice reproducere / preluare integrală sau parțială, fără indicarea sursei, este strict interzisă.
ANTHROPOS. REVISTA DE FILOSOFIE, ARTE ȘI UMANIOARE 