Когда образуется атом водорода, он имеет равную вероятность того, что спины электрона и протона будут выровнены и разнонаправлены. Если они антивыровнены, дальнейших переходов не произойдет, но если они выровнены, то могут квантово туннелировать в это состояние с более низкой энергией, испуская фотон очень конкретной длины волны (21 см). Точность этого перехода, по оценкам, превышает 1 часть на триллион, и она не менялась на протяжении многих десятилетий.
4.) Спин-флип переход атомов водорода.
Вы можете быть разочарованы тем, что каждая из наших попыток придумать лучшее определение времени приводила только к худшему результату в космических масштабах. Но есть одна возможность, которую стоит рассмотреть: самый распространенный квантовый переход во всей Вселенной. Видите ли, всякий раз, когда вы образуете нейтральный водород, он образуется, когда электрон связывается с атомным ядром, которое почти всегда представляет собой всего лишь один голый протон. Когда электрон достигает основного состояния, есть две возможности того, как он будет конфигурироваться относительно протона. Либо электрон и протон будут иметь противоположные (антиориентированные) квантовые спины, где один имеет спин +½, а другой -½, или электрон и протон будут иметь одинаковые (выровненные) квантовые спины, где либо оба равны +½, либо оба равны -½. Если спины разнонаправлены, то это действительно состояние с самой низкой энергией. Но если они выровнены, существует определенная вероятность того, что спин электрона может самопроизвольно перевернуться, испуская очень специфический фотон очень конкретной частоты: 1 420 405 751,77 Гц.
Но это не самое интересное, поскольку манипулирование этой частотой дает время около 0,7 наносекунды и длину около 21 сантиметра. Интересно то, что скорость перехода астрономически медленная: 2,9 × 10^-15 обратных секунд. Если мы переведем это в космическое время и космическую шкалу длины, мы получим около 10,9 миллиона лет и 10,9 миллиона световых лет, что эквивалентно примерно 3,3 мегапарсекам. Из всех фундаментальных констант природы эта наиболее часто встречающаяся, которая могла бы дать нам космически превосходящие масштабы времени и расстояний в годах и световых годах (или парсеках) во всей Вселенной.
Однако наиболее важным аспектом является следующее: конкретное определение времени, которое мы выбираем, произвольно и не имеет значения для физического ответа, который мы получаем на вопросы о продолжительности или расстоянии. Пока мы последовательны в том, что то, как мы определяем временной интервал, не меняется на протяжении истории Вселенной, все эти ответы будут эквивалентны друг другу. В чем же тогда основная разница между нашими разными определениями времени? В конце концов, это наша собственная человеческая способность осознать это и понять смысл этих чисел для себя.
В астрономической литературе вы, вероятно, встретите времена, измеряемые некоторым числом лет, а расстояния измеряются в астрономических единицах (AU). парсеках (пк), килопарсеках (кпк), мегапарсеках (Мпк) или гигапарсеках (Гпк), в зависимости от того, говорим ли мы о масштабах расстояний Солнечной системы, звездных, галактических, межгалактических или космических.
Но поскольку мы, люди, интуитивно хорошо понимаем концепцию года, мы просто умножаем на скорость света, чтобы получить расстояние в световых годах. Это не единственный вариант, но на данный момент самый популярный. Возможно, в далеком будущем человечество больше не будет привязано к Земле, и когда мы выйдем за пределы нашего родного мира, мы, наконец, сможем выйти и за пределы земноцентрических единиц.
Мозг и сознание
Человеческий разум - одна из величайших загадок современной науки, поскольку мы не можем в достаточной степени объяснить, как работает мозг в целом и сознание, в частности. Однако разумной "нулевой гипотезой" является предположение, что электричество, то есть поток электронов, является основной движущей силой нашего восприятия того, что мы сознательны. Хотя квантовые эффекты могут сыграть свою роль, было бы ненужным усложнением предполагать, что сознание - это нечто иное, чем поток электричества.