Cosmos: Possible Worlds - First Season

Vi bor i ett kosmos-

-fullt av oupptäckta dimensioner och paradoxala verkligheter.

Vi lever på en perceptionsnivå...

...men det finns fler.

Ibland-

-hamnar en utforskare i dörren till en av de andra nivåerna.

En har upptäckt en verklighetsparadox som visat sig vara-

-så viktig att vi inte än har förstått hur det kan vara möjligt.

Universum, eller vi kanske bör säga-

-universumen, har inte varit desamma sen dess.

Naturen skriver sina största hemligheter i ljus.

Ljuset från vår stjärna som ger liv till allt här i världen.

Ljuset som växter äter för att göra socker.

Ljuset som är universums måttstock.

Det blir som glittrande diamanter i rymden.

Det fångade ljuset som definierar svarta hål.

Avsaknad av ljus som förhindrar oss att lära oss om mörk materia.

"Att se ljuset" brukar man säga om en gudomlig uppenbarelse-

-men inga är mer ljusbesatta än astronomer.

När de började studera ljus-

-blev det en utmaning för även de allra bästa.

Som Isaac Newton.

Han ville så gärna förstå sig på ljus och färger-

-att han var villig att sticka nålar i ögonen.

På riktigt, alltså.

Newton var bara i 25-årsåldern-

-men hade redan lagt grunden till infinitesimalkalkyl.

Han utförde experiment-

-och drog slutsatsen att färg var en aspekt av ljus.

Newton ville ta reda på vad av det-

-som vi ser är ljus och vilket som orsakas av våra nerver.

Gömde det sig färg i ljuset? Eller i våra ögon?

Han längtade starkt efter att få veta och tog en nål och...

Newton skrev ner-

-att om han utförde experimentet i ett rum med ljus-

-och blundade så kom ändå lite ljus genom ögonlocken.

Han såg en stor blåaktig cirkel.

Det låter kanske lite med tanke på smärtan-

-men det var med såna här hemmagjorda experiment-

-som Isaac Newton blev den första att förklara regnbågar-

-och hur vitt ljus döljer en hel färgskala.

De flesta tänkte på det Newton studerade att det var som det var.

Hur ett äpple faller. Hur ljus skiner in genom fönster.

Newtons storhet kom från hans frågor om varför-

och hur vanliga saker händer.

Newton frågade sig: "Vad är liv gjort av?"

Om man kunde fördela ljus i dess minsta delar-

vad skulle man se då?

Newton märkte att ljus gick i raka linjer.

Hur ska skuggkanter annars förklaras?

Eller de raka solstrålarna-

som kommer genom moln?

Eller mörker från en total solförmörkelse?

Av det Newton såg-

-tänkte han att ljus måste bestå av en ström partiklar-

eller korpuskler.

En solstråle var då som en rad kulor som slog mot näthinnan.

Men det fanns en man i Nederländerna-

-som inte alls höll med om Newtons partikelteori.

Christiaan Huygens delade Isaac Newtons omättliga nyfikenhet-

-och han ville också gärna förändra världen.

Trots kronisk depression-

lyckades han få mycket gjort.

När han tittade i ett teleskop som han ritat och byggt själv-

hittade han Saturnus måne Titan.

Huygens uppfann pendeluret.

Han räknade ut formlerna-

-som krävdes för att skapa en pendel med båge som på rätt sätt-

skulle kunna följa tidens gång.

Huygens ritade en prototyp av en ny maskin-

som han tänkte verkade lovande.

Han kallade det en magisk lykta.

Några hundra år gick-

-innan lyktan blev till en filmprojektor.

Men på 1600-talet-

-hade Christiaan Huygens redan en idé för en film-

-som kan ha fått inspiration av hans dystra humör.

Huygens, liksom Newton, uppfann en egen matematikgren.

En uppskattning av resultat av turspel:

Sannolikhetsteorin.

Ska man säga krona eller klave?

Precis som Newton hade Christiaan Huygens sin ljusteori-

men den var annorlunda.

Han trodde inte på ljuspartiklar som kulor i en enda rad.

Huygens såg ljus som en våg som spreds ut i olika riktningar.

Det var redan känt på den tiden att ljud gick i vågor.

Hur? Eftersom en röst kunde höras genom en dörr-

som stod på glänt.

Ljud måste alltså gå runt dörren, som vatten i en våg.

Huygens tänkte att ljus fungerade på samma sätt.

Det var som vågor.

Vilket geni hade rätt?

Svaret på frågan om ljus är en partikel-

-eller våg skulle visa sig vara komplicerad.

Nu kommer Thomas Young.

Mannen som avslöjade ljusets gåta-

-och skakade om det kosmos vi trodde att vi kände till.

Följ med på ett av de största mysterier i vetenskapshistorien.

Det handlar om en man-

-som kunde göra vadsomhelst. Det gjorde Thomas Young.

I 1 500 hade ingen kunnat läsa egyptiska hieroglyfer.

Young identifierade sex huvudljud som hieroglyferna representerade-

och kunde dekryptera sex symboler.

Det ledde till komplett översättning-

av antika egyptiska språket.

Han var den första som kartlade indoeuropeiska språkfamiljen.

Som läkare såg han en deformitet i ögats form:

Synfelet han gav namnet astigmatism.

Men det var ett av Youngs experiment-

-som skickade fysiken åt det håll vi är kvar vid i dag.

Det verkar enkelt.

Hur kan tre kartongbitar orsaka en sån katastrof?

En grön glasskärm släpper genom grönt ljus.

Bara en enda färg eller ljusfrekvens kan ta sig genom.

Varför var det viktigt?

Han antog att de överlappande färgerna-

-skulle ge samma vågor som Huygens tänkte sig.

Det kallas interferensmönster.

Han tvingade ljusfärgen genom två springor för att se vilket mönster-

-som ljuset skulle spegla på den sista kartongbiten.

Om ljus var en partikel-

-borde man kunna se två ljuspunkter på andra väggen-

där de två partiklarna hamnat-

-efter att ha kommit genom springorna. Så blev det inte.

Istället blev det ett oväntat mönster.

Ett som två vågor skulle göra om de överlappar eller stör varandra.

Därför kallas det interferensmönster.

Young visade att ljuset faktiskt var en våg.

Newton, vetenskapens största geni, hade haft till hälften fel.

Ljuset var ingen partikel, som han sagt med bestämdhet.

Argument från auktoriteter är inte allvetande inom vetenskapen.

Det är bara naturen som avgör argumenten.

Hon har så många ess i rockärmen-

-att bara en dåre skulle anse att vi vet allt om naturen.

Newton hade missat något viktigt.

Förvånande, men vi har inte kommit till det riktigt märkliga än.

Thomas Young lämnade en bomb med lång laddning.

Det tog hundra år för den att äntligen explodera.

Först på slutet av 1800-talet hittade vetenskapen verktygen-

-för att hitta öppning till ett gömt universum. Ett djupare mysterium.

Man hör upptäckarens förvåning i hans egen berättelse.

Kan något vid första anblick verka mer opraktiskt-

än en så väldigt liten kropp-

att dess massa är en obetydlig del-

av en väteatoms massa?

Väteatomen är så liten-

att en mängd av såna atomer-

lika med hela världens folkmängd-

är för liten för att ha upptäckts-

av vetenskapen på den tiden.

Den rösten, just de här ljudvågorna-

-från nästan hundra år sen, tillhör JJ Thomson.

Han minns sin upptäckt av elektronen i experiment med katodstrålar.

Han hettade upp en metallelektrod tills den spottade ut en elektron.

Och en till. Och en till.

För första gången-

-syntes en av atomernas elementarpartiklar.

Vetenskapen bröt sig in i naturens bankvalv-

-där hon hade sina största hemligheter.

Då blev det riktigt galet.

Om de små atomerna-

-hade ännu mindre delar, som elektroner-

kunde ljus också ha det då?

Forskare fascineras av ljus-

-och de försökte hitta sätt att isolera mindre och mindre delar.

Det visade sig vara vägen till spegellandet.

Det var vägen till ett underland-

-där fysikens kända lagar inte gäller.

För första gången kunde de isolera-

ljusets minsta del: en enda foton.

För att utföra Youngs experiment med springorna på högre nivå-

-kan man mäta exakt väg antingen genom höger eller vänster springa.

Vi står vid vägkanten för att kunna se-

vilken av springorna-

-fotonen tar sig genom för att komma till väggen.

Vänster, höger. Höger igen. Vänster.

Tittar vi hela dan ser vi slumpmässigt mönster.

Det blir drygt hälften av varje.

Vänta lite. Var är vågorna?

Var är Youngs interferensmönster?

Nu börjar det bli märkligt.

Jag kan inte förklara det här.

Det beror på att ingen förstår sig på det än.

Är inte det okej-

-så blir du inte glad av vad som väntar.

På minsta möjliga skala vi upptäckt, kvantuniversum-

-så förändras verkligheten av observation.

Okej, fotoner. Kör på bara. Nu ska vi inte titta.

Det känns otroligt, men vi kan ändra mönstret på väggen-

-genom att inte titta på vilken springa fotonerna går genom.

Det låter galet, men i alla experiment som gjorts-

-så beror resultatet på om experimentet bevakades eller ej.

Vi fick inte interferensmönstret förut-

-inte för att vi delade upp ljuset i fotoner-

-utan för att vi tittade på vilken springa fotonerna gick igenom.

Hur kan en foton veta om någon ser på?

En foton har inga ögon. En foton har ingen hjärna.

Hur kunde den veta att den bevakades?

Man kan tänka att en foton är en så liten sak-

-att den är väldigt svår att se utan teknologi.