În 1676, în timp ce studia mișcarea lunii Io a lui Jupiter, astronomul danez Ole Rømer a calculat că lumina se deplasează cu o viteză finită. Doi ani mai târziu, folosind datele culese de Rømer, matematicianul și om de știință olandez Christiaan Huygens a devenit prima persoană care a încercat să determine viteza reală a luminii, conform studiului. Muzeul American de Istorie Naturală La New York.
Huygens a venit cu o cifră de 131.000 de mile pe secundă (211.000 de kilometri pe secundă), un număr care nu este exact conform standardelor actuale – acum știm că viteza luminii în „vidul” din spațiul gol este de aproximativ 186.282 de mile pe secundă ( 299.792 km pe secundă) – dar evaluarea sa a arătat că lumina călătorește cu viteze incredibile.
Conform Albert Einsteinteoria specialului relativitatealumina călătorește atât de repede încât, în vid, nimic din univers nu se poate mișca mai repede.
„Nu ne putem deplasa prin vidul spațiului mai repede decât viteza luminii”, a confirmat Jason Cassibry, profesor asociat de inginerie aerospațială la Centrul de Cercetare a Propulsiunii de la Universitatea din Alabama din Huntsville.
Răspuns la întrebare, nu? Poate nu. Când lumina este nu face în vid, se mai aplică regula?
Legate de: Câți atomi sunt în universul observabil?
„Din punct de vedere tehnic, afirmația „nimic nu poate călători mai repede decât viteza luminii” nu este complet corectă de la sine”, cel puțin într-un mediu fără vid, a spus Claudia de Rham, fizician teoretician la „Imperial College London,” Live Science într-un e-mail. Dar există câteva avertismente de luat în considerare, a spus ea.
Lumina prezintă atât caracteristici de tip particule, cât și de undă și, prin urmare, poate fi considerată atât o particulă (o foton) și un val. Aceasta se numește dualitate undă-particulă.
Dacă ne gândim la lumină ca la o undă, atunci există „mai multe motive” pentru care unele valuri pot călători mai repede decât lumina albă (sau incoloră) printr-un mediu, a spus de Rham. Un astfel de motiv, a spus ea, este că „pe măsură ce lumina călătorește printr-un mediu – de exemplu, sticlă sau picături de apă – diferitele frecvențe sau culori ale luminii se mișcă cu viteze diferite”.
Cel mai evident exemplu vizual al acestui lucru apare în curcubee, care au, de obicei, lungimile de undă roșii mai lungi și mai rapide în partea de sus și lungimile de undă violete mai scurte și mai lente în partea de jos. conform unui articol de la Universitatea din Wisconsin-Madison.
Cu toate acestea, atunci când lumina trece printr-un vid, nu este același lucru.
„Toată lumina este un tip de undă electromagnetică și toate au aceeași viteză în vid (3 x 10^8 metri pe secundă). Aceasta înseamnă că ambele unde radio și raze gamma au aceeași viteză”, a declarat Rhett Allain, profesor de fizică la Universitatea Southeastern Louisiana, într-un e-mail pentru Live Science.
Astfel, potrivit lui de Rham, singurul lucru capabil să călătorească mai repede decât viteza luminii este, oarecum paradoxal, lumina însăși, dar numai atunci când nu se află în vidul spațiului. Trebuie remarcat faptul că, indiferent de mediu, lumina nu va depăși niciodată viteza maximă de 186.282 mile pe secundă.
Aspect universal
Potrivit lui Cassibry, totuși, mai este ceva de luat în considerare atunci când vorbim despre lucrurile care se mișcă mai repede decât viteza luminii.
„Există părți ale universului care se îndepărtează de noi mai repede decât viteza luminii, pentru că spațiu timp se extinde”, a spus el. De exemplu, cel Telescopul spațial Hubble a fost observat recent Lumină veche de 12,9 miliarde de ani de la o stea îndepărtată cunoscută sub numele de Earendel. Dar, pentru că universul se extinde în fiecare punct, Earendel s-a îndepărtat de Pământ de la formarea sa, astfel încât galaxia se află acum la 28 de miliarde de ani lumină de Pământ.
În acest caz, spațiu-timp se extinde, dar materia în spațiu-timp se mișcă încă în limitele vitezei luminii.
Legate de: De ce spațiul este un vid?
Deci, în mod clar, nimic nu călătorește mai repede decât lumina, din câte știm, dar există vreo situație în care ar putea fi posibil? Teoria specială a relativității a lui Einstein și teoria sa ulterioară a relativității generale sunt „construite pe principiul că noțiunile de spațiu și timp sunt relative”, a spus de Rham. dar ce inseamna asta? “Daca cineva [were] capabile să călătorească mai repede decât lumina și să poarte informații cu ei, noțiunea lor de timp ar fi distorsionată în comparație cu a noastră”, a spus de Rham. „Ar putea exista situații în care viitorul ar putea afecta trecutul nostru, și atunci întreaga structură a realității ar fi nu mai avea sens.”
Acest lucru ar indica că probabil că nu ar fi de dorit ca un om să călătorească mai rapid decât viteza luminii. Dar asta ar putea fi vreodată posibil? Va exista vreodată un moment în care vom putea crea ambarcațiuni capabile să propulseze materiale – și în cele din urmă oameni – prin spațiu cu o rată care depășește viteza luminii? „Teoreticienii au propus diferite tipuri de bule warp care ar putea permite călătorii mai rapide decât lumina”, a spus Cassibry.
Dar de Rham este convins?
„Ne putem imagina că putem comunica cu viteza luminii cu sisteme din afara sistemului nostru solar”, a spus de Rham. „Dar trimiterea unor oameni fizici reali la viteza luminii este pur și simplu imposibil, pentru că nu putem accelera la o asemenea viteză.
„Chiar și într-o situație foarte idealistă în care ne-am imaginat că am putea continua să accelerăm într-un ritm constant – ignorând cum am putea ajunge chiar și la o tehnologie care ar putea continua să ne accelereze continuu – nu vom ajunge niciodată la viteza luminii”, a adăugat ea. . „S-ar putea să ne apropiem de el, dar nu ajungem niciodată la el”.
Legate de: Cât durează un an galactic?
Acesta este un punct confirmat de Cassibry. „Neglijând relativitatea, dacă ar fi să accelerezi cu o rată de 1G [Earth gravity], ți-ar lua un an să atingi viteza luminii. Cu toate acestea, nu veți ajunge niciodată cu adevărat la acea viteză, deoarece pe măsură ce vă apropiați de viteza luminii, energia dvs. de masă crește, apropiindu-se de infinit.
„Unul dintre puținele „coduri” posibile cunoscute pentru această limitare este extinderea și contractarea spațiu-timpului, aducând destinația mai aproape de tine. Nu pare să existe o limită fundamentală a cât de repede se poate extinde sau contracta spațiu-timp, ceea ce înseamnă că într-o zi am putea depăși limita de viteză.”
Allain este, de asemenea, convins că a merge mai repede decât lumina este departe de a fi probabil, dar, la fel ca Cassibry, a remarcat că, dacă oamenii doresc să exploreze planete îndepărtate, s-ar putea să nu fie necesar să atingă astfel de viteze.
„Singura modalitate de a înțelege că mergem mai repede decât lumina ar fi să folosim un anumit tip de gaura de vierme în spațiu”, a spus Allain. “De fapt, nu ne-ar face să mergem mai repede decât lumina, ci mai degrabă ne-ar oferi o scurtătură către un alt loc din spațiu.”
Cu toate acestea, Cassibry nu este sigur dacă găurile de vierme vor fi vreodată o opțiune realistă.
„Găurile de vierme sunt teoretizate că sunt posibile pe baza unei soluții speciale pentru ecuațiile de câmp ale lui Einstein”, a spus el. „Practic, găurile de vierme, dacă este posibil, ți-ar oferi o scurtătură de la o destinație la alta. Habar n-am dacă este posibil să construim unul sau cum am proceda.
Postat inițial pe Live Science.