През 1676 г., докато изучава движението на спътника на Юпитер Йо, датският астроном Оле Рьомер изчислява, че светлината се движи с ограничена скорост. Две години по-късно, използвайки данни, събрани от Рьомер, холандският математик и учен Кристиан Хюйгенс стана първият човек, който се опита да определи действителната скорост на светлината, според Американски музей по естествена история В Ню Йорк.
Хюйгенс излезе с цифра от 131 000 мили в секунда (211 000 километра в секунда), число, което не е точно според днешните стандарти – сега знаем, че скоростта на светлината във “вакуум” на празно пространство е около 186 282 мили в секунда ( 299 792 км в секунда) – но неговата оценка показа, че светлината се движи с невероятна скорост.
Според Алберт Айнщайнтеорията на специалното относителносттасветлината се движи толкова бързо, че във вакуум нищо във Вселената не може да се движи по-бързо.
„Не можем да се движим през вакуума на космоса по-бързо от скоростта на светлината“, потвърди Джейсън Касибри, доцент по аерокосмическо инженерство в Центъра за изследване на задвижването в Университета на Алабама в Хънтсвил.
Отговор на въпроса, нали? Може би не. Когато светлината е Недей във вакуум, правилото все още важи?
Свързани: Колко атома има в наблюдаваната Вселена?
„Технически, твърдението „нищо не може да се движи по-бързо от скоростта на светлината“ не е напълно правилно само по себе си“, поне в среда без вакуум, каза Клаудия де Рам, физик-теоретик от „Имперския колеж в Лондон“, пред Наука на живо в имейл. Но има някои предупреждения, които трябва да се вземат предвид, каза тя.
Светлината проявява както частици, така и вълноподобни характеристики и следователно може да се разглежда и като частица (а фотон) и вълна. Това се нарича дуалност вълна-частица.
Ако мислим за светлината като вълна, тогава има “няколко причини”, поради които някои вълни могат да пътуват по-бързо от бялата (или безцветна) светлина през среда, каза де Рам. Една такава причина, каза тя, е, че “тъй като светлината пътува през среда – например стъкло или водни капчици – различните честоти или цветове на светлината се движат с различни скорости”.
Най-очевидният визуален пример за това се случва в дъгите, които обикновено имат по-дълги и по-бързи дължини на червените вълни в горната част и по-късите, по-бавни лилави дължини на вълната в долната част. според статия от Университета на Уисконсин-Медисън.
Въпреки това, когато светлината преминава през вакуум, това не е същото.
„Цялата светлина е вид електромагнитна вълна и всички те имат еднаква скорост във вакуум (3 x 10^8 метра в секунда). Това означава и двете радио вълни и гама лъчи имат същата скорост”, каза Рет Алейн, професор по физика в университета в Югоизточна Луизиана, пред Live Science в имейл.
Така, според де Рам, единственото нещо, което може да пътува по-бързо от скоростта на светлината, е, донякъде парадоксално, самата светлина, но само когато не е във вакуума на пространството. Трябва да се отбележи, че независимо от средата, светлината никога няма да надвиши максималната си скорост от 186 282 мили в секунда.
Универсален вид
Според Касибри обаче има нещо друго, което трябва да се има предвид, когато говорим за неща, движещи се по-бързо от скоростта на светлината.
„Има части от Вселената, които се отдалечават от нас по-бързо от скоростта на светлината, т.к космическо време се разширява”, каза той. Например, на Наскоро беше забелязан космическият телескоп Хъбъл 12,9 милиарда години светлина от далечна звезда, известна като Earendel. Но тъй като Вселената се разширява във всяка точка, Еарендел се отдалечава от Земята още от нейното формиране, така че галактиката сега е на 28 милиарда светлинни години от Земята.
В този случай пространство-времето се разширява, но материята в пространство-времето все още се движи в границите на скоростта на светлината.
Свързани: Защо пространството е вакуум?
И така, очевидно нищо не пътува по-бързо от светлината, доколкото знаем, но има ли ситуация, при която това може да е възможно? Специалната теория на относителността на Айнщайн и по-късната му теория на относителността са „изградени на принципа, че представите за пространство и време са относителни“, каза де Рам. но какво означава това? “Ако някой [were] способни да пътуват по-бързо от светлината и да носят информация със себе си, тяхната представа за времето би била изкривена в сравнение с нашата”, каза де Рам. “Може да има ситуации, при които бъдещето може да повлияе на нашето минало. и тогава цялата структура на реалността ще бъде спри да имаш смисъл.”
Това би означавало, че вероятно не би било желателно човек да пътува по-бързо от скоростта на светлината. Но може ли това да бъде възможно? Ще има ли някога време, когато ще можем да създадем кораб, способен да задвижва материали – и в крайна сметка хора – през космоса със скорост, която надвишава скоростта на светлината? „Теоретиците са предложили различни видове мехурчета на основата, които могат да позволят пътуване по-бързо от светлината“, каза Касибри.
Но убеден ли е де Рам?
„Можем да си представим, че можем да комуникираме със скоростта на светлината със системи извън нашата слънчева система“, каза де Рам. „Но изпращането на истински физически хора със скоростта на светлината е просто невъзможно, защото не можем да ускорим до такава скорост.
„Дори в една много идеалистична ситуация, в която си представяхме, че можем да продължим да ускоряваме с постоянна скорост – игнорирайки как дори можем да достигнем технология, която може да продължи да ни ускорява непрекъснато – никога няма да достигнем скоростта на светлината“, тя добави. “Може да се доближим до него, но никога да не го достигнем.”
Свързани: Колко време е една галактическа година?
Това е точка, потвърдена от Касибри. „Пренебрегвайки относителността, ако трябва да ускорявате със скорост от 1G [Earth gravity], ще ви отнеме една година, за да достигнете скоростта на светлината. Въпреки това, вие никога не бихте достигнали тази скорост, защото с приближаването на скоростта на светлината вашата масова енергия се увеличава, приближавайки се до безкрайността.
„Един от малкото известни възможни „чит кодове“ за това ограничение е разширяването и свиването на пространство-времето, приближавайки вашата дестинация до вас. Изглежда, че няма фундаментално ограничение за това колко бързо пространство-времето може да се разширява или свива, което означава, че може да успеем да заобиколим това ограничение на скоростта един ден.”
Ален също е убеден, че движението по-бързо от светлината далеч не е вероятно, но подобно на Касибри отбеляза, че ако хората искат да изследват далечни планети, може да не е необходимо да достигат такива скорости.
„Единственият начин да разберем, че вървим по-бързо от светлината, е да използваме някакъв вид червеева дупка в космоса”, каза Ален. “Това всъщност няма да ни накара да вървим по-бързо от светлината, а по-скоро ще ни даде пряк път до друго място в космоса.”
Касибри обаче не е сигурен дали дупките на червеи някога ще бъдат реалистичен вариант.
„Теоретизира се, че червеевите дупки са възможни въз основа на специално решение на уравненията на полето на Айнщайн“, каза той. „По принцип дупките на червеи, ако е възможно, биха ви дали пряк път от една дестинация до друга. Нямам представа дали е възможно да се изгради такъв или как изобщо ще го направим.
Първоначално публикувано в Live Science.
