viteza luminii în vid este 186,282 mile pe secundă (299,792 de kilometri pe secundă), și, în teorie, nimic nu poate călători mai repede decât lumina. În mile pe oră, viteza luminii este, bine, o mulțime: despre 670,616,629 mph. Dacă ai putea călători cu viteza luminii, ai putea ocoli Pământul de 7,5 ori într-o secundă.oamenii de știință timpurii, incapabili să perceapă mișcarea luminii, au crezut că aceasta trebuie să călătorească instantaneu. Cu timpul, însă, măsurătorile mișcării acestor particule asemănătoare undelor au devenit din ce în ce mai precise., Datorită muncii lui Albert Einstein și a altora, înțelegem acum că viteza luminii este o limită teoretică: viteza luminii — o constantă numită „c” — se crede că nu este realizabilă de nimic cu masă, din motive explicate mai jos. Asta nu-i oprește pe scriitorii științifici, și chiar pe unii oameni de știință foarte serioși, să-și imagineze teorii alternative care ar permite unele călătorii extrem de rapide în jurul universului.,

viteza luminii: istoria teoriei

primul discurs cunoscut despre viteza luminii vine de la filozoful grec antic Aristotel, care și-a scris dezacordul cu un alt om de știință grec, Empedocles. Empedocles a susținut că, deoarece lumina sa mutat, trebuie să ia timp pentru a călători. Aristotel, crezând că lumina călătorește instantaneu, nu a fost de acord.

în 1667, astronomul italian Galileo Galilei stătea două persoane pe dealuri la mai puțin de o milă distanță, fiecare ținând un felinar ecranat. Unul și-a descoperit felinarul; când al doilea a văzut blițul, și-a descoperit și el., Observând cât timp a durat ca lumina să fie văzută de primul suport al felinarului (și factorizând timpii de reacție), el a crezut că poate calcula viteza luminii. Din păcate, distanța experimentală a lui Galileo de mai puțin de o milă a fost prea mică pentru a vedea o diferență, așa că a putut determina doar că lumina a călătorit de cel puțin 10 ori mai repede decât sunetul.în anii 1670, astronomul danez Ole Römer a folosit eclipsele lunii lui Jupiter, Io, ca cronometru pentru viteza luminii atunci când a făcut prima măsurare reală a vitezei., De-a lungul mai multor luni, pe măsură ce Io a trecut în spatele planetei gigantice de gaz, Römer a descoperit că eclipsele au venit mai târziu decât s-au anticipat calculele, deși pe parcursul mai multor luni s-au apropiat de predicții. El a stabilit că lumina a avut nevoie de timp pentru a călători de la Io pe Pământ. Eclipsele au rămas cel mai mult când Jupiter și pământul erau cele mai îndepărtate și erau în grafic pe măsură ce erau mai aproape.potrivit NASA, ” acest lucru i-a oferit lui Römer dovezi convingătoare că lumina s-a răspândit în spațiu cu o anumită viteză.,”

el a concluzionat că lumina a avut nevoie de 10 până la 11 minute pentru a călători de la soare la pământ, o supraestimare, deoarece de fapt durează opt minute și 19 secunde. Dar, în cele din urmă, oamenii de știință au avut un număr cu care să lucreze — calculul său a prezentat o viteză de 125.000 de mile pe secundă (200.000 km/s).în 1728, fizicianul englez James Bradley și-a bazat calculele pe schimbarea poziției aparente a stelelor datorită călătoriilor Pământului în jurul Soarelui. El a pus viteza luminii la 185.000 de mile pe secundă (301.000 km/s), cu o precizie de aproximativ 1%.,două încercări de la mijlocul anilor 1800 au readus problema pe Pământ. Fizicianul francez Hippolyte Fizeau a stabilit un fascicul de lumină pe o roată dințată care se rotește rapid, cu o oglindă amenajată la 5 mile distanță pentru a o reflecta înapoi la sursa sa. Variația vitezei roții a permis Fizeau să calculeze cât timp a durat lumina să călătorească din gaură, spre oglinda adiacentă și înapoi prin gol. Un alt fizician francez, Leon Foucault, a folosit mai degrabă o oglindă rotativă decât o roată. Cele două metode independente au ajuns fiecare la aproximativ 1.000 de mile pe secundă din viteza luminii măsurată astăzi.,Albert Michelson, născut în Prusia, care a crescut în Statele Unite, a încercat să reproducă metoda lui Foucault în 1879, dar a folosit o distanță mai lungă, precum și oglinzi și lentile de înaltă calitate. Rezultatul său de 186.355 mile pe secundă (299.910 km/s) a fost acceptat ca cea mai precisă măsurare a vitezei luminii timp de 40 de ani, când Michelson a re-măsurat-o.

o notă de subsol interesantă pentru experimentul lui Michelson a fost că el încerca să detecteze mediul prin care lumina a călătorit, denumit aether luminifer. În schimb, experimentul său a dezvăluit că eterul nu există.,

„experimentul — și Michelson corpul de lucru — a fost atât de revoluționară, încât el a devenit singura persoană din istorie care a câștigat un Premiu Nobel pentru o foarte precise non-descoperirea de nimic”, a scris astrofizician Ethan Siegal în Forbes știință blog, Începe Cu un Bang. „Experimentul în sine poate să fi fost un eșec complet, dar ceea ce am învățat din el a fost un avantaj mai mare pentru umanitate și înțelegerea noastră a universului decât orice succes ar fi fost!,”

Einstein și relativitatea specială

În 1905, Albert Einstein a scris prima sa lucrare despre relativitatea specială. În el, el a stabilit că lumina călătorește cu aceeași viteză, indiferent cât de repede se mișcă Observatorul. Chiar și folosind cele mai precise măsurători posibile, viteza luminii rămâne aceeași pentru un observator care stă nemișcat pe fața pământului ca și pentru unul care călătorește într-un jet supersonic deasupra suprafeței sale., În mod similar, chiar dacă Pământul orbitează în jurul Soarelui, care se deplasează el însuși în jurul Căii Lactee, care este o galaxie care călătorește prin spațiu, viteza măsurată a luminii care vine de la Soarele nostru ar fi aceeași dacă s-ar afla în interiorul sau în afara galaxiei pentru a o calcula. Einstein a calculat că viteza luminii nu variază în funcție de timp sau loc.deși viteza luminii este adesea menționată ca limita de viteză a universului, universul se extinde chiar mai repede., Potrivit astrofizician Paul Sutter, universul se extinde de la aproximativ 68 de kilometri pe secundă pe megaparsec, în cazul în care un megaparsec este 3.26 milioane de ani-lumină (mai mult pe aceasta mai târziu). Deci o galaxie 1 megaparsec departe pare să călătorească departe de Calea Lactee, la o viteza de 68 km/s, în timp ce un galaxy două megaparsecs departe se îndepărtează de la 136 km/s, și așa mai departe.

„la un moment dat, la o anumită distanță obscenă, viteza se termină peste Scale și depășește viteza luminii, totul din expansiunea naturală și regulată a spațiului”, a scris Sutter.,el a continuat să explice că, în timp ce relativitatea specială oferă o limită de viteză absolută, relativitatea generală permite distanțe mai mari.

„o galaxie din partea îndepărtată a universului? Acesta este domeniul relativității generale, iar relativitatea generală spune: cui îi pasă! Această galaxie poate avea orice viteză dorește, atâta timp cât rămâne departe și nu lângă fața ta”, a scris el.

„relativității speciale nu — i pasă de viteza — superluminală sau altfel-a unei galaxii îndepărtate. Și nici tu n-ar trebui.”

ce este un an-lumină?,

distanța pe care lumina o parcurge în cursul unui an se numește an-lumină. Un an-lumină este o măsură atât a timpului, cât și a distanței. Nu este atât de greu de înțeles pe cât pare. Gândiți-vă astfel: lumina călătorește de la lună la ochii noștri în aproximativ 1 secundă, ceea ce înseamnă că Luna este la aproximativ 1 secundă lumină distanță. Lumina soarelui durează aproximativ 8 minute pentru a ajunge la ochii noștri, deci soarele este la aproximativ 8 minute lumină distanță. Lumina de la cel mai apropiat sistem stelar, Alpha Centauri, este nevoie de aproximativ 4,3 ani pentru a ajunge aici, astfel încât sistemul stelar se spune că se află la 4,3 ani-lumină distanță.,”pentru a obține o idee despre dimensiunea unui an-lumină, luați circumferința Pământului (24.900 mile), așezați-o în linie dreaptă, înmulțiți lungimea liniei cu 7.5 (distanța corespunzătoare este o secundă lumină), apoi plasați 31.6 milioane de linii similare de la capăt la capăt”, scrie Centrul de cercetare Glenn al NASA pe site-ul său web. „Distanța rezultată este de aproape 6 trilioane (6,000,000,000,000) mile!”

stelele și alte obiecte din afara sistemului nostru solar se află oriunde de la câțiva ani-lumină până la câteva miliarde de ani-lumină distanță., Astfel, atunci când astronomii studiază obiecte care se află la un an lumină distanță sau mai mult, ei o văd așa cum a existat în momentul în care lumina a părăsit-o, nu așa cum ar părea dacă s-ar afla în apropierea suprafeței sale de astăzi. În acest sens, tot ceea ce vedem în universul îndepărtat este, literalmente, istorie.

acest principiu permite astronomilor să vadă cum universul așa cum arăta după Big Bang, care a avut loc acum aproximativ 13, 8 miliarde de ani., Examinând obiecte care sunt, să zicem, la 10 miliarde de ani-lumină distanță, le vedem așa cum arătau acum 10 miliarde de ani, relativ curând după începutul universului, mai degrabă decât cum apar astăzi.

este viteza luminii cu adevărat constantă?

lumina călătorește în valuri și, ca și sunetul, poate fi încetinită în funcție de ceea ce călătorește. Nimic nu poate depăși lumina în vid. Cu toate acestea, dacă o regiune conține orice materie, chiar și praf, lumina se poate îndoi atunci când vine în contact cu particulele, ceea ce duce la o scădere a vitezei.,lumina care călătorește prin atmosfera Pământului se mișcă aproape la fel de repede ca lumina într-un vid, în timp ce lumina care trece printr-un diamant este încetinită la mai puțin de jumătate din această viteză. Totuși, călătorește prin bijuterie la peste 277 milioane mph — aproape 124,000 km / s) – nu este o viteză de batjocură.

putem călători mai repede decât lumina?

Science fiction adoră să speculeze despre acest lucru, deoarece „viteza de urzeală”, așa cum este cunoscută popular călătoria mai rapidă decât lumina, ne-ar permite să călătorim între stele în intervale de timp, altfel imposibil de lung., Și în timp ce nu s-a dovedit a fi imposibil, practicitatea călătoriei mai repede decât lumina face ca ideea să fie destul de exagerată.conform teoriei generale a relativității lui Einstein, pe măsură ce un obiect se mișcă mai repede, masa sa crește, în timp ce lungimea sa se contractă. La viteza luminii, un astfel de obiect are o masă infinită, în timp ce lungimea sa este 0 — o imposibilitate. Astfel, nici un obiect nu poate atinge viteza luminii, teoria merge.

asta nu-i oprește pe teoreticieni să propună teorii creative și concurente., Ideea vitezei warp nu este imposibilă, spun unii, și poate în generațiile viitoare oamenii vor sări între stele așa cum călătorim între orașe în zilele noastre. O propunere ar implica o navă spațială care ar putea plia o bulă spațiu-timp în jurul ei pentru a depăși viteza luminii. Sună grozav, teoretic.,”dacă căpitanul Kirk ar fi constrâns să se miște cu viteza celor mai rapide rachete, i-ar lua o sută de mii de ani doar pentru a ajunge la următorul sistem stelar”, a declarat Seth Shostak, astronom la Institutul de căutare a inteligenței extraterestre (Seti) Din Mountain View, California., într-un interviu din 2010 cu Space.com site-ul sora lui LiveScience. „Așadar, ficțiunea științifică a postulat mult timp o modalitate de a bate viteza barierei de lumină, astfel încât povestea să se poată mișca puțin mai repede.”