Το φως κινείται μέσω του σύμπαντος στην ταχύτερη ταχύτητα που μπορούν να μετρήσουν οι αστρονόμοι. Στην πραγματικότητα, η ταχύτητα του φωτός είναι ένα κοσμικό όριο ταχύτητας και τίποτα δεν είναι γνωστό ότι κινείται γρηγορότερα. Πόσο γρήγορα κινείται το φως; Αυτό το όριο μπορεί να μετρηθεί και βοηθά επίσης να καθορίσουμε την κατανόησή μας για το μέγεθος και την ηλικία του σύμπαντος.
Τι είναι το φως: κύμα ή σωματίδιο;
Το φως ταξιδεύει γρήγορα, με ταχύτητα 299, 792, 458 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Πώς μπορεί να το κάνει αυτό; Για να κατανοήσουμε αυτό, είναι χρήσιμο να γνωρίζουμε ποιο είναι το φως και αυτό είναι σε μεγάλο βαθμό μια ανακάλυψη του 20ού αιώνα.
Η φύση του φωτός ήταν ένα μεγάλο μυστήριο για αιώνες. Οι επιστήμονες δυσκολεύονταν να πιάσουν την έννοια της φύσης και του σωματικού τους χαρακτήρα. Αν ήταν κύμα αυτό που το διέδωσε; Γιατί φαίνεται να ταξιδεύει με την ίδια ταχύτητα προς όλες τις κατευθύνσεις; Και τι μπορεί να μας πει η ταχύτητα του φωτός για τον Κόσμο; Ο Albert Einstein δεν περιέγραψε αυτή τη θεωρία
ειδική σχετικότητα το 1905 όλα έρχονται στο επίκεντρο. Ο Αϊνστάιν ισχυρίστηκε ότι ο χώρος και ο χρόνος ήταν σχετικά και ότι η ταχύτητα του φωτός ήταν η σταθερά που συνέδεε τα δύο.Ποια είναι η ταχύτητα του φωτός;
Συχνά δηλώνεται ότι η ταχύτητα του φωτός είναι σταθερή και ότι τίποτα δεν μπορεί να ταξιδέψει ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός. Αυτό δεν είναι εξ ολοκλήρου ακριβής. Η τιμή των 299.792.458 μέτρων ανά δευτερόλεπτο (186.282 μίλια ανά δευτερόλεπτο) είναι η ταχύτητα του φωτός σε κενό. Ωστόσο, το φως στην πραγματικότητα επιβραδύνεται καθώς περνά μέσα από διαφορετικά μέσα. Για παράδειγμα, όταν μετακινείται μέσα από γυαλί, επιβραδύνεται στα περίπου δύο τρίτα της ταχύτητάς του σε κενό. Ακόμη και στον αέρα, που είναι σχεδόν ένα κενό, το φως επιβραδύνεται ελαφρώς. Καθώς περνά μέσα από το διάστημα, συναντά σύννεφα αερίου και σκόνης, καθώς και βαρυτικά πεδία, και αυτά μπορούν να αλλάξουν την ταχύτητα ένα μικρό κομμάτι. Τα σύννεφα αερίου και σκόνης απορροφούν επίσης κάποιο από το φως καθώς περνάει.
Αυτό το φαινόμενο έχει να κάνει με τη φύση του φωτός, που είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Καθώς διαδίδεται μέσω ενός υλικού, τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία "διαταράσσουν" τα φορτισμένα σωματίδια στα οποία έρχεται σε επαφή. Αυτές οι διαταραχές προκαλούν τότε τα σωματίδια να ακτινοβολούν το φως στην ίδια συχνότητα, αλλά με μετατόπιση φάσης. Το άθροισμα όλων αυτών των κυμάτων που παράγονται από τις "διαταραχές" θα οδηγήσει σε ηλεκτρομαγνητικό κύμα με την ίδια συχνότητα με το αρχικό φως, αλλά με μικρότερο μήκος κύματος και, συνεπώς, βραδύτερη ταχύτητα.
Ενδιαφέρον, όσο πιο γρήγορα κινείται το φως, το μονοπάτι μπορεί να κάμπτεται καθώς περνάει από περιοχές του χώρου με έντονα βαρυτικά πεδία. Αυτό φαίνεται αρκετά εύκολα στα συσσωματώματα των γαλαξιών, τα οποία περιέχουν πολλά υλικά (συμπεριλαμβανομένης της σκοτεινής ύλης), τα οποία στρεβλώνουν τη διαδρομή του φωτός από πιο μακρινά αντικείμενα, όπως τα κβάζαρ.
Ταχύτητες Lightspeed και Βαρύτητα
Οι τρέχουσες θεωρίες της φυσικής προβλέπουν ότι τα κύματα βαρύτητας κινούνται με την ταχύτητα του φωτός, αλλά αυτό παραμένει επιβεβαιώνοντας ότι οι επιστήμονες μελετούν το φαινόμενο των βαρυτικών κυμάτων από τις συγκρουόμενες μαύρες τρύπες και τα νετρόνια αστέρια. Διαφορετικά, δεν υπάρχουν άλλα αντικείμενα που ταξιδεύουν τόσο γρήγορα. Θεωρητικά, μπορούν να πάρουν κοντά σε την ταχύτητα του φωτός, αλλά όχι ταχύτερα.
Μια εξαίρεση σε αυτό μπορεί να είναι ο ίδιος ο χωροχρόνος. Φαίνεται ότι είναι απομακρυσμένη τους γαλαξίες απομακρύνονται από εμάς γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός. Αυτό είναι ένα "πρόβλημα" που οι επιστήμονες προσπαθούν ακόμα να καταλάβουν. Ωστόσο, μια ενδιαφέρουσα συνέπεια αυτού είναι ότι ένα ταξιδιωτικό σύστημα βασισμένο στην ιδέα ενός warp drive. Σε μια τέτοια τεχνολογία, ένα διαστημικό σκάφος είναι σε κατάσταση ηρεμίας σε σχέση με το διάστημα και είναι στην πραγματικότητα χώρος που κινείται, σαν ένας surfer που οδηγεί ένα κύμα στον ωκεανό. Θεωρητικά, αυτό θα μπορούσε να επιτρέψει την υπερπλαστική διαδρομή. Φυσικά, υπάρχουν και άλλοι πρακτικοί και τεχνολογικοί περιορισμοί που εμποδίζουν, αλλά είναι μια ενδιαφέρουσα ιδέα επιστημονικής φαντασίας που αποκτά κάποιο επιστημονικό ενδιαφέρον.
Ταξιδιωτικοί χρόνοι για το φως
Μία από τις ερωτήσεις που οι αστρονόμοι παίρνουν από τους πολίτες είναι: «πόσο καιρό θα πήγαινε από το φως αντικείμενο X στο αντικείμενο Y; "Το φως τους δίνει έναν πολύ ακριβή τρόπο μέτρησης του μεγέθους του σύμπαντος με τον ορισμό αποστάσεις. Ακολουθούν μερικές από τις κοινές μετρήσεις απόστασης:
- Η Γη στη Σελήνη: 1,255 δευτερόλεπτα
- Ο Ήλιος στη Γη: 8,3 λεπτά
- Ο ήλιος μας στο επόμενο κοντινότερο αστέρι: 4,24 έτη
- Σε όλο μας Γαλαξίας γαλαξίας: 100.000 χρόνια
- Για το πλησιέστερο σπειροειδή γαλαξία (Ανδρομέδα): 2,5 εκατομμύρια χρόνια
- Όριο παρατηρούμενου σύμπαν στη γη: 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια
Είναι ενδιαφέρον ότι υπάρχουν αντικείμενα που ξεπερνούν την ικανότητά μας να βλέπουμε απλώς και μόνο επειδή το σύμπαν ΕΞΕΥΓΕΤΑΙ, και μερικά είναι "πέρα από τον ορίζοντα" πέρα από τα οποία δεν μπορούμε να δούμε. Ποτέ δεν θα έρθουν στην άποψή μας, ανεξάρτητα από το πόσο γρήγορα ταξιδεύει το φως τους. Αυτό είναι ένα από τα συναρπαστικά αποτελέσματα της ζωής σε ένα διαστελλόμενο σύμπαν.
Επεξεργάστηκε από Carolyn Collins Petersen