Sve o brzini svjetlosti i onome što mjeri

Svjetlost se kreće kroz svemir najvećom brzinom kojom astronomi mogu mjeriti. Zapravo je brzina svjetlosti kozmička granica brzine i ništa se ne zna brže kretati. Kako se brzo kreće svjetlost? Ta se granica može mjeriti i pomaže u definiranju našeg razumijevanja veličine i starosti svemira.

Svjetlost putuje brzo, brzinom od 299, 792, 458 metara u sekundi. Kako to može učiniti? Da biste to razumjeli, korisno je znati što je svjetlost u stvari i to je uglavnom otkriće 20. stoljeća.

Priroda svjetla stoljećima je bila velika misterija. Znanstvenici su imali problema s shvaćanjem njegove prirode i djelovanja čestica. Ako je to val, kroz što se širio? Zašto se činilo da putuje istom brzinom u svim smjerovima? I, što nam brzina svjetlosti može reći o kosmosu? Tek je Albert Einstein opisao ovu teoriju posebna relativnost 1905. sve je to došlo u fokus. Einstein je tvrdio da su prostor i vrijeme relativni i da je brzina svjetlosti konstanta koja povezuje to dvoje.

Često se navodi da je brzina svjetlosti konstantna i da ništa ne može putovati brže od brzine svjetlosti. Ovo nije potpuno točne. Vrijednost 299.792.458 metara u sekundi (186.282 milje u sekundi) je brzina svjetlosti u vakuumu. Međutim, svjetlost se usporava dok prolazi kroz različite medije. Na primjer, kada se kreće kroz staklo, usporava se do otprilike dvije trećine svoje brzine u vakuumu. Čak i u zraku, što jest skoro vakuum, svjetlost se malo usporava. Dok se kreće kroz svemir, nailazi na oblake plina i prašine, kao i na gravitaciona polja, a ona mogu malo promijeniti brzinu. Oblaci plina i prašine također apsorbiraju dio svjetlosti tijekom prolaska.

Taj fenomen ima veze s prirodom svjetlosti, a to je elektromagnetski val. Dok se šire kroz materijal, njegova električna i magnetska polja "uznemiravaju" nabijene čestice s kojima dolazi u dodir. Ti poremećaji uzrokuju čestice zračenjem svjetlosti istom frekvencijom, ali s pomakom faze. Zbroj svih tih valova proizvedenih "smetnjama" dovest će do elektromagnetskog vala istom frekvencijom kao i izvorno svjetlo, ali s kraćom valnom duljinom, a samim tim i manjom brzinom.

Zanimljivo je da se brzina svjetlosti može kretati dok prolazi regijama u prostoru s intenzivnim gravitacijskim poljima. To se prilično lako može vidjeti u klasterima galaksija, koji sadrže mnogo materije (uključujući tamnu tvar), koja okreće put svjetlosti iz udaljenijih objekata, poput kvazara.

Postojeće teorije fizike predviđaju da gravitacijski valovi također putuju brzinom svjetlosti, ali to je još uvijek potvrđuje se dok znanstvenici proučavaju fenomen gravitacijskih valova iz sudaranja crnih rupa i neutrona zvijezde. Inače, nema drugih objekata koji tako brzo putuju. Teoretski, oni mogu dobiti blizu brzina svjetlosti, ali ne i veća.

Jedna iznimka u tome može biti i sam prostor-vrijeme. Čini se da je ona daleka galaksije udaljavaju se od nas brže od brzine svjetlosti. To je "problem" koji znanstvenici još uvijek pokušavaju razumjeti. Međutim, jedna je zanimljiva posljedica toga da je putni sustav zasnovan na ideji o warp pogon. U takvoj tehnologiji svemirski brod je u mirovanju u odnosu na prostor i zapravo je prostor koji se kreće, poput surfera koji jaše val oceanom. Teoretski, to bi moglo omogućiti superluminalna putovanja. Naravno, postoje i druga praktična i tehnološka ograničenja koja im stoje na putu, ali zanimljiva je ideja znanstvene fantastike koja dobija neki znanstveni interes.

Jedno od pitanja koje astronomi dobivaju od članova javnosti glasi: "koliko bi vremena trebalo proći svjetlost objekta X na objekt Y? “Svjetlost im daje vrlo točan način mjerenja veličine svemira definiranjem udaljenosti. Evo nekoliko uobičajenih mjerenja udaljenosti:

• Zemlja do Mjeseca: 1.255 sekundi
• Sunce na Zemlju: 8,3 minuta
• Naše Sunce do sljedeće najbliže zvijezde: 4,24 godine
• Preko naše mliječna staza galaksija: 100.000 godina
• Najbližima spiralna galaksija (Andromeda): 2,5 milijuna godina
• Granica promatranog svemir na Zemlju: 13,8 milijardi godina

Zanimljivo je da postoje predmeti koji nisu u mogućnosti da vidimo samo zato što se svemir širi, a neki su "preko horizonta", izvan kojih ne možemo vidjeti. Nikada neće doći u naš pogled, bez obzira na to koliko brzo njihova svjetlost putuje. Ovo je jedan od fascinantnih efekata života u svemiru koji se širi.

Uredio Carolyn Collins Petersen