Van-e a világegyetemben valami, ami gyorsabb a fénynél?

(Dan Tri) - A fény 299 792 458 km/másodperc sebességgel terjed, ezt a számot a világegyetem abszolút határának tekintik. De miért véges a fénysebesség, és miért nem tudja semmi sem átlépni ezt a korlátot?

A fizikusok egykor megpróbálták a fényt „üldözni” (Illusztráció: Getty).

A történet évszázadokon átível, Galilei kudarcba fulladt kísérletétől Einstein modernkori bizonyításaiig, megmagyarázva a látszólag lehetetlent.

Galileitől a fénysebesség első méréséig

A 17. század előtt a legtöbb elmélet úgy vélte, hogy a fény azonnal terjed, vagy hogy a sebessége abszolút. Galileo Galilei volt azonban az első, aki kétségbe vonta ezt a hipotézist.

1638-ban Galilei és asszisztensei két hegyen kísérletet végeztek lámpások segítségével, azzal a céllal, hogy megmérjék a fény késleltetését. A késleltetés azonban olyan kicsi volt (mikroszekundum nagyságrendű), hogy a korabeli eszközök és emberi reflexek nem tudták megmérni a tényleges fénysebességet. A kudarc ellenére Galilei arra a következtetésre jutott, hogy a fénynek „ha nem is pillanatnyinak, de rendkívül gyorsnak kell lennie”.

Galilei kísérletei segítettek neki felfedezni, hogy a fénysebesség véges, de ez a szám rendkívül nagy (Fotó: Medium).

Mindössze néhány évtizeddel később Ole Römer csillagász végezte el az első becslést. A Jupiter Io holdját vizsgálva észrevette, hogy az Io Jupiter árnyékába való belépés és onnan való kilépés ideje a Föld pályáján elfoglalt helyzetétől függően változik.

Ezt a több mint 10 perces kumulatív eltérést Römer azzal magyarázta, hogy a fénynek több időre van szüksége a nagyobb távolság megtételéhez. Ebből kiindulva a fénysebességet körülbelül 214 000 km/s-ra becsülte, ami akkoriban forradalmi eredménynek számított.

1849-ben Hippolyte Fizeau fizikus elsőként mérte meg közvetlenül a fénysebességet egy nagy sebességű forgó fogaskerék és egy 8 km-re elhelyezett tükör segítségével.

Amikor a fogaskerekek olyan gyorsan forogtak, hogy a fényt a következő fog eltakarta, Fizeau körülbelül 315 000 km/s sebességet számított, ami a mai érték 5%-án belül van. Ez volt az a fordulópont, amely a fényt a kvantitatív vizsgálat tárgyává tette, nem pedig hipotézissé.

Einstein és az Univerzum abszolút határai

A legnagyobb kérdés továbbra is az, hogy miért a fénysebesség a végső határ? A 20. század elején Albert Einstein híres elméleteivel megoldotta ezt a problémát.

Feltette a kérdést: ha egy zseblámpát szerelnének egy nagy sebességgel mozgó rakétára, vajon a kibocsátott fény meghaladná-e a vákuumban lévő fényt? A meglepő válasz nem volt, mivel az idő és a tér nem abszolút.

Albert Einstein megoldotta a fény problémáját az elméletével (Fotó: Getty).

A speciális relativitáselmélet (1905) szerint, amikor egy tárgy gyorsan mozog, a tömege növekszik, és ezzel egyidejűleg az idő lelassul. Amikor eléri a fénysebességet, az idő megáll, a tömeg végtelenné válik, és nem gyorsulhat tovább. Ez lehetetlenné teszi, hogy az anyag bármely részecskéje lehagyja a fényt.

Későbbi kísérletek fokozatosan megerősítették Einstein elméletét. 1964-ben Bill Bertozzi, az MIT kutatója felgyorsította az elektronokat, és felfedezte, hogy ahogy az elektronok megközelítették a fénysebességet, annyira nehezekké váltak, hogy már nem tudtak gyorsulni.

Az 1970-es években két fizikus, Joseph Hafele és Richard Keating, cézium atomórákat vittek magukkal egy repülőgépre, hogy körberepüljék a Földet . Amikor visszatértek, az órák lassabban jártak, mint a laboratóriumban használt standard órák. Ez az idődilatáció egyértelmű bizonyítéka volt.

Manapság még a műholdakon lévő GPS-rendszereknek is a relativitáselmélet szerint kell időkorrekciókat végezniük. Ha ezt figyelmen kívül hagyjuk, a pozicionálási hiba akár kilométeres is lehet, ami a teljes modern mechanikus rendszer összeomlásához vezethet.

A fénysebesség tehát nem csupán egy száraz szám, hanem a természet alapvető határa, a modern fizika és technológia alapja.

Galilei kudarcaitól Römer haladásán, Fizeau találékonyságán át Einstein zsenialitásáig a fény története egyetlen igazságot bizonyított: ebben az univerzumban semmi sem haladhat gyorsabban a fénynél.

Forrás: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/trong-vu-tru-co-thu-gi-nhanh-hon-anh-sang-20250929072502675.htm