宇宙には光より速いものがあるのでしょうか？

(ダン・トリ) - 光は毎秒2億9979万2458キロメートルの速度で進みます。これは宇宙の絶対的な限界と考えられています。しかし、なぜ光速は有限であり、なぜこの壁を超えるものは何もないのでしょうか？

物理学者たちはかつて光を「追跡」しようと試みた（イラスト：ゲッティ）。

物語はガリレオの失敗した実験からアインシュタインの現代の検証まで数世紀にわたり、一見不可能なことを説明します。

ガリレオから光速の最初の測定まで

17世紀以前、ほとんどの理論では光は瞬時に伝播する、あるいはその速度は絶対的であると信じられていました。しかし、ガリレオ・ガリレイは、この仮説に疑問を呈した最初の人物となりました。

1638年、ガリレオと助手たちは二つの山でランタンを用いた光の遅延を測定する実験を行いました。しかし、遅延は非常に小さく（マイクロ秒単位）、当時の機器と人間の反射神経では光の速度を正確に測定することはできませんでした。この失敗にもかかわらず、ガリレオは光が「瞬間的でないとしても、極めて高速であるに違いない」と結論付けました。

ガリレオの実験により、光の速度は有限であるが、この数値は非常に大きいことが発見されました (写真: Medium)。

わずか数十年後、天文学者のオーレ・レーマーが最初の推定を行いました。木星の衛星イオを観察した彼は、イオが木星の影に入り、またそこから抜け出すタイミングが、地球の軌道上の位置によって変化することに気づいたのです。

レーマーは、この10分以上の誤差は、光が長い距離を移動するのに要する余分な時間によるものだと説明しました。このことから、彼は光速を約214,000 km/sと推定しましたが、これは当時としては画期的な結果でした。

1849年、物理学者イポリット・フィゾーは、8km離れた場所に設置された反射鏡と組み合わせた高速回転ギアを使用して、初めて光の速度を直接測定しました。

歯車が次の歯に光が遮られるほど高速で回転した時、フィゾーは速度を約31万5000km/sと計算しました。これは今日の値の5%以内です。これが、光が仮説ではなく定量的な研究対象となった転換点となりました。

アインシュタインと宇宙の絶対限界

最大の疑問は、なぜ光速が究極の限界なのかということです。20世紀初頭、アルバート・アインシュタインは彼の有名な理論によってこの問題を解明しました。

彼は疑問を呈した。「高速で移動するロケットに懐中電灯を取り付けたら、放射される光は真空中の光を超えるだろうか？」 驚くべき答えは「ノー」だった。なぜなら、時間と空間は絶対的なものではないからだ。

アルバート・アインシュタインは彼の理論で光の問題を解決した（写真：ゲッティ）。

特殊相対性理論（1905年）によれば、物体が高速で移動すると質量が増加し、同時に時間の流れが遅くなります。光速に達すると時間は停止し、質量は無限大となり、それ以上加速できなくなります。そのため、いかなる物質粒子も光速を超えることは不可能です。

その後の実験によって、アインシュタインの理論は徐々に裏付けられていきました。1964年、MITの研究者ビル・ベルトッツィは電子を加速させ、電子が光速に近づくと重くなりすぎて加速できなくなることを発見しました。

1970年代、ジョセフ・ハーフェレとリチャード・キーティングという二人の物理学者は、セシウム原子時計を飛行機に搭載して世界一周飛行を行いました。帰還した時、時計は実験室の標準時計よりも遅く動いていました。これは時間の遅れの明確な証拠でした。

今日では、衛星搭載のGPSシステムでさえ、相対性理論に基づいて時刻補正を計算しなければなりません。これを無視すると、測位誤差は最大数キロメートルに達し、現代の機械システム全体を完全に崩壊させる可能性があります。

したがって、光の速度は単なる数字ではなく、自然の根本的な限界であり、現代の物理学とテクノロジーの基礎です。

ガリレオの失敗、レーマーの進歩、フィゾーの創意工夫からアインシュタインの天才まで、光の物語は一つの真実を証明しました。それは、この宇宙では光より速く動くものは何もないということです。

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