Adakah terdapat sesuatu di alam semesta yang lebih cepat daripada cahaya?

(Dan Tri) - Cahaya bergerak pada kelajuan 299,792,458 km/saat, nombor yang dianggap sebagai had mutlak alam semesta. Tetapi mengapa kelajuan cahaya terhingga, dan mengapa tiada apa yang boleh mengatasi halangan ini?

Ahli fizik pernah cuba "mengejar" cahaya (Ilustrasi: Getty).

Kisah ini menjangkau berabad-abad, dari percubaan Galileo yang gagal hingga pengesahan moden Einstein, menjelaskan perkara yang kelihatan mustahil.

Dari Galileo kepada ukuran pertama kelajuan cahaya

Sebelum abad ke-17, kebanyakan teori percaya bahawa cahaya merambat serta-merta, atau kelajuannya adalah mutlak. Walau bagaimanapun, Galileo Galilei menjadi orang pertama yang meragui hipotesis ini.

Pada tahun 1638, beliau dan pembantunya menjalankan eksperimen di dua gunung, menggunakan tanglung dengan tujuan mengukur kelewatan cahaya. Walau bagaimanapun, kelewatan adalah sangat kecil (mengikut urutan mikrosaat) sehingga peralatan dan refleks manusia pada masa itu tidak dapat mengukur kelajuan cahaya sebenar. Walaupun gagal, Galileo membuat kesimpulan bahawa cahaya, "jika tidak serta-merta, mesti sangat pantas."

Eksperimen Galileo membantunya menemui bahawa kelajuan cahaya adalah terhingga, tetapi bilangan ini sangat besar (Foto: Sederhana).

Hanya beberapa dekad kemudian, ahli astronomi Ole Römer membuat anggaran pertama. Melihat pada Io bulan Musytari, dia menyedari bahawa masa laluan Io masuk dan keluar dari bayang Musytari berbeza-beza mengikut kedudukan Bumi di orbitnya.

Percanggahan kumulatif lebih daripada 10 minit ini dijelaskan oleh Römer hasil daripada masa tambahan yang diperlukan untuk cahaya menempuh jarak yang lebih jauh. Daripada ini, dia menganggarkan kelajuan cahaya sekitar 214,000 km/s, hasil revolusi pada masa itu.

Pada tahun 1849, ahli fizik Hippolyte Fizeau mula-mula mengukur secara langsung kelajuan cahaya menggunakan gear berputar berkelajuan tinggi yang digabungkan dengan cermin pemantul yang diletakkan sejauh 8 km.

Apabila gear berputar begitu pantas sehingga cahaya disekat oleh gigi seterusnya, Fizeau mengira kelajuan kira-kira 315,000 km/s, dalam 5% daripada nilai hari ini. Ini adalah titik perubahan yang menjadikan cahaya sebagai subjek kajian kuantitatif dan bukannya hipotesis.

Einstein dan Had Mutlak Alam Semesta

Persoalan terbesar kekal: mengapa kelajuan cahaya adalah had muktamad? Pada awal abad ke-20, Albert Einstein menyelesaikan masalah ini dengan teorinya yang terkenal.

Dia bertanya soalan: jika lampu suluh dipasang pada roket yang bergerak pada kelajuan tinggi, adakah cahaya yang dipancarkan melebihi cahaya dalam vakum? Jawapan yang mengejutkan adalah tidak, kerana masa dan ruang tidak mutlak.

Albert Einstein menyelesaikan masalah cahaya dengan teorinya (Foto: Getty).

Menurut teori relativiti khas (1905), apabila objek bergerak pantas, jisimnya bertambah, dan pada masa yang sama menjadi perlahan. Apabila ia mencapai kelajuan cahaya, masa berhenti, jisim menjadi tidak terhingga dan tidak boleh memecut lebih jauh. Itu menjadikannya mustahil untuk mana-mana zarah jirim mengatasi cahaya.

Eksperimen kemudian secara beransur-ansur mengesahkan teori Einstein. Pada tahun 1964, penyelidik MIT Bill Bertozzi mempercepatkan elektron dan mendapati bahawa apabila elektron menghampiri kelajuan cahaya, mereka menjadi sangat berat sehingga tidak dapat memecut lagi.

Pada tahun 1970-an, dua ahli fizik, Joseph Hafele dan Richard Keating, mengambil jam atom cesium di dalam pesawat untuk terbang mengelilingi dunia . Apabila mereka kembali, jam berjalan lebih perlahan daripada jam biasa di makmal. Ini adalah bukti jelas tentang pelebaran masa.

Kini, sistem GPS pada satelit pun mesti mengira pembetulan masa mengikut teori relativiti. Jika diabaikan, ralat kedudukan boleh sehingga kilometer, menyebabkan keseluruhan sistem mekanikal moden runtuh sepenuhnya.

Oleh itu, kelajuan cahaya bukan hanya nombor kering, tetapi had asas alam semula jadi, asas fizik dan teknologi moden.

Dari kegagalan Galileo, kemajuan Römer, kepintaran Fizeau hingga kepandaian Einstein, kisah cahaya telah membuktikan satu kebenaran: di alam semesta ini, tiada apa yang boleh pergi lebih cepat daripada cahaya.

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