Există ceva în univers mai rapid decât lumina?

(Dan Tri) - Lumina se deplasează cu o viteză de 299.792.458 km/secundă, un număr considerat limita absolută a universului. Dar de ce este viteza luminii finită și de ce nimic nu poate depăși această barieră?

Fizicienii au încercat odată să „urmărească” lumina (Ilustrație: Getty).

Povestea se întinde pe secole, de la experimentul eșuat al lui Galileo până la verificările moderne ale lui Einstein, explicând ceea ce părea imposibil.

De la Galileo la primele măsurători ale vitezei luminii

Înainte de secolul al XVII-lea, majoritatea teoriilor credeau că lumina se propaga instantaneu sau că viteza sa era absolută. Cu toate acestea, Galileo Galilei a fost prima persoană care a pus la îndoială această ipoteză.

În 1638, el și asistenții săi au efectuat un experiment pe doi munți, folosind felinare cu scopul de a măsura întârzierea luminii. Cu toate acestea, întârzierea a fost atât de mică (de ordinul microsecundelor) încât echipamentele și reflexele umane ale vremii nu au putut măsura viteza reală a luminii. În ciuda eșecului, Galileo a concluzionat că lumina, „dacă nu este instantanee, trebuie să fie extrem de rapidă”.

Experimentele lui Galileo l-au ajutat să descopere că viteza luminii este finită, dar acest număr este extrem de mare (Foto: Medium).

Doar câteva decenii mai târziu, astronomul Ole Römer a făcut prima estimare. Privind Io, satelitul lui Jupiter, el a observat că momentul trecerii lui Io în și din umbra lui Jupiter varia în funcție de poziția Pământului pe orbita sa.

Această discrepanță cumulată de peste 10 minute a fost explicată de Römer ca rezultat al timpului suplimentar necesar luminii pentru a parcurge distanța mai lungă. Pe baza acestui fapt, el a estimat viteza luminii la aproximativ 214.000 km/s, un rezultat revoluționar la acea vreme.

În 1849, fizicianul Hippolyte Fizeau a măsurat pentru prima dată direct viteza luminii folosind un angrenaj rotativ de mare viteză combinat cu o oglindă reflectorizantă plasată la 8 km distanță.

Când roțile dințate se roteau atât de repede încât lumina era blocată de următorul dinte, Fizeau a calculat o viteză de aproximativ 315.000 km/s, cu o abatere de 5% față de valoarea actuală. Acesta a fost punctul de cotitură care a făcut din lumină un subiect de studiu cantitativ, mai degrabă decât o ipoteză.

Einstein și limitele absolute ale Universului

Cea mai mare întrebare rămâne: de ce este viteza luminii limita supremă? La începutul secolului al XX-lea, Albert Einstein a rezolvat această problemă cu celebrele sale teorii.

El a pus întrebarea: dacă o lanternă ar fi montată pe o rachetă care se mișcă cu viteză mare, lumina emisă ar depăși lumina din vid? Răspunsul surprinzător a fost nu, deoarece timpul și spațiul nu sunt absolute.

Albert Einstein a rezolvat problema luminii cu teoria sa (Foto: Getty).

Conform teoriei speciale a relativității (1905), atunci când un obiect se mișcă rapid, masa sa crește și, în același timp, timpul încetinește. Când atinge viteza luminii, timpul se oprește, masa devine infinită și nu poate accelera în continuare. Acest lucru face imposibil ca orice particulă de materie să depășească viteza luminii.

Experimentele ulterioare au confirmat treptat teoria lui Einstein. În 1964, cercetătorul Bill Bertozzi de la MIT a accelerat electronii și a descoperit că, pe măsură ce electronii se apropiau de viteza luminii, deveneau atât de grei încât nu mai puteau accelera.

În anii 1970, doi fizicieni, Joseph Hafele și Richard Keating, au luat ceasuri atomice cu cesiu într-un avion pentru a zbura în jurul lumii . La întoarcere, ceasurile funcționau mai lent decât ceasurile standard din laborator. Aceasta era o dovadă clară a dilatării timpului.

În zilele noastre, chiar și sistemele GPS de pe sateliți trebuie să calculeze corecțiile de timp conform teoriei relativității. Dacă sunt ignorate, eroarea de poziționare poate fi de până la kilometri, provocând prăbușirea completă a întregului sistem mecanic modern.

Prin urmare, viteza luminii nu este doar un număr secetos, ci o limită fundamentală a naturii, fundamentul fizicii și tehnologiei moderne.

De la eșecurile lui Galileo, progresul lui Römer, ingeniozitatea lui Fizeau până la geniul lui Einstein, povestea luminii a dovedit un adevăr: în acest univers, nimic nu poate merge mai repede decât lumina.

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