Finns det något i universum som är snabbare än ljuset?

(Dan Tri) - Ljus färdas med en hastighet av 299 792 458 km/sekund, ett tal som anses vara universums absoluta gräns. Men varför är ljusets hastighet ändlig, och varför kan ingenting överstiga denna barriär?

Fysiker försökte en gång "jaga" ljus (Illustration: Getty).

Berättelsen spänner över århundraden, från Galileos misslyckade experiment till Einsteins moderna verifieringar, där han förklarar det till synes omöjliga.

Från Galileo till de första mätningarna av ljusets hastighet

Före 1600-talet trodde de flesta teorier att ljus fortplantade sig ögonblickligen, eller att dess hastighet var absolut. Galileo Galilei blev dock den första personen som tvivlade på denna hypotes.

År 1638 genomförde han och hans assistenter ett experiment på två berg med hjälp av lyktor i syfte att mäta ljusets fördröjning. Fördröjningen var dock så liten (i storleksordningen mikrosekunder) att utrustningen och mänskliga reflexer på den tiden inte kunde mäta ljusets faktiska hastighet. Trots misslyckandet drog Galileo slutsatsen att ljus, "om inte omedelbart, måste vara extremt snabbt".

Galileos experiment hjälpte honom att upptäcka att ljusets hastighet är ändlig, men detta tal är extremt stort (Foto: Medium).

Bara några decennier senare gjorde astronomen Ole Römer den första uppskattningen. När han tittade på Jupiters måne Io lade han märke till att tidpunkten för Ios passage in i och ut ur Jupiters skugga varierade med jordens position i sin omloppsbana.

Denna kumulativa skillnad på mer än 10 minuter förklarades av Römer som ett resultat av den extra tid det tar för ljuset att färdas den längre sträckan. Utifrån detta uppskattade han ljusets hastighet till cirka 214 000 km/s, ett revolutionerande resultat på den tiden.

År 1849 mätte fysikern Hippolyte Fizeau först ljusets hastighet direkt med hjälp av ett höghastighetsroterande kugghjul kombinerat med en reflekterande spegel placerad 8 km bort.

När kugghjulen roterade så snabbt att ljuset blockerades av nästa tand, beräknade Fizeau en hastighet på cirka 315 000 km/s, inom 5 % av dagens värde. Detta var vändpunkten som gjorde ljus till ett föremål för kvantitativa studier snarare än en hypotes.

Einstein och universums absoluta gränser

Den största frågan kvarstår: varför är ljusets hastighet den yttersta gränsen? I början av 1900-talet löste Albert Einstein detta problem med sina berömda teorier.

Han ställde frågan: om en ficklampa monterades på en raket som rör sig med hög hastighet, skulle det ljus som avges överstiga ljuset i vakuum? Det överraskande svaret var nej, eftersom tid och rum inte är absoluta.

Albert Einstein löste ljusproblemet med sin teori (Foto: Getty).

Enligt den speciella relativitetsteorin (1905) ökar massan när ett objekt rör sig snabbt, och samtidigt saktar tiden ner. När det når ljusets hastighet stannar tiden, massan blir oändlig och kan inte accelerera ytterligare. Det gör det omöjligt för någon materiepartikel att omköra ljuset.

Senare experiment bekräftade gradvis Einsteins teori. År 1964 accelererade MIT-forskaren Bill Bertozzi elektroner och upptäckte att när elektronerna närmade sig ljusets hastighet blev de så tunga att de inte längre kunde accelerera.

På 1970-talet tog två fysiker, Joseph Hafele och Richard Keating, med sig cesiumatomklockor på ett flygplan för att flyga jorden runt. När de återvände gick klockorna långsammare än standardklockan i laboratoriet. Detta var ett tydligt bevis på tidsdilatation.

Numera måste även GPS-system på satelliter beräkna tidskorrigeringar enligt relativitetsteorin. Om det ignoreras kan positioneringsfelet vara upp till kilometer, vilket kan få hela det moderna mekaniska systemet att kollapsa fullständigt.

Ljusets hastighet är därför inte bara ett torrt tal, utan en fundamental gräns för naturen, grunden för modern fysik och teknologi.

Från Galileos misslyckanden, Römers framsteg, Fizeaus uppfinningsrikedom till Einsteins genialitet har ljusets berättelse bevisat en sanning: i detta universum kan ingenting gå snabbare än ljuset.

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