Чи є щось у Всесвіті швидше за світло?

(Ден Трі) - Світло поширюється зі швидкістю 299 792 458 км/секунду, число, яке вважається абсолютною межею Всесвіту. Але чому швидкість світла скінченна, і чому ніщо не може подолати цей бар'єр?

Фізики колись намагалися «переслідувати» світло (ілюстрація: Getty).

Історія охоплює століття, від невдалого експерименту Галілея до сучасних перевірок Ейнштейна, що пояснюють, здавалося б, неможливе.

Від Галілея до перших вимірювань швидкості світла

До XVII століття більшість теорій вважали, що світло поширюється миттєво або що його швидкість є абсолютною. Однак Галілео Галілей став першою людиною, яка поставила під сумнів цю гіпотезу.

У 1638 році він та його помічники провели експеримент на двох горах, використовуючи ліхтарі з метою вимірювання затримки світла. Однак затримка була настільки малою (порядку мікросекунд), що обладнання та людські рефлекси того часу не могли виміряти фактичну швидкість світла. Незважаючи на невдачу, Галілей дійшов висновку, що світло, «якщо не миттєве, то має бути надзвичайно швидким».

Експерименти Галілея допомогли йому виявити, що швидкість світла скінченна, але це число надзвичайно велике (Фото: Medium).

Всього через кілька десятиліть астроном Оле Ремер зробив першу оцінку. Спостерігаючи за супутником Юпітера Іо, він помітив, що час входження Іо в тінь Юпітера та виходу з неї змінювався залежно від положення Землі на її орбіті.

Цю кумулятивну розбіжність понад 10 хвилин Ремер пояснив додатковим часом, необхідним світлу для подолання більшої відстані. Виходячи з цього, він оцінив швидкість світла приблизно в 214 000 км/с, що на той час було революційним результатом.

У 1849 році фізик Іполіт Фізо вперше безпосередньо виміряв швидкість світла за допомогою високошвидкісної обертової шестерні, поєднаної з відбиваючим дзеркалом, розташованим на відстані 8 км.

Коли шестерні оберталися так швидко, що світло блокувалося наступним зубцем, Фізо розрахував швидкість приблизно 315 000 км/с, що в межах 5% від сучасного значення. Це був поворотний момент, який зробив світло предметом кількісного дослідження, а не гіпотезою.

Ейнштейн та абсолютні межі Всесвіту

Найбільше питання залишається відкритим: чому швидкість світла є кінцевою межею? На початку 20 століття Альберт Ейнштейн вирішив цю проблему за допомогою своїх відомих теорій.

Він поставив питання: якби на ракеті, що рухається з високою швидкістю, було встановлено ліхтарик, чи перевищувало б випромінюване світло світло у вакуумі? Несподівана відповідь була негативною, оскільки час і простір не є абсолютними.

Альберт Ейнштейн вирішив проблему світла за допомогою своєї теорії (Фото: Getty).

Згідно зі спеціальною теорією відносності (1905), коли об'єкт рухається швидко, його маса збільшується, і водночас час сповільнюється. Коли він досягає швидкості світла, час зупиняється, маса стає нескінченною і не може прискорюватися далі. Це унеможливлює для будь-якої частинки матерії випередження світла.

Пізніші експерименти поступово підтвердили теорію Ейнштейна. У 1964 році дослідник Массачусетського технологічного інституту Білл Бертоцці прискорював електрони та виявив, що коли електрони наближаються до швидкості світла, вони стають настільки важкими, що більше не можуть прискорюватися.

У 1970-х роках два фізики, Джозеф Хафеле та Річард Кітінг, взяли з собою цезієві атомні годинники на літак, щоб здійснити навколосвітню подорож . Коли вони повернулися, годинники йшли повільніше, ніж стандартний годинник у лабораторії. Це було явним доказом уповільнення часу.

Сьогодні навіть системи GPS на супутниках повинні розраховувати поправки часу відповідно до теорії відносності. Якщо не враховувати це, похибка позиціонування може сягати кілометрів, що призводить до повного руйнування всієї сучасної механічної системи.

Отже, швидкість світла — це не просто сухе число, а фундаментальна межа природи, основа сучасної фізики та техніки.

Від невдач Галілея, прогресу Ремера, винахідливості Фізо до геніальності Ейнштейна, історія світла довела одну істину: у цьому Всесвіті ніщо не може рухатися швидше за світло.

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