Prędkość światła to z pewnością ciekawy temat, który pojawił się w niejednym filmie z gatunku science fiction. Prawa fizyki jednak to inna sprawa – trzeba się z nimi liczyć. Obecnie sądzi się, że podróż z prędkością światła wykracza poza nasze możliwości, podobnie zresztą jak z prędkością nadświetlną. W szkole niejednokrotnie słyszeliśmy, że ciało nie może poruszać się z prędkością światła, ale czy tak jest naprawdę? Przeanalizujmy, co mówi fizyka.
Prędkość światła jest znana od stuleci
Co ciekawe, prędkość światła nie jest wcale nowym odkryciem, bowiem z badań duńskiego naukowca Ole Rømera z 1676 roku nad ruchem księżyca Jowisza Io, wynikło, że światło ma skończoną prędkość – czego wcześniej oczywiście nie byli pewni. Dwa lata później na podstawie zebranych informacji holenderski matematyk Christian Huygens jako pierwszy w historii podjął próbę określenia dokładnej wartości prędkości światła. Naukowiec uzyskał wynik 211000 km/s, co – jak wiemy – odbiega od dzisiejszych „standardów”.
Dla ułatwienia, w szkole przedstawia nam się wartość równą 300000 km/s, natomiast realna prędkość światła „w próżni”, czyli w pustej przestrzeni, wynosi 299792 km/s (a tak dokładniej 299 792 458 m/s). Niemniej jednak, jak na rok 1678 fakt wyliczenia takich wartości robi wrażenie – to było grubo ponad 300 lat temu, a już wtedy udało się wykazać, że światło porusza się z niewiarygodną prędkością.
Na początku XX w. pojawiła się szczególna teoria względności, stworzona przez Alberta Einsteina, która mówi, że w próżni nic nie jest w stanie poruszać się szybciej niż światło, które jest zarówno falą, jak i cząstką (to nazywamy dualizmem falowo-cząsteczkowym). Jednak fizyk teoretyczny Claudia de Rham z Imperial College London twierdzi, że zdanie „nic nie może podróżować szybciej niż prędkość światła” nie jest do końca poprawne – w warunkach, gdzie nie ma próżni.
A gdyby tak wykorzystać fakt rozszerzającego się świata?
Jeśli uznamy światło za fale, istnieje możliwość, gdzie pewne fale są w stanie poruszać szybciej niż światło białe (lub bezbarwne) we wcześniej określonym ośrodku. Dajmy na przykład szkło lub krople wody – światło, przechodząc przez te dwa ośrodki, ulega rozszczepieniu, a różne częstotliwości (kolory) światła poruszają się z odmiennymi od siebie prędkościami. Najprostszym obrazem tego będzie tęcza, gdzie górne kolory (czerwony) rozchodzą się szybciej niż dolne – fioletowe.
To tylko punkt odniesienia, który nie sprawdza się w próżni, gdzie prędkość światła ma zawsze taką samą wartość – niezależnie czy są to promienie gamma, czy światło czerwone (fale radiowe). Zatem jedyną rzeczą, zdolną do podróży w prędkości nadświetlnej, jest… paradoksalnie samo światło, chociaż warunek jest jeden – nie może znajdować się w próżni kosmicznej.
No dobra, ale w kosmosie jest próżnia, więc wciąż nie jesteśmy w stanie przekroczyć bariery, jaką stanowi maksymalna prędkość światła – rozpedzając się z prędkością 1 G (grawitacji ziemskiej), to osiągnięcie prędkości bliskiej prędkości światła osiągnęłoby rok. Rozpędzając się, energia masy rośnie, zbliżając się do nieskończoności i uniemożliwiając dalsze rozpędzanie – w praktyce byłaby to prędkość stanowiąca tylko jakiś procent (nawet około 99%) prędkości światła.
A więc prędkość światła w „konwencjonalnych” warunkach jest niemożliwa do uzyskania, ale co by było, gdyby wykorzystać rozszerzanie i kurczenie się czasoprzestrzeni? Einstein opisał teoretyczne tunele czasoprzestrzenne, ale z obecną wiedzą nie wiemy, jakby miały powstawać, a i użycie czasoprzestrzeni stanowi dla dzisiejszej nauki ogromny problem.
