Tốc độ ánh sáng có phải là tốc độ nhanh? Giới hạn tốc độ là gì?

07/10/2022 - Lượt xem: 989

Tốc độ ánh sáng là bao nhiêu? Một giây bạn ngắm mặt trời mọc trên trái đất, giây tiếp theo bạn đang ở gần quỹ đạo mặt trăng và mất hơn 100 giờ để các tàu thăm dò của con người đi đến quỹ đạo mặt trăng.

Nếu con người di chuyển với tốc độ ánh sáng, chúng ta đã đi được quãng đường dài hơn 40 năm ánh sáng kể từ khi tàu Voyager được phóng vào năm 1977. Nhưng đây có thể chỉ là một giấc mơ. Tốc độ nhanh nhất do con người tạo ra chỉ gần bằng tốc độ ánh sáng. Chính các hạt, không phải các vật thể vĩ mô, mới thực hiện được kỳ tích này. Vậy, có những tốc độ nào trong vũ trụ nhanh hơn tốc độ ánh sáng không? Giới hạn tốc độ tối đa là bao nhiêu?

Tốc độ ánh sáng
Con người từ lâu đã nhận ra tầm quan trọng của ánh sáng, ngay từ thời cổ đại, khi không có mặt trời, con người sẽ cảm thấy bầu trời như đang sụp đổ, vì vậy họ đã sử dụng mặt trời làm vật tổ của mình. Ai Cập cổ đại, nền văn minh Maya và nền văn minh Sanxingdui của Trung Quốc đều đã sử dụng mặt trời như niềm tin của chính mình.

Chính Newton là người đã tạo ra cầu vồng nhân tạo đầu tiên bằng lăng kính. Lần đầu tiên con người hiểu sâu sắc về ánh sáng, ngay lúc đó, Newton mới biết rằng ánh sáng thực chất là một loại "hỗn hợp". Newton cũng tin rằng ánh sáng bao gồm các hạt bảy màu, cầu vồng xuất hiện do các hạt rơi vào các khu vực khác nhau.

Hook, một nhà khoa học khác nghiên cứu về lò xo, tin rằng ánh sáng là một dạng sóng, có thể kéo dài và rút ngắn, và bảy màu của ánh sáng xuất hiện bởi vì chúng bị kéo giãn theo các mức độ khác nhau.

Cả Newton và Hooke đều đúng, nhưng không hoàn toàn đúng. Vì ánh sáng là một loại sóng nên sóng này có tốc độ, tần số và bước sóng. Sau đó, các nhà khoa học đã tiến hành phân tích kỹ lưỡng về ánh sáng.

Trên thực tế, ngay từ năm 1676, nhà thiên văn học Ole Romer đã phát hiện ra rằng tốc độ ánh sáng rất nhanh, và chỉ mất khoảng 1 giây để đi được quãng đường 9.000 dặm. Trong thời kỳ này, bản chất của ánh sáng vẫn chưa được xác định. Cũng chính từ đó mà khái niệm tốc độ nhanh của ánh sáng đã đi sâu vào tâm hồn mỗi nhà vật lý.

Ole Romer là người đầu tiên đo tốc độ ánh sáng. Và người thực sự biến tốc độ ánh sáng trở thành vua tốc độ là Einstein, người đã chỉ ra rằng bất kể trong hệ thống nào, tốc độ ánh sáng là không đổi. Lý thuyết của Einstein đã khai sinh ra một khái niệm mới - thời gian và không gian. Ông tổ của bộ phim du hành thời gian hiện đại phải là ông. 

Einstein và phương trình khối lượng - năng lượng của ông

Theo quan điểm của Einstein về thời gian và không gian, đạt tới 98% tốc độ ánh sáng có thể thực sự du hành xuyên thời gian và không gian và xem những gì đã xảy ra trong quá khứ.

Đồng thời, Einstein đã đưa ra kết luận dựa trên sự biến đổi phương trình của ông rằng không vật chất nào có thể vượt quá tốc độ ánh sáng, nếu chúng ta muốn đạt tới tốc độ ánh sáng, chúng ta phải trả giá bằng khối lượng vô hạn - vũ trụ không có vật chất vô hạn. Vì vậy, con người không thể vượt quá tốc độ ánh sáng?

Con người là những vật chất vĩ mô, không những không thể vượt tốc độ ánh sáng mà thậm chí còn khó đạt tới 1% tốc độ ánh sáng, chính những hạt vi mô đó mới thực sự gần bằng tốc độ ánh sáng.

Điện trường được sử dụng để tăng tốc các hạt mang điện, cho phép chúng đạt tốc độ nhanh hơn, và từ trường được sử dụng để điều khiển quỹ đạo của chúng để đạt được hiệu quả mong muốn.

Tốc độ của hạt nhanh nhất được con người gia tốc gần bằng 99,99% tốc độ ánh sáng và nó không bao giờ thực sự có thể trở thành tốc độ ánh sáng, và máy bay macro nhanh nhất là Parker Solar Probe, tốc độ nhanh nhất là 720.000 km/h.

Máy gia tốc hạt.

Hơn nữa, ngay cả khi con người thực sự đạt tới tốc độ ánh sáng thì cũng rất khó khám phá vũ trụ, vì vẫn còn một vấn đề mà con người khó vượt qua, đó là thời gian. Khoảng cách trong vũ trụ không còn có thể được đo bằng km thông thường, nó cần phải sử dụng một con số thiên văn - năm ánh sáng.

Kilômét chỉ được sử dụng trong một hệ thống sao, khi nói đến khoảng cách giữa các ngôi sao, nên sử dụng năm ánh sáng. Ví dụ, khoảng cách từ ngôi sao hàng xóm của chúng ta đến trái đất là 4,2 năm ánh sáng, và mất hơn 4 năm để bay với tốc độ ánh sáng, điều này có thể chấp nhận được đối với con người.

Sau đó, lấy một ví dụ khác về siêu Trái đất Gliese 581g. Khoảng cách của nó với trái đất là 21 năm ánh sáng. Mất 21 năm để đến nơi và thanh niên trở thành trung niên.

Hơn nữa, đạt tới tốc độ ánh sáng là điều không thể, ít nhất là không phải bây giờ.

Tốc độ ánh sáng đã là tốc độ nhanh nhất đối với con người, nhưng không phải là tốc độ nhanh nhất trong vũ trụ, bởi vì có hai khía cạnh của tốc độ ánh sáng mà không thể đạt được: Thứ nhất là nó không thể thoát khỏi lực hấp dẫn của hố đen, và thứ hai là nó không thể theo kịp sự giãn nở của vũ trụ.

Nguồn: VNR