مدى سرعة الضوء في الثانية، حسبت نظرية النسبية لأينشتاين أن سرعة الضوء في الفراغ هي 186000 ميل في الثانية (300 مليون متر في الثانية)، ومن الناحية النظرية أو حتى عمليًا، لا شيء يمكن أن يسافر أسرع من الضوء في الفراغ.
طبيعة الضوء
- غالبًا ما تُستخدم كلمة “ضوء” للإشارة إلى الضوء المرئي، وهو جزء من الطيف الكهرومغناطيسي.
- يُعرف هذا الجزء من الطيف الكهرومغناطيسي بالنطاق الذي يمكن للعين البشرية رؤيته، وكل شيء في الطيف الكهرومغناطيسي مخصص للضوء أيضًا.
- في بعض الأحيان يتم التعامل مع الطيف الكهرومغناطيسي حسب التوجيهات، وأحيانًا كجسيم.
- لكنها في الحقيقة ليست موجة ولا حتى جسيمًا، والإجابة تكمن في ضوء علم ميكانيكا الكم كموجة أو سؤال جسيم.
أنظر أيضا: ما هو الفرق بين الضوء والضوء؟
سرعة الضوء
- جاء الحديث الأول عن سرعة الضوء من الفيلسوف اليوناني أرسطو، الذي صرح بأنه رفض عالمًا يونانيًا آخر، هو إمبيدوكليس، الذي أوضح أن الضوء يستغرق وقتًا في السفر.
- أما بالنسبة لأرسطو، فهو يدعي أن الضوء لا يستغرق وقتًا للانتقال من مكان إلى آخر، بل ينتقل على الفور.
- في عام 1671، وضع عالم الفلك الإيطالي جاليليو رجلين على هضبة، يحمل كل منهما قنديل بحر مضيء مغطى.
- كشف الشخص الأول المصباح الخاص به، وعندما رأى الشخص الآخر المصباح وميض، كشف أيضًا عن المصباح وملاحظة المدة التي استغرقها الشخص الأول الذي يحمل المصباح حتى يرى الضوء.
- اعتقد جاليليو أنه يستطيع حساب سرعة الضوء، ولسوء الحظ بالنسبة له، كانت الأبعاد أصغر من أن تلاحظ الفرق، لذلك كان قادرًا على تحديد أن الضوء ينتقل أسرع بعشر مرات من الصوت.
أينشتاين والنظرية النسبية الخاصة
- في عام 1905، نشر ألبرت أينشتاين ورقته الأولى عن النظرية النسبية الخاصة، وفي هذه الورقة، أكد أينشتاين أن الضوء ينتقل بنفس السرعة بغض النظر عن سرعة الملاحظة.
- حتى عند استخدام القياسات الأكثر دقة، تظل سرعة الضوء كما هي بالنسبة للمراقب الثابت على سطح الأرض.
- على الرغم من أن الأرض تدور حول الشمس، والتي هي نفسها (الشمس) تتحرك في درب التبانة، إلا أنها مجرة تسافر في الفضاء.
- لا تتغير سرعة الضوء مع الوقت أو حتى مع تغير الموقع، بحسب أينشتاين، كما أن قياس سرعة الضوء من الشمس ثابت سواء تم قياسه من داخل مجرة درب التبانة أو خارجها.
ما هي السنة الضوئية؟
- يمكن أن تجعل سرعة الضوء العالم جاهزًا لاستضافة آلة زمنية، والمسافة التي يقطعها الضوء في عام واحد تُعرف بالسنة الضوئية، وهي مقياس للمكان والزمان.
- يستغرق ضوء القمر حوالي ثانية واحدة للوصول إلى أعيننا، مما يعني أن القمر يبعد حوالي ثانية ضوئية واحدة، بينما يبعد ضوء الشمس حوالي ثماني دقائق.
- النجوم والأجسام الأخرى خارج النظام الشمسي هي من بضع سنوات ضوئية إلى عدة مليارات من السنين الضوئية.
- عندما يدرس علماء الفلك الأجسام التي تبعد سنة ضوئية أو أكثر، فإنهم يرون شكلها قبل أن يتركها الضوء، ولا يرون شكلها الحالي.
- وفقًا لذلك، كل ما نراه في كوننا هو أحداث ماضية، وهذا المبدأ يسمح لعلماء الفلك بمعرفة شكل الكون بعد الانفجار العظيم الذي حدث قبل حوالي 13.7 مليار سنة.
- عند دراسة أجسام على بعد 10 مليارات سنة ضوئية، فإنها تظهر كما كانت قبل 10 مليارات سنة، وهي فترة قصيرة نسبيًا بعد الانفجار العظيم وبداية الكون، مما يعني أنها قد لا تكون موجودة اليوم.
هل سرعة الضوء ثابتة؟
- ينتقل الضوء في موجات، مثل الصوت، وهو أيضًا في موجات، ويمكن أن يتباطأ اعتمادًا على الوسط الذي ينتقل عبره، ولا يوجد شيء أسرع من الضوء في الفراغ.
- أيضًا، إذا كانت المسافة التي يجب أن يقطعها الضوء تحتوي على أي نوع من المادة، فيمكن للضوء أن ينتقل عبرها في منحنى، ولكن بعد ذلك تتباطأ سرعته.
- سرعة الضوء الذي ينتقل عبر الغلاف الجوي للأرض تساوي تقريبًا سرعته في الفراغ.
هل يمكننا السفر أسرع من الضوء؟
- يحب الناس في الخيال العلمي إنشاء هذا الموضوع لأن سرعة الالتواء، والتي يُعرف أنها أسرع من سفر الضوء، ستسمح لنا بالسفر بين النجوم.
- على الرغم من عدم إثبات أنه مستحيل، إلا أنه من الصعب عمليًا السفر أسرع من سرعة الضوء.
- وفقًا لنظرية النسبية العامة لأينشتاين، تزداد كتلة الجسم بالسرعة ويقل طوله عندما تصل إلى سرعة الضوء، فإن كتلة هذا الجسم لا نهائية.
- في الوقت نفسه، يبلغ طوله صفرًا، وهو أمر مستحيل عمليًا، وما إلى ذلك، وبالتالي لا يمكن لأي شيء الوصول إلى سرعة الضوء.
- ولا يُمنع العلماء من تطوير نظريات إبداعية بديلة، ففكرة تسريع التشويه ليست مستحيلة.
- يعتقد البعض أن الأجيال القادمة يمكن أن تسافر بين النجوم بينما نسافر حاليًا بين المدن، ومن بين الاقتراحات السفر بسفينة فضائية.
- يقال إن السفينة قادرة على احتواء فقاعة الزمكان للهروب من السرعة الهائلة، وهو أمر عظيم من الناحية النظرية.
أنظر أيضا: الأشعة فوق البنفسجية واستخداماتها
قياس سرعة الضوء باستخدام الليزر
- في السبعينيات، شجع تطوير الليزر والساعات الذرية العلماء على إعادة قياس سرعة الضوء بهدف الدقة.
- في عام 1973، قام العالم إيفانستون وفريقه بقياس سرعة الضوء مرة أخرى وحصلوا على رقم دقيق للغاية لأن معدل الخطأ كان صغيرًا جدًا مقارنة بالأوقات السابقة.
سرعة الضوء في الوسائط الأخرى
- يمكن معرفة سرعة الضوء في جميع الأوساط باستثناء الفراغ بحساب: يتم ذلك عن طريق تمرير شعاع من الضوء يعوقه نوع الوسيط الذي يُعرف الضوء فيه.
- من خلال التقنيات الفيزيائية، يتم حساب سرعة الضوء باستخدامه، وفي الوسائط الأخرى، من السهل العثور على سرعة الضوء نظريًا فقط، بمساعدة مؤشر الانكسار.
- بما أن معامل الانكسار = (سرعة الضوء في الفراغ) مقسومًا على (سرعة الضوء في الوسط)، ومن هذه العلاقة يتضح أن مؤشر الضوء لا يقل عن 1.
- ستكون القيمة 1 للضوء الذي ينتقل في الفراغ، بينما القيم الأكبر من 1 ستكون في البيئات المادية الأخرى لأن الضوء يكون أبطأ في البيئات الأخرى.
- وتجدر الإشارة إلى أن معامل انكسار الضوء لا يحتوي على وحدة قياس. هذا لأنها نسبة السرعة إلى السرعة.
شاهد أيضاً: إنجازات العلماء في سرعة الضوء وكيفية قياسها
في هذا المقال ما هي سرعة الضوء في ثانية واحدة؟ قلنا لكم ما هو الضوء وسرعته، أينشتاين والنظرية النسبية الخاصة، ما هي السنة الضوئية. هل سرعة الضوء ثابتة حقًا، هل يمكننا السفر أسرع من الضوء، وقياس سرعة الضوء في الوسائط الأخرى، وقياس سرعة الضوء بالليزر؟