ما هي سرعة الضوء؟
الكون له حدود للسرعة ، وهي سرعة الضوء. لا شيء يمكن أن يسافر أسرع من الضوء – ولا حتى أفضل مركباتنا الفضائية – وفقًا لقوانين الفيزياء.
إذن ، ما هي سرعة الضوء؟
يتحرك الضوء بسرعة لا تصدق 186000 ميل في الثانية (300000 كيلومتر في الثانية) ، أي ما يعادل 700 مليون ميل في الساعة (أكثر من 1 مليار كم / ساعة). هذا سريع بما يكفي للإبحار حول العالم 7.5 مرة في ثانية واحدة ، بينما تستغرق طائرة الركاب النموذجية أكثر من يومين للتنقل مرة واحدة (وهذا لا يشمل التوقف للوقود أو التوقف!).
يتحرك الضوء بسرعة كبيرة لدرجة أننا اعتقدنا ، خلال معظم تاريخ البشرية ، أنه ينتقل على الفور. في وقت مبكر من أواخر القرن السابع عشر ، كان العالم Ole Roemer قادرًا على قياس سرعة الضوء (يشار إليه عادةً باسم ج) باستخدام ملاحظات أقمار المشتري ، وفقًا لـ بريتانيكا.
في مطلع القرن التاسع عشر ، ابتكر الفيزيائي جيمس كليرك ماكسويل نظرياته عن الكهرومغناطيسية. يتكون الضوء بحد ذاته من مجالات كهربائية ومغناطيسية ، لذلك يمكن للكهرومغناطيسية أن تصف سلوك وحركة الضوء – بما في ذلك سرعته النظرية. كانت هذه القيمة 299.788 كيلومترًا في الثانية ، مع هامش خطأ زائد أو ناقص 30. في السبعينيات ، استخدم الفيزيائيون الليزر لقياس سرعة الضوء بدقة أكبر بكثير ، وترك خطأ 0.001 فقط. في الوقت الحاضر ، تُستخدم سرعة الضوء لتحديد وحدات الطول ، لذلك تكون قيمتها ثابتة ؛ لقد اتفق البشر بشكل أساسي على أن سرعة الضوء هي 299،792.458 كيلومترًا في الثانية بالضبط.
ومع ذلك ، ليس من الضروري دائمًا أن يسير الضوء بهذه السرعة. اعتمادًا على ما يسافر عبره – الهواء والماء والماس وما إلى ذلك – يمكن أن يبطئ. تُقاس السرعة الرسمية للضوء كما لو كان يسافر في فراغ ، أو مساحة خالية من الهواء أو أي شيء يعترض طريقه. يمكنك أن ترى بوضوح الاختلافات في سرعة الضوء في شيء مثل المنشور ، حيث تنحني طاقات معينة من الضوء أكثر من غيرها ، مما يؤدي إلى تكوين قوس قزح.
ومن المثير للاهتمام أن سرعة الضوء لا تتناسب مع المسافات الشاسعة في الفضاء ، والتي هي بحد ذاتها فراغ. يستغرق ضوء الشمس 8 دقائق للوصول إلى الأرض ، وسنتين للضوء من أقرب النجوم الأخرى (مثل Proxima Centauri) للوصول إلى كوكبنا. هذا هو سبب استخدام الفلكيين للوحدة سنوات ضوئية – المسافة التي يمكن أن يقطعها الضوء في عام واحد – لقياس مسافات شاسعة في الفضاء.
بسبب حد السرعة العالمي هذا ، التلسكوبات هي في الأساس آلات زمنية. عندما ينظر علماء الفلك إلى نجم على بعد 500 سنة ضوئية ، فإنهم ينظرون إلى الضوء منذ 500 عام. يظهر الضوء من حوالي 13 مليار سنة ضوئية (على نحو مكافئ ، منذ 13 مليار سنة) كخلفية موجية كونية ، إشعاع متبقي من الانفجار الكبير في بداية الكون. إن سرعة الضوء ليست مجرد نزوة في الفيزياء ؛ لقد مكّن علم الفلك الحديث كما نعرفه ، ويشكل الطريقة التي نرى بها العالم – حرفياً.
