Despre viteza luminii am scris multiple articole de-a lungul timpului. O să includ câteva dintre acestea, ca linkuri, în interiorul ori la finalul acestui material, pentru a ajuta înțelegerea unor concepte mai dificile, asupra cărora nu insist aici.
În acest articol o să vorbesc despre cel mai stupefiant aspect al acestei limite din univers, despre faptul că nimic nu poate depăși viteza luminii. O să vedeți imediat de ce consider că este stupefiant.
Întâi, menționez ceea ce foarte mulți uită, inclusiv fizicieni, atunci când vorbesc despre viteze: faptul că vitezele în univers sunt relative.
Nimic nu are viteză în univers, dacă nu este pus în relație cu ceva. Când citesc diverse afirmații de tipul: Calea Lactee se deplasează prin spațiu cu x milioane km / h, îmi dau seama că fizica e pentru cei care scriu astfel ca o poezie într-o limbă necunoscută: o recită bine, dar nu înțeleg nimic.
În spațiul gol interstelar, unde nu ai nimic în jur pentru nenumărați ani-lumină, nu ai cum spune dacă te deplasezi sau nu (nu are sens ideea de deplasare) și nici în ce direcție. Prin urmare nu ai cum spune ce viteză ai. Viteză față de ce? Doar în raport cu un alt obiect există viteză și direcție de deplasare.
Accelerația, în schimb, este cu totul altceva. Accelerația apare ca urmare a exercitării unei forțe (ca, de exemplu, atunci când cineva te împinge ori apeși pedala de accelerația a mașinii).
Un aspect, la fel, puțin cunoscut și înțeles este următorul: într-un câmp gravitațional, cum ar fi cel al Pământului, nu există accelerație, pentru că nu există nicio forță (gravitația nu este o forță) care să te împingă spre sol.
→ Citește: Accelerația într-un câmp gravitațional nu este reală
Dacă stau astfel lucrurile, și nu am ieșit cu un milimetru din teoria relativității generale a lui Einstein, explicația uzuală cu privire la de ce nu posibil să depășești viteza luminii, și anume că avem nevoie din ce în ce mai multă energie pe măsură ce crești viteza unui obiect - nu are niciun sens. De ce? Pentru că, din nou, conceptul de viteză nu are niciun sens dacă nu este pus în relație cu ceva.
→ Citește și: De ce teoria relativității și mecanica cuantică nu pot fi reconciliate
Pentru a fi mai clar, revin la acel corp din spațiul interstelar. Ce viteză are el în momentul inițial, atunci când începem să-i aplicăm o forță? Imposibil de spus, pentru că viteza are o valoare arbitrară, în sensul că este relațională. Niciun corp nu are o viteză în sine. Mai puțin lumina, care are, în vid, viteza c, indiferent de sistemul de referință. Corpul respectiv are, prin urmare, viteza zero în raport cu un obiect care este situat lângă și care nu se apropie și nu se depărtează de corpul nostru. Dar are viteza de 50% din c, viteza luminii, față de un alt corp care trece pe lângă corpul nostru cu jumătate din c.
Și atunci despre ce energie vorbim? Și despre ce viteză inițială a corpului pe care vrem să-l aducem la o viteză superluminică? În univers nu există un sistem de referinţă absolut!
Bun, și atunci care e cel mai stupefiant lucru despre viteza luminii, nu? Că asta promiteam să „dezvălui” la începutul articolului.
Este vorba despre următorul lucru: deși viteza este relativă, nu am identificat niciodată obiecte cu viteză relativă mai mare decât viteza luminii.
De ce este stupefiant? Pentru că lucrurile din univers par a se comporta ca și cum ar ști unele de altele. Este ca și cum ar exista un „controlor” nevăzut care se asigură că, relațional, nimic nu este în raport cu altceva mai rapid decât c.
Dacă viteza este relativă, cum este posibil ca în cele 13,8 miliarde de ani de existență a universului nostru să nu fi ajuns în proximitate două obiecte cu viteza relativă mai mare decât c?
Teoretic, ar fi posibil ca în urma coliziunii dintre două galaxii, de exemplu, corpuri cosmice să fie accelerate în diverse direcții, iar două dintre acestea să ajungă aproape unul de altul, iar viteza relativă să fie mai mare decât c. Și, cu toate acestea, pare că nu este, totuși, posibil 😃, căci nu există observații de acest tip disponibile. Astronomii nu au detectat astfel de situații.
Întrebarea, la care nu există răspuns, este: de ce? Eu nu știu niciun răspuns cât de cât convingător. Ceea ce știm despre univers este atât de paradoxal, încât pur și simplu nu avem nicio explicație rezonabilă pentru multe dintre cele pe care le-am constatat.
Și totuși... se poate :)
Și totuși, în univers, aflat în expansiune, se depășește viteza luminii (adică unele obiecte cosmice au, în raport cu altele, o viteză mai mare decât c). Este un caz particular, care ține de structura și dinamica universului.
Dat fiind că universul este în expansiune (spaţiul se dilată), luând în calcul distanţele mari din univers, este de înţeles că sunt corpuri cereşti care se deplasează faţă de alte corpuri cereşti, aflate la mare distanţă de primele, cu viteze care depăşesc viteza luminii.
Un foton transmis de o galaxie dintr-un colţ al universului nu va ajunge niciodată la o altă galaxie, aflată la extremitatea cealaltă a universului; cele două extremităţi ale universului se deplasează una faţă de alta cu viteze mai mari decât viteza luminii.
Aşadar, nimic nu poate depăşi viteza luminii în plan local. Din nou, expansiunea spaţiului face ca acest lucru să fie posibil.
Citește și:
→ Lumina - unul dintre cele mai paradoxale lucruri din univers
→ De ce în vid, corpuri cu mase diferite cad cu aceeași viteză
→ Curbarea spațiu-timpului - căderea spațiului către centrul de masă
→ Cu ce viteză se deplasează Terra în univers?
