علت آهسته بودن سرعت نور چیست؟

علت آهسته بودن سرعت نور چیست؟

عبارات مهم : دانشمندان – میلادی

نظریۀ نسبیت خاص انیشتین، سرعت نور را ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه اعلام نموده هست، دانشمندان با انجام تحقیقاتی بر روی الکترومغناطیس و ستاره ­های دوردست، به این نتیجه رسیدند که سرعت نور، بیشترین سرعتی است که می­ توان به آن دست یافت. ولی در مقایسه با ابعاد کیهان این سرعت چندان سریع به نظر نمی رسد.

علت آهسته بودن سرعت نور چیست؟

نظریۀ نسبیت خاص انیشتین، سرعت نور را ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه اعلام نموده است

محاسبه سرعت نور هر لحظه یکی از دغدغه­ های دانشمندان در طول تاریخ بوده هست. تا قبل از قرن ۱۷ میلادی بحث سر این بود که آیا سرعت نور محدود است و یا از نقطه­ ای به نقطۀ دیگر در یک چشم به هم زدن حرکت می ­کند. در سال ۱۶۷۶ میلادی، اوله رومر اخترشناس دانمارکی، با مشاهدات خود از قمر مشتری به این مباحث آخر داد و مشخص شد سرعت نور محدود می ­باشد. کریستیان هویگنس اخترشناس مشهور آلمانی سرعت نور را معادل ۲۲۰ هزار کیلومتر بر ثانیه محاسبه کرد. در خلال دو قرن بعد، محاسبه سرعت نور دقیق تر و دقیق تر شد تا به محدوده ۲۹۹ هزار تا ۳۱۵ هزار کیلومتر بر ثانیه رسید.

دانشمندان | میلادی | مشاهده | ستاره | چرا ، لیکن و چگونه

بعد از آن جیمز کلرک ماکسول در سال ۱۸۶۵ این فرضیه را ارائه داد که نور یک موج الکترومغناطیسی هست. در این فرضیه، سرعت نور با c نشان داده می­ شد. سپس در سال ۱۹۰۵ میلادی آلبرت انیشتین نظریه نسبیت عام را ارائه داد که در آن، سرعت نور همواره ثابت می­ باشد. تا سال ۱۹۷۵ میلادی، سرعت نور در خلاء ۲۹۹۷۹۲۴۵۸ متر بر ثانیه براورد شده است بود. مطالعات دیگری نشان داد که نور در طول موج­ های متفاوت حرکت کرده و از ذرات زیراتمی به نام فوتون، که جرم نداشته و رفتاری مشابه واکنش‌ها ذره و موج دارد، تشکیل شده است است.

سال نوری

همانطور که قبلا گفته شد، سرعت نور (متر بر ثانیه) به این معنی است که نور مسافتی معادل ۹۴۶۰۵۲۸۰۰۰۰۰۰ کیلومتر در یک سال را می ­پیماید. این مسافت را به عنوان سال نوری آشنا و از آن در اندازه ­گیری­ فواصل زیاد استفاده می­ کنند. جهت مثال، نزدیک­ترین ستاره به زمین(پروکسیما قنطورس) در حدود ۴٫۲۲ سال نوری با زمین فاصله دارد. مرکز کهکشان راه شیری در ۲۶ هزار سال نوری ما قرار دارد. طبق آخرین مشاهدات، دورترین کهکشان احتمالی از زمین، با نام MACS0647-JD در فاصله ۱۳٫۳ میلیارد سال نوری از ما قرار دارد.

علت آهسته بودن سرعت نور چیست؟

تابش بعد زمینه کیهانی یا همان تابش ­های باستانی، در فاصله ۱۳٫۸ میلیارد سال نوری ما قرار دارد

تابش بعد زمینه کیهانی یا همان تابش ­های باستانی، در فاصله ۱۳٫۸ میلیارد سال نوری ما قرار دارد. کشف این تابش به اخترشناسان کمک کرد که حدسیاتی تقریبا دقیق از سن کیهان داشته باشند. این مسئله توصیه دیگری در مورد تعیین فواصل با سال نوری مطرح می­ کند که فضا و زمان، در هم پیچیده هستند.

دانشمندان | میلادی | مشاهده | ستاره | چرا ، لیکن و چگونه

زمانی که ما نوری از یک شیء دوردست را مشاهده می­ کنیم، در واقع ما در وقت سفر می­ کنیم. زمانی که ما نور ستاره­ ای در فاصله ۴۰۰ سال نوری را مشاهده می­ کنیم، در واقع ما نوری که ۴۰۰ سال پیش از این شیء ساتع شده است است را می ­بینیم. از این رو ما ستاره­ای که ۴۰۰ سال پیش وجود داشته است را می ­بینیم. در نتیجه، رصد اجرامی که میلیاردها سال نوری با زمین فاصله دارند، رصد گذشته کیهان می­باشد.

نور با سرعت بسیار بالایی حرکت می ­کند ولی با توجه به شکل و اندازه کیهان، ممکن است از بعضی نقاط جهان، میلیارد­ها سال وقت جهت مشاهده آن نیاز باشد، لیکن در هر صورت سرعت نور با محدودیت روبرو هست. از همین رو تعیین سرعت دقیق نور جهت دانشمندان سیار مهم می ­باشد. تعیین سرعت نور نه تنها به ما کمک می­ کند اندازه کیهان را مشخص کنیم، بلکه می­توانیم به کمک آن فرایند تکامل کیهان را نیز دنبال کنیم.

علت آهسته بودن سرعت نور چیست؟

تغییر سرعت نور

در سال ۲۰۱۵، یک تیم از دانشمندان اسکاتلندی اعلام نمودند که راهی جهت کم کردن سرعت نور یافته هست. محققان با ارسال فوتون از طریق ماسکی خاص، شکل آن را عوض کردن دادند. در این حالت نابهنجار، این ذرات بی نهایت نور، آهسته تر از فوتون های معمولی حرکت می کنند. تفاوت در سرعت تقریباً غیرقابل چشم پوشی بود، ولی دستاورد آن به نوبۀ خود خیره کننده بود! در سرعت ۲۹۹٫۷۹۲٫۴۵۸ متر بر ثانیه، سرعت نور در مواجهه با محدودیت سرعتی نامنظم و غیرقابل تغییر، توقف می کند. ولی آیا باید کسی بخواهد که سرعت نور را کم کند؟ با این وجود، این سرعت به اندازۀ کافی آهسته است!

سرعت نور در مواجهه با محدودیت سرعتی نامنظم و غیرقابل تغییر، توقف می کند

سفر با سرعت نور

این مقیاس شاید جهت کسانی که با تنها با سرعت ۱۱۰ کیلومتر بر ساعت در بزرگراه ها حرکت می کنند عجیب و غریب باشد؛ ولی در مقیاسی کیهانی، بسیار بزرگ هست. در نظر بگیرید، اگر کیهان قابل مشاهده به اندازه سیارۀ زمین کم کردن یابد، عبور از کهکشان راه شیری تقریباً به مثابۀ رفتن به منزل همسایه خود هست. و در عین حال، حرکت در مقیاس سرعت کیهانی کوچک ما، یعنی جهانی به اندازۀ زمین، در حدود ۱۰۰ هزار سال به طول می انجامید!

این مثال نشان می دهد که جهت فضاپیمایی با سرعت نور، چقدر کاوش در کهکشان خسته کننده خواهد بود. چنین سفری بیش از یکصد نسل از بشر را در بر می گیرد! حتی اگر شما آرزوی بشر جهت مسافرت میان ستاره ای با سرعت نور را در نظر نگیرید، و به جای آن به فوتون هایی که در سامانۀ خورشیدی ما وجود دارد فکر کنید، سرعت هنوز هم بسیار کند به نظر می رسد. همان طور که برایان کوبرلین ستاره شناس محاسبه نمود، ۴۵ دقیقه وقت نیاز است تا نور از خورشید به مشتری برسد و پنج ساعت جهت رسیدن به پلوتو نیاز دارد.

و البته، هنگامی که با چشم غیرمسلح به آسمان نگاه می کنیم، ستارگانی را می بینیم که در ۴ هزار سال پیش وجود داشته اند ـ همین قدر وقت نیاز است تا نور آنها به ما برسد! بنابراین ما اکنون متوجه شدیم که نور سریع نیست، بلکه به نحوه عذاب آوری آهسته هست؛ اکنون ما می توانیم به این مسألۀ جدی تر و سخت تر بازگردیم: چرا؟ فیریکدانان نظری می توانند اندیشه کنند و کیهان شناسان اندازه گیری کنند. ولی تمام روش های آموخته شدۀ آنها در حال حاضر منجر به پاسخی غیرقابل بازگشت رسیده است: به این علت که.

به لطف زیاد کردن سرعت نور، رایانه ها و شبکه ها سریع تر عمل می کنند

افزایش سرعت نور

گنارو تدسکو، فیزیکدان نظری، نسخۀ نسبتاً رضایت بخش تری را ارائه نموده است: گیتی به گونه ای ساخته شده است است تا فوتون بتواند با آن سرعت در آن منتشر گردد، هیچ دلیلی وجود ندارد که آیا باید این گونه باشد، ولی این، تنها راه هست. فیزیک توضیح نمی دهد که آیا همه چیز آن گونه ای هست، که وجود دارد، بلکه توضیح می دهد که چگونه با استفاده از مدل های اثبات شده است آنها را می توان آینده نگری نمود. بسیار خب، در گزاره ای بسیار شبیه به فیزیک نظری، پاسخ، یک پاسخ غیرمستقیم هست، و ما هنوز در جهانی کم سرعت گیر کرده ایم.

برای نجات از این وضعیت، اجازه دهید تا سناریویی را بررسی نماییم که در آن سرعت نور بسیار سریع تر هست. چطور می شود که بگوییم سرعت نور با استفاده از عامل ۱۰۰۰، زیاد کردن یافته است؟ استیو جونز این فرضیه را مورد بررسی قرار داده هست. یک کشتی با سرعت نور می تواند در کمتر از یک قرن از کهکشان راه شیری عبور کند! سفر به آلفا قنطورس، منزل ای که به طور بالقوه احتمال سکونت در آن بسیار بالا هست، کمتر از دو روز طول می کشد! به لطف زیاد کردن سرعت نور، رایانه ها و شبکه ها سریع تر عمل می کنند، بسیار محتمل است که سیگنال هایی ار بیگانگان دریافت نماییم! ولی ـ و این امایی بزرگ است ـ خورشید یک میلیون بار داغ تر می شود؛ بنابراین ما پخته خواهیم شد. بنابراین بهتر است که بیاموزید سرعت بی فروغ را دوست داشته باشید، هر چند که ممکن است شبیه تنبل سه انگشتی به نظر برسد ولی اگر نور سریعتر بود، دیگر حیاتی بر روی زمین وجود نداشت!

منابع: bigbangpage.com – universetoday.com – space.com

ترجمه: محبوبه رحیمی- رضا کاظمی

واژه های کلیدی: دانشمندان | میلادی | مشاهده | ستاره | چرا ، لیکن و چگونه

علت آهسته بودن سرعت نور چیست؟