[/ Kuvateksti]
Yksi mielenkiintoisimmista vakioista ja haasteista fysiikassa on valon nopeus. Fyysikot ja ilmailuinsinöörit, jotka suunnittelevat tulevaisuuden avaruusaluksia, näkevät sen viimeisenä suurena esteenä tähtienväliselle matkalle. Joten kuinka nopeasti valo kulkee?
Tiedämme, että valolla on äärellinen nopeus ja se liikkuu nopeudella 300 000 kilometriä sekunnissa. Tämä on suuri matkamatka. Maapallolla tämä nopeus on melkein hetkellinen. Nyt tiedämme kuitenkin, että sen rajat voidaan määrittää suuremmalla avaruusalueella. Esimerkiksi kestää noin 8,3 minuuttia, ennen kuin aurinko saavuttaa valon maahan. Päästäksesi lähimpään aurinkokunnan tähtiin kestää noin 3–4 vuotta. Tätä valon rajoitusta kutsumme valonopeuden esteeksi.
Tieteen alkuaikoina väite siitä, oliko valon nopeus välitöntä vai ei, oli tärkeä keskustelun aihe. Jo kreikkalaisina oli puolustajia, jotka väittivät sekä äärellisen että äärettömän nopeuden valolle. 1100-luvulla arabifilosofit kirjoittivat myös, että valon nopeus riippui siitä läpi kulkevasta välineestä. Vasta 1900-luvulla fyysikot, kuten Planck ja Einstein, löysivät valon todellisen nopeuden ja valon ominaisuudet.
Kuten aiemmin mainittiin, valon nopeus muuttuu. Se on todella vain 300 000 km tyhjiössä. Nopeus vaihtelee hiukan ilmassa ja muissa väliaineissa läpinäkyvyydestä ja taitekertoimesta riippuen. Valon nopeus on kuitenkin yleensä edelleen huomattavasti nopeampi kuin muiden aaltojen, kuten ääni-aaltojen. Lisäksi havaittiin, että valon nopeus koskee kaikkia sähkömagneettisen säteilyn muotoja, ei vain näkyvää valoa. Fyysikot ehdottavat myös, että valon nopeutta sovelletaan myös painovoima-aaltoihin.
Valon nopeuden ymmärtäminen on johtanut mielenkiintoisiin fysiikan teorioihin. Monet heistä löytyvät Einsteinin teoriaista yleisestä suhteellisuudesta ja erityisestä suhteellisuudesta. Ensinnäkin vain massattomat hiukkaset, kuten fotonit, voivat luonnollisesti saavuttaa valon nopeuden, muuten tämän nopeuden saavuttaminen vie olennaisesti ääretöntä energiaa. Kuitenkin massalla olevat esineet voivat teoriassa saavuttaa merkittävän prosenttiosuuden valonopeudesta. Ehdotetaan myös, että vaikka valonopeus voitaisiin saavuttaa, se tuottaisi tiettyjä sivuvaikutuksia. Yksi on ajan dilaatio, jossa valonopeudella matkustettaessa syntyy Rip Van Winkle -ilmiö, jossa tarkkailijoille kuluu vuosia, kun taas kevyellä nopeudella matkustava henkilö kokee vain ajankohdat samalla havaitulla ajanjaksolla. Sitä on myös teoriassa ylitetty valonopeus johtaisi aikamatkaan.
Olemme kirjoittaneet monia valoa koskevia artikkeleita Space Magazine -lehteen. Tässä on artikkeli gravitaation liikkumisesta valon nopeudella ja tässä artikkeli galakseista, jotka liikkuvat nopeammin kuin valon nopeus.
Jos haluat lisätietoja valon nopeudesta, tutustu Einsteinin mukaan valon nopeuteen. Tässä on linkki NASA: n valon nopeuteen raketissa.
Olemme myös nauhoittaneet kyselynäytön valon nopeudesta. Tarkista se!
Lähteet:
Wikipedia: Valon nopeus
Wikipedia: Aikamatka
Newton Kysy tutkijalta!
Illinoisin yliopisto
