มันสําคัญด้วยเหรอถ้ามันอยู่ในสุญญากาศ? Artist’s impression of beams of light
ความประทับใจของศิลปินที่มีต่อลําแสง ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ระบุว่าแสงเดินทางเร็วมาก ในสุญญากาศ ไม่มีอะไรในจักรวาลที่สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วขึ้น (เครดิตภาพ: ยูอิจิโร่ ชิโนะ ผ่านเก็ตตี้ อิมเมจ)ในปี ค.ศ. 1676 โดยการศึกษาการเคลื่อนที่ของดวงจันทร์ Io ของดาวพฤหัสบดีนักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์ก Ole Rømer คํานวณว่าแสงเดินทางด้วยความเร็ว จํากัด สองปีต่อมาการสร้างข้อมูลที่รวบรวมโดย Rømer นักคณิตศาสตร์ชาวดัตช์และนักวิทยาศาสตร์ Christiaan Huygens กลายเป็นคนแรกที่พยายามกําหนดความเร็วแสงที่แท้จริงตามพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติอเมริกันในนิวยอร์กซิตี้ Huygens มาพร้อมกับตัวเลข 131,000 ไมล์ต่อวินาที (211,000 กิโลเมตรต่อวินาที) ซึ่งเป็นตัวเลขที่ไม่ถูกต้องตามมาตรฐานของวันนี้ – ตอนนี้เรารู้แล้วว่าความเร็วของแสงใน “สุญญากาศ” ของพื้นที่ว่างอยู่ที่ประมาณ 186,282 ไมล์ต่อวินาที (299,792 กิโลเมตรต่อวินาที) แต่การประเมินของเขาแสดงให้เห็นว่าแสงเดินทางด้วยความเร็วที่น่าทึ่งตามทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ แสงเดินทางเร็วมาก จนในสุญญากาศ ไม่มีอะไรในจักรวาลที่สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วขึ้น
”เราไม่สามารถเคลื่อนที่ผ่านสุญญากาศของอวกาศได้เร็วกว่าความเร็วของแสง” Jason Cassibry รองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมการบินและอวกาศที่ศูนย์วิจัยการขับเคลื่อนมหาวิทยาลัยอลาบามาในฮันต์สวิลล์กล่าว
คําถามที่ตอบแล้วใช่ไหม? อาจจะไม่ เมื่อแสงไม่ได้อยู่ในสุญญากาศกฎยังคงใช้หรือไม่?
ที่เกี่ยวข้อง: มีกี่อะตอมในจักรวาลที่สังเกตได้?”ในทางเทคนิคแล้วคําแถลง ‘ไม่มีอะไรสามารถเดินทางได้เร็วกว่าความเร็วของแสง’ นั้นไม่ถูกต้องด้วยตัวเอง” อย่างน้อยในการตั้งค่าที่ไม่ใช่สุญญากาศ Claudia de Rham นักฟิสิกส์ทฤษฎีที่ Imperial College London กล่าวกับ Live Science ในอีเมล แต่มีข้อแม้บางอย่างที่ต้องพิจารณาเธอกล่าวว่า แสงแสดงลักษณะทั้งคล้ายอนุภาคและคลื่นดังนั้นจึงถือได้ว่าเป็นทั้งอนุภาค (โฟตอน) และคลื่น สิ่งนี้เรียกว่าความเป็นคู่ของอนุภาคคลื่นหากเรามองแสงเป็นคลื่นแสดงว่ามี “หลายเหตุผล” ว่าทําไมคลื่นบางลูกสามารถเดินทางได้เร็วกว่าแสงสีขาว (หรือไม่มีสี) ในสื่อ de Rham กล่าวว่า เหตุผลหนึ่งที่เธอกล่าวว่า “เมื่อแสงเดินทางผ่านสื่อเช่นหยดแก้วหรือน้ํา – ความถี่หรือสีของการเดินทางด้วยแสงที่แตกต่างกันด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน”
ตัวอย่างภาพที่ชัดเจนที่สุดของเรื่องนี้เกิดขึ้นในสายรุ้งซึ่งโดยทั่วไปจะมีความยาวคลื่นสีแดงที่ยาวและเร็วขึ้นที่ด้านบนและความยาวคลื่นสีม่วงสั้นและช้าลงที่ด้านล่างตามโพสต์ของมหาวิทยาลัยวิสคอนซินเมดิสัน เมื่อแสงเดินทางผ่านสุญญากาศอย่างไรก็ตามสิ่งเดียวกันนั้นไม่เป็นความจริง “แสงทั้งหมดเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งและทั้งหมดมีความเร็วเท่ากันในสุญญากาศ (3 x 10 ^ 8 เมตรต่อวินาที) ซึ่งหมายความว่าทั้งคลื่นวิทยุและรังสีแกมมามีความเร็วเท่ากัน” Rhett Allain ศาสตราจารย์ฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยเซาท์อีสต์ลุยเซียนากล่าวกับ Live Science ในอีเมล
ดังนั้นตาม de Rham สิ่งเดียวที่สามารถเดินทางได้เร็วกว่าความเร็วของแสงคือค่อนข้างขัดแย้งแสงตัวเองแม้ว่าเฉพาะเมื่อไม่ได้อยู่ในสุญญากาศของพื้นที่ อย่างไรก็ตามไม่ว่าสื่อจะเป็นอย่างไรแสงจะไม่เกินความเร็วสูงสุด 186,282 ไมล์ต่อวินาทีลุคสากลอย่างไรก็ตามตาม Cassibry มีสิ่งอื่นที่ต้องพิจารณาเมื่อพูดถึงสิ่งที่เคลื่อนไหวเร็วกว่าความเร็วของแสง”มีบางส่วนของจักรวาลที่ขยายตัวออกไปจากเราเร็วกว่าความเร็วของแสงเพราะอวกาศเวลากําลังขยายตัว” ตัวอย่างเช่นกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเพิ่งพบแสงอายุ 12.9 พันล้านปีจากดาวที่อยู่ห่างไกลที่รู้จักกันในชื่อ Earendel แต่เนื่องจากจักรวาลกําลังขยายตัวในทุกจุด Earendel กําลังย้ายออกไปจากโลกและได้รับตั้งแต่การก่อตัวของมันดังนั้นกาแลคซีตอนนี้ 28 พันล้านปีแสงห่างจากโลก
ในกรณีนี้เวลาอวกาศกําลังขยายตัว แต่วัสดุในอวกาศเวลายังคงเดินทางภายในขอบเขตของความเร็วแสงไดอะแกรมของสเปกตรัมสีที่มองเห็นได้ (เครดิตภาพ: วินวินอาร์ตแล็บผ่าน Shutterstock)
ดังนั้นจึงเป็นที่ชัดเจนว่าไม่มีอะไรเดินทางเร็วกว่าแสงที่เรารู้ แต่มีสถานการณ์ใด ๆ ที่อาจเป็นไปได้หรือไม่? ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์และทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปที่ตามมาของเขาคือ “สร้างขึ้นภายใต้หลักการที่ว่าความคิดของพื้นที่และเวลาเป็นญาติกัน” de Rham กล่าว แต่สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไร? “หากมีคนสามารถเดินทางได้เร็วกว่าแสงและพกข้อมูลติดตัวไปด้วยความคิดเรื่องเวลาของพวกเขาจะถูกบิดเบือนเมื่อเทียบกับของเรา” เดอ แรมกล่าว “อาจมีสถานการณ์ที่อนาคตอาจส่งผลกระทบต่ออดีตของเรา และโครงสร้างทั้งหมดของความเป็นจริงจะหยุดลง”
สิ่งนี้จะบ่งบอกว่ามันอาจจะไม่เป็นที่พึงปรารถนาที่จะทําให้การเดินทางของมนุษย์เร็วกว่าความเร็วของแสง แต่มันเป็นไปได้ไหม? จะมีช่วงเวลาที่เราสามารถสร้างงานฝีมือที่สามารถขับเคลื่อนวัสดุและในที่สุด
