راجر راسول نخستین فردی بود که به دنبال حل این مسئله بود تا ما چگونه سرعت نور را اندازه‌گیری کنیم و اینکه چرا سرعت نور محدود است؟ همه ما می‌دانیم که طبق یک قاعده جهانی هیچ چیزی نمی‌تواند سریع‌تر از نور حرکت کند، سرعتی معادل 299،792.458 کیلومتر بر ساعت، اما چرا این‌گونه است؟
تا قبل از سال 166 میلادی، بسیاری از مردم فکر می‌کردند که نور بدون محدودیت جابجا می‌شود، اما در این سال گالیله احتمال داد که نور در یک محدوده زمانی خاصی حرکت می‌کند. در سال 1638 میلادی او سعی کرد که این فاصله را اندازه‌گیری کند. او و همکارش با یک فانوس دریایی که روی آن را پوشانده بودند، بر بالای قله یک کوه نشستند. ایده آنها این بود که دستیار گالیله به محض دیدن نور فلش، پوشش فانوس دریایی را بردارد، سپس گالیله زمانی را که نور فلش به سمت خودش برگشت را اندازه‌گیری کرد، اما آزمایش با شکست مواجه شد. برای موفقیت در این آزمایش، گالیله مجبور به ثبت یک واحد زمانی برحسب میکرو ثانیه بود ولی او هیچ دستگاهی برای اندازه‌گیری این زمان نداشت و درنتیجه زمانی که او ثبت کرد، کمتر از زمان واقعی بود. در ادامه با بنیتا همراه باشید.
اردیداتو، اعلام کرد که او و همکارانش به نتیجه کارشان اعتماد کامل دارند. درنهایت، ثابت شد که نتیجه پروژه اپرا اشتباه بوده است. کابلی که باید سیگنال‌ها را به‌طور دقیق از طریق ماهواره‌های (GPS) منتقل می‌کرد، بسیار ضعیف بود و این باعث شد که یک مشکل زمانی به وجود آید. یک تأخیر غیرقابل پیش‌بینی در سیگنال وجود داشت. درنتیجه، اندازه‌گیری مسافتی که نوترینوها طی می‌کنند حدود 73 نانو ثانیه بود و آنچه دانشمندان به عنوان حرکتی بیشتر از سرعت نور ثبت کرده بودند درواقع حرکت ناگهانی بود. باوجود ماه‌ها چک کردن دقیق قبل از آزمایش و انجام آزمون‌های فراوان پس از آن، دانشمندان اشتباه کرده بودند. اردیداتو استعفا کرد، هر چند اعلام کرد که در هر حال ممکن است در ماشین‌های پیچیده شتاب‌دهنده ذرات، از این نوع اشتباهات اتفاق بیفتد. این اتفاق نشان داد که هیچ‌چیزی نمی‌تواند بیشتر از سرعت نور حرکت کند، اما آیا واقعاً این کار نشدنی است؟
سرعت نور در خلأ 299،792.458 است و تنها در محیط آزمایشگاهی معادل 300000 هزار کیلومتر بر ثانیه هست. خورشید 150 میلیون کیلومتر از زمین فاصله دارد و نور این فاصله را در کمتر از 8 دقیقه و بیست ثانیه طی می‌کند. کدام یک از ما می‌توانیم در سرعت با نور رقابت کنیم؟ یکی از سریع‌ترین اشیائی که تاکنون توسط بشر ساخته‌شده است، یک کاوشگر فضائی است که در جولای 2015 برای سفر به پلوتون ساخته شد. سرعت این کاوشگر به کمی بیش از 16 کیلومتر بر ثانیه رسید که بیشتر از سرعت حرکت زمین است و البته کمتر از 300000 کیلومتر بر ثانیه است.
با این حال ذرات بسیار کوچکی ساخته‌شده‌اند که بسیار سریع‌تر سفر می‌کنند. در اوایل سال 1960 ویلیام برتوزی در موسسه فنّاوری ماساچوست آمریکا، شتاب الکترون‌ها را در سرعت‌های بیشتر و بیشتر آزمایش کرد. از آنجا که الکترون دارای بار منفی است، ممکن است ماده را با حرکت یا دفع بار منفی شی‌ء مقابل، به حرکت درآورد. انرژی بیشتر باعث شتاب بیشتر الکترون‌ها می‌شود. ممکن است شما تصور کنید که برای رسیدن به‌سرعت 300000 کیلومتر بر ثانیه، فقط نیاز به افزایش انرژی باشد، اما این ممکن است فقط برای انتقال سریع الکترون‌ها باشد.
آزمایش‌های برتوزی، نشان داد که افزایش انرژی مستقیماً، فقط باعث افزایش سرعت حرکت الکترون‌ها متناسب با انرژی اعمال‌شده، می‌شود. در عوض، او نیاز به استفاده از مقادیر بیشتر انرژی اضافی برای افزایش مقادیر کوچک‌تر سرعت حرکت الکترون‌ها، داشت. آنها به‌سرعت نور نزدیک‌تر و نزدیک‌تر می‌شوند اما هرگز به آن سرعت نمی‌رسند. تصور کنید که فاصله بین یک درب و خودتان را به صورت رفت و برگشت، طی می‌کنید. درواقع شما از محل قرار گرفتن خودتان تا درب دقیقاً نصف مسیر را طی می‌کنید. شما هرگز به درب نخواهید رسید، زیرا بعد از هر حرکتی شما همچنان برای رسیدن به مقصد، فاصله‌ای برای طی کردن دارید. این مشکل از نوع مشکل برتوزی در مواجهه با الکترون‌ها است، اما نور از ذراتی به نام فوتون ساخته شده است. پس چرا این ذرات می‌توانند در سرعت نور حرکت کنند اما الکترون‌ها نمی‌توانند؟
راجر راسول فیزیکدان دانشگاه ملبورن استرالیا می‌گوید: «اشیائی که با سرعت بیشتر حرکت می‌کنند، سنگین‌تر و سنگین‌تر می‌شوند و این سنگین شدن باعث می‌شود که آنها به شتاب الکترون‌ها نرسند. بنابراین شما هرگز نمی‌توانید به سرعت نور برسید. یک فوتون درواقع بدون جرم است، اگر جرم داشت نمی‌توانست به‌سرعت نور برسد».
فوتون‌ها بسیار خاص هستند. همه چیز از امواج رادیوئی تا نور مرئی ماکروویو، اشعه ماوراءبنفش، اشعه ایکس و اشعه گاما همه از فوتون ساخته شده‌اند. تفاوت در انرژی باعث تفاوت در طول موج آنها می‌شود. در مجموع این اشعه، طیف الکترومغناطیسی را تشکیل می‌دهند. واقعیت این است که حرکت امواج رادیوئی در سرعت نور، برای ارتباطات بسیار مهم است.
در اثر حرکت الکترون‌ها در خورشید فوتون‌ها آزاد می‌شوند که باعث تولید نور شده و البته برای تغذیه بر روی کره زمین بسیار مفید هستند. نور در جهان پراکنده است و سرعت نور در 299،792.458 کیلومتر بر ثانیه ثابت می‌ماند، اما فضا و زمان، قابل انعطاف و تغییر بوده و این اجازه را می‌دهد که قوانین فیزیک بدون در نظر گرفتن زمان و مکان آنها، تجربه شوند.
آیا کسی می‌خواهد سریع‌تر از نور حرکت کند؟ به نظر می‌رسد این رؤیائی دست‌نیافتنی است.
می‌توانید قسمت قبل را در «چرا هیچ چیزی نمی تواند سریع تر از نور حرکت کند؟ [قسمت اول]» ببینید.
منبع: بنیتا
