كم تبلغ سرعة الضوء في الثانية الواحدة؟
كم تبلغ سرعة الضوء في الثانية الواحدة، قدرت نظرية النسبية لأينشتاين أن سرعة الضوء في الفراغ بـ 186,000 ميلٍ في الثانية الواحدة أي (300 مليون متر في الثانية)، ونظريًا أو حتى عمليًا، لا يوجد شيءٌ يمكنه السفر أسرع من الضوء في الفراغ.
محتويات المقال
[ عرض ]
ماهية الضوء
- تستخدم كلمة (الضوء) غالبًا للتعبير عن الضوء المرئي، والذي هو جزء من الطيف الكهرومغناطيسي.
- يعرف هذا الجزء من الطيف الكهرومغناطيسي بالمدي، وهو الذي تتمكن العين البشرية من رؤيته، وكل ما ينطبق على الطيف الكهرومغناطيسي يكون للضوء أيضًا.
- وأحيانًا يتم معاملة الطيف الكهرومغناطيسي على انه موجه، وتارة أخرى يعامل على أنه جسيم.
- ولكنه في الحقيقة لا موجة ولا حتى جسيم، وتكمن الإجابة الضوء على سؤال الضوء موجة أو جسيم في علم ميكانيكا الكم.
شاهد أيضًا: ما الفرق بين النور والضوء؟
سرعة الضوء
- كان أول الحديثٍ عن سرعة الضوء، من الفيلسوف الإغريقي أرسطو، الذي أعلن رفضه لعالمٍ إغريقيٍّ آخر وهو إيمبيدوكليس، الذي وضح أن الضوء يسافروا هو يأخذ وقت كي يسافر.
- أما أرسطو فثقال أن الضوء لا يأخذ الوقت كي يسافر من مكان لأخر وإنما يسافر لحظيًا.
- وفي سنة 1671، قام الفلكي الإيطالي غاليليو بإيقاف شخصين على هضبةٍ، وكانت المسافة اقل من ميل، وكلٌّ منهما حاملًا قنديل بحر مضيء مغطي.
- فكشف الشخص الأول قنديله، وعند رؤية الآخر لوميض القنديل، يكشف هو الآخر عن قنديله، وبملاحظة المدة التي أخذها الضوء كي يراها حامل القنديل الأول.
- اعتقد غاليليو أنه يمكنه حساب سرعة الضوء، ولسوء حظه، كانت الأبعاد صغيرةً للغاية لملاحظة الفرق، فاستطاع فقد تحديد أن الضوء يسافر بعشر مرات أسرع من الصوت.
أينشتاين والنسبية الخاصة
- في سنة 1905، أصدر ألبرت أينشتاين أول ورقةٍ له بخصوص النسبية الخاصة، وجاء في هذه الورقة، تأكيد أينشتاين أن الضوء يسافر بالسرعة ذاتها بغض النظر عن سرعة مراقبة.
- وحتى عند استخدام أكثر القياسات دقةً، فإن سرعة الضوء تبقى واحدة بالنسبة لمشاهدٍ ثابت، يقف في وجه الأرض.
- وبالرغم من دوران الأرض حول الشمس، والتي هي نفسها (الشمس) تتحرك في مجال مجرة درب التبانة، هي مجرةٌ مسافرة في الفضاء.
- فسرعة الضوء لا تتغير بتغير الزمان أو حتى المكان، وذلك طبقًا لما قال اينشتاين، وقياس سرعة الضوء القادم من الشمس ثابتة سواء تم القياس من داخل مجرة درب التبانة أو من خارجها.
ما هي السنة الضوئية؟
- يمكن لسرعة الضوء أن تهيئ العالم لاستضافة آلة الزمن، وتعرف المسافة التي يسافرها الضوء في العام الواحد بالسنة الضوئية، وهي مقياس لمسافة وزمن.
- يسافر ضوء القمر إلى أعيننا في حوالي ثانيةٍ واحدةٍ، وهذا معناه أن القمر على بعد نحو ثانيةٍ ضوئيةٍ واحدة، أما ضوء الشمس فيسافر في حوالي ثمانية دقائق.
- وتقع النجوم والأجرام الأخرى خارج النظام الشمسي بأيّ مكانٍ على بُعد بضع سنواتٍ ضوئيةٍ إلى بضع مليارات من السنين الضوئية.
- وعندما يدرس علماء الفلك أجرام تقع على بعد سنةٍ ضوئيةٍ أو حتى أكثر، فهم يرون كما هيئتها قبل مغادرة الضوء لها ولا يرون هيئتها الحالية.
- وبناء على ذلك، فإن كل ما نراه في كوننا هو عبارة عن أحداث ماضية، ويسمح هذا المبدأ لعلماء الفلك بمعرفة كيف كان الكون نتيجة الانفجار العظيم الذي حدث قبل حوالي 13.7 مليار عام.
- فعند دراسة الأجسام التي تبعد مثلًا 10 مليارات سنةٍ ضوئيةٍ، تظهر كما كانت تبدو منذ 10 مليار عام، أي بعد وقتٍ قريبٍ نسبيًّا من الانفجار العظيم وبداية الكون، وهذا يعني احتمال عدم وجودها حاليا.
هل سرعة الضوء ثابتة حقًا؟
- يسافر الضوء على هيئة أمواج، فهو كالصوت الذي يسافر على هيئة أمواج أيضًا، والذي يمكن أن تقل سرعته بحسب الوسط الذي ينتقل خلاله، ولا يوجد أسرع من الضوء في السفر في الفراغ.
- وبالإضافة إلى ذلك، إذا كانت مسافة التي ينبغي أن يسافر لها الضوء تحوي مادة ما أيًا كان نوعها، يمكن للضوء السفر خلالها منحنيًا، ولكن تقل سرعته وقتها.
- وسرعة الضوء الذي يسافر من خلال الغلاف الجوي للأرض تساوي تقريبًا سرعته في الفراغ.
هل يمكننا السفر أسرع من الضوء؟
- يحب أصحاب الخيال العلمي هذا الموضوع للإبداع فيه، وذلك لأن سرعة الاعوجاج أو الانحناء المعروفة شعبيًّا بكونها أسرع من سفر الضوء من شأنها أن تسمح لنا بالسفر بين النجوم
- وبالرغم من عدم إثبات أن ذلك غير ممكن، فإنه عمليا يصعب السفر بسرعة أسرع من سرعة الضوء.
- ووفقًا للنظرية النسبية العامة للعالم أينشتاين فكتلة الجسم تزداد بزيادة سرعته، وفي الوقت ذاته يقل طوله، وعند الوصول لسرعة الضوء، تكون كتلة ذاك الجسم لا نهائية،
- وفي نفس الوقت يكون طوله صفرًا، وهذا مستحيل عمليًا، وهكذا، وبناء على هذا فلا يمكن لأي شيء أن يصل لسرعة الضوء.
- والعلماء غير ممنوعون من وضع النظريات الإبداعية البديلة، ففكرة تسريع الاعوجاج ليست مستحيلة.
- ويعتقد البعض أن الأجيال القادمة قد تكون قادرة على السفر بين النجوم كما نسافر حاليًا بين المدن، أحد الاقتراحات يتضمن السفر بسفينة فضاء.
- حيث يقال إن السفينة قد تحوي فقاعة الزمكان لتجنب السرعة الهائلة، وهذا رائعًا من الناحية النظرية.
شاهد أيضًا: الضوء فوق البنفسجية واستخداماتها
قياس سرعة الضوء باستخدام الليزر
- في سنة 1970 تطوّر الليزر وكذلك الساعات الذرية، وهذا الأمر شجع العلماء على إعادة قياس سرعة الضوء وذلك بهدف الدقة.
- وفي عام 1973م قام العالم إيفانستون وفريقه بقياس سرعة الضوء مجددًا، وحصلوا على مقدار دقيق جدًا، حيث كانت نسبة الخطأ في هذه ضئيلة جدًا مقارنة بالمرات السابقة.
سرعة الضوء في الأوساط الأخرى
- ويمكن معرفة سرعة الضوء في كل الأوساط الأخرى خلاف الفراغ عن طريق حسابها؛ وذلك عن طريق مرور شعاع ضوئي يعترض طريقة حائلًا من نوع الوسط المراد معرفة الضوء فيه.
- وعن طريق التقنيات الفيزيائية يتم حساب سرعة الضوء خلاله، وأنه من السهل إيجاد سرعة الضوء في الأوساط الأخرى نظريًا فقط، وذلك بمساعدة معامل الانكسار.
- حيث إن معامل الانكسار = (سرعة الضوء في الفراغ) مقسومة على (سرعة الضوء في الوسط)، ويتضح من هذه العلاقة أن معامل الضوء لا يكون أقل من 1.
- بالقيمة 1 ستكون في حالة سفر الضوء في الفراغ، بينما القيم الأكبر من 1 سوف تكون في الأوساط المادية الأخرى، وذلك لأن الضوء يصبح أبطأ في الأوساط الأخرى.
- ويجب الإشارة إلى أن معامل الانكسار الضوء ليس له وحدة قياس؛ وذلك لأنها عبارة عن نسبة سرعة إلى سرعة.
شاهد أيضًا: إنجازات العلماء في سرعة الضوء وكيفية قياسه
في هذه المقالة كم تبلغ سرعة الضوء في الثانية الواحدة؟، ذكرنا لكم ماهية الضوء وسرعته، أينشتاين والنسبية الخاصة، ما هي السنة الضوئية؟، هل سرعة الضوء ثابتة حقًا، هل يمكننا السفر أسرع من الضوء، قياس سرعة الضوء في الأوساط الأخرى، وقياس سرعة الضوء باستخدام الليزر.