Tốc độ ánh sáng

Tốc độ ánh sáng qua khoảng cách Trái Đất-Mặt Trăng trong thời gian thực 1,255 giây

Tốc độ ánh sáng trong chân không, ký hiệu c, là hằng số vật lý cơ bản quan trọng trong nhiều lĩnh vực vật lý. Nó có giá trị chính xác bằng 299.792.458 m/s hay ~300.000 km/s là thứ có tốc độ nhanh nhất mà con người biết tới.

Trích dẫn

• 1964, Richard Feynman, The Feynman Lectures on Physics

  Another topic deserving discussion is Einstein’s modification of Newton’s law of gravitation. In spite of all the excitement it created, Newton’s law of gravitation is not correct! It was modified by Einstein to take into account the theory of relativity. According to Newton, the gravitational effect is instantaneous, that is, if we were to move a mass, we would at once feel a new force because of the new position of that mass; by such means we could send signals at infinite speed. Einstein advanced arguments which suggest that we cannot send signals faster than the speed of light, so the law of gravitation must be wrong. By correcting it to take the delays into account, we have a new law, called Einstein’s law of gravitation. One feature of this new law which is quite easy to understand is this: In the Einstein relativity theory, anything which has energy has mass—mass in the sense that it is attracted gravitationally. Even light, which has an energy, has a “mass.” When a light beam, which has energy in it, comes past the sun there is an attraction on it by the sun. Thus the light does not go straight, but is deflected. During the eclipse of the sun, for example, the stars which are around the sun should appear displaced from where they would be if the sun were not there, and this has been observed.

  Một chủ đề khác đáng được thảo luận là việc Einstein hiệu chỉnh định luật vạn vật hấp dẫn của Newton. Bất chấp mọi phấn khích mà nó tạo ra, định luật vạn vật hấp dẫn của Newton không đúng! Nó đã được Einstein chỉnh sửa đổi để tiến đến thuyết tương đối. Theo Newton, hiệu ứng hấp dẫn là tức thời, nghĩa là, nếu di chuyển một khối lượng, chúng ta sẽ ngay lập tức cảm thấy lực mới do vị trí mới của khối lượng đó; bằng cách đó, chúng ta có thể gửi tín hiệu với tốc độ vô hạn. Einstein đưa ra những lập luận cho rằng không thể gửi tín hiệu nhanh hơn tốc độ ánh sáng, vì vậy định luật vạn vật hấp dẫn chắc chắn sai. Bằng cách sửa đổi nó để tính đến độ trễ, chúng ta có một định luật mới, gọi là định luật vạn vật hấp dẫn của Einstein. Một đặc điểm khá dễ hiểu của định luật mới này là: Trong thuyết tương đối Einstein, bất cứ thứ gì có năng lượng đều có khối lượng - khối lượng theo nghĩa nó bị hấp dẫn. Ngay cả ánh sáng, vốn có năng lượng, cũng có "khối lượng". Khi một chùm sáng mang năng lượng đi qua Mặt Trời, nó sẽ chịu lực hút từ Mặt Trời. Do đó, ánh sáng không đi thẳng mà bị lệch hướng. Ví dụ, khi nhật thực, các ngôi sao xung quanh Mặt Trời sẽ trông như bị lệch khỏi vị trí ban đầu nếu không có Mặt Trời, và điều này đã được quan sát kiểm chứng.

• 1970, Richard Bach, Jonathan Livingston Seagull

  You will begin to touch heaven, Jonathan, in the moment that you touch perfect speed. And that isn't flying a thousand miles an hour, or a million, or flying at the speed of light. Because any number is a limit, and perfection doesn't have limits. Perfect speed, my son, is being there.

  Cháu sẽ bắt đầu đi đến Thiên Đường đó Phi, khi mà cháu đạt được vận tốc toàn mỹ. Và vận tốc toàn mỹ không phải đạt được khi bay với vận tốc một ngàn dặm một giờ, hoặc một triệu dặm một giờ, hoặc bay với vận tốc của ánh sáng. Vì mỗi con số đều là những giới hạn, mà sự toàn mỹ thì không có giới hạn. Vận tốc toàn mỹ, là có mặt ngay ở bất cứ chỗ nào mình muốn đến vậy. (Nguyễn Trọng Kỳ dịch)

  Jonathan Livingston ạ, cháu sẽ đang tiến gần đến Thiên Đường khi cháu dần dần tiến gần đến vận tốc toàn thiện. Điều đó không có nghĩa là cháu cần phải bay một ngàn dặm một giờ, hay một triệu dặm, hay bay bằng vận tốc ánh sáng. Bởi vì bất kỳ con số nào cũng là giới hạn, còn toàn thiện thì không biết đến giới hạn. Đạt được vận tốc toàn thiện, con trai của ta ạ, có nghĩa là ta sẽ có mặt ngay ở bất cứ nơi nào ta muốn. (Đoàn Tử Huyến dịch)

• 1999, Brian Greene, The Elegant Universe

  [A] after a close study of the experimental work of the English physicist Michael Faraday, the Scottish physicist James Clerk Maxwell succeeded in uniting electricity and magnetism in the framework of the electromagnetic field. If you've ever been on a mountaintop just before a severe thunderstorm or stood close to a Van de Graaf generator, you have a visceral sense of what an electromagnetic field is, because you've felt it. In case you haven't, it is somewhat like a tide of electric and magnetic lines of force that permeate a region of space through which they pass. When you sprinkle iron filings near a magnet, for example, the orderly pattern they form traces out some of the invisible lines of magnetic force. When you take off a wool sweater on an especially dry day and hear a crackling sound and perhaps feel a momentary shock or two, you are witnessing evidence of electric lines of force generated by electric charges swept up by the fibers in your sweater. Beyond uniting these and all other electric and magnetic phenomena in one mathematical framework, Maxwell's theory showed—quite unexpectedly—that electromagnetic disturbances travel at a fixed and never-changing speed, a speed that turns out to equal that of light. From this, Maxwell realized that visible light itself is nothing but a particular kind of electromagnetic wave, one that is now understood to interact with chemicals in the retina, giving rise to the sensation of sight. Moreover (and this is crucial), Maxwell's theory also showed that all electromagnetic waves—visible light among them—are the epitome of the peripatetic traveler. They never stop. They never slow down. Light always travels at light speed.

  ...sau khi xem xét một cách tỉ mỉ những công trình thực nghiệm của nhà vật lý Anh Michael Faraday, nhà vật lý Scotland Clerk Maxwell đã thành công trong việc thống nhất được điện và từ trong một khuôn khổ duy nhất là trường điện từ. Nếu như có dịp đứng trên đỉnh núi ngay trước khi có mưa dông lớn hay đứng cạnh máy phát tĩnh điện Van de Graaf, bạn sẽ có được cảm giác sâu xa về trường điện từ là gì, vì bạn đã cảm nhận được nó. Trong trường hợp chưa có cơ may đó, thì hãy tưởng tượng nó giống như những làn sóng các đường sức điện và từ lan rộng trong vùng không gian mà nó đi qua. Chẳng hạn, khi bạn rắc mạt sắt gần một thanh nam châm, bạn sẽ thấy một bức tranh rất có trật tự, tạo bởi những mạt sắt này xếp theo một số những đường sức từ không nhìn thấy được. Vào ngày đông đặc biệt khô ráo, khi cởi áo len ra, chắc chắn là khi đó bạn đã chứng kiến sự tồn tại của các đường sức điện. Tiếng lép bép mà bạn nghe thấy hoặc thậm chí có cả sự phóng điện nhỏ mà bạn có thể cảm thấy đều là những biểu hiện của những đường sức mà các điện tích bị bứt khỏi những sợi dệt nên chiếc áo tạo ra. Ngoài chuyện thống nhất được các hiện tượng điện và từ trong một khuôn khổ toán học duy nhất, lý thuyết Maxwell còn bất ngờ chứng tỏ được rằng những nhiễu động điện từ luôn luôn được truyền với cùng một vận tốc không đổi và vận tốc đó lại chính là vận tốc ánh sáng. Điều này cho phép Maxwell hiểu ra rằng ánh sáng thấy được chẳng qua chỉ là một loại sóng điện từ có khả năng tương tác hóa học với võng mạc để tạo ra thị giác. Hơn nữa, điều quan trọng, theo lý thuyết Maxwell, các sóng điện từ, trong đó có ánh sáng khả kiến, đều là những kẻ du mục: chúng không bao giờ dừng lại cả. Chúng cũng không bao giờ chậm lại, mà luôn luôn chuyển động với vận tốc của ánh sáng.

Xem thêm

• Nhiệt động lực học
• Cơ học lượng tử
• Nhiệt độ

Liên kết ngoài

• Bài viết bách khoa Tốc độ ánh sáng tại Wikipedia