Meer informatie over de echte lichtsnelheid en hoe het wordt gebruikt

Licht beweegt door het universum met de snelste snelheid die astronomen kunnen meten. In feite is de snelheid van het licht een kosmische snelheidslimiet en is niets bekend om sneller te bewegen. Hoe snel beweegt licht? Deze limiet kan worden gemeten en het helpt ook bij het definiëren van ons begrip van de grootte en leeftijd van het universum.

Wat is licht: golf of deeltjes?

Licht reist snel, met een snelheid van 299, 792, 458 meter per seconde. Hoe kan het dit doen? Om dat te begrijpen, is het handig om te weten wat licht eigenlijk is en dat is grotendeels een ontdekking uit de 20e eeuw.

De aard van het licht was eeuwenlang een groot mysterie. Wetenschappers hadden moeite het concept van de aard van golven en deeltjes te begrijpen. Als het een golf was, waar verspreidde het zich dan door? Waarom leek het in alle richtingen met dezelfde snelheid te reizen? En wat kan de snelheid van het licht ons vertellen over de kosmos? Pas toen Albert Einstein deze speciale relativiteitstheorie in 1905 beschreef, werd alles duidelijk. Einstein argumenteerde dat ruimte en tijd relatief waren en dat de snelheid van het licht de constante was die de twee met elkaar verbond.

Wat is de snelheid van het licht?

Er wordt vaak gezegd dat de snelheid van het licht constant is en dat niets sneller kan reizen dan de snelheid van het licht. Dit is niet zo geheel nauwkeurig. De waarde van 299.792.458 meter per seconde (186,282 mijl per seconde) is de snelheid van het licht in een vacuüm. Licht vertraagt ​​echter eigenlijk als het door verschillende media gaat. Wanneer het bijvoorbeeld door glas beweegt, vertraagt ​​het tot ongeveer tweederde van zijn snelheid in een vacuüm. Zelfs in de lucht, dat is bijna een vacuüm, licht vertraagt ​​enigszins. Terwijl het door de ruimte beweegt, ontmoet het wolken van gas en stof, evenals zwaartekrachtvelden, en die kunnen de snelheid een klein beetje veranderen. De wolken van gas en stof absorberen ook een deel van het licht dat erdoorheen gaat.

Dit fenomeen heeft te maken met de aard van het licht, dat een elektromagnetische golf is. Terwijl het zich door een materiaal voortplant, "storen" de elektrische en magnetische velden de geladen deeltjes waarmee het in contact komt. Deze verstoringen zorgen er vervolgens voor dat de deeltjes licht uitstralen met dezelfde frequentie, maar met een faseverschuiving. De som van al deze golven geproduceerd door de "verstoringen" zal leiden tot een elektromagnetische golf met dezelfde frequentie als het oorspronkelijke licht, maar met een kortere golflengte en dus een lagere snelheid.

Interessant, zo snel als licht beweegt, kan zijn pad worden gebogen als het door gebieden in de ruimte met intense zwaartekrachtvelden passeert. Dit is vrij gemakkelijk te zien in clusters van sterrenstelsels, die veel materie bevatten (inclusief donkere materie), die het pad van licht van verder weg gelegen objecten, zoals quasars, kromtrekken.

Zwaartekrachtlenzen en hoe het werkt. Licht van een object in de verte passeert een dichter object met een sterke zwaartekracht. Het licht is gebogen en vervormd en dat creëert "beelden" van het verder weg gelegen object. NASA

Lightspeed en zwaartekrachtsgolven

Huidige fysica-theorieën voorspellen dat zwaartekrachtsgolven ook met de snelheid van het licht reizen, maar dit wordt nog steeds bevestigd als wetenschappers het fenomeen van zwaartekrachtsgolven bestuderen van botsende zwarte gaten en neutronensterren. Anders zijn er geen andere objecten die zo snel reizen. Theoretisch kunnen ze krijgen dichtbij de snelheid van het licht, maar niet sneller.

Een uitzondering hierop kan ruimte-tijd zelf zijn. Het lijkt erop dat verre sterrenstelsels sneller van ons weg bewegen dan de snelheid van het licht. Dit is een 'probleem' dat wetenschappers nog steeds proberen te begrijpen. Een interessant gevolg hiervan is echter dat een reissysteem is gebaseerd op het idee van een warp-drive. In een dergelijke technologie is een ruimtevaartuig in rust ten opzichte van de ruimte en dat is het ook ruimte dat beweegt, als een surfer die een golf op de oceaan berijdt. Theoretisch kan dit superluminale reizen mogelijk maken. Natuurlijk zijn er andere praktische en technologische beperkingen die in de weg staan, maar het is een interessant sciencefiction-idee dat enige wetenschappelijke interesse krijgt. 

Reistijden voor licht

Een van de vragen die astronomen krijgen van burgers is: "hoe lang zou het licht duren om van object X naar object Y te gaan?" Licht geeft hen een zeer nauwkeurige manier om de grootte van het universum te meten door afstanden te definiëren. Hier zijn enkele van de meest voorkomende afstandsmetingen:

• De aarde naar de maan: 1.255 seconden
• De zon op aarde: 8,3 minuten
• Onze zon naar de volgende dichtstbijzijnde ster: 4,24 jaar
• Over onze Melkweg: 100.000 jaar
• Naar het dichtstbijzijnde spiraalstelsel (Andromeda): 2,5 miljoen jaar
• Beperking van het waarneembare universum tot de aarde: 13,8 miljard jaar

Interessant is dat er objecten zijn die ons vermogen om te zien te boven gaan simpelweg omdat het universum zich uitbreidt, en sommige zijn "over de horizon" waarachter we niet kunnen zien. Ze zullen nooit in ons zicht komen, hoe snel hun licht ook reist. Dit is een van de fascinerende effecten van het leven in een zich uitbreidend universum. 

Uitgegeven door Carolyn Collins Petersen