Tại sao không thể vượt qua tốc độ ánh sáng?

Tại sao chúng ta không thể vượt qua tốc độ ánh sáng?

Vận tốc ánh sáng, thường được ký hiệu là “c”, là một hằng số vật lý cơ bản có giá trị khoảng 299.792,458 mét trên giây (186.282 dặm trên giây) trong chân không. Đây là tốc độ di chuyển của sóng điện từ, bao gồm cả ánh sáng, trong không gian tự do.

Giới hạn tốc độ ánh sáng là một trong những nền tảng của thuyết tương đối hẹp của Albert Einstein, được công bố vào năm 1905. Lý thuyết này nêu rằng vận tốc ánh sáng là hằng số đối với tất cả các quan sát viên, bất kể chuyển động của nguồn phát sáng hay của chính người quan sát.

Sự bất biến của vận tốc ánh sáng

Một trong những hệ quả quan trọng nhất của thuyết tương đối hẹp là sự bất biến của vận tốc ánh sáng. Điều này có nghĩa là bất kể chuyển động của người quan sát hoặc nguồn phát sáng như thế nào, vận tốc của ánh sáng trong chân không luôn giống nhau.

Điều này có thể trái ngược với trực giác. Ví dụ, nếu bạn đang ngồi trên một chiếc xe đang di chuyển với tốc độ 100 km/h và bạn chiếu một tia sáng về phía trước, thì bạn có thể mong đợi rằng tia sáng sẽ di chuyển với tốc độ c cộng với vận tốc của chiếc xe. Tuy nhiên, theo thuyết tương đối hẹp, tia sáng sẽ vẫn di chuyển với tốc độ c đối với bạn.

Giãn thời gian

Để duy trì sự bất biến của vận tốc ánh sáng, thuyết tương đối hẹp phải đưa ra một số hệ quả bất thường khác, chẳng hạn như sự giãn thời gian. Theo hệ quả này, thời gian trôi chậm hơn đối với các vật thể chuyển động với tốc độ cao.

Điều này có nghĩa là nếu bạn có thể di chuyển với tốc độ gần bằng ánh sáng, thời gian trôi chậm hơn đối với bạn so với một người quan sát đứng yên. Ví dụ, nếu bạn di chuyển với tốc độ 99% tốc độ ánh sáng trong một năm, thì đối với bạn chỉ mới trôi qua sáu tháng.

Giới hạn khối lượng vô hiệu

Một hệ quả khác của thuyết tương đối hẹp là sự tăng khối lượng của các vật thể khi chúng đạt đến tốc độ cao. Khi một vật thể tiếp cận tốc độ ánh sáng, khối lượng của nó tăng lên đến vô hạn. Điều này có nghĩa là sẽ cần một lực vô hạn để tăng tốc một vật thể đến tốc độ ánh sáng.

Vì vậy, do sự bất biến của vận tốc ánh sáng, sự giãn thời gian và sự tăng khối lượng của các vật thể khi chúng đạt đến tốc độ cao, giới hạn tốc độ ánh sáng là một giới hạn vật lý cơ bản không thể vượt qua.