Có gì có thể di chuyển nhanh hơn cả ánh sáng? Khoa học tìm hiểu và kết quả làm bất ngờ!

Ánh sáng di chuyển với tốc độ vô cùng nhanh trong không gian. Vậy, điều gì có thể vượt qua nó?

Tốc độ của ánh sáng khi truyền qua chân không là 299.792.458 mét/giây, ký hiệu là c. Đây là một hằng số vật lý cơ bản quan trọng trong nhiều lĩnh vực vật lý. Vậy, làm thế nào ánh sáng có tốc độ này và liệu có thứ gì có thể di chuyển nhanh hơn hay không?

Vào năm 1676, Ole Romer, một nhà thiên văn học người Đan Mạch, dựa vào quan sát Mặt Trăng của sao Mộc, đã tính toán ra rằng, ánh sáng truyền đi với tốc độ hữu hạn. Christiaan Huygens, một nhà toán học và khoa học người Hà Lan, sau đó đã cố gắng xác định tốc độ thực tế của ánh sáng.

Tốc độ của ánh sáng

Huygens đưa ra con số là 211.000 km/giây, một con số không chính xác theo tiêu chuẩn ngày nay. Tuy nhiên, tính toán của ông cũng cho thấy rằng ánh sáng di chuyển với tốc độ đáng kinh ngạc.

Theo thuyết tương đối hẹp của Albert Einstein, ánh sáng di chuyển trong chân không nhanh đến mức không có gì trong vũ trụ có thể vượt qua được.

Ông Jason Cassibry, phó giáo sư kỹ thuật hàng không vũ trụ tại Trung tâm nghiên cứu Lực đẩy, ĐH Alabama, tuyên bố: 'Chúng ta không thể di chuyển trong chân không vũ trụ nhanh hơn tốc độ ánh sáng'.

Câu hỏi là khi ánh sáng không ở trong chân không, thì nhận định trên có còn đúng không?

Theo nhà vật lý lý thuyết Clauda de Rham tại ĐH Hoàng gia London, về mặt kỹ thuật, nhận định ‘không gì có thể di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng’ không hoàn toàn chính xác, ít nhất là trong môi trường phi chân không.

Bởi thực tế, ánh sáng cũng có tính chất của cả hạt và sóng, được gọi là lưỡng tính sóng – hạt.

Theo chuyên gia Clauda de Rham, nếu coi ánh sáng như sóng, một số sóng có thể truyền nhanh hơn ánh sáng trắng hoặc không màu trong một môi trường nhất định.

Ví dụ, khi ánh sáng truyền qua một môi trường như thủy tinh hoặc giọt nước, các tần số hoặc màu sắc khác nhau có thể truyền với tốc độ khác nhau.

Theo một bài báo từ ĐH Wisconsin-Madison, một ví dụ rõ ràng về điều này có thể thấy ở cầu vồng. Ở đó, bước sóng màu đỏ thường dài hơn và nhanh hơn ở phía trên, trong khi bước sóng màu tím lại ngắn hơn và chậm hơn ở phía dưới.

Tuy nhiên, khi ánh sáng truyền qua chân không, điều này không còn đúng.

Ông Rhett Allain, giáo sư vật lý tại Đại học Đông Nam Louisiana, giải thích: 'Tất cả ánh sáng đều là sóng điện từ và chúng di chuyển với cùng tốc độ trong chân không. Điều này có nghĩa là cả sóng vô tuyến và tia gamma đều có tốc độ như nhau'.

Thứ có thể di chuyển nhanh hơn ánh sáng là gì?

Do đó, theo nhà vật lý Clauda de Rham, thứ duy nhất có khả năng di chuyển nhanh hơn cả tốc độ ánh sáng là ánh sáng. Mặc dù có vẻ mâu thuẫn, nhưng điều này chỉ có thể xảy ra ngoài không gian. Tuy nhiên, ánh sáng sẽ không bao giờ vượt quá tốc độ tối đa của nó là 299.792 km/giây.

Tuy nhiên, theo Phó giáo sư Jason Cassibry, còn một số khía cạnh khác cần xem xét khi thảo luận về những thứ chuyển động nhanh hơn tốc độ ánh sáng.

Phó giáo sư Jason Cassibry nói: 'Có các phần của vũ trụ đang mở rộng và di chuyển ra xa với tốc độ nhanh hơn ánh sáng, bởi vì không - thời gian đang mở rộng'.

Ví dụ, kính viễn vọng không gian Hubble gần đây đã phát hiện ánh sáng từ một ngôi sao xa gọi là Earendel, có tuổi là 12,9 tỷ năm. Tuy nhiên, vì vũ trụ mở rộng ở mọi nơi, Earendel đang di chuyển ra xa Trái Đất. Ngôi sao này đã di chuyển ra xa từ khi hình thành và hiện đã cách Trái Đất 28 tỷ năm ánh sáng.

Do đó, trong trường hợp này, không - thời gian mở rộng, nhưng vật chất trong không - thời gian vẫn di chuyển với giới hạn của tốc độ ánh sáng.

Rõ ràng là không có gì di chuyển nhanh hơn ánh sáng theo những gì chúng ta biết. Nhưng liệu có tình huống nào khả thi không? Thuyết tương đối hẹp và rộng của Einstein xây dựng trên giả thuyết rằng không gian và thời gian là tương đối.

Theo nhà vật lý Clauda de Rham: 'Chúng ta có thể nghĩ về việc truyền tin với tốc độ ánh sáng thông qua các hệ thống ngoài hệ Mặt Trời. Nhưng vận chuyển con người với tốc độ ánh sáng là không thể, vì chúng ta không thể tăng tốc bản thân đến tốc độ đó'.

Bà Clauda de Rham cũng nhấn mạnh rằng, ngay cả trong điều kiện lý tưởng, khi con người có khả năng liên tục tăng tốc với tốc độ không đổi, thậm chí khi có công nghệ để làm điều đó, con người cũng sẽ không bao giờ đạt được tốc độ ánh sáng.

'Chúng ta có thể tiến gần hơn, nhưng không bao giờ đạt được ngưỡng đó', bà Clauda de Rham nhấn mạnh.

Phó giáo sư Jason Cassibry cũng đồng ý với quan điểm này. Ông Jason Cassibry nói: 'Bỏ qua thuyết tương đối, nếu tăng tốc ở mức 1G (trọng lực Trái Đất), bạn sẽ mất 1 năm để đạt được tốc độ ánh sáng. Nhưng bạn sẽ không bao giờ thực sự đạt được vận tốc này, vì khi bạn tiệm cận tốc độ ánh sáng, năng lượng khối lượng của bạn sẽ tăng lên và tiến gần đến vô hạn. Một trong số ít cách gian lận có thể được sử dụng là mở rộng và thu hẹp không - thời gian, để mục tiêu đến gần hơn với bạn'.

Dường như không có giới hạn cơ bản nào về tốc độ giãn nở hoặc co lại của không - thời gian. Điều này có nghĩa là chúng ta có thể đến gần giới hạn vận tốc này vào một ngày nào đó.

Giáo sư Rhett Allain cũng cho rằng, việc di chuyển nhanh hơn so với ánh sáng là khó xảy ra, nhưng nếu con người muốn khám phá các hành tinh xa xôi, có lẽ không cần phải đạt được tốc độ như vậy.

Theo ông, giải pháp nếu con người muốn di chuyển nhanh hơn ánh sáng là sử dụng lỗ sâu (wormhole).

Cách này không thực sự khiến con người di chuyển nhanh hơn ánh sáng, nhưng có thể cung cấp cho chúng ta một lối tắt để đến một số vị trí khác trong không gian. Tuy nhiên, ông cũng chưa biết liệu có thể xây dựng được một lỗ sâu hay không và sẽ thực hiện nó như thế nào.

Bài viết tham khảo nguồn: Livescience, Space