Fenomen vid höga hastigheter och ljusets hastighet
Ljuset går med 300 000 km/s i vakuum. I hårt material går ljuset långsammare: i glas går det med 175 000 km/s och i diamant 124 000 km/s.
I vatten går ljuset med 225 000 km/s. Partiklar kan däremot gå med nära ljushastigheten i vatten: det är därför det lyser blått i kylvattnet kring en reaktor. Anm.: Fast då jag var på Barsebäck, som var nerstängt, var vattnet blått, så jag undrar om det inte är syret i vattnet som gör det blått.
Vi får alltså komma ihåg, att det är skillnad på en partikels hastighet och ljusets hastighet. Eftersom ljuset är detsamma som en elektromagnetisk våg, betyder det att radiovågor alltid går med samma hastighet som ljuset.
Studerar man länken kan man se en teori om att ljusets hastighet kanske varit annorlunda i universums tidiga historia, vilket knyter an till vad som tidigare sagts om att naturkrafterna är just lagom balanserade: det är kanske rätt hyfsad balans i universum just nu.
Ett ljusår är den sträcka som ljuset hinner gå på ett år. Ett ljusår är 9 500 000 000 000 km.
Det är åtta ljusminuter till solen.
Det är 1,3 ljussekunder till månen. Innan man hade kommunikationssatelliter, försökte man reflektera telefonsignaler mot månen. Det tog signalen 3 sekunder innan den nådde mottagaren, varvid samtalen blev förvirrade. Titta gärna på programmen då människan var på månen.
Normalt tänker vi inte på att ljuset måste få tid på sig att färdas en viss sträcka: då vi släcker i ett rum blir området närmast lampan blir mörkt först.
Astronomerna märker att det tar tid för ljuset att färdas: det tar tid för ljuset från avlägsna objekt att nå hit: rekordet är nära 14 miljarder år.
Römer var astronom och den förste att beräkna ljusets hastighet. Länk
Fizeau kom fram till noggrannare beräkningar i laboratoriemiljö. Länk
Då man kom fram till att ljuset inte färdas oändligt fort och att det dessutom är en elektromagnetisk vågrörelse, ville man gärna tänka sig ett medium, som denna vågrörelse kunde gå i: man kallade det för Eter. Man tänkte sig att jorden färdades i denna eter (etervind), varvid ljuset borde gå olika fort i olika riktningar, men man kom fram till att ljuset alltid går lika fort i alla riktningar. Länk
Einstein kom fram till, att olika personer uppfattar tiden till en ljussignal olika, beroende på om de rör sig nära ljushastigheten eller långsammare. Överdrivet kan en observatör färdas mot en ljuskälla med nära ljusets hastighet, varvid denne ser ljussignalen mycket fortare än normalt. Omvänt, om en observatör färdas från en ljuskälla med nära ljusets hastighet, tar det väldigt lång tid för ljusstrålen att nå observatören. Ref.: På resa i universum, Universums Skapelse, bokförlaget Lademann.
Föremålen ändrar också längd för olika observatörer. Länk
Det blir fler fenomen då man färdas nära ljusets hastighet. Tänk dig att du färdas i en bil med nära ljusets hastighet. Du ser att fram- och baklyktor är tända. En observatör ser inte samma sak, om han till exempel befinner sig snett framför bilen.
Bilen hinner köra in i det ena strålkastarljuset. Observatören ser alltså bara en strålkastare. Däremot hinner bilen köra ifrån ljuset från bägge baklyktorna. Observatören ser därför bilens båda baklyktor.
Även formen på ett föremål ändras sålunda vid nära ljusets hastighet.
Vad som färdas fortare än ljuset och andra fenomen
Einsteins relativitetsteori säger att ingenting kan färdas fortare än ljustes hastighet: varje föremål blir oändligt tungt vid ljusets hastighet: det går då åt oändligt med energi för att accelerera ett föremål.
Astronomerna hade märkt att Merkurius inte går riktigt regelbundet i sin bana. Einsteins relativitetsteori förklarade fenomenet. Planeten går så snabbt runt solen, att massan ökar en aning. Ökningen är oerhört liten, men inte försumbar. Eftersom Merkurius går i en elliptisk bana, innebär det att den ibland är tyngre. Detta innebär i sin tur att ellipsens axel vrider sig. Länk
Man har mätt avvikelsen hos två satelliter, Lageos 1, som skickades upp 1976, och Lageos 2, som skickades upp 1992. Avvikelsen hos satelliterna är 2 meter per år. Ref.: Forskning & Framsteg 1/05.
Att massan ökar med föremålets hastighet, bekräftas i partikelacceleratorer: då partiklarna accelereras, väger de mer än när de stod stilla. Om man kastar en boll ökar dess massa 2 miljarddelar. Om ett föremål går med halva ljushastigheten ökar dess massa med 5%. Om ett föremål går med 70% av ljushastigheten, ökar dess massa med 25%. Om ett föremål går med 90% av ljushastigheten fördubblas dess massa.
Däremot kan ljuset själv och vissa partiklar färdas fortare än ljusets hastighet.
En ljuspartikel delas i ett tänkt experiment upp i två mindre energirika ljuspartiklar. De avlägsnar sig från varandra med ljusets hastighet. Den ena ljuspartikeln hamnar i en fjärran galax, medan den andra hamnar på jorden. På jorden mäter en fysiker partikelns kvantegenskaper, till exempel dess spinn. I samma stund får partikelns kamrat motsatt spinn: här får man alltså ögonblicklig information oberoende av avstånd. Ref.: Illustrerad Vetenskap 16/99.
Forskaren Gunter Nimtz i Köln hävdar att han med kvanteffekter, tunneleffekter, skickat mikrovågor snabbare än ljuset. För allt ljus och därmed alla elektromagnetiska vågor, så är hastigheten ett medelvärde: Enligt kvantmekaniken finns det partiklar som går fortare eller långsammare än ljusets medelhastighet. Ut ur apparaten kunde bara mikrovågor komma, som gick fortare än ljusets hastighet. Ref.: Illustrerad Vetenskap 10/99 Länk.
Man försöker härleda var den kosmiska strålningen kommer ifrån. Det händer vid sällsynta tillfällen att en neutrino kan kollidera med en atomkärna och bilda en myon. Myonen är spårbar. Ur myonens riktning kan man härleda neutrinons infallsriktning. Myonerna rör sig med överljushastighet i vatten: spåren kommer att ses i vattnet. Ref.: Illustrerad Vetenskap 7/94. Anm.: Det är samma effekt som att vattnet i reaktortanken är blått, som nämnt ovan.
Som nämnt tidigare kan ljus bestå både av partiklar och magnetiska vågor. Eftersom en stark gravitation kan dra till sig ljusstrålar, betyder det att även atomer kan fungera som både partiklar och magnetiska vågor. Två forskare, Herman Batelaan och Dan Freimund skapade en kristall bestående av enbart ljus, vilket skedde med en laser. Denna kristall böjde av en tunn stråle av elektroner: således även ljus kröker materien. Ref.: Ny Teknik 39/01.
Ljusets hastighet kan vara noll
Den danska fysikern Lene Hau har stoppat en ljuspuls i flykten. Länk
Tachyoner
Tachyoner är teoretiska partiklar som aldrig går långsammare än ljusets hastighet. Paradoxalt nog färdas partiklarna snabbare ju mindre energi de har. Länk
Man åldras olika fort vid höga hastigheter
Om man skickar upp två klockor i två olika rymdskepp, och det ena färdas västerut runt jorden, det andra österut, går den klocka som färdas västerut fortare. Ref.: Stephen Hawkins.