هل سمعت من قبل عن مصطلح سرعة الضوء ؟ في الحقيقة الضوء عبارة عن إشعاع كهرومغناطيسي ويتراوح طول الموجة الضوئية بين 400 نانومتر و 700 نانومتر، وتوجد الأشعة الضوئية بين الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية. تستطيع العين البشرية رؤية الأشعة الضوئية ولا يمكن أن يرى الإنسان بدون الضوء، حيث يرى الإنسان عن طريق انعكاس الضوء الساقط على الأشياء، لذلك لا يستطيع الإنسان أن يرى في الظلام. وعلى مر التاريخ حاول الكثير من العلماء الوصول إلى سرعة الضوء، لكن الأمر لم يكن سهلا ولم نصل إلى السرعة المحددة إلا بعد عدة تجارب استغرقت دهرا كاملا وذلك على النحو التالي.
قياس سرعة الضوء في الفيزياء
أول محاولات لقياس سرعة الضوء كانت على يد العالم جاليليو عام 1638م، واستخدم في ذلك طريقة بسيطة بشدة حيث أحضر مصباح معه وآخر مع مساعده الذي يقف على بعد أميال، وطلب من مساعده أن يضيء مصباحه بمجرد أن يرى الضوء الصادر عن مصباح جاليليو، وبحساب الزمن والمسافة استطاع تقدير سرعة الضوء وملاحظة أنها أسرع من سرعة الصوت بعشرة مرات على الأقل.
أما عام 1675 لاحظ العالم أولي رومير أن أثناء خسوف قمر كوكب المشترى يظهر أنه يعتمد على موقع الأرض بشكل جزئي، وحين تكون الأرض أقرب للمشترى فيظهر أن القمر يتحرك أسرع والعكس صحيح، حين تكون الأرض أبعد عن المشترى يظهر أن القمر يتحرك أبطأ، وبذلك لاحظ العالم أولي أن هذا التغير يكون ظاهريا فقط، والمسؤول عن ذلك المسافة التي يسلكها الضوء حتى يصل إلينا، وقدر سرعة الضوء ب20000كم/ث.
وعام 1728م لاحظ العالم جيمس برادلي عن طريق دراسة تغير الموقع الظاهري للنجوم نتيجة حركة الأرض حول الشمس، وبمعلومية سرعة دوران الأرض حول الشمس، وبذلك استطاع أن يتوصل إلى أن سرعة الضوء تساوي 301000 كم/ث.
وفي عام 1849م استطاع لويس فيزيه عن طريق تجربة عملية الوصول إلى أن سرعة الضوء تساوي 313.300 كم/ث وذلك أعلى من القيمة المتفق عليها حاليا 5% فقط، وقام العالم فوكلت بتطوير تجربة فيزيه ليصل إلى أن سرعة الضوء 299.769 كم/ث وتلك القيمة أدق من قيمة فيزيه.
وآخر ما توصل إليه العلماء الآن هو أن قيمة سرعة الضوء 299792.458 كم/ث.
الضوء يسير بتلك السرعة الفائقة لأنه لا يملك كتلة وأي جسم ليس له كتلة يستطيع أن يصل إلى سرعة الضوء، وإذا أردنا أن نسرع جسم ما ليتحرك بسرعة الضوء فعلينا إمداده بطاقة لا متناهية، فعند تزويد الجسم بطاقة تزداد سرعته حتى يصل إلى سرعة معينة، وبعدها يستغل تلك الطاقة المستمدة من الخارج في اكتساب الكتلة، مما يؤدي إلى احتياج الجسم إلى مزيد من الطاقة كي تزداد سرعته، وهكذا، وهذا يعني أن الوصول إلى سرعة الضوء ممكنة نظريا، لكنها حتى الآن مستحيلة عمليا، لأننا لا نستطيع توليد طاقة لا متناهية.
سرعة الضوء وسرعة الصوت
سرعة الضوء هي أقصى سرعة يمكن أن تسافر بها جميع صور الطاقة أو المادة، أو أي نوع من المعلومات في الفضاء، وتعبر سرعة الضوء عن سرعة الجسيمات عديمة الكتلة في الفراغ، وفي نظرية النسبية للعالم آينشتاين فإن سرعة الضوء تربط بين الزمان والمكان.
وتختلف سرعة انتشار الضوء تبعا للوسط الذي يمر خلاله، وينتشر الضوء في الفراغ بأقصى سرعة ممكنة، بينما تقل سرعته عند مروره في الأوساط المادية مثل الهواء أو الماء، وتقل سرعة الضوء في الهواء عن سرعته في الفراغ بحوالي 90 كم/ث، وبذلك نجد أن الضوء الذي يصلنا من النجوم يكون قد صدر عنها من زمن بعيد، فحين ننظر إلى ضوء النجوم نكون ننظر إلى الصورة المنعكسة عنهم منذ زمن سحيق، وعن طريق ذلك يمكن استعمال الضوء في دراسة تاريخ الكون.
وتبلغ سرعة الضوء في الفراغ حوالي 300000 كم في الثانية الواحدة.
ينشأ الصوت نتيجة اهتزاز جزيئات المادة لتشكل موجات الصوت التي تنتقل من مصدر الصوت (الأجسام) وتنتشر في كل الاتجاهات، وتعتمد سرعة انتقال الصوت في الهواء على درجة حرارة الهواء لأن جزيئات الغاز تتحرك تبعا لدرجة الحرارة، وكلما ارتفعت درجة الحرارة، كلما زادت سرعة انتقال الصوت، وتبلغ سرعة الصوت في الهواء عند 15 درجة مئوية حوالي 1225 كم/ث، وتختلف سرعة انتقال الصوت تبعا للوسط المنتقل خلاله، فأقصى سرعة له في الأوساط الصلبة ثم السائلة ثم الغازية، ولكن مهما بلغت سرعة الصوت فإنها تظل أقل من سرعة الضوء.