מדוע אי אפשר לעבור את מהירות האור?

תארו לכם שאתם נוהגים במכונית, לוחצים על הגז עד הסוף, אך למרות כל המאמצים שלכם, אתם לא מצליחים להאיץ מעבר למהירות המכונית שלידכם, ששוטפת את הדרך בקצב אחיד. עכשיו תדמיינו את המכונית כקרן אור, ואתם מגלים את השאלה הגדולה: למה שום דבר לא יכול לעבור את מהירות האור?

ב-1905, איינשטין חולל מהומה בתחום הפיזיקה עם תיאוריה של יחסות. זה לא היה רק הנוסחה המפורסמת E=mc² או עיוות הזמן-מרחב; מדובר בעקרון שקשור לכל מה שאנחנו עושים: מהירות האור, שהיא כ-299,792 קילומטרים לשנייה. לפי תיאוריה זו, לא משנה כמה מהר אתם נעים לעבר מקור אור או ממנו, תמיד תמדדו את מהירות האור באותה מהירות קבועה.

למה אי אפשר לעבור את מהירות האור?

ככל שדברים נעים מהר יותר, המסה שלהם גדלה. במהירות האור, המסה הייתה הופכת לאינסופית. אז כדי להניע אובייקט למהירות האור נדרשת אנרגיה אינסופית, דבר שלמעשה הוא בלתי אפשרי עם ההבנה הנוכחית שלנו של הפיזיקה.

האם אפשר לעבור את מהירות האור?

תשובה קצרה: לא. אבל הנה למה השאלה הזו מרתקת.

תיאוריה של יחסות לא נוגעת רק בנסיעה במהירויות גבוהות; היא משפיעה על איך אנחנו תופסים כל תנועה. למשל, דמיינו שאתם צופים במשאית על הכביש בזמן שאתם נוהגים בכיוון ההפוך. לצופה חיצוני, יש מהירויות יחסיות ספציפיות לכם ולמשאית. אם הייתם מצלמים את הסצנה מלמעלה, ללא תופעות כמו שינויי דופלר, הייתם רואים את הרכבים נעים בקצבים שלהם, לא מושפעים מפרספקטיבת הצופה.

עקרון זה חל גם בקנה מידה קוסמי. אם ננסה להאיץ אובייקט למהירות האור, המסה שלו תגדל בצורה דרמטית, ותדרוש כמות אנרגיה בלתי ניתנת להשגה כדי להמשיך להאיץ אותו. זה לא רק אומר שאנחנו לא יכולים לבנות ספינה חללית שתעקוף את האור; זה גם מספק גבול יסודי לתנועה הפיזיקלית ביקום שלנו.

המהירות המסתורית של האור

מהירות האור היא לא סתם מגבלה אוניברסלית; היא אבן פינה להבנתנו את היקום. היסטורית, מהירות זו הטילה פיתוי על מדענים ופילוסופים כאחד, והובילה לתיאוריות שונות על טבע האור ומהירותו.

ישנם הטוענים שמהירות האור היא כלל שלא ניתן לשבור, גבול קוסמי שהטילה הטבע. אחרים משערים שזה אולי נוגע להבנה הנוכחית שלנו של הפיזיקה, ומציעים שאולי יש שיטות לעקוף מהירות זו שעדיין לא גילינו.

וישנה אפשרות שלישית, ספקולטיבית יותר: שייתכן שמהירות האור יכולה להיות מושגת או עוקפת בתנאים של אנרגיה אינסופית, מה שמעיד על תופעות או ישויות ביקום שעשויות לחרוג ממהירות זו, אף כי תרחישים כאלה הם עדיין תיאורטיים בשלב זה.

תפקיד המסה

הבנת הסיבה לכך שאנחנו לא יכולים לעבור את מהירות האור כוללת גם הבנת המסה. מסה היא בעצם כמה "חומר" יש באובייקט. ככל שהאובייקט כבד יותר, קשה יותר להזיז אותו. מהירות הקצה שהאובייקט יכול להגיע אליה מוגבלת על ידי המסה שלו.

זה מחובר לרעיון של כוח, שהוא כל דבר שמשנה את התנועה של אובייקטים. אובייקטים בעלי מסה גבוהה דורשים יותר כוח לשנות את מצבם או מהירותם. לכן, לא משנה כמה חזק המנוע, רכב כבד לא יכול להאיץ כמו רכב קל יותר. ובקנה מידה קוסמי, ניסיון להאיץ אובייקט למהירות האור ידרוש כוח אינסופי, דבר שאינו אפשרי.

סיכום

אז, למרות שחלום של לנסוע מעבר למהירות האור נשאר רק חלום, המגבלות שמציבה מהירות האור הן יסודיות להבנתנו את היקום. היא מעצבת כל דבר מהאפשרי ועד הבלתי אפשרי, ומקיפה את התיאוריות הקוסמיות וחלומות המסעות בחלל. מהירות האור היא הגבול העליון, גבול שעד כה, נשאר מפתה אך מחוץ להישג יד.