(Image credits: Vsauce)Brzina svjetlosti iznosi 299 792 458 m\/s. No, \u0161to je s brzinom mraka? Mrak je zaista samo odsutnost fotona, no tamne sjene mogu imati neka poprili\u010dno nevjerojatna svojstva.<\/p>\n
Strogo govore\u0107i, mrak ne mo\u017ee imati brzinu. Ne kre\u0107e se niti na jedan na\u010din. Me\u0111utim, ako dr\u017eimo da je mrak odsustvo svjetlosti, te nestaje kad se ono pojavi, mrak nestaje istom brzinom kojom svjetlost nastaje. Prema tome, brzina mraka je jednaka brzini svjetlosti.<\/p>\n
A odgovor na pitanje koja je brzina svjetlosti promijenio je na\u0161e razumijevanje prirode svemira.<\/p>\n
Baziraju\u0107i se na radu Michaela Faradayja o fenomenu elektriciteta i magnetizma\u00a0 iz 1830-ih, \u0161kotski fizi\u010dar James Clark Maxwell prvi je objedinio sve prethodne opise na\u010dina na koje nastaju elektri\u010dna i magnetska polja i duboke povezanosti izme\u0111u njih. Njegov rad kulminirao je u \u010detiri formule koje opisuju sve \u0161to se treba znati o elektricitetu i magnetizmu. Maxwellove formule jedne su od najva\u017enijih otkri\u0107a u povijesti znanosti.<\/p>\n
Jedna od mnogih stvari koje opisuju Maxwellove formule jest postojanje putuju\u0107eg vala sagra\u0111enog od elektri\u010dnih i magnetskih polja. U Maxwellovo vrijeme takav elektromagnetski val jo\u0161 nije bio poznat, no njegove su formule ne samo predvidjele te valove, ve\u0107 su predvidjele i brzinu kojom bi se ti valovi kretali slobodnim prostorom \u2013 300 000 km\/s! Maxwell je znao da je ta predvi\u0111ena brzina vrlo blizu izmjerenoj brzini svjetlosti. Povezao je to dvoje i shvatio da je svjetlost oblik elektromagnetske smetnje. Tako je nastao koncept svjetlosti kao elektromagnetskog vala.<\/p>\n
Tijekom svojih pokusa Faraday je pokazao da bi pomicanje \u017eice u magnetskom polju izazvalo elektri\u010dnu struju koja te\u010de kroz \u017eicu, te da to generira magnetno polje ovisno u kojem smjeru te\u010de. Maxwellove formule obja\u0161njavaju kako elektromagnetski valovi \u0161ire kroz prostor. Promjena elektri\u010dnog polja stvara promijenjeno magnetsko polje koje zauzvrat stvara promijenjeno elektri\u010dno polje. Taj krug se nastavlja, proizvodi promijenjene petlje elektri\u010dnog i magnetskog polja koje formiraju elektromagnetski val koji se kre\u0107e brzinom svjetlosti. Za razliku od vodenih ili zvu\u010dnih valova kojima je potreban medij u kojem \u0107e opstati, elekromagnetski valovi su samoodr\u017eivi i slobodno putuju vakuumom svemira.<\/p>\n
Danas znamo da je vidljivo svijetlo samo jedan od mnogih oblika elektromagnetske radijacije koja formira raznolik spektar, od radiovalova pa do gama-zraka (vidljiva svjetlost je negdje u sredini spektra).<\/p>\n
Svaki val od prethodnog se razlikuje po svojoj valnoj duljini, gama-zrake imaju valnu duljinu barem milijardu puta manju od radiovalova, no svi oblici elektromagnetske radijacije omogu\u0107avaju joj da se kre\u0107e konstantno istom brzinom, otprilike 300 000 km\/s, ba\u0161 kao \u0161to je Maxwell predvidio.<\/p>\n
Maxwellove formule odgovaraju na na\u0161e pitanje \u2013 brzina svjetlosti je oko 300 000 km\/s. No, samo to predvi\u0111anje je zagonetno. Formule ne spominju kako bi mogli izmjeriti brzinu svjetlosti. Mjerenje brzine bilo kojeg objekta jest bilje\u017eenje vremena u kojem objektu treba da pro\u0111e odre\u0111enu udaljenost. U na\u0161em svakodnevnom \u017eivotu brzine su relativne. Npr. auto se u srednjoj traci kre\u0107e 110 km\/h, zapravo se kre\u0107e relativnom brzinom od 20 km\/h dok pretje\u010de vozilo koje se kre\u0107e 90 km\/h. Maxwellove formule nam ne govore kako bi trebali izmjeriti brzinu svjetlosti, nego da je ve\u0107ina brzina relativna, no ne i brzina svjetlosti.<\/p>\n
Albert Einstein je razrije\u0161io tu zagonetku. Einstein je smatrao da je brzina svjetlosti osnovna konstanta prirode. Bez obzira na stanje kretanja, izvor svjetlosti ili promatra\u010da, sva mjerenja svjetlosti su ista. Kad bismo upalili farove auta koji se kre\u0107e polovinu brzine svjetlosti, 150 000 km\/s, brzina svjetlosti bi i dalje bila ista. Trak svjetlosti bi se opet kretao brzinom od 300 000 km\/s. Netko tko bi promatrao taj auto kako prolazi tako\u0111er bi mogao vidjeti da se trak svjetlosti kre\u0107e to\u010dno brzinom svjetlosti. To je upravo ono \u0161to nam Maxwellove formule pokazuju, svjetlost se kre\u0107e istom brzinom za sve. To je ono \u0161to \u010dini svjetlost svjetlo\u0161\u0107u!<\/p>\n
To razumijevanje Maxwellovih formula Einsteina je dovelo je do njegove slavne teorije posebne relativnosti, koju je objavio 1905. godine. U toj teoriji brzina kojom se svi oblici elektromagnetske radijacije, kao i vidljiva svjetlost, kre\u0107u kroz prazan prostor je osnovna fizi\u010dka konstanta i odre\u0111uje gornju granicu brzine kojom se tvar mo\u017ee kretati. Posebna relativnost sagledava prostor i vrijeme koji su povezani brzinom svjetlosti (oznaka c) koja ve\u017ee i masu i energiju uz prostor i vrijeme, od \u010dega proizlazi slavna formula E=mc\u00b2.<\/p>\n
Teorija posebne relativnosti stavlja brzinu svjetlosti u vakuum kao kozmi\u010dku granicu brzine, ni\u0161ta u svemiru ne mo\u017ee putovati br\u017ee od svjetlosti u praznom prostoru. Za\u0161to? Svjetlost je posebna po tome \u0161to ne posjeduje \u201epreostalu\u201d masu. Ako ulovimo lopticu, nestaje energija i kretanje, no ostala nam je loptica koja ima masu, to je \u201epreostala\u201d masa loptice. Ako prinesete ruku \u017earulji kako bi ulovili svjetlost, ruka \u0107e apsorbirati dio topline i bit \u0107e sve toplija, no i toplina prestaje i ni\u0161ta ne preostaje od svjetlosti, nema \u201epreostale mase\u201d.<\/p>\n
Jedna od posljedica Einsteinove teorije je da ako se pove\u0107a brzina objekta s \u201epreostalom\u201d masom, masa se tog objekta isto pove\u0107ava. Pove\u0107anje brzine u na\u0161oj svakida\u0161njici je zamarivo, no pri brzini svjetlosti masa se po\u010dinje vrlo naglo pove\u0107avati prema beskona\u010dnosti. Prema tome, sila koja tra\u017ei pove\u0107anje brzine tako\u0111er uzrokuje pove\u0107anje mase. Stoga, nemogu\u0107e je ubrzati bilo koji objekt s \u201epreostalom\u201d masom ve\u0107om od nule do brzine svjetlosti. Brzina svjetlosti zaista je krajnja granica za obi\u010dnu tvar u svemiru.<\/p>\n
Napokon, zanimljivo je spomenuti da postoji tzv. crno svjetlo (ultraljubi\u010dasto svjetlo). Ultraljubi\u010daste svjetiljke proizvode svoju svjetlost u ultraljubi\u010dastom dijelu spektra elektromagnetske radijacije. Ultraljubi\u010dasta svjetla imaju \u0161iroku primjenu u medicini, te s ekoriste i kako bi se promotrili i detektirali objekti koji svijetle pod ultraljubi\u010dastim svjetlom, te se jo\u0161 koriste kao umjetni\u010dka rasvjeta. U ovom slu\u010daju brzina \u201emraka\u201d ista je kao i brzina svjetlosti.<\/p>\n
Pogledajte ovaj video koji istra\u017euje brzinu svjetlosti, sjene, faze sumraka i koji \u0107e vam pokazati trud u prikupljenju znanja nakon shva\u0107anja koliko je na\u0161e neznanje jo\u0161 uvijek duboko:<\/p>\n