آیا بشر می‌تواند حتی به 1 درصد سرعت نور برسد؟!

حرکت نور فوق‌العاده سریع است. در واقع، این پدیده، سریع‌ترین چیزی است که در جهان وجود دارد و یک قانون خاص نیز برای آن تعریف شده که هیچ چیز نمی تواند سریعتر از آن حرکت کند. نور سرعتی معادل 300000 کیلومتر در ثانیه (108 میلیون کیلومتر در ساعت) دارد، یعنی می‌تواند در کمتر از یک ثانیه از زمین به ماه برود.

در حالی که 1 درصد از هر چیزی، زیاد به نظر نمی‌رسد، اما در مورد سرعت نور، اوضاع کاملاً متفاوت است؛ چراکه این عدد نزدیک به 11 میلیون کیلومتر در ساعت است! با سرعتی معادل 1 درصد نور، رسیدن از لس‌آنجلس به نیویورک (4000 هزار کیلومتر) کمی بیش از یک ثانیه طول می‌کشد. این عدد بیش از 10000 برابر سریعتر از یک جت تجاری است!

سریع ترین چیزهایی که تاکنون ساخته شده است

گلوله‌ها می‌توانند با سرعت 4200 کیلومتر در ساعت حرکت کنند که بیش از سه برابر سرعت صوت است. جت X3 ناسا با حداکثر سرعت 11200 کیلومتر در ساعت سریع‌ترین هواپیمای جهان است. این عدد قابل توجه به نظر می‌رسد، اما هنوز هم فقط 0.001٪ سرعت نور است!

سریع‌ترین اشیاء ساخته‌شده توسط انسان‌‌ها، فضاپیماها هستند. آنها از موشک‌هایی برای رهایی از گرانش زمین استفاده می کنند که سرعت آن‌ها به 40000 کیلومتر در ساعت می‌رسد. فضاپیمایی که بیشترین سرعت را در بین اشیا ساخته‌شده توسط بشر دارد، کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا است.

این کاوشگر پس از پرتاب از سطح زمین در سال 2018، از جو سوزان خورشید عبور و از گرانش خورشید برای رسیدن به سرعت 535000 کیلومتر در ساعت استفاده کرد. این سرعت فوق‌العاده زیاد است، اما تنها 0.05٪ سرعت نور است!

چرا حتی رسیدن به 1 درصد سرعت نور سخت است؟

چه چیزی بشریت را از رسیدن به 1 درصد سرعت نور باز می‌دارد؟ در یک کلام انرژی. هر جسمی که در حال حرکت است به دلیل حرکتش انرژی دارد، فیزیکدانان به این انرژی، انرژی جنبشی می‌گویند. برای اینکه سریعتر حرکت کنید، باید انرژی جنبشی را افزایش دهید. مشکل این است که برای افزایش سرعت، انرژی جنبشی زیادی لازم است. برای اینکه چیزی دو برابر سریع‌تر پیش برود، چهار برابر انرژی می‌خواهد. برای اینکه وسیله‌ای سه برابر سریع‌تر پیش برود، نه برابر انرژی نیاز دارد.

به عنوان مثال، برای رسیدن یک نوجوان با وزن 50 کیلوگرم تا 1 درصد سرعت نور، 200 تریلیون ژول (واحد اندازه‌گیری انرژی) نیاز خواهد بود. این تقریباً همان مقدار انرژی است که 2 میلیون نفر در ایالات متحده در روز از آن استفاده می‌کنند!

چقدر سریع می‌توانیم برویم؟

این احتمال وجود دارد که چیزی به 1 درصد سرعت نور برسد، اما این سرعت به مقدار زیادی انرژی نیاز دارد. آیا انسان‌ها می‌توانند کاری کنند که حتی سریع‌تر از این 1 درصد پیش بروند؟ جواب مثبت است.

اما مهندسان باید راه‌های جدیدی برای حرکت دادن اشیا در فضا بیابند (فارغ از مسائل آیرودینامیکی برای وسایل در سرعت‌های بالا). همه موشک‌ها، حتی موشک‌های جدید مورد استفاده اسپیس‌ایکس و بلو اوریجین، نوعی از سوخت موشکی را می‌سوزانند که تفاوت چندانی با بنزین خودرو ندارد. مشکل اینجاست که سوختنِ سوخت‌ها، فرآیندی بسیار ناکارآمد است.

روش‌های دیگری برای پیشرانش فضاپیما مثل استفاده از نیروهای الکتریکی یا مغناطیسی نیز وجود دارد. به طور مثال همجوشی هسته‌ای، بسیار کارآمدتر از سوخت‌های شیمیایی است.

دانشمندان در حال تحقیق در مورد روش‌های دیگری برای حرکت سریع هستند. یکی از راه‌های امیدوارکننده برای حرکت سریع، استفاده از بادبان خورشیدی است. اینها ورقه‌های پلاستیکی بزرگ و نازکی هستند که به یک فضاپیما متصل شده و طوری طراحی شده‌اند که نور خورشید بتواند مانند باد در یک بادبان معمولی به آنها فشار بیاورد. البته تعداد اندکی از فضاپیماها از بادبان‌های خورشیدی استفاده کرده‌اند تا نشان دهند که این روش قابلیت اجرا دارد. دانشمندان فکر می‌کنند که بادبان خورشیدی می‌تواند فضاپیما را تا 10 درصد سرعت نور پیش ببرد!

یک روز، زمانی که بشریت به کسری کوچک از سرعت نور محدود نشود، ممکن است به ستاره‌ها سفر کنیم.

منبع: Interestingengineering