Mr. Macho
Writer
Ánh sáng truyền đi khoảng 186.000 dặm/giây trong chân không. Tại sao lại có tốc độ này mà không phải tốc độ khác? Đây là một câu hỏi hay, đơn giản, chạm đến trái tim của vật lý hiện đại. Tốc độ ánh sáng trong chân không là một hằng số vật lý, được gọi là c. Giá trị của c là 299.792.458 mét/giây, tương đương với 186.282 dặm/giây. Vậy tại sao tốc độ ánh sáng lại có giá trị này? Câu trả lời ngắn gọn là chúng ta không biết. Tốc độ ánh sáng là một đặc tính cơ bản của vũ trụ, và nó không thể được suy ra từ bất kỳ lý thuyết vật lý nào khác.
Các đại lượng khác của loại này là hằng số hấp dẫn Newton/Einstein, G, hằng số Planck, h, xác định thang độ bất định lượng tử ở cấp độ vi mô, và khối lượng của electron và một lượng nhỏ các hạt khác. Những đại lượng này được đo theo khả năng tốt nhất của chúng ta và được đưa vào Mô hình Chuẩn của vật lý hạt và các bối cảnh khác trong khoa học và kỹ thuật. Có nhiều cách để kiểm tra xem c, G và h có giống nhau trong Vũ trụ hay không và chúng có nằm trong độ chính xác thực nghiệm hay không. Phải nói rằng, các nhà vật lý đau đầu xác định những “hằng số” đó theo một cách cơ bản hơn nào đó. Có những vấn đề giải thích tại sao những hằng số này lại được “điều chỉnh” theo cách mà chúng dường như cho phép sự sống trong Vũ trụ của chúng ta. Những nỗ lực nhằm hợp nhất lý thuyết hấp dẫn của Einstein với lý thuyết lượng tử đã đưa đến lý thuyết dây với nhu cầu về nhiều chiều không gian và gợi ý rằng có thể có một “đa vũ trụ” trong đó mỗi thành phần có các giá trị khác nhau của “các hằng số của Vũ trụ”. Có rất nhiều suy nghĩ đang diễn ra nhưng chưa có hướng dẫn chắc chắn. Tuy nhiên, có một số cách để hiểu tại sao tốc độ ánh sáng lại có giá trị như vậy. Một cách là xem xét lý thuyết tương đối hẹp của Albert Einstein. Lý thuyết này cho rằng tốc độ ánh sáng là giới hạn tốc độ của thông tin trong vũ trụ. Điều này có nghĩa là không có gì có thể di chuyển nhanh hơn ánh sáng, bao gồm cả ánh sáng. Một cách khác để hiểu tại sao tốc độ ánh sáng lại có giá trị như vậy là xem xét lý thuyết sóng điện từ. Lý thuyết này cho rằng ánh sáng là một dạng sóng, và tốc độ của sóng phụ thuộc vào môi trường mà nó đang truyền qua. Trong chân không, tốc độ của sóng điện từ là c. Dù lý do là gì, tốc độ ánh sáng là một hằng số cơ bản của vũ trụ. Nó đóng một vai trò quan trọng trong nhiều hiện tượng vật lý, bao gồm truyền ánh sáng, truyền sóng vô tuyến và du hành vũ trụ. Dưới đây là một số lý thuyết về tại sao tốc độ ánh sáng lại có giá trị như vậy: Lý thuyết tương đối hẹp: Tốc độ ánh sáng là giới hạn tốc độ của thông tin trong vũ trụ. Điều này có nghĩa là không có gì có thể di chuyển nhanh hơn ánh sáng, bao gồm cả ánh sáng. Lý thuyết sóng điện từ: Tốc độ của ánh sáng là tốc độ của sóng điện từ trong chân không. Lý thuyết lượng tử: Tốc độ ánh sáng có liên quan đến các tính chất lượng tử của ánh sáng, chẳng hạn như tính sóng-hạt. Tuy nhiên, vẫn chưa có lý thuyết nào được chấp nhận rộng rãi giải thích tại sao tốc độ ánh sáng lại có giá trị như vậy. Để biết thêm về chủ đề này, bạn có thể xem cuốn sách “Cuộc sống của vũ trụ” của Lee Smolin hoặc “Phong cảnh vũ trụ” của Len Susskind, cả hai đều là nhà vật lý hạt thành đạt và nhà văn vĩ đại. Nguồn: Giáo sư J. Craig Wheeler/ UT Austin
