Ánh sáng “vô địch vũ trụ” về tốc độ

Các nhà vật lý đã khẳng định rằng vận tốc ánh sáng, xấp xỉ 300.000 km/giây, là cực đại trong vũ trụ. Thậm chí chúng ta cũng không thể đẩy một vật nhẹ như electron bay với vận tốc ánh sáng. Có thể giải thích điều này như thế nào?

Electron, thành phần của nguyên tử, là một hạt tí hon có khối lượng cực nhỏ. Trong thực tế, các nhà khoa học đã khiến nó chuyển động với vận tốc xấp xỉ 99,99% vận tốc ánh sáng, nhưng vẫn chưa đạt được con số mong muốn. Năm 1964, trong khi cố gắng tăng tốc electron, W. Bertozzi đã thấy rằng càng nhận nhiều công, electron chuyển động càng nhanh. Nhưng khi gần đạt tới vận tốc ánh sáng, nó không còn chuyển động nhanh hơn nữa mà chỉ thu thêm động năng, tức năng lượng sinh ra trong quá trình chuyển động. Điều gì sẽ xảy ra khi động năng đạt tới mức rất cao? Chúng ta hãy xem công thức vật lý nổi tiếng của nhà bác học Albert Einstein: E = mc2, trong đó E là năng lượng, m là khối lượng vật thể và c là vận tốc ánh sáng, một hằng số không đổi.

Phương trình này chứng tỏ khi một electron gần đạt tới vận tốc ánh sáng, động năng nó thu được tăng lên và khối lượng cũng tăng theo. Nói cách khác, càng chuyển động nhanh để “đuổi theo ánh sáng”, electron càng nặng. Các nhà khoa học tính ra rằng để làm một electron chuyển động nhanh gần 300.000 km/giây, cần phải có năng lượng vô hạn. Đáng tiếc, trong vũ trụ không tồn tại năng lượng vô hạn. Do đó, không có cách nào làm electron bay nhanh hơn ánh sáng, ít nhất là vào thời điểm hiện nay. Điều này đúng với một hạt vật chất nhẹ như electron, và cũng đúng với mọi thứ khác trong thực tế. Chuyển động nhanh như ánh sáng là điều không tưởng.