Tốc độ ánh sáng trong chân không, ký hiệu là c, là một hằng số vật lý cơ bản quan trọng trong nhiều lĩnh vực vật lý. Nó có giá trị chính xác bằng 299.792.458 mét trên giây. Theo thuyết tương đối hẹp, c là tốc độ cực đại mà mọi năng lượng, vật chất, và thông tin trong vũ trụ có thể đạt được.

1. Nguồn gốc và cách đo vận tốc ánh sáng

1.1 Nguồn gốc ra đời của vận tốc ánh sáng

Để tìm ra được chính xác của vận tốc ánh sáng, các nhà khoa học đã phải trải qua nhiều quá trình cùng những thí nghiệm, nghiên cứu. Cơ bản phải kể đến:

Năm 1676, nhà thiên văn học người Đan Mạch Ole Roemer đã thực hiện thí nghiệm và đưa ra kết quả là 309.000 km/s (con số này không sai lệch nhiều so với tốc độ thực tế), ông đưa ra kết luận bằng cách quan sát mặt trăng của sao Mộc.

Trong thế kỷ 19, hái nhà khoa học nổi tiếng người Pháp là Hippolyte Fizeau và Leon Foucault đã dùng các hệ thống gương phức tạp để tiến hành thí nghiệm, đo tốc độ của ánh sáng và cũng đưa ra kết quả là 298.000 km/s.

Đến năm 1924, Michelson đã tiến hành thí nghiệm tại các đỉnh núi khác nhau của California với khoảng cách giữa các điểm thí nghiệm là 140 km. Đến năm 1926, ông đã công bố vận tốc của ánh sáng là 300.000km/s.

1.2 Cách đo vận tốc ánh sáng

Vận tốc ánh sáng là bao nhiêu m/s? Tính đến ngày nay, các nhà khoa học thực nghiệm đều cho rằng vận tốc ánh sáng chính xác là 299.792.450 m/s.

Vận tốc ánh sáng khi truyền trong không khí có giá trị bằng 300.000 000 m/s.

2. Tại sao vận tốc ánh sáng lại vô cùng quan trọng?

Theo thuyết tương đối của Albert Einstein, vận tốc ánh sáng vô cùng quan trọng, chúng làm nền tảng cho các khái niệm hiện đại về không gian cũng như thời gian, được xây dựng trên tiền đề vận tốc ánh sáng ở trong chân không là không đổi.

3. Những quan điểm khác nhau về vận tốc ánh sáng

Gần đây, quan điểm về vận tốc ánh sáng không thay đổi sẽ bị đặt nghi vấn và một số nhóm các nhà vật lý cho rằng, tại một thời điểm nào đó ánh sáng đã di chuyển nhanh hơn hiện tại.

Còn đối với các nhà khoa học tại Imperial College London, sau rất nhiều thập kỉ nghiên cứu, phát hiện ra ánh sáng có thể đã di chuyển nhanh hơn vào thời kỳ vũ trụ sơ khai.

3.1 Thông tin về tốc độ ánh sáng và tốc độ âm thanh

Tốc độ âm thanh là vận tốc lan truyền sóng âm thanh trong một môi trường truyền âm (xét trong hệ quy chiếu mà môi trường truyền âm đứng yên). Vận tốc này không cố định và cúng sẽ thay đổi tuỳ thuộc vào môi trường truyền âm (ví dụ âm thanh truyền trong nước nhanh hơn trong không khí) và các điều kiện vật lý/hóa học của môi trường này, như nhiệt độ.

Còn trong những môi trường truyền âm dị hướng, vận tốc âm thanh có độ lớn phụ thuộc vào hướng lan truyền.

Còn ở trong những môi trường đẳng hướng, độ lớn của vận tốc âm thanh (tốc độ âm thanh) không thay đổi theo hướng lan truyền.

3.2 Thông tin về tốc độ điện và ánh sáng

Dòng điện chảy theo một hướng, thế nhưng các điện tích đơn lẻ trong dòng chảy này lại không nhất thiết cần phải chuyển động thẳng theo dòng.

Ví dụ:

Trong kim loại, electron chuyển động zigzag, va đập từ nguyên tử này sang nguyên tử kia. Chỉ khi ta nhìn trên tổng thể mới thấy xu hướng chung là chúng bị dịch chuyển theo chiều của điện trường.

Tốc độ điện, tốc độ di chuyển vĩ mô của các điện tích có thể tìm được qua công thức như sau: I = n.A.v.q

Ghi chú:

• I là cường độ dòng điện.
• n là số hạt tích điện trong một đơn vị thể tích.
• A là diện tích mặt cắt của dây dẫn điện.
• v là tốc độ di chuyển vĩ mô của các hạt tích điện.
• q là điện tích của một hạt tích điện.

4. Trong không gian, có vật chất nào di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng hay không?

Đây là câu hỏi/thắc mắc được khá nhiều người quan tâm. Qua nhiều thời điểm, các nhà khoa học đã nghiên cứu và đưa ra một số quan điểm như sau:

Năm 2011 các nhà khoa học tin rằng, họ đã ghi nhận được các hạt di chuyển nhanh hơn ánh sáng – một phát hiện có thể đảo lộn một trong những định luật cơ bản của Einstein về vũ trụ.

Còn đối với Antonio Ereditato, người phát ngôn của một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế cho biết các phép đo đạc thực hiện trong ba năm qua cho thấy rằng các hạt neutrino được bắn từ CERN (Cơ quan nghiên cứu hạt nhân châu Âu), ngoại ô thành phố Geneva đến Gran Sasso tại Italy đã tới đích nhanh hơn 60 nano giây so với tốc độ ánh sáng. Thế nhưng, nhóm nghiên cứu đã bị buộc phải thừa nhận tất cả chỉ là một sai sót do kết nối dây bị lỗi mà thôi.

Hiện tại, ít nhất, giả thuyết vật chất nhanh hơn vận tốc ánh sáng vẫn được xem chỉ có trong khoa học viễn tưởng mà thôi.