Mengejar Kelajuan Cahaya

0
887
views

Antara idea lain yang dibawa oleh Albert Einstein hasil dari Teori Relativiti Khusus beliau adalah halaju cahaya menjadi halaju maksimum dalam alam semesta. Sebelum Einstein, halaju cahaya ini telah lebih dulu dikaji oleh saintis Scotland, James Clerk Maxwell.

Apa maksud halaju maksimum? Maksudnya, tiada apa yang mampu bergerak lebih laju dari cahaya.

Kenyataan ini macam tak nampak significant sangat, tapi mungkin pendapat kau akan berubah lepas kau baca post ni.

Bayangkan kau tengah berdiri di pondok bas. Kau tengok jam di satu menara jam, dan kau dapati jam tersebut menunjukkan pukul 3.00 petang. Jarum saat jam sedang berputar mengikut saat waktu, macam jam analog biasa.

Katakanlah bas kau dah sampai. Dan disebabkan ini eksperimen minda (read: Thought experiment), maka kau boleh tetapkan berapa laju bas kau nak jalan.

Untuk menjadikan kes ini menarik, kau tetapkan kelajuan bas kau pada kelajuan cahaya.

Sejurus kau naik ke atas bas kau dan bergerak, bila kau pandang balik ke menara jam tadi, kau akan dapati jarum jam di menara tersebut tidak bergerak.

Kenapa?

Hal ini adalah kerana cahaya dari menara jam tersebut sekarang tengah cuba untuk kejar kelajuan kau, tapi sebab kelajuan kau adalah sama dengan kelajuan cahaya, maka cahaya dari menara tersebut takkan pernah sampai ke retina mata kau.

Dia macam Abu dengan Ali main kejar-kejar. Kalau Abu kejar Ali dengan kelajuan yang sama, sampai esok pun Abu takkan dapat tangkap Ali. Abu hanya boleh tangkap Ali bila Ali mula memperlahankan langkah larian dia.

Menggunapakai analogi yang serupa, cahaya daripada jam tersebut pun takkan sampai kepada bas yang kau naiki, selama mana kelajuan kau adalah sama dengan kelajuan cahaya yang sedang mengejar kau.

Waqaf Saham

Hal mengenai cahaya ini menimbulkan banyak perdebatan kepada ahli fizik, antaranya:

Pertama: Bila kita capai kelajuan cahaya, adakah alam akan menjadi gelap gelita untuk kita (sebab cahaya tak mampu nak kejar kita)?

Jawapan penulis: Sekiranya kita mampu bergerak selaju cahaya, senario yang paling mungkin berlaku adalah – kau hanya akan melihat cahaya datang dari depan, dan tiada cahaya mampu mengejar kau dari belakang.

Dalam kes bergerak dengan kelajuan cahaya, adalah penting untuk tahu arah tuju kau sendiri. Hal ini adalah kerana cahaya dari belakang kau akan cuba mengejar kau (seperti yang dibincangkan di atas), dan kau pula bergerak ke arah cahaya di depan kau, menyebabkan kau hanya menerima cahaya dari depan (dan mungkin sedikit cahaya dari bahagian sisi). Gambaran ini seringkali digunapakai dalam gambaran warp drive dalam sains fiksyen yang terkenal, seperti kapal angkasa Enterprise dalam Star Trek.

Gambar 1 : Gambaran visual apabila kita mencapai halaju cahaya. Kebanyakan cahaya yang akan sampai kepada kita adalah dalam bentuk cahaya biru akibat daripada Doppler effect, kesan daripada perubahan frekuensi cahaya kepada penerima (kita).

Kedua: Apa yang akan terjadi bila kita bergerak melebihi kelajuan cahaya?

Jawapan penulis: Sejujurnya, aku berbelah bahagi untuk menjawab soalan kedua ini. Untuk memahami konteks soalan kedua ini, banyak teori relativistik sebenarnya perlu dicairkan untuk pembaca, seperti pengembangan masa, pengucupan panjang dan jisim relativistik. Terma faster than light (FTL) sendiri masih menjadi persoalan – benarkah cahaya merupakan polis alam semesta: tiada objek fizikal lain yang mampu mencapai kelajuan cahaya? Bacaan lanjut mengenai fenomena-fenomena FTL ada aku sertakan di bahagian rujukan. Antara fenomena yang wujud adalah halaju bayang, kesan Cherenkov, halaju gravity dan paradoks EPR.

Method yang aku gunakan dalam artikel aku selalunya adalah dalam bentuk thought experiment, dengan harapan mampu membuang serba sedikit keserabutan matematik dari aspek fizik itu sendiri. Insyaallah kalau ada idea, aku atau mana-mana penulis TP yang lain akan cuba untuk menjawab soalan kedua ini dengan lebih jitu di lain kali.

Bacaan lanjut mengenai FTL:

Gibbs, P. (1997). “Is Faster-Than-Light Travel or Communication Possible?”The Original Usenet Physics FAQ. Retrieved 20 August 2008.

Link: http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/FTL.html

Rujukan:

Einstein A. (1905). “Zur Elektrodynamik bewegter Körper”. Annalen der Physik (in German). 17: 890–921. Bibcode:1905AnP…322..891Edoi:10.1002/andp.19053221004. 

English translation: Perrett, W; Jeffery, GB (tr.); Walker, J (ed.). “On the Electrodynamics of Moving Bodies”Fourmilab. Retrieved 2009-11-27.

Gibbs, Philip (1997). “How is the speed of light measured?”The Physics and Relativity FAQ.

Pedro F., Gonzalez D. (2000). “Warp Drive Space Time”. Physical Review D, Vol. 62. The American Physical Society.

Kenneth M. (2006). “The Story of c” American Journal of Physics