Minh họa của NASA cho thấy ánh sáng đi chậm ‘như rùa’ trong không gian

Tốc độ của ánh sáng là gần 300.000 km/s (chính xác là 299.792 km/s), theo lý thuyết vật lý đương thời thì đó cũng là vận tốc cao nhất trong vũ trụ. So với bất kỳ thứ gì chúng ta gặp hằng ngày thì ánh sáng di chuyển quá nhanh tới nỗi nó dường như xảy ra ngay tức thì.

Nhưng khi đặt ánh sáng vào trong vũ trụ bao la và rộng lớn thì mọi chuyện sẽ ra sao? Nhà khoa học James O’Donoghue của NASA đã tạo ra một vài ảnh động minh họa sau đây giúp chúng ta thấy rõ ánh sáng “đi chậm” như thế nào trong hệ Mặt Trời của chúng ta.

Đầu tiên là hạt photon di chuyển trong phạm vi Trái Đất

Chu vi Trái Đất là 40.075 km quanh xích đạo. Nếu không có bầu khí quyển (không khí tán xạ và làm chậm ánh sáng một chút), một hạt photon có thể bay quanh xích đạo 7,5 vòng trong 1 giây.

Video thứ 2 là ánh sáng di chuyển giữa Trái Đất và Mặt Trăng

Tức khoảng cách giờ đã tăng lên là 384.400 km.

Điều này có nghĩa là ánh trăng mà chúng ta thấy ban đêm phải mất 1,255 giây để đi từ Mặt Trăng tới Trái Đất.

>> Mặt Trăng: 7 bí ẩn và 1 giả thuyết khó tin

Và cuối cùng là video ánh sáng di chuyển giữa Trái Đất và sao Hỏa

Video này cho thấy một vấn đề mà các nhà khoa học NASA phải đương đầu khi truyền tải tín hiệu liên hành tinh mỗi ngày.

Khi NASA muốn nói chuyện hay truyền tải dữ liệu từ phi thuyền, ví dụ như tàu thăm dò InSight trên sao Hỏa, họ chỉ có thể dùng vận tốc ánh sáng. Nhưng như vậy cũng quá chậm nếu bạn muốn điều khiển trực tiếp phi thuyền như thể điều khiển TV ở nhà. Vì vậy, các mệnh lệnh phải được tính toán kỹ, thu gọn và nhắm vào đúng vị trí trong không gian, bởi sẽ rất dễ bị nhắm hụt.

Cuộc đối thoại nhanh nhất giữa Trái Đất và sao Hỏa có thể xảy ra khi 2 hành tinh ở gần nhau nhất, xảy ra khoảng 2 năm/lần. Khi sự kiện tối ưu đó xảy ra, khoảng cách sẽ là khoảng 54,6 triệu km.

Trong video trên, ánh sáng mất 3 phút 2 giây để đi từ Trái Đất tới sao Hỏa khi 2 hành tinh này ở gần nhau nhất. Như vậy, để tín hiệu thông tin đi và về, sẽ mất tổng cộng 6 phút 4 giây.

Nhưng chuyện trong thực tế không phải lúc nào cũng lý tưởng như vậy, khoảng cách trung bình giữa hành tinh xanh và hành tinh đỏ có thể lên tới 254 triệu km. Tín hiệu 2 chiều sẽ mất tổng cộng 28 phút 12 giây để truyền đi.

Đó mới chỉ là tới sao Hỏa mà thôi, đối với các tàu thám hiểm đi tới các hành tinh khác hay tới rìa của hệ Mặt Trời, sự chờ đợi của NASA sẽ còn “mòn mỏi” hơn nhiều.

Anh James O’Donoghue, tác giả của những video trên, chia sẻ với trang Business Insider rằng từ thời còn đi học, anh có thói quen vẽ tay để minh họa các định nghĩa phức tạp để giúp bản thân thực sự hiểu rõ chúng. Sau này anh học thêm về đồ họa animation và bắt đầu cho ra đời các ảnh minh họa sống động hơn, thu hút được hàng trằm nghìn lượt xem trên Twitter. Ví dụ như video so sánh độ dài của ngày và tốc độ quay của các hành tinh trong hệ Mặt Trời dưới đây:

*NEW* Final version: FASTER, longer, and corrected thanks to Twitter! 👍
Day length (sidereal) & axial tilt for the 8 largest planets in our solar system!

Which planet best represents you? 🧐

HD Download for educators etc: https://t.co/VnK6TlL2ld#SolarSystem #SciComm pic.twitter.com/RPD8aRpUzr

— Dr. James O'Donoghue (@physicsJ) December 29, 2018

Có lẽ, rốt cuộc thì cảm nhận về nhanh hay chậm đều là chủ quan. Ánh sáng vẫn di chuyển với tốc độ không đổi, chỉ là góc độ chúng ta nhìn nhận đã thay đổi mà thôi.

Theo Futurism, Business Insider,
Phong Trần tổng hợp