|
Rýchlosť svetla sa však môže prejaviť aj pri malých vzdialenostiach. V [[superpočítač]]och obmedzuje rýchlosť svetla posielania dát medzi [[procesor]]mi. Ak pracuje procesor s frekvenciou 1 [[GHz]] tak sa signál počas jedného cyklu dostane iba do vzdialenosti 300 mm. Preto musia byť procesory na obmedzenie [[latencia|latencie]] umiestnené tesne vedľa seba. Ak budú procesory pracovať na vyšších frekvenciách, rýchlosť svetla sa napokon stane obmedzujúcim faktorom aj pri návrhu procesora samotného.
== Fyzika ==
mada faka jou jou jou :D
=== Rovnaká rýchlosť zo všetkých vzťažných sústav ===
Je dôležité si uvedomiť, že rýchlosť svetla nie je „[[rýchlostným obmedzením]]“ v tradičnom vnímaní. Pozorovateľ prenasledujúci svetelný lúč nameria rovnakú rýchlosť vzďaľovania sa od neho ako pozorovateľ v pokoji. To vedie k neobyčajným dôsledkom pre rýchlosti.
Mnohí sú zvyknutí, že rýchlosti sa sčítavajú: ak idú dve autá proti sebe, každé z nich idúce rýchlosťou 50 [[kilometer za hodinu|km/h]], očakáva sa, že každé z áut bude vnímať to druhé približujúce sa celkovou rýchlosťou 50 + 50 = 100 km/h.
Avšak pri rýchlostiach približujúcich sa rýchlosti svetla sa z výsledkov experimentov stalo jasné, že toto pravidlo neplatí. Dve vesmírne lode letiace proti sebe, obe letiace relatívnou rýchlosťou 90 % rýchlosti svetla z hľadiska pre nich nezávislého tretieho pozorovateľa medzi nimi, nevnímajú približovanie rýchlosťou 90 % + 90 % = 180 % rýchlosti svetla; namiesto toho vnímajú vzájomné približovanie pri rýchlosti mierne nižšej ako je 99,5 % rýchlosti svetla.
Výsledok je daný [[Albert Einstein|Einsteinov]]ým vzorcom sčítania rýchlostí:
: <math>u = {v + w \over 1 + v w / c^2} \,\!</math>
kde ''v'' a ''w'' sú rýchlosti pozorované tretím pozorovateľom, a ''u'' je rýchlosť vzájomného sa približovania, ktorú vnímajú oproti sebe letiace vesmírne lode.
V protiklade so všeobecnou intuíciou, nezávisle od relatívnej rýchlosti, ktorou sa jeden pozorovateľ približuje k inému, obaja ''namerajú'' rýchlosť prichádzajúceho svetla ako konštantnú hodnotu rovnajúcu sa rýchlosti svetla.
Rovnica uvedená vyššie je odvodená [[Albert Einstein|Albertom Einsteinom]] z jeho [[Špeciálna teória relativity|špeciálnej teórie relativity]], ktorá vychádza z [[princíp relativity|princípu relativity]]. Tento princíp (pôvodne navrhnutý [[Galileo Galilei|Galileim]]) vyžaduje správanie sa fyzikálnych zákonov rovnako vo všetkých [[vzťažná sústava|vzťažných sústavách]]. Rýchlosť svetla priamo daná [[Maxwellove rovnice|Maxwellovými rovnicami]] musí byť rovnaká pre každého pozorovateľa – dôsledok znejúci fyzikom [[19. storočie|19. storočia]] zjavne ako nesprávny. Tí sa domnievali, že rýchlosť daná Maxwellovou teóriou je platná relatívne k [[svetlonosný éter|svetlonosnému éteru]]. [[Michelson-Morleyho experiment]], pravdepodobne najznámejší a najužitočnejší neúspešný experiment v histórii fyziky, nemohol nájsť tento éter. Namiesto toho ukazoval, že rýchlosť svetla ''je'' konštantná vo všetkých vzťažných sústavách.
Hoci nie je isté, či Einstein poznal výsledky Michelson-Morleyho experimentu, bral konštantnú rýchlosť svetla za fakt, chápuc to ako znovupotvrdenie Galileiho princípu relativity. Odvodil dôsledky dnes známe ako [[špeciálna teória relativity]], ktoré obsahujú vyššie uvedený, intuícii odporujúci, vzorec sčítania rýchlostí.
=== Vzájomné pôsobenie s priehľadnými materiálmi ===
Svetlo je pri prechádzaní materiálov spomaľované na rýchlosť menšiu ako ''c'' v pomere daným [[Index lomu|indexom lomu]] materiálu. Rýchlosť svetla vo [[vzduch]]u je iba o málo menšia ako ''c''. Hustejšie média, ako napríklad [[voda]] a [[sklo]], môžu spomaliť svetlo oveľa viac – na hodnoty 3/4 a 2/3 ''c''. Toto spomaľovanie svetla je zodpovedné aj za vychýlenie svetla na styčnej ploche dvoch prostredí s rôznymi indexmi lomu. Tento jav sa nazýva [[lom svetla]] alebo refrakcia.
Keďže rýchlosť svetla v materiáli závisí od indexu lomu a ten závisí od frekvencie svetla, svetlo rôznych frekvencií prechádza v tom istom materiáli rôznymi rýchlosťami. To môže spôsobiť deformáciu [[elektromagnetické žiarenie|elektromagnetických vĺn]] pozostávajúcich z rôznych frekvencií, čo sa nazýva disperzia alebo [[rozptýlenie svetla]].
Všimnite si, že zmieňovaná rýchlosť svetla je ''pozorovaná alebo meraná rýchlosť v nejakom médiu'' a nie skutočná rýchlosť svetla (ako je pozorovaná vo vákuu). V mikroskopickom meradle, predpokladajúc, že sa elektromagnetické žiarenie správa ako častice ([[vlnovo-časticová dualita]]), je lom svetla spôsobený opakovaným pohlcovaním a následným vysielaním [[fotón]]ov, z ktorých sa skladá svetlo, atómami alebo molekulami cez ktoré prechádza. V určitom zmysle sa svetlo šíri iba cez vákuum medzi týmito atómami. Proces pohlcovania a následného vysielania trvá istý čas, preto sa vytvára dojem, že sa svetlo zdržalo (t.j. stratilo rýchlosť) medzi vstupom a výstupom z média. Svetlo sa po opustení média šíri opäť svojou pôvodnou rýchlosťou ''bez získania'' dodatočnej energie. To môže znamenať iba jediné – rýchlosť svetla sa nikdy nezmenila. Alebo inak, predpokladajúc, že sa elektromagnetické žiarenie správa ako vlna, narážanie do atómov (hlavne [[elektrón]]ov) [[interferencia|interferuje]] s elektrickými a magnetickými poľami žiarenia, spôsobuje spomalenie jeho šírenia.
=== „Rýchlejšie-ako-svetlo“ pozorovania a experimenty ===
Experimentálne dôkazy vykonané v poslednej dobe ukazujú, že [[skupinová rýchlosť]] svetla môže prekročiť ''c''. V jednom experimente bola dosiahnutá skupinová rýchlosť [[laser]]ových lúčov na extrémne krátkej vzdialenosti cez atómy [[cézium|cézia]] 300-krát ''c''. Táto technika ale nemôže byť použitá na prenos [[informácia|informácií]] rýchlosťou vyššou ako ''c'': rýchlosť prenosu informácie závisí od [[predná rýchlosť|prednej rýchlosti]] (rýchlosti, pri ktorej sa prvý nadnulový pulz pohne dopredu) a súčin skupinovej a prednej rýchlosti je rovný druhej mocnine normálnej rýchlosti svetla v materiáli.
Prekonanie skupinovej rýchlosti svetla týmto spôsobom je porovnateľné s prekonaním rýchlosti zvuku usporiadaním ľudí do dlhého radu s veľkými odstupmi. Ich úlohou by bolo zakričať „Som tu!“ jeden po druhom v krátkych intervaloch meraných hodinkami s tým, že nemusia čakať, pokiaľ budú počuť prechádzajúcu osobu.
Pri niektorých ďalších experimentoch súvisiacich s [[nestála vlna|nestálymi vlnami]] ako napr. [[efekt tunela|tunelovanie]] sa môže zdať, že je prekonaná rýchlosť svetla. Experimenty naznačujú, že [[fázová rýchlosť]] nestálych vĺn môže prekonať ''c''; avšak aj v tomto prípade skupinová a predná rýchlosť neprekoná ''c'', takže opäť nie je možné preniesť informáciu rýchlejšie ako ''c''.
V niektorých [[interpretácie kvantovej mechaniky|interpretáciách kvantovej mechaniky]] môžu byť [[kvantová mechanika|kvantové]] javy prenášané rýchlosťami vyššími ako ''c'' (v skutočnosti bola interakcia dvoch telies oddelených priestorom bez známeho sprostredkovateľa interakcie dlho vnímaná ako problém kvantovej mechaniky: pozri [[EPR paradox]]). Napríklad [[kvantový stav|kvantové stavy]] dvoch častíc môžu byť [[kvantová prepojenosť|prepojené]], takže stav jednej častice určuje stav druhej častice (napr. jedna musí mať [[spin (fyzika)|spin]] +½ a druhá −½). Až do pozorovania sú častice v [[superpozícia|superpozícii]] dvoch kvantových stavoch (+½, −½) a (−½, +½). Ak sa častice oddelia a jedná z nich sa podrobí pozorovaniu na zistenie jej kvantového stavu, stav druhej častice je automaticky známy. Ak sa predpokladá, ako je to v niektorých interpretáciách kvantovej mechaniky, že informácia o kvantovom stave častice je lokálna, potom je z toho možné vydedukovať, že kvantový stav druhej častice sa získa svoj kvantový stav okamžite po vykonaní prvého pozorovania. Keďže však nie je možné ovplyvniť, ktorý kvantový stav získa prvá častica pri jej pozorovaní, nedá sa informácia týmto spôsobom prenášať. Zdá sa, že fyzikálne zákony nedovoľujú prenášať informácie dômyselnejšie, čo viedlo k formulácii pravidiel ako [[no-cloning teoréma]].
Takzvaný [[supersvetelný pohyb]] (angl. ''superluminal motion'') je tiež pozorovateľný pri niektorých astronomických objektoch ako napríklad [[prúd]] [[rádiová galaxia|rádiových galaxií]] a [[kvazar]]ov. Ani v tomto prípade sa však prúdy nepohybujú rýchlosťou prekračujúcou rýchlosť svetla: zdanlivý supersvetelný pohyb je [[projekcia]] javu spôsobená objektami pohybujúcimi sa rýchlosťami blízkymi rýchlosti svetla v malom uhle vzhľadom na vzdialenosť pozorovaného objektu.
Hoci to môže znieť [[Paradox (fyzika)|paradoxne]], [[nárazová vlna|nárazové vlny]] je možné vytvoriť elektromagnetickým žiarením. Prechádzaním [[elektrický náboj|nabitej]] častice cez [[izolátor]] sa naruší jeho lokálne elektromagnetické pole. [[Elektrón]]y v [[atóm]]och [[izolátor]]a sú vytlačené a [[polarizácia|polarizované]] poľom nabitej častice a pri obnovení rovnováhy elektrónov v médiu po skončení narušenia sa emitujú [[fotón]]y. (Vo [[vodič (materiál)|vodiči]] môže byť táto rovnováha obnovená bez emitovania fotónov.) Za normálnych okolností tieto fotóny vzájomne deštrukčne [[interferencia|interferujú]] a nie je zistené žiadne žiarenie. Ak sa však toto rušenie šíri rýchlejšie ako je rýchlosť fotónov, potom fotóny konštruktívne interferujú a zosilňujú pozorovanú radiáciu. Výsledok (analogický k [[aerodynamický tresk|aerodynamickému tresku]]) je známy ako [[Čerenkov jav]].
Možnosť komunikovať alebo cestovať rýchlejšie ako svetlo je obľúbenou témou [[vedecká fantastika|vedecko-fantastických]] diel. Častice cestujúce rýchlejšie ako svetlo, nazývané [[tachyón]]y, boli síce popísané časticovými fyzikmi, ale neboli ešte pozorované.
Niektorí fyzici, predovšetkým [[João Magueijo]] a [[John Moffat]], podporujú teóriu, že svetlo sa šírilo v minulosti omnoho rýchlejšie ako je jeho súčasná rýchlosť. Táto teória sa nazýva [[premenlivá rýchlosť svetla]]. Jej podporovatelia tvrdia, že vysvetľuje veľa [[Kozmológia|kozmologických]] záhad lepšie ako jej konkurenčná teória [[rozpínanie vesmíru|rozpínania vesmíru]]. Táto teória však ešte nezískala širokú podporu.
[[Súbor:TakakkawFalls2.jpg|right|thumb|Prejavy [[lom svetla|lomu svetla]] ako je napríklad [[dúha]] sú spôsobené pomalšou rýchlosťou svetla v médiu (v tomto prípade vody).]]
=== Experimenty so spomaľovaním svetla ===
V istom zmysle sa každé svetlo prechádzajúce cez iné médium ako vákuum šíri kvôli refrakcii pomalšie ako ''c''. Niektoré materiály však majú neobyčajne vysoký index lomu: obzvlášť vysoká je napríklad [[optická hustota]] [[Bose-Einsteinovho kondenzát]]u. Skupina vedcov pod vedením [[Lene Hau|Lena Haua]] bola v roku [[1999]] schopná spomaliť [[svetlo|svetelný]] [[lúč]] na rýchlosť asi 17 metrov za sekundu a v roku [[2001]] dokonca na okamih zastaviť lúč.
V roku [[2003]] uspel [[Michail Lukin]] s vedcami [[Harvard University|Harvardskej univerzity]] a [[Lebedev Physical Institute|Lebedevovým inštitútom]] v [[Moskva|Moskve]] v úplnom zastavení svetla. To bolo dosiahnuté jeho nasmerovaním do masy horúceho [[rubídium|rubídiového]] plynu, ktorého atómy sa podľa Lukinových slov správali „ako miniatúrne zrkadlá“, vďaka zasahovaniu dvoch „riadiacich“ lúčov.
== História ==
| 