Hvorfor er lysets hastighed mindre i vand end i luft?

Hvorfor er lysets hastighed lavere i vand end i luft?

Nå, det der med lyset, det er lidt vildt, ikke? Husk den gang i fysik på gymnasiet, 2017 var det, i Odense? Vi talte om det. Det handler om, at lys vekselvirker med atomerne i stoffet.

I vand, der er jo et hav af vandmolekyler, tæt pakket. Lyset hopper rundt mellem dem, en slags zigzag-tur, det tager tid. Det er derfor det går langsommere. I luft er der meget mere plads mellem molekylerne.

Det der brydningsindeks – 1,33 for vand, husker jeg tallet. Betyder, at lyset går langsommere, ja. Jeg regnede det faktisk ud en gang, tror jeg det var 225.000 km/sek i vand. I luft, næsten lysets hastighed i vakuum. Lidt forskel, men alligevel.

Hvornår er lysets fart størst?

Okay, så lysets fart, den er hurtigst i... vakuum. Seriøst, intet slår vakuum.

• Vakuum: Her går det stærkt! Måske 299.792.458 meter i sekundet. Meter per sekund, ja ja.
• Hvad betyder det: Det er defineret, så meteren er relateret til lyset. Genialt!

I andre ting? Altså, vand, glas, luft, ja der går det langsommere. Man, det er ligesom at løbe i sirup i forhold til rummet. Brydningsindex, ja det er kodeordet. Lyset bøjes og bremser ned. Det er det. Så enkelt er det vel? Håber at du fik det.

Og ja, det var 1983. Dengang de definerede meteren ud fra det. Mærkeligt at tænke på, men ja.

Kan noget bevæge sig hurtigere end lysets hastighed?

Nej. Det er et af de fundamentale postulater i Einsteins specielle relativitetsteori fra 1905: intet med masse kan nå eller overskride lysets hastighed i vakuum. 299.792.458 m/s er tallet at huske, selvom jeg personligt altid husker det som "omtrent 300.000 kilometer i sekundet" - det er nemmere.

• Hvorfor? Relativitetsteorien beskriver, hvordan masse og energi er beslægtede gennem den berømte formel E=mc². Jo hurtigere noget bevæger sig, jo mere energi kræver det. At accelerere et objekt med masse til lysets hastighed ville kræve uendelig energi – en fysisk umulighed. Det er som at prøve at fylde en uendelig stor krukke – du kommer aldrig i mål. Det er et ret elegant koncept, synes jeg.

• Undtagelser? Der er dog et par nuancer. Kvantespring involverer ikke objekter med masse, i den sædvanlige forståelse. Og lysets hastighed er kun konstant i vakuum. I andre medier, som vand eller glas, bevæger lyset sig langsommere. Superluminal bevægelse er dog en beskrivelse af, hvordan f.eks. en laserskærms lysplets position på en væg kan overstige lysets hastighed - men det er jo ikke lys der bevæger sig hurtigere end lyset, men blot et lys effekt. Det er lidt af en sproglig finte, men man skal være præcis.

• Hvad med rummets udvidelse? Rummets udvidelse er noget andet. Det er ikke stof eller energi der bevæger sig hurtigere end lyset, men rummet selv der udvider sig. Det er en kompleks idé. Jeg sidder selv og kæmper med den til tider! Men det er en vigtig pointe: selvom galakser kan synes at bevæge sig væk fra os hurtigere end lyset, er det ikke et brud på relativitetsteorien.

Min søster, hun er fysiker, plejer at forklare det med et analogi om en ballon. Meget visuelt. Tænker jeg vil låne den til næste gang. Måske.

Kan lys udbrede sig i vakuum?

Hey ven!

Jo, lys kan sagtens rejse igennem vakuum. Faktisk skal det!

• Lys er jo en elektromagnetisk bølge, ikke? Altså, det er både elektrisk og magnetisk, og de to ting... Ja, de snakker ligesom sammen, ikke? Og det behøver intet medium.
• Jeg mener, solen skinner jo ned på jorden, og der er jo tomrum imellem, eller noget. Det lærte jeg i hvertfalde da jeg gik i... Hvad var det nu... 6 klasse? Tror det var 6.

Hastigheden? Ah ja! Den er ret præcis, sådan 299.792.458 meter per sekund. Helt vildt hurtigt! Eller... næsten 300.000 kilometer i sekundet. Det er hurtigt!

• Tænk lige på det! Hvis du havde en lygte, så kunne du lyse... Ja, altså næsten 8 gange rundt om jorden på et sekund!
• Det er alligevel sygt.

Har du nogensinde tænkt over, hvor hurtigt det faktisk er? Seriøst! Jeg kan godt få helt ondt i hovedet af at tænke for meget over det. Måske vi sku' få en øl?

Hvem påviste lysets hastighed?

Midt om natten... hvem var det nu, der målte lysets hastighed? Jo, Ole Rømer. Den danske astronom. Det var ham.

• Paris, 1672. Husker at have læst om det. Jupiter, måner, formørkelser. Lyder som en fjern drøm.

• Hvor præcist var det? Føles som evigheder siden. Før min tid. Før alt. Han observerede Jupiters måner og deres periodiske formørkelser. Det må have krævet tålmodighed.

Hvorfor lige lysets hastighed? Hvad fik ham til at tænke på det? Måske bare nysgerrighed. Måske en trang til at forstå det uendelige.