Malar dalam semua rangka rujukan

Adalah penting untuk diketahui bahawa kelajuan cahaya bukan merupakan "kelajuan muktamad" untuk pemahaman yang biasa. Menurut teori relativiti khas, semua pemerhati akan mendapat kelajuan cahaya yang sama. Seseorang pemerhati yang mengejar perembatan sesuatu cahaya akan mendapati bahawa cahaya masih bergerak menjauhinya dengan kelajuan pembarisnya. Ini membawa kepada sesuatu keadaan yang bercanggah dengan prinsip kelajuan.

Kita semua telah diajar akan sesuatu yang menjadi biasa dalam prinsip kelajuan: jika dua buah kereta menghampiri di antara satu sama lain, setiap satu bergerak dengan kelajuan 50 batu sejam, kita menjangka yang setiap kereta akan menghampiri antara satu sama lain dengan kelajuan hasil daripada penjumlahan kelajuan kedua-dua kereta 50 + 50 = 100 {\displaystyle 50+50=100} batu sejam (hingga ke darjah ketepatan yang sangat tinggi).

Walau bagaimanapun, pada kelajuan yang menghampiri kalajuan cahaya, ia menjadi jelas hasil daripada eksperimen, prinsip ini tidak boleh digunakan lagi. Dua kapal angkasa yang menghampiri antara satu sama lain, setiap satu bergerak pada kelajuan 90% kelajuan cahaya relatif kepada pemerhati ketiga yang berada di antara mereka, tidak akan mendapati setiap daripada mereka manghampiri antara satu sama lain pada 90 + 90 = 180% kelajuan cahaya; sebaliknya mereka mendapati kapal yang menghampiri mereka bargerak pada kelajuan kurang daripada 99.5% kelajuan cahaya.

Hasil ini diberikan oleh formula penambahan kelajuan Einstein:

u = v + w 1 + v w / c 2 {\displaystyle u={v+w \over 1+vw/c^{2}}}

dimana v {\displaystyle v} dan w {\displaystyle w} adalah kelajuan kapal angkasa relatif kepada pemerhati, dan u {\displaystyle u} adalah kelajuan yang dikira oleh pemerhati dalam kapal angkasa.

Berlawanan dengan intuisi biasa kita, iaitu tidak mengira apakah kelajuan seseorang pemerhati kepada seseorang pemerhati yang lain, kedua-duanya akan mendapati kelajuan cahaya yang datang sebagai nilai yang malar, iaitu kelajuan cahaya.

Albert Einstein telah menemui teori relativiti dengan mengenakan logik yang disebut di atas kepada mekanik klasik.Pembuktian melalui eksperimen secara langsung dan secara tidak langsung membuktikan yang kelajuan cahaya mempunyai magnitud yang malar dan tidak bergantung kepada kelajuan pemerhati.

Pembiasan cahaya

Apabila melalui bahan, kelajuan cahaya diperlahankan kurang daripada nilai c {\displaystyle c} , dengan nisbah yang dipanggil indek biasan bahan tersebut. Kelajuan cahaya di dalam udara adalah hanya sedikit sahaja kurang daripada c {\displaystyle c} . Perantara yang lebih tumpat seperti air dan kaca boleh memperlahankan cahaya dengan lebih banyak, kepeda pecahan 3/4 dan 2/3 daripada c {\displaystyle c} .Pada skala mikroskop ini adalah disebabkan oleh penyerapan dan pembebasan foton yang membentuk cahaya oleh atom atau molekul yang dilaluinya.

Eksperimen "Lebih-laju-daripada-cahaya"

Eksperimen baru-baru ini menunjukkan adalah mungkin untuk kelajuan kumpulan mendahului kelajuan cahaya iaitu mengatasi c. Satu eksperimen membuatkan kumpulan kelajuan cahaya laser bergerak pada jarak yang sangat pendek melalui atom caesium pada 300 kali c {\displaystyle c} . Walau bagaimanapun, ini tidak memungkinkan kita menggunakan kelajuan hasil darpada teknik ini untuk menghantar maklumat lebih laju daripada c {\displaystyle c} ; hasil daripada kumpulan kelajuan dan kelajuan maklumat yang dihantar adalah sama dengan kuasa dua kelajuan cahaya biasa di dalam bahan tersebut.

Mengatasi kumpulan kelajuan cahaya dengan cara ini adalah sama dengan mengatasi kelajuan bunyi dengan mengaturkan orang dengan jarak yang dekat antara satu sama lain, dan menyuruh mereka semua menjerit "Saya di sini!", setiap seorang dengan sela masa yang pendek, setiap seorang mencatat masa dengan melihat jam tangan masing-masing jadi mereka tidak perlu tunggu sehingga mereka mendengar orang lain menjerit.

Kelajuan cahaya juga didapati melebihi pada fenomena yang berkaitan gelombang pengewapan. Sekali lagi, ini adalah tidak mungkin untuk maklumat dihantar pada kelajuan lebih pantas daripada c {\displaystyle c} .

Lihat juga: lebih-laju-daripada-cahaya, takion

Eksperimen "Memperlahankan-cahaya"

Pada 1999, satu kumpulan saintis yang diketuai oleh Lene Hau boleh menunjukkan bahawa mereka mampu untuk memperlahankan kelajuan sinaran cahaya kepada lebih kurang 17 meter sesaat. pada 2001, mereka mampu secara sementara memberhentikan sinaran cahaya. Lihat juga kondensasi Bose-Einstein untuk lebih maklumat.

Pada 2003, Mikhail Lukin, dengan saintis di Universiti Harvard dan Lebedev Institute di Moscow, telah berjaya menghentikan sepenuhnya sinaran cahaya dengan melalukannya pada sesuatu jisim gas rubidium yang panas, atom tersebut dalam perkataan Lukin, "[dikatakan] seperti cermin kecil", hasil daripada interferen dalam dua sinaran "kawalan".