Lichtsnelheden

Lichtsnelheden verwijzen naar de snelheid waarmee elektromagnetische straling zich voortplant, meestal in vacuüm of in een medium. In de natuurkunde is de snelheid in vacuüm aangeduid met het symbool c. De exacte waarde is 299.792.458 meter per seconde en c geldt als een universele, onveranderlijke constante die in alle inertiale referentiekaders hetzelfde blijft. Dit maakt c de basis voor de speciale relativiteit en fungeert als de maximale snelheid waarboven geen informaties of materie kunnen reizen.

In materie is de voortplantingssnelheid doorgaans lager dan c, en die snelheid wordt bepaald door de optische eigenschappen van het medium. Een veelgebruikte verhouding is v = c/n, waarbij n de refractieve-index is. Verschillen bestaan tussen fasensnelheid en groopsnelheid: de fasensnelheid kan sneller dan c lijken te gaan, maar informatie kan nooit sneller dan de groopsnelheid reizen.

Historisch gezien vormde de vaststelling van c een keerpunt. Fizeau toonde in 1849 met een hoedenwielexperiment dat licht die snelheid in een bewegend medium kan overwinnen; de Michelson-Morley-experiment (1887) leverde geen bewijs voor een aethertheorie. In 1905 beschreef Einstein de constante aard van c in zijn speciale relativiteitstheorie, wat leidde tot revolutionaire inzichten over tijd en ruimte.

Betekenis en toepassingen: c bepaalt de grenzen van causaliteit en beïnvloedt metingen zoals GPS en de beschrijving van hoge-energiesprocessen in de natuurkunde. In algemene relativiteit blijft de lokale snelheid van licht in vacuüm gelijk aan c, hoewel licht kan buigen in een zwaartekrachtsveld en verschijnselen zoals gravitationele rode verschuiving optreden.

Varianten en metingen: sommige theorieën hebben voorstellen tot variabele lichtsnelheid (VSL), maar experimentele tests in vacuüm tonen doorgaans geen afwijking van c. De lichtsnelheid blijft zo een hoeksteen van moderne meetkunde en kosmologie.