«جیمز اودون‌هیو» (James O’Donoghue) دانشمند علوم سیاره‌ای «مرکز پروازهای فضایی گودارد» (Goddard Space Flight Center) ناسا در قالب پویانمایی‌هایی که زمان واقعی را نشان می‌دهند، سه سناریو مختلف سرعت نور را بررسی کرده است تا نشان دهد فوتون‌ها واقعاً تا چه اندازه سریع (و تا چه میزان دردناکی کند) هستند.

نخستین سناریو نشان می‌دهد در مقایسه با زمین، نور تا چه اندازه سریع حرکت می‌کند. محیط زمین در استوا 40,075 کیلومتر است. اگر سیاره ما فاقد جو بود (هوا باعث شکست و کند شدن سرعت نور می‌شود)، یک ذره فوتون می‌توانست هر ثانیه تقریباً 7/5 بار دور استوای سیاره ما گردش کند.

برای مشاهده انیمیشن روی تصویر کلیک کنید

در سناریو دوم، ناظر اندکی از زمین دورتر می‌شود تا ماه هم در قاب تصویر جای گیرد. به طور میانگین، ماه و زمین 384,400 کیلومتر از یکدیگر فاصله دارند. بنابراین تمام نوری که از ماه به زمین بازتاب می‌شود تنها 1/255 ثانیه عمر دارد، و سفر رفت و برگشت میان زمین و ماه با سرعت نور تنها 2/51 ثانیه طول خواهد کشید. البته این زمان به تدریج در حال افزایش است چون ماه با نرخ 3.8 سانتی‌متر در سال در حال دور شدن از زمین است.

برای مشاهده انیمیشن روی تصویر کلیک کنید

در سناریو سوم، اودون‌هیو چالشی را به تصویر کشیده است که بسیاری از دانشمندان علوم سیاره‌ای روزانه با آن درگیر هستند یعنی وقتی موضوع ارتباط با کاوشگرهای فضایی و سیارات منظومه شمسی به میان می‌آید.

هنگامی‌که ناسا تلاش می‌کند با یکی از ابزارهای فضایی خود تماس بگیرد یا اطلاعاتی از آن دریافت کند، قادر است این کار را با سرعت نور انجام دهد؛ اما مسئله به این سادگی‌ها هم نیست. فرض کنید ناسا قصد دارد با کاوشگر «InSight» روی مریخ ارتباط داشته باشد. با توجه به فاصله دو سیاره اگر ناسا بخواهد مثل اسباب‌بازی کنترل از راه دور، کاوشگر را به صورت «زنده» (Live Mode) و «بی‌درنگ» (Real-Time) هدایت کند، کار به کندی پیش می‌رود. دستورات باید به دقت انتخاب، از پیش آماده و در زمان صحیح به سوی موقعیت دقیقی در فضا نشانه‌روی شوند تا درست به هدف برسند.

سریع‌ترین مکالمه ممکن بین زمین و مریخ زمانی رخ می‌دهد که دو سیاره در حالت «مقابله» هستند؛ یعنی فاصله آن‌ها از یکدیگر به کم‌ترین میزان خود می‌رسد. مقابله زمین و مریخ هر دو سال یک‌بار رخ می‌دهد و در بهترین وضعیت، فاصله دو سیاره از هم 54/6 میلیون کیلومتر خواهد بود.

در این حالت، حتی نور هم سه دقیقه و دو ثانیه زمان نیاز دارد تا از زمین به مریخ برسد. یعنی اگر پیامی به مریخ بفرستید و پاسختان را هم بی‌درنگ دریافت کنید، دستکم باید شش دقیقه و چهار ثانیه منتظر بمانید تا از محتوای پاسخ باخبر شوید. اما زمین و مریخ به طور متوسط 254 میلیون کیلومتر از هم فاصله دارند. بنابراین مخابره پیام بین دو سیاره به طور متوسط 28 دقیقه و 12 ثانیه طول خواهد کشید.

برای مشاهده انیمیشن روی تصویر کلیک کنید

هر چقدر از زمین دورتر شوید، حرکت با سرعت نور هم به طرز ناامیدکننده‌تری کند به نظر می‌رسد. مشکل این است که حتی سرعت خیره‌کننده نور هم «متناهی» است، اما ابعاد کیهان بسیار بزرگ است.

برای مثال، نزدیک‌ترین سیاره فراخورشیدی شناخته شده که به دور ستاره «پروکسیما قنطورس» (Proxima Centuri) در گردش است، ۳۹/7 تریلیون کیلومتر از زمین فاصله دارد. حتی اگر می‌توانستم با سرعت نور حرکت کنیم (که به دلیل مادی بودن انسان، قوانین فیزیک چنین اجازه‌ای به ما نمی‌دهند)، 4/2 سال نوری طول می‌کشید به این سیاره برسیم.

فضا به طرز باورنکردنی پهناور است. اگرچه تنها 13/8 میلیارد سال از عمر جهان می‌گذرد، اما لبه‌های آن در هر جهت حدود 45/34 میلیارد سال نوری از ما فاصله دارد؛ فاصله‌ای که به دلیل انبساط کیهان در حال افزایش است. چنین فاصله‌ای به قدری خیره‌کننده است که حتی در یک پویانمایی ساده هم نمی‌توان آن را به تصویر کشید.

کوچک کردن