Odpovědí na vaši otázku je: ano i ne. To rozhodně není uspokojivá odpověď na jednoduchou zjišťovací otázku. Problém je v tom, že si musíme nejprve ujasnit, co přesně ve fyzice pod rychlostí světla myslíme.

Začněme tím, že rychlost světla ve vakuu je vždy rovna 299 792 458 m/s, tedy nějakých 300 000 km/s. To ukázal jako první James Clerk Maxwell, když odvodil své rovnice pro elektromagnetické pole [1]. Rychlost světla podle Maxwellových rovnic souvisí s dvěma vlastnostmi prostředí, kterými jsou permitivita a permeabilita. Obě vlastnosti určují míru odporu, který je kladen šíření světla daným prostředím. Proto je namístě se ptát, jaká bude rychlost světla v jiném prostředí, než je vakuum.

Platí, že rychlost světla bude v jakémkoliv jiném prostředí než vakuu nižší, jelikož takové prostředí klade větší odpor pro šíření světla, což ve výsledku světlo přibrzdí. O tom, že tomu tak skutečně je, se můžeme snadno přesvědčit i sami, když například do sklenice vody ponoříme rovné brčko, které se po ponoření bude jevit zlomeně. Míra zalomení souvisí s mírou přibrzdění světla, která je dána tzv. indexem lomu. Tak například voda má index lomu 1,33, což znamená, že světlo zpomalí na nějakých 226 000 km/s. Sklo má ještě vyšší index lomu 1,5, takže světlo ve skle zpomalí na pouhých 200 000 km/s. Proto můžeme hovořit o tom, že zalomení brčka ve sklenici s vodou je experiment, při kterém můžeme pouhým okem pozorovat, jak světlo zpomalí.

Ale zpomalit světlo tak, jak nám předkládají hollywoodské filmové trháky, kde pouhým okem vidíme, jak se světelný paprsek šíří z futuristické zbraně ke svému cíli, možné není. Tak například zpomalení na 100 km/h, tj. 0,03 km/s, by vyžadovalo prostředí s indexem lomu 10 000 000. Žádné takové prostředí nicméně neexistuje. Jen tak pro srovnání, rekord drží speciálně připravený materiál s hodnotou indexu lomu 38,6, ovšem nikoliv ve viditelné oblasti elektromagnetického spektra [2].

Dosud se tedy zdá, že světlo opravdu můžeme zpomalit. Ale jak píšete, světlo je ve skutečnosti proudem částic, kterým říkáme fotony, a jak ukázal Albert Einstein ve své teorii relativity, fotony se vždy pohybují rychlostí světla, tedy vždy 300 000 km/s [3]. To zní velmi divně a příčí se našemu jednoduchému experimentu, ale ve skutečnosti nikde žádný rozpor není. Vysvětlení je následující.

Když proud fotonů narazí na jakékoliv jiné prostředí, než je vakuum, začne interagovat s atomy daného prostředí (ve vakuu žádné atomy nejsou), a to tak, že proud fotonů (elektromagnetická vlna) rozpohybuje záporně nabité elektrony v atomech. Elektrony budou pod vlivem elektromagnetické vlny opakovaně zrychlovat a zase zpomalovat, říkáme, že došlo k polarizaci daného prostředí, která je dána výše zmíněnou permitivitou. Ale takto vybuzený elektron není příliš spokojený se svou nově nabytou energií, a tak se jí bude chtít zbavit, což udělá tak, že vyzáří foton.

Ve výsledku se prostředím šíří dva proudy fotonů neboli dvě elektromagnetické vlny. Obě vlny jsou složené z fotonů, takže se musí šířit stejnou rychlostí 300 000 km/s. Vtip je ale v tom, že vlna, která vznikla díky kmitání elektronů, je zpožděná vůči původní vlně. To si můžeme představit tak, že maxima jedné a druhé vlny nenastávají ve stejný čas. Ale jelikož se obě vlny mezi sebou skládají (ve fyzice tomu říkáme interference), tak naše oko zaznamená pouze jedinou vlnu, která se pohybuje pomaleji, přesně tak jak říká index lomu daného prostředí [4].

Když si to shrneme, světelné vlny se mohou pohybovat v daném prostředí pomaleji, a to díky interferenci mezi původní vlnou a nově vzniknuvší vlnou, která souvisí s tzv. polarizací daného prostředí. Fotony, jakožto částice světla, se ale vždy pohybují přesně rychlostí světla, tj. 300 000 km/s. A to je důvod proč naše odpověď na vaši otázku zní: ano i ne.

Pro Zeptej se vědce odpovídal Vítek