هل يمكن لجسم صلب ان يتحرك بسرعة الضوء؟
أسرع من الضوء
يمكن مشاهدة الحركة الأسرع من الضوء الظاهرية في العديد من المجرات الراديوية والنجوم الزائفة المتوهجة والنجوم الزائفة وحديثا أيضا في النجوم الزائفة الصغيرة. توقع العلماء التأثير قبل أن يقوم مارتن ريس برصده، ويمكن تفسيره بأنه وهم بصري بسبب حركة الجسم جزئيا في اتجاه الراصد في حين تدل حسابات السرعة على أنه لا يتحرك نحوه. لا تناقض الظاهرة نظرية النسبية الخاصة. تُظهر الحسابات الصحيحة أن هذه الأجسام تتحرك بسرعة تقترب من سرعة الضوء (بالنسبة إلى إطارنا المرجعي). هذا هو أول مثال لكمية ضخمة من الكتلة تتحرك بسرعة تقترب من سرعة الضوء. لم تتمكن المعامل الأرضية سوى من تسريع أعداد قليلة من الجسيمات الأولية لمثل هذه السرعات.
الموجة المادية
نجد من فرضية دي-برولي 
باستخدام العلاقات النسبية للطاقة والزخم، نجد أن
حيث E هي الطاقة الكلية للجسيم (أي طاقة الراحة إضافة إلى الطاقة الحركية من وجهة نظر علم الحركة)، و "p الزخم، و "formula_10"c" سرعة الضوء، و β السرعة ككسر من سرعة الضوء c (جزء منها).
يمكن إعتبار المتغير "v سرعة الجسيم المتجهة أو سرعة الإرسال المتجهة للموجة الصاحبة. ولأن سرعة الجسيم" formula_19
وكما نرى هنا، فإنها تقترب من c عندما يكون الجسيم في النطاق النسبي. 
إن هذه السرعة الزاوية المتجهة التي تتعدى سرعة الضوء لا تخالف النسبية الخاصة، لأن الانتشار الزاوي لا يحمل أي طاقة. 
انظر مقالة Dispersion (optics) للتفاصيل.
قانون نيوتن الأول
قانون نيوتن الأول(Law of Inertia):
الجسم الساكن يبقى ساكنا ما لم تؤثر عليه قوة خارجية فتحركه، والجسم المتحرك بسرعة ثابتة في خط مستقيم يبقى على هذه الحالة ما لم تؤثر عليه قوة خارجية فتغير الحالة الحركية له.ويسمى أيضا هذا القانون بقانون القصور الذاتي.
سرعة الضوء
بموجب النسبية الخاصة، سرعة الضوء (أو الثابت ) هي أقصى سرعة تستطيع أن تسافر بها كل أشكال الطاقة،أو المادة، أو المعلومات في الفضاء. وهي سرعة سفر الجسيمات عديمة الكتلة ومجالاتها المتلازمة (بما في ذلك الإشعاع الكهرومغناطيسي مثل الضوء) عبر الفراغ. وهي أيضا سرعة الجاذبية (الخاصة بأمواج الجاذبية) التي تنبأت بها النظريات الحالية. وتسافر تلك الجسيمات والأمواج بالسرعة أيا كانت سرعة المصدر والإطار المرجعي العطالي للمراقب. في نظرية النسبية، الثابت يرابط بين المكان والزمان، ويظهر أيضا في المعادلة الشهيرة لتكافؤ المادة والطاقة  = .
زمكان
أهم مشكلة تنشأ من مخالفة الضوء لمبدأ "نسبية الحركة" تكون حتمية مخالفة جميع الأجسام لهذا المبدأ. ومن المعروف أن أي وسط مادي يقاوم حركة الأجسام فيه. وبناء على ذلك كان لا بد و ان يصحب حركة الأجسام في الأثير احتكاك، فتقل سرعة الجسم رويدا رويدا حتى يصل الجسم في النهاية إلى حالة سكون. وفي الواقع تدور الأرض (طبقا للمعلومات الفلكية) حول الشمس منذ آلاف السنين وملايين السنين ولا توجد أي علامة تدل أن سرعتها تهدأ تحت تأثير احتكاك موجود.
قوانين نيوتن للحركة
ينص القانون الأول على أنه إذا كانت القوة المحصلة (المجموع الاتجاهي للقوى المؤثرة على الجسم) تساوي صفر، فإن سرعة الجسم تكون ثابتة. تعتبر السرعة كمية متجهه حيث يتم التعبير عنها مقدارا وهي سرعة الجسم واتجاها وهو اتجاه حركة الجسم. عندما نقول أن سرعة الجسم ثابتة فإننا نعني أن كلا من المقدار والاتجاه ثابتين.
جسم جاسئ
الجسم الجاسئ في الفيزياء هو الحالة المثالية لجسم صلب متناهي الأبعاد تعتبر التشوهات فيه مهملة. وبعبارة أخرى، المسافة بين أية نقطتين في الجسم الجاسئ تبقى ثابتة عبر الزمن بغض النظر عن القوى الخارجية المطبقة عليه. بالرغم من أن هذا الجسم غير موجود فيزيائياً بسبب النسبية، فإن الأجسام بشكل طبيعي يمكن أن يفترض على أنها جاسئة بشكل تام إذا كانت لا تتحرك بالقرب من سرعة الضوء.
نظام متغير الكتلة
يمكن استخدام معادلة الصاروخ المثالي للمركبات التي لها نفس سلوكه (تحرك نفسها ع طريق تخليها عن جزأ من كتلتها، مادة دافعة وبسرعة عالية). يمكن اشتقاقها من معادلة الحركة للأنظمة متغيرة السرعة كما يلي: عندما لا تؤثر قوة خارجية (Fext = 0) على الجسم فإن معادلة الحركة تكون:
إذا كانت سرعة المادة الدافعة vrel تتحرك في اتجاه عكسي لحركة الصاروخ dv/dt فإن الكمية القياسية لهذه المعادلة تكون:
سيارات بسرعة البرق
تود
اختبارات النسبية الخاصة
كانت النظريّة الأبرز عن الضوء في القرن التاسع عشر هي نظريّة الأثير المضيء، أي الوسط الثابت الذي ينتقل فيه الضوء بطريقة مماثلة لانتقال موجات الصوت في الهواء. وبالمماثلة، يعني ذلك أن سرعة الضوء ثابتة في كل الاتجاهات في الأثير ولا تعتمد على سرعة المصدر. إلا أن المُلاحظ المتحرك بالنسبة للأثير يجب أن يُسجِّل "رياح الأثير" كما يُسجِّل المُلاحظ المتحرك بالنسبة للهواء "الرياح الظاهريّة".
نظرية الأثير للورنتس
تغير الكتلة مع زيادة السرعة
تعودنا على ان الكتلة لا تتغير بزيادة السرعة. ويعود ذلك إلى اننا نعتبر ان السرعة تتزايد بتزايد الزمن الذي تؤثر فيه قوة على الجسم باعتبار تلك القوة ثابتة. ويقوم هذا الاستنتاج على القانون المعتاد لتجميع السرعات.ولكن النظرية النسبية الخاصة تقول أنه يوجد حد أقصى للسرعات ، أي اننا لا نستطيع في جميع الأحوال تطبيق قانون جمع السرعات المعتاد.
كيف نستطيع تعيين سرعة جسم بعد الثانية الثانية لتأثير القوة عليه؟ إننا نجمع السرعتين ، السرعة التي اكتسبها خلال الثاتية الأولى مضافا إليها السرعة التي اكتسبها الجسم خلال الثانية الثانية وذلك طبقا لقانون جمع السرعات العادي. ولكننا نستطيع اجراء ذلك إلى ان نقترب من سرعة الضوء. وفي تلك الحالة لا يصح استخدام القانون المعتاد. فعندما نجمع السرعات طبقا للنطرية النسبية نجد انها تعطي سرعة اقل من السرعة التي يحسبها القانون العادي. وهذا معناه أن السرعات العالية لا تتناسب طرديا مع الزمن الذي تؤثر خلاله القوة على الجسم ، وإنما يتم ذلك أبطأ بكثير. ويتضح لنا ذلك بمعرفة وجود حد أقصى للسرعات.
فعندما تقترب سرعة جسم تحت تاثير قوة من سرعة الضوء فانها تزداد أقل فأقل ، بحيث لا تتعدى الحد الأقصى للسرعات. وطالما اعتبرنا ان سرعة الجسم تتناسب تناسبا طرديا مع زمن تاثير القوة على الجسن يحق لنا اعتبار ان الكتلة لا تعتمد على السرعة. ولكن عندما تقترب سرعة الجسم من سرعة الضوء فلا يصبح هذا التناسب بين الزمن والسرعة قائما ، وتصبح الكتلة معتمدة على السرعة. ونظرا لأن زمن التسريع يمكن أن يطول إلى مالانهاية بينما لن تتعدى سرعة الجسم الحد الاقصي للسرعة ، فنستنتج من ذلك أن الكتلة تزداد بزيادة السرعة ، وتتخذ قيمة لا نهاية عندما تصل سرعة الجسم سرعة الضوء.
وتبين الحسابات أن تغير كتلة الجسم بازدياد سرعته هو تغير ينم بنفس معدل تقلص طوله طبقا لمعادلة لورينتز. فإدا كان جسم يتحرك بسرعة 240.000 كيلومتر في الثانية تصل كتلته إلى 6 و1 من كتلته في حالة السكون (سرعة الضوء تبلغ 300.000 كيلومتر في الثانية).
فكان من الطبيعي أنه عند تعاملنا مع سرعات اقل بكثير من سرعة اضوء أن نعتبر أن كتلته ثابتة لا تعتمد على السرعة ، مثلما نعتبر ان طوله لا يعتمد على سرعته. وقد اختبرت زيادة كتلة الإلكترون مع زيادة سرعته عمليا وثبتت تلك الحقيقة. فقد أصبح معتادا تسريع الالكترونات إلى سرعات قريبة من سرعة الضوء. ووصلنا إلى تسريع الإلكترونات في بعض معجلات الجسيمات إلى سرعة 99.9999 % من سرعة الضوء أى أقل من سرعة الضوء فقط بمقدار 300 متر/ثانية. ويمكن للفيزيائيين مقارنة كتلة الإلكترون الساكن بكتلة الإلكترون السريع. وتتفق نتائج التجارب على أن الكتلة تزداد بزيادة سرعة الجسم طبقا لمعادلات لورينز ، ويتفق ذلك تماما مع مبدأ النسبية.
طبقاً لقانون الكتلة النسبية فإن الجسم الذي تزيد سرعته إلى أن تساوى سرعة الضوء سوف تكون كتلته لا نهائية ، وهذا لا يحدث لان الأجسام لا تصل ابداً إلى سرعة الضوء ، كما أن فوتونات الضوء تتحرك بسرعة الضوء ولكن كتلتها لا تساوى مالانهاية وكتلتها تساوى حاصل ضرب مالانهاية * صفر فكتلتها النهائية صفر وليست مالانهاية لان الفوتونات هي كمات من الطاقة وكتلتها تساوى صفر
سرعة ضوء متغيرة
سرعة ضوء متغيرة، variable speed of light (VSL)، مفهوم ينص على أن سرعة الضوء في الفراغ، التي يرمز لها غالباً "c"، قد لا تكون ثابتة في بعض الحالات. في غالبية حالات فيزياء المواد المكثفة عندما ينتقل الضوء خلال وسط، فإن سرعته تقل بفعالية. يمكن للفوتونات الافتراضية في بعض الحسابات في نظرية الحقل الكمي أن تنتقل بسرعات مختلفة لمسافات قصيرة، ومع ذلك، هذا لا يقتضي أن أي شيء يمكن أن يسافر أسرع من الضوء. بينما يعتقد ألا معنى يمكن عزوه إلى كمية بعدية مثل سرعة الضوء المتغيرة زمنياً (بالمقارنة بعدد لا بعدي مثل ثابت البنية الدقيقة)، في بعض النظريات الكونية المثيرة للجدل، تتغير سرعة الضوء أيضا بتغيير فرضيات النسبية الخاصة. وبالرغم من ذلك فإن هذا يتطلب إعادة كتابة الكثير من الفيزياء الحديثة، لإبدال النظام الحالي والذي يعتمد على الثابت "c".
زمكان
رأينا أن "مبدأ النسبية" ينطبق على الحركة أيضا وأنه توجد عدد لا حصر له من المختبرات في "حالة سكون"، لا تختلف فيها قوانين الحركة. والآن يبدو أن هناك نوع من الحركة يكون معارضا لهذا المبدأ، تلك هي حركة الضوء. فالضوء ينتشر في الفضاء بسرعة قدرها 300.000 كيلومتر في الثانية فهو بذلك ليس آنيا. ومن الصعب تصور مثل تلك السرعة لأن السرعات التي تواجهنا في حياتنا اليومية تقل عن ذلك بكثير. فتبلغ سرعة صاروخ حديث متعدد المراحل 12 كيلومتر في الثانية فقط. ومن بين الأجسام التي نعهد حركتها حركة الأرض حول الشمس فهي تسير في مدارها بسرعة تصل إلى 30 كيلومتر في الثانية.
تحويلات لورينتز
فكان من الطبيعي أنه عند تعاملنا مع سرعات اقل بكثير من سرعة اضوء أن نعتبر أن كتلته ثابتة لا تعتمد على السرعة ، مثلما نعتبر ان طوله لا يعتمد على سرعته. وقد اختبرت زيادة كتلة الإلكترون مع زيادة سرعته عمليا وثبتت تلك الحقيقة. فقد أصبح معتادا تسريع الالكترونات والأنوية المشحونة إلى سرعات قريبة من سرعة الضوء. ووصلنا إلى تسريعها في بعض معجلات الجسيمات إلى سرعة 99.9999 % من سرعة الضوء أى أقل من سرعة الضوء فقط بمقدار 300 متر/ثانية. ويمكن للفيزيائيين مقارنة كتلة الإلكترون الساكن بكتلة الإلكترون السريع. وتتفق نتائج التجارب على أن الكتلة تزداد بزيادة سرعة الجسم طبقا لمعادلات لورينز ، ويتفق ذلك تماما مع مبدأ النسبية.
تجربة ميكلسون ومورلي
وبعدم وجود أثير، وثبات سرعة الضوء، فابفتراض نظاما متحركا بسرعة v ويوجد به جهاز ميكلسون ثابتا يكون زمني شعاعي الضوء متساويا. أي أنه إذا كنا نشاهد من إطار مرجع جهاز ميكلسون يتحرك بالسرعة v ونفترض ثبات سرعة الضوء وعدم تغيرها فإن النتيجة السلبية للتجربة يمكن تفسيرها بتقلص لورينتز المحسوب أعلاه. ويعتبر هذا التفسير هو التفسير المتفق عليه الآن.
ضوء
وجد ماكسويل أن الضوء هو موجة كهرومغناطيسية سرعتها تساوي سرعة الضوء. أي أن الضوء موجات كهرومغناطيسية ذات طاقة، وقد أتضح أن الشحنة الكهربائية تولد مجالاً كهربائياً حولها وهي ساكنة، وتولد مجالاً مغناطيسياً وهي متحركة. كذلك التغير في المجال الكهربائي يولد مجالاً مغناطيسياً، وهذا نص قانون أمبير. وأن التغير في المجال المغناطيسي يولد مجالا كهربائيا وهذا نص قانون فاراداي.
هذه الحقيقة هي أصل تكوين الموجات الكهرومغناطيسية حيث أن شحنة كهربائية متذبذبة تولد في الفضاء مجالين كهربائي ومغناطيسي ،أي مجالاً (كهرومغناطيسي) متغير وهذا المجال يتحرك في الفراغ بسرعة الضوء نفسها (3exp8 متر /ثانية) أي 300000 كيلومتر /ثانية.
سرعة الضوء
formula_27
أسرع من الضوء
إذا سافرت سفينة فضاء بسرعة كبيرة إلى كوكب (قياسا في إطار الأرض الساكن) يبعد عن كوكب الأرض سنة ضوئية واحدة، قد يكون الوقت اللازم للوصول إلى هذا الكوكب أقل من سنة قياسا بساعة المسافر (إلا أنها ستكون دائما أكثر من سنة قياسا بساعة الأرض). تُعرف القيمة الناتجة عن قسمة المسافة المقطوعة (قياسا بإطار الأرض) على الزمن (قياسا بساعة المسافر) باسم السرعة المواتية. لا يوجد حد لقيمة السرعة المواتية لأن السرعة المواتية لا تمثل سرعة قيست في إطار قصور ذاتي واحد. ستصل الإشارة الضوئية التي تغادر الأرض في نفس لحظة مغادرة المسافر إلى الوجهة دائما قبل المسافر.
كهرومغناطيسية
ينتقل الضوء ، والموجات اللاسلكية، و أشعة إكس ، وصور الطاقة الإشعاعية الأخرى خلال الفضاء كموجات طاقة تسمى الموجات الكهرومغناطيسية. ولتلك الموجات قمة وقاع، تمامًا كالأمواج التي تتكون عندما نلقي بحجر في الماء الساكن. وتُسمى المسافة بين قمتين متتاليتن أو بين قاعين متتالييين بـ "طول الموجة"، وتقاس طول الموجة بالمتر. ويُسمى عدد الموجات في الثانية بـ "التردد" ويقاس التردد بالهرتز. وتنتقل جميع الموجات الكهرومغناطيسية بسرعة الضوء التي تبلغ نحو 300.000 كيلومتر/ث ،(أي أن الشعاع الكهرومغناطيسي يمكن أن يدور حول الأرض 7 مرات في الثانية الواحدة.
مهد نيوتن
الحفاظ على الزخم (الجماهيرية × السرعة) والطاقة الحركية (0.5 × الكتلة × سرعة ^ 2) يمكن استخدامها للعثور على سرعات مما أدى لمدة اصطدام الأجسام المرنة تماما. وتستخدم هذه المعادلات اثنتين لتحديد السرعات الناتجة من الكائنين. بالنسبة لحالة اثنتين من الكرات مقيدة إلى صراط مستقيم بواسطة السلاسل في المهد، وسرعات هي رقم واحد بدلا من ناقلات 3 ابعاد لمساحة 3 ابعاد، وبالتالي فإن الرياضيات يتطلب سوى اثنين من المعادلات لحل لمدة المجهولة. عندما تزن الكائنين نفسه، والحل بسيط جدا: توقف جسم متحرك بالنسبة إلى واحدة ثابتة واحدة ثابتة يختار كل سرعة الأولية الأخرى لتصل. هذا يفترض الأجسام المرنة تماما، لذلك نحن لسنا بحاجة لحساب الخسائر الحرارة والطاقة السليمة. لا الصلب لا ضغط كثيرا، ولكن مرونته فعال جدا مما يعني أنه لا يتسبب في الكثير من الحرارة المهدورة. تأثير بسيط من اثنين من نفس الوزن مرنة بكفاءة الأجسام الاصطدام مقيدة إلى صراط مستقيم هو أساس تأثير مثيرة للاهتمام ينظر في المهد ويعطي حل تقريبي لجميع عملها. ويمكن أيضا أن ينظر إلى هذا التأثير في انزلاق النقود وكرات بليارد عندما الضربات هي في خط مستقيم. ويمكن أيضا أن ينظر في كائن أن يحصل على موجة الضغط من وسط أقل كثافة في الغارق ذلك، مثل حصى الكلى في الجسم تلقي موجات صدمة تفتيت الحصى. عكس ذلك الجانب إلى واردة رشقات نارية موجة الضغط، وليس الجانب يتلقى الضربة الأولي.
الجسم الأسود
حيث "c" سرعة الضوء في الفراغ
اتحاد قوي للأجسام الضخمة الباريونية
ديناميكا هذه الأجسام، إذا كانت موجودة، يجب أن تكون مختلفة تماما عن تلك التي في النجوم القياسية. مع نطاق كتلة ضيق جدا (جميع الأقزام البنية أو الأقزام البيضاء)،ويجب أن يكون معدل تلاشي أجسام رامبوس بطئ جدا كما تتنبأ به محاكاة نماذج العناقيد أحادية العنصر. من الناحية النظرية، يمكن أن توجد هذه الأجسام المعمرة بأعداد كبيرة. وقد اقترح سانشيز-سالسيدو (1997، 1999) و كيرينز (1997) وجود عنصر متجمع كثيف على شكل قرص من المادة المظلمة في مجرة درب التبانة.
النسبية الخاصة
بين اينشتاين في النظرية النسبية الخاصة أن المبدأ السابق من حيث إضافة السرعات لا تسري على الضوء. أي لا يسري القول : سرعة + سرعة = ضعف السرعة. فإذا أطلقنا مثلًا عيارًا ناريًا من قطار يتحرك في نفس اتجاه حركة القطار، فإننا نجمع السرعتين ونحصل على محصلة سرعة الطلقة وهي مجموع السرعتين، وهذا ما يقيسه الواقف على رصيف المحطة. أما بالنسبة للضوء فتبقى سرعته ثابتة، وهي 299.792 كيلومتر في الثانية - وذلك بصرف النظر عما كان مصدر الضوء متحركًا أو ثابتًا لا يتحرك. وهذه السرعة تشكل حدًا أقصى للسرعات ولا يمكن لأي جسيم أن يتخطى تلك السرعة، وهذا ينطبق أيضا علينا.
تيرانوصور
وفي دراسة أخرى أشار جريجوري إس پول إلى أن الإصبعية وانثناء الركبة في التيرانوصور البالغ كانا أكثر ملائمةً للركض بكثير من الفيلة والبشر، مشيرًا إلى أن التيرانوصور كان لديه عظمة حرقفة كبيرة وحرف ظنبوب والذان كانا يدعمان العضلات الكبيرة اللازمة من أجل الركض. وذكر أيضًا أن معادلة ألكسندر في سنة 1989 لحساب السرعة حسب قوة العظم كانت موثوقة بشكل جزئي فقط. وهو يشير إلى أن المعادلة شديدة الحساسية بالنسبة لطول العظام؛ وهي تجعل العظم الطويل ضعيف بشكل مصطنع. وأشار أيضًا إلى تخفيض احتمالية خطر التعرض للجراح في القتال ربما كان مساويًا لخطر سقوط التيرانوصور أثناء الركض.
معظم الأبحاث الحديثة التي أُجريت على حركة التيرانوصور لا تدعم الركض بسرعة تزيد عن ، أي سرعة ركض معتدلة. على سبيل المثال، استخدمت ورقة في نيتشر في سنة 2002 نموذجًا رياضيًا (تم التحقق من صحته من خلال تطبيقه على ثلاث حيوانات معاصرة هي القواطير والدجاج والبشر؛ ولاحقًا على ثمانية أنواع إضافية من بينها الإيموات والنعام) لقياس كتلة العضلات اللازمة في الساق للركض السريع (أكثر من ). ووجدوا أن السرعة القصوى المشار إليها التي تزيد عن غير ممكنة، لأنها كانت تتطلب عضلات ساق كبيرة جدًا (أكثر من 40-86% تقريبًا من إجمالي كتلة الجسم). حتى السرعة العالية المعتدلة كانت تتطلب عضلات ساق كبيرة. هذه المناقشة كان من الصعب حلها بسبب أنه من غير المعروف حجم عضلات الساق التي كانت موجودة بالفعل في التيرانوصور. وإذا كانت أصغر حجمًا فمن الممكن أن سرعة المشي أو الركض كانت تصل إلى .
فهد
والفهود هي الممثلة الوحيدة لجنس "ثابتة المخالب" في العصر الحالي، إذ أن جميع الأنواع المنتمية لهذا الجنس اندثرت عن وجه الأرض قبل آلاف السنين بسبب العوامل الطبيعية. تتراوح سرعة الفهد بين 112 و120 كيلومترًا في الساعة (بين 70 و75 ميل في الساعة)، وذلك في المسافات القصيرة حتى 460 مترًا (1,510 أقدام)، ولها القدرة على الوصول إلى سرعة 103 كيلومترات في الساعة انطلاقًا من الصفر خلال 3 ثوان فقط، وهذا يجعلها أسرع من معظم السيارات الفائقة. كانت مقولة أن الفهد هو أسرع الثدييات عدوًا مقولة مشكوكًا بصحتها، ذلك أن بعض الحيوانات، مثل الوعل شوكي القرون من أمريكا الشمالية، قادرة على مقارعة الفهود من ناحية العدو، إلا أن بعض الدراسات أثبتت مؤخرًا أن الفهود هي بالفعل أسرع الحيوانات.
تحويلات لورينتز
طبقاً لقانون الكتلة النسبية
فإن الجسم الذي تزيد سرعته إلى أن تساوى سرعة الضوء سوف تكون كتلته لا نهائية ، وهذا لا يحدث لان الأجسام لا تصل ابداً إلى سرعة الضوء ، كما أن فوتونات الضوء تتحرك بسرعة الضوء ولكن كتلتها لا تساوى مالانهاية وكتلتها وهي متحركة تساوى حاصل ضرب مالانهاية x صفر فكتلتها الحركية تساوي قيمة معينة لاصفرية وليست مالانهاية لان الفوتونات هي كمات من الطاقة وكتلتها تساوى صفر في حالة السكون فقط
سرعة الضوء
كان الإنسان في الماضي يعتبر أن الضوء ينتقل لحظيا بسبب سرعته العظيمة. ثم أوضح أوول رومر عام 1676 أن للضوء سرعة محدودة بدراسة الحركة الظاهرية لقمر المشتري أيو. في عام 1865 اقترح ماكسويل بأن الضوء هو موجة كهرومغناطيسية، وبالتالي ظهرت السرعة c في نظريته للكهرومغناطيسية. عام 1905 افترض ألبرت أينشتاين استقلال سرعة الضوء عن حركة المصدر لأي اطار عطالي وأثبت ثباتها ، واكتشف كل العواقب المتعلقة باشتقاقه نظرية النسبية الخاصة وأوضح أن c هي ثابت طبيعي ولا تنحصر فقط في سياق الضوء والظواهر الكهرومغناطيسية. بعد قرون من القياسات المتزايدة الدقة عرفت سرعة الضوء عام 1975 بكونها تساوي 299,792,458 م/ث مع ريبة في القياس تساوي 4 أجزاء بالبليون. عام 1983 تم اعادة تعريف المتر في نظام الوحدات الدولي بأنه المسافة التي يقطعها الضوء في الفراغ خلال 1/299792458 ثانية. وبالتالي قيمة c العددية بوحدة م/ث هي الآن قيمة ثابتة بالضبط نسبة إلى تعريف المتر.
موجة ثقالية
عندما تتحرك الأجسام الثقيلة فيتوجب أن يتغير انحناء الزمكان لمتابعة مواقعها الجديدة. ويحتاج الزمكان وقتاً لذلك، إذ لا يمكن للمعلومات أن تنتقل بأسرع من سرعة الضوء. ولذلك فإن التموجات في الزمكان تشبه التموجات التي تظهر على سطح بركة عند تحريك السطح، وهذه التموجات في الزمكان هي الأمواج الثقالية.
ثقب أسود
كان طرح فرضية إمكانية وجود مثل هذه الظاهرة هو اكتشاف رومر أن للضوء سرعة محددة، وطرح هذا الاكتشاف تساؤلاً وهو لماذا لا تزيد سرعة الضوء إلى سرعة أكبر؟ وفُسِّر ذلك على أنه قد يكون للجاذبية تأثير على الضوء، وكتب "جون مينشل" من هذا الاكتشاف مقالاً عام 1783 م أشار فيه إلى أنه قد يكون للنجم الكثيف المتراص جاذبية شديدة جدًا حتى أن الضوء لا يمكنهُ الإفلات منها فأي ضوء ينبعث من سطح النجم تعيده هذه الجاذبية. 
وهناك فرضية تقول أيضًا أنه يوجد نجوم عديدة من هذه النجوم لا يمكننا أن نرى ضوءها؛ لأنها لا تبعثه لكننا نستطيع أن نتحسس جاذبيتها، وهذه النجوم هي ما نسميها بـ "الثقوب السوداء" أي الفجوات في الفضاء، وقد أهملت هذه الأفكار؛ لأن النظرية الموجية للضوء كانت سائدة في ذلك الوقت، وأعاد العالم الفرنسي بيير سيمون لابلاس هذه الفكرة إلى الواجهة في 1796 م في كتابه Exposition du Système du Monde (مقدمة عن النظام الكوني) ولكن معاصريه شككوا في صحة الفكرة لهشاشتها النظرية إلى أن جاءت نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين التي برهنت على إمكانية وجود الثقوب السوداء.
زخم الحركة
كمية التحرك لمجموعة أجسام هي مجموع كميات الحركة لهم جميعا. إذا كان لدينا جسمين لهم كتلة 
يمكن حساب كمية الحركة لأكثر من جسمين من العلاقة:
يمكن حساب مركز ثقل لمجموعة أجسام من خلال العلاقة:
إذا كانت جميع الأجسام تتحرك فإن مركز الثقل لهم جميعا يتحرك أيضا. إذا كان مركز الثقل يتحرك بسرعة "v"
هذا يمكن تعريفه بقانون أويلر الأول.
تقلص الأطوال
تبلغ سرعة الضوء في الفراغ 300.000 كيلومتر في الثانية ، وفي حياتنا اليوية لا تواجهنا سرعات كبيرة كهذه إلا في المعامل العلمية ومعجلات الجسيمات لذلك لا نلاحظ تلك التأثيرات النسبية فسرعة أسرع صاروخ صنعناه حتى الآن لا تزيد سرعته عن نحو 30.000 كيلومتر في الساعة وهذه سرعة بطيئة جدا جدا بمقارنتها بسرعة الضوء.
قوة الطرد المركزي
إذا ما تفسير هذا الدفع بعيدا عن المركز :
نحن نعلم أن للأجسام قصورا ذاتياً، حيث تميل الأجسام المتحركة إلى الاستمرار في الحركة في سرعة ثابتة وفي خط مستقيم ،ولذلك ينزع الجسم المتحرك في مسار دائري إلى الخروج عن مساره عند كل نقطة ليتحرك بسرعة ثابتة وفي خط مستقيم غير أن القوة التي تسحبه في اتجاه المركز (القوة الجاذبة المركزية) تجبره على الاستمرار في مساره الدائري.ويمكن أن نستنتج أن الدفع إلى الخارج لا توجد قوة تسببه ، إنما هو ناتج عن القصور الذاتي للأجسام.Physics Principles and problems By McGrawHill
معادلة جمع السرعات
لاحظ غاليلي أن الشخص الموجود في سفينة تتحرك حركة منتظمة يكون عنده الشعور ذاته فيما لو كانت ساكنة ويرى الأجسام الثقيلة تسقط عمودياً للأسفل. تعتبر هذه المشاهدة الآن بأنها أول صيغة واضحة لمبدأ الميكانيك النسبي. رأى غاليلي -من منظور شخصٍ واقف ٍعلى الشاطئ- أن حركة الأجسام الساقطة للأسفل على السفينة يجب أن تُجمع (أو تُضاف) إلى الحركة الأمامية للسفينة. يمكن القول -باستخدام مصطلح السرعة- أن سرعة الجسم الساقط بالنسبة للشاطئ تساوي سرعة الجسم بالنسبة للسفينة مضافةً لسرعة السفينة بالنسبة للشاطئ.
قانون نيوتن الثاني
هذا القانون الفيزيائي يتعلق بدراسة الأجسام المتحركة، وهو ينص بصيغة أخرى على أن تسارع جسم ما أثناء حركته، يتناسب مع القوة التي تؤثر عليه، وفي تطبيق هذا القانون على تساقط الأجسام تحت تأثير جاذبية الأرض تكون النتيجة أنه إذا سقط جسمان من نفس الارتفاع فإنهما يصلان إلي سطح الأرض في نفس اللحظة بصرف النظر عن وزنهما ولو كان أحدهما كتلة حديد والآخر ريشة، ولكن الذي يحدث من اختلاف السرعة مرده إلى اختلاف مقاومة الهواء لهما في حين أن قوة تسارعهما واحدة.
أسرع من الضوء
لأننا لا نستطيع السفر أسرع من الضوء، فمن الطبيعي أن نستنتج أن البشر لا يمكنهم السفر بعيدا عن كوكب الأرض بأكثر من 40 سنة ضوئية إذا بدأ المسافر السفر بين عمر العشرين والستين. بالتالي لن يستطيع المسافر أبدا الوصول لأكثر من عدة أنظمة نجمية والموجودة في نطاق 20-40 سنة ضوئية من كوكب الأرض. هذا استنتاج خاطئ لأنه بسبب تمدد الوقت يستطيع المسافر أن يسافر آلاف السنين الضوئية أثناء الأربعين سنة. إذا تسارعت سفينة الفضاء بمعدل ثابت 1 ج (طبقا لإطارها المرجعي المتغير الخاص)، ستصل سفينة الفضاء بعد 354 يوما إلى سرعة أقل بقليل من سرعة الضوء (بالنسبة للراصد على كوكب الأرض) وسيمد تمدد الوقت فترة الحياة إلى عدة آلاف من السنوات الأرضية عند رؤيتها من النظام المرجعي في المجموعة الشمسية، إلا أن فترة حياة المسافر الموضوعية لن تتغير. إذا عاد المسافر إلى كوكب الأرض، فإنه سيهبط على الأرض بعد عدة آلاف من السنوات في المستقبل. سرعة السفينة لن تكون أسرع من الضوء بالنسبة للراصدين على كوكب الأرض، ولن يقيس المسافر سرعته ليجدها أعلى من سرعة الضوء، ولكنه سيرى انكماشا طوليا في الكون في اتجاه سفره. ومع دوران المسافر ليعود أدراجه، ستشهد الأرض مرور وقت أطول بكثير مما يشهده المسافر. لذا فبينما لا يمكن أن تتخطي هذه السرعة الطبيعية سرعة الضوء، إلا أن سرعته المواتية (المسافة كما نرصدها من كوكب الأرض مقسومة على الوقت المواتي) ستكون أعلى بكثير من سرعة الضوء.
قد تتخطى سرعة طور الموجة الكهرومغناطيسية سرعة الضوء في الفراغ عند السفر في وسط ما. على سبيل المثال، يحدث ذلك في معظم أنواع الزجاج عند ترددات الأشعة السينية. إلا أن سرعة الطور للموجة تساوي سرعة انتشار التردد الأحادي النظري (أحادي اللون) وهو أحد مكونات الموجة عند هذا التردد. لا بد أن يكون التردد -باعتباره أحد مكونات الموجة- لا نهائي وأن يكون ارتفاع الموجة ثابتا (وإلا لن تكون موجة أحادية اللون) وبالتالي لن تنقل أي معلومات. من هنا نجد أن سرعة الطور الأعلى من سرعة الضوء لا تشير إلى انتشار الإشارات بسرعة تتخطي سرعة الضوء.
مادة مظلمة حارة
المادة المظلمة الحارة هي هيئة افتراضية للمادة المظلمة تتكون من جسيمات تتحرك بسرعات نسبية فائقة، ولعل أفضل أمثلة تلك المادة هو النيوترينو. كتلة النيوترينوات صغيرة جدًا، ولا دور لها في اثنتين من الأربع قوى الأساسية، وهما التجاذب الكهرومغناطيسي والتجاذب القوي، حيث يتجاذبان بفعل القوى النووية الضعيفة والجاذبية، ولكن نظرًا لضعف تلك القوى، من الصعب اكتشافها. هناك عدد من المشاريع مثل تجربة سوبر كاميوكاندي لرصد النيوترينو في غيفو باليابان تعمل على دراسة هذه النيوترينوات.
ميكانيكا المواد الصلبة
لدراسة خصائص حركة الجسم الصلب نحدد نقطة منه أو من الفراغ المحيط به ، هذه النقطة هي مركز ثقله وتتميز عن باقي النقاط.
عندما لا يخضع الجسم لأي قوة خارجية فإنه يتحرك حركة عشوائية في الفضاء وتكون حركة مركز كتله حركة مستقيمة منتظمة .
سرعة الضوء
في مطلع القرن السابع عشر، آمن يوهانس كپلر أن سرعة الضوء غير محدودة لأن الفراغ ليس فيه معوقات للضوء. وجادل فرانسيس بيكون أن سرعة الضوء لم تكن بالضرورة غير محدودة، إذ أن شيئاً يمكنه السفر بسرعة أعلى من أن ندركها. وقد جادل رينيه ديكارت بأنه لو كانت سرعة الضوء محدودة، فإن الشمس والأرض والقمر سيظهرون على غير خط واحد أثناء الخسوف القمري. ولما كنا لا نشاهد عدم الإتساق هذا ، فقد استنتج ديكارت أن سرعة الضوء غير محدودة. وقد خمن ديكارت بأنه لو وُجـِد أن سرعة الضوء محدودة، فإن ذلك سيقوض كل نظام فلسفته!
سرعة الضوء
سرعة الضوء في الفراغ هي ثابت فيزيائي هام في العديد من مجالات الفيزياء، يرمز له في العادة بالرمز وتساوي قيمته 299,792,458 متر لكل ثانية. تستخدم سرعة الضوء حاليا لتعريف وحدة المتر باعتبارها ثابتا فيزيائيا ومعيارا دوليا لقياس الوقت. وهو ما يعادل بعد التقريب لثلاثة أرقام معنوية 300,000 كيلومتر في الثانية أو حوالي مليار كيلومتر لكل ساعة.
تيرانوصور
أنتج العلماء نطاق واسع من التقديرات للسرعة القصوى، معظمها حول ، ولكن بعضها كان منخفضًا عند ، وعددًا قليلًا كان مرتفعًا عند . اضطر الباحثون إلى الاعتماد على تقنيات تقديرات مختلفة لأنه، في حين أن هناك العديد من الآثار لثيروپودات كبيرة الحجم للغاية تمشي، إلا أنه لم يتم العثور على آثار لثيروپودات كبيرة لحجم للغاية تركض؛ وهذا الغياب ربما يشير إلى أنها لم تكن تركض. العلماء الذين يعتقدون أن التيرانوصور كان قادرًا على الركض يشيرون إلى أن العظام المجوفة والميزات الأخرى التي يمكن أن تخفف وزن جسده ربما أبقت وزن البالغ عند أو نحو ذلك، أو أن حيوانات أخرى مثل النعام والخيول ذات السيقان الطويلة والمرنة قادرة على الوصول إلى سرعات عالية من خلال خطوات بطيئة لكنها أطول. والبعض جادل أيضًا بأن التيرانوصور كان لديه عضلات ساق أكبر نسبيًا من أي حيوان معاصر، وهو ما كان يمكن أن يجعله قادرًا على الركض بسرعة تصل إلى .
نتائج النسبية الخاصة
"رفضت فكرة المرجع المطلق absolute refrence التي تتوافق مع فكرة مكان متجانس مملوء بمادة تدعي الأثير ينتقل عبرها موجات الضوء، ونسفت هذه الفكرة من جذورها استنادا إلى تجربة ميكلسون ومورلي التي بينت ثبات سرعة الضوء . وقمت باستبدالها بمبدأ النسبية الذي ينص على ثبات قوانين الفيزياء (و ليس الفضاء) بالنسبة لكافة الإطارات المرجعية التي تتحرك بالنسبة لبعضها البعض بسرعة منتظمة (أطارات مرجعي عطالية inertial systems). يمكن ببساطة التحويل بين الجمل المرجعية المتحركة بالنسبة لبعضها عن طريق مجموعة قوانين تدعى : تحويلات لورينتز.
طاقة
تلك هي طاقة حركية جسم أو جسيم، وتنطبق المعادلة على الأجسم الكبيرة مثل السيارة مثلاً، وكذلك على الجسيمات الصغيرة مثل الإلكترون ، (كل بحسب كتلته). (ملحوظة: ينجم عن سرعة الجسيم طاقة حركية يمكن حسابها طبقا للمعادلة أعلاه التي تعتمد على كتلة الجسم m وسرعته v. ولكن إذا شئنا معرفة الطاقة الكلية للجسم فلا بد من أخذ الطاقة المرتبطة بكتلة السكون للجسم أيضا. وتحسب طاقة كتلة السكون للجسم عن طريق معادلة أينشتاين التي تعطي تكافؤ الكتلة والطاقة :E == m. c² حيث c سرعة الضوء في الفراغ. أي أن الطاقة الكلية لجسم == m. c² + formula_2
سرعة نسبية
السرعة النسبية هي سرعة تُمثّل جزء من سرعة الضوء، وتُحسب وفقًا لتقدير علمي يضع في الحسبان النسبية الخاصة. و هو جسيم دون ذري يتحرك بسرعة نسبية.
مساعدة الجاذبية
تغير الجاذبية المساعدة حول كوكب من سرعة المركبة الفضائية نسبة إلى الشمس، بالرغم من أن سرعة المركبة الفضائية نسبة لهذا الكوكب سوف تبقى ثابتة مع الدخول والخروج الفعال للمركبة إلى ومن حقل الجاذبية الخاص بالكوكب (وفقاً لقانون بقاء الطاقة). كتقريب أولي، من مسافة بعيدة تبدو المركبة كما لو أنها ارتدت عن الكوكب. يطلق الفيزيائيون على ذلك التصادم المرن، بالرغم من عدم حدوث اتصال مباشر بين الكوكب والمركبة الفضائية. ونتيجة لذلك يمكن استخدام الجاذبية المستعدة لتغيير مسار وسرعة المركبة الفضائية نسبة إلى الشمس.
عل سبيل المثال، مراقب ثابت يرى كوكب يتحرك نحو اليسار بسرعة U، ومركبة فضائية تتحرك نحو اليمين بسرعة v، على المسار الأمثل فإن المركبة سوف تعبر بجانب الكوكب بسرعة U+v نسبة إلى سطح الكوكب حيث أن الكوكب يتحرك بالاتجاه المعاكس بسرعة مقدارها U. عند مغادرة المركبة للمدار ستبقى متحركة بسرعة U+v نسبة إلى سطح الكوكب ولكن بالاتجاه المعاكس (إلى اليسار). بما أن الكوكب يتحرك نحو اليسار بسرعة U، فإن السرعة الاجمالية للمركبة مساوية لسرعة الكوكب المتحرك وسرعة المركبة نسبة إلى الكوكب. أي أن السرعة الجمالية مساوية ل U+(U+v) = 2U+v. 
من المستحيل تطبيق هذا المثال المبسط بدون تفاصيل إضافية متعلقة بالمدار، ولكن إذا كانت المركبة الفضائية تسافر في مسار بشكل قطع زائد، فستكون قادرة على مغادرة الكوكب بالاتجاه المعاكس بدون إطلاق محركها، السرعة المكتسبة على بعد كبير هي في الواقع 2U لحظة مغادرة المركبة لجاذبية الكوكب بعيداً خلفها.
قد يبدو هذا الشرح وكأنه انتهاك لحفظ الطاقة والزخم, ولكن تأثيرات المركبة الفضائية على الكوكب لم تؤخذ بعين الاعتبار. الزخم الخطي المكتسب من قبل المركبة الفضائية مساو في المقدار لذلك المفقود من قبل الكوكب، بالرغم من كتلة الكوكب الضخمة مقارنة بالمركبة الفضائية مما يجعل التغير الناتج في سرعة الكوكب صغير لايذكر. هذه التأثيرات على الكوكب طفيفة جداً (بسبب أن الكواكب أكثف بكثير من المركبة الفضائية) بحيث يمكن اهمالها في الحساب.
يتطلب التصور الواقعي للقائات في الفضاء أخد الأبعاد الثلاثة بعين الاعتبار، بتطبيق نفس المبدأ، فقط بإضافة سرعة الكوكب إلى سرعة المركبة الفضائية كجمع متجهات.
يمكن استخدام الجاذبية المساعدة لابطاء المركبة الفضائية، كنتيجة لعكس المدار. قام بهذه المناورة كل من مارينر 10 وميسنجر للوصول إلى عطارد.
في حال الحاجة لسرعة أكبر من التي تفرها الجاذبية المساعدة وحدها، فإن القبا تمثل الموقع الاقتصادي الأمثل لاحراق الصاروخ (أقرب وصول). يطعي احراق صاروخ معين دائما نفس التغير في السرعة (Δv)، ولكن التغير في الطاقة الحركية متناسب مع سرعة المركبة لحظة الاحراق، وبالتالي للحصول على أكبر طاقة حركية من الاحراق، فإنه يجب حدوثه عند السرعة القصوى للمركبة عند القبا. الاندفاع المقوى يصف هذه التقنية بتفصيل أكثر.
قوانين نيوتن للحركة
السرعة u هي السرعة النسبية للكتلة الداخلة أو الخارجة من النظام بالنسبة للجسم. من هذه المعادلة يمكننا اشتقاق معادلة الحركة لنظام متغير الكتلة. على سبيل المثال معادلة تسالكوفسكي الصاروخية وتحت بعض الاتفاقيات فإن الكمية u d"m"/d"t التي تمثل نقل كمية التحرك يمكن تعريفها كقوة تؤثر على الجسم عن طريق تغير الكتلة مثل خرج الصاروخ من الغازات التي تمثل قوة دفع للصاروخ ويتم إضاقتها في كمية القوىF وبالتالي يمكن اختصارها في المعادلة F = ma."
كريستيان هوغنس
وقد قام هوغنس بنشر عددا من الأعمال عن القوة الطاردة ، كما أن أفكاره عما أصبح يعرف فيما باسم قانون نيوتن الثاني في الحركة، سبقت كما يبدو تصور نيوتن لهذة الفكرة إذ ظهرت معالجة هوغنس لهذا الموضوع في عام 1673 ، وكانت تتضمن إلى جانب دراساته المتعلقة بالرقاص ودور إهتزازه .
وقد وضع هوغنس نظرية موجية للضوء حلت محل نظرية نيوتن الجسيمية في النهاية لأنها كانت تفسر جميع الظواهر والخواص الضوئية المعروفة في ذلك الحين والتي لم تستطيع نظرية نيوتن تفسيرها. وذكر فيها أن سير الضوء في وسط كثيف أبطأ من سيره في وسط مخلخل (الماء مقابل الهواء مثلا)، وهذا يعارض نظرية نيوتن الجسيمية التي تقتضي أن يكون سير الضوء في الوسط الكثيف أسرع من سيره في الوسط المخلخل . وقد أدخل هوغنس فكرة صدر الموجة لكي يفسر إنتشار الضوء في خطوط مستقيمة، وتصور الصدر على أنه سطح كروي يتقدم بسرعة الضوء بدءأ من المنبع النقطي ، وكلما تقدم صدر الموجة الكروية كبر حجمه ونقصت شدته في كل نقطة من سطحه . وكان هوغنس متأثرا على الأرجح في تفكيره بالطريقة التي تتقدم بها الأمواج على سطح ماء بركة هادئة حين يرمى فيها حجر صغير إذ تلحق كل موجة بأخرى وعلى مسافة معينة منها، ويبدو الأمر كأن ك موجة متقدمة تدفعها إلى الإمام موجة خلفها. أضف إلى ذلك أنه إذا إصطدمت موجة متقدمة بحاجزين موضوعين في الماء تفصل بينهما فجوة صغيرة، فإن موجات جديدة تتحرك منطلقة من الفجوة كما لو أن حصاة ألقيت في الماء عند الفجوة نفسها . ولكي يفسر هوغنس هذه الظاهرة، فكر بأن كل نقطة من الموجة هي مصدر لمويجات جديدة صغيرة وثانوية تتحرك مبتعدة عن الموجة القديمة لتكون موجة جديدة مثلما هو واضح من الظاهرة الموصوفة أعلاه.
سرعة الضوء
حسب التعريف الدارج الذي تم وضعه سنة 1983 سرعة الضوء هي بالضبط 299,792,458 متر في الثانية، تقريباً 3 × 10^8 متر في الثانية، أو 30 سنتيمتر/نانو ثانية.
تدفق مادي فلكي
التدفق النسبي هي أشعة من المواد المتأينة تتسارع بالقرب من سرعة الضوء. معظمها مرتبط بشكل رصدي مع الثقوب السوداء المركزية لبعض المجرات النشطة، المجرات الراديوية أو الكوازارات، وأيضا من قبل الثقوب السوداء النجمية المجرة، والنجوم النيوترونية أو النابضة. قد تمتد أطوال الشعاع بين عدة آلاف إلى مئات الآلاف أو ملايين الفراسخ. سرعات التدفقات عند الاقتراب من سرعة الضوء تظهر تأثيرات بارزة لنظرية النسبية الخاصة. على سبيل المثال، الإشعاع النسبي الذي يغير سطوع الشعاع الظاهري.
زمكان
إذا وضعنا لوحا زجاجيا في مسار شعاع الضوء تقل سرعة الضوء داخل الزجاج وعند خروجه من الزجاج تعود سرعته إلى سرعته الأصلية التي تبلغ 300.000 كيلومتر في الثانية في الفراغ (أو الهواء). فللضوء خاصية هامة في الفراغ، فلا يمكن تهدئة سرعته أو تسريعه، فهو يختلف عن جميع الأجسام الأخرى
، وأي تغير يحدث لشعاع الضوء في حائل مادي يختفي بمجرد خروجه من الحائل ويواصل حركته بسرعته الأصلية.
ميوون نيترينو
لاحظ الباحثون في "تجربة أوبرا" بمركز سيرن في سبتمبر 2011 أن ميون نيوترينو يسير بسرعة تزيد عن سرعة الضوء بواقع أجزاء من الثانية. وقد أكدت هذه النتيجة مرة أخرى بتجربة أخرى في الثاني من نوفمبر. حيث اجتازت نفقاً يبلغ طوله 730 كيلومترا يفصل بين منشآت المركز الأوروبي للأبحاث النووية سيرن في جنيف ومختبر سان جراس في (إيطاليا) بسرعة 300006 كيلومترات في الثانية، أي 6 كيلومترات في الثانية أكثر من سرعة الضوء. رحب علماء الفيزياء بالآفاق الجديدة المحتملة، إلا أنهم دعوا إلى أقصى درجات الحذر طالما لم يقم نظام مختلف تماما بالتحقق من القياسات.
ضوء
السرعة الفعالة للضوء في المواد الشفافة المختلفة العادية تكون أقل مما هي عليه في الفراغ. على سبيل المثال سرعة الضوء في الماء هي حوالي 3/4 من سرعته في الفراغ، وفي الزجاج هي 2/3 من سرعته في الفراغ.
سرعة الضوء
في أغلب الحالات العملية يمكن اعتبار سرعة الضوء على أنها سرعة لحظية حيث أن سرعة الضوء كبيرة جدا جدا ، ولكن حين نأتي لقياس مسافات طويلة مثل بُعد النجوم عنا أو القياسات الزمنية الدقيقة فلا بد من أخذ سرعة الضوء في الاعتبار. في الاختبارات والتجارب التي تجريها مركبات فضائية على مسافات بعيده في الفضاء الخارجي ، فإن إرسال رسالة ما إلى إحدى هذه المركبات أو استقبال أشاراتها يأخذ عدة دقائق إلى ساعات بحسب بعدها عنا. فمثلا أرسال إشارة لاسلكية لتشغيل مسبار على سطح المريخ قد يستغرق نحو 10 دقائق (بحسب موقعه بالنسبة للأرض حيث يتغير باستمرار) ، وتصلنا إشارة المسبار هي الأخرى بعد نحو 10 دقائق أخرى.
سرعة غريبة
في علم الفلك المجري ، تشير الحركة الغريبة إلى حركة جسم ما (عادة نجم) بالنسبة إلى الإطار المجري الساكن. وغالباً ما تكون هناك صلة بين الأجرام المحلية وشروط الحركة الخاصة والسرعة الشعاعية والتي يمكن الجمع بينها من خلال إضافة متجه للحصول علي حركة الجرم الفلكي بالنسبة للشمس. تذكر سرعات الأجرام المحلية أحياناً فيما يتعلق بمستوى السكون المحلي (LSR) —متوسط الحركة المحلية للمواد في المجرة - بدلا من الإطار الساكن للشمس. التحويل بين مستوى السكون المحلي والإطارات الساكنة الشمسية يتطلب حساب السرعة الفريدة للشمس في مستوى السكون المحلي.
سرعة ضوء متغيرة
يعتقد بأن الفوتون والذي يعد جسيماً وسيطاً في القوة الكهرومغنطيسية هو عديم الكتلة. إن ما يدعى بفعل بروكا، يصف نظرية عن فوتون كتلي. كلاسيكياً، من الممكن أن يكون هناك فوتون خفيف الوزن لأبعد الحدود ولكن بكتلة مع ذلك كما هو الحال مع النيوترينو. هذه الفوتونات يمكن أن تنتقل بسرعة أقل من سرعة الضوء المعرفة في النسبية الخاصة ولها ثلاثة إتجاهات من الاستقطاب. لكن في نظرية الحقل الكمومي، لاتتسق كتلة للفوتون مع لا تباين غيج أو إعادة التوحيد ولذلك فإنها تهمل عادة. ومع ذلك فإن النظرية الكمومية للفوتون الكتلي يمكن أن تؤخذ بعين الاعتبار في نظرية الحقل الفعالة الويلسونية والمقاربة لنظرية الحقل الكمومي، حيث أنه اعتماداً على ما إذا كانت كتلة الفوتون قد تولدت في آلية هيغز أم أُدرجت بطريقة ما لهذا الغرض، فإن القيم الحدية المقتضاة من ملاحظات وتجارب مختلفة قد تبدو مختلفة.
فيزياء
إحدى التدعيات الهامة للنسبية الخاصة، والتي تبدو مخالفة للبديهة وإن كانت أثبتتها عدة تجارب، هي انعدام مكان أو زمان مطلق، أي منفصل عن الإطار المرجعي للمشاهد (ومن هنا يأتي مصطلح النسبية). وهذا يعني أن الكتلة والأبعاد والزمن تتغير بتغير سرعة الجسم، وذلك ملائمةً لثبات سرعة الضوء. قد تكون هذه الظواهر غير محسوسة بمجال السرعات في حياتنا اليومية وتبقى بذلك قوانين نيوتن سارية، ولكنها تصير ذات تأثير لا يستهان به عندما ترتفع السرعة وتقارب سرعة الضوء.
سرعة
طبقاً للنسبية الخاصة، فأعلى سرعة في الكون هي "c". التعبير عن "c" بأنها سرعة الضوء ليس دقيقاً كثيراً، لكن بالإمكان القول مثلاً بأنها "سرعة الضوء "في الفراغ"" أو "أعلى سرعة في الكون". وتعادل "c" بدقة 299,792,458 م/ث، وهذا يعادل الدوران حول الأرض سبع مرات خلال ثانية واحدة. لا يُمكن للمادة الوصول تماماً إلى سرعة الضوء، حيث سوف يتطلب هذا مقداراً لا نهائياً من الطاقة.
موجة ثقالية
طبقاً لنظرية النسبية، فإن كل جسم ذي كتلة يحدث تغيراً في شكل الزمكان (تمدد وتقلص). ويمكن للأجسام على هذا الأساس أن تحدث اهتزازات في الزمكان تسمى أمواج ثقالية. وفي النسبية العامة ما يتم ملاحظته كقوة جاذبية في الميكانيكا الكلاسيكية يفسر على أنه حركة الأجرام بالنسبة لبعضها البعض حسب ما تسببه كل منها من انحناء في الزمن وفي المكان (الزمكان) بسبب كتلتها . هي حركة تتبع خطوطا جيوديسية في فضاء الزمكان. فمثلاً نشاهد الكواكب تدور في أفلاك دائرية حول الشمس ، ولكن من وجهة النظرية النسبية تحدث الشمس في الزمكان تقوّساً يشبه القمع (مخروط) يجعل الكوكب يدور حول الشمس داخل قمع الجاذبية هذا ، ولا يستطيع الكوكب الفرار خارج قمع الجاذبية هذا . بالنسبة للنظرية النسبية تكون حركة الكوكب في خط مستقيم ، ولكننا نشاهدها على أنها دوران حول الشمس ، ذلك بسبب انحناء الزماكان بسبب كتلة الشمس.
حركية الإلكترون
في الجسم الصلب, إذا كان على الالكترونات أن تتحرك لمسافة قصيرة جدا فقط (مسافة مقارنة بمقاس طول الحركة البراونية)، يكون شبه-النقل البالستي ممكناً.
ضوء
اقترح العالم الفيزيائي الألماني ألبرت أينشتاين في سنة 1905 نموذجًا للضوء، وهو مفيد تمامًا مثل النموذج الموجي. يتصرف الضوء في بعض التجارب كما لو أنه جسيمات، وتسمّي هذا النوع من الجسيمات الآن الفوتونات. وفي نموذج أينشتاين فإن شعاع الضوء هو المسار الذي يسلكه الفوتون. فمثلاً عندما يرسل المصباح شعاعًا من الضوء خلال غرفة مظلمة فإن شعاع الضوء يتألف من عدد كبير من الفوتونات، وكل واحد منها يسير في خط مستقيم. فهل الضوء موجات أو جسيمات؟ فيما يبدو، لا يمكن أن يكون النموذجان معًا، لأن النموذجين مختلفان تمامًا. وأفضل إجابة أن الضوء لا هذا ولا ذاك. ويتصرف الضوء في بعض التجارب كما لو أنه موجة، وفي بعضها الآخر كما لو أنه جسيمات. وللضوء في الفراغ سرعة واحدة، بعكس الأنواع الأخرى من الموجات، وهي أقصى سرعة ممكنة لأي شيء. ولا يفهم العلماء كنه هذه الحقيقة. والحقيقة التي تنص على أن الضوء في الفراغ يملك سرعة واحدة وهي واحدة من أسس النظرية النسبية لأينشتاين.
النسبية الخاصة
المخروط الثنائي الصفري هو ما يمثل "خط الضوء" أو مسار الضوء الصادر عن تلك النقطة أو ما ندعوه بالحدث ضمن الفضاء الرباعي الأبعاد، وبما أن الضوء صاحب أكبر سرعة في الكون حسب النظرية النسبية فإنه لا وجود لمسارات تنطلق من هذه النقطة (الحدث) وتخرج عن نطاق هذا المخروط الثنائي (ببساطة لأن لا شيء أسرع من الضوء). ندعو المخروط العلوي : مخروط الضوء المستقبلي وهو يشمل الأحداث المستقبلية التي يمكن أن تتلقى إشارة من الحدث المعني. أما المخروط السفلي فيدعى مخروط الضوء الماضي ويشمل الأحداث الماضية التي يمكن لها بعث إشارة إلى هذا العنصر. كل ما هو خارج هذين المخروطين لا يمكن له التواصل مع هذا الحدث لا كماضي ولا كمستقبل.
النسبية الخاصة
هذا الثابت -سرعة الضوء- يُعتبر من أهم الثوابت الكونية التي تدخل في بناء هذا الكون. وأن القانون الذي لا يحتوي عليه لا يعتبر قانون كامل، بل يحتاج إلى أن يـُستكمل إلى أن يصبح صامد نسبياً، ولم يكن اينشتاين أول من أدخل مبدأ الصمود فقد أدخله نيوتن قبله على نظريته وكان مفيداً إلى حد بعيد، ولنبدأ بتعريف حادث إنطباق جسيم على نقطه في الفراغ (إلكترون مثلاً أو فوتون) في لحظه معينة. فلكي نحدد حادثاً معيناً يجب أن نعرف متى وأين حدث ؟ وهذا يعني أن يكون لدينا مرجع مقارنه (مجموعة إحداثيات)، وبما أننا نريد تحديد موقعه، فعلينا أن نعطي ثلاث أعداد على المحاور التي يكونها الفراغ (س, ص, ع) وهذه هي الإحداثيات المكانية، ولكي نحدد زمن وقوع الحادث نحتاج إلى إحداثي جديد للزمن فيكون مسار الجسيم منحنياً يصل بين هذه الحوادث، وبما أن القانون لا يعالج حالة خاصة بل يعالج الطبيعة بشكل عام، فيجب أن يبقى نفسه(أي لايتغير) لكل المراقبين وهذا هو مبدأ الصمود، وأكثر ما يميز النسبية أنها تـُظهر أن لا المكان وحده مطلق، ولا الزمان وحده مطلق. ولكن قولنا أن كلاً من الزمان والمكان ليس مطلقاً لا يعني أن النسبية ليست نظرية الأشياء المطلقة. بل أن الحقيقة المطلقة فيها على مستوى أعلى مما في فيزياء نيوتن، لأنها تدمج المكان بالزمان في - زمكان - متشعب الجوانب. ولكي نوضح ذلك نلاحظ أولاً أن كلاً من المسافة بين حدثين والمدة الزمنية الفاصلة بينهما هي نفسها وفقاً لفيزياء نيوتن بالنسبة لجميع المراقبين - أي أن المدة الزمنية مطلقة والمسافة مطلقة - أما في النظرية النسبية فيجد المراقبون المختلفون مسافات مختلفة وأزمنة مختلفة بين الحدثين، ومع ذلك تُخبرنا النسبية أن مزيجاً معيناً للمكان والزمان الفاصلين بين حدثين يكون واحداً بالنسبة إلى جميع المراقبين، وللحصول على مربع هذه الفاصلة الزمكانيه المطلقة بين الحادثين نربع المسافة بين الحادثتين ونطرح منها حاصل ضرب سرعة الضوء في المدة الزمنية بين الحادثين فنحصل على (المقدار المطلق).
السفر بين المجرات
طرق محتملة أسرع من الضوء
نظرية الأثير للورنتس
بينما كان الوقت المحلي يشرح الأثير السالب عبارة عن مجموعة تحويلات تستخدم لتحويل الإحداثيات المكانية والزمانية (أو بشكل عام أي متجه رباعي الأبعاد) في إطار مرجعي عطالي س إلى الإحداثيات الأربعة في إطار مرجعي آخر ع. تعتمد تحويلات لورينتز على وجود سرعة قصوي في الكون لا يمكن للأجسام تعديتها ، ألا وهي سرعة الضوء c في الفراغ. 
فكر لورينتز في تلك التحويلات بعد أن أتت تجربة ميكلسون ومورلي عام 1881 بنتيجة غير متوقعة. فقد أجرى العالمان "ميكلسون" و"مورلي " تجربتهما الشهيرة لتعيين سرعة الضوء فيما كان يسمى "أثير" ، اعتقد العلماء آنذاك بوجوده في الفراغ لتفسير انتقال الضوء فيه ، مثلما بنتقل الصوت في وسط مثل الهواء أو الماء (لا ينتقل الصوت في الفراغ). وكانت تجربة ميكلسون ومورلي مبنية على فكرة تعيين سرعة الضوء في اتجاهين متعامدين أحدهما في اتجاه حركة الأرض في دورانها حول الشمس. وباعتبار أن الأرض تسبح في "أثير" بسرعة 30 كيلومتر في الثانية ، فكان لا بد وأن تختلف سرعة الضوء في اتجاهين عكسيين أو في اتجاهين متعامدين. ولكن لم يظهر في التجربة أي اختلاف في سرعة الضوء ، بمعنى أنه لا يوجد أثير ينتقل بواستطه الضوء. وكانت تلك النتيجة غير متوقعة وحيرت العلماء.
فكانت فكرة لورينتز للخروج من ذلك المأزق أنه ربما يحدث في تجربة ميكلسون تقلص في طول المسافة التي كان يقيسها ميكلسون ومورلي في تجربتهما ، وأتت تحويلاته فعلا بتقلص لتلك المسافة متعلقا بالنسبة بين سرعة الأرض v في الفضاء وسرعة الضوء c. وفي عام 1905 صاغ [[ألبرت أينشتاين]] النظرية النسبية الخاصة -وكان عمره 25 سنة - وفسر مسألة انتشار الضوء على أساس أن الضوء هو أقصي سرعة في الكون وأنها ثابتة في الفراغ لا تتغير. وتتضمن النظرية النسبية تحويلات لورينتز.
في حياتنا اليومية نتعامل مع سرعات بطيئة جدا بالنسبة لسرعة الضوء ، وسرعة الضوء كبيرة جدا فهي تبلغ 300.000 كيلومتر في الثانية (أي يلف شعاع كهرومغناطيسي مثل الضوء حول الأرض سبع مرات في ثانية واحدة). لذلك لا نلاحظ الـأثيرات النسبية (مثل تقلص الأطوال ، إبطاء زمني ، أو تراقص السرعات) عند تلك السرعات البطيئة ، وتصلح في تلك المسائل استخدام تحويل جاليليو بين إطارين مرجعين (وهذا هو ما تعودناه). أما عندما تقترب سرعة الجسم من سرعة الضوء فلا بد من استخدام تحويلات لورينتز ، فتحويلات جاليليو هي تقريبية بمقارنتها بتحويلات لورينتز ، ولا يصح استخدام تحويل جاليليو في سرعات كبيرة.
نسبية التزامن
سيجد الراصد الثابت انه عندما دقت ساعتة ثانيه واحدة وصل الضوء من مقدمة العربة إلى مؤخرتها أي ان سرعة الضوء 186.000 ميل في الثانية . وسوف يجد الراصد المتحرك نفس السرعة في عربته . ولو كنت تراقب على الرصيف وأنت لا تعرف سوى قوانين نيوتن سوف يبدو لك أن الراصد المتحرك مخالف للمنطق ولكي نفسر تصرفه هذا سوف نتجه إلى الطرف الأيمن من العربة ونقول انه عندما مرت ثانيه تكون العربة المتحركة متقدمة على الثانية 18500 ميل وانه يتبقى على الإشعاع هذه المسافة كي يقطعها لذلك نرفض تساوي السرعة ولإزالة الشك والغموض عن هذه التجربة نعيدها ولكن على الراصد الثاني مراقبة جميع الأحداث بما فيها الراصد المتحرك وعربته ونطلق الشعاع من جديد وعندما تصل الميقاتيه إلى ثانيه عند الراصد الثابت نحسب القياسات نجد أن الراصد المتحرك لا يكون على بعد 18500 ميل بل على بعد عُشر هذه المسافة وانه لم يسجل ثانيه بل عُشر الثانية فقط وهكذا يتبين أن الراصد الثابت يرى أن المرجع المكاني-الزماني (الزمكان) عند الراصد المتحرك ليس هو نفسه المرجع المتحرك عنده ولهذا تتقلص القضبان المتحركة وتبطئ ميقاتيات الحركة النسبية من مرجع لأخر.
أسرع من الضوء
يشير مبدأ عدم التأكد إلى أن الفوتونات قد تسافر لمسافات قصيرة في سرعات أعلى (أو أقل) من سرعة الضوء حتى في الفراغ. . يجب أخذ هذه الإمكانية في الاعتبار عند رسم مخطط فاينمان لتفاعل الجسيم. إلا أنه في 2011، ظهر أن الفوتون لا يمكنه السفر أسرع من الضوء. في ميكانيكا الكم، قد تسافر الجسيمات الافتراضية أسرع من الضوء، وهذه الظاهرة مرتبطة بحقيقة أن تأثيرات المجال الساكنة قد تسافر أسرع من الضوء.
زخم الحركة
وطبقا للنظرية النسبية الخاصة لأينشتاين لا تتزايد كمية حركة الجسم تزايدا طرديا بتزايد سرعته حيث لاتتزايد سرعته طبقا لعلاقة خطية وإنما تحدها سرعة الضوء formula_23 كحدأقصي، وتُعطي النظرية النسبية كمية حركة الجسم بالعلاقة:
تسارع منتظم
التسارع المنتظم أو التسارع الثابت هو نوع من أنواع الحركة التي تكون فيها السرعة المتجهة لجسم تتغير بمقادير متساوية في فترات زمنية متساوية. مثال على جسم له تسارع منتظم هو كرة تتدحرج على لوح مائل. يلتقد الجسم السرعة بينما ينزل على اللوح المائل بتغيرات متساوية بالنسبة للزمن. مع ذلك فإن أبرز مثال على التسارع المنتظم هو السقوط الحر لجسم. يمكن هنا ملاحظة أن تسارع الجسم الساقط في حال غياب معوقات الحركة (الاحتكاك وغيره) تكون معتمدة فقط على شدة حقل الثقالة "g" (يطلق عليه أيضا التسارع الناجم عن الجاذبية)، بما أنه من قانون نيوتن الثاني تكون القوة formula_1 الفاعلة على جسم معطاة بالعلاقة:
جسيم ألفا
تتكون من جسيمات موجبة الشحنة تبلغ شحنتها ضعف شحنة البروتون وبالتالي ضعف شحنة الإلكترون وكتلتها أربعة أمثال كتلة الهيدروجين تقريباً. تتحرك بسرعة كبيرة 1/10 سرعة الضوء التي تصل إلى 300.000 كيلومتر/ثانية. ونظراً لثقل هذه الجسميات وانخفاض سرعتها فإنها لا تنفذ بسهولة خلال الأجسام، وعندما تسقط على لوح مغطى بطبقة من كبريتيد الخارصين يحدث وميض يمكن ملاحظته.
الجسم الأسود
اعتبر العالمان رايلي وجينز في أوائل القرن العشرين أن الجسم الأسود مكون من عدد كبير من المتذبذبات المشحونة التي تتحرك حركة توافقية بسيطة Simple Harmonic Motion وهذه المتذبذبات المشحونة تطلق أشعة كهرومغناطيسية أثناء حركتها بحيث تكون كثافة توزيع الطاقة المنبعثة من الجسم الأسود مساوية لكثافة الطاقة للمتذبذبات عند الإتزان الحراري. وقد وضع العالمان بناء على هذه الفرضية طبقاً للديناميكا الحرارية المعادلة التي تعطي عدد المتذبذبات لكل وحدة حجوم المسئولة عن كثافة الإشعاع عند طول موجي معين formula_1, حيث أن:
أمينيدي
يمكن لأمينيدي تحويل جسده إلى كتلة حية من الجسيمات المحمولة جواً، مما يجعله غير مرئي وغير مادي بينما يتحرك بسرعة خارقة وبسرعة ملفتة للنظر ويمكنه تقطيع المواد الصلبة. هذه الرياح حادة بشكل لا يصدق.
زمكان
في الواقع لا يوجد لدينا إمكانية للتحرك بسرعة مقاربة لسرعة الضوء نتمكن بها من مشاهدة تلك الظواهر التي تبدو مربكة لتصورنا القديم، ولكننا تمكّنا من إثبات تلك الظواهر بتجارب علمية عديدة. فالقدر المكتوب للمكان هو نفس القدر المكتوب للزمن. والقول وقوع حدثين "في نفس الوقت أصبح لا معنى له، كالقول بحدوثهما في "نفس المكان". فإذا أردنا تعيين الفترة الزمنية بين حدثين فلا بد من تعريف المختبر الذي أجرينا منه المشاهدة تماما كما نفعل ذلك عند تعيين المسافة بينهما.
أسرع من الضوء
بالنسبة إلى راصد مرتبط بكوكب الأرض، تكمل الأجرام في السماء دورة كاملة حول الأرض في يوم واحد. نجم قنطور الأقرب هو أقرب النجوم خارج المجموعة الشمسية إلينا على بعد 4 سنين ضوئية. في هذا الإطار المرجعي الذي يظهر فيه قنطور الأقرب يدور في مسار دائري نصف قطره أربع سنوات ضوئية، يمكننا وصفه بأن سرعته أكبر من سرعة الضوء عدة مرات لأن السرعة الحافية لجسم يتحرك في دائرة هي محصلة نصف القطر والسرعة الزاوية. من الممكن أيضا من وجهة نظر المدار الجغرافي الثابت للأجسام مثل المذنبات أن تتراوح سرعتها من أسرع من الضوء إلى أقل من الضوء والعكس صحيح ببساطة لأن المسافة من الأرض تختلف. قد يكون للمذنبات مدارات هائلة والتي قد تأخذهم بعيدا لأكثر من 1000 وحدة فلكية. محيط دائرة نصف قطرها 1000 وحدة فلكية هو أكبر من يوم ضوئي كامل. بعبارة أخرى، المذنب عند هذه المسافة هو في إطار مرجعي أسرع من الضوء من وجهة نظر المدار الجغرافي الثابت.
سرعة الضوء
نظراً لان المجرة تسير بسرعة عالية جداً ومن ضمنها الأرض والرقم الذي حسبته 5000 كيلومتر في الثانية فلو كان الضوء مستقل على الطاقة الحركية لمصدر الضوء فإن هذا يعني ان سرعة الضوء النسبية لحركة الأرض في المجرة سوف تختلف مما يعني ظهور صورة لجسم ساكن وبعيد سوف يختلف مع دوران الأرض حول نفسها وذلك لان السرعة النسبية سوف تختلف ولكن ظهور صورة الجسم في نفس المكان يعني أن الضوء يسير متأتر بسرعة المصدر.
سرعة الضوء
ينتشر الضوء في المواد الشفافة مثل الزجاج والهواء بسرعة أقل من c. تدعى النسبة بين c وبين سرعة الضوء في مادة ما v بقرينة الانكسار n لتلك المادة (n=c/v). مثال، تساوي عادة قرينة انكسار الضوء المرئي عند مروره عبر الزجاج حوالي 1.5، معنى ذلك أن الضوء يسير في الزجاج بسرعة v = c/1.5 ≈ 200,000 km/s، وللهواء تساوي قرينة الانكسار 1.0003، وبالتالي تقل سرعة الضوء المرئي في الهواء بحوالي 90 كم/ث عن c.
تدفق مادي فلكي
يمكن أيضا رصد تدفقات من النجوم النيوترونية المغزلية. ومن الأمثلة على ذلك نباض سديم المنارة، الذي يحتوي على أكبر تدفقات مرصودة حتى الآن في مجرة درب التبانة الذي تقدر سرعتة بنحو 80٪ من سرعة الضوء. ولقد رصدالأشعة السينية ولكن لا يوجد أي دليل مكتشف للأشعة راديوية ولا لقرص مزود.
وفي البداية، كان يعتقد أن هذا النابض يدور بسرعة ولكن القياسات في وقت لاحق تشير إلى معدل غزل 15.9 Hz فقط .مثل معدل التدوير البطيئ هذا وغياب وجود مواد تراكم يشير إلى أن التدفقات ليست مدعوعة من الدوران ولا المواد المتراكمة ، على الرغم من أن التدفقات تبدو متراصفة مع محور دوران النابض وعمودية على حركتة الحقيقية.
تحويلات لورينتز
في حياتنا اليومية نتعامل مع سرعات بطيئة جدا بالنسبة لسرعة الضوء ، وسرعة الضوء كبيرة جدا فهي تبلغ 300,000 كيلومتر في الثانية (أي يلف شعاع كهرومغناطيسي مثل الضوء حول الأرض سبع مرات في ثانية واحدة). لذلك لا نلاحظ الـتأثيرات النسبية (مثل تقلص الأطوال ، إبطاء زمني ، أو تراقص السرعات) عند تلك السرعات البطيئة ، وتصلح في تلك المسائل استخدام تحويل جاليليو بين إطارين مرجعين (وهذا هو ما تعودناه). أما عندما تقترب سرعة الجسم من سرعة الضوء فلا بد من استخدام تحويلات لورينتز ، فتحويلات جاليليو هي تقريبية بمقارنتها بتحويلات لورينتز ، ولا يصح استخدام تحويل جاليليو في سرعات كبيرة.
تاكيون
التكيون أو الجسيم التكويوني هو جسيم افتراضي يتحرك دائماً بسرعة تفوق سرعة الضوء، وتأتي تسميته بهذا الاسم من الكلمة الإغريقية "ταχύς" أو "تاكيس" ويعني صغيرٌ وسريع جداً، وكان أول من صاغ الاسم غيرالد نايفبرغ في ورقة بحثية قدمها عام 1967، افترض فيها فاينبيرغ أن الجسيم التكيوني قد يكون كمات في مجال كمي ذات مربع كتلة سالبة. ثم أدرِك أن إثارة مجالات الكتلة الافتراضية تلك، لا ينتج في الواقع جسيمات أسرع من الضوء وإنما تشكل حالة من عدم الاستقرار تدعى "تكاثف التكيونات"، وعلى الرغم من ذلك، ما زالت تلك المجالات تدعى بالتكيونات، والتي لعبت دوراً هاماً في الفيزياء الحديثة.
علم حركة النجوم
أمثلة على ذلك نجدها في نجوم الهالة وحركتهم خلال قرص المجرة بزوايا حادة. ومن ضمن تلك النجوم القريبة نجد نجم كابتين ذو السرعة العالية، وهو أحد 45 نجما قريبين من الشمس. وتبلغ السرعة الشعاعية للنجم كبيرة −245 كيلومتر/الثانية، وتبلغ مركبات سرعته الفضائية "U" = 19 km/s،و "V" = -288 km/s، و"W" = -52 km/s.
سرعة الصوت
ينتقل الصوت في الأجسام الصلبة في هيئة موجة طولية (حيث تكون اتجاه أرجحة الجزيئات موازيا لاتجاه تقدم الموجة) وكذلك في هيئة موجة عرضية (حيث يكون اتجاه تأرجح الجزيئات عموديا على اتجاه تقدم الموجة).
أسرع من الضوء
تشير نظرية النسبية الخاصة إلى أن الجزيئات ذات الكتلة الصفرية فقط يمكنها السفر بسرعة الضوء. تم افتراض التاكيون –جزيئات تتخطى سرعتها سرعة الضوء- إلا أن وجودها قد يخرق السببية ويُجمع الفيزيائيون على أنها غير موجودة. على الجانب الآخر، يعتمد ما يشير إليه معظم الفيزيائيين بأنه أسرع من الضوء "واضح" أو "فعال" على فرضية أن المناطق المشوهة من الزمكان قد تسمح للمادة بالوصول إلى أماكن بعيدة في زمن أقل من ما يستغرقه الضوء في زمكان طبيعي أو غير مشوه.
شبه جسيم
الحركة في المواد الصلبة معقدة للغاية: يتم دفع وسحب كل إلكترون وبروتون (بواسطة قانون كولوم) من قبل جميع الإلكترونات والبروتونات الأخرى في صلب (والتي قد تكون نفسها في الحركة). وهذه التفاعلات القوية تجعل من الصعب جدا التنبؤ وفهم سلوك المواد الصلبة،ومن ناحية أخرى، فإن حركة الجسيمات غير المتفاعلة بسيطة جدا : ففي الميكانيكا الكلاسيكية يتحرك في خط مستقيم أو وفقا لجيوديسي، وهنا تكمن أهمية أشباه الجسيمات، إن الحركة المعقدة للجسيمات في المواد الصلبة يمكن تحويلها عن طريق المعادلات إلى حركة أبسط لأشباه الجسيمات المتخيلة والتي تميل للتصرف كأنها جسيمات غير متفاعلة .
باختصار أشباه الجسميات هي أداة رياضية لتبسيط وصف المواد الصلبة. فهي ليست جسيمات "حقيقية" داخل المادة الصلبة. وبدلا من ذلك، يقول "شبه جسيم موجود" أو "شبه جسيم يتحرك" هو الاختزال لقوله "عدد كبير من الإلكترونات والنوى تتحرك بطريقة منسقة محددة.
إطار مرجعي قصوري
بالطبع نحن لا نلاحظ تلك التغيرات فيما حولنا من حياة عادية ذلك لأن السرعات المألوفة لنا سرعات صغيرة جدا بالنسبة لسرعة الضوء في الفراغ : وبالتالي يكون ذلك التقلص طفيفا جدا جدا غير ملحوظ . أما عندما نقوم بدراسة أجسام تتحرك بالنسبة لنا بسرعة قريبة من سرعة الضوء ، فيصبح تقلص الجسم في اتجاه حركته ملحوظا لنا .
أسرع من الضوء
في سياق هذا المقال، الأسرع من الضوء هو نقل المعلومات أو المادة أسرع من (س) وهو ثابت يساوي سرعة الضوء في الفراغ والتي تبلغ 299,792,458 متر/ث (طبقا لتعريف المتر) أو حوالي 186,282.397 ميل في الثانية. هذا لا يساوي السفر أسرع من الضوء لأن:
قوانين نيوتن للحركة
تسمى هذه الحالة الحركة المنتظمة. يظل الجسم على حالته ما لم تؤثر عليه قوة خارجية. إذا كان في حالة سكون سيظل في هذه الحالة. إذا كان الجسم متحرك فإنه سيستمر في حركته بدون تغير في اتجاهه أو سرعته. هذا يتضح في المسابر الفضائية التي تستمر في الحركة في الفضاء الخارجي. التغير في حركة الجسم يجب أن يفرض ضد قابلية الجسم للاحتفاظ بحالته من الحركة. في غياب القوة المحصلة، فإن الجسم ينوي للتحرك على طول مساره إلى أجل غير مسمى.
زمكان
نركب الآن قطارا بسرعة منتظمة في خط مستقيم ونبدأ مشاهدة أجسام تتحرك داخله ونقارنها بحركتها المشاهدة في قطار ساكن. نعرف من خبرتنا اليومية أنه لا يوجد اختلاف لحركة الأجسام داخل قطار متحرك بسرعة منتظمة وآخر متوقف. فإذا قذفنا كرة إلى أعلى داخل القطار عادت الكرة لتسقط في أيدينا ولن يحدث أن تتخذ مسارا منحنيا. فبصرف النظر عن الارتجاج البسيط في حركة القطار تكون حركة الأجسام داخل قطار يتحرك بسرعة منتظمة وفي خط مستقيم هي نفسها التي تحدث في قطار ثابت لا يتحرك. ويحدث الاختلاف فقط عند تسريع القطار أو تهدئة سرعته. ففي حالة تسريع القطار تنتابنا ارتجاجة إلى الخلف وفي حالة تهدئة سرعة القطار والكبح نندفع إلى الأمام. وفي كلتا الحالتين نشعر بالفرق بالمقارنة بحالة السكون.
سرعة الضوء
بالمقابل فإن نظرة فيزياء الكم للضوء والمجال الكهرومغناطيسي في كهروديناميكا الكم (QED)، على أنها عبارة عن إثارات أو كمات من المجال الكهرومغناطيسي تدعى الفوتونات. هذه الفوتونات عبارة عن جسيمات عديمة الكتلة ووفقاً للنسبية الخاصة. هناك نظرة أبعد في كهروديناميكا الكم لأحتمال وجود كتلة للفوتونات وبالتالي تكون سرعتها معتمدة على ترددها وعلى السرعة اللامتغيرة والتي يمكن أن تكون سرعة الضوء في الفراغ هي أعلى قيمة حدية لها من النسبية الخاصة. حتى اليوم لم تلاحظ أي ظواهر تؤكذ ذلك. عملياً تم الوصول لقيم حدية عليا بشأن كتلة الفوتون وإن اختلفت من نموذج لآخر. على سبيل المثال فإن أعلى قيمة حدية من نظرية بروكا، هي حوالي 10 غرام; آلية هيغرز تعطي حداً أعظمياً تجريبياً مقداره،   (حوالى 2 × 10 g).
مشغل ألكوبيير
من هنا ولأن كثافة الطاقة سالبة، نحتاج إلى مادة عجيبة لتسافر أسرع من سرعة الضوء. لا يمكن نفي وجود المادة العجيبة نظريا، إلا أن توليد والحفاظ على مادة عجيبة كافية للأداء عند تخطي سرعة الضوء (وأيضا للحفاظ على "فتحة" الثقب الدودي مفتوحة) هو شيء غير عملي. جادل لوف أنه في سياق النسبية العامة، فإنه من المستحيل تكوين مشغل معوج في غياب المادة العجيبة.
جسم مادي
على سبيل المثال فإن قوة الجاذبية ستسارع الجسم إذا لم يكن لها دعم، مما يسبب في تغيير موقعها (وهذا يعني أنه سيكون سقوط حر). لكن ينبغي الإشارة إلى أنه ليس من الضروري أن يكون هناك أي قوة لتغير مكان الجسم فيما عدا معدل التغير في مكان الجسم، مما يعني أن سرعتها سوف تتغير بتأثير تلك القوى.
معادلة هاميلتون
عند دراسة حركة جسيم كتلته formula_5 يتحرك بسرعة أقل بكثير من سرعة الضوء ويوجد في بئر جهدي V (مثال تقريبي : إلكترون يتحرك في جهد نواة الذرة) ، فيمكن حساب طاقة الحركة و طاقة الوضع للجسيم (الإلكترون) بالمعادلة:
زمكان
تبعث علينا تلك الأمثلة بالشعور أن سلوك الضوء يخالف مبدأ نسبية الحركة، فبينما تتحرك القذيفة بالنسبة لمقدمة القطار ومؤخرته بنفس السرعة في القطار المتحرك والقطار الساكن، تبدو كما لو كانت سرعة الضوء تصل إلى نحو 1/5 سرعته في أحد الاتجاهات وتبلغ 8 و1 منها في الاتجاه المضاد وذلك بالمقارنة بسرعته في القطار الساكن.
بنية دقيقة
هذا ينطبق في حالة جسم أو جسيم يتحرك بسرعة معتادة، أما حركة الأجسام بسرعات عالية جدا قريبة من سرعة الضوء فلا تصلح الميكانيكا الكلاسيكية، ولا بد من استخدام معادلات النظرية النسبية الخاصة، تراعي سرعات للأجسام قريبة من سرعة الضوء. تعطي النظرية النسبية لطاقة حركة جسيم سريع، تقترب سرعته من سرعة الضوء طاقة الحركة:
مادة
الذرّات في المادة الصلبة تكون مترابطة وقريبة جداً، بحيث لا يُمكن تحريكها بسهولة، وهذا ما يجعلها صلبة. ولكن مع ذلك، الذرات في المادة الصلبة تتحرك باستمرار حتى لو لم يكن ذلك واضحاً، حيث أنها تهتز بشكل مستمر. ومن المُمكن معرفة ما إذا كانت المادة صلبة بمعاينة ما إذا كان لها شكل مُحدد، ففي حال كان لها شكل مُحدد لا يُمكن تغييره بسهولة فهي صلبة. وأيضاً يُمكن كسر المادة الصلبة بحيث لا تعود لشكلها الأصلي بيما يُمكن للغازات والسوائل العودة لأشكالهم الأصلية (وهذا رغم أن أشكالهم غير ثابتة). ومن أمثلة المواد الصلبة الصخر والخشب.
هندريك أنتون لورنتس
عام 1895,محاولا تفسير تجربة ميكلسون ومورلي,لورنتز توصل إلى أن الاجسام المتحركة تنكمش في اتجاه الحركة.لورنتز عمل على تفسير ظاهرة الكهرومغناطيسية(انتشار الضوء)في الاطارات المرجعية المتحركة بسرعات متناسبة.لقد اكتشف ان الانتقال من اطار مرجعى لاطار مرجعى آخر قد يتم تبسيطه باستخدام متغير جديد اسماه الوقت الموضعى. الوقت الموضعى يعتمد على الوقت والموضع تحت الدراسة.منشورات لورنتز(عام 1895 و 1899)استخدمت هذا المتغير دون تفسير معناه الفيزيائى.عام 1900,هنري بوانكاريه أطلق على هذا المتغير "الاختراع الرائع" وقام بتوضيحه عن طريق وضع ساعات في اطارات بسرعات مختلفة وملاحظة اعتماد أداء هذه الساعات على سرعة الاطار الموضوعة بداخله.
عام 1899,في إحدى منشوراته "الظاهرة الكهرومغناطيسية في نظام متحرك بسرعة اقل من سرعة الضوء"(1904),لورنتز أضاف الإبطاء الزمني إلى تحويلاته ونشر ما اسماه بوانكاريه عام 1905[[تحويلات لورينتز.و من الواضح ان لورنتز لم يكن على علم ان جوزيف لارمور استخدم نفس تلك التحويلات في تفسير دوران الالكترونات عام 1897.معادلات لورنتز ولارمور قد تبدو غير مالوفة، ولكنها جبريا تساوى المعادلات المقدمة من بوانكاريه واينشتين عام 1905.احدى منشورات لورنتز عام 1904 احتوت على صيغة المتغير المساعد في الديناميكا الكهربية، حيث ظاهرة الديناميكا الكهربية مفسرة في اطارات مرجعية مختلفة بنفس المعادلات وبخواص تحويل محددة.هذا المنشور توصل بوضوح للمغزى من هذه الصيغة، وهو ان نواتج تجارب الديناميكا الكهربية لا تعتمد على السرعة النسبية للاطار المرجعى.هذا المنشور احتوى على مناقشة مفصلة للزيادة في كتلة الاجسام المتحركة بسرعة كبيرة.عام 1905,اينشتين استخدم العديد من المفاهيم، الادوات الرياضية، والنتائج لكتابة منشوره "عن الديناميكا الكهربية للاجسام المتحركة".المعروف الآن بنظرية [[النسبية الخاصة]].هذه النظرية أطلق عليها في البداية نظرية لورنتز- اينشتين لان لورنتز وضع لاينشتين الأساس الذي عمل عليه.
زيادة الكتلة كانت أول توقعات نظرية النسبية التي تم اختبارها، ولكن تجارب كوفمان (1901 – 1903) اظهرت زيادة مختلفة قليلا في الكتلة مما قاد لورنتز لملاحظته الشهيرة.تاكدت توقعاته النظرية عمليا عام 1908. عام 1909,نشر لورنتز"نظرية الإلكترونات"المرتكزة على سلسلة من محاضراته في الفيزياء الرياضية القاها في [[جامعة كولومبيا]].
ربوبية
كثيرًا ما يؤخذ قانون نيوتن الأول الذي ينص على الآتي :" الجسم الساكن يبقى ساكنا ما لم تؤثر عليه قوة خارجية فتحركه، والجسم المتحرك بسرعة ثابتة في خط مستقيم يبقى على هذه الحالة ما لم تؤثر عليه قوة خارجية فتغير الحالة الحركية له.ويسمى أيضا هذا القانون بقانون القصور الذاتي " ومن هذا القانون تأتي الأسئلة الآتية فارضةً نفسها على عقولنا إذا فكرنا بهذا الموضوع عميقًا : كيف للكواكب أن تتحرك بشكل حلقي دائري حول الشمس، وكيف للأرض أن تدور حول نفسها إذا لم يكن هناك قوة ظاهرة تحركها أو تؤثر عليها ؟
قائمة المعادلات النسبوية
طاقة حركية
Because γ diverges to infinity as v approaches c the kinetic energy also approaches infinity. Therefore it is not possible to accelerate a body to the speed of light with a finite amount of energy.
أسرع من الضوء
يُطلق على المعدل الذي يقترب فيه جسمان متحركان في إطار مرجعي واحد اسم سرعات الإغلاق. قد يصل ذلك إلى ضعف سرعة الضوء، كما في حالة جسمين يسافران بسرعة تقترب من سرعة الضوء ولكن في اتجاهين متعاكسين بالنسبة إلى الإطار المرجعي.
أسرع من الضوء
قد تتخطى سرعة المجموعة لموجة (مثل شعاع ضوء) أيضا سرعة الضوء في بعض الحالات. في مثل هذه الحالات والتي تتضمن في نفس الوقت إضعاف سريع للكثافة، فإن قمة غلاف النبضة قد تسافر بسرعة أعلى من سرعة الضوء. إلا أن هذه الحالة لا تشير أيضا إلى انتشار الإشارات بسرعة تتخطى سرعة الضوء، على الرغم من ميول البعض إلى اعتبار قمة غلاف النبضة كأنها إشارة. هذا الربط بينهما هو أمر مخادع، لأنه يمكن الحصول على المعلومات عند وصول النبضة قبل وصول قمة غلاف النبضة. على سبيل المثال، إذا سمحت آلية ما بالنقل الكامل للجزء الأمامي للنبضة مع إضعاف قمة النبضة بشدة وما يأتي خلفها (تشويش)، فإن قمة النبضة تنتقل للأمام في الوقت في حين لا تأتي المعلومات على النبضة أسرع من الضوء بدون هذا التأثير. إلا أن سرعة المجموعة قد تتخطى سرعة الضوء في بعض أجزاء في الشعاع الغاوسي في الفراغ (بدون إضعاف). يؤدي الحيود إلى انتشار قمة النبضة بصورة أسرع، في حين تبقا القوة الكلية كما هي.
تسارع الجاذبية
في علم الفيزياء، يوصف تسارع الجاذبية أو تسارع الثقالة على أنه تسارع جسم نتيجة قوة الجاذبية الأرضية. فيتسارع أي جسم في حقل الجاذبية بنفس المعدل، بغض النظر عن كتلة الجسم. وعلى سطح الأرض، يقال بأن جميع الأجسام تسقط بتسارع يقع بين 9.78 و9.82 m/s² اعتماداً على دائرة العرض، مع الاصطلاح على القيمة القياسية 9.80665 m/s², (تقريبا. 32.174 ft/s).
أسرع من الضوء
طبقا للنظريات العلمية الحالية، على المادة أن تسافر بسرعة أقل من الضوء بالنسبة إلى منطقة الزمكان المشوهة المحلية. لا تستثني نظرية النسبية العامة الأسرع من الضوء الواضح، على الرغم من أن المعقولية الفيزيائية للأسرع من الضوء الواضح هو أمر محل جدال. من أمثلة الأسرع من الضوء الواضح مشغل ألكوبيير والثقب الدودي القابل للعبور.
الجسم الأسود
حيث h ثابتة بلانك و c سرعة الضوء في الفراغ.
ضوء
أتى الفلكي الدنماركي أوول رومر في حوالي 1675 بشواهد برهنت على أن الضوء ينتقل بسرعة ثابتة (محدودة). حيث رصد خلال عمله في باريس أحد أقمار المشتري الذي يسمى آيو باستخدام المقراب، وقد لاحظ تناقض في فترة ظهور مدار (آيو)، وتمكن من حساب أن الضوء يلزمه 22 دقيقة لاجتياز قطر مدار الأرض. وأشارت ملاحظات رومير إلى أن سرعة الضوء الثابتة هي 226,000 كم/ثانية، ويمثل هذا الرقم 75% من السرعة الفعلية.