Брзина на светлината, обично се бележи со латинично c (лат. celeritas — брзина) — физичка константа важна во голем број области од физиката. Нејзината вредност (во вакуум) изнесува точно 299.792.458 м/сек. (≈), односно 1.079.252.848,8 км/ч. Според Специјалната теорија на релативноста тоа е максималната брзина со која сета енергијата, материјата и сите информации можат да патуваат во универзумот, а која може да се постигне единствено во вакуум . Затоа често се обележува и со c0. Во други средини (течности, гасови...) брзината на светлината е различна и секогаш помала отколку во вакуум. Со брзината на светлината во вакуум се движат честичките кои немаат маса и електромагнетното зрачење (светлината и гравитациските бранови и се одвиваат промените во полињата. Тие ја задржуваат без разлика на движењето на нивниот извор или на инерцијалниот појдовен систем на набљудувачот. Во Теоријата на релативноста ги соединува просторот и времето и се појавува во познатата Ајнштајнова равенка за еднаквост на масата и енергијата .
Брзината со која светлината се пренесува низ проѕирни материјали (стакло, воздух...), а радиобрановите низ кабли, е помала од . Односот меѓу и , брзината со која светлината патува низ одреден материјал, го дава показателот на прекршување на материјалот (). За видливата светлина показателот на прекршување на стаклото изнесува околу 1,5, што значи дека низ стаклото светлината патува со брзина од . Показателот на прекршување на воздухот изнесува приближно 1.0003 за видливата светлина, што значи дека таа низ воздух се движи со брзина од ( побавно отколку со ). Со оглед дека светлината е облик на електромагнетно зрачење, нејзината брзина зависи од електричните и магнетните својства на средината низ која се движи и претставува константа за таа средина. Брзината на светлината се пресметува според формулата: , а во вакуум според формулата: .
Кога електромагнетните бранови треба да поминат големо растојание или при правење прецизни мерења, нивната конечна брзина значајно отстапува од . За пристигање на пораки испратени од Земјата до далечни вселенски сонди, а и обратно, потребни се од неколку минути до неколку часа. Онаа светлина која ја емитуваат ѕвездите нив ги напуштила пред мноштво години, што значи дека ние ја гледаме и проучуваме историјата на вселената и вселенските објекти. Ограничената брзина на светлината ја ограничува и онаа која е теоретски максимум на сметачите, поради преносот на информациите од чип на чип. Затоа, пак, брзината на светлината овозможува мерење огромни растојанија со голема прецизност.
Првиот научник кој покажал дека светлината патува со определена, конечна брзина е Оле Ремер. Тоа го објавил во 1676 година по набљудувањето на движењето на Ија (една од месечините на Јупитер). Во 1865 година Џејмс Кларк Максвел претпоставил дека светлината е електромагнетен бран и затоа патува со брзината спомената во неговата теорија на електромагнетизмот. Во 1905 година Алберт Ајнштајн претпоставил дека брзината на светлината не зависи од движењето на светлинскиот извор во ниеден инерцијален појдовен систем, а последиците од ваквата поставка ги истражил изведувајќи ја Специјалната теорија на релативноста и покажувајќи дека параметарот не е важен само за светлината и електромагнетизмот.
По векови сè попрецизни мерења, во 1975 година брзината на светлината се сметала за 299 792 458 m/s, со грешки на 4 дела од милијарда. Во 1983 година SI го предефинирал метарот како растојание кое светлината го поминува во вакуум за 1/299 792 458 од секунда. Дефиницијата за метарот ја утврдила бројната вредност на брзината на светлината во вакуум во метри во секунда.
Бројна вредност, обележување и мерни единици Брзината на светлината во вакуум се бележи со малата латинична буква c (од латинското „“ што значи „брзина“. Максвел го користел и симболот V како алтернатива на c, во 1865 година. Во 1856 година Вилхелм Едуард Вебер и Рудолф Колрауш го употребувале c како константа со вредност од брзината на светлината во вакуум. Денешната дефиниција за c ја дал Паул Друде 38 години подоцна, во 1894 година. И покрај тоа, Ајнштајн брзината на светлината ја означувал со V во своите оригинални трудови за Специјална релативност (на германски јазик) „Annus Mirabilis“ (латински, со значење „извонредна година“), но откако за стандарден симбол бил утврден c, тој во 1907 започнал да го користи него.„Употребата на буквата „c“ како ознака за брзината на светлината водат потекло еден труд на Вебер и Колрауш од 1856 година [...] Вебер имал намера c да означува „константа“ во неговиот закон за силата, но има докази дека физичарите како Лоренц и Ајнштајн се навикнале на конвенцијата c да се користи како променлива за брзина. Ваквата употреба има корени дури и во класични текстови на латински јазик каде c стои наместо '„celeritas“' што значи 'брзина'.“
Понекогаш c се употребува за означување на брзината на брановите во која било материјална средина, а c0 за брзината на светлината во вакуум.Пример: Симболот со индекс 0 одобрен во официјална литература на SI ја има истата форма како други константи - μ0 за пермеабилност на вакуум, вакуумската диелектрична константа ε0, Z0 за електрична импеданца на вакуум... Во оваа статија се употребува самоc како ознака и тоа само за брзина на светлината во вакуум.
Од 1983 година SI го дефинира метарот како растојанието кое го поминува светлината во вакуум за време од 1/299792458 секунди, поради што и брзината на светлината е фиксирана на точно 299 792 458 m/s. Бројната вредност на брзината на светлината е различна во различни мерни системи, поради тоа што c е димензионална физичка константа. Во физичките гранки (како релативноста) каде често се појавува c се користат и системи од природни единици мерки или геометризиран систем на мерки каде се зема . Со овие мерни единици c не се јавува експлицитно (множење или делење со 1 не влијае на резултатот).
Фундаментална улога во физиката
Брзината со која светлинските бранови се шират во вакуум е независна од движењето на светлинскиот извор и инерцијалниот појдовен систем на набљудувачот.Сепак, светлинската честота може да зависи од придвижувањето на изворот во однос на набљудувачот поради Доплеровиот ефект. Ова независност на брзината на светлината е утврдена (постулирана) од страна на Ајнштајн во 1905 година, кој бил поттикнат од Максвеловата теорија за електромагнетизмот и недостатокот од докази за постоењето на етерот. Англиски превод: Оттогаш бројните експерименти постојано го потврдуваат ова откритие. Експериментално може да се потврди дека само двонасочната брзина на светлината (на пример од светлински извор до огледало и назад) е зависна од појдовниот систем бидејќи е невозможно да се измери еднонасочната брзина (како од извор до далечен детектор) без постоење договорен начин за синхронизирање на часовникот кај изворот со оној при детекторот. Од друга страна, пак, преку Ајнштајнова синхронизација на часовниците, по дефиниција, доаѓа до изедначување на еднонасочната со двонасочната брзина на светлината. Специјалната теорија на релативноста ги испитува последиците на таквата независност на c под претпоставка дека физичките закони важат подеднакво во сите инерцијални појдовни системи. Една од последиците е што c мора да биде брзината со која сите безмасени честички и бранови се движат низ вакуум, вклучително и светлината.
Специјалната релативност има многу контрадикторни и експериментално потврдени импликации. Меѓу нив се вбројуваат еднаквоста на масата и енергијата , контракцијата на должината (предметите кои се во движење се скусуваат), и дилатација на времето (часовниците во движење работат побавно). Факторот γ според кој должината се намалува, а времето забавува се нарекува Лоренцов фактор и се изразува како , каде v е брзината на предметот. Разликата на γ од 1 е занемарлива при брзини многупати помали од онаа на светлината. Поради тоа што такви се мнозинството од секојдневните брзини, за нив наместо специјалната релативност може да се прифати дека, како приближно точна, важи Галилеевата релативност. До специјалната теорија на релативноста мора да се придржува при брзини поблиски до c зашто тогаш Лоренцовиот фактор се стреми кон бесконечност.
Резултатите од специјалната релативност се сумираат со третирањето на времето и просторот како обединета конструкција — време-простор ( c ги соединува времето и просторот) и со настојувањето физичките теории да ја задоволуваат специјалната симетрија — т.н. Лоренцова симетрија, чија математичка формула го содржи параметарот c. Лоренцовата инваријантност е речиси универзална претпоставка на современите теории — Квантна електродинамика, Квантна хромодинамика, Стандардниот модел на честичната физика и Општата теорија за релативноста. Така, параметарот c е сеприсутен во современата физика бидејќи не се појавува секогаш само во врска со светлината. Општата релативност, на пример, предвидува дека c е воедно и брзина на гравитацијата и на гравитациските бранови.Некои автори не ја сметаат за веродостојна интерпретацијата на набљудувањата на двојни системи користени за утврдување на брзината на гравитацијата, поради што експериментите во таа насока се несигурни. Видете Во неинерцијалните системи (простор закривен поради гравитацијата или забрзан појдовен систем) локалната брзина на светлината е постојана и еднаква на c, но долж траекторија со конечна должина таа може да се разликува од c во зависност од начинот на дефинирање на растојанијата и времето.
Општо е земено дека основните константи, меѓу кои и c, ја задржуваат истата вредност низ време-просторот, односно таа ниту зависи од местоположбата ниту се менува со текот на времето. Сепак, во мноштво теории се појавува идејата дека брзината на светлината може да се променила со текот на годините.Преглед се содржи во дисертацијата на Сѐ уште не постојат убедливи докази за такви промени, меѓутоа, преку натамошни истражувања, по нив и понатаму се трага.
Уште една општа претпоставка е дека брзината на светлината е изотропна — нејзината вредност е еднаква без разлика на насоката на мерење. Можната двонасочна анизотропија има добиено строги гранични вредности како резултат на набљудувањата на емисија од јадрените енергетски нивоа, како функција од ориентираноста на јадрата во магнетното поле (експеримент на Хјуз и Древер) и на вртечки оптички резонатори.
Горна граница на брзините Според Специјалната теорија за релативноста енергијата на предмет со маса на мирување m и брзина v изнесува , каде γ е Лоренцовиот фактор (дефиниран погоре). При v=0, γ=1, па оттука произлегува познатата формула за еднаквост на масата и енергијата: . Факторот γ се стреми кон бесконечност како што v се приближува до c, значи за забрзување на објект со маса до брзината на светлината потребна е бесконечно голема енергија. Брзината на светлината е, всушност, горната граница за брзината која може да ја достигне кој било објект со позитивна маса на мирување. Поединечните фотони, пак, не можат да се движат со брзина поголема од онаа на светлината.„Официјално е: временските машини нема да функционираат“, „Los Angeles Times“, 25 јули 2011 година Тоа е експериментално утврдено во многу тестови на релативистичката енергија и импулс.