náhled|Interferenční obrazec z Michelsonova interferometru se zeleným laserem. Rychlost světla ve vakuu (též světelná rychlost bez nutnosti uvádět „ve vakuu“), značka c, je fyzikální konstanta s přesnou hodnotu 299 792 458 metrů za sekundu (přes miliardu km/h). V soustavě jednotek SI je metr definován jako vzdálenost, kterou urazí světlo ve vakuu za 1/299792458 sekundy.

Tato rychlost je kvůli zachování kauzality nejvyšší možnou rychlostí šíření signálu či informace, kterou se šíří elektromagnetické záření včetně světla ve vakuu a gravitační vlny. Rychlosti světla podle Einsteinovy speciální teorie relativity nemohou dosáhnout žádné částice s nenulovou klidovou hmotností, protože by se jejich hmotnost stala nekonečnou. Teorie postuluje, že prostor a čas jsou relativní a absolutní je rychlost světla, protože je stejná pro každého pozorovatele. Konstanta také udává množství energie v hmotě rovnicí E = mc².

Rychlost světla se označuje podle normy ISO/IEC značkou , často však jen písmenem c, které norma ponechává pro rychlost světla v látkovém prostředí. Pokud se rychlost světla ve vakuu označuje c, rychlost v látkovém prostředí se označuje standardně jako v. Označení c je odvozeno z latinského celeritas, což znamená rychlost, nebo z constans, znamenající konstanta.https://web.archive.org/web/20100325220247/http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/c.html - Why is c the symbol for the speed of light?

Rychlost světla v látkovém prostředí je nižší než ve vakuu, protože kvantově interaguje s částicemi látky. Rychlost šíření světla je pak rovna , kde je index lomu příslušné látky (materiálu).

Přehled Podle standardní fyzikální teorie se všechno elektromagnetické záření, včetně viditelného světla, šíří ve vakuu konstantní rychlostí všeobecně známou jako rychlost světla. Tato fyzikální konstanta se značí písmenem , pro stručnost se často píše jen c. Rychlostí se šíří také gravitace v obecné teorii relativity.

Zákony elektromagnetismu (jako jsou Maxwellovy rovnice) uvádějí, že rychlost elektromagnetického záření nezávisí na rychlosti objektu vyzařujícího záření. Proto například světlo vyzařující z rychle se pohybujícího zdroje se šíří stejnou rychlosti jako světlo vyzařované ze statického zdroje, i když podle relativistického Dopplerova jevu se barva, frekvence, energie a hybnost světla změní. Jestliže se zkombinuje pozorování s principem relativity, všichni pozorovatelé naměří shodnou rychlost světla ve vakuu, nezávisle na vztažné soustavě pozorovatele nebo rychlosti objektu vyzařujícího světlo. Proto se na může nahlížet jako na fyzikální konstantu a tento fakt je základem speciální teorie relativity. Je důležité poznamenat, že základem speciální relativity je konstanta , nikoliv samotné světlo. Jestliže je tedy světlo nějak upraveno, aby se šířilo rychlosti menší než , tak to přímo neovlivní speciální teorii relativity.

Pozorovatelé cestující velkými rychlostmi zjistí, že vzdálenosti a časy jsou zdeformované („dilatované“) v souladu s Lorentzovými transformacemi. Transformace ale deformují vzdálenosti a časy takovým způsobem, že rychlost světla zůstává vůči nim konstantní. Osoba cestující rychlostí blízkou rychlosti světla by viděla, že barva světla vpředu (ve směru pohybu) by měla modrý posuv a barva vzadu rudý.

Jestliže by se informace mohla šířit rychleji než v jedné vztažné soustavě, byla by porušena kauzalita: v jiných vztažných soustavách by informace byla doručena dříve než by byla vyslána, takže příčina by byla pozorována až po následku. Kvůli dilataci času podle speciální relativity se poměr mezi časem vnímaným vnějším pozorovatelem a časem vnímaným pozorovatelem pohybujícím se velmi blízko rychlosti světla, blíží k nule. Jestliže by se něco schopné nést informaci mohlo pohybovat rychleji než světlo, tento poměr by nebyl reálným číslem. Podobné porušení kauzality nebylo nikdy pozorováno.

náhled|Světelný kužel definuje místa, která jsou, resp. nejsou v kauzálním kontaktu.

Jinak řečeno, informace se šíří do a z bodů z oblastí definovaných světelným kuželem. Interval AB na diagramu vpravo je „časový.“ To znamená, že tu máme soustavu souřadnic, ve které událost A a událost B nastávají na stejném místě v prostoru a liší se jen v čase. Jestliže A předchází B v této soustavě souřadnic, potom A předchází B ve všech soustavách souřadnic. Hypoteticky je možné přemísťování hmoty (nebo informace) z A do B a může zde nastávat příčinný vztah (kde A je příčina a B je následek).

Interval AC v diagramu je „prostorový“. To znamená, že zde máme soustavu souřadnic, ve které se událost A a událost C staly současně, oddělené jen prostorem. I když zde existují souřadnicové systémy, ve kterých A předchází C (jak je vyznačeno) a souřadnicové systémy, kde C předchází A, s výjimkou cestování nadsvětelnou rychlosti není pro žádné těleso (ani informaci) možné cestovat z A do C nebo z C do A. Proto nemůže existovat žádná příčinná souvislost mezi A a C.

Podle v současnosti platné definice, přijaté v roce 1983, je rychlost světla přesně 299 792 458 metrů za sekundu (přibližně  metrů za sekundu nebo 30 centimetrů (1 stopa) za nanosekundu). Rychlost světla ve vakuu, dielektrická konstanta (permitivita vakua) a magnetická konstanta (permeabilita vakua) jsou vzájemně spojené vztahem: .

Astronomické jednotky jsou někdy (obzvlášť v popularizujících textech) udávány ve světelných letech. Světelný rok je vzdálenost, kterou urazí světlo za jeden rok, tj. přibližně  kilometrů.

Izotropie rychlosti světla ve vakuu není experimentálně prokazatelná a může tak být zdánlivá.https://veda.instory.cz/1526-rychlost-svetla-nelze-merit-v-jednom-smeru-mylil-se-i-einstein.html - Rychlost světla nelze měřit v jednom směru. Mýlil se i Einstein Anizotropní látka ale různé rychlosti šíření v různých směrech vykazuje.

Komunikace Konečná rychlost světla je důležitá v komunikaci. Například světlo by oběhlo Zeměkouli kolem rovníku za sekundu asi 7,5 krát.

Skutečný čas přenosu ale trvá déle. Částečně je to způsobeno tím, že se světlo v optickém vlákně šíří asi o 30 % pomaleji a přímá spojení nejsou v globální komunikaci častá, ale i kvůli zdržením v síťových přepínačích (switches) a směrovačích (routers). Typický čas odezvy (ping) počítače mezi Austrálií a USA je v současnosti (rok 2004) asi 0,18 sekundy. Rychlost informace navíc ovlivňuje řešení částí systému, kde dochází k bezdrátové komunikaci.

Konečná rychlost světla byla zřetelná například při komunikaci mezi pozemním centrem Houston a Neilem Armstrongem, když se stal prvním člověkem na Měsíci. Na každou odpověď museli v Houstonu čekat téměř 3 sekundy, i když astronauti odpovídali okamžitě.

Podobně je také nemožné okamžité dálkové ovládání meziplanetární kosmické lodi. Například od chvíle, kdy pozemní kontrola rozpozná problém a vesmírná loď přijme signál z pozemního centra, může trvat i několik hodin.

Rychlost světla se ale může projevit i při malých vzdálenostech. V superpočítačích omezuje rychlost světla přenos dat mezi procesory. Jestliže procesor pracuje s frekvencí 1 GHz, signál se během jednoho cyklu dostane jen do vzdálenosti 300 mm. Proto musejí být procesory z důvodu omezení latence umístěny těsně vedle sebe. Jestliže procesory budou pracovat na vyšších frekvencích, rychlost světla se nakonec stane omezujícím faktorem i při návrhu procesoru samotného.

Fyzika

Stejná rychlost ze všech vztažných soustav Je důležité si uvědomit, že rychlost světla není „rychlostním omezením“ v tradičním smyslu. Pozorovatel pronásledující světelný paprsek naměří shodnou rychlost, kterou se od něho vzdaluje, stejně jako pozorovatel stojící na místě. To má pro chápání rychlosti pozoruhodné důsledky.

Často se obecně předpokládá, že rychlosti se sčítají. Jestliže dvě auta jedou proti sobě a každé z nich má rychlost 50 km/h, očekává se, že každé z aut bude vnímat celkovou rychlost přibližování druhého jako 50 + 50 = 100 km/h.

Z výsledků experimentů s rychlostmi blížícími se rychlosti světla však vyplynulo, že toto pravidlo neplatí. Dvě vesmírné lodi letící proti sobě z hlediska nezávislého pozorovatele relativní rychlosti 90 % rychlosti světla, nevnímají přibližování rychlostí 90 % + 90 % = 180 % rychlosti světla. Místo toho vnímají vzájemné přibližování s rychlosti o něco nižší než je 99,5 % rychlosti světla.

Výsledek je dán Einsteinovým vzorcem sčítání rychlostí:

kde v a w jsou rychlosti pozorované třetím pozorovatelem, a u je rychlost vzájemného přibližování, kterou vnímají proti sobě letící vesmírné lodi.

V protikladu s přirozenou intuicí a nezávisle na relativní rychlosti, kterou se jeden pozorovatel přibližuje k jinému, oba naměří rychlost přicházejícího světelného paprsku jako stejnou konstantní hodnotu rovnající se rychlosti světla.

Rovnice uvedená výše byla odvozena Albertem Einsteinem z jeho speciální teorie relativity, která vychází z principu relativity. Tento princip (původně navržený Galileiem) vyžaduje, aby se fyzikální zákony chovaly stejně ve všech vztažných soustavách. Rychlost světla přímo daná Maxwellovými rovnicemi musí být stejná pro každého pozorovatele.

Působení průhledných materiálů náhled|Index lomu materiálu vyjadřuje, kolikrát je v něm rychlost světla menší než ve vakuu. Nižší rychlostí světla v materiálu je způsobena refrakce (lom světla), jak je vidět u hranolu (V případě rozkladu bílého světla hranolem do barev viditelného spektra je refrakce označována jako disperze). Světlo je při průchodu zpomalováno na rychlost menší než v poměru daném indexem lomu materiálu. Rychlost světla c ve vzduchu je jen zhruba o 0,1 % menší než . Hustší média, jako například voda a sklo, mohou světlo zpomalit o mnoho víc – na hodnoty a . Toto zpomalování světla je zodpovědné i za vychýlení světla na styčné ploše dvou materiálů s různými indexy lomu. Tento jev se nazývá lom světla neboli refrakce.

Protože rychlost světla v materiálu závisí na indexu lomu a ten závisí na frekvenci světla, světlo různých frekvencí prochází ve stejném materiálu různými rychlostmi. To může způsobit deformaci elektromagnetických vln složených z různých frekvencí, což se nazývá disperze.

Zmiňovaná rychlost světla je pozorovaná nebo měřená rychlost v nějakém médiu, a ne skutečná rychlost světla (ve vakuu). V mikroskopickém měřítku a za předpokladu, že se elektromagnetické záření chová jako částice, je zpomalení světla a tím i jeho lom způsoben opakovaným pohlcováním a následným vysíláním fotonů, ze kterých se skládá světlo, atomy nebo molekulami, přes které prochází. V určitém smyslu se světlo šíří jen vakuem mezi těmito atomy a je jimi zdržováno. Proces pohlcování a následného vysílání trvá nějaký čas, proto se vytváří dojem, že se světlo zdrželo (tj. ztratilo rychlost) mezi vstupem a výstupem z média. Světlo se po opuštění média aniž by získalo dodatečnou energii šíří opět svou původní rychlostí. To může znamenat jen jediné: buď se rychlost světla nikdy nezměnila, nebo za předpokladu, že se elektromagnetické záření chová jako vlna, náboj každého atomu (hlavně elektronů) interferuje s elektrickými a magnetickými poli záření, čímž se zpomaluje jeho šíření.

„Rychlejší než světlo“

Světelná rychlost je maximální rychlost šíření informace, aby byla zachována kauzalita v čase, jinak by mohl důsledek nastat dřív než jeho příčina. Pokud se informace nepřenáší, událost v bodě A nemůže ovlivnit události v bodě B, rychlost může být vyšší. Nadsvětelnou rychlostí se rozumí rychlost vyšší než konstanta , nikoli překonání rychlosti světla zpomaleného prostředím.

náhled|střed|upright=3|Fázová rychlost (červeně) vyšší než rychlost šíření informace (zeleně)